JP4104840B2 - マスクパターン評価システム及びその方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクパターンの評価システム及びその方法に関し、特に、マスクパターンのより正確な評価を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程において、半導体装置の設計データをウエハに転写する場合には、直接描画の他に、マスクやレティクルを介したパターン転写が行われている。以下の説明では、マスクやレティクルの意味を合わせてマスクとして説明を行う。このマスクの作成時には、クリーンルーム内等のパーティクルがマスクに付着して欠陥を生じ、そのマスクパターンが使用出来なくなってしまうこともある。このような評価を行うためにマスクパターンの評価が行われている。
【０００３】
図８は、従来のマスクパターン評価システムを示すブロック図である。ＣＡＤデータベース１０１に格納された所望の半導体製品のＣＡＤデータはクリティカルエリア計算部１０２にロードされる。クリティカルエリア計算部１０２では、パーティクルサイズに対するパーティクルがKiller Defectになる領域を計算する。一方、パーティクル検査部１０３にてマスク製造過程で検査された欠陥データが格納されたデータベース１０４に格納される。この欠陥データを用いて、パーティクルサイズ分布計算部１０５パーティクルサイズ分布を計算する。その後、歩留り計算部１０６は、式（１）、（２）を用いて歩留り計算を行う。
【０００４】
Y = exp (-λ) ・・・式（１）
ここで、
Y：歩留り
λ：Killer Defect
【数１】

Ac(R)：クリティカルエリア
D(R)：パーティクルサイズ分布
R max：最大パーティクルサイズ
R min：最小パーティクルサイズ
である。
【０００５】
計算された歩留りは、計算結果出力部１０７にて出力される。このようにしてマスクパターンの評価を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際のマスクの欠陥パターン（Killer Defect）は修正により救済可能なものが存在する。この場合であっても全ての欠陥パターンが歩留り計算の対象となるため、出力結果は実際より厳しい値となってしまう。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、その目的は、より正確にマスクパターンの評価を行うことが出来るマスクパターンの評価システム及びその方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るマスクパターン評価システムでは、マスクパターンのパターンイメージを取得するパターンイメージ取得部と、少なくともパーティクルによって生じる欠陥のサイズ及び個数を入力し、その欠陥のサイズ及び個数に基づいてランダムに模擬的に欠陥を発生させるプログラム欠陥発生部と、前記パターンイメージ取得部にて取得されたパターンイメージに、前記プログラム欠陥発生部にてランダムに発生された模擬欠陥を合成し、前記パターンイメージに前記模擬欠陥を配置することでパターン欠陥イメージを作成するパターン欠陥イメージ作成部と、前記パターン欠陥イメージ作成部にて作成されたパターン欠陥イメージ内の模擬欠陥に対して、前記模擬欠陥がパターンイメージ内の前記マスクパターンと重ならない場合、若しくは、前記マスクパターンからはみ出す部分が所定の大きさ以下の場合には、救済可能と認定し、模擬欠陥が、前記マスクパターンのパターンコーナー部に存在する場合、若しくは、マスクパターンからはみ出す部分が所定の大きさ以上の場合には、救済不可能と認定し、前記マスクパターンに対して影響を及ぼさない模擬欠陥パターンの場合、対象外と認定することで、パターン救済の可否を判定するパターン救済判定部と、前記パターン救済判定部の結果に基づいて、パターン救済率を計算するパターン救済率計算部と、前記パターン救済率計算部にて計算されたパターン救済率に基づいて、前記マスクパターンの歩留りを評価する歩留り評価部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るマスクパターンの評価システム及びその方法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明を行う。
【００１０】
本発明に係るマスクパターンの評価システムが具備するハードウエア構成は、各種処理を行うためのＣＰＵと、キーボード、マウス、ライトペン、又はフレキシブルディスク装置等の入力装置と、メモリ装置やディスク装置等の外部記憶装置と、ディスプレイ装置、プリンタ装置等の出力装置等とを備えた通常のコンピュータシステムを用いることができる。このコンピュータシステムには、いわゆる汎用機、ワークステーション、及びパーソナルコンピュータが含まれる。このコンピュータシステムに以下で説明する各部をプログラムにしたソフトウエアをインストールし、そのソフトウエアを実行することで実施することが出来る。
【００１１】
図１は、本実施形態のマスクパターンの評価システムを示すブロック図である。ＣＡＤデータベース１１１から所望の半導体製品のマスクデータを読み出す。読み出されたデータはパターンイメージ取得部１１２により、所望のパターンイメージを作成する。ここで、マスクパターンはＣＡＤデータとして保存しておき、そのデータを入力してパターンイメージを取得することが出来る。
【００１２】
図２は、パターンイメージ取得部１１２によって作成されたパターンイメージである。本実施形態においては、マスクパターン２０１を有するパターンイメージが取得されたものとする。
【００１３】
欠陥データ入力部１１３は、パーティクルサイズと個数を取得する。ここで、パーティクルサイズとは、パーティクルの大きさであり、パーティクルの個数とは発生させるパーティクルの個数である。これらは操作者へ入力を促すようにしてもよいし、また、予めこれらのデータを格納しておき、そのデータを読み込むようにしてもよい。更に、その他のパラメータの入力を促すようにしても良い。
【００１４】
続いて、プログラム欠陥発生部１１４は、入力されたパーティクルサイズとパーティクルの個数に基づいて、模擬欠陥をランダムに発生させる。例えば、各パーティクルの位置情報をランダムに発生させるようにしても良い。ここで、この模擬欠陥は、モンテカルロ法を用いて欠陥を発生させてもよい。
【００１５】
パターン欠陥イメージ作成部１１５では、プログラム欠陥発生部１１４にて発生した模擬欠陥をパターンイメージ取得部１１２で作成されたパターンイメージに合成する。この合成は、模擬欠陥の位置情報に基づいて、パターンイメージに重ね合わせるようにしてもよい。図３は、本実施形態のパターン欠陥イメージ作成部１１５によって生成されたパターン欠陥イメージである。同図の如く、パターンイメージ上に発生された模擬欠陥２０２が重ね合わされている。
【００１６】
次に、欠陥パターン救済ルールＤＢ１１６に格納されたパターン救済ルールに従って、模擬欠陥の１つ１つについて、救済可能欠陥、救済不可欠陥、対象外欠陥、の３種類に分類する。
【００１７】
図４は、本実施形態のパターン救済判定部１１７で判定された模擬欠陥を示す図面である。本実施形態においては、模擬欠陥２０３は救済可能と判定された模擬欠陥である。また、模擬欠陥２０４は救済不可能と判定された模擬欠陥である。更に、模擬欠陥２０５は、対象外と判定された模擬欠陥である。
【００１８】
図５は、本実施形態の模擬欠陥を分類するフローチャートである。まず、模擬欠陥の一つを読み込む（ステップＳ３０１）。この読み込みの際には、必要に応じて模擬欠陥の位置、サイズ等が読み込まれる。次に、読み込まれた模擬欠陥はパターンイメージ取得部１１２で作成されたマスクイメージ中のマスクパターンと重なるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。模擬欠陥がマスクパターンと重なるか否かはパターンイメージ、模擬欠陥の位置、サイズ等に基づいて判定することが出来る。ここで、その模擬欠陥がマスクパターンと重ならないと判定された場合には、その模擬欠陥は救済可能と認定される（ステップＳ３０３）。一方、その模擬欠陥とマスクパターンが重なると判定された場合には、次に、その模擬欠陥は救済が可能か否かを判定する。本実施形態では、パターンコーナ部に模擬欠陥が存在するか否かを判定する（ステップＳ３０４）。本実施形態では、パターンコーナ部に欠陥が存在する場合について説明を行うがこれには限られない。なお、パターンコーナ部の欠陥とは、図４の図面に向かって最左部の模擬欠陥２０４の如くマスクパターンのコーナ部に存在する欠陥である。パターンコーナ部に模擬欠陥が存在する場合には、その模擬欠陥は救済不可能と認定する（ステップＳ３０５）。一方、模擬欠陥がパターンコーナー部に存在しない場合には、その模擬欠陥が総てパターンによって隠れるか否かを判定する（ステップＳ３０６）。この判定で、総てが隠れる場合には、その模擬欠陥は対象外と認定する（ステップＳ３０８）。製造プロセスによっては、例えば、エッチング工程では、パーティクルが存在する部分がパターンとして残ってしまう。この場合には、模擬欠陥が総てパターンイメージによって隠れる場合には対象外と認定することが出来る。一方、その模擬欠陥が総てパターンによって隠れない場合には、次にその模擬欠陥がパターンからはみ出す部分は設定大きさか否かを判定する（ステップＳ３０７）。この判定で、はみ出す部分が設定以下と判定される場合には、その模擬欠陥は救済可能と認定される（ステップＳ３０３）。一方はみ出す部分が設定大きさ以上の場合には、その模擬欠陥は救済不可能と認定される（ステップＳ３０５）。認定の終了後には総ての模擬欠陥について分類を行ったか否かを判定し（ステップＳ３０９）、未だ分類すべき模擬欠陥が存在する場合にはステップＳ３０１に戻って判定を行い、総ての分類すべき模擬欠陥について分類を行った場合には、終了する。
【００１９】
続いて、パターン救済率計算部１１８にてパターン救済率を計算する。欠陥パターン救済可能率を求める際には、式（３）を用いる事ができ、欠陥パターン救済不可率を求める際には、式（４）を用いる事ができる。計算されたパターン救済率はパターン救済率データベース１１９に格納される。
【００２０】
欠陥パターン救済可能率= １−欠陥パターン救済不可率
・・・式（３）
欠陥パターン救済不可率= 救済不可欠陥 / （全発生欠陥数 − 対象外欠陥）
・・・式（４）
パターン救済率関数式作成部１２０は、所望のパーティクルサイズについて欠陥パターン救済可能率、若しくは、欠陥パターン救済不可率、または双方の計算を終了した後、各パーティクルサイズと欠陥パターン救済率の関係式を作成する。関係式の作成については、初めに元となる多項式を与える。ここで、例えば１次元多項式の場合には、Y=a*X+bとして、また、２次元の多項式であればY=a*X²+b*X+cとすることが出来る。そして、最小自乗法を用いて全ての変数（Y：欠陥パターン救済不可率、X：パーティクルサイズ、）が最も近似される係数（a, b, c）を導く。一方、関係式を求めなくても、例えば、関係テーブルのようなものを用意してもよい。なお、本実施形態においては、パターン救済不可率の計算を行い、次に関数式を作成するようにしたが、これには限られずに、例えば、パターン救済不可率を計算するのみでも本発明の効果が得られる。
【００２１】
また、本実施形態においては、ＣＡＤデータに基づいてパターンイメージを作成した。しかし、これには限られずに、マスクの実パターンイメージを使用してもよい。図６はマスクの実パターンを説明するための図面である。作成されたマスクの設計パターン４０１について、補正処理部４０２にて補正がなされる。例えば、マスク描画時に、マスク描画装置の性能等を理由に設計パターンと光学像が異なる場合がある。例えば、これにより、マスクパターンの大きさが変化してしまったり、パターンのコーナー部が丸まる等が起こりうる。これを考慮して、設計されたマスクパターンに対して補正処理が施される。この補正パターン４０３を用いて実際に描画処理部４０４にて描画が行われ、実パターン４０５が作成される。ここで、設計パターン４０１と実パターン４０５は異なる場合があるので、この場合には、実パターンのパターンイメージを用いて本実施形態のマスクパターンの歩留り評価を行う方が更に正確な評価を行うことが出来る。
【００２２】
第２の実施形態
以下、本発明に係るマスクパターンの歩留り評価システムの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
図７は、本実施形態のマスクパターンの歩留り評価システムを示すブロック図である。クリティカルエリア算出部１０２は、ＣＡＤデータベース１０１より所定のマスクパターンを読み込み、パーティクルサイズに対するパーティクルがKiller Defectになる領域を計算する。ここで、Killer Defectになる領域とは、例えば、所定の間隔を有する２つのマスクパターンの間にあるサイズのパーティクルが存在した場合に、そのパーティクルが２つのマスクパターンを繋げてしまう領域が含まれる。
【００２４】
一方、パーティクル検査部１０３にてマスク製造過程で検査された欠陥データが格納されたデータベース１０４に格納される。この欠陥データを用いて、パーティクルサイズ分布計算部１０５は、パーティクルサイズ分布を計算する。
【００２５】
また、パターン救済率関数式作成部１２０は、第１の実施の形態で算出されたパターン救済率データベース１１９から所定のパターン救済不可率を取得する。本実施形態では、パターン救済不可率の関数式を導く。
【００２６】
その後、歩留り計算部１３１は、式（１）、（５）を用いて歩留り計算を行う。
【００２７】
Y = exp (-λ) ・・・式（１）
ここで、
Y：歩留り
λ：Killer Defect
【数２】

Ac(R)：クリティカルエリア
D(R)：パーティクルサイズ分布
K(R)：欠陥パターン救済不可率
R max：最大パーティクルサイズ
R min：最小パーティクルサイズ
計算結果出力部１３２は、歩留り計算部１３１にて計算された歩留りを出力する。このように、本実施形態のマスクパターン評価では、マスクパターンを評価するに際して、パターン救済の可否を考慮する。例えば、模擬欠陥が救済可能、救済不可能、対象外の３種類に分類することができる。これらを考慮することで、より正確にマスクパターンの評価を行うことが出来る。
【００２８】
上記の如く、マスクパターンを評価するに際して、パターン救済の可否を考慮することで、より正確なマスクパターンの評価を行うことが出来るのである。例えば、模擬欠陥が救済可能、救済不可能、対象外の３種類に分類することができる。これらを考慮することで、より正確にマスクパターンの評価を行うことが出来る。この分類は、例えば、模擬欠陥がパターンイメージと重ならない場合、若しくは、パターンイメージからはみ出す部分が所定の大きさ以下の場合には、救済可能と認定し、模擬欠陥が、パターンコーナー部に存在する場合、若しくは、パターンイメージからはみ出す部分が所定の大きさ以上の場合には、救済不可能と認定し、パターンイメージに対して影響を及ぼさない模擬欠陥パターンの場合、対象外と認定することができる。製造プロセスによっては、例えば、エッチング工程では、パーティクルが存在する部分がパターンとして残ってしまう。この場合には、模擬欠陥が総てパターンイメージによって隠れる場合には対象外と認定することが出来る。
【００２９】
ここで、上記のマスクパターンの評価として、パターン救済不可率、若しくは、パターン救済可能率を求めた後に、いずれかの値に基づいてマスクパターンの歩留りを評価する事も出来る。具体的には、パターン救済判定部の結果に基づいて、救済不可能と認定された模擬欠陥数から、全発生模擬欠陥数から対象外と認定された模擬欠陥数を減算した値で除算した値、即ち、救済不可能と認定された模擬欠陥数／（全発生模擬欠陥数−対象外と認定された模擬欠陥数）で求められた値をパターン救済不可率とし、その値を用いて、そのマスクパターンの歩留り評価を行うことが出来る。
【００３０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明に係るマスクパターン評価システムによれば、より正確なマスクパターンの評価を行うことができ、さらに、この評価を用いて、マスクパターンの歩留り評価を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のマスクパターン評価システムを示すブロック図である。
【図２】パターンイメージ取得部１１２によって作成されたパターンイメージである。
【図３】第１の実施形態のパターン欠陥イメージ作成部１１５によって生成されたパターン欠陥イメージである。
【図４】第１の実施形態のパターン救済判定部１１７で判定された模擬欠陥を示す図面である。
【図５】第１の実施形態の模擬欠陥を分類するフローチャートである。
【図６】マスクの実パターンを説明するための図面である。
【図７】第２の実施形態のマスクパターン評価システムを示すブロック図である。
【図８】従来の歩留り計算システムを示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１，１１１ ＣＡＤデータＤＢ
１０２ クリティカルエリア計算部
１０３ パーティクル検査部
１０４ パーティクルデータＤＢ
１０５ パーティクルサイズ分布計算部
１０６，１３１ 歩留り計算部
１０７，１３２ 計算結果出力部
１１２ パターンイメージ表示部
１１３ 欠陥データ入力部
１１４ プログラム欠陥発生部
１１５ パターン欠陥イメージ作成部
１１６ パターン救済ルールＤＢ
１１７ パターン救済判定部
１１８ パターン救済率計算部
１１９ パターン救済率ＤＢ
１２０ パターン救済率関数式作成部
２０１ マスクパターン
２０２ 模擬欠陥
２０３ 救済可能欠陥
２０４ 救済不可能欠陥
２０５ 対象外欠陥

Claims (10)

1. マスクパターンのパターンイメージを取得するパターンイメージ取得部と、
   少なくともパーティクルによって生じる欠陥のサイズ及び個数を入力し、その欠陥のサイズ及び個数に基づいてランダムに模擬的に欠陥を発生させるプログラム欠陥発生部と、
   前記パターンイメージ取得部にて取得されたパターンイメージに、前記プログラム欠陥発生部にてランダムに発生された模擬欠陥を合成し、前記パターンイメージに前記模擬欠陥を配置することでパターン欠陥イメージを作成するパターン欠陥イメージ作成部と、
   前記パターン欠陥イメージ作成部にて作成されたパターン欠陥イメージ内の模擬欠陥に対して、前記模擬欠陥がパターンイメージ内の前記マスクパターンと重ならない場合、若しくは、前記マスクパターンからはみ出す部分が所定の大きさ以下の場合には、救済可能と認定し、模擬欠陥が、前記マスクパターンのパターンコーナー部に存在する場合、若しくは、マスクパターンからはみ出す部分が所定の大きさ以上の場合には、救済不可能と認定し、前記マスクパターンに対して影響を及ぼさない模擬欠陥パターンの場合、対象外と認定することで、パターン救済の可否を判定するパターン救済判定部と、
   前記パターン救済判定部の結果に基づいて、パターン救済率を計算するパターン救済率計算部と、
   前記パターン救済率計算部にて計算されたパターン救済率に基づいて、前記マスクパターンの歩留りを評価する歩留り評価部と、
   を有することを特徴とするマスクパターン評価システム。
2. 前記歩留り評価部は、
   前記マスクパターンの間にあるサイズのパーティクルが存在した場合に、そのパーティクルが２つのマスクパターンを繋げてしまう領域を含むクリティカルエリアを計算するクリティカルエリア計算部と、
   パーティクルのサイズ分布を計算するパーティクルサイズ分布計算部と、
   前記クリティカルエリア計算部にて計算された領域、前記パーティクルサイズ分布計算部にて計算されたパーティクルサイズ分布、及び、前記パターン救済率計算部にて計算されたパターン救済率に基づいて、前記マスクパターンの歩留りを計算する歩留り計算部と、
   を有する事を特徴とする請求項１記載のマスクパターン評価システム。
3. 前記パターンイメージ取得部は、
   描画処理が施された実際のマスクパターンのパターンイメージを取得することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のマスクパターン評価システム。
4. 前記パターン救済判定部は、
   模擬欠陥が総てマスクパターンによって隠れる場合には対象外と認定することを特徴とする請求項１記載のマスクパターン評価システム。
5. 前記パターン救済率計算部は、
   前記パターン救済判定部の結果に基づいて、救済不可能と認定された模擬欠陥数について、全発生模擬欠陥数から対象外と認定された模擬欠陥数を減算した値で除算した値、即ち、
   救済不可能と認定された模擬欠陥数／（全発生模擬欠陥数−対象外と認定された模擬欠陥数）
   で求められた値をパターン救済不可率とすることを特徴とする請求項４記載のマスクパターン評価システム。
6. マスクパターンのパターンイメージを取得し、
   少なくともパーティクルによって生じる欠陥のサイズ及び個数を入力し、その欠陥のサイズ及び個数に基づいてランダムに模擬的に欠陥を発生させ、
   前記パターンイメージに、前記ランダムに発生された模擬欠陥を合成し、前記パターンイメージに前記模擬欠陥を配置することでパターン欠陥イメージを作成し、
   前記作成されたパターン欠陥イメージ内の模擬欠陥に対して、前記模擬欠陥がパターンイメージ内の前記マスクパターンと重ならない場合、若しくは、前記マスクパターンからはみ出す部分が所定の大きさ以下の場合には、救済可能と認定し、模擬欠陥が、前記マスクパターンのパターンコーナー部に存在する場合、若しくは、マスクパターンからはみ出す部分が所定の大きさ以上の場合には、救済不可能と認定し、前記マスクパターンに対して影響を及ぼさない模擬欠陥パターンの場合、対象外と認定することで、パターン救済の可否を判定し、
   前記判定結果に基づいて、パターン救済可能率若しくはパターン救済不可率を計算し、
   前記計算されたパターン救済可能率、若しくは、パターン救済不可率に基づいて、前記マスクパターンの歩留りを評価する
   ことを特徴とするマスクパターン評価方法。
7. 前記歩留りの評価は、前記マスクパターンの間にあるサイズのパーティクルが存在した場合に、そのパーティクルが２つのマスクパターンを繋げてしまう領域を含むクリティカルエリアを計算し、
   パーティクルのサイズ分布を計算し、
   前記計算された領域、前記計算されたパーティクルサイズ分布、及び、前記計算されたパターン救済率に基づいて、前記マスクパターンの歩留りを計算する事を特徴とする請求項６記載のマスクパターン評価方法。
8. 前記パターンイメージの取得は、描画処理が施された実際のマスクパターンのパターンイメージを取得することを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載のマスクパターン評価方法。
9. 前記パターン救済の判定は、模擬欠陥が総てマスクパターンによって隠れる場合には対象外と認定することを特徴とする請求項６記載のマスクパターン評価方法。
10. 前記パターン救済率の計算は、前記パターン救済判定の結果に基づいて、救済不可能と認定された模擬欠陥数について、全発生模擬欠陥数から対象外と認定された模擬欠陥数を減算した値で除算した値、即ち、
    救済不可能と認定された模擬欠陥数／（全発生模擬欠陥数−対象外と認定された模擬欠陥数）
    で求められた値をパターン救済不可率とすることを特徴とする請求項９記載のマスクパターン評価方法。

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