JP3292909B2 - パタン位置歪の算出方法 - Google Patents
パタン位置歪の算出方法Info
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- JP3292909B2 JP3292909B2 JP2660496A JP2660496A JP3292909B2 JP 3292909 B2 JP3292909 B2 JP 3292909B2 JP 2660496 A JP2660496 A JP 2660496A JP 2660496 A JP2660496 A JP 2660496A JP 3292909 B2 JP3292909 B2 JP 3292909B2
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、X線を用いて半
導体やガラス材料などからなる基板上に集積回路パタン
を形成するX線露光における、X線マスクのパタン位置
歪の算出方法に関する。
導体やガラス材料などからなる基板上に集積回路パタン
を形成するX線露光における、X線マスクのパタン位置
歪の算出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路では、大容量化や高性能
化を達成するために、使用されるパタンの幅は微細化の
一途をたどっており、近年では0.3〜0.4μm幅の
パタンが用いられている。これまで一般に用いられてき
たパタン形成方法は、紫外線露光方法と呼ばれるもの
で、集積回路製造で広く用いられ高い実績を上げてい
る。しかし、この手法では、パタン幅が露光光源として
用いる紫外線の波長(約0.35μm)以下になると、
回折現象が大きくなり、パタン形成が著しく困難になっ
てしまう。そこで、エキシマレーザなどの遠紫外光を露
光光源として用いる研究もなされているが、この手法で
も0.2μm以下のパタン形成は困難なものとされてい
る。
化を達成するために、使用されるパタンの幅は微細化の
一途をたどっており、近年では0.3〜0.4μm幅の
パタンが用いられている。これまで一般に用いられてき
たパタン形成方法は、紫外線露光方法と呼ばれるもの
で、集積回路製造で広く用いられ高い実績を上げてい
る。しかし、この手法では、パタン幅が露光光源として
用いる紫外線の波長(約0.35μm)以下になると、
回折現象が大きくなり、パタン形成が著しく困難になっ
てしまう。そこで、エキシマレーザなどの遠紫外光を露
光光源として用いる研究もなされているが、この手法で
も0.2μm以下のパタン形成は困難なものとされてい
る。
【0003】そこで、波長0.5〜1.5nmの軟X線
を用いるX線露光技術が注目されている。X線は波長が
短いことから回折現象も小さく、これを露光光源として
用いれば、0.1μm以下のパタンでも容易に転写する
ことができる。近年、小型SOR(Synchrotron Orbita
l Radiation :シンクロトロン軌道放射)装置の開発に
より、強力なX線源がある程度容易に入手できる見通し
が得られたことから、X線露光技術はにわかに脚光を浴
びている。
を用いるX線露光技術が注目されている。X線は波長が
短いことから回折現象も小さく、これを露光光源として
用いれば、0.1μm以下のパタンでも容易に転写する
ことができる。近年、小型SOR(Synchrotron Orbita
l Radiation :シンクロトロン軌道放射)装置の開発に
より、強力なX線源がある程度容易に入手できる見通し
が得られたことから、X線露光技術はにわかに脚光を浴
びている。
【0004】X線露光技術の最大の問題は、マスクの製
造にある。紫外線露光では、マスクに用いるガラス基板
が充分に厚く(約6mm)できるので歪が生じにくい。
また、遮光パタンは、0.1μm以下の厚さのクロムな
どの金属膜で構成できる。そして、通常では、転写する
パタンを縮小投影露光系を介して1/5程度に縮小して
転写するようにしている。従って、紫外線露光では、マ
スクパタンの精度は大きな問題とならなかった。
造にある。紫外線露光では、マスクに用いるガラス基板
が充分に厚く(約6mm)できるので歪が生じにくい。
また、遮光パタンは、0.1μm以下の厚さのクロムな
どの金属膜で構成できる。そして、通常では、転写する
パタンを縮小投影露光系を介して1/5程度に縮小して
転写するようにしている。従って、紫外線露光では、マ
スクパタンの精度は大きな問題とならなかった。
【0005】しかし、X線露光の場合、効果的なレンズ
はないので、マスクパタンは等倍で基板に転写される。
転写時に発生する精度低下を考慮すると、X線マスクの
パタンは、転写パタンに要求される精度より高精度に形
成しなければならない。ところが、X線マスクの構造を
みると、マスクの吸収体は0.5〜1μm近くの厚さで
ないとX線を充分に遮光できない。一方、X線マスクの
基板は、1〜2μmの薄さでないとX線を充分に透過し
ない。
はないので、マスクパタンは等倍で基板に転写される。
転写時に発生する精度低下を考慮すると、X線マスクの
パタンは、転写パタンに要求される精度より高精度に形
成しなければならない。ところが、X線マスクの構造を
みると、マスクの吸収体は0.5〜1μm近くの厚さで
ないとX線を充分に遮光できない。一方、X線マスクの
基板は、1〜2μmの薄さでないとX線を充分に透過し
ない。
【0006】このため、紫外線露光用のマスクパタン
(遮光パタン)より、数倍厚い吸収体を寸法精度良く加
工する技術が必要である。また、吸収体や基板に内部応
力が存在すると、このように薄いマスク基板は容易に変
形し、正確な位置にパタンを形成することができないの
で、このことに関する対策も必要である。
(遮光パタン)より、数倍厚い吸収体を寸法精度良く加
工する技術が必要である。また、吸収体や基板に内部応
力が存在すると、このように薄いマスク基板は容易に変
形し、正確な位置にパタンを形成することができないの
で、このことに関する対策も必要である。
【0007】以下、一般的なX線マスクの製造に関して
図7を用いて説明する。まず、シリコンからなるウエハ
11の表面と裏面にマスク基板となるX線透過膜12を
堆積形成し、続いてその表面に形成したX線透過膜12
の上に吸収体となる金属膜13を形成する。そして、金
属膜13上にこのエッチングマスクとなる酸化膜14を
形成する(図7(a))。次に、この酸化膜14上に電
子ビーム露光によるリソグラフィ技術で所望のパタン形
状のレジストパタン15を形成し(図7(b))、これ
をマスクとして酸化膜14をエッチングして酸化膜マス
ク14aを形成する。
図7を用いて説明する。まず、シリコンからなるウエハ
11の表面と裏面にマスク基板となるX線透過膜12を
堆積形成し、続いてその表面に形成したX線透過膜12
の上に吸収体となる金属膜13を形成する。そして、金
属膜13上にこのエッチングマスクとなる酸化膜14を
形成する(図7(a))。次に、この酸化膜14上に電
子ビーム露光によるリソグラフィ技術で所望のパタン形
状のレジストパタン15を形成し(図7(b))、これ
をマスクとして酸化膜14をエッチングして酸化膜マス
ク14aを形成する。
【0008】次いで、レジストパタン15を除去した
後、その酸化膜マスク14aをマスクとして金属膜13
をエッチングして吸収体パタン13aを形成する(図7
(c))。次に、裏面よりウエハ11をエッチングして
くり貫き(図7(d))、これを補強フレーム16に固
定する(図7(e))。この裏面よりウエハ11をエッ
チングしてくり貫く工程は、レジストパタン15を形成
する前におこなうようにしても良い。
後、その酸化膜マスク14aをマスクとして金属膜13
をエッチングして吸収体パタン13aを形成する(図7
(c))。次に、裏面よりウエハ11をエッチングして
くり貫き(図7(d))、これを補強フレーム16に固
定する(図7(e))。この裏面よりウエハ11をエッ
チングしてくり貫く工程は、レジストパタン15を形成
する前におこなうようにしても良い。
【0009】以上のようにして製造されるX線マスクの
吸収体パタンの寸法精度は、電子ビーム露光技術とドラ
イエッチング技術の発展により次第に向上しており、
0.1μm以下のパタンを高精度に加工できるようにな
ってきた。しかし、形成したパタンの位置精度について
は、応力制御技術の開発が精力的に行われているにもか
かわらず、大きな精度向上の進展がなされていない。最
近、そのパタンの位置精度を改善する一つの有力な方法
が提案された。これは、一度通常の方法でX線マスクを
作製し、生じた位置ずれを測定し、次にX線マスクを作
製するときに、この位置ずれが相殺できるだけ位置をず
らしてパタンを形成する方法である。
吸収体パタンの寸法精度は、電子ビーム露光技術とドラ
イエッチング技術の発展により次第に向上しており、
0.1μm以下のパタンを高精度に加工できるようにな
ってきた。しかし、形成したパタンの位置精度について
は、応力制御技術の開発が精力的に行われているにもか
かわらず、大きな精度向上の進展がなされていない。最
近、そのパタンの位置精度を改善する一つの有力な方法
が提案された。これは、一度通常の方法でX線マスクを
作製し、生じた位置ずれを測定し、次にX線マスクを作
製するときに、この位置ずれが相殺できるだけ位置をず
らしてパタンを形成する方法である。
【0010】実際、この方法を用いると、従来発生して
いた0.1μmの位置ずれを0.06μm以下に抑制す
ることができる。しかし、この方法では、2回以上のマ
スク作製をおこなう必要があるので、最終的なマスクを
作製するまでに、長時間を要するという問題があった。
そして、この方法においても、位置ずれを0.05μm
以下にするのは困難であった。それは、吸収体およびマ
スク基板の応力がマスク毎にばらついているため、発生
する位置ずれがマスク毎に異なるためである。
いた0.1μmの位置ずれを0.06μm以下に抑制す
ることができる。しかし、この方法では、2回以上のマ
スク作製をおこなう必要があるので、最終的なマスクを
作製するまでに、長時間を要するという問題があった。
そして、この方法においても、位置ずれを0.05μm
以下にするのは困難であった。それは、吸収体およびマ
スク基板の応力がマスク毎にばらついているため、発生
する位置ずれがマスク毎に異なるためである。
【0011】そこで、マスク基板のみの応力および吸収
体堆積後の応力を測定し、これらの応力によりパタンの
位置ずれをシミュレートし、その結果を考慮することが
できれば上述した問題は解消され、高いパタン位置精度
のマスクを短期間で作製することができる。ここで、パ
タン位置ずれを正確にシミュレーションする方法が大き
な問題となる。もしこの方法が開発されれば、X線マス
クの精度が大きく改善され、X線リソグラフィの実用化
が急速に進展する可能性がある。
体堆積後の応力を測定し、これらの応力によりパタンの
位置ずれをシミュレートし、その結果を考慮することが
できれば上述した問題は解消され、高いパタン位置精度
のマスクを短期間で作製することができる。ここで、パ
タン位置ずれを正確にシミュレーションする方法が大き
な問題となる。もしこの方法が開発されれば、X線マス
クの精度が大きく改善され、X線リソグラフィの実用化
が急速に進展する可能性がある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ところで、吸収体やマ
スク基板の平均的な応力以外に、極めて微小な応力の不
均一があり、これがX線マスクのパタン位置精度に大き
な影響を生じることが知られている。吸収体膜の面内の
2点間に応力勾配があると、これが形成されているマス
ク基板は変形する。実際、マスク基板や吸収体の薄膜
を、スパッタ法,CVD法で堆積すると、応力は堆積面
内で不均一となり、この応力分布に従ってマスクが変形
する。しかし、応力が不均一であっても、その分布を正
確に測定することができ、かつ吸収体がパタン形成され
ていない平坦な膜であるとき、このマスク基板の変形は
力の釣り合いの微分方程式を解くことで容易に求めるこ
とができる。
スク基板の平均的な応力以外に、極めて微小な応力の不
均一があり、これがX線マスクのパタン位置精度に大き
な影響を生じることが知られている。吸収体膜の面内の
2点間に応力勾配があると、これが形成されているマス
ク基板は変形する。実際、マスク基板や吸収体の薄膜
を、スパッタ法,CVD法で堆積すると、応力は堆積面
内で不均一となり、この応力分布に従ってマスクが変形
する。しかし、応力が不均一であっても、その分布を正
確に測定することができ、かつ吸収体がパタン形成され
ていない平坦な膜であるとき、このマスク基板の変形は
力の釣り合いの微分方程式を解くことで容易に求めるこ
とができる。
【0013】しかし、実際のX線マスクでは、吸収体が
所定の形状にエッチング加工され、その結果、応力を持
つ膜が部分的に除去される。エッチングされた部分が少
ない、すなわち、パタン密度が小さい領域では、吸収体
を堆積した状態での応力分布がそのまま保持される。し
かし、エッチングされた部分が多い、すなわち、パタン
密度が大きい領域では、エッチングしてパタン形成され
たことによって応力分布が大きく変化する。以下、パタ
ン密度とは、吸収体に所定のパタンが形成されること
で、吸収体が除去された部分の面積和の全面積に占める
割合を示すこととする。
所定の形状にエッチング加工され、その結果、応力を持
つ膜が部分的に除去される。エッチングされた部分が少
ない、すなわち、パタン密度が小さい領域では、吸収体
を堆積した状態での応力分布がそのまま保持される。し
かし、エッチングされた部分が多い、すなわち、パタン
密度が大きい領域では、エッチングしてパタン形成され
たことによって応力分布が大きく変化する。以下、パタ
ン密度とは、吸収体に所定のパタンが形成されること
で、吸収体が除去された部分の面積和の全面積に占める
割合を示すこととする。
【0014】以上のことにより、パタン形成された吸収
体を持つマスクは、パタン密度に応じてパタンの位置ず
れ量が異なる。パタンの位置ずれをシミュレーションす
るときは、この影響を考慮に入れなければならない。し
かし、集積回路のパタンは非常に複雑であり、個々のパ
タンの形状をすべて考慮したシミュレーションは不可能
であり、このことがシミュレーションの大きな障害とな
っていた。
体を持つマスクは、パタン密度に応じてパタンの位置ず
れ量が異なる。パタンの位置ずれをシミュレーションす
るときは、この影響を考慮に入れなければならない。し
かし、集積回路のパタンは非常に複雑であり、個々のパ
タンの形状をすべて考慮したシミュレーションは不可能
であり、このことがシミュレーションの大きな障害とな
っていた。
【0015】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、より簡単に、パタンの位
置ずれをシミュレートできるようにすることを目的とす
る。
るためになされたものであり、より簡単に、パタンの位
置ずれをシミュレートできるようにすることを目的とす
る。
【0016】
【課題を解決するための手段】この発明のパタン位置歪
の算出方法は、吸収体に形成されるパタンの密度分布に
対応して吸収体の膜厚が分布しているものとしてパタン
の変位状態を算出するようにした。変位状態の算出にお
いては、吸収体の有る無いといった境界が存在しない。
の算出方法は、吸収体に形成されるパタンの密度分布に
対応して吸収体の膜厚が分布しているものとしてパタン
の変位状態を算出するようにした。変位状態の算出にお
いては、吸収体の有る無いといった境界が存在しない。
【0017】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。まず、この発明の概略について説明
する。この発明は、パタン密度により発生するマスクの
変形を算出するものであり、個々のパタンで発生する変
形を積み重ねるのではなく、吸収体にはパタンが形成さ
れていないと想定し、パタン密度に応じて吸収体の膜厚
が変化しているとして、マスクの変形を算出するように
したものである。
参照して説明する。まず、この発明の概略について説明
する。この発明は、パタン密度により発生するマスクの
変形を算出するものであり、個々のパタンで発生する変
形を積み重ねるのではなく、吸収体にはパタンが形成さ
れていないと想定し、パタン密度に応じて吸収体の膜厚
が変化しているとして、マスクの変形を算出するように
したものである。
【0018】吸収体にパタンを形成したときに、その領
域では、吸収体の応力とその膜としての剛性が変化す
る。図1は、X線マスクの構成を示す断面図であり、1
はX線を透過するマスク基板、2はパタン形成されX線
を吸収する吸収体、3はマスク基板1を支持するシリコ
ンウエハである。厚さtの吸収体2が残された領域aで
は、吸収体2の応力をσとするとt×σの力がマスク基
板に作用する。しかし、吸収体2がエッチングされた領
域bには、マスク基板1に作用する力はない。
域では、吸収体の応力とその膜としての剛性が変化す
る。図1は、X線マスクの構成を示す断面図であり、1
はX線を透過するマスク基板、2はパタン形成されX線
を吸収する吸収体、3はマスク基板1を支持するシリコ
ンウエハである。厚さtの吸収体2が残された領域aで
は、吸収体2の応力をσとするとt×σの力がマスク基
板に作用する。しかし、吸収体2がエッチングされた領
域bには、マスク基板1に作用する力はない。
【0019】領域aと領域bの外側の点X,Yからこの
領域をみると、領域bがないときにはt×σの力が全体
に作用しているが、領域bがあるときにはその大きさに
反比例して、マスク基板1に加わるt×σの力が減少し
たように見える。一方、膜としての剛性についても、領
域aでは吸収体2とマスク基板1の2層膜として剛性を
持っているが、領域bではマスク基板1のみでの剛性し
かない。このため、X,Y点からみると、領域bが大き
くなればなるほど剛性が減少したように見える。
領域をみると、領域bがないときにはt×σの力が全体
に作用しているが、領域bがあるときにはその大きさに
反比例して、マスク基板1に加わるt×σの力が減少し
たように見える。一方、膜としての剛性についても、領
域aでは吸収体2とマスク基板1の2層膜として剛性を
持っているが、領域bではマスク基板1のみでの剛性し
かない。このため、X,Y点からみると、領域bが大き
くなればなるほど剛性が減少したように見える。
【0020】領域bが形成されたときの応力と剛性の変
化をX,Y点からみると、図2に示すように、領域aと
領域b全域では、吸収体2の厚さが均一に減少した吸収
体2aがあるものと等価であると考えられる。そして、
このときの膜厚の減少率は、領域aと領域bとを含めた
全域において、領域bが占める比率に等しいと近似でき
る。
化をX,Y点からみると、図2に示すように、領域aと
領域b全域では、吸収体2の厚さが均一に減少した吸収
体2aがあるものと等価であると考えられる。そして、
このときの膜厚の減少率は、領域aと領域bとを含めた
全域において、領域bが占める比率に等しいと近似でき
る。
【0021】例えば、マスク基板1上のある領域内にお
いて、吸収体2がエッチング除去されることで形成され
た抜きパタン面積が、その領域全面積の30%に当たる
場合、領域全部の吸収体膜厚が30%減少したと考える
ことができる。図1では、XY間で領域bが1カ所であ
るが、領域aと領域bとが任意の比率で繰り返されてい
る場合でも、領域bの合計が全体に占める比率,すなわ
ちパタン密度に対応するだけ、吸収体2の膜厚が均一に
薄くなったと考えることができる。
いて、吸収体2がエッチング除去されることで形成され
た抜きパタン面積が、その領域全面積の30%に当たる
場合、領域全部の吸収体膜厚が30%減少したと考える
ことができる。図1では、XY間で領域bが1カ所であ
るが、領域aと領域bとが任意の比率で繰り返されてい
る場合でも、領域bの合計が全体に占める比率,すなわ
ちパタン密度に対応するだけ、吸収体2の膜厚が均一に
薄くなったと考えることができる。
【0022】ところで、図1において、XY間の領域に
おけるパタン歪を、従来通りに計算するときには、領域
aと領域bの境界毎に境界条件の式を用いながら、釣り
合いの微分方程式を解く必要がある。このため、領域a
と領域bが非常に小さく、数多く繰り返されている場合
には、解を得るために非常に多くの手間がかかり困難を
極める。従って、集積回路パタンのように微細で複雑な
場合には、境界条件を用いる方法は非現実的である。
おけるパタン歪を、従来通りに計算するときには、領域
aと領域bの境界毎に境界条件の式を用いながら、釣り
合いの微分方程式を解く必要がある。このため、領域a
と領域bが非常に小さく、数多く繰り返されている場合
には、解を得るために非常に多くの手間がかかり困難を
極める。従って、集積回路パタンのように微細で複雑な
場合には、境界条件を用いる方法は非現実的である。
【0023】しかし、その歪を計算する領域内で、抜き
パタンがあって境界があるのではなく、全体に膜厚が均
一に減少していると考えれば、境界条件の式を用いるこ
とが無く、非常に簡単に釣り合いの微分方程式を解くこ
とができる。この方法を用いると、どのように複雑なパ
タンであっても、パタン密度さえ明らかになればその密
度に対応して膜厚が変化したものとして取り扱うことが
できる。
パタンがあって境界があるのではなく、全体に膜厚が均
一に減少していると考えれば、境界条件の式を用いるこ
とが無く、非常に簡単に釣り合いの微分方程式を解くこ
とができる。この方法を用いると、どのように複雑なパ
タンであっても、パタン密度さえ明らかになればその密
度に対応して膜厚が変化したものとして取り扱うことが
できる。
【0024】以下、この発明のパタン位置歪の算出方法
について、より詳細に説明する。ここでは、簡単なパタ
ンで構成された20×20mmのチップが、30×30
mmのX線透過領域(有効領域)を持つX線マスクに関
して説明する。20×20mmの領域は、図1,2にお
いてXY間の領域に相当する。この20×20mmのチ
ップには、図3の平面図に示すような、マスク基板31
上に0.5mm角の抜きパタン32が、1mmおきにマ
トリクス状に複数形成されている。抜きパタン32は、
吸収体がなくX線が透過する部分である。なお、33
は、やはり1mmおきに配置された位置測定用の十字マ
ークである。この十字マーク33は、設計上は正方配置
する4つの抜きパタン32の中心に位置しているもので
ある。
について、より詳細に説明する。ここでは、簡単なパタ
ンで構成された20×20mmのチップが、30×30
mmのX線透過領域(有効領域)を持つX線マスクに関
して説明する。20×20mmの領域は、図1,2にお
いてXY間の領域に相当する。この20×20mmのチ
ップには、図3の平面図に示すような、マスク基板31
上に0.5mm角の抜きパタン32が、1mmおきにマ
トリクス状に複数形成されている。抜きパタン32は、
吸収体がなくX線が透過する部分である。なお、33
は、やはり1mmおきに配置された位置測定用の十字マ
ークである。この十字マーク33は、設計上は正方配置
する4つの抜きパタン32の中心に位置しているもので
ある。
【0025】このX線マスクは、マスク基板31とし
て、シリコンウエハ(図示せず)上に気相成長法により
形成したSiNを用いた。この膜厚は2μmとした。こ
のとき、高精度そり測定器により、SiN膜が形成され
たシリコンウエハのそりを測定したところ、このSiN
膜の応力は、ウエハ面内でほぼ均一であり、6.8×1
08dyn/cm2であることが判った。そして、このマ
スク基板31上に、抜きパタン32を形成するための吸
収体膜として0.65μmの膜厚のTa膜をRFスパッ
タにより堆積した。このTa膜形成直後のそりを上述と
同様にして測定して、Ta膜の応力分布を求めた。
て、シリコンウエハ(図示せず)上に気相成長法により
形成したSiNを用いた。この膜厚は2μmとした。こ
のとき、高精度そり測定器により、SiN膜が形成され
たシリコンウエハのそりを測定したところ、このSiN
膜の応力は、ウエハ面内でほぼ均一であり、6.8×1
08dyn/cm2であることが判った。そして、このマ
スク基板31上に、抜きパタン32を形成するための吸
収体膜として0.65μmの膜厚のTa膜をRFスパッ
タにより堆積した。このTa膜形成直後のそりを上述と
同様にして測定して、Ta膜の応力分布を求めた。
【0026】また、このTa膜には、この上にECRプ
ラズマCVDにより堆積形成したシリコン酸化膜に形成
したパタンをマスクとしたエッチング処理により、パタ
ン形成した。シリコン酸化膜のパタン形成は、以下に示
すようにしておこなう。まず、このシリコン酸化膜上に
電子線レジストを塗布し、これに電子ビームで所望のパ
タンを描画し、これを現像することでレジストパタンを
形成する。そして、このレジストパタンをマスクとし
て、シリコン酸化膜を選択的にエッチング除去する。こ
のエッチングは反応性イオンエッチングによりおこなっ
た。また、図3には示していないが、表面にマスク基板
31を形成したシリコンウエハは、裏面より濃度30%
の水酸化カリウム溶液によるエッチングをおこない、図
1,2に示すように、有効領域に対応する部分を開放し
た。
ラズマCVDにより堆積形成したシリコン酸化膜に形成
したパタンをマスクとしたエッチング処理により、パタ
ン形成した。シリコン酸化膜のパタン形成は、以下に示
すようにしておこなう。まず、このシリコン酸化膜上に
電子線レジストを塗布し、これに電子ビームで所望のパ
タンを描画し、これを現像することでレジストパタンを
形成する。そして、このレジストパタンをマスクとし
て、シリコン酸化膜を選択的にエッチング除去する。こ
のエッチングは反応性イオンエッチングによりおこなっ
た。また、図3には示していないが、表面にマスク基板
31を形成したシリコンウエハは、裏面より濃度30%
の水酸化カリウム溶液によるエッチングをおこない、図
1,2に示すように、有効領域に対応する部分を開放し
た。
【0027】以上のことにより、図3に示すX線マスク
が作製されるが、まず、この形成した抜きパタン32に
ついて、その密度を求める。これは、上述した電子ビー
ム露光の際に用いた描画データを用いて、パタン密度を
求めるようにすればよい。この実施の形態の場合は、抜
きパタン32がマスク基板31の有効領域に対して25
%を占めている。この実施の形態の場合は、このように
電子ビームの描画データを用いるまでもなく、図3から
も容易にパタン密度が求められるが、実際の集積回路パ
タンは複雑であり、電子ビーム描画データよりパタン密
度を求めることとなる。
が作製されるが、まず、この形成した抜きパタン32に
ついて、その密度を求める。これは、上述した電子ビー
ム露光の際に用いた描画データを用いて、パタン密度を
求めるようにすればよい。この実施の形態の場合は、抜
きパタン32がマスク基板31の有効領域に対して25
%を占めている。この実施の形態の場合は、このように
電子ビームの描画データを用いるまでもなく、図3から
も容易にパタン密度が求められるが、実際の集積回路パ
タンは複雑であり、電子ビーム描画データよりパタン密
度を求めることとなる。
【0028】そして、以下の式に示す差分法により、抜
きパタン32の代表位置座標(x,y)がマスク歪によ
りどれだけ移動するかの移動量を示す変位(u,v)
を、各パタンそれぞれについて計算した。
きパタン32の代表位置座標(x,y)がマスク歪によ
りどれだけ移動するかの移動量を示す変位(u,v)
を、各パタンそれぞれについて計算した。
【0029】(∂2u/∂x2+∂2u/∂y2)+(1+
ν)/(1−ν)×∂/∂x(∂u/∂x+∂v/∂
y)−1/(1−ν)×∂/∂x(p/G)=0 (∂2v/∂x2+∂2v/∂y2)+(1+ν)/(1−
ν)×∂/∂y(∂u/∂x+∂v/∂y)−1/(1
−ν)×∂/∂y(p/G)=0 G=(E1t1+E2t2)/(t1+t2)/{2(1+
ν)}、 p=(σt1)/(t1+t2)
ν)/(1−ν)×∂/∂x(∂u/∂x+∂v/∂
y)−1/(1−ν)×∂/∂x(p/G)=0 (∂2v/∂x2+∂2v/∂y2)+(1+ν)/(1−
ν)×∂/∂y(∂u/∂x+∂v/∂y)−1/(1
−ν)×∂/∂y(p/G)=0 G=(E1t1+E2t2)/(t1+t2)/{2(1+
ν)}、 p=(σt1)/(t1+t2)
【0030】上式において、E1 は吸収体(Ta膜)の
ヤング率,t1 は吸収体の膜厚、E2 はマスク基板31
のヤング率,t2 はマスク基板31の膜厚、νはポアッ
ソン比、σは吸収体の応力である。この吸収体の応力σ
は、前述した測定により得られたTa膜(吸収体)の応
力分布を用いる。また、抜きパタン32の代表位置座標
(x,y)としては、実際には、近隣(図3中右下)の
十字マーク33の中心位置座標を用いる。
ヤング率,t1 は吸収体の膜厚、E2 はマスク基板31
のヤング率,t2 はマスク基板31の膜厚、νはポアッ
ソン比、σは吸収体の応力である。この吸収体の応力σ
は、前述した測定により得られたTa膜(吸収体)の応
力分布を用いる。また、抜きパタン32の代表位置座標
(x,y)としては、実際には、近隣(図3中右下)の
十字マーク33の中心位置座標を用いる。
【0031】そして、この実施の形態においては、吸収
体の膜厚t1 は、測定された膜厚ではなく、パタン密度
25%分が減少したとして、0.65μm×(1−0.
25)=0.49μmとする。すなわち、パタンが形成
されているチップ領域(20×20mmの領域)では吸
収体の膜厚が0.49μmとし、その外側の有効領域
(30×30mmの領域)では吸収体の膜厚が0.65
μmとして計算する。
体の膜厚t1 は、測定された膜厚ではなく、パタン密度
25%分が減少したとして、0.65μm×(1−0.
25)=0.49μmとする。すなわち、パタンが形成
されているチップ領域(20×20mmの領域)では吸
収体の膜厚が0.49μmとし、その外側の有効領域
(30×30mmの領域)では吸収体の膜厚が0.65
μmとして計算する。
【0032】なお、この実施の形態では、チップ領域内
で抜きパタン32が均一に配置されているが、実際の集
積回路では、パタン密度は場所によって異なるので、パ
タン密度が異なる領域毎にt1 を計算する。そして、最
後に、マスク基板31の応力でこれが形成されているシ
リコンウエハの収縮を考慮して、この影響を上述の計算
結果に加味する。すなわち、ウエハ面内でほぼ均一なS
iN膜の応力6.8×108dyn/cm2を、上式によ
る結果に加味する。
で抜きパタン32が均一に配置されているが、実際の集
積回路では、パタン密度は場所によって異なるので、パ
タン密度が異なる領域毎にt1 を計算する。そして、最
後に、マスク基板31の応力でこれが形成されているシ
リコンウエハの収縮を考慮して、この影響を上述の計算
結果に加味する。すなわち、ウエハ面内でほぼ均一なS
iN膜の応力6.8×108dyn/cm2を、上式によ
る結果に加味する。
【0033】図4は、上式において、t1 が有効領域全
域で一定として、マスクの歪による各抜きパタン32の
変位計算の結果を矢印で示す平面図である。また、図5
は、t1 をパタン密度に応じて変化させた、すなわちチ
ップ領域では吸収体の膜厚が0.49μmとなっている
として、マスクの歪による各抜きパタン32の変位計算
の結果を矢印で示す平面図である。同図において、矢印
線のもと(出発点)が抜きパタン32(十字マーク3
3)の設計値上の座標であり、矢印の先がマスクのたわ
みによって移動した先の座標を示している。なお、黒点
は、変位がなかったことを示している。
域で一定として、マスクの歪による各抜きパタン32の
変位計算の結果を矢印で示す平面図である。また、図5
は、t1 をパタン密度に応じて変化させた、すなわちチ
ップ領域では吸収体の膜厚が0.49μmとなっている
として、マスクの歪による各抜きパタン32の変位計算
の結果を矢印で示す平面図である。同図において、矢印
線のもと(出発点)が抜きパタン32(十字マーク3
3)の設計値上の座標であり、矢印の先がマスクのたわ
みによって移動した先の座標を示している。なお、黒点
は、変位がなかったことを示している。
【0034】一方、図6は、上述したX線マスクの十字
マーク33の中心位置座標を、パタン位置測定器で実際
に測定した結果を示す平面図である。この図6において
も、矢印線のもとは抜きパタン32(十字マーク33)
の設計値上の座標であり、矢印の先が測定の結果得られ
た座標を示している。この図6を、図4および図5と比
較すると、より図5にその傾向が近い。
マーク33の中心位置座標を、パタン位置測定器で実際
に測定した結果を示す平面図である。この図6において
も、矢印線のもとは抜きパタン32(十字マーク33)
の設計値上の座標であり、矢印の先が測定の結果得られ
た座標を示している。この図6を、図4および図5と比
較すると、より図5にその傾向が近い。
【0035】そして、以上の結果を踏まえて、形成する
抜きパタン32の位置を修正したX線マスクを作製し
た。すなわち、マスク歪が、図5に示すようになるもの
と想定し、その歪量(パタン変位量)だけ形成するパタ
ン位置をそれぞれ補正し、この描画データを用いてパタ
ン形成をおこなった。その結果、その修正マスクのパタ
ン位置の状態を測定したら、マスク全領域の最大歪が3
5nmと非常に小さいものとなった。図6の状態では、
最大歪が0.2μmを越えているが、この修正マスクで
は、これがほとんど補正された状態となっている。
抜きパタン32の位置を修正したX線マスクを作製し
た。すなわち、マスク歪が、図5に示すようになるもの
と想定し、その歪量(パタン変位量)だけ形成するパタ
ン位置をそれぞれ補正し、この描画データを用いてパタ
ン形成をおこなった。その結果、その修正マスクのパタ
ン位置の状態を測定したら、マスク全領域の最大歪が3
5nmと非常に小さいものとなった。図6の状態では、
最大歪が0.2μmを越えているが、この修正マスクで
は、これがほとんど補正された状態となっている。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、この発明では、吸
収体に形成されるパタンの密度分布に対応して吸収体の
膜厚が分布しているものとしてパタンの変位状態を算出
するようにした。このため、この発明によれば、複雑な
パタン配置形状であっても、解を得るために非常に多く
の手間がかかること無く、より簡単に、パタンの位置ず
れをシミュレートできるという効果を有する。
収体に形成されるパタンの密度分布に対応して吸収体の
膜厚が分布しているものとしてパタンの変位状態を算出
するようにした。このため、この発明によれば、複雑な
パタン配置形状であっても、解を得るために非常に多く
の手間がかかること無く、より簡単に、パタンの位置ず
れをシミュレートできるという効果を有する。
【図1】 X線マスクの構成を示す断面図である。
【図2】 応力と剛性の変化を吸収体2の厚さが均一に
減少したものとしたX線マスクの構成を示す断面図であ
る。
減少したものとしたX線マスクの構成を示す断面図であ
る。
【図3】 X線マスクの構成を示す平面図である。
【図4】 マスクの歪による各パタンの変位計算の結果
を矢印で示す平面図である。
を矢印で示す平面図である。
【図5】 マスクの歪による各パタンの変位計算の結果
を矢印で示す平面図である。
を矢印で示す平面図である。
【図6】 マスクの歪による各パタンの変位状態をパタ
ン位置測定器で実際に測定した結果を示す平面図であ
る。
ン位置測定器で実際に測定した結果を示す平面図であ
る。
【図7】 一般的なX線マスクの製造を説明するための
断面図である。
断面図である。
1…マスク基板、2,2a…吸収体、3…シリコンウエ
ハ、31…マスク基板、32…抜きパタン、33…十字
マーク。
ハ、31…マスク基板、32…抜きパタン、33…十字
マーク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−335217(JP,A) 特開 平9−306812(JP,A) 特開 平7−307280(JP,A) 特開 平8−203817(JP,A) 特開 昭63−200530(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 15/00 G03F 1/16 H01L 21/027
Claims (1)
- 【請求項1】 周辺を支持体で支えられ、X線を良く透
過する材料からなるマスク基板と、X線を遮断する吸収
体からなり前記基板上に形成されたパタンとから構成さ
れたX線マスクの前記パタン位置の変位状態をシミュレ
ートするパタン位置歪算出方法において、 前記パタンの密度分布に対応して前記吸収体の膜厚が分
布しているものとして前記パタンの変位状態を算出する
ことを特徴とするパタン位置歪の算出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2660496A JP3292909B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | パタン位置歪の算出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2660496A JP3292909B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | パタン位置歪の算出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09218032A JPH09218032A (ja) | 1997-08-19 |
JP3292909B2 true JP3292909B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=12198123
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2660496A Expired - Fee Related JP3292909B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | パタン位置歪の算出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3292909B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
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---|---|---|---|---|
JP4510328B2 (ja) * | 2001-06-07 | 2010-07-21 | 株式会社ルネサステクノロジ | マスク製造システム、マスク製造方法、及び、それを用いた半導体装置の製造方法 |
JP3649160B2 (ja) | 2001-07-04 | 2005-05-18 | ソニー株式会社 | ステンシルマスク、その製造方法、該ステンシルマスクを使用した半導体デバイスの製造方法 |
JP3675421B2 (ja) * | 2002-03-28 | 2005-07-27 | ソニー株式会社 | マスクパターン補正方法、マスク製造方法、マスクおよび半導体装置の製造方法 |
JP4157486B2 (ja) * | 2004-03-24 | 2008-10-01 | 株式会社東芝 | 描画パターンデータの生成方法及びマスクの描画方法 |
JP4597691B2 (ja) | 2005-01-31 | 2010-12-15 | 富士通株式会社 | 有限要素法を用いた構造解析方法 |
JP5062249B2 (ja) | 2007-03-07 | 2012-10-31 | 富士通株式会社 | 解析装置、解析方法及び解析プログラム |
US10022748B2 (en) | 2014-09-12 | 2018-07-17 | Toshiba Memory Corporation | Stencil mask, stencil mask manufacturing method, and imprinting method |
JP6862154B2 (ja) * | 2016-11-22 | 2021-04-21 | キヤノン株式会社 | 光学素子、露光装置、および物品の製造方法 |
-
1996
- 1996-02-14 JP JP2660496A patent/JP3292909B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH09218032A (ja) | 1997-08-19 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |