JP2008203634A - Creation method for photomask data, photomask and pattern forming method - Google Patents
Creation method for photomask data, photomask and pattern forming method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008203634A JP2008203634A JP2007040932A JP2007040932A JP2008203634A JP 2008203634 A JP2008203634 A JP 2008203634A JP 2007040932 A JP2007040932 A JP 2007040932A JP 2007040932 A JP2007040932 A JP 2007040932A JP 2008203634 A JP2008203634 A JP 2008203634A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pattern
- photomask
- data
- test
- resist pattern
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Abstract
Description
本発明は、フォトマスクデータ作成方法、それを用いて作製されるフォトマスクおよびそれを用いて被パターニング層に所望のパターンを形成するパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a photomask data creation method, a photomask produced using the method, and a pattern formation method for forming a desired pattern on a patterning layer using the photomask.
被パターニング層にデバイスパターンを形成する場合、一般的には以下の工程が行なわれている。まず、被パターニング層上にフォトレジスト膜を形成し、設計パターンに形成されたフォトマスクを用いてフォトレジスト膜を露光しエッチングにより現像して、レジストパターンを形成する。その後、レジストパターンをマスクとして被パターニング層をエッチングして、被パターニング層をパターニングする。
この際、被パターニング層を設計パターン通りにパターニングすることが重要であるが、デバイスパターンの微細化に伴い、各プロセスで生ずるパターニングに悪影響を及ぼす要因によってパターンを忠実に形成することが困難になってきており、最終的な仕上がりパターンが設計パターン通りにならないという問題が生じてきている。特に、微細加工を達成するために最も重要なリソグラフィーで生ずる光近接効果およびエッチングプロセスで生ずるプロセス近接効果(エッチング疎密効果)が、所望パターンに対する最終的な仕上がりパターンの寸法精度に大きく影響を及ぼしていると考えられる。
When forming a device pattern on the patterning layer, the following steps are generally performed. First, a photoresist film is formed on a layer to be patterned, and the photoresist film is exposed using a photomask formed in a design pattern and developed by etching to form a resist pattern. Thereafter, the patterning layer is etched using the resist pattern as a mask to pattern the patterning layer.
At this time, it is important to pattern the layer to be patterned according to the design pattern, but as the device pattern becomes finer, it becomes difficult to faithfully form the pattern due to factors that adversely affect patterning that occurs in each process. As a result, there is a problem that the final finished pattern does not follow the design pattern. In particular, the optical proximity effect that occurs in lithography, which is the most important for achieving microfabrication, and the process proximity effect that occurs in the etching process (etching density effect) greatly affect the dimensional accuracy of the final pattern with respect to the desired pattern. It is thought that there is.
ここで、光近接効果とは、フォトレジスト膜を露光する際、フォトマスクの隣接するパターン同士が近いとフォトマスクを通過した光が互いに干渉しあい、パターン間の光強度が変化してパターン通りに露光されず、その結果線幅のズレ(リソシフト)が生じる現象のことである。また、プロセス近接効果とは、被エッチング膜をエッチングする際、エッチング反応により生成する副生成物の付着量がレジストパターンのパターン密度によって異なり、その結果線幅のズレ(エッチングシフト)が生じる現象のことである。 Here, the optical proximity effect means that when the photoresist film is exposed, if the adjacent patterns of the photomask are close to each other, the light passing through the photomask interferes with each other, and the light intensity between the patterns changes to follow the pattern. This is a phenomenon in which a line width shift (litho shift) occurs as a result of no exposure. In addition, the process proximity effect is a phenomenon in which, when etching a film to be etched, the amount of by-product produced by the etching reaction differs depending on the pattern density of the resist pattern, resulting in a shift in the line width (etching shift). That is.
図1は光近接効果を示すグラフであり、これによればフォトマスクのパターン間距離がある特定の距離よりも長いと、フォトマスクのパターン線幅よりもレジストパターンの線幅が細くなる(シフト量がマイナスとなる)傾向にあり、反対にパターン間距離が前記特定の距離よりも短いと、フォトマスクのパターン線幅よりもレジストパターンの線幅が細くなる(シフト量がマイナスとなる)傾向にあることが分かる。なお、図1はポジ型レジストの場合である。 FIG. 1 is a graph showing the optical proximity effect. According to this graph, when the distance between photomask patterns is longer than a specific distance, the line width of the resist pattern becomes narrower (shifted) than the pattern line width of the photomask. On the other hand, if the distance between patterns is shorter than the specific distance, the resist pattern line width becomes narrower than the photomask pattern line width (shift amount becomes negative). You can see that FIG. 1 shows the case of a positive resist.
図2はプロセス近接効果を示すグラフであり、これによればレジストパターンのパターン間距離がある特定の距離よりも長いと、レジストパターンの線幅よりもエッチング後の被パターニング層のパターン線幅よりも太くなる(シフト量がプラスとなる)傾向にあり、反対にパターン間距離が前記特定の距離よりも短いとレジストパターンの線幅よりもエッチング後の被パターニング層のパターン線幅が細くなる(シフト量がマイナスとなる)傾向にあることが分かる。 FIG. 2 is a graph showing the process proximity effect. According to this graph, when the distance between the patterns of the resist pattern is longer than a specific distance, the pattern line width of the patterned layer after etching is larger than the line width of the resist pattern. Tend to be thicker (shift amount becomes positive), and conversely, if the inter-pattern distance is shorter than the specific distance, the pattern line width of the patterned layer after etching becomes narrower than the line width of the resist pattern ( It can be seen that the shift amount tends to be negative.
そのため、加工後の仕上がりパターンの寸法精度を向上する技術が検討され、リソグラフィプロセスで生じる寸法変動をパターンで補正する光近接効果補正(OPC:Optical Proximity Correction)技術およびエッチングプロセスで生じる寸法変動をパターンで補正するプロセス近接効果補正(PPC:Process Proximity Correction)技術等が報告されている(例えば特許文献1および2参照)。
前記OPC技術は、上述の光近接効果によって生ずるパターン線幅のシフト量(ズレ量)を認識した上で、形成しようとするパターン密度に応じてフォトマスクのパターン寸法を補正する技術である。また、前記PPC技術は、上述のプロセス近接効果によって生ずるパターン線幅のシフト量を認識した上で、形成しようとするパターン密度に応じてマスクパターンの寸法を補正する技術である。
The OPC technique is a technique for correcting the pattern size of a photomask according to the pattern density to be formed after recognizing the shift amount (deviation amount) of the pattern line width caused by the optical proximity effect. The PPC technique is a technique for recognizing the shift amount of the pattern line width caused by the above-described process proximity effect and correcting the dimension of the mask pattern in accordance with the pattern density to be formed.
しかしながら、本発明者が前記PPC技術を検討したところ、エッチングによる加工変換差(エッチングシフト)は、パターン間の距離以外の影響も受けることが判明した。例えば、ポリシリコン膜をエッチングする際に、ポリシリコン膜へのイオン注入の有無により、加工変換差が異なる。このことは、例えば、選択的にイオン注入されたポリシリコン膜にゲートパターンをエッチング加工する際、イオン注入の有無によって寸法変換差が異なることを意味する。したがって、上述のPPC技術では完全にマスクパターンの補正ができない。 However, when the present inventor examined the PPC technique, it was found that the processing conversion difference (etching shift) due to etching is affected by effects other than the distance between patterns. For example, when etching a polysilicon film, the processing conversion difference varies depending on whether or not ions are implanted into the polysilicon film. This means that, for example, when a gate pattern is etched into a selectively ion-implanted polysilicon film, the dimensional conversion difference varies depending on whether or not ion implantation is performed. Therefore, the mask pattern cannot be completely corrected by the PPC technique described above.
本発明は、前記課題に鑑みなされたものであり、所望パターンを形成すべき被パターニング層に組成が異なる複数の異組成領域が存在していても、被パターニング層を高精度にパターニングすることができるフォトマスクデータ作成方法、フォトマスクおよびパターン形成方法を提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and can pattern a patterning layer with high precision even when a plurality of different composition regions having different compositions exist in the patterning layer where a desired pattern is to be formed. Provided are a photomask data creation method, a photomask, and a pattern formation method.
かくして、本発明によれば、所望のパターンにエッチングされる組成の異なる複数の異組成領域を有する被パターニング層上に形成されたフォトレジスト膜を露光する際に用いるフォトマスクを形成するためのフォトマスクデータ作成方法であって、前記被パターニング層における各異組成領域に形成すべきパターンの基本パターンデータを、各異組成領域上に形成されたレジストパターンのパターン間距離によって各異組成領域のエッチング状態が異なって生じる第1シフト量と、前記フォトマスクのパターン間距離によって前記フォトレジスト膜のエッチング状態が異なって生じる第2シフト量とを用いて補正することにより、形成すべきフォトマスクのフォトマスクデータを作成する工程を備えたフォトマスクデータ作成方法が提供される。 Thus, according to the present invention, a photo for forming a photomask for use in exposing a photoresist film formed on a patterned layer having a plurality of different composition regions having different compositions etched into a desired pattern. A mask data creation method, wherein basic pattern data of a pattern to be formed in each different composition region in the layer to be patterned is etched in each different composition region according to an inter-pattern distance of a resist pattern formed on each different composition region Correction is performed using the first shift amount generated in different states and the second shift amount generated in different etching states of the photoresist film depending on the pattern-to-pattern distance of the photomask. Provided is a photomask data creation method comprising a process of creating mask data That.
また、本発明の別の観点によれば、前記フォトマスクデータ作成方法により作成されたフォトマスクデータに基いて形成されたフォトマスクが提供される。
また、本発明のさらに別の観点によれば、組成の異なる複数の異組成領域を有する被パターニング層上にフォトレジスト膜を形成する工程と、前記フォトマスクデータ作成方法により作成されたフォトマスクデータに基いて形成されたフォトマスクを用いて前記フォトレジスト膜を露光し現像して、レジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして用いて前記被パターニング層をエッチングする工程とを有するパターン形成方法が提供される。
Moreover, according to another viewpoint of this invention, the photomask formed based on the photomask data produced by the said photomask data production method is provided.
According to still another aspect of the present invention, a step of forming a photoresist film on a layer to be patterned having a plurality of different composition regions having different compositions, and photomask data created by the photomask data creation method A pattern having a step of exposing and developing the photoresist film using a photomask formed on the basis of the mask and forming a resist pattern, and a step of etching the patterned layer using the resist pattern as a mask A forming method is provided.
本発明によれば、所望パターンを形成すべき被パターニング層に組成が異なる複数の異組成領域が存在していても、被パターニング層を高精度にパターニングすることができ、所望の仕上がり寸法を得ることが可能となり、デバイスの特性、歩留りの向上が可能となる。 According to the present invention, even when a plurality of different composition regions having different compositions are present in a patterning layer on which a desired pattern is to be formed, the patterning layer can be patterned with high accuracy and a desired finished dimension can be obtained. This makes it possible to improve device characteristics and yield.
本発明のフォトマスクデータ作成方法は、所望のパターンにエッチングされる組成の異なる複数の異組成領域を有する被パターニング層上に形成されたフォトレジスト膜を露光する際に用いるフォトマスクを形成するためのフォトマスクデータ作成方法であって、前記被パターニング層における各異組成領域に形成すべきパターンの基本パターンデータを、各異組成領域上に形成されたレジストパターンのパターン間距離によって各異組成領域のエッチング状態が異なって生じる第1シフト量と、前記フォトマスクのパターン間距離によって前記フォトレジスト膜のエッチング状態が異なって生じる第2シフト量とを用いて補正することにより、形成すべきフォトマスクのフォトマスクデータを作成する工程を備えたことを特徴とする。
図5は本発明のフォトマスクデータ作成方法を用いてゲートパターンを形成するまでの工程を示すフローチャートである。
The photomask data creation method of the present invention forms a photomask for use in exposing a photoresist film formed on a patterned layer having a plurality of different composition regions having different compositions that are etched into a desired pattern. The photomask data creation method according to
FIG. 5 is a flowchart showing the steps until a gate pattern is formed using the photomask data creation method of the present invention.
本発明において、被パターニング層は、上述のように組成の異なる複数の異組成領域を有している。ここで、被パターニング層とは、例えば支持体(基板、ウェハ等)上に形成された層に限らず、支持体自体をも包含する。被パターニング層としては、例えば半導体基板、半導体やその他の材質からなる基板上に形成された半導体層等が挙げられる。したがって、被パターニング層の複数の異組成領域とは、例えば半導体基板あるいは半導体層に平面的に存在する一の領域と他の領域が異なる組成で構成されていることを意味し、このような異組成領域は半導体基板あるいは半導体層への部分的な不純物注入、不純物除去等によって形成されることができる。
被パターニング層は、具体的には、ポリシリコンからなる第1の異組成領域と、リン含有ポリシリコンからなる第2の異組成領域とを有してなる構成を例示することができるが、これに限定されるものではない。
In the present invention, the layer to be patterned has a plurality of different composition regions having different compositions as described above. Here, the layer to be patterned includes not only a layer formed on a support (substrate, wafer, etc.), but also the support itself. Examples of the layer to be patterned include a semiconductor substrate, a semiconductor layer formed on a substrate made of a semiconductor or other materials, and the like. Accordingly, the plurality of different composition regions of the layer to be patterned means that, for example, one region existing in a plane on the semiconductor substrate or the semiconductor layer and the other region are configured with different compositions. The composition region can be formed by partial impurity implantation, impurity removal, or the like in the semiconductor substrate or semiconductor layer.
Specifically, the layer to be patterned can be exemplified by a configuration having a first different composition region made of polysilicon and a second different composition region made of phosphorus-containing polysilicon. It is not limited to.
本発明において、前記フォトマスクデータを作成する工程が、(a)前記被パターニング層における各異組成領域に形成すべきパターンの基本パターンデータを作成する工程と、(b)前記基本パターンデータにおけるパターンと同一のパターンを有するレジストパターンをマスクとして被パターニング層をエッチングした場合に、各異組成領域におけるレジストパターンのパターン間距離によってエッチング速度が異なることで前記エッチング状態が異なって生じる前記第1シフト量に基いて第1補正データを作成し、該第1補正データを用いて前記基本パターンデータを補正して形成すべきレジストパターンのレジストパターンデータを作成する工程と、(c)前記レジストパターンデータにおけるパターンと同一のパターンを有するフォトマスクを用いて露光された前記フォトレジスト膜を現像してパターンを形成した場合に、フォトマスクのパターン間距離によって光近接効果が異なることで前記エッチング状態が異なって生じる前記第2シフト量に基いて第2補正データを作成し、該第2補正データを用いて前記レジストパターンデータを補正して形成すべきフォトマスクのフォトマスクデータを作成する工程とを含むものであってもよい。
以下、工程(a)〜(c)について詳しく説明する。
In the present invention, the step of creating the photomask data includes: (a) creating a basic pattern data of a pattern to be formed in each different composition region in the patterning layer; and (b) a pattern in the basic pattern data. When the layer to be patterned is etched using a resist pattern having the same pattern as the mask as a mask, the etching state varies depending on the distance between the patterns of the resist patterns in the different composition regions. Generating first correction data based on the first correction data, correcting the basic pattern data using the first correction data, and generating resist pattern data of a resist pattern to be formed; and (c) in the resist pattern data A frame with the same pattern as the pattern When the photoresist film exposed using a mask is developed to form a pattern, the optical proximity effect varies depending on the inter-pattern distance of the photomask, and the etching state varies based on the second shift amount. And generating the second correction data and correcting the resist pattern data using the second correction data to generate photomask data of a photomask to be formed.
Hereinafter, steps (a) to (c) will be described in detail.
<工程(a)>
前記工程(a)における基本パターンデータとは、非エッチング部分であるパターンの形状および配置を特定するデータであって、各パターンの線幅データと、隣接するパターン間のパターン間距離データ(エッチング幅データ)とを少なくとも有している。
<Process (a)>
The basic pattern data in the step (a) is data specifying the shape and arrangement of a pattern which is a non-etched portion, and the line width data of each pattern and the inter-pattern distance data (etching width) between adjacent patterns. Data).
<工程(b)>
図2で説明したように、レジストパターンをマスクとして被パターニング層をエッチングするとプロセス近接効果(エッチング疎密効果)が作用してレジストパターンのパターン間距離によってエッチング速度が異なるため、レジストパターン通りのパターンを被パターニング層に形成できない。
さらに、図3に示すように、レジストパターンをマスクとして被パターニング層をエッチングすることによる加工変換差(エッチングシフト)は、パターン間の距離以外にも、被パターニング層の組成の違いによっても影響している。なお、図3はレジストパターンをマスクとしてポリシリコン膜をエッチングする際に、ポリシリコンへのリンイオンの注入の有無によりエッチングシフト量が異なることを示すグラフである。
さらに、図4に示すように、被パターニング層のエッチングシフトは、注入された不純物イオンの濃度の違いによっても影響している。なお、図4はレジストパターンをマスクとしてポリシリコン膜をエッチングする際に、リンイオンの濃度によりエッチングシフト量が異なることを示すグラフである。
そこで、前記工程(b)では、被パターニング層における複数の異組成領域毎において、レジストパターンの各パターン間距離によってエッチング速度が異なって生じるパターン間距離毎の前記第1シフト量を用いて前記第1補正データを作成する。
<Step (b)>
As described with reference to FIG. 2, when a layer to be patterned is etched using a resist pattern as a mask, a process proximity effect (etching density effect) acts and the etching rate varies depending on the distance between the resist patterns. It cannot be formed on the layer to be patterned.
Furthermore, as shown in FIG. 3, the processing conversion difference (etching shift) caused by etching the patterning layer using the resist pattern as a mask is influenced not only by the distance between the patterns but also by the difference in the composition of the patterning layer. ing. FIG. 3 is a graph showing that when the polysilicon film is etched using the resist pattern as a mask, the etching shift amount varies depending on whether or not phosphorus ions are implanted into the polysilicon.
Furthermore, as shown in FIG. 4, the etching shift of the layer to be patterned is affected by the difference in the concentration of the implanted impurity ions. FIG. 4 is a graph showing that the etching shift amount varies depending on the phosphorus ion concentration when the polysilicon film is etched using the resist pattern as a mask.
Therefore, in the step (b), the first shift amount is used for each of the inter-pattern distances that are generated by different etching rates depending on the inter-pattern distances of the resist pattern in each of the plurality of different composition regions in the patterning layer. 1 Create correction data.
本発明では第1シフト量を求めるために、被パターニング層と同じ組成の複数の異組成領域を有するテスト用被パターニング層上に、複数の異なるパターン間距離を有するテスト用レジストパターンを形成し、該テスト用レジストパターンをマスクとしてエッチングして各異組成領域にテストパターンを形成し、このテストパターンが有する複数のパターン線幅または複数のパターン間距離と、前記テスト用レジストパターンが有する複数のパターン線幅または前記複数のパターン間距離との関係に基いて第1の関係式を作成する工程をさらに有してもよい。これによって前記工程(b)において、前記基本パターンデータに基くレジストパターンのパターン間距離と前記第1の関係式とを用いて前記第1シフト量を算出することができる。なお、この第1の関係式(第1の補正関数)を作成する工程は、被パターニング層の各異組成領域の組成毎について行われる。つまり、第1の関係式は必要な数だけあらかじめ作成される。したがって、テスト用被パターニング層が1つの組成からなる場合は、各異組成領域の組成に対応する複数枚のテスト用被パターニング層を用いて前記工程が行なわれる。 In the present invention, in order to obtain the first shift amount, a test resist pattern having a plurality of different inter-pattern distances is formed on a test patterning layer having a plurality of different composition regions having the same composition as the patterning layer, Etching using the test resist pattern as a mask to form a test pattern in each different composition region, a plurality of pattern line widths or a plurality of pattern distances included in the test pattern, and a plurality of patterns included in the test resist pattern The method may further include a step of creating a first relational expression based on a relationship with a line width or the distance between the plurality of patterns. Thus, in the step (b), the first shift amount can be calculated using the inter-pattern distance of the resist pattern based on the basic pattern data and the first relational expression. The step of creating the first relational expression (first correction function) is performed for each composition of each different composition region of the layer to be patterned. That is, the necessary number of first relational expressions are created in advance. Therefore, when the test patterning layer has a single composition, the above-described process is performed using a plurality of test patterning layers corresponding to the compositions of the different composition regions.
この第1の関係式を作成する工程の一例を以下に詳しく説明する。
例えば被パターニング層が、リンイオンが注入されない領域と注入された領域を有するポリシリコン膜である場合、図6(a)に示すように、例えば半導体基板1上に酸化膜2を介して形成されたポリシリコン膜3(リンイオン注入なし)を1枚目のテスト用被パターニング層として用意し、このテスト用被パターニング層のポリシリコン膜3上に、異なるパターン間距離A1、B1およびC1を有するテスト用レジストパターン4を形成する。例えば、テストパターンのパターン間距離は、デザインルールの最小値(180nm程度)から10000nmに設定する。この際のパターン間距離のふり幅は、例えばパターン間距離がデザインルールの最小値(180nm)程度〜300nmの場合は、2nmから5nmの範囲に任意の値分増減させて異なるパターン間距離に設定し、これと同様にパターン間距離が300〜500nmの場合は10〜20nmの範囲の任意の値分増減させ、パターン間距離が500〜1000nmの場合は50〜100nmの範囲の任意の値分増減させ、パターン間距離が1000〜10000nmの場合は1000〜2000nmの範囲の任意の値分増減させて異なるパターン間距離に設定する。
このとき、このレジストパターン4は、実際の工程で行なわれる被パターニング層のエッチングに用いられるレジストパターンと同じ材料である。
An example of the process of creating this first relational expression will be described in detail below.
For example, when the layer to be patterned is a polysilicon film having a region where phosphorus ions are not implanted and a region where phosphorous ions are implanted, it is formed on the
At this time, the resist pattern 4 is made of the same material as the resist pattern used for etching the layer to be patterned performed in an actual process.
また、ポリシリコン膜3の膜厚は被パターニング層で設定される膜厚と同程度であることが実験精度の観点から好ましい。また、レジストパターン4の線幅は任意であり、図6(a)では各パターン距離A1、B1およびC1でのパターン線幅をWA1、WB1およびWC1としている。パターン線幅をWA1、WB1およびWC1は、例えば、デザインルールの最小(130nm)程度から1000nm程度の範囲の任意の値に設定することができる。
なお、パターン間距離はできるだけ多く、かつ小さい距離ずつ異ならせていくことが実験精度を高める上で好ましく、パターン間距離A1、B1およびC1とパターン線幅をWA1、WB1およびWC1はマトリックスに振ってテスト用レジストパターン4を作製することができる。また、このようなパターン間距離およびパターン線幅の設定は、ポジ型レジストとネガ型レジストの場合について同様である。
The thickness of the
Note that it is preferable to increase the experimental accuracy by increasing the distance between patterns as small as possible and increasing the experimental accuracy. The distances between patterns A 1 , B 1 and C 1 and the pattern line widths are set as WA 1 , WB 1 and WC. 1 can be shaken in a matrix to produce a test resist pattern 4. The setting of the inter-pattern distance and the pattern line width is the same for the positive resist and the negative resist.
次に、図6(b)に示すように、レジストパターン4をマスクとしてポリシリコン膜3をエッチングし、レジストパターン4を除去する。このとき使用するエッチング液等のエッチング条件は、被パターニング層のエッチングで採用されるエッチング条件と同じである。
その後、パターニングされたテストポリシリコンパターン30の各パターン線幅Wa1、Wb1およびWc1と各パターン距離a1、b1およびc1との両方あるいはいずれか一方を測定する。
その結果、パターン間距離A1のときのエッチングシフト量は、WA1−Wa1(またはWa1−WA1)、もしくはA1−a1(またはa1−A1)として算出され、他のパターン間距離B1およびC1についても同様にエッチングシフト量を算出する。そして、各パターン間距離に応じたエッチングシフト量に基いて、ポリシリコン膜3に関する前記第1の関係式を作成する。
Next, as shown in FIG. 6B, the
Thereafter, the pattern line widths Wa 1 , Wb 1, and Wc 1 and / or the pattern distances a 1 , b 1, and c 1 of the patterned
As a result, the etching shift amount at the inter-pattern distance A 1 is calculated as WA 1 -Wa 1 (or Wa 1 -WA 1 ) or A 1 -a 1 (or a 1 -A 1 ). Similarly, the etching shift amount is calculated for the inter-pattern distances B 1 and C 1 . Then, the first relational expression regarding the
また、上述のポリシリコン膜3に関する第1の関係式の作成と同様に、リンイオンを注入したポリシリコン膜をテスト用被パターニング層として用意し、このリンイオン含有ポリシリコン膜についても第1の関係式を作成する。この場合、被パターニング層が、リンイオン濃度が異なる複数の異組成領域を有するものであれば、リンイオンの濃度が同様の濃度で異なる複数枚のテスト用被パターニング層を用意して、これらについての第1の関係式を作成する。
そして、上述のように前記工程(b)において、このようにして得られた各異組成領域の組成毎に対応する複数の第1の関係式と、基本パターンデータに基くレジストパターンのパターン間距離とを用いて、前記第1シフト量を算出する。
Further, similarly to the creation of the first relational expression relating to the
As described above, in the step (b), a plurality of first relational expressions corresponding to the compositions of the different composition regions thus obtained and the inter-pattern distance of the resist pattern based on the basic pattern data. Are used to calculate the first shift amount.
<工程(c)>
図1で説明したように、フォトマスクを用いてレジスト膜を露光し現像すると、フォトマスクのパターン間距離によってレジスト膜に作用する光近接効果が異なるため、フォトマスクのパターン通りのレジストパターンを形成できない。そこで、前記工程(c)では、フォトマスクの各パターン間距離によって光近接効果が異なって生じるパターン間距離毎の前記第2シフト量を用いて前記第2補正データを作成する。
本発明では第2シフト量を求めるために、複数の異なるパターン間距離を有するテスト用フォトマスクを用いてテスト用フォトレジストを露光し現像してテストレジストパターンを形成し、このテストレジストパターンが有するパターン線幅または複数のパターン間距離と、前記テスト用フォトマスクが有する複数のパターン線幅または前記複数のパターン間距離との関係に基いて第2の関係式を作成する工程をさらに有してもよい。これによって前記工程(c)において、前記レジストパターンデータに基くフォトマスクのパターンのパターン間距離と前記第2の関係式とを用いて前記第2シフト量を算出することができる。
本発明において、被パターニング層上にレジストパターンを形成するフォトリソ工程は、その光源波長や転写方式は限定されるものではない。
この第2の関係式(第2の補正関数)を作成する工程の一例を以下に詳しく説明する。
<Step (c)>
As described with reference to FIG. 1, when a resist film is exposed and developed using a photomask, the optical proximity effect acting on the resist film differs depending on the distance between the photomask patterns. Can not. Therefore, in the step (c), the second correction data is created by using the second shift amount for each inter-pattern distance that is caused by different optical proximity effects depending on the inter-pattern distance of the photomask.
In the present invention, in order to obtain the second shift amount, a test photoresist is exposed and developed using a test photomask having a plurality of different inter-pattern distances, and a test resist pattern is formed. The method further includes the step of creating a second relational expression based on a relationship between a pattern line width or a plurality of inter-pattern distances and a plurality of pattern line widths or the plurality of inter-pattern distances of the test photomask. Also good. Thus, in the step (c), the second shift amount can be calculated using the inter-pattern distance of the photomask pattern based on the resist pattern data and the second relational expression.
In the present invention, the light source wavelength and transfer method of the photolithography process for forming a resist pattern on the layer to be patterned are not limited.
An example of the process of creating the second relational expression (second correction function) will be described in detail below.
(ポジ型レジストの場合)
図7(a)に示すように、例えば半導体基板またはガラス基板等の基板5上に、図6で説明したレジストパターンの材料であるポジ型フォトレジスト膜6を塗布し、異なるパターン間距離A2、B2およびC2を有するテスト用ポジ型フォトマスク7を用いてフォトレジスト膜6を露光する。このとき、フォトレジスト膜6の膜厚は、被パターニング層上に塗布するフォトレジスト膜の膜厚と同程度であることが実験精度の観点から好ましい。また、フォトマスク7の線幅は任意であり、図7(a)では各パターン間距離A2、B2およびC2でのパターン線幅をWA2、WB2およびWC2としている。なお、パターン間距離はできるだけ多く、かつ小さい距離ずつ異ならせていくことが実験精度を高める上で好ましい。
(For positive resists)
As shown in FIG. 7A, for example, a
次に、図7(b)に示すように、露光後のフォトレジスト膜6を現像する。このとき使用するエッチングガス等のエッチング条件は、被パターニング層上に形成するレジストパターンの形成で採用されるエッチング条件と同じである。
その後、パターニングされたテストレジストパターン60の各パターン線幅Wa2、Wb2およびWc2と各パターン間距離a2、b2およびc2との両方あるいはいずれか一方を測定する。
その結果、パターン間距離A2のときのエッチングシフト量は、WA2−Wa2(またはWa2−WA2)、もしくはA2−a2(またはa2−A2)として算出され、他のパターン間距離B2およびC2についても同様にエッチングシフト量を算出する。そして、各パターン間距離に応じたエッチングシフト量に基いて、フォトレジスト膜6に関する前記第2の関係式を作成する。
そして、上述のように前記工程(c)において、このようにして得られた第2の関係式と、レジストパターンデータに基くフォトマスクのパターン間距離とを用いて、前記第2シフト量を算出する。
Next, as shown in FIG. 7B, the exposed
Thereafter, the pattern line widths Wa 2 , Wb 2, and Wc 2 of the patterned test resist
As a result, the etching shift amount at the pattern distance A 2 is calculated as WA 2 -Wa 2 (or Wa 2 -WA 2 ) or A 2 -a 2 (or a 2 -A 2 ), Similarly, the etching shift amount is calculated for the inter-pattern distances B 2 and C 2 . Then, the second relational expression relating to the
Then, as described above, in the step (c), the second shift amount is calculated using the second relational expression thus obtained and the inter-pattern distance of the photomask based on the resist pattern data. To do.
(ネガ型レジストの場合)
図8(a)に示すように、例えば半導体基板またはガラス基板等の基板5上に、図6で説明したレジストパターンの材料であるネガ型フォトレジスト膜8を塗布し、異なるパターン間距離WA2、WB2およびWC2を有するテスト用ネガ型フォトマスク9を用いてフォトレジスト膜8を露光する。このとき、フォトレジスト膜8の膜厚は、被パターニング層上に塗布するフォトレジスト膜の膜厚と同程度であることが実験精度の観点から好ましい。また、フォトマスク9の線幅は任意であり、図8(a)では各パターン間距離WA2、WB2およびWC2でのパターン線幅をA2、B2およびC2としている。この場合も、パターン間距離はできるだけ多く、かつ小さい距離ずつ異ならせていくことが実験精度を高める上で好ましい。
(In the case of negative resist)
As shown in FIG. 8A, a
次に、図8(b)に示すように、露光後のフォトレジスト膜8を現像する。このとき使用するエッチングガス等のエッチング条件は、被パターニング層上に形成するレジストパターンの形成で採用されるエッチング条件と同じである。
その後、パターニングされたテストレジストパターン80の各パターン線幅Wa2、Wb2およびWc2と各パターン間距離a2、b2およびc2との両方あるいはいずれか一方を測定する。
その結果、パターン間距離WA2のときのエッチングシフト量は、WA2−Wa2(またはWa2−WA2)、もしくはA2−a2(またはa2−A2)として算出され、他のパターン間距離WB2およびWC2についても同様にエッチングシフト量を算出する。そして、各パターン間距離に応じたエッチングシフト量に基いて、フォトレジスト膜8に関する前記第2の関係式を作成する。
そして、上述のように前記工程(c)において、このようにして得られた第2の関係式と、レジストパターンデータに基くフォトマスクのパターン間距離とを用いて、前記第2シフト量を算出する。
Next, as shown in FIG. 8B, the exposed
Thereafter, the pattern line widths Wa 2 , Wb 2 and Wc 2 of the patterned test resist
As a result, the etching shift amount when the inter-pattern distance WA 2 is calculated as WA 2 −Wa 2 (or Wa 2 −WA 2 ) or A 2 −a 2 (or a 2 −A 2 ) Similarly, the etching shift amount is calculated for the inter-pattern distances WB 2 and WC 2 . Then, the second relational expression relating to the
Then, as described above, in the step (c), the second shift amount is calculated using the second relational expression thus obtained and the inter-pattern distance of the photomask based on the resist pattern data. To do.
このように、工程(c)では、フォトマスクのパターン間距離によって光近接効果が異なることでエッチング状態が異なって生じる第2シフト量に基いて第2補正データを作成し、この第2補正データを用いてレジストパターンデータを補正して形成すべきフォトマスクのフォトマスクデータを作成する。
そして、このフォトマスクデータに基いてフォトマスクを形成する。
As described above, in the step (c), the second correction data is created based on the second shift amount that is generated due to the difference in the etching state due to the difference in the optical proximity effect depending on the inter-pattern distance of the photomask. Is used to correct the resist pattern data to create photomask data for the photomask to be formed.
Then, a photomask is formed based on the photomask data.
次に、上述の方法によるフォトマスクデータに基いて形成されたフォトマスクを用いたパターン形成方法を図9および図10を参照しながら説明する。
このパターン形成方法は、組成の異なる複数の異組成領域を有する被パターニング層上にフォトレジスト膜を形成する工程と、上述のフォトマスクデータ作成方法により作成されたフォトマスクデータに基いて形成されたフォトマスクを用いて前記フォトレジスト膜を露光し現像して、レジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして用いて前記被パターニング層をエッチングする工程とを有する。
以下、リンが注入されていないポリシリコン領域とリン含有ポリシリコン領域とを有する被パターニング層をパターニングして、MOSトランジスタのゲート電極パターンを形成する場合を説明する。
Next, a pattern forming method using a photomask formed based on photomask data by the above-described method will be described with reference to FIGS.
This pattern forming method was formed on the basis of a step of forming a photoresist film on a layer to be patterned having a plurality of different composition regions having different compositions and photomask data created by the above-described photomask data creation method. The method includes a step of exposing and developing the photoresist film using a photomask to form a resist pattern, and a step of etching the layer to be patterned using the resist pattern as a mask.
Hereinafter, a case will be described in which a patterning layer having a polysilicon region into which phosphorus is not implanted and a phosphorus-containing polysilicon region is patterned to form a gate electrode pattern of a MOS transistor.
まず、図9(a)に示すように、図示していない素子分離膜および不純物拡散層等が形成されたSi基板11上に膜厚1〜30nm程度のゲート酸化膜12および膜厚50〜300nm程度のポリシリコン膜13を形成する。次に、図9(b)に示すように、デバイスの微細化に伴いNMOSトランジスタのゲート空乏化を抑制する為に、NMOSトランジスタ領域13aを開口し、PMOSトランジスタ領域13bを被覆するレジストパターン14をポリシリコン膜13上に形成し、NMOSトランジスタ領域13aにリン(P)イオンを濃度2E15〜5E15(stms/cm2)程度でイオン注入する。なお、図9(b)において、矢印はイオン注入を表している
First, as shown in FIG. 9A, a
前記レジストパターン14を除去した後、図9(c)に示すように、NMOSおよびPMOSトランジスタ領域13a、13b上に膜厚100〜1000nmのポジ型フォトレジスト膜15を形成する。そして、上述のフォトマスクデータに基いて形成されたPPC補正およびOPC補正がなされたポジ型用フォトマスク16を用いてフォトレジスト膜15を露光し、その後図10(a)に示すようにフォトレジスト膜15を現像処理することにより、レジストパターン17を形成する。
次に、図10(b)に示すように、レジストパターン17をマスクとしてポリシリコン膜13をドライエッチングし、図10(c)に示すようにレジストパターン17を除去することにより、NMOSおよびPMOSトランジスタ領域13a、13bに同時にゲート電極パターン18を形成する。このゲート電極パターン18の線幅は、ポリシリコン膜13のNMOSおよびPMOSトランジスタ領域13a、13bに形成すべきパターンの線幅に対して±5〜20nm程度の小さな誤差で収められている。
After removing the resist
Next, as shown in FIG. 10B, the
本実施形態では、ゲート電極パターンを構成する複数の異組成領域を有するポリシリコン膜に関して例示したが、本発明は特定の層に限定されるものではない。例えば、組成の異なるメタル配線層とコンタクトホール層、組成の異なるゲート層とコンタクトホール層などのパターン形成にも適用可能である。 In the present embodiment, the polysilicon film having a plurality of different composition regions constituting the gate electrode pattern is exemplified, but the present invention is not limited to a specific layer. For example, the present invention can be applied to pattern formation of metal wiring layers and contact hole layers having different compositions, and gate layers and contact hole layers having different compositions.
1 半導体基板
2 酸化膜
3 ポリシリコン膜
4 テスト用レジストパターン
5 基板
6、8 フォトレジスト膜
7 テスト用ポジ型フォトマスク
9 テスト用ネガ型フォトマスク
11 シリコン基板
12 ゲート酸化膜
13 ポリシリコン膜
13a NMOSトランジスタ領域
13b PMOSトランジスタ領域
14 レジストパターン
15 ポジ型フォトレジスト膜
16 フォトマスク
17 レジストパターン
18 ゲート電極パターン
30 テストポリシリコンパターン
60、80 テストレジストパターン
A1、B1、C1 テスト用レジストパターンのパターン間距離
WA1、WB1、WC1 テスト用レジストパターンのパターン線幅
a1、b1、c1 テストポリシリコンパターンのパターン間距離
WA1、WB1、WC1 テストポリシリコンパターンのパターン線幅
A2、B2、C2 テスト用フォトマスクのパターン間距離
WA2、WB2、WC2 テスト用フォトマスクのパターン線幅
a2、b2、c2 テストレジストパターンのパターン間距離
WA2、WB2、WC2 テストレジストパターンのパターン線幅
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記被パターニング層における各異組成領域に形成すべきパターンの基本パターンデータを、各異組成領域上に形成されたレジストパターンのパターン間距離によって各異組成領域でのエッチング状態が異なって生じる第1シフト量と、前記フォトマスクのパターン間距離によって前記フォトレジスト膜のエッチング状態が異なって生じる第2シフト量とを用いて補正することにより、形成すべきフォトマスクのフォトマスクデータを作成する工程を備えたことを特徴とするフォトマスクデータ作成方法。 A photomask data creation method for forming a photomask for use in exposing a photoresist film formed on a patterned layer having a plurality of different composition regions having different compositions to be etched into a desired pattern,
The basic pattern data of the pattern to be formed in each different composition region in the layer to be patterned is generated as a result of the etching state in each different composition region being different depending on the inter-pattern distance of the resist pattern formed on each different composition region. A step of creating photomask data of a photomask to be formed by performing correction using the shift amount and a second shift amount that is caused by different etching states of the photoresist film depending on a distance between patterns of the photomask. A photomask data creation method characterized by comprising:
(a)前記被パターニング層における各異組成領域に形成すべきパターンの基本パターンデータを作成する工程と、
(b)前記基本パターンデータにおけるパターンと同一のパターンを有するレジストパターンをマスクとして被パターニング層をエッチングした場合に、各異組成領域におけるレジストパターンのパターン間距離によってエッチング速度が異ることで前記エッチング状態が異なって生じる前記第1シフト量に基いて第1補正データを作成し、該第1補正データを用いて前記基本パターンデータを補正して形成すべきレジストパターンのレジストパターンデータを作成する工程と、
(c)前記レジストパターンデータにおけるパターンと同一のパターンを有するフォトマスクを用いて露光された前記フォトレジスト膜を現像してパターンを形成した場合に、フォトマスクのパターン間距離によって光近接効果が異なることで前記エッチング状態が異なって生じる前記第2シフト量に基いて第2補正データを作成し、該第2補正データを用いて前記レジストパターンデータを補正して形成すべきフォトマスクのフォトマスクデータを作成する工程とを含む請求項1に記載のフォトマスクデータ作成方法。 The step of creating the photomask data includes
(A) creating basic pattern data of a pattern to be formed in each different composition region in the patterning layer;
(B) When the patterning layer is etched using a resist pattern having the same pattern as the pattern in the basic pattern data as a mask, the etching rate varies depending on the distance between the patterns of the resist patterns in the different composition regions. Creating first correction data based on the first shift amount produced in different states, and creating resist pattern data of a resist pattern to be formed by correcting the basic pattern data using the first correction data. When,
(C) When a pattern is formed by developing the exposed photoresist film using a photomask having the same pattern as the pattern in the resist pattern data, the optical proximity effect varies depending on the inter-pattern distance of the photomask. Thus, photomask data of a photomask to be formed by generating second correction data based on the second shift amount generated in different etching states and correcting the resist pattern data using the second correction data. The method for creating photomask data according to claim 1, further comprising:
前記工程(b)において、前記基本パターンデータに基くレジストパターンのパターン間距離と前記第1の関係式とを用いて前記第1シフト量を算出する請求項2に記載のフォトマスクデータ作成方法。 A test resist pattern having a plurality of different inter-pattern distances is formed on a test patterning layer having a plurality of different composition regions having the same composition as the patterning layer, and etching is performed using the test resist pattern as a mask. A test pattern is formed in each different composition region, and a plurality of pattern line widths or a plurality of pattern distances included in the test pattern and a plurality of pattern line widths or a plurality of pattern distances included in the test resist pattern Further comprising creating a first relational expression based on the relationship;
3. The photomask data creation method according to claim 2, wherein, in the step (b), the first shift amount is calculated using an inter-pattern distance of a resist pattern based on the basic pattern data and the first relational expression.
前記工程(c)において、前記レジストパターンデータに基くフォトマスクのパターンのパターン間距離と前記第2の関係式とを用いて前記第2シフト量を算出する請求項2または3に記載のフォトマスクデータ作成方法。 Using a test photomask having a plurality of different inter-pattern distances, the test photoresist is exposed and developed to form a test resist pattern, and the test resist pattern has a plurality of pattern line widths or a plurality of inter-pattern distances. And a step of creating a second relational expression based on the relationship between the plurality of pattern line widths or the plurality of inter-pattern distances of the test photomask,
4. The photomask according to claim 2, wherein, in the step (c), the second shift amount is calculated using an inter-pattern distance of a photomask pattern based on the resist pattern data and the second relational expression. 5. Data creation method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007040932A JP2008203634A (en) | 2007-02-21 | 2007-02-21 | Creation method for photomask data, photomask and pattern forming method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007040932A JP2008203634A (en) | 2007-02-21 | 2007-02-21 | Creation method for photomask data, photomask and pattern forming method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008203634A true JP2008203634A (en) | 2008-09-04 |
Family
ID=39781192
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007040932A Pending JP2008203634A (en) | 2007-02-21 | 2007-02-21 | Creation method for photomask data, photomask and pattern forming method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008203634A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103631085A (en) * | 2012-08-29 | 2014-03-12 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Correction method for optical proximity correction model |
-
2007
- 2007-02-21 JP JP2007040932A patent/JP2008203634A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103631085A (en) * | 2012-08-29 | 2014-03-12 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Correction method for optical proximity correction model |
CN103631085B (en) * | 2012-08-29 | 2016-08-31 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | The bearing calibration of optical proximity correction model |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI517211B (en) | Methods of forming a substrate pattern and methods of calibrating an exposing tool | |
JP4218528B2 (en) | Method for forming exposure mask pattern and method for manufacturing semiconductor device | |
JP2008026822A (en) | Method for manufacturing photomask and method for manufacturing semiconductor device | |
KR20090029435A (en) | Method for fabricating in photo mask | |
JP2002122977A (en) | Method for producing photomask, photomask and exposure method | |
JP4874149B2 (en) | Mask pattern correction method and semiconductor device manufacturing method | |
US7279259B2 (en) | Method for correcting pattern data and method for manufacturing semiconductor device using same | |
TW200923565A (en) | Method of correcting mask pattern, photo mask, method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device | |
JP2004363390A (en) | Method of correcting photomask, and method of manufacturing of semiconductor device | |
US7524591B2 (en) | Photomask and manufacturing method thereof, fabrication process of an electron device | |
KR100924333B1 (en) | Manufacturing method for photo mask | |
US7838179B2 (en) | Method for fabricating photo mask | |
JP2008203634A (en) | Creation method for photomask data, photomask and pattern forming method | |
JP5169575B2 (en) | Photomask pattern creation method | |
JP5644290B2 (en) | Photomask manufacturing method | |
KR100854464B1 (en) | Method for fabricating phase shift mask having size-corrected pattern | |
KR20090069093A (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP4788258B2 (en) | Charged particle transfer mask, manufacturing method thereof, and transfer method using charged particle transfer mask | |
JP2004341158A (en) | Mask for exposure, optical proximity effect correction apparatus, optical proximity effect correction method, method for manufacturing semiconductor device, and optical proximity effect correction program | |
US8324106B2 (en) | Methods for fabricating a photolithographic mask and for fabricating a semiconductor integrated circuit using such a mask | |
KR20090072672A (en) | Photo mask for overlay vernier and method for forming the overlay vernier using the same | |
KR20090109349A (en) | Optical proximity correction method | |
JP2008203398A (en) | Pattern correction method for photomask and photomask | |
KR100790574B1 (en) | Manufacturing method for phase shift mask | |
KR20080099924A (en) | Photomask having assist pattern and the method for fabricating the same |