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図面 (3)

課題

理想的な転写形状を考慮したウエハパターンCAD設計のための効率の良い設計環境を実現すること。

解決手段

CAD装置を用いて設計されたウエハパターンのCAD図形を示すCADデータと、該CADデータに基づいてウエハ上に実際に形成されたウエハパターン転写形状とを比較してCAD図形の設計の最適化を図るため、CADマッチング装置2によって輪郭データA、CAD線分データB、差異情報Cを得、これらのデータをCADデータ管理装置3において一元管理し、CADによるパターン設計の最適化を図ることを容易ならしめたるようにした。

概要

背景

半導体製造工程において、CAD装置を用いて予め設計された素子パターン、又は配線パターン等のマスク形状ウエハ上に転写して各種半導体デバイスを製造することが行われているが、近年における高集積化技術の発達により配線幅狭小化しており、マスクパターンの寸法が小さくなっている。このようにマスクパターンの微細化が著しいため、半導体製造工程でのマスクパターンの設計形状CAD図形)とウエハ上に実際に形成されるウエハパターン転写形状とのわずかな差異が出来上がった半導体デバイスの性能に大きな影響を与える結果となり、品質管理上の大きな問題となっている。この問題を解決するため、従来においては、測長SEM等にて寸法管理を行い、設計、露光プロセス条件の最適化を図っている。

概要

理想的な転写形状を考慮したウエハパターンのCAD設計のための効率の良い設計環境を実現すること。

CAD装置を用いて設計されたウエハパターンのCAD図形を示すCADデータと、該CADデータに基づいてウエハ上に実際に形成されたウエハパターン転写形状とを比較してCAD図形の設計の最適化を図るため、CADマッチング装置2によって輪郭データA、CAD線分データB、差異情報Cを得、これらのデータをCADデータ管理装置3において一元管理し、CADによるパターン設計の最適化を図ることを容易ならしめたるようにした。

目的

本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができる、ウエハパターン転写形状のCAD管理装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

CAD装置を用いて設計されたウエハパターンCAD図形を示すCADデータと、該CADデータに基づいてウエハ上に形成された転写形状とをウエハパターンの最適化設計のために一元的に管理するためのウエハパターン転写形状のCAD管理装置であって、ウエハ上に転写されたパターン所要SEM画像を取り込んで作成された輪郭データと、前記SEM画像に対応するCAD線分データと、前記SEM画像と前記CAD線分データに従うCAD図形との寸法差異に関する差異情報とを出力するCADマッチング部と、前記輪郭データと前記CAD線分データと前記差異情報とを管理するためのCADデータ管理装置とを備え、前記輪郭データと前記CAD線分データと前記差異情報とに基づいて前記CADデータの表示、検証を行うことができるようにしたことを特徴とするウエハパターン転写形状のCAD管理装置。

請求項2

前記SEM画像がウエハ観察装置から前記CADマッチング部に与えられるようになっている請求項1記載のウエハパターン転写形状のCAD管理装置。

請求項3

前記CADマッチング部が、前記SEM画像の輪郭を表すパターン形状輪郭データを格納しておく第1データベースと、重ね用CAD線分データを格納しておく第2データベースと、前記転写形状と前記重ね用CAD線分データに基づくCAD図形との重ね合せのための重ね合せ補正係数データを格納しておくための第3データベースと、前記転写形状と前記重ね用CAD線分データに基づくCAD図形との間の寸法差異情報を格納しておくための第4データベースとを備えており、前記輪郭データと前記CAD線分データと前記差異情報とを前記第1〜第4データベースに格納されているデータを処理することにより出力する請求項1記載のウエハパターン転写形状のCAD管理装置。

請求項4

前記CADマッチング部が前記ウエハ上の各チップを特定するためのウエハマップ形成部をさらに有しており、前記輪郭データと前記CAD線分データと前記差異情報とが前記ウエハ上に形成される各チップ毎に出力される請求項3記載のウエハパターン転写形状のCAD管理装置。

技術分野

0001

本発明は、ウエハパターン転写形状CAD管理装置に関するものである。

背景技術

0002

半導体製造工程において、CAD装置を用いて予め設計された素子パターン、又は配線パターン等のマスク形状ウエハ上に転写して各種半導体デバイスを製造することが行われているが、近年における高集積化技術の発達により配線幅狭小化しており、マスクパターンの寸法が小さくなっている。このようにマスクパターンの微細化が著しいため、半導体製造工程でのマスクパターンの設計形状(CAD図形)とウエハ上に実際に形成されるウエハパターン転写形状とのわずかな差異が出来上がった半導体デバイスの性能に大きな影響を与える結果となり、品質管理上の大きな問題となっている。この問題を解決するため、従来においては、測長SEM等にて寸法管理を行い、設計、露光プロセス条件の最適化を図っている。

発明が解決しようとする課題

0003

しかし、上述の如く、設計、露光、プロセス条件の最適化を図ろうとする場合には、ウエハパターンの設計担当者製造現場出向いて所要のウエハパターンのCAD形状と転写形状との差異を把握しなければならず、実際上は極めて困難な作業となっている。また、製造現場において上記差異の評価を行うことは歩留り確保の効率を悪化させることになるという問題も生じている。

0004

本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができる、ウエハパターン転写形状のCAD管理装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0005

上記課題を解決するため、本発明は、CAD装置を用いて設計されたウエハパターンのCAD図形を示すCADデータと、該CADデータに基づいてウエハ上に実際に形成されたウエハパターン転写形状とを比較してCAD図形の設計の最適化を図るため、転写パターン画像を自動取得し、これにより得られたウエハパターン転写形状と前記CADデータに従う対応しているCAD線分情報とをCADシステム上で一元管理し、CADによるパターン設計の最適化を図ることを容易ならしめたるようにしたものである。

0006

請求項1の発明によれば、CAD装置を用いて設計されたウエハパターンのCAD図形を示すCADデータと、該CADデータに基づいてウエハ上に形成された転写形状とをウエハパターンの最適化設計のために一元的に管理するためのウエハパターン転写形状のCAD管理装置であって、ウエハ上に転写されたパターンの所要のSEM画像を取り込んで作成された輪郭データと、前記SEM画像に対応するCAD線分データと、前記SEM画像と前記CAD線分データに従うCAD図形との寸法差異に関する差異情報とを出力するCADマッチング部と、前記輪郭データと前記CAD線分データと前記差異情報とを管理するためのCADデータ管理装置とを備え、前記輪郭データと前記CAD線分データと前記差異情報とに基づいて前記CADデータの表示、検証を行うことができるようにしたことを特徴とするウエハパターン転写形状のCAD管理装置が提案される。

0007

請求項2の発明によれば、請求項1の発明において、前記SEM画像がウエハ観察装置から前記CADマッチング部に与えられるようになっているウエハパターン転写形状のCAD管理装置が提案される。

0008

請求項3の発明によれば、請求項1の発明において、前記CADマッチング部が、前記SEM画像の輪郭を表すパターン形状輪郭データを格納しておく第1データベースと、重ね用CAD線分データを格納しておく第2データベースと、前記転写形状と前記重ね用CAD線分データに基づくCAD図形との重ね合せのための重ね合せ補正係数データを格納しておくための第3データベースと、前記転写形状と前記重ね用CAD線分データに基づくCAD図形との間の寸法差異情報を格納しておくための第4データベースとを備えており、前記輪郭データと前記CAD線分データと前記差異情報とを前記第1〜第4データベースに格納されているデータを処理することにより出力するウエハパターン転写形状のCAD管理装置が提案される。

0009

請求項4の発明によれば、請求項3の発明において、前記CADマッチング部が前記ウエハ上の各チップを特定するためのウエハマップ形成部をさらに有しており、前記輪郭データと前記CAD線分データと前記差異情報とが前記ウエハ上に形成される各チップ毎に出力されるウエハパターン転写形状のCAD管理装置が提案される。

発明を実施するための最良の形態

0010

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。

0011

図1は、本発明によるウエハパターン転写形状のCAD管理装置の構成を示す構成図である。CAD管理装置1は、別に設置されたCAD装置を用いて設計された半導体ウエハ上に転写すべき素子パターンや回路配線等のためのマスクパターンのCAD図形を示すCADデータと、該CADデータに基づいてウエハ上に形成されたマスクパターンの転写形状とを比較してCAD図形の設計の最適化に役立てることができるようにするため、前記転写形状の画像を自動取得し、これにより得られたウエハ上の転写形状と前記CADデータに従うCAD線分情報とをCADシステム上で一元管理するための装置である。

0012

CAD管理装置1は、CADマッチング装置2と、CADデータ管理装置3と、CADデータ表示・検証部4とを備えている。CADマッチング装置2は、ウエハ(図示せず)上にCADデータに従って形成されたマスクパターンの転写形状を観察するための公知のウエハ観察装置(図示せず)から取り込まれた転写形状のSEM画像に基づいて、輪郭データAを出力する機能と、このSEM画像に対応するCAD線分データBを出力する機能と、上記SEM画像とこれに対応するCAD図形との寸法差異に関する差異情報Cを出力する機能とを有している。

0013

CADマッチング装置2における上記各機能を達成するための構成について説明する。CADマッチング装置2において、21はパターン形状輪郭データベース(第1データベース)で、ウエハ観察装置からCADマッチング装置2に与えられるSEM画像に基づいて作成された、ウエハ上の転写形状の輪郭を表すパターン形状輪郭データが格納される。22は、設計されたCADデータに基づく重ね用CAD線分データを格納しておくためのCAD重ね用線分データベース(第2データベース)、23は、ウエハ上に実際に形成された転写形状と重ね用CAD線分データに基づくCAD図形との重ね合せのために必要な重ね合せ補正係数データを格納しておくための重ね合せ補正係数データベース(第3データベース)、24は、ウエハ上に実際に形成された転写形状と重ね用CAD線分データに基づくCAD図形との間の寸法差異情報を格納しておくための寸法差異情報データベース(第4データベース)である。

0014

符号25で示されるのは、上述した4つのデータベース(第1乃至第4データベース)21〜24にウエハの座標系における次元で表されて格納されている各データ及び情報を、CADデータの次元に変換するための処理を行うデータ処理部25である。

0015

データ処理部25におけるデータ処理について説明すると、パターン形状輪郭データベース21からのパターン形状輪郭データは画素倍率補正部25Aにおいて倍率補正された後、図形論理演算部25Bに入力される。図形論理演算部25Bでは、CAD重ね用線分データベース22からの重ね用CAD線分データを参照して画素倍率補正部25Aからの入力データを処理し、所要の転写形状とCAD図形との両データを倍率合せしてCAD座標演算部25Cに送る。

0016

CAD図形と観察転写形状とは手操作によって重ね合わされた状態とされるが、主としてSEM装置ステージ精度の問題で観察対象位置数ミクロン程度のずれを生じるほか、観察転写形状はウエハ上に実際に作られたパターンであるため、若干の回転や歪、倍率ずれ等が生じている。CAD座標演算部25Cはこのように手操作による重ね合せによってもなお生じているずれを補正するためのものである。

0017

重ね合せ補正係数データベース23内には、上述の如く、手操作による重ね合せによっても未だ生じているチップ位置とCAD設計データの原点に対していくつかの観察点(位置)毎にCAD線分と観察転写画像合わせずれの量(2次元方向の距離ずれ、回転ずれ縮尺ずれ)を補正するのに使用される補正係数データが格納されている。

0018

そして、CAD座標演算部25Cは、重ね合せ補正係数データベース23から与えられる重ね合せ補正係数データを用いて、所要の観察転写形状に関し、CADデータ上の座標と観察装置上の転写形態の座標とのずれを補正し、所要の転写形状とCAD図形との座標合せを行う。

0019

図2には、このようにして得られた重ね合せの一例が示されている。図2で、実線は重ね用CAD線分データに従うCAD図形を示しており、点線はSEM画像に従う、ウエハ上に実際に形成されている転写形状を示している。

0020

このようにして座標合せされた所要の転写形状とCAD図形との両データは、レイヤ構造解析部25Dに送られ、レイヤ構造解析された後、CADデータ階層生成部25Eに送られる。CADデータ階層生成部25Eからの第1階層データX、第2階層データY及び第3階層データZは、それぞれ、輪郭データ出力部26、CAD重ね線分出力部27、寸法差異情報出力部28に送られ、出力部26〜28のそれぞれからこれらのデータX、Y、Zに応答して輪郭データA、CAD線分データB、差異情報Cが出力される構成である。

0021

符号29で示されるのは、パターン形状輪郭データベース21からのパターン形状輪郭データを受け取って、その時の作成された1組の輪郭データA、CAD線分データB、差異情報Cがウエハ上のどのチップのものかを示すチップデータMを出力するウエハマップ形成部である。

0022

輪郭データA、CAD線分データB、差異情報C及びチップデータMはCADデータ管理装置3に入力され、ここに格納される。CADデータ管理装置3からは、これらのデータをいつでも取り出すことができ、CADデータ管理装置3から取り出されたデータはCADデータ表示・検証部4において所要のCADデータ検証プログラムを用いてデータの検証が行われ、その検証結果がLCDその他の適宜の表示装置上に表示される。したがって、CADオペレータは、この検証結果を見て、CADデータの設計の最適化のために役立てることができる。

0023

これを具体的に説明すると次の通りである。ウエハパターンのCAD設計プログラムにおいて、マスク設計プログラム、線等を決めている設計ルール検証プログラム、線路における遅延を抽出する遅延モデル抽出プログラム近接効果を補正するOPC補正設計プログラム、転写形状を予想するリソグラフィシミュレーションプログラムが用意されるが、これらの各プログラムを、製造現場においてウエハパターン設計者がCADデータ表示・検証部4における補正表示結果を見ながら設計の最適化のための各種作業を容易に行うことができる。

0024

この結果、以下のような利点が得られる。
(1)CAD装置上で転写形状と設計値(CAD図形)とを常時閲覧できるため、理想的な転写形状を考慮した効率の良い設計環境が実現でき、設計者が製造現場に出向くことなくパターン設計の最適化と歩留り向上が図れる。
(2)CADデータの一部として転写形状を管理できるため、CAD上での各種システム(検証等)が使用できパターン設計の効率化が図れる。
(3)上述した設計環境が整えられることによりマスク起因のシステマティック欠陥の低減、検証が容易となる。
(4)設計形状に対してのウエハ面内における転写形状の様子の分布が容易に把握可能であり、パターン設計でのマージンの最適化検討が効率良く行える。
(5)また、リソグラフィシミュレーションの結果の仕上がり予測形状と重ねることが可能で、シミュレーションモデル検証が正確に短時間に行うことができる。

発明の効果

0025

本発明によれば、上述の如く、SEM画像に基づくウエハパターン転写形状とCAD線分データとをCADシステム上で一元管理できるのでこれらを常時閲覧でき、CAD図形とCADデータに基づいてウエハ上に実際に形成されたウエハパターン転写形状とを比較してCAD図形の設計の最適化を図るための効率の良い設計環境を実現することができる。この結果、CAD上での各種システム(検証等)が使用できパターン設計の効率化が図れる、マスク起因のシステマティック欠陥の低減、検証が容易となる、設計形状に対してのウエハ面内における転写形状の様子の分布が容易に把握可能であり、パターン設計でのマージンの最適化検討が効率良く行える、リソグラフィシミュレーションの結果の仕上がり予測形状と重ねることが可能となりシミュレーションモデル検証が正確に短時間に行うことができる等の格別の効果が得られる。

図面の簡単な説明

0026

図1本発明によるウエハパターン転写形状のCAD管理装置の実施の形態の一例を示す構成図。
図2図1に示したCAD管理装置を用いて得られたCAD図形と転写形状との重ね合せの一例を示す図。

--

0027

1CAD管理装置
2 CADマッチング装置
3CADデータ管理装置
4 CADデータ表示・検証部
21パターン形状輪郭データベース(第1データベース)
22 CAD重ね用線分データベース(第2データベース)
23 重ね合せ補正係数データベース(第3データベース)
24寸法差異情報データベース(第4データベース)
25データ処理部
25A画素倍率補正部
25B図形論理演算部
25C CAD座標演算部
25Dレイヤ構造解析部
25E CADデータ階層生成部
26 輪郭データ出力部
27 CAD重ね線分出力部
28 寸法差異情報出力部
29ウエハマップ形成部
A 輪郭データ
B CAD線分データ
C差異情報
Mチップデータ
X 第1階層データ
Y 第2階層データ
Z 第3階層データ

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