JP2008216504A - Method for manufacturing mask - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マスクの製造方法に関する。 The present invention relates to a mask manufacturing method.
例えば半導体メモリ等の半導体集積回路においてはラインアンドスペースの繰り返しパターンが多く用いられている(例えば、特許文献1参照)。 For example, in a semiconductor integrated circuit such as a semiconductor memory, a line-and-space repetitive pattern is often used (see, for example, Patent Document 1).
そのようなラインアンドスペースパターンは、フォトマスクを用いてレジスト等の感光体上に露光転写される。近年はパターンの微細化が進み、感光体上におけるパターン像のサイズが、露光光の波長に近づく、あるいは光の波長よりも小さくなり、光近接効果によって、マスクパターンを忠実に露光転写することが困難になってきている。 Such a line and space pattern is exposed and transferred onto a photoconductor such as a resist using a photomask. In recent years, pattern miniaturization has progressed, and the size of the pattern image on the photoconductor approaches the wavelength of exposure light or becomes smaller than the wavelength of light, and the mask pattern can be faithfully exposed and transferred by the optical proximity effect. It has become difficult.
そこで、OPC(Optical Proximity Correction:光近接効果補正)と呼ばれる技術が提案されている。これは、露光後の転写パターンが意図したパターンどおりになるように、マスク側のパターンに補正を加える技術である。 Therefore, a technique called OPC (Optical Proximity Correction) has been proposed. This is a technique for correcting a pattern on the mask side so that a transferred pattern after exposure becomes as intended.
しかし、微細なラインアンドスペースパターンでは光の回折効果なども考慮した補正処理を行わなければならず、処理に膨大な時間がかかり、また最適解がなかなか見つからない、すなわち処理が収束しないことも起こっている。
本発明は、マスクパターンの寸法補正に要する時間を短縮できるマスクの製造方法を提供する。 The present invention provides a method for manufacturing a mask that can reduce the time required to correct the dimension of a mask pattern.
本発明の一態様によれば、ラインとスペースとが交互に配列されたパターン像を感光体に露光転写するためのマスクパターンが形成されたマスクの製造方法であって、前記パターン像の幅寸法が所望値に対してずれた補正領域を定義し、前記補正領域のパターン像に対応する、前記マスクパターンにおけるすべてのパターンの寸法補正を同時に行うことを特徴とするマスクの製造方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a mask on which a mask pattern for exposing and transferring a pattern image in which lines and spaces are alternately arranged to a photoreceptor is formed, the width dimension of the pattern image Defines a correction area that deviates from a desired value, and performs a dimensional correction of all the patterns in the mask pattern corresponding to the pattern image of the correction area at the same time. .
本発明によれば、マスクパターンの寸法補正に要する時間を短縮できるマスクの製造方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a mask manufacturing method capable of shortening the time required for mask pattern dimension correction.
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図2(b)は、複数本のラインとスペースとが交互に配列されたラインアンドスペースのパターン像を表す模式図である。このパターン像は、一方向(X方向)に等ピッチで交互に配列された複数本のラインLとスペースSとからなる周期構造のパターン像50と、このパターン像50の端に設けられたスペースS1と、このスペースS1の隣に設けられたラインL1とを有する。スペースS1はスペースSよりも幅広であり、ラインL1はラインLより線幅が大きい。
FIG. 2B is a schematic diagram showing a line-and-space pattern image in which a plurality of lines and spaces are alternately arranged. This pattern image has a periodic
図2(a)は、図2(b)のパターン像を、感光体(例えばフォトレジストまたは単にレジスト)に露光転写するためのマスクパターンを表す。このマスクパターンは、例えば石英基板に複数本のライン状の遮光膜(もしくはハーフトーン膜)100を形成して構成される。 FIG. 2A shows a mask pattern for exposing and transferring the pattern image of FIG. 2B to a photoreceptor (for example, a photoresist or simply a resist). This mask pattern is formed by, for example, forming a plurality of line-shaped light shielding films (or halftone films) 100 on a quartz substrate.
マスクを透過した光をレジスト上に露光させた後、レジストを現像し、感光した(あるいはしなかった)部分のレジストを選択的にエッチング除去することで、所望にパターニングされたレジストマスクが得られ、このレジストマスクを用いて半導体ウェーハや液晶基板に形成された被加工膜が加工される。 After exposing the resist to light that has passed through the mask, the resist is developed, and the resist that has been exposed (or not) is selectively etched away to obtain a resist mask that is patterned as desired. A film to be processed formed on a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate is processed using this resist mask.
図2(a)においてパターン30は、図2(b)における周期構造のパターン像50を露光転写するためのパターンである。パターンの30の端に形成されたパターン20は、解像しない程度の細い遮光膜(もしくはハーフトーン膜)を有し、パターン20によってスペースS1が得られる。スペースのパターン像であっても幅が比較的広い場合には、解像しない程度の細い遮光膜(もしくはハーフトーン膜)を設けたパターン20を用いることで、回折光の乱れを抑えて変形の少ないパターン像を得られる。わずかなスペースを隔てて隣り合う比較的線幅が大きい例えば3本の遮光膜(もしくはハーフトーン膜)を有するパターン10は、幅広の1本のラインL1を露光転写するためのパターンである。
In FIG. 2A, a
次に、図1のフローチャートを参照して本実施形態におけるマスクパターンの補正方法について説明する。 Next, a mask pattern correction method according to this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、ステップS1にて、当初設計のマスクパターンで光学シミュレーションを行う。これは、露光条件をコンピュータ上で再現して、図3に表すような、マスク及び光学系を透過した光の強度分布を求める。図3において横軸は、図2における周期構造パターン50のX方向位置に対応する。縦軸は、マスク及び光学系を透過した光の強度分布(またはエネルギー分布)を表す。
First, in step S1, an optical simulation is performed using an originally designed mask pattern. In this process, the exposure conditions are reproduced on a computer, and the intensity distribution of the light transmitted through the mask and the optical system as shown in FIG. 3 is obtained. In FIG. 3, the horizontal axis corresponds to the position in the X direction of the
レジストが現像液に対して溶けるもしくは溶けないようにするために必要とされる光強度をIthとした場合、そのIthのレベルを表す直線と光強度分布曲線との交点間の間隔によって、パターン50における各ラインLと各スペースSの幅が決まる。すなわち、上記光学シミュレーションを行うことで、パターン像50における幅寸法が仮想的に得られる。
When the light intensity required for the resist to dissolve or not dissolve in the developing solution is Ith, the
図4は、上記光学シミュレーションにて得られたパターン像50における各ラインLと各スペースSの幅寸法分布を表すグラフ図である。横軸は、図2におけるX方向位置に対応し、縦軸は、幅方向(X方向)の寸法(nm)を表す。
FIG. 4 is a graph showing the width dimension distribution of each line L and each space S in the
図4において、黒い菱形は、補正を行っていない当初設計どおりのマスクパターンを用いた場合に光学シミュレーションを行って得られたパターン像50の幅寸法分布を表す。パターン像50を露光転写するためのマスクパターン30(図2(a))は、パターン像50におけるラインアンドスペースの各幅が所望値として例えば56(nm)になるように設計されたが、光近接効果等により、幅が所望値(56(nm))からずれてしまったパターンが生じている。特に、不規則パターンであるL1、S1近くにおける周期構造パターン50の端部(図4のグラフにおいて左側部分)にて、パターン幅が所望値に対して大きくずれる傾向にある。
In FIG. 4, the black rhombus represents the width dimension distribution of the
そこで、本実施形態では、以下のようにしてマスクパターン30の寸法補正を行う。
Therefore, in this embodiment, the dimension correction of the
図1におけるステップS2として、上記光学シミュレーションで得られたパターン像50における幅寸法が所望値(前述した例では例えば56(nm))に対してずれている領域を補正領域として定義(認識)する。そして、以下のステップにて、その補正領域にあるラインアンドスペースに対応するマスクパターン30のパターン幅の補正を行う。
As step S2 in FIG. 1, a region where the width dimension in the
具体的には、まず、補正領域にある各ラインアンドスペースに対応する、マスクパターン30における各パターンごとの幅寸法補正量を計算する(ステップS3)。この幅寸法補正量は、パターン像50におけるパターン幅が所望値に対してずれていない領域(図4において右側に分布するラインアンドスペース)のパターン幅と、このラインアンドスペースに対応するマスクパターン30におけるパターンとの幅寸法変動量の相関関係(マスクパターン30におけるパターン幅を例えば1(nm)変動させると、パターン像50におけるパターン幅が例えば4(nm)変動するというような相関関係)に基づいて計算される。所望値の幅寸法が得られているパターン像と、これに対応するマスクパターンとの相関関係に基づいて寸法補正量を計算することで、信頼性の高い寸法補正量を求めることができる。
Specifically, first, the width dimension correction amount for each pattern in the
以上のようにして、マスクパターン30において幅寸法を補正すべき各パターンの補正量が求まると、次に、ステップS4にて、補正すべきすべてのマスクパターンについての幅寸法補正を同時に行う。すなわち、1本1本のラインまたはスペースごとに幅寸法補正を行うのではなく、補正対象の複数本のラインアンドスペースについて一度にまとめて幅寸法補正を行う。
As described above, when the correction amount of each pattern whose width dimension is to be corrected in the
補正すべき各マスクパターンは、幅方向の両エッジを、幅方向の中心に対して同じ量だけ幅方向に変動させられて幅寸法が補正される。図5は、マスクパターン30における例えばライン状の遮光膜(もしくはハーフトーン膜)パターン100の一つを表す。このパターン100の幅方向の両エッジ100aが、幅方向の中心Cに対して同じ量ΔWだけ幅方向に変動させられ、所望の幅寸法に補正される。
Each mask pattern to be corrected has its width dimension corrected by changing both edges in the width direction in the width direction by the same amount with respect to the center in the width direction. FIG. 5 shows one of, for example, a line-shaped light shielding film (or halftone film)
次に、ステップS5として、マスクパターン30における補正対象のすべてのパターンについての幅寸法補正が反映されたマスクを用いて、ステップS1と同様な光学シミュレーションを行う。この光学シミュレーションの結果、図4において黒い四角形で表す幅寸法分布が得られ、黒い菱形で表される補正前と比べて、所望の幅(56(nm))に対するずれが小さくなっている。この程度のばらつきが許容範囲内であるならば、ステップS6の判断にて”Yes”となり、ステップS7にてパターン幅補正が終了する。
Next, as step S5, an optical simulation similar to that of step S1 is performed using a mask reflecting the width dimension correction for all patterns to be corrected in the
1回(前回)の補正では、まだ満足したパターン像の幅寸法が得られなかった場合には、ステップS6の判断にて”No”となり、ステップS8に進み、マスクパターン30における補正すべき各パターンの幅寸法補正量を適宜加減して、再度光学シミュレーションを行い、満足する幅寸法を有するパターン像に収束させる。
If the satisfactory width of the pattern image is not yet obtained in one (previous) correction, “No” is determined in step S6, and the process proceeds to step S8, where each
従来は、パターンの補正は1本ずつ行い、その都度光学シミュレーションでパターン像を確認するということが行われていた。すなわち、まず、ある1本のパターンについて幅寸法の補正を行い、光学シミュレーションでパターン像を確認して、そのパターン像において寸法補正すべきパターンがある場合には2回目の補正をやはり1本のパターンだけについて行い、その補正後、光学シミュレーションでパターン像を確認し、このパターン像において寸法補正すべきパターンがある場合には3回目の補正を1本のパターンだけについて行い、光学シミュレーションでパターン像を確認し、・・・・・ということを繰り返し行っていた。この方法の場合、前回の補正の後に行われる光学シミュレーションの結果に基づいて次の補正が行われるため、補正の基準が次々と変わっていき、効率の悪い補正処理となっており、非常に時間がかかっていた、あるいは補正処理が収束しないこともあった。 Conventionally, pattern correction is performed one by one, and a pattern image is confirmed by optical simulation each time. That is, first, the width dimension of a certain pattern is corrected, the pattern image is confirmed by optical simulation, and if there is a pattern whose dimension is to be corrected in the pattern image, the second correction is also performed for one pattern. After pattern correction, the pattern image is confirmed by optical simulation, and if there is a pattern to be dimension corrected in this pattern image, the third correction is performed for only one pattern, and the pattern image is verified by optical simulation. Was confirmed, and so on. In this method, since the next correction is performed based on the result of the optical simulation performed after the previous correction, the correction standards are changed one after another, resulting in inefficient correction processing, which is very time consuming. In some cases, the correction process did not converge.
これに対して本実施形態では、まず最初に、当初設計どおりのマスクパターンで光学シミュレーションを行い、その結果得られるパターン像を基準として、補正すべきすべてのパターンについての寸法補正を同時に(一度にまとめて)行った上で光学シミュレーションを行ってパターン像の確認を行っている。すなわち、補正すべきパターンを個別に捉えて扱うのではなく、エリアで捉えて補正を行うことで、パターンを透過する光全体の回折や干渉を考慮した補正を行える。この結果、近接効果が顕著になる微細ピッチのラインアンドスペースパターンであっても、多大な時間をかけることなく最適なパターン寸法へと収束させることが可能となる。 In contrast, in the present embodiment, first, an optical simulation is performed with a mask pattern as originally designed, and dimensional correction for all patterns to be corrected is performed simultaneously (at a time) using the pattern image obtained as a reference. (Summary) After performing the optical simulation, the pattern image is confirmed. That is, instead of capturing and handling individual patterns to be corrected, correction is performed in consideration of diffraction and interference of the entire light passing through the pattern by capturing and correcting the area. As a result, even a fine-pitch line and space pattern with a prominent proximity effect can be converged to an optimum pattern dimension without taking a long time.
また、マスクパターンの幅寸法の変動に際して、片側のエッジだけを個別に変動させて所望の幅寸法となるように補正を行った場合には、ラインアンドスペースの各パターンの重心位置がずれ、これは回折の不具合につながり、図3に表される光学像が乱れることがあった。この光学像が見られると、ラインアンドスペースの幅寸法を決める光強度のしきい値Ithの設定マージンが小さくなり、プロセス条件が厳しくなる。 In addition, when the width of the mask pattern is changed, if the correction is performed so that only one edge is individually changed to obtain the desired width, the center of gravity position of each line-and-space pattern is shifted. May lead to diffraction problems, and the optical image shown in FIG. 3 may be disturbed. When this optical image is seen, the setting margin of the light intensity threshold value Ith that determines the width dimension of the line and space becomes small, and the process conditions become severe.
これに対して本実施形態では、補正すべき各マスクパターンは、幅方向の両エッジを、幅方向の中心に対して同じ量だけ幅方向に変動させられて幅寸法が補正されるので、各パターンの重心位置がずれず、すなわち各パターンの重心位置は等ピッチで規則的である。この結果、回折の不具合をまねかず、光学像の乱れによってプロセス条件が厳しくなることを回避できる。 On the other hand, in this embodiment, each mask pattern to be corrected has its width dimension corrected by changing both edges in the width direction in the width direction by the same amount with respect to the center in the width direction. The position of the center of gravity of the pattern does not shift, that is, the position of the center of gravity of each pattern is regular at an equal pitch. As a result, it is possible to avoid severe process conditions due to the disturbance of the optical image without imposing a diffraction defect.
10,20,30…マスクパターン、50…ラインアンドスペースのパターン像、100…ラインパターン、100a…ラインパターンの幅方向のエッジ 10, 20, 30 ... Mask pattern, 50 ... Line and space pattern image, 100 ... Line pattern, 100a ... Edge in width direction of line pattern
Claims (4)
前記パターン像の幅寸法が所望値に対してずれた補正領域を定義し、
前記補正領域のパターン像に対応する、前記マスクパターンにおけるすべてのパターンの寸法補正を同時に行うことを特徴とするマスクの製造方法。 A mask manufacturing method in which a mask pattern for exposing and transferring a pattern image in which lines and spaces are alternately arranged to a photoreceptor is formed,
Define a correction region in which the width dimension of the pattern image is shifted from a desired value,
A method for manufacturing a mask, comprising: simultaneously performing dimension correction of all patterns in the mask pattern corresponding to a pattern image in the correction area.
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