JPWO2004104700A1 - パターン寸法補正装置及び方法、フォトマスク及び試験用フォトマスク - Google Patents

Abstract

試験用フォトマスク（１１）を用いて転写された各評価用パターンの各転写パターンの幅値を、フレア発生パターンの開口率との関係に基づいて第１の算出手段（１２）でそれぞれ算出し、算出された各転写パターンの幅値の分布を第２の算出手段（１３）で線形近似して、その傾きを算出する。さらに、各転写パターンの幅値の傾き（寸法変動量）を定義したテーブルに基づいて、補正手段（１４）でパターンごとに補正量を変えるようにする。これにより、ローカルフレアによる寸法変動量をより正確に算出することができ、ローカルフレアに対するパターン寸法補正を高精度に行うことができる。

Description

本発明は、半導体装置を製造する際に、露光装置において発生する局所的なフレアを補正するパターン寸法補正装置、パターン寸法補正方法及びフォトマスク並びに試験用フォトマスクに関するものである。

半導体装置等の製造に際して、フォトリソグラフィーにより、フォトマスク（レチクル）に形成された所望のパターンが、縮小光学系を介して感光レジストが形成されている基板上に転写される。そして、転写されたパターンの潜像を現像液による露光部と未露光部との溶解速度差を利用し、パターンを形成してエッチングすることにより、所望する配線層等の加工を行っている。

露光技術において、微細なパターンを精度良く転写するため、露光光の波長、レチクル構造を最適にする他に近接するパターンの影響を計算・算出し補正を行っている。この補正は光近接効果補正（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｅｆｆｅｃｔ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：ＯＰＣ）と呼ばれ、パターンの転写像を露光装置の照明条件（ＮＡ，Ｓｉｇｍａ）や露光条件（レジスト材料、露光波長）等を鑑み、光近接効果（ＯＰＥ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｅｆｆｅｃｔ）の影響を計算もしくは実験により補正量を算出し、レチクル寸法の補正を行っている。

このＯＰＣを用いたマスクパターンの補正方法としては、例えば、下記に記載の特許文献１のものが挙げられる。特許文献１の手法では、パターン密度ごとのＯＰＣテーブルを作成し、露光ショット領域を数百μｍ程度に分割したサブ領域ごとにパターン密度を計算し、そのパターン密度値ごとに異なるＯＰＣテーブルを用いて補正する。

ところが、ＯＰＣでは補正できない成分として、露光装置のフレアが挙げられる。この露光装置のフレアは、レンズの微細な凹凸や屈折率の変動、ウェハ表面で反射散乱光によって発生し、このフレアがマスクパターン周辺の開口率に応じてオフセット露光量を与え、結果として転写パターンの寸法変動を引き起こしたり、露光マージンを低下させたりする。

更に近時では、各パターンの周辺の状況に依存した局所的なフレアの発生が問題視されつつある。これは、いわゆるローカルフレアと呼ばれており、用いる露光光の波長（１９３ｎｍに代表される短波長）等に依存したレンズ材料の特殊性から、あるパターン周辺の開口率に応じて光のかぶり方が相違して、転写するパターンの形状やライン幅に不測の変化を生ぜしめる主原因となっている。マスク内のあるパターンによるローカルフレアが影響する範囲は、そのパターンから５０μｍ程度の範囲内である。但し、ローカルフレアの影響する範囲は、露光機の世代及び露光波長によって将来的に変わる可能性がある。また、ローカルフレアの影響は、パターン周辺の開口率によって変わるため、フォトマスク上の位置により相違している。このため、レジストパターンにおけるライン幅の変動の程度が位置により相違する。従って、ローカルフレアの影響を考慮してフォトマスクのパターンを修正することは極めて困難である。

また、特許文献１の手法では、グローバルに生じる寸法変動を想定しているために、隣接パターン間距離が同じパターンについては、数百μｍ程度のサブ領域内で補正値が変わらず、補正誤差が生じてしまう。例えば、図１１Ａに示す実線で区画されたサブ領域と図１１Ｂに示す実線で区画されたサブ領域２０１は、各サブ領域２０１内におけるパターン２０２の配置は異なっているが、サブ領域内のパターン密度は等しいため、中央部に位置するラインパターン２０３の補正値に関しては、図１１Ａに示すものと図１１Ｂに示すものとで変わらない。これは、場合によっては補正誤差の原因になり、また、サブ領域２０１の境界付近で補正誤差が大きくなることも考えられる。

特開２００２−１４８７７９号公報 特開２０００−２３５２４８号公報 特開平９−３１９０６７号公報 特開２００２−３１１５６３号公報

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであって、半導体装置を製造する際に、露光装置において発生するローカルフレアに対するパターン寸法補正を高精度に実現するパターン寸法補正装置、パターン寸法補正方法、フォトマスク及び試験用フォトマスクを提供することを目的とする。

本発明のパターン寸法補正装置は、半導体装置を製造する際に、露光装置において発生する局所的なフレアを補正するパターン寸法補正装置であって、評価用パターンにおけるパターン幅と、前記評価用パターンから最近接パターンまでの隣接間距離とをパラメータとして前記フレア量に対する寸法変動量を定義したテーブルに基づいて、実際に形成するパターンごとに補正量を変える。

また、本発明のパターン寸法補正装置の他の態様は、半導体装置を製造する際に、露光装置において発生する局所的なフレアを補正するパターン寸法補正装置であって、評価用パターンにおけるパターン幅と、前記評価用パターンから最近接パターンまでの隣接間距離とをパラメータとして前記フレア量に対する寸法変動量を評価する変動量評価手段と、前記寸法変動量を定義したテーブルに基づいて、実際に形成するパターンごとに補正量を変える補正手段とを含む。

ここで、前記変動量評価手段は、前記パターン幅及び前記隣接間距離を変化させて作成した複数の前記評価用パターンと、前記各評価用パターンの周辺に局所的なフレアを発生させるためのフレア発生パターンとを備えた試験用フォトマスクと、前記試験用フォトマスクを用いて転写された前記評価用パターンの各転写パターンの幅値を、前記フレア発生パターンの開口率との関係に基づいてそれぞれ算出する第１の算出手段と、算出された前記各転写パターンの幅値の分布を線形近似し、その傾きを算出して、前記フレアの補正に供する第２の算出手段とを含むように構成することが好適である。

本発明のパターン寸法補正方法は、半導体装置を製造する際に、露光装置において発生する局所的なフレアを補正するパターン寸法補正方法であって、評価用パターンにおけるパターン幅と、前記評価用パターンから最近接パターンまでの隣接間距離とをパラメータとして前記フレア量に対する寸法変動量を定義したテーブルに基づいて、実際に形成するパターンごとに補正量を変える。

また、本発明のパターン寸法補正方法の他の態様は、半導体装置を製造する際に、露光装置において発生する局所的なフレアを補正するパターン寸法補正方法であって、評価用パターンにおけるパターン幅と、前記評価用パターンから最近接パターンまでの隣接間距離とをパラメータとして前記フレア量に対する寸法変動量を評価する変動量評価ステップと、前記寸法変動量を定義したテーブルに基づいて、実際に形成するパターンごとに補正量を変える補正ステップとを含む。

また、本発明のパターン寸法補正方法のその他の態様は、半導体装置を製造する際に、露光装置において発生する局所的なフレアを補正するパターン寸法補正方法であって、評価用パターンにおけるパターン幅と、前記評価用パターンから最近接パターンまでの隣接間距離とをパラメータとして前記フレア量に対する寸法変動量を評価する変動量評価ステップと、前記寸法変動量を定義したテーブルに基づいて、実際に形成するパターンごとに補正量を変える補正ステップとを有する。

本発明のフォトマスクは、前記記載のパターン寸法補正方法を用いて形成されている。

本発明の試験用フォトマスクは、評価用パターンにおけるパターン幅と、前記評価用パターンから最近接パターンまでの隣接間距離とをパラメータとして作製した複数の評価用パターンと、前記各評価用パターンの周辺に局所的なフレアを発生させるためのフレア発生パターンとを備え、前記フレア発生パターンは、前記各評価用パターンごとに開口率を相異ならせるように形成されている。

本発明のコンピュータプログラムは、半導体装置を製造する際に、露光装置において発生する局所的なフレアを補正する処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、評価用パターンにおけるパターン幅と、前記評価用パターンから最近接パターンまでの隣接間距離とをパラメータとして前記フレア量に対する寸法変動量を評価する変動量評価ステップと、前記寸法変動量を定義したテーブルに基づいて、実際に形成するパターンごとに補正量を変える補正ステップとを実行させるためのコンピュータプログラムである。

本発明のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、前記コンピュータプログラムを格納している。

［図１Ａ］図１Ａは、本発明の基本骨子を説明するための概念図である。
［図１Ｂ］図１Ｂは、本発明の基本骨子を説明するための概念図である。
［図１Ｃ］図１Ｃは、本発明の基本骨子を説明するための概念図である。
［図２］図２は、第１の実施形態によるパターン寸法補正装置の概略構成を示すブロック図である。
［図３］図３は、試験用フォトマスクの概略構成図である。
［図４］図４は、本実施形態によるパターン寸法補正方法を示すフローチャートである。
［図５］図５は、転写パターンの幅とフレア発生パターンの開口率（オフセット露光量［％］）との関係を示す特性図である。
［図６］図６は、試験用フォトマスクを示す概略構成図である。
［図７Ａ］図７Ａは、ローカルフレア補正（ＬＦＣ）テーブルの１例を示す図である。
［図７Ｂ］図７Ｂは、ローカルフレア補正（ＬＦＣ）テーブルの１例を示す図である。
［図７Ｃ］図７Ｃは、ローカルフレア補正（ＬＦＣ）テーブルの１例を示す図である。
［図８］図８は、ＬＦＣテーブルを用いたフォトマスクパターンの寸法補正を説明するための概略構成図である。
［図９］図９は、本実施形態のＬＦＣテーブルを用いたフォトマスクパターンの寸法補正を説明するための概略図である。
［図１０］図１０は、パーソナルユーザ端末装置の内部構成図である。
［図１１Ａ］図１１Ａは、フォトマスクパターンを示す概略構成図である。
［図１１Ｂ］図１１Ｂは、フォトマスクパターンを示す概略構成図である。

−本発明の基本骨子−
本発明者は、半導体装置を製造する際に、露光装置において発生するローカルフレアに対するパターン寸法補正を高精度に実現するということに着目し、以下に示す発明の骨子に想到した。

ローカルフレアによる影響を算出する手法としては、ローカルフレアが影響するパターンから数十μｍ程度の範囲において、パターンのある１点の開口から周辺に伝播する影響（ポイント・スプレッド・ファンクション：Ｐｏｉｎｔ Ｓｐｒｅａｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）をガウス分布、あるいは複数のガウス分布の和で近似し、周辺の開口領域でそのポイント・スプレッド・ファンクションを面積密度法により積分して求めるものが考えられている。面積密度法では、露光ショット領域を複数の補正領域に分割し、補正領域ごとに開口率を算出する。具体的には、露光領域において着目するパターンから例えば１００μｍの範囲内で一辺数μｍ程度のオーダー、ここでは１μｍ角毎にメッシュの補正領域に区切り、そのメッシュ内で開口率は均一なものとして計算する。この方法により、処理速度を大幅に向上させることができる。

続いて、得られたローカルフレアの影響量に応じてマスク寸法の補正量を算出する手法としては、まず、モデルに基づいて光強度分布をシミュレーションすることによって補正する方法が考えられる。しかしながら、このシミュレーションによる補正方法は、光強度分布を正確に算出することができる一方で、光強度分布をモデルに基づいてシミュレーションするために、多大な時間を要してしまい、複雑かつ大規模なパターンには適用が困難である。そこで、多大な時間を要することなく、比較的簡易な補正を行う方法として、光強度分布を台形波として近似（台形近似）する方法がある。本発明者は、この台形近似に着目して、さらにその精度を高めることにより、ローカルフレアによるパターン補正を高精度にできるための概念を思料した。

図１は、本発明の基本骨子を説明するための概念図であり、図１Ａが、フォトマスクにおけるマスクパターンを示す模式図であり、図１Ｂが、従来の補正方法を示した概念図、図１Ｃが、本発明における補正方法を示した概念図である。

図１Ｂに示す従来の補正方法では、図１Ａの各マスクパターン１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅにおける光強度分布をそれぞれ台形近似した場合、閾値Ｅ_ｔｈ（これ以上の光強度でフォトレジストが残るとされるエネルギー）近傍の台形の傾きは、パターン幅に依存せずに常に一定である。つまり、発生したローカルフレアにより周辺パターンの開口率に応じてオフセット露光量Δが与えられた場合に、そのオフセット露光量Δに対する補正対象パターン幅の寸法変動量は、当該補正対象パターン幅によらず一定となることから、ローカルフレアに対する補正対象パターンの補正量もそのパターン幅によらずに一定となってしまう。これにより、例えば、図１Ｂの一番左に位置する幅の大きな補正対象パターン（マスクパターン１ａに相当する）の場合には、台形近似を行ったときの寸法変動量（ｙ）が実際の光強度分布における寸法変動量（ｘ）に対して誤差を生じてしまい、パターン寸法の補正を高精度で行うことができない。実際の光強度分布においては、図１Ｂに示すように、パターン幅や隣接パターン間距離が変われば、閾値Ｅ_ｔｈ近傍の傾きも変化する。

本発明では、この光強度分布の特性を考慮して、補正対象パターンの寸法変動量を、周辺パターンの開口率との関係に基づいて線形近似して傾きとして算出し、当該傾きをパターン形状、パターン幅、隣接パターン間距離等に応じてそれぞれＫ_１Δ，Ｋ_２Δ，Ｋ_３Δ．…（Ｋ_１，Ｋ_２，Ｋ_３は相互に異なる定数）として予め算出して、ローカルフレア補正（ＬＦＣ）テーブルを作成する。つまり、本発明においては、補正対象パターンに応じて近似する台形の傾きを変更できるようにするものである。これにより、閾値Ｅ_ｔｈ近傍の光強度プロファイルをより正確に近似することができるため、ローカルフレアを考慮した高精度のパターン寸法補正を行うことができる。

−本発明の骨子を適用した具体的な実施形態−
次に、本発明の骨子を踏まえた諸実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図２は、第１の実施形態によるパターン寸法補正装置の概略構成を示すブロック図である。
このパターン寸法補正装置は、複数の評価用パターン及び各評価用パターンの周辺にローカルフレアを発生させるためのフレア発生パターンを備えた試験用フォトマスク１１、試験用フォトマスク１１を用いて転写された各評価用パターンの各転写パターンの幅値を、フレア発生パターンの開口率との関係に基づいてそれぞれ算出する第１の算出手段１２、及び第１の算出手段１２で算出された各転写パターンの幅値の分布を線形近似し、その傾きを算出する第２の算出手段１３を含み、ローカルフレア量に対する評価用パターンの寸法変動量を評価する変動量評価手段１０と、各転写パターンの幅値の傾き（寸法変動量）を定義したテーブルに基づいて、実際に形成するパターンごとに補正量を変える補正手段１４とを有して構成されている。

図３は、一体のフォトマスクとされてなる試験用フォトマスクの概略構成図である。
試験用フォトマスク１１において、評価パターンエリア３１〜３３は、評価用パターン２１がその周辺の所定範囲内に他のパターンが存在しない孤立したライン形状のパターン（以下、単に孤立パターンと称する）とされたものである。また、試験用フォトマスク１１において、評価パターンエリア３４〜３６は、評価用パターン２２がその寸法変動量の評価対象となるラインパターンの左右に所定間隔をおいて複数のラインパターンが並列して形成された（図示の例では評価対象となるラインパターンを含めて３本）ライン＆スペース状のパターン（以下、単にＬ／Ｓパターンと称する）とされたものである。

試験用フォトマスク１１の評価パターンエリア３１〜３３には、それぞれ同一の孤立パターンである評価用パターン２１と、各評価用パターン２１の周辺に局所的なフレアを発生させるためのフレア発生パターン２３とが配設されている。フレア発生パターン２３は、評価パターンエリア３１〜３３において開口率を相異ならしめるように、具体的には、評価パターンエリア３１に示すものがフレア発生パターン２３による開口率が一番大きいものであり、評価パターンエリア３３に示すものがフレア発生パターン２３による開口率が一番小さいものである。

また、試験用フォトマスク１１の評価パターンエリア３４〜３６については、評価用パターン２２がＬ／Ｓパターンであることを除いて、評価パターンエリア３１〜３３と同様の構成である。このように、評価パターンエリア３１〜３３，３４〜３６では、評価用パターン２１，２２の周辺に開口率の異なるフレア発生パターン２３を配置することにより、開口率に対応して評価用パターン２１，２２におけるローカルフレア量を調節することにより、ローカルフレア量と評価用パターン２１，２２の寸法変動量との関係を求めることができる。

次に、本実施形態によるパターン寸法補正方法を説明する。
図４は、本実施形態によるパターン寸法補正方法を示すフローチャートである。
まず、試験用フォトマスク１１の評価パターンエリア３１について、フォトリソグラフィーを行って、フォトレジストが形成されている試験用基板（不図示）にマスクパターンを転写する（ステップＳ１０１）。その後、第１の算出手段１２により、当該試験用基板に転写された評価用パターン２１の転写パターンの幅を算出する（ステップＳ１０２）。

続いて、試験用フォトマスク１１の評価パターンエリア３２について、フォトリソグラフィーを行って、フォトレジストが形成されている試験用基板（不図示）にマスクパターンを転写する（ステップＳ１０３）。その後、第１の算出手段１２により、当該試験用基板に転写された評価用パターン２１の転写パターンの幅を算出する（ステップＳ１０４）。

続いて、試験用フォトマスク１１の評価パターンエリア３３について、フォトリソグラフィーを行って、感光レジストが形成されている試験用基板（不図示）にマスクパターンを転写する（ステップＳ１０５）。その後、第１の算出手段１２により、当該試験用基板に転写された評価用パターン２１の転写パターンの幅を算出する（ステップＳ１０６）。

続いて、図５に示すように、ステップＳ１０２，ステップＳ１０４，ステップＳ１０６で算出された各転写パターンの幅値を、評価用パターン２１ごとに、フレア発生パターンの開口率（オフセット露光量［％］）との関係に基づいてプロットして、第２の算出手段１３により、これらの分布を線形近似し、その傾きを算出する（ステップＳ１０７）。ここで、図４には、転写パターンの幅値を３つ算出する例を示したが、もちろん４つ以上の転写パターンの幅値を算出して、これらの分布から傾きを算出してもよい。

続いて、ステップＳ１０７で算出した各転写パターンの幅値の傾き（寸法変動量）をテーブル化して、補正手段１４によりそのテーブルに基づいて実際に形成するパターンごとに補正量を変える（ステップＳ１０８）。

同様にして、試験用フォトマスク１１の評価パターンエリア３４〜３６についても、フォトリソグラフィーを行って、感光レジストが形成されている試験用基板（不図示）に各評価用パターン２２を転写し、第１の算出手段１２により転写された各評価用パターン２２の各転写パターンの幅値を算出する。そして、図５に示すように、算出された各転写パターンの幅値を、評価用パターンごとに、フレア発生パターンの開口率（オフセット露光量［％］）との関係に基づいてプロットして、第２の算出手段１３により、これらを線形近似し、その傾きを算出する。

ここでは、評価用パターンとして、「孤立パターン」と「Ｌ／Ｓパターン」の２つを例示したが、実際には、様々な幅の孤立パターン、幅と隣接間距離とを変化させたＬ／Ｓパターン、Ｉ字形状、Ｔ字形状の突合せパターン（以下、単にＩ字形状パターン及びＴ字形状パターンと称する）など、実際のデバイスパターンに用いられているパターンで、光強度の傾きが異なるパターンについて、この作業を行う。

具体的には、例えば図６に示すように、孤立パターンの評価用パターン２１を有する評価パターンエリア３１〜３３、Ｌ／Ｓパターンの評価用パターン２２を有する評価パターンエリア３４〜３６（図中、まとめて「ライン」と示す）、Ｔ字形状パターンの評価用パターン２４を有する評価パターンエリア５１〜５３（図中、単に「Ｔ字」と示す）、Ｉ字形状パターンの評価用パターン２５を有する評価パターンエリア５４〜５６（図中、単に「Ｉ字」と示す）を備えて一体形成されてなる試験用フォトマスク１１を用いて、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８を行う。ここで、各評価パターンエリアにおいて、評価用パターンの周囲には開口率を相異ならしめるように図３と同様にフレア発生パターン２３が配設されている。

図７Ａ〜図７Ｃは、ＬＦＣテーブルの一例を示す図である。ここで、図７Ａが孤立パターン及びＬ／Ｓパターン（図中、単に「ライン」と示す）に関するＬＦＣテーブル、図７ＢがＩ字形状パターンに関するＬＦＣテーブル、図７ＣがＴ字形状パターンに関するＬＦＣテーブルをそれぞれ示す。ここで、Ｉ字状パターン及びＴ字状パターンについてもＬＦＣテーブルを作成するのは、孤立パターン及びＬ／Ｓパターンの幅値（Ｌ／Ｓパターンについては中央部位のラインパターンの幅値）とは光強度分布が異なるためである。

これらのＬＦＣテーブルは、ステップＳ１０７で求めた傾きを、パターン幅（Ｌｉｎｅ）と、最近接パターンとの隣接間距離（Ｓｐａｃｅ）とをパラメータとして表したものである。各ＬＦＣテーブルにおいて、０．１０≦Ｌｉｎｅ＜０．１１、０．１１≦Ｌｉｎｅ＜０．１２、０．１２≦Ｌｉｎｅの各場合について、０．１３≦Ｓｐａｃｅ＜０．１５、０．１５≦Ｓｐａｃｅ＜０．１８、０．１８≦Ｓｐａｃｅの各場合を対応させて、ステップＳ１０７で求めた各傾きの値を記載している。ここで、図６ＡのＬＦＣテーブルにおいて、０．１３≦Ｓｐａｃｅ＜０．１５、０．１５≦Ｓｐａｃｅ＜０．１８の各場合がＬ／Ｓパターンにおける前記傾きに、０．１８≦Ｓｐａｃｅの場合が孤立パターンにおける前記傾きにそれぞれ対応している。

また、これらのＬＦＣテーブルは、光強度シミュレーションを利用して求めることもできる。上述した「評価用パターン」に相当する孤立パターン及びＬ／Ｓパターンの光強度分布は、既存のシミュレーションツールを用いて求めることができる。単位オフセット露光量の変動に対するパターン寸法変動量は、光強度分布のＥ_ｔｈ近傍における傾きの逆数に比例するので、この傾きを元にＬＦＣテーブルを作成してもよい。

フォトマスクのマスクパターン寸法の補正においては、面積密度法を用いて、実効的な開口率（オフセット露光量）を求め、得られた実効的な開口率α、パターンの開口率に対する転写パターンの幅値の変化量であるＬＦＣテーブルの傾きの値（ＬＦＣテーブル値）ｋ、基準となる実効的な開口率（基準となるオフセット露光量）α_０を用いて、評価用パターンの各辺ごとに補正を行う。補正量は、（−１／２）・ｋ（α−α_０）で表される。

以下に、具体例を示して説明を行う。
図８は、ＬＦＣテーブルを用いたフォトマスクパターンの寸法補正を説明するための概略図である。ここで、図中太枠で囲まれてなるものが補正対象パターン１０１である。

補正対象パターン１０１の上辺、即ち補正対象パターン１０１の第１のパターン１００に隣接する辺に対しては、パターン形状がＴ字で、パターン幅Ｗ_１、隣接間距離Ｓ１であるＬＦＣテーブルに基づいて補正を行う。このＬＦＣテーブル値をｋ_１、この辺における実効的な開口率（オフセット露光量）をα_１、基準となる実効的な開口率（基準となるオフセット露光量）をα_０とすると、補正量は、（−１／２）・ｋ_１（α_１−α_０）で求められる。

また、補正対象パターン１０１の右辺に対しては、第５のパターン５００が最近接の隣接パターンとなる部分においては、パターン形状がラインで、パターン幅Ｗ１、隣接間距離Ｓ５であるＬＦＣテーブルに基づいて補正を行う。このＬＦＣテーブル値をｋ_２、この実効的な開口率（オフセット露光量）をα_２、基準となる実効的な開口率（基準となるオフセット露光量）をα_０とすると、補正量は、（−１／２）・ｋ_２（α_２−α_０）で求められる。また、第４のパターン４００が最近接の隣接パターンとなる部分においては、パターン形状がラインで、パターン幅Ｗ_１、隣接間距離Ｓ４であるＬＦＣテーブルに基づいて補正を行う。このＬＦＣテーブル値をｋ_３、この実効的な開口率（オフセット露光量）をα_３、基準となる実効的な開口率（基準となるオフセット露光量）をα_０とすると、補正量は、（−１／２）・ｋ_３（α_３−α_０）で求められる。

また、補正対象パターン１０１の上辺、即ち補正対象パターン１０１の第２のパターン２００に隣接する辺に対しては、パターン形状がＩ字で、パターン幅Ｗ１、隣接間距離Ｓ２であるＬＦＣテーブルに基づいて補正を行う。このＬＦＣテーブル値をｋ_４、この辺における実効的な開口率（オフセット露光量）をα_４、基準となる実効的な開口率（基準となるオフセット露光量）をα_０とすると、補正量は、（−１／２）・ｋ_４（α_４−α_０）で求められる。

また、補正対象パターンの第３のパターン３００に隣接する左辺に対しては、パターン形状がラインで、パターン幅Ｗ_１、隣接間距離Ｓ３であるＬＦＣテーブルに基づいて補正を行う。このＬＦＣテーブル値をｋ_５、この実効的な開口率（オフセット露光量）をα_５、基準となる実効的な開口率（基準となるオフセット露光量）をα_０とすると、補正量は、（−１／２）・ｋ_５（α_５−α_０）で求められる。

その後、ＯＰＣを行って、ＯＰＥを補正するとともに、フォトマスクを一定寸法変化させたときの変化量に対するレジストパターンの寸法変動量の比であるＭＥＥＦ（Ｍａｓｋ Ｅｒｒｏｒ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆａｃｔｏｒ）を考慮して、ローカルフレア補正量の適正化を行う。

以上説明したように、本実施形態によれば、試験用フォトマスクを用いて転写された各評価用パターンの各転写パターンの幅値を、フレア発生パターンの開口率との関係に基づいてそれぞれ算出し、算出された各転写パターンの幅値の分布を線形近似して、その傾きを算出するようにしたので、ローカルフレアによる寸法変動量をより正確に算出することができる。これにより、ローカルフレアに対するパターン寸法補正を高精度に行うことができる。

（第２の実施形態）
次いで、第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、ローカルフレア補正（ＬＦＣ）を行った後、光近接効果補正（ＯＰＣ）を行ってパターン寸法補正を実施しているが、第２の実施形態では、ＯＰＣを行った後に、ＬＦＣを行うようにする。ここで、ＬＦＣを後に行う場合には、ＯＰＣで補正値が適正化されないため、第１の実施形態に示したＬＦＣテーブルは、適用できない。

そこで、具体的な方法としては、第１の実施形態と同様に、パターン形状（ライン、Ｉ字、Ｔ字）ごとに、各評価用パターンの各転写パターンの幅値を、フレア発生パターンの開口率（オフセット露光量［％］）との関係に基づいてそれぞれプロットし、単位開口率（単位オフセット露光量［％］）における転写パターンの幅値と評価用パターン幅値との変動量を求めた後、当該変動量を各パターンのＭＥＥＦで割った値をＬＦＣテーブル値とする。

（第３の実施形態）
次いで、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、テーブルを用いたルールベースのパターン寸法補正を行う場合、ＯＰＣとＬＦＣとを同時に行うようにする。本実施形態においては、ＯＰＣテーブルとＬＦＣテーブルとを両方準備する。

具体的には、パターン形状ごとに、パターン幅と隣接間距離とをパラメータとしたＯＰＣテーブル及びＬＦＣテーブルをそれぞれ作成する。ここで、ＬＦＣテーブル値は、第２の実施形態に示したように、単位開口率（単位オフセット露光量［％］）変動あたりの転写パターン幅の変動値を、そのパターンにおけるＭＥＥＦで割った値を代入する。

フォトマスクパターン寸法の補正においては、面積密度法を用いて、実効的な開口率（オフセット露光量）を求め、得られた実効的な開口率α、フレア発生パターンの開口率に対する転写パターンの幅値の変化量であるＬＦＣテーブル値ｋ、基準となる実効的な開口率（基準となるオフセット露光量）α_０、ＯＰＣテーブル値ｃを用いて、評価用パターンの各辺ごとに補正を行う。ここで、ローカルフレアによる寸法変動量を直線近似した場合には、補正量は、ｃ＋（−１／２）・ｋ（α−α_０）で表される。

ＯＰＣでは、ショートを避けるために先端補正値を制限したり、隣接パターン間距離がある一定値以下になった場合に先端形状を変更したりする場合（特許文献２参照）があるが、本実施形態のようにＬＦＣとＯＰＣとを同時に行う場合には、両方の補正を行った結果、残りの隣接パターン間距離が「ある一定値」より小さくなる場合に先端補正値を制限するか、先端形状の変更を行えばよい。このとき、「ある一定値」は、実効的な開口率（オフセット露光量）によって変更できれば理想的である。なぜならば、ショートに対するマージンが確保できる最小スペース値は、フレア量に応じて変化するからである。

本実施形態においては、直線近似を行って補正量を算出しているが、２次関数でフィッティングを行って、その係数をテーブル化してもよい。例えば、ａｘ^２−ｂｘ＋ｃでフィッティングした場合、ａとｂとをテーブル化して、その補正量を（−１／２）・｛ａ（α−α_０）^２＋ｂ（α−α_０）｝として求める。さらに、この２次式のみならず、３次式以上の関数でフィッティングを行って、その係数をテーブル化してもよい。また、本発明の実施形態においては、試験用フォトマスクとして、複数の評価パターンエリアを１枚のフォトマスク上に形成したものを示したが、フォトマスクを複数枚構成して上述の評価を行ってもよい。

（第４の実施形態）
次いで、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、パターン寸法補正を施す実際のパターンとして、半導体チップの特定領域、ここでは活性領域に形成されるパターンに限定する場合について例示する。

通常、半導体装置においては、その活性領域（ＬＯＣＯＳ法によるフィールド酸化膜や、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）法による素子分離領域に形成された溝内を絶縁材で充填してなる構造等である素子分離構造により画定されてなる素子形成領域）には、フォトリソグラフィーにより形成されるパターンとしては、主にゲート電極やゲート配線のゲートパターンが形成される。ゲートパターンは活性領域ではラインパターンであるため、本実施形態では、第１の実施形態で説明したパターン寸法補正を、活性領域のゲートパターンに限定し、孤立パターン及びＬ／ＳパターンのみのＬＦＣテーブルを用いて行う。

本実施形態のパターン寸法補正装置は、第１の実施形態のそれと同様であり、図２に示したように、試験用フォトマスク１１、第１の算出手段１２及び第２の算出手段１３を含む変動量評価手段１０と、補正手段１４とを有して構成される。また、本実施形態のパターン寸法補正では、第１の実施形態のそれと同様であり、図４に示したように、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８を行う。

ここで、本実施形態で用いる試験用フォトマスク１１は、例えば第１の実施形態で説明した図６で示したものを要さず、例えば図３に示したもののみで良い。即ち、本実施形態の試験用フォトマスク１１は、孤立パターン及びＬ／Ｓパターンについてのみ、ローカルフレア量と評価用パターン２１，２２の寸法変動量との関係を求め、図７Ａに示したＬＦＣテーブルのみを作成すれば良い。

図９は、本実施形態のＬＦＣテーブルを用いたフォトマスクパターンの寸法補正を説明するための概略図である。
図中の実線部分がゲートパターン６１，６２，６３、破線部分が活性領域６４である。実際に形成される半導体素子では、活性領域６４は素子分離構造により画定されるものである。ここでは、ゲートパターン６２の幅寸法を補正する場合を例として説明する。
本実施形態では、ゲートパターン６２の活性領域６４上の部分に対して、例えば図７ＡのＬＦＣテーブルを用いた補正を行うため、先ず活性領域６４とゲートパターン６２との重なり部分を抽出する。図中の太枠で示す部分が抽出した重なり部分６２ａである。重なり部分６２ａの幅値Ｗ_２を測定する。

続いて、重なり部分６２ａの左辺については、この幅値Ｗ_２と、最近接パターンであるゲートパターン６１までの距離Ｓ１１とをパラメータとして、フレア量に対する寸法変動量を定義した例えば図７ＡのＬＦＣテーブルに基づいて補正を行う。このＬＦＣテーブル値をｋ_６、実効的な開口率をα_６、基準となる実効的な開口率（基準となるオフセット露光量）をα_０とすると、ローカルフレアによる寸法変動量を直線近似した場合の補正量は、（−１／２）・ｋ_６（α_６−α_０）で表される。

重なり部分６２ａの右辺については、前記の幅値Ｗ_２と、最近接パターンであるゲートパターン６３までの距離Ｓ１２とをパラメータとして、フレア量に対する寸法変動量を定義した例えば図７ＡのＬＦＣテーブルに基づいて補正を行う。このＬＦＣテーブル値をｋ_７、実効的な開口率をα_７、基準となる実効的な開口率（基準となるオフセット露光量）をα_０とすると、ローカルフレアによる寸法変動量を直線近似した場合の補正量は、（−１／２）・ｋ_７（α_７−α_０）で表される。

これにより、トランジスタ性能への影響が特に大きい活性領域６４のゲートパターンに対して適切なローカルフレア補正が行うことができ、ゲートパターンの寸法精度を大幅に向上させることが可能となる。

一方、活性領域以外に存するパターン、図示の例ではゲートパターン６１〜６３の非活性領域（実際に形成される半導体素子では例えば素子分離構造上の部分）の部分は、活性領域６４上の部分（例えば重なり部分６２ａ）に比べると、要求される寸法精度の規格が緩い。従って、ローカルフレア量が小さい露光装置では、非活性領域のパターンに対するローカルフレア補正を行わなくても良い。また、ローカルフレア量が大きい露光装置では、非活性領域のパターンに対しては補正量が一定のローカルフレア補正を行うのが好ましい。

一般的に、ゲートパターン全体に対して幅寸法補正を施す場合、補正が困難なパターンが存在する。例えば、光近接効果補正（ＯＰＣ）によりゲートパターンにおけるＩ字状の突合せ部分にいわゆるハンマーヘッドが付加される。この場合に最適な補正を行うためには、ハンマーヘッドを考慮したＬＦＣテーブルが必要となるが、データの取得に長時間を要し、処理が複雑化するという問題がある。このような場合、本発明では、ハンマーヘッド等を考慮することなく、上述したようにゲートパターンの活性領域との重なり部分のみについて第１の実施形態で説明したローカルフレア補正を施せば良い。これにより、トランジスタ性能への影響が特に大きく寸法精度の規格が厳格な部分のみに、極めて短時間で高精度の幅寸法補正を施すことができ、ゲートパターン全体で見てもこれを十分な精度で形成することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、試験用フォトマスクを用いて転写された各評価用パターンの各転写パターンの幅値を、フレア発生パターンの開口率との関係に基づいてそれぞれ算出し、算出された各転写パターンの幅値の分布を線形近似して、その傾きを算出するようにしたので、ローカルフレアによる寸法変動量をより正確に算出することができる。これにより、ローカルフレアに対するパターン寸法補正を高精度に行うことができる。

しかもこの場合、寸法精度を必要とする活性領域上のパターンに対してのみ、パターン毎に補正量を変えるので、補正時間が大幅に短縮することができる。また、ＬＦＣテーブルとして、例えば図７Ａのようなラインパターンのみを対象としたテーブルを用いれば良いので、極めて簡易に高精度の幅寸法補正が実現する。

上述した諸実施形態によるパターン寸法補正装置及びパターン寸法補正装置を構成する各手段、並びにパターン寸法補正方法の各ステップ（図４のステップＳ１０１〜ステップＳ１０８）は、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたコンピュータプログラムが動作することによって実現できる。このコンピュータプログラム及び当該コンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。

具体的に、前記コンピュータプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記憶媒体に記録し、あるいは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記コンピュータプログラムを記録する記憶媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記コンピュータプログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝送させて供給するためのコンピュータネットワーク（ＬＡＮ、インターネット等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等）システムにおける通信媒体（光ファイバ等の有線回線や無線回線等）を用いることができる。

また、コンピュータが供給されたコンピュータプログラムを実行することにより、上述の実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのコンピュータプログラムがコンピュータにおいて稼動しているＯＳ（オペレーションシステム）、あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合や、供給されたコンピュータプログラムの全てあるいは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて上述の実施形態の機能が実現される場合も、かかるコンピュータプログラムは本発明に含まれる。

例えば、図１０は、一般的なパーソナルユーザ端末装置の内部構成図である。この図１０において、１２００はコンピュータＰＣである。ＰＣ１２００は、ＣＰＵ１２０１を備え、ＲＯＭ１２０２又はハードディスク（ＨＤ）１２１１に記録された、あるいはフレキシブルディスクドライブ（ＦＤ）１２１２により供給されるデバイス制御ソフトウェアを実行し、システムバス１２０４に接続される各デバイスを総括的に制御する。

本発明によれば、試験用フォトマスクを用いて転写された各評価用パターンの各転写パターンの幅値を、フレア発生パターンの開口率との関係に基づいてそれぞれ算出し、算出された各転写パターンの幅値の分布を線形近似して、その傾きを算出するようにしたので、ローカルフレアによる寸法変動量をより正確に算出することができる。これにより、ローカルフレアに対するパターン寸法補正を高精度に行うことができる。

Claims (30)

1. 半導体装置を製造する際に、露光装置において発生する局所的なフレアを補正するパターン寸法補正装置であって、
   評価用パターンにおけるパターン幅と、前記評価用パターンから最近接パターンまでの隣接間距離とをパラメータとして前記フレア量に対する寸法変動量を定義したテーブルに基づいて、実際に形成するパターンごとに補正量を変えることを特徴とするパターン寸法補正装置。
2. 前記パターン幅及び前記隣接間距離を変化させて作製した複数の前記評価用パターンと、前記各評価用パターンの周辺に局所的なフレアを発生させるためのフレア発生パターンとを備えた試験用フォトマスクを用いて、
   前記試験用フォトマスクにより転写された前記評価用パターンの各転写パターンの幅値と前記フレア量との相関を求め、前記相関を線形近似して得られた傾きを前記フレアの補正に供することを特徴とする請求項１に記載のパターン寸法補正装置。
3. 半導体チップの特定領域に実際に形成する前記パターンについて、前記補正量を変えることを特徴とする請求項１に記載のパターン寸法補正装置。
4. 前記特定領域は、活性領域であることを特徴とする請求項３に記載のパターン寸法補正装置。
5. 半導体装置を製造する際に、露光装置において発生する局所的なフレアを補正するパターン寸法補正装置であって、
   評価用パターンにおけるパターン幅と、前記評価用パターンから最近接パターンまでの隣接間距離とをパラメータとして前記フレア量に対する寸法変動量を評価する変動量評価手段と、
   前記寸法変動量を定義したテーブルに基づいて、実際に形成するパターンごとに補正量を変える補正手段と
   を含むことを特徴とするパターン寸法補正装置。
6. 前記変動量評価手段は、
   前記パターン幅及び前記隣接間距離を変化させて作成した複数の前記評価用パターンと、前記各評価用パターンの周辺に局所的なフレアを発生させるためのフレア発生パターンとを備えた試験用フォトマスクと、
   前記試験用フォトマスクを用いて転写された前記評価用パターンの各転写パターンの幅値を、前記フレア発生パターンの開口率との関係に基づいてそれぞれ算出する第１の算出手段と、
   算出された前記各転写パターンの幅値の分布を線形近似し、その傾きを算出して、前記フレアの補正に供する第２の算出手段と
   を含むことを特徴とする請求項５に記載のパターン寸法補正装置。
7. 前記試験用フォトマスクは、前記各評価用パターンごとに開口率の異なる複数の前記フレア発生パターンを備えることを特徴とする請求項６に記載のパターン寸法補正装置。
8. 前記各評価用パターンの周囲には、矩形状の前記フレア発生パターンが複数配設されており、当該各フレア発生パターンの面積により、前記開口率が規定されていることを特徴とする請求項６に記載のパターン寸法補正装置。
9. 前記第１の算出手段は、前記転写パターンの幅の算出を、少なくとも、ライン形状、Ｉ字形状及びＴ字形状の前記各評価用パターンごとに行うことを特徴とする請求項６に記載のパターン寸法補正装置。
10. 実際に形成する前記パターンは、半導体チップの特定領域に形成するものであることを特徴とする請求項５に記載のパターン寸法補正装置。
11. 前記特定領域は、活性領域であることを特徴とする請求項１０に記載のパターン寸法補正装置。
12. 前記第１の算出手段は、前記転写パターンの幅の算出を、ライン形状の前記各評価用パターンのみに行うことを特徴とする請求項１１に記載のパターン寸法補正装置。
13. 半導体装置を製造する際に、露光装置において発生する局所的なフレアを補正するパターン寸法補正方法であって、
    評価用パターンにおけるパターン幅と、前記評価用パターンから最近接パターンまでの隣接間距離とをパラメータとして前記フレア量に対する寸法変動量を定義したテーブルに基づいて、実際に形成するパターンごとに補正量を変えることを特徴とするパターン寸法補正方法。
14. 前記パターン幅及び前記隣接間距離を変化させて作製した複数の前記評価用パターンと、前記各評価用パターンの周辺に局所的なフレアを発生させるためのフレア発生パターンとを備えた試験用フォトマスクを用いて、
    前記試験用フォトマスクにより転写された前記評価用パターンの各転写パターンの幅値と前記フレア量との相関を求め、前記相関を線形近似して得られた傾きを前記フレアの補正に供することを特徴とする請求項１３に記載のパターン寸法補正方法。
15. 半導体チップの特定領域に実際に形成する前記パターンについて、前記補正量を変えることを特徴とする請求項１３に記載のパターン寸法補正方法。
16. 前記特定領域は、活性領域であることを特徴とする請求項１５に記載のパターン寸法補正方法。
17. 前記テーブルは、ライン形状の前記評価用パターンのみについて前記寸法変動量が定義されたものであることを特徴とする請求項１６に記載のパターン寸法補正方法。
18. 半導体装置を製造する際に、露光装置において発生する局所的なフレアを補正するパターン寸法補正方法であって、
    評価用パターンにおけるパターン幅と、前記評価用パターンから最近接パターンまでの隣接間距離とをパラメータとして前記フレア量に対する寸法変動量を評価する変動量評価ステップと、
    前記寸法変動量を定義したテーブルに基づいて、実際に形成するパターンごとに補正量を変える補正ステップと
    を含むことを特徴とするパターン寸法補正方法。
19. 前記変動量評価ステップは、
    前記パターン幅及び前記隣接間距離を変化させて作製した複数の評価用パターンと、当該各評価用パターンの周辺に局所的なフレアを発生させるためのフレア発生パターンとを備えた試験用フォトマスクを用いて、
    前記試験用フォトマスクにより転写された前記評価用パターンの各転写パターンの幅値を、前記フレア発生パターンの開口率との関係に基づいてそれぞれ算出する第１の算出ステップと、
    算出された前記各転写パターンの幅値の分布を線形近似し、その傾きを算出して、前記フレアの補正に供する第２の算出ステップと
    を含むことを特徴とする請求項１８に記載のパターン寸法補正方法。
20. 前記試験用フォトマスクは、前記各評価用パターンごとに開口率の異なる複数の前記フレア発生パターンを備えることを特徴とする請求項１９に記載のパターン寸法補正方法。
21. 前記各評価用パターンの周囲には、矩形状の前記フレア発生パターンが複数配設されており、当該各フレア発生パターンの面積により、前記開口率が規定されていることを特徴とする請求項１９に記載のパターン寸法補正方法。
22. 前記第１の算出ステップは、前記転写パターンの幅の算出を、少なくとも、ライン形状、Ｉ字形状及びＴ字形状からなる前記評価用パターンごとに行うことを特徴とする請求項１９に記載のパターン寸法補正方法。
23. 実際に形成する前記パターンは、半導体チップの特定領域に形成するものであることを特徴とする請求項１８に記載のパターン寸法補正方法。
24. 前記特定領域は、活性領域であることを特徴とする請求項２３に記載のパターン寸法補正方法。
25. 前記第１の算出ステップは、前記転写パターンの幅の算出を、ライン形状の前記各評価用パターンのみに行うことを特徴とする請求項１９に記載のパターン寸法補正方法。
26. 半導体装置を製造する際に、露光装置において発生する局所的なフレアを補正するパターン寸法補正方法であって、
    評価用パターンにおけるパターン幅と、前記評価用パターンから最近接パターンまでの隣接間距離とをパラメータとして前記フレア量に対する寸法変動量を評価する変動量評価ステップと、
    前記寸法変動量を定義したテーブルに基づいて、実際に形成するパターンごとに補正量を変える補正ステップと
    を含むパターン寸法補正方法を用いて形成したことを特徴とするフォトマスク。
27. 前記変動量評価ステップは、
    前記パターン幅及び前記隣接間距離を変化させて作製した複数の評価用パターンと、当該各評価用パターンの周辺に局所的なフレアを発生させるためのフレア発生パターンとを備えた試験用フォトマスクを用いて、
    前記試験用フォトマスクにより転写された前記評価用パターンの各転写パターンの幅値を、前記フレア発生パターンの開口率との関係に基づいてそれぞれ算出する第１の算出ステップと、
    算出された前記各転写パターンの幅値の分布を線形近似し、その傾きを算出して、前記フレアの補正に供する第２の算出ステップと
    を含むことを特徴とする請求項２６に記載のフォトマスク。
28. 評価用パターンにおけるパターン幅と、前記評価用パターンから最近接パターンまでの隣接間距離とをパラメータとして作製した複数の評価用パターンと、
    前記各評価用パターンの周辺に局所的なフレアを発生させるためのフレア発生パターンと
    を備え、
    前記フレア発生パターンは、前記各評価用パターンごとに開口率を相異ならせるように形成されていることを特徴とする試験用フォトマスク。
29. 前記各評価用パターンの周囲には、矩形状の前記フレア発生パターンが複数配設されており、当該各フレア発生パターンの面積により、前記開口率が規定されていることを特徴とする請求項２８に記載の試験用フォトマスク。
30. 台形近似により、前記フレアを補正することを見込んで前記開口率を規定することを特徴とする請求項２８に記載の試験用フォトマスク。

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