(57)【要約】      （修正有）【課題】的確な評価を行うことが可能なシミュレーションモデルの評価方法等を提供する。【解決手段】第１のパターンに基づく所定の処理によって生成される第２のパターンを予測するためのシミュレーションモデルを用意する工程ＳＴ１２と、シミュレーションモデルを用いて第２のパターンを予測する工程ＳＴ１３と、予測された第２のパターンに疑似的な寸法誤差成分を付加した疑似パターンを生成する工程ＳＴ１４と、疑似パターンに適合するようにシミュレーションモデルに含まれるパラメータを変化させる工程ＳＴ１５と、変化したパラメータを含んだシミュレーションモデルを用いて第２のパターンを再予測する工程ＳＴ１６と、再予測された第２のパターンと疑似パターンとの寸法差を求める工程ＳＴ１７と、疑似的な寸法誤差成分と寸法差との関係を求める工程ＳＴ１８とを備える。【選択図】図１
2008064862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のパターンに基づく所定の処理によって生成される第２のパターンを予測するためのシミュレーションモデルを用意する工程と、
前記シミュレーションモデルを用いて前記第２のパターンを予測する工程と、
前記予測された第２のパターンに疑似的な寸法誤差成分を付加した疑似パターンを生成する工程と、
前記疑似パターンに適合するように前記シミュレーションモデルに含まれるパラメータを変化させる工程と、
前記変化したパラメータを含んだシミュレーションモデルを用いて前記第２のパターンを再予測する工程と、
前記再予測された第２のパターンと前記疑似パターンとの寸法差を求める工程と、
前記疑似的な寸法誤差成分と前記寸法差との関係を求める工程と、
を備えたことを特徴とするシミュレーションモデルの評価方法。
【請求項２】
前記第１のパターンはマスクパターンに対応し、
前記第２のパターンはフォトレジストパターンに対応し、
前記所定の処理はフォトリソグラフィ処理を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のシミュレーションモデルの評価方法。
【請求項３】
前記疑似的な寸法誤差成分は、乱数を用いて生成され、
前記乱数は、正規分布、コーシー分布、ポアソン分布又は一様分布に基づいて分布している
ことを特徴とする請求項１に記載のシミュレーションモデルの評価方法。
【請求項４】
コンピュータに、
第１のパターンに基づく所定の処理によって生成される第２のパターンを予測するためのシミュレーションモデルを用意する手順と、
前記シミュレーションモデルを用いて前記第２のパターンを予測する手順と、
前記予測された第２のパターンに疑似的な寸法誤差成分を付加した疑似パターンを生成する手順と、
前記疑似パターンに適合するように前記シミュレーションモデルに含まれるパラメータを変化させる手順と、
前記変化したパラメータを含んだシミュレーションモデルを用いて前記第２のパターンを再予測する手順と、
前記再予測された第２のパターンと前記疑似パターンとの寸法差を求める手順と、
前記疑似的な寸法誤差成分と前記寸法差との関係を求める手順と、
を実行させるためのプログラム。
【請求項５】
請求項１に記載の評価方法を用いて評価されたシミュレーションモデルによって得られた指針に基づいてフォトマスクを作製する工程と、
前記フォトマスクに形成されたパターンを半導体ウエハ上のフォトレジストに転写する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シミュレーションモデルの評価方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の高集積化に伴い、リソグラフィシミュレーションがますます重要になってきている。精度の高いリソグラフィシミュレーションを行うためには、最適なシミュレーションモデルを選択することが重要である。そのため、シミュレーションモデルの評価方法についての提案が従来よりなされている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、シミュレーションモデルの評価に用いる実験値には、各種の誤差が含まれている。そのため、従来は実験値の誤差を考慮に入れた、的確なシミュレーションモデルの評価を行うことが困難であった。
【非特許文献１】Proc. SPIE vol.4691 (2002), p.377-394
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、的確な評価を行うことが可能なシミュレーションモデルの評価方法等を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の視点に係るシミュレーションモデルの評価方法は、第１のパターンに基づく所定の処理によって生成される第２のパターンを予測するためのシミュレーションモデルを用意する工程と、前記シミュレーションモデルを用いて前記第２のパターンを予測する工程と、前記予測された第２のパターンに疑似的な寸法誤差成分を付加した疑似パターンを生成する工程と、前記疑似パターンに適合するように前記シミュレーションモデルに含まれるパラメータを変化させる工程と、前記変化したパラメータを含んだシミュレーションモデルを用いて前記第２のパターンを再予測する工程と、前記再予測された第２のパターンと前記疑似パターンとの寸法差を求める工程と、前記疑似的な寸法誤差成分と前記寸法差との関係を求める工程と、を備える。
【０００６】
本発明の第２の視点に係るプログラムは、コンピュータに、第１のパターンに基づく所定の処理によって生成される第２のパターンを予測するためのシミュレーションモデルを用意する手順と、前記シミュレーションモデルを用いて前記第２のパターンを予測する手順と、前記予測された第２のパターンに疑似的な寸法誤差成分を付加した疑似パターンを生成する手順と、前記疑似パターンに適合するように前記シミュレーションモデルに含まれるパラメータを変化させる手順と、前記変化したパラメータを含んだシミュレーションモデルを用いて前記第２のパターンを再予測する手順と、前記再予測された第２のパターンと前記疑似パターンとの寸法差を求める手順と、前記疑似的な寸法誤差成分と前記寸法差との関係を求める手順と、を実行させるためのプログラムである。
【０００７】
本発明の第３の視点に係る半導体装置の製造方法は、前記評価方法を用いて評価されたシミュレーションモデルによって得られた指針に基づいてフォトマスクを作製する工程と、前記フォトマスクに形成されたパターンを半導体ウエハ上のフォトレジストに転写する工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、誤差を考慮に入れた、シミュレーションモデルの的確な評価を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係るシミュレーションモデルの評価方法の概略を示したフローチャートである。本実施形態では、フォトマスク上のマスクパターンからフォトレジストパターンを予測するためのリソグラフィシミュレーションモデルの評価方法について説明する。
【００１１】
まず、評価に用いるマスクパターンのデータを用意する（ＳＴ１１）。図２は、評価用パターンの例を示した図である。図２（ａ）は１本のラインパターン１１を、図２（ｂ）は島状パターン１２を、図２（ｃ）はラインアンドスペースパターン１３を示している。実際には、図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示した評価用パターンは、それぞれ１種類だけではなく、それぞれ寸法が異なる複数のパターンが用意されている。例えば、図２（ａ）に示した１本のラインパターン１１では、ライン幅Ｗ１が異なる複数種類のパターンが評価用パターンとして用意されている。また、図２（ｂ）に示した島状パターン１２についても、ライン幅Ｗ２が異なる複数種類のパターンが評価用パターンとして用意されている。さらに、図２（ｃ）に示したラインアンドスペースパターン１３では、ライン幅Ｗ３及びスペース幅Ｓ３が異なる複数種類のパターンが評価用パターンとして用意されている。
【００１２】
次に、マスクパターンに基づくフォトリソグラフィ処理によって生成されるフォトレジストパターンを予測するためのリソグラフィシミュレーションモデル（初期リソグラフィシミュレーションモデルＳ0）を用意する（ＳＴ１２）。
【００１３】
リソグラフィシミュレーションモデルには、光学モデルとレジストモデルがある。フォトリソグラフィでは、照明光をフォトマスクに照射し、フォトマスクを透過した光が投影光学系を介して半導体ウエハ上のフォトレジストに照射される。フォトレジスト上には、フォトマスクに形成されたマスクパターンに対応した光学像が投影される。このフォトレジスト上の光学像の光強度分布を計算するのが光学モデルである。フォトレジストには、フォトレジスト上の光学像の光強度分布に応じて潜像が形成され、現像処理を行うことで潜像に応じたフォトレジストパターンが得られる。現像処理によって溶解するフォトレジストの量を計算するのがレジストモデルである。光学モデルとレジストモデルを組み合わせることで、フォトレジストパターンの寸法をシミュレーションすることができる。
【００１４】
ここで、レジストモデルの例を２つあげる。１つはガウスぼかしモデルであり、もう１つはスロープ（slope）変調モデルである。
【００１５】
ガウスぼかしモデルは、光強度分布に応じたフォトレジスト中の酸の拡散をモデル化ものであり、以下の式
【数１】
2008064862.tif 000003
【００１６】
で表される。ただし、Ｉ'(ｘ',ｙ')は光学モデルによって計算された光強度分布、ΔＬは酸の拡散長を決めるパラメータである。
【００１７】
スロープ（slope）変調モデルは、フォトレジスト中の像コントラストを変調するモデルであり、以下の式
【数２】
2008064862.tif 000004
【００１８】
【数３】
2008064862.tif 000005
【００１９】
で表される。ただし、Ｉ'(ｘ,ｙ)は光学モデルによって計算された光強度分布、βはコントラストの変調量を表すパラメータである。
【００２０】
レジストモデルを用いてシミュレーションを行う際には、まず、実験結果がよりよく再現されるように、パラメータΔＬの値やパラメータβの値をフィッティングさせる。すなわち、シミュレーションによって得られたフォトレジストパターンの寸法と、実験によって得られたフォトレジストパターンの寸法とを比較し、両者の寸法差が最も小さくなるように、パラメータΔＬの値やパラメータβの値は決められる。
【００２１】
このようにして、初期リソグラフィシミュレーションモデルＳ0が決められるが、実験値（測定値）には、プロセスばらつきや測定ばらつき等に起因して誤差が含まれている。したがって、初期リソグラフィシミュレーションモデルＳ0に含まれるパラメータも、誤差成分を含んだものとなっている。
【００２２】
次に、初期リソグラフィシミュレーションモデルＳ0を用いてフォトレジストパターンを予測する（ＳＴ１３）。このときのフォトレジストパターンの寸法（線幅）の予測値をＷ0,jとする。具体的には、初期リソグラフィシミュレーションモデルＳ0を用いて、図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示した各パターン１１、１２及び１３の寸法（線幅）Ｗ0,jを予測する。
【００２３】
次に、予測されたフォトレジストパターンに疑似的な寸法誤差成分を付加し、寸法（線幅）Ｗ0,j'の疑似パターンを生成する（ＳＴ１４）。すなわち、実際のプロセス誤差や測定誤差の代わりに、疑似的な寸法誤差成分を付加する。疑似的な寸法誤差成分は、乱数を用いて生成される。生成された乱数は、正規分布、コーシー分布、ポアソン分布又は一様分布に基づいて分布している。ここでは、予測値Ｗ0,jに標準偏差ａ（例えばａ＝２ｎｍ）の乱数成分Δｊを付加し、寸法Ｗ0,j'の疑似パターンを生成する。具体的には、図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示した各パターン１１、１２及び１３の各予測値（線幅）Ｗ0,jに、乱数成分Δｊを付加する。すなわち、
Ｗ0,j'＝Ｗ0,j＋Δｊ
となる。図３に、付加した乱数の分布の一例を示す。
【００２４】
次に、疑似パターン（寸法（線幅）Ｗ0,j'）に適合するように、シミュレーションモデルに含まれるパラメータを変化させ、シミュレーションモデルＳ0'を生成する（ＳＴ１５）。例えば、シミュレーションモデルにガウスぼかしモデルを用いた場合には、シミュレーションによる予測値と疑似パターンの寸法Ｗ0,j'とができるだけ近くなるように、試行錯誤的にΔＬの値を求める。具体的には、図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示したパターン１１、１２及び１３について、シミュレーションによる予測値と疑似パターンの寸法Ｗ0,j'とができるだけ近くなるように、パターン１１、１２及び１３に対して共通のΔＬの値を求める。
【００２５】
次に、リソグラフィシミュレーションモデルＳ0'を用いて、フォトレジストパターンを再予測する（ＳＴ１６）。このときのフォトレジストパターンの寸法（線幅）の予測値をＷ0,j''とする。具体的には、シミュレーションモデルＳ0'を用いて、図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示した各パターン１１、１２及び１３の寸法（線幅）Ｗ0,j''を予測する。予測値Ｗ0,j''と疑似パターンの寸法Ｗ0,j'とは一般に異なる。すなわち、ＳＴ１５のステップでは、パターン１１、１２及び１３に対して共通のΔＬの値を求めているため、各パターン１１、１２及び１３について、予測値Ｗ0,j''と疑似パターンの寸法Ｗ0,j'とは一般的には一致しない。
【００２６】
次に、再予測されたフォトレジストパターンと疑似パターンとの寸法差を求める（ＳＴ１７）。すなわち、予測値Ｗ0,j''と疑似パターンの寸法Ｗ0,j'との寸法差ΔＷ0,j（ΔＷ0,j＝Ｗ0,j''−Ｗ0,j'）を求める。
【００２７】
次に、乱数成分Δｊと寸法差ΔＷ0,jとの相関関係を求める（ＳＴ１８）。図４は、ガウスぼかしモデルについて、乱数成分Δｊと寸法差ΔＷ0,jとの相関関係の一例を示した図である。図５は、スロープ変調モデルについて、乱数成分Δｊと寸法差ΔＷ0,jとの相関関係の一例を示した図である。図４（ガウスぼかしモデル）の場合には相関係数は０．８４であり、図５（スロープ変調モデル）の場合には相関係数は０．６５であった。
【００２８】
例えば、誤差の影響を全く受けないシミュレーションモデルでは、誤差成分の付加前後でシミュレーションモデルは変動しないため、Ｓ0＝Ｓ0'となる。このとき、予測値Ｗ0,jと予測値Ｗ0,j''とは等しい（Ｗ0,j＝Ｗ0,j''）ため、乱数成分Δｊと寸法差ΔＷ0,jとは等しくなる（Δｊ＝ΔＷ0,j）。この場合には、相関係数は１となる。
【００２９】
シミュレーションモデルが誤差の影響を受ける場合には、誤差成分の付加前後でシミュレーションモデルが変動するため、Ｓ0とＳ0'とは異なる。このとき、予測値Ｗ0,jと予測値Ｗ0,j''とは異なるため、乱数成分Δｊと寸法差ΔＷ0,jとは異なる。したがって、相関係数は１よりも小さくなる。
【００３０】
Ｓ0とＳ0'とが異なれば異なるほど、Ｓ0を用いた予測値とＳ0'を用いた予測値との違いも大きくなる。例えば、ガウスぼかしモデルを用いた場合には、Ｓ0に含まれるパラメータΔＬとＳ0'に含まれるパラメータΔＬとの違いが大きくなればなるほど、Ｓ0を用いた予測値とＳ0'を用いた予測値との違いも大きくなる。このような場合には、乱数成分Δｊと寸法差ΔＷ0,jとの違いも大きくなり、乱数成分Δｊと寸法差ΔＷ0,jとの相関係数は小さくなる。
【００３１】
以上のことから、誤差成分を付加したときに大きく変動するシミュレーションモデルでは相関係数が小さくなり、誤差成分を付加したときに大きく変動しないシミュレーションモデルでは相関係数が大きくなる。したがって、相関係数が大きいシミュレーションモデルは、プロセス誤差や測定誤差の影響を受けにくい良いモデルであると評価することができる。上述した例では、図４（ガウスぼかしモデル）の場合には相関係数が０．８４であり、図５（スロープ変調モデル）の場合には相関係数は０．６５であるため、シミュレーションモデルとしてガウスぼかしモデルを採用することで、プロセス誤差や測定誤差の影響を受けにくい高精度のリソグラフィシミュレーションを行うことができる。
【００３２】
以上述べたように、本実施形態では、疑似的な寸法誤差成分を考慮してシミュレーションモデルを評価することにより、プロセス誤差や測定誤差の影響の受けにくさを的確に評価することができ、シミュレーションモデルを的確に評価することができる。
【００３３】
なお、上述したシミュレーションモデルの評価方法は、半導体装置の製造方法に適用可能である。図６は、半導体装置の製造方法の概略を示したフローチャートである。
【００３４】
まず、上述した実施形態の方法を用いて、各種のシミュレーションモデルを評価する（ＳＴ３１）。続いて、シミュレーションモデルの評価結果に基づき、最良のシミュレーションモデルを選択する（ＳＴ３２）。さらに、選択したシミュレーションモデルを用いて、リソグラフィシミュレーションを行う（ＳＴ３３）。続いて、リソグラフィシミュレーションによって得られた指針に基づき、設計データからマスクデータを生成する（ＳＴ３４）。さらに、生成されたマスクデータに基づいてフォトマスクを作製する（ＳＴ３５）。このようにして作製されたフォトマスクに形成されたパターンを半導体ウエハ上のフォトレジストに転写する（ＳＴ３６）。さらに、フォトレジストを現像してフォトレジストパターンを形成し（ＳＴ３７）、フォトレジストパターンをマスクとしてエッチングを行い、半導体ウエハ上にパターンを形成する（ＳＴ３８）。
【００３５】
また、上述した実施形態では、マスクパターンからフォトレジストパターンを予測するリソグラフィシミュレーションモデルについて述べたが、上述した実施形態の方法はリソグラフィシミュレーションモデル以外のシミュレーションモデルの評価にも適用可能である。例えば、マスクパターン或いはフォトレジストパターンからエッチング後のパターン（例えば、図６のＳＴ３８のステップによって得られるエッチング後のパターン）を予測するシミュレーションモデルの評価にも、上述した実施形態の評価方法は適用可能である。
【００３６】
また、上述した実施形態で述べた方法は、該方法の手順が記述されたプログラムによって動作が制御されるコンピュータによって、実現することが可能である。上記プログラムは、磁気ディスク等の記録媒体或いはインターネット等の通信回線（有線回線或いは無線回線）によって提供することが可能である。
【００３７】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係るシミュレーションモデルの評価方法の概略を示したフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態に係り、各種評価用パターンの例を示した図である。
【図３】本発明の実施形態に係り、乱数の分布の一例を示した図である。
【図４】本発明の実施形態に係り、乱数成分と寸法差との相関関係の一例を示した図である。
【図５】本発明の実施形態に係り、乱数成分と寸法差との相関関係の他の例を示した図である。
【図６】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法の概略を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１１…ラインパターン
１２…島状パターン
１３…ラインアンドスペースパターン
【図１】
2008064862.tif 000006
【図２】
2008064862.tif 000007
【図３】
2008064862.tif 000008
【図４】
2008064862.tif 000009
【図５】
2008064862.tif 000010
【図６】
2008064862.tif 000011