(57)【要約】【課題】  計算時間の短縮可を図れるリソグラフィシミュレーション方法を提供すること。【解決手段】  光近接効果の及ぶ範囲によりサイズが定められた複数の第１の計算領域Ａ１により前記マスクパターンを分割する工程（Ｓ１）と、複数の第１の計算領域Ａ１の各々を複数の第２の計算領域Ａ２に分割する工程（Ｓ２）と、複数の第１の計算領域Ａ１の各々について、複数の第２の計算領域Ａ２に対応する、前記マスクパターンに露光光が照射されて形成される複数の電磁場分布を算出する工程（Ｓ３）と、複数の第１の計算領域Ａ１の各々について、前記算出した複数の電磁場分布を合成して、複数の第１の計算領域Ａ１の各々に対応する複数の電磁場分布を求める工程（Ｓ４）と、前記複数の第１の計算領域Ａ１の各々に対応する前記複数の電磁場分布を用いて、前記基板上に形成される前記光学像を算出する工程（Ｓ５）とを含む。【選択図】      図６
2009294386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクパターンを基板上に転写する工程において前記基板上に形成される光学像を予測するためのリソグラフィシミュレーション方法であって、
前記マスクパターンを前記基板上に転写する工程で用いられる露光波長、開口数および照明形状に対応して求められる光近接効果の及ぶ範囲によりサイズが定められた複数の第１の計算領域により前記マスクパターンを分割する工程と、
前記複数の第１の計算領域の各々を複数の第２の計算領域に分割する工程と、
前記複数の第１の計算領域の各々について、前記複数の第２の計算領域に対応する、前記マスクパターンに露光光が照射されて形成される複数の電磁場分布を算出する工程と、
前記複数の第１の計算領域の各々について、前記算出した前記複数の電磁場分布を合成して、前記複数の第１の計算領域の各々に対応する複数の電磁場分布を求める工程と、
前記複数の第１の計算領域の各々に対応する前記複数の電磁場分布を用いて、前記基板上に形成される前記光学像を算出する工程と
を含む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】
前記複数の第２の計算領域は、前記マスクパターンを前記基板上に転写する工程で用いられる前記露光波長に対応して求められる前記マスクパターンでの電場近接効果の及ぶ範囲に対応する領域であることを特徴する請求項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】
前記マスクパターンを前記複数の第２の計算領域に分割して取得される複数のパターンを含むパターン群を作成し、パターンマッチングにより同一のパターンと判断された複数のパターンについては、１つのパターンとして前記パターン群を定義しなおす工程をさらに含むことを特徴する請求項１または２に記載のリソグラフィシミュレーション方法。
【請求項４】
前記複数の第１の計算領域の各々を前記複数の第２の計算領域に分割する工程において、リソグラフィシミュレーションに使用する計算機の主メモリ内に納まる範囲が上限となるように、前記第２の計算領域のサイズを決定することを特徴とする請求１ないし３のいずれか１項に記載のリソグラフィシミュレーション方法。
【請求項５】
前記複数の第２の計算領域にそれぞれ一つの計算機を割り当て、複数の電磁場分布を同時に算出することを特徴とする請求１ないし４のいずれか１項に記載のリソグラフィシミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の分野で使用されるリソグラフィシミュレーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体回路の微細化が進む中、ＭＰＵ、ＡＳＩＣ、システムＬＳＩ等の非メモリ半導体集積回路製品では、トランジスタ線幅として５０ｎｍ以下が、また、配線ピッチとしても２００ｎｍを下回るものが必要となってきている。また、近年では、Ｆｌａｓｈメモリ製品のメモリセルピッチ微細化が、上記のトランジスタ線幅の微細化と並んで、リソグラフィ技術開発を推進するようになってきている。
【０００３】
一方、対応する露光技術開発（高解像度化）として、露光光の短波長化は、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）からＡｒＦ（１９３ｎｍ）でストップし、Ｆ2 （１５７ｎｍ）開発は光学系等の問題でロードマップから外れた状態となっている。また、ＮＧＬ（Next Generation Lithography）候補として、ＥＵＶＬ（Extreme Ultra Violet Lithography： 波長１３．５ｎｍのＸ線を使用）、ＥＢ（Electron Beam）、ＮＩＬ（Nano Imprint Lithography）などの開発が進められてきているが、実用化はまだいたっていないのが現状である。
【０００４】
解像度は、ｋ（定数）×λ（波長）／ＮＡ（開口数）で表される。そのため、各露光装置メーカーにより２０００年代から、液浸露光装置を用いることで高ＮＡ化を実現して解像度を高め、ＡｒＦ露光の延命が図られるようになってきている。その結果、マスクパターンは、露光波長と同程度のサイズの構造を有するようになり、いわゆるＫｉｒｃｈｈｏｆｆ回折理論からのずれが顕在化してきている。さらに微細化が進むと、極端な超解像技術（ｅｘ、ダイポール照明＋アシストフィーチャー、小σ＋Ｌｅｖｅｎｓｏｎ位相シフトマスク）が必要となる。
【０００５】
このように解像度が高くなり、ウェハ上で互いに可干渉となる領域（空間コヒーレンス領域）が、規格化寸法（波長／開口数で規格化）換算で、従来よりも大きくなってきているため、ウェハ上での互いに光近接効果の及ぶ距離は相対的に大きくなってきている。
【０００６】
従来のリソグラフィシミュレーション方法により、ウェハ上の光学像を精度を落とさずに予測するためには、ＦＤＴＤ（finite difference time domain）法（特許文献１）、ＲＣＷＡ（rigorous coupled wave analysis）法等の方法を用いて、マスク上にて光近接効果の及ぶ距離に対して十分広い距離（大領域）に対して厳密な電磁場解析計算（３Ｄ厳密電磁場計算）を一度に行う必要がある。しかし、大領域に対して３Ｄ厳密電磁場計算を行うには、計算時間が膨大となってしまうという問題がある。
【特許文献１】特開２００７−２４８３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、計算時間の短縮可を図れるリソグラフィシミュレーション方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によるリソグラフィシミュレーション方法は、マスクパターンを基板上に転写する工程において前記基板上に形成される光学像を予測するためのリソグラフィシミュレーション方法であって、前記マスクパターンを前記基板上に転写する工程で用いられる露光波長、開口数および照明形状に対応して求められる光近接効果の及ぶ範囲によりサイズが定められた複数の第１の計算領域により前記マスクパターンを分割する工程と、前記複数の第１の計算領域の各々を複数の第２の計算領域に分割する工程と、前記複数の第１の計算領域の各々について、前記複数の第２の計算領域に対応する、前記マスクパターンに露光光が照射されて形成される複数の電磁場分布を算出する工程と、前記複数の第１の計算領域の各々について、前記算出した前記複数の電磁場分布を合成して、前記複数の第１の計算領域の各々に対応する複数の電磁場分布を求める工程と、前記複数の第１の計算領域の各々に対応する前記複数の電磁場分布を用いて、前記基板上に形成される前記光学像を算出する工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、計算時間の短縮可を図れるリソグラフィシミュレーション方法を実現できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は従来のリソグラフィシミュレーション方法の計算例を説明するための図、図１（ｂ）は実施形態のリソグラフィシミュレーション方法の計算例を説明するための図である。なお、以下の図において、既出の図と対応する部分には既出の図と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。
【００１２】
図１（ａ）および図１（ｂ）において、Ａrefは、ウェハ上で露光計算上互いに影響を及ぼし合う最小単位領域（ウェハ上参照領域）を示しており、Ａsimは、ウェハ上参照領域Ａrefのうちシミュレーション計算（露光計算）で使用可能な領域（ウェハ上計算領域）を示している。
【００１３】
図１（ａ）および図１（ｂ）において、Ｂrefは、マスク上で電磁場解析上互いに影響を及ぼし合う最小単位領域（マスク上参照領域）を示しており、Ｂsimは、マスク上参照領域Ｂrefのうちシミュレーション計算（３Ｄ厳密電磁場計算）で使用可能な領域（マスク上計算領域）を示している。図１（ａ）では、マスク上参照領域Ｂrefはウェハ上参照領域Ａrefと重なり合っている。
【００１４】
図１（ａ）の従来法では、一つのウェハ上計算領域Ａsimに対し、それに対応する一つのマスク上計算領域Ｂsimが選ばれる。ウェハ上計算領域Ａsimが大きくなれば、マスク上計算領域Ｂsimも大きくなる。近年、ウェハ上で互いに光近接効果の及ぶ領域は大きくなってきているので、ウェハ上計算領域Ａsimは大きくなってきている。したがって、従来法の場合、大きなマスク上計算領域Ｂsimに対して３Ｄ厳密電磁場計算を行うことが必要となり、計算時間は膨大なものとなる。
【００１５】
一方、図１（ｂ）の実施形態の方法では、一つのウェハ上計算領域Ａsimに対し、それに対応するマスク上の一つの領域を分割してなる複数のマスク上計算領域Ｂsimが選ばれる。そのため、一つ一つのマスク上計算領域Ｂsimは小さいので、３Ｄ厳密電磁場計算を行っても、計算時間は従来法に比べてかからず、計算時間の短縮可を図れるようになる。なお、図１（ｂ）には、電磁場解析用の階層処理および露光計算用の階層処理を行った例が示されている。
【００１６】
ウェハ上参照領域Ａrefおよびマスク上参照領域Ｂrefの設定手法の例を以下に示す。ここでは、以下に示す計算条件を用いた。
【００１７】
露光光：ＡｒＦ（波長193nm）、開口数（ＮＡ）：1.0
露光マスク基板（ＳｉＯ2 ）、屈折率：（1.563, 0i）
マスクパターン遮蔽部（ＭｏＳｉ）、屈折率：（2.343, 0.586i）、膜厚：71.4nm
光軸上照明によるマスク面電磁場計算実施
照明形状：σin＝0.825、σout＝0.97、開き角：30度  ２つ目照明
マスク上参照領域Ｂrefの設定手法を以下に示す。
【００１８】
図２に示すように、評価パターンとして、露光マスク基板１上にラインアンドスペースパターン（スペース幅L1＝ライン幅L2＝200nm）のマスクパターン遮蔽部２（d1=71.4 nm）が形成されてなるマスクの周期端を用い、その一本目のライン中央を計算座標の原点（Ｘ＝０）とし、マスクパターン面の電磁場の計算領域Ｌｘを上記原点を中心として複数距離（Ｌｘ＝２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍ、８００ｎｍ、１０００ｎｍ、５０００ｎｍ）を選択し、マスクパターン面から一定距離（ここではＤ＝８０ｎｍ）下（マスクパターン面近傍）の位置での電場振幅分布の計算領域（Ｌｘ）依存性を計算した。図３に、原点から±０．８μｍ領域の電場振幅分布の計算領域依存性の計算結果を示す。図３から、Ｌｘ＝２００ｎｍ（ウェハ上の寸法に換算すると２００ｎｍ／４＝５０ｎｍ）で依存性が悪くなることがわかる。
【００１９】
図４は、マスクパターン面の電磁場により形成される原点から±２０μｍ領域の電場場の値を基準として規格化を行い、Ｘ座標軸上のいくつかの位置（８箇所）において、計算領域（Ｌｘ）を振ったときの透過率の収束性をみたものである。
【００２０】
図４から、透過率の変動幅が±２％範囲の精度が必要である場合には、２Ｌｘ＝４μｍの設定にて、中央部１．６μｍ（０．８μｍ×２）の領域を使用することが可能であることがわかる。別の見方でいうと、マスク面電場計算領域（Ｂref）の境界から１．２μｍののりしろ領域を確保すれば、その内側のマスク面電場計算領域の電場計算値が使用可能となる。さらに別の見方でいうと、マスク電場計算上の光近接効果の影響距離は１．２μｍであるといえる。
【００２１】
次に、ウェハ上参照領域Ａrefの設定手法を以下に示す。
【００２２】
図５に、ウェハ上の光学像強度分布の計算領域依存性を計算した例を示す。
【００２３】
図５から、少なくともＬｘ＝１．０μｍの計算領域では、光学像結果がＬｘ＝４．０μｍの計算領域の場合に比べて、収束性が悪く不十分であることがわかる。精度を得るには少なくともＬｘ＝２．０μｍの計算領域、十分な精度を得るにはＬｘ＝３．０μｍの計算領域が必要であると考えられる。
【００２４】
このようにウェハ上参照領域Ａrefとマスク上参照領域Ｂrefとでは必要精度を確保するためのウェハ上計算領域Ａsim，Ｎsimの設定値が異なる場合がある。そのため、ウェハ上の光学像精度を得るためのウェハ上計算領域Ａsimをそのままマスク上計算領域Ｂsimに設定した場合（従来）、１電磁場計算に必要な計算量が膨大となり、計算アルゴリズム内での分散処理等を実施しない限り、計算効率が著しく低下したり、あるいは、計算そのものができなくなることが予想される。
【００２５】
一方、本実施形態においては、ウェハ上計算領域Ａsimをそのままマスク上計算領域Ｂsimに設定するのではなく、必要な電磁場分布精度が得られるようにマスク上計算領域Ｂsimを設定することにより、マスク上計算領域Ｂsimを小さくできるので、１電場計算の計算負荷を減少させることができる。これにより、現在、ＯＰＣ処理等で広く用いられている分散計算処理システムとの親和性が向上し、現状の計算処理システムを大きく変更することなくより高精度のシミュレーションを実施することが可能となる。
【００２６】
本実施形態においては、電場計算用の計算機のメモリ容量に対して最適な計算領域Ａsim，Ｂsimを求め、該最適な計算領域Ａsim，Ｂsimに対して上記光近接効果影響距離をのりしろ領域として規定し、内側の有効な電場計算領域として規定する。また、この有効な電磁場計算領域にてマスクパターン全面を被覆するように階層最適化処理を実施する。
【００２７】
図６に、本実施形態のリソグラフィシミュレーション方法のフローチャートを示す。
【００２８】
本実施形態のリソグラフィシミュレーション方法は、マスクのパターン（マスクパターン）を基板上に転写する工程において該基板上に形成される光学像を予測するためのものである。
【００２９】
上記基板は、半導体基板（ウェハ）、または、半導体基板（ウェハ）とその上に形成された絶縁膜、半導体膜もしくは金属膜を含み、最上層がレジストである。また、上記光学像は、レジスト上に投影されたマスクパターンの光学像、もしくは、マスクパターンの光学像が投影されたレジストを現像して得られたレジストパターンである。
【００３０】
まず、マスクのマスクパターンを複数の第１の計算領域Ａ１に分割する（ステップＳ１）。計算領域Ａ１は、用いる露光光（露光光源）の波長、開口数（ＮＡ）および照明形状などに基づいて算出される光近接効果の及ぶ範囲（マスク上参照領域Ｂref）に対応するサイズを有する領域である。
【００３１】
次に、各計算領域Ａ１を複数の第２の計算領域Ａ２に分割する（ステップＳ２）。計算領域Ａ２は、用いる露光波長に対応して求められる上記マスクのマスクパターン面での電場近接効果の及ぶ範囲（マスク上計算領域Ｂsim）に対応する領域である。
【００３２】
次に、複数の第１の計算領域Ａ１の各々について、複数の計算領域Ａ２に対応する、上記マスクパターンに露光光が照射されて形成される複数の電磁場分布を算出する（ステップＳ３）。
【００３３】
次に、計算した複数の電磁場分布を合成し、この合成した電磁場分布（合成電磁場分布）を、計算領域Ａ１に対応する電磁場分布とする（ステップＳ４）。本ステップは各計算領域Ａ１について行われる。
【００３４】
最後に、各計算領域Ａ１の合成電磁場分布を用いて周知の計算方法により、例えば、部分コヒーレント結像計算により、基板上に形成される上記マスクパターンに対応した光強度分布（光学像）を算出する（ステップＳ５）。
【００３５】
本実施形態のリソグラフィシミュレーション方法は以下のように実施しても構わない。
【００３６】
マスクパターンを複数の第２の計算領域Ａ２に分割して取得される複数のパターンを含むパターン群を作成し、パターンマッチングにより同一のパターンと判断された複数のパターンについては、１つのパターンとして上記パターン群を定義しなおす。すなわち、階層処理化する。これにより、ステップＳ３の電磁場分布の算出時に要する計算量を少なくでき、シミュレーションに要する時間を効果的に短縮できる。ステップＳ３にて算出された電磁場分布（計算結果）はライブラリとして保存しておいても構わない。
【００３７】
また、ステップＳ２を行う際に、使用する計算機の主メモリ（例えばＤＲＡＭ）内に納まる範囲が上限となるように、第２の計算領域Ａ２のサイズを決定することにより、シミュレーションに要する時間を効果的に短縮できる。
【００３８】
また、図７に示すように、各計算領域Ａ２にそれぞれ一つの計算機（分散計算機）を割り当て、複数の計算領域Ａ２の電磁場分布を同時に計算するという、分散化処理（分散計算処理システム）にしても構わない。この場合、複数の分散計算機を管理するための管理サーバーは、複数の分散計算機とは別の計算機でも構わないし、あるいは、複数の分散計算機の一つを管理サーバーと併用するようにしても構わない。
【００３９】
また、実施形態のリソグラフィーシミュレーション方法に係るプログラムは、図６または図７のステップＳ１−Ｓ５をコンピュータに実行させるためのものである。
【００４０】
上記プログラムは、コンピュータ内のＣＰＵおよびメモリ（外部メモリを併用することもある。）等のハードウエハ資源を用いて実施される。ＣＰＵは、メモリ内から必要なデータを読み込み、該データに対して上記ステップを行う。各ステップの結果は、必要に応じてメモリ内に一時的に保存され、他のステップ（手順）で必要になったときに読み出される。
【００４１】
実施形態の光学像を算出（予測）するリソグラフィーシミュレーション方法・プログラムは、近接効果補正シミュレーション方法・プログラムの一部として取り込んでも構わない。
【００４２】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００４３】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来および実施形態のリソグラフィシミュレーション方法の計算例を説明するための図。
【図２】評価パターンを説明するための図。
【図３】マスクパターン面近傍の位置での電場振幅分布の計算領域依存性の計算結果を示す図。
【図４】計算領域を振ったときの位置の違いによる透過率の収束性を示す図。
【図５】ウェハ上の光学像強度分布の計算領域依存性の計算例を示す図。
【図６】実施形態のリソグラフィシミュレーション方法を示すフローチャート。
【図７】実施形態の他のリソグラフィシミュレーション方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４５】
Ａref…ウェハ上参照領域…、Ａsim…ウェハ上計算領域、Ｂref…マスク上参照領域（第１の計算領域）、Ｂsim…マスク上計算領域（第２の計算領域）、１…露光マスク基板、２…マスクパターン遮蔽部。
【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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