JP5224853B2 - パターン予測方法、パターン補正方法、半導体装置の製造方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の製造に好適なパターン予測方法、パターン補正方法、半導体装置の製造方法、及びプログラムに関する。

近年のＬＳＩ微細化に伴い、設計パターンをそのまま露光原版（マスクまたはレチクル）に形成し、露光装置を介してウェハ上に縮小転写してレジストパターンを形成する工程（リソグラフィ工程）の際等に、設計パターン通りにウェハ上にパターンが転写できなくなる現象：プロセス近接効果（Ｐrocess Proximity Effects:ＰＰＥ）が顕在化してきている。そのため、パターン寸法や形状に補正を加えたマスクパターンを用いることで、転写後の形状を所望の設計パターン通りに仕上げる技術：プロセス近接効果補正（Ｐrocess Proximity Correction:ＰＰＣ）が必要となってきている。

プロセス近接効果補正のために、設計データを補正してマスクデータを作成するマスクデータ作成方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このマスクデータ作成方法は、エッチングプロセス補正、リソグラフィプロセス補正、マスクプロセス補正の順でシーケンシャルに補正を加えていくことで、マスクデータを作成している。

しかし、従来のマスクデータ作成方法によると、各プロセスステップで形成されるパターンの平面形状（２次元）に基づいて補正しているため、高精度な形状予測を行うことは難しい。例えば、エッチングプロセス補正時に必要となるレジスト形状や加工形状は平面形状として扱われるため、例えばレジストの断面形状による加工形状の変動などを反映させることが困難である。一方、３次元の形状データを用いたのでは、処理時間が長くなる。
特開平１１−１０２０６２号公報

従って、本発明の目的は、処理時間を増大させずに、高精度な形状の予測又は補正を可能とするパターン予測方法、パターン補正方法、半導体装置の製造方法、およびプログラムを提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下のパターン予測方法、パターン補正方法、半導体装置の製造方法、及びプログラムを提供する。

［１］第１の工程により形成される第１のパターンと前記第１の工程に続く第２の工程により形成される第２のパターンとを前記第１及び第２のパターンの輪郭形状に基づいて関係付けた第１の変換関数と、前記第２の工程により形成される前記第２のパターンと前記第２の工程に続く第３の工程により形成される第３のパターンとを前記第２及び第３のパターンの輪郭形状に基づいて関係付けた第２の変換関数と、前記第１の変換関数により求められる前記第２のパターンの予測形状と前記第２の工程を実際に適用して得られる前記第２のパターンの形状との残差量を前記第１及び第２のパターンの輪郭形状以外の要因に関係付けた第１の変換差残差量関数、又は、前記第２の変換関数により求められる前記第３のパターンの予測形状と前記第３の工程を実際に適用して得られる前記第３のパターンの形状との残差量を前記第２及び第３のパターンの輪郭形状以外の要因に関係付けた第２の変換差残差量関数と、を用いて前記第１のパターンの形状から前記第２のパターンの形状を予測するステップを備え、前記第１の工程は、マスクプロセスであり、前記第１のパターンは、マスクパターンであり、前記第２の工程は、リソグラフィプロセスであり、前記第２のパターンは、レジストパターンであり、前記第３の工程は、エッチングプロセスであり、前記第３のパターンは、被加工膜パターンであることを特徴とするパターン予測方法。

［３］第１の工程により形成される第１のパターンと前記第１の工程に続く第２の工程により形成される第２のパターンとを前記第１及び第２のパターンの輪郭形状に基づいて関係付けた第１の変換関数と、前記第２の工程により形成される前記第２のパターンと前記第２の工程に続く第３の工程により形成される第３のパターンとを前記第２及び第３のパターンの輪郭形状に基づいて関係付けた第２の変換関数と、前記第１の変換関数により求められる前記第２のパターンの予測形状と前記第２の工程により実際に得られる前記第２のパターンの形状との残差量を前記第１及び第２のパターンの輪郭形状以外の要因に関係付けた第１の変換差残差量関数、又は、前記第２の変換関数により求められる前記第３のパターンの予測形状と前記第３の工程を実際に適用して得られる前記第３のパターンの形状との残差量を前記第２及び第３のパターンの輪郭形状以外の要因に関係付けた第２の変換差残差量関数と、を用いて前記第１のパターンの形状から予測された前記第３のパターンの形状に基づいて前記第１のパターンの形状を補正するステップを備え、前記第１の工程は、マスクプロセスであり、前記第１のパターンは、マスクパターンであり、前記第２の工程は、リソグラフィプロセスであり、前記第２のパターンは、レジストパターンであり、前記第３の工程は、エッチングプロセスであり、前記第３のパターンは、被加工膜パターンであることを特徴とするパターン補正方法。

［４］前記［１］記載のパターン予測方法によって予測した前記第３のパターンとターゲットパターンとの差分を測定する工程と、前記差分が許容値未満であれば、前記第１のパターンを転写パターンとして確定し、前記差分が許容値以上であれば、前記差分が許容値未満となるように前記第１のパターンを補正したパターンを転写パターンとして確定する工程と、を含む工程により確定した前記転写パターンを半導体基板上に転写することを特徴とする半導体装置の製造方法。

［５］第１の工程により形成される第１のパターンと前記第１の工程に続く第２の工程により形成される第２のパターンとを前記第１及び第２のパターンの輪郭形状に基づいて関係付けた第１の変換関数と、前記第２の工程により形成される前記第２のパターンと前記第２の工程に続く第３の工程により形成される第３のパターンとを前記第２及び第３のパターンの輪郭形状に基づいて関係付けた第２の変換関数と、前記第１の変換関数により求められる前記第２のパターンの予測形状と前記第２の工程により実際に得られる前記第２のパターンの形状との残差量を前記第１及び第２のパターンの輪郭形状以外の要因に関係付けた第１の変換差残差量関数、又は、前記第２の変換関数により求められる前記第３のパターンの予測形状と前記第３の工程を実際に適用して得られる前記第３のパターンの形状との残差量を前記第２及び第３のパターンの輪郭形状以外の要因に関係付けた第２の変換差残差量関数と、を用いて前記第１のパターンの形状から前記第３のパターンの形状を予測するステップをコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記第１の工程は、マスクプロセスであり、前記第１のパターンは、マスクパターンであり、前記第２の工程は、リソグラフィプロセスであり、前記第２のパターンは、レジストパターンであり、前記第３の工程は、エッチングプロセスであり、前記第３のパターンは、被加工膜パターンであることを特徴とするプログラム。

本発明によれば、処理時間を増大させずに、高精度な形状の予測又は補正を可能とすることができる。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るパターン予測方法、パターン補正方法を模式的に示す図である。同図の右側のフローは、被加工膜パターンの形成フローを示し、同図の左側のフローは、本発明のパターン予測方法、パターン補正方法が適用された近接効果補正フローを示す。

被加工膜パターンの形成フローでは、マスクプロセスＳ１、リソグラフィプロセスＳ２、エッチングプロセスＳ３を経て被加工膜パターン４が形成される。

被加工膜パターン４には、例えば、半導体基板上に形成された絶縁膜、半導体膜、導電膜等の被加工膜を所望の形状に加工したパターンが含まれる。

マスクプロセスＳ１は、描画データ１に基づく電子線描画により原版となるマスクパターン２を形成するプロセスである。リソグラフィプロセスＳ２は、マスクパターン２を介してレジストを露光し、現像することにより被加工膜上にレジストパターン３を形成するプロセスである。エッチングプロセスＳ３は、レジストパターン３をマスクにして被加工膜をエッチングするプロセスである。

近接効果補正フローでは、設計データ５通りの被加工膜パターン４が得られるように、設計データ５に対してプロセス近接効果補正を含む補正１０を行い、マスクパターン２を作製するための描画データ１を生成する。

従来技術のＰＰＣは、パターンの輪郭形状に基づいて、リソグラフィプロセスＳ２で生じる寸法変動のみならず、マスクプロセスＳ１、リソグラフィプロセスＳ２及びエッチングプロセスＳ３で生じる寸法変動も合わせて、パターンを補正する技術をいう。しかし、このようなＰＰＣのみでは、マスクプロセスＳ１、リソグラフィプロセスＳ２及びエッチングプロセスＳ３に起因する各種プロセス変換差を正確に算出し、所望のパターンを形成することはできない。

ここで、プロセス変換差には、「マスクプロセス変換差」、「リソグラフィ変換差」、「加工変換差」があり、「マスクプロセス変換差」とは、マスクパターンの描画データとマスク基板に形成されたマスクパターンとの寸法差をいい、「リソグラフィ変換差」とは、マスクパターンとリソグラフィ後のレジストパターンとの寸法差をいい、「加工変換差」とは、エッチング後のパターンの寸法とレジストパターンの寸法差をいう。

なお、本実施形態及び以下の実施形態では、所定のプロセス変換前のパターンを第１のパターンとしたときに、同プロセス或いはそれ以降のプロセスによる変換後のパターンを第２のパターンと呼ぶ。また、第２のパターン形成後のプロセスにより第２のパターンを変換したパターンを第３のパターンと呼ぶ。以降のプロセスにおいても変換後のパターンを同様に定義できるものとする。

上述のような問題に対して本実施の形態では、パターンの輪郭形状に基づくＰＰＣに加え、輪郭形状以外の要因に基づくモデル補正を行うことにより、高精度なパターン形状予測及びその予測結果に基づく補正を可能とするものである。

（近接効果補正フロー）
図２Ａ及び図２Ｂは、補正１０の内容を示すフローチャートである。まず、図２Ａに示すように、設計データ５を入力する（Ｓ１０）。次に、設計データ５に対し、エッチングに起因する加工変換差を考慮し、加工変換差モデルを用いた補正（加工変換差補正）を行う（Ｓ１１）。なお、加工変換差モデルを用いた補正ではなく、補正対象パターンデータの輪郭形状とパターンデータに対する補正指針との関係を規定した所定の加工変換差ルールにより補正してもよい。

ここで、「加工変換差モデル」、「加工変換差ルール」とは、レジストパターンと加工後パターンとをパターンの輪郭形状に基づいて関係付けた関数をいう。

なお、本実施形態及び以下の実施形態では、所定のプロセス前後の第１のパターンと第２のパターンのパターン輪郭形状を関係付けた関数を第１の変換関数と呼ぶ。また、第２のパターンと第３のパターンのパターン輪郭形状を関係付けた関数を第２の変換関数と呼ぶ。以降のプロセス間のパターン形状の関係においても、同様に変換関数を定義できるものとする。

図３（ａ）〜（ｃ）は、加工変換差モデルの作成例を説明するための図、図４は、加工変換差モデルの式を説明するための図である。

加工変換差は、補正対象パターンからこれに隣接する隣接パターンまでの寸法や、補正対象パターン周辺のパターン密度等のパターンの輪郭形状に依存するため、パターンの輪郭形状に基づく加工変換差モデルを作成することができる。例えば、図３（ａ）に示すように、補正対象パターン１１０からこれに隣接する隣接パターン１１１までの寸法（距離）がＤ１、Ｄ２、Ｄ３のように異なるテストパターン１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを作製し、これらのテストパターン１１Ａ〜１１Ｃの補正対象パターン１１０について、図３（ｂ）に示すように、リソグラフィプロセス後（加工前）の線幅寸法とエッチングプロセス後（加工後）の線幅寸法を計測し、図３（ｃ）に示すように、両者の差（加工変換差）を求め、これら加工変換前のパターン輪郭形状と加工変換差の関係を回帰計算又はフィッティングにより求めて加工変換差モデルを作成する。加工変換差ルールは、前記加工変換前のパターン輪郭形状と加工変換差の関係をパターン形状に基づき規定することで求める。

加工変換差モデル／ルールは、例えば、Ｆetg（Ｐresist（ｒ））で表すことができる。但し、Ｐresist（ｒ）は、レジストパターンの形状を規定する関数である。ｒは、図４に示すように、補正対象パターン１１０の注目点１１０ａから隣接パターン１１１までのｘ，ｙ平面上の距離である。

上記の加工変換差モデル／ルールを用いて加工前のパターンから加工後のパターンを予測することにより、加工後のパターンが設計パターン通りに、或いは設計パターンから許容誤差の範囲内のパターンとなるように、加工前のパターンの補正を適宜繰り返し（Ｓ１１）、適切な加工前のパターン、すなわち、リソグラフィターゲットを生成する（Ｓ１２）。補正は、例えば設計パターンに複数の評価点を配置し、評価点毎に加工後のパターンとの距離を測定して、測定距離が所定の閾値未満となるまで、評価点に対応する加工前のパターンを補正する。リソグラフィターゲットは、ここでは、データ上のターゲットであり、適切な加工後のパターンを形成するためのレジストに形成すべきレジストパターンを示すターゲットパターンである。なお、リソグラフィターゲットは、加工変換差モデル／ルールの逆変換関数を導出し、逆変換関数を用いて設計パターン形状から計算により算出してもよい。

次に、リソグラフィターゲットの輪郭に評価点を配置し（Ｓ１３）、リソグラフィターゲットに対し、リソグラフィプロセスに起因するリソグラフィ変換差を考慮し、リソグラフィ変換差モデル（変換関数）を用いた補正（リソグラフィ変換差補正）を行い（Ｓ１４）、マスクターゲットを生成する（Ｓ１５）。補正方法は、前記加工前パターンの生成と同様の方法を用いることができる。マスクターゲットは、ここでは、データ上のターゲットであり、適切なレジストパターンを形成するためのマスクに形成すべきマスクパターンを表すターゲットパターンである。

ここで、「リソグラフィ変換差モデル／ルール」とは、マスクパターンとレジストパターンとをパターンの輪郭形状に基づいて関係付けた関数をいう。リソグラフィ変換差モデルは、Flitho(Pmask(r))で表すことができる。但し、Pmask(r)は、マスクパターンの形状を規定する関数である。
なお、以降の記載において、「変換差モデル」との記載は、「変換差ルール」の意味も含むものとする。

リソグラフィ変換差は、補正対象パターンからこれに隣接する隣接パターンまでの寸法や、補正対象パターン周辺のパターン密度等のパターンの輪郭形状に依存するため、図３（ａ）に示すようなテストパターンを作製し、パターン間距離を測定し、パターン間距離に応じたリソグラフィ変換差を求めることにより、パターンの輪郭形状に基づくリソグラフィ変換差モデルを作成することができる。

図５（ａ）〜（ｃ）は、レジスト膜中に形成される光強度分布と加工変換差との関係を説明するための図である。リソグラフィプロセス後のパターン間距離が等しくてもパターンの３次元形状等の様々な要因により、マスク材料であるレジスト膜中に形成される光強度分布（光学像又は潜像）が異なるため、加工変換差が異なってくる。例えば、図５（ａ）に示すように、補正対象パターン１１０から隣接パターン１１１までの距離Ｄ１を等しくし、隣接パターン１１１の数（配置）、形状が異なるテストパターン１１Ａ，１１Ｄ，１１Ｅを作製し、これらのテストパターン１１Ａ，１１Ｄ，１１Ｅについて、図５（ａ）の線Ａ−Ａにおける光強度分布を求めてみると、図５（ｂ）に示すように、テストパターン１１Ａ，１１Ｄ，１１Ｅの配置等によって光強度分布が異なり、図５（ｃ）に示すように、加工変換差が異なってくる。これは、光強度分布の相違によってレジストパターンの各部の高さやエッジの傾き等の３次元形状が異なるためである。図５（ｃ）のパターン間距離Ｄ２、Ｄ３における加工変換差は、図５（ａ）と同様に各テストパターン１１Ａ，１１Ｄ，１１Ｅの補正対象パターン１１０から隣接パターン１１１までの距離をＤ２、Ｄ３としたときの加工変換差である。

以上、説明したようにレジスト膜に形成された光強度分布が加工変換差に影響することから、本実施の形態では、以下に説明する補正を行う。

まず、ステップＳ１５で設定したターゲットとなるマスクデータに基づいて、光学像（潜像）を計算し（Ｓ１６）、光学像から評価点位置での特徴量を算出し、加工変換差残差量モデルを作成する（Ｓ１７）。

ここで、「加工変換差残差量モデル」とは、加工変換差モデルにより求められた最終パターンの予測形状とエッチングプロセスにより実際に得られた形状との残差量をリソグラフィプロセスでレジスト膜中に形成される光強度分布の特徴量（パターンの輪郭形状以外の要因）に関係付けた関数（変換差残差量関数）をいう。

本実施形態において、プロセス間でのパターン形状を関係付けた第１の変換関数を用いて第１のパターン形状から予測した第２のパターン形状と、第１のパターンに対して実際にプロセスを適用することで得られたパターン形状との残差量を、第１及び第２のパターンの輪郭形状以外の要因に関係付けた関数を第１の変換差残差量関数と呼ぶ。また、プロセス間でのパターン形状を関係付けた第２の変換関数を用いて第２のパターン形状から予測した第３のパターン形状と、第２のパターンに対して実際にプロセスを適用することで得られた第３のパターン形状との残差量を第２及び第３のパターン輪郭形状以外の要因に関係付けた関数を第２の変換差残差量関数と呼ぶ。以降のプロセス間のパターン形状残差量の関係においても、同様に変換差残差量関数を定義できるものとする。変換差残差量関数には、例えば加工変換差残差量モデルのみならず、リソグラフィプロセスにおける残差量をマスクパターンとレジストパターンのパターン輪郭形状以外の要因、例えば後述するマスク基板に形成された電子線強度分布に関係付けたリソグラフィ変換差残差量モデル等が挙げられる。

図６（ａ）〜（ｅ）、図７は、加工変換差残差量モデルの作成例を説明するための図である。図６（ａ）に示すように、図５で説明した如く、各テストパターンを用いてパターン間距離と加工変換差を求める。次に、図６（ｂ）に示すように、パターンの代表加工変換差（加工後パターンの予測形状と加工前パターンの形状の差）を各テストパターンの加工変換差の平均値等により求める。次に、図６（ｃ）に示すように、加工変換差残差量とパターン間距離との関係を求める。同図では、テストパターン１１Ａのみを図示する。加工変換差残差量は、加工変換差から代表加工変換差を差し引いたものであり、ここでは、ΔＥｔ’ｇｒで表す。既に求めたパターン間距離に対応した光強度分布からパターン間距離毎に特徴量を抽出する。抽出する特徴量としては、例えば、光強度傾きSlope、最大光強度Ｉmax、最小光強度Ｉmin、近傍積算光強度I_integ等があるが、これらに限定されない。また、光強度傾きSlope、最大光強度Ｉmax、最小光強度Ｉmin、近傍積算光強度I_integのいずれか１つ又は２つでもよい。なお、上記代表加工変換差は、各テストパターンの加工変換差の最大値と最小値の平均値でもよい。

図７は、近傍積算光強度I_integの算出方法を示す図である。近傍積算光強度I_integは、求める点の光強度Ｉと近傍積算光強度計算用関数（例えば、ガウシアン関数）ｇとの畳込み積Ｉ＊ｇから求めることができる。

算出した特徴量を、図６（ｄ）に示すようなパターン毎に加工変換差残差と特徴量の対応テーブルを生成する。このテーブルから重回帰手法等を用いて図６（ｅ）に示すようなΔＥｔ’ｇｒ＝Ｇ（Slope，Ｉmax，Ｉmin、、）からなる加工変換差残差量モデル(関数)を作成する。

次に、評価点位置での加工変換差残差量を加工変換差残差量モデルにより取得し（Ｓ１８）、設計データからの加工変換差を考慮して予測したリソグラフィターゲット形状の予測値（第１のリソ形状予測値）と、マスク形状からのリソグラフィ変換差モデルを用いて予測したリソグラフィ形状の予測値（第２のリソ形状予測値）に対して加工変換差残差量モデルを用いて算出した加工プロセスによる変換差残差量を加味（バイアス）した値との差の絶対値が許容値未満か否かを判定する（Ｓ１９）。この判定を式で表すと、以下のようになる。

|Fetg^-1(Pdesign(r))-{Flitho(Pmask(r)i)＋Getg(NPresist(r)i)}|＜ε …式(1)
但し、Fetg^-1(Pdesign(r))：加工変換差モデルを逆変換したものであり、設計データからレジストターゲットパターン（第１のリソ形状予測値）を求める式である。
Pmask(r)i：マスクパターンの形状である（ｉは逐次を意味している）。
Flitho(Pmask(r)i)：マスクパターン形状からリソグラフィ変換差モデルを用いた形状予測値である。
Getg(NPresist(r)i)：加工変換差残差量モデルである。
NPresist(r)i：レジストパターンの２次元パターン輪郭形状以外の要因であり、例えば、レジストに形成された光学像の強度である。

式(1)の左辺が許容値未満の場合は（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、評価点位置に対応するマスクターゲットが確定し（Ｓ２０）、式(1)の左辺が許容値未満でない場合は（Ｓ１９：Ｎｏ）、評価点位置に対応するマスクターゲットを移動させる（Ｓ２１）。上記ステップＳ１６〜Ｓ２０を全ての評価点について行う（Ｓ２２）。以上の動作によりマスクターゲットが確定する（Ｓ２３）。
なお、上記Ｓ１６〜Ｓ２３のマスクターゲット確定方法では、所定の評価点に対してマスクターゲット位置を補正し確定した後、一旦補正した後のマスクターゲットに基づいて、他の評価点に対してマスクターゲット位置を検証及び補正する。しかしながら、Ｓ１５で設定した補正前のマスクターゲットに基づいて、所定の評価点のマスクターゲット位置を補正し確定するとともに、他の評価点さらには他の全ての評価点に対しても補正前のマスクターゲットに基づいてマスクターゲット位置を補正することも可能である。

また、加工変換差モデルと加工変換差残差量モデルからエッチング後の加工後パターンの形状を予測することができる。この関係を式に表すと、次のようになる。

Petch(r)=Fetg(Presist(r))＋Getg(NPresist(r)) …式(2)
但し、Petch(r)：エッチング後のパターンの形状を規定する関数
Fetg(Presist(r))：加工変換差モデル（変換関数）
Getg(NPresist(r))：加工変換差残差量モデル（変換差残差量関数）

次に、具体的なパターンに上記補正フローを適用した場合について図８を参照して説明する。図８（ａ）に示す設計データ５に対して加工変換差補正を行うと（Ｓ１１）、図８（ｂ）に示すリソグラフィターゲット（第１のリソ形状予測値）１２が形成され（Ｓ１２）、リソグラフィターゲット１２に対して同様にリソグラフィ変換差補正を行うと（Ｓ１４）、図８（ｃ）に示すマスクパターン形状１３（マスクターゲット）が形成される（Ｓ１５）。一方、マスクパターン形状１３からリソグラフィ変換差モデルによりリソグラフィ後のパターン形状を予測した場合は、例えば、図８（ｄ）に示す楕円状のリソグラフィ後のパターン形状１４が得られる。ここで、リソグラフィ後のパターン形状１４がリソグラフィターゲット１２に一致するようにマスクパターン形状１３を調整して求める。しかしながら、図８（ｄ）に示すように、リソグラフィターゲット１２とリソグラフィ後の予測パターン形状１４は、シミュレーションモデルや変換差補正の精度上の問題から、完全には一致しない場合がある。しかし、パターン形状１４をレジストパターンとして被加工膜を加工した場合、上述したように加工変換残差が発生してしまう。したがって、加工変換残差量を考慮してリソグラフィターゲットを設定する必要がある。さらに、そのリソグラフィ後の形状を形成するための適切なマスクパターン形状を算出する必要がある。

そこで、図８（ｅ）、図８（ｆ１）に示すように、図８（ｄ）で設定したマスクパターン形状１３に基づいてレジスト膜に形成される光学像（潜像）の計算を行い（Ｓ１６）、図８（ｆ２）に示す光強度分布から加工変換差残差量を算出し、加工変換差残差量から加工変換差残差量モデルを作成する（Ｓ１７）。ただし、加工変換差残差量モデルは、マスクパターン形状１３に基づいて作成しなくてもよく、テストマスクパターン等に基づいて、別途作成してもよい。或いは予め作成された加工変換差残差量モデルを読み出してもよい。図８（ｆ２）は、図８（ｆ１）のＢ−Ｂ上の光強度を示す。マスクパターン形状１３からリソグラフィ変換差モデルによりリソグラフィ後のパターン形状を予測し、さらに加工変換差残差量モデルを用いた変換差残差量をバイアスすると、図８（ｇ）に示すリソグラフィ後のパターン形状（第２のリソ形状予測値）１５が得られる。この段階では、第２のリソ形状予測値のパターン形状１５とリソグラフィターゲット１２との間に形状差が存在する。そこで、図８（ｈ）に示すように、第２のリソ形状予測値のパターン形状１５がリソグラフィターゲット１２の形状に一致或いは許容誤差内におさまるようにマスクパターン形状１３を変更し、例えば、図８（ｉ）に示すように、マスクパターン形状１３の縦方向の長さがやや短く補正され、中央の幅がやや長く補正され、加工変換差残差量を最小にしたマスクパターン形状１３、すなわちマスクターゲットが確定する。
なお、前述の図８Ｂに示すマスクターゲット確定方法では、リソグラフィ後のパターン予測形状１４に対して加工変換差残差量をバイアスさせた予測形状１５と、設計データから加工変換差補正を施したリソグラフィターゲット１２と比較検証している。しかし、他の方法として、設計データから加工変換差補正を施したリソグラフィターゲット１２に対して加工変換差残差量をバイアスさせて新たにリソグラフィターゲットを設定し、新たに設定したリソグラフィターゲットと一致するようにリソグラフィ後のパターン予測形状１４を合わせこみ、許容誤差となるか否かの検証を繰り返して、マスクターゲットを補正し確定する方法も考えられる。

本実施の形態の近接効果補正方法によれば、最終パターンを高精度に予測することができ、マスクパターンを作成する描画データを高精度に補正することができる。

なお、図２Ｂでは、ステップＳ２２で全ての評価点について終了していないとき（Ｓ２２：Ｎｏ）、ステップＳ１６に戻る構成としたが、ステップＳ１６に戻らずに、マスクパターンからリソグラフィ変換差モデルにより予測したリソグラフィ形状がリソグラフィターゲットに一致、或いは許容誤差内に収まるようにマスクパターン形状を変更（Ｓ２１）してもよい。これにより、図２Ｂと比べて、演算時間を短くすることができる。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態に係るパターン予測方法、パターン補正方法は、マスクプロセス（第１の工程）により形成されるマスクパターン（第１のパターン）とリソグラフィプロセス（第２の工程）により形成されるレジストパターン（第２のパターン）とをパターンの輪郭形状に基づいて関係付けたリソグラフィ変換差モデル（変換関数）を取得する第１のステップと、リソグラフィ変換差モデルにより求められるレジストパターンの予測形状とリソグラフィプロセスにより実際に得られるレジストパターンの形状との残差量をパターンの輪郭形状以外の要因に関係付けたリソグラフィ変換差残差量モデル（変換差残差量関数）を取得する第２のステップと、変換関数及び変換差残差量関数を用いてマスクパターンの形状からレジストパターンの形状を予測する第３のステップと、予測されたレジストパターンの形状からマスクパターンの形状を補正する第３のステップとを含む。

レジストパターンの形状は、以下の式で予測することできる。

Presist(r)=Flitho(Pmask(r))＋Glitho(NPmask(r)) …式(3)
但し、Presist(r)：レジストパターンの形状を規定する関数
Flitho(Pmask(r))：リソグラフィ変換差モデル（変換関数）
Glitho(r)：リソグラフィ変換差残差量モデル（変換差残差量関数）

リソグラフィ変換差残差量モデルは、パターンの輪郭形状以外の要因として、マスクパターンを作製する際にマスク材料に形成される電子線強度分布等を用いることができる。

第２の実施の形態のパターン予測方法、パターン補正方法によれば、レジストパターンを高精度に予測することができ、マスクパターンを高精度に補正することができる。
また、予測したパターン形状とターゲットパターンとして予め設定したレジストパターン形状とを比較して、それらの差が許容値未満か否かを検証し、許容値以上であれば、許容条件を満たすようにマスクパターンを適宜補正することができる。
さらに、本実施形態で説明したパターン予測方法、及びパターン補正方法を第１の実施の形態で説明したパターン予測方法及びパターン補正方法に組み合わせることも可能である。すなわち、マスクパターン形状からリソグラフィ変換差モデル(第１の変換関数)とリソグラフィ変換差残差量モデル(第１の変換差残差量関数)を用いてレジストパターンを予測し、予測したレジストパターンから加工変換モデル(第２の変換関数)及び加工変換差残差量モデル(第２の変換差残差量関数)を用いて加工後パターンを予測することができる。
加えて、第１の実施の形態で説明したパターン補正方法において、図８Ｂに示すマスクパターン形状１３からリソグラフィ後のパターン形状１５を予測するにあたり、上述のリソグラフィ変換残差量モデルを加えてリソグラフィ後のパターン形状を予測する。この予測結果とリソグラフィターゲット１２とが一致或いは許容誤差未満におさまるようにマスクパターン形状を補正し、確定することができる。
また、マスクパターン形状から、リソグラフィ変換差モデル及び加工変換差モデルと、リソグラフィ変換残差量モデル及び加工変換差残差量モデルの少なくとも一つのモデルを用いて、加工後パターンを予測し、加工後パターンと設計パターンとの比較検証に基づき、マスクパターン形状を補正することもできる。

［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、第１、第２の実施の形態に係るパターン予測方法によってパターン形状を変換することで予測したパターン形状とターゲットパターン（例えば、設計パターンやリソグラフィターゲットパターン）との差分を測定する工程と、前記測定差分が許容値未満であれば、前記変換前のパターン（例えば、レジストパターンやマスクパターン）を半導体基板上に転写すべき転写パターンとして確定し、前記測定差分が許容値以上であれば、前記測定差分が許容値未満となるように前記変換前のパターンを補正したパターンを転写パターンとして確定する工程とを含む転写パターン確定工程により確定した前記転写パターンを半導体基板上に転写する。転写パターンは、半導体基板上に形成された絶縁膜、半導体膜または導電膜等の被加工膜にリソグラフィプロセス又は加工プロセスにより転写される。

［第４の実施の形態］
本発明の第４の実施の形態に係るプログラムは、第１、第２の実施の形態に係るパターン予測方法、パターン補正方法を図９、図１０に示すステップとしてコンピュータに実行させるものである。このプログラムは、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録して提供することができ、インターネット等のネットワークを介してサーバからダウンロードすることにより提供することができる。

図９は、第１例のパターン補正方法に関するフローチャートを示す。変換関数読み出し部により、第１の工程により形成される第１のパターンと前記第１の工程に続く第２の工程により形成される第２のパターンとを前記第１及び第２のパターンの輪郭形状に基づいて関係付けた変換関数を読み出し（Ｓ３０）、変換差残差量関数読み出し部により、前記変換関数により求められる前記第２のパターンの予測形状と前記第２の工程により実際に得られる前記第２のパターンの形状との残差量を前記第１及び第２のパターンの輪郭形状以外の要因に関係付けた変換差残差量関数を読み出し（Ｓ３１）、パターン形状予測部により、変換関数と変換差残差量関数を用いて前記第１のパターンの形状から前記第２のパターンの形状を予測し（Ｓ３２）、パターン形状検証／補正部により、予測された前記第２のパターンの形状とターゲットパターン形状との比較検証結果に基づいて前記第１のパターンの形状を補正する（Ｓ３３）。

図１０は、第２例のパターン補正方法に関するフローチャートを示す。第１の変換関数読み出し部により、第１の工程により形成される第１のパターンと前記第１の工程に続く第２の工程により形成される第２のパターンとを前記第１及び第２のパターンの輪郭形状に基づいて関係付けた第１の変換関数を読み出し（Ｓ４０）、第２の変換関数読み出し部により、前記第２の工程により形成される前記第２のパターンと前記第２の工程に続く第３の工程により形成される第３のパターンとを前記第２及び第３のパターンの輪郭形状に基づいて関係付けた第２の変換関数を読み出し（Ｓ４１）、第１又は第２の変換差残差量関数読み出し部により、第１の変換関数により求められる第２のパターンの予測形状と第２の工程により実際に得られる第２のパターンの形状との残差量を第１及び第２のパターンの輪郭形状以外の要因に関係付けた第１の変換差残差量関数、又は、第２の変換関数により求められる前記第３のパターンの予測形状と前記第３の工程を実際に適用して得られる前記第３のパターンの形状との残差量を前記第２及び第３のパターンの輪郭形状以外の要因に関係付けた第２の変換差残差量関数を読み出し（Ｓ４２）、パターン形状予測部により、第１の変換関数、第２の変換関数及び、第１又は第２の変換差残差量関数を用いて前記第１のパターンの形状から前記第３のパターン形状を予測し（Ｓ４３）、パターン形状検証／補正部により、予測された前記第３のパターンの形状とターゲットパターン形状との比較検証結果に基づいて前記第１のパターンの形状を補正する（Ｓ４４）。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、その発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々な変形が可能である。

例えば、本発明は、マスクを用いずに電子線リソグラフィを用いてレジストパターンを形成する場合にも適用することができる。これにより、マスクの作製を省略することができる。
また、第１及び第２の実施の形態において予測手法及び補正手法を示しているが、本予測手法を用いて、例えばマスクデータ等に適用して加工後形状を予測し、所望設計データとの比較を行うといったいわゆる検証手法にもちいることも可能である。その結果、より高精度な検証を実施することができることは明らかである。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るパターン予測方法、パターン補正方法を模式的に示す図である。 図２Ａは、補正の内容を示すフローチャートである。 図２Ｂは、補正の内容を示すフローチャートである。 図３（ａ）〜（ｃ）は、加工変換差モデルの作成例を説明するための図である。 図４は、加工変換差モデルを説明するための図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、レジスト膜中に形成される光強度分布と加工変換差との関係を説明するための図である。 図６（ａ）〜（ｅ）は、加工変換差残差量モデルの作成例を説明するための図である。 図７は、近傍積算光強度I_integの算出方法を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、具体的なパターンに補正フローを適用した場合を説明するための図である。 （ｅ）〜（ｉ）は、具体的なパターンに補正フローを適用した場合を説明するための図である。 図９は、パターン補正方法の一例を示すフローチャートである。 図１０は、パターン補正方法の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 描画データ、２ マスクパターン、３ レジストパターン、４ 被加工膜パターン、
５ 設計データ、１０ 補正、１１Ａ〜１１Ｅ テストパターン、
１２ リソグラフィターゲット、１３ マスクパターン形状、
１４，１５ リソグラフィ後のパターン形状、１１０ａ 注目点、
１１０ 補正対象パターン、１１１，１１２ 隣接パターン、Ｄ１〜Ｄ３ 距離

Claims (4)

1. 第１の工程により形成される第１のパターンと前記第１の工程に続く第２の工程により形成される第２のパターンとを前記第１及び第２のパターンの輪郭形状に基づいて関係付けた第１の変換関数と、
   前記第２の工程により形成される前記第２のパターンと前記第２の工程に続く第３の工程により形成される第３のパターンとを前記第２及び第３のパターンの輪郭形状に基づいて関係付けた第２の変換関数と、
   前記第１の変換関数により求められる前記第２のパターンの予測形状と前記第２の工程により実際に得られる前記第２のパターンの形状との残差量を前記第１及び第２のパターンの輪郭形状以外の要因に関係付けた第１の変換差残差量関数、又は、前記第２の変換関数により求められる前記第３のパターンの予測形状と前記第３の工程を実際に適用して得られる前記第３のパターンの形状との残差量を前記第２及び第３のパターンの輪郭形状以外の要因に関係付けた第２の変換差残差量関数と、
   を用いて前記第１のパターンの形状から前記第３のパターンの形状を予測するステップを備え、
   前記第１の工程は、マスクプロセスであり、
   前記第１のパターンは、マスクパターンであり、
   前記第２の工程は、リソグラフィプロセスであり、
   前記第２のパターンは、レジストパターンであり、
   前記第３の工程は、エッチングプロセスであり、
   前記第３のパターンは、被加工膜パターンであることを特徴とするパターン予測方法。
2. 第１の工程により形成される第１のパターンと前記第１の工程に続く第２の工程により形成される第２のパターンとを前記第１及び第２のパターンの輪郭形状に基づいて関係付けた第１の変換関数と、
   前記第２の工程により形成される前記第２のパターンと前記第２の工程に続く第３の工程により形成される第３のパターンとを前記第２及び第３のパターンの輪郭形状に基づいて関係付けた第２の変換関数と、
   前記第１の変換関数により求められる前記第２のパターンの予測形状と前記第２の工程により実際に得られる前記第２のパターンの形状との残差量を前記第１及び第２のパターンの輪郭形状以外の要因に関係付けた第１の変換差残差量関数、又は、前記第２の変換関数により求められる前記第３のパターンの予測形状と前記第３の工程を実際に適用して得られる前記第３のパターンの形状との残差量を前記第２及び第３のパターンの輪郭形状以外の要因に関係付けた第２の変換差残差量関数と、
   を用いて前記第１のパターンの形状から予測された前記第３のパターンの形状に基づいて前記第１のパターンの形状を補正するステップを備え、
   前記第１の工程は、マスクプロセスであり、
   前記第１のパターンは、マスクパターンであり、
   前記第２の工程は、リソグラフィプロセスであり、
   前記第２のパターンは、レジストパターンであり、
   前記第３の工程は、エッチングプロセスであり、
   前記第３のパターンは、被加工膜パターンであることを特徴とするパターン補正方法。
3. 請求項１記載のパターン予測方法によって予測した前記第３のパターンとターゲットパターンとの差分を測定する工程と、前記差分が許容値未満であれば、前記第１のパターンを転写パターンとして確定し、前記差分が許容値以上であれば、前記差分が許容値未満となるように前記第１のパターンを補正したパターンを転写パターンとして確定する工程と、を含む工程により確定した前記転写パターンを半導体基板上に転写することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 第１の工程により形成される第１のパターンと前記第１の工程に続く第２の工程により形成される第２のパターンとを前記第１及び第２のパターンの輪郭形状に基づいて関係付けた第１の変換関数と、
   前記第２の工程により形成される前記第２のパターンと前記第２の工程に続く第３の工程により形成される第３のパターンとを前記第２及び第３のパターンの輪郭形状に基づいて関係付けた第２の変換関数と、
   前記第１の変換関数により求められる前記第２のパターンの予測形状と前記第２の工程により実際に得られる前記第２のパターンの形状との残差量を前記第１及び第２のパターンの輪郭形状以外の要因に関係付けた第１の変換差残差量関数、又は、前記第２の変換関数により求められる前記第３のパターンの予測形状と前記第３の工程を実際に適用して得られる前記第３のパターンの形状との残差量を前記第２及び第３のパターンの輪郭形状以外の要因に関係付けた第２の変換差残差量関数と、
   を用いて前記第１のパターンの形状から前記第３のパターンの形状を予測するステップをコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記第１の工程は、マスクプロセスであり、
   前記第１のパターンは、マスクパターンであり、
   前記第２の工程は、リソグラフィプロセスであり、
   前記第２のパターンは、レジストパターンであり、
   前記第３の工程は、エッチングプロセスであり、
   前記第３のパターンは、被加工膜パターンであることを特徴とするプログラム。