JP2008158100A - パターン管理方法及びパターン管理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 集積回路のチップレイアウトの中から欠陥の生じやすい危険パターンを簡易に抽出し、歩留まり向上及びプロセスマージンの安定化に寄与する。
【解決手段】 集積回路のチップレイアウトから危険パターンを抽出して管理するパターン管理方法であって、集積回路のチップレイアウトの中から、プロセス余裕度が所定値以下のパターンを抽出し（Ｓ２，Ｓ３）、抽出されたパターンに対し、類似パターンを同一パターンとして絞り込むことにより複数種の代表パターンに絞り込み（Ｓ６）、代表パターンから、チップの最外周に最も近いパターンを危険パターンとして抽出し（Ｓ８）、抽出された危険パターンを管理する（Ｓ９）。
【選択図】 図１

Description

本発明は、集積回路のチップレイアウトの中から欠陥の生じやすい危険パターンを抽出し管理するためのパターン管理方法に関する。

具体的には、フォトリソグラフィ工程及び加工工程において、設計、ＯＰＣのシステマティックエラーの改善、シミュレーション技術の向上と製造ラインの歩留まり向上、プロセスマージンの安定化に使用されるものである。特に、フォトリソグラフィ工程のマスク技術開発、シミュレーション技術向上とプロセス製造管理を行う際に使用されるものである。

従来、フォトリソグラフィ工程のマスク開発においては、世代毎にＯＰＣのシミュレーションやデザインルールのチェック等を行い、ホットスポットとなる危険パターンを修正し、最適化を行ってきた。具体的には、ＯＰＣシミュレーションでデザイン通りに仕上げたマスクを作成し、工場側（生産ライン）で、試作・製品ロットを流品していた。しかし、デザインルールが厳しくなるに従い、問題パターン箇所を初期段階で対策し、デザインルール通りにマスク開発を行うことが非常に厳しくなってきた。

特に、プロセス余裕度が無くパターンが変動しやすい、チップ面内のパターンについては、影響度が予測できず、電気的不良（オープンやショート）が発生してしまう。この場合、工程の生産ロットを流品し歩留まり検証を行うまでは、製品が安定しないため、大きな歩留ロス、時間（ＴＡＴ）ロスに繋がっていた。

また、マージンの狭い状態でロットの管理を行うため、未知の危険箇所の影響で、プロセスの揺らぎによって、低歩留まりを引き起こしてしまう。このような危険点のプロセス余裕度の無いパターンを抽出するためには、歩留まり確認ロットを流して、低歩留まりの箇所の不良解析・原因究明を行う必要があり、最適化に長い時間と技術者の人数を費やしていた。

このように従来、新規に投入した製品、デザインルールの厳しい製品、既存製品で歩留まりの安定性の無い製品については、デザインルールのチェックで検出できなかったシステマティックな危険箇所が発生してしまい、これが低歩留まりの原因になっていた。また、歩留まりに影響するホットスポットとなる危険箇所を検出するまでに多大な時間と費用がかかる問題があった。さらに、フォトリソグラフィでパターン形成を行ったウエハ上での危険点の抽出を行うものの、検査装置のプロセスの影響による検出感度の問題で、危険箇所が特定できず、安定した製品の供給ができないという問題があった。
特開２００４−１８４６３３号公報

フォトリソグラフィ工程のマスク開発においては、パターンの危険箇所を特定するのが難しく、これが歩留まり及びプロセスマージンの低下を招く要因となっていた。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、集積回路のチップレイアウトの中から欠陥の生じやすい危険パターンを簡易に抽出することができ、歩留まり向上及びプロセスマージンの安定化に寄与し得るパターン管理方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、上記方法をコンピュータに実行させることのできるパターン管理プログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を採用している。

即ち、本発明の一態様に係わるパターン管理方法は、集積回路のチップレイアウトの中から、プロセス余裕度が所定値以下のパターンを抽出する工程と、前記抽出されたパターンに対し、類似パターンを同一パターンとして絞り込むことにより複数種の代表パターンに絞り込む工程と、前記代表パターンから、前記チップの最外周に最も近いパターンを危険パターンとして抽出する工程と、前記抽出された危険パターンを管理する工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の別の一態様に係わるパターン管理方法は、集積回路のチップレイアウトの中から、サイドピークが１つ以上集光するパターンを抽出する工程と、前記抽出されたパターンから、前記チップの最外周に最も近いパターンを危険パターンとして抽出する工程と、前記抽出された危険パターンを管理する工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の一態様は、コンピュータ読み取り可能なプログラムであり、集積回路のチップレイアウトの中から危険パターンを抽出して管理するパターン管理プログラムであって、集積回路のチップレイアウトの中から、プロセス余裕度が所定値以下のパターンを抽出手順と、前記抽出されたパターンに対し、類似パターンを同一パターンとして絞り込むことにより複数種の代表パターンに絞り込む手順と、前記代表パターンから、前記チップの最外周に最も近いパターンを危険パターンとして抽出する手順と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、集積回路のチップレイアウトの中から危険パターンを簡易に抽出することができ、厳しいパターンの管理とプロセスコントロールが可能になり、歩留まり向上及びプロセスマージンの安定化が可能となる。

以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わるパターン管理方法を説明するためのフローチャートである。

まず、図２に示すような集積回路チップのレイアウトを入力する（ステップＳ１）。ここで、図２中の（ａ）はプリミィティブセル（ランダムロジックパターン）、（ｂ）はＳＲＡＭパターン、（ｃ）はＤＲＡＭパターン、（ｄ）はアナログパターン、（ｅ）はＩＯセル、（ｆ）は機能ＩＰブロック（ＭＰＵ）である。

次いで、入力されたレイアウトから、プロセス余裕度の小さいパターンと大きいパターンに振り分ける（ステップＳ２，Ｓ３）。そして、図３に示すように、プロセス余裕度の小さいパターンを抽出する（ステップＳ４）と共に、プロセス余裕度の大きいパターンを抽出する（ステップＳ５）。

Ｓ４で抽出されたプロセス余裕度の小さいパターンに対しては、図４に示すように、代表パターンとして絞り込む（ステップＳ６）。具体的には、図５に示すように、抽出したパターンから、サイズ・形状（反転・ミラ−）が、同一の代表パターンのフィルタリングを行い、類似パターンを同一パターンとして絞り込む。一方、Ｓ５で抽出されたプロセス余裕度が大きいパターンに対しては、不要パターンとしてフィルタリングする（ステップＳ７）。

即ち、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ７では、
プロセス余裕度スペック ＜ ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ → 除去
プロセス余裕度スペック ＞ ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ → 抽出
と云う処理を行うことになる。

なお、プロセス余裕度の小さいパターンとは、リソグラフィマージン及び加工マージン（ＤＯＦ、ドーズマージン、フォーカスマージン、エッチング変換差、膜の材質によるレジストすそ引き、限界解像度、光学照明条件（ＮＡ，σ，ε）、１次元及び２次元パターン（突当てパターン、囲まれパターン、背合せパターン、島パターン、狭スペースパターン、ショートニングパターン、内端差パターン、・プリミィティブセルパターン（ランダムロジックパターン）、ＳＲＡＭパターン、ＤＲＡＭパターン、アナログパターン、ＩＯセルパターン、機能ＩＰブロックパターン（ＭＰＵ）））が、他のパターンと比較して少ないパターンである。

次いで、Ｓ６で絞り込まれた代表パターンに対し、代表危険箇所のチップ面内への最外周サンプリングと座標データの設定と出力を行う（ステップＳ８）。

具体的には、図６に示すように、チップ内の代表プロセス余裕度無しパターンの各４隅から最外周に一番近い代表パターン（ｘｎ，ｙｎ）を選択する。ここで、図６中の塗り潰しの星印は、チップコーナー部１１，１２，１３，１４から求めた代表パターン位置であり、白抜きの星印はチップ外周中心部２１，２２，２３，２４から求めた代表パターン位置である。続いて、選出した各パターンの最外周に隣接する、一つの楕円状危険エリア３１若しくは多角形状危険点エリア３２を決定する。続いて、一つの危険エリア３１又は３２から、重心となる中心点（重心位置Ａ，Ｂ）を求める。続いて、一つの危険エリア３１又は３２の重心位置Ａ又はＢに一番近いパターンを中心パターンとして選出する。その後、代表パターン１〜５を危険パターンとして選択し、座標データを求める。

さらに、図７に示すように、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）の各代表パターン毎に危険パターンを選択する。即ち、危険パターン別に（ｘ１ａ，ｙ１ａ）〜（ｘ５ａ，ｙ５ａ）、（ｘ１ｂ，ｙ１ｂ）〜（ｘ５ｂ，ｙ５ｂ）、（ｘ１ｃ，ｙ１ｃ）〜（ｘ５ｃ，ｙ５ｃ）、（ｘ１ｄ，ｙ１ｄ）〜（ｘ５ｄ，ｙ５ｄ）、の座標データを求める。

次いで、抽出したプロセス余裕度の無い危険パターンを管理する（ステップＳ８）。具体的には、危険パターンに対応する箇所でマスク上及びウエハ上の寸法測定、プロセスシミュレーション、パターンの補正などを行う。具体的には、マスク上、ウエハ上、及びマスクとウエハの差分のプロセス管理と制御とコントロール（寸法測定と制御とコントロール、形状測定と制御とコントロール、ロット間・ウエハ間・ショット間・ショット内・パターン間の寸法測定と制御とコントロール及び、形状測定と制御とコントロールと判定）を行う。

更に具体的には、例えば次のような処理を行う。

(1) マスク上の危険箇所のＳＥＭ寸法測定とＡＰＣ制御と補正
(2) マスク上の危険箇所の１，２次元形状計測・ＳＥＭ画像出力
(3) マスク上の危険箇所１，２次元形状のシミュレーションとＯＰＣ補正
(4) ウエハ上のホットスポット箇所のＳＥＭ寸法測定とＡＰＣ制御と補正
(5) ウエハ上のホットスポット箇所の１，２次元形状計測・ＳＥＭ画像出力
(6) ウエハ上のホットスポット箇所の１，２次元形状のシミュレーションとＯＰＣ補正
(7) ウエハ上の塗布現像装置の処理部、Unit間、Unit内の補正
(8) Δ（ウエハ−マスク）の寸法・形状の差分測定とＡＰＣ制御と補正
(9) Δ（ウエハ−マスク）の２次元形状 シミュレーションとＯＰＣ補正
(10) Δ（ウエハ−マスク）の露光装置の装置間差、パターン間、チップ内、チップ間、ウエハ間、ロット間のフォーカス測定とＡＰＣ制御と補正
(11) Δ（ウエハ−マスク）の露光装置の装置間差、パターン間、チップ内、チップ間、ウエハ間、ロット間のドース測定とＡＰＣ制御と補正
(12) Δ（ウエハ−マスク）の露光装置の装置間差、パターン間、チップ内、チップ間、ウエハ間、ロット間の一次元、２次元の寸法測定値とＡＰＣ制御と補正
(13) Δ（ウエハ−マスク）の露光機のレンズ収差測定とＡＰＣ制御と補正
(14)ウエハ上のホットスポット箇所の寸法結果及び、シミュレーション結果からのスペック管理と最適化
(15)ウエハ上のホットスポット箇所の寸法測定結果及び、シミュレーション結果からの危険箇所管理と危険パターンの修正
(16)ウエハ上のホットスポット箇所と ＧＤＳの照合と差分の測定とスペック判定
(18)ウエハ上のホットスポット箇所のＧＤＳとの照合と差分測定値のシミュレーションとマスクＯＰＣ補正
(19) Δ（ウエハーマスク）の１，２次元パターン寸法データと形状データ（ＧＤＳデータ）のＬｏｔ ＱＣ、装置ＱＣ管理と判定
ここで、危険パターンとは、プロセス余裕度が小さく欠陥等の生じやすいパターンであり、全てのパターンに対して各種管理（プロセス管理、寸法制御等）を行うのではなく、この危険パターンに関して各種管理を行う。危険パターンに欠陥の発生が無くなるようであれば、全てのパターンに欠陥が無いと見なすことができる。全てのパターンに対して各種管理を行うことは多大な時間と費用がかかるが、危険パターンに対してのみ各種管理を行うことにより、時間と費用を大幅に低減することができる。

即ち、集積回路レイアウトの製造工程におけるパターンの管理において、プロセス余裕度が小さいパターンのリソグラフィ工程における、特に厳しいパターンを抽出することにより、ショット内の全てのドーズ、フォーカス、マージンなどを判断することができ、厳しいパターンの管理とプロセスコントロールが可能になり、システマティック寸法精度の向上及び歩留まり安定化が可能になった。

このように本実施形態によれば、集積回路のチップレイアウトから欠陥の生じやすい危険パターンを簡易に抽出することができる。そして、この危険パターンを管理することにより、歩留まり向上及びプロセスマージンの安定化に寄与することができる。

（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態に係わるパターン管理方法を説明するためのフローチャートである。

本実施形態が先に説明した第１の実施形態と異なる点は、Ｓ２〜Ｓ５におけるレイアウトの振り分けである。即ち本実施形態では、Ｓ２，Ｓ３において、サイド（２次）ピークが１つ以上集光するパターンと集光しないパターンに振り分ける。そして、図９に示すように、Ｓ４において、サイドピーク（２次ピーク）集光有りパターンを抽出すると共に、Ｓ５において、サイドピークの無いパターンを抽出する。

ここで、サイドピークとは、図１０に示すように、マスク５１の開口部を通して露光光５２を照射したときに、本来のピーク５３のサイドに生じる２次ピーク５４である。図１１（ａ）に示すように、コンタクトホールパターン６１が孤立している場合はサイドピークが集光することはない。しかし、図１１（ｂ）に示すように、コンタクトホールパターン６１が隣接している場合、サイドピークが集光する。図中の塗り潰し星印は集光数１，白抜き星印は集光数２である。

即ち、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ７では、
サイド（２次）ピーク集光 ≦ ０ → 除去
サイド（２次）ピーク集光 ＞ ０ ⇒ 抽出
と云う処理を行うことになる。

次いで、第１の実施形態と同様に、危険箇所のチップ面内への最外周サンプリングと座標データの設定と出力を行う（ステップＳ８）。ここで、第１の実施形態と同様に、Ｓ８の前に、Ｓ３で抽出されたサイドピークが集光するパターンに対して、前記図４に示すように、代表危険パターンとして絞り込むようにしても良い。

次いで、抽出したサイドピーク有りのパターンを管理する（ステップＳ８）。具体的な処理は、先の第１の実施形態と同様である。

このように本実施形態によれば、集積回路のチップレイアウトから、コンタクトホールパターンに関して欠陥の生じやすい危険パターンを簡易に抽出することができる。そして、この危険パターンを管理することにより、歩留まり向上及びプロセスマージンの安定化に寄与することができる。

（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。第１の実施形態ではプロセス余裕度の小さいパターンの抽出を行い、第２の実施形態ではサイドピークの集光するパターンの抽出を行ったが、これらの両方の抽出を行うようにしても良い。また、第１の実施形態では、チップの最外周又は辺に最も近い４つのパターンと中心部のパターンの合計５つを危険パターンとして抽出したが、最外周又は辺に最も近い４つのパターンのみを危険パターンとして抽出するようにしても良い。

また、実施形態において記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、例えば磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク，ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等）、半導体メモリなどの記録媒体に書き込んで適用したり、通信媒体により伝送して各種装置に適用することも可能である。本発明を実現するコンピュータは、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、このプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行するものであればよい。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。

第１の実施形態に係わるパターン管理方法を説明するためのフローチャート。 集積回路チップのレイアウトを示す図。 プロセス余裕度の少ないパターンを危険パターンとして抽出したレイアウトを示す図。 危険パターンを代表危険パターンとして絞り込んだレイアウトを示す図。 危険パターンから、同一の代表パターンのフィルタリングを行って類似パターンを同一パターンとして絞り込んだレイアウトを示す図。 チップ内の代表プロセス余裕度無しパターンの各４隅から最外周に一番近い代表パターン（ｘｎ，ｙｍ）を選択する様子を示す図。 代表パターン１〜５を危険パターンとして選択する様子を示す図。 第２の実施形態に係わるパターン管理方法を説明するためのフローチャート。 サイドピーク（２次ピーク）集光有りパターンを抽出したレイアウトを示す図。 本来のピークのサイドに生じる２次ピークの例を示す図。 サイドピークが集光する様子を示す図。

符号の説明

１，〜，５…代表パターン（危険パターン）
１１，〜，１４…チップコーナー部
２１，〜，２４…チップ外周中心部
３１…楕円状危険エリア
３２…多角形状危険エリア
５１…マスク
５２…露光光
５３…ピーク
５４…サイドピーク
６１…コンタクトホールパターン

Claims (5)

1. 集積回路のチップレイアウトの中から、プロセス余裕度が所定値以下のパターンを抽出する工程と、
   前記抽出されたパターンに対し、類似パターンを同一パターンとして絞り込むことにより複数種の代表パターンに絞り込む工程と、
   前記代表パターンから、前記チップの最外周に最も近いパターンを危険パターンとして抽出する工程と、
   前記抽出された危険パターンを管理する工程と、
   を含むことを特徴とするパターン管理方法。
2. 集積回路のチップレイアウトの中から、サイドピークが１つ以上集光するパターンを抽出する工程と、
   前記抽出されたパターンから、前記チップの最外周に最も近いパターンを危険パターンとして抽出する工程と、
   前記抽出された危険パターンを管理する工程と、
   を含むことを特徴とするパターン管理方法。
3. 前記危険パターンを抽出する工程として、前記チップの４つの角部に最も近いパターンをそれぞれ抽出、又は前記チップの４つの辺に最も近いパターンをそれぞれ抽出することを特徴とする請求項１又は２記載のパターン管理方法。
4. 前記パターンを管理する工程として、前記危険パターンに対応する箇所でマスク上及びウエハ上の寸法測定、シミュレーション、補正を行うことを特徴とする請求項１記載のパターン管理方法。
5. コンピュータ読み取り可能なプログラムであり、集積回路のチップレイアウトの中から危険パターンを抽出して管理するパターン管理プログラムであって、
   集積回路のチップレイアウトの中から、プロセス余裕度が所定値以下のパターンを抽出手順と、
   前記抽出されたパターンに対し、類似パターンを同一パターンとして絞り込むことにより複数種の代表パターンに絞り込む手順と、
   前記代表パターンから、前記チップの最外周に最も近いパターンを危険パターンとして抽出する手順と、
   をコンピュータに実行させることを特徴とするパターン管理プログラム。

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