JP2007073666A - Method of correcting mask, method of manufacturing mask, and mask for exposure - Google Patents

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid the deterioration of the fidelity of a transfer image on a wafer by making it possible to correct a mask pattern so as to appropriately respond to the influence of an inclination, even in a case that the inclination has arisen on the pattern side wall which forms a mask pattern, with respect to the mask for exposure corresponding to an extremely short ultraviolet light. <P>SOLUTION: A mask correction method concerning the mask for exposure carries out exposure transfer of the transfer image of a shape according to the mask pattern onto the wafer. An angle formed by a projection vector which projects an oblique incidence light on the mask surface and a mask pattern composition side, and corresponding relation between the angle of inclination of an absorption film side wall forming the composition side and the amount of the transfer image deformation or the pupil passage light volume for obtaining the transfer image, are specified beforehand. The angle of inclination of the side wall of the absorption film is recognized (S102), and the correction processing to the mask pattern is performed by using the correction amount which is determined for the correction amount to the mask pattern from the recognition result and the corresponding relation (S103). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置の回路パターンを形成するためのリソグラフィ工程にて用いられる露光用マスク、特にいわゆる極短紫外光に対応した反射型の露光用マスクについて、そのマスク補正方法およびマスク製造方法に関する。さらには、その露光用マスクに関する。   The present invention relates to a mask correction method and a mask manufacturing method for an exposure mask used in a lithography process for forming a circuit pattern of a semiconductor device, particularly a reflective exposure mask corresponding to so-called ultrashort ultraviolet light. . Further, the present invention relates to the exposure mask.

近年、半導体装置の微細化に伴い、ウエハ上に塗布された光感光材料であるレジストを露光および現像して形成されるレジストパターン、および該レジストパターンをエッチングマスクとしてエッチング加工して得られる回路パターンの線幅は、益々極小化が要求されている。また、線幅のみならず、パターン間ピッチ等についても、更なる極小化が要求されている。このような極小化の要求についてはレジストの露光に用いる光の波長をより短波長にすることで対応が可能となるが、光の波長と解像度との関係は、以下に示すレイリーの式で表わされることが知られている。   In recent years, with the miniaturization of semiconductor devices, a resist pattern formed by exposing and developing a resist, which is a photosensitive material applied on a wafer, and a circuit pattern obtained by etching using the resist pattern as an etching mask The line width is increasingly required to be minimized. Further, not only the line width but also the pitch between patterns is required to be further minimized. This minimization requirement can be addressed by making the wavelength of light used for resist exposure shorter, but the relationship between the wavelength of light and the resolution is expressed by the Rayleigh equation shown below. It is known that

w=k1×(λ/NA)・・・(1)   w = k1 × (λ / NA) (1)

この(1)式において、wは解像される最小のパターン幅、NAは投影光学系のレンズの開口数、λは露光光の波長である。また、k1は、主にレジストの性能および超解像技術の選択等により決定されるプロセス定数であって、最適なレジストおよび超解像技術を用いればk1=0.35程度まで選択できることが知られている。なお、超解像技術とは、マスクを透過若しくは反射し、マスク上遮光パターンで回折された光の±1次回折光を選択的に用いることにより、波長よりも小さなパターンを得ようとするものである。   In this equation (1), w is the minimum pattern width to be resolved, NA is the numerical aperture of the lens of the projection optical system, and λ is the wavelength of the exposure light. Further, k1 is a process constant mainly determined by selection of resist performance and super-resolution technique, and it is known that k1 = 0.35 can be selected by using an optimum resist and super-resolution technique. Yes. The super-resolution technique is intended to obtain a pattern smaller than the wavelength by selectively using ± first-order diffracted light that is transmitted or reflected through the mask and diffracted by the light shielding pattern on the mask. is there.

レイリーの式によれば、例えば157nmの波長を用いた場合に対応が可能な最小のパターン幅は、NA=0.9のレンズを用いるとすれば、w=61nmとなることがわかる。すなわち、61nmよりも小さなパターン幅を得るためには、さらに短い波長の露光光、あるいは液浸レンズを用いなければならない。例えば、157nmの波長を用いて液浸レンズを用いると、NA=1.2のレンズを用いた場合における最小のパターン幅は46nmとなる。
このため、45nmの世代からは、極短紫外光(EUV;Extreme Ultra Violet)と呼ばれる13.5nmを中心とした0.6nm程度の波長帯域を具備する露光光を用いることが検討されている(例えば、特許文献1参照)。極短紫外光を用いれば、例えばNA=0.25の露光装置においては、レイリーの式からk1≧0.6の条件下でw≧32.4nmの線幅を形成することができ、従前には達成できなかったパターン幅やパターンピッチ等の極小化にも対応可能となるからである。
According to Rayleigh's equation, for example, the minimum pattern width that can be handled when using a wavelength of 157 nm is w = 61 nm if a lens with NA = 0.9 is used. That is, in order to obtain a pattern width smaller than 61 nm, exposure light having a shorter wavelength or an immersion lens must be used. For example, when an immersion lens is used with a wavelength of 157 nm, the minimum pattern width when a lens with NA = 1.2 is used is 46 nm.
For this reason, from the generation of 45 nm, it is considered to use exposure light having a wavelength band of about 0.6 nm centered on 13.5 nm called extreme ultraviolet light (EUV; Extreme Ultra Violet) (for example, Patent Document 1). When using extremely short ultraviolet light, for example, in an exposure apparatus with NA = 0.25, a line width of w ≧ 32.4 nm can be formed from the Rayleigh equation under the condition of k1 ≧ 0.6, which has not been achieved previously. This is because it is possible to cope with minimization of the pattern width, pattern pitch, and the like.

ただし、13.5nmの波長の極短紫外光を用いる場合には、光透過型のマスクおよび光学系ではなく、光を反射する反射型マスクおよび反射型光学系によって、露光用マスクおよび光学系を構成する必要がある。これは、157nmの波長の紫外光までは、例えばCaF2(フッ化カルシウム)やSiO2(二酸化ケイ素)といった光透過性のある材料が存在するため、当該紫外光を透過させる構成のマスクおよび光学系を作製することができるが、13.5nmの波長の極短紫外光については、当該極短紫外光を所望の厚さでもって透過させる材料が存在していないからである。
また、反射型マスクを用いた場合には、マスク面で反射された光が、そのマスクに入射される光と相互に干渉することなく、投影光学系に導かれねばならない。そのため、反射型マスクに入射される光は、必然的にマスク面の法線に対して角度θを持った斜め入射となる。つまり、極短紫外光を用いて露光する場合には、露光用マスクのマスク面に入射される光が、そのマスク面の法線に対して角度を持った斜め入射となる(例えば、特許文献2参照)。この角度は、投影光学系のレンズの開口数NA、マスク倍率m、照明光源の大きさσから決まる。具体的には、例えばウエハ上に4倍の縮小倍率を持つマスクを用いた場合、NA=0.3の露光装置においては、光がマスク面の法線に対して4.30°よりも大きな入射角を持ってマスク上に入射しなければならない。また、これと同様に、NA=0.25の露光装置においては、光が3.58°よりも大きな入射角を持ってマスク上に入射しなければならない。ただし、実際の露光装置では、ミラーから構成される光学系の空間配置の制約および設計残存収差低減の理由から、上述した入射角よりも大きくなるように設計され、例えばNA=0.25であれば入射角が6°以上、NA=0.30であれば入射角が7°以上とすることが一般的である。
However, when using ultrashort ultraviolet light with a wavelength of 13.5 nm, the mask for exposure and the optical system are composed of a reflective mask and a reflective optical system that reflect light, not a light transmissive mask and optical system. There is a need to. This is because up to ultraviolet light having a wavelength of 157 nm, for example, there are optically transparent materials such as CaF 2 (calcium fluoride) and SiO 2 (silicon dioxide). This is because there is no material that transmits ultrashort ultraviolet light having a desired thickness for ultrashort ultraviolet light having a wavelength of 13.5 nm.
When a reflective mask is used, the light reflected by the mask surface must be guided to the projection optical system without interfering with the light incident on the mask. Therefore, the light incident on the reflective mask is inevitably incident obliquely at an angle θ with respect to the normal of the mask surface. That is, when exposure is performed using ultrashort ultraviolet light, the light incident on the mask surface of the exposure mask is obliquely incident with an angle with respect to the normal of the mask surface (for example, Patent Document 2). This angle is determined from the numerical aperture NA of the lens of the projection optical system, the mask magnification m, and the size σ of the illumination light source. Specifically, for example, when a mask having a reduction ratio of 4 is used on a wafer, in an exposure apparatus with NA = 0.3, the light has an incident angle larger than 4.30 ° with respect to the normal of the mask surface. Must be incident on the mask. Similarly, in an exposure apparatus with NA = 0.25, light must be incident on the mask with an incident angle greater than 3.58 °. However, the actual exposure apparatus is designed to be larger than the above-described incident angle because of the limitation of the spatial arrangement of the optical system constituted by the mirror and the reduction of the design residual aberration. When the angle is 6 ° or more and NA = 0.30, the incident angle is generally 7 ° or more.

このような斜め入射に対応する反射型の露光用マスクとしては、基板上に極短紫外光を反射する多層膜を有し、その多層膜上に極短紫外光を吸収する吸収膜を有して構成されたものが知られている(例えば、特許文献3参照)。詳しくは、例えば図58に示すように、極短紫外光に対応する反射型の露光用マスクでは、基板11上に、Si(ケイ素)層とMo(モリブデン)層とが交互に積層された多層膜構造のマスクブランクス膜12が成膜され、さらにそのマスクブランクス膜12上に吸収膜13がパターニングされて成膜された構造となっている。そして、斜め入射する極短紫外光が、マスクブランクス膜12では反射され、吸収膜13のパターンが形成された部分では反射されずに吸収される。その結果、極短紫外光の反射部分と吸収部分とで高いコントラストが得られ、これによりウエハ等の被露光体上に対するパターン転写が行えるのである。   As a reflection-type exposure mask corresponding to such oblique incidence, a multilayer film that reflects ultrashort ultraviolet light is provided on a substrate, and an absorption film that absorbs ultrashort ultraviolet light is provided on the multilayer film. (See, for example, Patent Document 3). Specifically, as shown in FIG. 58, for example, in a reflective exposure mask corresponding to ultrashort ultraviolet light, a multilayer in which Si (silicon) layers and Mo (molybdenum) layers are alternately stacked on the substrate 11. A mask blank film 12 having a film structure is formed, and an absorption film 13 is patterned on the mask blank film 12 to form a film. The ultra-short ultraviolet light incident obliquely is reflected by the mask blanks film 12 and is absorbed without being reflected by the portion where the pattern of the absorption film 13 is formed. As a result, a high contrast is obtained between the reflection part and the absorption part of the ultra-short ultraviolet light, thereby enabling pattern transfer onto an object to be exposed such as a wafer.

特開2002−365785号公報JP 2002-365785 A 特開2003−257810号公報JP 2003-257810 A 特開2002−222764号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-222864

しかしながら、極短紫外光を用いる場合においては、露光用マスクのマスク面に入射される光が、そのマスク面の法線に対して角度を持った斜め入射となることから、必ずしも良好なパターン転写像が得られるとは限らない。   However, when using ultra-short ultraviolet light, the light incident on the mask surface of the exposure mask is obliquely incident at an angle with respect to the normal of the mask surface, so that a good pattern transfer is not necessarily required. An image is not always obtained.

例えば図58に示したように、露光用マスクのマスク面上に露光光が斜めに入射すると、その入射光をマスク表面に射影した射影ベクトルとマスクパターンの構成辺とが直交する場合(以下、この場合を「直交入射」という)には、マスクブランクス膜12上にパターニングされた吸収膜13によって影が生じ、マスクからウエハ上に伝達される光量に損失が生じる。あるいはまた、マスク面上に露光光が斜めに入射すると、吸収膜13のパターン側壁によって入射光が吸収および反射され、マスクからウエハ上に伝達される光量に損失が生じる。あるいはまた、露光光が斜めにマスクブランクス膜12に入射し、そのマスクブランクス膜12で反射された後、吸収膜13のパターン側壁によって当該反射光が吸収および反射され、マスクからウエハ上に伝達される光量に損失が生じる。これら光量の損失に伴い、直交入射の場合には、ウエハ上転写パターンにおけるコントラストの劣化が生じ、解像性能の低下、レジストパターン断面形状の矩形性の劣化、レジストパターン側壁の粗さの増加等を引き起こす。   For example, as shown in FIG. 58, when the exposure light is incident obliquely on the mask surface of the exposure mask, the projection vector obtained by projecting the incident light onto the mask surface and the constituent sides of the mask pattern are orthogonal to each other (hereinafter, In this case (referred to as “orthogonal incidence”), a shadow is generated by the absorption film 13 patterned on the mask blanks film 12, and a loss occurs in the amount of light transmitted from the mask onto the wafer. Alternatively, when the exposure light is incident obliquely on the mask surface, the incident light is absorbed and reflected by the pattern side wall of the absorption film 13, and a loss occurs in the amount of light transmitted from the mask onto the wafer. Alternatively, after the exposure light is incident on the mask blank film 12 obliquely and reflected by the mask blank film 12, the reflected light is absorbed and reflected by the pattern side wall of the absorption film 13 and transmitted from the mask onto the wafer. Loss occurs in the amount of light. Due to these loss of light quantity, in the case of orthogonal incidence, contrast deterioration occurs on the transfer pattern on the wafer, resolution performance declines, rectangularity of resist pattern cross-sectional shape, resist pattern side wall roughness increases, etc. cause.

その一方で、マスク面上に露光光が斜めに入射しても、例えば図59に示すように、その入射光をマスク表面に射影した射影ベクトルとマスクパターンの構成辺とが平行である場合(以下、この場合を「平行入射」という)には、マスクブランクス膜12上にパターニングされた吸収膜13の影による露光光の遮蔽が生じない。また、吸収膜13のパターン側壁によって入射光が吸収および反射されることもない。あるいはまた、露光光が斜めにマスクブランクス膜12に入射し、そのマスクブランクス膜12で反射された後、吸収膜13のパターン側壁によって当該反射光が吸収および反射されることもない。つまり、平行入射の場合には、直交入射の場合のようなウエハ上転写パターンにおけるコントラスト劣化が生じることはない。   On the other hand, even if the exposure light is incident on the mask surface obliquely, as shown in FIG. 59, for example, the projection vector obtained by projecting the incident light onto the mask surface and the constituent sides of the mask pattern are parallel ( Hereinafter, this case is referred to as “parallel incidence”), and exposure light is not shielded by the shadow of the absorption film 13 patterned on the mask blanks film 12. Further, incident light is not absorbed and reflected by the pattern side wall of the absorption film 13. Alternatively, after the exposure light is obliquely incident on the mask blank film 12 and reflected by the mask blank film 12, the reflected light is not absorbed and reflected by the pattern side wall of the absorption film 13. That is, in the case of parallel incidence, contrast deterioration does not occur in the transfer pattern on the wafer as in the case of orthogonal incidence.

ところが、平行入射の場合であっても、吸収膜13のパターン側壁に傾斜があると、その傾斜角の影響がウエハ上転写パターンに現れてしまう。また、直交入射の場合には、吸収膜13のパターン側壁に傾斜があると、その傾斜角に依存して、コントラスト劣化を招く光量の損失量が異なったものとなる。つまり、マスク吸収パターン側壁に傾斜があると、直交入射の場合は勿論、平行入射の場合であっても、その傾斜角の影響で、ウエハ上のパターン転写像が所望形状とは異なるものとなる。
しかも、一般的な透過型の露光用マスクを用いたフォトリソグラフィであれば、マスク面上に垂直に露光光が照射されるため、マスクパターンを形成するパターン側壁に傾斜があっても、その傾斜角と転写像の変形量とが一義的なものとなるが、極短紫外光に対応する反射型の露光用マスクにおいては、吸収膜13のパターン側壁における傾斜角が一様なものであっても、平行入射の場合と直交入射の場合とでは、それぞれの場合における転写像の変形量とが異なったものとなる。このことは、マスク表面上での射影ベクトルとマスクパターンの構成辺がなす角度が互いに任意に異なる場合についても、全く同様のことが言える。
However, even in the case of parallel incidence, if the pattern side wall of the absorption film 13 is inclined, the influence of the inclination angle appears on the on-wafer transfer pattern. Further, in the case of orthogonal incidence, if the pattern side wall of the absorption film 13 is inclined, the amount of light loss that causes contrast deterioration varies depending on the inclination angle. In other words, if the mask absorption pattern side wall is inclined, the pattern transfer image on the wafer will be different from the desired shape due to the influence of the inclination angle, not only in the case of orthogonal incidence but also in the case of parallel incidence. .
Moreover, in the case of photolithography using a general transmissive exposure mask, exposure light is irradiated vertically onto the mask surface, so even if the pattern side wall forming the mask pattern is inclined, the inclination The angle and the deformation amount of the transferred image are unambiguous. However, in the reflective exposure mask corresponding to the ultrashort ultraviolet light, the inclination angle on the pattern side wall of the absorption film 13 is uniform. However, the amount of deformation of the transferred image in each case differs between parallel incidence and orthogonal incidence. The same can be said for the case where the projection vector on the mask surface and the angle formed by the sides of the mask pattern are arbitrarily different from each other.

そこで、本発明は、斜め入射する露光光を用いたリソグラフィ工程における露光用マスクについて、マスクパターンを形成するパターン側壁に傾斜が生じている場合であっても、傾斜の影響に適切に対応し得るマスクパターンの補正を行えるようにして、ウエハ上転写像の忠実性が低下してしまうのを回避できるようにし、これにより当該リソグラフィ工程を経て得られる半導体装置の性能向上を図ることを可能にする、マスク補正方法、マスク製造方法および露光用マスクを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention can appropriately cope with the influence of the inclination of the exposure mask in the lithography process using the obliquely incident exposure light even when the pattern side wall forming the mask pattern is inclined. The mask pattern can be corrected so that the fidelity of the transferred image on the wafer can be prevented from being lowered, thereby improving the performance of the semiconductor device obtained through the lithography process. An object of the present invention is to provide a mask correction method, a mask manufacturing method, and an exposure mask.

本発明は、上記目的を達成するために案出されたマスク補正方法である。すなわち、極短紫外光の反射作用を有するマスクブランクス膜と、当該マスクブランクス膜上にパターニングされて前記極短紫外光を吸収する吸収膜とを備えてなり、マスク面上に斜め入射する前記極短紫外光を反射することで前記吸収膜によって形成されるマスクパターンに応じた形状の転写像をウエハ上へ露光転写する露光用マスクについてのマスク補正方法であって、マスク表面へ斜め入射する前記極短紫外光を当該マスク表面に射影した射影ベクトルと前記マスクパターンの構成辺とがなす角度と、当該構成辺を形成する前記吸収膜の側壁の傾斜角と、前記転写像の変形量または当該転写像を得るための瞳通過光量との間の対応関係を予め特定しておき、前記吸収膜の側壁の傾斜角を認識して、その認識結果と前記対応関係とから、前記マスクパターンに対する補正量を決定することを特徴とする。   The present invention is a mask correction method devised to achieve the above object. That is, a mask blanks film having an action of reflecting ultrashort ultraviolet light, and an absorption film that is patterned on the mask blanks film and absorbs the ultrashort ultraviolet light, and is obliquely incident on the mask surface. A mask correction method for an exposure mask that exposes and transfers onto a wafer a transfer image having a shape corresponding to a mask pattern formed by the absorbing film by reflecting short ultraviolet light, and is obliquely incident on the mask surface. An angle formed by a projection vector obtained by projecting ultrashort ultraviolet light onto the mask surface and a constituent side of the mask pattern, an inclination angle of a side wall of the absorption film forming the constituent side, a deformation amount of the transfer image, or the Predetermining the correspondence relationship between the pupil passing light amount for obtaining a transfer image, recognizing the inclination angle of the side wall of the absorption film, from the recognition result and the correspondence relationship, And determining a correction amount for the serial mask pattern.

また、本発明は、上記目的を達成するために案出されたマスク製造方法である。すなわち、極短紫外光の反射作用を有するマスクブランクス膜と、当該マスクブランクス膜上にパターニングされて前記極短紫外光を吸収する吸収膜とを備えてなり、マスク面上に斜め入射する前記極短紫外光を反射することで前記吸収膜によって形成されるマスクパターンに応じた形状の転写像をウエハ上へ露光転写する露光用マスクについてのマスク製造方法であって、マスク表面へ斜め入射する前記極短紫外光を当該マスク表面に射影した射影ベクトルと前記マスクパターンの構成辺とがなす角度と、当該構成辺を形成する前記吸収膜の側壁の傾斜角と、前記転写像の変形量または当該転写像を得るための瞳通過光量との間の対応関係を予め特定しておき、製造すべき露光用マスクにおける前記吸収膜の側壁の傾斜角を認識して、その認識結果と前記対応関係とから、前記マスクパターンに対する補正量を決定し、決定した補正量での前記マスクパターンに対する補正処理を経た後に、当該マスクパターンを構成する前記吸収膜のパターニングを行うことを特徴とする。   The present invention is also a mask manufacturing method devised to achieve the above object. That is, a mask blanks film having an action of reflecting ultrashort ultraviolet light, and an absorption film that is patterned on the mask blanks film and absorbs the ultrashort ultraviolet light, and is obliquely incident on the mask surface. A mask manufacturing method for an exposure mask that exposes and transfers onto a wafer a transfer image having a shape corresponding to a mask pattern formed by the absorbing film by reflecting short ultraviolet light, wherein the mask is obliquely incident on the mask surface. An angle formed by a projection vector obtained by projecting ultrashort ultraviolet light onto the mask surface and a constituent side of the mask pattern, an inclination angle of a side wall of the absorption film forming the constituent side, a deformation amount of the transfer image, or the A correspondence relationship between the amount of light passing through the pupil for obtaining a transfer image is specified in advance, the inclination angle of the side wall of the absorption film in the exposure mask to be manufactured is recognized, and The correction amount for the mask pattern is determined from the recognition result and the correspondence relationship, and after the correction process for the mask pattern with the determined correction amount, the absorption film constituting the mask pattern is patterned. Features.

また、本発明は、上記目的を達成するために案出された露光用マスクである。すなわち、極短紫外光の反射作用を有するマスクブランクス膜と、当該マスクブランクス膜上にパターニングされて前記極短紫外光を吸収する吸収膜とを備えてなり、マスク面上に斜め入射する前記極短紫外光を反射することで前記吸収膜によって形成されるマスクパターンに応じた形状の転写像をウエハ上へ露光転写する露光用マスクであって、マスク表面へ斜め入射する前記極短紫外光を当該マスク表面に射影した射影ベクトルと前記マスクパターンの構成辺とがなす角度別に、当該構成辺を形成する前記吸収膜の側壁の傾斜角の違いによって補正量が異なる補正処理が施されて、前記マスクパターンが形成されてなることを特徴とする。   The present invention also provides an exposure mask designed to achieve the above object. That is, a mask blanks film having an action of reflecting ultrashort ultraviolet light, and an absorption film that is patterned on the mask blanks film and absorbs the ultrashort ultraviolet light, and is obliquely incident on the mask surface. An exposure mask for exposing and transferring a transfer image having a shape corresponding to a mask pattern formed by the absorption film by reflecting short ultraviolet light onto a wafer, and the ultra short ultraviolet light incident obliquely on the mask surface. Depending on the angle formed by the projection vector projected onto the mask surface and the component side of the mask pattern, a correction process is performed with different correction amounts depending on the inclination angle of the side wall of the absorption film forming the component side, A mask pattern is formed.

上記手順のマスク補正方法およびマスク製造方法、並びに上記構成の露光用マスクでは、吸収膜の側壁の傾斜角を認識し、その認識結果からマスクパターンに対する補正量を決定する。このとき、補正量の決定は、マスク表面へ斜め入射する極短紫外光を当該マスク表面に射影した射影ベクトルとマスクパターンの構成辺とがなす角度と、当該構成辺を形成する前記吸収膜の側壁の傾斜角と、前記転写像の変形量または当該転写像を得るための瞳通過光量との間の対応関係に基づいて行われる。つまり、極短紫外光をマスク表面に射影した射影ベクトルとマスクパターンの構成辺とがなす角度別に、その構成辺を形成する吸収膜の側壁の傾斜角の違いによって、補正量が異なるものとなる。
したがって、その決定された補正量での補正処理を経て得られる露光用マスクは、露光光が斜め入射する場合において、パターン側壁に傾斜が生じていても、その傾斜の影響に適切に対応した補正処理が行われたものとなるので、これによりウエハ上転写像の忠実性が低下してしまうのを回避し得るようになる。
In the mask correction method and mask manufacturing method of the above procedure, and the exposure mask of the above configuration, the inclination angle of the side wall of the absorption film is recognized, and the correction amount for the mask pattern is determined from the recognition result. At this time, the correction amount is determined by determining the angle formed by the projection vector obtained by projecting the ultra-short ultraviolet light obliquely incident on the mask surface onto the mask surface and the constituent side of the mask pattern, and the absorption film forming the constituent side. This is performed based on the correspondence between the inclination angle of the side wall and the amount of deformation of the transferred image or the amount of light passing through the pupil for obtaining the transferred image. That is, the amount of correction differs depending on the angle formed by the projection vector obtained by projecting the ultra-short ultraviolet light onto the mask surface and the constituent side of the mask pattern depending on the inclination angle of the side wall of the absorption film forming the constituent side. .
Therefore, the exposure mask obtained through the correction process with the determined correction amount is corrected appropriately corresponding to the influence of the inclination even if the pattern side wall is inclined when the exposure light is incident obliquely. Since the processing has been performed, it is possible to avoid the deterioration of the fidelity of the transferred image on the wafer.

本発明のマスク補正方法、マスク製造方法および露光用マスクによれば、露光光がマスク面上に斜め入射する場合に、そのマスク面上でマスクパターンを構成するパターン側壁に傾斜が生じていても、ウエハ上転写像の忠実性が低下してしまうのを回避し得るので、被露光体上におけるパターン転写像を所望通り(設計通り)のものとすることが可能となる。つまり、本発明を用いることで、斜め入射する露光光を用いたリソグラフィ工程を経て得られる半導体装置の性能向上を図れるようになる。   According to the mask correction method, the mask manufacturing method, and the exposure mask of the present invention, when exposure light is incident obliquely on the mask surface, even if the pattern side wall constituting the mask pattern is inclined on the mask surface, Since the fidelity of the transfer image on the wafer can be avoided, the pattern transfer image on the exposure object can be made as desired (as designed). That is, by using the present invention, the performance of a semiconductor device obtained through a lithography process using obliquely incident exposure light can be improved.

以下、図面に基づき本発明に係るマスク補正方法および露光用マスクについて説明する。なお、当然のことではあるが、本発明は、以下に述べる実施の形態に限定されるものではない。   Hereinafter, a mask correction method and an exposure mask according to the present invention will be described with reference to the drawings. Of course, the present invention is not limited to the embodiments described below.

〔露光用マスクの概要〕
はじめに、露光用マスクの概略構成について簡単に説明する。ここで説明する露光用マスクは、半導体装置の製造方法における一工程であるリソグラフィ工程にて、極短紫外光を反射してウエハ上に所望パターン(例えば回路パターン)を転写するために用いられるものである。なお、ここで言う「極短紫外光」には、例えば波長が13.5nmのものに代表されるように、従前のリソグラフィ工程で用いられていた紫外光よりも短波長(例えば、1nm以上100nm以下)のものが該当する。
[Outline of exposure mask]
First, a schematic configuration of the exposure mask will be briefly described. The exposure mask described here is used to transfer a desired pattern (for example, a circuit pattern) onto a wafer by reflecting ultrashort ultraviolet light in a lithography process, which is one process in a method for manufacturing a semiconductor device. It is. As used herein, “extremely short ultraviolet light” includes a wavelength shorter than the ultraviolet light used in the previous lithography process (for example, 1 nm to 100 nm, as represented by a wavelength of 13.5 nm). ) Is applicable.

このような極短紫外光の反射によりウエハ上に所望パターンの転写像を露光転写すべく、露光用マスクは、図1に示すように、SiO2(二酸化ケイ素)ガラスや低膨張ガラス等の基板1上に、極短紫外光の反射作用を有するマスクブランクス膜2と、そのマスクブランクス膜2上にパターニングされて極短紫外光を吸収する吸収膜3とが形成されて、構成されている。
マスクブランクス膜2は、例えばSi(ケイ素)層とMo(モリブデン)層とを交互に積層した構造で構成されるが、その積層の繰り返し数が40層以上であるものが一般的である。
また、吸収膜3は、極短紫外光を吸収する材料からなるもので、例えばTaN(タンタルナイトライド)層によって構成される。ただし、吸収膜3は、極短紫外光のマスク用材料として用いることのできるものであれば、他の材料からなるものであってもよい。具体的には、TaN以外にTa(タンタル)またはTa化合物、Cr(クロム)またはCr化合物、W(タングステン)またはW化合物等が考えられる。
なお、マスクブランクス膜2と吸収膜3との間には、吸収膜3を形成する際のエッチングストッパとして、あるいは吸収膜3形成後の欠陥除去時のダメージ回避を目的として、例えばRu(ルテニウム)層やSiO2(二酸化ケイ素)またはCr(クロム)によって構成されるバッファ膜4を設けておくことが考えられる。
As shown in FIG. 1, an exposure mask is a substrate such as SiO 2 (silicon dioxide) glass or low expansion glass in order to expose and transfer a transfer image of a desired pattern onto the wafer by reflection of such ultrashort ultraviolet light. A mask blanks film 2 having an action of reflecting ultrashort ultraviolet light and an absorption film 3 that is patterned on the mask blanks film 2 and absorbs ultrashort ultraviolet light are formed on 1.
The mask blank film 2 has a structure in which, for example, Si (silicon) layers and Mo (molybdenum) layers are alternately laminated, and the number of repetitions of the lamination is generally 40 or more.
The absorption film 3 is made of a material that absorbs ultrashort ultraviolet light, and is composed of, for example, a TaN (tantalum nitride) layer. However, the absorption film 3 may be made of other materials as long as it can be used as a mask material for ultrashort ultraviolet light. Specifically, in addition to TaN, Ta (tantalum) or Ta compound, Cr (chromium) or Cr compound, W (tungsten) or W compound, and the like are conceivable.
For example, Ru (ruthenium) is used between the mask blanks film 2 and the absorption film 3 as an etching stopper when forming the absorption film 3 or for the purpose of avoiding damage when removing defects after the absorption film 3 is formed. It is conceivable to provide a buffer film 4 composed of a layer or SiO 2 (silicon dioxide) or Cr (chromium).

以上のような構成の露光用マスクを製造する場合には、基板1上にマスクブランクス膜2を成膜し、そのマスクブランクス膜2上に、必要に応じてバッファ膜4を成膜した後、さらに吸収膜3を成膜し、周知のリソグラフィ技術を用いて、その吸収膜3を所望パターンに対応する形状にパターニングすればよい。
ここで、パターニングとは、ウエハ上に転写すべき所望パターンに対応するパターン形状、すなわち当該所望パターンと略同一または略相似なパターン形状で形成されていることをいう。このようなパターン形状としては、その代表的なものとして、いわゆるライン・アンド・スペース・パターンが知られている。
パターニングの際には、マスクブランクス膜2と吸収膜3との間にバッファ膜4が形成されていれば、そのバッファ膜4がエッチングストッパとして機能することになる。なお、マスクブランクス膜2と吸収膜3とのエッチング選択比を十分に確保でき、かつ、欠陥除去時のダメージが無ければ、バッファ膜4は無くても構わない。
このようなパターニングを行うことで、上述したような構成の、所望パターンを露光転写するためのマスクパターンを有した、極短紫外光用の反射型露光用マスクが得られることになる。
When manufacturing an exposure mask having the above-described configuration, a mask blank film 2 is formed on the substrate 1, and a buffer film 4 is formed on the mask blank film 2 as necessary. Further, an absorption film 3 is formed, and the absorption film 3 may be patterned into a shape corresponding to a desired pattern using a known lithography technique.
Here, patterning refers to a pattern shape corresponding to a desired pattern to be transferred onto the wafer, that is, a pattern shape that is substantially the same as or substantially similar to the desired pattern. A typical example of such a pattern shape is a so-called line and space pattern.
When patterning, if the buffer film 4 is formed between the mask blank film 2 and the absorption film 3, the buffer film 4 functions as an etching stopper. Note that the buffer film 4 may be omitted if a sufficient etching selectivity between the mask blanks film 2 and the absorption film 3 can be secured and there is no damage at the time of defect removal.
By performing such patterning, a reflection exposure mask for extreme short ultraviolet light having a mask pattern for exposing and transferring a desired pattern as described above can be obtained.

ただし、露光用マスクの製造にあたっては、パターニングを行うのに先立ち、そのパターニングによって形成するパターンに対する補正処理が施されているものとする。すなわち、マスクパターンに対する補正処理を経た後に、当該マスクパターンを構成する吸収膜3のパターニングが行われる。これは、例えば吸収膜3のパターン側壁に傾斜が生じていても、その傾斜による影響を排除して、ウエハ上転写像の忠実性が低下してしまうのを回避するためである。   However, in manufacturing an exposure mask, it is assumed that correction processing is performed on a pattern formed by the patterning prior to patterning. That is, after the correction process for the mask pattern, the absorption film 3 constituting the mask pattern is patterned. This is because, for example, even if the pattern side wall of the absorption film 3 is inclined, the influence of the inclination is eliminated and the fidelity of the transferred image on the wafer is prevented from being lowered.

〔パターン側壁の傾斜による影響の説明〕
ここで、パターン側壁に傾斜が生じている場合に、その傾斜がウエハ上転写像に及ぼす影響について説明する。
[Explanation of the effect of pattern side wall inclination]
Here, the influence of the inclination on the transferred image on the wafer when the pattern side wall is inclined will be described.

上述したように、露光用マスクについては、周知のリソグラフィ技術を用いて吸収膜3のパターニングを行うことから、そのリソグラフィ技術の手法や手順等によっては、吸収膜3の側壁部分がマスクブランクス膜2の上面と垂直(90°)であるべきなのに対し、多ければ70°程度、一般的には80〜90°程度に傾斜してしまうことがあり得る。   As described above, with respect to the exposure mask, the absorption film 3 is patterned using a well-known lithography technique. Therefore, depending on the technique and procedure of the lithography technique, the side wall portion of the absorption film 3 may be mask blank film 2. It should be perpendicular (90 °) to the upper surface of the substrate, but if it is more, it may be inclined to about 70 °, generally about 80 to 90 °.

このような傾斜がマスクパターン側壁に生じている場合、一般的なフォトリソグラフィで用いられる透過型の露光用マスクでは、その傾斜角が異なると、ウエハ上転写像も異なったものとなることが良く知られている。ただし、透過型の露光用マスクでは、露光光がマスク表面に対して垂直に入射するため、ウエハ上転写像に生じる違いが、マスクパターンの配置に依存することはない。   When such a tilt occurs on the side wall of the mask pattern, in a transmissive exposure mask used in general photolithography, if the tilt angle is different, the transferred image on the wafer is often different. Are known. However, in a transmissive exposure mask, since exposure light is incident perpendicularly to the mask surface, the difference that occurs in the transferred image on the wafer does not depend on the arrangement of the mask pattern.

これに対して、図1に示した構成の極短紫外光を反射する反射型の露光用マスクにおいても、吸収膜3のパターン側壁に傾斜が生じている場合、その側壁角が異なると、ウエハ上転写像が異なったものになる。ところが、反射型の露光用マスクでは、極短紫外光がマスク表面に対して斜め入射するため、その入射光をマスク表面に射影した射影ベクトルとマスクパターンの構成辺とがなす角度によっては、ウエハ上転写像の異なり方に相違が生じる。つまり、反射型の露光用マスクでは、マスクパターンの側壁角が異なる場合、マスクパターンの配置に依存して、ウエハ上転写像が異なったものとなる。   On the other hand, even in the reflection type exposure mask that reflects the ultra-short ultraviolet light having the configuration shown in FIG. 1, if the pattern sidewall of the absorption film 3 is inclined, if the sidewall angle is different, the wafer The top transfer image will be different. However, in a reflective exposure mask, ultra-short ultraviolet light is incident obliquely on the mask surface, so depending on the angle formed by the projection vector that projects the incident light onto the mask surface and the sides of the mask pattern, Differences occur in the different ways of the upper transfer image. That is, in the reflection type exposure mask, when the side wall angle of the mask pattern is different, the transferred image on the wafer is different depending on the arrangement of the mask pattern.

これは、例えば図2および図3に示すように、吸収膜3のパターン側壁に、その吸収膜3の断面が順テーパ形状(マスク吸収パターン底面から表面に向かって吸収パターン幅が狭小となる形状)となる傾斜が生じている場合を例に挙げて考えると、入射光がマスクパターン構成辺に対して直交入射(図58参照)する場合(図2参照)と平行入射(図59参照)する場合(図3参照)とでは、入射光とパターン側壁との角度の関係が異なるからであり、これに応じて光の反射の仕方が異なるからである。また、例えば図4および図5に示すように、吸収膜3のパターン側壁に、その吸収膜3の断面が逆テーパ形状(マスク吸収パターン底面から表面に向かって吸収パターン幅が拡大する形状)となる傾斜が生じている場合についても、全く同様であり、入射光がマスクパターン構成辺に対して直交入射する場合(図4参照)と平行入射する場合(図5参照)とでは、入射光とパターン側壁との角度の関係が異なるからであり、これに応じて光の反射の仕方が異なるからである。   For example, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the cross section of the absorption film 3 has a forward taper shape on the pattern side wall of the absorption film 3 (a shape in which the width of the absorption pattern narrows from the bottom surface of the mask absorption pattern to the surface). ) Is taken as an example, incident light is incident on the mask pattern side (see FIG. 58) perpendicularly (see FIG. 2) and parallel incident (see FIG. 59). This is because the angle relationship between the incident light and the pattern side wall is different in the case (see FIG. 3), and the way in which the light is reflected differs accordingly. For example, as shown in FIGS. 4 and 5, the absorption film 3 has a reverse taper on the pattern side wall (a shape in which the absorption pattern width increases from the bottom surface of the mask absorption pattern to the surface). The same applies to the case where the tilt is generated, and the incident light is different between the case where the incident light is orthogonally incident on the sides of the mask pattern (see FIG. 4) and the case where the incident light is parallel incident (see FIG. 5). This is because the angle relationship with the pattern side wall is different, and the way in which light is reflected differs accordingly.

このように、反射型の露光用マスクでは、斜め入射光のマスク上への射影ベクトルとマスクパターン構成辺とがなす角度によっては、そのマスクパターンの側壁に生じている傾斜の影響が、異なる態様(具体的には、異なる変形量)でウエハ上転写像に現れるのである。したがって、マスクパターンの側壁角がマスク表面に対して垂直、すなわち90°の角度を具備しているとして、入射光がマスクパターン構成辺に対して直交入射する場合と平行入射する場合とで得られるウエハ上転写像が略同一になるように、公知技術を用いた補正処理を行っても、マスクパターンの側壁に傾斜が生じていると、その傾斜による影響を排除することができず、その傾斜による影響でウエハ上転写像の忠実性が低下してしまうのである。   As described above, in the reflection type exposure mask, depending on the angle formed by the projection vector of obliquely incident light onto the mask and the side of the mask pattern, the influence of the inclination generated on the side wall of the mask pattern differs. It appears in the transfer image on the wafer (specifically, different deformation amounts). Therefore, it can be obtained when the incident angle of the incident light is perpendicularly incident on the side of the mask pattern and when the incident is parallel, assuming that the side wall angle of the mask pattern is perpendicular to the mask surface, that is, an angle of 90 °. Even if correction processing using a known technique is performed so that the transferred images on the wafer are substantially the same, if the side wall of the mask pattern is inclined, the influence of the inclination cannot be eliminated, and the inclination As a result, the fidelity of the transferred image on the wafer decreases.

〔マスク補正方法の概要〕
上述したように、マスクパターンの側壁に生じている傾斜の影響でウエハ上転写像の忠実性が低下すると、所望の形状とは異なる転写像が得られることになる。そこで、図1に示した露光用マスクを製造する場合には、吸収膜3の側壁に傾斜が生じた場合であっても、所望形状の転写像を得るべく、吸収膜3をパターニングするのに先立って、マスクパターンに対する補正を行うようにする。
[Outline of mask correction method]
As described above, when the fidelity of the transfer image on the wafer is lowered due to the influence of the inclination generated on the side wall of the mask pattern, a transfer image different from the desired shape is obtained. Therefore, when the exposure mask shown in FIG. 1 is manufactured, even if the side wall of the absorption film 3 is inclined, the absorption film 3 is patterned to obtain a transfer image having a desired shape. Prior to this, the mask pattern is corrected.

ここで、本発明に係るマスク補正方法について説明する。ここで説明するマスク補正方法は、上述したマスクパターン側壁の傾斜の影響によるウエハ上転写像の変形を補正するためのものである。   Here, the mask correction method according to the present invention will be described. The mask correction method described here is for correcting the deformation of the transfer image on the wafer due to the influence of the inclination of the mask pattern side wall described above.

ここで説明するマスク補正方法では、図6に示すように、先ず、直交入射の場合と平行入射の場合とで、ウエハ上転写パターン幅が略同一になるように、マスク上図形形状を補正する(ステップ101、以下ステップを「S」と略す)。具体的には、瞳を通過する光量を直交入射と平行入射の場合で略同一にすべく、4倍マスク上での直交入射に対するラインパターン幅を細らせることで瞳通過光量を増大させ、マスク上直交入射による光量損失を補償すればよい。すなわち、平行入射の場合での瞳通過光量Qparallelに対して斜め入射の場合での瞳通過光量Qoff-axisの比Qrを、以下の(2)式を用いて求め、その瞳通過光量比Qrが「1」に等しくなるように、直交入射に対するラインパターン幅を細らせればよい。このとき、Qrは、マスクパターン側壁角90°の場合で求めるものとする。 In the mask correction method described here, as shown in FIG. 6, first, the figure shape on the mask is corrected so that the on-wafer transfer pattern widths are substantially the same in the case of orthogonal incidence and in the case of parallel incidence. (Step 101, the following steps are abbreviated as “S”). Specifically, in order to make the amount of light passing through the pupil substantially the same in the case of orthogonal incidence and parallel incidence, the pupil patterning light amount is increased by narrowing the line pattern width for orthogonal incidence on the quadruple mask, What is necessary is just to compensate the light quantity loss by orthogonal incidence on a mask. That is, the ratio Q r of the pupil passing light quantity Q off-axis in the case of oblique incidence with respect to the pupil passing light quantity Q parallel in the case of parallel incidence is obtained using the following equation (2), and the pupil passing light quantity The line pattern width for orthogonal incidence may be narrowed so that the ratio Q r becomes equal to “1”. At this time, Q r is obtained when the mask pattern side wall angle is 90 °.

r=Qoff-axis/Qparallel・・・(2) Q r = Q off-axis / Q parallel (2)

これは、平行入射での瞳通過光量を基準にしたことに相当する。瞳通過光量比Qrが「1」に等しくなるように直交入射に対するラインパターン幅を細らせる補正を行うと、例えば吸収膜3がTaによって形成され、その厚さが108nmで、かつ、マスク上法線に対する斜め入射角度が6.6°の場合であれば、瞳通過光量の補正前では4倍マスク上でウエハ上22nmのラインに対応する線幅が88nmであるのに対し、補正後ではマスク上線幅が70nmである。すなわち、負のバイアス量として18nmの補正を行うことになる。したがって、マスク上ラインパターンを形成するための吸収膜3のパターン幅は78nmとすればよい。あるいは、平行入射と直交入射とで、ウエハ上転写パターン幅が略同一になるように、マスク上パターン幅を適宜設定してもよい。 This is equivalent to using the pupil passing light amount at parallel incidence as a reference. When correction is performed to narrow the line pattern width for orthogonal incidence so that the pupil-passing light quantity ratio Q r is equal to “1”, for example, the absorption film 3 is formed of Ta, the thickness thereof is 108 nm, and the mask If the oblique incident angle with respect to the upper normal is 6.6 °, the line width corresponding to the 22 nm line on the wafer is 88 nm on the quadruple mask before correction of the amount of light passing through the pupil, whereas the mask after correction is 88 nm. The upper line width is 70 nm. That is, 18 nm correction is performed as a negative bias amount. Therefore, the pattern width of the absorption film 3 for forming the on-mask line pattern may be 78 nm. Alternatively, the on-mask pattern width may be appropriately set so that the on-wafer transfer pattern width is substantially the same for parallel incidence and orthogonal incidence.

そして、平行入射と直交入射の場合でウエハ上転写パターン幅を略同一にする補正を行った後は、次いで、マスクパターン側壁の傾斜の影響に対する補正を行う。そのために、先ず、補正処理後に形成されるであろう吸収膜3の側壁の傾斜角を認識する(S102)。傾斜角が一様でない場合には、側壁形状も併せて認識する。側壁傾斜角乃至側壁形状を認識する手法としては、大別して、以下の3種類が挙げられる。   Then, after correcting the transfer pattern width on the wafer to be substantially the same in the case of parallel incidence and orthogonal incidence, correction for the influence of the inclination of the mask pattern side wall is then performed. For this purpose, first, the inclination angle of the side wall of the absorption film 3 that will be formed after the correction processing is recognized (S102). If the inclination angle is not uniform, the side wall shape is also recognized. The methods for recognizing the side wall inclination angle or the side wall shape are roughly classified into the following three types.

第1の手法では、補正処理後に形成されるであろう吸収膜3についての形成条件と同条件で露光用マスクのテストモデルを形成し、そのテストモデルにおけるマスク断面形状から、マスクパターン側壁角を直接検出することで、その側壁角を認識する。側壁角の検出は、例えばマスク断面を走査型電子顕微鏡で観察することで行えばよい。   In the first method, a test model of the exposure mask is formed under the same conditions as the formation conditions for the absorption film 3 that will be formed after the correction process, and the mask pattern side wall angle is determined from the mask cross-sectional shape in the test model. By detecting directly, the side wall angle is recognized. The side wall angle may be detected by, for example, observing the mask cross section with a scanning electron microscope.

また、第2の手法では、第1の手法の場合と同様にテストモデルを形成し、そのテストモデルにおけるパターン側壁角を直接原子間力顕微鏡のような探針法で検出することで、その側壁角を認識する。原子間力顕微鏡以外の非破壊検査を利用して行ってもよい。   In the second method, a test model is formed in the same manner as in the first method, and the pattern sidewall angle in the test model is directly detected by a probe method such as an atomic force microscope. Recognize corners. You may carry out using nondestructive inspections other than an atomic force microscope.

また、第3の手法では、第1または第2の手法の場合と同様にテストモデルを形成してそのテストモデルを用い、またはテストモデルを用いずに公知のシミュレーション技術を用いて、入射光を反射して得られるマスクパターンからの回折光の強度を検出することで、そのマスクパターンにおける側壁角を認識する。これは、瞳通過光量比Qrが「1」に等しくなるように直交入射に対するラインパターン幅を細らせた場合でも、マスク上パターン側壁に傾斜があると、その側壁角により瞳通過光量比Qrが変化することに基づくものである。すなわち、ウエハ上の結像に寄与する低次の回折光の強度と、結像に寄与しない高次の回折光の強度とが、側壁角によってそれぞれ異なる現象を利用したものである。なお、この第3の手法による側壁角の認識については、その詳細を後述する。 In the third method, a test model is formed in the same manner as in the first or second method and the test model is used, or a known simulation technique is used without using the test model. By detecting the intensity of diffracted light from the mask pattern obtained by reflection, the side wall angle in the mask pattern is recognized. This, even when the pupil passes light quantity ratio Q r is allowed thinned line pattern width to orthogonal incidence to equal "1", when there is a tilt in the mask on the pattern sidewalls, the pupil passes light quantity ratio by the sidewall angle This is based on the change of Q r . That is, a phenomenon in which the intensity of low-order diffracted light that contributes to image formation on the wafer and the intensity of high-order diffracted light that does not contribute to image formation differ depending on the side wall angle. The details of the recognition of the sidewall angle by the third method will be described later.

以上のような第1〜第3のいずれかの手法により吸収膜3の側壁における傾斜、すなわちマスクパターン側壁角乃至側壁形状を認識した後は、続いて、そのマスクパターン側壁角乃至側壁形状の認識結果を基に、当該マスクパターンに対する補正量を決定し、その決定した補正量でのマスクパターンに対する補正処理を行う(S103)。   After recognizing the inclination on the side wall of the absorption film 3, that is, the mask pattern side wall angle or the side wall shape, by any one of the first to third methods as described above, the mask pattern side wall angle or the side wall shape is subsequently recognized. Based on the result, a correction amount for the mask pattern is determined, and a correction process for the mask pattern with the determined correction amount is performed (S103).

補正量の決定は、斜め入射光をマスク面上に射影した射影ベクトルとマスクパターンの構成辺とがなす角度と、その構成辺を形成する吸収膜3の側壁の傾斜角と、傾斜角の違いによる転写像の変形量との間の対応関係を予め特定して、例えばテーブル形式等で対応関係情報として記憶保持しておき、側壁角を認識したら、その認識結果と記憶保持している対応関係情報とを基にして行えばよい。その際に基にする対応関係については、その詳細を後述する。   The correction amount is determined by the difference between the angle formed by the projection vector obtained by projecting the oblique incident light onto the mask surface and the constituent side of the mask pattern, the inclination angle of the side wall of the absorption film 3 forming the constituent side, and the inclination angle. The correspondence relationship between the deformation amount of the transferred image by the above is specified in advance and stored as correspondence information in a table format, for example, and when the side wall angle is recognized, the recognition result and the correspondence relationship stored and retained It can be done based on information. Details of the correspondence relationship based on this will be described later.

またマスクパターンに対する補正処理については、例えば、マスクパターンに対する場合であれば、当該マスクパターンの図形補正によって行えばよい。図形補正としては、パターン線幅の可変が挙げられる。また、図形補正ではなく、形成する吸収膜3の形成膜厚の補正を行ってもよい。さらには、マスクパターンに対してではなく、光学系に対して行ってもよく、具体的には当該光学系に生じる波面の補正を行うことも考えられる。なお、これらの補正処理については、公知技術を利用して行えばよいため、ここではその詳細な説明を省略する。   The correction process for the mask pattern may be performed by figure correction of the mask pattern, for example, in the case of the mask pattern. Examples of the figure correction include variable pattern line width. In addition, the formed film thickness of the absorbing film 3 to be formed may be corrected instead of the figure correction. Furthermore, it may be performed not on the mask pattern but on the optical system. Specifically, it is conceivable to correct a wavefront generated in the optical system. Since these correction processes may be performed using a known technique, a detailed description thereof is omitted here.

この補正処理によって、当該補正後のマスクパターンでは、露光光が斜め入射する場合において、そのマスクパターン側壁に傾斜が生じていても、その傾斜の影響に適切に対応した補正量での補正が行われたものとなる。つまり、その補正処理後のマスクパターンによれば所望の線幅および形状の転写像をウエハ上へ露光転写し得るようになる。   With this correction process, in the mask pattern after correction, even when the exposure light is incident obliquely, even if the mask pattern side wall is inclined, correction is performed with a correction amount appropriately corresponding to the influence of the inclination. It will be broken. That is, according to the mask pattern after the correction process, a transfer image having a desired line width and shape can be exposed and transferred onto the wafer.

したがって、上述した各工程を含むマスク補正方法およびそのマスク補正方法を経て得られる露光用マスクによれば、露光光がマスク面上に斜め入射する場合に、マスクパターンを構成する吸収膜3の側壁が傾斜を有していても、マスクパターンの補正によって、所望線幅および所望形状の転写像をウエハ上へ露光転写し得るので、パターン側壁の傾斜による影響を排除することが可能となる。したがって、パターン側壁の傾斜による影響でウエハ上転写像の忠実性が低下してしまうのを回避できるようになり、当該転写像を所望通り(設計通り)のものとすることが可能となる。つまり、上述した各工程を含む補正を行うことで、極短紫外光を用いたリソグラフィ工程を経て得られる半導体装置の性能向上を図れるようになる。   Therefore, according to the mask correction method including the steps described above and the exposure mask obtained through the mask correction method, when the exposure light is obliquely incident on the mask surface, the sidewall of the absorption film 3 constituting the mask pattern Even if the pattern has an inclination, a transfer image having a desired line width and a desired shape can be exposed and transferred onto the wafer by correcting the mask pattern, so that the influence of the inclination of the pattern side wall can be eliminated. Therefore, it becomes possible to avoid the fidelity of the transferred image on the wafer from being deteriorated due to the influence of the inclination of the pattern side wall, and the transferred image can be made as desired (as designed). In other words, by performing the correction including the above-described steps, it is possible to improve the performance of the semiconductor device obtained through the lithography process using ultrashort ultraviolet light.

〔側壁角認識の具体例〕
次に、上述した一連のマスク補正処理のうち、マスクパターン側壁角乃至側壁形状の認識について、特に第3の手法を用いて認識を行う場合について、具体例を挙げて説明する。
[Specific example of side wall angle recognition]
Next, in the series of mask correction processes described above, a case where the recognition of the mask pattern sidewall angle or the sidewall shape is performed using the third method will be described with a specific example.

はじめに、ウエハ上の結像に寄与する低次の回折光の強度が側壁角によって変化する様子について説明する。
ここで、平行入射でのマスクパターン側壁角90°に対する瞳通過光量Qparallelを基準とした、マスクパターン側壁に傾斜がある場合の瞳通過光量Qsidewallの比Qrsを、改めて以下の(3)式のように定義する。
First, how the intensity of low-order diffracted light that contributes to image formation on the wafer varies depending on the side wall angle will be described.
Here, the ratio Q rs of the pupil passing light amount Q sidewall when the mask pattern side wall is inclined with reference to the pupil passing light amount Q parallel with respect to the mask pattern side wall angle 90 ° in parallel incidence is again shown in the following (3). Define it like an expression.

rs=Qsidewall/Qparallel・・・(3) Q rs = Q sidewall / Q parallel (3)

この(3)式において、瞳通過光量Qsidewallは、平行入射および直交入射の両方に対して定義される。
図7〜図10は、瞳通過光量Qsidewallの具体例を示す説明図である。図7はウエハ上で所望のラインパターン幅22nmをピッチ44nmで得るための、マスクパターン側壁が順テーパ形状の傾斜の場合に対するQrs、図8はウエハ上で所望のラインパターン幅44nmをピッチ88nmで得るための、マスクパターン側壁が順テーパ形状の傾斜の場合に対するQrsである。また、図9はウエハ上で所望のラインパターン幅22nmをピッチ88nmで得るための、マスクパターン側壁が逆テーパ形状の傾斜の場合に対するQrs、図10はウエハ上で所望のラインパターン幅44nmをピッチ88nmで得るための、マスクパターン側壁が逆テーパ形状の傾斜の場合に対するQrsである。なお、ラインパターンとは、マスク面上における吸収膜3で遮光されてウエハ上に転写されるパターンのことであり、また所望のウエハ上のラインパターン幅とは、マスクパターン側壁角90°で得られるラインパターン幅のことである。
In this equation (3), the pupil passing light amount Q sidewall is defined for both parallel incidence and orthogonal incidence.
7-10 is explanatory drawing which shows the specific example of pupil passing light quantity Q sidewall . 7 shows Q rs for the case where the mask pattern side wall is inclined in a forward tapered shape to obtain a desired line pattern width of 22 nm on the wafer at a pitch of 44 nm, and FIG. 8 shows the desired line pattern width of 44 nm on the wafer at a pitch of 88 nm. Q rs for the case where the mask pattern side wall has a forward tapered inclination. FIG. 9 shows Q rs for the case where the mask pattern side wall is inclined in an inversely tapered shape to obtain a desired line pattern width of 22 nm on the wafer at a pitch of 88 nm, and FIG. 10 shows the desired line pattern width of 44 nm on the wafer. Q rs for the case where the mask pattern side wall has an inversely tapered slope for obtaining a pitch of 88 nm. The line pattern is a pattern that is light-shielded by the absorption film 3 on the mask surface and transferred onto the wafer, and the desired line pattern width on the wafer is obtained with a mask pattern sidewall angle of 90 °. It is the line pattern width.

これら図7および図8に示した順テーパ形状の場合に対するQrsからも明らかなように、マスクパターン側壁角に対する瞳通過光量は、平行入射と直交入射とで異なっている。同様に、図9および図10に示した逆テーパ形状の場合についても、マスクパターン側壁角に対する瞳通過光量は、平行入射と直交入射とで異なっている。つまり、マスク上に露光光が斜め入射する場合には、マスクパターン側壁角に対する瞳通過光量が平行入射と直交入射で異なるため、ウエハ上に転写するパターン幅も平行入射と直交入射で異なるものとなるのである。 As is apparent from Q rs for the case of the forward tapered shape shown in FIGS. 7 and 8, the amount of light passing through the pupil with respect to the mask pattern side wall angle differs between parallel incidence and orthogonal incidence. Similarly, in the case of the inversely tapered shape shown in FIGS. 9 and 10, the amount of light passing through the pupil with respect to the mask pattern side wall angle is different between parallel incidence and orthogonal incidence. That is, when the exposure light is incident obliquely on the mask, the amount of light passing through the pupil with respect to the mask pattern side wall angle differs between parallel incidence and orthogonal incidence, so the pattern width transferred onto the wafer also differs between parallel incidence and orthogonal incidence. It becomes.

続いて、結像に寄与しない高次の回折光の強度と側壁角との関係について説明する。図11は、高次回折光の強度を検出してマスクパターン側壁角を認識する場合の概要を模式的に示す説明図である。図例のように、吸収膜3によって形成されるマスクパターンは、ライン・アンド・スペース・パターンで構成されることが望ましい。ただし、ライン・アンド・スペースパターンに限定されることはなく、他のパターン、例えば密集配置したホールパターンであってもよい。また、ここでは、反射光軸に沿って0次回折光が伝搬していくので、図中に示したように回折光の次数のマイナスとプラスを定義している。   Next, the relationship between the intensity of higher-order diffracted light that does not contribute to image formation and the sidewall angle will be described. FIG. 11 is an explanatory view schematically showing an outline when the mask pattern side wall angle is recognized by detecting the intensity of high-order diffracted light. As shown in the figure, the mask pattern formed by the absorption film 3 is preferably composed of a line and space pattern. However, the pattern is not limited to the line and space pattern, and may be another pattern, for example, a hole pattern densely arranged. Here, since the 0th-order diffracted light propagates along the reflected optical axis, the minus and plus orders of the diffracted light are defined as shown in the figure.

回折光の強度を測定するには、例えばマイナス次数の高次回折光の強度を検出することが考えられる。   In order to measure the intensity of diffracted light, for example, it is conceivable to detect the intensity of minus-order high-order diffracted light.

図12は、ウエハ上でライン幅44nmのパターンをピッチ88nmで得るためのマスク上ライン・アンド・スペース・パターンから得られる高次回折光強度を、マスクパターン側壁角の関係として示した図である。ここでは、マスク上斜め入射角を6.6°に設定したため、−6次回折光の伝搬方向がマスク上露光光の入射方向に一致する。そこで、−7次以上の高次回折光の強度を検出するために、これらの回折光の強度を示している。−7次回折光から−10次回折光の強度は、順テーパ形状および逆テーパ形状のいずれの場合も、側壁が垂直形状から乖離するのに伴って(90°から傾斜角が小さくなるに伴って)減少する傾向を示している。順テーパ形状と逆テーパ形状の場合の違いは、−9次回折光と−10次回折光を比較することで区別できる。順テーパ形状の場合は、図12(a)に示すように、−9次回折光と−10次回折光の強度が、側壁角が80°から70°の間で異なっている。一方、逆テーパ形状の場合では、図12(b)に示すように、−9次回折光と−10次回折光の強度が、側壁角が80°以下で略等しくなっている。さらに、順テーパ形状と逆テーパ形状の場合の違いは、−7次回折光と−8回折光を比較することでも区別できる。順テーパ形状の場合は、図12(a)に示すように、−7次回折光と−8回折光の強度が、側壁角が70°以下で略等しくなっている。一方、逆テーパ形状の場合には、図12(b)に示すように、−7次回折光と−8回折光の強度が、側壁角によらず異なっている。   FIG. 12 is a diagram showing the high-order diffracted light intensity obtained from the on-mask line-and-space pattern for obtaining a pattern with a line width of 44 nm on the wafer at a pitch of 88 nm, as a relation of the mask pattern sidewall angle. Here, since the oblique incident angle on the mask is set to 6.6 °, the propagation direction of the −6th order diffracted light coincides with the incident direction of the exposure light on the mask. Therefore, in order to detect the intensity of higher-order diffracted light of −7th order or higher, the intensity of these diffracted lights is shown. The intensity of the −7th order diffracted light to the −10th order diffracted light is as the side wall deviates from the vertical shape in both the forward taper shape and the reverse taper shape (as the inclination angle decreases from 90 °). It shows a decreasing trend. The difference between the forward tapered shape and the reverse tapered shape can be distinguished by comparing the −9th order diffracted light and the −10th order diffracted light. In the case of the forward tapered shape, as shown in FIG. 12A, the intensities of the −9th order diffracted light and the −10th order diffracted light are different between the side wall angles of 80 ° and 70 °. On the other hand, in the case of the reverse taper shape, as shown in FIG. 12B, the intensities of the −9th order diffracted light and the −10th order diffracted light are substantially equal when the side wall angle is 80 ° or less. Furthermore, the difference between the forward taper shape and the reverse taper shape can also be distinguished by comparing the −7th order diffracted light and the −8 diffracted light. In the case of a forward tapered shape, as shown in FIG. 12A, the intensities of the −7th order diffracted light and the −8th diffracted light are substantially equal when the side wall angle is 70 ° or less. On the other hand, in the case of the reverse taper shape, as shown in FIG. 12B, the intensities of the −7th order diffracted light and the −8th diffracted light are different regardless of the side wall angle.

図13は、ウエハ上でライン幅22nmのパターンをピッチ44nmで得るためのマスク上ライン・アンド・スペース・パターンから得られる高次回折光強度を、マスクパターン側壁角の関係として示した図である。ここでは、マスク上斜め入射角を6.6°に設定したため、−3次回折光の伝搬方向がマスク上露光光の入射方向に一致する。そこで、−4次以上の高次回折光の強度を示している。−4次回折光の強度は、順テーパ形状および逆テーパ形状のいずれの場合も、側壁が垂直形状から乖離するのに伴って(90°から傾斜角が小さくなるに伴って)減少する傾向を示している。順テーパ形状と逆テーパ形状の場合の違いは、−5次回折光の強度と−6次回折光以上の高次回折光の強度を比較することで区別できる。順テーパ形状の場合は、図13(a)に示すように、−6次回折光の強度が、側壁角によらずほとんど検出されない。一方、逆テーパ形状の場合は、図13(b)に示すように、−6次以上の回折光の強度が、側壁が垂直形状から乖離するに従って(90°から傾斜角が小さくなるに従って)増大する。   FIG. 13 is a diagram showing the high-order diffracted light intensity obtained from the on-mask line-and-space pattern for obtaining a pattern with a line width of 22 nm on the wafer at a pitch of 44 nm, as a relation of the mask pattern side wall angle. Here, since the oblique incidence angle on the mask is set to 6.6 °, the propagation direction of the third-order diffracted light coincides with the incident direction of the exposure light on the mask. Therefore, the intensity of higher-order diffracted light of −4th order or higher is shown. The intensity of the fourth-order diffracted light tends to decrease as the side wall deviates from the vertical shape (as the inclination angle decreases from 90 °) in both the forward tapered shape and the reverse tapered shape. ing. The difference between the forward taper shape and the reverse taper shape can be distinguished by comparing the intensity of the −5th order diffracted light and the intensity of higher order diffracted light higher than the −6th order diffracted light. In the case of the forward taper shape, as shown in FIG. 13A, the intensity of the −6th order diffracted light is hardly detected regardless of the side wall angle. On the other hand, in the case of the reverse taper shape, as shown in FIG. 13B, the intensity of the -6th order or higher diffracted light increases as the side wall deviates from the vertical shape (as the inclination angle decreases from 90 °). To do.

このように、マスクパターン側壁が順テーパ形状または逆テーパ形状の傾斜を有している場合には、高次回折光を検出することで、側壁角を特定し、かつ、順テーパ形状と逆テーパ形状を区別できる。つまり、高次回折光を検出すれば、その検出結果を基にして、マスクパターン側壁角乃至側壁形状の認識を行うことができるのである。   Thus, when the mask pattern sidewall has a forward tapered shape or an inversely tapered shape, the sidewall angle is specified by detecting high-order diffracted light, and the forward tapered shape and the reverse tapered shape are detected. Can be distinguished. That is, if high-order diffracted light is detected, the mask pattern side wall angle or side wall shape can be recognized based on the detection result.

〔補正量決定の際に基にする対応関係の具体例〕
次に、側壁角乃至側壁形状の認識から補正量の決定を行う際に基にする対応関係、すなわち斜め入射光をマスク面上に射影した射影ベクトルとマスクパターンの構成辺とがなす角度と、その構成辺を形成するマスクパターン側壁の傾斜角と、転写像の変形量との間の対応関係について、具体例を挙げて説明する。
[Specific example of correspondence based on correction amount determination]
Next, the correspondence based on determining the correction amount from the recognition of the side wall angle or the side wall shape, that is, the angle formed by the projection vector obtained by projecting the oblique incident light on the mask surface and the side of the mask pattern, The correspondence relationship between the inclination angle of the side wall of the mask pattern forming the constituent side and the deformation amount of the transferred image will be described with a specific example.

先ず、対応関係の具体例として、平行入射と直交入射でのパターン側壁角と転写像の線幅との関係の特徴を、パターン側壁が順テーパ形状であり、かつ、ウエハ上所望のパターン線幅が44nmの場合を例に挙げて説明する。なお、以下の説明では、マスク上法線に対する露光光の斜め入射角を6.6°、投影光学系のレンズの開口数(NA)を0.25、有効光源径(σ)を0.8とする。   First, as a specific example of the correspondence relationship, the characteristics of the relationship between the pattern sidewall angle at parallel incidence and orthogonal incidence and the line width of the transferred image are shown. The pattern sidewall has a forward taper shape and the desired pattern line width on the wafer. The case where is 44 nm will be described as an example. In the following description, the oblique incident angle of the exposure light with respect to the normal on the mask is 6.6 °, the numerical aperture (NA) of the lens of the projection optical system is 0.25, and the effective light source diameter (σ) is 0.8.

図14は、パターン線幅とパターンピッチの関係を、順テーパ形状におけるパターン側壁角をパラメータとして、平行入射と直交入射の場合のそれぞれについて示した図である。図例によれば、側壁が垂直形状から乖離するのに伴って(90°から傾斜角が小さくなるに伴って)、平行入射と直交入射の線幅差が増加することがわかる。
図15〜図17は、平行入射と直交入射の線幅差の増加を所望の線幅で規格化して百分率で示した結果を、パターンピッチをパラメータとして示した図である。図15はTaからなる吸収膜3の膜厚が64nmの場合の例示であり、図16はTaからなる吸収膜3の膜厚が86nmの場合の例示であり、図17はTaからなる吸収膜3の膜厚が108nmの場合の例示である。これらによれば、いずれのパターンピッチでも、側壁が垂直形状から乖離するのに伴って(90°から傾斜角が小さくなるに伴って)、線幅差が大きくなることがわかる。さらには、吸収膜3の膜厚が大きくなるのに伴って線幅差も大きくなっている。
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the pattern line width and the pattern pitch for each of parallel incidence and orthogonal incidence with the pattern side wall angle in the forward tapered shape as a parameter. According to the example of the figure, it can be seen that as the side wall deviates from the vertical shape (as the inclination angle decreases from 90 °), the line width difference between parallel incidence and orthogonal incidence increases.
FIG. 15 to FIG. 17 are graphs showing the result of normalizing the difference in line width difference between parallel incidence and orthogonal incidence with a desired line width and representing it as a percentage, using the pattern pitch as a parameter. 15 shows an example when the film thickness of the absorption film 3 made of Ta is 64 nm, FIG. 16 shows an example when the film thickness of the absorption film 3 made of Ta is 86 nm, and FIG. 17 shows an absorption film made of Ta. This is an example when the film thickness of No. 3 is 108 nm. According to these figures, it can be seen that, regardless of the pattern pitch, the line width difference increases as the side wall deviates from the vertical shape (as the inclination angle decreases from 90 °). Furthermore, as the film thickness of the absorption film 3 increases, the line width difference also increases.

図18は、パターン側壁が垂直形状から乖離する許容度(90°からの許容乖離角)の具体例を示した図である。図例には、所望の線幅に対して許容線幅差を0.5%、1.0%および2.0%に設定した場合を示している。
図例のように、パターン側壁の許容乖離角は、そのパターン側壁を形成する吸収膜3のTa膜厚が小さいと大きくなる。特に、許容線幅差を2.0%に設定した場合は、許容乖離角は10°よりも大きくなる。Ta膜厚が64nmの場合は、さらに許容乖離角は30°よりも大きくなる。また、許容線幅差を1.0%に設定した場合は、Ta膜厚が大きくても、許容乖離角は5°に確保できる。
ここで、平行入射と直交入射の線幅差は、マスク上に露光光が斜めに入射することで生じる現象であって、従来のフォトリソグラフィのようにマスク上に露光光が垂直に入射する場合は生じないものであるから、許容線幅差はできるだけ小さいことが望ましい。
しかしながら、許容線幅差を0.5%に設定した場合は、Ta膜厚が大きいと許容乖離角が5°以下になり、マスクパターンの形成加工が困難になるおそれがある。したがって、その場合には、Ta膜厚を例えば64nmに小さくするか、あるいはマスクパターンの補正を行えばよい。
FIG. 18 is a diagram showing a specific example of the tolerance (allowable deviation angle from 90 °) that the pattern sidewall deviates from the vertical shape. In the illustrated example, the allowable line width difference is set to 0.5%, 1.0%, and 2.0% with respect to the desired line width.
As shown in the figure, the allowable deviation angle of the pattern side wall increases when the Ta film thickness of the absorption film 3 that forms the pattern side wall is small. In particular, when the allowable line width difference is set to 2.0%, the allowable deviation angle becomes larger than 10 °. When the Ta film thickness is 64 nm, the allowable deviation angle is further larger than 30 °. Further, when the allowable line width difference is set to 1.0%, the allowable deviation angle can be ensured to 5 ° even if the Ta film thickness is large.
Here, the difference in line width between parallel incidence and orthogonal incidence is a phenomenon that occurs when exposure light is incident obliquely on the mask, and when exposure light is incident vertically on the mask as in conventional photolithography. Therefore, it is desirable that the allowable line width difference be as small as possible.
However, when the allowable line width difference is set to 0.5%, if the Ta film thickness is large, the allowable deviation angle becomes 5 ° or less, which may make it difficult to form the mask pattern. Therefore, in that case, the Ta film thickness may be reduced to, for example, 64 nm, or the mask pattern may be corrected.

続いて、平行入射と直交入射でのパターン側壁角と転写像の線幅との関係の特徴を、パターン側壁が順テーパ形状であり、かつ、ウエハ上所望のパターン線幅が22nmの場合を例に挙げて説明する。
図19は、パターン線幅とパターンピッチの関係を、順テーパ形状におけるパターン側壁角をパラメータとして、平行入射と直交入射の場合のそれぞれについて示した図である。図例によれば、側壁が垂直形状から乖離するのに伴って(90°から傾斜角が小さくなるに伴って)、平行入射と直交入射の線幅差が増加することがわかる。
図20〜図22は、平行入射と直交入射の線幅差の増加を所望の線幅で規格化して百分率で示した結果を、パターンピッチをパラメータとして示した図である。図20はTaからなる吸収膜3の膜厚が64nmの場合の例示であり、図21はTaからなる吸収膜3の膜厚が86nmの場合の例示であり、図22はTaからなる吸収膜3の膜厚が108nmの場合の例示である。これらによれば、いずれのパターンピッチでも、側壁が垂直形状から乖離するのに伴って(90°から傾斜角が小さくなるのに伴って)、線幅差が大きくなることがわかる。さらには、吸収膜3の膜厚が大きくなるのに伴って線幅差も大きくなっている。特に、パターンピッチが44nmの密集パターン配置において顕著である。これは、密集パターンでは、ウエハ上での光強度コントラストが低下して、側壁角の影響が大きくなるためである。
Next, the characteristics of the relationship between the pattern sidewall angle at parallel incidence and orthogonal incidence and the line width of the transferred image are shown as an example when the pattern sidewall has a forward taper shape and the desired pattern line width on the wafer is 22 nm. Will be described.
FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the pattern line width and the pattern pitch for each of parallel incidence and orthogonal incidence with the pattern side wall angle in the forward tapered shape as a parameter. According to the example of the figure, it can be seen that as the side wall deviates from the vertical shape (as the inclination angle decreases from 90 °), the line width difference between parallel incidence and orthogonal incidence increases.
20 to 22 are graphs showing the result of normalizing the increase in the line width difference between the parallel incidence and the orthogonal incidence with a desired line width and representing the result as a percentage, using the pattern pitch as a parameter. 20 shows an example when the film thickness of the absorption film 3 made of Ta is 64 nm, FIG. 21 shows an example when the film thickness of the absorption film 3 made of Ta is 86 nm, and FIG. 22 shows an absorption film made of Ta. This is an example when the film thickness of No. 3 is 108 nm. According to these figures, it can be seen that, at any pattern pitch, the line width difference increases as the side wall deviates from the vertical shape (as the inclination angle decreases from 90 °). Furthermore, as the film thickness of the absorption film 3 increases, the line width difference also increases. This is particularly remarkable in a dense pattern arrangement with a pattern pitch of 44 nm. This is because the dense pattern reduces the light intensity contrast on the wafer and increases the influence of the sidewall angle.

図23は、パターン側壁が垂直形状から乖離する許容度(90°からの許容乖離角)の具体例を示した図である。図例では、パターンピッチが44nmの密集パターンでの線幅差を考慮していない。また、図例には、所望の線幅に対して許容線幅差を1.0%および2.0%に設定した場合を示している。
図例のように、パターン側壁の許容乖離角は、そのパターン側壁を形成する吸収膜3のTa膜厚が小さいと大きくなる。例えば、許容線幅差を1.0%に設定した場合は、Ta膜厚が64nmで、許容乖離角を5°に確保できる。また、許容線幅差を2.0%に設定した場合は、Ta膜厚が90nm以下で、許容乖離角を5°以上に確保できる。その一方で、許容線幅差が0.5%の場合には、許容乖離角を得ることができない。さらに、パターンピッチが44nmの密集パターンを考慮すると、許容線幅差を大きく設定したとしても許容乖離角は得ることができない。したがって、これらの場合には、マスクパターンの補正を行う必要が生じる。
FIG. 23 is a diagram illustrating a specific example of the tolerance (allowable deviation angle from 90 °) that the pattern side wall deviates from the vertical shape. In the illustrated example, the line width difference in a dense pattern having a pattern pitch of 44 nm is not considered. In the example of the figure, the allowable line width difference is set to 1.0% and 2.0% with respect to the desired line width.
As shown in the figure, the allowable deviation angle of the pattern side wall increases when the Ta film thickness of the absorption film 3 that forms the pattern side wall is small. For example, when the allowable line width difference is set to 1.0%, the Ta film thickness is 64 nm and the allowable deviation angle can be secured to 5 °. Further, when the allowable line width difference is set to 2.0%, the Ta film thickness is 90 nm or less, and the allowable deviation angle can be secured to 5 ° or more. On the other hand, when the allowable line width difference is 0.5%, the allowable deviation angle cannot be obtained. Furthermore, when considering a dense pattern with a pattern pitch of 44 nm, an allowable deviation angle cannot be obtained even if the allowable line width difference is set large. Therefore, in these cases, it is necessary to correct the mask pattern.

次いで、平行入射と直交入射でのパターン側壁角と転写像の線幅との関係の特徴を、パターン側壁が逆テーパ形状であり、かつ、ウエハ上所望のパターン線幅が44nmの場合を例に挙げて説明する。
図24は、パターン線幅とパターンピッチの関係を、逆テーパ形状におけるパターン側壁角をパラメータとして、平行入射と直交入射の場合のそれぞれについて示した図である。図例によれば、側壁が垂直形状から乖離するのに伴って(90°から傾斜角が小さくなるに伴って)、平行入射と直交入射の線幅差が増加することがわかる。
図25〜図27は、平行入射と直交入射の線幅差の増加を所望の線幅で規格化して百分率で示した結果を、パターンピッチをパラメータとして示した図である。図25はTaからなる吸収膜3の膜厚が64nmの場合の例示であり、図26はTaからなる吸収膜3の膜厚が86nmの場合の例示であり、図27はTaからなる吸収膜3の膜厚が108nmの場合の例示である。これらによれば、いずれのパターンピッチでも、側壁が垂直形状から乖離するのに伴って(90°から傾斜角が小さくなるのに伴って)、線幅差が大きくなることがわかる。さらには、吸収膜3の膜厚が大きくなるのに伴って線幅差も大きくなっている。
Next, the characteristics of the relationship between the pattern sidewall angle at parallel incidence and orthogonal incidence and the line width of the transferred image are taken as an example when the pattern sidewall has an inversely tapered shape and the desired pattern line width on the wafer is 44 nm. I will give you a description.
FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the pattern line width and the pattern pitch for each of parallel incidence and orthogonal incidence with the pattern side wall angle in the inversely tapered shape as a parameter. According to the example of the figure, it can be seen that as the side wall deviates from the vertical shape (as the inclination angle decreases from 90 °), the line width difference between parallel incidence and orthogonal incidence increases.
FIG. 25 to FIG. 27 are graphs showing the result of normalizing the increase in the line width difference between parallel incidence and orthogonal incidence with a desired line width and representing the result as a percentage, using the pattern pitch as a parameter. 25 shows an example when the film thickness of the absorption film 3 made of Ta is 64 nm, FIG. 26 shows an example when the film thickness of the absorption film 3 made of Ta is 86 nm, and FIG. 27 shows an absorption film made of Ta. This is an example when the film thickness of No. 3 is 108 nm. According to these figures, it can be seen that, at any pattern pitch, the line width difference increases as the side wall deviates from the vertical shape (as the inclination angle decreases from 90 °). Furthermore, as the film thickness of the absorption film 3 increases, the line width difference also increases.

図28は、パターン側壁が垂直形状から乖離する許容度(90°からの許容乖離角)の具体例を示した図である。図例には、所望の線幅に対して許容線幅差を0.5%、1.0%および2.0%に設定した場合を示している。
図例のように、パターン側壁の許容乖離角は、そのパターン側壁を形成する吸収膜3のTa膜厚が小さいと大きくなる。特に、許容線幅差を2.0%以上に設定した場合は、許容乖離角が10°よりも大きくなる。Ta膜厚が64nmの場合は、許容線幅差を2.0%にすると、許容乖離角が30°よりもさらに大きくなる。また、許容線幅差を1.0%に設定した場合は、Ta膜厚が94nm以下であれば、大きくても許容乖離角は5°に確保できる。
ここで、平行入射と直交入射の線幅差は、マスク上に露光光が斜めに入射することで生じる現象であって、従来のフォトリソグラフィのようにマスク上に露光光が垂直に入射する場合は生じないものであるから、許容線幅差はできるだけ小さいことが望ましい。
しかしながら、許容線幅差を0.5%に設定した場合は、Ta膜厚が大きいと許容乖離角は5°以下になり、マスクパターンの形成加工が困難になるおそれがある。したがって、その場合には、Ta膜厚を例えば77nmに小さくするか、あるいはマスクパターンの補正を行えばよい。
FIG. 28 is a diagram showing a specific example of the tolerance (allowable deviation angle from 90 °) that the pattern side wall deviates from the vertical shape. In the illustrated example, the allowable line width difference is set to 0.5%, 1.0%, and 2.0% with respect to the desired line width.
As shown in the figure, the allowable deviation angle of the pattern side wall increases when the Ta film thickness of the absorption film 3 that forms the pattern side wall is small. In particular, when the allowable line width difference is set to 2.0% or more, the allowable deviation angle becomes larger than 10 °. When the Ta film thickness is 64 nm and the allowable line width difference is 2.0%, the allowable deviation angle is further larger than 30 °. Further, when the allowable line width difference is set to 1.0%, the allowable deviation angle can be ensured to be 5 ° even if the Ta film thickness is 94 nm or less.
Here, the difference in line width between parallel incidence and orthogonal incidence is a phenomenon that occurs when exposure light is incident obliquely on the mask, and when exposure light is incident vertically on the mask as in conventional photolithography. Therefore, it is desirable that the allowable line width difference be as small as possible.
However, when the allowable line width difference is set to 0.5%, if the Ta film thickness is large, the allowable deviation angle becomes 5 ° or less, which may make it difficult to form the mask pattern. Therefore, in that case, the Ta film thickness may be reduced to, for example, 77 nm, or the mask pattern may be corrected.

続いて、平行入射と直交入射でのパターン側壁角と転写像の線幅との関係の特徴を、パターン側壁が逆テーパ形状であり、かつ、ウエハ上所望のパターン線幅が22nmの場合を例に挙げて説明する。
図29は、パターン線幅とパターンピッチの関係を、逆テーパ形状におけるパターン側壁角をパラメータとして、平行入射と直交入射の場合のそれぞれについて示した図である。図例によれば、側壁が垂直形状から乖離するのに伴って(90°から傾斜角が小さくなるに伴って)、平行入射と直交入射の線幅差が増加することがわかる。
図30〜図32は、平行入射と直交入射の線幅差の増加を所望の線幅で規格化して百分率で示した結果を、パターンピッチをパラメータとして示した図である。図30はTaからなる吸収膜3の膜厚が64nmの場合の例示であり、図31はTaからなる吸収膜3の膜厚が86nmの場合の例示であり、図32はTaからなる吸収膜3の膜厚が108nmの場合の例示である。これらによれば、いずれのパターンピッチでも、側壁が垂直形状から乖離するのに伴って(90°から傾斜角が小さくなるのに伴って)、線幅差が大きくなることがわかる。さらには、吸収膜3の膜厚が大きくなるのに伴って線幅差も大きくなっている。
Next, the characteristics of the relationship between the pattern sidewall angle at parallel incidence and orthogonal incidence and the line width of the transferred image are shown as an example when the pattern sidewall has an inversely tapered shape and the desired pattern line width on the wafer is 22 nm. Will be described.
FIG. 29 is a diagram showing the relationship between the pattern line width and the pattern pitch for each of parallel incidence and orthogonal incidence with the pattern side wall angle in the inversely tapered shape as a parameter. According to the example of the figure, it can be seen that as the side wall deviates from the vertical shape (as the inclination angle decreases from 90 °), the line width difference between parallel incidence and orthogonal incidence increases.
FIG. 30 to FIG. 32 are graphs showing the results of normalizing the difference in line width difference between parallel incidence and orthogonal incidence with a desired line width and representing them as a percentage, using the pattern pitch as a parameter. 30 shows an example when the film thickness of the absorption film 3 made of Ta is 64 nm, FIG. 31 shows an example when the film thickness of the absorption film 3 made of Ta is 86 nm, and FIG. 32 shows an absorption film made of Ta. This is an example when the film thickness of No. 3 is 108 nm. According to these figures, it can be seen that, at any pattern pitch, the line width difference increases as the side wall deviates from the vertical shape (as the inclination angle decreases from 90 °). Furthermore, as the film thickness of the absorption film 3 increases, the line width difference also increases.

図33は、パターン側壁が垂直形状から乖離する許容度(90°からの許容乖離角)の具体例を示した図である。図例には、所望の線幅に対して許容線幅差を0.5%、1.0%および2.0%に設定した場合を示している。なお、図例では、パターンピッチが44nmの場合を除いた結果を示している。
図例のように、パターン側壁の許容乖離角は、そのパターン側壁を形成する吸収膜3のTa膜厚が小さいと大きくなる。例えば、許容線幅差を2.0%に設定した場合は、Ta膜厚が小さいとに許容乖離角を5°以上に確保できる。その一方で、許容線幅差が0.5%の場合は、許容乖離角を得ることができない。さらに、パターンピッチが44nmの密集パターンを考慮すると、許容線幅差を大きく設定したとしても許容乖離角は得ることができない。したがって、これらの場合には、マスクパターンの補正を行う必要が生じる。
FIG. 33 is a diagram showing a specific example of the tolerance (allowable deviation angle from 90 °) that the pattern side wall deviates from the vertical shape. In the illustrated example, the allowable line width difference is set to 0.5%, 1.0%, and 2.0% with respect to the desired line width. In the example shown in the figure, the result excluding the case where the pattern pitch is 44 nm is shown.
As shown in the figure, the allowable deviation angle of the pattern side wall increases when the Ta film thickness of the absorption film 3 that forms the pattern side wall is small. For example, when the allowable line width difference is set to 2.0%, the allowable deviation angle can be secured to 5 ° or more when the Ta film thickness is small. On the other hand, when the allowable line width difference is 0.5%, the allowable deviation angle cannot be obtained. Furthermore, when considering a dense pattern with a pattern pitch of 44 nm, an allowable deviation angle cannot be obtained even if the allowable line width difference is set large. Therefore, in these cases, it is necessary to correct the mask pattern.

以上のようなパターン側壁角と転写像の線幅との関係の特徴から、斜め入射光のマスク面上への射影ベクトルとパターン構成辺とがなす角度(すなわち、平行入射と直交入射との別)と、パターン側壁角と、転写像の線幅の変形量との間については、以下に述べるような対応関係を特定することが可能となる。
なお、ここでは、ウエハ上での光強度コントラストが低下する条件としてウエハ上でのパターン線幅22nmをピッチ44nmで形成する場合を例示するとともに、比較のためにパターン線幅22nmをピッチ88nmで形成する場合およびパターン線幅44nmをピッチ88nmで形成する場合を例示する。
From the characteristics of the relationship between the pattern side wall angle and the line width of the transferred image as described above, the angle formed by the projection vector onto the mask surface of oblique incident light and the pattern component side (that is, the distinction between parallel incidence and orthogonal incidence). ), The pattern side wall angle, and the amount of deformation of the line width of the transferred image, it is possible to specify the correspondence as described below.
Here, as an example of the condition for reducing the light intensity contrast on the wafer, the pattern line width 22 nm on the wafer is formed at a pitch of 44 nm, and for comparison, the pattern line width 22 nm is formed at a pitch of 88 nm. And a case where the pattern line width is 44 nm and the pitch is 88 nm.

図34〜図36は、マスクパターン補正前のマスクを用いて得たウエハ上でのパターン線幅を、順テーパ形状でのマスクパターン側壁角に対してプロットした結果の具体例を示した図である。図34はウエハ上で所望のパターン線幅22nmをピッチ44 nmで得るための順テーパ形状に対するウエハ上パターン線幅、図35はウエハ上で所望のパターン線幅22nmをピッチ88nmで得るための順テーパ形状に対するウエハ上パターン線幅、図36はウエハ上で所望のパターン線幅44nmをピッチ88nmで得るための順テーパ形状に対するウエハ上パターン線幅を示している。
これらの図例によれば、順テーパ形状でのマスクパターン側壁角に対して、平行入射の場合にはウエハ上パターン線幅は単調に増加するが、直交入射の場合にはウエハ上パターン線幅は一旦細くなった後に単調増加に転じることがわかる。このように、パターン側壁角と転写像の線幅変形量との対応関係は、所望するウエハ上パターン幅によって異なるものとなり、また平行入射と直交入射との別によっても異なるものとなる。
34 to 36 are diagrams showing specific examples of results obtained by plotting the pattern line width on the wafer obtained by using the mask before mask pattern correction with respect to the mask pattern sidewall angle in the forward tapered shape. is there. FIG. 34 shows the pattern line width on the wafer with respect to the forward tapered shape for obtaining the desired pattern line width 22 nm on the wafer at a pitch of 44 nm, and FIG. 35 shows the order for obtaining the desired pattern line width 22 nm on the wafer at the pitch of 88 nm. FIG. 36 shows the pattern line width on the wafer for the forward taper shape for obtaining a desired pattern line width of 44 nm on the wafer at a pitch of 88 nm.
According to these examples, the pattern line width on the wafer monotonously increases in parallel incidence with respect to the mask pattern side wall angle in the forward taper shape, but on the wafer pattern line width in the case of orthogonal incidence. It turns out that once it gets thinner, it starts to increase monotonously. Thus, the correspondence between the pattern side wall angle and the line width deformation amount of the transferred image varies depending on the desired pattern width on the wafer, and also varies depending on whether parallel incidence or orthogonal incidence is performed.

図37〜図39は、マスクパターン補正前のマスクを用いて得たウエハ上でのパターン線幅を、逆テーパ形状でのマスクパターン側壁角に対してプロットした結果の具体例を示した図である。図37はウエハ上で所望のパターン線幅22nmをピッチ44 nmで得るための逆テーパ形状に対するウエハ上パターン線幅、図38はウエハ上で所望のパターン線幅22nmをピッチ88nmで得るための逆テーパ形状に対するウエハ上パターン線幅、図39はウエハ上で所望のパターン線幅44nmをピッチ88nmで得るための逆テーパ形状に対するウエハ上パターン線幅を示している。
これらの図例によれば、逆テーパ形状でのマスクパターン側壁角に対して、
逆テーパーでのマスク吸収パターン側壁角に対して、平行入射の場合および直交入射の場合ともに、ウエハ上パターン線幅は単調に減少することがわかる。ただし、平行入射と直交入射とでは、ウエハ上パターン線幅が異なる。
FIGS. 37 to 39 are diagrams showing specific examples of results obtained by plotting the pattern line width on the wafer obtained by using the mask before mask pattern correction with respect to the mask pattern side wall angle in the reverse taper shape. is there. FIG. 37 shows an on-wafer pattern line width for obtaining a desired pattern line width of 22 nm on the wafer at a pitch of 44 nm, and FIG. 38 shows an inverse pattern for obtaining the desired pattern line width of 22 nm on the wafer at a pitch of 88 nm. 39 shows the pattern line width on the wafer with respect to the taper shape, and FIG. 39 shows the pattern line width on the wafer with respect to the reverse taper shape for obtaining a desired pattern line width of 44 nm on the wafer at a pitch of 88 nm.
According to these figure examples, with respect to the mask pattern side wall angle in the reverse taper shape,
It can be seen that the pattern line width on the wafer monotonously decreases with respect to the side wall angle of the mask absorption pattern with the reverse taper in both cases of parallel incidence and orthogonal incidence. However, the on-wafer pattern line width differs between parallel incidence and orthogonal incidence.

なお、ここでは、平行入射と直交入射との別と、パターン側壁角と、転写像の線幅の変形量との間の対応関係を例示したが、その対応関係は、転写像の線幅についてのものではなく、瞳通過光量についてのものであってもよい。瞳通過光量は、転写像の線幅を特定するパラメータの一つであり、瞳通過光量が定まれば転写像の線幅も定まるからである。   Here, the correspondence between the parallel incidence and the orthogonal incidence, the pattern side wall angle, and the amount of deformation of the line width of the transferred image is illustrated, but the correspondence is related to the line width of the transferred image. It may be about the amount of light passing through the pupil instead of. This is because the pupil passing light amount is one of parameters for specifying the line width of the transferred image, and if the pupil passing light amount is determined, the line width of the transferred image is also determined.

〔補正量決定の具体例〕
ところで、上述したように、反射型の露光用マスクの場合には、マスク面に斜めに露光光が入射するので、平行入射と直交入射とでもウエハ上における転写像の線幅が異なる。そのために、マスクパターン側壁角の許容範囲を拡げるべく、あるいは平行入射と直交入射とでウエハ上パターン線幅を略同一にすべく、マスク上におけるパターンの図形幅を補正する必要がある。また、マスク上の図形を、所望の忠実性でもってウエハ上に転写するために、マスク上におけるパターン図形を変形させる必要がある。
そのためには、転写像の線幅が所望の値になるように、マスク上図形を補正すればよい。あるいは、瞳通過光量比Qrsが「1」に等しくなるように、マスク上図形を補正すればよい。どちらの手法を用いても略同一の補正量を得ることができる。
[Specific example of correction amount determination]
As described above, in the case of a reflective exposure mask, since exposure light is incident on the mask surface obliquely, the line width of the transferred image on the wafer differs between parallel incidence and orthogonal incidence. Therefore, it is necessary to correct the graphic width of the pattern on the mask in order to widen the allowable range of the mask pattern side wall angle or to make the pattern line width on the wafer substantially the same for parallel incidence and orthogonal incidence. Also, in order to transfer the figure on the mask onto the wafer with the desired fidelity, it is necessary to deform the pattern figure on the mask.
For this purpose, the figure on the mask may be corrected so that the line width of the transferred image becomes a desired value. Alternatively, the figure on the mask may be corrected so that the pupil passing light amount ratio Q rs becomes equal to “1”. With either method, substantially the same correction amount can be obtained.

マスク上図形に対する補正量は、吸収膜3によるパターン側壁の傾斜角についての認識結果と、平行入射と直交入射の別、パターン側壁角および転写像の線幅の変形量(または瞳通過光量)の間の対応関係とを基に決定すればよい。   The correction amount for the figure on the mask is the recognition result of the inclination angle of the pattern side wall by the absorption film 3, the amount of deformation of the pattern side wall angle and the line width of the transferred image (or the amount of light passing through the pupil). It may be determined based on the correspondence between the two.

ここで、マスクパターン側壁が順テーパ形状の場合に、平行入射と直交入射での線幅差を小さくするために、マスク上図形の線幅補正を行う際の補正量について、具体例を挙げて説明する。なお、ここでは、マスクパターン側壁角に対する補正に加えて、斜め入射効果に対する補正および光近接効果補正に対する補正をも同時に行うものとするが、斜め入射効果に対する補正および光近接効果補正に対する補正については公知技術を利用して行えばよいため、その詳細な説明を省略する。   Here, when the mask pattern side wall has a forward taper shape, in order to reduce the line width difference between parallel incidence and orthogonal incidence, a specific example will be given regarding the correction amount when performing line width correction of the figure on the mask. explain. Here, in addition to the correction for the mask pattern side wall angle, the correction for the oblique incidence effect and the correction for the optical proximity effect correction are performed simultaneously. Detailed description will be omitted because it may be performed using a known technique.

図40〜図42は、順テーパ形状を持つマスクパターン側壁角に対する4倍マスク上パターン線幅の補正量の具体例を示した図である。図例は、マスク上法線に対する露光光の斜め入射角が6.6°、投影光学系のレンズの開口数(NA)が0.25、有効光源径(σ)が0.8である場合を示している。Taからなる吸収膜3の膜厚は108nmである。また、図40はウエハ上で所望のパターン線幅22nmをピッチ44nmで得るための順テーパ形状を持つマスクパターンに対する補正量、図41はウエハ上で所望のパターン線幅22nmをピッチ88nmで得るための順テーパ形状を持つマスクパターンに対する補正量、図42はウエハ上で所望のパターン線幅44nmをピッチ88nmで得るための順テーパ形状を持つマスクパターンに対する補正量である。   40 to 42 are diagrams showing specific examples of the correction amount of the pattern line width on the quadruple mask with respect to the side wall angle of the mask pattern having a forward taper shape. The figure shows a case where the oblique incident angle of the exposure light with respect to the normal on the mask is 6.6 °, the numerical aperture (NA) of the lens of the projection optical system is 0.25, and the effective light source diameter (σ) is 0.8. The film thickness of the absorption film 3 made of Ta is 108 nm. FIG. 40 shows a correction amount for a mask pattern having a forward taper shape for obtaining a desired pattern line width of 22 nm on the wafer at a pitch of 44 nm, and FIG. 41 shows a desired pattern line width of 22 nm on the wafer for obtaining a desired pattern line width of 22 nm at a pitch of 88 nm. 42 is a correction amount for a mask pattern having a forward taper shape for obtaining a desired pattern line width of 44 nm on the wafer at a pitch of 88 nm.

これらの補正量を与えたマスクパターンで得たウエハ上転写像のパターン線幅の具体例を、図43〜図45に示す。図43は、ウエハ上で実際に得たパターン線幅であり、パターン線幅22nmをピッチ44nmで得たものである。図44は、ウエハ上で実際に得たパターン線幅であり、パターン線幅22nmをピッチ88nmで得たものである。また、図45は、ウエハ上で実際に得たパターン線幅であり、パターン線幅44nmをピッチ88nmで得たものである。   Specific examples of the pattern line width of the on-wafer transfer image obtained with the mask pattern to which these correction amounts are given are shown in FIGS. FIG. 43 shows the pattern line width actually obtained on the wafer, and the pattern line width of 22 nm was obtained at a pitch of 44 nm. FIG. 44 shows the pattern line width actually obtained on the wafer, and the pattern line width of 22 nm was obtained at a pitch of 88 nm. FIG. 45 shows the pattern line width actually obtained on the wafer, and the pattern line width of 44 nm was obtained with a pitch of 88 nm.

これらの補正量によって補正を行った後のマスクパターンで得たウエハ上転写像での平行入射と直交入射の線幅差について、所望の線幅で規格化して百分率で示した結果を、パターン線幅に対して図46から図48に示す。図46は、パターン線幅22nmをピッチ44nmで得たときの線幅差である。図47は、パターン線幅22nmをピッチ88nmで得たときの線幅差である。図48は、パターン線幅44nmをピッチ88nmで得た時の線幅差である。
これらの結果から、吸収膜3の膜厚が108nmと大きくても、許容線幅差を絶対値で1.0%以下にできることがわかる。
The line width difference between the parallel incidence and the orthogonal incidence in the transfer image on the wafer obtained with the mask pattern after correction with these correction amounts is normalized with the desired line width and expressed as a percentage. FIG. 46 to FIG. 48 show the width. FIG. 46 shows a line width difference when a pattern line width of 22 nm is obtained at a pitch of 44 nm. FIG. 47 shows a line width difference when a pattern line width of 22 nm is obtained at a pitch of 88 nm. FIG. 48 shows a line width difference when a pattern line width of 44 nm is obtained at a pitch of 88 nm.
From these results, it can be seen that even when the thickness of the absorption film 3 is as large as 108 nm, the allowable line width difference can be made 1.0% or less in absolute value.

続いて、マスクパターン側壁が逆テーパ形状の場合に、平行入射と直交入射での線幅差を小さくするために、マスク上図形の線幅補正を行う際の補正量について、具体例を挙げて説明する。ここでも、マスクパターン側壁角に対する補正に加えて、斜め入射効果に対する補正および光近接効果補正に対する補正を同時に行っているものとする。   Subsequently, in order to reduce the line width difference between parallel incidence and orthogonal incidence when the mask pattern side wall has an inversely tapered shape, a specific example will be given regarding the correction amount when performing line width correction of the figure on the mask. explain. Here, it is assumed that correction for the oblique incidence effect and correction for the optical proximity effect correction are simultaneously performed in addition to the correction for the mask pattern side wall angle.

図49〜図51は、逆テーパ形状を持つマスクパターン側壁角に対する4倍マスク上パターン線幅の補正量の具体例を示した図である。図例は、マスク上法線に対する露光光の斜め入射角が6.6°、投影光学系のレンズの開口数(NA)が0.25、有効光源径(σ)が0.8である場合を示している。Taからなる吸収膜3の膜厚は108nmである。また、図49はウエハ上で所望のパターン線幅22nmをピッチ44nmで得るための逆テーパ形状を持つマスクパターンに対する補正量、図50はウエハ上で所望のパターン線幅22nmをピッチ88nmで得るための逆テーパ形状を持つマスクパターンに対する補正量、図51はウエハ上で所望のパターン線幅44nmをピッチ88nmで得るための逆テーパ形状を持つマスクパターンに対する補正量である。   49 to 51 are diagrams showing specific examples of the correction amount of the pattern line width on the quadruple mask with respect to the mask pattern side wall angle having the inversely tapered shape. The figure shows a case where the oblique incident angle of the exposure light with respect to the normal on the mask is 6.6 °, the numerical aperture (NA) of the lens of the projection optical system is 0.25, and the effective light source diameter (σ) is 0.8. The film thickness of the absorption film 3 made of Ta is 108 nm. 49 shows a correction amount for a mask pattern having a reverse taper shape to obtain a desired pattern line width of 22 nm on the wafer at a pitch of 44 nm, and FIG. 50 shows a desired pattern line width of 22 nm on the wafer at a pitch of 88 nm. FIG. 51 shows a correction amount for a mask pattern having a reverse taper shape for obtaining a desired pattern line width of 44 nm at a pitch of 88 nm on the wafer.

これらの補正量を与えたマスクパターンで得たウエハ上転写像のパターン線幅の具体例を、図52〜図54に示す。図52は、ウエハ上で実際に得たパターン線幅であり、パターン線幅22nmをピッチ44nmで得たものである。図53は、ウエハ上で実際に得たパターン線幅であり、パターン線幅22nmをピッチ88nmで得たものである。また、図54は、ウエハ上で実際に得たパターン線幅であり、パターン線幅44nmをピッチ88nmで得たものである。   Specific examples of the pattern line width of the on-wafer transfer image obtained with the mask pattern to which these correction amounts are given are shown in FIGS. FIG. 52 shows the pattern line width actually obtained on the wafer, and the pattern line width of 22 nm was obtained with a pitch of 44 nm. FIG. 53 shows the pattern line width actually obtained on the wafer, and the pattern line width of 22 nm was obtained with a pitch of 88 nm. FIG. 54 shows the pattern line width actually obtained on the wafer, and the pattern line width of 44 nm is obtained at a pitch of 88 nm.

これらの補正量によって補正を行った後のマスクパターンで得たウエハ上転写像での平行入射と直交入射の線幅差について、所望の線幅で規格化して百分率で示した結果を、パターン線幅に対して図55から図57に示す。図55は、パターン線幅22nmをピッチ44nmで得たときの線幅差である。図56は、パターン線幅22nmをピッチ88nmで得たときの線幅差である。図57は、パターン線幅44nmをピッチ88nmで得た時の線幅差である。
これらの結果から、パターン線幅22nmの場合は、吸収膜3の膜厚が108nmと大きく、その側壁角が73°であっても、許容線幅差を絶対値で1.0%以下にできることがわかる。また、パターン線幅44nmの場合では、吸収膜3の膜厚が108nmと大きく、その側壁角が60°であっても、許容線幅差を絶対値で1.0%以下にできることがわかる。
The line width difference between the parallel incidence and the orthogonal incidence in the transfer image on the wafer obtained with the mask pattern after correction with these correction amounts is normalized with the desired line width and expressed as a percentage. FIG. 55 to FIG. 57 show the width. FIG. 55 shows a line width difference when a pattern line width of 22 nm is obtained at a pitch of 44 nm. FIG. 56 shows a line width difference when a pattern line width of 22 nm is obtained at a pitch of 88 nm. FIG. 57 shows a line width difference when a pattern line width of 44 nm is obtained at a pitch of 88 nm.
From these results, it can be seen that when the pattern line width is 22 nm, the allowable line width difference can be made 1.0% or less in absolute value even when the film thickness of the absorption film 3 is as large as 108 nm and the side wall angle is 73 °. . Further, in the case of the pattern line width of 44 nm, the allowable line width difference can be reduced to 1.0% or less in absolute value even when the thickness of the absorption film 3 is as large as 108 nm and the side wall angle is 60 °.

以上詳細に説明したように、本実施形態におけるマスク補正方法およびマスク製造方法並びに露光用マスクでは、マスクパターン側壁の傾斜角を認識し、その認識結果をパラメータの一つとして用いてマスクパターンに対する補正処理を行うので、その補正処理後には、露光光がマスク面上に斜め入射する場合においてマスクパターン側壁に傾斜が生じていても、平行入射と直交入射とでウエハ上での転写像の図形形状(例えば、パターン線幅)を略同一にすることができる。具体的には、本実施形態で説明したマスクパターン補正を行えば、パターン線幅22nmでピッチ44nmの密集パターンであっても、あるいはマスクパターンを構成する吸収膜3の膜厚が厚い場合であっても、従来技術では不可能であった良好な許容線幅差を得ることができる。   As described above in detail, in the mask correction method, the mask manufacturing method, and the exposure mask in this embodiment, the inclination angle of the mask pattern side wall is recognized, and the recognition result is used as one of the parameters to correct the mask pattern. After the correction process, even if the mask pattern side wall is inclined when the exposure light is incident obliquely on the mask surface, the figure shape of the transferred image on the wafer can be obtained by parallel incidence and orthogonal incidence. (For example, the pattern line width) can be made substantially the same. Specifically, if the mask pattern correction described in the present embodiment is performed, a dense pattern having a pattern line width of 22 nm and a pitch of 44 nm may be used, or the absorption film 3 constituting the mask pattern may be thick. However, it is possible to obtain a good allowable line width difference that is impossible with the conventional technique.

このことは、露光用マスクとして使用可能なマスクパターン側壁の傾斜角の許容範囲を拡げ得ることを意味する。すなわち、従来では許容されなかったパターン側壁角であっても、その傾斜角をパラメータとした補正処理によって当該傾斜角による影響を排除し得るようになるので、露光用マスクとしての使用が可能となる。したがって、本実施形態で説明したマスクパターン補正を行えば、露光用マスクの製造歩留まりの向上にも寄与し得るようになる。   This means that the allowable range of the inclination angle of the mask pattern side wall that can be used as an exposure mask can be expanded. That is, even if the pattern side wall angle is not allowed in the prior art, the influence of the inclination angle can be eliminated by the correction processing using the inclination angle as a parameter, so that it can be used as an exposure mask. . Therefore, if the mask pattern correction described in this embodiment is performed, it can contribute to the improvement of the manufacturing yield of the exposure mask.

つまり、本実施形態で説明したマスク補正方法およびマスク製造方法並びに露光用マスクによれば、マスクパターンを形成するパターン側壁に傾斜が生じている場合であっても、傾斜の影響に適切に対応し得るマスクパターンの補正を行えるので、ウエハ上転写像の忠実性が低下してしまうのを回避することができ、結果として露光用マスクを用いたリソグラフィ工程を経て得られる半導体装置の性能向上を図ることが可能となる。しかも、マスクパターン側壁角の許容範囲を拡げることも可能となり、露光用マスクの製造歩留まりの向上も期待できる。   That is, according to the mask correction method, the mask manufacturing method, and the exposure mask described in the present embodiment, even when the pattern side wall forming the mask pattern is inclined, the influence of the inclination is appropriately handled. Since the mask pattern to be obtained can be corrected, the fidelity of the transferred image on the wafer can be avoided, and as a result, the performance of the semiconductor device obtained through the lithography process using the exposure mask is improved. It becomes possible. In addition, the allowable range of the mask pattern sidewall angle can be expanded, and an improvement in the manufacturing yield of the exposure mask can be expected.

なお、本実施形態では、本発明の好適な実施具体例を説明したが、本発明はその内容に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、パターン側壁に傾斜が生じている場合として、その断面形状が順テーパ形状の場合と逆テーパ形状の場合を例示したが、これらの他にも、順テーパと逆テーパが組み合わされた三角形状の側壁や、波型形状の側壁等についても、全く同様に本発明を適用することができる。すなわち、任意の形状の側壁に対しても、マスク上図形補正を行うことで、所望のウエハ上線幅および所望のウエハ上転写形状を得ることができる。   In addition, although this embodiment demonstrated the suitable Example of this invention, this invention is not limited to the content. For example, in this embodiment, the case where the pattern side wall is inclined is exemplified by the case where the cross-sectional shape is a forward taper shape and the case of a reverse taper shape. The present invention can be applied to the combined triangular side wall, corrugated side wall, and the like in exactly the same manner. That is, a desired on-wafer line width and a desired on-wafer transfer shape can be obtained by performing on-mask figure correction on an arbitrarily shaped side wall.

本発明に係る露光用マスクの構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the mask for exposure which concerns on this invention. 順テーパ形状の傾斜を持つパターン側壁に対し、斜め入射光のマスク上への射影ベクトルがパターン構成辺に直交入射する場合の関係を示す説明図であり、図中においてWはパターン側壁傾斜の中点で定義したパターン幅、Pはパターン側壁傾斜の中点で定義したパターンピッチの幅である。It is explanatory drawing which shows the relationship in the case where the projection vector on the mask of diagonally incident light is orthogonally incident on the pattern constituting side with respect to the pattern side wall having the forward taper shape inclination, and W in the figure indicates the middle of the pattern side wall inclination. The pattern width defined by dots, P is the width of the pattern pitch defined by the midpoint of the pattern side wall slope. 順テーパ形状の傾斜を持つパターン側壁に対し、斜め入射光のマスク上への射影ベクトルがパターン構成辺に平行入射する場合の関係を示す説明図であり、図中においてWはパターン側壁傾斜の中点で定義したパターン幅、Pはパターン側壁傾斜の中点で定義したパターンピッチの幅である。It is explanatory drawing which shows the relationship when the projection vector on the mask of diagonally incident light injects into a pattern structure side in parallel with respect to the pattern side wall with the inclination of a forward taper shape, in the figure, W is a pattern side wall inclination. The pattern width defined by dots, P is the width of the pattern pitch defined by the midpoint of the pattern side wall slope. 逆テーパ形状の傾斜を持つパターン側壁に対し、斜め入射光のマスク上への射影ベクトルがパターン構成辺に直交入射する場合の関係を示す説明図であり、図中においてWはパターン側壁傾斜の上面で定義したパターン幅、Pはパターン側壁傾斜の上面で定義したパターンピッチの幅である。It is explanatory drawing which shows the relationship when the projection vector on the mask of a diagonally incident light is orthogonally incident on a pattern structure side with respect to the pattern side wall with a reverse taper-shaped inclination, and W is an upper surface of a pattern side wall inclination in the figure. , P is the pattern pitch width defined on the upper surface of the pattern side wall slope. 逆テーパ形状の傾斜を持つパターン側壁に対し、斜め入射光のマスク上への射影ベクトルがパターン構成辺に平行入射する場合の関係を示す説明図であり、図中においてWはパターン側壁傾斜の上面で定義したパターン幅、Pはパターン側壁傾斜の上面で定義したパターンピッチの幅である。It is explanatory drawing which shows the relationship in the case where the projection vector on the mask of oblique incident light injects into the pattern structure side in parallel with respect to the pattern side wall with the reverse taper-shaped inclination, and W is an upper surface of the pattern side wall inclination in the figure. , P is the pattern pitch width defined on the upper surface of the pattern side wall slope. 本発明に係るマスク補正方法の手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the procedure of the mask correction method which concerns on this invention. ウエハ上で所望ラインパターン幅22nmをピッチ44nmで得るための、マスクパターン側壁が順テーパ形状の傾斜の場合に対する瞳通過光量比Qrsの具体例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the specific example of pupil passing light quantity ratio Qrs with respect to the case where the mask pattern side wall is the inclination of a forward taper shape in order to obtain desired line pattern width 22nm with a pitch of 44nm on a wafer. ウエハ上で所望のラインパターン幅44nmをピッチ88nmで得るための、マスクパターン側壁が順テーパ形状の傾斜の場合に対する瞳通過光量比Qrsの具体例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a specific example of a pupil passing light amount ratio Q rs for a case where a mask pattern side wall is inclined in a forward taper shape for obtaining a desired line pattern width of 44 nm on a wafer at a pitch of 88 nm. ウエハ上で所望ラインパターン幅22nmをピッチ44nmで得るための、マスクパターン側壁が逆テーパ形状の傾斜の場合に対する瞳通過光量比Qrsの具体例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the specific example of pupil passing light quantity ratio Qrs with respect to the case where the mask pattern side wall is the inclination of a reverse taper shape in order to obtain desired line pattern width 22nm with a pitch of 44nm on a wafer. ウエハ上で所望のラインパターン幅44nmをピッチ88nmで得るための、マスクパターン側壁が逆テーパ形状の傾斜の場合に対する瞳通過光量比Qrsの具体例を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a specific example of a pupil passing light amount ratio Q rs for a case where a mask pattern side wall has an inversely tapered inclination in order to obtain a desired line pattern width of 44 nm on a wafer at a pitch of 88 nm. パターン側壁角をウエハ上像形成に寄与しない回折光強度を検出することで認識する場合の概要を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the outline | summary in the case of recognizing a pattern side wall angle by detecting the diffracted light intensity which does not contribute to image formation on a wafer. ウエハ上でライン幅44nmのパターンをピッチ88nmで得るためのマスク上ライン・アンド・スペース・パターンから得られるマイナス次数の高次回折光強度を、マスクパターン側壁角の関係として示した説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing the negative order high-order diffracted light intensity obtained from a line-and-space pattern on a mask for obtaining a pattern with a line width of 44 nm on a wafer at a pitch of 88 nm, as a relation of a mask pattern sidewall angle. ウエハ上でライン幅22nmのパターンをピッチ44nmで得るためのマスク上ライン・アンド・スペース・パターンから得られるマイナス次数の高次回折光強度を、マスクパターン側壁角の関係として示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the high-order diffracted light intensity | strength of the minus order obtained from the line-and-space pattern on a mask for obtaining the pattern of line width 22nm on a wafer with a pitch of 44 nm as the relationship of the mask pattern side wall angle. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅44nmを得る露光量において、順テーパ形状のマスクパターン側壁角をパラメータとした場合のライン幅のピッチ依存性の具体例を示す説明図であり、Ta膜厚が108nmの場合を例示した図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a specific example of pitch dependence of line width when a mask pattern sidewall angle of a forward taper is used as a parameter in an exposure amount for obtaining a line width of 44 nm at a pattern pitch corresponding to an isolated line pattern; It is the figure which illustrated the case where thickness was 108 nm. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅44nmを得る露光量において、順テーパ形状でのパターンピッチをパラメータとした場合の、平行入射と直交入射の間のライン幅の線幅差を44nmに対する比として得た値とパターン側壁角との関係の具体例を示す説明図であり、Ta膜厚が64nmの場合を例示した図である。In the exposure amount to obtain a line width of 44 nm with a pattern pitch corresponding to an isolated line pattern, the ratio of the line width between the parallel incidence and the orthogonal incidence to the ratio of 44 nm when the pattern pitch in the forward taper shape is used as a parameter. Is a diagram illustrating a specific example of the relationship between the obtained value and the pattern side wall angle, and illustrates the case where the Ta film thickness is 64 nm. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅44nmを得る露光量において、順テーパ形状でのパターンピッチをパラメータとした場合の、平行入射と直交入射の間のライン幅の線幅差を44nmに対する比として得た値とパターン側壁角との関係の具体例を示す説明図であり、Ta膜厚が86nmの場合を例示した図である。In the exposure amount to obtain a line width of 44 nm with a pattern pitch corresponding to an isolated line pattern, the ratio of the line width between the parallel incidence and the orthogonal incidence to the ratio of 44 nm when the pattern pitch in the forward taper shape is used as a parameter. Is a diagram illustrating a specific example of the relationship between the obtained value and the pattern side wall angle, and illustrates the case where the Ta film thickness is 86 nm. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅44nmを得る露光量において、順テーパ形状でのパターンピッチをパラメータとした場合の、平行入射と直交入射の間のライン幅の線幅差を44nmに対する比として得た値とパターン側壁角との関係の具体例を示す説明図であり、Ta膜厚が108nmの場合を例示した図である。In the exposure amount to obtain a line width of 44 nm with a pattern pitch corresponding to an isolated line pattern, the ratio of the line width between the parallel incidence and the orthogonal incidence to the ratio of 44 nm when the pattern pitch in the forward taper shape is used as a parameter. Is a diagram illustrating a specific example of the relationship between the obtained value and the pattern side wall angle, and is a diagram illustrating the case where the Ta film thickness is 108 nm. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅44nmを得る露光量において、順テーパ形状での平行入射と直交入射の間のライン幅の線幅差の44nmに対する比の許容値をパラメータとした場合の、Ta膜厚とパターン側壁許容傾斜角との関係の具体例を示す説明図である。In the exposure amount to obtain a line width of 44 nm at a pattern pitch corresponding to an isolated line pattern, the allowable value of the ratio of the line width difference between the parallel incidence and the orthogonal incidence in the forward tapered shape to 44 nm is used as a parameter. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a specific example of the relationship between the Ta film thickness and the pattern sidewall allowable inclination angle. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅22nmを得る露光量において、順テーパ形状のマスクパターン側壁角をパラメータとした場合のライン幅のピッチ依存性の具体例を示す説明図であり、Ta膜厚が108nmの場合を例示した図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a specific example of the pitch dependence of the line width when the mask pattern side wall angle of the forward taper shape is used as a parameter in the exposure amount for obtaining the line width of 22 nm at the pattern pitch corresponding to the isolated line pattern; It is the figure which illustrated the case where thickness was 108 nm. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅22nmを得る露光量において、順テーパ形状でのパターンピッチをパラメータとした場合の、平行入射と直交入射の間のライン幅の線幅差を22nmに対する比として得た値とパターン側壁角との関係の具体例を示す説明図であり、Ta膜厚が64nmの場合を例示した図である。In the exposure amount to obtain a line width of 22 nm with a pattern pitch corresponding to an isolated line pattern, the ratio of the line width between the parallel incidence and the orthogonal incidence with respect to 22 nm when the pattern pitch in the forward taper shape is used as a parameter. Is a diagram illustrating a specific example of the relationship between the obtained value and the pattern side wall angle, and illustrates the case where the Ta film thickness is 64 nm. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅22nmを得る露光量において、順テーパ形状でのパターンピッチをパラメータとした場合の、平行入射と直交入射の間のライン幅の線幅差を22nmに対する比として得た値とパターン側壁角との関係の具体例を示す説明図であり、Ta膜厚が86nmの場合を例示した図である。In the exposure amount to obtain a line width of 22 nm with a pattern pitch corresponding to an isolated line pattern, the ratio of the line width between the parallel incidence and the orthogonal incidence with respect to 22 nm when the pattern pitch in the forward taper shape is used as a parameter. Is a diagram illustrating a specific example of the relationship between the obtained value and the pattern side wall angle, and illustrates the case where the Ta film thickness is 86 nm. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅22nmを得る露光量において、順テーパ形状でのパターンピッチをパラメータとした場合の、平行入射と直交入射の間のライン幅の線幅差を22nmに対する比として得た値とパターン側壁角との関係の具体例を示す説明図であり、Ta膜厚が108nmの場合を例示した図である。In the exposure amount to obtain a line width of 22 nm with a pattern pitch corresponding to an isolated line pattern, the ratio of the line width between the parallel incidence and the orthogonal incidence with respect to 22 nm when the pattern pitch in the forward taper shape is used as a parameter. Is a diagram illustrating a specific example of the relationship between the obtained value and the pattern side wall angle, and is a diagram illustrating the case where the Ta film thickness is 108 nm. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅22mを得る露光量において、順テーパ形状での平行入射と直交入射の間のライン幅の線幅差の22nmに対する比の許容値をパラメータとした場合の、Ta膜厚とパターン側壁許容傾斜角との関係の具体例を示す説明図である。In the exposure amount to obtain a line width of 22 m at a pattern pitch corresponding to an isolated line pattern, the allowable value of the ratio of the line width difference of 22 nm between parallel incidence and orthogonal incidence in the forward tapered shape to 22 nm is used as a parameter. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a specific example of the relationship between the Ta film thickness and the pattern sidewall allowable inclination angle. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅44nmを得る露光量において、逆テーパ形状のマスクパターン側壁角をパラメータとした場合のライン幅のピッチ依存性の具体例を示す説明図であり、Ta膜厚が108nmの場合を例示した図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a specific example of the pitch dependence of the line width when the mask pattern side wall angle of the reverse taper is used as a parameter in the exposure amount for obtaining a line width of 44 nm at a pattern pitch corresponding to an isolated line pattern, It is the figure which illustrated the case where thickness was 108 nm. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅44nmを得る露光量において、逆テーパ形状でのパターンピッチをパラメータとした場合の、平行入射と直交入射の間のライン幅の線幅差を44nmに対する比として得た値とパターン側壁角との関係の具体例を示す説明図であり、Ta膜厚が64nmの場合を例示した図である。In the exposure amount to obtain a line width of 44 nm with a pattern pitch corresponding to an isolated line pattern, the ratio of the line width between the parallel incidence and the orthogonal incidence to the ratio of 44 nm when the pattern pitch in the reverse taper shape is used as a parameter. Is a diagram illustrating a specific example of the relationship between the obtained value and the pattern side wall angle, and illustrates the case where the Ta film thickness is 64 nm. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅44nmを得る露光量において、逆テーパ形状でのパターンピッチをパラメータとした場合の、平行入射と直交入射の間のライン幅の線幅差を44nmに対する比として得た値とパターン側壁角との関係の具体例を示す説明図であり、Ta膜厚が86nmの場合を例示した図である。In the exposure amount to obtain a line width of 44 nm with a pattern pitch corresponding to an isolated line pattern, the ratio of the line width between the parallel incidence and the orthogonal incidence to the ratio of 44 nm when the pattern pitch in the reverse taper shape is used as a parameter. Is a diagram illustrating a specific example of the relationship between the obtained value and the pattern side wall angle, and illustrates the case where the Ta film thickness is 86 nm. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅44nmを得る露光量において、逆テーパ形状でのパターンピッチをパラメータとした場合の、平行入射と直交入射の間のライン幅の線幅差を44nmに対する比として得た値とパターン側壁角との関係の具体例を示す図であり、Ta膜厚が108nmの場合を例示した図である。In the exposure amount to obtain a line width of 44 nm with a pattern pitch corresponding to an isolated line pattern, the ratio of the line width between the parallel incidence and the orthogonal incidence to the ratio of 44 nm when the pattern pitch in the reverse taper shape is used as a parameter. Is a diagram illustrating a specific example of the relationship between the obtained value and the pattern side wall angle, and illustrates the case where the Ta film thickness is 108 nm. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅44nmを得る露光量において、逆テーパ形状での平行入射と直交入射の間のライン幅の線幅差を44nmに対する比の許容値をパラメータとした場合の、Ta膜厚とパターン側壁許容傾斜角との関係の具体例を示す説明図である。In the exposure amount to obtain a line width of 44 nm at a pattern pitch corresponding to an isolated line pattern, the line width difference between the parallel incidence and the orthogonal incidence in the reverse taper shape is a parameter when the allowable value of the ratio to 44 nm is used as a parameter. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a specific example of the relationship between the Ta film thickness and the pattern sidewall allowable inclination angle. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅22nmを得る露光量において、逆テーパ形状のマスクパターン側壁角をパラメータとした場合のライン幅のピッチ依存性を示す図であり、Ta膜厚が108nmの場合を例示した図である。It is a figure showing the pitch dependence of the line width when the mask pattern side wall angle of the reverse taper shape is used as a parameter in the exposure amount for obtaining the line width of 22 nm with the pattern pitch corresponding to the isolated line pattern, and the Ta film thickness is 108 nm. It is the figure which illustrated the case. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅22nmを得る露光量において、逆テーパ形状でのパターンピッチをパラメータとした場合の、平行入射と直交入射の間のライン幅の線幅差を22nmに対する比として得た値とパターン側壁角との関係の具体例を示す図であり、Ta膜厚が64nmの場合を例示した図である。In the exposure amount to obtain a line width of 22 nm with a pattern pitch equivalent to an isolated line pattern, the ratio of the line width between the parallel incidence and the orthogonal incidence to the ratio of 22 nm when the pattern pitch in the reverse taper shape is used as a parameter. Is a diagram illustrating a specific example of the relationship between the obtained value and the pattern side wall angle, and is a diagram illustrating the case where the Ta film thickness is 64 nm. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅22nmを得る露光量において、逆テーパ形状でのパターンピッチをパラメータとした場合の、平行入射と直交入射の間のライン幅の線幅差を22nmに対する比として得た値とパターン側壁角との関係の具体例を示す図であり、Ta膜厚が86nmの場合を例示した図である。In the exposure amount to obtain a line width of 22 nm with a pattern pitch equivalent to an isolated line pattern, the ratio of the line width between the parallel incidence and the orthogonal incidence to the ratio of 22 nm when the pattern pitch in the reverse taper shape is used as a parameter. Is a diagram showing a specific example of the relationship between the obtained value and the pattern side wall angle, and is a diagram illustrating the case where the Ta film thickness is 86 nm. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅22nmを得る露光量において、逆テーパ形状でのパターンピッチをパラメータとした場合の、平行入射と直交入射の間のライン幅の線幅差を22nmに対する比として得た値とパターン側壁角との関係の具体例を示す図であり、Ta膜厚が108nmの場合を例示した図である。In the exposure amount to obtain a line width of 22 nm with a pattern pitch equivalent to an isolated line pattern, the ratio of the line width between the parallel incidence and the orthogonal incidence to the ratio of 22 nm when the pattern pitch in the reverse taper shape is used as a parameter. Is a diagram illustrating a specific example of the relationship between the obtained value and the pattern side wall angle, and illustrates the case where the Ta film thickness is 108 nm. 孤立ラインパターンに相当するパターンピッチでライン幅22nmを得る露光量において、逆テーパ形状での平行入射と直交入射の間のライン幅の線幅差を22nmに対する比の許容値をパラメータとした場合の、Ta膜厚とパターン側壁許容傾斜角との関係の具体例を示す説明図である。In the exposure amount to obtain a line width of 22 nm with a pattern pitch corresponding to an isolated line pattern, the line width difference between parallel incidence and orthogonal incidence in a reverse taper shape is a parameter when the allowable value of the ratio to 22 nm is used as a parameter. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a specific example of the relationship between the Ta film thickness and the pattern sidewall allowable inclination angle. パターン側壁角が90°であればウエハ上にて所望のライン幅22nmをピッチ44nmで得られる場合における、順テーパ形状のパターン側壁角とウエハ上ライン幅との対応関係の具体例を示す説明図である。Explanatory drawing showing a specific example of the correspondence relationship between the forward tapered taper pattern side wall angle and the line width on the wafer when the desired line width of 22 nm is obtained with a pitch of 44 nm on the wafer if the pattern side wall angle is 90 ° It is. パターン側壁角が90°であればウエハ上にて所望のライン幅22nmをピッチ88nmで得られる場合における、順テーパ形状のパターン側壁角とウエハ上ライン幅との対応関係の具体例を示す説明図である。Explanatory drawing showing a specific example of the correspondence relationship between the forward tapered taper pattern side wall angle and the line width on the wafer when the desired line width of 22 nm is obtained with a pitch of 88 nm on the wafer if the pattern side wall angle is 90 ° It is. パターン側壁角が90°であればウエハ上にて所望のライン幅44nmをピッチ88nmで得られる場合における、順テーパ形状のパターン側壁角とウエハ上ライン幅との対応関係の具体例を示す説明図である。Explanatory drawing showing a specific example of the correspondence relationship between the forward tapered taper pattern side wall angle and the line width on the wafer when a desired line width of 44 nm can be obtained at a pitch of 88 nm on the wafer when the pattern side wall angle is 90 ° It is. パターン側壁角が90°であればウエハ上にて所望のライン幅22nmをピッチ44nmで得られる場合における、逆テーパ形状のパターン側壁角とウエハ上ライン幅との対応関係の具体例を示す説明図である。Explanatory diagram showing a specific example of the correspondence relationship between the reverse tapered taper pattern side wall angle and the line width on the wafer when the desired line width of 22 nm can be obtained at a pitch of 44 nm on the wafer if the pattern side wall angle is 90 ° It is. パターン側壁角が90°であればウエハ上にて所望のライン幅22nmをピッチ88nmで得られる場合における、逆テーパ形状のパターン側壁角とウエハ上ライン幅との対応関係の具体例を示す説明図である。Explanatory drawing showing a specific example of the correspondence relationship between the reverse tapered taper pattern side wall angle and the line width on the wafer when the desired line width of 22 nm can be obtained on the wafer with a pitch of 88 nm if the pattern side wall angle is 90 ° It is. パターン側壁角が90°であればウエハ上にて所望のライン幅44nmをピッチ88nmで得られる場合における、逆テーパ形状のパターン側壁角とウエハ上ライン幅との対応関係の具体例を示す説明図である。Explanatory drawing showing a specific example of the correspondence relationship between the pattern side wall angle of the reverse taper shape and the line width on the wafer when a desired line width of 44 nm is obtained with a pitch of 88 nm on the wafer when the pattern side wall angle is 90 ° It is. ウエハ上で所望のライン幅22nmをピッチ44nmで得るための、順テーパ形状のパターン側壁角に対する4倍マスク上ライン幅の補正量の具体例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the specific example of the correction amount of the line width on a 4 times mask with respect to the pattern side wall angle of a forward taper shape in order to obtain desired line width 22nm on a wafer with the pitch of 44nm. ウエハ上で所望のライン幅22nmをピッチ88nmで得るための、順テーパ形状のパターン側壁角に対する4倍マスク上ライン幅の補正量の具体例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the specific example of the correction amount of the line width on a 4 times mask with respect to the pattern side wall angle of a forward taper shape in order to obtain desired line width 22nm with a pitch of 88nm on a wafer. ウエハ上で所望のライン幅44nmをピッチ88nmで得るための、順テーパ形状のパターン側壁角に対する4倍マスク上ライン幅の補正量の具体例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the specific example of the amount of correction | amendment of the line width on 4 times mask with respect to the pattern side wall angle of a forward taper shape in order to obtain desired line width 44nm on a wafer with the pitch of 88nm. ウエハ上で所望のライン幅22nmをピッチ44nmで得るために、4倍マスク上ライン幅の補正を行った後での、順テーパ形状のパターン側壁角に対するウエハ上ライン幅の具体例を示す説明図である。Explanatory drawing which shows the specific example of the line width on the wafer with respect to the pattern side wall angle of the forward taper shape after correcting the line width on the mask four times in order to obtain a desired line width of 22 nm on the wafer with a pitch of 44 nm. It is. ウエハ上で所望のライン幅22nmをピッチ88nmで得るために、4倍マスク上ライン幅の補正を行った後での、順テーパ形状のパターン側壁角に対するウエハ上ライン幅の具体例を示す説明図である。Explanatory drawing which shows the specific example of the line width on the wafer with respect to the pattern side wall angle of the forward taper shape after correcting the line width on the mask four times in order to obtain a desired line width of 22 nm on the wafer with a pitch of 88 nm. It is. ウエハ上で所望のライン幅44nmをピッチ88nmで得るために、4倍マスク上ライン幅の補正を行った後での、順テーパ形状のパターン側壁角に対するウエハ上ライン幅の具体例を示す説明図である。Explanatory drawing showing a specific example of the line width on the wafer with respect to the pattern side wall angle of the forward taper shape after correcting the line width on the mask four times in order to obtain a desired line width of 44 nm on the wafer at a pitch of 88 nm. It is. ウエハ上で所望のライン幅22nmをピッチ44nmで得るときの、4倍マスク上ライン幅の補正を行った後で、順テーパ形状での平行入射と直交入射との間のライン幅の線幅差を22nmに対する比として得た値とパターン側壁角の関係の具体例を示す説明図である。Line width difference between parallel incidence and normal incidence in the forward taper shape after correcting the line width on the quadruple mask when obtaining the desired line width of 22 nm on the wafer at a pitch of 44 nm It is explanatory drawing which shows the specific example of the relationship between the value obtained as a ratio with respect to 22 nm, and a pattern side wall angle. ウエハ上で所望のライン幅22nmをピッチ88nmで得るときの、4倍マスク上ライン幅の補正を行った後で、順テーパ形状での平行入射と直交入射との間のライン幅の線幅差を22nmに対する比として得た値とパターン側壁角の関係の具体例を示す説明図である。Line width difference between parallel incidence and normal incidence in the forward taper shape after correcting the line width on the quadruple mask when obtaining the desired line width of 22 nm on the wafer at a pitch of 88 nm It is explanatory drawing which shows the specific example of the relationship between the value obtained as a ratio with respect to 22 nm, and a pattern side wall angle. ウエハ上で所望のライン幅44nmをピッチ88nmで得るときの、4倍マスク上ライン幅の補正を行った後で、順テーパ形状での平行入射と直交入射との間のライン幅の線幅差を44nmに対する比として得た値とパターン側壁角の関係の具体例を示す説明図である。Line width difference between parallel incidence and normal incidence in the forward taper shape after correcting the line width on the quadruple mask when obtaining the desired line width of 44 nm on the wafer at a pitch of 88 nm. It is explanatory drawing which shows the specific example of the relationship between the value obtained as a ratio with respect to 44 nm, and a pattern side wall angle. ウエハ上で所望のライン幅22nmをピッチ44nmで得るための、逆テーパ形状のパターン側壁角に対する4倍マスク上ライン幅の補正量の具体例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the specific example of the correction amount of the line width on a 4 times mask with respect to the pattern side wall angle of a reverse taper shape in order to obtain desired line width 22nm on a wafer with a pitch of 44 nm. ウエハ上で所望のライン幅22nmをピッチ88nmで得るための、逆テーパ形状のパターン側壁角に対する4倍マスク上ライン幅の補正量の具体例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the specific example of the correction amount of the line width on 4 times mask with respect to the pattern side wall angle of a reverse taper shape in order to obtain desired line width 22nm with a pitch of 88nm on a wafer. ウエハ上で所望のライン幅44nmをピッチ88nmで得るための、逆テーパ形状のパターン側壁角に対する4倍マスク上ライン幅の補正量の具体例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the specific example of the correction amount of the line width on 4 times mask with respect to the pattern side wall angle of a reverse taper shape in order to obtain desired line width 44nm on a wafer with the pitch of 88nm. ウエハ上で所望のライン幅22nmをピッチ44nmで得るために、4倍マスク上ライン幅の補正を行った後での、逆テーパ形状のパターン側壁角に対するウエハ上ライン幅の具体例を示す説明図である。Explanatory drawing which shows the specific example of the line width on a wafer with respect to the pattern side wall angle of a reverse taper shape, after correcting the line width on a 4 times mask in order to obtain desired line width 22nm on a wafer with a pitch of 44 nm It is. ウエハ上で所望のライン幅22nmをピッチ88nmで得るために、4倍マスク上ライン幅の補正を行った後での、逆テーパ形状のパターン側壁角に対するウエハ上ライン幅の具体例を示す説明図である。Explanatory drawing which shows the specific example of the line width on a wafer with respect to the pattern side wall angle of a reverse taper shape after correcting the line width on a 4 times mask in order to obtain desired line width 22nm on a wafer with a pitch of 88 nm. It is. ウエハ上で所望のライン幅44nmをピッチ88nmで得るために、4倍マスク上ライン幅の補正を行った後での、逆テーパ形状のパターン側壁角に対するウエハ上ライン幅の具体例を示す説明図である。Explanatory drawing which shows the specific example of the line width on a wafer with respect to the pattern side wall angle of a reverse taper shape after correcting the line width on a 4 times mask in order to obtain desired line width 44nm on a wafer with a pitch of 88nm. It is. ウエハ上で所望のライン幅22nmをピッチ44nmで得るときの、4倍マスク上ライン幅の補正を行った後で、逆テーパ形状での平行入射と直交入射との間のライン幅の線幅差を22nmに対する比として得た値とパターン側壁角の関係の具体例を示す説明図である。Line width difference between parallel incidence and orthogonal incidence in reverse taper shape after correcting line width on quadruple mask when obtaining desired line width 22nm on wafer with pitch 44nm It is explanatory drawing which shows the specific example of the relationship between the value obtained as a ratio with respect to 22 nm, and a pattern side wall angle. ウエハ上で所望のライン幅22nmをピッチ88nmで得るときの、4倍マスク上ライン幅の補正を行った後で、順テーパ形状での平行入射と直交入射との間のライン幅の線幅差を22nmに対する比として得た値とパターン側壁角の関係の具体例を示す説明図である。Line width difference between parallel incidence and normal incidence in the forward taper shape after correcting the line width on the quadruple mask when obtaining the desired line width of 22 nm on the wafer at a pitch of 88 nm It is explanatory drawing which shows the specific example of the relationship between the value obtained as a ratio with respect to 22 nm, and a pattern side wall angle. ウエハ上で所望のライン幅44nmをピッチ88nmで得るときの、4倍マスク上ライン幅の補正を行った後で、順テーパ形状での平行入射と直交入射との間のライン幅の線幅差を22nmに対する比として得た値とパターン側壁角の関係の具体例を示す説明図である。Line width difference between parallel incidence and normal incidence in the forward taper shape after correcting the line width on the quadruple mask when obtaining the desired line width of 44 nm on the wafer at a pitch of 88 nm. It is explanatory drawing which shows the specific example of the relationship between the value obtained as a ratio with respect to 22 nm, and a pattern side wall angle. マスク上斜め入射光のマスク上への射影ベクトルが、マスクパターン構成辺に対して直交する直交入射の場合の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary in the case of the orthogonal incidence in which the projection vector on the mask of the diagonally incident light on a mask orthogonally crosses with respect to a mask pattern structure side. マスク上斜め入射光のマスク上への射影ベクトルが、マスクパターン構成辺に対して平行な平行入射の場合の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary in case the projection vector on the mask of the diagonally incident light on a mask is parallel incidence parallel to a mask pattern structure side.

符号の説明Explanation of symbols

1…基板、2…マスクブランクス膜、3…吸収膜   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Mask blank film, 3 ... Absorption film

Claims (4)

極短紫外光の反射作用を有するマスクブランクス膜と、当該マスクブランクス膜上にパターニングされて前記極短紫外光を吸収する吸収膜とを備えてなり、マスク面上に斜め入射する前記極短紫外光を反射することで前記吸収膜によって形成されるマスクパターンに応じた形状の転写像をウエハ上へ露光転写する露光用マスクについてのマスク補正方法であって、
マスク表面へ斜め入射する前記極短紫外光を当該マスク表面に射影した射影ベクトルと前記マスクパターンの構成辺とがなす角度と、当該構成辺を形成する前記吸収膜の側壁の傾斜角と、前記転写像の変形量または当該転写像を得るための瞳通過光量との間の対応関係を予め特定しておき、
前記吸収膜の側壁の傾斜角を認識して、その認識結果と前記対応関係とから、前記マスクパターンに対する補正量を決定する
ことを特徴とするマスク補正方法。
A mask blank film having a reflection function of ultra-short ultraviolet light, and an absorption film patterned on the mask blank film to absorb the ultra-short ultraviolet light, and obliquely incident on the mask surface. A mask correction method for an exposure mask for exposing and transferring a transfer image having a shape corresponding to a mask pattern formed by the absorption film by reflecting light onto a wafer,
An angle formed by a projection vector obtained by projecting the ultra-short ultraviolet light obliquely incident on the mask surface onto the mask surface and the constituent side of the mask pattern, an inclination angle of the side wall of the absorption film forming the constituent side, and The correspondence relationship between the deformation amount of the transfer image or the amount of light passing through the pupil for obtaining the transfer image is specified in advance,
A mask correction method, comprising: recognizing an inclination angle of a side wall of the absorption film and determining a correction amount for the mask pattern from the recognition result and the correspondence relationship.
前記吸収膜の側壁の傾斜角を、前記マスク面上に斜め入射する前記極短紫外光を当該マスク面上で反射して得られる回折光の強度を基にして認識する
ことを特徴とする請求項1記載のマスク補正方法。
The inclination angle of the side wall of the absorption film is recognized based on the intensity of diffracted light obtained by reflecting the ultrashort ultraviolet light obliquely incident on the mask surface on the mask surface. Item 2. The mask correction method according to Item 1.
極短紫外光の反射作用を有するマスクブランクス膜と、当該マスクブランクス膜上にパターニングされて前記極短紫外光を吸収する吸収膜とを備えてなり、マスク面上に斜め入射する前記極短紫外光を反射することで前記吸収膜によって形成されるマスクパターンに応じた形状の転写像をウエハ上へ露光転写する露光用マスクについてのマスク製造方法であって、
マスク表面へ斜め入射する前記極短紫外光を当該マスク表面に射影した射影ベクトルと前記マスクパターンの構成辺とがなす角度と、当該構成辺を形成する前記吸収膜の側壁の傾斜角と、前記転写像の変形量または当該転写像を得るための瞳通過光量との間の対応関係を予め特定しておき、
製造すべき露光用マスクにおける前記吸収膜の側壁の傾斜角を認識して、その認識結果と前記対応関係とから、前記マスクパターンに対する補正量を決定し、
決定した補正量での前記マスクパターンに対する補正処理を経た後に、当該マスクパターンを構成する前記吸収膜のパターニングを行う
ことを特徴とするマスク製造方法。
A mask blank film having a reflection function of ultra-short ultraviolet light, and an absorption film patterned on the mask blank film to absorb the ultra-short ultraviolet light, and obliquely incident on the mask surface. A mask manufacturing method for an exposure mask that exposes and transfers a transfer image having a shape corresponding to a mask pattern formed by the absorbing film by reflecting light onto a wafer,
An angle formed by a projection vector obtained by projecting the ultra-short ultraviolet light obliquely incident on the mask surface onto the mask surface and the constituent side of the mask pattern, an inclination angle of the side wall of the absorption film forming the constituent side, and The correspondence relationship between the deformation amount of the transfer image or the amount of light passing through the pupil for obtaining the transfer image is specified in advance,
Recognizing the inclination angle of the sidewall of the absorption film in the exposure mask to be manufactured, and determining the correction amount for the mask pattern from the recognition result and the correspondence relationship;
A mask manufacturing method, wherein after the correction process for the mask pattern with the determined correction amount, the absorption film constituting the mask pattern is patterned.
極短紫外光の反射作用を有するマスクブランクス膜と、当該マスクブランクス膜上にパターニングされて前記極短紫外光を吸収する吸収膜とを備えてなり、マスク面上に斜め入射する前記極短紫外光を反射することで前記吸収膜によって形成されるマスクパターンに応じた形状の転写像をウエハ上へ露光転写する露光用マスクであって、
マスク表面へ斜め入射する前記極短紫外光を当該マスク表面に射影した射影ベクトルと前記マスクパターンの構成辺とがなす角度別に、当該構成辺を形成する前記吸収膜の側壁の傾斜角の違いによって補正量が異なる補正処理が施されて、前記マスクパターンが形成されてなる
ことを特徴とする露光用マスク。
A mask blank film having a reflection function of ultra-short ultraviolet light, and an absorption film patterned on the mask blank film to absorb the ultra-short ultraviolet light, and incident on the mask surface obliquely. An exposure mask for exposing and transferring a transfer image having a shape corresponding to a mask pattern formed by the absorbing film by reflecting light onto the wafer,
Depending on the angle formed by the projection vector obtained by projecting the ultra-short ultraviolet light obliquely incident on the mask surface onto the mask surface and the constituent side of the mask pattern, the difference in the inclination angle of the side wall of the absorbing film forming the constituent side An exposure mask characterized in that the mask pattern is formed by performing correction processing with different correction amounts.
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