JP5673947B2 - マスクパターンの補正方法、プログラム及び該補正方法を用いたフォトマスク - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子のパターン形成に用いられるフォトマスクのパターン（マスクパターンと言う。）を被露光基板上に転写する際に生じる光近接効果を補正するためのマスクパターンの補正方法に係わり、特にフォトリソグラフィ工程において想定される露光量による変動を考慮したマスクパターンの補正方法、プログラム及び該補正方法を用いたフォトマスクに関する。

半導体素子の高集積化・微細化に伴い、半導体素子のパターン形成に用いられるフォトマスクのパターン（マスクパターン）と、ウェハ上で得られる転写パターンとの間に寸法変動や形状変化が生じ、目的のパターン形状に形成できないという、いわゆる光近接効果の影響が無視できなくなっている。これに対し、近年、光近接効果の影響を予め考慮してマスクパターンを補正する光近接効果補正（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：以後、ＯＰＣと記す。）技術が実用化されている。ＯＰＣ技術は、ウェハ上にて目的とする所望のパターンの光学像が得られるよう、マスクパターンの作成データを変形させる技術であり、多数の特許出願および論文発表がなされている。

従来のＯＰＣ技術は、ある露光条件（露光量、フォーカス位置など）における光近接効果の影響を実験結果あるいは計算によって予測し、マスクパターンに補正を加えるというものであった。しかし、ウェハ上の転写パターン形成における許容寸法変動もパターンの微細化と共に小さくなっており、パターン転写時の露光量変動やフォーカス位置変動などのばらつき要因を考慮したＯＰＣ技術が必要となってきており、半導体素子のパターン形成におけるプロセスばらつきを考慮したＯＰＣ処理を行うマスクパターンの補正方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に記載のマスクパターンの補正方法は、シミュレーションを用い、半導体素子のパターン形成におけるプロセスばらつきを考慮したＯＰＣ手法の代表的な一例であり、設計パターンのパターン外周に沿って、複数の評価点が付された設計パターンのフォトマスクを用いて、予め設定した露光裕度の複数の露光量と、予め設定した焦点深度の範囲内の複数の焦点位置との組合せに基づく、複数通りの転写条件において、それぞれ転写イメージをシミュレーションし、複数の転写イメージのそれぞれと設計パターンとの複数通りの差を、前記各評価点ごとに算出して比較し、各評価点ごとに比較された差に依存して、評価点ごとの複数通りの差が、所定の基準で小さくなるように、設計パターンを変形するマスクパターンの補正方法である。

上記の特許文献１に記載された従来のマスクパターンの補正方法を行う手順を、図１９のフローチャート図を用いて説明する。まず、ステップＳ１９０において、設計パターンと転写条件が、それぞれ記憶される。次に、ステップＳ１９１において、設計パターンのパターン外周に沿って、複数の評価点を作成する。次に、ステップＳ１９２において、転写レジストパターン（転写イメージ）を、シミュレーション手段により算出する。次に、ステップＳ１９３において、レジストエッジの設計パターンに対するずれ（差）を、各評価点について算出する。次に、ステップＳ１９４で、各評価点毎に比較されたずれ（差）に依存して、当該差が小さくなるようにマスクエッジを移動させ、設計パターンを変形補正する。これら一連の操作により、良好な補正パターンが得られた場合には、ステップＳ１９５において、補正済みマスクパターンが得られる。

特許第３４０９４９３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているマスクパターンの補正方法を含め、従来のマスクパターン補正方法におけるＯＰＣ処理は、マスクパターンの中で目的とする重要線幅あるいは最小線幅などのパターン（クリティカルパターンと称する。）に重きを置いたパターン処理を行うマスクパターン補正方法が用いられていた。そのため、局所的には目的とするクリティカルパターンなどのパターン転写精度、転写マージン（裕度）は向上するが、一方、クリティカルパターンではない他のパターン部分ではパターン転写精度、転写マージンが低下するという問題が生じていた。近年、ウェハ露光時に露光量を制御することが可能となっている。しかし上記理由で、クリティカルパターンに重点を置き局所的なパターン寸法を保持する露光量補正を加えたＯＰＣ処理を行うと、クリティカルパターンは高精度で解像するものの、クリティカルパターンではない他の部分ではパターン寸法が大きく変化してしまい、デバイス特性上問題になるという課題が生じていた。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、マスクパターンの補正方法において、パターンの形状ごとに異なっていた露光量に対する寸法変化量のパターン間の差を小さくし、露光量によるパターン寸法の制御性を向上させ、露光量を変動させても、パターン形状に依存した寸法変化が抑制され、クリティカルパターンと他のパターンを含めた総合的なパターン転写精度、転写マージンを向上させるマスクパターンの補正方法、プログラム及び該補正方法を用いたフォトマスクを提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の発明に係るマスクパターンの補正方法は、フォトマスクに形成されたマスクパターンを、所望の設計パターンに近い転写イメージが得られるように、光近接効果の影響を予め考慮してパターン形状に補正を加えるマスクパターンの補正方法であって、前記設計パターンから複数のパターン幅を選定する工程と、予め露光量変動条件を設定する工程と、前記露光量変動条件に基づいた複数の露光量条件で、シミュレーションにより前記複数のパターン幅に対応した複数の転写光学形状を算出する工程と、
前記複数の転写光学形状のパターンエッジの前記設計パターンに対する各々の寸法変化量を測定する工程と、前記各々の寸法変化量を評価し、寸法変化量の誤差分をみて、前記複数のパターン幅の各々の寸法変化量がほぼ同じになるようにする変化量評価工程と、前記変化量評価に基づいて前記マスクパターンのエッジを移動させ、前記設計パターンを変形する工程と、を含み、前記変化量評価工程において、前記複数のパターン幅の各々の寸法変化量がほぼ同じになるようにする手段が、前記複数のパターン幅に対応した前記複数の転写光学形状の光強度の傾きをほぼ等しくする手段であり、前記複数のパターン幅が、前記マスクパターンの中の矩形状パターンの短辺のパターン幅と長辺のパターン幅を含むことを特徴とするものである。

本発明の請求項２に記載の発明に係るマスクパターンの補正方法は、請求項１に記載のマスクパターンの補正方法において、前記設計パターンを変形する工程で得られた設計パターンを用いて、前記複数の転写光学形状を算出する工程から前記設計パターンを変形する工程までを１回以上繰り返すことを特徴とするものである。

本発明の請求項３に記載の発明に係るマスクパターンの補正方法は、請求項１または請求項２に記載のマスクパターンの補正方法において、前記複数のパターン幅が、前記マスクパターンの最小線幅のパターンを含むことを特徴とするものである。

本発明の請求項４に記載の発明に係るマスクパターンの補正プログラムは、フォトマスクに形成されたマスクパターンを、所望の設計パターンに近い転写イメージが得られるように、光近接効果の影響を予め考慮してパターン形状に補正を加えるマスクパターンの補正プログラムであって、前記設計パターンから矩形状パターンの短辺のパターン幅と長辺のパターン幅を含む複数のパターン幅を選定する手順と、予め露光量変動条件を設定する手順と、前記露光量変動条件に基づいた複数の露光量条件で、シミュレーションにより前記複数のパターン幅に対応した複数の転写光学形状を算出する手順と、前記複数の転写光学形状のパターンエッジの前記設計パターンに対する各々の寸法変化量を測定する手順と、前記各々の寸法変化量を評価し、寸法変化量の誤差分をみて、前記複数のパターン幅の各々の寸法変化量がほぼ同じになるように、前記複数のパターン幅に対応した前記複数の転写光学形状の光強度の傾きをほぼ等しくする変化量評価手順と、前記変化量評価に基づいて前記マスクパターンのエッジを移動させ、前記設計パターンを変形する手順と、をコンピュータに実行させることを特徴とするものである。

本発明の請求項５に記載の発明に係るフォトマスクは、請求項１から請求項３までのうちのいずれか１項に記載のマスクパターンの補正方法を用いて補正されたマスクパターンを有することを特徴とするものである。

本発明のマスクパターンの補正方法によれば、マスクパターンのウェハへの転写露光時に露光量を変動させた場合でも、転写光学像の変形を抑えることができ、露光量変動時のパターン形成マージンの向上が実現できる。また、最終パターン形状として、クリティカルパターンとその他のパターン部分を含めて、ウェハ上の転写形状を設計パターン形状に近づけることが可能となる。

本発明のマスクパターンの補正方法を適用することにより、これまでマスクパターンの形状ごとに異なっていた露光量変動に対する転写光学像の寸法変化量のパターン間の差を小さくすることが可能となり、露光量変動によるパターン寸法制御性が向上し、結果としてウェハへのパターン転写精度、転写マージンが向上する。

本発明のマスクパターンの補正プログラムは、マスクパターン補正の一連の手順をコンピュータに読み込ませて実行させることにより、ネットワーク経由やコンピュータに読み込み可能な記録媒体を通じて提供することができる。

また、本発明のマスクパターンの補正方法を用いたフォトマスクによれば、半導体素子のパターン形成において、クリティカルパターンとその他のパターン部分を含めて、ウェハへの転写形状を設計パターン形状に近づけ、マスクパターンとしての総合的なパターン転写精度、転写マージンを向上させ、デバイス特性を向上させることができる。

本発明のマスクパターンの補正方法を行う手順を示すフローチャート図である。 本発明のマスクパターンの補正方法を適用したマスクパターンから得られるウェハ上の光強度を示す図である。 従来技術のマスクパターンの補正方法を適用したマスクパターンから得られるウェハ上の光強度を示す図である。 本発明および従来技術のマスクパターンの補正方法における露光量±５％変動時のパターン寸法変化を示す図である。 本発明および従来技術のマスクパターンの補正方法における露光量±５％変動時の寸法変化量のパターン間差を示す図である。 目標パターンの一例を示す拡大平面図である。 図６に示す目標パターンに対応した本発明のマスクパターンの補正方法によりＯＰＣ処理したマスクパターンデータ形状である。 図７のマスクパターンデータによるウェハ上のレジストパターンの転写イメージである。 ＯＰＣ処理なしのマスクパターンデータ形状である。 図９のマスクパターンデータによるウェハ上のレジストパターンの転写イメージである。 クリティカルパターンに重点を置いた従来のマスクパターンの補正方法（ＯＰＣ処理）によるマスクパターンデータ形状である。 図１１のマスクパターンデータによるウェハ上のレジストパターンの転写イメージである。 実施例１において、本発明を説明する設計パターンの平面図及び照明系の平面イメージ図である。 本発明のマスクパターンの補正方法によるウェハ上のレジストパターンの転写イメージで、露光量が（ａ）最適露光量−５％の場合、（ｂ）最適露光量（Just Dose）の場合、（ｃ）最適露光量＋５％の場合を示す。 従来のマスクパターンの補正方法によるウェハ上のレジストパターンの転写イメージで、露光量が（ａ）最適露光量−５％の場合、（ｂ）最適露光量（Just Dose）の場合、（ｃ）最適露光量＋５％の場合を示す。 本発明のマスクパターン補正方法と従来のマスクパターン補正方法とによる露光量変化とパターン寸法の設計寸法からのずれ量をパターンの短寸法と長寸法の差から示す図である。 本発明のマスクパターン補正方法と従来のマスクパターン補正方法とによる露光量変化とパターン寸法の設計寸法からのずれ量をパターン間のｘ方向、ｙ方向の寸法差から示す図である。 実施例２において、照明系の平面イメージ図、目標デザイン、本発明を適用したときのマスクパターン平面図、ウェハ上のレジストパターンの転写イメージを示す。 従来のマスクパターンの補正方法を行う手順を示すフローチャート図である。

（マスクパターンの補正方法）
本発明のマスクパターンの補正方法は、フォトマスクに形成されたマスクパターンを、所望の設計パターンに近い転写イメージが得られるように、光近接効果の影響を予め考慮してパターン形状に補正を加え、露光量を変動させた場合でもパターン形状に依存した寸法変化を抑制でき、マスクパターン全体の転写裕度を向上させるものである。
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係るマスクパターンの補正方法について、従来のマスクパターンの補正方法と比較しながら詳細に説明する。

図１は、本発明のマスクパターンの補正方法を行う手順を示すフローチャート図である。
まず、図１の工程Ｓ１０に示すように、フォトマスクの設計パターンとウェハ露光時の転写条件が選定される。図６は、目標とするマスクパターン（所望の設計パターン）の平面図の一例で、複数の矩形状遮光パターンが形成されている例を示す。転写条件は、露光波長、レンズの開口数ＮＡ、四重極や輪帯照明などの照明形状、光源の見かけの大きさσ、デフォーカスなどに関する条件である。また、工程Ｓ１０において、設計パターンから評価する複数のパターン幅を選定する。

選定する複数のパターン幅は、パターン幅が異なる複数のパターン幅であれば、マスクパターン上の異なるパターンのパターン幅であってもよいし、マスクパターンの中の矩形状パターンの短辺と長辺のパターン幅であってもよい。例えば、図６に示す矩形状の目標マスクパターン（所望の設計パターン）において、Ａ−Ａ’方向の短辺とＢ−Ｂ’方向の長辺を、選定する複数のパターン幅とすることができる。複数のパターン幅には、当該マスクパターンの重要線幅あるいは最小線幅などのクリティカルパターンが含まれているのが好ましい。例えば、マスクパターンの最小線幅のパターン幅とその数倍のパターン幅、あるいは当該マスクに多いパターン幅などを選んで複数のパターン幅とすることができる。また、上記の例では、２つの複数のパターン幅について述べたが、もとより本発明は３つ以上の複数のパターン幅を選定することもできる。

次に、図１の工程Ｓ１１に示すように、予め露光量変動条件を設定する。露光量変動条件としては、パターンを最もよく解像する最適露光量と、その前後の露光量、例えば最適露光量±５％の露光量などの複数の露光量条件を設定するのが好ましい。

次に、図１の工程Ｓ１２に示すように、上記の露光量変動条件に基づいた複数の露光量条件でシミュレーションを行い、選定した複数のパターン幅に対応した複数の転写光学形状を算出する。転写光学形状はウェハ上に転写されたレジストパターンとして形成される。シミュレーションにおいては、市販の光強度シミュレーションを用いることができる。

図１０は、図６に示した目標パターン形状を得るため、図９に示すように、設計パターンにマスクパターン補正をせずに（ＯＰＣ処理なし）露光した場合の最適露光量条件におけるシミュレーションによる転写光学形状（レジストパターン）の平面図である。矢印で示す矩形領域が目標パターン形状であり、紡錘形領域が転写光学形状としてのレジストパターンである。図９に示したパターン補正のないマスクデータ形状のままでは、転写光学形状が目標パターン形状から大きくずれてしまうのが認められる。

次に、図１の工程Ｓ１３に示すように、ＯＰＣ処理なしで行った複数の転写光学形状のパターンエッジの設計パターンに対する各々の寸法のずれ量（本発明では変化量とも称する。）を測定する。ずれ量（変化量）の測定には、例えば、特許文献１に記載される従来公知の評価点による方法を用いることができる。

ここで、ずれ量（変化量）の測定における評価点を用いる方法について説明する。評価点は、予め設計パターンのパターン外周に沿って、等間隔あるいは不等間隔に一定の規則に基づいて付与して作成しておく。次に、転写光学形状であるレジストパターンのエッジの設計パターンに対するずれ量（変化量）を各評価点について測定する。

ずれ量の測定において、設計パターンに対するレジストパターンのエッジ位置のずれの計測方向は、パターンの角部以外では、設計パターンのエッジ（境界線）に対して垂直方向とし、設計パターンの外方を正方向とし、内側を負方向とする。また、設計パターンの角部では、ずれの計測方向は角部を構成する二辺の方向ベクトルの和の方向とし、上記と同じように、パターンの外側を正方向、内側を負方向とする。

次に、図１の工程Ｓ１４に示すように、複数の転写光学形状の各々の寸法変化量（ずれ量）を評価し、寸法変化量の誤差分をみて、複数のパターン幅の各々の寸法変化量がほぼ同じになるようにする。本発明において、上記の寸法変化量の評価方法としては、パターン寸法で管理する方法、パターン間寸法で管理する方法、面積変動で管理する方法などを用いることができる。

本発明において、複数のパターン幅の各々の寸法変化量がほぼ同じになるようにする手段としては、複数のパターン幅に対応した上記の複数の転写光学形状の光強度の傾きをほぼ等しくする手段を用いるのが好ましい。

図２は、本発明のマスクパターンの補正方法を適用し、シミュレーションにより求めた補正したマスクパターンによるウェハ基板上に形成される複数のパターン幅の転写光学形状（レジストパターン）のパターン位置（横軸：ｎｍ）と規格化した光強度（縦軸：ａ．ｕ．）との関係である。図２において、Ａ−Ａ’が示す曲線は、上記の図６に示した矩形パターンにおいて線幅の細いパターンとしてのＡ−Ａ’方向の短辺であり、Ｂ−Ｂ’で示す曲線は、線幅の広いパターンとしてのＢ−Ｂ’方向の長辺である。図２の曲線Ａ−Ａ’およびＢ−Ｂ’に接する２本の点線は、目標とする光強度（Target Iopt）における各々の曲線の接線（光強度の傾き）を示す。上記のように、本発明において、複数の転写光学形状の光強度の傾きとは、目標とする光強度（Target Iopt）における各々の曲線の接線の傾きを意味するものである。

本発明においては、たとえ露光量の変動があったとしても、複数のパターン幅の各々の寸法変化量がほぼ同じになるように、複数のパターン幅に対応した複数の転写光学形状の光強度の傾きがほぼ等しくなるようにして、複数のパターン幅を補正して新たに設定するものである。このとき、シミュレーションにより、補正された複数のパターン幅が新たに設定される。

次に、上記のＳ１４における変化量評価工程において新たに設定された複数のパターン幅に基づき、図１の工程Ｓ１５に示すように、マスクパターンのエッジを移動させ、設計パターンを変形補正する。マスクパターンのエッジを移動して補正するに際しては、新たな転写光学形状（レジストパターン）に基づいて、各評価点ごとに算出され比較されたずれ（差）の逆方向に、各々の寸法変化量がほぼ同じになるように一定の係数を乗じた大きさだけ移動する。移動するにあたっては、評価点のみでなく、その付近の境界線も含め評価点近傍のマスクパターンの境界線を移動する。

本発明においては、複数の転写光学形状の光強度の傾きをほぼ等しくすること、すなわち、複数の転写光学形状の光強度の傾きをほぼ平行にすることにより、露光量が目標光強度±５％に変動した場合にも、光強度の傾きはほぼ等しくなるように補正されるので、パターン幅Ａ−Ａ’の短辺とパターン幅Ｂ−Ｂ’の長辺のレジストパターン寸法の変化量はほぼ等しくなる。その結果、複数のマスクパターン寸法の変化量がほぼ同じになり、寸法変化量のパターン間差が低減され、露光量変動に対するマスクパターン全体の転写光学形状がより均一化し、転写裕度が向上する。

上記の操作により良好な転写光学形状が得られた場合には、図１の工程Ｓ１６に示すように、補正済みのマスクパターンが得られる。図７は、本発明のマスクパターン補正方法による補正済みのマスクパターンのデータ形状を示し、図８は、図７に示すマスクパターンデータを用い、シミュレーションにより求めた最適露光量条件における転写光学形状（レジストパターン）の平面図である。矢印で示す矩形領域が目標パターンで、紡錘形領域が転写光学形状としてのレジストパターンであり、目標パターン形状にほぼ近い転写レジストパターンが得られている。

本発明においては、図１に示すＳ１２〜Ｓ１５の工程を一回以上繰り返すことが好ましい。この時、基準となる評価点の位置は変えずに行う。すなわち、補正された設計パターンに基づき、転写光学形状を再度求め、その転写光学形状と、設計パターンとのずれ（差）を求め、その差に基づき、補正された設計パターンを再度補正する。これらの操作を繰り返すことにより、転写光学形状が目標とする設計パターン（評価点の位置）に徐々に近づくことになる。

本発明のマスクパターンの補正方法は、従来の補正方法が、クリティカルパターンなどの特定パターンの露光時のマージンが最大となるＯＰＣ処理を行っていたのに対し、露光量を変動させた際にもパターンに依存せず、露光変動に起因する寸法変化量が小さくなり、かつ転写光学形状が良好となる補正を行うものである。

本発明では、ＯＰＣ処理の際、パターンを形成する最適露光量の光強度に対し、所定の光強度バラツキを考慮し、ＯＰＣ処理を行う。これにより、露光量の変動によるパターン依存の少ない光学像が得られる。したがって、ウェハ露光時に、マスクパターン寸法の大小に応じて露光量を変化させても、パターン形状の変化が少ないパターン転写を実現することができ、ウェハへのパターン転写精度、転写マージンを向上させることができる。

（プログラム）
上記の本発明のマスクパターンの補正方法の一連の手順は、プログラムに組み込んで、コンピュータに実行させることができる。このプログラムは、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録して提供したり、ネットワークを介して提供することができる。

例えば、本発明のマスクパターンの補正プログラムは、設計パターンから複数のパターン幅を選定する手順と、予め露光量変動条件を設定する手順と、上記露光量変動条件に基づいた複数の露光量条件で、シミュレーションにより上記複数のパターン幅に対応した複数の転写光学形状を算出する手順と、上記複数の転写光学形状のパターンエッジの上記設計パターンに対する各々の寸法変化量を測定する手順と、上記各々の寸法変化量を評価し、寸法変化量の誤差分をみて、上記複数のパターン幅の各々の寸法変化量がほぼ同じになるようにする変化量評価手順と、上記変化量評価に基づいて上記マスクパターンのエッジを移動させ、上記設計パターンを変形する手順と、の一連の手順を汎用のコンピュータを用いて実現することができる。

（フォトマスク）
本発明のマスクパターンの補正方法は、バイナリマスク、ハーフトーン型の位相シフトマスク、レベンソン型の位相シフトマスクなどに用いることが可能であり、本補正方法はフォトマスクの種別に限定されることはない。
次に、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。

（実施例１）
図１３（ａ）に示す長辺（Ｌ）２５０ｎｍ、短辺（Ｗ）５０ｎｍの複数の矩形パターン（パターン間寸法；ｘ方向（Ｓｘ）１５０ｎｍ、ｙ方向（Ｓｙ）５０ｎｍ）を有する所望の設計パターンを準備した。この設計パターンのパターン外周に沿って、等間隔に評価点を複数個所に作成した。また、この設計パターンの矩形パターンの長辺（Ｌ）２５０ｎｍと短辺（Ｗ）５０ｎｍを複数のパターン幅として選定した。

転写条件は、露光波長１９３ｎｍ、レンズの開口数ＮＡが１．２０、照明系として図１３（ｂ）に示す四重極照明（Ｃ−ｑｕａｄ）を設定した。図１３（ｂ）に示す四重極照明の４つの光透過部は、ＸＹ軸上に瞳中心からの開口角が３５度の扇型をなし、瞳フィルタの半径を１としたとき、瞳中心からの距離の外径をσ０．９、内径をσ０．７とした。四重極照明は縦・横のパターンが同時に解像でき、普遍性が高くて一般的なマスクパターン転写に適用できるからである。ただし、四重極照明は実施形態の好ましい一例として用いたものであり、本発明のマスクパターン補正方法においては、照明形状に制約されることはなく、四重極照明以外の他の照明系においても同様のウェハ上への転写イメージの改善効果が得られるものである。

次に、露光量変動条件として、パターンを最もよく解像すると想定される最適露光量と、最適露光量−５％および＋５％の露光量を設定した。

まず、マスクパターン補正（ＯＰＣ処理）を行わない所望の設計パターンそのものをマスクデータとし、市販の光強度シミュレーションを用い、最適露光量条件における転写光学形状を算出し、図１０に示したものと同様の転写光学形状結果を得た。目標形状である矢印の矩形領域に対して、転写光学形状としてのレジストパターンは紡錘形となり、しかも矩形パターンのコーナー部は解像していない。シミュレーション・ソフトウェアとしてはＰＲＯＬＩＴＨ（商品名：ＫＬＡ-Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いた。

次に、シミュレーションにより得られた複数の転写光学形状のパターンエッジの設計パターンに対する各々のずれ量（寸法変化量）を測定した。ずれ量の測定には、従来公知の評価点による方法を用いた。評価点の配置間隔は０．２μｍとした。

次に、複数の転写光学形状の各々の寸法変化量（ずれ量）を評価し、変化量の誤差分をみて、複数のパターン幅の各々の変化量がほぼ同じになるように、複数のパターン幅に対応した上記の複数の転写光学形状の光強度の傾きをほぼ等しくなるように、光強度の傾きを補正し、目標光強度（Target Iopt）におけるパターン幅Ｗ（短辺）とＬ（長辺）のパターン寸法を求め、新たなパターン幅として設定した。

次に、上記の変化量評価の新たに設定された複数のパターン幅に基づき、マスクパターンのエッジを移動させ、設計パターンを変形し、補正したマスクパターンを得た。図７は、本実施例における補正したマスクパターンデータ形状である。

図２は、補正したマスクパターンによる転写光学形状（レジストパターン）のパターン幅がＢ−Ｂ’ の長辺（Ｌ）とＡ−Ａ’ の短辺（Ｗ）の場合のパターンの位置（ｎｍ）と規格化した光強度（ａ．ｕ．）との関係を示す。マスクパターン補正により、最適露光量とされる目標光強度（Target Iopt）における接線が示すパターン幅Ａ−Ａ’ の短辺（Ｗ）とパターン幅Ｂ−Ｂ’ の長辺（Ｌ）の光強度の傾きは、ほぼ等しい傾きを示している。露光量が目標光強度±５％に変動した場合にも、光強度の傾きはほぼ等しくなるように補正されているので、パターン幅Ａ−Ａ’の短辺（Ｗ）とパターン幅Ｂ−Ｂ’の長辺（Ｌ）のレジストパターン寸法の変化量もほぼ等しくなる。

図８は、図７に示す補正したマスクパターンデータを用いて、シミュレーションにより最適露光量条件における転写光学形状（レジストパターン）を算出した結果を示す。目標とするパターン形状にほぼ近い転写レジストパターンが得られていることがわかる。上記の操作により良好な転写光学形状が得られたので、図７に示すマスクパターンデータにより、本発明の補正したマスクパターンが得られた。

上記のように、本発明のマスクパターンの補正方法は、露光量が変動した場合も含めて、マスクパターンの複数のパターンにおける寸法変化量がほぼ同じになるように補正して、パターンを補正するものである。目標とする転写光学形状（レジストパターン）との誤差は、補正対象とした複数のパターンにおいて、ほぼ同じ幅で動くようにしたものである。

（比較例１）
上記の実施例１に対し、従来のマスクパターン補正方法として、クリティカルパターンに重点を置いたＯＰＣ処理をした場合について比較した。

目標とするマスクパターンは、図１３（ａ）に示すパターンと同じであり、この設計パターンのパターン外周に沿って、等間隔に評価点を複数個所に作成した。

マスクパターンの補正は、図１９の手順に従って行ない、得られたマスクパターンデータ形状を図１１に示す。

図１２に、図１１に示すマスクパターンを用いてシミュレーションにより最適露光量条件における転写光学形状（レジストパターン）を算出した結果を示す。

また、図３に、図１３（ａ）に示すパターン幅がＡ−Ａ’の短辺とＢ−Ｂ’の長辺の場合のパターンの位置（ｎｍ）と規格化した光強度（ａ．ｕ．）との関係を示す。

この比較例１の場合のマスクパターン補正は、クリティカルパターンであるパターン幅Ａ−Ａ’方向の短辺（Ｗ）に重点を置いて補正しており、光強度の傾きが急峻である。一方、パターン幅Ｂ−Ｂ’の長辺（Ｌ）は光強度の傾きがパターン幅Ａ−Ａ’ 方向の短辺（Ｗ）よりも緩やかであり、パターン幅Ａ−Ａ’ 方向の短辺（Ｗ）に比較して、光強度（露光量）変動に対してより大きく寸法が変化してしまうことが示されている。

（本発明の実施例１と比較例１との相違）
上記の実施例１および比較例１について、さらに説明する。図１４は、本発明のマスクパターン補正方法の実施例１における露光量変動における転写光学形状（レジストパターン）を示す平面図であり、露光量が（ａ）最適露光量−５％の場合、（ｂ）最適露光量（Just Dose）の場合、（ｃ）最適露光量＋５％の場合を示す。一方、図１５は、従来のマスクパターン補正方法の比較例１における露光量変動における転写光学形状（レジストパターン）を示す平面図であり、露光量が（ａ）最適露光量−５％の場合、（ｂ）最適露光量（Just Dose）の場合、（ｃ）最適露光量＋５％の場合を示す。

実施例１の図１４と比較例１の図１５とを比較すると、比較例１に示す従来のマスクパターン補正方法では、露光量変動に対して、矩形状レジストパターンの長辺の伸縮が短辺の伸縮よりも大きいことが示されている。

表１は、実施例１および比較例１の補正方法において、評価するパターンをパターン幅Ａ−Ａ’方向の短辺（Ｗ）とＢ−Ｂ’方向の長辺（Ｌ）とした場合に、露光量が±５％変動することにより生じた転写光学形状の寸法変化量（ｎｍ）を示し、また、パターン幅の長短による寸法変形量のパターン間差（Ｂ−Ａ）も示す。

また、表１の結果を図４および図５に示す。図４は、実施例１および比較例１のマスクパターンの補正方法において、パターン幅Ａ−Ａ’方向の短辺（Ｗ）とＢ−Ｂ’方向の長辺（Ｌ）とした場合、露光量±５％変動時の転写光学形状（レジストパターン）のパターン寸法変化を示す図である。また、図５は、実施例１および比較例１の寸法変化量のパターン間差（Ｂ−Ａ）を示す図である。

表１、図４および図５が示すように、比較例１に示す従来のマスクパターン補正方法では、露光量±５％変動に対して、パターン幅Ａ−Ａ’ 方向の短辺（Ｗ）における転写光学形状（レジストパターン）の寸法変化量は７．６ｎｍと小さい値を示すが、Ｂ−Ｂ’ 方向の長辺（Ｌ）は２５．２ｎｍと大きな値となり、寸法変形量のパターン間差（Ｂ−Ａ）は１７．６ｎｍと大きな値となる。上記のように、従来の方法では、クリティカルパターンなどのパターン寸法の小さいパターンに比べて、パターン寸法の大きいパターンの露光量変動に対する転写光学形状（レジストパターン）の寸法変化量が大きくなり、マスクパターン全体として寸法変化量の不均一さが大きくなり、デバイス特性などに問題を生じることになる。従来のマスクパターン補正方法は、クリティカルパターンの設計パターンに対する寸法変化量が、最小となるように補正する方法である。

一方、実施例１に示す本発明のマスクパターン補正方法では、露光量±５％変動に対して、パターン幅Ａ−Ａ’ 方向の短辺（Ｗ）における転写光学形状（レジストパターン）の寸法変化量は１０．９ｎｍ、Ｂ−Ｂ’ 方向の長辺（Ｌ）は１８．４ｎｍの値を示し、寸法変形量のパターン間差（Ｂ−Ａ）は７．５ｎｍと小さな値となる。矩形パターンの長短で１７．６ｎｍあった従来の転写光学形状（レジストパターン）のパターン間の寸法差は、本発明の補正方法を用いることにより約６０％低減されて、７．５ｎｍとなった。本発明のマスクパターン補正方法は、複数のパターンの設計パターンに対する寸法変化量が、ほぼ同じ幅で低減するように補正する方法である。

さらに、露光量変化に対する転写パターン寸法の設計寸法からのずれ量の評価手法としては、図１３（ａ）に示したようにパターン寸法ＷおよびＬで管理する方法と、パターン間寸法ＳｘおよびＳｙで管理する方法とを、実施例１と比較例１に適用した場合について以下に説明する。

図１６は、実施例１の本発明のマスクパターン補正方法と、比較例１の従来のマスクパターン補正方法とによる露光量変化（％）と、パターン寸法ＷとＬの設計寸法からのずれ量差を示す図である。図１６では、露光量をさらに細かく適正露光量±２％間隔で±１０％までふってあり、円形印（New OPC W-L）が実施例１の場合、三角形印（Old OPC W-L）が比較例１の場合を示す。露光量変化が０％のときは、実施例１の本発明のマスクパターン補正方法と、比較例１の従来のマスクパターン補正方法は、ともにパターン寸法ＷとＬの設計寸法からのずれ量差はほぼ０（ｎｍ）である。しかし、露光量が変化するに従い、パターン寸法ＷとＬの設計寸法からのずれ量差が生じてくる。

図１６に示されるように、本発明のマスクパターン補正方法（New OPC W-L）は、従来のマスクパターン補正方法（Old OPC W-L）に比べて露光量変化に対するＷ、Ｌ部の設計寸法からのずれ量差は緩やかである。図１６において、露光量１％あたりのＷとＬの寸法ずれ量は、従来のマスクパターン補正方法（Old OPC）の場合が２．０ｎｍ／１％、本発明のマスクパターン補正方法（New OPC）の場合が０．９ｎｍ／１％となる。したがって、本発明のマスクパターン補正方法によれば、従来、マスクパターンの形状ごとに異なっていた露光量変動に対する転写光学像の寸法変化量のパターン間の差を小さくすることが可能となり、露光量変動によるパターン寸法制御性が向上し、ウェハへのパターン転写精度、転写マージンが向上する効果を奏する。

図１７は、実施例１の本発明のマスクパターン補正方法と、比較例１の従来のマスクパターン補正方法とによる露光量変化（％）と、パターン間寸法ＳｘとＳｙの設計寸法からのずれ量差を示す図である。図１７も、図１６と同様に、円形印（New OPC Ｓｙ-Ｓｘ）が実施例１の場合、三角形印（Old OPC Ｓｙ-Ｓｘ）が比較例１の場合を示す。

図１７においても図１６と同様に、本発明のマスクパターン補正方法は、従来のマスクパターン補正方法に比べて露光量変化に対するＳｘ、Ｓｙ部の設計寸法からのずれ量差は緩やかである。図１７において、露光量１％あたりのＳｘとＳｙの寸法ずれ量は、従来のマスクパターン補正方法（Old OPC）の場合が１．２ｎｍ／１％、本発明のマスクパターン補正方法（New OPC）の場合が０．１ｎｍ／１％となり、本発明のマスクパターン補正方法は露光量変動によるパターン寸法制御性が向上し、ウェハへのパターン転写精度、転写マージンが向上する効果を示す。

（実施例２）
本実施例は、レンズの開口数ＮＡと照明系を変えた場合である。図１８は、ＮＡが１．３０の高ＮＡレンズで、弱い超解像技術である輪帯照明系（outer σ＝０．９；innerσ＝０．４）に、本発明のマスクパターンの補正方法を適用した図１８（ｂ）のマスクパターンを用いたとき、シミュレーションによる図１８（ｃ）に示すウェハ上のレジストパターンの転写イメージを示す実施例である。

図１８（ｃ）が示すウェハパターンは、図１８（ａ）に示す目標デザインに近い状態で形成されており、照明系が異なっても本発明のマスクパターンの補正方法によりウェハへのパターン転写精度、転写マージンが向上する効果が示された。

上記の説明のように、本発明のマスクパターン補正方法によれば、露光量変動に対する転写光学形状（レジストパターン）の寸法変化量が、パターン寸法の小さいパターンとパターン寸法の大きいパターンとの間でパターン間の差が小さくするように補正することにより、マスクパターン全体として転写光学形状（レジストパターン）の寸法変化量の均一さが向上し、デバイス特性の品質をより高めることが可能となる。

Ｓ１０ 設計パターンと転写条件選定
Ｓ１１ 露光量変動条件設定
Ｓ１２ 転写光学形状算出
Ｓ１３ パターンエッジの設計パターンに対するズレ量測定
Ｓ１４ 変化量評価
Ｓ１５ マスクパターンエッジを移動
Ｓ１６ 補正済みマスクパターン

Claims (5)

1. フォトマスクに形成されたマスクパターンを、所望の設計パターンに近い転写イメージが得られるように、光近接効果の影響を予め考慮してパターン形状に補正を加えるマスクパターンの補正方法であって、
   前記設計パターンから複数のパターン幅を選定する工程と、
   予め露光量変動条件を設定する工程と、
   前記露光量変動条件に基づいた複数の露光量条件で、シミュレーションにより前記複数のパターン幅に対応した複数の転写光学形状を算出する工程と、
   前記複数の転写光学形状のパターンエッジの前記設計パターンに対する各々の寸法変化量を測定する工程と、
   前記各々の寸法変化量を評価し、寸法変化量の誤差分をみて、前記複数のパターン幅の各々の寸法変化量がほぼ同じになるようにする変化量評価工程と、
   前記変化量評価に基づいて前記マスクパターンのエッジを移動させ、前記設計パターンを変形する工程と、
   を含み、
   前記変化量評価工程において、前記複数のパターン幅の各々の寸法変化量がほぼ同じになるようにする手段が、前記複数のパターン幅に対応した前記複数の転写光学形状の光強度の傾きをほぼ等しくする手段であり、
   前記複数のパターン幅が、前記マスクパターンの中の矩形状パターンの短辺のパターン幅と長辺のパターン幅を含むことを特徴とするマスクパターンの補正方法。
2. 前記設計パターンを変形する工程で得られた設計パターンを用いて、前記複数の転写光学形状を算出する工程から前記設計パターンを変形する工程までを１回以上繰り返すことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの補正方法。
3. 前記複数のパターン幅が、前記マスクパターンの最小線幅のパターンを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマスクパターンの補正方法。
4. フォトマスクに形成されたマスクパターンを、所望の設計パターンに近い転写イメージが得られるように、光近接効果の影響を予め考慮してパターン形状に補正を加えるマスクパターンの補正プログラムであって、
   前記設計パターンから矩形状パターンの短辺のパターン幅と長辺のパターン幅を含む複数のパターン幅を選定する手順と、
   予め露光量変動条件を設定する手順と、
   前記露光量変動条件に基づいた複数の露光量条件で、シミュレーションにより前記複数のパターン幅に対応した複数の転写光学形状を算出する手順と、
   前記複数の転写光学形状のパターンエッジの前記設計パターンに対する各々の寸法変化量を測定する手順と、
   前記各々の寸法変化量を評価し、寸法変化量の誤差分をみて、前記複数のパターン幅の各々の寸法変化量がほぼ同じになるように、前記複数のパターン幅に対応した前記複数の転写光学形状の光強度の傾きをほぼ等しくする変化量評価手順と、
   前記変化量評価に基づいて前記マスクパターンのエッジを移動させ、前記設計パターンを変形する手順と、
   をコンピュータに実行させることを特徴とするマスクパターンの補正プログラム。
5. 請求項１から請求項３までのうちのいずれか１項に記載のマスクパターンの補正方法を用いて補正されたマスクパターンを有することを特徴とするフォトマスク。

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