JP5970052B2 - 可変整形ビームリソグラフィを用いたレチクルの光近接効果補正、設計、および製造のための方法 - Google Patents

Description

関連出願
本出願は、以下を優先権として主張する。
１）２００８年９月１日に出願された、「キャラクタプロジェクション粒子ビームリソグラフィを用いたレチクルを製造するための方法およびシステム（Method and System for Manufacturing a Reticle Using Character Projection Particle Beam Lithography）」と題された、米国特許出願番号１２／２０２，３６４
２）２００８年９月１日に出願された、「キャラクタプロジェクションリソグラフィを用いて製造されるべきレチクルの光近接効果補正のための方法（Method For Optical Proximity Correction Of A Reticle To Be Manufactured Using Character Projection Lithography）」と題された米国特許出願番号１２／２０２，３６５
３）２００８年９月１日に出願された、「キャラクタプロジェクションリソグラフィを用いて製造されるべきレチクルの設計のための方法およびシステム（Method And System For Design Of A Reticle To Be Manufactured Using Character Projection Lithography
）」と題された米国特許出願番号１２／２０２，３６６
４）２００８年１１月１２日に出願された、「キャラクタプロジェクションリソグラフィを用いてレチクルを製造するための方法およびシステム（Method and System For Manufacturing a Reticle Using Character Projection Lithography）」と題された米国特許出願番号１２／２６９，７７７
５）２００９年５月２７日に出願された、「可変整形ビームリソグラフィを用いて表面および集積回路を製造するための方法（Method For Manufacturing A Surface And Integrated Circuit Using Variable Shaped Beam Lithography）」と題された米国特許出願番号１２／４７３，２４１
６）２００９年５月２７日に出願された、「可変整形ビームリソグラフィを用いて製造されるべきレチクルの光近接効果補正ための方法（Method For Optical Proximity Correction Of A Reticle To Be Manufactured Using Variable Shaped Beam Lithography）」と題された米国特許出願番号１２／４７３，２４８
７）２００９年５月２７日に出願された、「可変整形ビームリソグラフィを用いて製造されるべきレチクルの設計のための方法およびシステム（Method And System For Design Of A Reticle To Be Manufactured Using Variable Shaped Beam Lithography）」と題された米国特許出願番号１２／４７３，２６５
そして、それらのすべては、すべての目的のために、参照によりここに引用される。

開示の背景
本開示はリソグラフィに関し、より特定的には、可変整形ビーム（variable shaped beam：ＶＳＢ）荷電粒子ビームリソグラフィを用いた、レチクル、ウェハ、または他のいかなる表面であり得る表面の設計および製造に関する。

集積回路のような半導体装置の生産または製造において、光リソグラフィが半導体装置を製造するために用いられ得る。光リソグラフィは、レチクルから製造されるリソグラフマスクを用いて半導体やシリコンウェハのような基板にパターンを転写し集積回路を創出する印刷プロセスである。他の基板としては、フラットパネルディスプレイや他のレチクルも含まれる。また、極紫外線（extreme ultraviolet：ＥＵＶ）リソグラフィまたはＸ線リソグラフィは、光リソグラフィの種類と考えられる。単数または複数のレチクルは集積回路の個々の層に対応する回路パターンを含み、このパターンは、フォトレジストまたはレジストとして知られる放射線感受性材料の層でコーティングされた基板上の特定の領域上に結像され得る。パターン化された層が転写されると、その層は、エッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化、酸化、および研磨などの、さまざまな他のプロセスを受ける。これらのプロセスは、基板における個々の層を仕上げるために採用される。いくつかの層が必要とされる場合は、全体のプロセスまたはその変形が、各新しい層に対して繰り返される。最終的に、複数の装置の組み合わせまたは集積回路が、基板上に存在する。これらの集積回路は、ダイシングまたはソーイングによって互いに分離され、個々のパッケージ内に実装され得る。より一般的な場合においては、基板上のパターンは、表示画素や磁気記録ヘッドのような加工物を定義するために用いられ得る。

集積回路のような半導体装置の生産または製造において、半導体装置を製造するためにマスクレス直接描画も用いられ得る。マスクレス直接描画は、荷電粒子ビームリソグラフィを用いて半導体またはシリコンウェハのような表面にパターンを転写して集積回路を創出する印刷プロセスである。他の基板としては、フラットパネルディスプレイ、ナノインプリントのためのインプリントマスク、またはレチクルも含み得る。層の所望パターンは、表面上、この場合には基板上にも直接書き込まれる。パターン化された層が転写されると、その層は、エッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化、酸化、および研磨などの、さまざまな他のプロセスを受ける。これらのプロセスは、基板における個々の層を仕上げるために採用される。いくつかの層が必要とされる場合は、全体のプロセスまたはその変形が、各新しい層に対して繰り返される。いくつかの層は、光リソグラフィを用いて書き込まれ、一方他のものは、同じ基板を製造するために、マスクレス直接描画を用いて書き込まれる。最終的に、複数の装置の組み合わせまたは集積回路が、基板上に存在する。これらの集積回路は、ダイシングまたはソーイングによって互いに分離され、個々のパッケージ内に実装され得る。より一般的な場合においては、基板上のパターンは、ディスプレイピクセルや磁気記録ヘッドのような加工物を定義するために用いられ得る。

示したように、光リソグラフィにおいては、リソグラフマスクまたはレチクルは、基板上に集積されるべき回路要素に対応する幾何学的パターンを含む。レチクルを製造するために用いられるパターンは、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアまたはプログラムを利用して生成され得る。パターンの設計においては、ＣＡＤプログラムは、レチクルを創出するために、予め定められた１組のデザインルールに従い得る。これらの規則は、処理、設計、および最終用途の制限によって設定される。最終用途制限の例は、必要とされる電源電圧において十分に動作することができないような態様における、トランジスタの配置を定義することである。特に、デザインルールは、回路装置間または相互接続線間のスペース許容値を決定し得る。たとえば、デザインルールは、回路装置および配線が、望ましくない態様で互いに相互作用しないことを保証するために用いられる。たとえば、デザインルールは、配線が、短絡を引き起こし得るような態様で互いに近接しないようにするために用いられる。デザインルールの制限は、とりわけ、確実に製造することができる最小寸法を反映する。これらの最小寸法に言及される場合、普通、限界寸法の概念が導入される。たとえば、これらは、最小配線幅、または、２つの配線間の最小スペースとして定義され、それらの寸法は、精巧な制御を必要とする。

光リソグラフィによる集積回路製造の１つの目標は、レチクルまたはマスクの使用によって、基板上に元の回路デザインを再生することである。集積回路製造者は、できるだけ効率的に半導体ウェハの資源を使用することを常に試みている。技術者は、集積回路がより多くの回路要素を含むとともに、より少ない電力を使用することができるように、回路のサイズを縮小し続けている。集積回路の限界寸法の大きさは低減され、その回路密度は増加するので、それに対応するマスクパターンの限界寸法は、光リソグラフィに用いられる光露光ツールの解像度限界に到達する。回路パターンの限界寸法はより小さくなり、そして露光ツールの解像度限界に達すると、マスクパターンとレジスト層上に現像される実際の回路パターンとの間の正確な転写が困難になる。光リソグラフィの使用を促進して、光リソグラフィプロセスに用いられる光の波長よりも小さいフィーチャを有するパターンを転写するために、光近接効果補正（optical proximity correction：ＯＰＣ）として知られるプロセスが開発された。ＯＰＣは、元のマスクパターンを変化させて、光回折や近接するフィーチャとのフィーチャとの光学的相互作用のような効果によって引き起こされる歪みを補償する。ＯＰＣはレチクルを用いて実行される、すべての超解像技術を含む。

ＯＰＣは、マスクパターンにサブ解像度リソグラフフィーチャ（sub-resolution lithographic feature）をマスクパターンに付加し、もとのマスクパターンつまりデザインと、最終的に基板上に転写された回路パターンとの間の差を低減する。サブ解像度リソグラフフィーチャは、もとのマスクパターンとおよび互いに相互作用し、近接効果を補償して最終的に転写される回路パターンを改善する。パターンの転写を改善するために用いられる１つの特徴は、サブ解像度アシストフィーチャ（sub-resolution assist feature：ＳＲＡＦ）である。パターン転写を改善するために追加される他のフィーチャは、「セリフ（serif）」と称される。セリフは、最終的に転写された像における角を鋭くするために、パターンの角に配置される小さなフィーチャである。光リソグラフィの限界は、サブ波長レジームにまで拡張されるので、ＯＰＣフィーチャは、より微細な相互作用および効果でさえも補償するために、ますます複雑にされなければならない。しかしながら、結像システムはその限界により近づけられるにつれて、十分に微細なＯＰＣフィーチャを有するレチクルを生成する能力が重要となってくる。セリフまたは他のＯＰＣフィーチャをマスクパターンに追加することは利点があるが、マスクパターンにおける全体のフィーチャの数も実質的に増加する。たとえば、従来の技術を用いて正方形の角の各々にセリフを追加することは、マスクまたはレチクルパターンに、さらに８つの長方形を追加する。ＯＰＣフィーチャの追加は、非常に根気のいる仕事であり、コストのかかる演算時間を必要とし、結果としてより高価なレチクルをもたらす。ＯＰＣパターンが複雑になるだけでなく、光近接効果が、最小のラインおよびスペースの寸法と比較して長い範囲になるので、与えられた位置における正しいＯＰＣパターンは、何の他の形状が近隣にあるかに非常に依存する。したがって、たとえば、ライン端は、レチクル上でそれに何が隣接しているかに依存して、異なる大きさを有する。これは、たとえ、その目的が、ウェハ上に全く同じ形状を生成することであったとしてもである。これらのわずかではあるが重大な変化が重要であり、その他のものがレチクルパターンを形成し得ることを防止する。ＯＰＣ装飾の前のデザインを反映するフィーチャである主要なフィーチャ、ならびにセリフ、ジョグ、およびＳＲＡＦを含み得るＯＰＣフィーチャの点について、レチクル上に描画されるべきＯＰＣ装飾パターンを議論することは従来法である。わずかな変化によって意味されるものが何であるかを定量化するために、近隣から近隣への、ＯＰＣ変化における典型的なわずかな変化は、主要なフィーチャの５％から８０％までであり得る。明確化のために、ＯＰＣのデザインにおける変化は、何が参照されるか、ということであることに注意すべきである。ライン端の粗さおよび角の丸みのような製造上の変化も、実際の表面パターンにおいて存在する。これらのＯＰＣ変化が、ウェハ上に同じパターンを実質的に生成する場合、それが意味するところは、ウェハ上の配置が、規定された誤りの範囲内で同じであることを目標とするということであり、それは、その形状が、たとえばトランジスタまたは配線などを機能させるために設計された、機能の詳細に依存する。それにもかかわらず、典型的な仕様は、主要なフィーチャの範囲の２％〜５０％である。変化を引き起こす多くの製造要因があるが、その全体の誤りのＯＰＣ要素は、しばしば、列挙された範囲内である。

光リソグラフィまたは荷電粒子ビームリソグラフィを含む、レチクル上にパターンを形成するために用いられる多くの技術がある。もっとも一般的に用いられるシステムは、可変整形ビーム（ＶＳＢ）であり、それは、荷電粒子ビーム描画システムのタイプであり、精密な電子ビームが成形され、レチクルの、レジストがコーティングされた表面に誘導される。これらの形状は単純な形状であり、普通は、直交座標平面の軸に平行な側面を有する特定の最小および最大の大きさの長方形、および特定の最小および最大の大きさの、４５°，４５°，９０°の内角を有する三角形に限定される。予め定められた位置において、電子のドーズが、これらの単純形状でレジスト内に照射（shot）される。このタイプのシステムについての全描画時間は、ショット数で増加する。レチクル上のレジストがどのようにパターンを記録するかの計算を非常に単純にするために、電子のドーズまたはショットは、可能な限り重なり合いを避けるように従来的に設計される。しかしながら、ＯＰＣフィーチャはより複雑になるので、１組の重なり合わない単純形状におけるパターンの分割またはフラクチャリングは、何十億もの単純形状をもたらし、非常に長いレチクル描画時間をもたらす。

基板を製造するために用いられるレチクルの準備および製造のためにかかる時間および費用を低減することが有利である。より一般的には、任意の表面の準備および製造のために要する時間および費用を低減することが有利である。たとえば、表面は、互いにほんの少しだけ異なる差を有する何千ものパターンを有し得る可能性がある。これらの少し異なるパターンのすべてを、最低限のＶＳＢショット数で生成することを可能にすることが望まれる。

開示の要約
表面上に所望パターンを形成するために複数の可変整形ビーム（ＶＳＢ）ショットが用いられる方法が開示される。複数のショットのうちのショットは、互いに重なり合うことができる。ショットのドーズも、変化することができる。複数のショットの集合体は、所望パターンからは逸脱し得る。複数のショットから計算される表面上のパターンが、所望パターンの予め定められた許容範囲内となるように、複数のショットが決定され得る。いくつかの実施形態においては、最適化技術が用いられて、ショット数を最小化し得る。他の実施形態においては、１つまたはより多くの事前計算されたＶＳＢショットまたはＶＳＢショットのグループ、つまりグリフから、複数のショットが任意的に選択され得る。本開示の方法は、たとえば、レチクルを用いる光リソグラフィによって集積回路を製造するプロセス、または直接描画を用いて集積回路を製造するプロセスにおいて用いられ得る。

複数の可変整形ビーム（ＶＳＢ）が決定される基板用の所望パターンの光近接効果補正（ＯＰＣ）のための方法も開示され、それは、所望の基板パターンのＯＰＣ補正バージョンを表面上に形成し得る。上記のように、ショットは互いに重なり合うことができ、ショットのドーズは変化し得、複数のショットの集合体は所望パターンから逸脱し得る。

複数の可変整形ビーム（ＶＳＢ）が決定される、レチクル上に形成されるべき所望パターンのフラクチャリング、マスクデータ準備、または近接効果補正のための方法も開示され、所望パターンを形成し得る。上記のように、ショットは互いに重なり合うことができ、ショットのドーズは変化し得、複数のショットの集合体は所望パターンから逸脱し得る。

ＶＳＢショットの１つまたはグループから基板上にもたらされ得るパターンが事前計算される、グリフを生成するための方法も開示される。ＶＳＢショットのグループ内のショットは、互いに重なり合うことができる。ショットのドーズも変化することができる。

本開示のこれらのおよび他の利点は、以下の詳細な明細書を添付の図面とともに考慮した後に明らかになるであろう。

表面を製造するために用いられる、可変整形ビーム荷電粒子ビーム描画システムを示す図である。 光リソグラフィシステムを示す図である。 基板上に配置されるべきパターンのデザインを示す図である。 図３Ａに示されるデザインからレチクル内に形成されるパターンを示す図である。 図３Ｂのレチクルを用いる基板のフォトレジスト内に形成されるパターンを示す図である。 図３Ａに示されるパターンの光近接効果補正されたバージョンを示す図である。 レチクル内に形成された後の、図４Ａに示されるパターンの光近接効果補正されたバージョンを示す図である。 図４Ｂのレチクルを用いて基板のフォトレジスト内に形成されたパターンを示す図である。 表面上に形成されるべきパターンのデザインを示す図である。 通常ドーズを用いて表面上に形成された図５Ａのパターンを示す図である。 通常より少ないドーズを用いて表面上に形成された図５Ａのパターンを示す図である。 通常より多いドーズを用いて表面上に形成された図５Ａのパターンを示す図である。 表面上に形成されるべき多角形パターンを示す図である。 重なり合う長方形への、図６Ａのパターンのフラクチャリングを示す図である。 図６Ｂの重なり合う長方形から形成される表面について、結果として得られるパターンを示す図である。 重なり合わない長方形内への、図６Ａのパターンのフラクチャリングを示す図である。 荷電粒子ビーム描画システムの視野（field）境界にわたって伸延する長方形パターンを示す図である。 荷電粒子ビーム描画システムの不正確さのために図７Ａにおけるパターンの描画からもたらされる、表面のパターンを示す図である。 荷電粒子ビーム描画システムの不正確さのために図７Ａにおけるパターンの描画からもたらされる、表面の他のパターンを示す図である。 ゴーストショットを用いて、図７Ａのパターンを表面へ転写する方法を示す図である。 荷電粒子ビーム描画システムによる描画のために、視野内に（生成される（hatched））デザインパターンの１つの部分を示す図である。 荷電粒子ビーム描画システムによる描画のために、視野内に（生成される（hatched））デザインパターンの他の部分を示す図である。 ２つの重なり合うＶＳＢショットを示す図である。 通常のドーズを用いた図９Ａの重なり合うＶＳＢショットからもたらされる、表面のパターンを示す図である。 通常よりも高いドーズを用いた図９Ａの重なり合うＶＳＢショットからもたらされる、表面のパターンを示す図である。 正方形パターンのデザインを示す図である。 ＯＰＣ後の、図１０Ａのパターンを示す図である。 重なり合わない長方形への、図１０Ｂのパターンのフラクチャリングを示す図である。 重なり合わないショットへの、図１０Ｂのパターンの、従来のフラクチャリングを示す図である。 本開示に従う、例示的な複数の重なり合う長方形を示す図である。 シリコンウェハ上の集積回路のような基板の製造に使用するための表面の準備の仕方の、概念的なフロー図の実施形態を示す図である。 シリコンウェハ上の集積回路のような基板の製造に使用するための表面の準備の仕方の、概念的なフロー図の他の実施形態を示す図である。 シリコンウェハ上の集積回路のような基板の製造に使用するための表面の準備の仕方の、概念的なフロー図のさらに他の実施形態を示す図である。 グリフの例を示す図である。 パラメータ化されたグリフの例を示す図である。 シリコンウェハ上の集積回路のような基板の製造に使用するための表面の準備の仕方の、概念的なフロー図のさらになる実施形態を示す図である。 表面上に形成されるべきパターンを示す図である。 図１６Ａのパターンを形成するための、主要ＶＳＢショットおよび補助ＶＳＢショットの使用を示す図である。 表面上に形成されるべきパターンを示す図である。 図１７Ａのパターンを形成するための、主要ＶＳＢショットおよび補助ＶＳＢショットの使用を示す図である。 互いに近接近した２つのＶＳＢショットを示す図である。 図１８Ａの形状を通して描かれるラインに沿った、ドーズのグラフを示す図である。 図１８Ａのショットから表面上に結果としてもたらされるパターンを示す図である。 基板上に形成されるべきパターンを示す図である。 図１９ＡのパターンのＯＰＣ処理の結果である曲線パターンを示す図である。 レチクル上に図１９Ｂの曲線パターンを形成し得る、重なり合うＶＳＢショットの例示的な組を示す図である。 レチクル上に図１９Ｂの曲線パターンを形成し得る、重なり合うＶＳＢショットの他の例示的な組を示す図である。 ＶＳＢショットフラクチャリングの概念的なフロー図の実施形態を示す図である。

実施形態の詳細な説明
本開示の改善点および利点は、重なり合うＶＳＢショットおよび通常以外のドーズを可能にすること、ならびに、ショットの集合体を目標パターンから逸脱させることによって達成され得、多くの従来の重なり合わない通常のドーズのＶＳＢショットと比較して、低減されたショット数から生成されるべきパターンを可能にする。したがって、方法およびシステムは、表面の準備に関連する長い描画時間および結果として生じる高いコストのような従前の問題に対処する、表面の製造のために提供される。

図面を参照して、同じ番号は同じ事項を参照し、図１は、荷電粒子ビーム描画システムのようなリソグラフィシステムの実施形態を特定し、この場合は、本開示に従って表面１２を製造するために可変整形ビーム（ＶＳＢ）を採用する電子ビーム描画システム１０である。電子ビーム描画システム１０は、開口プレート１８に向けて電子ビーム１６を投射する電子ビーム源１４を有する。プレート１８は、電子ビーム１６が通過できるように形成された開口部２０を有する。電子ビーム１６が開口２０を通過すると、レンズシステム（図示せず）によって、電子ビーム２２として、他の開口プレートまたはステンシルマスク２１に向けて方向付けられまたは屈折される。ステンシルマスク２４は、その中に形成された、長方形や三角形のような多くの単純な形状を定める複数の開口部２６を有する。ステンシルマスク２４内に形成された各開口部２６は、表面１２においてパターンを形成するために用いられ得る。電子ビーム３０は、開口部２６のうちの１つから現れ、パターン２８として表面１２上に向けられる。表面１２は、電子ビーム３０と反応するレジスト（図示せず）でコーティングされている。電子ビーム２２は、開口部２６の多くの部分が重なるように方向付けられ、パターンの大きさおよび形状に影響を与える。表面１２は、移動可能なプラットフォーム３２上に取付けられる。最大屈折能力または荷電粒子ビーム３０の視野サイズよりも大きいパターンが表面１２上に書き込まれ得るように、表面１２は、プラットフォーム３２によって再位置決めすることができる。１つの実施形態においては、表面１２はレチクルであり得る。この実施形態においては、レチクルは、パターンが露光された後、さまざまな製造ステップを受け、それを通してリソグラフィマスクになる。その後、マスクは、図２に示される、光リソグラフィ装置または機械３４において用いられ得る。光リソグラフィ機械３４は、照明光源３６と、マスク３７と、概してサイズが低減されるレチクルパターン２８の像をシリコンウェハ３９上に投射して集積回路を生成するための１つまたはより多くのレンズ３８とを備える。より一般的には、マスク３７は、他の装置または機械において用いられ、パターン２８を基板３９上に転写する。他の実施形態においては、表面１２はシリコンウェハのような基板である。

上記に示されるように、半導体製造および他のナノテクノロジ製造は、光リソグラフィの限界に達しており、基板上に理想パターンを転写することが困難である。たとえば、図３Ａは、基板のレジスト内に形成されるべき回路を表わす理想パターン４０を示す。その上に形成されるパターンを有するように企図されたレチクルおよびマスクが生成されると、レチクルはパターン４０の完全な表現ではない。パターン４０を表わすように企図された、レチクル内に形成され得るパターン４２が図３Ｂに示される。パターン４２は、パターン４０と比べると、より丸みを帯び、かつより短くされたフィーチャを有する。光リソグラフィプロセスにおいてパターン４２が採用されると、図３Ｃに示されるように、パターン４４が、基板上のフォトレジストに形成される。パターン４４は、理想パターン４０にはあまり近くはなく、なぜ光近接効果補正が必要であるかを実証している。

パターン４０および４４の間の違いを補償する取り組みにおいて、光近接効果補正が用いられる。光近接効果補正はデザインパターンを変化させ、レチクルを変化して、光回折、近接形状との光干渉、およびレジストプロセス効果によって生成される歪みを補償する。図４Ａ〜図４Ｃは、パターン４４のより良いバージョンを開発するために、どのように光近接効果補正が採用されて光リソグラフィプロセスが拡張されるかを示す。特に、図４Ａは、パターン４０の変形バージョンであるパターン５０を示す。角の鋭さを低下させる光学的およびプロセス効果を低減するために余分な領域が設けるため、パターン５０は、パターン５０のさまざまな角に付加されたセリフ（serif）要素５２を有する。パターン５０のレチクルが生成されると、図４Ｂに示されるようなパターン５４として、レチクル内に現れ得る。光近接効果補正されたパターン５４が光リソグラフィ装置において用いられると、図４Ｃに示されるような出力パターン５６が生成される。パターン５６は、パターン４４よりも理想パターン４０によく似ており、これは光近接効果補正によるものである。光近接効果補正を用いることは有用であるが、すべてのパターンが変形され、または装飾されることが必要とされ、それはレチクルを生産するための時間およびコストを増加する。また、レチクル上に形成されるさまざまなパターンは、正確には、それらの間でわずかな違いがあり、ＯＰＣが適用される場合に、これは、レチクルの処理において、時間と費用を追加する。

図１を参照して、パターンが、レジストがコーティングされた表面１２へ描画される場合、表面上に結果として得られるパターンは、露光量またはドーズと呼ばれる、レジストに到達する粒子の量に依存する。可変整形ビームショットのドーズはシャッタ速度で、すなわち与えられたショットが表面上に投射される時間の長さである。「ドーズ補正」は、所与のショットについてのドーズが、たとえば、近接効果補正（proximity effect correction：ＰＥＣ）のために若干修正されるプロセスステップである。このため、最適なまたは「通常の」ドーズは、全てのショットについて同じであるわけではない。図５Ａは、表面上に描画されるべき多角形パターン６０のサンプルを示す。図５Ｂは、通常のドーズの場合に表面上にもたらされるパターン６２を示す。パターン６２の角が、理想パターン６０に比べていくらか丸みを帯びていることに注意すべきである。図５Ｃは、通常より少ないドーズの場合に表面上にもたらされ得るパターン６４を示す。パターン６４は概してより細く、パターンの長手方向の端部が、通常ドーズのパターン６２と比べて、いくらか短くなっている。図５Ｄは、通常より多いドーズの場合に表面上にもたらされ得るパターン６６を示す。パターン６６は「より太く」、通常ドーズのパターン６２と比べて、全ての寸法がわずかに大きくなっている。パターン６２、６４および６６間の違いは、変化するドーズに対するレジストの反応によるものである。

重なり合うＶＳＢショットは、本質的に、重なり合う領域と重なり合わない領域との間のドーズの差を生じ得る。たとえば、図６Ａは、ＶＳＢ描画のための単純な形状に分解または分割（fractured）されなければならないデザインパターン７０を示す。図６Ｂは、１つのフラクチャリング解を示し、２つの長方形７２および７４で構成される。長方形７２および７４は、認識を容易にするために、内部に「Ｘ」のパターンが記されている。理解されるように、長方形７２および７４は、長方形領域７５において重なり合う。形状７０が長方形７２および７４を用いて露光される場合、領域７５は、長方形７２のドーズおよび長方形７４のドーズの合計であるドーズを受ける。これは、領域７５の近傍において、露光されるパターンを設計されたパターン７０よりも「太く」し得る。図６Ｃは、図６Ｂのフラクチャリングを用いて、表面上に形成され得るパターン７６を示す。パターン７６においては、領域７５における余分の露光のために、内部の角７７が非常に丸みを帯びていることに注意すべきである。図６Ｄは、重なり合わない３つの三角形７８、７９および８０で構成される、代替的なパターン７０のフラクチャリングを示す。図６Ｄのフラクチャリングは、パターン７０の全ての部分が通常露光を受けるので、従来的に好ましく、図６Ｂのフラクチャリングよりも、表面へのデザインパターン７０のより忠実な転写を提供し得る。

ＶＳＢショットが従来でも重なり合わされる特定の状況がある。たとえば、パターンが露光のために準備されるときに、パターン形状が図１の電子ビーム３０の、１つの視野の境界を越えて伸延するように定められる場合、その形状は複数のステップにおいて露光され、パターンの一部が露光され、プラットフォーム３２が動かされ、そしてパターンの他の部分が露光される。図７Ａは、この例において、視野境界８２が交差するパターンを示す。図７Ｂは、２つのショット８３および８４が、異なる視野のショットの場合に、表面を露光し得る１つの手法を示す。プラットフォーム３２を位置決めする能力の不正確さのために、ショット８３および８４は、垂直方向および水平方向の両方において、わずかにずれている。図７Ｂの例においては、そのずれは、重なり合う小領域を生成する。このパターンが最終的に基板に転写されて集積回路に製造されると、この重なりは、一般的に何も問題は引き起こさない。図７Ｃは、他の可能性のあるずれを示す。図７Ｃにおいては、ショット８６および８８の間における水平方向のずれが、ショット間の隙間を生成する。この隙間がシリコンウェハのような基板に転写されると、結果として得られる集積回路は、適切には機能しないかもしれない。潜在的なずれによって回路の機能不全が引き起こされることを防止する１つの方法が図７Ｄに示されており、ショット９０および９２間の潜在的な隙間が、ゴーストショットと呼ばれる小さな追加的ショット９４を用いて満たされる。パターン描画プロセスにおける不正確さを補償するように設計されたゴーストショットおよび類似の技術は、増加したショット数をもたらす。

マルチパス描画は、ＶＳＢショットを意図的に重ね合わせる他の従来技術である。全体のパターンが、この技術を用いて一回露光され、その後に全体のパターンの２回目の露光がされる。２回より多くのパス回数も用いられ得る。マルチパス描画は、レジスト加熱、レジスト帯電、および視野と視野とのずれのような、望ましくない描画効果を低減するために用いられ得る。図８Ａ，図８Ｂは、視野と視野との間のずれが、どのように低減され得るかを示す。図８Ａは、ハッチングされた領域で示される、５×５の視野グリッド９８上に重ね合わされたデザイン９６を示す。図７で前述したように、視野境界が交差する形状は分割され、複数のステップにおいて露光される。図８Ｂは、ハッチングされた領域に示される同じデザイン９６を示し、グリッド１００とデザイン９６との配置がグリッド９８とは異なるように、５×５の視野グリッド１００上に重ね合わされる。デザイン９６におけるパターンが、１つのパスにおけるグリッド９８上への露光のために分割される場合、第２のパスにおけるグリッド１００上への露光のために再分割され、第１のパスからの視野と視野との間のずれが、第２のパスからの視野と視野との間のずれとは異なる位置に生じ、それによって、ずれの効果を低減する。マルチパス描画においては、各パスについてのドーズは、単一パス描画についてよりも比例的に低く、その目標は、全パスについてのドーズの合計が、パターンの全ての部分についての通常ドーズになることである。したがって、従来においては、１つのパスにおけるショットの重なりは避けられる。マルチパス露光は、レジスト加熱およびレジスト帯電のような、他の望ましくない描画効果の効果を低減するためにも用いられ得る。マルチパス露光は、実質的にショット数を増加する。

図１６Ａ，図１６Ｂは、他の公知の技術を示す。図１６Ａにおいては、形状１５０は、表面に形成されるべき所望パターンである。図１６Ｂは、その形状１５０を形成するために用いられ得る、３つの露光パターンの組を示す。この例においては、露光パターン１５１は、所望パターンの形状である、露光パターン１５２および１５３は、補助露光である。露光パターン１５２および１５３は、通常よりも低いドーズで露光され、露光中および後続のレジストプロセス中に、形状１５０の端部が短くなることを防止するためのデザインである。図１６Ａ，１６Ｂの技術においては、所望パターンについての露光と補助露光との間に、明らかな区別がある。

図１７Ａ，図１７Ｂは、他の公知技術を示す。図１７Ａは、表面に形成されるべき所望パターン１６０を示す。図１７Ｂは、そのパターンを形成するために用いられ得る５つのＶＳＢショットを示す。ショット１６１は、メインショットである。補助ショット１６２、１６３、１６４および１６５は、ショット１６１に完全に重なり合っている。補助ショットは、メインショットよりも十分に低いドーズを使用し、そうでなければ粒子ビーム露光システムの限界のために生じ得る、表面上のパターンにおける角の丸みを低減するのに役立つ。

ゴーストショット、マルチパス描画、および補助ショットを含む、重なり合うＶＳＢショットについての上述の技術は、２つの共通の特性を有する。
・おそらくサイズが大きくされるか小さくされるすべてのショットまたはショットのサブセットのいずれかの集合体は、目標パターンに一致する。
・すべての技術は、重なり合わない単一パスのＶＳＢショットに比べてショット数が増加する。
現在の開示は、これらの２つの特性を回避するパターンを生成するための方法を提示する。この方法においては、
・ショットの重なり合いが許容される。
・どのようなショットもサイズが大きくされた場合であっても、一般的に、集合化されると目標パターンに一致するショットのサブセットは存在しない。
・ショット数は、単一パス、重なり合わないＶＳＢについてのショット数よりも、少なく、しばしば実質的に少なくなり得る。
本開示の方法は、たとえば、コンピュータベースの最適化技術を用いて、表面上に所望パターンを形成するために計算される、有望な重なり合うＶＳＢショットの組を決定することによって、これらの目標を達成する。具体的には、パターンのすべての部分におけるレジストに対して通常のドーズを提供することの従来の制限は排除される。重なり合わないＶＳＢショットおよび重なり合うＶＳＢショットの両方において、通常のレジストのドーズ以外を使用することは、従来の技術を用いるよりも、少ないショットで特定のパターンを可能にする。最適化技術は、レジストにおいて通常以外のドーズから記録されるパターンを計算するために、粒子ビームシミュレーションのような正確な方法に依存する。しかしながら、完全なデザインに適用される場合は、粒子ビームシミュレーションおよびショット最適化に含まれる計算の複雑さは高い。計算の複雑さは、これまで、一律の通常ドーズを用いることを人々に強いており、完全なデザインの粒子ビームシミュレーションは必要とされない。

本開示において説明される様々なフローは、適切なコンピュータソフトウェアを有する汎用コンピュータを用いて実現され得る。大量の計算が必要とされるために、複数のコンピュータまたはプロセッサコアが並列に用いられ得る。１つの実施形態においては、計算は、フローにおける１つまたはより多くの計算集中ステップについて、複数の二次元幾何学領域に分割され、並列処理をサポートする。他の実施形態においては、単一あるいは複数のいずれかで用いられる特殊目的のハードウェア装置が用いられ、汎用コンピュータまたはプロセッサコアを用いるよりも、大きな速度で１つまたはより多くのステップの計算を実行する。本開示において説明される最適化およびシミュレーション処理は、可能性のある解の書き換えおよび再計算の繰り返し処理を含み得る。

従来技術と比較した現在の開示のショット数低減は、曲線パターンについて特に顕著であり得る。たとえば、図９Ａは２つの長方形が重なり合うショット１１０および１１２を示す。図９Ｂは、通常ドーズのショット１１０および１１２から表面上に生成され得るパターン１１４を示し、図９Ｂにおける点線として示される。重なり合わないショットが用いられた場合には、パターン１１４は２つより多くのショットを必要とする。他の例においては、図９Ｃは、各ショットが通常よりも高いドーズを有するショット１１０および１１２によって生成され得るパターン１１６を示す。全体的に、パターン１１６はパターン１１４よりも大きく、いくらか異なった形状をしている。パターンの数を拡張するために用いられ得るパターンを含む１つまたはより多くの重なり合うショットのドーズを変化させることは、少ない数のショットのみを用いて利用可能である。粒子ビーム露光シミュレーションは、図９Ｂおよび図９Ｃのパターンのような、複数のショットから表面上に形成されるパターンを決定するために用いられ得る。単一のＶＳＢショットまたはＶＳＢショットの組み合わせによって生成されるように知られたパターンは、グリフと呼ばれる。グリフのライブラリは、事前計算され、光近接効果補正またはマスクデータ準備機能に対して利用可能とされ得る。たとえば、パターン１１６および１１４は事前計算されて、グリフライブラリに記憶される。

重なり合うショットを用いる１つの複雑さは、パターンの各部分について応答するレジストを計算することである。レジストのある領域が複数のショットからドーズを受ける場合、ショットの各々からのドーズはトータルドーズを決定するために組み合わされなければならない。たとえば、図１８Ａは、近接近した２つのＶＳＢパターン５００および５０２を示す。図１８Ｂは、パターン５００および５０２を横切る線５０３に沿って受けるドーズを示す。図１８Ｂにおいては、パターン５００についてのＶＳＢショットからレジスト上に記録されるドーズは５０４であり、パターン５０２についてのＶＳＢショットからレジスト上に記録されるドーズは５０６である。破線５０８は、それより上においてレジストがパターンを記録する、しきい値５０８を示す。点線５１０は、５０４および５０６の両方が顕著な領域における、５０４および５０６の組み合わせを示す。組合されたドーズ５１０は、パターン５００および５０２の間のいかなる点においてもレジストしきい値５０８を下回らないことに注意すべきである。したがって、図１８Ｃに示されるように、組み合わせドーズ曲線５１０は、レジストがパターン５００および５０２を単一の組合されたパターン５１２として記録する。

領域が、通常より十分に大きいまたは十分に小さいドーズをレジスト上に受ける場合に、表面上に結果として得られるパターンを予測することは、非常に困難なことである。粒子ビーム露光シミュレーションが、結果として得られるパターンを決定するために用いられる。このプロセスは、レジストコーティングされた表面の、荷電粒子ビームシステムによる露光をシミュレートし、荷電粒子ビームシステムの物理特性、ならびに、レジストおよびレジスト下層の表面の電気光学特性および化学特性を説明する。粒子ビーム露光シミュレーションは、前方散乱、後方散乱、レジスト拡散、クーロン効果、エッチング、フォギング、装荷（loading）、およびレジスト帯電を含む荷電粒子ビーム露光プロセスの様々な理想的でない効果をモデル化するために用いられる。これらの効果のほとんどは、短い範囲の効果であり、各ＶＳＢショットはパターンに隣接する部分にのみ影響を与えることを意味する。しかしながら、後方散乱、フォギング、および装荷は、長い範囲の効果であり、パターンの小さい部分のみが考慮される場合には、正確にはシミュレートすることができない。レジスト帯電は、短い範囲の効果であるが、最終ショット露光シーケンスが知られた後に計算されなくてはならない。

たとえば、図２０は、フラクチャリングと呼ばれるプロセスである、グリフを事前計算する事によりパターンについてのＶＳＢショットを生成するためのフローの１つの実施形態を示す。図２０のフロー９００においては、所望パターン９０２は、表面上に形成されるべきパターンであり、プロセスへの一次入力である。ステップ９０４にて、エッチング補正が、エッチングモデル９０６に基づいて計算され得る。ステップ９０４は、エッチング前にレジスト上に形成されるべき所望パターンである、所望のレジストパターン９０８を生成する。したがって、所望レジストパターン９０８は、グリフと一致するための目標パターンである。個別に、ステップ９２２にて、ＶＳＢショット９２０の組み合わせがシミュレートされ、グリフ９２６のライブラリへ追加するためのグリフを生成する。粒子ビームシミュレーションステップ９２２は、１つまたはより多くの短い範囲の露光効果９２４についてのモデルを用いる。したがって、グリフライブラリ９２６内の結果として得られるグリフは、短い範囲の露光効果を事前補償される。グリフ生成の間に、長い範囲の露光効果を補償することはできない。なぜなら、効果の範囲が、グリフパターンより大きいからである。ステップ９１０においては、グリフライブラリ９１０からのグリフが選択され、配置され、そして、エッチング補正された所望パターン９０８を予め定められた許容範囲に一致させるパターンをレジスト上に生成するためのドーズが与えられる。ステップ９１０は、ショットのドーズを決定するために、１つまたはより多くの長い範囲の露光効果９１２を用いる。ステップ９１０の出力は、ＶＳＢショット９１４の初期リストである。その後、ＶＳＢショット９１４の初期セットがステップ９１６にてシミュレートされ、さらに補正されまたは修正される。ステップ９１７において、ステップ９１６からのシミュレートされたパターンが所望レジストパターン９０８と比較されて、２つのパターンが予め定められた許容範囲内に一致するかどうかを決定する。予め定められた許容範囲内の一致が見出せない場合は、ステップ９１６からのシミュレートされた粒子ビームパターンがエッチング補正された所望パターン９０８の予め定められた許容範囲内になるまで、ステップ９１６において、追加の補正およびシミュレーションがなされ得る。予め定められた許容範囲内の一致を達成することができない場合は、ステップ９１７において用いられる許容値も調整され得る。ステップ９１７の結果は、荷電粒子ビームシステムを用いた、レジストコーティングされた表面への描画に適した、検証されたショットリスト９１８である。

図１０Ａ〜図１０Ｅは、変化するドーズを用いた重なり合うショットの使用が、どのようにショット数を低減することができるかの例を示す。図１０Ａは、電子自動設計ソフトウェアシステムによって生成され得るコンタクト（contact）のような、基板上にパターンを形成する光リソグラフィで用いられるべき所望パターン１１８を示す。パターン１１８は、正方形の形状である。図１０Ｂは、パターン１１８のＯＰＣ処理によって生成され得る曲線パターン１２０を示す。パターン１２０は、光リソグラフィプロセスを用いるためのマスクをつくることにおいて用いるためにレチクル上に形成されるべきものである。図１０Ｃは、ＶＳＢ技術を用いてレチクル上にパターン１２０を書き込むために用いられ得る、重なり合わない長方形の１つの組１２２を示す。理解されるように、長方形１２０の組の集合体は、形状１２０にほぼ近似する。しかしながら、スライバ（sliver）と呼ばれる、幅に対する長さの高いアスペクト比を有するショットが照射される場合は、いくつかの荷電粒子ビームシステムは、比較的不正確となる。したがって、長方形１２０の組は、フラクチャリングソフトウェアによって従来的には生成されない。図１０Ｄは、表面へ形状１２０を描画するために従来的に用いられ得る、重なり合わない形状の他の組−長方形と三角形−を示す。この形状の組は、スライバを使用せずにＶＳＢ技術を用いて照射することができる。ショットグループ１２４には７つのショットがある。これは、形状１２０と同じくらい単純な図形について多くの数のショットである。図１０Ｅは、適当なドーズを用いて、所望パターン１２０近いレチクル上のパターンを記録することができる、本開示の３ショットのグループ１３０を示す。この例において、ショット１３２および１３４は、１．０の相対ドーズを有し、ショット１３６は０．６の相対ドーズを有する。レジスト上に記録されたパターンは形状１４０であり、予め定められた許容範囲内で所望パターン１２０と等価である。３ショットのグループ１３０は、７ショットのグループ１２４よりも所望パターン１２０に近いパターンを、レジスト上に記録することができる。この例は、変化するドーズを用いた重なり合うショットが、ショット数を低減するためにどのように効果的に用いられ得るかを示す。単純なショットの集合体によって形成されるパターンとは実質的に異なるパターンが形成され得る。さらに、デカルト平面の軸に平行なショットをもちいても、曲線形状が形成され得る。ショットグループ１３０は、事前計算され、コンタクトパターン１１８と一致するすべてのコンタクトで用いるためのグリフとして利用可能とされ得る。

図１９Ａ〜図１９Ｄは、より複雑なパターンを有する、重なり合うＶＳＢショットを示す。図１９Ａにおいては、パターン１８０は、たとえば、光リソグラフィプロセスの使用のためにコンピュータ支援設計ソフトウェアによって生成され得る２つの正方形１８２および１８４で構成される。図１９Ｂは、パターン１８０のＯＰＣ処理によって生成され得る対応するパターン１８６を示す。この例は、２つの全く同じ形状１８２および１８４のＯＰＣ処理が、わずかに異なる形状の組を結果として生成し得ることを示す。多くの従来的な重なり合わないＶＳＢショットが、パターン１８６をレチクル上に形成するために必要とされる。図１９Ｃは、曲線パターン１８６をレチクル上に生成し得る、重なり合う可変ドーズＶＳＢショットの組を示す。ドーズは示されていないが、ＶＳＢショット１９０の組におけるショットは変化するドーズを有する。このショットの組の決定において、最小ショットサイズおよび最大ショットアスペクト比が、制約として設定された。１９０におけるショットの集合体−すなわちショットの組み合わせ１９０によって覆われる全領域−は、曲線パターン１８６に一致しないことに注意すべきである。さらに、ＶＳＢショットの組１９０のいかなるサブセットも、曲線パターン１８６に一致しない。しかしながら、レジストが記録する計算パターンは、予め定められた許容範囲内で、曲線パターン１８６と一致する。図１９Ｄは、曲線パターン１８６をレチクル上に生成し得る、重なり合う可変ドーズＶＳＢショット１９４の他の組を示す。図１９Ｃのように、ＶＳＢショット１９４の組におけるショットは、変化するドーズを有する。ショット１９０の組におけるショットの位置とショット１９４の組におけるショットの位置とはかなり異なっているが、両方の組は、予め定められた許容範囲内の曲線パターン１８６を形成する。この例は、本開示によって、比較的効果的な曲線パターンがレチクルのような表面上にどのように生成され得るかを示している。

図１１Ａは、光リソグラフィを用いたシリコンウェハ上への集積回路のような基板の製造に用いる表面を準備するための、本開示の実施形態の概念的なフロー図２５０である。
最初のステップ２５２において、集積回路の物理設計のような物理設計が設計される。これは、論理ゲート、トランジスタ、金属層、および集積回路のような物理設計に見出されるように要求される他の事項を決定することを含み得る。次に、ステップ２５４において、光近接効果補正が決定される。本開示の実施形態においては、これは、事前計算されたグリフまたはパラメータ化されたグリフの入力を採用することを含み得、それは、有利にも、ＯＰＣを実行するための計算時間を低減し得る。本開示の実施形態においては、ＯＰＣステップ２５４は、ショット数または描画回数の同時最適化も含み得、そして、フラクチャリング演算（fracturing operation）、重なり合うショットを可能にするショット配置演算、通常ドーズ以外を可能とするドーズ割り当て演算も含み得、あるいは、ショットシーケンス最適化演算または他のマスクデータ準備演算も含み得る。ＯＰＣステップ２５４は、粒子ビームシミュレーションも用い得る。光近接効果補正が完了すると、ステップ２５６において、マスクデザインが現像される。ステップ２５８において、フラクチャリング演算、ショット配置演算、ドーズ割り当て演算、またはショットシーケンス最適化を含み得る、マスクデータ準備が実行され得る。ＯＰＣステップ２５４またはＭＤＰステップ２５８のいずれか、あるいはこれら２つのステップ２５４または２５８と独立した分離プログラムが、要求されるパターンのすべてまたは大部分を表面上に描画するために表面上に照射され得る、多くのグリフまたはパラメータ化されたグリフを決定するためのプログラムを含み得る。ＯＰＣと、１つのステップにおけるマスクデータ準備のさまざまな演算のいくつかまたはすべての組み合わせが、本開示において意図される。マスクデータ準備（mask data preparation：ＭＤＰ）ステップ２５８は、ショットの重なり合いおよび通常以外のドーズ割り当てが可能とされるフラクチャリング演算を含み得、粒ビームシミュレーションも含み得る。ＭＤＰステップ２５８は、マスクデザインにぴったり一致するマスクを生成するようにグリフを一致するためのパターンマッチング演算も含み得る。マスクデータ準備は、表面上に形成されるべきパターンを、わずかに異なるいくつかのパターンとともに入力すること、およびショット数またはトータル描画回数を低減するためのショットドーズの変化またはショットの重なり合いの変化を計算するための、粒子ビーム露光シミュレーションを用いることも含み得る。表面上のわずかに異なるパターンの組は、基板上に実質的に同じパターンを生成するように設計され得る。マスクデータ準備が完了すると、表面が、電子ビーム描画システムのようなマスク描画機械において生成される。この特定のステップは、ステップ２６２として定義される。ステップ２６４に示されるように、電子ビーム描画システムは、表面上にパターンを形成するために、表面上のステンシルマスクにおける開口部を通して電子のビームを投射する。完成した表面は、その後、光リソグラフィ機械において用いられ得、それはステップ２６６に示される。最後に、ステップ２６８において、シリコンウェハのような基板が製造される。グリフ生成ステップ２７４は、ステップ２７６におけるグリフまたはパラメータ化されたグリフの組に対して情報を提供する。上述のように、グリフ生成ステップ２７４は、粒子ビームシミュレーションを用い得る。また、論じたように、グリフまたはパラメータ化されたグリフステップ２７６は、ＯＰＣステップ２５４またはＭＤＰステップ２５８に情報を提供する。

図１１Ｂは、シリコンウェハ上の集積回路のような基板の製造に使用するための表面の演算方法の、より詳細なフロー図２８０であり、ＯＰＣおよびＭＤＰ演算が単一のステップに有利にも組み合わされている。最初のステップ２８２において、集積回路の物理設計のような物理設計が取得される。物理設計は、従来のＣＡＤ物理設計ソフトウェアから直接的に取得される集積回路デザインであり得、あるいは、たとえば、ブール演算、サイジング、バイアシング、または１つまたは複数の設計層の再標的化（retargeting）を実行することによる集積回路設計から生成され得る。次に、ステップ２８４において、ＯＰＣおよびＭＤＰ演算が、マスクデータ補正（Mask Data Correction：ＭＤＣ）と称される単一のステップにおいて実行される。荷電粒子ビーム描画システムおよびマスク製造プロセスの特性に関する情報２９６が、ＭＤＣステップに供給される。情報２９６は、たとえば、前方散乱、後方散乱、レジスト拡散、クーロン効果、レジスト帯電、フォギング、最大ショットサイズ、最大ショットアスペクト比、およびショットの幾何学的記述を含み得る。情報２９６は、有望なＶＳＢショットのライブラリも含み得る。他の実施形態においては、事前演算された、または事前計算されたグリフ２９７のライブラリも、ＭＤＣステップに供給される。ＯＰＣを実行するために必要とされる情報２９８も、ＭＤＣステップ２８４に供給される。ＭＤＣステップ２８４は、光近接効果補正２９８を実行するときに、荷電粒子ビームシステムおよびプロセスに関する、利用可能な情報２９６を使用する。ＭＤＣステップ２８４は、所望のウェハイメージ２９４を達成するために、生成されたＶＳＢショットの組を最適化する。所望のウェハイメージ、すなわちＭＤＣステップの目標は物理設計２８２であり得、または物理設計２８２から抽出され得る。最適化は、ＶＳＢショット、それらの配置、およびそれらのドーズの選択を含み得る。ＶＳＢショット、それらの配置、およびそれらのドーズの選択は、荷電粒子ビームシステム情報２９６、ＶＳＢショットのデータベース、グリフのライブラリ、またはそれらの組み合わせに基づき得る。分割されたデータの最適化は、マスクデータイメージのシミュレーション、シミュレートされたマスクイメージに基づくウェハイメージのシミュレーション、シミュレートされたウェハイメージと目標ウェハイメージとの比較を含み得る。そのような比較の結果は、最適化基準として用いられ得る。他の最適化基準は、さらに、ＶＳＢショット数、ＶＳＢショットの最小サイズ（すなわち、スライバ）、同一環境における同一の目標ウェハイメージについての同一のＶＳＢショットの組の生成、および物理設計２８２に対称パターンを描画するための対称的なＶＳＢショットの組の生成を含み得る。次に、ＭＤＣステップ２８４によって生成された準備されたマスクレイアウト２８６が、マスク描画システム２８８において用いられ、表面２９０上にパターンを生成する。その後、完了した表面は、光リソグラフィ機械において用いられ、ステップ２９２に示される。最後に、ウェハ上のイメージがステップ２９４にて生成される。

図１２を参照して、光リソグラフィを用いてシリコンウェハ上への集積回路のような基板の製造に用いるための表面の準備方法の、他の概念的フロー図３００が示され、マスクデータ準備出力から生成されたマスクデザインが、等価基準に基づくポストＯＰＣマスクデザインと比較される。第１のステップ３０２において、集積回路の物理設計のような物理設計が設計される。これは、設計者が基板上に転写されることを望んでいる理想パターンであり得る。次に、ステップ３０４において、ステップ３０２において生成された理想パターンの光近接効果補正が決定される。これは、準備に必要とされるグリフを選択することを含み得る。光近接効果補正は、有望なグリフを入力することも含み、そのグリフは、変化するショットのドーズまたは変化するショットの重なり合いを計算するために、粒子ビーム露光シミュレーションを用いて決定される。さらに、光近接効果補正は、有望なグリフから１つのグリフを選択すること、選択されたグリフに基づいて基板上に転写されるパターンを演算すること、および、演算されたパターンが予め定められたしきい値より大きい程度に所望の補正されたパターンと異なっている場合に他のグリフを選択することを含み得る。光近接効果補正が完了すると、ステップ３０４においてマスクデザインが現像される。その後、ステップ３０６において、マスクデザインが準備される。マスクデザインが準備されると、マスクデザインのさらなる拡張がマスクデータ準備ステップ３０８において実行される。マスクデータ準備は、マスクデザインに近く一致するマスクを生成するために、グリフを一致させるパターンマッチングをさらに含み得る。検証並行型設計（correct-by-construction）「決定性」計算が実行される潜在的には１回だけの反復を含む、パターンマッチング、ドーズ割り当て、および等価性検証の反復も実行され得る。これらのステップは、拡張された等価マスクデザインの準備を支援する。

マスクが拡張されると、ＶＳＢショットの組のような等価マスクデザインが、ステップ３１０にて生成される。等価マスクデザインが、マスクデザインと本当に等価であるかどうかを決定するために用いられ得る試験のための２つの動機付けがある。１つの動機付けは、マスク検査を通過することである。他方の動機付けは、チップまたは集積回路が、製造されたときに適切に機能することを確認することである。パターンマッチング演算が一致を宣言する緊密さは、一組の等価基準によって決定され得る。等価基準は、少なくとも部分的に、リソ等価（litho-equivalence）によって駆動され得る。リソ等価は、予め定められた一組の幾何学的規則、一致、一部一致または不一致を宣言する一組の数学式によって、あるいは、マスクデザインのリソグラフィシミュレーションおよび等価マスクデザインのリソグラフィシミュレーションを実行するとともに、２つの結果を予め定められた一組の幾何学的規則または一致、一部一致または不一致を宣言する一組の数学式と比較することによって決定され得る。ＭＤＰステップ３０８は、予め決定されたグリフの組、またはパラメータ化されたグリフを用いて、結果として得られる等価マスクデザイン３１０が等価基準を満たすことを保証しつつ、ショット数または描画時間について最適化し得る。他の実施形態においては、ＯＰＣおよびＭＤＰは、検証並行型設計において組合わされ得、そのような場合においては、等価マスクデザイン３１０から別個に生成されるマスクデザイン３０６はなくてもよい。

等価マスクデザインが正しいことが決定されると、電子ビーム描画システムのような荷電粒子ビーム描画システムにおいて表面が処理される。このステップは、ステップ３１４マスク描画として認識される。電子ビーム描画システムは、表面上のステンシルマスクにおける開口部を通して電子のビームを投影して、表面上にパターンを形成する。表面は、ステップ３１６において、マスクイメージが完成する。完成した表面は、その後、光リソグラフィ機械で用いられ、それはステップ３１８に示されており、表面上に見出されるパターンをシリコンウェハのような基板に転写して集積回路を製造する。最後に、ステップ３２０にて、半導体ウェハのような基板が生産される。グリフ生成ステップ３２６は、ステップ３２８における一組のグリフまたはパラメータ化されたグリフに情報を提供する。先述のように、グリフ生成ステップ３２６は、粒子ビームシミュレーションを用い得る。また、論じたように、グリフまたはパラメータ化されたグリフステップ３２８は、ＯＰＣステップ３０４またはＭＤＰステップ３０８のいずれかに情報を提供する。

再び図１１Ａを参照して、上述のように、１つの実施形態においては、ＯＰＣステップ２５４は、ＭＤＰステップ２５８の様々な機能を含み得る。光近接効果補正システムは、事前演算されたまたは事前計算されたグリフの大きなライブラリとともに開始し得る。光近接効果補正システムは、その後、集積回路の元の物理設計のレチクル設計への光近接効果補正変換の実行において、できるだけ多くの利用可能なグリフを用いるように試みる。グリフは、関連するショット数および描画時間最適値を用いて各々印付けられ、光近接効果補正システム、マスクデータ準備システム、またはいくつかの従属プログラムは、より少ないショット数または描画時間を選択することによって、ショット数または描画時間を最適化し得る。最適化は、各グリフが、パターンが一致するようにグリフを選択する特定の順序で、ショット数または描画時間を選択するための最良のグリフであるものを最適化するように選択される欲深い（greedy）手法で、あるいは、グリフ選択の交換が全体のショット数または描画時間を最適化する、シミュレートされたアニーリング（annealing）を用いるような反復最適化手法で実行され得る。レチクル上に形成されるべきいくつかの所望パターンが、利用可能なグリフによってもまだ不一致のままであり得るという可能性があり、そのようなパターンは事前演算されたグリフの一部ではない個々のＶＳＢショットの使用によって形成されることを必要とする。
図１５を参照して、シリコンウェハのような基板の表面上に直接描画されるパターンの準備方法の他の概念的なフロー図７００が示される。最初のステップ７０２において、集積回路の物理設計のような物理設計が決定される。これは、設計者が基板上に転写されることを望んでいる理想パターンであり得る。次に、ステップ７０４において、近接効果補正（proximity effect correction：ＰＥＣ）および他のデータ準備：（data preparation：ＤＰ）ステップが実行され、基板描画装置への入力データを準備し、ここで物理設計の結果は、わずかに異なる多くのパターンを含む。ステップ７０４は、ステップ７２４から有望なグリフまたはパラメータ化されたグリフを入力することも含み、そのグリフは、可能性のある重なり合うＶＳＢに基づいており、そのグリフは、グリフ生成ステップ７２２において、変化するショットドーズまたは変化するショット位置の計算を用いて決定される。ステップ７０４は、ステップ７０２において創出された物理設計に接近して一致するウェハイメージを創出するようにグリフを一致させるパターンマッチングも含み得る。検証並行型設計（correct-by-construction）「決定性」計算が実行される潜在的には１回だけの反復を含む、パターンマッチング、ドーズ割り当て、および等価性検証の反復も実行され得る。ステップ７０４の結果は、一組のウェハ描画指令７０６である。ウェハ描画指令７０６は、その後、電子ビーム描画システムのような、ウェハ描画機械においてウェハを準備するために用いられる。このステップは、ステップ７１０として認識される。電子ビーム描画システムは、表面上の開口部を通して電子ビームを投影して、表面内にパターンを形成する。表面はステップ７１２において完成する。グリフ生成ステップ７２２は、ステップ７２４における一組のグリフまたはパラメータ化されたグリフへ情報を提供する。グリフまたはパラメータ化されたグリフは、ＰＥＣおよびデータ準備ステップ７０４へ情報を提供する。ステップ７１０は、潜在的には、図１１Ａおよび図１２に関連して説明された方法を用いたいくつかの処理、および図１５を参照して上記概説した方法を用いた他の処理、またはシリコンウェハ上に集積回路を生成するための他のウェハ描画方法を用いて生成された他のものを有する、各層の処理に必要とされる繰り返しアプリケーションを含み得る。

図１３を参照して、光近接効果補正、フラクチャリング、近接効果補正、またはマスクデータ準備の他のステップによって用いられ得るグリフ１０００，１００２，１００４，１００６の例が示される。これらのグリフ１０００，１００２，１００４，１００６は、類似の分割された一組のＶＳＢショットによって生成されてもよいし、または異なるフラクチャリングによって生成されてもよい。グリフを生成する方法にかかわらず、そのグリフは、表面上の可能なパターンであることが知られた、可能なパターンを表わす。各グリフは、グリフを含むＶＳＢショットの各々についての、位置およびドーズの情報に関連し得る。

図１４は、パラメータ化されたグリフ１０１０および１０１２の例を示す。グリフ１０１０は、変化され得る寸法仕様で記述された一般的な形状を例示し、この場合は、長さＸは、１０と２５との間で長さの値が変化される。グリフ１０１２は、より制限的な手法における同様の一般的な形状を例示しており、ここで、長さＸは、特定の値である、たとえば、１０、１５、２０または２５の特定の値のうちの１つのみを取り得る。パラメータ化されたグリフ１０１０は、これらの記述が、パラメータ化されていないグリフの列挙法では実現されない、多くの可能性のあるグリフを可能とすることを例示している。

グリフ１０１０についてのパラメータ化されたグリフの記述の例は以下のように示され得る。

グリフ１０２０についてのパラメータ化されたグリフの記述の例は以下のように示され得る。

これらの記述例は、どのパラメータの値が、「where ((x = 10) or (x = 15) or (x = 20) or (x = 25))」または「where ((x = 10) or ((x>10) and (x<25)) or (x = 25))」
のような特定の基準を満たしているか決定する、論理試験を生じさせるパラメータに基づいている。パラメータ化されたグリフを記述する多くの他の手法がある。構築法を例示する他の例は以下のように示される。

本明細書は、特定の実施形態に関して詳細を説明したが、当業者が、上述の理解に到達することについて、これらの実施形態の変更、修正、および均等物を容易に相当し得ることは明らかであろう。可変整形ビームリソグラフィを用いて表面または集積回路を製造するための提示したシステムおよび方法についての、これらのおよび他の修正および変形は、添付の特許請求の範囲により特定的に記載される本主題の精神および範囲から逸脱することなく、当業者によって実現され得る。さらに、当業者は、上記説明は例示に過ぎず、限定されるべきことが意図されていないことを理解するであろう。したがって、本主題は、添付された特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内のものとして、そのような修正および変形に及ぶことが意図される。

Claims (18)

1. 光近接効果補正（ＯＰＣ）またはマスクデータ処理（ＭＤＰ）のための方法であって、
   入力パターンを入力することと、
   ターゲットパターンをレチクル上にほぼ形成することが可能な複数の荷電粒子ビームショットを決定することとを備え、前記ターゲットパターンは、前記入力パターンのＯＰＣ補償バージョンであり、
   前記レチクルに作製されるであろうレチクルパターンを、前記複数の荷電粒子ビームショットから計算することと、
   前記計算されたレチクルパターンによって光リソグラフィプロセスを用いて基板に形成されるであろう基板像を、計算することとをさらに備え、前記レチクルパターンの計算および前記基板像の計算は、コンピューティングハードウェア装置において実行され、
   前記計算された基板像を、所望の基板パターンと比較して、比較結果を生成することと、
   前記計算された基板像が、前記所望の基板パターンに対して、予め定められた許容値の範囲内で等価ではない場合に、前記複数の荷電粒子ビームショットにおけるあるショットを修正することとをさらに備える、方法。
2. 前記比較は、所定の幾何学的規則の集合を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記比較は、数学式の集合を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記修正は、前記複数の荷電粒子ビームショットを最適化し、前記比較結果は最適化基準に用いられる、請求項１に記載の方法。
5. 前記修正された複数のショットにより前記レチクルパターンを再計算し、前記再計算されたレチクルパターンによって前記基板像を再計算することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
6. 光近接効果補正（ＯＰＣ）またはマスクデータ処理（ＭＤＰ）のための方法であって、
   入力パターンを入力することと、
   ターゲットパターンをレチクル上にほぼ形成することが可能な複数の荷電粒子ビームショットを決定することとを備え、前記ターゲットパターンは、前記入力パターンのＯＰＣ補償バージョンであり、
   前記レチクルに作製されるであろうレチクルパターンを、前記複数の荷電粒子ビームショットから計算することと、
   前記計算されたレチクルパターンによって光リソグラフィプロセスを用いて基板に形成されるであろう基板像を、計算することとをさらに備え、前記レチクルパターンの計算および前記基板像の計算は、コンピューティングハードウェア装置において実行され、
   前記複数の荷電粒子ビームショットにおける各ショットは、割り当てられたドーズを含み、前記荷電粒子ビームショットの前記ドーズは、前記近接効果補正の前に、互いに変化する、方法。
7. 前記レチクルパターンの前記計算は、粒子ビームシミュレーションを含み、前記粒子ビームシミュレーションは、前方散乱、後方散乱、レジスト拡散、クーロン効果、エッチング、フォギング、装荷、およびレジスト帯電からなる群のうちの少なくとも１つを含む、請求項１または請求項６に記載の方法。
8. 前記基板像の前記計算は、リソグラフィシミュレーションを含む、請求項１または請求項６に記載の方法。
9. 前記複数の荷電粒子ビームショットのうちの少なくとも２つのショットは重なり合う、請求項１または請求項６に記載の方法。
10. 前記ターゲットパターンは、曲線である、請求項１または請求項６に記載の方法。
11. 前記複数の荷電粒子ビームショットは、可変整形ビーム（ＶＳＢ）ショットを含む、請求項１または請求項６に記載の方法。
12. 光近接効果補正（ＯＰＣ）またはマスクデータ処理（ＭＤＰ）のためのシステムであって、
    入力パターンを入力するように構成された装置と、
    ターゲットパターンをレチクル上にほぼ形成することが可能な複数の荷電粒子ビームショットを決定するように構成された装置とを備え、前記ターゲットパターンは、前記入力パターンのＯＰＣ補償バージョンであり、
    前記複数の荷電粒子ビームショットから、前記レチクルに作製されるであろうレチクルパターンを計算するように構成された装置と、
    前記計算されたレチクルパターンによって光リソグラフィプロセスを用いて基板に形成されるであろう基板像を計算するように構成された装置と、
    前記基板像を、所望の基板パターンと比較するように構成された装置と、
    前記基板像と前記所望の基板パターンとの比較に基づいて、前記複数の荷電粒子ビームショットにおけるあるショットを修正するように構成された装置とを備える、システム。
13. 前記修正は、前記複数の荷電粒子ビームショットを最適化する、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記レチクルパターンを計算するように構成された前記装置は、粒子ビームシミュレーションを実行し、前記粒子ビームシミュレーションは、前方散乱、後方散乱、レジスト拡散、クーロン効果、エッチング、フォギング、装荷、およびレジスト帯電からなる群のうちの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載のシステム。
15. 前記基板像を計算するように構成された前記装置は、リソグラフィシミュレーションを実行する、請求項１２に記載のシステム。
16. 前記複数の荷電粒子ビームショットのうちの少なくとも２つのショットは重なり合う、請求項１２に記載のシステム。
17. 前記所望の基板パターンは、前記入力パターンから導出される、請求項１または請求項８に記載の方法。
18. 前記所望の基板パターンは、前記入力パターンから導出される、請求項１２に記載のシステム。

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