TWI447516B - A mask, a manufacturing apparatus for a semiconductor device including the same, and a manufacturing method of a semiconductor device using the same - Google Patents

Description

光罩、包含該光罩之半導體裝置之製造裝置及使用該光罩之半導體裝置之製造方法

本發明係關於一種用以使用曝光裝置而將圖案轉印至基板之光罩、包含該光罩之半導體裝置之製造裝置、及使用該光罩之半導體裝置之製造方法，且特別係關於一種接近主圖案而形成有子圖案之光罩。

由於半導體製造技術之進步，藉由微影製程而使形成於基板上之電路圖案尺寸越發微細化。於此種微影製程中，使用曝光裝置，將來自光源之光照射至形成有應轉印(解像)至晶圓之圖案(以下亦稱作「主圖案」或者「設計圖案」)之光罩，藉此將對應於電路之圖案轉印至基板(晶圓)上。

為了形成更微細之電路圖案，必需轉印具有充分之焦點深度(DOF：Depth Of Focus)且解析度高之曝光圖案。然而，特別對於經由孤立地配置之主圖案所得之光而言，由於其波長之有限性，故而無法獲得充分之焦點深度。因此，已知有使用如下之光罩來提高解析度之方式，該光罩中除了配置有主圖案以外，亦以接近主光罩之方式配置有作為非解析虛設圖案(SRAF：Sub-Resolution Assist Feature，次分辨率輔助圖形)之子圖案。

例如於美國專利第5,821,014號說明書(專利文獻1)、美國專利第5,447,810號說明書(專利文獻2)、以及美國專利第5,242,770號說明書(專利文獻3)等中揭示如下：以接近密集圖案之光學分布之方式，將子圖案配置於遠離孤立圖案之邊之位置。

然而，於同一晶片上形成有邏輯電路與記憶體模組之SoC(System on a Chip，單晶片系統)正備受關注。於此種SoC等之布局中包含較多之隨機圖案，若對此種布局應用如上所述之子圖案之配置規則，則會產生子圖案與主圖案重疊、或者子圖案彼此重疊之情形。作為此種子圖案彼此重疊之情形時之處理方法，於美國專利第6,703,167號說明書(專利文獻4)及美國專利第6,413,683號說明書(專利文獻5)中揭示有如下方法：對子圖案設定優先順序，並根據該優先順序對子圖案進行變形或刪除。上述美國專利之說明書中特別揭示了如下內容：將圖案彼此正交之部分刪除，藉此防止轉印不應於晶圓上解析之子圖案(SRAF之映入)。

[專利文獻1]美國專利第5,821,014號說明書

[專利文獻2]美國專利第5,447,810號說明書

[專利文獻3]美國專利第5,242,770號說明書

[專利文獻4]美國專利第6,703,167號說明書

[專利文獻5]美國專利第6,413,683號說明書

然而，若如美國專利第6,703,167號說明書(專利文獻4)或美國專利第6,413,683號說明書(專利文獻5)等中所揭示，對子圖案設定優先順序之後，對優先順序較低者進行變形或刪除，則會產生如下之不良影響，即，儘管優先順序較低，卻會使其所屬之主圖案之焦點深度變差。特別於將正交之子圖案之部分刪除之情形時，會使接近該正交部分之主圖案之焦點深度變差。

本發明係為了解決上述問題而完成者，其目的在於提供一種即便隨機配置主圖案時亦可抑制焦點深度變差之光罩、包含該光罩之半導體裝置之製造裝置、及使用該光罩之半導體裝置之製造方法。

按照本發明一實施例之光罩包括複數個主圖案、複數個第1子圖案、以及第2子圖案。複數個主圖案係配置於與應轉印至基板上之圖案對應之位置。複數個第1子圖案與複數個主圖案之任一邊相對應，且配置於僅特定距離離開所對應之邊之位置。第2子圖案係替代該複數個第1子圖案，配置於與虛擬配置第1子圖案時產生彼此重疊部分之複數個第1子圖案相對應的位置。第2子圖案之屬性係根據與該第2子圖案相對應之虛擬配置之複數個第1子圖案的全部屬性而決定。

按照本發明一實施例之光罩包括複數個主圖案、複數個第1子圖案、以及第2子圖案。複數個主圖案係配置於與應轉印至基板上之圖案對應之位置。複數個第1子圖案與複數個主圖案之任一邊相對應，且配置於僅特定距離離開所對應之邊之位置。第2子圖案係替代該複數個第1子圖案，配置於與虛擬配置第1子圖案時實質上平行地接近之複數個第1子圖案相對應的位置。第2子圖案之屬性係根據與該第2子圖案相對應之虛擬配置之複數個第1子圖案的全部屬性而決定。

按照本發明一實施例之半導體裝置之製造裝置具有上述光罩。按照本發明一實施例之半導體裝置之製造方法包括使用上述光罩來轉印圖案之步驟。

根據本發明，即便於隨機配置主圖案時亦可抑制焦點深度變差。

一面參照圖式，一面對本發明之實施形態進行詳細說明。再者，對於圖中之相同或相當之部分，附上相同符號而不重複其說明。

<裝置構成>圖1係本發明之實施形態之半導體裝置之製造裝置SYS的概略構成圖。

參照圖1，本發明之實施形態之半導體裝置之製造裝置SYS，將利用光罩MSK所生成之曝光圖案轉印至晶圓SB上之感光物質即光阻劑上，從而於晶圓SB上形成電路圖案。該製造裝置SYS包括：光源2，其產生用於生成曝光圖案之光；透鏡系統6；光罩MSK，其具有與應轉印至晶圓SB上之電路圖案相對應之主圖案；投影透鏡系統8；以及載置晶圓SB之試樣台4。再者，作為一例，本實施形態之光源2使用波長為193[nm]之單一光源。

作為一例，製造裝置SYS包括被稱作步進機之曝光裝置，利用投影透鏡系統8，使藉由來自光源2之光通過光罩MSK所生成之曝光圖案縮小後，轉印至晶圓SB上。因此，可於晶圓SB上形成較光罩MSK上所形成之圖案更微細的圖案。再者，如此之製造裝置SYS之構造及動作眾所周知，故而不進行更進一步之詳細說明。

特別係本實施形態之製造裝置SYS中所使用之光罩MSK係根據如下所述之順序來決定其布局並進行製作。

<子圖案>光罩MSK包括配置於與應轉印至晶圓SB上之曝光圖案相對應之位置上的圖案(以下亦稱作「主圖案」或者「設計圖案」)、及與主圖案之各邊相對應之作為非解析虛設圖案(SRAF：Sub-Resolution Assist Feature)的子圖案。以下，對該非解析虛設圖案(SRAF)之效果進行說明。

圖2係用以說明利用非解析虛設圖案(SRAF)來改善光學特性之圖。圖2表示於光罩中心部僅形成正方形之主圖案MP之光罩、與進而配置有4個作為非解析虛設圖案(SRAF)之子圖案SP之光罩的比較，上述4個作為非解析虛設(SRAF)之子圖案SP與該主圖案之各邊相對應，且配置於與各邊僅相距特定距離之位置上。再者，圖2中之各光罩係半透型相位移光罩，且主圖案部作為透光部之暗場光罩作為一例進行了說明，但眾所周知，無論係通常之二元光罩或者將主圖案作為遮光部之亮場光罩，利用非解析虛設之光學特性改善均有效。

主圖案MP及子圖案SP係透射率大於其他區域之透射率的區域，更具體而言，係藉由控制相對於入射光之相位來調整透射率。

主圖案MP形成為供足夠量之光通過之尺寸，若對光罩照射來自光源之光，則於其光強度分布中，在相當於主圖案MP之區域中生成具有較高光強度之曝光圖案。

另一方面，子圖案SP係如下者，其輔助性地產生具有更高頻率之光，以增大由主圖案MP所生成之曝光圖案之焦點深度。其原因在於，僅藉由通過孤立形成之主圖案MP之光，無法獲得充分之解析度。再者，子圖案SP具有與主圖案MP相同之透射率，故而輔助相當於主圖案MP之曝光圖案之形成，且設定為使通過子圖案SP之光於晶圓上不解析之大小(解析極限以下)。

再者，於晶圓上解析/不解析之現象，係根據投影透鏡系統8之數值孔徑及自光源2照射出之光之波長而決定。一般而言，若將來自光源2之光之波長設為λ，將透鏡之數值孔徑設為NA，並將由製程等所決定之比例係數設為k1，則解析度可表示為k1×λ/NA。因此，按照表示該解析度之式，可根據所照射之光之波長λ與透鏡之數值孔徑NA，決定主圖案及子圖案之開口面積(透射率高之區域之面積)。

可知由於以與主圖案MP接近之方式形成如上所述之子圖案SP，故而晶圓上之曝光圖案之分布更急劇地變化(參照圖2(e))。

<圖案資料生成裝置>代表性而言，如上所述之光罩MSK之布局係藉由基於電腦之圖案資料生成裝置而決定。

圖3係表示用以實現本發明之實施形態之圖案資料生成裝置之具有代表性的硬體構成即電腦100之立體圖。圖4係表示電腦100之硬體構成之概略構成圖。

參照圖3，電腦100包括電腦本體101、監視器102、鍵盤103及滑鼠104，上述電腦本體101搭載有FD(Flexible Disk，軟碟)驅動裝置111及CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory，唯讀光碟記憶體)驅動裝置113。

參照圖4，電腦本體101除了包括圖3所示之FD驅動裝置111及CD-ROM驅動裝置113以外，包括彼此藉由匯流排而連接之作為運算裝置之CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)105、記憶體106、作為記憶裝置之固定磁碟107、以及通信介面109。

本實施形態之圖案資料生成裝置係由CPU105使用記憶體106等電腦硬體來執行程式而實現。通常，如此之程式係儲存於FD112或CD-ROM114等記錄媒體中，或者經由網路等而流通。並且，如此之程式係由FD驅動裝置111或CD-ROM驅動裝置113等自記錄媒體中讀取、或者由通信介面109接收後，儲存至固定磁碟107中。進而，如此之程式自固定磁碟107中被讀出至記憶體106後，由CPU105來執行。

CPU105係進行各種數值邏輯運算之運算處理部，藉由依序執行經程式化之指令，來決定本實施形態之光罩MSK之布局。記憶體106根據CPU105之程式執行，而記憶各種資訊。

監視器102係用以顯示CPU105所輸出之資訊之顯示部，作為一例，其由LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示器)或CRT(Cathode Ray Tube，陰極射線管)等構成。即，監視器102中顯示製作中或製作完成後之光罩MSK之布局。

滑鼠104接受與點選或滑動等動作對應之使用者指令。鍵盤103接受與所輸入之鍵對應之使用者指令。

通信介面109係用以確立電腦100與其他裝置之間之通信的裝置，其接收與應形成於晶圓SB上之電路圖案相對應之主圖案(設計圖案)之資料，並且向外部輸出表示所決定之光罩MSK之布局的圖案資料。

根據如此之圖案資料生成裝置所輸出之圖案資料來製作光罩MSK。再者，關於實際之光罩MSK之製作處理，可使用眾所周知之技術。

<整體處理>以下，參照圖5，對本實施形態之半導體裝置之製造方法的處理順序進行說明。

圖5係表示本發明之實施形態之半導體裝置之製造方法之處理順序的流程圖。

參照圖5，首先利用上述圖案資料生成裝置來決定光罩MSK之布局。具體而言，圖案資料生成裝置接收表示應形成於晶圓SB上之電路圖案之主圖案的資料(步驟S2)。圖案資料生成裝置於虛擬的座標平面上展開所接收之圖案資料並加以配置。繼而，圖案資料生成裝置按照特定之子圖案配置規則(arrange rule)，於座標平面上對各主圖案配置子圖案(步驟S4)。進而，圖案資料生成裝置判斷是否存在子圖案之違規(步驟S6)。再者，所謂子圖案之違規，如下所述，其包括虛擬配置之子圖案彼此產生重疊部分之情形、及彼此過於接近之情形。

當存在子圖案之違規時(步驟S6中YES之情形)，圖案資料生成裝置對所發現之子圖案加以變更(步驟S8)，並再次判斷是否存在子圖案之違規(步驟S6)。

另一方面，當不存在子圖案之違規時(步驟S6中NO之情形)，圖案資料生成裝置決定將當前之布局作為光罩MSK之布局，並輸出表示所決定之光罩MSK之布局的圖案資料(步驟S10)。此處，亦可對主圖案進行光學臨近效應修正(OPC：Optical Proximity Correction)。當進行OPC時，可不變更步驟S6中所決定之子圖案形狀而進行，或者亦可同時進行子圖案之形狀/位置之微調。

再者，對於子圖案之違規之對象，可採用下述複數個規則中之任意者，而並非必需採用全部規則。又，關於子圖案之違規之判斷處理，亦可連續地或者並列地執行。

其後，按照由圖案資料生成裝置所生成之圖案資料來製作光罩MSK(步驟S12)。然後，使用所製作之光罩MSK，對晶圓SB上進行曝光處理(步驟S14)。進而，藉由對晶圓SB執行各種後處理來製造半導體裝置(步驟S16)。

特別，本實施形態之圖案資料生成裝置將產生違規之複數個子圖案替換成1個子圖案。當進行上述替換時，不對作為對象之複數個子圖案規定優先順序，而係決定替換後之子圖案之尺寸、形狀及配置位置這些屬性。即，替換後之子圖案之屬性根據作為對象之全部子圖案之屬性而決定。藉由進行如此之替換來抑制焦點深度之變差。藉此，即便當隨機配置主圖案時，亦可不使焦點深度變差，且可避免子圖案之映入(不必要之部分之曝光)。

以下，對步驟S6及S8中所描述之子圖案之違規的內容、及各種違規時之處理之內容進行說明。

<第1規則>圖6表示按照特定之子圖案配置規則，對隨機配置之主圖案MP配置子圖案SP時之布局的一例。

參照圖6，作為一例，主圖案MP形成為各邊之長度為50~90[nm]之矩形狀。作為特定之子圖案配置規則係如下者，與各主圖案MP之各邊相對應，且在與各主圖案MP之中心相距100~200[nm]之位置上，配置與所對應之邊平行且具有不於晶圓上解析之寬度(20~70[nm])的子圖案SP。再者，作為一例，子圖案SP之於長度方向上之長度設為80~150[nm]。

根據該子圖案配置規則，可能產生複數個子圖案SP之重疊部分。將如此之子圖案SP彼此重疊判定為違規。第1規則係對於如此之子圖案SP之重疊部分中、子圖案SP之長度方向實質上垂直相交或者連接之情形(圖6之「重疊部分」)的處理。

圖7係說明本發明之實施形態之第1規則之處理的圖。於圖7所示之光罩上，配置有主圖案201及202，進而配置有與主圖案201相對應之子圖案301、302、303、304、以及與主圖案202相對應之子圖案305、306、307、308。於該光罩中，子圖案303與子圖案306於其等之長度方向上垂直相交，同樣，子圖案304與子圖案305於其等之長度方向上垂直相交。

於第1規則中，將如此之長度方向實質上垂直相交、即彼此正交之複數個子圖案，替換成尺寸、形狀及配置位置等與該等子圖案不同的子圖案。更具體而言，於第1規則中，虛擬規定外周包含彼此正交之複數個子圖案之最外部之外形矩形，並於該外形矩形之內側區域中配置尺寸及形狀之至少一方與原先之子圖案不同的替代子圖案。

圖7所示之示例中，將子圖案303及子圖案306替換成矩形狀之子圖案310，該子圖案310位於將子圖案303及子圖案306之最外部作為其外周之一部分之外形矩形401的內側。同樣，將子圖案304及子圖案305替換成矩形狀之子圖案309，該子圖案309位於將子圖案304及子圖案305之最外部作為其外周之一部分之外形矩形402的內側。

再者，替換後之子圖案309、310較好的是正方形，其一邊之長度根據所對應之外形矩形之長度而定，圖7所示之示例中設為30~70[nm]。替換後之子圖案310之中心位置較好的是與外形矩形401之中心一致。同樣，替換後之子圖案309之中心位置較好的是與外形矩形402之中心一致。

或者，替換後之子圖案310之中心位置較好的是與包含替換前之子圖案303及306之區域的重心一致。同樣，替換後之子圖案309之中心位置較好的是與包含替換前之子圖案304及305之區域的重心一致。

如此，藉由使替換後之子圖案之中心位置與矩形區域之中心、或者包含替換前之子圖案之區域之重心一致，可使替換後之子圖案發揮與替換前之子圖案之效果同等的效果。

如上所述，不對替換後之子圖案之屬性(尺寸、形狀、配置位置)設定優先順序，而係根據替換前之全部子圖案之屬性(尺寸、形狀、配置位置)來決定。

圖8係表示由本發明之實施形態之第1規則之處理所產生之效果的圖。圖8(a)係表示使用配置有主圖案MP及接近主圖案MP之各邊之4個子圖案SP之光罩時之晶圓上的光強度分布(標準參比分布)。圖8(b)係表示使用將接近3個主圖案MP之各邊而虛擬配置之共計12個子圖案中之3組(共7個)子圖案替換成3個子圖案SP'之光罩時之晶圓上的光強度分布。

如圖8(b)所示，可知即便應用本實施形態之第1規則，而將正交之複數個子圖案替換成矩形狀之子圖案，其最佳聚焦及-50nm散焦之光強度分布中均可維持其效果(提高焦點深度及抑制映入)。

如上所述，根據本實施形態之第1規則，於與虛擬配置時產生彼此重疊部分之複數個子圖案相對應之位置上，不對該等複數個子圖案設定優先順序，而替換成功能與各子圖案所發揮之功能同等的子圖案。因此，如採用設定優先順序並刪除任一方之子圖案之方法之情形般，不會使被刪除之子圖案所歸屬之主圖案的焦點深度下降。即，所替換之子圖案可確保各子圖案所歸屬之主圖案的解析範圍(焦點深度範圍)。

又，當採用僅刪除正交之子圖案之重疊部分的方法時，存在殘留之子圖案之面積變得過度小於製作上之下限尺寸之情形，於如此之情形時必需刪除整個子圖案。然而，根據本實施形態之第1規則，由於將重疊之子圖案替換成尺寸、形狀及配置位置等不同之其他子圖案，因此可抑制如此之解析範圍之變差。

又，藉由將所替換之子圖案配置於將原先之子圖案之最外部作為其外周之一部分之外形矩形的中心、或者對原先之子圖案加邊後之區域之重心，可發揮與原先之子圖案所具有之效果同等之效果。

而且，可抑制因長度方向垂直相交之子圖案殘留而產生之子圖案之映入。

<第1規則之第1變形例>當根據上述第1規則而替換後之子圖案接近複數個主圖案時，受到來自所接近之複數個主圖案之干涉，有可能導致子圖案之映入範圍減小。更具體而言，由於來自主圖案之臨近效應之影響，複數個主圖案所包圍之子圖案中之與晶圓上對應之位置上的峰值光強度增大，有可能會產生映入。如此之現象於半透型相位移光罩中特別顯著，若複數個主圖案之次峰值(遠離主圖案所對應之位置的位置上所出現之光強度之峰值)重疊，則存在儘管無主圖案亦會於晶圓上解析之情形。當如上所述於主圖案之次峰值重疊之位置上配置有子圖案時，產生映入之可能性會進一步增大。

因此，於如此之情形時，較理想的是應用上述第1規則而替換成子圖案之後，進而對替換後之子圖案進行變更。

圖9係說明本發明之實施形態之第1規則之第1變形例之處理的圖。

於圖9所示之光罩上配置有主圖案204、205、206、207、208，且配置有按照第1規則而對與各主圖案對應之子圖案進行替換之子圖案312、313、314。

於第1規則之第1變形例中，針對如此之替換後之子圖案，當滿足「上述子圖案與主圖案之間之距離小於特定之臨限距離」、且滿足「包圍該子圖案之主圖案之數量超過特定之臨限數量」之條件時，變更(縮小)作為對象之子圖案之尺寸及形狀。作為一例，當主圖案之一邊之長度為50~90[nm]，替換後之子圖案之一邊之長度為30~70[nm]時，較好的是將上述特定之臨限距離設為250[nm]，將特定之臨限數量設為3個，並將子圖案縮小2~10[nm]。

如上所述，根據本實施形態之第1規則之第1變形例，對應於子圖案與主圖案之間之距離、及接近之主圖案之數量，來進一步變更替換後之主圖案之尺寸及形狀，由此可抑制子圖案之映入。

<第1規則之第2變形例>上述圖6及圖7中表示了配置有矩形狀之主圖案之光罩之示例，以下對配置有如線狀配線等具有較長之邊之主圖案的光罩應用第1規則之情形進行說明。

圖10係說明本發明之實施形態之第1規則之第2變形例之處理的圖。

於圖10所示之光罩上配置有主圖案261、262、263。第1規則之第2變形例中，首先於與主圖案261、262、263之邊緣相距40~100[nm]之位置上，配置具有不於晶圓上解析之寬度(20~80[nm])的子圖案(圖10(a))。具體而言，圖10(a)所示之光罩中，配置有與主圖案261相對應之子圖案501、509、503、505，且配置有與主圖案262相對應之子圖案502、506、507、508，並且配置有與主圖案263相對應之子圖案504、510、511、512。

以如此之方式所配置之複數個子圖案中，有可能產生長度方向實質上垂直相交、或者連接者。因此，與上述第1規則相同，第1規則之第2變形例中，於外周包含彼此正交之複數個子圖案之最外部的外形矩形之內側區域中配置替代子圖案。

圖10(a)所示之示例中，將子圖案508、509、510替換成位於將其等之最外部作為外周之一部分的外形矩形453之內側之矩形狀之子圖案513(圖10(b))。此時，將子圖案513設為其一邊之長度為20~80[nm]之正方形。又，使配置子圖案513之中心位置與外形矩形453之中心、或者包含原先之子圖案(加邊)之區域的重心一致。

進而，於第1規則之第2變形例中，當外周包含彼此正交之複數個子圖案之最外部的外形矩形之長邊側之長度超過特定之臨限長度(作為一例為100~200[nm])時，不對子圖案進行替換，而係刪除包含重疊部分之區域。其原因在於，若子圖案之長邊側之長度達到某種程度，則即便刪除其一部分，亦充分地發揮作為非解析虛設(SRAF)之功能。

於圖10(a)所示之示例中，將子圖案501及502之最外部作為其外周之一部分之外形矩形451、以及將子圖案503及504之最外部作為其外周之一部分之外形矩形452中，不對位於其等內側之矩形狀之子圖案進行替換，而係刪除各外形矩形之包含子圖案之重複部分的區域455及456。更具體而言，對於圖10(b)所示之外形矩形451之子圖案501與子圖案502正交之重複部分，刪除特定量(作為一例為5~30[nm])大小之區域455。同樣，對於外形矩形452之子圖案503與子圖案504正交之重複部分，刪除特定量大小之區域456。

圖10(c)表示按照如上所述之第1規則之第2變形例所決定之光罩之布局。

如上所述，根據本實施形態之第1規則之第2變形例，除了上述第1規則之效果以外，藉由根據將彼此重疊之子圖案之最外部作為其外周之一部分之外形矩形的尺寸，來選擇將該等重疊之子圖案替換成不同之子圖案、或者刪除包含重複部分之區域，可更有效地確保各子圖案所歸屬之主圖案的解析範圍(焦點深度範圍)。

此外，即便於不進行子圖案之替換之情形時，由於正交之重複部分被刪除，故而可避免子圖案之映入。

<第2規則>圖11係表示按照特定之子圖案配置規則而對隨機配置之主圖案MP配置子圖案SP時之布局之一例。再者，圖11所示之布局與圖6所示之布局相同。

參照圖11，與上述相同，當按照特定之子圖案配置規則，於與各主圖案MP之各邊平行、且與各主圖案MP之中心相距100~200[nm]之位置上，配置不於晶圓上解析之寬度為(20~70[nm])之子圖案SP時，有可能產生子圖案SP之長度方向實質上平行地接近之部分(圖11之「接近部分」)、或者重疊之部分(圖11之「重疊部分」)。

於圖11之接近部分之情形時，子圖案之間隔變得過小，有可能產生光罩製作上之極限值違反(MRC違反：Mask Rule Check(光罩規則檢查)違反)。為了消除MRC違反而考慮如下處理，刪除作為對象之子圖案之一部分或全部，或者將子圖案彼此之接近部分作為子圖案之一部分而追加。然而，前者會導致所對應之主圖案之所需之解析範圍減小，後者有可能因子圖案之線寬增大而產生映入。

又，關於圖11之重疊部分，與上述將接近之子圖案間作為子圖案之一部分而追加之情形相同，有可能產生子圖案之映入。

第2規則係對於如此之子圖案SP之接近部分或重疊部分中之子圖案SP之長度方向實質上平行地接近、或重疊之部分的處理。

圖12及圖13係說明本發明之實施形態之第2規則之處理的圖。

圖12所示之光罩上配置有主圖案211及212，進而配置有與主圖案211相對應之子圖案321、322、323、324、以及與主圖案212相對應之子圖案325、326、327、328。該光罩中，子圖案324與子圖案326之長度方向實質上平行地接近。其結果為，子圖案324與子圖案326之間之區域329的尺寸變得過小，而產生MRC違反。

於第2規則中，可將如此之長度方向實質上平行地接近之複數個子圖案，替換成尺寸、形狀及配置位置等與該等子圖案不同之子圖案。更具體而言，於外周包含平行地接近之複數個子圖案之最外部之外形矩形的內側區域中，配置替代子圖案。

圖12所示之示例中，將子圖案324及子圖案326替換成位於將子圖案324及子圖案326之最外部作為其外周之一部分之外形矩形411之內側的矩形狀之子圖案330。

再者，替換後之子圖案較好的是與原先之子圖案之任一者均平行之矩形狀，圖12所示之示例中，將其寬度(短邊長度)設為20~60[nm]。而且，替換後之子圖案之長邊長度係根據替換前之子圖案之長邊長度(即、外周包含替換前之子圖案之最外部之外形矩形的長邊長度)而決定。更具體而言，替換後之子圖案之長邊長度較好的是大於外形矩形之長邊長度，作為一例，以所對應之外形矩形為基準而設定成＋100[nm]左右。

較好的是使配置替換後之子圖案之中心位置與外形矩形411之中心、或者包含替換前之子圖案之區域的重心一致。

另一方面，圖13所示之光罩上配置有主圖案221、222、223，進而配置有與主圖案221相對應之子圖案331、332、333、334、與主圖案222相對應之子圖案335、336、340、以及與主圖案223相對應之子圖案337、338、339。於該光罩中，子圖案334、子圖案336、及子圖案337之長度方向實質上平行地接近。

於第2規則中，即便於如此之3個子圖案之長度方向實質上平行地接近之情形時，亦將作為對象之子圖案替換成尺寸、形狀及配置位置等不同的子圖案。

圖13所示之示例中，子圖案334、子圖案336及子圖案337存在於將子圖案334、子圖案336及子圖案337之最外部作為其外周之一部分之虛擬的外形矩形421之內側，且被替換成與原先之子圖案之任一者均平行的矩形狀之子圖案341。該子圖案341之長邊長度設定成與外形矩形421之長邊長度大致一致。

如上所述，不對替換後之子圖案之屬性(尺寸、形狀、配置位置)設定優先順序，而係根據替換前之子圖案之全部屬性(尺寸、形狀、配置位置)來決定。

圖14係表示本發明之實施形態之第2規則之處理之效果的圖。圖14(a)表示使用配置有主圖案MP及接近主圖案MP之各邊之4個子圖案SP之光罩時的晶圓上之光強度分布(標準參比分布)。圖14(b)表示使用將將接近9個主圖案MP之各邊之子圖案SP中除去配置於外周側者後之子圖案SP分別替換成子圖案SP'之光罩時的晶圓上之光強度分布。

如圖14(b)所示，可知即便應用本實施形態之第2規則，而將平行之複數個子圖案替換成矩形狀之子圖案，其最佳聚焦及-50nm散焦之光強度分布中亦均可維持其效果(提高焦點深度及抑制映入)。

如上所述，根據本實施形態之第2規則，不對重疊之複數個子圖案設定優先順序，而係替換成功能與各子圖案所發揮之功能同等的子圖案。因此，如採用設定優先順序並刪除任一方之子圖案之方法之情形般，不會使被刪除之子圖案所歸屬之主圖案的焦點深度下降。即，所替換之子圖案可確保各子圖案所歸屬之主圖案的解析範圍(焦點深度範圍)。又，可形成無MRC違反之布局。

又，藉由將複數個子圖案替換成1個矩形狀之子圖案，可減少光罩製作時之繪圖圖形數，且可縮短光罩繪圖時間。其結果為，可製作與連接成曲柄型之子圖案相比，尺寸精度良好之光罩。

<第2規則之第1變形例>當根據上述第2規則而替換後之子圖案接近複數個主圖案時，受到來自所接近之複數個主圖案之干涉，有可能導致子圖案之映入範圍減小。更具體而言，由於來自主圖案之臨近效應之影響，複數個主圖案所包圍之子圖案中與晶圓上對應之位置上的峰值光強度增大，有可能會產生映入。

因此，於如此之情形時，較理想的是應用上述第2規則而替換成子圖案之後，進而對替換後之子圖案進行變更。

圖15係說明本發明之實施形態之第2規則之第1變形例之處理的圖。

圖16係用以說明因替換後之子圖案與主圖案之接近而產生之晶圓上之主圖案之變形的圖。

圖15所示之光罩上配置有主圖案251、252、253，且配置有按照第2規則而對與各主圖案對應之子圖案進行替換之子圖案294。若該子圖案294與各主圖案251、252、253過於接近，則有可能受到來自主圖案之干涉而於晶圓上產生映入。圖15所示之光罩之示例中，主圖案253與子圖案294之距離最小，其結果為，如圖16所示，存在與主圖案253相對應之晶圓上之圖案產生變形之可能。

於第2規則之第1變形例中，對於如此之替換後之子圖案，當滿足「子圖案與主圖案之間之距離小於特定之臨限距離」之條件時，執行作為對象之子圖案之移動及尺寸縮小中之至少一方。作為一例，當替換後之子圖案與各主圖案之間之距離小於100[nm]時，以與各主圖案進而相距30[nm]左右之方式來移動作為對象之子圖案，或者使作為對象之子圖案之寬度變窄15[nm]左右。亦可同時進行作為對象之子圖案之移動及寬度縮小。

如上所述，根據本實施形態之第2規則之第1變形例，對應於子圖案與主圖案之距離、及所接近之主圖案之數量，而進一步對替換後之主圖案之尺寸進行變更，藉此可抑制子圖案之映入。

<第2規則之第2變形例>上述圖11及圖12中表示了配置有矩形狀之主圖案之光罩之示例，以下對配置有如所謂之配線等般具有較長之邊之主圖案的光罩應用第2規則的情形進行說明。

圖17係說明本發明之實施形態之第2規則之第2變形例之處理的圖。

圖17所示之光罩上配置有主圖案271、272、273。於第2規則之第2變形例中，首先於與主圖案271、272、273之邊緣相距40~100[nm]之位置上，配置不於晶圓上解析之寬度為(20~80[nm])之子圖案(圖17(a))。具體而言，於圖17(a)所示之光罩中，配置有與主圖案271相對應之子圖案511、512、513、514，配置有與主圖案272相對應之子圖案515、516、517、518，並且配置有與主圖案273相對應之子圖案519、520、521、522。

以如此之方式所配置之複數個子圖案中，有可能產生長度方向實質上平行地接近或者重疊者。因此，與上述第2規則相同，第2規則之第2變形例中，將實質上平行地接近或者重疊之複數個子圖案，替換成尺寸、形狀及配置位置等不同的子圖案。

圖17(a)所示之示例中，將子圖案514及516替換成位於將其等之最外部作為其外周之一部分的外形矩形450之內側之矩形狀之子圖案523(圖17(b))。此時，將子圖案523之寬度(短邊長度)設為20~80[nm]，且其長邊長度與原先之子圖案514、516之長邊長度大致一致。又，將配置子圖案523之中心位置設為外形矩形453之中心。

進而，將子圖案513、517、519替換成矩形狀之子圖案524(圖17(b))。此時，將子圖案524之寬度(短邊長度)設為20~80[nm]，且其長邊長度與原先之子圖案519之長邊長度大致一致。又，將配置子圖案524之中心位置設為包含原先之子圖案513、517、519之區域的重心。

如上所述，根據本實施形態之第2規則之第2變形例，不對重疊之複數個子圖案設定優先順序，而係替換成功能與各子圖案所發揮之功能同等的子圖案。因此，如採用設定優先順序並刪除任一方之子圖案之方法之情形般，不會使被刪除之子圖案所歸屬之主圖案的焦點深度下降。

此外，藉由將所替換之子圖案配置於對原先之子圖案加邊後之區域之重心上，可進而提高長邊長度較長之子圖案之優先度，從而可進一步維持其效果。

<第3規則>圖18係表示密集配置之主圖案之一例的圖。

考慮相對於以鄰接主圖案間之最小間隔(最小間距)之1.5~2.8倍所配置之圖案的解析範圍及映入範圍之後，將對於如圖18所示之密集配置之主圖案而初始配置之子圖案的寬度設定在20~70[nm]之範圍內。與孤立配置之主圖案之最優寬度相比，以如此方式所設定之子圖案之寬度變小。

另一方面，為了增大孤立配置之主圖案之解析範圍，較好的是子圖案之寬度較大。當主圖案彼此之間距大於作為前提之值時，較好的是進而增大子圖案之寬度。

第3規則中，根據鄰接之子圖案間之距離來判斷主圖案彼此之間距，且當主圖案彼此之間距較大時，使子圖案之寬度大於初始值。

圖19係說明本發明之實施形態之第3規則之處理的圖。圖19所示之光罩上初始配置有主圖案231、232、233、234。與主圖案231相對應而初始配置子圖案351、352，與主圖案232相對應而初始配置子圖案353、354，且與主圖案233相對應而初始配置子圖案355、356，並且與主圖案234相對應而初始配置子圖案357、358。

此處，例如當子圖案354與子圖案355之間之距離超過特定之臨限距離(作為一例為80[nm])時，將子圖案354及355分別變更成具有更大寬度(作為一例為~＋20[nm])之子圖案362及363。同樣，亦將子圖案352及354分別變更成具有更寬寬度(作為一例為20[nm])之子圖案361及362。

另一方面，當子圖案351與子圖案353之間之距離未超過特定之臨限距離時，不變更該等子圖案之寬度。

於第3規則中，由於初始配置寬度適於以中間間距所配置之主圖案的子圖案，故而即便於密集配置主圖案之情形時，亦可減小產生無法配置子圖案之情形的概率。

又，當孤立配置主圖案時，係將上述子圖案變更成寬度更大之子圖案，故而可增大主圖案之解析範圍。

<第4規則>亦如第3規則中之說明所示，考慮相對於以鄰接主圖案間之最小間隔(最小間距)之1.5~2.8倍所配置之圖案的解析範圍及映入範圍之後，將對於如圖6所示之密集配置之主圖案而初始配置之子圖案的寬度設定在20~70[nm]之範圍內。然而，亦產生小於以主圖案彼此之間距為前提之值之情形，於如此之情形時，為了維持映入範圍，較好的是使子圖案之寬度更小。

於第4規則中，根據鄰接之子圖案間之距離來判斷主圖案彼此之間距，且當主圖案彼此之間距較狹小之情形時，使子圖案之寬度小於初始值。

圖20及圖21係說明本發明之實施形態之第4規則之處理的圖。

於圖20所示之光罩上初始配置有主圖案241、242、243、244。相對於主圖案241而初始配置子圖案371，相對於主圖案242而初始配置子圖案372，且相對於主圖案243而初始配置子圖案373，並且相對於主圖案244而初始配置子圖案374。

此處，於第3規則中，當滿足「子圖案之長邊與鄰接之子圖案之長邊之間的距離小於特定之臨限距離(作為一例為20~200[nm])」、且滿足「子圖案之短邊至相鄰子圖案為止之距離小於特定之臨限距離(作為一例為~100[nm])」之條件時，使作為對象之子圖案之寬度(短邊)小於初始值。

例如於圖20中，當子圖案371之長邊與鄰接之子圖案373之長邊之間的距離小於特定之臨限距離、且子圖案371之短邊至相鄰子圖案為止之距離小於特定之臨限距離時，將子圖案371變更成具有更小寬度(作為一例為~-10[nm])之子圖案381。同樣，亦將子圖案372、373、374分別變更成具有更小寬度之子圖案382、383、384。

於圖21所示之光罩上初始配置有主圖案245、246、247。相對於主圖案245而初始配置子圖案375，相對於主圖案246而初始配置子圖案376，且相對於主圖案247而初始配置子圖案377。

例如於圖21中，當子圖案375之長邊與鄰接之子圖案376之長邊之間的距離小於特定之臨限距離、且子圖案375之短邊至相鄰子圖案為止之距離小於特定之臨限距離時，將子圖案375變更成具有更小寬度(作為一例為~-10[nm])之子圖案385。同樣，亦將子圖案376變更成具有更小寬度之子圖案386。

相對於此，若使子圖案377之長邊與子圖案375及376之長邊之間的距離均不超過特定之臨限距離，則不變更子圖案377之寬度。

於第4規則中，係根據鄰接之子圖案彼此之距離來適當地變更各子圖案之寬度，因此即便對於難以評價主圖案之間距之布局，亦可適當地設定子圖案之寬度。藉此，可抑制子圖案之映入。

如上所述，根據本發明之實施形態，即便隨機配置主圖案時亦可抑制焦點深度之變差。

特別係不論光罩為暗場/亮場之差異、或者為二元光罩或半透型相位光罩等，本發明於非解析虛設圖案配置方面有效。

業者應理解本次所揭示之實施形態之全體均為例示，而非限制者。本發明之範圍並非由上述說明表示，而係由專利請求範圍來表示，且包含與專利請求範圍均等之含義以及範圍內之全體變更。

2．．．光源

4．．．試樣台

6．．．透鏡系統

8．．．投影透鏡系統

100．．．電腦

101．．．電腦本體

102．．．監視器

103．．．鍵盤

104．．．滑鼠

106．．．記憶體

107．．．固定磁碟

109．．．通信介面

111．．．FD驅動裝置

113．．．CD-ROM驅動裝置

SB．．．晶圓

SYS．．．製造裝置

圖1係本發明之實施形態之半導體裝置之製造裝置的概略構成圖；

圖2(a)至圖2(e)係用以說明利用非解析虛設(SRAF)來改善光學特性之圖；

圖3係表示用以實現本發明之實施形態之圖案資料生成裝置之具有代表性的硬體構成即電腦之立體圖；

圖4係表示電腦之硬體構成之概略構成圖；

圖5係表示本發明之實施形態之半導體裝置之製造方法之處理順序的流程圖；

圖6表示按照特定之子圖案配置規則而對隨機配置之主圖案配置子圖案時之布局的一例；

圖7係說明本發明之實施形態之第1規則之處理的圖；

圖8(a)、圖8(b)係表示本發明之實施形態之第1規則之處理之效果的圖；

圖9係說明本發明之實施形態之第1規則之第1變形例之處理的圖；

圖10(a)至圖10(c)係說明本發明之實施形態之第1規則之第2變形例之處理的圖；

圖11係表示按照特定之子圖案配置規則而對隨機配置之主圖案MP配置子圖案時之布局之一例的圖；

圖12係說明本發明之實施形態之第2規則之處理的圖；

圖13係說明本發明之實施形態之第2規則之處理的圖；

圖14(a)、圖14(b)係表示本發明之實施形態之第2規則之處理之效果的圖；

圖15係說明本發明之實施形態之第2規則之第1變形例之處理的圖；

圖16係用以說明因替換後之子圖案與主圖案之接近而產生之晶圓上之主圖案之變形的圖；

圖17(a)、圖17(b)係說明本發明之實施形態之第2規則之第2變形例之處理的圖；

圖18係表示密集配置之主圖案之一例的圖；

圖19係說明本發明之實施形態之第3規則之處理的圖；

圖20係說明本發明之實施形態之第4規則之處理的圖；及

圖21係說明本發明之實施形態之第4規則之處理的圖。

201,202．．．主圖案

301,302,303,304,305,306,307,308,309,310．．．子圖案

401,402．．．外形矩形

Claims (14)

1. 一種光罩，其係用以使用曝光裝置而將圖案轉印至基板上，且包括：複數個主圖案，其等係配置於與應轉印至上述基板上之圖案相對應之位置；複數個第1子圖案，其等係與上述複數個主圖案中之任一邊相對應，且配置於自所對應之邊僅離開特定距離之位置；及第2子圖案，其係替代該複數個第1子圖案，配置於與虛擬配置上述第1子圖案時產生彼此重疊部分之複數個上述第1子圖案相對應的位置；上述第2子圖案之屬性係根據與該第2子圖案相對應之上述虛擬配置之複數個第1子圖案的全部屬性而決定。
2. 一種光罩，其係用以使用曝光裝置而將圖案轉印至基板上，且包括：複數個主圖案，其等係配置於與應轉印至上述基板上之圖案相對應之位置；複數個第1子圖案，其等係與上述複數個主圖案中之任一邊相對應，且配置於自所對應之邊僅離開特定距離之位置；及第2子圖案，其係替代該複數個第1子圖案，配置於與虛擬配置上述第1子圖案時實質上平行地接近之複數個上述第1子圖案相對應的位置；且上述第2子圖案之屬性係根據與該第2子圖案相對應之上述虛擬配置之複數個第1子圖案的全部屬性而決定。
3. 如請求項1或2之光罩，其中上述第2子圖案之尺寸及形狀中之至少一方與所對應之上述虛擬配置之第1子圖案之尺寸及形狀不同。
4. 如請求項1或2之光罩，其中上述第2子圖案配置於與該第2子圖案相對應之上述虛擬配置之複數個第1子圖案之外形中心。
5. 如請求項1或2之光罩，其中上述第2子圖案配置於與該第2子圖案相對應之上述虛擬配置之複數個第1子圖案之區域重心。
6. 如請求項1之光罩，其中當與上述第2子圖案相對應之上述虛擬配置之複數個第1子圖案彼此正交時，該第2子圖案實質上為正方形。
7. 如請求項1或2之光罩，其中當與上述第2子圖案相對應之上述虛擬配置之複數個第1子圖案彼此平行時，該第2子圖案係配置為與所對應之上述虛擬配置之第1子圖案平行。
8. 如請求項7之光罩，其中上述第2子圖案之長度方向的長度，實質上與對應於該第2子圖案之上述虛擬配置之複數個第1子圖案之外形的長度方向之長度一致。
9. 如請求項1或2之光罩，其中上述第2子圖案之尺寸係根據與鄰接之上述主圖案之間之距離、以及鄰接之上述主圖案之數量而決定。
10. 如請求項1或2之光罩，其中上述第2子圖案之位置係根據與鄰接之上述主圖案之間之距離而決定。
11. 如請求項1或2之光罩，其中上述第1及第2子圖案之尺寸係根據與鄰接之上述第1或第2子圖案之間之距離而決定。
12. 如請求項1或2之光罩，其中上述第1子圖案之寬度係於以特定間距配置上述主圖案之前提條件下所預先決定。
13. 一種半導體裝置之製造裝置，其包括如請求項1至12之光罩、以及曝光裝置。
14. 一種半導體裝置之製造方法，其包括使用如請求項1至12之光罩而將圖案轉印至基板上之步驟。