(57)【要約】【課題】  高精度のリソグラフィシミュレーションを簡易な方法で行うことが可能なシミュレーション方法を提供する。【解決手段】  リソグラフィシミュレーションの対象となるマスクパターンに対して、パターン寸法とパターンバイアス量との関係が規定された参照テーブルを参照してバイアス処理を施す工程Ｓ２と、バイアス処理が施されたマスクパターンの光学像を求める工程Ｓ３とを備える。【選択図】      図１
2008233686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィシミュレーションの対象となるマスクパターンに対して、パターン寸法とパターンバイアス量との関係が規定された参照テーブルを参照してバイアス処理を施す工程と、
前記バイアス処理が施されたマスクパターンの光学像を求める工程と、
を備えたことを特徴とするリソグラフィシミュレーション方法。
【請求項２】
前記バイアス処理が施されたマスクパターンの光学像は、マスク薄膜近似モデルを用いて求められる
ことを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィシミュレーション方法。
【請求項３】
前記参照テーブルでは、パターンの厚みを変数として含む物理モデルを用いて求められたマスクパターンの光学像とバイアス処理が施されたマスクパターンの光学像との差異が所定の基準を満たすように、前記パターン寸法と前記パターンバイアス量との関係が規定されている
ことを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィシミュレーション方法。
【請求項４】
前記パターン寸法には、ライン幅及びスペース幅の少なくとも一方が含まれる
ことを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィシミュレーション方法。
【請求項５】
リソグラフィシミュレーションに適用されるプログラムであって、
コンピュータに、
リソグラフィシミュレーションの対象となるマスクパターンに対して、パターン寸法とパターンバイアス量との関係が規定された参照テーブルを参照してバイアス処理を施す手順と、
前記バイアス処理が施されたマスクパターンの光学像を求める手順と、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィシミュレーション方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
マスクパターン（マスクレイアウト）の微細化に伴い、リソグラフィシミュレーションの精度を確保することが難しくなってきている。
【０００３】
例えば、マスク薄膜近似モデルによって得られたシミュレーション結果と、マスク立体効果（mask topography effect）を反映した厳密な計算によって得られたシミュレーション結果との間には、大きな差異が生じてきている（例えば、非特許文献１参照）。したがって、高精度のシミュレーションを行うためには、マスク立体効果を反映した厳密な計算、すなわちマスク近傍の電磁場を考慮した厳密な計算を行う必要がある。しかしながら、マスク立体効果を反映した物理モデルを用いて厳密な計算を行おうとすると、計算量が膨大になるという問題が生じる。
【０００４】
したがって、従来は、マスク立体効果を考慮した高精度のリソグラフィシミュレーションを簡易な方法で行うことは困難であった。
【非特許文献１】Proc. SPIE2005, vol.5754, p.383-394, March 2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、高精度のリソグラフィシミュレーションを簡易な方法で行うことが可能なシミュレーション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】
【０００６】
本発明の第１の視点に係るリソグラフィシミュレーション方法は、リソグラフィシミュレーションの対象となるマスクパターンに対して、パターン寸法とパターンバイアス量との関係が規定された参照テーブルを参照してバイアス処理を施す工程と、前記バイアス処理が施されたマスクパターンの光学像を求める工程と、を備える。
【０００７】
本発明の第２の視点に係るプログラムは、リソグラフィシミュレーションに適用されるプログラムであって、コンピュータに、リソグラフィシミュレーションの対象となるマスクパターンに対して、パターン寸法とパターンバイアス量との関係が規定された参照テーブルを参照してバイアス処理を施す手順と、前記バイアス処理が施されたマスクパターンの光学像を求める手順と、を実行させるためのものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高精度のリソグラフィシミュレーションを簡易な方法で実現することが可能となる。
【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リソグラフィシミュレーション方法の基本的な手順を示したフローチャートである。
【００１１】
まず、パターン寸法とマスク立体効果（mask topography effect）を考慮したパターンバイアス量との関係が規定された参照テーブルを用意する（Ｓ１）。以下、詳細に説明する。
【００１２】
図２及び図３は、マスク立体効果について示した説明図である。図２（ａ）及び図３（ａ）は、フォトマスクを模式的に示した図であり、５０はフォトマスク、５１は遮光部、５２は透光部を示している。図２（ｂ）及び図３（ｂ）は、フォトマスク５０を通過した光の電場分布を示した図であり、Ｐはマスク立体効果に基づく実際の電場分布、Ｑはマスク薄膜近似（thin film approximation）モデル（フォトマスク上のパターンの厚さをゼロと仮定したモデル）を用いて算出された電場分布である。
【００１３】
マスク立体効果には、大きく分けて、エッジスキャッタリング効果、斜入射効果及び導波路効果がある。エッジスキャッタリング効果は、図２に示すように、フォトマスク５０の遮光部５１と透光部５２との境界（エッジ）で電場分布にスキャッタリングが生じる現象であり、基本的にすべてのエッジで生じ得るものである。斜入射効果及び導波路効果は、図３に示すように、遮光部５１に挟まれた透光部（開口部）５２を通過する光が減衰する現象であり、透光部５２の開口幅（スペース幅）が狭くなるにしたがって斜入射効果及び導波路効果は増大する。斜入射効果は、斜入射光（フォトマスク５０に対して斜め方向から入射する光）に起因して、遮光部５１と透光部５２との境界（エッジ）で光強度が減衰する現象である。導波路効果も、透光部（開口部）５２を通過する光強度が減衰する現象であり、透光部５２の開口幅（スペース幅）が狭くなると導波路効果は特に顕在化してくる。ここでは、斜入射効果及び導波路効果を狭義のマスク立体効果とする。
【００１４】
図４は、ラインアンドスペースパターンについて、シミュレーションによる光学像の計算結果を示した図である。図５に示すように、光学像１４は、照明光をフォトマスク１１上のマスクパターン１２に照射したときに得られる、投影光学系１３を通過した光の光強度分布に基づいて規定される。図４において、（ａ）は、マスク立体効果を反映した厳密な物理モデルを用いて算出された光学像の計算結果である。（ｂ）は、マスク薄膜近似モデル（フォトマスク上のパターンの厚さをゼロと仮定したモデル）を用いて算出された光学像の計算結果である。
【００１５】
シミュレーションに用いたラインアンドスペースパターンは、ライン幅Ｌ及びスペース幅Ｓともに５０ｎｍである。シミュレーションに用いたマスクは、倍率４のattPSM(attenuated phase shift mask)である。シミュレーション条件は、露光光の波長：１９３ｎｍ、ＮＡ：１．３、照明：輪帯照明、である。
【００１６】
図４からわかるように、マスク立体効果を反映した厳密な物理モデルを用いて算出された光学像（ａ）と、マスク薄膜近似モデルを用いて算出された光学像（ｂ）との間には、大きな誤差が存在する。
【００１７】
ラインアンドスペースパターンのライン幅Ｌ及びスペース幅Ｓを変化させて、上述したシミュレーションと同様のシミュレーションを行った。すなわち、（Ｌ＝４８ｎｍ、Ｓ＝５２ｎｍ）、（Ｌ＝４９ｎｍ、Ｓ＝５１ｎｍ）、（Ｌ＝５１ｎｍ、Ｓ＝４９ｎｍ）、（Ｌ＝５２ｎｍ、Ｓ＝４８ｎｍ）、というようにライン幅Ｌ及びスペース幅Ｓを変化させ、マスク薄膜近似モデルを用いたシミュレーションを行った。ライン幅Ｌ及びスペース幅Ｓの変化幅は０．２５ｎｍとした。その結果、（Ｌ＝５３．７５ｎｍ、Ｓ＝４６．２５ｎｍ）のときに、マスク立体効果を反映した厳密な物理モデルを用いたシミュレーション結果（ライン幅Ｌ＝５０ｎｍ、スペース幅Ｓ＝５０ｎｍ）に最も近いシミュレーション結果が得られた。
【００１８】
図６は、上述したシミュレーションによる光学像の計算結果を示した図である。図６において、（ａ）は、マスク立体効果を反映した厳密な物理モデルを用いて算出された光学像の計算結果である（ライン幅Ｌ＝５０ｎｍ、スペース幅Ｓ＝５０ｎｍ）。（ｂ）は、マスク薄膜近似モデルを用いて算出された光学像の計算結果である（ライン幅Ｌ＝５３．７５ｎｍ、スペース幅Ｓ＝４６．２５ｎｍ）。図６に示されるように、ライン幅Ｌを３．７５ｎｍ増加させ、スペース幅Ｓを３．７５ｎｍ減少させることにより、マスク薄膜近似モデルを用いたシミュレーションによって、厳密な物理モデルを用いたシミュレーション結果を非常によく近似できることがわかる。
【００１９】
以上のことからわかるように、パターンのライン幅Ｌ及びスペース幅Ｓを変化させることで、マスク立体効果を擬似的にリソグラフィシミュレーションに反映させることが可能である。言い換えると、パターンのバイアス量を変化させることで、マスク立体効果を擬似的にリソグラフィシミュレーションに反映させることが可能である。上述した例では、１つのエッジ当たりのバイアス量、すなわちエッジ移動量は、１．８７５ｎｍ（＝３．７５ｎｍ／２）となる。
【００２０】
また、すでに述べたように、開口部のスペース幅が狭くなるにしたがって、マスク立体効果（斜入射効果及び導波路効果）は増大し、開口部を通過する光の減衰率が大きくなる。したがって、バイアス量は、ライン幅Ｌ及びスペース幅Ｓといったパターン寸法に依存する。そこで、パターン寸法とパターンバイアス量との関係を規定した参照テーブルを予め作成しておけば、マスク立体効果を反映した厳密な物理モデルを用いずに、擬似的にマスク立体効果をシミュレーションに反映させることが可能である。
【００２１】
図７は、参照テーブルの一例を示した図である。図７に示した例では、パターン寸法としてスペース幅Ｓを用いている。また、バイアス量は、図８に示すように、スペース幅Ｓを規定する対向パターン２０のエッジ移動量Ｂに対応する。図７に示すように、参照テーブルでは、パターン寸法に応じてバイアス量が規定されている。例えば、スペース幅Ｓが５０ｎｍの場合には、スペース幅Ｓを規定する対向パターンそれぞれについて、バイアス量は１．６２５ｎｍとなる。したがって、リソグラフィシミュレーションでは、スペース幅Ｓ’が４６．７５ｎｍ（＝５０ｎｍ−（１．６２５×２）ｎｍ）であるとして、計算が行われる。
【００２２】
図９は、参照テーブルを作成するための手順を示したフローチャートである。
【００２３】
まず、テストパターンを用意する（Ｓ１１）。このテストパターンに対して、マスク立体効果を反映した厳密な物理モデル（すなわち、パターンの厚みを変数として含む物理モデル）を用いて光学像を計算する（Ｓ１２）。例えば、スペース幅Ｓが５０ｎｍのテストパターンであれば、スペース幅Ｓを５０ｎｍとして厳密計算を行う。具体的には、マスク近傍の電場分布を、マクスウェル方程式に基づく数値計算によって求める。例えば、実際のマスク材料の光学定数や光の入射角をパラメータとして、ＦＤＴＤ（有限領域時間差分法）やＲＣＷＡ（厳密結合波解析法）によって数値計算を行う。そして、数値計算によって得られたマスク近傍の電場分布を用いて、投影光学系を通過した光の強度分布を計算し、一定スレショルドでスライスすることで寸法を算出する。
【００２４】
次に、テストパターンを摂動させる（Ｓ１３）。すなわち、テストパターンに対してバイアス量Ｂを与える。続いて、摂動処理（バイアス処理）が施されたテストパターンに対して、マスク薄膜近似モデルを用いて光学像を計算する（Ｓ１４）。
【００２５】
次に、Ｓ１２のステップで得られた光学像とＳ１４のステップで得られた光学像とを比較する（Ｓ１５）。さらに、比較結果に基づき、両者の差異が所定の基準を満たしているか否か（両者の差異が所定の範囲内であるか否か）を判断する（Ｓ１６）。所定の基準を満たしている場合には、スペース幅Ｓに対するバイアス量Ｂが決定される（Ｓ１７）。所定の基準を満たしていない場合には、Ｓ１３のステップに戻り、バイアス量Ｂを変えてＳ１４〜Ｓ１６のステップを実行する。このようにして、所定の基準を満たすまで、Ｓ１３〜Ｓ１６のステップを繰り返す。
【００２６】
以上のようにして、あるテストパターン（例えば、スペース幅Ｓが５０ｎｍのテストパターン）について、パターン寸法とバイアス量との関係が求められる。同様にして、他のテストパターン（例えば、スペース幅Ｓを変えたテストパターン）についても、パターン寸法とバイアス量との関係を求める。このようにして得られたパターン寸法とバイアス量との関係に基づき、参照テーブルが作成される。
【００２７】
以上のようにして、パターン寸法とパターンバイアス量との関係が規定された参照テーブルが用意される（Ｓ１、図１参照）。
【００２８】
リソグラフィシミュレーションでは、シミュレーションの対象となるマスクパターンに対して、参照テーブルを参照してバイアス処理を実行する（Ｓ２）。例えば、スペース幅Ｓが５０ｎｍのパターンに対しては、図７の参照テーブルを参照して、バイアス量を１．６２５ｎｍに設定する。したがって、バイアス処理後のスペース幅Ｓは４６．７５ｎｍ（＝５０ｎｍ−（１．６２５×２）ｎｍ）となる。
【００２９】
次に、バイアス処理が施されたマスクパターンに対してシミュレーションを実行し、バイアス処理が施されたマスクパターンの光学像を求める（Ｓ３）。すなわち、マスク立体効果を反映した厳密な物理モデルを用いずに、マスク薄膜近似モデルを用いた簡単な計算によって光学像を算出する。すでに述べたことからわかるように、このようにして得られた光学像は、マスク立体効果が擬似的に反映されたものとなっており、マスク立体効果を反映した厳密な物理モデルを用いて算出された光学像とよく一致している。
【００３０】
以下、本実施形態のリソグラフィシミュレーション方法の評価結果について述べる。
【００３１】
図１０は、評価に用いたマスクパターン（マスクレイアウト）を示した図である。パターンのライン幅はＬ１であり、スペース幅はＳ１及びＳ２である。Ｌ１及びＳ１の寸法は５０ｎｍに固定し、Ｓ２の寸法は５０ｎｍ、７０ｎｍ、１００ｎｍ及び２００ｎｍの４種類とした。
【００３２】
図１１は、評価結果を示した図である。（ａ）は、本実施形態のリソグラフィシミュレーション方法を適用した場合の評価結果である。すなわち、バイアス処理が施されたマスクパターンに対してマスク薄膜近似モデルを用いてシミュレーションを行った場合の評価結果である。本実施形態のリソグラフィシミュレーション方法を用いて算出されたＳ１の寸法と、マスク立体効果を反映した厳密な物理モデルを用いて算出されたＳ１の寸法との寸法差が示されている。（ｂ）は、比較例のリソグラフィシミュレーション方法を適用した場合の評価結果である。比較例では、バイアス処理は行わずに、単にマスク薄膜近似モデルを用いてシミュレーションを行っている。比較例のリソグラフィシミュレーション方法を用いて算出されたＳ１の寸法と、マスク立体効果を反映した厳密な物理モデルを用いて算出されたＳ１の寸法との寸法差が示されている。
【００３３】
比較例の場合には、Ｓ２の寸法が７０ｎｍ及び１００ｎｍの場合には寸法差は比較的小さいが、Ｓ２の寸法が５０ｎｍ及び２００ｎｍの場合には寸法差が非常に大きくなっている。これに対して、本実施形態の場合には、Ｓ２の寸法が５０ｎｍ、７０ｎｍ、１００ｎ及び２００ｎｍいずれの場合にも、寸法差は小さくなっている。したがって、本実施形態の方法を用いることで、シミュレーション精度を向上させることができる。
【００３４】
以上のように、本実施形態では、パターン寸法とパターンバイアス量との関係が規定された参照テーブルを予め作成しておき、リソグラフィシミュレーションの対象となるマスクパターンに対して参照テーブルを参照してバイアス処理を施す。このようなバイアス処理を施すことにより、擬似的にマスク立体効果が反映されたシミュレーションによって、マスクパターンの光学像を求めることができる。したがって、本実施形態によれば、高精度のリソグラフィシミュレーションを簡易な方法で行うことが可能となる。
【００３５】
なお、上述した実施形態では、パターン寸法としてスペース幅を想定したが、パターン寸法としてライン幅を想定してもよい。また、パターン寸法としてライン幅及びスペース幅の両方を想定してもよい。
【００３６】
また、上述した実施形態で述べたリソグラフィシミュレーション方法は、半導体装置の製造方法に適用可能である。図１２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。
【００３７】
まず、設計データを用意し（Ｓ２１）、上述した実施形態で述べた方法によってリソグラフィシミュレーションを行う（Ｓ２２）。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（Ｓ２３）。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（Ｓ２４）。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（Ｓ２５）。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（Ｓ２６）、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（Ｓ２７）。
【００３８】
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。
【００３９】
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】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係るリソグラフィシミュレーション方法の基本的な手順を示したフローチャートである。
【図２】マスク立体効果について示した説明図である。
【図３】マスク立体効果について示した説明図である。
【図４】シミュレーションによる光学像の計算結果を示した図である。
【図５】光学像について示した図である。
【図６】シミュレーションによる光学像の計算結果を示した図である。
【図７】本発明の実施形態に係り、参照テーブルの一例を示した図である。
【図８】本発明の実施形態に係り、スペース幅及びバイアス量について示した図である。
【図９】本発明の実施形態に係り、参照テーブルを作成するための手順を示したフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態及び比較例に係るリソグラフィシミュレーション方法の評価に用いたマスクパターンを示した図である。
【図１１】本発明の実施形態及び比較例に係るリソグラフィシミュレーション方法の評価結果を示した図である。
【図１２】本発明の実施形態に係り、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】
【００４１】
１１…フォトマスク      １２…マスクパターン
１３…投影光学系      １４…光学像
２０…対向パターン
５０…フォトマスク      ５１…遮光部      ５２…透光部
【図１】
2008233686.tif 000003
【図２】
2008233686.tif 000004
【図３】
2008233686.tif 000005
【図４】
2008233686.tif 000006
【図５】
2008233686.tif 000007
【図６】
2008233686.tif 000008
【図７】
2008233686.tif 000009
【図８】
2008233686.tif 000010
【図９】
2008233686.tif 000011
【図１０】
2008233686.tif 000012
【図１１】
2008233686.tif 000013
【図１２】
2008233686.tif 000014