JP2013254165A - パターン作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 セルを配置してより短い時間でマスクのパターンを作成するためのセルのパターンの作成方法を提供する。
【解決手段】 マスクのパターンを設計する際に用いるセルのパターンをコンピュータを用いて作成するパターン作成方法であって、
複数のセルのパターンのデータを取得し、マスクに複数のセルのパターンがある場合のマスクを照明して基板に複数のセルのパターンの像を投影して基板を露光するときの露光条件のパラメータ値と複数のセルのパターンのパラメータ値とを繰り返し変更して、複数のセルのパターンの像を計算して像の評価値を求め、複数のセルのパターンのパラメータ値を決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明はパターン作成方法に関する。

半導体デバイスの製造工程の露光工程において露光装置が用いられる。露光装置は、光源からの光を用いて照明光学系により、半導体デバイスの回路パターンが形成されたマスク（レチクル）を照明し、マスクのパターンを投影光学系などを介してウエハに転写する。

近年、半導体デバイスの更なるパターン微細化が進み、露光工程においては、照明光学系の変形照明やマスクのパターンの光近接効果補正（ＯＰＣ）などの超解像技術が用いられてきている。

マスク全面のパターンは、１つの半導体チップの領域に相当するパターンが一つまたは複数含まれている。１つの半導体チップ領域のパターンは、機能ブロックをひと固まりにしたブロックセルや、データの入出力を示すＩＯ部、論理素子単位のスタンダードセル等を含む、回路パターン群の組合せで構成されている。

半導体チップ全体のマスクのパターンにＯＰＣを施す際に、パターンの補正データ量が膨大なため、処理時間に数日費やす事がある。そのため、マスクパターン全体にＯＰＣを施す前段階として、スタンダードセルにＯＰＣを施す（以下、セルＯＰＣ）技術が研究されてきている。

スタンダードセルにＯＰＣを適用しようとした例の一つとして、ひとつのセルを抽出してＯＰＣをかけ、できたセルをライブラリに登録するという動作を、セル毎に繰り返す技術が提案されている（特許文献１参照）。

また、マスクパターンを、セルＯＰＣを適用するパターンと、半導体チップの全面パターンでＯＰＣを適用する（以下、チップレベルＯＰＣ）パターンに分類することが開示されている（特許文献２参照）。特許文献２には、セルＯＰＣ用パターンにＯＰＣを行い、ＯＰＣが施されたセルをセルライブラリに登録することが開示されている。また、セルライブラリから選択したセルを配置して半導体チップのパターンを作成した後に、チップレベルＯＰＣ適用パターンにＯＰＣを施してマスクパターンを作成する技術が開示されている。

他方、パターンの微細化対応で、従来の２次元レイアウト（縦横方向に延びる）パターンでは所望のパターンをウエハ上に忠実に転写することが困難となってきた。そこで、製造工程で加工しやすいようなＤｆＭ（Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒａｂｉｌｉｔｙ）と呼ばれる設計側の改良技術を用い、後工程で発覚するホットスポットの出現を抑制しようという動きも進められている。

ロジックデバイス向けに、１Ｄ−ＧＤＲ（Ｇｒｉｄｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｕｌｅ）（１次元レイアウト）技術と呼ばれる、設計パターンにピッチ制約を加えたパターンの作製方法が検討されてきた（非特許文献１参照）。１Ｄ−ＧＤＲ技術では、ウエハ上に予め単一ピッチのラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンを形成し、その後、複数の位置において同一像寸法で等グリッド上にホールパターンやカットパターンなどの複数のパターン要素を露光する。そうすることで、単一ピッチのＬ／Ｓパターンをパターン要素で切断したり、スペースを埋めたりして、デバイスを作製する。１Ｄ−ＧＤＲ技術は、従来利用されていたような２次元レイアウトのパターンのように自由度が高いパターンに比べて、露光余裕度が大きいだけでなく、セルの面積を縮小する事も可能である事が示されている。

また、１Ｄ−ＧＤＲの実証例として、２０ｎｍＮｏｄｅ以下のデバイスが形成可能である事が示されている（非特許文献２参照）。

特許第３０７３１５６号 特許第３８２７６５９号

Ｍｉｃｈａｅｌ Ｃ．Ｓｍａｙｌｉｎｇ ｅｔ．ａｌ．，"Ｌｏｗ ｋ１ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ ｕｓｉｎｇ Ｇｒｉｄｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｕｌｅｓ"Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．６９２５（２００８） Ｍｉｃｈａｅｌ Ｃ．Ｓｍａｙｌｉｎｇ ｅｔ．ａｌ．，"Ｓｕｂ−２０ｎｍ Ｌｏｇｉｃ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｓｉｍｐｌｅ ＯＰＣ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｐｉｔｃｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ"Ｐｒｏｃ．Ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．８３２７（２０１２）

特許文献１、２に記載の発明では、セルにＯＰＣを施す際に、露光装置の露光条件を調整しながら計算をしていない。露光条件を固定してセルＯＰＣを行うと、露光条件が適切でない場合に所望の像性能が得られない事がある。その場合に、セルＯＰＣが施されたセルを配置してマスクパターンを設計してチップレベルＯＰＣを施す際に適切な露光条件になるように露光条件を調整しながらマスクパターンを補正すると、パターンの線幅や位置の補正量や補正箇所が増大し、計算量が多くなる。そのため、計算時間が長くかかってしまうという問題があった。

また、特許文献１のようにセル毎にセルＯＰＣの適用を繰り返すとすべてのセルについて計算するためには計算時間が長くかかってしまう。

また、セルのパターンを、非特許文献１、２に記載の１次元レイアウトに用いられるカットパターンなどで設計することもできる。ただし、このパターンに特許文献１、２に記載のセルＯＰＣを施す場合にも同様の問題が生じうる。

そこで、本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、セルを配置してより短い時間でマスクのパターンを作成するためのセルのパターンの作成方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面としてのパターン作成方法は、マスクのパターンを設計する際に用いるセルのパターンをコンピュータを用いて作成するパターン作成方法であって、複数のセルのパターンのデータを取得する取得工程と、マスクに前記複数のセルのパターンがある場合の前記マスクを照明して基板に前記複数のセルのパターンの像を投影して前記基板を露光するときの露光条件のパラメータ値と、前記複数のセルのパターンのパラメータ値と、を繰り返し変更して、前記複数のセルのパターンの像を計算して前記像の評価値を求める計算工程と、前記評価値が所定の評価基準を満たす場合の前記複数のセルのパターンのパラメータ値を決定する決定工程とを有することを特徴とすることを特徴とする。

本発明によれば、セルを配置してより短い時間でマスクのパターンを作成するためのセルのパターンの作成方法を提供することができる。

セルのパターンの作成方法のフローチャートの図である。 セルのパターンの一例を示す図である。 マスクのパターンの作成方法のフローチャートの図である。 セルのパターンの種類を示す図である。 複数のセルの配置と計算領域を示す図である。 パターン要素のパラメータを説明するための図である。 有効光源分布のパラメータを説明するための図である。 複数セルのパターンの最適化結果を示す図である。 セルを隣接配置したテストチップ上のレイアウトの図である。 本発明の実施例におけるテストチップのＭｅｔａｌレイヤーでＯＰＣを行った際のマスクパターンを示す図である。 本発明の実施例と比較例１との計算結果を表す図である。 本発明の実施例と比較例２との計算結果を表す図である。

本発明は、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体チップ、液晶パネルなどの表示素子、磁気ヘッドなどの検出素子、ＣＣＤなどの撮像素子等の各種デバイスの製造やマイクロメカニクスで用いられるマスク（原版）のパターンのデータを生成するために適用することができる。

本実施形態におけるセルのパターンの作成方法を説明する。図１は本実施形態におけるセルのパターンの作成方法のフローチャートである。かかる作成方法は、コンピュータなどの情報処理装置によって実行される。

本実施形態では、論理素子を表すスタンダードセルを配置することによりセルのパターンを作成する。本実施形態の作成方法は、例えば図１に示す各ステップを実行可能なプログラムをネットワーク又は記録媒体を介して情報処理装置（コンピュータ）に供給し、情報処理装置がメモリなどの記憶媒体に記憶されたプログラムを読みだして実行することで実現される。

まず、コンピュータは、複数のセルのパターンのデータを取得する（Ｓ１０１）。コンピュータのメモリに記憶されているセルライブラリ１０（不図示）の複数のセルから選択することによってデータを取得してもよいし、ユーザーによって入力された複数のセルを読み込むことでデータを取得してもよい。像性能がクリティカルなセル（解像不良を起こす可能性が高いセル）を選択してもよいし、マスク上に配置する可能性のあるすべてのセルを選択してもよい。データは、例えば、セルの設計値のＧＤＳＩＩデータである。図２は、１次元レイアウト技術に用いられるホールパターンやカットパターンであって、矩形状の複数のパターン要素を含むパターンの図である。

セルライブラリ１０はセルの名称、範囲、入出力ピン情報、配線層のレイアウト物性情報を含むＬＥＦファイル、トランジスタの寄生容量や温度電位のばらつきを含むＬＩＢファイル、論理回路の設計データ、設計値のＧＤＳＩＩデータ等のセル情報で構成される。トランジスタの拡散、ゲート、コンタクト、メタル、Ｖｉａ等が一つのセルに含まれている。

次に、Ｓ１０１で選択した複数のセル同士の間に光学的な近接効果が及ばない程十分離して、計算領域内に配置する（Ｓ１０２）。選択しているセルの数が多く、１つの計算領域に入らない場合には、複数の計算領域にセルを配置し、それぞれの計算領域を別々のコンピュータで以降の計算処理を行っても良いし、１つのコンピュータで時系列で順番に計算してもよい。つまり、選択された複数のセルを第１のセル群と第２のセル群等に分けて、各群を独立させて計算してもよい。

次に、複数のセルのパターンのパラメータと露光条件のパラメータの初期値を設定する（Ｓ１０３）。セルのパターンのパラメータは、パターンの線幅やシフト量などである。露光条件は、マスクを照明してウエハ（基板）にマスクのパターンの像を投影してウエハを露光するときの条件である。露光条件のパラメータは、露光装置の照明光学系の瞳面における光強度分布（有効光源分布）の形状や、投影光学系のＮＡ、収差、露光波長などである。

次に、設定した初期値のセルのパターンがマスクにあるとして、初期値の露光条件でマスクを照明して基板を露光した場合の、複数のセルのパターンの像を計算する（Ｓ１０４）。次に、計算された像を所定の評価指標（後述）を用いて評価して評価値を求める（Ｓ１０５）。そして、像の計算（Ｓ１０４）および評価値の計算（Ｓ１０５）が規定回数に達しているかどうかを判定する（Ｓ１０６）。像の計算（Ｓ１０４）および評価値の計算（Ｓ１０５）が規定回数に達していない場合には、複数のセルのパターンのパラメータ値と露光条件のパラメータ値を変更する（Ｓ１０７）。そして、変更されたパラメータ値を用いて像の計算（Ｓ１０４）および評価値の計算（Ｓ１０５）を行う。これらの計算を規定回数に達するまでパラメータ値を繰り返し変更して行い、複数の評価値を求める。

像の計算（Ｓ１０４）および評価値の計算（Ｓ１０５）が規定回数に達したら、複数の評価値のなかから、評価値が所定の評価基準を満たす場合のセルのパターンのパラメータ値を決定する（Ｓ１０８）。また、評価値が所定の評価基準を満たす場合の露光条件のパラメータ値を決定する（Ｓ１０９）。評価基準としては、最良値（最大値または最小値）としたり、予め定められた許容値としてもよい。

次に、Ｓ１０８で決定された複数のセルのパターンのそれぞれに付加するセルの情報が作成される（Ｓ１１０）。そして、ＯＰＣ済みのセルとして、セルライブラリ１０とは別のセルライブラリ２０に記憶され、マスクパターン設計に利用可能な論理素子の情報として管理される（Ｓ１１１）。

なお、Ｓ１０６において、像の計算および評価値の計算を規定回数に達するまでパラメータ値を繰り返し変更して行った。ただし、評価値の計算（Ｓ１０５）の後、毎回、評価値が許容値（評価基準）を満たすかどうかを判断することにより、評価値が許容値を満たす場合にパラメータ値の決定を行ってもよい。

次に、本実施形態におけるマスクのパターンの作成方法を説明する。図３は本実施形態におけるマスクのパターンの作成方法のフローチャートである。かかる作成方法は、コンピュータなどの情報処理装置によって実行される。

Ｓ３０１では、ＡＳＩＣ等の設計仕様にもとづき論理回路設計を行い、論理素子を組み合わせた回路設計データを作成する。一般にはＮｅｔｌｉｓｔというフォーマットで情報が記録されていて、論理回路を組み込む箇所が記されている。Ｓ３０２では、Ｓ３０１で作成された論理素子に相当するセルをセルライブラリ２０から選択する。そして、選択したセルを配置配線ツールに入力する事によりセルの配置、配線を行う（Ｓ３０３）。例えば、Ｓｙｎｏｐｓｙｓ社のＩＣ ＣｏｍｐｉｌｅｒやＭｅｎｔｏｒ社のＯｌｙｍｐｕｓ−ＳｏＣなど配置配線ツールを用いてセルの配置、配線を決定する。なお、一般的なマスクパターンの作成では、ＯＰＣを施していない設計値のセルで構成されるセルライブラリ１０を用いる事が多く、像性能がクリティカルでないセルに関してはセルライブラリ１０から選択しても構わない。

次に、マスクのレイヤー毎にパターンを抽出する（Ｓ３０４）。例えば、配置されたすべてのセルについて、ひとつのレイヤーパターンを抜き出してつなぎ合わせることにより、チップ全面のパターンファイルができる。一般にこれをＦｌａｔｔｅｎ処理と言っている。レイヤー毎に繰り返す事により、露光工程ごとにチップ全面のマスクパターン情報ができる。次に、露光条件のパラメータ値を設定する（Ｓ３０５）。露光条件のパラメータ値は、セルＯＰＣの際に、Ｓ１０９で決定した露光条件のパラメータ値と同一の値や、近傍の値を設定する。

次に、レイヤー毎に抽出されたパターンのパラメータ値を設定する（Ｓ３０６）。次に、Ｓ３０６で設定したパターンがマスクに配置された場合に、Ｓ３０５で設定した露光条件でマスクを照明して、ウエハ上にマスクのパターンの像を投影したときの、マスクのパターンの像を計算し、像を評価する（Ｓ３０７）。像の評価値が所定の評価基準（許容値）を満たしているかどうかを判定する（Ｓ３０８）。像の評価値が評価基準を満たさない場合はＳ３０６に戻り、パターンのパラメータ値を変更して設定しなおし、像の計算および評価を行う。Ｓ３０６〜Ｓ３０８では、マスクのパターンの像が所望の結像パターン寸法に近づくように、マスクパターンの調整（ＯＰＣ）が行われる。像の評価値が評価基準を満たす場合には、その場合のマスクのパターンを決定する（Ｓ３０９）。なお、チップ全面のＯＰＣ（Ｓ３０５〜Ｓ３０９）は、例えばＭｅｎｔｏｒ社のＣａｌｉｂｒｅやＢｒｉｏｎ社のＴａｃｈｙｏｎ等でおこなっても構わない。

パターンが決定されれば、マスクパターンの描画に必要なデータフォーマットの変換を行い、一般に電子ビーム描画等によりマスクが作成される（Ｓ３１０）。マスクのレイヤー毎にＳ３０５〜Ｓ３１０を繰返し処理することにより、半導体デバイスのクリティカル工程のマスクパターンの作成を行う。

本実施形態によれば、複数のセルをまとめたセル群ごとに露光条件およびセルのパターンのパラメータを用いて光学像を計算して像性能を最良にしているため、１つのセル毎に計算をする場合よりも、より短時間で計算が可能となる。 また、本実施形態によれば、所望の像性能を有するマスクのパターンの決定を行う前に、各セルのパターンを、露光条件およびセルのパターンのパラメータを用いて像性能を最良にするように決定している。そのため、マスクのパターンの決定の前に適切な露光条件のもとに計算されたＯＰＣ済みのセルのパターンを用いることでき、マスクのパターンの決定に要する計算時間を短縮することができる。

上記実施形態で説明したパターン作成方法を、２０ｎｍＮｏｄｅの１Ｄ−ＧＤＲのスタンダードセルを用いたメタル工程のマスクパターンの作成に適用した実施例を説明する。

１Ｄ−ＧＤＲのデバイスは、微細なラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンを形成した後Ｌ／Ｓのスペースの一部分を削除するカットパターンで埋め、全体をエッチングする事でアイソレーションされた溝を形成する。Ｌ／Ｓはセルによらず一律だが、カットパターンの数や配置は通常、セル毎に異なる。カットパターン工程のマスクを例にとって説明する。Ｌ／Ｓのラインの一部分を削除するＧａｔｅパターン用のカットパターンでも同様である。

露光装置の露光条件は、光源波長１９３．３６８ｎｍ、投影系開口数１．３５、液浸屈折率１．４３７、レジスト屈折率１．６８３で、タンジェンシャル偏光照明を用いた。マスクはバイナリマスクで各パターン要素が黒（遮光部）で背景が白（透過部）のブライトフィールドとした。

２０ｎｍＮｏｄｅの１Ｄ−ＧＤＲは一般にＧａｔｅピッチが８４ｎｍ、Ｍｅｔａｌのピッチが６４ｎｍとなっている。したがってＸ方向が８４ｎｍ、Ｙ方向が６４ｎｍのＬ／Ｓをグリッドとするセルとなっている。ここでは、図４に示すような、複数のスタンダードセルの設計パターンをセルライブラリ１０から選択した。

各セルの領域（縦の長さ（Ｘ）、横の長さ（Ｙ））はｎｍ単位で以下の様になっている。
Ａ：（１３５３、６４０）
Ｂ：（ ８６１、６４０）
Ｃ：（ ３６９、６４０）
Ｄ：（ ３６９、６４０）
Ｅ：（ ２８７、６４０）
Ｆ：（１５９９、６４０）
Ｇ：（ １２３、６４０）
Ｈ：（ ２０５、６４０）
Ｉ：（ ６１５、６４０）
Ｊ：（ ２８７、６４０）
Ｋ：（ ２８７、６４０）
Ｌ：（ ３６９、６４０）
Ｍ：（ ３６９、６４０）
Ｎ：（ ９４３、６４０）
Ｏ：（ ７７９、６４０）

一般に有効光源分布を複数の要素（点光源）に分割する際の分割数が同一の場合に、光学計算の計算領域の一辺の長さは、（波長／ＮＡ）に比例する。しかし、近年、露光装置の波長とＮＡを変えずにセルのパターンの微細化が進んでいるため、計算領域が変わらずに、より多くのセルを計算領域内に入れられる傾向にある。上記の露光条件では、光学像の計算領域は約４．５ｕｍ角となる。

図５に、計算領域と複数のセルの配置の一例を示す。点線で示す枠が光学計算の計算領域で、Ａ〜Ｏと記載された長方形がそれぞれのセルＡ〜Ｏを表している。各セル間のスペースをＸＹ方向とも１ｕｍ離して配置すると、選択した全１５セルを３個の計算領域に配置できている。Ａ、Ｆ、Ｎ、Ｏのセルを含むセル群と、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｉ、Ｊのセルを含むセル群と、Ｇ、Ｈ、Ｋ、Ｌ、Ｍのセルを含むセル群とがそれぞれ、１つの計算領域に配置されている。したがって、パターンの光学像計算は、セルひとつずつ繰り返すと１５回計算が必要なのに対し、３回ですむ。このように、複数のセルをまとめて光学像を計算することで、より短時間で計算が可能となる。

各セルのパターンは、図６のパターン要素を複数含むパターンで構成されている。パターン要素（ｉ、ｊ）の線幅の設計値を定数Ｌｘ（ｉ、ｊ）、Ｌｙ（ｉ、ｊ）とし、パターン要素（ｉ、ｊ）の座標の設計値を定数Ｐｘ（ｉ、ｊ）、Ｐｙ（ｉ、ｊ）とする。ｉは図４のセルＡ〜Ｏを表す変数である。ｊはセル内のパターン要素の番号を示す。

各パターン要素の線幅の変化量をΔｌｘ（ｉ、ｊ）、Δｌｙ（ｉ、ｊ）として、この変数をセルのパターンのパラメータとする。また、各パターン要素の座標のシフト量をΔｐｘ（ｉ、ｊ）、Δｐｙ（ｉ、ｊ）として、この変数もセルのパターンのパラメータとする。なお、セルのパターンのパラメータは、パターン要素の対向する辺の距離（線幅）、例えば、Ｌｘ（ｉ、ｊ）＋Δｌｘ（ｉ、ｊ）などとしてもよい。

ここで、各パターン要素の線幅の設計値は、
Ｌｘ（ｉ，ｊ）＝４１ｎｍ ， ∀ｉ∀ｊ
Ｌｙ（ｉ，ｊ）＝６４ｎｍ ， ∀ｉ∀ｊ
とした。

複数のパターン要素が隣接する場合には、隣接する側のエッジ（境界）位置は固定という制約を用いている。

図７に露光条件のパラメータを示す。本実施例では、露光装置の有効光源分布の形状をパラメータ化したものを露光条件のパラメータと定義している。図７の左側の図は、照明光学系の４重極照明の瞳空間を図示したもので、光強度分布（黒表示）は外σＳＯと内σＳＩとの間に挟まれ、Ｉｎｔｘという表示のＰｏｌｅの開口角Ａｘ、ＩｎｔｙＹという表示のＰｏｌｅの開口角Ａｙで表される。ＩｎｔｘとＩｎｔｙの光強度は、Ｉｎｔｘの光強度を１でノーマライズした値で表され、各Ｐｏｌｅの光強度は均一な分布であるとしている。

評価対象のパターンは、像面におけるマスクパターンの空中像を閾値Ｉｔｈでスライスし、得られた等高線を結んだ図形（以下、光学像）とした。ここでは簡単のため光学像を用いたが、レジスト感光材の感光・現像特性を表すレジストパラメーターや、基板材料のエッチングパラメーター等を用いて、光学像をプロセス近接効果補正した像でもかまわない。

露光条件のパラメータおよびセルパターンのパラメータの可変範囲は以下のとおりとした。
０．７≦ＳＯ≦０．９８
０．５≦（ＳＯ／ＳＩ）≦０．８
２０°≦Ａｘ≦９０°
２０°≦Ａｙ≦９０°
Ｉｎｔｘ＝１
０≦Ｉｎｔｙ≦１
１０≦Δｌｘ≦１００
１０≦Δｌｙ≦１００
−５≦Δｐｘ≦＋５
−５≦Δｐｙ≦＋５

露光条件として、有効光源分布の形状を変数としたが、これに加えて投影光学系の開口数などを変数としても構わない。なお、閾値Ｉｔｈは、０≦Ｉｔｈ≦１とした。

パターンの像の評価対象は、各パターン要素の線幅誤差のＲＭＳとＮＩＬＳとした。また、各パターン要素の設計値中心を含むＸ断面の寸法ＣＤｘ、および、各パターン要素の設計値中心を含むＹ断面の寸法ＣＤｙのＥＬ（露光余裕度）が５％を満たす焦点深度Ｆも評価対象とした。また、各パターン要素の位置シフト誤差ＲＧｘ、および、位置シフト誤差ＲＧｙも評価対象とした。パターン要素の線幅誤差、位置シフト誤差が最小化し、ＮＩＬＳ、焦点深度が最大化する方が好ましいため、本実施例では、評価指標（評価関数）Ｐとして、下記（１）式を用いた。線幅誤差に関しては複数のセルのパターンの像の全評価点の合計のＲＭＳ値と、ＮＩＬＳ、位置シフト誤差、焦点深度に関しては複数のセルのパターンの像の全評価点のうち最悪値（最小値）とを上記評価関数の項とした。
Ｐ＝線幅誤差ＲＭＳ／線幅誤差ＲＭＳ許容値
＋ＮＩＬＳ許容値／（ＮＩＬＳ最小値＋０．００１）
＋位置シフト誤差ＲＧｘ、ＲＧｙの最小値／位置シフト誤差許容値
＋焦点深度許容値／（焦点深度Ｆの最小値＋０．００１） ・・・・（１）

なお、線幅誤差ＲＭＳ許容値＝目標線幅の１％
ＮＩＬＳ許容値＝１．５
位置シフト誤差許容値＝５ｎｍ
焦点深度許容値＝７０ｎｍ
とした。

まず、選択したセルすべてについてパターンの像を計算し、複数のセルのパターンの像の全評価点について線幅誤差ＲＭＳ、ＮＩＬＳ、位置シフト誤差、焦点深度Ｆを算出する。そして、線幅誤差に関しては複数のセルのパターンの像の全評価点の合計のＲＭＳ値と、ＮＩＬＳ、位置シフト誤差、焦点深度に関しては複数のセルのパターンの像の全評価点のうち最悪値（最小値）とを算出して、上記評価関数の値を求め、評価値とする。評価指標としては、これに限らず、複数のセルの各セルのパターンの像を評価した値を複数のセルについて合計した値や、複数のセルの各セルのパターンの像を評価した値のうち最小値または最大値などを用いて設定することができる。

そして、上記評価指標の評価値が最小となるように各パラメータ値を変更して計算し、最適化を行った。本実施例では、露光条件のパラメータは９つ、複数のセルのパターンのパラメータが７４５つのトータル７５４つのパラメータについて最適化を行った。

図８に最適化結果のパターンを示している。グレー（ドット）の領域部分がセルの設計値のパターン要素で、パターン要素を囲むように表示された実線の枠線が、セルＯＰＣによる最適化後の、補正されたパターン要素の外形を表す。図８（ａ）が図４に示すセルＡ、図８（ｂ）が図４に示すセルＢの例で、セルの設計値と最適化後の形状で大きく変化している事がわかる。算出した最適化後のセルのパターンをＧＤＳＩＩのデータ形式でセルライブラリ２０に保存する。元の設計値のセルの情報に、このＧＤＳＩＩデータを追加することにより、セルＯＰＣのライブラリとなる。セルＣ〜Ｏも同様である。

有効光源分布のパラメータの最適化結果を下記に示す。
ＳＯ＝０．８５
Ｒａｔｉｏ＝ＳＩ／ＳＯ＝０．７０３
Ａｘ＝５７°
Ａｙ＝６１°
Ｉｎｔｙ＝０．４４２
閾値Ｉｔｈは、Ｉｔｈ＝０．４０８６であった。

本実施例では評価指標を１つとしたが、これに限らない。例えば、互いに異なる複数の評価指標を設定すれば、セルのパターンや露光条件の最適化結果が変わる。つまり、それぞれの評価指標について決定されたセルのパターンのパラメータ値は互いに異なる。このように各評価指標の設定を用いて決定されたセルのパターンを、各セルライブラリを作成して保存し、用途に合わせて適したセルライブラリを選択しても良い。また、最適化後の露光条件のパラメータとセルのパターンのパラメータの組合せを複数組、記憶媒体に保存し、管理してもよい。

次に、保存されたＯＰＣ済みのセルライブラリに含まれる各セルを用いて、マスクパターンを作成する方法を説明する。図９は、セルライブラリからＯＰＣ済みのセルを選択して、セルのパターンを隣接配置した後のパターンを示す。簡単のため、セルＡ〜Ｏに含まれる任意のスタンダードセルを５×５に隣接配置し、合計２５個分のセルでテストチップを形成した。上下の隣接セルはＭｅｔａｌの１グリッドピッチ分だけ離れて接合している。

露光条件として、光源波長１９３．３６８ｎｍ、投影系開口数１．３５、液浸屈折率１．４３７、レジスト屈折率１．６８３、タンジェンシャル偏光照明を用いた。ここでは、有効光源分布のパラメータとして、上記の最適化された結果の値と同一の値を用いたが、同一でなくても構わない。例えば、外σＳＯ２、外σと内σの比Ｒａｔｉｏ２、Ｘ方向のＰｏｌｅの開口角Ａｘ２，Ｙ方向のＰｏｌｅの開口角Ａｙ２，Ｘ方向のＰｏｌｅの光強度Ｉｎｔｘ２，Ｙ方向のＰｏｌｅの光強度Ｉｎｔｙ２が、下記の範囲などでも可能である。
ｅ＝０．２
ｅ２＝６０
ｅ３＝０．５
ＳＯ＊（１−ｅ）≦ＳＯ２≦ＳＯ＊（１＋ｅ）
Ｒａｔｉｏ＊（１−ｅ）≦Ｒａｔｉｏ２≦Ｒａｔｉｏ＊（１＋ｅ）
Ａｘ−ｅ２≦Ａｘ２≦Ａｘ＋ｅ２
Ａｙ−ｅ２≦Ａｙ２≦Ａｙ＋ｅ２
Ｉｎｔｘ＊（１−ｅ３）≦Ｉｎｔｘ２≦Ｉｎｔｘ＊（１＋ｅ３）
Ｉｎｔｙ＊（１−ｅ３）≦Ｉｎｔｙ２≦Ｉｎｔｙ＊（１＋ｅ３）

例えば、外σについては、上記の最適化された結果の値ＳＯよりも、所定量ｅだけ異なる範囲で変更することできる。

マスクはバイナリマスクでパターン部が黒で背景白のブライトフィールドとした。

そして、露光条件のパラメータ値を設定して、図９に示すパターンを初期値として設定し、各パターンの像を計算しながら、各パターンにＯＰＣを施し、各パターンのパラメータを変化させながら最適化を行った。

各パターン要素の設計値中心を含むＸ断面の寸法をＣＤｘ、Ｙ断面の寸法をＣＤｙ、として、全パターン要素の設計値からの差のＲＭＳを評価指標に用いた。ＲＭＳの式を以下に示す。

なお、ｎｘはＸ断面の総評価数、ｎｙはＹ断面の総評価数とし、ＣＤｘ０（ｉ，ｊ）、ＣＤｙ０（ｉ，ｊ）は設計値とする。

図１０に結果を示す。図１０に示すグレー（ドット）の領域部分が、設計値セルのパターンを表し、グレーのパターンを囲むように表示された実線の枠線がチップ全体で補正されたパターンの外形を表す。

また、図１１に、ＯＰＣのための光学計算の計算回数とマスクパターンのＣＤのＲＭＳをプロットした。図１１は横軸にＯＰＣのための光学計算の計算回数、縦軸に残さＣＤＲＭＳをプロットしている。Ｉは、本実施例のように、ＯＰＣ済みのセルをセルライブラリから選択してチップに配置して、チップ全体にＯＰＣを施した場合の結果である。ＩＩは、ＯＰＣを施していない設計値のセルをセルライブラリから選択してチップに配置して、チップ全体にＯＰＣを施した場合の比較例１の結果である。

ＣＤＲＭＳの許容値を２％とすると、Ｉの場合には計算回数５回、ＩＩの場合には計算回数１０回で許容値に達することがわかる。つまり、Ｉの場合には、ＩＩの場合と比較して、計算回数が約１／２となる。よって、チップレベルのＯＰＣに要する計算時間は約１／２となっている。一方、規定の計算回数を７回にした場合には、Ｉの場合には１．０２％、ＩＩの場合にはＣＤＲＭＳは７．４９％となっている。つまり、Ｉの場合の方が、一定の計算回数（時間内）で到達するＣＤＲＭＳ残さの値が小さい。したがって、本実施例のマスクパターンの作成方法によれば、所望の解像性能を有するマスクのパターンをより短い時間で作成することができる。Ｉのマスクパターンで像性能を評価し、ＥＬ５％時のＤＯＦ６９ｎｍを得た。

像性能の到達度を評価するため、チップ配置後のマスクパターンを用いて（１）の評価指標を用いて露光条件とマスクパターンの最適化を行った。約３０００回の計算でＣＤＲＭＳが２％に収束し、かつＥＬ５％時のＤＯＦ６８ｎｍを得た。６００倍の計算回数を要するこの結果で得られた像性能は、Ｉのマスクでの結果と同等である。つまり、本実施例のマスクパターン作成方法によれば、少ない計算回数で、ＣＤＲＭＳのみならずＤＯＦも良好な性能を得る事ができることがわかる。

さらに、従来例との比較のため、比較例２として、セルのパターンを決定する際に、露光条件のパラメータ値を変更せずに、複数のセルのパターンのパラメータ値のみを変更して、セルＯＰＣの計算を行った。各セルのパターンのパラメータは以下の５つで、パラメータ値の可変範囲は以下のとおりである。
１０≦ΔＬｘ≦１００
１０≦ΔＬｘ≦１００
−５≦Δｐｘ≦＋５
−５≦Δｐｙ≦＋５
なお、ＳＯ＝０．９８（固定値）、Ｒａｔｉｏ＝ＳＩ／ＳＯ＝０．７（固定値）であって、０≦Ｉｔｈ≦１とした。４分割ではなく、輪帯形状の有効光源を用いた。

パターンの像の評価対象、および、評価指標は本実施例と同じとした。なお、繰返し計算の回数は２００回以内とした。そして、セルのパターンの補正を行った後、決定されたセルのパターンのデータを、メモリのセルライブラリ３０に記憶保存した。そして、セルライブラリ３０からセルを選択して、図９に示すようにスタンダードセル２５個を隣接配置したテストチップパターンを作製した。

そして、本実施例のマスクパターンの作成方法と同様に計算を行った。図１２に示すように、ＯＰＣのための光学計算の計算回数とマスクパターンのＣＤのＲＭＳをプロットした。Ｉは本実施例の結果であり、ＩＩＩは比較例２の結果である。ＣＤＲＭＳの許容値を２％とすると、Ｉの場合には計算回数５回、ＩＩＩの場合には計算回数７回で許容値に達することがわかる。つまり、Ｉの場合にはＩＩＩの場合と比較して、計算回数が減り、計算時間が短くなっている。一方、規定の計算回数を７回にした場合には、Ｉの場合には１．０２％、ＩＩＩの場合にはＣＤＲＭＳは１．８７％となっている。つまり、Ｉの場合の方が、一定の計算回数（時間内）で到達するＣＤＲＭＳ残さの値が小さい。したがって、本実施例のマスクパターンの作成方法によれば、所望の解像性能を有するマスクのパターンをより短い時間で作成することができる。ＩＩＩの場合では、セルのパターンの決定の際に適切な露光条件が設定されておらず、その露光条件でＯＰＣを施したセルを配置し、マスクパターンの初期値としたため、露光条件の変更によるマスクパターンの補正量が大きいため計算時間が長くかかっている。

本実施例によれば、マスクのパターンの決定を行う前に、各セルのパターンを、露光条件およびセルのパターンのパラメータを用いて像性能を最良にするように決定する。これにより、マスクのパターンの決定に要する計算時間を短縮することができ、像性能の良い解が得られる。

１次元レイアウトに用いられるパターンは、等グリッド上に配置された矩形状のパターンなど単純なパターンであるため、Ｌ字状のパターンなど縦と横方向に延びるパターンに比べ、露光条件の変化によって、ＯＰＣを施す際のパターンの補正量は大きく変化しない。縦と横方向に延び、等グリッド上にのらずに配置されたセルパターンでは、セル同士を隣接配置した際に、パターンの境界部や角部での補正量が大きくなってしまったり、複雑なパターンの補正が必要になってしまう事がある。これらはどちらもＯＰＣの計算時間を増大させてしまう。したがって、本実施形態、実施例におけるセルのパターンの作成方法およびマスクパターン作成方法は、１次元レイアウトに用いられるパターンに好適である。

さらに、本実施例のセルのパターンの作成方法により作成されたセルは、様々なデバイスのレイアウト設計に適用可能であるため、様々なデバイスのパターンの作成時間の短縮にもなる。

本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述の実施形態、実施例の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

次に、デバイス（液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、マスクを露光装置に搭載して、感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。マスクは、上記のように作成されたマスクのパターンを用いて製造される。

上述の露光装置を利用したデバイス製造方法は、液晶表示デバイスの他に、例えば、半導体デバイス等のデバイスの製造にも好適である。前記方法は、上記のように製造されたマスクを露光装置に搭載して、感光剤が塗布された基板を露光する工程と、前記露光された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、前記デバイス製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims (15)

1. マスクのパターンを作成する際に用いるセルのパターンをコンピュータを用いて作成するパターン作成方法であって、
   複数のセルのパターンのデータを取得する取得工程と、
   マスクに前記複数のセルのパターンがある場合の前記マスクを照明して基板に前記複数のセルのパターンの像を投影して前記基板を露光するときの露光条件のパラメータ値と、前記複数のセルのパターンのパラメータ値と、を繰り返し変更して、前記複数のセルのパターンの像を計算して前記像の評価値を求める計算工程と、
   前記評価値が所定の評価基準を満たす場合の前記複数のセルのパターンのパラメータ値を決定する決定工程とを有することを特徴とするパターン作成方法。
2. 前記決定工程において、前記評価値が所定の評価基準を満たす場合の前記露光条件のパラメータ値と前記セルのパターンのパラメータ値とを決定することを特徴とする請求項１に記載のパターン作成方法。
3. 前記セルのパターンは矩形状のパターン要素で構成されるパターンであることを特徴とする請求項１又は２に記載のパターン作成方法。
4. 前記セルのパターンのパラメータは、前記パターン要素の線幅やシフト量であることを特徴とする請求項３に記載のパターン作成方法。
5. 前記計算工程において、前記取得工程において取得した前記複数のセルの全てのセルのパターンの像の評価値を求めることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のパターン作成方法。
6. 前記計算工程において複数の評価指標を用いて前記像の評価値を求め、
   それぞれの評価指標について、前記評価値が所定の評価基準を満たす場合の前記セルのパターンのパラメータ値を決定することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のパターン作成方法。
7. それぞれの評価指標について決定された前記セルのパターンのパラメータ値は互いに異なることを特徴とする請求項６に記載のパターン作成方法。
8. 前記計算工程において、前記複数のセル同士が光学的な近接効果を及ぼさない距離に前記複数のセルを離して、前記複数のセルのパターンの像を計算することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のパターン作成方法。
9. 前記計算工程において、前記評価値は、前記複数のセルの各セルのパターンの像を評価した値を前記複数のセルについて合計した値、及び、前記複数のセルのパターンの像を評価した値のうち最小値または最大値のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のパターン作成方法。
10. 前記評価値が所定の評価基準を満たす場合の前記複数のセルのパターンをセルライブラリに記憶する記憶工程とを有することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のパターン作成方法。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のパターン作成方法により作成された複数のセルのパターンを、セルライブラリから取得し、または、ユーザーにより入力されることで取得して、ラインアンドスペースのパターンをカットまたは接続するためのマスクパターンを作成する工程を有することを特徴とするマスクパターンの作成方法。
12. 請求項２に記載のパターン作成方法により作成された複数のセルのパターンを記憶したセルライブラリからセルを選択して、ラインアンドスペースのパターンをカットまたは接続するためのマスクパターンを作成する工程において、
    前記セルライブラリから選択したセルのパターンを含むマスクパターンのパラメータ値を繰り返し変更して、前記決定した露光条件のパラメータ値を用いて、該選択したセルのパターンの像を計算して前記像の評価値を求める工程と、
    前記評価値が所定の評価基準を満たす場合の前記マスクパターンのパラメータ値を決定する工程とを有することを特徴とするマスクパターンの作成方法。
13. 請求項２に記載のパターン作成方法により作成された複数のセルのパターンを記憶したセルライブラリからセルを選択して、ラインアンドスペースのパターンをカットまたは接続するためのマスクパターンを作成する工程において、
    前記セルライブラリから選択したセルのパターンを含むマスクパターンのパラメータ値と、前記決定した露光条件のパラメータ値より所定量だけ異なる範囲において前記露光条件のパラメータ値と、を繰り返し変更して、該選択したセルのパターンの像を計算して前記像の評価値を求める工程と、
    前記評価値が所定の評価基準を満たす場合の前記マスクパターンのパラメータ値を決定する工程とを有することを特徴とするマスクパターンの作成方法。
14. コンピュータに請求項１乃至１０の何れか１項に記載のパターン作成方法を実行させるプログラム。
15. 請求項１乃至１０の何れか１項に記載のパターン作成方法を実行する情報処理装置。

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