JP2008129118A - マスクパターン補正プログラムおよびマスクパターン補正システム - Google Patents

Abstract

【課題】シミュレーションによりパターン補正を行う場合、短時間で高精度にエッジの補正を行うこと。
【解決手段】本発明は、パターンが形成されたマスクを用いて基板上に露光を行い、設計値通りに転写されるように前記マスクのパターンを形成する際の元となる設計パターンを補正するマスクパターン補正プログラムにおいて、露光による転写パターンの寸法をシミュレーションするにあたり、当該シミュレーションの結果が収束するか否かを判断するステップ（ステップＳ１〜Ｓ４）と、シミュレーションの結果が収束しないと判断した場合、設計パターンのエッジを第１の対象エッジと第２の対象エッジとに区分けし、当該第１の対象エッジに補正を加えて前記シミュレーションを行うステップ（ステップＳ６〜Ｓ１０）とをコンピュータにより実行するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、パターンが形成されたマスクを用いて基板上に露光を行い、設計値通りに転写されるようにマスクのパターンを形成する際の元となる設計パターンを補正する処理をコンピュータによって実行するマスクパターン補正プログラムおよびマスクパターン補正システムに関する。

近年の半導体製造技術の進歩は非常に目覚しく、既に最小加工寸法０．２μｍサイズの半導体が量産されている。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。

このような状況の中、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が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、最終仕上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。

これらの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。

ここで、マスクデータ処理には、図形演算処理とデザインルールチェッカ（Ｄ．Ｒ．Ｃ）を用いてパターンを変化させるＭＤＰ処理や、光近接効果（ＯＰＥ）を補正するための光近接効果補正（ＯＰＣ）処理などがある。

しかし、近年のパターン微細化に伴って、従来ＭＤＰ処理手法を利用して行われていたＯＰＣ処理（ルールベース方式ＯＰＣ処理）から光学的なモデルを用いたより高精度なモデルをベースとしたＯＰＣ処理が主流になってきている。

モデルベースＯＰＣ処理では、与えられた設計パターンがウェハ上に形成すべきパターンであるとして、仕上り予測シミュレーションを行い、そのシミュレーション結果が設計パターンとほぼ一致するように補正を行う（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００２−６２６３３号公報 特開２０００−９８５８４号公報

しかしながら、エッジ間隔が密な設計パターンにおいて、最小補正値あたりのシミュレーション変動量が大きい場合がある。(例えば、３ｎｍ〜１０ｎｍ)この場合、シミュレーション形状と設計パターンの寸法差がマイナス方向とプラス方向に交互に振れ、計算が収束しないことがある。

また、このようなシミュレーション変動量の大きいエッジは近隣エッジへの補正の影響も大きい。例えば、シミュレーション変動量の大きいエッジＡがプラス補正を行ったとする。隣のエッジＢはマイナス補正を行ってもエッジＡの影響でシミュレーション形状と設計パターンの寸法差はマイナス補正以前よりもプラス方向に増加する結果となり、多くの繰り返しシミュレーション予測計算を必要とし、多大な時間を要する。そのため、補正可能なパターンであっても、パターン配置によってはエッジ位置の移動量を最適化することができず、ＣＤ（Critical Dimension）均一性が悪化する。

この点、パターンが密に配置されている場合のＯＰＣとして、エッジ毎に隣接パターンが補正対象かどうか確認し、それぞれの場合で最大補正量を計算する手法が特許文献１で提案されているが、最大補正量を求めるだけでは満足ではない。また、先に各エッジのMEEFを計算しておいて、ＯＰＣにおける1回あたりの移動量をそのＭＥＥＦで割ることで、補正量が振動してしまうことを防ぐ手法が特許文献２で提案されているが、隣接パターンについては考慮されていない。

なお、ＭＥＥＦとは、Mask Error Enhancement Factorのことで、ウェハ上におけるレジスト寸法の変動量をマスク寸法（１倍の換算値）の変動量で除した数値を示している。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、パターンが形成されたマスクを用いて基板上に露光を行い、設計値通りに転写されるように前記マスクのパターンを形成する際の元となる設計パターンを補正するマスクパターン補正プログラムにおいて、露光による転写パターンの寸法をシミュレーションするにあたり、当該シミュレーションの結果が収束するか否かを判断するステップと、シミュレーションの結果が収束しないと判断した場合、設計パターンのエッジを第１の対象エッジと第２の対象エッジとに区分けし、当該第１の対象エッジに補正を加えて前記シミュレーションを行うステップとをコンピュータにより実行するものである。

ここで、シミュレーションの結果が収束するか否かの判断は、設計パターンの各エッジと隣接するパターンのエッジとの間隔、および設計パターン内のエッジ間隔が所定の間隔より狭い場合には収束しないと判断したり、設計パターンの所定量の補正と、補正後の設計パターンによる再度のシミュレーションとを所定回数繰り返しても転写パターンと設計値との差が一定の範囲内の収まらなかった場合、収束しないと判断したりする。

より具体的には、マスクに形成されたパターンが基板であるウェハ上に設計値通りに転写されるように、マスクにパターンを形成する際の元となる設計パターンを補正する処理を行うマスクパターン補正プログラムであり、マスクのパターンが細く、密である場合や、シミュレーションと設計パターンの補正とを繰り返しても所定の範囲内に収束しなかった場合、設計パターンのエッジを第１のエッジと第２のエッジとに区分けし、第１のエッジについて補正を加えてシミュレーションを実行する。

このような処理によって、通常の補正よりも細かいステップで補正を施した状態でシミュレーションを行うことができ、シミュレーション計算を短時間で収束させることができるようになる。

したがって、本発明によれば、縦方向へのマスクパターン変化が、横方向への仕上がり平面形状の変化に影響を及ぼすようなパターンでも比較的短時間に、かつ高精度に各エッジの補正を行うことができる。また、収束性も良く、パターンに依存することなく設計パターンの補正を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１〜図２は、本実施形態に係るマスクパターン補正プログラムを説明するフローチャートである。なお、本実施形態に係るマスクパターン補正プログラムは、ワークステーションやパーソナルコンピュータ等の計算機（コンピュータ）によって実行されるもの、コンピュータに記憶手段にインストールして実行される利用形態、ＣＤ−ＲＯＭ等の媒体に格納される利用形態、ネットワークを介して配信される利用形態が挙げられる。また、コンピュータで本発明のマスクパターン補正プログラムが実行可能なシステムとして構築した利用形態も挙げられる。

先ず、図１に示すように、設計対象となる設計パターンのデータをデータベース等から取得する（ステップＳ１）。そして、入力した設計パターンの幅およびパターン間スペースを算出し（ステップＳ２）、パターンの幅が所定の範囲内であるか（ステップＳ３）、およびパターン間スペースが所定の範囲内であるかを判断する（ステップＳ４）。

例えば、図３（ａ）に示すコンタクトホール形成用のパターンＰの場合、光強度シミュレーションの前に、パターンＰの幅および隣接するパターンＰ間のスペースＳを入力したデータより測長し、最小線幅と同程度、例えばパターン幅７０ｎｍ〜１５０ｎｍ、エッジ間スペースが７０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内になるような密なコンタクトパターンを判断し、これを抽出することになる。なお、このパターン幅およびパターン間スペースの条件値は、露光条件等によって光近接効果が顕著に現れる値が好ましい。

次に、上記判断によって、パターン幅もしくはパターン間スペースが所定の範囲内でない場合には、密なパターンではないとしてパターンエッジを区分けしないことになる（ステップＳ５）。一方、パターン幅およびパターン間スペースが所定の範囲内にある場合には、密なパターンであるとして、パターンエッジの区分けを行う。

パターンエッジの区分けは、先ず、該当パターンを任意のレイヤーにコピーし（ステップＳ６）、コピーしたパターンを設計座標上でＸ，Ｙ両方向にわずかにずらしてコピー元のパターンの２辺のみと接するように移動する（ステップＳ７）。

そして、該当パターンの各エッジについて、任意のレイヤーにコピーしたパターンのエッジと接しているか否かを判断し（ステップＳ８）、接していない場合には補正エッジＣとし（ステップＳ９）、接している場合には補正エッジＤとする（ステップＳ１０）。

図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すコンタクトホール形成用のパターンＰに対して任意レイヤーにパターンをコピーした状態を示す図である。コピー元のパターンはレイヤーＡ、コピーしたパターンはレイヤーＢに配置され、コピーしたパターンをコピーもとのパターンに対して図中左下方向にわずかに平行移動する。

具体的には、同じ形状のパターンをレイヤーＢとして作成し、レイヤーＢを近隣パターンに接しない範囲（例えば、１ｎｍ）でＸ座標、Ｙ座標をマイナス（またはプラス）方向へずらし、レイヤーＡのパターンの２辺のみと接するようにする。

そして、レイヤーＡのパターンの各エッジについて、レイヤーＢのパターンのエッジと接しているものをエッジＤ、接していないものをエッジＣとする。このように１つのパターンにおいて左下頂点に接する２つのエッジＤとその他エッジＣとに区分けすることになる。

次に、この処理を踏まえた上で、図２に示すＯＰＣ補正フローチャートに沿って設計パターンの補正処理を行う。

先ず、対象となる設計パターンのデータをデータベース等より入力し（ステップＳ２１）、初期補正量の追加設定を行う（ステップＳ１２）。

補正量は、ＥＰＥ(シミュレーション形状と設計パターンとの寸法差)×ａとした時、補正１回目は＝−６０％、補正２回目はａ＝−４０％、補正３回目はａ＝−４０％、補正４回目はａ＝−４０％、補正５回目以降はａ＝−１０％としている。また、初期補正値として最小線幅の約４０％（例えば、３０ｎｍ）を設計パターンにプラスバイアスすることにしている。なお、これらの値を一例であり、これに限定されることはない。

次に、上記補正量に基づき、光強度シミュレーションを実施する（ステップＳ１３）。光強度シミュレーションでは、補正対象となるパターンが形成されたマスクを用いて所定条件の露光を行った場合の転写されるパターンの寸法の計算値と、設計パターンの寸法との差がＥＰＥとして出力される。

そして、対象パターンのエッジのＥＰＥが収束条件内であるか否かを判断し（ステップＳ１４）、収束条件内である場合には補正完了としてそのエッジを次回の補正非対称エッジとする（ステップＳ１５）。

一方、ＥＰＥが収束条件内に入らなかった場合は、補正回数が所定回数（ここでは６回）以上であるか否かを判断し（ステップＳ１６）、所定回数に満たない場合には上記の補正量をエッジに加える（ステップＳ１７）。この補正量は、先に説明したＥＰＥ×ａであり、ａが回数毎に設定された割合となる。

エッジのＥＰＥが所定条件内に入らない場合には、この補正と光強度シミュレーションとを繰り返し行う。そして、所定回数の補正を行ってもＥＰＥが収束条件内に入らなかった場合、現在の補正対象エッジがＤエッジのみか否かを判断する（ステップＳ１８）。

補正対象エッジがＤエッジのみでない場合、補正対象エッジをエッジＤのみに設定し（ステップＳ１９）、エッジＤのみに補正量を加えて再度光強度シミュレーションを実行する。

一方、補正対象エッジのＤのみであった場合、補正対象エッジをエッジＣのみに設定し（ステップＳ２０）、エッジＣのみに補正量を加えて再度光強度シミュレーションを実行する。

つまり、エッジの補正および光強度シミュレーションの繰り返しを所定回数行っても収束しない場合は、エッジＤのみを補正対象エッジとして補正して光強度シミュレーションを実行し、これでも収束しない場合には、エッジＣのみを補正対象エッジとして補正して光強度シミュレーションを実行することになる。これにより、所定回数までは全てのエッジに対する補正を加えたシミュレーションとなり、所定回数を超えた場合にはエッジＤ、エッジＣに交互に補正を加えたシミュレーションということになる。

図４は、具体的なパターンについてのエッジ補正を説明する模式図である。この例では、コンタクトホール形成用の正方形から成るパターンＰであり、設計パターンのまま光強度シミュレーションを行うと、転写されるコンタクトホールが小さくなることから、補正によってパターンエッジにプラスバイアスをかけている。図４の下図における複数本の破線枠は各回に対応した補正後のパターンエッジを示している。

ここで、初期の設計パターンのエッジ幅が９０ｎｍである場合のシミュレーション計算結果の例を図５に示す。図５に示す各表は、補正回数に対する補正後のパターン幅（Ｘ方向、Ｙ方向）と、シミュレーション計算結果であるＥＰＥ（Ｘ方向、Ｙ方向）を示すものである。なお、この例でＥＰＥの収束条件は±１ｎｍとしている。

図５（ａ）は、全てのエッジを補正対象とする補正方法（従来の方法）でのシミュレーション結果である。この例では、補正回数７回目以降になるとシミュレーション形状と設計パターンの寸法差がマイナス方向とプラス方向に交互に振れ、収束しないことが分かる。

これに対し、図５（ｂ）は、本実施形態のシミュレーション結果である。本実施形態では、補正回数８回目以降から補正エッジを先ほど分けたエッジＣ、エッジＤに交互に設定しているため、補正８回目にシミュレーション形状と設計パターンの寸法差であるＥＰＥが１ｎｍ未満に収束している。

また、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）のような特定されたスペースのみを持つパターンに対しては、事前に収束条件を満足する補正量程度の数値を導出することが可能である。この導出された数値を補正前に加えることで、通常の場合（ランダムロジック等の場合）よりも少ない補正回数で収束させることができる。例えば、通常補正回数４回相当の補正量を補正前に加えることにより、補正１回目からエッジＣとエッジＤの交互で補正を行い、６回で収束条件を満足することができる。

このように、本実施形態によれば、従来の方法では収束しなかったシミュレーション計算を確実に収束させることができ、より正確にエッジの補正を行うことが可能となる。

なお、本実施形態では、図６（ａ）に示すようなライン系のパターンＰの場合もコンタクトホールパターンと同様にエッジの区分けによるシミュレーションを行うことができる。すなわち、光強度シミュレーション前にパターン幅/パターン間スペースを測長し、最小線幅と同程度、例えばパターン幅７０ｎｍ〜１５０ｎｍ、パターン長７０ｎｍ〜４００ｎｍ、エッジ間スペースが７０ｎｍ〜１５０ｎｍのスペースが密なライン系パターンを抽出する。

そして、図６（ｂ）のように、同じ形状のパターンをレイヤーＦとして作成し、レイヤーＦを近隣パターンに接しない範囲、例えばＸ座標、Ｙ座標それぞれ1ｎｍマイナス（またはプラス）方向へずらし、レイヤーＦに接しているレイヤーＥのエッジＨと、接していないエッジＧとに分ける。

その後、補正量、初期補正量をコンタクトホールと同様に設定し、図２のＯＰＣ補正フローチャートに沿って補正処理を行う。所定回数（例えば、５回）、全エッジに補正を行うと、補正６回目以降にはライン端付近のシミュレーション形状と設計パターンの寸法差がマイナス方向とプラス方向に交互に振れ収束しない。そこで、補正６回目に先ほど分けたエッジＨとエッジＧを交互に補正対象エッジとして補正を行うと、補正６回目にシミュレーション形状と設計パターンの寸法差は１ｎｍ未満となり収束することになる。

図７は、他の実施形態を説明するフローチャートである。先に説明した例では、予め対象パターンの設計データからパターン幅およびパターン間スペースを側長し、密パターンを抽出してエッジの区分けを事前に行っているが、図７に示す例では、区分けを後で行う点で相違する。

先ず、対象となる設計パターンのデータをデータベース等より入力し（ステップＳ２１）、初期補正量の追加設定を行う（ステップＳ２２）。

補正量は、ＥＰＥ×ａとした時、補正１回目は＝−６０％、補正２回目はａ＝−４０％、補正３回目はａ＝−４０％、補正４回目はａ＝−４０％、補正５回目以降はａ＝−１０％としている。また、初期補正値として最小線幅の約４０％（例えば、３０ｎｍ）を設計パターンにプラスバイアスすることにしている。なお、これらの値を一例であり、これに限定されることはない。

次に、上記補正量に基づき、光強度シミュレーションを実施する（ステップＳ２３）。光強度シミュレーションでは、補正対象となるパターンが形成されたマスクを用いて所定条件の露光を行った場合の転写されるパターンの寸法の計算値と、設計パターンの寸法との差がＥＰＥとして出力される。

そして、対象パターンのエッジのＥＰＥが収束条件内であるか否かを判断し（ステップＳ２４）、収束条件内である場合には補正完了としてそのエッジを次回の補正非対称エッジとする（ステップＳ２５）。

一方、ＥＰＥが収束条件内に入らなかった場合は、補正回数が所定回数（ここでは６回）以上であるか否かを判断し（ステップＳ２６）、所定回数に満たない場合には上記の補正量をエッジに加える（ステップＳ２７）。この補正量は、先に説明したＥＰＥ×ａであり、ａが回数毎に設定された割合となる。

エッジのＥＰＥが所定条件内に入らない場合には、この補正と光強度シミュレーションとを繰り返し行う。そして、所定回数の補正を行ってもＥＰＥが収束条件内に入らなかった場合、エッジの区分けが行われているか否かを判断する（ステップＳ２８）。

そして、エッジの区分けが行われていない場合には、エッジの区分けを行う（ステップＳ２９）。このエッジの区分けは、図１に示すフローチャートの処理と同様である。

エッジの区分けを行った後、現在の補正対象エッジがＤエッジのみか否かを判断する（ステップＳ３０）。補正対象エッジがＤエッジのみでない場合、補正対象エッジをエッジＤのみに設定し（ステップＳ３１）、エッジＤのみに補正量を加えて再度光強度シミュレーションを実行する。一方、補正対象エッジのＤのみであった場合、補正対象エッジをエッジＣのみに設定し（ステップＳ３２）、エッジＣのみに補正量を加えて再度光強度シミュレーションを実行する。

つまり、エッジの補正および光強度シミュレーションの繰り返しを所定回数行っても収束しない場合は、エッジの区分けを行った後、エッジＤのみを補正対象エッジとして補正して光強度シミュレーションを実行し、これでも収束しない場合には、エッジＣのみを補正対象エッジとして補正して光強度シミュレーションを実行することになる。これにより、所定回数までは全てのエッジに対する補正を加えたシミュレーションとなり、所定回数を超えた場合にはエッジＤ、エッジＣに交互に補正を加えたシミュレーションということになる。

このように、本実施形態によれば、従来の方法では収束しなかったシミュレーション計算を確実に収束させることができ、より正確にエッジの補正を行うことが可能となる。

図８は、本実施形態のマスクパターン補正プログラムを適用したシステム（マスクパターン補正システム）の構成を説明する模式図である。このシステムは、ワークステーションＷＳ等のコンピュータによって構成される。

ワークステーションＷＳは、ＣＰＵ（演算手段）１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２、ＲＡＭ（Random Access Memory）３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）４、入出力部５およびネットワークＩ／Ｆ（インタフェース）６から構成され、ネットワークＮを介してサーバ１０に接続される。

本実施形態のマスクパターン補正プログラムは、ワークステーションＷＳのＨＤＤ４に格納されており、ＣＰＵ１によって実行される際にはＲＡＭ３に読み出された状態で実行される。また、マスクパターンの設計データはＨＤＤ４もしくはサーバ１０に格納されており、マスクパターン補正プログラムで設計データを入力する際には、ＨＤＤ４やネットワークＮ経由でサーバ１０から読み出され、データとして入力される。

このような構成から成るシステムでは、一つのワークステーションＷＳで全てのステップを実行しても、またネットワークＮ経由で他のワークステーションＷＳで一部のステップを実行して、結果を入出力部５のディスプレイに表示するようにしてもよい。

本実施形態に係るマスクパターン補正プログラムを説明するフローチャート（その１）である。 本実施形態に係るマスクパターン補正プログラムを説明するフローチャート（その２）である。 コンタクトホール形成用のパターンを説明する模式図である。 具体的なパターンについてのエッジ補正を説明する模式図である。 シミュレーション計算結果の例を示す図である。 ライン系パターンの例を説明する模式図である。 他の実施形態に係るマスクパターン補正プログラムを説明するフローチャートである。 マスクパターン補正システムの構成を説明する模式図である。

符号の説明

１…ＣＰＵ、２…ＲＯＭ、３…ＲＡＭ、４…ＨＤＤ、５…入出力部、６…ネットワークＩ／Ｆ、１０…サーバ、Ｎ…ネットワーク、Ｐ…パターン、Ｓ…スペース

Claims (6)

1. パターンが形成されたマスクを用いて基板上に露光を行い、設計値通りに転写されるように前記マスクのパターンを形成する際の元となる設計パターンを補正するマスクパターン補正プログラムにおいて、
   前記露光による転写パターンの寸法をシミュレーションするにあたり、当該シミュレーションの結果が収束するか否かを判断するステップと、
   前記シミュレーションの結果が収束しないと判断した場合、前記設計パターンのエッジを第１の対象エッジと第２の対象エッジとに区分けし、当該第１の対象エッジに補正を加えて前記シミュレーションを行うステップと
   をコンピュータにより実行することを特徴とするマスクパターン補正プログラム。
2. 前記シミュレーションの結果が収束するか否かの判断は、前記設計パターンの各エッジと隣接するパターンのエッジとの間隔、および前記設計パターン内のエッジ間隔が所定の間隔より狭い場合には収束しないと判断する
   ことを特徴とする請求項１記載のマスクパターン補正プログラム。
3. 前記シミュレーションの結果が収束するか否かの判断は、前記設計パターンの所定量の補正と、補正後の設計パターンによる再度の前記シミュレーションとを所定回数繰り返しても前記転写パターンと設計値との差が一定の範囲内の収まらなかった場合、収束しないと判断する
   ことを特徴とする請求項１記載のマスクパターン補正プログラム。
4. 前記第１の対象エッジと前記第２の対象エッジとの区分けは、前記設計パターンを設計座標上においてＸ，Ｙ両方向にわずかにずらした別の設計パターンのエッジと前記設計パターンのエッジとが交差するか否かによって決定する
   ことを特徴とする請求項１記載のマスクパターン補正プログラム。
5. 前記第１の対象エッジに補正を加えて前記シミュレーションを行い、前記転写パターンと設計値との差が一定の範囲内に収まった場合、前記第２の補正対象エッジに補正を加えて補正後の設計パターンによる前記シミュレーションを再度行うステップを含む
   ことを特徴とする請求項１記載のマスクパターン補正プログラム。
6. パターンが形成されたマスクを用いて基板上に露光を行い、設計値通りに転写されるように前記マスクのパターンを形成する際の元となる設計パターンを補正するマスクパターン補正システムにおいて、
   前記露光による転写パターンの寸法をシミュレーションするにあたり、当該シミュレーションの結果が収束するか否かを判断するステップと、
   前記シミュレーションの結果が収束しないと判断した場合、前記設計パターンのエッジを第１の対象エッジと第２の対象エッジとに区分けし、当該第１の対象エッジに補正を加えて前記シミュレーションを行うステップと
   が演算手段によって実行される特徴とするマスクパターン補正システム。

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