(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テストパターンに基づいて実際に形成されたフォトレジストパターンのＣＤ値を取得する工程と、
前記フォトレジストパターンの形状に関する情報を取得する工程と、
前記テストパターンに基づく光学像の光強度分布をシミュレーションによって求める工程と、
前記フォトレジストパターンのＣＤ値に対応した前記光強度分布上でのＣＤ値に応じて規定される実験スレショルドを求める工程と、
前記光学像の光強度分布に基づいて前記光学像の特徴量を求める工程と、
前記フォトレジストパターンの形状に関する情報と前記光学像の特徴量との第１の相関を求める工程と、
前記フォトレジストパターンの形状に関する情報と前記実験スレショルドとの第２の相関を求める工程と、
前記第１の相関及び前記第２の相関を用いて、前記光学像の特徴量と前記実験スレショルドとの第３の相関を求める工程と、
を備えたことを特徴とするシミュレーションモデルの作成方法。
【請求項２】
前記フォトレジストパターンの形状に関する情報は、前記フォトレジストパターンの側壁のテーパー角、前記フォトレジストパターンの厚さ、前記フォトレジストパターンのラウンディング、前記フォトレジストパターンのラインエッジラフネス及び前記フォトレジストパターンのライン幅ラフネスの少なくとも１つを含む
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作成方法。
【請求項３】
前記光学像の特徴量は、前記光学像の光強度分布のスロープ、前記光学像の光強度分布の最小値及び前記光学像の光強度分布の最大値の少なくとも１つを含む
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作成方法。
【請求項４】
シミュレーションモデルの作成に適用されるプログラムであって、
コンピュータに、
テストパターンに基づいて実際に形成されたフォトレジストパターンのＣＤ値を記憶する手順と、
前記フォトレジストパターンの形状に関する情報を記憶する手順と、
前記テストパターンに基づく光学像の光強度分布をシミュレーションによって求める手順と、
前記フォトレジストパターンのＣＤ値に対応した前記光強度分布上でのＣＤ値に応じて規定される実験スレショルドを求める手順と、
前記光学像の光強度分布に基づいて前記光学像の特徴量を求める手順と、
前記フォトレジストパターンの形状に関する情報と前記光学像の特徴量との第１の相関を求める手順と、
前記フォトレジストパターンの形状に関する情報と前記実験スレショルドとの第２の相関を求める手順と、
前記第１の相関及び前記第２の相関を用いて、前記光学像の特徴量と前記実験スレショルドとの第３の相関を求める手順と、
を実行させるためのプログラム。
【請求項５】
請求項１に記載の方法を用いて作成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作成方法等に関する。
【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、精度の高いシミュレーションモデルを用いることが重要である。
【０００３】
リソグラフィシミュレーションモデルの作成に際しては、実際に形成されたフォトレジストパターンのライン幅（実験値）と、シミュレーションによって得られたライン幅（シミュレーション値）との寸法差が最小となるように、リソグラフィシミュレーションモデルのパラメータを最適化する必要がある。リソグラフィシミュレーションモデルのパラメータを最適化する方法としては、回帰分析を用いた方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
回帰分析を用いた方法には、光学像の特徴量と実験スレショルドとの相関を表す関数を回帰分析によって決定する方法がある。光学像の特徴量は、フォトレジストパターンの形状や寸法に影響を与えるものであり、例えば光学像の光強度分布のスロープ（傾き）があげられる。実験スレショルドは、光学像の光強度分布上でのＣＤ値に応じて規定される光強度値である。
【０００５】
しかしながら、シミュレーションモデルの精度を向上させるために多数の様々なテストパターンを使用すると、光学像の特徴量と実験スレショルドとの間に明確な相関が見出せなくなる場合や、光学像の特徴量と実験スレショルドとの相関が低くなる場合が生じる。そのような場合には、リソグラフィシミュレーションの精度が悪化することになる。
【０００６】
このように、回帰分析を用いてリソグラフィシミュレーションモデルを作成する場合、光学像の特徴量と実験スレショルドとの間に明確な相関が見出せない場合や、光学像の特徴量と実験スレショルドとの相関が低い場合があり、精度の高いシミュレーションモデルを得ることができないという問題があった。
【非特許文献１】SPIE vol.2726, p.209-221, March 13, 1996
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、精度の高いシミュレーションモデルを得ることが可能なシミュレーションモデルの作成方法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】
【０００８】
本発明の第１の視点に係るシミュレーションモデルの作成方法は、テストパターンに基づいて実際に形成されたフォトレジストパターンのＣＤ値を取得する工程と、前記フォトレジストパターンの形状に関する情報を取得する工程と、前記テストパターンに基づく光学像の光強度分布をシミュレーションによって求める工程と、前記フォトレジストパターンのＣＤ値に対応した前記光強度分布上でのＣＤ値に応じて規定される実験スレショルドを求める工程と、前記光学像の光強度分布に基づいて前記光学像の特徴量を求める工程と、前記フォトレジストパターンの形状に関する情報と前記光学像の特徴量との第１の相関を求める工程と、前記フォトレジストパターンの形状に関する情報と前記実験スレショルドとの第２の相関を求める工程と、前記第１の相関及び前記第２の相関を用いて、前記光学像の特徴量と前記実験スレショルドとの第３の相関を求める工程と、を備える。
【０００９】
本発明の第２の視点に係るプログラムは、シミュレーションモデルの作成に適用されるプログラムであって、コンピュータに、テストパターンに基づいて実際に形成されたフォトレジストパターンのＣＤ値を記憶する手順と、前記フォトレジストパターンの形状に関する情報を記憶する手順と、前記テストパターンに基づく光学像の光強度分布をシミュレーションによって求める手順と、前記フォトレジストパターンのＣＤ値に対応した前記光強度分布上でのＣＤ値に応じて規定される実験スレショルドを求める手順と、前記光学像の光強度分布に基づいて前記光学像の特徴量を求める手順と、前記フォトレジストパターンの形状に関する情報と前記光学像の特徴量との第１の相関を求める手順と、前記フォトレジストパターンの形状に関する情報と前記実験スレショルドとの第２の相関を求める手順と、前記第１の相関及び前記第２の相関を用いて、前記光学像の特徴量と前記実験スレショルドとの第３の相関を求める手順と、を実行させるためのプログラムである。
【００１０】
本発明の第３の視点に係る半導体装置の製造方法は、前記方法を用いて作成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】
【００１１】
本発明によれば、光学像の特徴量と実験スレショルドとの相関を高精度で求めることができ、高精度のシミュレーションモデルを作成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】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
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モデルの作成方法を示したフローチャートである。図２は、本実施形態に係るリソグラフィシミュレーションモデルの作成方法を説明するための説明図である。
【００１４】
まず、ライン幅等が異なる複数種類のテストパターンを用意する（ＳＴ１１）。続いて、フォトマスク上に形成されたテストパターンをフォトレジスト膜上に投影し、現像処理によってフォトレジストパターンを実際に形成する（ＳＴ１２）。続いて、各フォトレジストパターンのＣＤ（Critical Dimension）値を測定する（ＳＴ１３）。すなわち、図２に示すように、各フォトレジストパターンのライン幅を測定する。ＣＤ値（ライン幅）は、例えばフォトレジストパターンのＳＥＭ画像から求めることができる。取得したＣＤ値は、所定の記憶領域に記憶される。
【００１５】
次に、例えばフォトレジストパターンのＳＥＭ画像から、各フォトレジストパターンの形状に関する情報を取得する（ＳＴ１４）。取得した情報は、所定の記憶領域に記憶される。図３は、フォトレジストパターンの形状に関する情報について示した図である。フォトレジストパターンの形状に関する情報には、フォトレジストパターンＲＰの側壁のテーパー角θ（図３（ａ））、フォトレジストパターンＲＰの厚さｔ（図３（ｂ））、フォトレジストパターンＲＰの終端部のラウンディング（図３（ｃ））、フォトレジストパターンのラインエッジラフネスＬＥＲ（図３（ｄ））及びフォトレジストパターンのライン幅ラフネスＬＷＲ（図３（ｄ））の少なくとも１つが含まれる。本実施形態では、フォトレジストパターンの形状に関する情報として、フォトレジストパターンＲＰの側壁のテーパー角θを用いることとする。
【００１６】
次に、各テストパターンに基づく光学像の光強度分布を、シミュレーションによって求める（ＳＴ１５）。すなわち、図２に示すように、フォトマスク上に形成されたテストパターンをフォトレジスト膜上に投影したときの、フォトレジスト膜上の光学像の光強度分布をシミュレーションによって求める。
【００１７】
次に、各テストパターンに基づく光学像の光強度分布について、図２に示した実験スレショルド（empirical threshold）を求める（ＳＴ１６）。この実験スレショルドは、フォトレジストパターンのＣＤ値に対応した光強度分布上でのＣＤ値に応じて規定される。すなわち、図２に示すように、フォトレジストパターンのＣＤ値が決まると、光学像の光強度分布上でのＣＤ値が決まる。そして、光強度分布上でのＣＤ値によって規定される光強度が決まり、この光強度が実験スレショルドに対応する。
【００１８】
次に、光学像の光強度分布に基づいて光学像の特徴量を求める（ＳＴ１７）。光学像の特徴量は、フォトレジストパターンの形状や寸法に影響を与えるものである。光学像の特徴量には、例えば図２に示すように、光学像の光強度分布のスロープ（傾き）、光学像の光強度分布の最小値Ｉmin及び光学像の光強度分布の最大値Ｉmaxの少なくとも１つが含まれる。本実施形態では、光学像の特徴量として、光学像の光強度分布のスロープを用いることとする。
【００１９】
次に、フォトレジストパターンの形状に関する情報（本実施形態では、フォトレジストパターンの側壁のテーパー角）と光学像の特徴量（本実施形態では、光学像の光強度分布のスロープ）との相関（第１の相関）を求める（ＳＴ１８）。まず、図４に示すように、複数のテストパターンそれぞれについて、フォトレジストパターンの側壁のテーパー角と光学像の光強度分布のスロープとの関係をプロットする。図４からわかるように、上記テーパー角とスロープとの相関は高い。フォトレジストは光強度に応じて溶解度が変わるため、光強度分布のスロープに応じてフォトレジストパターンのテーパー角が変化していると考えられる。続いて、図５に示すように、図４のプロット結果に基づき、回帰分析によってテーパー角とスロープとの相関を表す関数を求める。本実施形態では、変曲点が１つであることから、テーパー角とスロープの相関が２次関数で表される。
【００２０】
次に、フォトレジストパターンの形状に関する情報（本実施形態では、フォトレジストパターンの側壁のテーパー角）と実験スレショルドとの相関（第２の相関）を求める（ＳＴ１９）。まず、図６に示すように、複数のテストパターンそれぞれについて、フォトレジストパターンの側壁のテーパー角と実験スレショルドとの関係をプロットする。図６からわかるように、上記テーパー角と実験スレショルドとの相関は高い。フォトレジストパターンのテーパー角に応じてフォトレジストパターンのライン幅の測定値が変わり、その結果として実験スレショルドが変化していると考えられる。続いて、図７に示すように、図６のプロット結果に基づき、回帰分析によってテーパー角と実験スレショルドとの相関を表す関数を求める。本実施形態では、変曲点が１つであることから、テーパー角と実験スレショルドの相関が２次関数で表される。
【００２１】
次に、ＳＴ１８のステップで求めた第１の相関及びＳＴ１９のステップで求めた第２の相関を用いて、光学像の特徴量（本実施形態では、光学像の光強度分布のスロープ）と実験スレショルドとの相関（第３の相関）を求める（ＳＴ２０）。上述したように、ＳＴ１８のステップで求めた第１の相関は２次関数で表される。また、ＳＴ１９のステップで求めた第２の相関も２次関数で表される。したがって、第１の相関及び第２の相関から得られる第３の相関は、図８に示すように４次関数で表される。
【００２２】
図９及び図１０は、本実施形態の比較例について示した図である。図９は、複数のテストパターンそれぞれについて、光学像の特徴量（光学像の光強度分布のスロープ）と実験スレショルドとの関係をプロットした図である。図９からわかるように、光強度分布のスロープと実験スレショルドとの相関はあまり高くはなく、変曲点が１つであるように見える。したがって、図９のプロット結果に基づいて回帰分析を行うと、光強度分布のスロープと実験スレショルドとの相関は、図１０に示すように２次関数となる。すなわち、本実施形態のように４次関数とはならない。
【００２３】
次に、ＳＴ２０のステップで得られた第３の相関（４次関数で表された相関）を、シミュレーションモデルに組み込む（ＳＴ２１）。これにより、光学像の特徴量（本実施形態では、光学像の光強度分布のスロープ）と実験スレショルドとの相関が高精度で組み込まれたシミュレーションモデルが得られる。
【００２４】
以上のように、本実施形態では、フォトレジストパターンの形状に関する情報（例えば、フォトレジストパターンの側壁のテーパー角）と光学像の特徴量（例えば、光学像の光強度分布のスロープ）との相関（第１の相関）を求めるとともに、フォトレジストパターンの形状に関する情報と実験スレショルドとの相関（第２の相関）を求める。そして、第１の相関及び第２の相関を用いて、光学像の特徴量と実験スレショルドとの相関（第３の相関）を求めている。このような方法を用いることにより、光学像の特徴量と実験スレショルドとの相関を高精度で求めることができる（該相関を高次の関数で表すことができる）。すなわち、光学像の特徴量と実験スレショルドとの間に明確な相関が見出せない場合や、光学像の特徴量と実験スレショルドとの相関が低い場合でも、上記第１の相関及び第２の相関が高い場合には、光学像の特徴量と実験スレショルドとの相関（第３の相関）を高精度で求めることができる。したがって、本実施形態の方法を用いることにより、高精度のシミュレーションモデルを作成することが可能となる。
【００２５】
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１１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。
【００２６】
まず、上述した実施形態の方法を用いて、シミュレーションモデルを作成する（ＳＴ３１）。続いて、作成され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（ＳＴ３２）。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（ＳＴ３３）。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（ＳＴ３４）。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（ＳＴ３５）。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（ＳＴ３６）、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（ＳＴ３７）。
【００２７】
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。
【００２８】
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】
【００２９】
【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モデルの作成方法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るリソグラフィシミュレーションモデルの作成方法を説明するための説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係り、フォトレジストパターンの形状に関する情報について示した図である。
【図４】本発明の実施形態に係り、フォトレジストパターンの形状に関する情報と光学像の特徴量との関係をプロットした図である。
【図５】本発明の実施形態に係り、図４のプロット結果の回帰分析によって得られる関数を示した図である。
【図６】本発明の実施形態に係り、フォトレジストパターンの形状に関する情報と実験スレショルドとの関係をプロットした図である。
【図７】本発明の実施形態に係り、図６のプロット結果の回帰分析によって得られる関数を示した図である。
【図８】本発明の実施形態に係り、光学像の特徴量と実験スレショルドとの相関を表す関数を示した図である。
【図９】本発明の実施形態の比較例に係り、光学像の特徴量と実験スレショルドとの関係をプロットした図である。
【図１０】本発明の実施形態の比較例に係り、図９のプロット結果の回帰分析によって得られる関数を示した図である。
【図１１】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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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