WO2004104700A1

WO2004104700A1 - 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

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Publication number: WO2004104700A1
Application number: PCT/JP2004/007173
Authority: WO
Inventors: Morimi Osawa; Teruyoshi Yao; Hiroshi Arimoto; Satoru Asai
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2005-11-26
Also published as: US7601471B2; WO2004104699A1; CN100594424C; TW584789B; JP4256872B2; US20050233226A1; JPWO2004104700A1; TW200426546A; CN1723416A

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

明細書

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技術分野

[0001] 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ァ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。

^景技術

[0002] 半導体装置等の製造に際して、フォトリソグラフィ一により、フォトマスク（レチクル）に形成された所望のパターン力縮小光学系を介して感光レジストが形成されてレ、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。

[0003] 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 :〇PC)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。

[0004] 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〇PCテープルを作成し、露光ショット領域を数百 μ m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。

[0005] ところ力〇PC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。 [0006] 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 50 μ m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。

[0007] 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 μ ΐη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力 S、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レ、。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。

[0008] 特許文献 1 :特開 2002 - 148779号公報

特許文献 2：特開 2000 - 235248号公報

特許文献 3：特開平 9 - 319067号公報

特許文献 4 :特開 2002— 311563号公報

発明の開示

[0009] 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。 [0010] 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、露光装置におレ、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。

[0011] 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

、露光装置にぉレ、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つて、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。

[0012] 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。

[0013] 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、露光装置におレ、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。

[0014] 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、露光装置にぉレ、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つて、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。

[0015] 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。

[0016] 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。

[0017] 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力も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。

[0018] 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ビユ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プルに基づいて、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。

[0019] 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。

図面の簡単な説明

[0020] [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。園 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。

園 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。

園 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 11 A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。

発明を実施するための最良の形態

[0021] 一本発明の基本骨子一

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。

[0022] 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 x m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 100 /i mの範囲内で一辺数/ i m程度のオーダー、ここでは 1 μ m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。

[0023] 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つて補正する方法が考えられる。し力、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ぐ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、ローカルフレァ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。

[0024] 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。

[0025] 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 la, lb, lc, Id, le 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 (これ以上の光強度で

th

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力ら、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 la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）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 近傍の傾きも変化する。

th

[0026] 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 Κ Δ , K Δ , Κ Δ . · ' · (Κ , K， Kは相互に異なる定数）として予め算出して、ローカルフレ

2 3 1 2 3

ァ補正 (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 Ε 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。

[0027] 一本発明の骨子を適用した具体的な実施形態一

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。

[0028] (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一ンの幅値を、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。

[0029] 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 2 1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。

[0030] 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とが配設されてレ、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レ、ものである。

[0031] 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 2 1 , 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。

[0032] 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)。

[0033] 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一を行って、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 S 103)。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)。 [0034] 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一を行って、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 S 105)。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)。

[0035] 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 [ 0/₀ ] )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力もちろん 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。

[0036] 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)をテ一ブル化して、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 S 108)。

[0037] 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。

[0038] 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 LZS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丁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レ、て、この作業を行う。

[0039] 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。

[0040] 図 7Α 図 7Cは、 LFCテーブルの一例を示す図である。ここで、図 7Α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 7Β 力字形状パターンに関する LFCテーブル、図 7C力 ST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 Τ字状パターンについても LF Cテーブルを作成するのは、孤立パターン及び LZSパターンの幅値（LZS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。

[0041] 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 テープ、ノレ ίこおレヽて、 0. 10≤Line< 0. 11、 0. l l≤Line< 0. 12、 0. 12≤Uneの各場合 ίこつレヽて、 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 6 Aの LFCテーブルにおいて、 0. 13≤Space < 0. 15、 0. 15≤Space< 0. 18の各場合力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。

[0042] また、これらの LFCテープノレは、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 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。

[0043] 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ひ、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 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、（一 l/2) ' k ( a— α )で表

0 される。

[0044] 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

[0045] 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、パターン形状が丁字で、パターン幅 W、隣接間距離 S 1で

1

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、この辺における実効的な開口率 (オフセット露光量)をひ、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）をひとすると、補正量は、 (-1/2) - k (ひ —a )で求められる。

0 1 1 0

[0046] 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 Wl、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、この

2 実効的な開口率 (オフセット露光量)を Ct 、基準となる実効的な開口率 (基準となるォ

2

フセット露光量)を α とすると、補正量は、 (-1/2) - k ( a - a )で求められる。また

0 2 2 0

、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、パターン形状力 Sラインで、パターン幅 W、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、この実効的な開口率 (オフセット露光量）を α 、基準

3 3 となる実効的な開口率 (基準となるオフセット露光量)をひとすると、補正量は、 (-1

0

/2) - k ( a - )で求められる。

3 3 0

[0047] 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、パターン形状力字で、パターン幅 Wl、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、この辺に

4 おける実効的な開口率 (オフセット露光量)をひ、基準となる実効的な開口率 (基準

4

となるオフセット露光量）をひとすると、補正量は、 (-1/2) - k ( a - a )で求めら

0 4 4 0 れる。

[0048] 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 λ^、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、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 とすると、補正量は

5 0

、 (-1/2) - k ( a - a )で求められる。

5 5 0

[0049] 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、ローカノレフレア補正量の適正化を行う。

[0050] 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。

[0051] (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。

[0052] 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。

[0053] (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、〇PC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。

[0054] 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 O PC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

[0055] 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ひ、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 、 OPCテーブル値 cを用いて、評価

0

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 ( a - a )で表される。

0

[0056] 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力 S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。

[0057] 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レ、。例えば、 ax² + bx + cでフイツティングした場合、 aと bとをテーブルィ匕して、その補正量を (_1Z2) ' {a (ひ一ひ )

0

² + b ( a - a ) }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

0

イツティングを行って、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力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レ、。 [0058] (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。

[0059] 通常、半導体装置にぉレ、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一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テ一ブルを用いて行う。

[0060] 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、ステツプ S101— S108を行う。

[0061] 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、口一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。

[0062] 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を測定する。

2

[0063] 続いて、重なり部分 62aの左辺については、この幅値 Wと、最近接パターンである

2

ゲートパターン 61までの距離 S 11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テープル値を k、実効的な開口率をひ、基準となる実効的な開口率 (基準となるオフセット

6 6

露光量）をひとすると、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

0

量は、（一 l/2) ' k ( a - )で表される。

6 6 0

[0064] 重なり部分 62aの右辺については、前記の幅値 Wと、最近接パターンであるゲート

2

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 、実効的な開口率を α 、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 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、（

0

-1/2) -k ( a - a )で表される。

7 7 0

[0065] 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。

[0066] 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レ、。また、ローカルフレア量が大きレ、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。

[0067] 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（〇PC)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力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ぐ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。

[0068] 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。

[0069] し力もこの場合、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。

[0070] 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 一ステップ 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。

[0071] 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。

[0072] 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ぐそのコンピュータプログラムがコンビユータにおレ、て稼動してレ、る〇S (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、供給されたコンビユータブ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、かかるコンピュータプログラムは本発明に含まれる。

[0073] 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、 R OM1202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。

産業上の利用可能性

[0074] 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

請求の範囲

[1] 半導体装置を製造する際に、露光装置にぉレ、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一ブルに基づいて、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

[5] 半導体装置を製造する際に、露光装置にぉレ、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

[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、露光装置にぉレ、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一ブルに基づいて、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、露光装置にぉレ、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：

、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、露光装置にぉレ、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；

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レ、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。