JP2010501120A - プロセス・モデルにおける光学効果とレジスト効果を分離する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 パターン付けプロセス・モデル構築に正確なデフォース及び画像平面の位置を設定することによって、リソグラフィ法を用いる半導体製造プロセスのスルー・プロセスのモデル較正の精度を改善する方法が提供される。光学モデル及びフォトレジスト・モデルの分離が、フォトレジストの効果から露光ツールの悪影響を分離することによって用いられる。露光ツールは、誤差を補償するように調整される。本方法は、シミュレータの最良焦点位置を経験的に導かれる最良焦点位置と比較する決定法を含む。
【選択図】図1
Description
本発明は、光近接効果補正(OPC)モデル構築において、正しい画像平面位置、焦点位置及び照射量を設定することによって、リソグラフィ法を用いる半導体製造のスルー・プロセスのモデル較正の精度を改善する方法を提出する。OPCモデルが、焦点及び照射量のようなプロセス関連条件の典型的な範囲全体にわたって十分な精度で構築されることが重要である。これを達成するために、光学モデルとフォトレジスト・モデルの分離を利用する。焦点及び像平面位置のスルー・プロセスの挙動を研究してモデル化することによって、光学モデルとフォトレジスト・モデルの分離を達成することが可能になり、この知識を用いて典型的な半導体製造プロセス内に存在する焦点及び照射量条件の範囲全体にわたるより正確で安定なOPCモデルを取得することが可能となる。
式中Si(f、p)はi番目のテスト・パターンのシミュレートしたCDであり、E0iは名目プロセス条件でのi番目のテスト・パターンの経験的に計測されたCDであり、Nはテスト・パターンの総数である。この式はRMS誤差を計算する。
式中fjは、j番目のシミュレーションの焦点値であり、Ejiはj番目の焦点値でのi番目のテスト・パターンの経験的計測値であり、Mは計測された焦点値の総数である。j番目のシミュレートした焦点値は、
(数3)
fj=f+(dj−d0) (式3)
を使用して見出すことができ、式中fは関心のある焦点値であり、djはj番目の経験的な焦点値であり、d0は名目の経験的な焦点値である。
12:画像平面位置
14:フォトレジストのデフォーカス
16:従来技術のデフォーカス位置
18:スルー・プロセスのデフォーカス位置
20:曲線
22:極小位置
24:極大位置(選択された焦点)
30:デフォーカス曲線
32:画像平面位置
34:局所極小デフォーカス位置
40:RMS誤差のグラフ
42:画像平面
44:RMS誤差
46、48:デフォーカス値
50、52:鞍点
60、70、90:グラフ
62、72、92:誤差曲線
64:極小
80:加重平均CDデフォーカスのプロット
82:計測曲線
84:シミュレーション曲線
100:加重平均CDのグラフ
110:プロット
112:シミュレーション曲線
114:計測曲線
120、130:グラフ
122:計測値
123、124:シミュレーション値
132:スルーフォーカス・モデルのRMS誤差
134:伝統的なモデル化技術によるRMS誤差
Claims (34)
- 光学効果とフォトレジスト効果を分離するためのリソグラフィ・プロセスのモデル較正の方法であって、
モデル較正及び印刷画像のシミュレーションのためのテスト・パターンであって、前記リソグラフィ・プロセスを用いて基板上に印刷されるテスト・パターンの一組を識別するステップと、
複数の焦点位置に関する前記テスト・パターンの、シミュレートした限界寸法計測値と経験的限界寸法計測値の間の差のモデル化により、シミュレートした最良焦点位置と経験的な最良焦点位置の最良の整合化を決定するステップと
を含み、
前記決定するステップは、
前記シミュレートした最良焦点位置と前記経験的な最良焦点位置とを決定するステップと、
前記シミュレートした最良焦点位置と前記経験的な最良焦点位置とのオフセットを決定するステップと、
を含む前記方法。 - 前記シミュレートした最良焦点位置と前記経験的な最良焦点位置との差を、複数の光学画像平面位置に関する前記テスト・パターンの前記シミュレートした限界寸法計測値と前記経験的限界寸法計測値との間の差のモデル化によって、分析するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記光学画像平面位置の最適位置を決定するステップを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記シミュレートした最良焦点位置の最良の整合化を決定するステップは、前記画像平面位置における前記複数の焦点位置を用いて、前記差の対称点を決定するステップを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記光学画像平面位置の前記最適位置を決定するステップは、前記複数の画像平面位置を用いて、前記差の最小点を決定するステップを含む、請求項3に記載の方法。
- 前記最適の画像平面位置及び前記シミュレートした最良焦点位置は、前記複数の焦点及び光学画像平面位置を用いて前記差の鞍点を形成する、請求項3に記載の方法。
- 前記最適の画像平面位置及び前記シミュレートした最良焦点位置は、前記複数の焦点及び光学画像平面位置を用いて前記差の最小点を形成する、請求項3に記載の方法。
- 前記シミュレートした最良焦点位置と前記経験的な最良焦点位置の前記最良の整合化を決定するステップは、前記シミュレートした最良焦点位置と前記経験的な最良焦点位置との間のオフセットを決定するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記差は、シミュレートした露光照射量を変化させることによって最小化される、請求項8に記載の方法。
- 名目焦点及び照射量条件において露光されたテスト・パターンの経験的データと、前記テスト・パターンのシミュレーション結果との間の前記差を最小化するステップに基づいて、フォトレジスト・モデルを較正するステップをさらに含み、
前記シミュレーションに用いられる焦点値は前記露光された名目焦点値に加えられる前記オフセットに対応する、
請求項9に記載の方法。 - 焦点ぼけ補正を前記オフセットに加えて焦点ぼけ補正されたオフセットを生成するステップを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記フォトレジスト・モデルは、名目プロセス条件で露光されたテスト・パターンの経験的データと、前記テスト・パターンのシミュレーション結果との間の前記差を最小化するステップに基づいて較正され、
前記シミュレーションに用いられる前記焦点値は、前記露光された名目焦点値に加えられる前記焦点ぼけ補正されたオフセットに対応する、
請求項11に記載の方法。 - 前記最良焦点の領域内の種々の焦点において経験的データを収集するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 種々の露光照射量値において経験的データを収集するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記差は、前記テスト・パターンの加重平均限界寸法又は加重平均の縁部配置誤差に基づいて計算される、請求項1に記載の方法。
- 前記差は、平均誤差又は二乗平均平方根誤差として計算される、請求項15に記載の方法。
- 前記テスト・パターンの経験的データを表すSEM計測値を収集するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記SEM計測値は、名目プロセス条件に露光された前記テスト・パターンについて計測される、請求項17に記載の方法。
- 自由光学パラメータの初期値及び初期フォトレジスト・モデルを用いて前記テスト・パターンをシミュレートするステップをさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 前記初期フォトレジスト・モデルを前記光学モデルと共に用いてパターン転写プロセスを予測し、前記テスト・パターンのシミュレートした限界寸法又は縁部配置誤差を計算するステップを含む、請求項19に記載の方法。
- 光学効果とフォトレジスト効果を分離するためのリソグラフィ・プロセスのモデル較正の方法であって、
モデル較正用のテスト・パターンであって、前記リソグラフィ・プロセスを用いて基板上に印刷され、シミュレーション用の設計データを有するテスト・パターンの一組を識別するステップと、
複数の焦点及び光学画像平面位置に関する前記テスト・パターンのシミュレートした限界寸法計測値と経験的限界寸法計測値の間の誤差のモデル化によりシミュレートした最良焦点位置と経験的な最良焦点位置の最良の整合化を決定するステップと、
を含む前記方法。 - 前記最適の画像平面位置を決定するステップは、前記誤差のプロット上の第1の極小点を選択するステップを含む、請求項21に記載の方法。
- 前記シミュレートした最良焦点位置と前記経験的な最良焦点位置の前記最良の整合化を決定するステップは、前記選択された画像平面に関するデフォーカス値に対する前記誤差のプロット上の対称点を選択するステップを含む、請求項21に記載の方法。
- 前記誤差は、RMS誤差、平均誤差、WACD誤差、又はWAEPE誤差を含む、請求項21に記載の方法。
- 前記最良の整合化を前記決定するステップは、焦点外れのデータで計算される誤差を用いるステップと、焦点外れのシミュレートしたデータを焦点外れの経験的データと比較するステップを含み、
前記焦点外れのシミュレーションは焦点外れのシミュレートしたデフォーカス値において実行される、
請求項21に記載の方法。 - 前記焦点外れのシミュレートしたデフォーカス値は、名目のシミュレートしたデフォーカス値に、対応する焦点外れの経験的デフォーカス値と名目の経験的デフォーカス値との間の差を加えた和に等しい、請求項25に記載の方法。
- 前記焦点外れのシミュレートしたデフォーカス値は、焦点ぼけ機構を考慮するための調整を含む、請求項25に記載の方法。
- 前記焦点ぼけ機構は単一の焦点ぼけ値を用いて近似的にモデル化することができる、請求項27に記載の方法。
- 前記焦点外れのシミュレートしたデフォーカス値は、前記名目のシミュレートしたデフォーカス値に、前記焦点ぼけ値とデフォーカス値との二乗和平方根の係数倍を加えた和に等しく、
前記デフォーカス値は、対応する焦点外れの経験的デフォーカス値と名目の経験的デフォーカス値との間の差に等しく、
前記係数は前記経験的な最良焦点位置より大きいか又はそれに等しい前記焦点外れの経験的デフォーカス値に対して1に設定され、前記係数は前記経験的な最良焦点位置より小さな前記焦点外れの経験的デフォーカス値に対して−1に設定される、
請求項28に記載の方法。 - 前記焦点外れのシミュレートしたデフォーカス値は、前記名目のシミュレートしたデフォーカス値に、前記焦点ぼけ値及びデフォーカス値の絶対値の和の係数倍を加えた和に設定され、
前記デフォーカス値は、対応する焦点外れの経験的デフォーカス値と名目の経験的デフォーカス値との間の差に等しく、
前記係数は前記経験的な最良焦点位置より大きいか又はそれに等しい前記焦点外れの経験的デフォーカス値に対して1に設定され、前記係数は前記経験的な最良焦点位置より小さな前記焦点外れの経験的デフォーカス値に対して−1に設定される、
請求項28に記載の方法。 - 機械によって可読であり、光学効果とフォトレジスト効果を分離するためのリソグラフィ・プロセスのモデル較正の方法ステップを実行するための機械によって実行可能な命令のプログラムを有形に具体化するプログラム・ストレージ装置であって、
前記方法ステップは、
モデル較正及び印刷画像のシミュレーションのためのテスト・パターンであって、前記リソグラフィ・プロセスを用いて基板上に印刷されるテスト・パターンの一組を識別するステップと、
複数の焦点位置に関する前記テスト・パターンのシミュレートした限界寸法計測値と経験的限界寸法計測値の間の差のモデル化により、シミュレートした最良焦点位置と経験的な最良焦点位置との最良の整合化を決定するステップと、
を含み、
前記決定するステップは、
前記シミュレートした最良焦点位置及び前記経験的な最良焦点位置を決定するステップと、
前記シミュレートした最良焦点位置と前記経験的な最良焦点位置とのオフセットを決定するステップと、
を含む、前記プログラム・ストレージ装置。 - 複数の光学画像平面位置に関する前記テスト・パターンの前記シミュレートした限界寸法計測値と前記経験的限界寸法計測値との間の差のモデル化により、前記シミュレートした最良焦点位置と前記経験的な最良焦点位置との差を分析する機能を含む、請求項31に記載のプログラム・ストレージ装置。
- 前記光学画像平面位置の最適位置を決定する機能を含む、請求項32に記載のプログラム・ストレージ装置。
- 前記複数の画像平面位置を用いて前記誤差の最小点を決定する機能を含み、
前記最適画像平面位置及び前記シミュレートした最良焦点位置は、前記複数の焦点及び光学画像平面位置を用いて前記誤差の鞍点を形成する、
請求項32に記載のプログラム・ストレージ装置。
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