JP2008040294A

JP2008040294A - マスクレイアウト図形と光学像の検証方法

Info

Publication number: JP2008040294A
Application number: JP2006216562A
Authority: JP
Inventors: Akira Tsujimura; 亮辻村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-08-09
Filing date: 2006-08-09
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】マスクレイアウト図形と光学像の検証方法に関し、それぞれで発生する乖離の特性に応じた検証を行うという単純化した検証手法により、擬似エラー発生を回避し、エラーのみを効率良く抽出する。
【解決手段】マスクレイアウト図形１の各頂点を少なくとも先端、コーナー、及び、微小段差に分類し、前記マスクレイアウト図形１と光学シミュレーションによる光学像２を比較して、先端においては突出或いは後退のみを、コーナーにおいてはくびれのみを、また、微小段差においてはマスクレイアウト図形１の寸法との乖離のみを検証する。
【選択図】図１

Description

本発明はマスクレイアウト図形と光学像の検証方法に関するものであり、特に、マスクレイアウト図形を光近接効果補正したり或いはプロセス補正する前段におけるマスクレイアウト図形と光学像の乖離の検証を単純なアルゴリズムで行うとともに擬似エラーの発生を回避するための手法に特徴のあるマスクレイアウト図形と光学像の検証方法に関するものである。

ステッパーなどの光学露光機によって、半導体装置の回路図であるマスクレイアウト図形がウエハに転写されるとき、さまざまな光学的要因により、マスクレイアウト図形とウエハ上に形成（解像）される物理パターン形状には乖離が生ずる。

半導体集積回路装置の微細化の進展に伴って、このような乖離によるパターン寸法制御性の低下やパターン形状の変形等が、先端半導体集積回路装置の製造における歩留まり低下の要因になる。

したがって、このような乖離を低減して転写後の不具合を未然に回避し、歩留まりを向上させるために、マスクレイアウト図形を光近接効果補正したり或いはプロセス補正する必要があるが、そのためには、ウエハ転写後の物理パターン形状を光学シミュレーションによる光学像として求め、この光学像とマスクレイアウト図形の乖離を比較検証する必要がある（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。

ここで、図９を参照して従来のマスクレイアウト図形とシミュレーション光学像の検証方法を説明する。
図９参照
図９は、従来のマスクレイアウト図形とシミュレーション光学像の説明図であり、上段図に示すように、マスクレイアウト図形５０に対して光学シミュレーションを行うと光学像６０が得られる。

この場合、マスクレイアウト図形５０の角部５１〜５３において光学像６０は必然的に丸みを帯びることになり、山折りの角部５１，５３においては後退乖離５４が発生し、谷折りの角部５２においては膨張乖離５５が必然的に発生する。

また、下段図示す光学像６０は、中段図に示す理想的光学像６１に比較して先端部における後退乖離５６、ライン側面における膨張乖離５７や或いは、後退乖離５８等が発生することになる。

したがって、マスクレイアウトとシミュレーション光学像の検証方法においては、上述の各種の乖離を予め検証する必要があるが、マスクレイアウト図形５０と光学像６０の対比検証をそのまま行うと、上述のように、
ａ．角部における光学的に不可避な乖離、即ち、擬似エラーを大量に検出するため、非実用的である。

一方、擬似エラーを回避するために角部の乖離を無視した検証を行うと、
ｂ．角部付近で発生しやすいくびれを検出できず、また、
ｃ．角部と微小段差を区別せず同等に扱うことで、微小段差付近のエラーが検出できなくなる。
特開２００４−０５４０５２号公報特開２００５−０１７５５１号公報

上述のように、２次元幾何学図形であるマスクレイウト図形と光学像の乖離を検証すると、光学的に不可避な擬似エラーと、回避可能な実エラーが混在するが、小さな乖離も逃さないよう検証精度を高めると擬似エラーを多数拾い、一方、精度を下げると実エラーを見逃す危険があるのでこの事情を図１０を参照して説明する。

図１０参照
図１０は、マスクレイウト図形と光学像の比較検証における問題点の説明図であり、上図に示すように、小さな乖離も逃さないよう検証精度を高めると角部５１〜５３の後退乖離５４及び膨張乖離５５、即ち、擬似エラーをエラーとして検出されるという問題がある。

一方、下図に示すように、精度を下げると角部５１〜５３の擬似エラーは検出されなくなるが、先端部における後退乖離５６、角部付近で発生しやすいくびれ５９、或いは、ライン側面における後退乖離５８等の実エラーが検出されなくなるという問題がある。

したがって、本発明はそれぞれで発生する乖離の特性に応じた検証を行うという単純化した検証手法により、擬似エラー発生を回避し、エラーのみを効率良く抽出することを目的とする。

図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記の課題を解決するために、本発明は、マスクレイアウト図形と光学像の検証方法において、マスクレイアウト図形１の各頂点を少なくとも先端、コーナー、及び、微小段差に分類し、マスクレイアウト図形１と光学シミュレーションによる光学像２を比較して、先端においては突出及び後退のみを、コーナーにおいてはくびれのみを、また、微小段差においてはマスクレイアウト図形１の寸法との乖離のみを検証することを特徴とする。

このように、マスクレイアウト図形１を、先端、コーナー、微小段差等に分類するとともに、それぞれで発生する乖離の特性に応じて、先端においては突出及び後退のみを、コーナーにおいてはくびれのみを、また、微小段差においてはマスクレイアウト図形１の寸法との乖離のみを検証するというように検証を単純化して行うことによって、擬似エラー７の検出を回避し、エラーのみを効率良く抽出することが可能になる。

この場合、乖離の検証において、先端の突出及び後退の許容量を定義した先端補助図形３と、寸法の乖離の許容量を定義した輪郭補助図形４と、先端の突出及び後退位置とくびれ危険領域を定義した危険領域補助図形５を組み合わせることが望ましい。

このように、それぞれで発生する乖離の特性に応じて許容量を定義した各補助図形３〜５を組み合わせることによって、精度の高い検証が可能になる。

また、各種補助図形３〜５を用いた乖離の検証において、レイアウト図形１、光学像２、及び、各種補助図形３〜５の組み合わせによるＡＮＤ／ＯＲのみを使用した図形論理演算によって検証エラー６を抽出することにより、検証のための論理演算が非常に単純になり検証を短時間で行うことが可能になる。

この場合、乖離の検証において、最小線幅ルールに基づいて予め定義した角部を無視して乖離の検証を行うことが望ましく、それによって、擬似エラー７の検出を回避することができる。

また、上述のマスクレイアウト図形と光学像の検証方法により検出した検証エラー６に基づいて補正補助パターンを発生させ、補正補助パターンを取り込んだ光学シミュレーションにより再検証を行うことが望ましく、それにより実際の露光に最適なマスクレイアウト図形１を簡単に作成することができる。

また、上述のマスクレイアウト図形と光学像の検証方法により検出した検証エラー６に基づいて、光学シミュレーションにおけるプロセス条件を変更して再検証をおこなっても良く、それによって、マスクレイアウト図形１を修正することなく理想に近い光学像２を半導体ウェハ等の被露光基板上に転写することができる。

本発明によれば、発生する乖離の特性に応じた検証を行うことにより、検証方法を単純化することができ、それによって、擬似エラーの検出を回避することができるとともに、実エラーのみを効率良く抽出することが可能になる。

本発明は、マスクレイアウト図形の各頂点を少なくとも先端、コーナー、及び、微小段差に分類し、マスクレイアウト図形と光学シミュレーションによる光学像をＡＮＤ／ＯＲのみを使用した図形論理演算によって比較して、先端においては先端の突出及び後退の許容量を定義した先端補助図形を用いて突出及び後退のみを検証し、コーナーにおいては先端の突出及び後退位置とくびれ危険領域を定義した危険領域補助図形を用いてくびれのみを検証し、また、微小段差においては寸法の乖離の許容量を定義した輪郭補助図形を用いてマスクレイアウト図形の寸法との乖離のみを検証するとともに、最小線幅ルールに基づいて予め定義した角部及び微小段差を無視して乖離の検証を行うものである。

ここで、図２乃至図６を参照して、本発明の実施例１のマスクレイアウト図形と光学像の検証方法を説明する。
図２参照
図２は、マスクレイアウト図形における頂点の先端とコーナーの識別基準の説明図であり、最小線幅ルールが９０ｎｍの場合、Ｌ字状の線状パターンの長軸方向の端部については、上段図に示すように、
Ｗ₁＜０．２μｍ
Ｈ₁＞０．２μｍ
Ｈ₂＞０．２μｍ
の全ての条件を満たす場合のみ先端と認定する。

一方、中段図に示すように、
Ｗ₂≧０．２μｍ
Ｈ₂≧０．２μｍ
の条件を満たす場合にコーナーと認定する。
なお、
Ｗ₂≧０．２μｍ
Ｈ₂＜０．２μｍ
の場合には、Ｈ₂が先端と認定されることになる。

また、Ｌ字状の線状パターンの山折り部については、下段図に示すように、図形をＹ軸反転させ且つ９０°回転させると左図と等価になるので、
Ｗ₁≧０．２μｍ
Ｈ₂≧５ｎｍ
の条件を満たせばコーナーと認定する。
なお、
Ｗ₁≧０．２μｍ
Ｈ₁＜０．２μｍ
の場合には、Ｈ₁が先端と認定されることになる。

図３参照
図３は、マスクレイアウト図形における頂点のコーナーと微小段差の識別基準の説明図であり、最小線幅ルールが９０ｎｍの場合、Ｌ字状の線状パターンの谷折り部については、上図に示すように、Ｈ₁とＨ₂が向かい合っておらず、且つ、
Ｗ₃≧５ｎｍ
の条件を満たす場合にコーナーと認定する。

一方、下図に示すように、Ｈ₁とＨ₂が向かい合っておらず、且つ、
Ｗ₃＜５ｎｍ
の条件を満たす場合に微小段差と認定する。

図４参照
図４は、補助図形の説明図であり、上段に示すマスクレイアウト図形１０に対する光学シミュレーションによって光学像２０が得られる。
一方、このマスクレイアウト図形１０に対して、先端部と認定された部分については先端許容交差に基づいて先端補助図形１１を発生させ、また、コーナー及び微小段差と認定された部分には幅許容交差に基づいて輪郭補助図形１２を発生させる。

また、くびれ部を検証するための危険領域補助図形１３を発生させる。
具体的には、マスクレイアウト図形１０に対して所定幅の中心線によって危険領域補助図形１３とするものであり、この危険領域補助図形１３の両端部は先端補助図形１１の内のりと接することになる。

因に、最小線幅ルールが９０ｎｍの場合、一例を挙げると、先端補助図形１１、輪郭補助図形１２、及び、危険領域補助図形１３の許容幅は１０μｍとする。

図５参照
図５は、具体的検証方法の説明図であり、まず、上段図に示すように、先端部のくびれ部の後退乖離を検出するために、
ａ．光学像２０（Ｂ）と危険領域補助図形１３（Ｄ）とについてＡＮＤの図形論理演算を行う。
ＡＮＤの図形論理演算の結果、右端部のように図形が一致していなければ‘０’が出力されて後退乖離のエラーとして検出され、また、下屈曲部においても図形が一致していないので‘０’が出力されて後退乖離のエラーとして検出される。

次いで、コーナー及び微小段差と認定された部分のコーナー部以外の後退乖離を検出するために、中段図に示すように、
ｂ．光学像２０（Ｂ）と先端補助図形１１（Ｃ₁）及び輪郭補助図形１２（Ｃ₂）とのＯＲの図形論理演算を行ってＯＲ補助図形（Ｂ＋Ｃ）を得たのち、
ｃ．このＯＲ補助図形（Ｂ＋Ｃ）とマスクレイアウト図形１０（Ａ）とについてＡＮＤの図形論理演算を行う。

ＡＮＤの図形論理演算の結果、右下部及び微小段差右部のように図形が一致していなければ‘０’が出力されて後退乖離のエラーとして検出される。
なお、コーナー部においても‘０’が出力されるが、これは、光学的に不可避な擬似エラーであるので、上述のコーナーの定義においてコーナーと認定されている領域の‘０’出力は無視する。

次いで、コーナー及び微小段差と認定された部分のコーナー部以外の膨張乖離を検出するために、下段図に示すように、
ｄ．マスクレイアウト図形１０（Ａ）と先端補助図形１１（Ｃ₁）及び輪郭補助図形１２（Ｃ₂）とのＯＲの図形論理演算を行ってＯＲ補助図形（Ａ＋Ｃ）を得たのち、
ｃ．このＯＲ補助図形（Ａ＋Ｃ）と光学像２０（Ｂ）とについてＡＮＤの図形論理演算を行う。

ＡＮＤの図形論理演算の結果、微小段差左部及び左端部のように図形が一致していなければ‘０’が出力されて膨張乖離のエラーとして検出される。
なお、この場合の谷折りのコーナー部において‘０’が出力される場合があるが、これも光学的に不可避な擬似エラーであるので、上述のコーナーの定義においてコーナーと認定されている領域の‘０’出力は無視する。

図６参照
図６は、検証結果の説明図であり、右端部においては後退乖離エラー３１が、右下部においては後退乖離エラー３２が、くびれ部においては後退乖離エラー３３が、微小段差右部においては後退乖離エラー３４が、微小段差左部においては膨張乖離エラー３５が、そして、左端部においては膨張乖離エラー３６が検出された。

この様に、本発明の実施例１においては、発生する乖離の特性に応じた検証を行うために、マスクレイアウト図形の各頂点を少なくとも先端、コーナー、及び、微小段差に分類しているので、検証を単純化することができ、擬似エラー３７が誤って検出されることを回避することができるとともに、実エラーのみを効率良く抽出することが可能になる。

また、先端においては先端の突出及び後退の許容量を定義した先端補助図形を発生させ、コーナーにおいては先端の突出及び後退位置とくびれ危険領域を定義した危険領域補助図形を発生させ、微小段差及び上記以外の直線部においては寸法の乖離の許容量を定義した輪郭補助図形を発生させているので、ＡＮＤ／ＯＲのみを使用した簡単な図形論理演算によって、先端の突出及び後退のエラー、コーナーのくびれ部におけるエラー、及び、微小段差及び上記以外の直線部における寸法の乖離エラーを精度良く検出することができる。

次に、図７を参照して、本発明の実施例２のマスクレイアウト図形と光学像の検証方法を説明する。
図７参照
図７は、本発明の実施例２のマスクレイアウト図形と光学像の検証方法のフローチャートであり、まず、上記実施例１の手順で、
α．先端部、コーナー、微小段差等を定義する。次いで、
β．先端に対して先端の突出及び後退の許容量を定義した先端補助図形を、コーナーに対して先端の突出及び後退位置とくびれ危険領域を定義した危険領域補助図形を、それ以外の直線部及び微小段差に対しては寸法の乖離の許容量を定義した輪郭補助図形を発生させる。

次いで、
γ．ＡＮＤ／ＯＲのみを使用した図形論理演算によって、先端の突出及び後退のエラー、コーナーのくびれ部におけるエラー、及び、微小段差及び上記以外の直線部における寸法の乖離エラーを検出する。次いで、
δ．検出された各エラーに対して、各エラーを相殺するようにマスクレイアウト図形に対して補正補助パターンを発生させる。

以降は、再び、
ε．補正補助パターンにより補正したマスクレイアウト図形に対して上記のα〜δの工程を行い、エラーが検出されなくなるまで繰り返す。

次に、図８を参照して、本発明の実施例３のマスクレイアウト図形と光学像の検証方法を説明する。
図８参照
図８は、本発明の実施例３のマスクレイアウト図形と光学像の検証方法のフローチャートであり、まず、上記実施例１の手順で、
α．先端部、コーナー、微小段差等を定義する。次いで、
β．先端に対して先端の突出及び後退の許容量を定義した先端補助図形を、コーナーに対して先端の突出及び後退位置とくびれ危険領域を定義した危険領域補助図形を、それ以外の直線部及び微小段差に対しては寸法の乖離の許容量を定義した輪郭補助図形を発生させる。

次いで、
γ．ＡＮＤ／ＯＲのみを使用した図形論理演算によって、先端の突出及び後退のエラー、コーナーのくびれ部におけるエラー、及び、微小段差及び上記以外の直線部における寸法の乖離エラーを検出する。

次いで、
δ′．検出された各エラーに対して、各エラーを相殺するように光学シミュレーションにおけるプロセス条件を変更して、補正した光学像を発生させる。
なお、この場合のプロセス条件とは、露光波長、露光強度、レジスト感光の感度等である。

以降は、再び、
ε′．プロセス条件を変更した光学シミュレーションにより得た光学像を用いて上記のα〜δ′の工程を行い、エラーが検出されなくなるまで繰り返す。

以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は上記の各実施例に記載された条件、数値等に限られるものではなく、各種の変更が可能であり、例えば、上記の実施例１における各補助図形の線幅の１０μｍは単なる一例であり、最小線幅ルールや使用するレジストの感光感度等に応じて実験に基づいて適宜変更されるものである。

また、上記の実施例２及び実施例３においては、補正をマスクレイアウト図形の補正或いはプロセス条件の補正のみで対応しているが、マスクレイアウト図形の補正とプロセス条件の補正とを組み合わせて乖離を解消するようにしても良いことは言うまでもない。

また、上記の各実施例においては言及していないが、コーナー部において光学的に必然的に発生する後退乖離及び膨張乖離については、従来のように後退乖離或いは膨張乖離を相殺する補正補助パターンを発生させて補正するものである。

ここで、再び図１を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び図１参照
（付記１）マスクレイアウト図形１の各頂点を少なくとも先端、コーナー、及び、微小段差に分類し、前記マスクレイアウト図形１と光学シミュレーションによる光学像２を比較して、先端においては突出及び後退のみを、コーナーにおいてはくびれのみを、また、微小段差においてはマスクレイアウト図形１の寸法との乖離のみを検証することを特徴とするマスクレイアウト図形と光学像の検証方法。
（付記２）上記乖離の検証において、上記先端の突出及び後退の許容量を定義した先端補助図形３と、上記寸法の乖離の許容量を定義した輪郭補助図形４と、上記先端の突出及び後退位置とくびれ危険領域を定義した危険領域補助図形５を組み合わせたことを特徴とする付記１記載のマスクレイアウト図形と光学像の検証方法。
（付記３）上記各種補助図形３〜５を用いた乖離の検証において、上記レイアウト図形１、上記光学像２、及び、前記各種補助図形３〜５の組み合わせによるＡＮＤ／ＯＲのみを使用した図形論理演算によって検証エラー６を抽出することを特徴とする付記２記載のマスクレイアウト図形と光学像の検証方法。
（付記４）上記乖離の検証において、最小線幅ルールに基づいて予め定義した角部を無視して乖離の検証を行うことを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記載のマスクレイアウト図形と光学像の検証方法。
（付記５）付記１乃至４のいずれか１に記載のマスクレイアウト図形と光学像の検証方法により検出した検証エラー６に基づいて補正補助パターンを発生させ、前記補正補助パターンを取り込んだ光学シミュレーションにより再検証を行うことを特徴とするマスクレイアウト図形と光学像の検証方法。
（付記６）付記１乃至４のいずれか１に記載のマスクレイアウト図形と光学像の検証方法により検出した検証エラー６に基づいて、光学シミュレーションにおけるプロセス条件を変更して再検証を行うことを特徴とするマスクレイアウト図形と光学像の検証方法。

本発明の活用例としては、半導体集積回路装置の露光工程のための検証工程が典型的なものであるが、半導体集積回路装置に限られるものではなく、アクティブマトリクス基板、超伝導デバイス、磁気抵抗効果素子、或いは、強誘電体デバイス等の他の電子デバイスのエッチング工程或いはイオン注入工程等に伴う露光工程にも適用されるものである。

本発明の原理的構成の説明図である。マスクレイアウト図形における頂点の先端とコーナーの識別基準の説明図である。マスクレイアウト図形における頂点のコーナーと微小段差の識別基準の説明図である。補助図形の説明図である。具体的検証方法の説明図である。検証結果の説明図である。本発明の実施例２のマスクレイアウト図形と光学像の検証方法のフローチャートである。本発明の実施例３のマスクレイアウト図形と光学像の検証方法のフローチャートである。従来のマスクレイアウト図形とシミュレーション光学像の説明図であるマスクレイウト図形と光学像の比較検証における問題点の説明図である。

符号の説明

１マスクレイアウト図形
２光学像
３先端補助図形
４輪郭補助図形
５危険領域補助図形
６検証エラー
７擬似エラー
１０マスクレイアウト図形
１１先端補助図形
１２輪郭補助図形
１３危険領域補助図形
２０光学像
３１〜３４後退乖離エラー
３５膨張乖離エラー
３６膨張乖離エラー
３７擬似エラー
５０マスクレイアウト図形
５１〜５３角部
５４後退乖離
５５膨張乖離
５６後退乖離
５７膨張乖離
５８後退乖離
５９くびれ
６０光学像
６１理想的光学像

Claims

マスクレイアウト図形の各頂点を少なくとも先端、コーナー、及び、微小段差に分類し、前記マスクレイアウト図形と光学シミュレーションによる光学像を比較して、先端においては突出或いは後退のみを、コーナーにおいてはくびれのみを、また、微小段差においてはマスクレイアウト図形の寸法との乖離のみを検証することを特徴とするマスクレイアウト図形と光学像の検証方法。
上記乖離の検証において、上記先端の突出或いは後退の許容量を定義した先端補助図形と、上記寸法の乖離の許容量を定義した輪郭補助図形と、上記先端の突出或いは後退位置とくびれ危険領域を定義した危険領域補助図形を組み合わせたことを特徴とする請求項１記載のマスクレイアウト図形と光学像の検証方法。
上記各種補助図形を用いた乖離の検証において、上記マスクレイアウト図形、上記光学像、及び、前記各種補助図形の組み合わせによるＡＮＤ／ＯＲのみを使用した図形論理演算によって検証エラーを抽出することを特徴とする請求項２記載のマスクレイアウト図形と光学像の検証方法。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマスクレイアウト図形と光学像の検証方法により検出した検証エラーに基づいて補正補助パターンを発生させ、前記補正補助パターンを取り込んだ光学シミュレーションにより再検証を行うことを特徴とするマスクレイアウト図形と光学像の検証方法。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマスクレイアウト図形と光学像の検証方法により検出した検証エラーに基づいて、光学シミュレーションにおけるプロセス条件を変更して再検証を行うことを特徴とするマスクレイアウト図形と光学像の検証方法。