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JP2010045309A - Exposure method, and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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JP2010045309A
JP2010045309A JP2008210071A JP2008210071A JP2010045309A JP 2010045309 A JP2010045309 A JP 2010045309A JP 2008210071 A JP2008210071 A JP 2008210071A JP 2008210071 A JP2008210071 A JP 2008210071A JP 2010045309 A JP2010045309 A JP 2010045309A
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JP
Japan
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pattern
exposure
term
exposure condition
condition
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Application number
JP2008210071A
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Japanese (ja)
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Moriyoshi Osawa
森美 大澤
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Fujitsu Semiconductor Ltd
Original Assignee
Fujitsu Semiconductor Ltd
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Publication date
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

【課題】デバイスパターンの出現頻度と共にホットスポットを考慮対象として、マスクパターンの最適な露光条件を決定し、ターゲットに可及的に近いチップ性能を得る。
【解決手段】所定の露光条件における所定のデバイスパターンの寸法とそのターゲット値との差分の2乗と、デバイスパターンの出現頻度との乗算値を、デバイスパターンごとに算出し、各乗算値の総和を評価関数の第1項として求め、デバイスパターンに断線又は短絡が生じる可能性のある限界露光条件を特定し、限界露光条件以下及び限界露光条件以上で値が十分に大きくなる関数を、評価関数の第2項及び第3項として求め、評価関数の第1項〜第3項の総和が最小となる条件に基づいて最適露光条件を決定する。
【選択図】図4
An optimal exposure condition for a mask pattern is determined by considering a hot spot together with the appearance frequency of a device pattern, and a chip performance as close as possible to a target is obtained.
A multiplication value of a square of a difference between a dimension of a predetermined device pattern under a predetermined exposure condition and a target value thereof and an appearance frequency of the device pattern is calculated for each device pattern, and the sum of the multiplication values is calculated. Is determined as the first term of the evaluation function, a limit exposure condition that may cause a disconnection or a short circuit in the device pattern is specified, and a function whose value is sufficiently large below the limit exposure condition and above the limit exposure condition is And the optimum exposure condition is determined based on the condition that the sum of the first to third terms of the evaluation function is minimized.
[Selection] Figure 4

Description

本件は、フォトマスクのマスクパターンを基板上に露光転写してデバイスパターンを形成する露光方法及び半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to an exposure method for forming a device pattern by exposing and transferring a mask pattern of a photomask onto a substrate, and a method for manufacturing a semiconductor device.

半導体装置の製造においては、半導体基板上の絶縁膜や導電膜等の薄膜に成膜されたレジスト膜にフォトマスクのマスクパターンを露光転写し、現像を経てレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンをマスクとして薄膜をエッチングし、レジストパターンに倣った形状のデバイスパターンを形成する。   In manufacturing a semiconductor device, a mask pattern of a photomask is exposed and transferred to a resist film formed on a thin film such as an insulating film or a conductive film on a semiconductor substrate, and a resist pattern is formed through development. Then, using this resist pattern as a mask, the thin film is etched to form a device pattern having a shape following the resist pattern.

半導体装置に要求される電気特性を満たすためには、半導体基板上に転写したレジストパターンの寸法ばらつきを一定範囲内にしなければならない。例えば、トランジスタのゲート(ゲートパターン)の寸法ばらつきは、トランジスタの閾値電圧ばらつきの原因となるため、ゲートパターンを形成する際におけるレジストパターンの寸法ばらつきを一定範囲内にする必要がある。
レジストパターンは、露光エネルギー及びフォーカス補正値により変化する。ここで、露光エネルギーとは、感光性樹脂のレジスト膜に照射する露光光のエネルギー量である。フォーカス補正値とは、投影レンズ面に垂直方向のウェーハステージ補正駆動による補正値(露光装置に内蔵されたフォーカスセンサがベストフォーカスと認識した地点を基準とする。)である。レジストパターンの寸法を制御するには、露光エネルギー及びフォーカス補正値を制御因子として用いている。
In order to satisfy the electrical characteristics required for the semiconductor device, the dimensional variation of the resist pattern transferred onto the semiconductor substrate must be within a certain range. For example, the dimensional variation of the gate (gate pattern) of the transistor causes variations in the threshold voltage of the transistor, and thus the dimensional variation of the resist pattern when forming the gate pattern needs to be within a certain range.
The resist pattern changes depending on the exposure energy and the focus correction value. Here, the exposure energy is the energy amount of exposure light applied to the photosensitive resin resist film. The focus correction value is a correction value by wafer stage correction driving in a direction perpendicular to the projection lens surface (based on a point recognized by the focus sensor built in the exposure apparatus as the best focus). In order to control the dimension of the resist pattern, the exposure energy and the focus correction value are used as control factors.

従来では、例えば特許文献1のように、露光条件出し実験により露光エネルギー及びフォーカス補正値を設定している。
この手法では、先ず、ステップショット毎に露光エネルギー及びフォーカス補正値を変化させて露光処理を行った実験用基板を作製する。そして、各露光エネルギー及びフォーカス補正値におけるレジストパターンの寸法や形状の測定を寸法測定装置により行う。寸法測定装置には、走査型電子顕微鏡(SEM)や周期パターンの散乱光の分析に基づく光学式計測装置等がある。このとき測定されるレジストパターンの寸法をCD(Critical Dimension)値と呼ぶ。
次に、測定ポイント毎に、測定されたCD値及び形状のうち、規格から一定範囲の以内となる露光エネルギーとフォーカス補正値の範囲を求め、プロセスウィンドウと呼ばれる窓を作成する。測定ポイント毎に、例えばその窓の重心をそれぞれ露光エネルギーの設定値、フォーカス補正値の設定値とする。
Conventionally, as in Patent Document 1, for example, an exposure energy and a focus correction value are set by an exposure condition determination experiment.
In this method, first, an experimental substrate on which exposure processing is performed by changing the exposure energy and the focus correction value for each step shot is manufactured. Then, the dimension and shape of the resist pattern at each exposure energy and focus correction value are measured by a dimension measuring device. Examples of the dimension measuring device include a scanning electron microscope (SEM) and an optical measuring device based on analysis of scattered light of a periodic pattern. The dimension of the resist pattern measured at this time is called a CD (Critical Dimension) value.
Next, for each measurement point, among the measured CD value and shape, a range of exposure energy and focus correction value that are within a certain range from the standard is obtained, and a window called a process window is created. For each measurement point, for example, the center of gravity of the window is set as an exposure energy setting value and a focus correction value setting value, respectively.

このような、露光条件を決定する実験による露光条件の設定作業は、レチクル個体差や露光工程間における工程条件(例えば、半導体デバイスの膜構成や露光装置の照明光学系の照明条件(縮小レンズ開口数NA及び照明コヒーレンシーσ)等)の違いや露光装置間の機差の影響により、レチクルと露光工程と露光装置が変わる際に行われる。   Such an exposure condition setting operation based on an experiment for determining the exposure condition includes reticle individual differences and process conditions between exposure processes (for example, a film configuration of a semiconductor device and an illumination condition of an illumination optical system of an exposure apparatus (a reduction lens aperture)). This is performed when the reticle, the exposure process, and the exposure apparatus change due to the influence of the difference in the number NA and illumination coherency (σ) and the like and the machine difference between the exposure apparatuses.

実験用基板を用いてCD値が測定されるレジストパターンは、通常、リソグラフィー工程及びエッチング工程の寸法管理用に予め設計された評価パターンである。評価パターンとしては、孤立パターン及び細密パターンを用いるのが一般的である。孤立パターンとは、半導体回路中に存在する(マスクデザインルール上許される)最も幅の小さいパターンが孤立してレイアウトされているものである。細密パターンとは、細密ピッチでアレイ状にレイアウトされているものである。   The resist pattern whose CD value is measured using an experimental substrate is usually an evaluation pattern designed in advance for dimensional management in the lithography process and the etching process. Generally, an isolated pattern and a fine pattern are used as the evaluation pattern. An isolated pattern is a pattern in which the smallest pattern (allowed by mask design rules) existing in a semiconductor circuit is laid out in isolation. A fine pattern is laid out in an array at a fine pitch.

評価パターンに孤立パターン及び細密パターンを用いられる理由としては、これら2種のパターンは、光学的な特性としてもレイアウトとしても、他の中間ピッチパターンの最も極端な性質を有する。従って、これら2種のパターンの寸法を一定値以内に抑えておくことが、他の中間的な性質を持つパターンの寸法管理にもつながると考えられることが挙げられる。また、寸法変動要因である露光量やフォーカス変動に対して、これら2種のパターンは最も敏感であることが多く、管理パターンに必要な特性を備えていると考えられることも挙げられる。   The reason why an isolated pattern and a fine pattern are used for the evaluation pattern is that these two patterns have the most extreme characteristics of other intermediate pitch patterns, both in terms of optical characteristics and layout. Therefore, it can be said that keeping the dimensions of these two types of patterns within a certain value may lead to the management of the dimensions of patterns having other intermediate properties. In addition, these two types of patterns are often the most sensitive to exposure and focus fluctuations, which are dimensional fluctuation factors, and may be considered to have characteristics necessary for the management pattern.

特開2003−257838号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-257838 Mary Jane Brodsky, Scott Halle, Vickie Jophlin-Gut, Lars Liebmann, Don Samuels, Gary Crispo, Kourosh Nafisi, Vijay Ramani, and Ingrid Peterson, "Process-window sensitive full-chip inspection for design-to-silicon optimization in the sub-wavelength era", Proc. SPIE 5756, 51 (2005)Mary Jane Brodsky, Scott Halle, Vickie Jophlin-Gut, Lars Liebmann, Don Samuels, Gary Crispo, Kourosh Nafisi, Vijay Ramani, and Ingrid Peterson, "Process-window sensitive full-chip inspection for design-to-silicon optimization in the sub -wavelength era ", Proc. SPIE 5756, 51 (2005) Yongfa Huang, Edward Tseng, Benjamin Szu-Min Lin, Chun Chi Yu, Chien-Ming Wang, and Hua-Yu Liu, "Full-chip lithography manufacturability check for yield improvement", Proc. SPIE 6156, 61560W (2006)Yongfa Huang, Edward Tseng, Benjamin Szu-Min Lin, Chun Chi Yu, Chien-Ming Wang, and Hua-Yu Liu, "Full-chip lithography manufacturability check for yield improvement", Proc.SPIE 6156, 61560W (2006)

従来の評価パターンの使用は、露光技術の観点からは理に適っていたが、実際に形成されるデバイスパターンの実情を考慮した場合、必ずしも最適とは言えないという問題がある。
図1は、いわゆるスタンダードセルのゲートパターンについて、パターン間スペースの出現頻度をスペースに対してプロットした特性図である。図1において、横軸はフォトマスクのデザインルールで許される最小スペースで規格化してあり、1が最小ピッチパターンに相当する。また、2,3,4,5,6もそれぞれ、図1中に図示したレイアウトをマスクデザインルールで許される最小ルールで描いた場合のスペースに相当する。
Although the conventional use of the evaluation pattern is reasonable from the viewpoint of the exposure technique, there is a problem that it is not necessarily optimal when the actual state of the device pattern to be actually formed is taken into consideration.
FIG. 1 is a characteristic diagram in which the frequency of appearance of an inter-pattern space is plotted against the space for a so-called standard cell gate pattern. In FIG. 1, the horizontal axis is normalized by the minimum space allowed by the photomask design rule, and 1 corresponds to the minimum pitch pattern. 2, 3, 4, 5, and 6 correspond to spaces when the layout shown in FIG. 1 is drawn with the minimum rule allowed by the mask design rule.

図1より明らかなように、実情としては細密ピッチパターンの出現頻度はそれほど高いとは言えない。また、半導体チップの微細化のためには、ゲート間隔は小さいほうが望ましく、左右とも孤立している評価パターンのようなゲートパターンはそれほど多くないはずである。チップ性能を狙い値(ターゲット値)に近づけるためには、半導体チップ中の大多数のゲートの寸法・形状がターゲット値に近いことが必須であると考えられる。しかしながら、従来の評価パターンでは、その出現頻度が考慮されておらず、必ずしもターゲット値に近い高いチップ性能は得られなかった。   As is clear from FIG. 1, as a matter of fact, the appearance frequency of the fine pitch pattern is not so high. Further, for miniaturization of a semiconductor chip, it is desirable that the gate interval is small, and there should not be so many gate patterns such as evaluation patterns that are isolated on both the left and right sides. In order to bring the chip performance close to the target value (target value), it is considered essential that the size and shape of the majority of gates in the semiconductor chip are close to the target value. However, in the conventional evaluation pattern, the appearance frequency is not taken into consideration, and a high chip performance close to the target value cannot always be obtained.

また、近年加速的に進行しているデバイスパターンの微細化によって、2次元的なパターン配置に依存してプロセスマージンが小さくなり、断線又は短絡(ショート)の発生原因となって歩留まり低下を引き起こすホットスポット(hotspot)が問題視されるようになっている。
従って、マスクパターンの最適な露光条件を決定するには、デバイスパターンの出現頻度に加えて、ホットスポットも同時に考慮することが必要不可欠であるが、現在のところ、このような露光方法は案出されていない。
In addition, due to the recent miniaturization of device patterns that have been proceeding at an accelerated rate, the process margin becomes smaller depending on the two-dimensional pattern arrangement, causing hot breaks that can cause disconnection or short-circuiting and reduce yield. Spots (hotspots) have become a problem.
Therefore, in order to determine the optimal exposure conditions for the mask pattern, it is essential to consider hot spots in addition to the appearance frequency of the device pattern. At present, such an exposure method has been devised. It has not been.

本件は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、デバイスパターンの出現頻度と共にホットスポットを考慮対象として、マスクパターンの最適な露光条件を決定し、ターゲット値に可及的に近いチップ性能を得ることを可能とする信頼性の高い露光方法及び装置、並びに半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   This case has been made in view of the above-mentioned problems.The optimum exposure condition for the mask pattern is determined by considering hot spots together with the appearance frequency of the device pattern, and chip performance as close as possible to the target value is achieved. An object of the present invention is to provide a highly reliable exposure method and apparatus that can be obtained, and a method for manufacturing a semiconductor device.

本件の露光方法は、複数種類のデバイスパターンを形成する際の最適露光条件を決定するに際して、所定の露光条件における所定の前記デバイスパターンの寸法とそのターゲット値との差分の2乗と、当該デバイスパターンの出現頻度との乗算値を、前記デバイスパターンごとに算出し、前記各乗算値の総和を評価関数の第1項として求める工程と、前記デバイスパターンに断線又は短絡が生じる可能性のある限界露光条件を特定する工程と、前記限界露光条件以下及び前記限界露光条件以上で値が十分に大きくなる関数を、前記評価関数の第2項及び第3項として求める工程と、前記評価関数の前記第1項、前記第2項及び前記第3項の総和が最小となる条件に基づいて前記最適露光条件を決定する工程とを含む。   The exposure method according to the present invention, when determining the optimum exposure conditions for forming a plurality of types of device patterns, squares the difference between the dimensions of the predetermined device pattern and the target value under the predetermined exposure condition, A step of calculating a multiplication value with the appearance frequency of each pattern for each device pattern, and obtaining a sum of the multiplication values as the first term of the evaluation function, and a limit that may cause a disconnection or a short circuit in the device pattern A step of specifying an exposure condition, a step of obtaining a function whose value is sufficiently large below the limit exposure condition and above the limit exposure condition as the second and third terms of the evaluation function, and the evaluation function Determining the optimum exposure condition based on a condition that the sum of the first term, the second term, and the third term is minimized.

本件の露光装置は、複数種類のデバイスパターンを形成する際の最適露光条件を決定する露光装置であって、所定の露光条件における所定の前記デバイスパターンに対応したCD値とそのターゲット値との差分値の2乗と、当該デバイスパターンの出現頻度との乗算値を、前記デバイスパターンごとに算出し、前記各乗算値の総和を評価関数の第1項として求める第1の算出部と、前記デバイスパターンに断線又は短絡が生じる可能性のある限界露光条件に基づいて、前記限界露光条件以下及び前記限界露光条件以上で値が十分に大きくなる関数を、前記評価関数の第2項及び第3項として求める第2の算出部と、前記評価関数の前記第1項、前記第2項及び前記第3項の総和が最小となる条件に基づいて前記最適露光条件を決定する露光条件決定部とを含む。   The exposure apparatus of the present case is an exposure apparatus that determines optimum exposure conditions for forming a plurality of types of device patterns, and is a difference between a CD value corresponding to a predetermined device pattern under a predetermined exposure condition and its target value. A first calculation unit that calculates a multiplication value of the square of the value and the appearance frequency of the device pattern for each device pattern, and obtains a sum of the multiplication values as a first term of the evaluation function; Based on the limit exposure conditions that may cause a disconnection or a short circuit in the pattern, functions that are sufficiently large below the limit exposure conditions and above the limit exposure conditions are the second and third terms of the evaluation function. And an exposure condition that determines the optimum exposure condition based on a condition that minimizes the sum of the first term, the second term, and the third term of the evaluation function. And a determination unit.

本件の半導体装置の製造方法は、フォトマスクのマスクパターンを半導体基板上のレジストに露光転写し、レジストパターンを形成する第1の工程と、前記レジストパターンを用いて、前記半導体基板上にデバイスパターンを形成する第2の工程とを含み、前記第1の工程は、複数種類の前記デバイスパターンを形成する際の最適露光条件を決定するに際して、所定の露光条件における所定の前記デバイスパターンの寸法とそのターゲット値との差分の2乗と、当該デバイスパターンの出現頻度との乗算値を、前記デバイスパターンごとに算出し、前記各乗算値の総和を評価関数の第1項として求める工程と、前記デバイスパターンに断線又は短絡が生じる可能性のある限界露光条件を特定する工程と、前記限界露光条件以下及び前記限界露光条件以上で値が十分に大きくなる関数を、前記評価関数の第2項及び第3項として求める工程と、前記評価関数の前記第1項、前記第2項及び前記第3項の総和が最小となる条件に基づいて前記最適露光条件を決定する工程とを含む。   The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a first step of exposing and transferring a mask pattern of a photomask onto a resist on a semiconductor substrate to form a resist pattern, and a device pattern on the semiconductor substrate using the resist pattern. A second step of forming a plurality of device patterns, wherein the first step determines the optimum exposure conditions for forming a plurality of types of device patterns, and the predetermined dimensions of the device patterns under predetermined exposure conditions; Calculating a square value of the difference between the target value and the appearance frequency of the device pattern for each device pattern, and obtaining a sum of the multiplication values as a first term of the evaluation function; A step of identifying a limit exposure condition that may cause a disconnection or a short circuit in the device pattern; and a step below the limit exposure condition and the limit exposure A step of obtaining a function whose value is sufficiently large above the condition as the second and third terms of the evaluation function, and the sum of the first, second, and third terms of the evaluation function is minimum And determining the optimum exposure condition based on the following condition.

本件によれば、デバイスパターンの出現頻度と共にホットスポットを考慮対象として、マスクパターンの最適な露光条件を決定し、ターゲット値に可及的に近いチップ性能を得ることが可能となる。   According to the present case, it is possible to determine the optimum exposure condition of the mask pattern with the appearance frequency of the device pattern and the hot spot as considerations, and obtain a chip performance as close as possible to the target value.

―本件の基本骨子―
本件では、デバイスパターンの出現頻度と共にホットスポットを考慮対象として、最適露光条件を決定するための新たな評価関数fを導入する(図2)。
―Basic outline of this case―
In this case, a new evaluation function f for determining the optimum exposure condition is introduced with the appearance frequency of the device pattern as a consideration and hot spots (FIG. 2).

Figure 2010045309
Figure 2010045309

(1)式において、Piは、複数種類のレジストパターンのうちでi番目のレジストパターンi(i=1,2・・・)の半導体チップ内の出現確率(出現頻度)である。ΔCDiはレジストパターンiの条件xにおけるターゲット値からのずれ、xは露光量やフォーカス値等の露光条件である。
従って、(1)式の第1項は、条件xで露光した場合のターゲット値を基準としたときの分散を表しており、この値が小さければ小さいほど半導体チップの平均的なパターン寸法がターゲット値に近づく。
In the equation (1), Pi is an appearance probability (appearance frequency) of the i-th resist pattern i (i = 1, 2,...) In the semiconductor chip among a plurality of types of resist patterns. ΔCDi is a deviation from the target value in the condition x of the resist pattern i, and x is an exposure condition such as an exposure amount and a focus value.
Accordingly, the first term of the expression (1) represents the dispersion when the target value when exposed under the condition x is used as a reference. The smaller this value, the more the average pattern size of the semiconductor chip becomes the target. Approaching the value.

(1)式の第2項、第3項は、決定した最適条件から量産時に生じ得る露光条件の変動範囲内で、断線又はショートが発生しないことを保障するために必要な項である。
ホットスポットとなるレジストパターンj,k(j,k=1,2・・・)に対応したデバイスパターンが断線又はショートを引き起こす可能性のある露光条件をxj以上、及びxk以下とする。当該ホットスポットから量産時に生じ得る露光条件の変動量δの間に最適条件が存在する場合には、ある確率で断線又はショートが発生する。従って、(1)式のf(x)には、断線又はショートを引き起こす可能性のある露光条件からδの間に最適条件が位置しないように、xj,xkからδだけずらしたところから外側で値が無限大となる∞×θ関数を第2項、第3項として付加される。そして、(1)式のf(x)が最小となる露光条件が、ホットスポットによって量産中に断線又はショートを引き起こさない範囲で、半導体チップ内のデバイスパターンの寸法平均値が最もターゲット値に近くなる最適露光条件となる。
The second and third terms of equation (1) are terms necessary to ensure that no disconnection or short-circuit occurs within the range of exposure conditions that can occur during mass production from the determined optimum conditions.
Exposure conditions that may cause disconnection or short-circuiting in the device pattern corresponding to the resist patterns j, k (j, k = 1, 2,...) Serving as hot spots are set to xj or more and xk or less. When there is an optimum condition between the exposure condition fluctuation amount δ that can occur during mass production from the hot spot, a disconnection or a short circuit occurs with a certain probability. Therefore, in f (x) of the equation (1), outside the position shifted by δ from xj and xk so that the optimum condition is not located between δ from the exposure condition that may cause disconnection or short circuit. An ∞ × θ function with an infinite value is added as the second and third terms. The dimension average value of the device pattern in the semiconductor chip is closest to the target value as long as the exposure condition in which f (x) in Equation (1) is minimum does not cause disconnection or short-circuit during mass production due to hot spots. The optimum exposure condition is as follows.

―本件を適用した好適な諸実施形態―
以下、本件を適用した具体的な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
-Preferred embodiments to which this case is applied-
Hereinafter, specific embodiments to which the present application is applied will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
本実施形態では、デバイスパターンとして例えばゲートパターンを形成する場合について説明する。本実施形態において最適化する露光条件は、露光量及びフォーカス値とする。
(First embodiment)
In this embodiment, a case where, for example, a gate pattern is formed as a device pattern will be described. The exposure conditions optimized in this embodiment are an exposure amount and a focus value.

本実施形態では、図5のように、マスクデザインルールで許されるデバイスパターンのうち、最も幅の狭いゲートの孤立パターン、細密パターンであるライン&スペースパターンに加え、コンタクトピッチパターンの3本のパターンを新たに評価パターンとして追加する。コンタクトピッチパターンとは、マスクデザインルールで許される最小スペースで2本のゲート間にコンタクトを配置した場合のゲートパターンである。
図6は、ある半導体チップにおける各デバイスパターンの出現頻度を調査した結果を示す特性図である。コンタクトピッチパターンは、細密パターンの約5倍及び孤立パターンの約2倍の頻度で使用されていることが判る。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, among the device patterns permitted by the mask design rule, in addition to the narrowest gate isolated pattern and fine line & space pattern, there are three contact pitch patterns. Is newly added as an evaluation pattern. The contact pitch pattern is a gate pattern in a case where contacts are arranged between two gates in a minimum space allowed by the mask design rule.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the results of examining the appearance frequency of each device pattern in a certain semiconductor chip. It can be seen that the contact pitch pattern is used about five times as often as the fine pattern and twice as often as the isolated pattern.

[露光装置の概略構成]
図3は、第1の実施形態による露光装置の概略構成を示す模式図である。
この露光装置では、エキシマレーザ等の光源11から出射された光は、照明光学系12で露光に最適なスリット形状の露光光に成形されて、フォトマスク10の表面に形成されたパターン面を照明する。フォトマスク10のパターン面には、露光すべきIC回路等に対応したマスクパターンが形成されており、このマスクパターンを透過した露光光は投影光学系14を通過して、半導体基板20の表面に結像されてパターン像を形成する。
[Schematic configuration of exposure apparatus]
FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the exposure apparatus according to the first embodiment.
In this exposure apparatus, light emitted from a light source 11 such as an excimer laser is formed into slit-shaped exposure light optimal for exposure by an illumination optical system 12 to illuminate a pattern surface formed on the surface of the photomask 10. To do. A mask pattern corresponding to an IC circuit to be exposed is formed on the pattern surface of the photomask 10, and the exposure light transmitted through the mask pattern passes through the projection optical system 14 and is formed on the surface of the semiconductor substrate 20. An image is formed to form a pattern image.

ここで、フォトマスク10は、所定方向に往復走査可能なマスクステージ13上に載置されている。また、半導体基板20は、所定方向に駆動可能且つ傾き(チルト)を補正可能なウェーハステージ15上に載置される。   Here, the photomask 10 is placed on a mask stage 13 capable of reciprocating scanning in a predetermined direction. Further, the semiconductor substrate 20 is placed on a wafer stage 15 that can be driven in a predetermined direction and that can correct a tilt.

マスクステージ13とウェーハステージ15とを、露光倍率の比率の速度で相対的に走査させることで、フォトマスク10上のショット領域の露光を行う。1ショット露光の終了後に、ウェーハステージ15は次のショット領域へステップ移動し、先程とは逆方向に走査露光を行い次のショット領域が露光される。このような動作をステップ・アンド・スキャンと呼び、これを繰り返すことで半導体基板20の全域についてショット露光する。   The shot area on the photomask 10 is exposed by relatively scanning the mask stage 13 and the wafer stage 15 at the speed of the ratio of the exposure magnification. After the end of one-shot exposure, the wafer stage 15 moves stepwise to the next shot area, scanning exposure is performed in the opposite direction to the previous shot area, and the next shot area is exposed. Such an operation is called step-and-scan. By repeating this operation, shot exposure is performed on the entire area of the semiconductor substrate 20.

10は、当該露光装置の全体を統括して制御する制御部である。
制御部10には、複数種のデバイスパターン、ここでは孤立パターン、細密パターン及びコンタクトピッチパターンを形成する際の最適露光条件を決定するものである第1項計算部21、第2項計算部22、第3項計算部23、評価関数決定部24、及び露光条件決定部25が接続されている。
Reference numeral 10 denotes a control unit that performs overall control of the exposure apparatus.
The control unit 10 includes a first term calculation unit 21 and a second term calculation unit 22 that determine optimum exposure conditions for forming a plurality of types of device patterns, here isolated patterns, fine patterns, and contact pitch patterns. The third term calculation unit 23, the evaluation function determination unit 24, and the exposure condition determination unit 25 are connected.

第1項計算部21は、上記の(1)式で示す評価関数の第1項を算出するものである。詳細には、所定の露光条件における評価パターンの寸法とそのターゲット値との差分の2乗と、当該評価パターンの出現頻度との乗算値を、評価パターンごとに算出し、各乗算値の総和を評価関数の第1項として求める。
第2項計算部22は、評価パターンに断線又は短絡が生じる可能性のあるものとして特定された限界露光条件について、限界露光条件以上で値が十分に大きくなる関数を、評価関数の第2項として求めるものである。
第3項計算部23は、限界露光条件以下で値が十分に大きくなる関数を、評価関数の第3項として求めるものである。
The 1st term calculation part 21 calculates the 1st term of the evaluation function shown by said (1) Formula. Specifically, the multiplication value of the square of the difference between the dimension of the evaluation pattern under a predetermined exposure condition and its target value and the appearance frequency of the evaluation pattern is calculated for each evaluation pattern, and the sum of the multiplication values is calculated. Obtained as the first term of the evaluation function.
The second term calculation unit 22 calculates a function whose value becomes sufficiently large above the limit exposure condition with respect to the limit exposure condition specified as the possibility that disconnection or short circuit may occur in the evaluation pattern. Is what you want.
The third term calculation unit 23 obtains a function whose value is sufficiently large under the limit exposure condition as the third term of the evaluation function.

評価関数決定部24は、算出された第1項、第2項及び第3項に基づき、得られた評価関数の露光条件依存を示すものである。
露光条件決定部25は、評価関数の第1項、第2項及び第3項の総和が最小となる条件を、最適露光条件として決定するものである。
The evaluation function determination unit 24 indicates the exposure condition dependence of the obtained evaluation function based on the calculated first, second, and third terms.
The exposure condition determination unit 25 determines a condition that minimizes the sum of the first, second, and third terms of the evaluation function as the optimum exposure condition.

[露光設定方法]
図4は、第1の実施形態による露光設定方法をステップ順に示すフロー図である。
先ず、例えば図6のように、評価パターンである孤立パターン、細密パターン及びコンタクトピッチパターンに対応したマスクパターンの出現頻度を調査する(ステップS1)。
続いて、孤立パターン、細密パターン及びコンタクトピッチパターンの評価パターンに対応したマスクパターンを含むフォトマスクを用いて、露光量及びフォーカスを振って(変化させて)半導体基板にレジストパターンを形成する(ステップS2)。
[Exposure setting method]
FIG. 4 is a flowchart showing the exposure setting method according to the first embodiment in the order of steps.
First, as shown in FIG. 6, for example, the frequency of appearance of mask patterns corresponding to isolated patterns, fine patterns, and contact pitch patterns, which are evaluation patterns, is investigated (step S1).
Subsequently, using a photomask including a mask pattern corresponding to an evaluation pattern of an isolated pattern, a fine pattern, and a contact pitch pattern, a resist pattern is formed on the semiconductor substrate by varying (changing) the exposure amount and the focus (step) S2).

続いて、評価パターンに対応したレジストパターンのCD値を、例えば走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定する(ステップS3)。
図7は、測定されたCD値と露光装置に設定したフォーカス値との関係を示す特性図である。3種類の評価パターンでフォーカスによる寸法変動の度合いが異なるため、それぞれの凸型曲線の曲率が異なっていることが判る。また、フォーカス変動に対して傾きが0となる最適フォーカス値も、評価パターンによって若干異なることが判る。
図8は、露光装置の設定上のフォーカス値が0nm、±40nmの場合におけるCD値の露光量依存を示す特性図である。どの評価パターンでもターゲット値は70nmであるが、同じ露光量で70nmの寸法が得られていない。これは、光近接効果補正(OPC)(OPCモデルを含む)の不完全さ、マスクパターンの寸法のターゲット値からのずれ、レジストのロットの違い等に起因する寸法のパターン依存の微変化等に起因して生じるものである。
Subsequently, the CD value of the resist pattern corresponding to the evaluation pattern is measured using, for example, a scanning electron microscope (SEM) (step S3).
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the measured CD value and the focus value set in the exposure apparatus. Since the three types of evaluation patterns have different degrees of dimensional variation due to focus, it can be seen that the curvature of each convex curve is different. It can also be seen that the optimum focus value at which the inclination is 0 with respect to the focus variation is slightly different depending on the evaluation pattern.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the dependency of the CD value on the exposure amount when the focus value on the setting of the exposure apparatus is 0 nm and ± 40 nm. In any evaluation pattern, the target value is 70 nm, but the dimension of 70 nm is not obtained with the same exposure amount. This is due to incomplete optical proximity effect correction (OPC) (including the OPC model), deviation of the mask pattern dimension from the target value, slight pattern-dependent changes in dimensions due to differences in resist lots, etc. It is caused by this.

続いて、第1項計算部21は、上記の(1)式で示す評価関数の第1項を算出する(ステップS4)。
各露光量及び各フォーカス値のマトリックスに対して評価関数の第1項、即ち、
Subsequently, the first term calculation unit 21 calculates the first term of the evaluation function expressed by the above equation (1) (step S4).
The first term of the evaluation function for each exposure dose and each focus value matrix, ie,

Figure 2010045309
Figure 2010045309

を求めた結果を図9に示す。フォーカス値が−40nm又は−80nm、露光量が19.5mJ/cm2で最小値1となることが判る。 FIG. 9 shows the result obtained. It can be seen that the minimum value is 1 when the focus value is −40 nm or −80 nm and the exposure amount is 19.5 mJ / cm 2 .

続いて、ホットスポットの発生箇所で断線又はショートを引き起こす可能性がある露光条件の範囲を見積もる(ステップS5)。いくつか考えられる方法があるが、例えば、断線・ショートを引き起こす可能性のある露光条件を実験的に見積もる方法の1つとして、非特許文献1のProcess Window Qualification(PWQ)を用いることができる。
PWQでは、最適露光条件で露光した半導体チップと、露光条件を振って作製した半導体チップとをDUV波長のブライトフィールドの欠陥検査装置で比較検査することで、露光条件を振ったときにパターン形状が変化し易い箇所を特定することができる。特定箇所を例えばSEMで観察することにより、各デバイスパターンが断線又はショートする露光条件を確定する。
Subsequently, the range of exposure conditions that may cause disconnection or short-circuit at the hot spot occurrence location is estimated (step S5). There are several possible methods. For example, Process Window Qualification (PWQ) of Non-Patent Document 1 can be used as one of methods for experimentally estimating exposure conditions that may cause disconnection / short circuit.
In PWQ, a semiconductor chip exposed under optimum exposure conditions and a semiconductor chip manufactured under different exposure conditions are compared and inspected using a DUV wavelength bright field defect inspection apparatus. It is possible to identify a place that is likely to change. By observing the specific portion with, for example, an SEM, an exposure condition in which each device pattern is disconnected or short-circuited is determined.

また、例えば非特許文献2を用いて、シミュレーションにより断線又はショートを引き起こす露光条件を見積もることも可能である。
従来、フルチップのシミュレーションは長大な計算時間を要したために非現実的であったが、専用ハードを用いることにより、複数露光条件でのシミュレーションが可能となっている。
図10は、CD値を測定した条件と同様の露光条件でシミュレーションを行い、ホットスポットを抽出した結果を示す図である。
シミュレーションにより得られたデバイスパターンにおいて、パターン幅、スペース幅共に35nmを下回った場合を断線又はショートの可能性があるホットスポットと定義した。図10で升目模様を付した露光条件が断線又はショートの可能性がある露光条件である。
Further, for example, using Non-Patent Document 2, it is also possible to estimate exposure conditions that cause disconnection or short-circuit by simulation.
Conventionally, full-chip simulation has been unrealistic because it took a long calculation time, but by using dedicated hardware, simulation under a plurality of exposure conditions is possible.
FIG. 10 is a diagram showing a result of extracting a hot spot by performing a simulation under the same exposure conditions as those for measuring the CD value.
In the device pattern obtained by the simulation, the case where both the pattern width and the space width were less than 35 nm was defined as a hot spot with a possibility of disconnection or short circuit. In FIG. 10, the exposure conditions with a checkerboard pattern are exposure conditions that may cause a disconnection or a short circuit.

続いて、第2項計算部22及び第3項計算部23は、上記の(1)式で示す評価関数の第2項及び第3項、即ち、   Subsequently, the second term calculation unit 22 and the third term calculation unit 23 calculate the second and third terms of the evaluation function expressed by the above equation (1), that is,

Figure 2010045309
Figure 2010045309

Figure 2010045309
Figure 2010045309

を算出する(ステップS6)。
先ず、量産時に起こり得る露光条件の振れ幅を、露光装置のスペックや管理パターンの測長値実績等から求める。本件にとってどのような手法を用いるかは本質でないが、露光装置のスペックから量産時に起こり得る露光条件の触れ幅を求めた例を図11に示す。全体の露光量精度として1%、フォーカス精度として80nmというスペックである。図10に升目模様を付して示したホットスポットが生じる条件+未調査条件(調査範囲を超える条件)から、このスペックの範囲の条件(図12中では砂地模様を付した箇所)については、評価関数に無限大を加算する。実際の計算において無限大を取り扱うのは難しいため、第1項と比べて十分に大きな値、本実施形態においては10000を加算することにした。
Is calculated (step S6).
First, the fluctuation width of the exposure condition that can occur during mass production is obtained from the specifications of the exposure apparatus, the length measurement result of the management pattern, and the like. It is not essential to use this technique for this case, but FIG. 11 shows an example in which the touch width of exposure conditions that can occur during mass production is obtained from the specifications of the exposure apparatus. The specifications are 1% for the overall exposure accuracy and 80 nm for the focus accuracy. From the conditions for generating hot spots shown in FIG. 10 with hot spots + unexamined conditions (conditions exceeding the survey range), the conditions of this spec range (locations with a sand pattern in FIG. 12) Add infinity to the evaluation function. Since it is difficult to handle infinity in the actual calculation, a sufficiently large value compared to the first term, which is 10,000 in the present embodiment, is added.

続いて、評価関数決定部24は、算出された第1項、第2項及び第3項に基づき、得られた評価関数の露光条件依存を求める(ステップS7)。
ステップS7により得られた評価関数の露光条件依存を図13に示す。図示のように、ホットスポットが生じる危険箇所から一定幅の条件で評価値が非常に大きな値となっており、この壁の内側に最適条件が必ず求められるようになっていることが判る。
Subsequently, the evaluation function determination unit 24 obtains the dependency of the obtained evaluation function on the exposure condition based on the calculated first, second, and third terms (step S7).
FIG. 13 shows the exposure condition dependence of the evaluation function obtained in step S7. As shown in the figure, it can be seen that the evaluation value is very large under the condition of a certain width from the danger spot where the hot spot is generated, and the optimum condition is always obtained inside the wall.

そして、露光条件決定部25は、ステップS7により得られた評価関数の露光条件依存に基づいて、評価関数の第1項、第2項及び第3項の総和が最小となる条件を、最適露光条件として決定する(ステップS8)。
本実施形態では、評価関数値が最小となる露光条件は、図13の上図で網目模様を付した箇所、即ち、露光量が19.5mJ/cm2、フォーカス値が−40nmのように求められる。
Then, the exposure condition determination unit 25 determines the optimum exposure based on the condition that the sum total of the first term, the second term, and the third term of the evaluation function is minimum based on the dependence of the evaluation function obtained in step S7 on the exposure condition. The condition is determined (step S8).
In the present embodiment, the exposure condition that minimizes the evaluation function value is determined such that the area with the mesh pattern in the upper diagram of FIG. 13, that is, the exposure amount is 19.5 mJ / cm 2 and the focus value is −40 nm. It is done.

なお、本実施形態では、評価パターンとして孤立パターン、細密パターン及びコンタクトピッチパターンの3種を用いた場合を例示した。ここで、評価パターンの測長時間や評価パターン領域の問題がなければ、以上で述べた方法で、4種以上の評価パターンについて、その出現頻度及びホットスポットを考慮した最適露光条件の決定が可能である。   In the present embodiment, the case where three types of an isolated pattern, a fine pattern, and a contact pitch pattern are used as the evaluation pattern is illustrated. If there is no problem with the measurement pattern measurement time and evaluation pattern area, it is possible to determine the optimum exposure conditions in consideration of the appearance frequency and hot spots of four or more types of evaluation patterns using the method described above. It is.

[半導体装置の製造方法]
本実施形態では、上記した露光設定方法を用いた半導体装置の製造方法を開示する。ここでは、半導体装置として、MOSトランジスタを例示する。勿論、半導体装置として、MOSトランジスタ以外の半導体メモリ(例えば機能ブロックであるROMの構成要素)や他の機能ブロックの構成要素である種々の半導体デバイスにも適用可能である。
図14は、第1の実施形態により作製されたMOSトランジスタを示す概略断面図である。
[Method for Manufacturing Semiconductor Device]
In the present embodiment, a method for manufacturing a semiconductor device using the above-described exposure setting method is disclosed. Here, a MOS transistor is exemplified as the semiconductor device. Of course, the semiconductor device can be applied to a semiconductor memory other than a MOS transistor (for example, a constituent element of a ROM that is a functional block) and various semiconductor devices that are constituent elements of another functional block.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a MOS transistor manufactured according to the first embodiment.

本実施形態の半導体装置の製造方法は、フォトマスクのマスクパターンを半導体基板上のレジストに露光転写し、レジストパターンを形成する第1の工程と、レジストパターンを用いて、半導体基板上にデバイスパターンを形成する第2の工程とを含む。
ここで、第1の工程のうち、例えばゲートパターンを形成するときには、上記した露光設定方法のステップS1〜S8を順次行い、決定された最適露光条件に基づいてマスクパターンの露光転写が実行される。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment includes a first step of exposing and transferring a mask pattern of a photomask onto a resist on a semiconductor substrate to form a resist pattern, and a device pattern on the semiconductor substrate using the resist pattern. Forming a second step.
Here, in the first step, for example, when forming a gate pattern, steps S1 to S8 of the exposure setting method described above are sequentially performed, and exposure transfer of the mask pattern is executed based on the determined optimum exposure condition. .

先ず、リソグラフィーにより、シリコン基板31の素子分離領域に素子分離用のレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとして半導体基板をドライエッチングして、素子分離溝を形成する。レジストパターンは灰化処理等により除去される。
そして、CVD法等により、素子分離溝を埋め込む絶縁膜、ここではシリコン酸化膜等を堆積し、化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP)法等により平坦化して、素子分離溝内をシリコン酸化物で充填するSTI(Shallow Trench Isolation)素子分離構造32を形成する。
First, a resist pattern for element isolation is formed in the element isolation region of the silicon substrate 31 by lithography. Using this resist pattern as a mask, the semiconductor substrate is dry etched to form element isolation grooves. The resist pattern is removed by ashing or the like.
Then, an insulating film for embedding the element isolation trench, such as a silicon oxide film, is deposited by CVD or the like, and planarized by a chemical mechanical polishing (CMP) method or the like, and the inside of the element isolation trench is silicon oxide. Then, an STI (Shallow Trench Isolation) element isolation structure 32 filled with is formed.

続いて、熱酸化法等により、シリコン基板31上に薄い絶縁膜、ここではシリコン酸化膜を形成した後、CVD法等により多結晶シリコン膜を堆積する。
そして、第1の工程において、決定された最適露光条件に基づいた露光工程を含むリソグラフィーにより、多結晶シリコン膜上にゲート用のレジストパターンを形成する。続く第2の工程において、このレジストパターンをマスクとして多結晶シリコン膜及びシリコン酸化膜をドライエッチングして、シリコン基板31上にゲート絶縁膜33を介したゲート電極34をパターン形成する。レジストパターンは灰化処理等により除去される。
Subsequently, after a thin insulating film, here a silicon oxide film, is formed on the silicon substrate 31 by a thermal oxidation method or the like, a polycrystalline silicon film is deposited by a CVD method or the like.
In the first step, a resist pattern for a gate is formed on the polycrystalline silicon film by lithography including an exposure step based on the determined optimum exposure condition. In the subsequent second step, the polycrystalline silicon film and the silicon oxide film are dry-etched using this resist pattern as a mask to pattern the gate electrode 34 on the silicon substrate 31 with the gate insulating film 33 interposed therebetween. The resist pattern is removed by ashing or the like.

続いて、ゲート電極34をマスクとして、シリコン基板31の表層に不純物(P型であればホウ素(B+)等、N型であればリン(P+)や砒素(As+)等)を所定のドーズ量及び加速エネルギーでイオン注入する。これにより、ゲート電極34の両側にエクステンション領域35が形成される。 Subsequently, using the gate electrode 34 as a mask, impurities (such as boron (B + ) in the case of P type or phosphorus (P + ) or arsenic (As + ) in the case of N type) are predetermined on the surface layer of the silicon substrate 31. The ion implantation is performed with the dose amount and the acceleration energy. As a result, extension regions 35 are formed on both sides of the gate electrode 34.

続いて、CVD法等により、ゲート電極34を含むシリコン基板31の全面に絶縁膜、ここではシリコン酸化膜を堆積する。
そして、シリコン酸化膜の全面を異方性ドライエッチング(エッチバック)し、シリコン酸化物をゲート電極34及びゲート絶縁膜33の両側のみに残し、サイドウォール絶縁膜36を形成する。
Subsequently, an insulating film, here a silicon oxide film, is deposited on the entire surface of the silicon substrate 31 including the gate electrode 34 by CVD or the like.
Then, the entire surface of the silicon oxide film is anisotropically dry etched (etched back) to leave the silicon oxide only on both sides of the gate electrode 34 and the gate insulating film 33 to form a sidewall insulating film 36.

続いて、ゲート電極34及びサイドウォール絶縁膜36をマスクとして、シリコン基板31の表層に不純物(P型であればホウ素(B+)等、N型であればリン(P+)や砒素(As+)等)を所定のドーズ量及び加速エネルギーでイオン注入する。これにより、サイドウォール絶縁膜36の両側にエクステンション領域35と一部重畳されてなるソース/ドレイン領域37が形成される。 Subsequently, using the gate electrode 34 and the sidewall insulating film 36 as a mask, impurities (such as boron (B + ) in the case of P type) or phosphorus (P + ) or arsenic (As in the case of N type) are formed on the surface layer of the silicon substrate 31. + ) Etc.) is ion-implanted with a predetermined dose and acceleration energy. As a result, source / drain regions 37 partially overlapping with the extension regions 35 are formed on both sides of the sidewall insulating film 36.

続いて、CVD法等により、ゲート電極34を埋め込む膜厚となるように、シリコン基板31の全面に絶縁膜、ここではシリコン酸化膜を堆積し、層間絶縁膜38を形成する。   Subsequently, an interlayer insulating film 38 is formed by depositing an insulating film, here a silicon oxide film, over the entire surface of the silicon substrate 31 by a CVD method or the like so as to fill the gate electrode 34.

続いて、リソグラフィーにより、層間絶縁膜38上にコンタクト孔用のレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとして層間絶縁膜38をドライエッチングして、ソース/ドレイン領域37の表面の一部を露出させるコンタクト孔を形成する。レジストパターンは灰化処理等により除去される。
そして、所定のグルー膜等を介してコンタクト孔を埋め込むように導電材料、ここではタングステン(W)等をCVD法等により層間絶縁膜38上に堆積し、CMP法等により平坦化して、コンタクト孔内をWで充填するコンタクトプラグ39を形成する。
Subsequently, a resist pattern for contact holes is formed on the interlayer insulating film 38 by lithography. Using this resist pattern as a mask, the interlayer insulating film 38 is dry etched to form a contact hole that exposes a part of the surface of the source / drain region 37. The resist pattern is removed by ashing or the like.
Then, a conductive material, here, tungsten (W) or the like is deposited on the interlayer insulating film 38 by a CVD method or the like so as to embed the contact hole via a predetermined glue film or the like, and is planarized by a CMP method or the like. A contact plug 39 filling the inside with W is formed.

続いて、層間絶縁膜38上に配線材料、ここではAl合金等をスパッタ法等により堆積する。
そして、リソグラフィーにより、配線材料上にコンタクト孔用のレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとして配線材料をドライエッチングして、コンタクトプラグ39と接続される配線41を形成する。レジストパターンは灰化処理等により除去される。
Subsequently, a wiring material, here, an Al alloy or the like is deposited on the interlayer insulating film 38 by a sputtering method or the like.
Then, a resist pattern for contact holes is formed on the wiring material by lithography. Using this resist pattern as a mask, the wiring material is dry-etched to form a wiring 41 connected to the contact plug 39. The resist pattern is removed by ashing or the like.

続いて、CVD法等により、配線41を埋め込む膜厚となるように、層間絶縁膜38の全面に絶縁膜、ここではシリコン酸化膜を堆積し、層間絶縁膜42を形成する。   Subsequently, an insulating film, here a silicon oxide film, is deposited on the entire surface of the interlayer insulating film 38 so as to have a film thickness for embedding the wiring 41 by a CVD method or the like, thereby forming an interlayer insulating film 42.

なお、1層目の配線としては、いわゆるダマシン法により形成しても良い。
詳細には、例えば、層間絶縁膜42(の下層部分)を形成した後、フォトマスクを用いて、リソグラフィーにより、層間絶縁膜42上に配線溝用のレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとして層間絶縁膜42をドライエッチングして、コンタクトプラグ49の表面の一部を露出させる配線溝を形成する。レジストパターンは灰化処理等により除去される。
そして、配線溝を埋め込むように導電材料、ここでは銅(Cu)又はCu合金等をメッキ法等により堆積し、CMP法等により平坦化して、配線溝内をCu又はCu合金で充填する配線を形成する。
その後、層間絶縁膜42(の上層部分)を形成する。
Note that the first-layer wiring may be formed by a so-called damascene method.
Specifically, for example, after forming the interlayer insulating film 42 (the lower layer portion thereof), a resist pattern for the wiring trench is formed on the interlayer insulating film 42 by lithography using a photomask. Using this resist pattern as a mask, the interlayer insulating film 42 is dry-etched to form a wiring groove that exposes a part of the surface of the contact plug 49. The resist pattern is removed by ashing or the like.
Then, a conductive material, here copper (Cu) or Cu alloy or the like is deposited by a plating method or the like so as to fill the wiring groove, flattened by a CMP method or the like, and the wiring filling the wiring groove with Cu or Cu alloy is formed. Form.
Thereafter, an interlayer insulating film 42 (upper layer portion) is formed.

続いて、リソグラフィーにより、層間絶縁膜42上にビア孔用のレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとして層間絶縁膜42をドライエッチングして、配線41の表面の一部を露出させるビア孔を形成する。レジストパターンは灰化処理等により除去される。
そして、所定のグルー膜等を介してビア孔を埋め込むように導電材料、ここでは銅(Cu)又はCu合金等をメッキ法等により堆積し、CMP法等により平坦化して、配線溝内をCu又はCu合金で充填するビアプラグ43を形成する。
Subsequently, a resist pattern for via holes is formed on the interlayer insulating film 42 by lithography. Using this resist pattern as a mask, the interlayer insulating film 42 is dry-etched to form a via hole exposing a part of the surface of the wiring 41. The resist pattern is removed by ashing or the like.
Then, a conductive material, here copper (Cu) or a Cu alloy or the like is deposited by a plating method or the like so as to embed a via hole through a predetermined glue film or the like, and is planarized by a CMP method or the like, and the wiring trench is filled with Cu. Alternatively, a via plug 43 filled with a Cu alloy is formed.

続いて、層間絶縁膜42上に配線材料、ここではAl合金等をスパッタ法等により堆積する。
そして、リソグラフィーにより、配線材料上にコンタクト孔用のレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとして配線材料をドライエッチングして、ビアプラグ43と接続される配線44を形成する。レジストパターンは灰化処理等により除去される。
なお、2層目の配線についても、1層目の配線と同様に、ダマシン法により形成しても良い。
Subsequently, a wiring material, here, an Al alloy or the like is deposited on the interlayer insulating film 42 by sputtering or the like.
Then, a resist pattern for contact holes is formed on the wiring material by lithography. Using this resist pattern as a mask, the wiring material is dry-etched to form a wiring 44 connected to the via plug 43. The resist pattern is removed by ashing or the like.
Note that the second-layer wiring may be formed by a damascene method as in the first-layer wiring.

続いて、CVD法等により、配線44を埋め込む膜厚となるように、層間絶縁膜42の全面に絶縁膜、ここではシリコン酸化膜を堆積し、層間絶縁膜45を形成する。
しかる後、更なる上層配線及び層間絶縁膜を形成し、MOSトランジスタを完成させる。
Subsequently, an interlayer insulating film 45 is formed by depositing an insulating film, here a silicon oxide film, over the entire surface of the interlayer insulating film 42 so as to have a film thickness for embedding the wiring 44 by a CVD method or the like.
Thereafter, a further upper layer wiring and an interlayer insulating film are formed to complete the MOS transistor.

なお、上記の例では、ゲート電極34を形成するときのレジストパターンの形成に、本実施形態の露光設定方法を適用した場合について例示したが、配線41,44等を形成するときのレジストパターンの形成にも、本実施形態の露光設定方法を適用するようにしても良い。   In the above example, the case where the exposure setting method of the present embodiment is applied to the formation of the resist pattern when forming the gate electrode 34 is illustrated, but the resist pattern when forming the wirings 41, 44 and the like is illustrated. The exposure setting method of this embodiment may be applied to the formation.

以上説明したように、本実施形態によれば、デバイスパターンの出現頻度と共にホットスポットを考慮対象として、マスクパターンの最適な露光条件を決定し、ターゲット値に可及的に近いチップ性能を得ることが可能となる。
そして、このように最適露光条件を決定してマスクパターンの露光を行うことにより、極めて信頼性の高い半導体装置が実現される。
As described above, according to the present embodiment, the optimum exposure condition of the mask pattern is determined in consideration of the hot spot as well as the appearance frequency of the device pattern, and the chip performance as close as possible to the target value is obtained. Is possible.
Then, by determining the optimum exposure condition and exposing the mask pattern in this way, a highly reliable semiconductor device is realized.

(第2の実施形態)
本実施形態では、第1の実施形態と同様に露光条件の設定を行うが、評価パターンとして縦横配置のパターン(被露光面において、縦方向に延在する評価パターン及び横方向に延在する評価パターン)が考慮される点で相違する。
(Second Embodiment)
In this embodiment, exposure conditions are set in the same manner as in the first embodiment. However, vertical and horizontal patterns (evaluation patterns extending in the vertical direction and evaluation extending in the horizontal direction on the exposed surface) are used as evaluation patterns. Pattern) is considered.

例えば、ある半導体チップでレイアウトされたゲートパターンの縦方向に延在するパターン(縦パターン)と横方向に延在するパターン(横パターン)との比率を調査する。本実施形態のサンプルに使用した半導体チップでは、縦パターンの比率が0.88、横パターンの比率が0.12であった。
本実施形態では、評価パターンとして、縦パターンの細密パターン及び孤立パターン、横パターンの細密パターン及び孤立パターンの4種類とする。
For example, the ratio of the pattern extending in the vertical direction (vertical pattern) to the pattern extending in the horizontal direction (horizontal pattern) of the gate pattern laid out on a certain semiconductor chip is investigated. In the semiconductor chip used for the sample of this embodiment, the ratio of the vertical pattern was 0.88, and the ratio of the horizontal pattern was 0.12.
In this embodiment, there are four types of evaluation patterns: a vertical pattern fine pattern and an isolated pattern, and a horizontal pattern fine pattern and an isolated pattern.

そして、第1の実施形態と同様に、ステップS1〜S3を順次行った後、ステップS4において、上記の(1)式で示す評価関数の第1項を算出する。ここで、Piにおいて、縦パターンについては細密、孤立パターン共に0.88/2、横パターンについては細密、孤立パターン共に0.12/2を用いる。出現頻度を2で除したのは、評価パターンが疎、密の2種類であることを考慮したためである。
そして、第1の実施形態と同様に、ステップS5〜S8を順次行い、最適露光条件を決定する。
And like 1st Embodiment, after performing step S1-S3 sequentially, in step S4, the 1st term of the evaluation function shown by said (1) Formula is calculated. Here, in Pi, the vertical pattern is fine and the isolated pattern is 0.88 / 2, and the horizontal pattern is fine and the isolated pattern is 0.12 / 2. The reason why the appearance frequency is divided by 2 is that the evaluation patterns are sparse and dense in consideration of two types.
Then, similarly to the first embodiment, steps S5 to S8 are sequentially performed to determine optimum exposure conditions.

本実施形態によれば、縦パターン及び横パターンまで考慮したデバイスパターンの出現頻度と共にホットスポットを考慮対象として、マスクパターンの最適な露光条件を決定し、ターゲット値に可及的に近いチップ性能を得ることが可能となる。
そして、このように最適露光条件を決定してマスクパターンの露光を行うことにより、極めて信頼性の高い半導体装置が実現される。
According to the present embodiment, the optimal exposure condition of the mask pattern is determined for the hot spot as well as the appearance frequency of the device pattern considering the vertical pattern and the horizontal pattern, and the chip performance as close as possible to the target value is achieved. Can be obtained.
Then, by determining the optimum exposure condition and exposing the mask pattern in this way, a highly reliable semiconductor device is realized.

(第3の実施形態)
数多くの評価パターンを予め半導体チップ内にレイアウトすることは面積的に困難なことがあり、また条件決定のための露光量及びフォーカス依存性の測定は、いち早く製品を出荷するため、十分な時間を掛けられないことも多い。本実施形態においては、予め判っているターゲット値からのずれと、各デバイスパターンに対応した評価パターンの出現頻度とを考慮して、最適露光条件を決定する手法について説明する。
(Third embodiment)
It may be difficult to lay out a large number of evaluation patterns in advance in a semiconductor chip, and the measurement of exposure dose and focus dependency for determining the conditions requires a sufficient amount of time to ship the product quickly. In many cases, it cannot be hung. In the present embodiment, a method for determining the optimum exposure condition in consideration of the deviation from the target value that is known in advance and the appearance frequency of the evaluation pattern corresponding to each device pattern will be described.

図15は、第3の実施形態による露光設定方法をステップ順に示すフロー図である。
ここでは説明の便宜上、露光条件としてフォーカス値については考慮せず、露光量のみを対象とする。
先ず、様々なピッチのレジストパターンについて露光特性を調べるための専用のマスクを用い、多くのレジストパターンについてOPC残渣、EL(Exposure Latitude)を予め調べておく(ステップS11,S12)。ここで、OPC残渣とは、近接効果によるパターンのターゲットからのずれを、周辺パターンに応じてマスク形状を変えることで、狙い通りのパターン形状を得る技術をOPC(Optical Proximity Correction)というが、OPCを行ったにも関わらず、補正グリッド、OPCモデルの不完全さ、マスクパターンの寸法のターゲット値からのずれ、レジストのロットの違い等に起因して生じるターゲット寸法からのずれである。また、ELとは、10%のCD値の変動を引き起こす露光量変動の割合である。この調査の一例を図16に示す。
OPC残渣を求める露光量は、従来の手法(孤立パターン及び細密パターンのアレイ)から求める最適露光条件、また露光量依存性もこの最適露光条件を中心に調べておく。
FIG. 15 is a flowchart showing the exposure setting method according to the third embodiment in order of steps.
Here, for convenience of explanation, the focus value is not considered as the exposure condition, and only the exposure amount is targeted.
First, an OPC residue and EL (Exposure Latitude) are examined in advance for many resist patterns using a dedicated mask for examining exposure characteristics of resist patterns having various pitches (steps S11 and S12). Here, the OPC residue is a technique for obtaining a desired pattern shape by changing the mask shape in accordance with the peripheral pattern by shifting the pattern from the target due to the proximity effect, which is called OPC (Optical Proximity Correction). In spite of the above, the correction grid, the incompleteness of the OPC model, the deviation of the mask pattern dimension from the target value, the deviation from the target dimension caused by the difference in resist lot, and the like. Further, EL is a ratio of exposure amount fluctuation that causes a CD value fluctuation of 10%. An example of this investigation is shown in FIG.
The exposure amount for obtaining the OPC residue is determined by examining the optimum exposure condition obtained from a conventional method (an array of isolated patterns and fine patterns), and the dependency on the exposure amount, with the optimum exposure condition as a center.

続いて、実デバイスパターンが入図されると、OPC残渣等を求めたレジストパターンについて、その実デバイスパターン中の出現頻度を求める(ステップS13)。この調査の一例を図17に示す。   Subsequently, when the actual device pattern is entered, the appearance frequency in the actual device pattern is obtained for the resist pattern for which the OPC residue or the like has been obtained (step S13). An example of this investigation is shown in FIG.

続いて、第1の実施形態と同様に、第1項計算部21は、上記の(1)式で示す評価関数の第1項を算出する(ステップS14)。
本実施形態においては、ΔCDi(ΔDose)は、予め求めたOPC残渣及びELを用いて、
ΔCDi(ΔDose)=OPC残渣i+{0.2×TargetCDi/ELi}ΔDose
のように求めることができる。ここで、OPC残渣i、TargetCDi、ELiは、i番目のOPC残渣、CDのターゲット値、ELである。従って、評価関数の第1項は図18のようになり、露光量が−0.37%のときに最小値となることが判る。
Subsequently, as in the first embodiment, the first term calculation unit 21 calculates the first term of the evaluation function represented by the above equation (1) (step S14).
In the present embodiment, ΔCD i (ΔDose) is calculated using the previously obtained OPC residue and EL,
ΔCD i (ΔDose) = OPC residue i + {0.2 × TargetCD i / EL i } ΔDose
Can be obtained as follows. Here, the OPC residue i , TargetCD i , and EL i are the i-th OPC residue, CD target value, and EL. Therefore, the first term of the evaluation function is as shown in FIG. 18, and it can be seen that the minimum value is obtained when the exposure amount is -0.37%.

続いて、第1の実施形態のステップS5と同様に、パターンが断線又はショートする可能性のある露光量を求める(ステップS15)。
続いて、第1の実施形態のステップS6と同様に、第2項計算部22及び第3項計算部23は、量産時に生じ得る露光量変動の範囲から評価関数の第2項及び第3項を求める(ステップS16)。
続いて、第1の実施形態のステップS7と同様に、評価関数決定部24は、算出された第1項、第2項及び第3項に基づき、得られた評価関数の露光条件依存を求める(ステップS17)。
Subsequently, as in step S5 of the first embodiment, an exposure amount at which the pattern may be disconnected or short-circuited is obtained (step S15).
Subsequently, similarly to step S6 of the first embodiment, the second term calculation unit 22 and the third term calculation unit 23 calculate the second term and the third term of the evaluation function from the range of the exposure amount fluctuation that can occur during mass production. Is obtained (step S16).
Subsequently, as in step S7 of the first embodiment, the evaluation function determination unit 24 obtains the dependence of the obtained evaluation function on the exposure condition based on the calculated first, second, and third terms. (Step S17).

続いて、露光条件決定部25は、ステップS17により得られた評価関数の露光条件依存に基づいて、評価関数の第1項、第2項及び第3項の総和が最小となる最適露光量のパーセンテージを決定する(ステップS18)。
そして、露光条件決定部25は、従来の手法(ステップS19〜S21)で求められた最適露光量に対して、ステップS18で決定された最適露光量のパーセンテージだけ補正した値を最適条件として算出する(ステップS22)。
ここで、ステップS19〜S21では、評価パターンを孤立パターン及び細密パターンとして、露光量及びフォーカスを振って(変化させて)半導体基板にレジストパターンを形成し、評価パターンに対応したレジストパターンのCD値を、例えばSEMを用いて測定し、露光条件の設定値を算出する。
Subsequently, the exposure condition determination unit 25 determines the optimum exposure amount that minimizes the sum of the first, second, and third terms of the evaluation function based on the exposure condition dependency of the evaluation function obtained in step S17. The percentage is determined (step S18).
Then, the exposure condition determination unit 25 calculates a value obtained by correcting the optimum exposure amount obtained by the conventional method (steps S19 to S21) by the percentage of the optimum exposure amount determined in step S18 as the optimum condition. (Step S22).
Here, in steps S19 to S21, the evaluation pattern is an isolated pattern and a fine pattern, and a resist pattern is formed on the semiconductor substrate by changing (changing) the exposure amount and focus, and the CD value of the resist pattern corresponding to the evaluation pattern Is measured using, for example, an SEM, and a set value of the exposure condition is calculated.

なお、本実施形態では、露光条件として露光量のみの場合を例示したが、露光条件を露光量及びフォーカス値とする場合には、例えば(パターン毎にDOF(Depth of focus:10%のCD変動を引き起こすフォーカスずれ量)を予め測定しておき、ΔCDi(ΔDose,ΔFocus)は、予め求めたOPC残渣、EL、DOFを用いて、
ΔCDi(ΔDose,ΔFocus)
=OPC残渣i+{0.4×TargetCDi/DOFi 2}ΔFocus2
+{0.2×TargetCDi/ELi}ΔDose
と求めれば良い。
In the present embodiment, the case where only the exposure amount is used as the exposure condition is illustrated. However, when the exposure condition is the exposure amount and the focus value, for example (for each pattern, DOF (Depth of focus: 10% CD fluctuation) The amount of defocusing that causes the image is measured in advance, and ΔCD i (ΔDose, ΔFocus) is calculated using the previously obtained OPC residue, EL, and DOF.
ΔCD i (ΔDose, ΔFocus)
= OPC residue i + {0.4 × TargetCD i / DOF i 2 } ΔFocus 2
+ {0.2 × TargetCD i / EL i } ΔDose
You can ask.

以上説明したように、本実施形態によれば、より簡易且つ短時間で、デバイスパターンの出現頻度と共にホットスポットを考慮対象として、マスクパターンの最適な露光条件を決定し、ターゲット値に可及的に近いチップ性能を得ることが可能となる。
そして、このように最適露光条件を決定してマスクパターンの露光を行うことにより、極めて信頼性の高い半導体装置が実現される。
As described above, according to the present embodiment, the optimum exposure condition for the mask pattern is determined as much as possible to the target value, considering the hot spot together with the appearance frequency of the device pattern in a simpler and shorter time. It is possible to obtain a chip performance close to.
Then, by determining the optimum exposure condition and exposing the mask pattern in this way, a highly reliable semiconductor device is realized.

(第4の実施形態)
本実施形態では、第3の実施形態の場合に加えて、新たに入ってきたマスクパターンの平均寸法が、ターゲット値と比べて小さくなっていた場合(例えば2nm程度小さくなっていた場合)に、最適露光量を求める手法について説明する。
図19は、第4の実施形態による露光設定方法をステップ順に示すフロー図である。
(Fourth embodiment)
In this embodiment, in addition to the case of the third embodiment, when the average dimension of the newly entered mask pattern is smaller than the target value (for example, when it is smaller by about 2 nm), A method for obtaining the optimum exposure amount will be described.
FIG. 19 is a flowchart showing the exposure setting method according to the fourth embodiment in the order of steps.

マスクパターンの寸法の平均値が小さくなっていた場合、レジストパターンによってMEEF(Mask Error Enhancement Factor : マスクパターンの寸法が単位量だけ異なった場合に、レジストパターンの寸法の変化量を示す比率)が異なるため、OPC残渣がマイナス側に平行移動するだけでなく、全体の依存性が変化する(図20)。
このようなレジストパターンによるMEEFの違いを考慮しながら最適露光条件を決定するためには、OPC残渣、ELに加え、レジストパターンのMEEFを予め専用のフォトマスクを用いて測定しておくことが必要である(図21)。
When the average value of the mask pattern dimension is small, MEEF (Mask Error Enhancement Factor: the ratio indicating the amount of change in the resist pattern dimension when the mask pattern dimension differs by the unit amount) differs depending on the resist pattern. Therefore, not only the OPC residue moves in parallel to the minus side, but also the overall dependence changes (FIG. 20).
In order to determine the optimum exposure conditions while taking into account the difference in MEEF depending on the resist pattern, it is necessary to measure the MEEF of the resist pattern in advance using a dedicated photomask in addition to the OPC residue and EL. (FIG. 21).

即ち本実施形態では、第3の実施形態におけるステップS11を行った後、ステップS12に代わり、ステップS31として、OPC残渣及びELに加え、レジストパターンのMEEFを測定する。
マスクパターンの平均値ずれがあった場合のOPC残渣は、元々のOPC残渣に、各パターンのMEEFにマスクパターンの平均値ずれを乗じたものを加算した値となる。従ってステップS14において、ΔCDi(ΔDose)は、
ΔCDi(ΔDose)
=OPC残渣i+MEEFi×ΔMask+{0.2×TargetCDi/ELi}ΔDose
のように求めることができる。従って、評価関数の第1項は図22のようになり、露光量が1.1%のときに最小値となることが判る。
そして、第3の実施形態と同様に、ステップS13〜S22を順次実行し、最適条件を決定する。
That is, in this embodiment, after performing step S11 in the third embodiment, instead of step S12, in step S31, the MEEF of the resist pattern is measured in addition to the OPC residue and EL.
The OPC residue when there is a mask pattern average value deviation is a value obtained by adding the original OPC residue to the MEEF of each pattern multiplied by the mask pattern average value deviation. Therefore, in step S14, ΔCD i (ΔDose) is
ΔCD i (ΔDose)
= OPC residue i + MEEF i × ΔMask + {0.2 × TargetCD i / EL i } ΔDose
Can be obtained as follows. Accordingly, the first term of the evaluation function is as shown in FIG. 22, and it can be seen that the minimum value is obtained when the exposure amount is 1.1%.
Then, similarly to the third embodiment, steps S13 to S22 are sequentially executed to determine the optimum condition.

また、第4の実施形態において、マスクパターンの寸法ずれのパターン間差が判っている場合には、パターン間差も考慮して評価関数の第1項を求めても良い。その際には、
ΔCDi(ΔDose)
=OPC残渣i+MEEFi×ΔMaski+{0.2×TargetCDi/ELi}ΔDose
のようにΔMaskのパターン依存を取り入れた式を用いる。ここで、i番目のデバイスパターンのΔMaskをΔMaskiとしている。
Further, in the fourth embodiment, when the inter-pattern difference of the dimensional deviation of the mask pattern is known, the first term of the evaluation function may be obtained in consideration of the inter-pattern difference. In that case,
ΔCD i (ΔDose)
= OPC residue i + MEEF i × ΔMask i + {0.2 × TargetCD i / EL i } ΔDose
The formula that takes into account the pattern dependence of ΔMask is used. Here, ΔMask of the i-th device pattern is ΔMask i .

以上説明したように、本実施形態によれば、より簡易且つ短時間で、デバイスパターンの出現頻度と共にホットスポットを考慮対象として、マスクパターンの最適な露光条件を決定し、ターゲット値に可及的に近いチップ性能を得ることが可能となる。
そして、このように最適露光条件を決定してマスクパターンの露光を行うことにより、極めて信頼性の高い半導体装置が実現される。
As described above, according to the present embodiment, the optimum exposure condition for the mask pattern is determined as much as possible to the target value, considering the hot spot together with the appearance frequency of the device pattern in a simpler and shorter time. It is possible to obtain a chip performance close to.
Then, by determining the optimum exposure condition and exposing the mask pattern in this way, a highly reliable semiconductor device is realized.

なお、上記した第1〜第4の実施形態について、デバイスパターンの出現頻度をそのまま使用せず、何らかの再重み付けを行ったり、対数を取ったりした値を用いても良い。また、デバイスパターンの出現頻度を半導体チップ毎に求めず、例えば汎用されているマクロ、スタンダードセル等から求めておき、その値を様々な半導体チップの代表的な出現頻度として用いても良い。   In addition, about the above-mentioned 1st-4th embodiment, you may use the value which performed some reweighting or took the logarithm, without using the appearance frequency of a device pattern as it is. Further, the appearance frequency of the device pattern may not be obtained for each semiconductor chip, but may be obtained from, for example, a general-purpose macro or standard cell, and the value may be used as a representative appearance frequency of various semiconductor chips.

また、第3及び第4の実施形態においても、第2の実施形態を適用しても良い。即ち、ステップS13において、OPC残渣等を求めたレジストパターンについて、その実デバイスパターン中の出現頻度を求める際に、縦パターン及び横パターンについても考慮し、その出現頻度を求めるようにしても好適である。   Also in the third and fourth embodiments, the second embodiment may be applied. That is, in step S13, when the appearance frequency in the actual device pattern is obtained for the resist pattern for which the OPC residue or the like is obtained, the appearance frequency may be obtained in consideration of the vertical pattern and the horizontal pattern. .

(その他の実施形態)
上述した実施形態による露光装置、ここでは図3の露光装置の構成要素である第1項計算部21、第2項計算部22、第3項計算部23、評価関数決定部24、及び露光条件決定部25等の機能は、コンピュータのRAMやROM等に記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。同様に、露光設定方法の各ステップ(図4のステップS1〜S8、図15のステップS11〜S22、図19のステップS11,S31,S13〜S22等)は、コンピュータのRAMやROM等に記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。
(Other embodiments)
The first term calculation unit 21, the second term calculation unit 22, the third term calculation unit 23, the evaluation function determination unit 24, and the exposure conditions, which are components of the exposure apparatus according to the above-described embodiment, here the exposure apparatus of FIG. The functions of the determination unit 25 and the like can be realized by operating a program stored in a RAM or ROM of a computer. Similarly, each step of the exposure setting method (steps S1 to S8 in FIG. 4, steps S11 to S22 in FIG. 15, steps S11, S31, S13 to S22 in FIG. 19, etc.) is stored in the RAM or ROM of the computer. It can be realized by running the program. This program and a computer-readable storage medium storing the program are included in the present invention.

具体的に、前記プログラムは、例えばCD−ROMのような記録媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記録媒体としては、CD−ROM以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワークシステムにおける通信媒体を用いることができる。ここで、コンピュータネットワークとは、LAN、インターネットの等のWAN、無線通信ネットワーク等であり、通信媒体とは、光ファイバ等の有線回線や無線回線等である。   Specifically, the program is recorded on a recording medium such as a CD-ROM or provided to a computer via various transmission media. As a recording medium for recording the program, besides a CD-ROM, a flexible disk, a hard disk, a magnetic tape, a magneto-optical disk, a nonvolatile memory card, or the like can be used. On the other hand, as the program transmission medium, a communication medium in a computer network system for propagating and supplying program information as a carrier wave can be used. Here, the computer network is a WAN such as a LAN or the Internet, a wireless communication network, or the like, and the communication medium is a wired line such as an optical fiber or a wireless line.

また、本発明に含まれるプログラムとしては、供給されたプログラムをコンピュータが実行することにより上述の実施形態の機能が実現されるようなもののみではない。例えば、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているOS(オペレーティングシステム)或いは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本発明に含まれる。また、供給されたプログラムの処理の全て或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本発明に含まれる。   Further, the program included in the present invention is not limited to the one in which the functions of the above-described embodiments are realized by the computer executing the supplied program. For example, such a program is also included in the present invention when the function of the above-described embodiment is realized in cooperation with an OS (operating system) or other application software running on the computer. Further, when all or part of the processing of the supplied program is performed by the function expansion board or function expansion unit of the computer and the functions of the above-described embodiment are realized, the program is also included in the present invention.

例えば、図23は、パーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。この図23において、1200はCPU1201を備えたパーソナルコンピュータ(PC)である。PC1200は、ROM1202またはハードディスク(HD)1211に記憶された、又はフレキシブルディスクドライブ(FD)1212より供給されるデバイス制御ソフトウェアを実行する。このPC1200は、システムバス1204に接続される各デバイスを総括的に制御する。   For example, FIG. 23 is a schematic diagram illustrating an internal configuration of a personal user terminal device. In FIG. 23, reference numeral 1200 denotes a personal computer (PC) provided with a CPU 1201. The PC 1200 executes device control software stored in the ROM 1202 or the hard disk (HD) 1211 or supplied from the flexible disk drive (FD) 1212. The PC 1200 generally controls each device connected to the system bus 1204.

PC1200のCPU1201、ROM1202またはハードディスク(HD)1211に記憶されたプログラムにより、本実施形態の図4のステップS1〜S8、図15のステップS11〜S22、図19のステップS11,S31,S13〜S22の手順等が実現される。   According to the program stored in the CPU 1201 of the PC 1200, the ROM 1202 or the hard disk (HD) 1211, steps S1 to S8 in FIG. 4, steps S11 to S22 in FIG. 15, and steps S11, S31, and S13 to S22 in FIG. Procedures are realized.

1203はRAMであり、CPU1201の主メモリ、ワークエリア等として機能する。1205はキーボードコントローラ(KBC)であり、キーボード(KB)1209や不図示のデバイス等からの指示入力を制御する。   Reference numeral 1203 denotes a RAM which functions as a main memory, work area, and the like for the CPU 1201. A keyboard controller (KBC) 1205 controls instruction input from a keyboard (KB) 1209, a device (not shown), or the like.

1206はCRTコントローラ(CRTC)であり、CRTディスプレイ(CRT)1210の表示を制御する。1207はディスクコントローラ(DKC)である。DKC1207は、ブートプログラム、複数のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイルそしてネットワーク管理プログラム等を記憶するハードディスク(HD)1211、及びフレキシブルディスク(FD)1212とのアクセスを制御する。ここで、ブートプログラムとは、起動プログラム:パソコンのハードやソフトの実行(動作)を開始するプログラムである。   Reference numeral 1206 denotes a CRT controller (CRTC), which controls display on a CRT display (CRT) 1210. Reference numeral 1207 denotes a disk controller (DKC). The DKC 1207 controls access to a hard disk (HD) 1211 and a flexible disk (FD) 1212 that store a boot program, a plurality of applications, an editing file, a user file, a network management program, and the like. Here, the boot program is a startup program: a program for starting execution (operation) of hardware and software of a personal computer.

1208はネットワーク・インターフェースカード(NIC)で、LAN1220を介して、ネットワークプリンタ、他のネットワーク機器、或いは他のPCと双方向のデータのやり取りを行う。   Reference numeral 1208 denotes a network interface card (NIC) that exchanges data bidirectionally with a network printer, another network device, or another PC via the LAN 1220.

以下、本件の諸態様を付記としてまとめて記載する。   Hereinafter, various aspects of the present case will be collectively described as additional notes.

(付記1)複数種類のデバイスパターンを形成する際の最適露光条件を決定するに際して、
所定の露光条件における所定の前記デバイスパターンの寸法とそのターゲット値との差分の2乗と、当該デバイスパターンの出現頻度との乗算値を、前記デバイスパターンごとに算出し、前記各乗算値の総和を評価関数の第1項として求める工程と、
前記デバイスパターンに断線又は短絡が生じる可能性のある限界露光条件を特定する工程と、
前記限界露光条件以下及び前記限界露光条件以上で値が十分に大きくなる関数を、前記評価関数の第2項及び第3項として求める工程と、
前記評価関数の前記第1項、前記第2項及び前記第3項の総和が最小となる条件に基づいて前記最適露光条件を決定する工程と
を含むことを特徴とする露光方法。
(Appendix 1) When determining the optimum exposure conditions for forming a plurality of types of device patterns,
A multiplication value of the square of the difference between the predetermined dimension of the device pattern under a predetermined exposure condition and its target value and the appearance frequency of the device pattern is calculated for each device pattern, and the sum of the multiplication values As a first term of the evaluation function;
Identifying a limit exposure condition that may cause a disconnection or a short circuit in the device pattern; and
Obtaining a function having a sufficiently large value below the limit exposure condition and above the limit exposure condition as the second and third terms of the evaluation function;
And determining the optimum exposure condition based on a condition that minimizes the sum of the first term, the second term, and the third term of the evaluation function.

(付記2)複数の前記露光条件により各種の評価パターンを露光形成する工程と、
前記各評価パターンの寸法を測定する工程と
を更に含み、
前記評価関数の前記第1項を求める工程において、所定の前記露光条件における所定の評価パターンの寸法とそのターゲット値との差分の2乗と、当該評価パターンの対応するデバイスパターンの出現頻度との乗算値を、前記評価パターンごとに算出し、前記各乗算値の総和を前記第1項とし、
前記評価関数の前記第1項、前記第2項及び前記第3項の総和が最小となる条件を、前記最適露光条件とすることを特徴とする付記1に記載の露光方法。
(Additional remark 2) The process of carrying out exposure formation of various evaluation patterns by the said several exposure conditions,
Further measuring the dimension of each evaluation pattern,
In the step of obtaining the first term of the evaluation function, a square of a difference between a dimension of a predetermined evaluation pattern under a predetermined exposure condition and a target value thereof, and an appearance frequency of a device pattern corresponding to the evaluation pattern A multiplication value is calculated for each evaluation pattern, and the sum of the multiplication values is the first term,
2. The exposure method according to appendix 1, wherein a condition that minimizes the sum of the first term, the second term, and the third term of the evaluation function is the optimum exposure condition.

(付記3)前記評価関数の前記第1項を求める工程において、予め規定された、所定の露光条件における所定の前記デバイスパターンの予測寸法を用いて、前記予測寸法とそのターゲット値との差分の2乗と、当該デバイスパターンの出現頻度との乗算値を、前記デバイスパターンごとに算出し、前記各乗算値の総和を前記第1項とすることを特徴とする付記1に記載の露光方法。   (Supplementary Note 3) In the step of obtaining the first term of the evaluation function, the difference between the predicted dimension and its target value is determined using a predetermined predicted dimension of the device pattern under a predetermined exposure condition. 2. The exposure method according to appendix 1, wherein a multiplication value of the square and the appearance frequency of the device pattern is calculated for each device pattern, and a sum of the multiplication values is the first term.

(付記4)前記予め規定された前記予測寸法にMEEFが加味されることを特徴とする付記3に記載の露光方法。   (Supplementary note 4) The exposure method according to supplementary note 3, wherein MEEF is added to the predetermined predicted size.

(付記5)前記各種の前記デバイスパターンには、被露光面において、縦方向に延在する前記デバイスパターンと、横方向に延在する前記デバイスパターンとが含まれることを特徴とする付記1〜4のいずれか1項に記載の露光方法。   (Appendix 5) The various device patterns include the device pattern extending in the vertical direction and the device pattern extending in the horizontal direction on the exposed surface. 5. The exposure method according to any one of 4 above.

(付記6)複数種類のデバイスパターンを形成する際の最適露光条件を決定する露光装置であって、
所定の露光条件における所定の前記デバイスパターンに対応したCD値とそのターゲット値との差分値の2乗と、当該デバイスパターンの出現頻度との乗算値を、前記デバイスパターンごとに算出し、前記各乗算値の総和を評価関数の第1項として求める第1の算出部と、
前記デバイスパターンに断線又は短絡が生じる可能性のある限界露光条件に基づいて、前記限界露光条件以下及び前記限界露光条件以上で値が十分に大きくなる関数を、前記評価関数の第2項及び第3項として求める第2の算出部と、
前記評価関数の前記第1項、前記第2項及び前記第3項の総和が最小となる条件に基づいて前記最適露光条件を決定する露光条件決定部と
を含むことを特徴とする露光装置。
(Appendix 6) An exposure apparatus for determining optimum exposure conditions when forming a plurality of types of device patterns,
A multiplication value of the square of the difference value between the CD value corresponding to the predetermined device pattern under a predetermined exposure condition and its target value and the appearance frequency of the device pattern is calculated for each device pattern, A first calculation unit for obtaining a sum of multiplication values as a first term of the evaluation function;
Based on the limit exposure conditions that may cause a disconnection or a short circuit in the device pattern, a function whose value is sufficiently large below the limit exposure condition and above the limit exposure condition is expressed by the second and second terms of the evaluation function. A second calculation unit for obtaining three terms;
An exposure apparatus comprising: an exposure condition determining unit that determines the optimum exposure condition based on a condition that the sum of the first term, the second term, and the third term of the evaluation function is minimized.

(付記7)複数の前記露光条件により各種の評価パターンを露光形成され、前記各評価パターンの寸法が測定されており、
前記第1の算出部は、所定の前記露光条件における所定の評価パターンの寸法とそのターゲット値との差分の2乗と、当該評価パターンの対応するデバイスパターンの出現頻度との乗算値を、前記評価パターンごとに算出し、前記各乗算値の総和を前記第1項とし、
前記条件決定部は、前記評価関数の前記第1項、前記第2項及び前記第3項の総和が最小となる条件を、前記最適露光条件とすることを特徴とする付記6に記載の露光装置。
(Appendix 7) Various evaluation patterns are formed by exposure under a plurality of the exposure conditions, and the dimensions of the evaluation patterns are measured.
The first calculation unit calculates a multiplication value of a square of a difference between a dimension of a predetermined evaluation pattern under a predetermined exposure condition and a target value thereof, and an appearance frequency of a corresponding device pattern of the evaluation pattern, Calculated for each evaluation pattern, the sum of the multiplication values as the first term,
The exposure according to appendix 6, wherein the condition determination unit sets the condition that minimizes the sum of the first term, the second term, and the third term of the evaluation function as the optimum exposure condition. apparatus.

(付記8)前記第1の算出部は、予め規定された、所定の露光条件における所定の前記デバイスパターンの予測寸法を用いて、前記予測寸法とそのターゲット値との差分の2乗と、当該デバイスパターンの出現頻度との乗算値を、前記デバイスパターンごとに算出し、前記各乗算値の総和を前記第1項とすることを特徴とする付記6に記載の露光装置。   (Additional remark 8) The said 1st calculation part uses the square of the difference of the said estimated dimension and its target value using the estimated dimension of the said predetermined | prescribed device pattern in the predetermined | prescribed exposure conditions, and the said 7. The exposure apparatus according to appendix 6, wherein a multiplication value with the appearance frequency of the device pattern is calculated for each device pattern, and the sum of the multiplication values is the first term.

(付記9)前記予め規定された前記予測寸法にMEEFが加味されることを特徴とする付記8に記載の露光装置。   (Supplementary note 9) The exposure apparatus according to supplementary note 8, wherein MEEF is added to the predetermined predicted size.

(付記10)前記各種の前記デバイスパターンには、被露光面において、縦方向に延在する前記デバイスパターンと、横方向に延在する前記デバイスパターンとが含まれることを特徴とする付記6〜9のいずれか1項に記載の露光装置。   (Supplementary Note 10) The various device patterns include the device pattern extending in the vertical direction and the device pattern extending in the horizontal direction on the exposed surface. 10. The exposure apparatus according to any one of 9 above.

(付記11)フォトマスクのマスクパターンを半導体基板上のレジストに露光転写し、レジストパターンを形成する第1の工程と、
前記レジストパターンを用いて、前記半導体基板上にデバイスパターンを形成する第2の工程と
を含み、
前記第1の工程は、
複数種類の前記デバイスパターンを形成する際の最適露光条件を決定するに際して、
所定の露光条件における所定の前記デバイスパターンの寸法とそのターゲット値との差分の2乗と、当該デバイスパターンの出現頻度との乗算値を、前記デバイスパターンごとに算出し、前記各乗算値の総和を評価関数の第1項として求める工程と、
前記デバイスパターンに断線又は短絡が生じる可能性のある限界露光条件を特定する工程と、
前記限界露光条件以下及び前記限界露光条件以上で値が十分に大きくなる関数を、前記評価関数の第2項及び第3項として求める工程と、
前記評価関数の前記第1項、前記第2項及び前記第3項の総和が最小となる条件に基づいて前記最適露光条件を決定する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 11) A first step of exposing and transferring a mask pattern of a photomask to a resist on a semiconductor substrate to form a resist pattern;
A second step of forming a device pattern on the semiconductor substrate using the resist pattern,
The first step includes
In determining the optimum exposure conditions for forming a plurality of types of device patterns,
A multiplication value of the square of the difference between the predetermined dimension of the device pattern under a predetermined exposure condition and its target value and the appearance frequency of the device pattern is calculated for each device pattern, and the sum of the multiplication values As a first term of the evaluation function;
Identifying a limit exposure condition that may cause a disconnection or a short circuit in the device pattern; and
Obtaining a function having a sufficiently large value below the limit exposure condition and above the limit exposure condition as the second and third terms of the evaluation function;
And determining the optimum exposure condition based on a condition in which the sum of the first term, the second term, and the third term of the evaluation function is minimized.

(付記12)前記第1の工程は、
複数の前記露光条件により各種の評価パターンを露光形成する工程と、
前記各評価パターンの寸法を測定する工程と
を更に含み、
前記評価関数の前記第1項を求める工程において、所定の前記露光条件における所定の評価パターンの寸法とそのターゲット値との差分の2乗と、当該評価パターンの対応するデバイスパターンの出現頻度との乗算値を、前記評価パターンごとに算出し、前記各乗算値の総和を前記第1項とし、
前記評価関数の前記第1項、前記第2項及び前記第3項の総和が最小となる条件を、前記最適露光条件とすることを特徴とする付記11に記載の半導体装置の製造方法。
(Supplementary Note 12) The first step includes
A step of exposing and forming various evaluation patterns according to a plurality of the exposure conditions;
Further measuring the dimension of each evaluation pattern,
In the step of obtaining the first term of the evaluation function, a square of a difference between a dimension of a predetermined evaluation pattern under a predetermined exposure condition and a target value thereof, and an appearance frequency of a device pattern corresponding to the evaluation pattern A multiplication value is calculated for each evaluation pattern, and the sum of the multiplication values is the first term,
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 11, wherein a condition that minimizes the sum of the first term, the second term, and the third term of the evaluation function is the optimum exposure condition.

(付記13)前記評価関数の前記第1項を求める工程において、予め規定された、所定の露光条件における所定の前記デバイスパターンの予測寸法を用いて、前記予測寸法とそのターゲット値との差分の2乗と、当該デバイスパターンの出現頻度との乗算値を、前記デバイスパターンごとに算出し、前記各乗算値の総和を前記第1項とすることを特徴とする付記11に記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary note 13) In the step of obtaining the first term of the evaluation function, the difference between the predicted dimension and its target value is determined using a predicted dimension of the predetermined device pattern defined in a predetermined exposure condition. The multiplication value of the square and the appearance frequency of the device pattern is calculated for each device pattern, and the sum of the multiplication values is the first term. Production method.

(付記14)前記予め規定された前記予測寸法にMEEFが加味されることを特徴とする付記13に記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary note 14) The method of manufacturing a semiconductor device according to supplementary note 13, wherein MEEF is added to the predetermined predicted size.

(付記15)前記各種の前記デバイスパターンには、被露光面において、縦方向に延在する前記デバイスパターンと、横方向に延在する前記デバイスパターンとが含まれることを特徴とする付記11〜14のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary Note 15) The various device patterns include the device pattern extending in the vertical direction and the device pattern extending in the horizontal direction on the exposed surface. 14. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 14.

スタンダードセルのゲートパターンについて、パターン間スペースの出現頻度をスペースに対してプロットした特性図である。It is the characteristic view which plotted the appearance frequency of the space between patterns about the gate pattern of a standard cell with respect to the space. 本件における評価関数を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the evaluation function in this case. 第1の実施形態による露光装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the exposure apparatus by 1st Embodiment. 第1の実施形態による露光設定方法をステップ順に示すフロー図である。It is a flowchart which shows the exposure setting method by 1st Embodiment in order of a step. 第1の実施形態で用いる評価パターンを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the evaluation pattern used in 1st Embodiment. ある半導体チップにおける各デバイスパターンの出現頻度を調査した結果を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the result of having investigated the appearance frequency of each device pattern in a certain semiconductor chip. 測定されたCD値と露光装置に設定したフォーカス値との関係を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between a measured CD value and a focus value set in the exposure apparatus. 露光装置の設定上のフォーカス値が0nm、±40nmの場合におけるCD値の露光量依存を示す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing the dependency of the CD value on the exposure amount when the focus value on the setting of the exposure apparatus is 0 nm and ± 40 nm. 各露光量及び各フォーカス値のマトリックスに対して評価関数の第1項を示す図である。It is a figure which shows the 1st term of an evaluation function with respect to the matrix of each exposure amount and each focus value. CD値を測定した条件と同様の露光条件でシミュレーションを行い、ホットスポットを抽出した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having performed simulation on the exposure conditions similar to the conditions which measured CD value, and extracting the hot spot. 露光装置のスペックから量産時に起こり得る露光条件の触れ幅を求めた例を示す図である。It is a figure which shows the example which calculated | required the touch width of the exposure conditions which may occur at the time of mass production from the specification of exposure apparatus. 断線又はショートの起こる可能性のある条件+露光装置の露光条件ばらつきの範囲を示す図である。It is a figure which shows the range of the exposure condition variation | variation of exposure condition + exposure apparatus with which disconnection or a short circuit may occur. 評価関数の露光条件依存を示す図である。It is a figure which shows the exposure condition dependence of an evaluation function. 第1の実施形態により作製されたMOSトランジスタを示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the MOS transistor produced by 1st Embodiment. 第3の実施形態による露光設定方法をステップ順に示すフロー図である。It is a flowchart which shows the exposure setting method by 3rd Embodiment in order of a step. OPC残渣及びELの調査の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the investigation of an OPC residue and EL. OPC残渣等を求めたレジストパターンについて、その実デバイスパターン中の出現頻度を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the appearance frequency in the actual device pattern about the resist pattern which calculated | required OPC residue etc. 評価関数の第1項を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the 1st term of an evaluation function. 第4の実施形態による露光設定方法をステップ順に示すフロー図である。It is a flowchart which shows the exposure setting method by 4th Embodiment in order of a step. マスクパターンの平均寸法が、ターゲット値と比べて小さくなっていた場合のOPC残渣を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an OPC residue when the average dimension of a mask pattern has become small compared with the target value. MEEFのパターン依存を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the pattern dependence of MEEF. 評価関数の第1項を示す図である。It is a figure which shows the 1st term of an evaluation function. パーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the internal structure of a personal user terminal device.

符号の説明Explanation of symbols

10 フォトマスク
11 光源
12 照明光学系
13 マスクステージ
14 投影光学系
15 ウェーハステージ
16 制御部
20 半導体基板
21 第1項計算部
22 第2項計算部
23 第3項計算部
24 評価関数決定部
25 露光条件決定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Photomask 11 Light source 12 Illumination optical system 13 Mask stage 14 Projection optical system 15 Wafer stage 16 Control part 20 Semiconductor substrate 21 1st term calculation part 22 2nd term calculation part 23 3rd term calculation part 24 Evaluation function determination part 25 Exposure Condition determining section

Claims (6)

複数種類のデバイスパターンを形成する際の最適露光条件を決定するに際して、
所定の露光条件における所定の前記デバイスパターンの寸法とそのターゲット値との差分の2乗と、当該デバイスパターンの出現頻度との乗算値を、前記デバイスパターンごとに算出し、前記各乗算値の総和を評価関数の第1項として求める工程と、
前記デバイスパターンに断線又は短絡が生じる可能性のある限界露光条件を特定する工程と、
前記限界露光条件以下及び前記限界露光条件以上で値が十分に大きくなる関数を、前記評価関数の第2項及び第3項として求める工程と、
前記評価関数の前記第1項、前記第2項及び前記第3項の総和が最小となる条件に基づいて前記最適露光条件を決定する工程と
を含むことを特徴とする露光方法。
When determining the optimum exposure conditions for forming multiple types of device patterns,
A multiplication value of the square of the difference between the predetermined dimension of the device pattern under a predetermined exposure condition and its target value and the appearance frequency of the device pattern is calculated for each device pattern, and the sum of the multiplication values As a first term of the evaluation function;
Identifying a limit exposure condition that may cause a disconnection or a short circuit in the device pattern; and
Obtaining a function having a sufficiently large value below the limit exposure condition and above the limit exposure condition as the second and third terms of the evaluation function;
And determining the optimum exposure condition based on a condition that minimizes the sum of the first term, the second term, and the third term of the evaluation function.
複数の前記露光条件により各種の評価パターンを露光形成する工程と、
前記各評価パターンの寸法を測定する工程と
を更に含み、
前記評価関数の前記第1項を求める工程において、所定の前記露光条件における所定の評価パターンの寸法とそのターゲット値との差分の2乗と、当該評価パターンの対応するデバイスパターンの出現頻度との乗算値を、前記評価パターンごとに算出し、前記各乗算値の総和を前記第1項とし、
前記評価関数の前記第1項、前記第2項及び前記第3項の総和が最小となる条件を、前記最適露光条件とすることを特徴とする請求項1に記載の露光方法。
A step of exposing and forming various evaluation patterns according to a plurality of the exposure conditions;
Further measuring the dimension of each evaluation pattern,
In the step of obtaining the first term of the evaluation function, a square of a difference between a dimension of a predetermined evaluation pattern under a predetermined exposure condition and a target value thereof, and an appearance frequency of a device pattern corresponding to the evaluation pattern A multiplication value is calculated for each evaluation pattern, and the sum of the multiplication values is the first term,
2. The exposure method according to claim 1, wherein a condition that minimizes the sum of the first term, the second term, and the third term of the evaluation function is the optimum exposure condition.
前記評価関数の前記第1項を求める工程において、予め規定された、所定の露光条件における所定の前記デバイスパターンの予測寸法を用いて、前記予測寸法とそのターゲット値との差分の2乗と、当該デバイスパターンの出現頻度との乗算値を、前記デバイスパターンごとに算出し、前記各乗算値の総和を前記第1項とすることを特徴とする請求項1に記載の露光方法。   In the step of obtaining the first term of the evaluation function, using a predicted dimension of the predetermined device pattern under a predetermined exposure condition, a square of a difference between the predicted dimension and a target value thereof, The exposure method according to claim 1, wherein a multiplication value with the appearance frequency of the device pattern is calculated for each device pattern, and a total sum of the multiplication values is the first item. 前記予め規定された前記予測寸法にMEEFが加味されることを特徴とする請求項3に記載の露光方法。   4. The exposure method according to claim 3, wherein MEEF is added to the predetermined predicted size. 前記各種の前記デバイスパターンには、被露光面において、縦方向に延在する前記デバイスパターンと、横方向に延在する前記デバイスパターンとが含まれることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の露光方法。   5. The device according to claim 1, wherein the various device patterns include the device pattern extending in a vertical direction and the device pattern extending in a horizontal direction on a surface to be exposed. The exposure method according to claim 1. フォトマスクのマスクパターンを半導体基板上のレジストに露光転写し、レジストパターンを形成する第1の工程と、
前記レジストパターンを用いて、前記半導体基板上にデバイスパターンを形成する第2の工程と
を含み、
前記第1の工程は、
複数種類の前記デバイスパターンを形成する際の最適露光条件を決定するに際して、
所定の露光条件における所定の前記デバイスパターンの寸法とそのターゲット値との差分の2乗と、当該デバイスパターンの出現頻度との乗算値を、前記デバイスパターンごとに算出し、前記各乗算値の総和を評価関数の第1項として求める工程と、
前記デバイスパターンに断線又は短絡が生じる可能性のある限界露光条件を特定する工程と、
前記限界露光条件以下及び前記限界露光条件以上で値が十分に大きくなる関数を、前記評価関数の第2項及び第3項として求める工程と、
前記評価関数の前記第1項、前記第2項及び前記第3項の総和が最小となる条件に基づいて前記最適露光条件を決定する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A first step of exposing and transferring a mask pattern of a photomask to a resist on a semiconductor substrate to form a resist pattern;
A second step of forming a device pattern on the semiconductor substrate using the resist pattern,
The first step includes
In determining the optimum exposure conditions for forming a plurality of types of device patterns,
A multiplication value of the square of the difference between the predetermined dimension of the device pattern under a predetermined exposure condition and its target value and the appearance frequency of the device pattern is calculated for each device pattern, and the sum of the multiplication values As a first term of the evaluation function;
Identifying a limit exposure condition that may cause a disconnection or a short circuit in the device pattern; and
Obtaining a function having a sufficiently large value below the limit exposure condition and above the limit exposure condition as the second and third terms of the evaluation function;
And determining the optimum exposure condition based on a condition in which the sum of the first term, the second term, and the third term of the evaluation function is minimized.
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