JP2005134520A - マスクパターンデータ作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑なＬＳＩパターンにおいて、プロセス余裕度を保ちながら欠陥の無い高精度な近接効果補正マスクを短時間で提供することを課題とする。
【解決手段】設計データに対して近接効果補正を施す工程（Ｓ１２）と、プロセス余裕度が劣化する箇所を抽出する工程（Ｓ１３）と、抽出されたプロセス余裕度が劣化する箇所に対してパターン補正を行う工程（Ｓ１４）とを行うことにより高精度なパターン形成を実現する。以上のように、本発明のマスクパターンデータ作成方法によれば、複雑なＬＳＩパターンにおいて、プロセス余裕度を保ちながら補正欠陥の無い高精度な近接効果補正マスクを短時間で提供することができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、フォトマスクのパターンデータを作成する方法に関するものである。

近年、半導体を用いた大規模集積回路装置（以下、ＬＳＩと称する。）の寸法の微細化により、ＬＳＩ製造工程のひとつであるリソグラフィ工程において、光近接効果（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｅｆｆｅｃｔ）により生じるレチクル等に形成された設計パターンの寸法（マスク寸法）と該設計パターンがレジスト上に転写されてなる転写パターンの寸法（加工寸法）との差が無視できなくなってきている。これにより、設計パターンの寸法をそのままマスク寸法と対応させていたのでは、加工寸法が所望の設計寸法と一致しなくなるという問題が出てきている。それを回避するため、近接効果によって生じる加工寸法のマスク寸法に対する変動量を評価し、加工寸法が設計寸法に対して変動しないようにマスクレイアウトを修正したデータを作成する。例えば、回路パターンにおいて、加工寸法がマスク寸法よりも細くなる部分には、設計寸法よりもマスクパターン寸法を太くし、加工寸法がマスク寸法よりも太くなる部分には、設計寸法よりもマスクパターン寸法を細くなるように修正する。このような光近接効果を考慮したマスクパターンを近接効果補正（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：ＯＰＣ）パターンと呼ぶ。

従来の近接効果補正としては、例えば、特許文献１に記載されているものがあった。この特許文献１について図１１を用いて説明する。

図１１は、従来の近接効果補正フローを示すものである。ステップＳ０１は、設計パターンデータをＣＰＵ内に読み込み、ラインとスペースの関係からプロセス余裕度が基準値に達していない配線パターンを設計パターンから抽出する工程である。プロセス余裕度が、ある基準を未達の場合には、ステップＳ０２により、プロセス余裕度が基準値を達するように補正を施す。この補正は、ステップＳ０３により、パターンピッチが原形の設計データのピッチと一定に保たれているかチェックされ、ステップＳ０４により、配線容量が許容範囲内に収まっているか否かを判定される。次にステップＳ０５により、補正後の配線パターンがデザインルールを満たしているかを判定する。ステップＳ０３からステップＳ０５までの判定を通ったデータに対して、ステップＳ０６の近接効果補正が施され、ステップＳ０７のマスク作製工程へと進む。
特開２００２−１３１８８２号公報

しかしながら、上述のような従来のマスクパターン補正方法では、一次元的に見ると同じ環境のパターン内でマージンが少なくなるような場合に、全ての箇所で露光余裕度を満たして補正することが難しかった。実際のＬＳＩパターンは、二次元的に広がりを持っているため、隣接するパターン幅やパターンまでの間隔の影響だけではなく、自分自身の長さの影響も受けて寸法変動を起こす。

図１２を用いて具体的に説明する。

マスクパターン８１は、露光工程によりレジストパターン８２のように形成される。このパターンの中で、ラインパターンの中央は、パッド形状のパターン８３の影響を受けて、レジストパターン８４のように、局所的に細くなり露光余裕度が小さくなる場所が存在する。この局所的にマージンの少なくなるレジストパターン８４が存在するのは、光学的な影響で、露光装置の光源の波長やレンズの特性によって、その位置やパターン劣化の度合いは異なる。従来例では、設計レイアウトを一次元的に取り扱い、その中で露光余裕度が小さくなるようなパターン幅とパターン間隔を抽出して設計パターンに変更を行っているため、図１２のような二次元的な影響を考慮することができず、結果的にこのまま近接効果補正（ＯＰＣ）を施しても、局所的なパターン劣化があるレジストパターン８４については、余裕度を保った補正を施すことが難しいという問題点があった。

また、二次元的なレイアウトの影響により余裕度が劣化する場所が存在するために、ＯＰＣ処理後のマスクデータ検証もしくは、マスク作製後のウェーハ上での実パターンの欠陥検証が必須となる。そして、マスクデータ検証、またはマスク作製後のウェーハ上でのパターン欠陥検証でパターン欠陥が発見された場合には、露光余裕度に応じて設計パターンを変更する従来例のステップＳ０２の余裕度の基準を変更する等のルールの変更が必要となり、ＯＰＣ処理からマスク再作製の工程をやり直すこととなる。そのため、良品マスクを得るまでに多大な時間のロスを生じることとなるという問題点があった。

また、設計ルールは同じであっても、二次元的なレイアウト、例えば配線パターンの長さやライン端の形状や大きさにはさまざまな組み合わせがあり、それぞれの組み合わせに応じて露光余裕度が劣化する場所を規定して、それぞれの箇所で露光余裕度を基準以上に保つように基準を決めることは非常に難しく、ＯＰＣ処理後でないと余裕度が基準以上であるかどうかを検証できないといった問題点があった。

本発明は、前記従来の問題を解決し、複雑なＬＳＩパターンにおいて、プロセス余裕度を保ちながら欠陥の無い高精度な近接効果補正マスクを短時間で提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の近接効果補正方法は、余裕度を保った設計データに変更する工程と、その変更後の設計データに対して近接効果補正を施す工程と近接効果補正後に余裕度が劣化する箇所を抽出する工程と抽出された余裕度の劣化する箇所に対してパターン補正を行う工程とで構成される補正処理を行う。

本発明の近接効果補正方法において、余裕度の劣化する箇所に対するパターン補正を行う工程は、余裕度の劣化度に応じて自動的にパターンを付加もしくは削除する方法によってもよい。

もしくは、余裕度の劣化する箇所のパターンレイアウトを考慮してＤＲＣ（デザインルールチェック）を用いてパターンを付加もしくは削除してもよい。

本発明の近接効果補正方法において、余裕度の劣化する箇所に対するパターン補正後、当該箇所周辺を抜き出して検証し基準を満たしているかどうか判定することが望ましい。

以上のように、本発明のマスクパターンデータ作成方法によれば、複雑なＬＳＩパターンにおいて、プロセス余裕度を保ちながら補正欠陥の無い高精度な近接効果補正マスクを短時間で提供することができる。

本発明の実施の形態について図１の工程フローにしたがって説明する。

最初に、設計パターンデータを設計パターン変更工程Ｓ１１により、設計データからプロセス余裕度を考慮した所望パターンへの変換を行う。

ここで、図２を用いて、マスクパターンの処理プログラムの内部構成について説明する。

設計パターンデータは、マスクデータ処理プログラムに入力される。設計パターン変更部Ｓ２１でプロセス余裕度を保つように設計データ変更後、近接効果補正部Ｓ２２により、Ｓ２１で変更された設計データを所望として近接効果補正処理が施される。エラー箇所抽出部Ｓ２３により、補正されたマスクデータで露光シミュレーションを行い、余裕度が小さい箇所を抽出し、抽出された箇所に対して、パターン修正部Ｓ２４においてパターン修正する。

図３及び図４を用いて、設計パターン変更方法の一例を示す。

図３は、プロセス余裕度を保つためのパターン変更量ｄｅｌｔａをパターン幅Ｌとパターン間隔Ｓに応じて規定したデータテーブルである。この変換量ｄｅｌｔａは、Ｌｉｎｅｓ＆Ｓｐａｃｅパターンの線幅やスペース幅をパラメータとして寸法振りしたマスクを用いた露光実験により、もしくは光強度シミュレーションにより、ライン幅とスペース幅の組み合わせ毎における露光余裕度の結果から、設計所望寸法における寸法規格の下限もしくは上限の寸法を得るために必要なレジストパターン寸法の中央値を求めることにより決めることができる。

次に、図４を用いて、図３に示した変換テーブルに基づいて、設計データを所望パターンデータに変更する一例を説明する。

設計パターン４１ａのエッジ部から隣接する設計パターン４１ｂに対して垂直に延長した補助線４０を図中に示した。補助線４０で囲まれた各々のエッジでのパターン幅４３と間隔４４を測長し、図３の補正テーブルのうち測長されたパターン幅と間隔が該当するｄｅｌｔａの値を付加する。同様に全てのパターンエッジについて、補正された結果が所望パターン４２となる。

また、所望パターンは、先述のようにテーブル化されたルールに則って作成してもよいし、二次元的に余裕度が劣化する箇所を対象に作成してもよい。例えば、図５に示す設計パターン１０５が、大面積をもつ矩形パターンと細線パターンから構成されている場合には、大面積パターンの幅１０２が細線の幅１０１の寸法の規定以上であれば、余裕度が劣化すると判断し、余裕度が劣化する点までの距離１０３の位置に所望パターン１０４を追加する。

次に、図１の工程Ｓ１３について、設計パターンが基準以上のプロセス余裕度を満たすように変更した後、近接効果補正部Ｓ１２に進む。近接効果補正は、工程Ｓ１１で更新された設計パターンを実現するような近接効果補正パターンに変更する。

この近接効果補正部Ｓ１２の後の段階においては、局所的な余裕度劣化ポイントを含有したままである。そこで、次にプロセス余裕度が基準以上であるかどうかを確認する工程Ｓ１３を行う。

次に、図１において、図９を用いてプロセス余裕度確認方法を説明する。ＯＰＣ補正後のパターン１１３をマスクパターンとして光強度シミュレーションに入力する。このときの光強度計算はベストフォーカス・最適露光状態でもよく、フォーカスずれ・露光量ずれの状態でもよい。出力結果としての光強度分布１１２を図形パターンとし、設計から余裕度を保つように変更された所望パターン１１１と光強度分布図形１１２と比較する。比較した結果、乖離パターン１１４の面積もしくは線幅が規定以上であればその部分は露光余裕が少ない場所であると判定できる。もしくは、ラインパターン上やスペース上の光強度を計算し、その光強度が基準以上かもしくは以下であるかによって、余裕度が満たされているかを判断基準にして抽出してもよい。

次に、図１において、抽出された箇所に対して、パターン修正Ｓ１４を行う。この修正は、パターン形状がラインアンドスペースに合致するような単純な形状の場所ではなく、二次元的な影響を受けて精度が劣化する箇所を修正を行うものである。つまり、線幅の精度よりも余裕度を保つための修正となる。

ここで、図６に示すような修正テーブルによってエラー箇所を補正する。修正テーブルは、余裕度確認工程Ｓ１３で所望パターンからの乖離量（エラー度合い）とそのエラー箇所のマージンを補うのに必要な補正寸法とのテーブルとなる。エラー度合いは、所望パターンからの乖離が無い場所を０として、そこからの乖離の度合いのパーセンテージによって示している。

パターン修正工程Ｓ１４は、余裕度の劣化する箇所のレイアウト環境を認識し、ＤＲＣ（デザインルールチェック）の手法を用いて、抽出された余裕度の劣化する箇所に対して、パターンを付加もしくは削除してもよい。

図１０にパターン削除の一例を示す。

設計パターン図形１２２において、ＯＰＣ後のパターン図形１２１の短絡するエラー１２０が出ている場合、ＤＲＣ的にエラー近辺の寸法（例えばパターン間隔１２４ｓ、パターンの幅１２４ｈ，１２４ｗ）により、点線で示したパターン１２３を形成する。そして、このパターン１２３とＯＰＣ後のパターン図形１２１と重複する部分のパターンを削除したマスクパターン形状にすることにより、一定の短絡マージンを保つスペース間隔を保持することができる。

パターン修正Ｓ１４を施したのち、マスクデータＳ１５を出力、マスク作製工程へと進む。

パターン修正工程Ｓ１４後に、再度プロセス余裕度が基準以上となったのかどうか確認する工程Ｓ１３へ戻ってもよい。

また、図７に示すように、設計データ変更を省いて、近接効果補正Ｓ１２を行ったのちにプロセス余裕度が基準以下の箇所を抽出Ｓ１３し、抽出されたパターンに対してパターン修正Ｓ１４を施す処理プログラムの処理フローでも実施することができる。設計パターンデータがパターン処理プログラムに入力され、近接効果補正Ｓ１２が行われる。近接効果補正処理の後、余裕度確認処理Ｓ１３を行い、近接効果補正後のマスクで余裕度が基準値以下の箇所を抽出する。抽出された余裕度が基準値以下の箇所に対してパターン修正処理Ｓ１４を行う。余裕度確認Ｓ１３で基準値以下のパターンが無い場合、パターン修正Ｓ１４が終わった後は、マスクデータＳ１５に変換され、マスク作製工程へ進む。

図８は処理プログラムの構成を示したもので、近接効果補正部Ｓ２２、エラー箇所抽出部Ｓ２３、パターン修正部Ｓ２４とで構成される。このエラー箇所抽出部Ｓ２３では、ＯＰＣ後のマスク形状から光学シミュレーションを行い、各パターンの内側および外側の光強度値、もしくは光強度から予測される線幅が一定基準を満たしているかどうかを確認する。この光強度シミュレーションは最適露光条件でもよいが、デフォーカス状態や露光量ずれ状態でもよい。光強度値で判断する場合を説明する。ポジレジストでマスクパターンとレジストパターンが一対一で対応する場合を想定すると、パターンの内側が基準光強度よりも低ければそのパターンが断線や倒れを生じる可能性は低く、基準光強度よりも高いと断線や倒れなどのパターン不良を生じる可能性が高い。また、パターン外側の光強度値が基準よりも高ければ短絡する可能性は低いが、基準値よりも低いとそのパターンは短絡する可能性が高くなる。この基準光強度は、マスクの種類や光学条件によって異なり、最適露光に対して決められる。

線幅で判断する場合を説明する。光強度分布の中で最適露光条件での等高線から、予想線幅を求める。この予想線幅が例えば±１０％の基準の中にある場合には問題無しとし、基準以下もしくは以上である場合、断線もしくは短絡が発生する可能性が高いと判断する。また、デフォーカス、露光ずれ状態の予想線幅から変化量の大きいパターンを抽出してもよい。

以上説明したように、本発明のマスクパターンデータ作成方法は、複雑なＬＳＩパターンにおいて、プロセス余裕度を保ちながら且つ補正欠陥の無い高精度な近接効果補正マスクを短時間での提供に有用である。

本発明の実施の形態１におけるマスクパターンデータの作成処理フロー図 本発明の実施の形態１におけるマスクパターン処理プログラムの内部構成図 本発明の実施の形態１における所望パターン作成ルールテーブルの一例を示す図 本発明の実施の形態１における設計パターンと所望パターンの一例を示す図 本発明の実施の形態１におけるパターンが付加された設計パターンを示す図 本発明の実施の形態１におけるエラー度合いと補正寸法のテーブルの一例を示す図 本発明の実施の形態１におけるマスクパターンデータの作成処理フローの変形例を示す図 本発明の実施の形態１におけるマスクパターン処理プログラムの内部構成図の変形例を示す図 本発明の実施の形態１における設計パターン変更方法の説明図 本発明の実施の形態１におけるパターンが削除された設計パターンを示す図 従来のマスクパターン作成フロー図 従来の設計パターン変更方法の説明図

符号の説明

４０ 補助線
４１ａ 設計パターン
４１ｂ 設計パターン
４２ 所望パターン
４３ パターン幅
４４ 間隔
８１ マスクパターン
８２ レジストパターン
８３ パターン
８４ レジストパターン
１０１ 幅
１０２ 幅
１０３ 距離
１０４ 所望パターン
１０５ 設計パターン
１１１ 所望パターン
１１２ 光強度分布図形
１１３ パターン
１１４ 乖離パターン
１２０ エラー
１２１ パターン図形
１２２ 設計パターン図形
１２３ パターン
１２４ｈ 幅
１２４ｓ パターン間隔
１２４ｗ 幅

Claims (4)

1. 設計データに対して近接効果補正を施す工程（ａ）と、
   前記工程（ａ）の後にプロセス余裕度が劣化する箇所を抽出する工程（ｂ）と、
   抽出された前記プロセス余裕度が劣化する箇所に対してパターン補正を行う工程（ｃ）とを備えることを特徴とするマスクパターンデータ作成方法。
2. 前記工程（ａ）は前記設計データをプロセス余裕度を保った設計パターンに変更した後、近接効果補正を行うことを特徴とする請求項１記載のマスクパターンデータ作成方法。
3. 前記工程（ｃ）における前記パターン補正は劣化の度合いに応じたパターン補正ルールに則って補正することを特徴とする請求項１記載のマスクパターンデータ作成方法。
4. 前記工程（ｃ）において、前記劣化する箇所をパターンレイアウトルールにより抽出して規定のパターンを付加もしくは削除することを特徴とする請求項１記載のマスクパターンデータ作成方法。

Images