(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の設計データ処理方法であって、
所定の単位グリッド長を有するグリッド上にセルの配置と配線がなされた設計データを作成した後、第１の配線と、この第１の配線と直角に接続する第２の配線が存在する図形を、前記設計データから抽出する工程と、
前記第１の配線と第２の配線が直角に接続している部分においてインナー直角部とアウター直角部を抽出し、前記インナー直角部においては、Ｎ（Ｎは整数）グリッド長を１辺とし、Ｍ（Ｍは整数）グリッド長を前記１辺に直交する他辺とする直角三角形を付加し、前記アウター直角部においては、前記直角三角形を削除するように変更した新たな設計データを作成する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の設計データ処理方法。
【請求項２】
前記設計データから抽出する工程は、前記第２の配線と直角に接続する第３の配線がさらに存在する図形を抽出する工程を含み、
前記新たな設計データを作成する工程は、前記第２の配線が前記第１の配線、前記第３の配線と直角に接続している部分において，夫々インナー直角部とアウター直角部を抽出し、前記インナー直角部においては、Ｎ（Ｎは整数）グリッド長を１辺とし、Ｍ（Ｍは整数）グリッド長を前記１辺に直交する他辺とする直角三角形を付加し、前記アウター直角部においては、前記直角三角形を削除するように変更する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の設計データ処理方法。
【請求項３】
前記新たな設計データを作成する工程の後に、光近接効果補正あるいはリサイズ処理を行なう工程をさらに具備する請求項１または２に記載の半導体装置の設計データ処理方法。
【請求項４】
コンピュータに、
所定の単位グリッド長を有するグリッド上にセルの配置と配線がなされた設計データを作成した後、第１の配線と、この第１の配線と直角に接続する第２の配線が存在する図形を、前記設計データから抽出する抽出処理と、
前記第１の配線と第２の配線が直角に接続している部分においてインナー直角部とアウター直角部を抽出し、前記インナー直角部においては、Ｎグリッド長（Ｎは整数）を１辺とし、Ｍ（Ｍは整数）グリッド長を前記１辺に直交する他辺とする直角三角形を付加し、前記アウター直角部においては、前記直角三角形を削除するように変更した新たな設計データを作成する設計データ変更処理と、
を実行させるための半導体装置設計データ処理プログラム。
【請求項５】
請求項１〜３に記載の設計データ処理方法を用いて作成されたマスクを用いて、前記設計パターンを半導体基板上に形成する工程を含む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、半導体装置における設計データ処理方法に関し、特にＯＰＣ処理時間の短縮を可能とする設計データの処理方法、そのプログラム、前記処理方法に基づいて製作されたマスクを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体製造技術の進歩は目覚しく、最小加工寸法０．０９μｍサイズの半導体装置が製造されている。このような微細化はマスクプロセス技術、光リソグラフィ技術、およびエッチング技術等の微細パターン形成技術の飛躍的な進歩により実現されている。
【０００３】
パターンサイズが充分大きい時代には、ウェハ上に形成したいＬＳＩパターンの平面形状をそのまま設計パターンとして描き、その設計パターンに忠実なマスクパターンを作成し、そのマスクパターンを投影光学系によってウェハ上に転写し、下地をエッチングすることによって、ほぼ設計パターン通りのパターンがウェハ上に形成できた。しかしパターンの微細化が進むにつれて、各プロセスでパターンを忠実に形成することが困難になってきており、最終仕上がり寸法が設計パターン通りにならない問題が生じてきた。これらの問題を解決するために、各プロセスでの変換差を考慮して、最終仕上がり寸法が設計パターンと等しくなるように、設計パターンと異なるマスクパターンを作成する手段（以下マスクデータ処理という）が非常に重要になってきている。
【０００４】
マスクデータ処理には、図形演算処理やデザインルールチェッカ（Ｄ．Ｒ．Ｃ．）等を用いてマスクパターンを変化させるＭＤＰ（Mask Design Processing）処理、近年では光近接効果（ＯＰＥ）を補正するためのＯＰＣ（Optical Proximity Correction）処理等があり、これらの処理を行なうことによって、最終仕上がり寸法が所望になるように、マスクパターンを適切に補正している。
【０００５】
近年では、デバイスパターンの微細化に伴い、リソグラフィプロセスにおけるｋ１値（ｋ１＝Ｗ／（ＮＡ／λ））、Ｗ：設計パターンの寸法、λ：露光装置の露光波長、ＮＡ：露光装置に使用されているレンズの開口数）が益々低減し、その結果ＯＰＥがより増大する傾向にあるため、ＯＰＣ処理の負荷が非常に大きくなっている。ＯＰＣ処理の高精度化を達成するために、ＯＰＥを正確に予測できる光強度シミュレータを搭載して、マスクパターン毎に適切な補正値を計算できるモデルベースＯＰＣの手法が主流となっている。
【０００６】
モデルベースＯＰＣにおいて、プロセスマージンを最大にするようなマスクパターンの補正値を算出する方法が非常に重要である。従来方法では、特定の条件下で、ウェハ上に所望の平面形状が、所望パターン平面形状と一致するように、マスクパターンの補正値を算出していたが、この手法では、補正時に想定したプロセスパラメータを所定値だけ変化させても、ウェハ上での平面形状を所定の形状スペック内に収めることはできなかった。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−０１３６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、ウェハ上での平面形状を所定の形状スペック内に収めることが可能な設計データの処理方法、それを可能にするプログラム、前記設計データの処理方法に基づいて作成されたマスクを用いた半導体装置の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体装置の設計データ処理方法は、所定の単位グリッド長を有するグリッド上にセルの配置と配線がなされた設計データを作成した後、第１の配線と、この第１の配線と直角に接続する第２の配線が存在する図形を、前記設計データから抽出する工程と、前記第１の配線と第２の配線が直角に接続している部分においてインナー直角部とアウター直角部を抽出し、前記インナー直角部においては、Ｎ（Ｎは整数）グリッド長を１辺とし、Ｍ（Ｍは整数）グリッド長を前記１辺に直交する他辺とする直角三角形を付加し、前記アウター直角部においては、前記直角三角形を削除するように変更した新たな設計データを作成する工程とを具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明の半導体装置設計データ処理プログラムは、所定の単位グリッド長を有するグリッド上にセルの配置と配線がなされた設計データを作成した後、コンピュータに、第１の配線と、この第１の配線と直角に接続する第２の配線が存在する図形を、前記設計データから抽出する抽出処理と、前記第１の配線と第２の配線が直角に接続している部分においてインナー直角部とアウター直角部を抽出し、前記インナー直角部においては、Ｎ（Ｎは整数）グリッド長を１辺とし、Ｍ（Ｍは整数）グリッド長を前記１辺に直交する他辺とする直角三角形を付加し、前記アウター直角部においては、前記直角三角形を削除するように変更した新たな設計データを作成する設計データ変更処理とを実行させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の設計データ処理方法では、コンピュータプログラムにより、設計データより第１の配線と第２の配線が直角に接続している部分を抽出し、これを９０度以外の角度で接続させるように変更した新たな設計データを作成する工程を具備しているので、ウェハ上での平面形状を所定の形状スペック内に収めることが可能となる。
【００１１】
また、このような設計データに基づくマスクを用いて半導体装置を製造するので、リソグラフィマージンが増大し、本来のデバイスの性能を低下させることなく、より難易度の低いリソグラフィプロセスで半導体デバイスを製造することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態により作成（または修正）された設計パターンであり、図１（ｂ）に従来法で作成された、修正前の設計パターンを比較として示す。即ち、通常の設計パターンで直角に折れ曲がる部分が、第１の実施形態では、隅切りされた状態に加工されている。なお、これらの設計パターンの最小幅、最小スペース幅は共に９０ｎｍで設計されている。
【００１４】
さらに、これらのパターンに対して、それぞれＯＰＣ処理を行ったマスクパターンを図２（ａ）、（ｂ）に示す。ＯＰＣ処理によって、線エッジに若干の凹凸が形成されているのがわかる。さらに、そのマスクパターンを使ったウェハ上での仕上がり平面形状を図３（ａ），（ｂ）に示す。なお、各図の（ａ）、（ｂ）は夫々対応するものである。また、図３において、実線Ｍで示されるのは設計マスクパターンであり（図２に相当）、点線Ｂで示されるのが、仕上がり時のベストケース、破線Ｗで示されるのが同ワーストケースである。
【００１５】
従来の手法では、図１（ｂ）に示すような、最小線幅と最小スペース幅の設計パターンの直角部での仕上がり形状は、図３（ｂ）に示すように、完全に直角にすることは困難であった。その理由は、露光装置の照明により照射されるマスクパターンからの回折光の全てが露光装置のレンズに入射できないためであり、特に角部での平面形状に大きく形状を与える高次の回折光がレンズの外側にはみだしてしまっているためである。
【００１６】
しかし、ＯＰＣ処理では、可能な限り設計パターンと同じ平面形状がウェハ上で形成できるように、マスクパターン形状が決められる。例えば、直角部を可能な限り忠実にウェハ上に形成できるように、マスクパターンの形状が決められるが、そのためにＯＰＣ処理では、マスクパターンの形状を極端に補正する傾向がある。その結果、図２（ｂ）に示すように、直角部と直角部が最小スペース幅で近接した場合のマスクパターン寸法は、６６ｎｍにまで近づいてしまっている。マスクパターン間の距離が近いことは、２つの点で問題が起こる可能性があることを示している。
【００１７】
問題の１つは、マスク作成時の寸法精度である。これはパターン寸法が小さいほど精度を保持することが難しくなる。もう１つは、マスク上の欠陥検査の精度である。マスクパターン上に欠陥サイズと同程度の大きさのパターンがある場合に、マスク欠陥検査装置はこのパターンが欠陥なのか、欠陥ではないのかを判別できる必要がある。パターンが小さくなるほど、判別する精度が低下し、このパターンを擬似欠陥として認識してしまう可能性が高くなる。あまりに擬似欠陥が多い場合には、検査感度そのものを落とす、若しくは擬似欠陥を人手により判別する作業が発生し、マスク作成時間を遅らせる要因にもなる。
【００１８】
第１の実施形態では、上記の問題に配慮し、リソグラフィプロセスでの直角部の丸まりを予め考慮した設計パターンを作成し、その設計パターンに対してＯＰＣ処理をする。具体的には、図１（ａ）に示すように、予め設計パターンの直角部をウェハ上での仕上がり平面形状と一致するように角を欠いた（隅切りにした）設計パターンを準備する。本実施形態では、直角部を４５度の斜め線で切り欠いた設計パターンにしている。つまり、任意の角度を有する設計パターンを使用してもよく、目的とするところはウェハ上での仕上がり平面形状と一致するように、任意の平面パターン形状を使って設計パターンを形成することである。
【００１９】
このように、直角部の一部を切り欠いた設計パターンに対して、ＯＰＣ処理を行った結果を図２（ａ）に示す。図２（ａ）、（ｂ）を比較すると分かるように、（ａ）では予め設計パターンをウェハ上での仕上がり平面形状に近づけておいたために、マスク上で極端な補正が行われない。その結果、マスク上での最小スペース幅は６６ｎｍから１１４ｎｍまでに改善されており、上記で示したように、マスク描画、欠陥検査で生じる問題を回避することができる。
【００２０】
なお、前述のように、図３は露光装置の露光量変動、フォーカスばらつきなどを考慮した場合のウェハ上での仕上がり平面形状のベストケース（Ｂ：点線）とワーストケース（Ｗ：破線）及びマスクパターン（Ｍ：実線）を示している。
【００２１】
ベストケースとワーストケースの乖離が大きいのは、露光装置の露光量変動、フォーカスばらつきに対して、ウェハ上の仕上がり平面形状が変化しやすいことを意味している。図３（ａ）、（ｂ）を比較すると、露光装置の露光量変動、フォーカスばらつきばらつきなどに対する平面形状の変動量は、従来法の（ｂ）より本発明第１の実施形態（ａ）の方が小さく、露光装置のばらつきに対してマージンは、第１の実施形態の方が大きいといえる。この手法でウェハ上にパターンを形成することにより、マスク描画、欠陥検査精度および露光装置に対するばらつきマージンを向上させることが確認できた。
【００２２】
尚、第１の実施形態では、露光装置の露光量変動、フォーカスばらつきについて述べているが、プロセスばらつきは露光装置に限ったものでなく、リソグラフィプロセス全般で生じるプロセスばらつきが含まれる。
【００２３】
（第２の実施形態）
図４はメモリセルからの引き出し部のパターンの一部で、露光装置の露光量変動、フォーカスばらつきなどを考慮した場合の、ウェハ上での仕上がり平面形状のベストケース（点線）とワーストケース（破線）及びマスクパターン（実線）を示したもので、図４（ａ）は配線１とパッド４との接続部に斜めコーナ２を設けた場合（第２の実施形態）、図４（ｂ）は従来方法による比較例で、配線１とパッド４との接続部が直角コーナ３になっている場合を夫々示す。
【００２４】
この引き出し部のパターンは、引き出し配線１の終端がパッド４になっており、このパッド４には他配線との接続のためのヴィアと呼ばれるパターン（不図示）が配置される。ただしヴィアパターンは図４の引き出し配線１のパターンとは別レイヤーである。
【００２５】
第２の実施形態（図４（ａ））では、斜めコーナを略４５度の斜め線で接続したパターンにしているが、これは４５度の斜め線にだけ限定されるものではない。つまり、任意の角度を有するパターンを使用してもよい。
【００２６】
プロセスばらつきを考慮した場合の、ベストケースＢでのウェハ上での仕上がり形状での最小スペース幅を、図４（ａ）と図４（ｂ）で比較すると、第２の実施形態の図４（ａ）は３６ｎｍ、従来法の図４（ｂ）は２９ｎｍとなっている。本実施形態の方が、従来法よりも最小スペース幅が広く、回路が短絡する可能性が低いことが分かる。
【００２７】
また、ベストケースＢとワーストケースＷの乖離が大きいのは、露光装置の露光量変動、フォーカスばらつきに対して、ウェハ上の仕上がり平面形状が変化しやすいことを意味している。図４（ａ）、（ｂ）を比較すると、露光装置の露光量変動、フォーカスばらつきばらつきなどに対する平面形状の変動量は、第２の実施形態の（ａ）の方が従来法の（ｂ）より小さく、露光装置のばらつきに対してマージンは第２の実施形態の方が多いといえる。この手法でウェハ上にパターンを形成することにより、マスク描画、欠陥検査精度および露光装置に対するばらつきマージンを向上させることが確認できた。
【００２８】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１の実施形態で述べた設計パターンを生成する方法について示す。この設計パターンを生成する方法には、大きく分けて２つの方法がある。１つは、設計の配線工程でパターンの周囲長が短くなるように、コーナ部の形状をウェハ上での仕上がり平面形状と一致するように設計する方法である。他の１つは、直角に配線された設計パターンに対して、マスクデータを作成する工程で直角部のみを抽出して、パターンの周囲長が短くなるようにコーナ部の形状をウェハ上での仕上がり平面形状と一致するように変形させる方法である。後者は、従来の設計手法で設計されたパターンに対し、容易にコンピュータ処理することができるという利点がある。
【００２９】
まず設計の配線工程で、パターンを作成する方法について説明する。チップ設計においては、まずセルと呼ばれる個別のモジュールを回路情報に基づいて配置し（placement）、それぞれのセル同士を配線する（routing）という工程で設計が進められる。この工程をＰ＆Ｒ工程と呼んでおり、この工程でウェハ上で形成すべき配線が決定される。
【００３０】
配線工程では、設計パターンをある所定のグリッド幅に分割し、そのグリッド上に載るように配線が行われることが多い。例えば、９０ｎｍが最小グリッド幅とした場合、図５（ａ），（ｂ）に示すように、幾つかのバリエーションで配線を行なうことが可能である。
【００３１】
図５（ａ）は単純にまっすぐに配線１を形成し、パッド４に接続した場合であり、これは配線長が最短になるという利点がある一方で、密集した配線形状となるため、クリティカルエリア（ＣＡ）が大きくなり、製造時に発生するダストがこの密集部に落ちた場合に配線がオープン、ショートする可能性が高く、歩留り劣化の要因となる。
【００３２】
一方、図５（ｂ）は、ＣＡの増大による歩留り低下を避けるために提案されている配線方法の１つであり、ワイヤースプレディングと呼ばれる技術である。これは、チップサイズが増大しないサイズで、意図的に密集パターンができないように配線する技術であり、（ａ）に比べてＣＡを小さく抑え、ダスト起因の歩留り低下を抑えることができる。一方で、（ａ）に比べて配線長が伸びること、さらにはヴィアと呼ばれる他配線との接続のためのパッド４の位置が固定となっているため、配線を直角に曲げてヴィアと接続をとることが避けられない。この様に、ヴィアとの接続をとるために不可欠な直角配線部３ができることによって、第１の実施形態で示したリソグラフィの製造容易性が問題となることがある。
【００３３】
そこで、図５（ｃ）に示す配線を設計パターンとすることにより、ＣＡの低減およびリソグラフィ製造容易性を共に向上させることができる。図５（ｃ）では、パターンの周囲長が短くなるように、ウェハ上での仕上がり平面形状を考慮してコーナ部２を斜め４５度に切り欠き、若しくは追加している。
【００３４】
具体的な処理方法を図６に示す。配線工程では、所定のグリッド幅に載るように配線されているため、コーナ部を斜め４５度に切り欠くように配線することは、非常に容易である。例えば、図６の真中の配線部に対しては、直角に交差する頂点位置の前後１グリッドの位置をそれぞれ抽出し、その位置同士を斜めに結ぶことにより、コーナ部を斜めに配線することが可能である。これは前後１グリッドに限る必要は無く、任意のグリッド数でかまわない。
【００３５】
直角に交差する頂点前後で、同一のグリッド数を選択する場合には、配線パターンは必ず４５度になるが、任意角度で配線する場合には、同一である必要はない。若し直角の角部にヴィアが存在する場合には、配線の角度に合わせてヴィアの頂点の角度を変化させることも可能である。こうすることにより、設計パターンのデザインルールチェックを容易に通過させることが可能となる。
【００３６】
さらに、このような処理を行った後に、配線パターンのリソグラフィ容易性をさらに向上させるために、回路のタイミング解析結果に影響を与えない範囲内で、隣接するスペース幅やパターン幅に応じて配線パターンの幅を太くすることも可能である。本設計パターン作成方法では、これら全てを組み合わせて設計パターンを形成することも含んでいる。
【００３７】
次に設計パターンは直角であり、その設計パターンからマスクデータ作成時に本発明を適用する方法を説明する。基本的には上記と同じであるが、マスクデータ処理のうちＯＰＣ処理を行う前段階に本発明を適用する。基本的なプロセスフローは図１０のようになる。即ち、コンピュータを用いて、設計データより２つの配線が直角に接続する部分を抽出する（Ｓ１０１）。続いて、直角に接続する部分を直角以外の角度で接続するように設計変更する（Ｓ１０２）。このように変更された設計データに対し、ＯＰＣやリサイズを実行する。
【００３８】
より具体的には、まずインナー直角部とアウター直角部とをそれぞれ分けて抽出する。インナー直角部に対しては、グリッド幅を有する直角二等辺三角形の直角部がインナー直角部と一致するように三角形を付加し、アウター直角部に対しては、グリッド幅を有する直角二等辺三角形の直角部がアウター直角部と一致するように三角形を除去する。このような処理をＯＰＣ処理前に入れることにより、設計パターンの直角部を斜めにすることが可能であり、図6と同様なパターン形状をマスクデータ作成時に作ることが可能となる。
【００３９】
ここでも同様に直角二等辺三角形に限定する必要はなく、直角二等辺三角形である場合には直角部を４５度パターンで作成できることを意味する。任意角を許容できる場合には、付加、もしくは削除に使用する三角形は直角三角形でもよい。さらにこの処理を複数回繰り返して４５度、３０度、２２．５度…というように連続的に変化した配線パターンを形成することも可能となる。
【００４０】
このような方法で作成されたパターンに対してＯＰＣ処理を行った結果を図７（ａ）、（ｂ）に、さらにＯＰＣ処理後のマスクパターンを露光したウェハ上での仕上がり平面形状を図８（ａ）、（ｂ）に示す。さらに図８（ａ），（ｂ）の比較を図９に示す。
【００４１】
図９を見ると、本発明では２つの効果を確認することができる。１つはライン先端部でのライン寸法の細り（ショートニング）が小さく、ヴィアとの接続が良好になっていること、２つ目は、直角部を丸めたことにより、コーナ部でのリソグラフィマージンが向上していること、直角部を成す配線長が１グリッドしかない場合には、上記の手法で直角部を丸めることが困難であるが、このような直角部は丸め処理の対象外としてもよい。
【００４２】
なお、上記の実施形態で説明した手法は、コンピュータに実行させることができるプログラムとして、例えば磁気ディスク、ＣＤ、ＤＶＤ，およびＭＯ等の光ディスク、あるいは半導体メモリ等の記録媒体に書き込んで各種装置に適用したり、通信媒体により伝達して各種装置に適用したりすることができる。
【００４３】
以上説明したように、本発明の設計データ処理方法によれば、ウェハ上での仕上がり平面形状を所定の形状スペック内に収めることが可能となる。また、このようにして得られたウェハから、通常のダイシング工程、マウント工程、ボンディング工程、パッケージング工程等を経て、半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る、コーナ部に隅切りを設けたマスクパターン、（ｂ）は比較例の直角コーナ部を有するマスクパターン。
【図２】（ａ）は、図１（ａ）にＯＰＣ処理を行ったマスクパターンで、（ｂ）は図１（ｂ）にＯＰＣ処理を行ったマスクパターン。
【図３】図２のマスクパターンを用いた場合のウェハ上での仕上がりパターン形状。
【図４】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る、パッド接続部に斜めパターンを設けたマスクパターン、（ｂ）は比較例のパッド接続部に直角パターンを有するマスクパターン。
【図５】第３の実施形態に係る配線パターンのバリエーションを説明する図。
【図６】第３の実施形態に係る斜めパターンの形成法を説明するための図。
【図７】第３の実施形態に係る斜めパターンのＯＰＣ後のパターン図（ａ）を、直角パターンのＯＰＣ後のパターン図（ｂ）と比較して示す図。
【図８】第３の実施形態の斜めパターンの仕上がりパターン図（ａ）を、直角パターンの仕上がりパターン図（ｂ）と比較して示す図。
【図９】第３の実施形態の斜めパターン図（ａ）の効果を、直角パターン図（ｂ）と比較して示す図。
【図１０】第３の実施形態のパターン処理方法のプロセスフローチャート
【符号の説明】
【００４５】
１…配線パターン
２…隅切り（斜め）パターン部
３…直角パターン部
４…パッド部
Ｍ…マスクパターン
Ｂ…ベストケースのパターン
Ｗ…ワーストケースのパターン
【図１】
0004817746.tif 000002
【図２】
0004817746.tif 000003
【図３】
0004817746.tif 000004
【図４】
0004817746.tif 000005
【図５】
0004817746.tif 000006
【図６】
0004817746.tif 000007
【図７】
0004817746.tif 000008
【図８】
0004817746.tif 000009
【図９】
0004817746.tif 000010
【図１０】
0004817746.tif 000011