JP2013174766A - マスクパターン作成方法、マスクパターン作成プログラムおよび半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】DSAプロセスに用いられるマスクパターンを容易に作成することができるマスクパターン作成方法を提供すること。
【解決手段】実施形態のマスクパターン作成方法では、基板上に形成する基板上パターンの設計パターンと、誘導型自己組織化によってパターン形成を行なうDSA材料に関する情報と、に基づいて、前記設計パターンの設計パターン領域内から、DSA材料を誘導型自己組織化させることによってDSAパターンを形成するDSAパターン形成領域を抽出する。また、前記DSAパターン形成領域内に前記DSAパターンを形成させる誘導パターンを、前記設計パターンと、前記DSA材料に関する情報と、前記DSAパターン形成領域と、前記誘導パターンを形成する際の設計制約と、に基づいて作成する。そして、前記誘導パターンを用いて前記誘導パターンのマスクパターンを作成する。
【選択図】図5
【解決手段】実施形態のマスクパターン作成方法では、基板上に形成する基板上パターンの設計パターンと、誘導型自己組織化によってパターン形成を行なうDSA材料に関する情報と、に基づいて、前記設計パターンの設計パターン領域内から、DSA材料を誘導型自己組織化させることによってDSAパターンを形成するDSAパターン形成領域を抽出する。また、前記DSAパターン形成領域内に前記DSAパターンを形成させる誘導パターンを、前記設計パターンと、前記DSA材料に関する情報と、前記DSAパターン形成領域と、前記誘導パターンを形成する際の設計制約と、に基づいて作成する。そして、前記誘導パターンを用いて前記誘導パターンのマスクパターンを作成する。
【選択図】図5
Description
本発明の実施形態は、マスクパターン作成方法、マスクパターン作成プログラムおよび半導体装置の製造方法に関する。
次世代リソグラフィプロセスの候補として、近年DSA(Directed Self Assembly)プロセスが注目されてきている。DSAプロセスでは、パターン作製を制御するためのガイドを設計する必要があるが、ガイド設計には制限が多いので、設計者自身がガイドを設計することは困難である。このため、DSAプロセスに用いられるマスクパターンを容易に作成することが望まれている。
本発明が解決しようとする課題は、DSAプロセスに用いられるマスクパターンを容易に作成することができるマスクパターン作成方法、マスクパターン作成プログラムおよび半導体装置の製造方法を提供することである。
実施形態によれば、マスクパターン作成方法が提供される。マスクパターン作成方法では、基板上に形成する基板上パターンの設計パターンと、誘導型自己組織化によってパターン形成を行なうDSA材料に関する情報と、に基づいて、前記設計パターンの設計パターン領域内から、DSA材料を誘導型自己組織化させることによってDSAパターンを形成するDSAパターン形成領域を抽出する。また、前記DSAパターン形成領域内に前記DSAパターンを形成させる誘導パターンを、前記設計パターンと、前記DSA材料に関する情報と、前記DSAパターン形成領域と、前記誘導パターンを形成する際の設計制約と、に基づいて作成する。そして、前記誘導パターンを用いて前記誘導パターンのマスクパターンを作成する。
以下に添付図面を参照して、実施形態に係るマスクパターン作成方法、マスクパターン作成プログラムおよび半導体装置の製造方法を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
(第1の実施形態)
本実施形態では、DSA(Directed Self Assembly)プロセスに対応した基本データ処理フローとDSAガイド(ガイドパターン)の自動発生システムについて説明する。図1は、第1の実施形態に係るマスクパターン作成装置の構成を示す図である。マスクパターン作成装置1は、DSAプロセスに用いられるマスクデータ(マスクパターン)を作成するコンピュータなどである。
本実施形態では、DSA(Directed Self Assembly)プロセスに対応した基本データ処理フローとDSAガイド(ガイドパターン)の自動発生システムについて説明する。図1は、第1の実施形態に係るマスクパターン作成装置の構成を示す図である。マスクパターン作成装置1は、DSAプロセスに用いられるマスクデータ(マスクパターン)を作成するコンピュータなどである。
DSAプロセスは、誘導型自己組織化を利用したパターニング工程であり、設計パターン(レイアウトパターンデータ)から抽出した誘導型自己組織化パターニング対象エリア(以下、DSA対象エリアという)に対して、ガイドパターン(誘導パターン)を形成する工程を具備している。本実施形態のマスクパターン作成装置1は、ガイドパターンを形成するためのマスクパターン(以下、ガイド用マスクパターンという)を作成する。
マスクパターン作成装置1は、設計パターン入力部11A、DSA情報入力部11B、DSA対象エリア抽出部12、ガイドパターン作成部13、DSAパターン予測部14、検証部15X、ガイド用マスクパターン作成部16、出力部17を備えている。
設計パターン入力部11Aは、外部装置などから半導体装置(半導体集積回路)の設計パターンを入力し、設計パターンをDSA対象エリア抽出部12と検証部15Xに送る。DSA情報入力部11Bは、外部装置などからDSAに関するDSA情報を入力し、DSA対象エリア抽出部12とガイドパターン作成部13に送る。
DSA情報は、例えば、DSAプロセスに必要な条件、制約などであり、ガイドパターンを設定する際に参照される。具体的には、DSA情報は、DSAプロセスで形成するパターンの種類(ライン&スペースパターン、円形パターンなど)、DSA分子(DSA材料)の種類、リソグラフィプロセスから受ける制約、パターン寸法に要求される精度などである。
DSA対象エリア抽出部12は、設計パターンおよびDSA情報に基づいて、設計パターン内からDSAプロセスによってパターン形成可能な設計パターンと、DSAプロセスではパターン形成が不可能な設計パターンと、を判別する。
DSA対象エリア抽出部12は、例えば、DSA情報でライン&スペースパターンが指定されている場合には、設計パターンのうちライン&スペースパターン以外のパターンを、DSAによってパターン形成が不可能な設計パターンであると判断する。
また、DSA対象エリア抽出部12は、例えば、設計パターンのライン&スペースパターンのうちDSA情報を満たすライン&スペースパターンを、DSAによってパターン形成可能な設計パターンであると判断する。DSA対象エリア抽出部12は、DSAパターンの形成が可能か否かの判別結果に基づいて、DSA対象エリアを抽出する。換言すると、本実施形態のDSA対象エリア抽出部12は、DSA情報に基づいて、後述のDSAパターンを設定することができる設計パターンの条件(以下、DSA設定条件という)を導出し、導出したDSA設定条件に基づいてDSA対象エリアを抽出する。DSA対象エリア抽出部12は、抽出したDSA対象エリアと、DSA対象エリア内の設計パターンと、をガイドパターン作成部13に送る。
ガイドパターン作成部13は、DSA対象エリア内の設計パターンに対し、設計パターンと、DSA情報と、DSA対象領域と、に基づいてガイドパターンを作成する。本実施形態のガイドパターン作成部13は、DSA情報に基づいてガイドパターンの作成制約条件を導出し、導出した作成制約条件に基づいてガイドパターンを作成する。ガイドパターン作成部13は、作成したガイドパターンをDSAパターン予測部14に送る。
また、ガイドパターン作成部13は、検証部15Xから後述する公差外領域が送られてくると、この公差外領域内に含まれている設計パターンに対し、設計パターンと、DSA情報と、DSA対象領域と、に基づいてガイドパターンを再作成する。ガイドパターン作成部13は、再作成したガイドパターンをDSAパターン予測部14に送る。
また、ガイドパターン作成部13は、検証部15Xから検証合格の通知を受けると、DSA対象エリア内の全設計パターンに対して作成または再作成したガイドパターンをガイド用マスクパターン作成部16に送る。
DSAパターン予測部14は、ガイドパターンに基づいて、形成される誘導型自己組織化パターンを予測する。なお、以下では、ガイドパターンに誘導型自己組織化を行なうことによって形成されるパターンをDSAパターンという。DSAパターン予測部14は、何れの位置にガイドパターンを配置すれば、このガイドパターン近傍で誘導型自己組織化によるどのようなDSAパターンが形成されるかをシミュレーションによって予測する。DSAパターン予測部14は、予測したDSAパターンを検証部15Xに送る。
検証部15Xは、設計パターンと予測されたDSAパターンとに基づいて、予測されたDSAパターンの寸法が狙い目寸法からの公差以内に収まっているか否かを検証する。換言すると、検証部15Xは、予測されたDSAパターンの寸法が、設計パターンに基づいて規定された寸法許容範囲内であるか否かを検証する。また、検証部15Xは、予測されたDSAパターンを形成する際のプロセスマージンが許容範囲内であるか否かを検証する。
検証部15Xは、予測されたDSAパターンのうち許容範囲外のDSAパターンを含む領域を抽出し、抽出した領域を公差外領域としてガイドパターン作成部13に送る。また、検証部15Xは、全てのDSAパターンの寸法が狙い目寸法からの公差以内に収まっている場合、検証結果が合格であることをガイドパターン作成部13に通知する。
ガイド用マスクパターン作成部16は、ガイドパターン作成部13から送られてくるガイドパターンに応じたガイド用マスクパターン(パターンデータ)を作成する。ガイド用マスクパターン作成部16は、作成したガイド用マスクパターンを出力部17に送る。出力部17は、ガイド用マスクパターンを、外部装置(マスク作製装置など)に出力する。
つぎに、誘導型自己組織化とDSAプロセスについて説明する。図2は、DSA分子の構成例を示す図である。図2の(a)に示すように、DSA分子20は、親水性部24Bと親油性部24Aとを有したポリマーである。
図2の(b)に示すように、親水性の材料で形成されたガイドパターン23上からDSA分子20が塗布されると、親水性部24Bがガイドパターン23上に集合してくる。また、DSA分子20同士は、一方のDSA分子20の端部(親水性部24B側の端部)と、他方のDSA分子20の端部(親油性部24A側の端部)と、が結合する。これにより、ガイドパターン23上に親水性部24Bが配置されるとともに、親油性部24A、親水性部24B、親油性部24Aの順番でDSA分子20同士が線状に結合する。
図3は、DSAプロセスを説明するための図である。図3の(a)に示すように、ウエハ(基板)21上にガイドパターン23を形成しておく。ガイドパターン23は、例えば、EB(電子線)リソグラフィなどを用いて形成される。具体的には、ウエハ21上の全面にガイド材料を塗布した後、ガイド材料上の全面にレジストを塗布する。ガイド材料は、中性、親油性、親水性の何れでもよい。また、ガイド材料は、例えば数nm程度の薄膜であり、厚さ(ウエハ21との段差)は無視できる程度に薄いものとする。レジストを塗布した後、EB露光によってレジスト上の所定領域を露光し、これによりレジストパターンを形成する。そして、レジストパターン上からガイド材料をエッチングすることにより、ガイド材料にパターニングを行う。この後、レジストパターンは、ガイドパターン23上から除去される。これにより、ガイド材料を用いたガイドパターン23が形成される。なお、ここでは、ガイドパターン23がストライプパターンである場合を示しているが、ガイドパターン23の形状は何れの形状であってもよい。
ウエハ21上でガイドパターン23以外の領域には、疎水性膜22を成膜しておく。疎水性膜22は、ガイドパターン23と同じ膜厚であり、ガイドパターン23とガイドパターン23の間の隙間を埋めるよう成膜される。なお、ガイドパターン23と疎水性膜22は、何れを先に形成してもよい。
ガイドパターン23は、周辺(疎水性膜22)と異なる材料で形成される。また、ガイドパターン23は、疎水性膜22と異なる表面状態(表面粗さなど)となっている。なお、疎水性膜22は、形成しなくてもよい。この場合、ガイドパターン23は、周辺と高さの異なるパターンとなる。
この後、ガイドパターン23および疎水性膜22の上面にDSA分子20が塗布される。これにより、図3の(b)に示すように、ガイドパターン23上に親水性部24Bが集合する。また、疎水性膜22上には、親油性部24A、親水性部24B、親油性部24Aの順番で線状に結合したDSA分子20が集合する。なお、親油性部24Aと親水性部24Bとの結合の繰り返し数は、ガイドパターン23間の距離とDSA分子20の長さによって決まる。
ウエハ21の上面にDSA分子20が塗布された後、DSA分子20の親油性部24Aがエッチングされる。これにより、図3の(c)に示すように、ウエハ21上に親水性部24Bが残され、親油性部24Aが除去される。図3の(c)では、ガイドパターン23とガイドパターン23との間に親水性部24Bが残されることにより、ガイドパターン23に対して倍ピッチのDSAパターン25が形成された場合を示している。このように、DSAパターン25は、ガイドパターン23に沿って一定のピッチでパターニングされる。
なお、下地のガイド(疎水性膜・親水性膜)の幅とDSAパターンの幅は、必ずしも一致している必要はない。例えば、図3では、ガイドパターン23の幅とDSAパターン25の幅とが同じである場合を示したが、ガイドパターン23の幅とDSAパターン25の幅とは異なる幅であってもよい。例えば、DSAパターン25は、ガイドパターン23の幅よりも細くなるよう形成される場合がある。
図4は、DSAパターンの一例を示す図である。図4では、DSAパターンの上面図を示している。図4の(a)では、ガイドパターンが無い領域に形成されるDSAパターン26Aを示している。また、図4の(b)では、ガイドパターン23が在る領域に形成されるDSAパターン26Bを示している。
図4の(a)に示すように、ガイドパターンが無い領域に形成されるDSAパターン26Aは、略一定のパターン幅、略一定のスペース幅を有しているものの、パターン形状はランダムであり、規則性がない。
一方、図4の(b)に示すように、ガイドパターンが在る領域に形成されるDSAパターン26Bは、略一定のパターン幅、略一定のスペース幅を有し、且つガイドパターンの配置に応じた形状を有している。例えば、ガイドパターンの形状が、所定値よりも大きなリング状である場合、DSAパターン26Bはリング状になる。図4の(b)では、第1のリング状のDSAパターン27を囲うように、第2のリング状のDSAパターン28が形成され、第2のリング状のDSAパターン28を囲うように、第3のリング状のDSAパターン29が形成されている場合を示している。
なお、図4の(b)では、リング状のDSAパターン26Bが形成されている領域以外の領域にDSAパターンを図示していないが、実際には、ランダムなDSAパターン26Aが形成されることとなる。ランダムなDSAパターン26Aは、リング状のDSAパターン26Bと同じピッチ(略一定のパターン幅、略一定のスペース幅)となっている。
また、DSAパターン26A,26Bのパターン幅やスペース幅は、DSA分子20の構造によって決まるものである。具体的には、DSAパターン26A,26Bのパターン幅は、親水性部24Bの長さと略同じ寸法であり、DSAパターン26A,26Bのスペース幅は、親油性部24Aの長さと略同じ寸法である。
つぎに、ガイド用マスクパターンの作成処理手順について説明する。図5は、第1の実施形態にかかるガイド用マスクパターン作成処理の処理手順を示すフローチャートである。マスクパターン作成装置1の設計パターン入力部11Aへは設計パターンが入力され、DSA情報入力部11BへはDSA情報が入力される(ステップS10)。
設計パターン入力部11Aは、設計パターンをDSA対象エリア抽出部12と検証部15Xに送り、DSA情報入力部11Bは、DSA情報をDSA対象エリア抽出部12とガイドパターン作成部13に送る。ここでは、DSA情報内で指定されるDSAパターンの種類がライン&スペースパターンである場合について説明する。
ここで、DSA情報について説明する。DSA情報は、(1)DSA分子20の種類、(2)リソグラフィプロセスから受ける制約(リソグラフィ制約)、(3)ガイドパターンの寸法に要求される精度(ガイド寸法要求精度)、(4)DSAパターンの寸法に要求される精度(DSA寸法要求精度)などの情報を含んでいる。
(1)DSA分子20の種類は、親水性部24Bの長さ、親油性部24Aの長さなどの情報を含んでいる。
(2)リソグラフィ制約は、リソグラフィプロセスを用いた場合に、どのようなガイドパターンを形成できるかを示す情報である。例えば、光リソグラフィでガイドパターンを形成する場合、光リソグラフィで形成可能なガイドパターン寸法(解像限界)がある。また、光リソグラフィの解像限界に起因してパターンエッジにラフネスが生じる。このような解像限界やラフネス範囲などが、リソグラフィ制約に設定されている。ガイドパターンを作成する際には、解像限界やラフネス範囲が考慮される。
(2)リソグラフィ制約は、リソグラフィプロセスを用いた場合に、どのようなガイドパターンを形成できるかを示す情報である。例えば、光リソグラフィでガイドパターンを形成する場合、光リソグラフィで形成可能なガイドパターン寸法(解像限界)がある。また、光リソグラフィの解像限界に起因してパターンエッジにラフネスが生じる。このような解像限界やラフネス範囲などが、リソグラフィ制約に設定されている。ガイドパターンを作成する際には、解像限界やラフネス範囲が考慮される。
なお、DSA情報には、ガイドパターンをウエハ21上に形成する際の設計制約としてリソグラフィ制約以外のプロセス制約を含めてもよい。この場合のプロセス制約は、ガイドパターンをウエハ21上に形成する際に使用するプロセスでの、最小ピッチ・最小スペース幅等の制約である。
(3)ガイド寸法要求精度は、ガイドパターンが満たすべき寸法(パターン幅、スペース幅)の精度を示す情報である。
(4)DSA寸法要求精度は、DSAパターンが満たすべき寸法(パターン幅、スペース幅)の精度を示す情報である。
(3)ガイド寸法要求精度は、ガイドパターンが満たすべき寸法(パターン幅、スペース幅)の精度を示す情報である。
(4)DSA寸法要求精度は、DSAパターンが満たすべき寸法(パターン幅、スペース幅)の精度を示す情報である。
DSA対象エリア抽出部12は、設計パターンおよびDSA情報に基づいて、DSA対象エリアの設定制約条件を導出する。具体的には、DSA対象エリア抽出部12は、DSA分子20の種類、DSA寸法要求精度などの少なくとも1つに基づいて、DSA設定条件を導出する。
DSA分子20の種類によって、親油性部24Aや親水性部24Bの長さが異なるので、DSA分子20の種類によって形成可能なDSAパターンのピッチが異なる。このため、DSA対象エリア抽出部12は、設計パターンのうち、DSA分子20によって形成可能で且つDSA寸法要求精度を満たす設計パターンの条件をDSA設定条件として導出する。DSA設定条件は、例えば、設計パターンのピッチ範囲を含んでおり、ピッチ範囲を満たす設計パターン領域がDSA対象エリアとして抽出される(ステップS15)。DSA対象エリア抽出部12は、抽出したDSA対象エリアをガイドパターン作成部13に送る。
ここで、DSAパターンの周期について説明する。DSA分子20の種類によって、DSAパターンの周期が異なる。DSAパターンの周期は、例えば、以下の式(1)に従った長さとなる。
D=4(3/π2)1/3aN2/3χ1/6・・・(1)
D=4(3/π2)1/3aN2/3χ1/6・・・(1)
式(1)は、ラメラの周期長を示す式である。式(1)において、aは高分子のボンドの長さであり、Nはボンドの数である。式(1)では、高分子を、長さaのボンドがN個Nは自然数)分だけ自由に折れ曲がることとのできる結合点でつながった鎖として扱い、高分子の長さをランダム・フライト・モデルで定義している。なお、式(1)では、いくつかのモノマー単位を合わせて統計的繰り返し単位として扱っているので、分子構造のモノマーの結合距離には直接対応していない。なお、DSA情報には、上述したa、N、χ、式(1)の情報を含めておいてもよいし、Dの情報を含めておいてもよい。
ガイドパターン作成部13は、DSA対象エリア内の設計パターンに対し、設計パターンと、DSA情報と、DSA対象領域と、に基づいてガイドパターンの作成制約条件を導出する。具体的には、ガイドパターン作成部13は、DSA分子20の種類、リソグラフィ制約、ガイド寸法要求精度、DSA寸法要求精度などの少なくとも1つに基づいて、ガイドパターンの作成制約条件を導出する。
リソグラフィ制約としては、解像限界やラフネス範囲が設定されている。ガイドパターン作成部13は、解像限界、ラフネス範囲、ガイド寸法要求精度に基づいて、ガイドパターンの作成制約条件としてのガイドパターン幅やガイドパターン間距離を導出する。例えば、ガイドパターン作成部13は、形成されるガイドパターンの寸法にラフネス範囲を与えた場合であっても、ガイド寸法要求精度を満たすガイドパターン幅を設定する。
ガイドパターン作成部13は、DSA対象エリア内の設計パターンをDSAパターンで形成でき、且つガイドパターンの作成制約条件を満たすガイドパターンを作成する。ガイドパターン作成部13は、ガイドパターンを作成するため、DSA対象エリア内の各設計パターンから中心線を抽出する(ステップS20)。
図6は、設計パターンから抽出される中心線を説明するための図である。図6では、DSA対象エリア内の設計パターンが設計パターンP1〜P6である場合を示している。設計パターンP1〜P3,P6は、ラインパターンである。設計パターンP1〜P3,P6からは、ラインパターンの長手方向に平行な中心線として、中心線C1〜C3,C6が抽出される。
また、設計パターンP0は、旗竿形状のパターンであり、矩形状パターンの設計パターンP4と矩形状パターンの設計パターンP5とで構成されている。設計パターンP5は、ラインパターンであり、設計パターンP5からは、設計パターンP1などと同様に、ラインパターンの長手方向に平行な中心線C5が抽出される。また、設計パターンP4からは、設計パターンP5の中心線C5に平行な中心線C4が抽出される。
ガイドパターン作成部13は、DSA対象エリア内の各設計パターンから中心線を抽出した後、抽出した中心線をグループ分けする(ステップS30)。ガイドパターン作成部13は、中心線間距離に基づいて、各中心線をグループ分けする。
具体的には、ガイドパターン作成部13は、親油性部24Aや親水性部24Bの長さに基づいて、中心線間距離の規定値を設定する。そして、ガイドパターン作成部13は、中心線間距離の規定値以内にある中心線間を抽出するとともに、この中心線間を構成している中心線を抽出する。
図7は、中心線のグループ分け処理を説明するための図である。ここでは、図6で説明した中心線C1〜C6をグループ分けする場合について説明する。中心線C1,C2、中心線C2,C3、中心線C3,C4、中心線C4,C5、中心線C5,C6、中心線C1,C2の各中心線間距離を、それぞれ中心線間距離L1〜L5とする。中心線間距離の規定値を規定値Lxとした場合、ガイドパターン作成部13は、規定値Lx以内の中心線間距離を抽出する。規定値Lxは、例えば、DSA分子20を2本接続した長さである。
例えば、規定値Lx以内の中心線間距離が中心線間距離L1,L2,L4である場合、中心線間距離L1,L2,L4が抽出される。そして、中心線間距離L1を構成する中心線C1,C2を同一のグループとし、中心線間距離L2を構成する中心線C2,C3を同一のグループとし、中心線間距離L4を構成する中心線C4,C5を同一のグループとする。さらに、中心線C2は、中心線間距離L1,L2の両方の構成要素となっているので、中心線C1,C2,C3を同一のグループとする。換言すると、規定値Lx以内で隣接する中心線C1,C2,C3が同一のグループとされる。また、規定値Lx以内で隣接する中心線C4,C5が同一のグループとされる。
これにより、ガイドパターン作成部13は、中心線C1,C2,C3を第1のグループG1に設定し、中心線C4,C5を第2のグループG2に設定し、中心線C6を第3のグループG3に設定する。
ガイドパターン作成部13は、中心線をグループ分けした後、グループ毎にガイドパターンを作成する(ステップS40)。図8は、グループ毎のガイドパターン作成処理を説明するための図である。ここでは、図7で説明した第1〜第3のグループG1〜G3に対してガイドパターンを作成する場合について説明する。
ガイドパターン作成部13は、第1のグループG1の両端部にガイドパターン31,32を配置する。具体的には、第1のグループG1の一方の端部(左端)側に配置されている中心線C1よりも外側(左側)にガイドパターン31を配置する。また、第1のグループG1の他方の端部(右端)側に配置されている中心線C3よりも外側(右側)にガイドパターン32を配置する。
このとき、例えば、ガイドパターン31と中心線C1との間のスペース幅、中心線C1,C2のスペース幅、中心線C2,C3のスペース幅、ガイドパターン32と中心線C3との間のスペース幅が、それぞれ略同じになるようガイドパターン31,32が配置される。また、ガイドパターン31,32の長手方向の寸法は、中心線C1,C2(設計パターンP1,P2)の長手方向の寸法と同じ長さに設定しておく。
同様に、ガイドパターン作成部13は、第2のグループG2の両端にガイドパターン33,34を配置する。具体的には、第2のグループG2の一方の端部(左端)側に配置されている中心線C4よりも外側(左側)にガイドパターン33を配置する。また、第2のグループG2の他方の端部(右端)側に配置されている中心線C5よりも外側(右側)にガイドパターン34を配置する。
このとき、ガイドパターン33と中心線C3との間のスペース幅、中心線C4,C5のスペース幅、ガイドパターン34と中心線C4との間のスペース幅が、それぞれ略同じになるようガイドパターン33,34が配置される。また、ガイドパターン33,34の長手方向の寸法は、設計パターンP0(結合された設計パターンP4,P5)(中心線C4,C5を足した長さ)の長手方向の寸法と同じ長さに設定しておく。
同様に、ガイドパターン作成部13は、第3のグループG3の両端にガイドパターン35、36を配置する。具体的には、第3のグループG3に配置されている中心線C6よりも外側(左側)にガイドパターン35を配置し、中心線C6よりも外側(右側)にガイドパターン36を配置する。
このとき、ガイドパターン35と中心線C6との間のスペース幅、ガイドパターン36と中心線C6との間のスペース幅が、それぞれ中心線C1,C2のスペース幅、中心線C4,C5のスペース幅と略同じになるようガイドパターン35,36が配置される。また、ガイドパターン35,36の長手方向の寸法は、中心線C6(設計パターンP6)の長手方向の寸法と同じ長さに設定しておく。
なお、ガイドパターン31〜36のパターン幅は、設計パターンP1などのパターン幅と同じである場合に限らず、所定値だけ太くてもよいし、所定値だけ細くてもよい。ガイドパターン作成部13は、作成したガイドパターンをDSAパターン予測部14に送る。DSAパターン予測部14は、ガイドパターンに基づいて、形成されるDSAパターンを予測し、予測したDSAパターンを作成する(ステップS50)。
図9は、ガイドパターンを用いて形成されるDSAパターンを説明する図である。ここでは、図8で説明したガイドパターン31〜36を用いてDSAパターン37を形成する場合について説明する。
各ガイドパターン間には、ガイドパターン間距離と、DSA分子20の長さと、に応じた本数ずつDSAパターン37が、等ピッチで形成される。ガイドパターン31〜36を用いてDSAパターン37を形成すると、例えば、ガイドパターンの近傍にはガイドパターンから所定の距離だけ離れた位置に所定幅のDSAパターン37が形成される。また、DSAパターン37とDSAパターン37の間には、DSAパターン37が形成される。このとき、DSAパターン37の配置間隔が略同じになるよう、DSAパターン37が形成される。
例えば、ガイドパターン31とガイドパターン32の間に3本のDSAパターン37が形成される。また、ガイドパターン33とガイドパターン34の間に2本のDSAパターン37が形成され、ガイドパターン35とガイドパターン36の間に1本のDSAパターン37が形成される。
また、各ガイドパターン31〜36上にもDSAパターン37が形成される。なお、図9〜図11では、ガイドパターン31〜36上に形成されるDSAパターン37の図示を省略している。
また、各ガイドパターン間以外の領域(ガイドパターンで制御できない箇所)には、ランダムな位置にランダムな形状のDSAパターン37が形成される。DSAパターン予測部14は、ガイドパターンを用いて形成されるDSAパターン37を予測すると、予測したDSAパターン37を検証部15Xに送る。
検証部15Xは、予測されたDSAパターン37のうち、DSA対象エリア内のDSAパターン37の寸法が狙い目寸法からの公差以内に収まっているか否かを検証する(ステップS60)。DSAパターン37の寸法が公差以内に収まっていない場合(ステップS70、No)、検証部15Xは、予測されたDSAパターン37のうち公差外のDSAパターン37を含む領域を抽出する。そして、検証部15Xは、抽出した領域を公差外領域としてガイドパターン作成部13に送る。
ガイドパターン作成部13は、検証部15Xから公差外領域が送られてくると、この公差外領域内に含まれている設計パターンに対し、DSA情報に基づいてガイドパターンを再作成する。このとき、ガイドパターン作成部13は、ガイドパターンが検証で合格となるよう再作成する。
ガイドパターン作成部13は、再作成したガイドパターンをDSAパターン予測部14に送り、DSAパターン予測部14は、DSAパターンを再予測する。そして、検証部15Xは、予測されたDSAパターンの寸法が狙い目寸法からの公差以内に収まっているか否かを再検証する。このように、ガイドパターン作成部13、DSAパターン予測部14、検証部15Xは、DSAパターンの寸法が公差以内に収まるまで、ステップS40〜S70の処理を繰り返す。
検証部15Xは、全てのDSAパターンの寸法が狙い目寸法からの公差以内に収まっている場合(ステップS70、Yes)、検証結果が合格であることをガイドパターン作成部13に通知する。ガイドパターン作成部13は、検証部15Xから検証合格の通知を受けると、作成または再作成したガイドパターンをガイド用マスクパターン作成部16に送る。ガイド用マスクパターン作成部16は、ガイドパターン作成部13から送られてくるガイドパターンに応じたガイド用マスクパターンを作成する(ステップS80)。
ガイドパターンを用いてDSAパターンを形成すると、不必要な位置にもDSAパターンが形成される。例えば、各ガイドパターン間以外の領域に形成されるランダムな形状のDSAパターンである。このため、不必要な位置に形成されたDSAパターンは除去される。
図10は、不必要な位置に形成されたDSAパターンの除去処理を説明するための図である。ここでは、図9で説明したDSAパターン37のうち不必要な位置に形成されたDSAパターン37を除去する場合について説明する。
DSAパターン37のうち必要なDSAパターン37は、DSA対象エリア内のDSAパターン37である。このため、DSA対象エリア外のDSAパターン37が除去されることとなる。例えば、不必要なDSAパターン37を、光リソグラフィを用いて除去する場合、不必要なDSAパターン37を除去するための除去マスクが用いられる。この除去マスクは、DSA対象エリアに対応する位置に除去マスクパターン39が形成され、DSA対象エリア外に対応する位置にはマスクパターンが形成されていない。この除去マスクを用いて光リソグラフィを行なうことにより、DSA対象エリア内のDSAパターン37が基板上に残される。
不必要なDSAパターン37が除去された後、DSAパターン37の幅が所望の太さに調整される。図11は、DSAパターン幅の調整処理を説明するための図である。ここでは、図10で説明した除去処理によってウエハに残されたDSAパターン37の幅を調整する場合について説明する。
例えば、DSAパターン37の幅が所望の幅(設計パターンの幅)より細い場合、設計パターン上で規定されている所望幅となるようDSAパターン37の幅を太くする。具体的には、DSAパターン37上から膜を堆積させることにより、DSAパターン37の上面および側面に膜を形成する。その後、DSAパターン37の上面に形成されている膜をエッチバックによって除去し、DSAパターン37の側面に形成されている膜を残す。これにより、DSAパターン37の幅が所望の幅に調整されたDSAパターン45が形成される。
なお、このとき、ガイドパターン上に形成されているDSAパターン37(図示せず)についても、パターン幅が同様に調整される。DSAパターン37とガイドパターンとは、略同じ寸法だけ太るので、ガイドパターンを形成する際には、この太らせる寸法を考慮した寸法でガイドパターンを形成しておく。
なお、DSAプロセスによって形成するパターンは、ラインパターンに限らず円形パターンであってもよい。この場合において、円形パターンは、凹パターン(抜きパターン)であるホールパターンであってもよいし、凸パターンである(残しパターン)である柱状パターンであってもよい。
図12は、DSAプロセスによって円形パターンを形成する場合のガイドパターン作成処理手順を示す図である。なお、DSAプロセスによってライン&スペースを形成する場合と同様の処理については、その説明を省略する。
マスクパターン作成装置1の設計パターン入力部11Aへは円形パターン71の設計パターンが入力される(s1)。ガイドパターン作成部13は、DSA対象エリア内の各円形パターン71から中心点72を抽出する(s2)。さらに、ガイドパターン作成部13は、各中心点72の中心点間距離に基づいて、各中心点72をグループ分けする(s3)。ここでは、中心点72がグループG11〜G15の5つにグループ分けされた場合を示している。グループG11〜G15内の各中心点72は、隣接する円形パターン間の中心点間距離が規定値内となっている。一方、グループG11,G12に跨る中心点間距離L11、グループG12,G13に跨る中心点間距離L12、グループG13,G14に跨る中心点間距離L13、グループG14,G15に跨る中心点間距離L14は、規定値外となっている。
ガイドパターン作成部13は、中心点72をグループ分けした後、グループ毎にガイドパターンを作成する(s4)。ここでは、グループG11〜G15に対し、リング状のガイドパターン81〜85が作成された場合を示している。
なお、DSAプロセスによって形成する円形パターンは、上面が楕円形の楕円形パターンであってもよい。図13は、楕円形パターンを形成するためのガイドパターンの構成例を示す図である。ガイドパターン86のように、概略平行四辺形の形状でガイドパターンを構成しておくことにより、楕円形のDSAパターン87を形成することが可能となる。換言すると、ガイドパターン86の縦辺と横辺との交わる角度を直角からずらすことにより、ずれ量分だけDSAパターン87の形状が円形からずれることとなる。このように、DSAパターン87の形状(方向や位置)は、ガイドパターン86の形状(方向や位置)の影響を受けている。
なお、ガイドパターン86のように、概略平行四辺形の形状でガイドパターンを構成した場合であっても。必ずしも楕円形のDSAパターン87が形成されるとは限らず、円形のDSAパターン87が形成される場合もある。
ここで、DSAプロセスとSRAF(Sub-Resolution Assist Feature)を用いたプロセスとの相違点について説明する。SRAFは、ガイドパターンを形成することなく基板上パターンを形成するためのパターンであるのに対し、DSAパターンは、ガイドパターンを形成したうえで、ガイドパターンを用いて基板上に形成されるパターンである。
また、SRAFは、解像度を上げるためのパターンであり、ウエハ上には解像しないので、ウエハ上には形成されない。一方、ガイドパターンは、ウエハ上に形成されるパターンである。
また、DSAプロセスと側壁プロセスの相違点について説明する。側壁プロセスでは、ガイドパターンを形成することなく基板上パターンを形成するためのパターンであるのに対し、DSAパターンは、ガイドパターンを形成したうえで、ガイドパターンを用いて基板上に形成されるパターンである。
また、側壁プロセスの場合、芯材の次に形成される側壁パターンは、芯材の側壁部に接触した状態で形成される。そして、芯材が、後の工程で除去される。一方、DSAプロセスでは、ガイドパターン上と、ガイドパターンから離れた位置と、にDSAパターンが形成される。換言すると、ガイドパターンは、次に形成されるDSAパターンと側壁部で接触する必要はない。また、ガイドパターンは、除去されることなく基板上に残される。
このように、DSAプロセスとSRAFを用いたプロセスとでは、プロセスに用いられるパターンやウエハ上に形成されるパターンなどが異なっている。また、DSAプロセスと側壁プロセスとでは、プロセスに用いられるパターンやウエハ上に形成されるパターンの位置などが異なっている。
例えば、側壁プロセスを用いて基板上パターンを形成した場合、芯材の左側側壁面に形成される側壁パターンと、芯材の右側側壁面に形成される側壁パターンと、でパターン幅が異なる。このため、側壁パターンは、2本毎に異なるピッチを有することとなる。一方、DSAプロセスを用いて形成されるDSAパターンは、一定のピッチを有している。
また、2重露光などの多重露光によって基板上パターンを形成した場合、同一レイヤ内の基板上パターンであっても1回目の露光で形成した基板上パターンと、n回目(nは自然数)の露光で形成した基板上パターンと、で位置ずれが生じる。一方、DSAプロセスを用いて形成されるDSAパターンは、同一レイヤ内でパターン間の位置ずれは発生しない。
したがって、DSAプロセスでは、例えば38nmピッチ以下のDSAパターンであっても、位置ずれや寸法ずれなどの発生を抑制することが可能となる。
なお、1つのレイヤに複数種類のピッチを有したDSAパターンを形成してもよい。この場合、ピッチの種類毎に順番にDSAパターンが形成される。例えば、第1の領域以外をレジストパターンで覆い、その後、基板上に第1のピッチを有したDSA分子を滴下する。これにより、第1の領域に第1のピッチを有したDSAパターンを形成する。同様に、第m(mは自然数)の領域以外をレジストパターンで覆い、その後、基板上に第mのピッチを有したDSA分子を滴下する。これにより、第mの領域に第mのピッチを有したDSAパターンを形成する。
なお、所望のレジスト滴下領域以外をレジストパターンで覆うことなくレジストを滴下してもよい。例えば、図12で説明したリング状のガイドパターン81〜85の場合、ガイドパターン81〜85の内側にレジストを滴下することにより、非所望領域をレジストパターンで覆う必要はない。
また、本実施の形態では、グループ毎にガイドパターンを作成する場合について説明したが、DB(データベース)内に予め設計パターンに対応するガイドパターンを格納しておき、DB内からガイドパターンを抽出してもよい。この場合、DSA対象エリアの設計パターンとDB内の設計パターンとの間でパターンマッチングを行い、DB内に設計パターンが格納されていれば、この設計パターンに対応するガイドパターンをDSA対象エリアに割り当てる。なお、全設計パターン内からDB内の設計パターンと同じ設計パターンを抽出し、抽出できた設計パターンに対応するガイドパターンをDSA対象エリアに割り当ててもよい。
このように第1の実施形態によれば、設計パターンおよびDSA情報に基づいて設計パターンからDSA対象エリアを抽出し、DSA対象エリア内の設計パターンに対してガイドパターンを作成しているので、DSAプロセスに用いられるガイドパターンのマスクパターン(ガイド用マスクパターン)を容易に作成することが可能となる。
また、設計パターンの中心線間距離に基づいて、中心線をグループ化し、グループ毎にガイドパターンを作成しているので、ガイド用マスクパターンを容易に作成することが可能となる。
また、DSAパターンの寸法が許容範囲内であるか否かを検証し、許容範囲内でない場合には、許容範囲内となるようガイドパターンが修正されるので、ガイド用マスクパターンを正確に作成することが可能となる。
(第2の実施形態)
つぎに、図14〜図17を用いてこの発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、不必要なDSAパターンを除去する除去マスクの除去マスクパターンを作成する。
つぎに、図14〜図17を用いてこの発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、不必要なDSAパターンを除去する除去マスクの除去マスクパターンを作成する。
図14は、第2の実施形態に係るマスクパターン作成装置の構成を示す図である。図14の各構成要素のうち図1に示す第1の実施形態のマスクパターン作成装置1と同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
マスクパターン作成装置2は、設計パターン入力部11A、DSA情報入力部11B、DSA対象エリア抽出部12、ガイドパターン作成部13、DSAパターン予測部14、検証部15Y、ガイド用マスクパターン作成部16、出力部17に加えて、除去マスクパターン作成部101、通常マスクパターン作成部102を備えている。
マスクパターン作成装置2の設計パターン入力部11Aは、外部装置などから入力した設計パターンを、DSA対象エリア抽出部12、検証部15Y、除去マスクパターン作成部101、通常マスクパターン作成部102に送る。また、DSAパターン予測部14は、予測したDSAパターンを検証部15Yと除去マスクパターン作成部101に送る。
除去マスクパターン作成部101は、設計パターンおよびDSAパターンに基づいて、DSAパターンの中から不必要な位置に形成されるDSAパターンを抽出する。不必要なDSAパターンは、形成されるDSAパターンのうち、設計パターンとは異なる形状および大きさのDSAパターンである。除去マスクパターン作成部101は、抽出したDSAパターンが配置されている領域(不必要領域)を示す情報を、通常マスクパターン作成部102に送る。
また、除去マスクパターン作成部101は、不必要領域に基づいて、除去マスクのマスクパターン(以下、除去マスクパターンという)を作成する。除去マスクは、不必要なDSAパターンを除去するためのマスクである。除去マスクパターン作成部101が作成する除去マスクパターンは、フォトマスクのマスクパターンであってもよいし、インプリントマスク(テンプレート)のマスクパターン(テンプレートパターン)であってもよい。除去マスクパターン作成部101は、作成した除去マスクパターンを検証部15Yと通常マスクパターン作成部102に送る。
通常マスクパターン作成部102は、設計パターン、不必要領域およびDSAパターンに基づいて、DSAプロセス以外のプロセス(光リソグラフィやインプリントリソグラフィなど)を用いて形成する設計パターンを通常パターンとして抽出する。通常パターンは、設計パターンのうち、不必要なDSAパターンが除去される不必要領域の設計パターンを含んでいる。また、通常パターンは、設計パターンのうち、除去されないDSAパターンが形成される領域(不必要領域以外の領域である必要領域)で、DSAプロセスでは形成できない設計パターンを含んでいる。換言すると、通常パターンは、不必要領域内の設計パターンと、不必要領域外の設計パターンからDSAパターンを除外した設計パターンと、を含んでいる。
また、通常マスクパターン作成部102は、通常パターンに基づいて、通常パターンを作成するためのマスクパターン(以下、通常マスクパターンという)を作成する。換言すると、通常マスクパターン作成部102は、通常パターンに対してMDP(Mask Data Preparation)処理を行う。通常マスクパターン作成部102は、作成した通常マスクパターンを検証部15Yに送る。
検証部15Yは、第1の実施形態で説明した検証部15Xが行う処理に加えて、除去マスクパターンおよび通常マスクパターンの検証を行なう。検証部15Yは、設計パターン、通常マスクパターン、不必要領域およびDSAパターンに基づいて、通常マスクパターンを用いて基板上パターンを形成した場合に所望の位置に基板上パターンを形成できるか否かを検証する。通常マスクパターンを用いることによって基板上パターンが形成される位置は、不必要領域内で設計パターンが配置されている位置と、必要領域内で設計パターンが配置され且つDSAパターンが形成されない位置と、である。
また、検証部15Yは、設計パターンおよび通常マスクパターンに基づいて、通常マスクパターンの寸法が狙い目寸法からの公差以内に収まっているか否かを検証する。具体的には、検証部15Yは、通常マスクパターンを用いて基板上パターンを形成した場合に、基板上パターンの寸法が、設計パターンに基づいて規定された許容範囲内であるか否かを検証する。換言すると、通常マスクパターンを用いて形成される基板上パターンが設計パターンと略同じ寸法のパターンであるか否かが検証される。また、検証部15Yは、通常マスクパターンを形成する際のプロセスマージンが許容範囲内であるか否かを検証する。
また、検証部15Yは、除去マスクパターンを用いたリソグラフィによって不必要領域内のDSAパターンを除去できるか否かを、設計パターン、除去マスクパターンおよび不必要領域に基づいて検証する。また、検証部15Yは、除去マスクパターンを形成する際のプロセスマージンが許容範囲内であるか否かを検証する。
なお、検証部15Yは、ガイド用マスクパターンの検証を行なってもよい。この場合、検証部15Yは、ガイド用マスクパターンを用いたリソグラフィによって基板上パターンを形成した場合に所望の位置にガイドパターンを形成できるか否かを、ガイドパターンおよびガイド用マスクパターンに基づいて検証する。また、検証部15Yは、ガイド用マスクパターンを形成する際のプロセスマージンが許容範囲内であるか否かを検証する。
検証部15Yは、除去マスクパターンの検証結果が不合格であった場合、不合格になったパターン位置を除去マスクパターン作成部101に通知する。また、検証部15Yは、通常マスクパターンの検証結果が不合格であった場合、不合格になったパターン位置を通常マスクパターン作成部102に通知する。また、検証部15Yは、ガイド用マスクパターンの検証結果が不合格であった場合、不合格になったパターン位置をガイドパターン作成部13に通知する。
また、検証部15Yは、除去マスクパターンの検証結果が合格であった場合、除去マスクパターンを出力部17に送る。また、検証部15Yは、通常マスクパターンの検証結果が合格であった場合、通常マスクパターンを出力部17に送る。出力部17は、除去マスクパターン、通常マスクパターン、ガイド用マスクパターンを外部装置などに出力する。
つぎに、ガイド用マスクパターンの作成処理手順について説明する。図15は、第2の実施形態に係るガイド用マスクパターン作成処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、図15に示す処理のうち図5と同様の処理については、その説明を省略する。
マスクパターン作成装置2は、マスクパターン作成装置1と同様の処理手順によってDSAパターンを作成する。すなわち、図15におけるステップS110〜S150は、図5で説明したステップS10〜S50に対応している。
マスクパターン作成装置2は、DSAパターンを作成した後、DSAパターン予測部14が、予測したDSAパターンを検証部15Yと除去マスクパターン作成部101に送る。
除去マスクパターン作成部101は、設計パターンおよびDSAパターンに基づいて、DSAパターンの中から不必要な位置に形成されるDSAパターン(不必要パターン)を抽出する(ステップS160)。除去マスクパターン作成部101は、抽出したDSAパターンが配置されている不必要領域を通常マスクパターン作成部102に送る。
また、除去マスクパターン作成部101は、不必要領域に基づいて、除去マスクパターンを作成する(ステップS170)。除去マスクパターン作成部101は、作成した除去マスクパターンを検証部15Yと通常マスクパターン作成部102に送る。
通常マスクパターン作成部102は、設計パターン、不必要領域およびDSAパターンに基づいて、DSAプロセス以外のプロセスを用いて形成する通常パターンを設計パターン内から抽出する。
また、通常マスクパターン作成部102は、通常パターンに基づいて、通常マスクパターンを作成する(ステップS180)。通常マスクパターン作成部102は、作成した通常マスクパターンを検証部15Yに送る。
検証部15Yは、DSAパターン、除去マスクパターン、通常マスクパターンの検証を行なう(ステップS190)。具体的には、検証部15Yは、予測されたDSAパターンのうち、DSA対象エリア内のDSAパターンの寸法が狙い目寸法からの公差以内に収まっているか否かを検証する。DSAパターンの寸法が公差以内に収まっていない場合(ステップS200、No)、検証部15Yは、公差外領域を抽出する。そして、検証部15Yは、抽出した公差外領域をガイドパターン作成部13に送る。
ガイドパターン作成部13は、検証部15Yから公差外領域が送られてくると、この公差外領域内に含まれている設計パターンに対し、DSA情報に基づいてガイドパターンを再作成する(ステップS140)。ガイドパターン作成部13は、再作成したガイドパターンをDSAパターン予測部14に送り、DSAパターン予測部14は、DSAパターンを再予測する(ステップS150)。
また、除去マスクパターン作成部101は、設計パターンおよびDSAパターンに基づいて、不必要パターンを再抽出し(ステップS160)、不必要パターンに基づいて除去マスクパターンを再作成する(ステップS170)。
また、通常マスクパターン作成部102は、設計パターン、不必要領域およびDSAパターンに基づいて、設計パターン内から通常パターンを抽出し、通常パターンに基づいて、通常マスクパターンを再作成する(ステップS180)。
そして、検証部15Yは、予測されたDSAパターンの寸法が狙い目寸法からの公差以内に収まっているか否かを検証する。このように、ガイドパターン作成部13、DSAパターン予測部14、除去マスクパターン作成部101、通常マスクパターン作成部102、検証部15Yは、DSAパターンの寸法が公差以内に収まるまで、ステップS140〜S200の処理を繰り返す。
なお、検証部15Yは、除去マスクパターンの検証結果が不合格であった場合、不合格になったパターン位置を除去マスクパターン作成部101に通知する。この場合、除去マスクパターン作成部101は、除去マスクパターンが検証で合格となるよう除去マスクパターンの再作成を行なう。
また、検証部15Yは、通常マスクパターンの検証結果が不合格であった場合、不合格になったパターン位置を通常マスクパターン作成部102に通知する。この場合、通常マスクパターン作成部102は、通常マスクパターンが検証で合格となるよう通常マスクパターンの再作成を行なう。
検証部15Yは、全てのDSAパターンの寸法が狙い目寸法からの公差以内に収まっている場合(ステップS200、Yes)、検証結果が合格であることをガイドパターン作成部13に通知する。ガイドパターン作成部13は、検証部15Yから検証合格の通知を受けると、作成または再作成したガイドパターンをガイド用マスクパターン作成部16に送る。ガイド用マスクパターン作成部16は、ガイドパターン作成部13から送られてくるガイドパターンに応じたガイド用マスクパターンを作成する(ステップS210)。
また、検証部15Yは、ガイド用マスクパターンの検証結果が不合格であった場合、不合格になったパターン位置をガイド用マスクパターン作成部16に通知する。この場合、ガイド用マスクパターン作成部16は、ガイド用マスクパターンが検証で合格となるようガイド用マスクパターンの再作成を行なう。
なお、DSAパターンの検証結果が全て合格となった後に、除去マスクパターンや通常マスクパターンの作成を行ってもよい。また、ガイド用マスクパターンの検証結果が合格となった後に、除去マスクパターンや通常マスクパターンの作成を行ってもよい。
つぎに、本実施形態のマスクパターン作成方法を用いて形成される基板上パターンの一例について説明する。図16は、第2の実施形態にかかるマスクパターン作成方法を説明するための図である。
図16の(a)は、基板上に形成する基板上パターンの設計パターン61である。ガイドパターンを形成するためのガイド用マスクパターンを作成する際には、設計パターン61がマスクパターン作成装置2に入力される。
マスクパターン作成装置2は、設計パターン61からDSA対象エリアを抽出し、このDSA対象エリア内に配置されている設計パターン61に対応するDSAパターンを形成可能なガイドパターン62を作成する。図16の(b)では、ガイドパターン62がリング状である場合のガイドパターン62を示している。
マスクパターン作成装置2は、ガイドパターン62を用いて形成されるDSAパターン63を予測する。図16の(c)では、リング状のガイドパターン62上とその内側とにリング状のDSAパターン63が形成される場合について示している。ガイドパターン62の内側には、一定のパターン幅を有したDSAパターン63が、一定のスペース幅で形成される。
マスクパターン作成装置2は、予測したDSAパターン63の寸法が許容範囲内であるか否かを検証する。また、マスクパターン作成装置2は、予測したDSAパターン63を形成する際のプロセスマージンが許容範囲内であるか否かを検証する。許容範囲内でない場合には、許容範囲内となるまでガイドパターン62が修正される。なお、所定回数に渡ってガイドパターン62を修正しても許容範囲内とならない場合は、DSA対象エリアから除外してもよい。
マスクパターン作成装置2は、必要に応じて修正したことにより、DSAパターン63が許容範囲内になると、このDSAパターン63に対応するガイドパターン62のガイド用マスクパターンを作成する。また、許容範囲内となったDSAパターン63に対し、不必要な箇所が抽出される。そして、図16の(d)に示すように、マスクパターン作成装置2は、不必要なDSAパターン63を削除する不必要領域を抽出し、不必要領域に応じた除去マスクパターン64を作成する。
この後、マスクパターン作成装置2は、図16の(e)に示すように、除去マスクパターン64を用いて不必要な箇所が削除されたDSAパターンを、DSAパターン65として抽出する。そして、マスクパターン作成装置2は、DSAパターン65と設計パターン61とを比較し、図16の(f)に示すように、DSAパターン65だけでは不足しているパターンを通常パターン66として抽出する。通常パターン66とDSAパターン65とを足し合わせたパターンが、設計パターン61と同じになる。マスクパターン作成装置2は、通常パターン66を基板上に形成するための通常マスクパターンを作成する。
この後、ガイド用マスクパターン、除去マスクパターン、通常マスクパターンを用いて半導体装置の回路パターンが基板上に形成される。具体的には、ガイド用マスクパターンを用いて第1のマスクが作製され、除去マスクパターンを用いて第2のマスクが作製され、通常マスクパターンを用いて第3のマスクが作製される。
そして、ガイドパターンがパターニングされる親水性膜が基板上に成膜され、このDSA分子20上にレジストが塗布される。この後、第1のマスクを用いて露光やインプリントが行なわれ、これにより、ガイド用マスクパターンに対応するレジストパターンが基板上に形成される。そして、基板がレジストパターン上からエッチングされることにより、親水性膜で構成されたガイドパターンが形成される。
ガイドパターン上からDSA分子を塗布することによってDSAパターンが基板上に形成される。この後、第2のマスクを用いて、不必要なDSAパターンが削除される。具体的には、DSAパターン上にレジストが塗布され、第2のマスクを用いて露光やインプリントが行なわれ、これにより、除去マスクパターンに対応するレジストパターン(必要領域を覆うレジストパターン)が基板上に形成される。そして、基板がレジストパターン上からエッチングされることにより、不必要なDSAパターンが削除される。
この後、第3のマスクを用いて通常パターンに対応する基板上パターンが基板上に形成される。具体的には、DSAパターン上にレジストが塗布され、第3のマスクを用いて露光やインプリントが行なわれ、これにより、通常マスクパターンに対応するレジストパターンが基板上に形成される。そして、基板がレジストパターン上からエッチングされることにより、通常パターンに対応する基板上パターンが基板上に形成される。通常パターンに対応する基板上パターンとDSAパターンとによって、基板上に所望の回路パターンなどが形成されることとなる。
DSAパターンを用いた基板上パターンの形成は、例えばウエハプロセスのレイヤ毎に行われる。このため、上述したガイド用マスクパターンの作成、除去マスクパターンの作成、通常マスクパターンの作成、第1〜第3のマスクの作製、第1のマスクを用いたガイドパターンの形成、DSAパターンの作成、第2のマスクを用いた不必要なDSAパターンの削除、第3のマスクを用いた通常パターンに対応する基板上パターンの形成が、レイヤ毎に繰り返される。
つぎに、マスクパターン作成装置1,2のハードウェア構成について説明する。なお、マスクパターン作成装置1,2は、それぞれ同様のハードウェア構成を有しているので、ここではマスクパターン作成装置2のハードウェア構成について説明する。
図17は、マスクパターン作成装置のハードウェア構成を示す図である。マスクパターン作成装置2は、CPU(Central Processing Unit)91、ROM(Read Only Memory)92、RAM(Random Access Memory)93、表示部94、入力部95を有している。マスクパターン作成装置2では、これらのCPU91、ROM92、RAM93、表示部94、入力部95がバスラインを介して接続されている。
CPU91は、コンピュータプログラムであるマスクパターン作成プログラム97を用いてマスクパターンの作成を行う。表示部94は、液晶モニタなどの表示装置であり、CPU91からの指示に基づいて、設計パターン、DSA情報、DSA対象エリア、ガイドパターン、DSAパターン、検証結果、不必要領域、ガイド用マスクパターン、除去マスクパターン、通常マスクパターンなどを表示する。入力部95は、マウスやキーボードを備えて構成され、使用者から外部入力される指示情報(マスクパターンの作成に必要なパラメータ等)を入力する。入力部95へ入力された指示情報は、CPU91へ送られる。
マスクパターン作成プログラム97は、ROM92内に格納されており、バスラインを介してRAM93へロードされる。図17では、マスクパターン作成プログラム97がRAM93へロードされた状態を示している。
CPU91はRAM93内にロードされたマスクパターン作成プログラム97を実行する。具体的には、マスクパターン作成装置2では、使用者による入力部95からの指示入力に従って、CPU91がROM92内からマスクパターン作成プログラム97を読み出してRAM93内のプログラム格納領域に展開して各種処理を実行する。CPU91は、この各種処理に際して生じる各種データをRAM93内に形成されるデータ格納領域に一時的に記憶させておく。
マスクパターン作成装置2で実行されるマスクパターン作成プログラム97は、DSA対象エリア抽出部12、ガイドパターン作成部13、DSAパターン予測部14、検証部15Y、ガイド用マスクパターン作成部16、除去マスクパターン作成部101、通常マスクパターン作成部102を含むモジュール構成となっており、これらが主記憶装置上にロードされ、これらが主記憶装置上に生成される。
なお、第1の実施形態で説明したマスクパターン作成装置1で実行されるマスクパターン作成プログラム97は、DSA対象エリア抽出部12、ガイドパターン作成部13、DSAパターン予測部14、検証部15X、ガイド用マスクパターン作成部16を含むモジュール構成となっている。
このように第2の実施形態によれば、DSAパターンと設計パターンに基づいて除去マスクパターンを作成しているので、DSAプロセスに用いられる除去マスクパターンを容易に作成することが可能となる。
また、設計パターン、不必要領域およびDSAパターンに基づいて、通常マスクパターンを作成しているので、DSAプロセスに用いられる通常マスクパターンを容易に作成することが可能となる。
また、除去マスクパターン、ガイド用マスクパターン、通常マスクパターンを検証し、不合格の場合には、合格となるよう除去マスクパターン、ガイド用マスクパターン、通常マスクパターンが再作成されるので、除去マスクパターン、ガイド用マスクパターン、通常マスクパターンを正確に作成することが可能となる。
このように第1および第2の実施形態によれば、DSAプロセスに用いられるマスクパターンを容易に作成することが可能となる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1,2…マスクパターン作成装置、12…DSA対象エリア抽出部、13…ガイドパターン作成部、14…DSAパターン予測部、15X,15Y…検証部、16…ガイド用マスクパターン作成部、23,31〜36,62,81〜86…ガイドパターン、20…DSA分子、24A…親油性部、24B…親水性部、25,26A,26B,37,45,63、65,87…DSAパターン、39,64…除去マスクパターン、61…設計パターン、66…通常パターン、71…円形パターン、72…中心点、101…除去マスクパターン作成部、102…通常マスクパターン作成部、C1〜C6…中心線、G1〜G3,G11〜G15…グループ、L1〜L5…中心線間距離、L11〜L14…中心点間距離、P0〜P6…設計パターン。
Claims (9)
- 基板上に形成する基板上パターンの設計パターンと、誘導型自己組織化によってパターン形成を行なうDSA材料に関する情報と、に基づいて、前記設計パターンの設計パターン領域内から、DSA材料を誘導型自己組織化させることによってDSAパターンを形成するDSAパターン形成領域を抽出する領域抽出ステップと、
前記DSAパターン形成領域内に前記DSAパターンを形成させる誘導パターンを、前記設計パターンと、前記DSA材料に関する情報と、前記DSAパターン形成領域と、前記誘導パターンを形成する際の設計制約と、に基づいて作成する誘導パターン作成ステップと、
前記誘導パターンを用いて前記誘導パターンのマスクパターンを作成する第1のマスクパターン作成ステップと、
前記誘導パターンから形成されるDSAパターンをシミュレーションによって予測する予測ステップと、
予測されたDSAパターンの寸法が許容範囲内であるか否かを検証する検証ステップと、
予測されたDSAパターンの寸法が許容範囲外である場合に、前記DSAパターンの寸法が許容範囲内となるよう、前記誘導パターンを修正する修正ステップと、
前記DSAパターンのうち設計パターンに対応していない不必要なDSAパターンを除去する際に用いられるマスクパターンを、前記DSAパターンと、前記設計パターンと、に基づいて作成する第2のマスクパターン作成ステップと、
前記設計パターンのうち、前記DSAパターンによって基板上に形成されない設計パターンを前記基板上に形成する際に用いられるマスクパターンを、前記DSAパターンと、前記設計パターンと、に基づいて作成する第3のマスクパターン作成ステップと、
を含み、
前記誘導パターン作成ステップは、
前記DSAパターン形成領域内の設計パターンから、隣接する設計パターン間の中心間距離を抽出する中心間距離抽出ステップと、
前記中心間距離が規定値内となる中心間距離を規定値内距離として抽出する規定値内距離抽出ステップと、
前記規定値内距離で隣接する設計パターン群を1つのグループに設定することにより、前記DSAパターン形成領域内の設計パターンをグループ化するグループ化ステップと、
を有し、
グループ化された設計パターン毎に前記誘導パターンが形成され、
前記DSA材料に関する情報は、前記DSA材料を構成するDSA分子の長さに関する情報を含んでいることを特徴とするマスクパターン作成方法。 - 基板上に形成する基板上パターンの設計パターンと、誘導型自己組織化によってパターン形成を行なうDSA材料に関する情報と、に基づいて、前記設計パターンの設計パターン領域内から、DSA材料を誘導型自己組織化させることによってDSAパターンを形成するDSAパターン形成領域を抽出する領域抽出ステップと、
前記DSAパターン形成領域内に前記DSAパターンを形成させる誘導パターンを、前記設計パターンと、前記DSA材料に関する情報と、前記DSAパターン形成領域と、前記誘導パターンを形成する際の設計制約と、に基づいて作成する誘導パターン作成ステップと、
前記誘導パターンを用いて前記誘導パターンのマスクパターンを作成する第1のマスクパターン作成ステップと、
を含むことを特徴とするマスクパターン作成方法。 - 前記誘導パターン作成ステップは、
前記DSAパターン形成領域内の設計パターンから、隣接する設計パターン間の中心間距離を抽出する中心間距離抽出ステップと、
前記中心間距離が規定値内となる中心間距離を規定値内距離として抽出する規定値内距離抽出ステップと、
前記規定値内距離で隣接する設計パターン群を1つのグループに設定することにより、前記DSAパターン形成領域内の設計パターンをグループ化するグループ化ステップと、
を有し、
グループ化された設計パターン毎に前記誘導パターンが形成されることを特徴とする請求項2に記載のマスクパターン作成方法。 - 前記誘導パターンから形成されるDSAパターンをシミュレーションによって予測する予測ステップと、
予測されたDSAパターンの寸法が許容範囲内であるか否かを検証する検証ステップと、
予測されたDSAパターンの寸法が許容範囲外である場合に、前記DSAパターンの寸法が許容範囲内となるよう、前記誘導パターンを修正する修正ステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項2または3に記載のマスクパターン作成方法。 - 前記DSAパターンのうち設計パターンに対応していない不必要なDSAパターンを除去する際に用いられるマスクパターンを、前記DSAパターンと、前記設計パターンと、に基づいて作成する第2のマスクパターン作成ステップをさらに含むことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1つに記載のマスクパターン作成方法。
- 前記設計パターンのうち、前記DSAパターンによって基板上に形成されない設計パターンを前記基板上に形成する際に用いられるマスクパターンを、前記DSAパターンと、前記設計パターンと、に基づいて作成する第3のマスクパターン作成ステップをさらに含むことを特徴とする請求項2〜5のいずれか1つに記載のマスクパターン作成方法。
- 前記DSA材料に関する情報は、前記DSA材料を構成するDSA分子の長さに関する情報を含んでいることを特徴とする請求項2〜6のいずれか1つに記載のマスクパターン作成方法。
- DSA材料を誘導型自己組織化させることによってDSAパターンを形成するDSAパターン形成領域を、基板上に形成する基板上パターンの設計パターンと、誘導型自己組織化によってパターン形成を行なうDSA材料に関する情報と、に基づいて、前記設計パターンの設計パターン領域内から抽出する領域抽出ステップと、
前記DSAパターン形成領域内に前記DSAパターンを形成させる誘導パターンを、前記設計パターンと、前記DSA材料に関する情報と、前記DSAパターン形成領域と、に基づいて作成する誘導パターン作成ステップと、
前記誘導パターンを用いて前記誘導パターンのマスクパターンを作成する第1のマスクパターン作成ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とするマスクパターン作成プログラム。 - DSA材料を誘導型自己組織化させることによってDSAパターンを形成するDSAパターン形成領域を、基板上に形成する基板上パターンの設計パターンと、誘導型自己組織化によってパターン形成を行なうDSA材料に関する情報と、に基づいて、前記設計パターンの設計パターン領域内から抽出する領域抽出ステップと、
前記DSAパターン形成領域内に前記DSAパターンを形成させる誘導パターンを、前記設計パターンと、前記DSA材料に関する情報と、前記DSAパターン形成領域と、に基づいて作成する誘導パターン作成ステップと、
前記誘導パターンを用いて前記誘導パターンのマスクパターンを作成する第1のマスクパターン作成ステップと、
前記マスクパターンを用いてマスクを作製するマスク作製ステップと、
前記基板上パターンとしての誘導パターンを、前記マスクを用いて前記基板上に形成するパターン形成ステップと、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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