WO2004013696A1

WO2004013696A1 - パターン寸法補正装置及びパターン寸法補正方法

Info

Publication number: WO2004013696A1
Application number: PCT/JP2003/004616
Authority: WO
Inventors: Hajime Aoyama; Morimi Osawa; Teruyoshi Yao; Kozo Ogino
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2004-02-12
Also published as: KR20050033066A; US20050121628A1; KR100650475B1; CN100543582C; US7240307B2; TWI236698B; TW200402082A; JP2004126486A; EP1553446A4; EP1553446A1; CN1668979A

Abstract

テストパターンを有する試験用フォトマスク（１）と、この試験用フォトマスク１を用いて、テストパターンにおける寸法変動を距離の関数として開口率との関係で定量化する定量化手段（２）と、複数の実デバイスパターンを有する露光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開口率算出手段（３）と、開口率算出手段（３）で算出された開口率を試験用フォトマスク（１）を用いた定量化の結果に入力して、実デバイスパターンの寸法変動を補正領域ごとに算出し、これに基づき実デバイスパターンの設計データを補正するデータ補正手段（４）と、近接効果を補正する近接効果補正手段（５）とから補正装置が構成される。この補正装置により、リソグラフィーにおいて露光されるパターンに発生する寸法変動を定量的に見積もり、これに基づいてパターン寸法を容易且つ正確に補正することができる。

Description

明細書パターン寸法捕正装置及びパターン寸法補正方法技術分野

本発明は、半導体装置の製造工程の一つであるリソグラフィ一工程において形成するデバイスパターンの寸法を修正するパターン寸法補正装置及び補正方法に関し、例えば I C , L S I等の半導体チップ、液晶パネル等の表示素子、磁気へッド等の検出素子、 C C D等の撮像素子などの各種デバイスの製造に適用して好適である。背景技術

パターン形成技術において、光リソグラフィ一を用いた半導体デパイス製造が行われている。光リソグラフィ一は、フォトマスクであるレチクルに所望のパターンを作製し、縮小光学系を介して試料基板上にパターンを転写する手法である。試料基板には、レジストと呼ばれる感光性樹脂が形成されており、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、所望の材料加工を行うことができる。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 ·算出し補正を行つている。この捕正は O P C ( Optical Proximity Correction) 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、レチクル寸法を補正する。ところが、 O P Cでは捕正できない成分、例えば、露光装置のフレアやエッチング時による疎密パターンの寸法差が存在し、形成するパターンの寸法が変動する。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（ 1 9 3 n mに代表される短波長）等に依存したレンズ材料の特殊性により生じるものであり、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る。また、エッチングにおいては、被ェツチング面積が多い領域では、反応ガスの欠如もしくは反応生成物の増加が起こり、任意の領域での面積依存、寸法依存でパターンの形成精度の劣化を招いている。しかしながら、このような露光装置のローカルフレアやエッチングにおける口ーデイング効果による寸法変動を精度良く補正することは困難である。上述したローカルフレアは、半導体装置における所期の各パターンを良好に形成するためには、これを定量化して除去すべきものであるが、上述したように極最近になってクローズアップされつつある問題であるため、現在のところ、特にこのローカルフレアに特定してこの問題を意識的に解決するための好適な何等かの手法は案出されていない状況にある。また、光近接効果補正の場合、数/ z mの領域にあるパターンより光近接効果を計算しているが、フレアの影響のように数十 μ mの範囲まで計算することは、時間の制約から困難であり、また、光強度の近接効果で説明することが困難であつた。また、エッチングにおけるローデイング効果の影響は、当然ながら光強度計算では説明できない。本発明は、前記問題を解決すべくなされたものであり、リソグラフィ一において露光されるパターンに発生する寸法変動を定量的に見積もり、これに基づいてパターン寸法を容易且つ正確に捕正し、極めて信頼性の高いデバイスを製造することを可能とするパターン寸法補正装置及び補正方法を提供することを目的とする。発明の開示

本発明のパターン寸法補正装置及ぴ補正方法は、フォトリソグラフィ一において形成する実デバイスパターンに、その周辺に存する光透過領域の開口率に依存して発生する寸法変動を補正するものを対象とする。本発明のパターン寸法補正装置は、テストパターンを有する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、前記テストパターンにおける前記寸法変動を距離の関数として前記開口率との関係で定量化する定量化手段と、複数の前記実デバイスパターンを有する露光領域を複数の捕正領域に分割し、前記補正領域ごとに前記開口率を算出する開口率算出手段と、前記開口率算出手段で算出された前記開口率を前記定量化の結果に入力して、前記実デバイスパターンの前記寸法変動を前記捕正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正するデータ捕正手段とを含む。本発明のパターン寸法補正装置の他の態様は、複数の実デパイスパターンを有する露光領域を複数の捕正領域に分割し、前記補正領域ごとにその光透過領域の開口率を算出する開口率算出手段と、算出された前記開口率を用い、前記実デバイスパターンに発生する寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正するデータ補正手段とを含む。

本発明のパターン寸法補正方法は、テストパターンを有する試験用フォトマスクを用いて、前記テストパターンにおける前記寸法変動を距離の関数として前記開口率との関係で定量化する第 1のステップと、複数の前記実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとに前記開口率を算出する第 2のステップと、算出された前記開口率を前記定量化の結果に入力して、前記実デバイスパターンの前記寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを捕正する第 3のステップとを含む。本発明のパターン寸法補正方法の他の態様は、複数の実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとにその光透過領域の開口率を算出する第 1のステップと、算出された前記開口率を用い、前記実デバイスパターンに発生する寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正する第 2のステップとを含む。図面の簡単な説明

図 1は、ホールパターンを A r F露光装置で露光現像した場合の様子を示す概略平面図である。

図 2は、本実施形態のパターン寸法補正装置の概略構成を示すプロック図である。

図 3 A〜図 3 Cは、本実施形態のパターン寸法補正の各手順を示すフローチヤートである。

図 4 A、図 4 Bは、試験甩フォトマスクの概略構成及び輪帯パターンの露光の半径と試験パターンに生じたパターン寸法変動との関係を示す模式図である。図 5は、図 4 A、図 4 Bに示したようなテストパターンを基に、ガウシアン関数でローカルフレアの影響を計算した結果を示す特性図である。

図 6 A〜図 6 Dは、ローカルフレア宪生のテストパターンの他の例を示す模式図である。

図 7 A〜図 7 Dは、開口率の影響をシングルガウシアン関数でフィッティングした結果を示す特性図である。

図 8 A〜図 8 Dは、開口率の影響をダブルガウシアン関数でフィッティングした結果を示す特性図である。

図 9は、面積密度法による、ローカルフレアの影響に基づいた実効的な面積密度をガウシアン近似による計算方法を説明するための模式図である。

図 1 ◦は、 α、 ]3、 γのパラメータを開口率とパターン寸法との関係に近似させる際に、 α値を意図的に変化させてフィッティングし、パターン寸法が 1 4 0 n mのパターンについてシミュレーションした結果を示す特性図である。図 1 1は、近似の関数として台形波を用いる場合を示す特性図である。

図 1 2は、任意のパターン寸法を、開口率の影響を面積密度法に基づきガウシアン関数で近似し、寸法変化量をガウシアンで近似した場合の評価結果を示す特性図である。

図 1 3は、任意のパターン寸法を、開口率の影響を面積密度法に基づきダブルガウシアン関数で近似し、寸法変化量をガウシアンで近似した場合の評価結果を図 1 2に付加して示す特性図である。

図 1 4は、一般的なパーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。

発明を実施するための最良の形態

一本発明の基本骨子一

始めに、本発明の基本骨子について説明する。

本発明者らは、パターンに寸法変動をもたらすローカルフレアやエッチングにおけるローディング効果の影響が、着目するパターンに近接するパターンの開口率やパターン間の距離に関係して発生することを見出した。

例えば、図 1に示すようなホールパターンを A r F露光装置で露光現像した場合、周辺から中心方向に向かって計測すると、周辺から数十 μ mにわたり、 1 0 n m以上徐々にホール寸法が大きく変化していく。その一方で、前記ホールパターンについて、光近接効果シミュレーションを行うと、最外周のパターンのみの寸法が 2 n m程度小さくなるだけである。即ち、実験による結果と光近接効果シミユレーションとの乖離が発生しおり、パターン寸法が距離や開口率により変動し、ローカルフレアによる影響が発生していることが判る。

即ち、着目する任意の実デバイスパターン（実際にリソグラフィー工程で作製されるデバイスパターン）において、当該実デバイスパターンの周辺のパターンを探し出し、距離の関数で実デバイスパターンの開口率を算出する。前記関数は、より近接している場所の影響を強く表現できるものであることが必要であり、ガゥシアン関数やダブルガウシアン関数、三角波の関数等が適当である。このとき、本発明では、処理速度の向上を考慮して、各実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、捕正領域ごとに開口率を算出する。具体的には、露光領域を一辺数 μ m程度のオーダーで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。これは面積密度法と呼ばれており、処理速度を大幅に向上させることができる。実デバイスパターンの寸法変動を算出するには、光強度プロファイルをガウシアンもしくは台形の関数で近似し、パターンデータから算出した開口率と試料基板上に形成されたパターンの S E M等による実測寸法との相関を求める。これにより、任意パターンの周辺の開口率を関数で近似し、寸法変動を予測することができる。実デパイスパターンの設計データを補正することにより、光リソグラフィ一におけるローカ^^フレアの影響の補正されたパターンを備えたフォトマスク (レチクル）を作製することが可能となる。なお、レチクル寸法を補正する場合、光近効果があるため、前記寸法変動をレチクル寸法変化量に換算もしくは光近接効果捕正処理を行い、所望のレチクル上の寸法データを作成する。一具体的な実施形態一

以下、上述した本発明の基本骨子を踏まえ、具体的な実施形態について説明する。

本実施形態では、リソグラフィー工程において形成するデパイスパターンの寸法を修正するパターン寸法補正装置及び補正方法を開示する。なお、本実施形態では、パターン寸法の変動が露光装置のローカルフレアによる影響とした場合を記述するが、エッチング工程におけるローディング効果による影響も同様に周辺のパターンの開口率との関係から導き出すことができる。このパターン寸法補正装置は、図 2に示すように、テストパターンを有する試験用フォトマスク 1 と、この試験用フォトマスク 1 を用いて、テストパターンにおける寸法変動を距離の関数として開口率との関係で定量化する定量化手段 2と. 複数の実デバイスパターンを有する露光領域を複数の捕正領域に分割し、補正領域ごとに開口率を算出する開口率算出手段 3と、開口率算出手段 3で算出された開口率を試験用フォトマスク 1を用いた定量化の結果に入力して、実デバイスパターンの寸法変動を捕正領域ごとに算出し、これに基づき実デバイスパターンの設計データを捕正するデータ補正手段 4と、近接効果を捕正する近接効果捕正手段 5 とを含み構成されている。以下、上記構成のパターン寸法補正装置を用いた補正方法について、上述の各手段の機能と共に説明する。

図 3 A， .図 3 B , 図 3 Cは、パターン寸法補正の各手順を示すフローチャートである。

図 3 Aの手順 1では、開口率とパターン寸法 ¾動の関係に基づき、後述するステツプ S 2〜S 5を経ることにより実デバイスパターンの寸法を各補正領域の開口率から補正を行い、その後、近接効果捕正手段 5を用いたステップ S 6による光近接効果補正を行って、作製するレチクル用の設計データを作成する。また、図 3 Bの手順 2では、ステップ S 1 2による光近接効果捕正を行った後に、後述するステップ S 1 3〜 1 6を経ることにより実デバイスパターンの寸法を各補正領域の開口率から補正を行い、作製するレチクル用の設計データを作成する。なお、前記補正値はゥエーハ上の数値であるため、レチクル上の寸法捕正値としては、露光条件やパターン種に応じた値をとることになる。手順 1， 2のように、光近接効果補正を付随的に行うのは、光近接効果捕正と開口率変化に伴う寸法変動とは独立に発生するものであり、各々の補正を独立して行う必要があるためである。 - 更に、図 3 Cの手順 3では、ステップ S 2 2による光近接効果補正を行った後に、後述するステップ S 2 3〜 2 6を経て、再ぴステップ S 2 7による光近接効果補正を行って、作製するレチクル用の設計データを作成する。これは、例えば、光近接効果補正した後にパターン開口率による補正を行うと、. 補正された設計データ通りに試料基板上のフォトレジストにパターン形成を行うためには、再度の光近接効果捕正が必要になる場合があるからである。以下、図 3 Aを例に採り、ステップ S l〜 6を説明する。

始めに、設計データをパターン寸法捕正装置に入力する（ステップ S l )。続いて、定量化手段 2により、試験用フォトマスク 1を用いて、テストパターンにおける寸法変動を距離の関数として開口率との関係で定量化する（ステップ

S 2 ) ₀ ここで、試験用フォトマスク 1は、図 4 Aに示すように、テストパターン 2 1 を有しており、各テストパターンは、例えばパターン寸法（ここではライン幅）が 1 2 0 μ 試験パターン 1 1 と、この試験パターン 1 1を囲む輪帯形状の光透過領域を形成する例えば 2 . 7 6 μ m幅のフレア発生パターン 1 2とが組み合わされた基本構成を有して構成されている。ここでは、フレア発生パターン 1 2 の半径を変えて露光することで、計測する中心の試験パターン 1 1に与える開口率と距離の関係を求めている。露光は、 A r F露光装置でポジ型のレジストを用レ、、フレア発生パターン 1 2の露光を行わない試験パターン 1 1 のみの露光を基準としている。図 4 Bに、フレア発生パターン 1 2の露光の半径と試験パターン 1 1に生じたパターン寸法変動との関係を示す。ここでは、パターン寸法変動を基準の基準の試験パターン 1 1のみで露光した場合との差分で表している。

フレア発生パターン 1 2の露光の半径が大きい領域では、遠くからのローカルフレアの影響を受けることになり、ある程度の距離が離れると寸法変動が発生せずに、基準の試験パターン 1 1のみを形成した場合と同じ寸法が得られる（差分値が 0に近い値となる。）。その一方で、フレア発生パターン 1 2が近づくとローカルフレアの影響を受け、試験パターン 1 1のパターン寸法の測定値（差分値）が大きくなることが判る。続いて、開口率算出手段 3により、分割された補正領域ごとに開口率を算出する（ステップ S 3 )。

ここで、任意の実デバイスパターンにおいて、ローカルフレアの影響を受ける開口率を計算するには、任意のパターン各々において、近接するパターンを距離の関数として積分することで算出できる。開口率を近似する関数としては、 yを開口率の影響とした場合、式（ 1 ) に示すガウシアン関数や式（2 ) に示す三角波が利用可能である。

【数 1】

上述のように、任意の全てのパターンについて計算する場合、処理速度に著しい遅延を来すことになる。そこで本実施形態では、実用的な処理速度を得るため、複数の実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割、ここでは任意のグリッドでメッシュ分割し、捕正領域単位で開口率を求めている。このように補正領域に分害 ;1し、パターン密度を近似する方法は、電子線露光技術において、後方散乱電子の影響を計算する際、面積密度法と呼ばれている（特開 2 0 0 1一 5 2 9 9 9号）。分割した補正領域で、パターン開口率を表現する場合、分割するグリッドの大きさは、ローカルフレア等の影響を及ぼす範囲の 1 Z 1 0程度以下にすることが望ましい。例えば、図 4 Aに示したようなテストパターンを基に、（ 1 )式で示すガウシァン関数でローカルフレアの影響（γ ) を計算した結果を図 5に示す。

図 4 Βの実験結果と図 5の計算結果とを比較すると、 γ値は 5 m程度であり、分布の傾向が一致することが判る。即ち、開口率の影響は 5 μ ηι程度とし、 0 . 5 μ m程度のグリッドで分割して補正領域を形成するのが妥当と考えられる。ここで、開口率を近似する関数としては、（ 1 ) 式で示すガウシアン関数（シングルガゥシアン関数）に替わり、 2つのガウシアン関数（ダブルガゥシアン関数）、或いは 3つ以上のガウシアン関数を用いることも考えられる。そこで、ダブルガゥシアン関数を例に採り、その適用の可否について考察する。ローカルフレア発生のテストパターンとしては、図 4 Aの例のみならず、例えば図 6 A〜図 6 Dのような 4種のものを用いることも考えられる。図 6 Aは輪帯形状の光透過領域を形成する例えば 2 . 7 μ m幅のフレア発生パターン 3 1のみを有するテストパターン 2 2、図 6 Bは帯状のフレア発生パターン 3 3及びこのフレア発生パターン 3 3と順次離間されてなる複数のライン状の試験用パターン 3 2を有するテストパターン 2 3、図 6 Cは円盤状にくり貫かれたフレア発生パターン 3 5及びこのフレア発生パターン 3 5内に配されたライン状の遮光パターン 3 4を有するテストパターン 2 4、図 6 Dは帯状の試験用パターン 3 6及ぴこれと平行に形成された帯状（幅 Ι μ πι ) のフレア発生パターン 3 7を有するテストパターン 2 5を例示している。任意のパターンに影響を与える開口率を任意のパターンからの距離の関数として算出する場合、図 6 A〜図 6 Dのような 4種類パターンで推測することも可能であり、同一の解が導き出せるはずである。開口率の影響をシングルガウシアン関数でフィッティングした結果を図 7 A〜図 7 Dに示す。ここで、図 6 Aのテストパターンの場合が図 7 Aに対応し、図 6 Bが図 7 B、図 6 Cが図 7 C、図 6 Dが図 7 Dにそれぞれ対応する。テストパターンによって、フイツティングのされ方が異なっているのが判る。傾向としては、より遠くの影響を受けている一方、任意パターン近傍で寸法が変化しているところがあることが判る。つまり、実験結果をより忠実に表現しょうとした場合、複数のガウシアン関数でより精度良く合わせ込める可能性がある。そこで、開口率の影響を 2つのガウシアン関数、即ち、下記のダブルガウシァン関数（ 1 ')式でフィッティングした結果を図 8 A〜図 8 Dに示す。なお、 ]3は、開口率の影響を寸法変動に取り込む際の係数である。図 8 A〜図 8 Dでも図 7 A 〜図 7 Dと同様に、図 6 Aのテストパターンの場合が図 8 Aに対応し、図 6 Bが図 8 B、図 6 Cが図 8 C、図 6 Dが図 8 Dにそれぞれ対応する。

【数 2】

このように、シングルガウシアン関数よりもダプルガウシアン関数を用いた方が、 4つのテストパターン全てに精度良く合わせ込めていることが判る。図 9を参照して、面積密度法による、ローカルフレアの影響に基づいた実効的な面積密度をガウシアン近似により計算する方法を説明する。図 9は、露光データを寸法がの矩形形状の補正領域に分割した状態を示す図である。ここで、 (IA, m/\)だけ離れた（ / + I, j + mj番目の補正領域の寸法変動量は露光装置によるローカルフレア等に起因する拡がりを有するので、 /, 'J番目の補正領域の寸法変動に影響を与える。この（M, だけ離れたゾ + 番目の捕正領域からの口一カルフレアによる寄与は AXAの領域からの影響を積分する形で以下の式 ( 3) により表すことができる。三角波で近似する場合は、式（ 3) の exp部を式（2) に置き換えればよい。

【数 3】

( 1 ')

こで、（//A, mA)だけ離れた f /· + /,ゾ · + 番目の捕正領域におけるパターンの面積密度を a _i+u+mとすると、ゾ + 番目の補正領域からのローカルフレアの寄与分は、 a^ X a _i+IJ+mとなる。従って平滑化処理後の（/，番目の補正領域の実効的な面積密度 a 'i, jを中心とする半径 2 y程度の領域にある各捕正領域からの寄与を総和として取り込めば良く、式（4 ) で表すことができる。

【数 4】

続いて、データ補正手段 4により、算出された開口率とパターン寸法変動との関係を関数で示す（ステップ S 4 )。

近似の手法としては、ガウシアンの関数もしくは台形波形が利用できる。例えば、ガウシアン関数で寸法変動値を近似した場合、寸法変動に関係するパラメ一タを αとすると式（5 ) で表すことができる。

【数 5】

即ち、任意のパターンにおける寸法は、開口率を取り込んだ式（4 ) と寸法変動を説明する式（5 ) を面積分した値の和に関係してくる。補正後のパターン寸法を Wとすると、式（ 6 ) に示すように、上記開口率分と寸法変動分の和が、ある閾値（Threshold) となる値から算出できる。なお、は、開口率の影響を寸法変動に取り込む際の係数である。

【 0 0 4 6】

【数 6】

このように、ダブルガウシアンでパターン寸法の補正値を算出する場合、寸法変動量を第 1項で示すガウシアンで十分説明できるかが問題となる。そこで、上記ダブルガウシアンを用い、求めた任意のパターンにおける開口率と寸法変動を推測した例を示す。（ 3 ) 式及び（ 5 ) 式で必用となる α、 β ヽ γのパラメ一タを図 4 Βに示す開口率とパターン寸法との関係に近似させる際に、 α値を意図的に変化させてフィッティングし、パターン寸法が 1 4 0 n mのパターンについてシミュレーシヨンした結果を図 1 0に示す。 αの値が 8 O n mより大きくなると、ひが 7 0 n m以下の集団から寸法捕正値が乖離し始める。これは、任意のパターンサイズにおいて、開口率をパターン寸法に表現するうえで有効な aの値が存在していることを示しており、 aは対象とするパターンサイズの 1 / 2以下にする必用があることが判る。このことは、開口率とパターン寸法との関係がリユアに近く変動しており、ガゥシアンでは、裾やピーク付近では、リニア関数から急激にずれることに起因していると推測される。そこで、図 1 1に示すように、近似の関数として台形波を用いることも可能なことが判る。台形波で近似する場合には、式（6 ) の第 1項を式（ 7 ) で表現できる。開口率が 0〜 1 0 0 %まで最大に変化したときの寸法差を a 、任意強度が 1 Z 2で寸法 Wになっている。

0 < X < w/2 - α/2 の場合 f(x) = 1

w/2 - α/2 < X < w/2 + α/2 の場合 f(x) = 0.5(x -w/2)/ α - 1 /2

χ > w/2 + α/2 の場合 f(x) = 0

• · · ( 7 ) のようにして、任意の実デバイスパターンにおける開口率を補正領域毎にガゥシアンもしくは三角波で近似し、パターン寸法の変動量を開口率に関係して補正できるようにガウシアンもしくは台形波で近似し、補正量を抽出 ·捕正する手順となる。なお参考として、電子線リソグラフィー技術では、物理的な意味をもつた前方散乱および後方散乱を各々ガウシアンで近似し、補正領域毎に近接効果捕正を行う手法がある（特開 2 0 0 1— 1 1 2 7 8 7号、特開 2 0 0 1 - 1 5 3 2 3 3号）。任意のパターン寸法を、開口率の影響を面積密度法に基づきガウシアン関数で近似し、寸法変化量をガウシアン関数で近似した場合の評価結果を図 1 2に示す。

この計算において、パラメータ α、 β、 yは、図 4 Bに示す露光結果よりブイッティングした。実測値は、 A r F露光装置、ポジ型レジストを使用し、 S E M で実測した値である。なお、評価は図 1に示すホールパターン（ピッチが 2 8 0 n m、ビア径 1 4 0 n mのパターンが並んでいるパターン）で行われており、パターン領域のコーナーから中心に向かって、 S E Mによる実測及び計算を行っている。横軸は、パターン領域のコーナーから中心に向かって計測された数であり、縦軸は実測及び計算したホール寸法である。ホール寸法は、中心に向かって寸法が大きくなっているが、本実施形態の方法により計算した値で説明できることが判る。この場合には、パターン寸法の変動量をガウシアンで近似した結果である力 S、台形波でも同様な結果が得られている。即ち、本実施形態により、ローカルフレアの影響に起因する寸法変動が開口率により変化することを説明でき、この値に基づいてパターン寸法値の補正を行うことで、高精度の寸法精度が得られることが判る。更に、任意のパターン寸法を、開口率の影響を面積密度法に基づきダブルガウシアン関数で近似し、寸法変化量をガウシアン関数で近似した場合の評価結果を図 1 2に加えた様子を図 1 3に示す。

このように、開口率の影響をダブルガウシアン関数で近似した場合も、これをシングルダブルガウシアン関数で近似した場合と同様、ローカルフレアの影響に起因する寸法変動が開口率により変化することを説明でき、この値に基づいてパターン寸法値の補正を行うことで、高精度の寸法精度が得られることが判る。なお、本実施形態では、開口率変動に伴う寸法補正について述べたが、上述したように光リソグラフィーでは光近接効果の影響があるため、この開口率による寸法補正を行った後、光近接効果補正を加える（ステップ S 5)。因みに、本実施形態における試験用フォトマスク 1の試験用パターン 2 1では、光近接効果捕正量は、最外周パターンのみ 2 nm程マスクサイズを大きくすることになる。そして、レチクルを作製するための実デバイスパターンの設計データを出力する（ステップ S 6 )。なお、本実施形態では、露光即ちローカルフレアによる影響の補正について述ベたが、開口率に関係して寸法変動するエッチングにおけるローディング効果の捕正も同様に行うことが可能である。以上説明したように、本実施形態によれば、光リソグラフィ一において露光されるパターンに発生する寸法変動を定量的に見積もり、これに基づいてパターン寸法を容易且つ正確に補正し、極めて信頼性の高いデバイスを製造することが可能となる。上述した実施形態によるパターン寸法補正装置及び方法を構成する各手段、並ぴにターン寸法捕正方法の各ステツプ（図 3 Aのステップ S 1〜S 6、図 3 Bのステップ S 1 1 ~S 1 6、図 3 Cのステップ S 2 1〜S 2 7) は、コンピュータの RAMや ROMなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該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、前記プログラムは、例えば C D— R OMのような記録媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記録媒体としては、 CD— ROM以外に、フレキシブルディスク、ハ一ドデイスク、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搬させて供給するためのコンピュータネットワーク（LAN、インターネットの等の WAN、無線通信ネットワーク等）システムにおける通信媒体（光フア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、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働している O S (オペレーティングシステム）或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、供給されたプロダラムの処理の全て或いは一部がコンピュータの機能拡張ポードゃ機能拡張ュ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、かかるプログラムは本発明に含まれる。例えば、図 1 4は、一般的なパーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。この図 1 4において、 1 2 0 0はコンピュータ P Cである。 P C 1 2 00は、 C PU 1 2 0 1を備え、 R OM 1 2 0 2又はハードディスク（HD) 1 2 1 1に記憶された、或いはフレキシブルディスクドライブ（F D) 1 2 1 2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 1 2 04に接続される各デバイスを総括的に制御する。特許文献 1

特開 2 0 0 1— 5 2 9 9 9号公報

特許文献 2

特開 2 0 0 1— 1 1 2 7 8 7号公報

特許文献 3

特開 20 0 1— 1 5 3 2 3 3号公報

非特許文献 1 Tae Moon Jeong, and so on (Samsung) , ' Flare in Microlithographic Exposure Tools' , Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 41 (2002)5113 産業上の利用可能性

本発明によれば、リソグラフィ一において露光されるパターンに発生する寸法変動を定量的に見積もり、これに基づいてパターン寸法を容易且つ正確に補正し、極めて信頼性の高いデバイスを製造することを可能とするパターン寸法補正装置及び補正方法を提供することができる。

Claims

請求の範囲

1 . フォトリソグラフィ一において形成する実デバイスパターンに、その周辺に存する光透過領域の開口率に依存して発生する寸法変動を補正するパターン寸法補正装置であって、

テストパターンを有する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、前記テストパターンにおける前記寸法変動を距離の関数として前記開口率との関係で定量化する定量化手段と、

複数の前記実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとに前記開口率を算出する開口率算出手段と、

前記開口率算出手段で算出された前記開口率を前記定量化の結果に入力して、前記実デバイスパターンの前記寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを捕正するデータ補正手段と

を含.むことを特徴とするパターン寸法補正装置。

2 . 前記試験用フォトマスクの前記テストパターンは、前記寸法変動を見積もる対象となる測定用パターンと、前記測定用パターンに前記寸法変動を発生せしめ.る光透過領域であり、前記測定用パターンからの距離の異なる複数のフレア発生パターンとを有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 . 前記定量化手段は、前記各フレア発生パターンに対応した前記測定用パターンの前記寸法を、当該測定用パターンと前記各フレア発生パターンとの前記距離との関係で定量化し、これに基づき前記寸法変動を前記開口率との関係で定量化することを特徴とする請求項 2に記載のパターン寸法捕正装置。

4 . 前記開口率算出手段は、前記各補正領域の面積密度を求め、ガウシアン関数を用いた近似計算により前記開口率を算出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。

5 . 前記開口率算出手段は、前記各補正領域の面積密度を求め、少なくとも 2 つのガウシアン関数を用いた近似計算により前記開口率を算出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。

6 . 前記データ補正手段は、前記開口率の変動による前記実デバイスパターンの前記寸法変動を、ガウシアン関数を用いた近似計算により算出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。

7 .前記データ補正手段による前記寸法変動の算出に用いるガウシアン関数は、ガウシアンの 1 / eの値が前記実デバイスパターンに含まれる最小パターン幅の 1 / 2以下であり、且つ :！ノ 2に近い数値であ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 . 前記データ補正手段は、前記開口率の変動による前記実デバイスパターンの前記寸法変動を、台形関数を用いた近似計算により算出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。

9 . 光近接効果補正手段を更に含む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。

1 0 .複数の実デバイスパターンを有する露光領域を複数の捕正領域に分割し、前記補正領域ごとにその光透過領域の開口率を算出する開口率算出手段と、算出された前記開口率を用い、前記実デバイスパターンに発生する寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを捕正するデータ補正手段と

を含むことを特徴とするパターン寸法補正装置。

1 1 . 前記開口率算出手段は、前記各補正領域の面積密度を求め、ガウシアン関数を用いた近似計算により前記開口率を算出することを特徴とする請求項 1 0 に記載のパターン寸法補正装置。

1 2 . 前記開口率算出手段は、前記各補正領域の面積密度を求め、少なくとも 2つのガウシアン関数を用いた近似計算により前記開口率を算出することを特徴とする請求項 1 0に記載のパターン寸法補正装置。

1 3 . 前記データ補正手段は、前記開口率の変動による前記実デバイスパターンの前記寸法変動を、ガウシアン関数を用いた近似計算により算出することを特徴とする請求項 1 0に記載のパターン寸法補正装置。

1 4 . 前記データ補正手段による前記寸法変動の算出に用いるガウシアン関数は、ガウシアンの 1 Z eの値が前記実デバイスパターンに含まれる最小パターン幅の 1 Z 2以下であり、且つ 1 / 2に近い数値であることを特徴とする請求項 1 3に記載のパターン寸法補正装置。

1 5 . 前記データ補正手段は、前記開口率の変動による前記実デバイスパターンの前記寸法変動を、台形関数を用いた近似計算により算出することを特徴とする請求項 1 0に記載のパターン寸法補正装置。

1 6 . 光近接効果補正手段を更に含むことを特徴とする請求項 1 0に記載のパターン寸法捕正装置。

1 7 . フォトリソグラフィ一において形成する実デバイスパターンに、その周辺に存する光透過領域の開口率に依存して発生する寸法変動を補正するパターン寸法補正方法であって、

テストパターンを有する試験用フォトマスクを用いて、前記テストパターンにおける前記寸法変動を距離の関数として前記開口率との関係で定量化する第 1のステップと、

複数の前記実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとに前記開口率を算出する第 2のステップと、

算出された前記開口率を前記定量化の結果に入力して、前記実デバイスパターンの前記寸法変動を前記捕正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正する第 3のステップと

を含むことを特徴とするパターン寸法補正方法。

1 8 . 前記試験用フォトマスクの前記テストパターンは、前記寸法変動を見積もる対象となる測定用パターンと、前記測定用パターンに前記寸法変動を発生せしめる光透過領域であり、前記測定用パターンからの距離の異なる複数のフレア発生パターンとを有することを特徴とする請求項 1 7に記載のパターン寸法捕正方法。

1 9 . 前記第 1のステップは、前記各フレア発生パターンに対応した前記測定用パターンの前記寸法を、当該測定用パターンと前記各フレア発生パターンとの前記距離との関係で定量化し、これに基づき前記寸法変動を前記開口率との関係で定量化することを特徴とする請求項 1 8に記載のパターン寸法補正方法。

2 0 . 前記第 2のステップは、前記各補正領域の面積密度を求め、ガウシアン関数を用いた近似計算により前記開口率を算出することを特徴とする請求項 1 7 に記載のパターン寸法捕正方法。

2 1 . 前記第 2のステップは、前記各補正領域の面積密度を求め、少なくとも 2つのガウシアン関数を用いた近似計算により前記開口率を算出することを特徴とする請求項 1 7に記載のターン寸法補正方法。

2 2 . 前記第 3のステップは、前記開口率の変動による前記実デバイスパターンの前記寸法変動を、ガウシアン関数を用いた近似計算により算出することを特徴とする請求項 1 7に記載のパターン寸法補正方法。

2 3 . 前記第 3のステップによる前記寸法変動の算出に用いるガウシアン関数は、ガウシアンの 1 / eの値が前記実デバイスパターンに含まれる最小パターン幅の 1 Z 2以下であり、且つ 1 Z 2に近い数値であることを特徴とする請求項 2 2に記載のパターン寸法捕正方法。

2 4 . 前記第 3のステップは、前記開口率の変動による前記実デバイスパターンの前記寸法変動を、台形関数を用いた近似計算により算出することを特徴とする請求項 1 7に記載のパターン寸法補正方法。

2 5 . 光近接効果の補正手段を行う第 4のステップを更に含むことを特徴とする請求項 1 7に記載のパターン寸法補正方法。

2 6 . 前記第 4のステップは、前記第 1のステップの前又は前記第 3のステツプの後、或いは前記第 1のステップの前及ぴ前記第 3のステップの後の双方に実行されることを特徴とする請求項 2 5に記載のパターン寸法捕正方法。

2 7 .複数の実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとにその光透過領域の開口率を算出する第 1のステップと、算出された前記開口率を用い、前記実デバイスパターンに発生する寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正する第 2のステップと

を含むことを特徴とするパターン寸法補正方法。

2 8 . 前記第 1のステップは、前記各補正領域の面積密度を求め、ガウシアン関数を用いた近似計算により前記開口率を算出することを特徴とする請求項 2 7 に記載のパターン寸法補正方法。

2 9 . 前記第 1のステップは、前記各補正領域の面積密度を求め、少なくとも 2つのガウシアン関数を用いた近似計算により前記開口率を算出することを特徴とする請求項 2 7に記載のパターン寸法補正方法。

3 0 . 前記第 2のステップは、前記開口率の変動による前記実デパイスパターンの前記寸法変動を、ガウシアン関数を用いた近似計算により算出することを特徴とする請求項 2 7に記載のパターン寸法補正方法。

3 1 . 前記第 2のステップによる前記寸法変動の算出に用いるガウシアン関数は、ガウシアンの 1 eの値が前記実デバイスパターンに含まれる最小パターン幅の 1ノ 2以下であり、且つ 1 / 2に近い数値であることを特徴とする請求項 3 0に記載のパターン寸法補正方法。

3 2 . 前記第 2のステップは、前記開口率の変動による前記実デパイスパターンの前記寸法変動を、台形関数を用いた近似計算により算出することを特徴とする請求項 2 7に記載のパターン寸法補正方法。

3 3 . 光近接効果の捕正手段を行う第 3のステップを更に含むことを特徴とする請求項 2 7に記載のパターン寸法捕正方法。

3 4 . 前記第 3のステップは、前記第 1のステップの前又は前記第 2のステツプの後、或いは前記第 1のステップの前及び前記第 2のステップの後の双方に実行されることを特徴とする請求項 3 3に記載のパターン寸法補正方法。

3 5 . フォトリソグラフィ一において形成する実デバイスパターンに、その周辺に存する光透過領域の開口率に依存して発生する寸法変動を捕正するに際して、テストパターンを有する試験用フォトマスクを用いて、前記テストパターンにおける前記寸法変動を距離の関数として前記開口率との関係で定量化する第 1のステップと、

算出された前記開口率を前記定量化の結果に入力して、前記実デバイスパターンの前記寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを捕正する第 3のステップと

をコンピュータに実行させるためのプログラム。

3 6 . フォトリソグラフィ一において形成する実デパイスパターンに、その周辺に存する光透過領域の開口率に依存して発生する寸法変動を補正するに際して、テストパターンを有する試験用フォトマスクを用いて、前記テストパターンにおける前記寸法変動を距離の関数として前記開口率との関係で定量化する第 1のステップと、

複数の前記実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記捕正領域ごとに前記開口率を算出する第 2のステップと、

算出された前記開口率を前記定量化の結果に入力して、前記実デバイスパターンの前記寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正する第 3のステップと

をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

3 7 .複数の実デパイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとにその光透過領域の開口率を算出する第 1のステップと、算出された前記開口率を用い、前記実デバイスパターンに発生する寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正する第 2のステップと

をコンピュータに実行させるためのプログラム。

3 8 .複数の実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとにその光透過領域の開口率を算出する第 1のステップと、算出された前記開口率を用い、前記実デパイスパターンに発生する寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正する第 2のステップと