(57)【要約】【課題】パターン形状の基板平面内のラフネスを短時間で精度良く予測するパターン形状予測方法を得ること。【解決手段】パターンデータに基づいて基板上に形成する基板上パターンのパターン形状に対して、パターン像の強度分布をシミュレーション予測するシミュレーション工程と、パターン像の強度分布に基づいてパターンデータに対応するパターンエッジ位置を算出するエッジ位置算出工程と、パターンエッジ位置に基づいて、パターンエッジ位置におけるパターン像の強度分布に関する特徴量を算出する特徴量算出工程と、特徴量とパターンエッジ位置の変動ばらつき量との相関関係を用いてパターンエッジ位置の変動ばらつき量を算出する変動ばらつき量算出工程と、パターンエッジ位置に対する変動ばらつき量を考慮した評価対象のパターンエッジ位置を予測する形状予測工程と、を含む。【選択図】        図１４
2010034402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンデータに基づいて基板上に形成する基板上パターンのパターン形状についてパターン像の強度分布をシミュレーションにより予測するシミュレーション工程と、
前記シミュレーション工程により得られたパターン像の強度分布から第１のパターンエッジ位置を算出するエッジ位置算出工程と、
前記第１のパターンエッジ位置を含む所定の範囲における前記シミュレーション工程により予測されたパターン像の強度分布の特徴量を算出する特徴量算出工程と、
前記特徴量から相関関係を用いて前記第１のパターンエッジ位置の変動ばらつき量を算出する変動ばらつき量算出工程と、
第１のパターンエッジ位置に対する前記変動ばらつき量を考慮した第２のパターンエッジ位置を予測する形状予測工程と、
を含むことを特徴とするパターン形状予測方法。
【請求項２】
前記相関関係を求める処理は、
基板上に実際に形成された基板上パターンのパターン形状を測定するとともに測定結果に基づいて前記基板上パターンのエッジ位置でのパターン形状の仕上がり位置のばらつきをばらつき情報として算出する第１の工程と、
前記基板上パターンを形成するためのパターンデータから前記パターン像の強度分布をシミュレーションにより求める第２の工程と、
前記ばらつき情報が算出された基板上パターンエッジ位置に対応するエッジ位置を含む範囲における前記パターン像の強度分布の特徴量を算出する第３の工程と、
前記ばらつき情報と前記特徴量との対応関係を相関関係として算出する第４の工程と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のパターン形状予測方法。
【請求項３】
前記パターンデータは、半導体回路パターンに対してＯＰＣ処理を含む近接効果補正処理を行ったデータであることを特徴とする請求項１又は２に記載のパターン形状予測方法。
【請求項４】
前記シミュレーション工程は、マスクプロセス、ＥＢ描画プロセス、露光プロセス、エッチングプロセス、スリミングプロセス、デポジションプロセスの少なくともひとつ以上を考慮したプロセスシミュレーションであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のパターン形状予測方法。
【請求項５】
前記特徴量は、エッジ位置近傍での強度分布のコントラスト、傾き、ログスロープ、露光強度の照射量積分量、光のうち少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のパターン形状予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成されるパターンのパターン形状予測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の微細化に伴って、マスクやウエハに形成されるパターンのラインエッジラフネス（以下、ラフネスという）が荒くなり、ラフネスに起因するパターンの寸法のばらつきがデバイス特性に与える影響が大きくなっている。
【０００３】
ラフネスの原因については、種々の要因があり、SPIE Vol.6519 651941  ”Some Non-resist Component Contributions to LER and LWR in 193 nm Lithography”に記載されているように、レジスト材料、レジスト膜厚、露光時のコントラストなどが関係していることが知られている。このため、ラフネスを低減する策としてレジスト材料やプロセスの改善など種々の検討が行われている。また、ウエハ加工を行う前に実際のレイアウトパターンに対してエッジラフネスの影響を予測しておき、問題となる箇所を発見することも開発時間的な観点や製造コスト的な観点で非常に重要となってきている。
【０００４】
ラフネスの形状を予測する方法としては、レジスト材料などの特性をシミュレーションしラフネス形状を立体的（３次元的）に予測する方法がある。ところが、この方法では高精度なシミュレーションは可能なものの、シミュレーションに要する時間が非常に長い。このため、３次元的にラフネスを予測する方法は、微細化や光近接効果補正（ＯＰＣ：Optical  Proximity  Effect  Correction）技術などによってパターン密度が大きくなったレイアウトパターンを広範囲にシミュレーション評価する場合には適さない。
【０００５】
また、非特許文献１では、実験結果からライン長とラフネス（ばらつきσ）との関係を３つのパラメータで表現し、そのパラメータを用いてラインパターンの形状（ラフネス）を予測している。本従来技術によれば、規模の大きいパターンデータであっても高速にラインパターンのラフネス形状を予測できる。
【０００６】
しかしながら、この従来技術では、１次元的なパターン配置（１つの方向に並ぶライン＆スペースなど）に対してのラフネス形状は予測できるものの、２次元的なパターン配置（複数方向に並ぶライン＆スペースなど）や形状に対してのラフネス形状を予測することはできないという問題があった。
【０００７】
【非特許文献１】Proc. Of SPIE Vol.5752 1227 “Characterization and Modeling of Line Width Roughness(LWR)”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、基板上に形成されるパターン形状の基板平面内のラフネスを短時間で精度良く予測するパターン形状予測方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明の一態様によれば、パターンデータに基づいて基板上に形成する基板上パターンのパターン形状についてパターン像の強度分布をシミュレーションにより予測するシミュレーション工程と、前記シミュレーション工程により得られたパターン像の強度分布から第１のパターンエッジ位置を算出するエッジ位置算出工程と、前記第１のパターンエッジ位置を含む所定の範囲における前記シミュレーション工程により予測されたパターン像の強度分布の特徴量を算出する特徴量算出工程と、前記特徴量から相関関係を用いて前記第１のパターンエッジ位置の変動ばらつき量を算出する変動ばらつき量算出工程と、第１のパターンエッジ位置に対する前記変動ばらつき量を考慮した第２のパターンエッジ位置を予測する形状予測工程と、を含むことを特徴とするパターン形状予測方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、基板上に形成されるパターン形状の基板平面内のラフネスを短時間で精度良く予測することが可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明に係るパターン形状予測方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るパターン形状予測装置の構成を示すブロック図である。パターン形状予測装置１０は、マスクやウエハなどの基板に形成されるパターンのラフネスを予測する装置であり、パターン形状を基板の上側から見た場合のパターン形状を予測する。本実施の形態のパターン形状予測装置１０は、パターン上のパターンエッジ（評価ポイント）の仕上がり位置を予測することによってパターン形状を予測する。なお、本実施の形態では、基板がウエハである場合について説明する。したがって、本実施の形態のパターン形状予測装置１０は、マスク上のパターンをウエハ上に転写した場合にウエハ上に形成されるパターンの形状を予測する。
【００１３】
パターン形状予測装置１０は、パターンデータ入力部１１、光強度分布算出部１２、光強度変化量算出部１３、実験データ入力部１４、対応関係算出部１５、位置ばらつき値算出部１６、エッジ位置設定部１７、評価ポイント移動処理部１８、予測形状出力部１９、制御部２１を有している。
【００１４】
パターンデータ入力部１１は、パターンデータを外部装置（パターンデータの作成装置など）から入力し、光強度分布算出部１２やエッジ位置設定部１７に送る。ここでのパターンデータは、例えば描画データなどのマスクデータ、半導体回路の設計レイアウトデータ、設計レイアウトデータをレイヤー演算や変形処理（リサイズやＯＰＣ処理を含む近接効果補正処理など）したデータ（リソターゲットなど）などの何れであってもよい。なお、以下ではパターンデータが設計レイアウトデータである場合について説明する。パターンデータ入力部１１へ入力されるパターンデータには、後述の対応関係情報を算出するためのパターンデータ（以下、対応関係算出用パターンデータａという場合がある）や、形状の予測対象となるパターンのパターンデータ（以下、形状予測用パターンデータｂという場合がある）がある。
【００１５】
光強度分布算出部１２は、パターンデータを用いて露光シミュレーションを行なう。光強度分布算出部１２は、露光シミュレーションによって、ウエハ上に照射される露光光の光強度分布を算出する。光強度分布算出部１２は、対応関係算出用パターンデータａを用いて露光シミュレーションする場合には、種々の露光条件（ドーズ量やフォーカスなど）を設定して各露光条件に対応する光強度分布を算出する。光強度分布算出部１２は、算出した光強度分布を光強度変化量算出部１３に送る。ただし、形状予測する対象の基板がウエハ上ではなくマスク上である場合には、露光シミュレーションにより算出される分布は光強度分布ではなく、ＥＢの照射量分布が用いられる。
【００１６】
光強度変化量算出部１３は、光強度分布算出部１２が算出した光強度分布を用いて、パターンエッジでの光強度の変化量（光強度分布の変化特性）（パターン像の強度分布の特徴量）に関する情報を算出する。光強度の変化量は、例えばパターンエッジでの光強度の傾き、パターンエッジでの光強度のコントラスト、パターンエッジでの光強度のログスロープ、露光強度の照射量積分量、光のうち少なくとも一つ以上を含んでいる。本実施の形態では、光強度の変化量がパターンエッジでの光強度の傾きである場合について説明する。
【００１７】
光強度変化量算出部１３は、ウエハ上にパターンが形成されるか否かの光強度の境界（閾値）になる光強度位置（以下、スライスレベルという）と、光強度分布と、に基づいて、パターンエッジでの光強度の傾きを算出する。光強度変化量算出部１３は、算出した光強度の傾きを対応関係算出部１５や位置ばらつき値算出部１６に送る。光強度変化量算出部１３は、対応関係算出用パターンデータａから算出した光強度の傾きを対応関係算出用傾斜値（第１の光強度情報）ｃとして対応関係算出部１５に送り、形状予測用パターンデータｂから算出した光強度の傾きを形状予測用傾斜値（第２の光強度情報）ｄとして位置ばらつき値算出部１６に送る。
【００１８】
エッジ位置設定部１７は、対応関係算出用パターンデータａや形状予測用パターンデータｂのパターンエッジ上に、位置予測の対象となる複数の評価ポイントを設定する。エッジ位置設定部１７は、例えばパターンエッジ上に均等な間隔で評価ポイントが配置されるよう各評価ポイントを設定する。
【００１９】
実験データ入力部１４は、ウエハ上に形成されたパターン（基板上パターン）の形状（寸法や位置など）に関する情報（実験データ）を入力し、対応関係算出部１５に送る。実験データは、対応関係算出用パターンデータａに対応するマスクパターンを用いてウエハ上に転写された実パターンのパターン形状である。実験データは、ウエハ上に転写された実パターン（現像後のパターン形状）を実際に測定することによって得られるデータである。本実施の形態では、種々の露光条件を設定しておき、各露光条件に対応するパターン形状を実験データとして測定しておく。実験データを測定する際の露光条件は、光強度分布算出部１２に設定される露光条件と同じ露光条件である。
【００２０】
対応関係算出部１５は、実験データ入力部１４から送られてくる実験データから、パターンエッジ（仕上がり位置）での仕上がり変動ばらつき（仕上がり位置の標準偏差σ１）（ばらつき情報）を算出する。対応関係算出部１５は、仕上がり位置の標準偏差σ１と、対応関係算出用傾斜値ｃと、の対応関係を対応関係情報として算出する。対応関係情報は、例えば、仕上がり位置の標準偏差σ１と対応関係算出用傾斜値ｃとの対応関係に適合する近似式（近似関数）などである。対応関係算出部１５は、算出した近似式を位置ばらつき値算出部１６に送る。
【００２１】
位置ばらつき値算出部１６は、形状予測用傾斜値ｄと近似式とに基づいて、形状予測用傾斜値ｄに対応するパターンエッジの仕上がり変動ばらつき（仕上がり位置の標準偏差σ２）を評価ポイント毎に算出する。位置ばらつき値算出部１６は、算出した仕上がり位置の標準偏差σ２を評価ポイント移動処理部１８に送る。
【００２２】
評価ポイント移動処理部１８は、正規乱数を用いて、仕上がり位置の標準偏差σ２から評価ポイントの変動量（仕上がり変動量ｄＸ２）（乱数に対応する距離）を算出する。評価ポイント移動処理部１８は、形状予測用パターンデータｂを用いた露光シミュレーションによって算出した光学像強度と、スライスレベルと、からパターンエッジの位置を導き出す。評価ポイント移動処理部１８は、導き出したパターンエッジの位置と、形状予測用パターンデータｂに対応するパターンエッジの位置との差を、評価ポイントの位置ずれ量（位置ずれ量ｄＸ１）として算出する。評価ポイント移動処理部１８は、算出した仕上がり変動量ｄＸ２と位置ずれ量ｄＸ１とを足し合わせた距離だけ、パターンデータに設定した評価ポイントの位置を移動させる。評価ポイント移動処理部１８は、エッジ位置設定部１７で設定された全ての評価ポイントに対して、評価ポイントの位置を移動させる。評価ポイント移動処理部１８は、移動させた評価ポイントを接続して、予測のパターン形状を生成する。
【００２３】
予測形状出力部１９は、評価ポイント移動処理部１８で生成されたパターン形状を外部装置や液晶モニタなどの表示装置（後述の表示部４）に出力する。制御部２１は、パターンデータ入力部１１、光強度分布算出部１２、光強度変化量算出部１３、実験データ入力部１４、対応関係算出部１５、位置ばらつき値算出部１６、エッジ位置設定部１７、評価ポイント移動処理部１８、予測形状出力部１９を制御する。
【００２４】
図２は、パターン形状予測装置のハードウェア構成を示す図である。パターン形状予測装置１０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）２、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）３、表示部４、入力部５を有している。パターン形状予測装置１０では、これらのＣＰＵ１、ＲＯＭ２、ＲＡＭ３、表示部４、入力部５がバスラインを介して接続されている。
【００２５】
ＣＰＵ１は、パターン形状の予測を行うコンピュータプログラムであるパターン形状予測プログラム７を用いてパターン形状の予測を行う。表示部４は、液晶モニタなどの表示装置であり、ＣＰＵ１からの指示に基づいて、パターンデータや、予測結果（パターン形状）などを表示する。入力部５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（パターン形状の予測に必要なパラメータ等）を入力する。入力部５へ入力された指示情報は、ＣＰＵ１へ送られる。
【００２６】
パターン形状予測プログラム７は、ＲＯＭ２内に格納されており、バスラインを介してＲＡＭ３へロードされる。ＣＰＵ１はＲＡＭ３内にロードされたパターン形状予測プログラム７を実行する。具体的には、パターン形状予測装置１０では、使用者による入力部５からの指示入力に従って、ＣＰＵ１がＲＯＭ２内からパターン形状予測プログラム７を読み出してＲＡＭ３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。ＣＰＵ１は、この各種処理に際して生じる各種データをＲＡＭ３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。なお、パターン形状予測プログラム７は、ＤＩＳＫなどの記憶装置に格納しておいてもよい。また、パターン形状予測プログラム７は、ＤＩＳＫなどの記憶装置にロードしてもよい。
【００２７】
本実施の形態のパターン形状予測装置１０で実行されるパターン形状予測プログラム７は、前述の各部（パターンデータ入力部１１、光強度分布算出部１２、光強度変化量算出部１３、実験データ入力部１４、対応関係算出部１５、位置ばらつき値算出部１６、エッジ位置設定部１７、評価ポイント移動処理部１８、予測形状出力部１９、制御部２１）を含むモジュール構成となっており、上記各部が主記憶装置上にロードされ、パターンデータ入力部１１、光強度分布算出部１２、光強度変化量算出部１３、実験データ入力部１４、対応関係算出部１５、位置ばらつき値算出部１６、エッジ位置設定部１７、評価ポイント移動処理部１８、予測形状出力部１９、制御部２１が主記憶装置上に生成される。
【００２８】
なお、本実施形態のパターン形状予測装置１０で実行されるパターン形状予測プログラム７を、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態のパターン形状予測装置１０で実行されるパターン形状予測プログラム７をインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。また、本実施形態のパターン形状予測プログラム７を、ＲＯＭ等に予め組み込んでパターン形状予測装置１０に提供するように構成してもよい。
【００２９】
つぎに、第１の実施の形態に係るパターン形状予測装置１０の動作手順について説明する。図３は、第１の実施の形態に係るパターン形状予測装置が行なう対応関係情報の算出処理手順（前段処理手順）を示すフローチャートであり、図４は、第１の実施の形態に係るパターン形状予測装置が行なうパターン形状の予測処理手順（後段処理手順）を示すフローチャートである。
【００３０】
パターン形状予測装置１０は、外部装置（実験データの記憶装置など）などから送られてくる実験データを実験データ入力部１４に入力する（ステップＳ１０）。実験データ入力部１４に入力された実験データは、対応関係算出部１５に送られる。パターン形状予測装置１０に入力される実験データは、例えば図５に示す露光用マスク３０を用いてウエハ上にパターンを形成した場合のパターン形状である。
【００３１】
露光用マスク３０は、透過部３２と遮光部３１とから構成されるマスクであり、透過部３２と遮光部３１とによって配線パターンなどのライン＆スペース（半導体回路パターン）が形成されている。透過部３２は、露光用マスク３０に照射される光を透過させ、遮光部３１は、露光用マスク３０に照射される光を吸収する。
【００３２】
実験データを測定する際には、露光用マスク３０を用いてウエハにパターンを露光転写し、その後、ウエハを現像やエッチング等によって加工しウエハ上にパターンを形成する。このとき、ドーズ量やフォーカスを変化させた複数の条件でウエハ上にパターンを形成しておく。そして、ウエハ上に形成したパターンのパターン寸法を複数個所で測定する。図６は、ウエハ上に形成されるパターンの一例を示す図である。ウエハ上に形成されるパターン（加工パターン４１）は、ライン幅にばらつきを有している。ウエハ上のパターンを測定する際には、パターン上に複数のエッジ位置を設定し、パターンの短手方向に平行なエッジ位置間（寸法測定位置４２）でのパターン寸法を測定する。そして、ウエハ上のパターンの寸法測定位置４２（ライン幅）が、種々のエッジ位置間で測定され、実験データとしてパターン形状予測装置１０に送られる。
【００３３】
パターン形状予測装置１０は、外部装置などから送られてくる対応関係算出用パターンデータａをパターンデータ入力部１１に入力する（ステップＳ２０）。パターン形状予測装置１０に入力されるパターンデータは、実験データの測定に用いた露光用マスク３０に形成されるパターンのパターンデータである。
【００３４】
エッジ位置設定部１７は、対応関係算出用パターンデータａのパターンエッジ上に、単一もしくは複数の評価ポイント（エッジ位置）を設定する（ステップＳ３０）。エッジ位置設定部１７は、実験データとしてパターン寸法が測定されたエッジ位置の中から所定のエッジ位置を複数選択し、選択したエッジ位置を評価ポイントとして設定する。
【００３５】
光強度分布算出部１２は、対応関係算出用パターンデータａを用いて露光シミュレーションを行ない、ウエハ上に照射される露光光の光強度分布を算出する。光強度分布算出部１２は、種々の露光条件（実験データを測定する際に用いた露光条件と同じ条件）を設定して各露光条件に対応する光強度分布を算出する（ステップＳ４０）。
【００３６】
図７は、光強度分布の一例を示す図である。図７は、縦軸が光強度であり、横軸がウエハ上の位置である。ここでは、例えば図５に示したような複数からなるラインパターンをウエハ上に転写した場合の、ラインパターンの短手方向の光強度分布（光学像断面）５１を示している。
【００３７】
ウエハ上にパターンが形成されるか否かの光強度の境界になる光強度位置がスライスレベルＳＬであり、例えばスライスレベルＳＬよりも低い光強度ではウエハ上にパターンが形成される。スライスレベルＳＬと光強度分布５１の重なる点がパターンエッジである。光強度分布算出部１２は、算出した光強度分布を光強度変化量算出部１３に送る。
【００３８】
光強度変化量算出部１３は、光強度分布算出部１２が算出した光強度分布を用いて、パターンエッジでの光強度の傾きを算出する（ステップＳ５０）。具体的には、光強度変化量算出部１３は、エッジ位置設定部１７で設定された各評価ポイントでの光強度の傾きを算出する。光強度変化量算出部１３は、算出した光強度の傾きを対応関係算出用傾斜値ｃとして対応関係算出部１５に送る。
【００３９】
対応関係算出部１５は、実験データ入力部１４から送られてくる実験データから、パターンエッジの所定位置付近の仕上がり変動ばらつきを示す標準偏差σ１を算出する。具体的には、対応関係算出部１５は、エッジ位置設定部１７で設定された評価ポイント毎に仕上がり位置の標準偏差σ１を算出する。対応関係算出部１５は、仕上がり位置の標準偏差σ１と、対応関係算出用傾斜値ｃと、の対応関係を対応関係情報として算出する（ステップＳ６０）。
【００４０】
ここで、左右が同程度のスペースをもつようなラインパターンで標準偏差σ１を求める方法の一例について説明する。図８に示す評価エッジＡＡ１に設定された評価ポイントＡＡ２（エッジ）での仕上がり変動ばらつき量（仕上がり形状ＡＡ３の標準偏差σ１）は、仕上がり寸法ＢＢ１〜ＢＢ９の変動ばらつき量を標準偏差値σＢＢとした場合、分散の加法性の原理から式（１）によって示すことができる。
【００４１】
【数１】
2010034402.tif 000003
【００４２】
ここでの、対応関係算出部１５は、仕上がり位置の標準偏差σ１（実験データ）と対応関係算出用傾斜値ｃ（シミュレーションデータ）の２者を同一条件同士で対応付けする。そして、Ｘ軸が光強度の傾き（対応関係算出用傾斜値ｃ）でありＹ軸が仕上がり位置の標準偏差σ１（エッジ位置のばらつき）であるグラフ上に、対応付けしたデータをプロットする。図９は、対応関係情報の一例を示す図である。図９では、光強度の傾きと仕上がり位置の標準偏差σ１との対応関係をプロットしたグラフを示している。対応関係算出部１５は、光強度の傾きと仕上がり位置の標準偏差σ１との対応関係を、対応関係ｄ１、対応関係ｄ２、対応関係ｄ３のように、順番にプロットしていく。そして、対応関係算出部１５は、プロットされた複数の座標に基づいて、仕上がり位置の標準偏差σ１と光強度の傾きとの対応関係に対応する近似式を露光条件毎に算出する。
【００４３】
例えば、光強度の傾きと仕上がり位置の標準偏差σ１との間にリニアな関係がある場合、対応関係算出部１５は、光強度の傾きと位置の仕上がり標準偏差σ１との対応関係を１次関数の式（σ１（ｘ）＝ａｘ＋ｂ）で近似する。対応関係算出部１５は、算出した近似式を対応関係情報として位置ばらつき値算出部１６に送る。なお、光強度の傾きと位置の仕上がり標準偏差σ１との対応関係は、線形式もしくは多項式などによって表される。
【００４４】
以上の事前準備（対応関係情報の算出処理）を終えた後、パターン形状予測装置１０は、形状予測の対象となるパターンの形状予測を開始する。図１０は、形状予測の対象となるパターンのパターンデータの一例を示す図である。マスク上には、透過部３４と遮光部３５とによって種々のパターンが形成されている。パターン形状予測装置１０は、このマスクを用いてウエハにパターン形成した場合のパターン形状を予測する。
【００４５】
まず、パターン形状予測装置１０は、外部装置などから送られてくる形状予測用パターンデータｂをパターンデータ入力部１１に入力する（ステップＳ１１０）。エッジ位置設定部１７は、形状予測用パターンデータｂのパターンエッジ上に、複数の評価ポイントを設定する（ステップＳ１２０）。エッジ位置設定部１７は、例えば図１１に示すように、各パターンのパターンエッジ（エッジライン）を所定の間隔で細分し、分割したエッジラインのそれぞれの中央部に評価ポイントＰを設置する。この後、各々の評価ポイントＰにおける光強度の傾きなどを算出して各評価ポイントＰのウエハ上の位置を予測する。なお、以下では、図１１に示した評価ポイントＡにおける光強度の傾きなどを算出して評価ポイントＡの位置予測を行なう場合について説明する。
【００４６】
光強度分布算出部１２は、形状予測用パターンデータｂを用いて露光シミュレーションを行ない、ウエハ上に照射される露光光の光強度分布を算出する。光強度分布算出部１２は、所定の露光条件（使用者から指定された露光条件など）を設定して光強度分布を算出する（ステップＳ１３０）。
【００４７】
光強度変化量算出部１３は、光強度分布算出部１２が算出した光強度分布を用いて、評価ポイントＡでの光強度の傾きを算出する（ステップＳ１４０）。ここで、光強度の傾きの算出方法について説明する。図１２は、光学強度分布を抽出するラインを説明するための図であり、図１３は、光強度の傾きの算出方法を説明するための図である。
図１２に示すように、まず光強度変化量算出部１３は、評価ポイントＡを通り、エッジライン方向と垂直な方向のライン（線分）を抽出ラインＬ１として抽出する。そして、光強度変化量算出部１３は、抽出ラインＬ１の光学強度分布を１次元的に切り出す。切り出した光強度分布を示す光学像は、例えば図１３に示す光学像である。さらに、光強度変化量算出部１３は、スライスレベルＳＬと光学像のラインが交差する点を見つけ、その箇所（点）での光学像の傾き（α）を算出する。
【００４８】
光強度変化量算出部１３は、形状予測用パターンデータｂから算出した光強度の傾きを形状予測用傾斜値ｄとして位置ばらつき値算出部１６に送る。位置ばらつき値算出部１６は、形状予測用傾斜値ｄと、対応関係算出部１５が算出した近似式とに基づいて、形状予測用傾斜値ｄに対応する評価ポイントＡの仕上がり変動ばらつき（仕上がり位置の標準偏差σ２）を算出する。位置ばらつき値算出部１６は、算出した標準偏差σ２を評価ポイント移動処理部１８に送る。具体的には、位置ばらつき値算出部１６は、光強度変化量算出部１３が算出した傾きαと対応関係算出部１５が算出した近似式（使用者によって指定された露光条件に対応する近似式）とを用いて、評価ポイントＡでの仕上がり位置の標準偏差σ２を算出する。
【００４９】
評価ポイント移動処理部１８は、形状予測用パターンデータｂを用いた露光シミュレーションによって算出した光強度分布と、スライスレベルと、から評価ポイントＡのウエハ上の位置を導き出す。そして、評価ポイント移動処理部１８は、評価ポイントＡのウエハ上の位置と、形状予測用パターンデータｂに対応するパターンエッジの位置（位置ずれのない理論位置）との差を、評価ポイントＡの位置ずれ量ｄＸ１（露光シミュレーションに基づく位置ずれ量）として算出する（ステップＳ１５０）。
【００５０】
さらに、評価ポイント移動処理部１８は、正規乱数を用いて、仕上がり位置の標準偏差σ２から評価ポイントＡの仕上がり変動量ｄＸ２を算出する（ステップＳ１６０）。評価ポイントＡの仕上がり変動量ｄＸ２は、評価ポイントＡの仕上がり位置の位置ずれ分布（正規分布など）に基づいて算出される統計学上の位置ずれ量である。
【００５１】
評価ポイント移動処理部１８は、算出した仕上がり変動量ｄＸ２と位置ずれ量ｄＸ１とを足し合わせた距離だけ、パターンデータに設定した評価ポイントＡの位置を移動させる（ステップＳ１７０）。
【００５２】
図１４は、評価ポイントＡの移動処理を説明するための図である。同図に示すように、パターンエッジＥ１上の評価ポイントＡは、パターンエッジＥ１と垂直な方向に、仕上がり変動量ｄＸ２（傾きαの正規乱数値）と位置ずれ量ｄＸ１（光学像差分）とを足し合わせた距離だけ移動させられる。これにより、評価ポイントＡは、移動後評価ポイントＢの位置まで移動させられる。この移動後評価ポイントＢの位置が、ウエハ上にパターンを形成した場合の評価ポイントＡの予測位置である。
【００５３】
この後、評価ポイント移動処理部１８は、エッジ位置設定部１７で設定された全ての評価ポイントＰに対して、評価ポイントＰの位置を移動させる。その後、評価ポイント移動処理部１８は、移動させた評価ポイントＰを接続して予想のパターン形状を生成する。
【００５４】
図１５は、パターン形状の生成処理を説明するための図である。評価ポイント移動処理部１８は、パターンエッジＥ１上の評価ポイントＰを、パターンエッジＥ１と垂直な方向に、仕上がり変動量ｄＸ２と位置ずれ量ｄＸ１とを足し合わせた距離だけ移動させられる。これにより、各評価ポイントＰは、移動後評価ポイントＱの位置まで移動させられる。評価ポイント移動処理部１８は、同一パターンエッジ上の隣り合う移動後評価ポイントＱを繋ぐことによってパターン形状を生成する。この評価ポイント移動処理部１８によって生成されたパターン形状が、図１０に示したパターンデータでウエハ上にパターンを形成した場合のパターンの予測形状である。
【００５５】
予測形状出力部１９は、評価ポイント移動処理部１８で生成されたパターン形状（予測形状）を外部装置や液晶モニタなどの表示装置に出力する（ステップＳ１８０）。図１６は、パターン形状予測装置によって予測されたパターン形状の一例を示す図である。同図に示すように、パターン形状予測装置１０によって予測されたパターン形状６１は、凹凸（ラインエッジラフネス）を有したパターンエッジを有している。
【００５６】
以上のようにして予測されたパターン形状に基づいて、マスクの品質検査やウエハ上の仕上がり品質検査等が行なわれる。パターン形状予測装置１０は、半導体製造工程でのレイヤー毎にパターン形状の予測を行う。そして、品質検査に合格したマスクやＯＰＣされたマスクデータが形成されたマスクを用いて半導体装置（半導体デバイス）が作製される。
【００５７】
なお、本実施の形態では、対応関係情報が仕上がり位置の標準偏差σ１と光強度の傾きとの対応関係に適合する近似式である場合について説明したが、対応関係情報は、仕上がり位置の標準偏差σ１と光強度の傾きとの対応関係を示す情報テーブルであってもよい。
【００５８】
また、本実施の形態では、正規乱数（仕上がり位置の分布に関する特徴量）（仕上がり位置の分布に応じた乱数）を用いて仕上がり位置の標準偏差σ２から評価ポイントの変動量を算出する場合について説明したが、正規乱数以外の他の乱数を用いて評価ポイントの変動量を算出してもよい。例えば、評価ポイント移動処理部１８は、二項乱数、指数乱数、ポアソン乱数などを用いて評価ポイントの変動量を算出してもよい。
【００５９】
また、本実施の形態では、ばらつきを正規分布として表したが、正規分布以外の分布であってもよい。また、乱数生成も分布に適合する乱数の発生方法を適用する。また、別の方法として、実験値そのものをデータベース化してランダムに値を抽出してもよい。
【００６０】
また、本実施の形態では、光強度の傾きと仕上がり位置の標準偏差σ１との対応関係を１次関数の式で近似する場合について説明したが、前記対応関係は２次関数や多項式などのその他の近似式によって近似してもよい。
【００６１】
また、本実施の形態では、仕上がり位置の標準偏差σ１の値を算出する際に単純なライン＆スペースのパターンを用いたが、近似式の精度を向上させるべく種々のパターンを用いてもよい。例えば、サンプル数を増やすためにラインやスペースの幅のバリエーションを増やしてもよいし、２次元的なパターン（ラインの長手方向がマスク面内で複数方向に配置されたパターン群）を用いてもよい。
【００６２】
また、本実施の形態では、ライン＆スペースのパターン形状をベースに対応関係を求める場合について説明したが、ライン＆スペース以外のパターン形状を用いてもよい。特にコンタクトホール層においては、実際に適用されるコンタクトホールパターンを実験データとして用いると、予測精度を向上させることができる。
【００６３】
また、本実施の形態では、パターン形状予測装置１０に実験データを入力した後、対応関係算出用パターンデータａを入力する場合について説明したが、対応関係情報を算出する前であれば実験データは何れのタイミングでパターン形状予測装置１０に入力してもよい。
【００６４】
また、本実施の形態では、パターン形状予測装置１０が対応関係情報を算出する場合について説明したが、対応関係情報は他の装置によって算出してもよい。この場合、パターン形状予測装置１０は、実験データ入力部１４、対応関係算出部１５を有していなくてもよい。対応関係情報を算出する他の装置が、パターンデータ入力部１１、光強度分布算出部１２、光強度変化量算出部１３、実験データ入力部１４、対応関係算出部１５、エッジ位置設定部１７を有する構成とする。
【００６５】
また、本実施の形態では、形状予測によって生成されたパターンの仕上がり形状を出力する場合について説明したが、必ずしも正規乱数を用いてパターン形状を出力する必要はない。例えば、パターンエッジでのエッジ位置のばらつき度合い（ばらつき量）を評価することを目的としている場合には、パターンエッジの仕上がり位置の標準偏差σ２を出力すればよい。すなわち、パターン形状予測装置１０は、評価内容に応じた情報を選択して出力すればよい。
【００６６】
また、パターン形状予測装置１０は、例えば、パターンエッジの仕上がり変動ばらつきとして±３σを計算しておき、位置ずれ量ｄＸ１と３σをプラスしたパターン形状や、位置ずれ量ｄＸ１に３σをマイナスしたパターン形状を出力してもよい。また、このようにして出力されたパターン形状をＤＲＣ（デザインルールチェッカー）などの装置に入力することによって、線幅やエラー（ショートまたは断線など）の可能性が高い箇所を検出させてもよい。
【００６７】
また、電気的に繋がる複数のレイヤー間のラフネス形状のアンドを取って、面積のチェックを行なってもよい。これにより、半導体デバイスの電気特性のチェックを行なうことが可能となる。
【００６８】
また、予測したラフネスの形状や対応関係から得られた仕上がり位置の標準偏差σ２などをデバイスシミュレータに入力し、デバイスシミュレータによってトランジスタ特性や配線容量などの検証を行なってもよい。
【００６９】
また、予測したラフネス形状を用いてエッチング加工シミュレーションを行ない、加工後形状に対してエラーの可能性が高い箇所を検出してもよい。これにより、例えば、側壁プロセスや二重露光（二重転写）時に発生する、エラー箇所などを容易に検出することが可能となる。
【００７０】
また、パターン形状予測装置１０は、マスク上に形成されたパターンのラフネス形状と、ウエハ上に形成されるパターンのラフネス形状との関係に基づいて、マスク上での許容ラフネス量をスペック化してもよい。具体的には、マスク上に形成されたパターンのラフネス形状を予測するとともに、このマスクを用いて露光シミュレーションを行なう。そして、露光シミュレーションによって得たウエハ上でのパターン形状と、予測したマスク上のパターン形状と、からマスク上でのラフネス形状がウエハ上に形成するパターンのラフネス形状に与える影響度（マスクラフネス影響度）を算出し、算出結果に基づいてマスク上での許容ラフネス量をスペック化する。
【００７１】
また、パターン形状予測装置１０は、前記マスクラフネス影響度に起因するウエハ上でのラフネスばらつき量と、実際にウエハ上に形成されるパターンのラフネスばらつき量との差分を算出し、露光起因のラフネスばらつき量を算出してもよい。従来の方法によって算出されるウエハ上でのラフネスは、マスクラフネスを含んだラフネスであった。ここでのパターン形状予測装置１０は、ウエハ上でのラフネスと、マスクラフネスとを分離して算出するので、ウエハ上でのラフネスと、マスクラフネスとをそれぞれ正確に算出することが可能となる。
【００７２】
また、算出したパターンエッジの仕上がり変動ばらつきに基づいて、ラフネスを加算した現像後寸法が所定の許容値に収まるよう、リソグラフィ条件（波長、ＮＡ、σ、照明形状）を決定してもよいし、ＯＰＣを行なってもよい。
【００７３】
また、パターン形状予測装置１０は、ドーズ量やフォーカスを変動させた場合であっても、パターンエッジの仕上がり変動ばらつき（光学像強度スロープの変動量）が小さいリソグラフィ条件を決定してもよい。
【００７４】
また、本実施の形態では、露光シミュレーションによって、ウエハ上に照射される露光光の光強度分布を算出する場合について説明したが、シミュレーション処理は、マスクプロセス、ＥＢ描画プロセス、露光プロセス、エッチングプロセス、スリミングプロセス、デポジションプロセスの少なくともひとつ以上を考慮したプロセスシミュレーションであればよい。
【００７５】
このように第１の実施の形態によれば、パターンエッジでの仕上がり変動ばらつきと光強度の傾きとの対応関係を用いてパターン形状を予測するので、エッジ仕上がりのばらつきを考慮した形状予測を高速かつ高精度で行なうことが可能となる。
【００７６】
また、仕上がり位置の標準偏差σ１と光強度の傾きとの対応関係に対応する近似式を用いて、形状予測用傾斜値ｄに対応するパターンエッジの仕上がり変動ばらつき（仕上がり位置の標準偏差σ２）を評価ポイント毎に算出しているので、高精度な形状予測を行うことが可能となる。
【００７７】
また、正規乱数を用いて、仕上がり位置の標準偏差σ２から評価ポイントの変動量を算出しているので、仕上がり位置の標準偏差σ２に応じたばらつきを、予測する仕上がり位置に与えることが可能となる。したがって、パターンのリアルな仕上がり形状を表現することが可能となる。
【００７８】
（第２の実施の形態）
つぎに、図１７〜図１９を用いてこの発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、隣り合う複数の評価ポイントの中から代表の評価ポイントを設定し、この評価ポイントでの仕上がり位置の標準偏差σ２を算出する。
【００７９】
第２の実施の形態でも第１の実施の形態と同様の構成を有したパターン形状予測装置１０を用いてパターンの形状予測を行なうので、パターン形状予測装置１０の構成については説明を省略する。
【００８０】
つぎに、第２の実施の形態に係るパターン形状予測装置１０の動作手順について説明する。なお、対応関係情報の算出処理手順は、図４で説明した第１の実施の形態に係る対応関係情報の算出処理手順と同様であるので、その説明を省略する。したがって、ここでは第２の実施の形態に係るパターン形状の予測処理手順について説明する。なお、第１の実施の形態で説明したパターン形状の予測処理手順と同様の処理を行う手順についてはその説明を省略する。
【００８１】
パターン形状予測装置１０は、外部装置などから送られてくる形状予測用パターンデータｂをパターンデータ入力部１１に入力する。エッジ位置設定部１７は、形状予測用パターンデータｂのパターンエッジ上に、複数の評価ポイントを設定する。このとき、本実施の形態のエッジ位置設定部１７は、パターンエッジの位置に応じて評価ポイントＰの配置間隔を調整する。
【００８２】
図１７は、評価ポイントの配置間隔を説明するための図である。例えば、ライン＆スペースの中央部のように隣接するパターンの配置環境に変化がないような部分は、評価ポイントＰを細かく複数配置しても、隣接する評価ポイントＰとの間で光強度の傾きに違いがない。エッジ位置設定部１７は、このような光強度の傾きに差異が無い箇所については、評価エッジＥ２を長くし、所定の評価ポイントを代表の１点に設定する。ここでの評価エッジＥ２は、エッジ位置設定部１７によって細分されるパターンエッジの細分化後の各エッジライン（線分）である。なお、図１７では、ライン＆スペースの中央部に配置される評価エッジを評価エッジＥ２で示し、その他の評価エッジについては図示を省略している。
【００８３】
エッジ位置設定部１７は、種々の間隔で細分した評価エッジＥ２のそれぞれの中央部に評価ポイントＰを設置する。図１７では、ラインパターンの中央部に評価エッジＥ２を長くした評価ポイントＣを配置した場合を示している。
【００８４】
エッジ位置設定部１７は、パターンエッジの分割方法として種々の方法を設定することができる。ここで、パターンエッジの分割方法の一例について説明する。図１８は、パターンエッジの分割方法の一例を説明するための図である。
【００８５】
エッジ位置設定部１７は、パターンエッジ上のエッジ位置を、エッジ位置に応じた種々の間隔で配置する。具体的には、エッジ位置設定部１７は、パターンのコーナー部７１から所定距離内（領域７２内）のパターンエッジを細かく分割し、それ以外のパターンエッジを大まかに分割する。換言すると、エッジ位置設定部１７は、パターンのコーナー部７１の近傍では寸法が短い評価エッジＥ３を設定し、それ以外の部分では寸法が長い評価エッジを設定する。
寸法の長い評価エッジを設定する場合には、まず、第１の実施の形態と同様に各評価ポイントが等間隔で並ぶよう、寸法の短い評価エッジをパターンエッジ上に設定する。そして、領域７２以外の領域に位置する評価エッジのうち隣り合う評価エッジを所定数だけ選択し、選択した評価エッジを繋げたエッジラインを寸法の長い評価エッジに設定する。さらに、選択した評価エッジ上の評価ポイントの中から代表の１点（中心の評価ポイント）を選択し、選択した代表の１点のみを寸法の長い評価エッジ上の評価ポイントとする。選択しなかった評価ポイントは評価ポイントから除外しておく。なお、寸法の長い評価エッジを設定する際には、寸法の短い評価ポイント上の全ての評価ポイントを評価ポイントから除外し、寸法の長い評価エッジの中心部に新たな評価ポイントを設定してもよい。
【００８６】
この後、光強度変化量算出部１３は、第１の実施の形態で説明したパターン形状の予測処理手順と同様の処理手順によって各評価ポイントでの光強度分布を算出し、各評価ポイントでの光強度の傾きを算出する。
【００８７】
さらに、評価ポイント移動処理部１８は、評価ポイントＰの位置ずれ量ｄＸ１と、評価ポイントＰの仕上がり変動量ｄＸ２を算出する。この後、評価ポイント移動処理部１８は、算出した仕上がり変動量ｄＸ２と位置ずれ量ｄＸ１とを足し合わせた距離だけ、パターンデータに設定した評価ポイントの位置を移動させる。このとき、評価ポイント移動処理部１８は、寸法の短い評価エッジ上の評価ポイント毎（評価エッジを繋げる前の評価ポイント毎）に仕上がり変動量ｄＸ２を算出して、評価ポイントの位置を移動させる。
【００８８】
図１９は、評価ポイントの位置移動を説明するための図である。本実施の形態のパターン形状予測装置１０は、寸法の長い評価エッジ上の評価ポイントの位置を移動させる場合には、評価ポイントの数を増加させてから評価ポイントの位置を移動させる。換言すると、寸法の長い評価エッジ上の評価ポイントは、評価ポイントがパターンエッジ上で隣接配置された複数の評価ポイントとなるよう、複数からなる新たな評価ポイントに再設定される。そして、再設定した各評価ポイントの位置がそれぞれ移動させられる。
【００８９】
例えば、５つの評価ポイントの中から代表点を選択した場合には、代表点を５つの評価ポイントに戻し、評価ポイント毎に仕上がり位置の標準偏差σ２から正規乱数を求め、評価ポイントの仕上がり変動量ｄＸ２を算出する。
【００９０】
図１９では、寸法の長い評価エッジ上の評価ポイントを評価ポイントＤ１で示している。評価ポイント移動処理部１８は、評価ポイントＤ１を移動させる場合には、評価ポイントＤ１の配置されている評価エッジを細分化して複数の評価ポイント（細分化ポイントＤ２）を設定する。この細分化ポイントＤ２が配置される各評価エッジの寸法は、図１７で説明した寸法の短い評価エッジとほぼ同じである。
【００９１】
評価ポイント移動処理部１８は、細分化ポイントＤ２毎に仕上がり位置の標準偏差σ２から正規乱数を求め、細分化ポイントＤ２の仕上がり変動量ｄＸ２を算出する。そして、それぞれの細分化ポイントＤ２に、それぞれの仕上がり変動量ｄＸ２を用いて各細分化ポイントＤ２を移動させる。図１９では、移動後の細分化ポイントを移動後細分化ポイントＤ３として示している。
【００９２】
なお、本実施の形態では、寸法の長い評価エッジ上の評価ポイントＤ１は、細分化して複数の細分化ポイントＤ２にしてから移動させたが、評価ポイントＤ１を細分化することなくそのまま移動させてもよい。
【００９３】
このように、第２の実施の形態によれば、露光シミュレーションや仕上がり位置の標準偏差σ２の算出は、代表点のみの算出でよいため、形状予測の精度を落とすことなく高速なパターン形状予測が可能となる。
【００９４】
また、代表点となる評価エッジ上の評価ポインから複数の評価ポイントを発生させて、それぞれの評価ポイント毎に仕上がり変動量ｄＸ２を算出しているので、高精度なパターン形状の予測を容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】第１の実施の形態に係るパターン形状予測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】パターン形状予測装置のハードウェア構成を示す図である。
【図３】対応関係情報の算出処理手順を示すフローチャートである。
【図４】パターン形状の予測処理手順を示すフローチャートである。
【図５】露光用マスクの一例を示す図である。
【図６】ウエハ上に形成されるパターンの一例を示す図である。
【図７】光強度分布の一例を示す図である。
【図８】左右が同程度のスペースをもつラインパターンで標準偏差を求める方法の一例を説明するための図である。
【図９】対応関係情報の一例を示す図である。
【図１０】形状予測の対象となるパターンのパターンデータの一例を示す図である。
【図１１】パターンエッジ上に配置される評価ポイントを説明するための図である。
【図１２】光学強度分布を抽出するラインを説明するための図である。
【図１３】光強度の傾きの算出方法を説明するための図である。
【図１４】評価ポイントの移動処理を説明するための図である。
【図１５】パターン形状の生成処理を説明するための図である。
【図１６】パターン形状予測装置によって予測されたパターン形状の一例を示す図である。
【図１７】評価ポイントの配置間隔を説明するための図である。
【図１８】パターンエッジの分割方法の一例を説明するための図である。
【図１９】評価ポイントの移動処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９６】
７  パターン形状予測プログラム、１０  パターン形状予測装置、１１  パターンデータ入力部、１２  光強度分布算出部、１３  光強度変化量算出部、１４  実験データ入力部、１５  対応関係算出部、１６  位置ばらつき値算出部、１７  エッジ位置設定部、１８  評価ポイント移動処理部、１９  予測形状出力部、３０  露光用マスク、４１  加工パターン、５１  光強度分布、６１  パターン形状、Ｐ  評価ポイント、Ｅ１  パターンエッジ、Ｅ２，Ｅ３  評価エッジ
【図１】
2010034402.tif 000004
【図２】
2010034402.tif 000005
【図３】
2010034402.tif 000006
【図４】
2010034402.tif 000007
【図５】
2010034402.tif 000008
【図６】
2010034402.tif 000009
【図７】
2010034402.tif 000010
【図８】
2010034402.tif 000011
【図９】
2010034402.tif 000012
【図１０】
2010034402.tif 000013
【図１１】
2010034402.tif 000014
【図１２】
2010034402.tif 000015
【図１３】
2010034402.tif 000016
【図１４】
2010034402.tif 000017
【図１５】
2010034402.tif 000018
【図１６】
2010034402.tif 000019
【図１７】
2010034402.tif 000020
【図１８】
2010034402.tif 000021
【図１９】
2010034402.tif 000022