JP6381502B2 - パターンデータ作成方法、パターンデータ作成装置及びマスク - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、パターンデータ作成方法、パターンデータ作成装置及びマスクに関する。

半導体集積回路のリソグラフィ工程においては、隣接するパターンを透過する投影光の位相差を互いに１８０度にする位相シフトマスクが採用されている。位相シフトマスクにおいては、主パターンに加え、ＳＲＡＦ(Sub Resolution Assist Feature)と呼ばれる微細な補助パターンが用いられる。主パターンは、ウェーハ上に転写される。補助パターンは、光の干渉を利用し、主パターンの転写性を向上させる。補助パターンは、ウェーハ上に転写されない。補助パターンを有する位相シフトマスクを得るために、コンピュータ上でパターンデータを作成する方法が実施されている。このような方法においては、高精度なパターンデータを作成することが望まれている。

特開２０１１−１５０３３３号公報

本発明の実施形態は、高精度なパターンデータを作成可能なパターンデータ作成方法、パターンデータ作成装置及びマスクを提供する。

本発明の実施形態によれば、パターンデータ作成方法が提供される。前記方法は、マスクの第１パターンに対応し第１幅を有する第１パターン領域と、前記第１パターンと並ぶ第２パターンに対応し前記第１幅よりも狭い第２幅を有する第２パターン領域と、を含む設計パターンデータに基づいて、描画パターンデータを設定する。前記描画パターンデータは、第３パターン領域と、第４パターン領域と、を含む。前記第３パターン領域は、前記第２パターン領域と並ぶ。前記第３パターン領域は、前記第１幅よりも狭い幅を有する。前記第４パターン領域は、前記第１パターン領域、前記第２パターン領域及び前記第３パターン領域以外の領域である。前記方法は、前記第３パターン領域の前記幅を、第３幅に設定する。前記方法は、前記描画パターンデータに基づいて、第１照射量データと、第２照射量データと、を設定する。前記第１照射量データは、前記第４パターン領域に対する単位面積当たりの第１照射量の値に関する。前記第２照射量データは、前記第３パターン領域に対する単位面積当たりの第２照射量の値に関する。前記第２照射量の前記値は、前記第１照射量の前記値よりも小さい。前記方法は、前記第１照射量データに基づいて、前記第１パターン領域の第１厚さと、前記第２パターン領域の第２厚さと、を算出する。前記第２照射量データに基づいて、前記第３パターン領域の第３厚さを算出する。前記第３厚さは、前記第２厚さよりも薄い。前記方法は、前記第１〜第３幅及び前記第１〜第３厚さに基づいて、被加工基板に露光される第１露光領域の範囲を算出する。

第１の実施形態に係るパターンデータ作成装置を例示するブロック図である。 第１の実施形態に係るパターンデータ作成方法を例示するフローチャート図である。 図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１の実施形態に係るパターンデータを例示する模式図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、参考例に係るパターンデータを例示する模式図である。 露光装置と転写範囲との関係を例示する模式図である。 図６（ａ）〜図６（ｃ）は、リソグラフィ設計の概念を説明するグラフ図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第２の実施形態に係るパターンデータを例示する模式図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、実施形態に係る別のパターンデータを例示する模式図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第３の実施形態に係るマスクを例示する模式的断面図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るパターンデータ作成装置を例示するブロック図である。
実施形態に係るパターンデータ作成装置１１０は、入力部１０と、出力部２０と、処理部３０と、を含む。

入力部１０には、例えば、入力端子が用いられる。入力部１０は、有線または無線を介して外部と通信する入力インターフェイスを含む。出力部２０は、例えば、出力端子が用いられる。出力部２０は、有線または無線を介して外部と通信する出力インターフェイスを含む。処理部３０には、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどを含む演算装置が用いられる。処理部３０の各ブロックの一部、又は全部には、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路またはＩＣ（Integrated Circuit）チップセットを用いることができる。各ブロックに個別の回路を用いてもよいし、一部又は全部を集積した回路を用いてもよい。各ブロック同士が一体として設けられてもよいし、一部のブロックが別に設けられてもよい。また、各ブロックのそれぞれにおいて、その一部が別に設けられてもよい。集積化には、ＬＳＩに限らず、専用回路又は汎用プロセッサを用いてもよい。

処理部３０には、描画パターン設定部３１と、照射量設定部３２と、加工パターン生成部３３と、算出部３４と、決定部３５と、が設けられる。これらの各部は、例えば、パターンデータ作成プログラムとして実現される。すなわち、パターンデータ作成装置１１０は、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることでも実現される。パターンデータ作成装置１１０に含まれる各部の機能は、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにパターンデータ作成プログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、パターンデータ作成装置１１０は、上記のパターンデータ作成プログラムをコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して上記のパターンデータ作成プログラムを配布して、このパターンデータ作成プログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。また、処理部３０は、上記のコンピュータ装置に内蔵あるいは外付けされたメモリ、ハードディスクもしくはＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒなどの記憶媒体などを適宜利用して実現することができる。

図２は、第１の実施形態に係るパターンデータ作成方法を例示するフローチャート図である。
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１の実施形態に係るパターンデータを例示する模式図である。
図３（ａ）はマスクの設計パターンデータを示し、図３（ｂ）はマスクの描画パターンデータを示し、図３（ｃ）はマスクの加工パターンデータを示す。
図２に表すパターンデータ作成方法は、図１のパターンデータ作成装置１１０を用いて実施される。

入力部１０は、図３（ａ）に表すような、マスクの設計パターンデータ４０の入力を受け付ける（ステップＳ１）。ここで、設計パターンデータ４０とは、例えば、ＣＡＤ(Computer Aided Design)データのことを指す。マスクは、第１パターンと、第１パターンの近傍に位置する第２パターンと、を含む。第１パターンは、主パターンとも呼ばれ、ウェーハ上に転写される。第２パターンは、補助パターンまたはＳＲＡＦ(Sub Resolution Assist Feature)パターンとも呼ばれ、ウェーハ上に転写されない。

図３（ａ）の例において、設計パターンデータ４０は、第１パターン領域４１と、第２パターン領域４２と、を含む。第１パターン領域４１は、第１パターンに対応し第１幅Ｗ１を有する。第２パターン領域４２は、第２パターンに対応し第１幅Ｗ１よりも狭い第２幅Ｗ２を有する。

処理部３０は、設計パターンデータ４０がＳＲＡＦデータを含むか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、設計パターンデータ４０に含まれるパターンデータの配置や形状などを認識することで、ＳＲＡＦデータを含むか否かの判定が可能となる。ＳＲＡＦデータを含むと判定した場合（ステップＳ２のＹＥＳの場合）、ステップＳ３に移行する。また、ＳＲＡＦデータを含まないと判定した場合（ステップＳ２のＮＯの場合）、ステップＳ１０に移行する。

ここで、設計パターンデータ４０を、パターンデータ作成装置１１０の画面上に表示したときに、第２パターン領域４２から第１パターン領域４１（または、第１パターン領域４１から第２パターン領域４２）に向かう１つの方向を、第１方向Ｄ１とする。第１幅Ｗ１は、第１パターン領域４１の第１方向Ｄ１に沿う長さである。第２幅Ｗ２は、第２パターン領域４２の第１方向Ｄ１に沿う長さである。第１方向Ｄ１と直交する一つの方向を第２方向Ｄ２とする。本例においては、第２パターン領域４２は、第２方向Ｄ２に延び、第１パターン領域４１と第１方向Ｄ１に並ぶ。

描画パターン設定部３１は、図３（ｂ）に表す描画パターンデータ５０を設定する（ステップＳ３）。描画パターンデータ５０は、設計パターンデータ４０に基づいて設定される。描画パターンデータ５０は、非描画対象の第１パターン領域４１と、非描画対象の第２パターン領域４２と、描画対象の第３パターン領域４３と、描画対象の第４パターン領域４４と、を含む。

第３パターン領域４３及び第４パターン領域４４の描画には、例えば、電子線が用いられる。第１パターン領域４１及び第２パターン領域４２は、描画されない領域である。この例においては、ポジ型のレジストを想定しているため、描画パターンデータ５０は、設計パターンデータ４０に対して反転する。第３パターン領域４３は、第２パターン領域４２に隣接する。第３パターン領域４３は、例えば、第２パターン領域４２の片側に位置する。第３パターン領域４３の幅は、第１幅Ｗ１よりも狭い。ここでは、第３パターン領域４３の幅を、第３幅Ｗ３に設定する。第３幅Ｗ３は、第２幅Ｗ２よりも広くてもよい。第３幅Ｗ３は、例えば、第３パターン領域４３の第１方向Ｄ１に沿う長さである。

照射量設定部３２は、各領域毎に照射量の値に関する照射量データを設定する（ステップＳ４）。すなわち、図３（ｂ）に表すように、描画パターンデータ５０に基づいて、第４パターン領域４４に対する第１照射量の値に関する第１照射量データＥｘ１を設定する。第３パターン領域４３に対して第２照射量の値に関する第２照射量データＥｘ２を設定する。第１照射量データＥｘ１及び第２照射量データＥｘ２のそれぞれは、例えば、電子線の単位面積当たりの照射量を示す値を含む。第２照射量の値は、第１照射量の値よりも小さい。

加工パターン生成部３３は、図３（ｃ）に表すように、マスクの加工パターンデータ６０を生成する（ステップＳ５）。すなわち、第１照射量データＥｘ１に基づいて、第１パターン領域４１の第１厚さＴ１と、第２パターン領域４２の第２厚さＴ２と、を算出する。さらに、第２照射量データＥｘ２に基づいて、第３パターン領域４３の第３厚さＴ３を算出する。第３厚さＴ３は、第２厚さＴ２よりも薄い。第３厚さＴ３は、例えば、第２厚さＴ２の０．３倍以上０．７倍以下である。第１厚さＴ１と第２厚さＴ２とは略同じである。加工パターンデータ６０は、第１〜第３幅Ｗ１〜Ｗ３及び第１〜第３厚さＴ１〜Ｔ３を含む。

第１パターン領域４１の第１厚さＴ１、第２パターン領域４２の第２厚さＴ２及び第３パターン領域４３の第３厚さＴ３のそれぞれは、設定された照射量の値に基づいて算出可能である。第２照射量の値は、第１照射量の値よりも小さい。このため、第３厚さＴ３は、第２厚さＴ２よりも薄くなる。

図３（ｃ）は、加工パターンデータ６０、つまり、第１〜第３幅Ｗ１〜Ｗ３及び第１〜第３厚さＴ１〜Ｔ３により推定される加工後のマスク形状を示している。本例においては、加工後のマスクを横から見たときの断面形状を示している。

図３（ｃ）に表すように、第３パターン領域４３の幅は、下層側から上層側に向けて連続的に狭くなっている。第３パターン領域４３は、下層側の幅が広く、上層側の幅が狭い。第３パターン領域４３は、テーパ面を有する。この場合、第３幅Ｗ３は、第３パターン領域４３の最大幅である。第３厚さＴ３は、第３パターン領域４３の最大厚さである。照射量設定部３２においては、第２照射量の値を、第１方向Ｄ１において第２パターン領域４２から離れるに従って増加させる設定を行う。これにより、加工パターンデータ６０に、テーパ面を有する第３パターン領域４３を反映させることが可能となる。

算出部３４は、加工パターンデータ６０に基づいて、被加工基板に露光される第１露光領域の範囲を算出する。被加工基板とは、例えば、ウェーハである。第１露光領域は、例えば、加工パターンデータ６０により定まるウェーハ上での露光領域である。例えば、第１パターンをウェーハに転写したときのウェーハにおける第１パターンの転写範囲を、第１露光領域の範囲とする。以下においては、第１露光領域の範囲を、転写範囲と呼ぶ。算出部３４は、ＳＲＡＦ幅比を算出する（ステップＳ６）。転写範囲は、被加工基板における単位面積当たりの露光量の変動範囲と、被加工基板における焦点位置の変動範囲と、により定めることができる。ＳＲＡＦ幅比は、第２幅Ｗ２の第３幅Ｗ３に対する比（すなわち、Ｗ２／Ｗ３）である。

決定部３５は、転写範囲が第１許容範囲内に収まるか否かを判定する（ステップＳ７）。転写範囲が第１許容範囲内に収まらないと判定した場合（ステップＳ７のＮＯの場合）、第３幅Ｗ３を、第４幅Ｗ４に変更する。つまり、第３パターン領域４３の幅を、第３幅Ｗ３とは異なる第４幅Ｗ４に設定する。そして、ステップＳ３に戻り、処理を繰り返す。また、転写範囲が第１許容範囲内に収まると判定した場合（ステップＳ７のＹＥＳの場合）、ステップＳ８に移行する。転写範囲は、リソグラフィマージンとも呼ばれ、安定したパターン形成を行えるか否かを表す指標となる。これら転写範囲及び第１許容範囲については後述する。

ステップＳ７において、転写範囲が第１許容範囲内に収まる場合には、安定したパターン形成が可能であり、転写範囲が第１許容範囲内に収まらない場合には、安定したパターン形成を行えない可能性がある。

決定部３５は、ＳＲＡＦ幅比が第２許容範囲内に収まるか否かを判定する（ステップＳ８）。ＳＲＡＦ幅比が第２許容範囲内に収まらないと判定した場合（ステップＳ８のＮＯの場合）、第３幅Ｗ３を、第４幅Ｗ４に変更し、ステップＳ３に戻り、処理を繰り返す。また、ＳＲＡＦ幅比が第２許容範囲内に収まると判定した場合（ステップＳ８のＹＥＳの場合）、ステップＳ９に移行する。なお、ステップＳ７と、ステップＳ８とは、順序が逆でも構わない。

ステップＳ８において、ＳＲＡＦ幅比は、Ｗ２／Ｗ３で表すことができる。データ上の第２パターン領域４２に基づきマスク上に第２パターンが形成される。同様に、データ上の第３パターン領域４３に基づきマスク上に第３パターンが形成される。ＳＲＡＦ幅比は、第２パターンの倒れ易さを表す指標となる。第３幅Ｗ３が第２幅Ｗ２に対して十分に大きければ、第２パターンは第３パターンによって強く支持される。このため、第２パターンは倒れ難いと考えられる。この場合、第２許容範囲としては、例えば、１以下に設定しておけばよい。

ＳＲＡＦ幅比が第２許容範囲内に収まる場合には、第２パターンの倒壊の可能性が低く、ＳＲＡＦ幅比が第２許容範囲内に収まらない場合には、第２パターンの倒壊の可能性が高い。ＳＲＡＦ幅比は、この例に限らない。ＳＲＡＦ幅比の決め方に応じて、第２許容範囲も適宜設定される。

決定部３５は、転写範囲が第１許容範囲内に収まり、ＳＲＡＦ幅比が第２許容範囲内に収まるとき、第３パターン領域４３の幅を、第３幅Ｗ３に決定する。これにより、マスク形成のための描画条件を決定する（ステップＳ９）。描画条件は、領域毎の照射量の値を含む。この場合、描画条件は、第４パターン領域４４に対する第１照射量データＥｘ１と、第３パターン領域４３に対する第２照射量データＥｘ２と、を含む。

処理部３０は、一連の処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ１０）。終了する場合（ステップＳ１０のＹＥＳの場合）、ステップＳ９で決定した描画条件に従って、マスクパターン描画装置（図示せず）を用いてマスク形成のための描画を開始する（ステップＳ１１）。終了しない場合（ステップＳ１０のＮＯの場合）、ステップＳ１に戻り、次の設計パターンデータ４０を入力する。

ここで、転写範囲が第１許容範囲内に収まらないとき、または、ＳＲＡＦ幅比が第２許容範囲内に収まらないときには、第３幅Ｗ３を、第４幅Ｗ４に変更し、ステップＳ３以降のステップが繰り返し実施される。

ステップＳ３において、描画パターン設定部３１は、設計パターンデータ４０に基づいて、図３（ｂ）に表すように、第４幅Ｗ４が設定された第３パターン領域４３を含む描画パターンデータ５０を設定する。

ステップＳ４において、照射量設定部３２は、描画パターンデータ５０に基づいて、図３（ｂ）に表すように、第１照射量データＥｘ１と、第２照射量データＥｘ２と、を設定する。このとき、第３パターン領域４３に対する第２照射量の値を変更してもよい。

ステップＳ５において、加工パターン生成部３３は、図３（ｃ）に表すように、加工パターンデータ６０を生成する。加工パターンデータ６０は、第１幅Ｗ１、第２幅Ｗ２、第４幅Ｗ４、及び、第１〜第３厚さＴ１〜Ｔ３を含む。

ステップＳ６において、算出部３４は、第１幅Ｗ１、第２幅Ｗ２、第４幅Ｗ４、及び、第１〜第３厚さＴ１〜Ｔ３に基づいて、転写範囲を算出する。算出部３４は、第２幅Ｗ２の第４幅Ｗ４に対する比（すなわち、Ｗ２／Ｗ４）を算出する。

ステップＳ７及びステップＳ８において、決定部３５は、転写範囲が第１許容範囲内に収まらないとき、及び、第２幅Ｗ２の第４幅Ｗ４に対する比が第２許容範囲内に収まらないとき、の少なくともいずれかのとき、第４幅Ｗ４を、さらに、第５幅Ｗ５に変更する。つまり、第３パターン領域４３の幅を、第５幅Ｗ５に設定する。そして、ステップＳ３に戻り処理を繰り返す。また、転写範囲が第１許容範囲内に収まり、第２幅Ｗ２の第４幅Ｗ４に対する比が第２許容範囲内に収まるとき、第３パターン領域４３の幅を、第４幅Ｗ４に決定する。

このように、実施形態によれば、第１パターンの転写範囲が第１許容範囲内に収まり、ＳＲＡＦ幅比が第２許容範囲内に収まるように、第３パターン領域４３の幅を決定する。領域毎の照射量を含む最適な描画条件を決定することができる。これにより、安定したパターン形成が可能な描画条件を導出することができる。第２パターンの倒壊を抑制可能な描画条件を導出することができる。高精度なパターンデータを作成することができる。

実施形態により作成されたパターンデータに基づいて、マスクが製造される。マスクは、光学系の解像限界以下のパターンサイズを有する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、参考例に係るマスクパターンデータを例示する模式図である。
図４（ａ）は、マスクの描画パターンデータを示し、図４（ｂ）は、マスクの加工パターンデータを示す。

参考例に係る描画パターンデータ１９８は、非描画対象の第１パターン領域４１と、非描画対象の第２パターン領域４２と、描画対象の第４パターン領域４４と、を含む。描画パターンデータ１９８には、実施形態とは異なり、第３パターン領域４３が設定されていない。このため、加工パターンデータ１９９においても、第１パターン領域４１及び第２パターン領域４２のみで、第３パターン領域４３は含まれていない。

このため、加工パターンデータ１９９に基づき形成された実際のマスクには、第２パターンの支えとなる第３パターンが存在しない。このため、マスクの洗浄工程などにおいて第２パターンが倒壊する可能性がある。

これに対して、実施形態によれば、加工パターンデータ６０に基づき形成された実際のマスクには、第２パターンの支えとなる第３パターンが設けられている。データ上の第３パターン領域４３の幅は、データ上の第２パターン領域４２の第２幅Ｗ２に対する比に基づいて、第２パターンが倒壊し難いように決定される。このため、マスクの洗浄工程などにおいて第２パターンの倒壊を抑制することが可能となる。

第３パターン領域４３は、第２パターン領域４２に隣接する。第３パターン領域４３を設定することで、第１パターンをウェーハ上に転写したときの転写範囲が変化する場合がある。これは、第３パターン領域４３により露光量や焦点位置が変動することに起因すると考えられる。転写範囲は、第１パターンの転写性の観点から、所定の許容範囲内に収まっていることが望ましい。また、第２パターンの倒壊抑制の観点から、第３パターンの幅は、広いほうが望ましい。しかし、第３パターン領域４３の幅を広くし過ぎると、転写範囲が所定の許容範囲内に収まらない場合がある。この場合、安定したパターン形成ができなくなる可能性がある。

第１パターンをウェーハ上に転写したときの転写範囲は、第２パターン領域４２にある位相シフトが１８０度になるときに最も広くなるように設計されている。実施形態においては、第２パターン領域４２に隣接するように第３パターン領域４３を設けて、第２パターン領域４２の膜より高さの低い位相シフト膜が作製される。高さの低い位相シフト膜は、位相シフト量が１８０度より少なくなる。第３パターン領域４３が大きくなると位相シフトの効果が少なくなる。このため、第１パターンのウェーハ上における転写範囲が許容範囲内に収まるように、第３パターン領域４３を定める。

以下、図５及び図６に基づいて、転写範囲及び第１許容範囲について説明する。
図５は、露光装置と転写範囲との関係を例示する模式図である。
図５に表すように、光源１２０から出射された光Ｌ１は、マスク１３０に到達する。マスク１３０には、第１パターン１３１と、第２パターン１３２と、が設けられている。マスク１３０を透過した光が露光光Ｌ２となる。露光光Ｌ２は、ウェーハ１４０の上に設けられたフォトレジスト１５０に照射され、マスク１３０の第１パターン１３１がフォトレジスト１５０に転写される。光源１２０には、例えば、フッ化アルゴン（ＡｒＦ）レーザ光源などが用いられる。

ウェーハ１４０における露光光Ｌ２の単位面積当たりの露光量（例えば、ドーズ量）Ｅｐと、ウェーハ１４０における焦点位置Ｆと、は、プロセス上の様々な要因により変動する。これらの露光量Ｅｐの変動範囲及び焦点位置Ｆの変動範囲に対して、ウェーハ１４０上に第１パターン１３１の像を形成可能な範囲を、光学シミュレータを用いて計算する。これにより、第１パターン１３１の転写範囲を導出することができる。

コンピュータを用いたリソグラフィ設計という手法が実施されている。これによれば、マスクや、露光装置、レジスト材料などの光リソグラフィ技術に係わる構成要素の変動誤差を定量的に扱うことができる。

図６（ａ）〜図６（ｃ）は、リソグラフィ設計の概念を説明するグラフ図である。

図６（ａ）は、ＥＤ(Exposure Defocus)ウィンドウを例示するグラフ図である。
図中、縦軸は焦点位置Ｆを示し、横軸は露光量Ｅｐを示す。

光リソグラフィにおいては、ウェーハ上に形成されるパターンの寸法（範囲）は、単位面積当たり露光量と、焦点位置と、によって決定される。使用可能な光学条件やレジスト性能を予測し、シミュレーションによるＥＤ−Ｔｒｅｅ(Exposure Defocus Tree)解析を行う。ＥＤ−Ｔｒｅｅ解析は、露光量と寸法、及び、焦点位置と寸法を同時に考慮する解析手法である。これにより、許容される寸法ばらつき内で製造するために必要な露光量と焦点位置のばらつき制御量を見積もる。

図６（ａ）のＥＤウィンドウ７０は、露光量と焦点位置のばらつき制御量を示している。ＥＤウィンドウ７０において、ＥＬは露光量裕度(Exposure Latitude)を示し、ＤｏＦは焦点深度（Depth of Focus)またはフォーカス余裕度を示す。

ＥＤウィンドウ７０と並行して、露光量及び焦点位置のそれぞれに変動を引き起こす各要因の解析を行い、露光量及び焦点位置のそれぞれについて達成すべき目標値を算出する。目標値を算出するにあたり要因表が作成される。露光量に関する要因は、例えば、ドーズバジェットである。焦点位置に関する要因は、例えば、フォーカスバジェットである。

図６（ｂ）は、ドーズバジェットを例示するグラフ図である。
図中、縦軸は最小回路線幅ＨＰ（Harf Pitch）を示し、横軸は実効ドーズ誤差Ｅ１（単位：％）を示す。最小回路線幅ＨＰの単位は、ナノメートル（ｎｍ）である。

図６（ｂ）に表すように、実効ドーズ誤差Ｅ１の内訳は、例えば、要因ｅ１〜要因ｅ３で構成される。要因ｅ１は、マスクＣＤ(Critical Dimension：最小線幅)に起因する誤差である。要因ｅ２は、レジストプロセスに起因する誤差である。要因ｅ３は、露光装置に起因する誤差である。ドーズバジェットは、露光量の変動要因（誤差）を数値化したものを含む。

図６（ｃ）は、フォーカスバジェットを例示するグラフ図である。
図中、縦軸はフォーカス誤差Ｅ２（単位：ｎｍ）を示し、横軸は最小回路線幅ＨＰ（単位：ｎｍ）を示す。

図６（ｃ）に表すように、フォーカス誤差Ｅ２の内訳は、例えば、要因ｆ１〜要因ｆ４で構成される。要因ｆ１は、露光装置（収差、オートフォーカス）に起因する誤差である。要因ｆ２は、ウェーハ平坦度に起因する誤差である。要因ｆ３は、マスク平坦度に起因する誤差である。要因ｆ４は、デバイス段差に起因する誤差である。フォーカスバジェットは、焦点位置の変動要因（誤差）を数値化したものを含む。

ＥＤウィンドウ７０が、露光量及び焦点位置のそれぞれの変動要因の総和を上回るように、シミュレーションとバジェット解析を繰り返す。このようにして、ＥＤウィンドウ７０を導出する。ＥＤウィンドウ７０で表される範囲は、安定してパターン形成が可能な転写範囲を意味する。

実施形態においては、例えば、ＥＤウィンドウ７０を第１許容範囲に設定することができる。第１パターンの転写範囲は、図５で説明した方法を用いて算出することができる。第３パターン領域４３の幅の変更は、第１パターンの転写範囲にも影響する。このため、第３パターン領域４３の幅を変更するたびに、露光量の変動範囲及び焦点位置の変動範囲に対して、フォトレジスト上に第１パターンの像が形成される範囲（すなわち、転写範囲）を光学シミュレータを用いて計算する。そして、計算で得られた転写範囲がＥＤウィンドウ７０に収まっているか否かが判定される。

このように、実施形態によれば、第１パターンの転写範囲が第１許容範囲内に収まり、ＳＲＡＦ幅比が第２許容範囲内に収まるように、第３パターン領域４３の幅を決定する。領域毎の照射量を含む最適な描画条件を決定することができる。これにより、安定したパターン形成が可能な描画条件を導出することができる。第２パターンの倒壊を抑制可能な描画条件を導出することができる。高精度なパターンデータを作成することができる。

（第２の実施形態）
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第２の実施形態に係るパターンデータを例示する模式図である。
図７（ａ）はマスクの描画パターンデータを示し、図７（ｂ）はマスクの加工パターンデータを示す。

図７（ａ）に表すように、描画パターンデータ５１は、第５パターン領域４５をさらに含む。第５パターン領域４５は、第２パターン領域４２に隣接する。第５パターン領域４５の幅には、例えば、第３幅Ｗ３が設定される。第５パターン領域４５は、例えば、第３厚さＴ３を有する。第３パターン領域４３と第５パターン領域４５との間に第２パターン領域４２が位置する。

図７（ｂ）に表すように、例えば、第５パターン領域４５の幅は、下層側から上層側に向けて連続的に狭くなっている。第５パターン領域４５は、下層側の幅が広く、上層側の幅が狭い。第５パターン領域４５は、テーパ面を有する。この場合、第３幅Ｗ３は、第５パターン領域４５の最大幅である。第３厚さＴ３は、第５パターン領域４５の最大厚さである。照射量設定部３２においては、第３パターン領域４３及び第５パターン領域４５のそれぞれに対して、第２照射量の値を、第１方向Ｄ１において第２パターン領域４２から離れるに従って増加させる設定を行う。これにより、加工パターンデータ６１に、テーパ面を有する第３パターン領域４３と、テーパ面を有する第５パターン領域４５と、を反映させることが可能となる。

実施形態においては、ＳＲＡＦ幅比は、例えば、第２幅Ｗ２の、２つの第３幅Ｗ３の合計に対する比、すなわち、Ｗ２／（Ｗ３×２）となる。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、実施形態に係る別のパターンデータを例示する模式図である。

図８（ａ）に表すように、第３パターン領域４３は、第２パターン領域４２の一端に隣接する。第３パターン領域４３は、テーパ面を有していなくてもよい。すなわち、第３パターン領域４３は、下層側の幅と、上層側の幅と、が同じでもよい。

図８（ｂ）に表すように、第３パターン領域４３は、第２パターン領域４２の一端に隣接する。第５パターン領域４５は、第２パターン領域４２の他端に隣接する。第３パターン領域４３及び第５パターン領域４５のそれぞれは共にテーパ面を有していなくてもよい。すなわち、第３パターン領域４３は、下層側の幅と、上層側の幅と、が同じである。第５パターン領域４５は、下層側の幅と、上層側の幅と、が同じである。

（第３の実施形態）
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第３の実施形態に係るマスクを例示する模式的断面図である。
図９（ａ）は、レジスト現像後のマスク中間体を例示する模式的断面図である。
図９（ｂ）は、エッチング加工後のマスクを例示する模式的断面図である。
この例においては、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すパターンデータが用いられる。

図９（ａ）に表すように、マスク中間体８０ａは、基板８１と、位相シフト層８２と、ハードマスク層８３と、レジスト層８４と、を含む。

基板８１の材料には、例えば、石英または合成石英などが用いられる。

位相シフト層８２は、基板８１の上に設けられる。位相シフト層８２には、例えば、モリブデン（Ｍｏ）などが用いられる。位相シフト層８２には、モリブデンシリサイド系材料を用いても良い。例えば、モリブデンシリサイド酸化膜(ＭｏＳｉＯ)、モリブデンシリサイド窒化膜(ＭｏＳｉＮ)、モリブデンシリサイド酸化窒化膜(ＭｏＳｉＯＮ)などを挙げることができる。

ハードマスク層８３は、位相シフト層８２の上に設けられる。ハードマスク層８３には、例えば、クロム（Ｃｒ）などが用いられる。

レジスト層８４は、ハードマスク層８３の上に設けられる。実施形態に係るパターンデータ作成方法を用いて導出された描画条件に基づいて、レジスト層８４には、第１パターン中間体８４ａと、第２パターン中間体８４ｂと、第３パターン中間体８４ｃと、第４パターン中間体８４ｄと、が形成されている。

第１パターン中間体８４ａは、第１パターン領域４１が反映されたものである。第２パターン中間体８４ｂは、第２パターン領域４２が反映されたものである。第３パターン中間体８４ｃは、第３パターン領域４３が反映されたものである。第４パターン中間体８４ｄは、第５パターン領域４５が反映されたものである。

図９（ｂ）に表すように、マスク８０が形成される。マスク８０は、マスク中間体８０ａにエッチングを施し、レジスト層８４、ハードマスク層８３を除去し、さらに、位相シフト層８２の一部を除去することで、形成される。

マスク８０は、基板８１と、位相シフト層８２と、を含む。位相シフト層８２には、第１パターン８２ａと、第２パターン８２ｂと、第３パターン８２ｃと、第４パターン８２ｄと、が形成されている。

第１パターン８２ａは、基板８１の上に設けられる。第１パターン８２ａは、第１幅Ｗ１及び第１厚さＴ１を有する。第１パターン８２ａは、マスクパターンの形成時にウェーハ（図示せず）上に転写される。第１パターン８２ａは、第１パターン中間体８４ａが転写されたものである。

第２パターン８２ｂは、基板８１の上に設けられる。第２パターン８２ｂは、第１パターン８２ａの近傍に位置する。第２パターン８２ｂは、第１幅Ｗ１よりも狭い第２幅Ｗ２と、第２厚さＴ２と、を有する。第２パターン８２ｂは、マスクパターンの形成時にウェーハ上に転写されない。第２パターン８２ｂは、第２パターン中間体８４ｂが転写されたものである。

第３パターン８２ｃは、基板８１の上に設けられる。第３パターン８２ｃは、第２パターン８２ｂに隣接する。第３パターン８２ｃは、第２厚さＴ２よりも薄い第３厚さＴ３と、第１幅Ｗ１よりも狭い第３幅Ｗ３と、を有する。第３パターン８２ｃは、マスクパターンの形成時にウェーハ上に転写されない。第３パターン８２ｃは、第３パターン中間体８４ｃが転写されたものである。

第３パターン８２ｃの幅は、下層側から上層側に向けて連続的に狭くなっている。第３パターン８２ｃは、下層側の幅が広く、上層側の幅が狭い。第３パターン８２ｃは、テーパ面を有する。この場合、第３幅Ｗ３は、第３パターン８２ｃの最大幅である。第３厚さＴ３は、第３パターン８２ｃの最大厚さである。

第４パターン８２ｄは、第２パターン８２ｂに対して第３パターン８２ｃと対称に設けられている。すなわち、第４パターン８２ｄは、基板８１の上に設けられる。第４パターン８２ｄは、第２パターン８２ｂに隣接する。第４パターン８２ｄは、第２厚さＴ２よりも薄い第３厚さＴ３と、第１幅Ｗ１よりも狭い第３幅Ｗ３と、を有する。第４パターン８２ｄは、マスクパターンの形成時にウェーハ上に転写されない。第４パターン８２ｄは、第４パターン中間体８４ｄが転写されたものである。

第４パターン８２ｄの幅は、下層側から上層側に向けて連続的に狭くなっている。第４パターン８２ｄは、下層側の幅が広く、上層側の幅が狭い。第４パターン８２ｄは、テーパ面を有する。この場合、第３幅Ｗ３は、第４パターン８２ｄの最大幅である。第３厚さＴ３は、第４パターン８２ｄの最大厚さである。

マスク８０は、光学系の解像限界以下のパターンサイズを有する。

実施形態に係るマスクパターンの構成は、パターンデータ作成方法により決定される描画条件に応じて、適宜変更が可能である。

以上、実施形態としてパターンデータ作成方法及びパターンデータ作成装置を例示して説明したが、実施形態は、このパターンデータ作成方法をコンピュータに実行させるためのパターンデータ作成プログラムの形態、あるいは、このパターンデータ作成プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の形態としてもよい。

記録媒体としては、具体的には、ＣＤ-ＲＯＭ（-Ｒ／-ＲＷ）、光磁気ディスク、ＨＤ（ハードディスク）、ＤＶＤ-ＲＯＭ（-Ｒ／-ＲＷ／-ＲＡＭ）、ＦＤ（フレキシブルディスク）、フラッシュメモリ、メモリカードや、メモリスティック及びその他各種ＲＯＭやＲＡＭ等が想定でき、これら記録媒体に上述した実施形態のパターンデータ作成方法をコンピュータに実行させるためのパターンデータ作成プログラムを記録して流通させることにより、当該方法の実現を容易にする。そしてコンピュータ等の情報処理装置に上記のごとくの記録媒体を装着して情報処理装置によりパターンデータ作成プログラムを読み出すか、若しくは情報処理装置が備えている記憶媒体に当該パターンデータ作成プログラムを記憶させておき、必要に応じて読み出すことにより、実施形態のパターンデータ作成方法を実行することができる。

実施形態によれば、高精度なパターンデータを作成可能なパターンデータ作成方法、パターンデータ作成装置及びマスクが提供できる。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、パターンデータ作成方法が備える各ステップや、パターンデータ作成装置において用いられる入力部、処理部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述したパターンデータ作成方法、パターンデータ作成装置及びマスクを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのパターンデータ作成方法、パターンデータ作成装置及びマスクも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…入力部、 ２０…出力部、 ３０…処理部、 ３１…描画パターン設定部、 ３２…照射量設定部、 ３３…加工パターン生成部、 ３４…算出部、 ３５…決定部、 ４０…設計パターンデータ、 ４１…第１パターン領域、 ４２…第２パターン領域、 ４３…第３パターン領域、 ４４…第４パターン領域、 ４５…第５パターン領域、 ５０、５１、１９８…描画パターンデータ、 ６０、６１、１９９…加工パターンデータ、 ７０…ＥＤウィンドウ、 ８０…マスク、 ８０ａ…マスク中間体、 ８１…基板、 ８２…位相シフト層、 ８２ａ…第１パターン、 ８２ｂ…第２パターン、 ８２ｃ…第３パターン、 ８２ｄ…第４パターン、 ８３…ハードマスク層、 ８４…レジスト層、 ８４ａ…第１パターン中間体、 ８４ｂ…第２パターン中間体、 ８４ｃ…第３パターン中間体、 ８４ｄ…第４パターン中間体、 １１０…パターンデータ作成装置、 １２０…光源、 １３０…マスク、 １３１…第１パターン、 １３２…第２パターン、 １４０…ウェーハ、 １５０…フォトレジスト、 Ｅｘ１…第１照射量データ、 Ｅｘ２…第２照射量データ、 Ｔ１〜Ｔ３…第１〜第３厚さ、 Ｗ１〜Ｗ４…第１〜第４幅

Claims (14)

1. マスクの第１パターンに対応し第１幅を有する第１パターン領域と、前記第１パターンと並ぶ第２パターンに対応し前記第１幅よりも狭い第２幅を有する第２パターン領域と、を含む設計パターンデータに基づいて、前記第２パターン領域と並び、前記第１幅よりも狭い幅を有する第３パターン領域と、前記第１パターン領域、前記第２パターン領域及び前記第３パターン領域以外の第４パターン領域と、を含む描画パターンデータを設定し、
   前記第３パターン領域の前記幅を、第３幅に設定し、
   前記描画パターンデータに基づいて、前記第４パターン領域に対する単位面積当たりの第１照射量の値に関する第１照射量データと、前記第３パターン領域に対する単位面積当たりの第２照射量の値に関する第２照射量データであって、前記第２照射量の前記値は、前記第１照射量の前記値よりも小さい第２照射量データと、を設定し、
   前記第１照射量データに基づいて、前記第１パターン領域の第１厚さと、前記第２パターン領域の第２厚さと、を算出し、前記第２照射量データに基づいて、前記第３パターン領域の第３厚さであって、前記第２厚さよりも薄い第３厚さを算出し、
   前記第１〜第３幅及び前記第１〜第３厚さに基づいて、被加工基板に露光される第１露光領域の範囲を算出する、パターンデータ作成方法。
2. 前記範囲が第１範囲内に収まらないとき、及び、前記第２幅の前記第３幅に対する比が第２範囲内に収まらないとき、の少なくともいずれかのとき、前記第３パターン領域の前記幅を、前記第３幅とは異なる第４幅に設定する請求項１記載のパターンデータ作成方法。
3. 前記範囲が前記第１範囲内に収まり、前記比が前記第２範囲内に収まるとき、前記第３パターン領域の前記幅を、前記第３幅に決定する請求項２記載のパターンデータ作成方法。
4. 前記設計パターンデータに基づいて、前記第４幅が設定された前記第３パターン領域を含む前記描画パターンデータを設定し、
   前記第１幅、前記第２幅、前記第４幅、及び、前記第１〜第３厚さに基づいて、前記第１パターンの前記範囲を算出し、
   前記範囲が前記第１範囲内に収まり、前記第２幅の前記第４幅に対する比が前記第２範囲内に収まるとき、前記第３パターン領域の前記幅を、前記第４幅に決定する請求項２記載のパターンデータ作成方法。
5. 前記第２照射量の前記値を、前記第２パターン領域から前記第１パターン領域に向かう第１方向において前記第２パターン領域から離れるに従って増加させる請求項１〜４のいずれか１つに記載のパターンデータ作成方法。
6. 前記第３幅は、前記第３パターン領域の最大幅であり、
   前記第３厚さは、前記第３パターン領域の最大厚さである請求項５記載のパターンデータ作成方法。
7. 前記描画パターンデータは、前記第２パターン領域と並ぶ第５パターン領域であって、前記第３パターン領域と前記第５パターン領域との間に前記第２パターン領域が位置する第５パターン領域をさらに含む請求項１〜６のいずれか１つに記載のパターンデータ作成方法。
8. 前記第３パターン領域の前記第３厚さは、前記第２パターン領域の前記第２厚さの０．３倍以上０．７倍以下である請求項１〜７のいずれか１つに記載のパターンデータ作成方法。
9. 前記範囲は、前記被加工基板における単位時間当たりの露光量の変動範囲と、前記被加工基板における焦点位置の変動範囲と、により定まる請求項１〜８のいずれか１つに記載のパターンデータ作成方法。
10. 前記マスクは、光学系の解像限界以下のパターンサイズを有する請求項１〜９のいずれか１つに記載のパターンデータ作成方法。
11. 第１パターンと、前記第１パターンと並ぶ第２パターンと、を含むマスクの設計パターンデータであって、前記第１パターンに対応し第１幅を有する第１パターン領域と、前記第２パターンに対応し前記第１幅よりも狭い第２幅を有する第２パターン領域と、を含む設計パターンデータの入力を受け付ける入力部と、
    処理部であって、
    前記設計パターンデータに基づいて、前記第２パターン領域と並ぶ第３パターン領域であって、前記第１幅よりも狭い幅を有する第３パターン領域と、前記第１パターン領域、前記第２パターン領域及び前記第３パターン領域以外の第４パターン領域と、を含む描画パターンデータを設定する処理と、
    前記第３パターン領域の前記幅を、第３幅に設定する処理と、
    前記描画パターンデータに基づいて、前記第４パターン領域に対する単位面積当たりの第１照射量の値に関する第１照射量データと、前記第３パターン領域に対する単位面積当たりの第２照射量の値に関する第２照射量データであって、前記第２照射量の前記値は、前記第１照射量の前記値よりも小さい第２照射量データと、を設定する処理と、
    前記第１照射量データに基づいて、前記第１パターン領域の第１厚さと、前記第２パターン領域の第２厚さと、を算出し、前記第２照射量データに基づいて、前記第３パターン領域の第３厚さであって、前記第２厚さよりも薄い第３厚さを算出する処理と、
    前記第１〜第３幅及び前記第１〜第３厚さに基づいて、被加工基板に露光される第１露光領域の範囲を算出する処理と、
    を実施する処理部と、
    を備えたパターンデータ作成装置。
12. 前記処理部は、前記範囲が第１範囲内に収まらないとき、及び、前記第２幅の前記第３幅に対する比が第２範囲内に収まらないとき、の少なくともいずれかのとき、前記第３パターン領域の前記幅を、前記第３幅とは異なる第４幅に設定する処理をさらに実施する請求項１１記載のパターンデータ作成装置。
13. 前記処理部は、前記範囲が前記第１範囲内に収まり、前記比が前記第２範囲内に収まるとき、前記第３パターン領域の前記幅を、前記第３幅に決定する処理をさらに実施する請求項１２記載のパターンデータ作成装置。
14. 前記処理部は、
    前記設計パターンデータに基づいて、前記第４幅が設定された前記第３パターン領域を含む前記描画パターンデータを設定する処理と、
    前記第１幅、前記第２幅、前記第４幅、及び、前記第１〜第３厚さに基づいて、前記範囲を算出する処理と、
    前記範囲が前記第１範囲内に収まり、前記第２幅の前記第４幅に対する比が前記第２範囲内に収まるとき、前記第３パターン領域の前記幅を、前記第４幅に決定する処理と、
    をさらに実施する請求項１２記載のパターンデータ作成装置。

Images