特許 5853532 マスクパターン補正装置、マスクパターン補正方法及びマスクパターン補正プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5853532

(24)【登録日】2015年12月18日

(45)【発行日】2016年2月9日

(54)【発明の名称】マスクパターン補正装置、マスクパターン補正方法及びマスクパターン補正プログラム

(51)【国際特許分類】

   G03F 1/70 20120101AFI20160120BHJP

【ＦＩ】

   G03F1/70

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2011-208472(P2011-208472)

(22)【出願日】2011年9月26日

(65)【公開番号】特開2013-68864(P2013-68864A)

(43)【公開日】2013年4月18日

【審査請求日】2014年5月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】308014341

【氏名又は名称】富士通セミコンダクター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092152

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 毅巖

(72)【発明者】

【氏名】青山 肇

【審査官】 松岡 智也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２７２１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３３１５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１３８８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２８５９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１５３４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０００６３２８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｆ １／００−１／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フォトマスクのマスクパターンがレジストに転写された転写パターンの寸法を電子線を照射して計測した計測値と、前記レジストの前記電子線が照射された領域の情報とを用いて、前記レジストに転写された転写パターンの、前記電子線を照射する前の寸法の予測値を算出する第１算出部と、
前記マスクパターンの、前記レジストに転写される転写パターンの寸法の計算値を算出する第２算出部と、
算出された前記予測値と前記計算値とに基づいて前記マスクパターンのパターンデータを補正する補正部と、
を含み、
前記補正部は、前記予測値と前記計算値とに影響を与える因子を変化させ、変化させた前記因子が用いられて算出される前記予測値と前記計算値との差分を算出し、前記差分が一定値以内となる前記予測値と前記計算値とに基づいて前記マスクパターンの補正モデルを生成し、生成された前記補正モデルを用いて前記パターンデータを補正することを含む、
ことを特徴とするマスクパターン補正装置。

【請求項2】

前記第１算出部は、前記計測値、前記情報及び前記レジストの収縮量の関係を示すレジスト収縮モデルを用いて前記収縮量を算出し、前記収縮量を用いて前記予測値を算出することを特徴とする請求項１に記載のマスクパターン補正装置。

【請求項3】

前記レジスト収縮モデルにｅｘｐ関数が用いられていることを特徴とする請求項２に記載のマスクパターン補正装置。

【請求項4】

前記レジスト収縮モデルは、下記の式（１）で表されることを特徴とする請求項２又は３に記載のマスクパターン補正装置。
Ｓ＝Ｆ×ｅｘｐ（−Ｄ／ＣＤ）・・・（１）
式（１）において、Ｓは前記収縮量、Ｆは前記レジストの収縮係数、ＣＤは前記レジストに転写される転写パターンの幅、Ｄは前記レジストが前記電子線の照射によって収縮の影響を受ける範囲であって、Ｄ＝｛（電子線が照射される領域）−ＣＤ｝／４である。

【請求項5】

コンピュータが、
フォトマスクのマスクパターンがレジストに転写された転写パターンの寸法を電子線を照射して計測した計測値と、前記レジストの前記電子線が照射された領域の情報とを用いて、前記レジストに転写された転写パターンの、前記電子線を照射する前の寸法の予測値を算出し、
前記マスクパターンの、前記レジストに転写される転写パターンの寸法の計算値を算出し、
算出された前記予測値と前記計算値とに基づいて前記マスクパターンのパターンデータを補正し、
前記パターンデータの補正は、前記予測値と前記計算値とに影響を与える因子を変化させ、変化させた前記因子が用いられて算出される前記予測値と前記計算値との差分を算出し、前記差分が一定値以内となる前記予測値と前記計算値とに基づいて前記マスクパターンの補正モデルを生成し、生成された前記補正モデルを用いて前記パターンデータを補正することを含む、
ことを特徴とするマスクパターン補正方法。

【請求項6】

コンピュータに、
フォトマスクのマスクパターンがレジストに転写された転写パターンの寸法を電子線を照射して計測した計測値と、前記レジストの前記電子線が照射された領域の情報とを用いて、前記レジストに転写された転写パターンの、前記電子線を照射する前の寸法の予測値を算出し、
前記マスクパターンの、前記レジストに転写される転写パターンの寸法の計算値を算出し、
算出された前記予測値と前記計算値とに基づいて前記マスクパターンのパターンデータを補正する、
処理を実行させ、
前記パターンデータの補正は、前記予測値と前記計算値とに影響を与える因子を変化させ、変化させた前記因子が用いられて算出される前記予測値と前記計算値との差分を算出し、前記差分が一定値以内となる前記予測値と前記計算値とに基づいて前記マスクパターンの補正モデルを生成し、生成された前記補正モデルを用いて前記パターンデータを補正することを含む、
ことを特徴とするマスクパターン補正プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マスクパターンを補正するマスクパターン補正装置、マスクパターン補正方法及びマスクパターン補正プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造では、レジストを形成したウェハ等の被転写体上にフォトマスクのマスクパターンを転写するリソグラフィ技術が広く利用されている。リソグラフィ工程では、マスクパターンを被転写体上に忠実性良く転写するために、被転写体上に転写された転写パターンの寸法を計測し、その計測結果を基にマスクパターンの補正等が行われる。

【0003】

転写パターンの寸法計測方法として、測長ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）を用いる方法が知られている。測長ＳＥＭでは、転写パターンが形成されたレジストに電子線を照射し、それにより発生する二次電子や反射電子を検出して取得される像を基に、転写パターンの寸法が計測される。

【0004】

このような測長ＳＥＭを用いた転写パターンの寸法計測では、電子線照射により被転写体のレジストに収縮が起こる場合があり、このようなレジスト収縮により転写パターンの適正な寸法が得られないことがしばしば問題となる。これに対し、従来、電子線照射量等を抑え、レジストの収縮が抑えられるような計測条件を用いて、転写パターンの寸法を計測する技術が知られている。また、電子線照射による計測を、１箇所の電子線照射量を抑えて複数箇所で実施し、複数箇所で得られた計測結果を基に、転写パターンの寸法を求める技術も知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７−２８５９０６号公報

【特許文献2】特開２００９−１３５２７３号公報

【特許文献3】特開２００５−０５７０３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、電子線照射量を抑える等してレジスト収縮を抑えて寸法を計測する手法を用いた場合、レジストの膜厚や下地基板の材料によっては、十分なコントラストが得られず、転写パターンの寸法計測が困難になることがある。また、レジスト収縮が抑えられるような計測条件を用いる場合、転写パターンの配置等によって最適な計測条件が変わってくる可能性もあり、その場合、異なる転写パターン間での寸法の相関関係が損なわれてしまうことが起こり得る。

【0007】

転写パターンの適正な寸法が得られないことで、その寸法に基づくフォトマスクのマスクパターンの補正が適正に行えず、高品質、高性能の半導体装置を得ることができなくなる可能性がある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一観点によれば、フォトマスクのマスクパターンがレジストに転写された転写パターンの寸法を電子線を照射して計測した計測値と、前記レジストの前記電子線が照射された領域の情報とを用いて、前記レジストに転写された転写パターンの、前記電子線を照射する前の寸法の予測値を算出し、前記マスクパターンの、前記レジストに転写される転写パターンの寸法の計算値を算出し、算出された前記予測値と前記計算値とに基づいて前記マスクパターンのパターンデータを補正し、前記パターンデータの補正は、前記予測値と前記計算値とに影響を与える因子を変化させ、変化させた前記因子が用いられて算出される前記予測値と前記計算値との差分を算出し、前記差分が一定値以内となる前記予測値と前記計算値とに基づいて前記マスクパターンの補正モデルを生成し、生成された前記補正モデルを用いて前記パターンデータを補正することを含むマスクパターン補正装置が提供される。また、本発明の一観点によれば、前記マスクパターンのパターンデータを補正するマスクパターン補正方法、前記マスクパターンのパターンデータを補正するためのマスクパターン補正プログラムが提供される。

【発明の効果】

【0009】

開示の技術によれば、電子線を照射する前の、即ちレジストが収縮する前の適正な転写パターンの寸法が予測値として算出され、その予測値を用いることで、マスクパターンのパターンデータを精度良く補正することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】露光装置の構成例を示す図である。

【図2】マスクパターン補正装置の構成例を示す図である。

【図3】パターンの一例を示す図（その１）である。

【図4】計測結果の一例を示す図（その１）である。

【図5】パターンの一例を示す図（その２）である。

【図6】計測結果の一例を示す図（その２）である。

【図7】レジスト収縮モデル導出の説明図である。

【図8】レジスト収縮量のフィッティング結果の一例を示す図である。

【図9】マスクパターン補正装置での処理の流れの一例を示す図である。

【図10】マスクパターン補正装置のハードウェアの構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は露光装置の構成例を示す図である。
図１に示す露光装置１０は、光源１１、照明光学系１２、投影光学系１３及びステージ１４を備えている。露光装置１０には、所定のマスクパターンが設けられた反射型のフォトマスク２０がセットされ、レジストを形成したウェハ等の被転写体３０がステージ１４上にセットされる。

【0012】

露光装置１０の光源１１には、例えば波長１３．５ｎｍのＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光が用いられる。光源１１から放出された光は、光源１１の後段に配置されたミラー１１ａで反射され、照明光学系１２に入射する。

【0013】

照明光学系１２は、一対のミラー１２ａ，１２ｂを含む。光源１１からミラー１１ａを介して入射した光は、照明光学系１２の一方のミラー１２ａで所定方向に反射された後、他方のミラー１２ｂで所定方向に反射されて、フォトマスク２０の所定領域に照射される。照射された光は、フォトマスク２０で反射され、投影光学系１３に入射する。

【0014】

投影光学系１３は、一対のミラー１３ａ，１３ｂを含む。フォトマスク２０で反射された光は、投影光学系１３の一方のミラー１３ａで所定方向に反射された後、他方のミラー１３ｂで所定方向に反射されて、ステージ１４上の被転写体３０に照射される。

【0015】

露光装置１０では、例えばフォトマスク２０と被転写体３０を同期して移動させることで、フォトマスク２０のマスクパターンが被転写体３０上に転写（結像）される。フォトマスク２０のマスクパターンは、所定の縮小倍率（例えば４倍若しくは５倍）で、被転写体３０上に転写される。この被転写体３０のレジストを現像処理すると、露光部と未露光部の溶解速度差により転写パターンが形成される。

【0016】

ところで、パターンの微細化が進むと、フォトマスク２０のマスクパターンを忠実性良く転写することが困難になり、また、露光量やフォーカスに対するマージンが低下することが知られている。そこで、マスクパターンを所望の転写形状になるように変形させたり、コントラストを向上させるアシストパターンを配置したりする、光近接効果補正（Optical Proximity Correction；ＯＰＣ）技術が用いられている。

【0017】

ＯＰＣでは、コンピュータが用いられ、フォトマスク２０のマスクパターンと、被転写体３０上に形成される転写パターンとの関係を、露光装置１０の結像特性やレジスト特性を表わす関数を用いて表現した補正モデルが作成される。そして、その補正モデルが用いられ、所望の形状の転写パターンが得られるように、マスクパターン形状の変形処理、アシストパターンの生成処理等が行われる。このような手法は、モデルベースＯＰＣ等と称される。補正モデルは、設計される回路パターンを全て表現でき、短時間でマスクパターンの変形処理等を行える簡易性を備えていることが望ましい。

【0018】

被転写体３０上に実際に転写された転写パターンの寸法と、転写パターンの寸法の計算値（シミュレーション値）とを比較し、その比較結果を補正モデルに反映させることは、信頼性の高い補正モデルを作成するうえで大きな役割を果たす。

【0019】

転写パターンの寸法の計測方法として、測長ＳＥＭを用いる方法がある。測長ＳＥＭは、転写パターンが形成されたレジストに電子線を照射し、それにより発生する二次電子や反射電子を検出して信号処理することで、転写パターンの像を生成し、転写パターンのエッジを識別してその寸法を計測する。測長ＳＥＭは、一般的には分解能、計測再現性が高いため、高精度な寸法計測が可能である。但し、上記のようなレジストに形成された転写パターンの寸法計測では、電子線が照射されたレジストに体積収縮が発生し、転写パターンの正確な寸法を計測できない場合がある。

【0020】

このようなレジスト収縮に対し、電子線の照射量を減らす等、レジストの収縮が抑えられるような計測条件を用いて、転写パターンの寸法を計測することが考えられる。しかし、このような計測方法では、レジストの膜厚や下地基板の材料によっては、取得される像内の転写パターンのエッジが不明瞭になり、寸法計測が困難になる場合がある。また、レジスト収縮の発生状況は、転写パターンの配置、寸法計測時に転写パターンを含むどの程度の広さの範囲に電子線が照射されたか、或いは電子線の照射領域にどの程度の割合でレジストが含まれていたか、等によって変わり得る。レジストの収縮が抑えられるような計測条件を用いるとしても、転写パターンによって最適な計測条件が異なってくるような場合には、異なる転写パターン間で寸法の相関関係が損なわれてしまうことが起こり得る。パターンの微細化が進んでいる近年では、例えば１ｎｍ程度のレジスト収縮や寸法計測誤差が、ＯＰＣの精度を不十分なものとしてしまう場合もある。

【0021】

このような観点から、ここでは、一定の計測精度が得られる（レジスト収縮が起こり得る）条件で転写パターンの寸法計測を行った場合でも、寸法計測時の電子線照射で発生したレジスト収縮量を適正に予測し、電子線照射前の転写パターンの寸法を適正に見積もる。即ち、電子線照射が照射される前の転写パターンの寸法を見積もる。これにより、信頼性の高い補正モデルの作成を可能にし、フォトマスク２０のマスクパターンデータの高精度な補正を可能にする。

【0022】

以下、このような補正モデルの生成処理、マスクパターンデータの補正処理を行うマスクパターン補正装置、及びマスクパターン補正装置での処理について説明する。
まず、マスクパターン補正装置の構成について説明する。

【0023】

図２はマスクパターン補正装置の構成例を示す図である。
図２に示すマスクパターン補正装置５０は、補正モデル生成ユニット５０ａ及びマスクパターン変形ユニット５０ｂを備えている。

【0024】

補正モデル生成ユニット５０ａは、フォトマスク２０のマスクパターンと、被転写体３０上に形成される転写パターンとの関係が、その転写パターンの寸法に影響を与える各種パラメータを含む関数で表現された補正モデル６０を生成する処理を行う。補正モデル生成ユニット５０ａは、寸法予測値算出部５１、寸法計算値算出部５４及び補正モデル生成部５７を有している。寸法予測値算出部５１は、領域情報生成部５２及びレジスト収縮モデル５３を含む。寸法計算値算出部５４は、空間像算出部５５及びレジスト特性モデル５６を含む。

【0025】

寸法予測値算出部５１は、被転写体３０のレジストに転写された転写パターンの寸法を測長ＳＥＭにより電子線を照射して計測したデータ（寸法計測データ）６１等を用いて、電子線照射前（レジスト収縮前）の転写パターンの寸法予測値を算出する。

【0026】

ここで、寸法予測値算出部５１の領域情報生成部５２は、被転写体３０のレジストに転写された転写パターンの寸法を測長ＳＥＭで計測した時の観察領域６２の情報を用いて、領域情報を生成する。領域情報とは、測長ＳＥＭによる寸法計測時の観察領域６２が、フォトマスク２０のマスクパターンの設計データ（マスクパターンデータ）６３上のどの領域に相当するのかを示す情報である。寸法予測値算出部５１のレジスト収縮モデル５３は、測長ＳＥＭによる寸法計測時の電子線照射によって収縮するレジストの収縮量をモデル化した関数である。尚、レジスト収縮モデル５３の詳細については後述する。

【0027】

寸法予測値算出部５１は、寸法計測データ６１のほか、上記のような領域情報（観察領域６２）及びレジスト収縮モデル５３を用いて、電子線照射前の転写パターンの寸法予測値を算出する。また、寸法予測値算出部５１は、後述のように補正モデル生成部５７で寸法予測値に影響を与える因子（レジスト収縮モデル５３の変数等）が変化された場合、変化された因子を用いて改めて寸法予測値を算出する。

【0028】

尚、転写パターンは、マスクパターンデータ６３に含まれる全ての或いは一部のマスクパターンを形成したフォトマスクを用いて形成される。転写パターンは、このようなフォトマスクのマスクパターンを、露光装置１０を用いて所定の露光条件６４で被転写体３０に転写し、更にベーキング処理及び現像処理を行うことで形成される。このようにして形成された転写パターンの寸法を、測長ＳＥＭを用い、電子線照射により発生する二次電子又は反射電子を検出することによって得られる像を基に計測することで、計測された転写パターンの寸法計測データ６１が取得される。

【0029】

この測長ＳＥＭによる寸法計測時の視野領域、即ち電子線が照射された領域が観察領域６２になる。観察領域６２は、測長ＳＥＭによる寸法計測時の倍率に応じて変化する。例えば、ある測長ＳＥＭでは、３０万倍の倍率で転写パターンの寸法計測を行った場合、約４５０ｎｍ角の領域に電子線が照射される。このように、用いる測長ＳＥＭ、寸法計測時の倍率等によって、観察領域６２は変化する。領域情報生成部５２は、このような観察領域６２の情報に基づき、マスクパターンデータ６３上の観察領域６２に相当する領域を示す領域情報を生成する。領域情報が生成されることで、その領域情報に含まれるマスクパターンデータ６３上の遮光部及び反射部の配置、即ちレジストが観察領域６２にどのような形状でどの程度含まれているのかを示す情報が得られる。

【0030】

また、マスクパターンデータ６３は、所定のファイル形式で生成された電子データである。露光条件６４には、露光装置１０での露光に用いた露光光波長（例えばＥＵＶでは１３．５ｎｍ）、レンズ開口率（例えば０．２５）、照明条件（例えば０．８σ）が含まれる。このほか、露光条件６４には、露光装置１０の瞳形状、収差の実測結果、フレア（迷光）の特性を示す関数（ＰＳＦ（Point Spread Function）等）等の要素が含まれてもよい。これらの要素は、より高精度な補正モデル６０を生成（そのための高精度な空間像を生成）するうえで有効となる。

【0031】

寸法計算値算出部５４は、マスクパターンデータ６３及び露光条件６４等を用いて、転写パターンの寸法計算値を算出する。
ここで、寸法計算値算出部５４の空間像算出部５５は、マスクパターンデータ６３及び露光条件６４を用い、その露光条件６４でマスクパターンデータ６３から得られる空間像を算出する。空間像は、マスクパターンデータ６３の全て、或いは測長ＳＥＭで寸法計測した転写パターンに相当する部分について、算出される。寸法計算値算出部５４のレジスト特性モデル５６は、転写パターンの転写に用いられたレジストの特性をモデル化した関数（物理モデル、化学増感モデル、レジスト溶解部分布モデル等）である。

【0032】

寸法計算値算出部５４は、算出された空間像、及びレジスト特性モデル５６に基づき、転写パターンに相当する部分の寸法計算値を算出する。また、寸法計算値算出部５４は、後述のように補正モデル生成部５７で寸法計算値に影響を与える因子（空間像、レジスト特性モデルの変数等）が変化された場合、変化された因子を用いて改めて寸法計算値を算出する。

【0033】

補正モデル生成部５７は、寸法予測値算出部５１で算出された寸法予測値と、寸法計算値算出部５４で算出された寸法計算値とに基づき、補正モデル６０を生成する。例えば、補正モデル生成部５７は、寸法予測値と寸法計算値の差分を算出し、その差分が一定値以内になるように、寸法予測値及び寸法計算値に影響を与える因子（レジスト収縮モデル５３、空間像、レジスト特性モデル５６、それらに含まれる変数等）を変化させる。寸法予測値算出部５１及び寸法計算値算出部５４は、変化された因子を用いてそれぞれ所定の計算を実行し、その計算により得られた情報を補正モデル生成部５７に出力する。補正モデル生成部５７は、寸法予測値と寸法計算値の差分を算出する処理と、寸法予測値及び寸法計算値に影響を与える因子を変化させる処理を、シミュレーションにより、当該差分が一定値以内になるまで繰り返す。このようなシミュレーションを行うことで補正モデル６０が生成される。

【0034】

マスクパターン変形ユニット５０ｂは、上記構成を有する補正モデル生成ユニット５０ａで生成された補正モデル６０を用い、被転写体３０に所望の転写パターンが転写できるように、マスクパターンのパターン形状の変形、アシストパターンの生成等の処理を行う。マスクパターン変形ユニット５０ｂからは、このような処理によって補正されたマスクパターンデータ（補正後マスクパターンデータ）６５が出力される。

【0035】

次に、前述したレジスト収縮モデル５３について、より詳細に説明する。
レジスト収縮モデル５３は、所定の転写パターンの寸法を、測長ＳＥＭにより、２種類の条件で計測した値の比較を行い、関数化している。測長ＳＥＭでは、転写パターン寸法の計測精度は比較的高いがその計測時のレジスト収縮量が比較的大きい第１の条件と、転写パターン寸法の計測精度は比較的低いがその計測時のレジスト収縮量が比較的小さい第２の条件の、２種類の条件で計測を行う。

【0036】

レジスト収縮モデル５３の取得に用いるパターンの例を図３に示す。図３（Ａ）には、寸法比１：１の転写パターン１０１とレジスト１０２とが交互に並ぶラインアンドスペースパターンを例示している。図３（Ｂ）には、レジスト１０２に孤立した転写パターン１０１が配置された孤立スペースパターンを例示している。図３（Ｃ）には、転写パターン１０１内にレジスト１０２が孤立して残る孤立ラインパターンを例示している。

【0037】

測長ＳＥＭを用い、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示した各観察領域６２に電子線を照射し、図３（Ａ），（Ｂ）に示すような転写パターン１０１の寸法、及び図３（Ｃ）に示すようなレジスト１０２の寸法を計測する。計測条件は、第１の条件として、加速電圧８００Ｖ、プローブ電流５ｐＡで、同一箇所を複数回計測する条件を用い、第２の条件として、加速電圧３００Ｖ、プローブ電流３ｐＡで、同一箇所を複数回計測する条件を用いる。第１の条件で計測した結果の一例を図４（Ａ）に、第２の条件で計測した結果の一例を図４（Ｂ）に、それぞれ示す。図４（Ａ），（Ｂ）において、横軸は計測回数（回）、縦軸は寸法（ｎｍ）を表している。

【0038】

図４（Ａ），（Ｂ）より、図３（Ａ）に示した転写パターン１０１（ラインアンドスペースパターン）の寸法（Ｌ＆Ｓ＿ｓｐａｃｅ）、及び図３（Ｂ）に示した転写パターン１０１（孤立スペースパターン）の寸法（Ｉｓｏ＿ｓｐａｃｅ）は、計測回数の増加に伴って増加する傾向が見られる。図３（Ｃ）のレジスト１０２（孤立ラインパターン）の寸法（Ｉｓｏ＿ｌｉｎｅ）は、計測回数の増加に伴って減少する傾向が見られる。また、図３（Ａ），（Ｂ）に示した転写パターン１０１の計測１回目の寸法（Ｌ＆Ｓ＿ｓｐａｃｅ，Ｉｓｏ＿ｓｐａｃｅ）は、第１の条件を用いた場合の方が、第２の条件を用いた場合に比べて大きくなり、計測２回目以降の寸法も同様の傾向を示す。図３（Ｃ）に示したレジスト１０２の計測１回目の寸法（Ｉｓｏ＿ｌｉｎｅ）は、第１の条件を用いた場合の方が、第２の条件を用いた場合に比べて小さくなり、計測２回目以降の寸法も同様の傾向を示す。特に、図３（Ｂ）に示した転写パターン１０１（Ｌ＆Ｓ＿ｓｐａｃｅ）では、第１の条件の方が、第２の条件よりも、計測回数に対する寸法変化が大きくなる。即ち、レジスト１０２に電子線が照射されている領域やその電子線量が、レジストの収縮量と相関しているということがわかる。

【0039】

レジスト１０２に電子線が照射された領域と、転写パターン１０１の寸法（レジスト収縮量）との相関関係を関数化するために、次の図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すようなパターンを用いる。図５（Ａ）〜（Ｃ）には、転写パターン１０１の寸法は一定で、転写パターン１０１のピッチ（レジスト１０２の幅）を変えたパターンを例示している。測長ＳＥＭで上記第１の条件及び第２の条件を用い、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示した各観察領域６２に電子線を照射し、それぞれの転写パターン１０１の寸法を計測する。第１の条件及び第２の条件で計測した結果の一例を図６に示す。図６において、横軸はピッチ（ｎｍ）、縦軸は寸法（ｎｍ）を表している。

【0040】

図６より、第１の条件、第２の条件共に、ある一定のピッチ範囲では、ピッチの増加、即ち電子線が照射されるレジスト１０２の増加に伴って、転写パターン１０１の寸法が増加する傾向が見られる。このように、ある一定のピッチ範囲では、ピッチが大きい程、即ち電子線が照射されるレジスト１０２が大きい程、レジスト１０２の収縮が発生し、転写パターン１０１の寸法が大きくなる。また、より大きなピッチ範囲では、転写パターン１０１の寸法が減少する傾向が見られる。

【0041】

図６に示した第１の条件での計測結果と、第２の条件での計測結果との差分は、レジスト１０２の収縮による寸法変動であるため、この差分に基づきレジスト収縮モデル５３（近似関数）を導出する。

【0042】

図７はレジスト収縮モデル導出の説明図である。
レジスト収縮モデル５３を導出するうえでは、次のような前提条件を設ける。即ち、図７（Ａ）に示すように、レジスト１０２のエッジ１０２ａが電子線を照射する領域（観察領域６２のエッジ６２ａ）よりも内側に位置する場合には、そのレジスト１０２の幅Ｗを変数としてレジスト１０２が収縮するものとする。また、図７（Ｂ）に示すように、レジスト１０２のエッジ１０２ａが電子線を照射する領域（観察領域６２のエッジ６２ａ）と同じか又はそれよりも外側に位置する場合には、レジスト１０２の収縮量は一定であるものとする。また、レジスト１０２は、電子線が照射された領域（観察領域６２）の中心（＋）を基準にして収縮するものとする。

【0043】

レジスト１０２の収縮量Ｓを、レジスト１０２の収縮係数Ｆ、転写パターン１０１の幅（寸法）ＣＤ、レジスト１０２が電子線照射によって収縮の影響を受ける範囲Ｄ、及び近似関数としてｅｘｐ（exponential）関数を用い、次式（１）にフィッティングを行う。

【0044】

【数1】

尚、範囲Ｄは、レジスト１０２のエッジ１０２ａが観察領域６２より内側にある場合（図７（Ａ））はその幅Ｗとすることができ、エッジ１０２ａが観察領域６２と同じか外側にある場合（図７（Ｂ））は次式（２）で表すことができる。

【0045】

Ｄ＝｛電子線が照射される領域（観察領域６２）−ＣＤ｝／４ ・・・（２）
但し、式（２）で算出される範囲Ｄに対し、フィッティングパラメータで所定量、例えば０．５ｎｍ程度の調整が行われてもよい。

【0046】

図８はレジスト収縮量のフィッティング結果の一例を示す図である。
図８には、上記図６に示した、第１の条件での計測結果と、第２の条件での計測結果との差分を、レジスト１０２の収縮量の実測値として示している。更に、図８には、式（１）において、収縮係数Ｆを１９、範囲Ｄを１１２ｎｍとしたときのレジスト１０２の収縮量Ｓを、計算値として示している。図８に示すように、実測値と計算値とはほぼ一致すると言え、従って、測長ＳＥＭで発生するレジスト１０２の収縮を、式（１）を用いて表現することができると言える。このような式（１）を、レジスト収縮モデル５３として、或いはその主要部として、用いる。

【0047】

以下、このようなレジスト収縮モデル５３を用いたマスクパターン補正装置５０での処理を、上記図２及び次の図９を参照して説明する。
図９はマスクパターン補正装置での処理の流れの一例を示す図である。

【0048】

まず、マスクパターン補正装置５０に、予め測長ＳＥＭを用いて計測された寸法計測データ６１、その計測時の観察領域６２の情報（倍率等を含む情報）、マスクパターンデータ６３及び露光条件６４の各データが読み込まれる（図９；ステップＳ１）。

【0049】

各種データの読み込み後、まず補正モデル生成ユニット５０ａの寸法予測値算出部５１が、読み込まれたデータ、領域情報生成部５２及びレジスト収縮モデル５３を用いて、寸法予測値ＣＤｅを算出する（図９；ステップＳ２）。

【0050】

その際、寸法予測値算出部５１は、まず領域情報生成部５２により、読み込まれた観察領域６２及びマスクパターンデータ６３の情報に基づき、観察領域６２がマスクパターンデータ６３上のどの領域に相当するのかを示す領域情報を生成する。この領域情報により、転写パターンのデータ（配置、形状）、レジストが電子線照射領域にどのような形状でどの程度含まれているのかのデータ、上記式（１）で示されるようなレジスト収縮モデル５３に用いられる範囲Ｄ等の値を取得することができる。

【0051】

更に、寸法予測値算出部５１は、寸法計測データ６１及びレジスト収縮モデル５３を用い、所定の収縮係数Ｆ、及び寸法が計測条件の違いによりオフセットを発生する場合に備えたオフセット値Ｘを用いて、レジストの収縮量Ｓを算出する。この収縮量Ｓを用いて、測長ＳＥＭで電子線が照射される前の転写パターンの寸法予測値ＣＤｅを算出する。

【0052】

次いで、補正モデル生成ユニット５０ａの寸法計算値算出部５４が、読み込まれたデータ、空間像算出部５５及びレジスト特性モデル５６を用いて、寸法計算値ＣＤｓを算出する（図９；ステップＳ３）。

【0053】

その際、寸法計算値算出部５４は、まず空間像算出部５５により、読み込まれたマスクパターンデータ６３、並びに、露光条件６４に含まれる波長、レンズ開口率及び照明形状に基づき、レジスト上の空間像Ｉを算出する。尚、空間像Ｉの算出には、更に露光装置１０の瞳形状、収差の実測結果、フレアの特性を示す関数等の要素を取り入れてもよい。

【0054】

更に、寸法計算値算出部５４は、レジスト特性モデル５６を用い、レジスト特性を表現する変数Ｒを設定する。尚、レジスト特性は、例えば、空間像Ｉに対しガウシアン関数で畳み込み積分することで表現することができる。この場合、上記変数Ｒとしては、ガウシアン関数の標準偏差と、空間像Ｉに畳み込み積分する時の比率を設定することができる。寸法計算値算出部５４は、空間像Ｉ及び変数Ｒを用い、レジストに形成される転写パターンの寸法を、寸法計算値ＣＤｓとして算出する。

【0055】

尚、ステップＳ２，Ｓ３の処理は、順序を入れ替えて実行してもよく、また、並行して実行してもよい。
寸法予測値ＣＤｅ及び寸法計算値ＣＤｓの算出後は、補正モデル生成ユニット５０ａの補正モデル生成部５７が、補正モデル６０の生成処理を行う（図９；ステップＳ４〜Ｓ７）。

【0056】

その際、補正モデル生成部５７は、まず、算出された寸法予測値ＣＤｅと寸法計算値ＣＤｓの差分ΔＣＤ（＝ＣＤｅ−ＣＤｓ）を算出する（図９；ステップＳ４）。そして、補正モデル生成部５７は、その差分ΔＣＤが、予め設定された許容値Ｔ以内であるか否かを判定する（図９；ステップＳ５）。差分ΔＣＤの許容値Ｔは、例えば１ｎｍに設定することができる。補正モデル生成部５７は、差分ΔＣＤが許容値Ｔを上回る場合には、寸法予測値ＣＤｅ及び寸法計算値ＣＤｓに影響を与える因子を変化させる（図９；ステップＳ６）。寸法予測値ＣＤｅ及び寸法計算値ＣＤｓに影響を与える因子は、この例では、収縮係数Ｆ、オフセット値Ｘ、空間像Ｉ及び変数Ｒになる。

【0057】

このように補正モデル生成部５７で所定の因子が変化された場合、寸法予測値算出部５１及び寸法計算値算出部５４は、その変化された因子を用いて、それぞれ寸法予測値ＣＤｅ及び寸法計算値ＣＤｓを改めて算出する（図９；ステップＳ２，Ｓ３）。寸法予測値算出部５１は、寸法予測値ＣＤｅに影響を与える因子、即ち変化された収縮係数Ｆ及びオフセット値Ｘと、レジスト収縮モデル５３を用いて、寸法予測値ＣＤｅを算出する（図９；ステップＳ２）。寸法計算値算出部５４は、寸法計算値ＣＤｓに影響を与える因子、即ち変化された空間像Ｉ及び変数Ｒを用い、寸法計算値ＣＤｓを算出する（図９；ステップＳ３）。

【0058】

補正モデル生成部５７は、上記のステップＳ４〜Ｓ６、及び所定因子変化後のステップＳ２，Ｓ３の処理を、差分ΔＣＤが許容値Ｔ以内となるまで繰り返し、補正モデル６０を生成する（図９；ステップＳ７）。

【0059】

即ち、補正モデル生成ユニット５０ａでの処理は、寸法計測データ６１を基にレジスト収縮モデル５３から算出（予測）される寸法予測値を用いて補正モデル６０を生成する、モデルベースＯＰＣと言うことができる。

【0060】

このようにして補正モデル６０が生成された後、マスクパターン変形ユニット５０ｂが、生成された補正モデル６０を用い、被転写体３０に所望の転写パターンが転写できるように、マスクパターンのパターン形状の変形、アシストパターンの生成等の処理を行う（図９；ステップＳ８）。このマスクパターン変形ユニット５０ｂにより、補正後マスクパターンデータ６５が出力される。

【0061】

以上説明したように、マスクパターン補正装置５０を用いたマスクパターンデータ６３の補正処理では、レジスト収縮モデル５３を用いて、測長ＳＥＭで電子線が照射される前の転写パターンの寸法予測値ＣＤｅを算出する。そして、その寸法予測値ＣＤｅを用いて補正モデル６０を生成する。これにより、測長ＳＥＭでの電子線照射によって変動している可能性のある転写パターンの寸法実測データをそのまま用いて補正モデルを生成する場合に比べ、より高精度な補正モデル６０を生成することが可能になる。

【0062】

このようにして高精度に補正された補正後マスクパターンデータ６５に基づいてフォトマスク２０が作製される。補正後マスクパターンデータ６５に基づいて作製されたフォトマスク２０を用いることで、設計寸法に対して精度良く転写パターンを形成することが可能になり、その結果、ウェハや半導体装置の品質、性能の向上を図ることが可能になる。

【0063】

尚、上記のマスクパターン補正装置５０には、コンピュータを用いることができる。
図１０はコンピュータを用いたマスクパターン補正装置のハードウェアの構成例を示す図である。

【0064】

コンピュータを用いたマスクパターン補正装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１によって装置全体が制御される。ＣＰＵ３０１には、バス３０８を介してＲＡＭ（Random Access Memory）３０２と複数の周辺機器が接続される。

【0065】

ＲＡＭ３０２には、ＣＰＵ３０１に実行させるＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ３０２には、ＣＰＵ３０１による処理に必要な各種データが格納される。

【0066】

バス３０８に接続される周辺機器としては、ハードディスクドライブ（Hard Disk Drive；ＨＤＤ）３０３、グラフィック処理装置３０４、入力インタフェース３０５、光学ドライブ装置３０６、通信インタフェース３０７等がある。

【0067】

ＨＤＤ３０３は、内蔵したディスクに対して、磁気的にデータの書き込み及び読み出しを行う。ＨＤＤ３０３には、ＯＳのプログラム、アプリケーションプログラム及び各種データが格納される。グラフィック処理装置３０４は、ＣＰＵ３０１からの命令に従い、画像をモニタ３１１の画面に表示させる。入力インタフェース３０５は、キーボード３１２やマウス３１３から送られてくる信号をＣＰＵ３０１に送信する。光学ドライブ装置３０６は、レーザ光等を利用し、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）等の光ディスク３１４に記録されたデータの読み取りを行う。通信インタフェース３０７は、ネットワーク３１０を介して、他のコンピュータ又は通信機器との間でデータの送受信を行う。

【0068】

以上のようなハードウェア構成によって、マスクパターン補正装置５０の処理機能を実現することができる。
また、マスクパターン補正装置５０が有する機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをマスクパターン補正装置５０のコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体（磁気記憶装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等）に記録しておくことができる。

【0069】

プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。

【0070】

プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラム若しくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。尚、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、ネットワークを介して接続されたサーバコンピュータからプログラムが転送される毎に、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。

【0071】

また、上記の処理機能の少なくとも一部を、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）等の電子回路で実現することもできる。

【0072】

以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） フォトマスクのマスクパターンがレジストに転写された転写パターンの寸法を電子線を照射して計測した計測値と、前記レジストの前記電子線が照射された領域の情報とを用いて、前記転写パターンの前記電子線を照射する前の寸法の予測値を算出する第１算出部と、
算出された前記予測値を用いて前記マスクパターンのパターンデータを補正する補正部と、
を含むことを特徴とするマスクパターン補正装置。

【0073】

（付記２） 前記第１算出部は、前記計測値、前記情報及び前記レジストの収縮量の関係を示すレジスト収縮モデルを用いて前記収縮量を算出し、前記収縮量を用いて前記予測値を算出することを特徴とする付記１に記載のマスクパターン補正装置。

【0074】

（付記３） 前記レジスト収縮モデルにｅｘｐ関数が用いられていることを特徴とする付記２に記載のマスクパターン補正装置。
（付記４） 前記補正部は、前記予測値を用いて前記マスクパターンの補正モデルを生成し、生成された前記補正モデルを用いて前記パターンデータを補正することを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載のマスクパターン補正装置。

【0075】

（付記５） 前記転写パターンの寸法の計算値を算出する第２算出部を更に含み、
前記補正部は、前記予測値と前記計算値との差分が一定値以内となるように、前記予測値及び前記計算値に影響を与える因子を変化させて前記補正モデルを生成することを特徴とする付記４に記載のマスクパターン補正装置。

【0076】

（付記６） 前記第２算出部は、前記マスクパターンの前記レジスト上の空間像、及び前記レジストの特性を示すレジスト特性モデルを用いて、前記計算値を算出することを特徴とする付記５に記載のマスクパターン補正装置。

【0077】

（付記７） 前記予測値に影響を与える前記因子は、前記レジスト収縮モデルであることを特徴とする付記５又は６に記載のマスクパターン補正装置。
（付記８） 前記計算値に影響を与える前記因子は、前記空間像及び前記レジスト特性モデルであることを特徴とする付記６に記載のマスクパターン補正装置。

【0078】

（付記９） コンピュータが、
フォトマスクのマスクパターンがレジストに転写された転写パターンの寸法を電子線を照射して計測した計測値と、前記レジストの前記電子線が照射された領域の情報とを用いて、前記転写パターンの前記電子線を照射する前の寸法の予測値を算出し、
算出された前記予測値を用いて前記マスクパターンのパターンデータを補正する、
ことを特徴とするマスクパターン補正方法。

【0079】

（付記１０） コンピュータに、
フォトマスクのマスクパターンがレジストに転写された転写パターンの寸法を電子線を照射して計測した計測値と、前記レジストの前記電子線が照射された領域の情報とを用いて、前記転写パターンの前記電子線を照射する前の寸法の予測値を算出し、
算出された前記予測値を用いて前記マスクパターンのパターンデータを補正する、
処理を実行させることを特徴とするマスクパターン補正プログラム。

【符号の説明】

【0080】

１０ 露光装置
１１ 光源
１１ａ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ ミラー
１２ 照明光学系
１３ 投影光学系
１４ ステージ
２０ フォトマスク
３０ 被転写体
５０ マスクパターン補正装置
５０ａ 補正モデル生成ユニット
５０ｂ マスクパターン変形ユニット
５１ 寸法予測値算出部
５２ 領域情報生成部
５３ レジスト収縮モデル
５４ 寸法計算値算出部
５５ 空間像算出部
５６ レジスト特性モデル
５７ 補正モデル生成部
６０ 補正モデル
６１ 寸法計測データ
６２ 観察領域
６２ａ，１０２ａ エッジ
６３ マスクパターンデータ
６４ 露光条件
６５ 補正後マスクパターンデータ
１０１ 転写パターン
１０２ レジスト
３０１ ＣＰＵ
３０２ ＲＡＭ
３０３ ＨＤＤ
３０４ グラフィック処理装置
３０５ 入力インタフェース
３０６ 光学ドライブ装置
３０７ 通信インタフェース
３０８ バス
３１０ ネットワーク
３１１ モニタ
３１２ キーボード
３１３ マウス
３１４ 光ディスク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】