JP4843654B2

JP4843654B2 - 描画パターンの生成方法、フォトマスクの製造方法及び半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP4843654B2
Application number: JP2008240873A
Authority: JP
Inventors: 智裕筒井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2028-09-19
Also published as: JP2010072434A; US8112725B2; US20100075235A1

Description

本発明は、描画パターンの生成方法、フォトマスクの製造方法及び半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置が微細化されると、設計パターン通りのパターンを半導体基板上に形成することが困難になる。そのため、フォトマスク上に形成されるマスクパターンのデータを生成する際にアシストパターンを付加することが行われている（特許文献１、２参照）。描画パターンを生成する場合、通常はパターンを描画用の複数の図形に分割している。

しかしながら、従来の描画パターンの生成方法では、必ずしも的確な描画パターンが生成されているとは言えなかった。
特開２００１−３１３２５３号公報特開２００６−２２７４０７号公報

本発明は、的確な描画パターンを生成することが可能な描画パターンの生成方法等を提供することを目的としている。

本発明の第１の視点に係る描画パターンの生成方法は、半導体基板上に回路パターンを形成するために用いられるマスクパターンをフォトマスク上に描画するための描画パターンの生成方法であって、前記マスクパターンのパターンデータに基づいて第１のパターン及び第２のパターンの重なり部分の重なり幅を求める工程と、前記重なり幅が予め決められた幅よりも大きいか否かを判断する工程と、前記重なり幅が予め決められた幅よりも大きいと判断された場合には、第１の方法によって描画パターンを生成する工程と、前記重なり幅が予め決められた幅よりも小さいと判断された場合には、第２の方法によって描画パターンを生成する工程と、前記重なり幅が予め決められた幅と等しいと判断された場合には、前記第１の方法及び第２の方法のいずれかによって描画パターンを生成する工程と、を備え、前記第１の方法では、前記第１のパターンと前記第２のパターンとを合成したパターンを前記予め決められた幅以上の幅を有し且つ互いに重ならない複数の図形に分割することで描画パターンを生成し、前記第２の方法では、前記重なり部分が重複して描画される部分となるようにして前記第１のパターン及び第２のパターンから描画パターンを生成する。

本発明の第２の視点に係るフォトマスクの製造方法は、前記の方法で生成された描画パターンに基づいてフォトマスクを作製する工程を備える。

本発明の第３の視点に係る半導体装置の製造方法は、前記の方法で製造されたフォトマスク上のパターンを半導体基板上のフォトレジストに転写する工程を備える。

本発明によれば、的確な描画パターンを生成することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態の方法を示したフローチャートである。

まず、半導体集積回路装置の回路パターンの設計データを用意し（Ｓ１１）、設計データに対してアシストパターンの設定や光近接効果補正（ＯＰＣ）等の補正処理を行う（Ｓ１２）。ここでは、回路パターンとしてホールパターンを想定している。この補正処理により、設計データに基づいて図２に示すようなパターンが生成される。すなわち、回路パターンに対応した主パターン１０と、光近接効果等を補正するためのアシストパターン１１〜１４とを有するマスクパターンデータが生成される。

次に、図２に示したマスクパターンのデータから描画装置用のデータへの変換を行うフォーマッティング（formatting）処理を行う。以下、フォーマッティング処理について説明する。

まず、主パターン１０とアシストパターン１１〜１４との重なり部分の所定方向の幅Ｗを求める（Ｓ１３）。ここでは、図２の上下方向が所定方向となる。続いて、重なり部分の幅Ｗが、予め決められた幅Ｗ０よりも大きいか否かを判断する（Ｓ１４）。幅Ｗ０は、例えば、後述する方法によって生成された描画パターンをフォトマスク上に形成する際に用いる描画装置の解像限界に基づいて決められる。解像限界とは、データ上は表現可能だが、描画装置で形成するビームのボケ分でパターン解像に至らない微小図形サイズを表す指標であり、解像限界が小さいほど解像能力が高いことになる。本実施形態では、この解像限界幅の値をＷ０としている。

図３に示すように、重なり部分の幅Ｗが予め決められた幅Ｗ０以上である（Ｗ≧Ｗ０）と判断された場合には、以下に述べる第１の方法によって描画データを生成する（Ｓ１５）。第１の方法では、図４に示すように、主パターン１０とアシストパターン１１〜１４とを合成した合成パターンを、複数の図形２１〜２７に分割することで描画パターンを生成する。具体的には、上述した所定方向（すなわち。図４の上下方向）で、合成パターンを予め決められた幅Ｗ０以上の幅を有する複数の矩形状の図形２１〜２７に分割する。図４に示すように、分割図形２１〜２７は、互いに重ならず且つ隣接する分割図形が互いに接するように生成される。各分割図形２１〜２７は、それぞれ１回のショットで描画される。

図５に示すように、重なり部分の幅Ｗが予め決められた幅Ｗ０よりも小さい（Ｗ＜Ｗ０）と判断された場合には、以下に述べる第２の方法によって描画データを生成する（Ｓ１６）。第２の方法では、重なり部分が重複して描画される部分となるようにとして、主パターン１０及びアシストパターン１１〜１４から描画パターンを生成する。具体的には、図６に示すように、主パターン１０に対応した図形３０とアシストパターン１１〜１４に対応した図形３１〜３４を含んだ描画パターンを生成する。図５及び図６からわかるように、図６に示した描画パターンは図５に示したパターンの重なり部分に対応した重なり部分を有している。以下、説明を加える。

例えば、重なり部分の幅Ｗが予め決められた幅Ｗ０よりも小さい場合にも、第１の方法を用いて描画パターンを生成したとする。この場合、主パターン１０とアシストパターン１１〜１４とを合成した合成パターンは、図７に示すように、複数の図形４１〜４７に分割される。ここで、図形４２及び４３の幅はＷであり、予め決められた幅Ｗ０よりも小さい。そのため、例えば、幅Ｗ０が解像限界幅であるとすると、図形４２及び４３を適正な幅で描画することが困難である。その結果、例えば、図形４２と図形４２に隣接する図形（図形４１，４４或いは４５）との境界部に隙間が生じるといった問題が起こる。そのため、適正な描画パターンが得られないおそれがある。そこで、重なり部分の幅Ｗが予め決められた幅Ｗ０よりも小さい場合には、第２の方法により、図６に示すような図形３０〜３４を含んだ描画パターンを生成する。ただし、第２の方法では、図６に示すように、図形３０と隣接する図形（図形３１、３２、３３或いは３４）との間に重なり部分が生じる。しかしながら、重なり部分の幅が小さいため、大きな問題は生じない。以下、この点について説明を加える。

重なり部分では、重複して描画が行われるため、電子ビームが過剰に照射される。そのため、重なり部分では通常、所望のパターンを形成することが困難である。ところが、重なり部分が微小であれば、そのような問題を回避することが可能である。すなわち、一般的に電子ビーム描画では、エッジ部（特にコーナー部）で丸め（rounding）が起こる。そのため、実際の電子ビーム描画によって生じる重なり部分の面積は、描画パターンのデータ上の重なり部分の面積よりも小さくなる。したがって、重なり部分が小さければ、重複描画による悪影響を低減することができる。

このようにして、重なり部分の幅Ｗに応じて選択された第１の方法或いは第２の方法により、描画パターンのデータが得られる（Ｓ１７）。

なお、図８や図９に示すように、主パターン１０とアシストパターン１１〜１４との重なり部分がない場合には、パターン１０〜１４に対応した図形を有する描画パターンを生成すればよい。

以上のように、本実施形態では、重なり部分の幅に応じた方法で描画パターンのデータを生成することにより、的確な描画パターンを生成することが可能となる。

次に、本実施形態の変更例について、図１０〜図１２を参照して説明する。

上述した実施形態では、主パターン１０及びアシストパターン１１〜１４を有するパターンを例に説明したが、図１０に示すように、回路パターンに対応した２つ以上のパターン５１及び５２が隣接する場合にも、上述した実施形態の方法を用いることが可能である。すなわち、上述した実施形態と同様に、パターン５１とパターン５２との重なり部分の所定方向（図１０の上下方向）における幅Ｗを求める。そして、幅Ｗが予め決められた幅Ｗ０以上の場合には、第１の方法を用いて描画パターンを生成する。すなわち、図１１に示すように、パターン５１及び５２の合成パターンを複数の図形６１、６２及び６３に分割する。一方、幅Ｗが予め決められた幅Ｗ０よりも小さい場合には、第２の方法を用いて描画パターンを生成する。すなわち、図１２に示すように、パターン５１に対応した図形７１とパターン５２に対応した図形７２とを含んだ描画パターンを生成する。

上述した変更例においても、重なり部分の幅に応じた方法で描画パターンのデータを生成することにより、的確な描画パターンを生成することが可能となる。

図１３は、本実施形態の他の変更例について示した図である。図１３に示した例では、複数のパターン８１〜８３が近接して設けられており、パターン８１とパターン８２との重なり部分８４の幅Ｗａは予め決められた幅Ｗ０以上であり、パターン８１とパターン８３との重なり部分８５の幅Ｗａは予め決められた幅Ｗ０よりも小さくなっている。このような場合には、重なり部分８４を含んだ領域では第１の方法によって描画パターンのデータを生成し、重なり部分８５を含んだ領域では第２の方法によって描画パターンのデータを生成すればよい。このような場合にも、重なり部分の幅に応じた方法で描画パターンのデータが生成され、的確な描画パターンを生成することが可能となる。

なお、上述した実施形態及び各変更例では、重なり部分の幅Ｗが予め決められた幅Ｗ０以上である場合（Ｗ≧Ｗ０）には第１の方法で描画データを生成し、重なり部分の幅Ｗが予め決められた幅Ｗ０より小さい場合（Ｗ＜Ｗ０）には第２の方法で描画データを生成するようにしたが、重なり部分の幅Ｗが予め決められた幅Ｗ０より大きい場合（Ｗ＞Ｗ０）には第１の方法で描画データを生成し、重なり部分の幅Ｗが予め決められた幅Ｗ０以下である場合（Ｗ≦Ｗ０）には第２の方法で描画データを生成するようにしてもよい。

図１４は、本実施形態の方法で生成された描画パターンに基づくフォトマスクの製造方法及び半導体装置の製造方法を示したフローチャートである。

本実施形態の方法で生成された描画パターンのデータを用意し（Ｓ２１）、描画パターンデータ基づいて描画を行うことでフォトマスクを作製する（Ｓ２２）。そして、作製されたフォトマスク上のパターンを半導体基板上のフォトレジストに転写する（Ｓ２３）。さらにフォトレジストを現像してレジストパターンを形成し（Ｓ２４）、形成されたレジストパターンをマスクとして用いて半導体基板上の導電膜や絶縁膜等をエッチングすることで、所望のパターンが得られる（Ｓ２５）。

本実施形態の方法で的確な描画パターンデータを生成することにより、的確なパターンを有するフォトマスクを得ることができ、半導体基板上に所望のパターンを形成することが可能となる。

なお、上述した実施形態で述べた方法は、該方法の手順が記述されたプログラムによって動作が制御されるコンピュータによって、実現することが可能である。上記プログラムは、磁気ディスク等の記録媒体或いはインターネット等の通信回線（有線回線或いは無線回線）によって提供することが可能である。具体的には、上述した実施形態で述べた方法の所望の工程或いは所望の工程の組み合わせに基づく手順をプログラムに記述することが可能である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。

本発明の実施形態の方法を示したフローチャートである。本発明の実施形態に係り、アシストパターン付きのパターンを模式的に示した図である。本発明の実施形態に係り、アシストパターン付きのパターンを模式的に示した図である。図３のパターンに基づく描画パターンを模式的に示した図である。本発明の実施形態に係り、アシストパターン付きのパターンを模式的に示した図である。図５のパターンに基づく描画パターンを模式的に示した図である。図５のパターンに基づく描画パターンの不適切な例を示した図である。本発明の実施形態に係り、アシストパターン付きのパターンを模式的に示した図である。本発明の実施形態に係り、アシストパターン付きのパターンを模式的に示した図である。本発明の実施形態の一変形例に係るパターンを模式的に示した図である。図１０のパターンに基づく描画パターンを模式的に示した図である。図１０のパターンに基づく描画パターンを模式的に示した図である。本発明の実施形態の他の変形例に係るパターンを模式的に示した図である。本発明の実施形態の方法を示したフローチャートである。

符号の説明

１０…主パターン１１〜１４…アシストパターン
２１〜２７、３０〜３４、４１〜４７…図形
５１、５２…パターン６１〜６３、７１、７２…図形
８１〜８３…パターン

Claims

半導体基板上に回路パターンを形成するために用いられるマスクパターンをフォトマスク上に描画するための描画パターンの生成方法であって、
前記回路パターンの設計データに基づいて第１のパターン及び第２のパターンのパターンデータを生成する工程と、
前記パターンデータに基づいて前記第１のパターン及び前記第２のパターンの重なり部分の重なり幅を求める工程と、
前記重なり幅が予め決められた幅よりも大きいか否かを判断する工程と、
前記重なり幅が予め決められた幅よりも大きいと判断された場合には、第１の方法によって描画パターンを生成する工程と、
前記重なり幅が予め決められた幅よりも小さいと判断された場合には、第２の方法によって描画パターンを生成する工程と、
前記重なり幅が予め決められた幅と等しいと判断された場合には、前記第１の方法及び第２の方法のいずれかによって描画パターンを生成する工程と、
を備え、
前記第１の方法では、前記第１のパターンと前記第２のパターンとを合成したパターンを前記予め決められた幅以上の幅を有し且つ互いに重ならない複数の図形に分割することで描画パターンを生成し、
前記第２の方法では、前記重なり部分が重複して描画される部分となるようにして前記第１のパターン及び第２のパターンから描画パターンを生成する
ことを特徴とする描画パターンの生成方法。
前記予め決められた幅は、前記生成された描画パターンをフォトマスク上に描画する際に用いる描画装置の解像能力に基づいて決められる
ことを特徴とする請求項１に記載の描画パターンの生成方法。
前記第１のパターン及び第２のパターンの一方はアシストパターンである
ことを特徴とする請求項１に記載の描画パターンの生成方法。
請求項１に記載の方法で生成された描画パターンに基づいてフォトマスクを作製する工程を備えたことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
請求項４に記載の方法で製造されたフォトマスク上のパターンを半導体基板上のフォトレジストに転写する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。