JP2006053248A - 設計パターンデータ作成方法、マスクパターンデータ作成方法、マスク製造方法、半導体装置の方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 ＴＡＴの短縮を図れる設計パターンデータ作成方法を提供すること。
【解決手段】 設計パターンデータ作成方法は、第１の設計パターンデータに基づいて第１のマスクパターンデータを作成する工程Ｓ１と、第１のマスクパターンデータに基づいて該第１のマスクパターンデータに対応したウェハ上に形成される第１のウェハパターンを予測する工程Ｓ５と、第１のウェハパターンと第１の設計パターンデータに対応した第１の設計パターンとの差分が、予め決められた許容変動量内に収まっているか否かを判断する工程Ｓ６と、差分が許容変動量内に収まっていない場合、差分に対応した箇所の第１の設計パターンデータを修正する工程Ｓ７と、第１の設計パターンデータから修正された差分に対応した箇所の第１の設計パターンデータが除かれたデータと、修正された差分に対応した箇所の第１の設計パターンデータとを合成し、第２の設計パターンデータを作成する工程Ｓ１０とを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置の製造に使用されるマスクの設計パターンデータ作成方法、マスクパターンデータ作成方法、マスク製造方法、半導体装置の製造方法およびプログラムに関する。

近年の半導体製造技術の進歩は非常に目覚しく、最小加工寸法０．１３μｍサイズの半導体デバイスが量産されている。このような微細化はマスクプロセス技術、光リソグラフィ技術、およびエッチング技術等の微細パターン形成技術の飛躍的な進歩により実現されている。

パターンサイズが十分大きい時代には、ウェハ上に形成したいＬＳＩパターンの平面形状をそのまま設計パターンとして描き、その設計パターンに忠実なマスクパターンを作成し、そのマスクパターンを投影光学系によってウェハ上に転写し、下地をエッチングすることによってほぼ設計パターン通りのパターンをウェハ上に形成できた。

しかし、パターンの微細化が進むにつれて、各プロセスでパターンを忠実に形成することが困難になってきており、その結果として、最終仕上がり寸法が設計パターン通りにならない問題が生じてきた。

このような問題を解決するために、各プロセスでの変換差を考慮して、最終仕上がり寸法が設計パターン寸法と等しくなるように、設計パターンと異なるマスクパターンを作成する手段（以下マスクデータ処理と言う）が非常に重要になっている。

マスクデータ処理には、図形演算処理やデザインルールチェッカー（Ｄ．Ｒ．Ｃ.）等を用いてマスクパターンを変化させるＭＤＰ（mask date processing）処理、近年では光近接効果（ＯＰＥ:optical proximity effect）を補正するためのＯＰＣ（optical proximity correction）処理等がある。これらの処理を行うことによって、最終仕上がり寸法が所望の寸法になるようにマスクパターンを適切に補正する。

しかし、ロジックデバイスのようにより一層のＴＡＴ（Turn Around Time）が要求されるデバイスにおいては、マスクデータ処理に要する処理時間の増大が、そのままＴＡＴを増大させる原因となる。一方で、マスクデータ処理の負荷を減らしてデバイスを作成するためには、デザインルール（以下Ｄ．Ｒ．と言う）の緩和が必要となる。Ｄ．Ｒ．の緩和は、チップサイズの増大による競争力の低下を招く恐れがある。

ここで言うＤ．Ｒ．とは、設計レイアウトに対して制約をつけるためのルール全てを含んでいる。従来から用いられているパターンの線幅、パターン間スペース距離等に応じたレイアウト制約のみならず、パターンの形状（コーナーであるとか、ラインエンドであるとか）等に応じたレイアウト制約等も含む。さらに、レイアウト制約の指定については、寸法（距離）、面積等の単位で指定する他に、パターンに対する寸法変形量（リサイズ量）で制約する場合もある。このようにレイアウトを制約するためのルールを全て総称してＤ．Ｒ．と呼ぶ。

ＴＡＴの向上とチップサイズの縮小を両立させることのできるＤ．Ｒおよびマスクデータ処理負荷を決定するために、次世代で使われるＤ．Ｒ．に基づいて前世代の設計資産をコンパクションして次世代使用されることが予測される設計レイアウトを取得し、その設計レイアウトを用いてマスクデータ処理、およびリソグラフィシミュレーションを行ない、その評価結果をＤ．Ｒ．にフィードバックすると言う方法が提案されている（特許文献１）。

この方法では、従来のようなデバイスの基本的なパターンのみならず、実際のデバイスで使用されるレイアウトに近いものからＤ．Ｒ．を決定することができるため、実際に起こり得る問題点を予め回避したＤ．Ｒ．を提示することが可能となる。

しかし、この方法で提示されたＤ．Ｒ．で設計レイアウトを作成しても、必ずしもチップサイズが最小になるとは限らない。なぜなら、問題となったパターンに相当するＤ．Ｒ．を緩めると、そのパターン以外の問題となっていないパターンもＤ．Ｒ．に従ってパターンが緩められてしまうため、チップ面積が無駄に増加してしまうからである。

ここで、Ｄ．Ｒ．の種類を増やすことによって、問題個所のみを抽出することができるようにＤ．Ｒ．を設定する方法も考えられるが、すべてのパターン種に対して個別のＤ．Ｒ．を割り当てることは不可能である。また、Ｄ．Ｒ．を複雑にすることによって設計者が設計レイアウトを作成する負荷が増大したり、Ｄ．Ｒ．Ｃによる検証も複雑になる等の困難も発生する。

Ｄ．Ｒ．ですべてのパターン種を表現することが困難になると、少なくともいくつかのパターン種において、与えられた所定スペックでウェハ上に形成できないパターン（今後、危険パターンと呼ぶ）が生じる恐れがある。一方で、Ｄ．Ｒ．はチップ面積と密接に関係しているため、Ｄ．Ｒ．の数値を緩く設定すると、チップ面積は増大してしまう。したがって、危険パターンの個数や種類と、チップ面積と、Ｄ．Ｒ．との相関を見出すことによって、適切にＤ．Ｒ．を設定することが重要になる。

さらに、危険パターンの個数や、チップ面積はＤ．Ｒ．設定のみならず、プロセスパラメータ（マスクデータ処理のためのパラメータも含まれる）によっても変化する。

例えば、ある決まったＤ．Ｒ．であっても、露光装置の露光波長（λ）、レンズ開口数（ＮＡ）、照明形状（σ、ε）、マスクの位相・透過率などが変わると、危険パターンの個数やチップ面積は変動する。

これらの問題を解決するために、最適なＤ．Ｒ．とプロセスパラメータとを同時に決定する方法およびシステムが提案されている。この方法およびシステムを用いることにより、Ｄ．Ｒ．のみならず、そのＤ．Ｒ．で書かれたパターンをウェハ上に忠実に形成することのできるプロセスパラメータをも同時に決定することが可能となる。

しかし、上記方法およびシステムを用いてＤ．Ｒ、およびプロセスパラメータを逐次的に決定するとき、レイアウトのある一部分Ａ、Ｂに着目する場合、Ａの部分では、あるＤ．Ｒ．１では問題が発生しないが、別のＤ．Ｒ．２では問題が発生し、Ｂの部分では、反対にあるＤ．Ｒ．１では問題が発生するが、別のＤ．Ｒ．２では問題が発生しない、というようにＤ．Ｒ．決定、プロセスパラメータ決定することが難しくなる場合がある。

さらに、１度作成したマスクに対して、部分的な設計パターン修正が入り、再度マスクを作成しなおす場合を想定すると、設計変更個所に対するプロセスパラメータの最適化を行った結果、以前作成したマスクとは異なるパラメータが最適である（つまりプロセスパラメータを変更する必要がある）となると、修正個所以外のすべてのレイアウト部分が、以前に作成したマスクと変わってしまう問題がある。

その場合、デバイスの信頼性の観点から再度新条件での信頼性評価を行う必要があり、非常に手間がかかる。また、設計パターンの一部分だけを修正したにもかかわらず、再度全パターンに対して非常に時間を要するマスクデータ処理を行う必要がある。このような再信頼性評価やマスクデータ処理によって、ＴＡＴが非常に長くなってしまう。
特開２００２−２６１２６号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、ＴＡＴの短縮を図れる設計パターンデータ作成方法、マスクパターンデータ作成方法、マスク製造方法、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。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。

本発明に係る設計パターンデータ作成方法は、ウェハ上に形成するべきパターンに対応した設計パターンデータを決定する設計パターンデータ作成方法であって、第１の設計パターンデータに基づいて第１のマスクパターンデータを作成する工程と、前記第１のマスクパターンデータに基づいて該第１のマスクパターンデータに対応した前記ウェハ上に形成されるウェハパターンを予測する工程と、前記予測したウェハパターンと前記ウェハ上に形成するべき前記パターンとの差分が、予め決められた許容変動量内に収まっているか否かを判断する工程と、前記差分が前記許容変動量内に収まっていない場合、前記第１の設計パターンデータのうち前記差分に対応した箇所を含む部分を選択的に修正する工程と、前記選択的に修正した箇所を含む部分に対応した前記第１のマスクパターンデータと、前記第１のマスクパターンデータから前記選択的に修正した箇所を含む部分に対応した前記第１のマスクパターンデータが除かれたデータとを合成し、第２の設計パターンデータを作成する工程とを含むことを特徴とする。

本発明に係るマスクパターンデータ作成方法は、ウェハ上に形成するべきパターンに対応したマスクパターンデータを決定するマスクパターンデータ作成方法であって、第１の設計パターンデータに基づいて第１のマスクパターンデータを作成する工程と、前記第１のマスクパターンデータに基づいて該第１のマスクパターンデータに対応した前記ウェハ上に形成されるウェハパターンを予測する工程と、前記予測したウェハパターンと前記ウェハ上に形成するべき前記パターンとの差分が、予め決められた許容変動量内に収まっているか否かを判断する工程と、前記差分が前記許容変動量内に収まっていない場合、前記予測した前記ウェハパターンの前記差分に対応した箇所の中心付近から所定の範囲を超えた領域内に含まれる部分に対応した、前記第１の設計パターンデータを選択的に修正し、第１の部分修正パターンデータを作成する工程と、前記第１の設計パターンデータから前記第１の部分修正パターンデータが除かれたデータと前記第１の部分修正パターンデータとを合成し、第２の設計パターンデータを作成する工程と、第２の設計パターンデータに基づいて第２のマスクパターンデータを作成する工程とを含むことを特徴とする。

本発明に係るマスク製造方法は、第１の設計パターンデータに基づいて第１のマスクパターンデータを作成する工程と、前記第１のマスクパターンデータに基づいて該第１のマスクパターンデータに対応した前記ウェハ上に形成されるウェハパターンを予測する工程と、前記予測したウェハパターンと前記ウェハ上に形成するべき前記パターンとの差分が、予め決められた許容変動量内に収まっているか否かを判断する工程と、前記差分が前記許容変動量内に収まっていない場合、前記予測した前記ウェハパターンの前記差分に対応した箇所の中心付近から所定の範囲を超えた領域内に含まれる部分に対応した、前記第１の設計パターンデータを選択的に修正し、第１の部分修正パターンデータを作成する工程と、前記第１の設計パターンデータから前記第１の部分修正パターンデータが除かれたデータと前記第１の部分修正パターンデータとを合成し、第２の設計パターンデータを作成する工程と、第２の設計パターンデータに基づいて第２のマスクパターンデータを作成する工程と、前記第２のマスクパターンデータを用いて露光装置によりマスクブランクス上にパターンを描画し、フォトマスクを形成する工程とを含むことを特徴する。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、第１の設計パターンデータに基づいて第１のマスクパターンデータを作成する工程と、前記第１のマスクパターンデータに基づいて該第１のマスクパターンデータに対応した前記ウェハ上に形成されるウェハパターンを予測する工程と、前記予測したウェハパターンと前記ウェハ上に形成するべき前記パターンとの差分が、予め決められた許容変動量内に収まっているか否かを判断する工程と、前記差分が前記許容変動量内に収まっていない場合、前記予測した前記ウェハパターンの前記差分に対応した箇所の中心付近から所定の範囲を超えた領域内に含まれる部分に対応した、前記第１の設計パターンデータを選択的に修正し、第１の部分修正パターンデータを作成する工程と、前記第１の設計パターンデータから前記第１の部分修正パターンデータが除かれたデータと前記第１の部分修正パターンデータとを合成し、第２の設計パターンデータを作成する工程と、第２の設計パターンデータに基づいて第２のマスクパターンデータを作成する工程と、前記第２のマスクパターンデータを用いて露光装置によりマスクブランクス上にパターンを描画し、フォトマスクを形成する工程と、前記フォトマスクを用いたリソグラフィグラフィプロセスによりウェハを含む基板上にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクにして前記基板をエッチングし、パターンを形成する工程とを含むことを特徴する。

本発明に係るプログラムは、コンピュータに、ウェハ上に形成するべきパターンに対応したマスクパターンデータを決定するマスクパターンデータ作成方法の手順を実行させるものであって、第１の設計パターンデータに基づいて第１のマスクパターンデータを作成させる手順と、前記第１のマスクパターンデータに基づいて該第１のマスクパターンデータに対応した前記ウェハ上に形成されるウェハパターンを予測させる手順と、前記予測したウェハパターンと前記ウェハ上に形成するべき前記パターンとの差分が、予め決められた許容変動量内に収まっているか否かを判断させる手順と、前記差分が前記許容変動量内に収まっていない場合、前記予測した前記ウェハパターンの前記差分に対応した箇所の中心付近から所定の範囲を超えた領域内に含まれる部分に対応した、前記第１の設計パターンデータを選択的に修正し、第１の部分修正パターンデータを作成させる手順と、前記第１の設計パターンデータから前記第１の部分修正パターンデータが除かれたデータと前記第１の部分修正パターンデータとを合成し、第２の設計パターンデータを作成させる手順と、第２の設計パターンデータに基づいて第２のマスクパターンデータを作成させる手順とを実行させる。

本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記載および添付図面によって明らかになるであろう。

本発明によれば、ＴＡＴの短縮を図れる設計パターンデータ作成方法、マスクパターンデータ作成方法、マスク製造方法、半導体装置の製造方法およびプログラムを実現できるようになる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る設計パターンデータの作成工程からウェハパターンの作成工程までの流れを示すフローチャートである。設計パターンデータは、例えば半導体集積回路装置のデータである。

まず、設計パターンデータ（第１の設計パターンデータ）が作成される（ステップＳ１）。予め作成された設計パターンデータが与えられる場合もある。

次に、設計パターンデータに対してＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理が施され（ステップＳ２）、さらにマスクプロセス、リソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスでのパターン変換差を補正する補正処理が施され、マスクパターンデータが作成される（ステップＳ３）。

次に、マスクパターンデータを入力データに用いて、マスクプロセス、リソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを含むプロセスシミュレーションがシミュレータにより行われ（ステップＳ４）、さらに、マスクプロセス、リソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを含むプロセスに予想されるプロセスばらつきを考慮して、ウェハパターンデータ（ウェハ上での仕上がり平面形状に係るデータ）が予測される（ステップＳ５）。

次に、ステップＳ５にて予測されたウェハパターン（予測ウェハパターン）とウェハ上に形成するべきパターン（設計ウェハパターン）との差分（ウェハ上での仕上がり平面形状と設計パターン平面形状との差分）が取られ、この差分が予め与えられている許容変動量内に収まっているか否かが判断される（ステップＳ６）。

予測ウェハパターンを構成する各パターンにはパラメータが与えられており、該パラメータの値に対して許容変動量が予め決められている。上記パラメータとしては、例えば、そのパターンの周囲にある同一レイヤ内のパターンとの関係、そのパターンの上または下にあるパターンとの関係、デバイス特性、そのパターンの形状などがある。許容変動量は、例えば、所定のデバイス特性が得られるか否かを判断基準にして決められる。

図２は、そのパターンの周囲にあるパターンとの関係の一例を示す図である。図２の場合、ラインパターン１がその周囲にあるラインパターン２に対して垂直（図２（ａ））あるいは平行（図２（ｂ））によって許容変動量が変わる。

図３は、そのパターンの上または下にあるパターンとの関係の一例を示す図である。図３の場合、コンタクトホール３の周縁部からコンタクトホール３上にある配線層４の周辺部までの距離Ｌ、言い換えれば、コンタクトホール３と配線層４との合わせマージンの大小によって許容変動量が変わる。合わせマージンが小さいほど許容変動量は小さくなる。図３（ａ）の方が図３（ｂ）よりも許容変動量は大きい。

ステップＳ６にて、差分が許容変動量内に収まっていない場合、設計ウェハパターンのうち上記許容変動量内に収まっていない箇所が抽出され、該抽出された箇所に対応した設計パターンデータだけが修正されるという、部分修正が行われ（ステップＳ７）、部分修正設計パターンデータが作成される（ステップＳ８）。

部分修正についてさらに説明する。

差分が大きい場合には、その差分が大きい位置を中心付近に設定し、その中心付近からある大きさの領域（所定範囲の領域）を越えた領域内に含まれる設計パターンが抽出される。ある大きさの領域内（所定の範囲内の領域内）を越えた領域は、マスクプロセス、リソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスの少なくとも一つのプロセスによる形状変化の影響が及ぶ範囲よりも広い領域であることが望ましい。

抽出された設計パターンデータおよび該設計パターンデータに対応するマスクパターンデータは、現状のプロセス条件、ＯＰＣ処理条件およびＭＤＰ処理条件下では、所定の寸法変動量を達成するために十分なプロセス余裕度を確保できないものと判断される。そのため、上記抽出された設計パターンデータまたは該設計パターンデータに対応するマスクパターンデータだけを、現状のプロセス条件でも、プロセス余裕度が確保できるように修正する。

抽出された箇所に対応した設計パターンデータ（差分が大きい設計パターンデータ）を修正する一つの方法は、コンパクションツールなどのデザインルールに基づいて自動でレイアウト変更を行えるツールを用いて、抽出された設計パターンデータに対応したパターンと抽出されていない設計パターンに対応したパターンとの境界部が矛盾しないようにレイアウト変更を行うという方法がある。

コンパクションツールとは、レイアウトと達成したいデザインルールとを入力することにより、そのデザインルールを満たすようにレイアウトを修正、もしくは縮小することのできるツールである。また、入力デザインルールの対象領域を全体領域にするだけでなく、局所的な領域にだけ適用することも可能である。

抽出された箇所に対応した設計パターンデータを修正する二つ目の方法は、コンパクションツールを用いない方法であって、修正個所の差分が小さくなるように線幅を太くする、もしくはスペースを太くするといった簡単なリサイズ処理だけで修正するという方法である。これらの処理は、市販のデザインルールチェック（Ｄ．Ｒ．Ｃ）ツールで実現することが可能である。

一つ目の方法の場合、例えば、図４に示すように、抽出された箇所のパターン（図４ではラインパターン５）の幅および上記パターンに隣接するスペース（図４ではラインスペース６）の幅を変更できるだけではなく（Ｗ→Ｗ１，Ｓ→Ｓ１）、パターンピッチも大きく変更できるため（Ｐ→Ｐ１）、非常にダイナミックな設計パターンデータの修正が可能となる。

また、図５に示すように、ピッチを変える必要はなく、デューティー比（ピッチを固定としたときのライン幅とスペース幅の比率のこと。例えば、1:1 ライン アンド スペース(Ｌ／Ｓ)パターンのデューティー比は５０％である。）だけを変化させる場合には、抽出された箇所のパターン（図５ではラインパターン５）の幅と該パターンと隣接するスペース（図５ではラインスペース６）の幅との関係（Ｗ／Ｓ）から、パターンのリサイズ量（Ｗ２／Ｓ２）が容易に決められる。したがって、ピッチを変えずに、デューティー比を変化させて修正を行う場合には、二つの目の方法を用いると良い。上記二つの方法を適宜用いて実際の修正は行われる。

次に、部分修正設計パターンデータに対してＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理が施され（ステップＳ９）、部分修正マスクパターンデータが作成される。

次に、上記部分修正マスクパターンデータと、差分が許容変動量内のマスクパターンデータ（ステップＳ７で抽出されていない箇所の設計パターンデータに対応したマスクパターンデータ）とが合成され、新たなマスクパターンデータ（第２のマスクパターンデータ）が作成される（ステップＳ１０）。

差分が許容変動量内のマスクパターンデータは、例えば、ステップＳ６における差分が許容変動量内の設計ウェハパターンに対応したマスクパターンデータから、ステップＳ３にて作成されたもともとのマスクパターンデータから不要な部分、つまり差分の大きい箇所に対応したマスクパターンデータを削除することで作成される。

次に、新たなマスクパターンデータを入力データに用いて、マスクプロセス、リソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを含むプロセスシミュレーションがシミュレータにより行われ（ステップＳ１１）、ウェハパターンデータ（ウェハ上での仕上がり平面形状に係るデータ）が予測される（ステップＳ１２）。

次に、ステップＳ１２にて予測された新たな予測ウェハパターンと設計ウェハパターンとの差分が取られ、この差分が予め与えられている許容変動量内に収まっているか否かが判断される（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３にて、差分が許容変動量内に収まっていない場合、差分が許容変動量内に収まるまで、ステップＳ６−Ｓ１３が繰り返される。

一方、ステップＳ６にて、上記差分が許容変動量内に収まっている場合、ステップＳ１の設計パターンデータが最終的な設計パターンデータとして決定される。また、ステップＳ１３にて、上記差分が許容変動量内に収まっている場合、ステップＳ８の部分修正設計パターンデータと、ステップＳ６における差分が許容変動量内の設計ウェハパターンに対応した設計パターンデータとを合成して得られるデータが最終的な設計パターンデータ（新設計パターンデータ）として決定される。

上記最終的な設計パターンデータに対してＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理が施され（ステップＳ１５）、最終的なマスクパターンデータが作成（決定）される（ステップＳ１６）。

ステップＳ１の設計パターンデータが最終的な設計パターンデータの場合、ステップＳ２のＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理が採用される。一方、上記新設計パターンデータが最終的な設計パターンデータの場合、ステップＳ９のＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理が採用される。

ステップＳ２のＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理とステップＳ９のＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理とは同じ場合もあるし、異なる場合もある。ここでは、差分が許容変動量を超えた場合の修正方法の対象が設計パターンデータだけなので、上記二つのＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理は同じになる。修正方法の対象がＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理を含む場合、上記二つのＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理は異なる。

上記マスクパターンデータを用いてＥＢ露光装置によりマスクブランクス上にマスクパターンが描画され（ステップＳ１７）、その後、現像等の周知の工程が行われ、フォトマスクが製造される（ステップＳ１８）。

上記フォトマスクを用いたフォトリソグラフィプロセスにより（ステップＳ１９）、基板上にレジストパターンが形成される（ステップＳ２０）。

上記基板は、半導体ウェハと、該半導体ウェハ上に設けられた被加工部材とを備えている。被加工部材は絶縁膜や導電膜である。被加工部材が絶縁膜の場合、上記レジストパターンは、例えば、ヴィアホールや配線溝に対応したパターンを備えている。被加工部材が導電膜の場合、上記レジストパターンは、例えば、電極や配線に対応したパターンを備えている。半導体ウェハ自身が被加工部材である場合もある。この場合、上記レジストパターンは、例えば、素子分離溝に対応したパターンを備えている。

上記レジストパターンをマスクにして被加工部材が例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）プロセスによりエッチングされ（ステップＳ２１）、その後、上記レジストパターンが除去され、ウエハ上に所望のパターン（ウェハパターン）が形成される（ステップＳ２２）。

設計パターンおよびマスクパターンの部分的な修正を繰り返すことにより、所定のプロセスばらつき条件を考慮してもすべての設計パターンがウェハ上で許容変動量を達成することができる。部分的にしかパターン修正を行わないため、デバイス信頼性評価の軽減、問題のあるパターンに対して特殊なデザインルールを割り当てる、特殊なOPC、MDP処理条件を割り当てるといったことが容易になり、処理TATも向上できる。

以上述べたように実施形態によれば、設計パターンデータの全てを修正するという従来方法とは異なり、差分が許容変動量を越えた箇所に対応した設計パターンデータだけを修正することにより、所定のプロセスばらつき条件を考慮しても、全ての設計ウェハパターンの変動量を許容変動量内に容易に収めることができ、その結果として、ＴＡＴの短縮を図れ設計パターンデータ作成方法、マスクパターンデータ作成方法、マスク製造方法、半導体装置の製造方法を実現できるようになる。

部分的にしかパターン修正を行わないため、デバイス信頼性評価の軽減、問題のあるパターンに対して特殊なデザインルールを割り当てるといったことが容易になり、デバイス特性の向上を容易に実現できるようになる。さらに、マスクパターンの部分的な修正も繰り返す場合には、特殊なＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理条件を割り当てるといったことが容易になり、これによってもＴＡＴやデバイス特性の向上を図れるようになる。

（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る設計パターンデータの作成工程からウェハパターンの作成工程までの流れを示すフローチャートである。なお、図１と対応する部分には図１と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。また、特に言及していない項目については第１の実施形態に準ずるものとする。

本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、許容変動量を超える差分が生じた場合、設計パターンデータではなく、ＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理を修正することにある。

まず、第１の実施形態と同様に、ステップＳ１−Ｓ６が行われる。

次に、ステップＳ６にて、差分が許容変動量内に収まっていない場合、予測ウェハパターンのうち上記許容変動量内に収まっていない箇所が抽出され（ステップＳ７ａ）、該抽出された箇所に対応した設計パターンデータ（抽出設計パターンデータ）が抽出される（ステップＳ８）。

次に、抽出設計パターンデータに対してだけ修正ＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理が施され（ステップＳ９ａ）、部分修正マスクパターンデータが作成される。すなわち、ステップＳ７ａで抽出された箇所の予想ウェハパターンに対応したマスクパターンデータ（抽出マスクパターンデータ）だけが修正されるという、部分修正が行われる。

抽出マスクパターンデータの修正方法には様々な方法があるが、その中でも、本実施形態のように、抽出された箇所に適用するＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理の条件を、抽出されてない箇所のＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理の条件とは異なる条件に設定し、抽出された箇所にＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理を施すという修正方法が最も容易である。

その具体的な手法は、例えば、図７に示すように、差分が大きい個所の中心付近にその場所を明示するための”キーパターン７“が配置される。キーパターン７が配置されている個所およびその近傍は、差分が大きいと判断される。そのため、キーパターン７からある大きさの範囲に含まれるマスクパターンに対応した設計パターンデータのみが抽出され、その抽出された設計パターンデータだけに対して、異なる条件でＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理が施される。

上記ある大きさの範囲は、マスクプロセス、リソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスの少なくとも一つのプロセスによる形状変化の影響が及ぶ範囲よりも広い領域であることが望ましい。

次に、部分修正マスクパターンデータと、差分が許容変動量内のマスクパターンデータ（ステップＳ７ａで抽出されていない箇所の設計パターンデータに対応したマスクパターンデータ）とが合成され、新たなマスクパターンデータが作成される（ステップＳ１０）。

上記二つのマスクパターンデを合成する際には、ステップＳ３にて作成されたもともとのマスクパターンデータから不要な部分（差分の大きい箇所に対応したマスクパターンデータ）を除去し、その後、もともとのマスクパターンデータから上記不要な部分を除去して残ったマスクパターンデータと部分修正マスクパターンデータとが周知のＭＤＰ処理のブーリアン演算（OR、AND、NOTなどの処理）を用いて合成する。

次に、新たなマスクパターンデータを入力データに用いて、リソグラフィシミュレーションおよびエッチングシミュレーションを含むプロセスシミュレーションが行われ（ステップＳ１１）、ウェハパターンデータが予測される（ステップＳ１２）。

次に、ステップＳ１２にて予測された新たな予測ウェハパターンと設計ウェハパターンとの差分が取られ、この差分が予め与えられている許容変動量内に収まっているか否かが判断される（ステップＳ１３）。

ここで、ステップＳ１３にて、差分が許容変動量内に収まっていない場合、差分が許容変動量内に収まるまで、ステップＳ９ａ−Ｓ１３が繰り返される。

また、ステップＳ１３にて、差分が許容変動量内に収まっている場合、ステップＳ１０の新たなマスクパターンデータが、最終的なマスクパターンデータとなる（ステップＳ１６）。

一方、ステップＳ６にて、差分が許容変動量内に収まっている場合、ステップＳ１の設計パターンデータが最終的な設計パターンデータとなる（ステップＳ１４）。そして、この設計パターンデータにＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理が施され（ステップＳ１５）、最終的なマスクパターンデータが得られる（ステップＳ１６）。ステップＳ１５のＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理は、ステップＳ１のＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理と同じである。

この後、第１の実施形態と同様に、ステップＳ１７−Ｓ２２が行われる。

設計パターンデータの変更は、プロセス余裕度の確保だけでなく、デバイスの特性にも大きな影響を与える場合がある。例えば、配線層においては、配線容量および配線遅延の増加の問題、ゲート層および拡散層においては、トランジスタ特性の問題、コンタクトホール層においては、配線抵抗の問題が生じる。このように設計パターンデータの変更は、デバイスの特性にも大きな影響を与えるので、必ずしもプロセス的観点だけで行うことはできない。

設計パターンデータの変更時には、上記問題に対する影響を見積もるためのデバイスシミュレータおよびプロセスシミュレータを併用して考慮しておく必要がある。設計パターンデータの大幅な修正が必要な場合、図１に示した方法は、処理時間が非常に長くなる可能性がある。

ＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理はマスクパターンのみを変形させる技術であるため、ＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理の修正は、設計パターンデータを修正する場合とは異なり、処理時間の増大は伴わない。したがって、本実施形態によれば、許容変動量を超える差分が生じた場合、マスクパターンデータを短時間で作成できるようになる。

なお、第１の実施形態では設計パターンデータを修正し、第２の実施形態ではＯＰＣ条件およびＭＤＰ条件を修正したが、設計パターンデータ、ならびに、ＯＰＣ条件およびＭＤＰ条件を修正しても構わない。

また、以上述べた実施形態の方法は、コンピュータに所定の手段を実行させるための（あるいはコンピュータを所定の手段として機能させるための、あるいはコンピュータに所定の機能を実現させるための）プログラムとして実施することもできる。

例えば、本実施形態の設計パターンデータ作成方法のプログラムは、実施形態の図１のステップＳ１−Ｓ１４（手順）をコンピュータに実行させるものである。また、実施形態のマスクパターンデータ作成方法のプログラムは、例えば、実施形態の図１のステップＳ１−Ｓ１６（手順）または実施形態の図６のステップＳ１−Ｓ１６（手順）をコンピュータに実行させるものである。さらに、上記プログラムを格納した記録媒体としても実施できる。

以上述べたように実施形態によれば、差分が許容変動量を越えた箇所に対応したマスクパターンデータだけを修正することにより、所定のプロセスばらつき条件を考慮しても、全ての設計ウェハパターンの変動量を許容変動量内に容易に収めることができ、その結果として、ＴＡＴの短縮を図れ設計パターンデータ作成方法、マスクパターンデータ作成方法、マスク製造方法、半導体装置の製造方法を実現できるようになる。

部分的にしかパターン修正を行わないため、特殊なＯＰＣ処理およびＭＤＰ処理条件を割り当てるといったことが容易になり、これによってもＴＡＴやデバイス特性の向上を図れるようになる。

以上述べた本実施形態を以下にまとめる。

（１） ウェハ上に形成されるパターンの許容変動量を達成するために必要なプロセス余裕度を確保できる設計パターンおよびマスクパターンを作成する方法において、設計パターン１からマスクパターン１を作成する工程と、前記マスクパターン１からウェハ上での仕上がり平面形状を予測する工程と、前記ウェハ上での仕上がり平面形状と前記設計パターン１の平面形状との差分を算出する工程と、前記差分と前記パターンの許容変動量とを比較する工程と、前記許容変動量を達成できないパターン位置を中心付近とした予め決められた所定範囲以上の領域に含まれる設計パターンを抽出する工程と、前記抽出された設計パターンを異なる設計パターン２に変形させる工程と、前記設計パターン２からマスクパターン２を作成する工程と、前記マスクパターン１から前記マスクパターン２の領域を削除する工程と、前記変形された設計パターン２から作成されたマスクパターン２と、前記削除されたマスクパターン１とを合成する工程とを含むことを特徴とする設計パターンおよびマスクパターン作成方法である。

（２） ウェハ上に形成されるパターンの許容変動量を達成するために必要なプロセス余裕度を確保できるマスクパターンを作成する方法において、設計パターン１からマスクパターン１を作成する工程と、記マスクパターン１からウェハ上での仕上がり平面形状を予測する工程と、前記ウェハ上での仕上がり平面形状と前記設計パターン１の平面形状との差分を算出する工程と、前記差分と前記パターンの許容変動量とを比較する工程と、前記許容変動量を達成できないパターン位置を中心付近とした予め決められた所定範囲以上の領域に含まれる設計パターンを抽出する工程と、前記設計パターン１からマスクパターン１とは異なるマスクパターン２を作成する工程と、前記マスクパターン１から前記マスクパターン２の領域を削除する工程と、前記変形された設計パターン２から作成されたマスクパターン２と、前記削除されたマスクパターン１とを合成する工程とを含むことを特徴とするマスクパターン作成方法である。

（３） 上記（１）または（２）において、前記設計パターンからマスクパターンを作成する工程には、マスク、リソグラフィ、エッチングプロセスでのパターン変換差を補正する工程を含むことを特徴とする。

（４） 上記（１）または（２）において、前記マスクパターン１からウェハ上での仕上がり平面形状を予測する工程は、マスク、リソグラフィ、エッチングプロセスを通したウェハ上での仕上がり平面形状を予測することのできるシミュレータで行われることを特徴とする。

（５） 上記（１）または（２）において、前記ウェハ上での仕上がり平面形状は、マスク、リソグラフィ、エッチングプロセスでの予測されるプロセスばらつきをそれぞれ考慮して算出されることを特徴とする。

（６） 上記（１）または（２）において、前記パターンの許容変動量は、そのパターンの周囲および上下の配置関係、デバイス特性、パターン自身の形状に応じてそれぞれのパターンに対して異なる値で規定されていることを特徴とする。

（７） 上記（１）または（２）において、パターン位置を中心付近とした予め決められた所定範囲以上の領域は、マスク、リソグラフィ、エッチングプロセスによる形状変化の影響がおよぶ範囲より広い領域であることを特徴とする。

（８） 上記（１）において、抽出された設計パターンを異なる設計パターン２に変形させる工程は、所定のデザインルールに基づいてレイアウトの自動修正を行うことができるコンパクションツールを用いることを特徴とする。

（９） 上記（１）において、設計パターン２からマスクパターン２を作成する工程は、請求項３に記載の補正条件とは異なる補正条件で作成されることを特徴とする。

（11） 上記（１）−（９）を用いたマスク製造法である。

（12） 上記（１）−（９）を用いた半導体装置の製造方法である。

（13） 上記（１）−（９）の手順（工程）をコンピュータに実行させるためのプログラムまたはそれを格納した記録媒体である。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。

本発明の第１の実施形態に係る設計パターンデータの作成工程からウェハパターンの作成工程までの流れを示すフローチャート 各パターンに与えられたパラメータの一例を説明するための図。 各パターンに与えられたパラメータの他の例を説明するための図。 抽出された箇所に対応した設計パターンデータを修正する方法を説明するための図。 抽出された箇所に対応した設計パターンデータを修正する他の方法を説明するための図。 発明の第２の実施形態に係る設計パターンデータの作成工程からウェハパターンの作成工程までの流れを示すフローチャート。 抽出マスクパターンデータの修正方法を説明するための図。

Claims (6)

1. ウェハ上に形成するべきパターンに対応した設計パターンデータを決定する設計パターンデータ作成方法であって、
   第１の設計パターンデータに基づいて第１のマスクパターンデータを作成する工程と、
   前記第１のマスクパターンデータに基づいて該第１のマスクパターンデータに対応した前記ウェハ上に形成されるウェハパターンを予測する工程と、
   前記予測したウェハパターンと前記ウェハ上に形成するべき前記パターンとの差分が、予め決められた許容変動量内に収まっているか否かを判断する工程と、
   前記差分が前記許容変動量内に収まっていない場合、前記第１の設計パターンデータのうち前記差分に対応した箇所を含む部分を選択的に修正する工程と、
   前記選択的に修正した箇所を含む部分に対応した前記第１のマスクパターンデータと、前記第１のマスクパターンデータから前記選択的に修正した箇所を含む部分に対応した前記第１のマスクパターンデータが除かれたデータとを合成し、第２の設計パターンデータを作成する工程と
   を含むことを特徴とする設計パターンデータ作成方法。
2. ウェハ上に形成するべきパターンに対応したマスクパターンデータを決定するマスクパターンデータ作成方法であって、
   第１の設計パターンデータに基づいて第１のマスクパターンデータを作成する工程と、
   前記第１のマスクパターンデータに基づいて該第１のマスクパターンデータに対応した前記ウェハ上に形成されるウェハパターンを予測する工程と、
   前記予測したウェハパターンと前記ウェハ上に形成するべき前記パターンとの差分が、予め決められた許容変動量内に収まっているか否かを判断する工程と、
   前記差分が前記許容変動量内に収まっていない場合、前記予測した前記ウェハパターンの前記差分に対応した箇所の中心付近から所定の範囲を超えた領域内に含まれる部分に対応した、前記第１の設計パターンデータを選択的に修正し、第１の部分修正パターンデータを作成する工程と、
   前記第１の設計パターンデータから前記第１の部分修正パターンデータが除かれたデータと前記第１の部分修正パターンデータとを合成し、第２の設計パターンデータを作成する工程と、
   第２の設計パターンデータに基づいて第２のマスクパターンデータを作成する工程と
   を含むことを特徴とするマスクパターンデータ作成方法。
3. 前記第２の設計パターンデータを作成する工程の後、前記第２の設計パターンデータを第１の設計ウェハパターンとして、前記差分が前記許容変動量内に収まるまで、前記ウェハ上のウェハパターンを予測する工程から前記第２の設計パターンデータを作成する工程までの一連の工程を繰り返すことを特徴とする請求項２に記載のマスクパターンデータ作成方法。
4. 第１の設計パターンデータに基づいて第１のマスクパターンデータを作成する工程と、
   前記第１のマスクパターンデータに基づいて該第１のマスクパターンデータに対応した前記ウェハ上に形成されるウェハパターンを予測する工程と、
   前記予測したウェハパターンと前記ウェハ上に形成するべき前記パターンとの差分が、予め決められた許容変動量内に収まっているか否かを判断する工程と、
   前記差分が前記許容変動量内に収まっていない場合、前記予測した前記ウェハパターンの前記差分に対応した箇所の中心付近から所定の範囲を超えた領域内に含まれる部分に対応した、前記第１の設計パターンデータを選択的に修正し、第１の部分修正パターンデータを作成する工程と、
   前記第１の設計パターンデータから前記第１の部分修正パターンデータが除かれたデータと前記第１の部分修正パターンデータとを合成し、第２の設計パターンデータを作成する工程と、
   第２の設計パターンデータに基づいて第２のマスクパターンデータを作成する工程と、
   前記第２のマスクパターンデータを用いて露光装置によりマスクブランクス上にパターンを描画し、フォトマスクを形成する工程と
   を含むことを特徴するマスク製造方法。
5. 第１の設計パターンデータに基づいて第１のマスクパターンデータを作成する工程と、
   前記第１のマスクパターンデータに基づいて該第１のマスクパターンデータに対応した前記ウェハ上に形成されるウェハパターンを予測する工程と、
   前記予測したウェハパターンと前記ウェハ上に形成するべき前記パターンとの差分が、予め決められた許容変動量内に収まっているか否かを判断する工程と、
   前記差分が前記許容変動量内に収まっていない場合、前記予測した前記ウェハパターンの前記差分に対応した箇所の中心付近から所定の範囲を超えた領域内に含まれる部分に対応した、前記第１の設計パターンデータを選択的に修正し、第１の部分修正パターンデータを作成する工程と、
   前記第１の設計パターンデータから前記第１の部分修正パターンデータが除かれたデータと前記第１の部分修正パターンデータとを合成し、第２の設計パターンデータを作成する工程と、
   第２の設計パターンデータに基づいて第２のマスクパターンデータを作成する工程と、
   前記第２のマスクパターンデータを用いて露光装置によりマスクブランクス上にパターンを描画し、フォトマスクを形成する工程と、
   前記フォトマスクを用いたリソグラフィグラフィプロセスによりウェハを含む基板上にレジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンをマスクにして前記基板をエッチングし、パターンを形成する工程と
   を含むことを特徴する半導体装置の製造方法。
6. コンピュータに、ウェハ上に形成するべきパターンに対応したマスクパターンデータを決定するマスクパターンデータ作成方法の手順を実行させるものであって、
   第１の設計パターンデータに基づいて第１のマスクパターンデータを作成させる手順と、
   前記第１のマスクパターンデータに基づいて該第１のマスクパターンデータに対応した前記ウェハ上に形成されるウェハパターンを予測させる手順と、
   前記予測したウェハパターンと前記ウェハ上に形成するべき前記パターンとの差分が、予め決められた許容変動量内に収まっているか否かを判断させる手順と、
   前記差分が前記許容変動量内に収まっていない場合、前記予測した前記ウェハパターンの前記差分に対応した箇所の中心付近から所定の範囲を超えた領域内に含まれる部分に対応した、前記第１の設計パターンデータを選択的に修正し、第１の部分修正パターンデータを作成させる手順と、
   前記第１の設計パターンデータから前記第１の部分修正パターンデータが除かれたデータと前記第１の部分修正パターンデータとを合成し、第２の設計パターンデータを作成させる手順と、
   第２の設計パターンデータに基づいて第２のマスクパターンデータを作成させる手順と
   を実行させるためのプログラム。

Images