JP4099567B2

JP4099567B2 - Method for correcting mask pattern for extreme ultraviolet light

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Publication number: JP4099567B2
Application number: JP2002050893A
Authority: JP
Inventors: 稔菅原
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: JP2003257810A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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マスクパターンの補正方法に関し、特にいわゆる極短紫外光に対応した反射型露光用マスクについての極短紫外光用マスクパターンの補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の微細化に伴い、ウエハ上に形成される回路パターンやその回路パターンを形成するためのレジストパターン等に対しては、パターン幅（線幅）やパターン間のピッチ等の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紫外光の波長をより短波長にすることで対応が可能となる。例えば、350nmの設計ルールの半導体装置には365nmの波長、250nmおよび180nmの設計ルールの半導体装置には248nmの波長、130nmおよび100nmの設計ルールの半導体装置には193nmの波長といったように、半導体装置の微細化が進むほど、露光に用いる紫外光の波長も短波長化され、さらには157nmの波長の紫外光が用いられるようになってきている。
【０００３】
一般に、これらの波長による解像度は、ｗ＝ｋ１×（λ／ＮＡ）というレイリーの式で表されることが知られている。ここで、ｗは解像される最小幅のパターン、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。理論的には±ｎ次回折光（ｎ≧2）を用いることによりさらに小さなパターンを得ることが可能であるが、回折光強度の著しい減少および投影光学系における瞳の有限の大きさに制限され、±ｎ次回折光（ｎ≧2）を用いることは実用的ではない。
【０００４】
この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、157nmよりもさらに短波長の紫外光を用いる必要がある。
【０００５】
このことから、最近では、157nmよりも短波長の紫外光として、極短紫外光と呼ばれる13.5nmの波長のものを用いることも検討されている。ただし、157nmの波長の紫外光までは、例えばフッ化カルシウム（ＣａＦ₂）や二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）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。ところが、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。そのため、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、マスクおよび光学系を構成する必要がある。
【０００６】
光反射型のマスクおよび光学系を用いた場合には、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、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φを持った斜め入射となる必要が生じる。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５倍の縮小倍率を持つマスクを用いた場合、ＮＡ＝0.3、σ＝0.8の露光装置においては、光が3.44±2.75度の立体角を持ってマスク上に入射することになる。また、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＝0.25、σ＝0.７の露光装置においては、光が3.58±2.51度の立体角を持ってマスク上に入射することになる。
【０００７】
このような斜め入射の光に対応する反射型マスクとしては、極短紫外光を反射するマスクブランクスと、そのマスクブランクス上を所定パターンで覆って極短紫外光を吸収する吸収膜と、マスクブランクスと吸収膜との間に介在するバッファ膜とを具備するものが知られている。マスクブランクスは、モリブデン（Ｍｏ）層とケイ素（Ｓｉ）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層であるものが一般的である。このマスクブランクス上を極短紫外光の吸収膜が所定パターンで覆うことによって、形成すべき回路パターンやレジストパターン等に対応した選択的な入射光の反射が行われることになる。なお、バッファ膜は、吸収膜を形成する際のエッチングストッパとして、あるいは吸収膜形成後の欠陥除去時のダメージ回避を目的として設けられている。
【０００８】
ところで、半導体装置の製造工程の一つであるリソグラフィ工程において、ウエハ上にて所望の回路パターンまたはレジストパターンを得るためには、これらの基になるマスクパターンに対して補正を行うことが必要不可欠である。従来、極短紫外光に対応しない透過型のマスクの場合については、そのマスクパターンに対する光近接効果補正が以下のように行われている。透過型のマスクの場合、マスク上に入射する光がマスク表面に対して垂直に入射するために、ウエハ上に転写される転写像パターンの中心位置は、マスク上のパターン中心と一致する。そのため、ウエハ上に所望形状とは異なる形状で転写像パターンが形成される場合に、その転写像パターンを所望形状とするためのマスク上のパターン形状に対する補正は、マスク上において以下の（１）式の関係が成立するように行えば良いことになる。
【０００９】
Ｃ＝ΔＬ／Ｍｍ・・・（１）
【００１０】
この（１）式において、Ｃはマスク上のパターン形状に対する補正量であり、ΔＬはウエハ上に異なる形状で転写された像と所望形状の寸法差である。また、Ｍｍはマスク誤差因子で、以下の（２）式のように定義される。
【００１１】
Ｍｍ＝（ΔＷ／ΔＭ）・・・（２）
【００１２】
この（２）式において、ΔＷはウエハ上でのパターンの寸法変化量であり、ΔＭはマスク上でのパターンの寸法変化量である。したがって、Ｍｍは、マスク上のパターン変化量ΔＭと、ウエハ上のパターン変化量ΔＷとの比を表している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、より一層のパターン微細極小化に対応すべく極短紫外光により露光を行う場合には、上述したように、マスクに対する入射光が、マスク面の法線に対して角度を持った斜め入射となる。そのため、マスク上のパターンの任意の辺に対して、斜め入射光のマスク表面に対する射影ベクトルとのなす角度が異なると、その違いに応じてウエハ上での転写像における位置ずれ量およびコントラストも異なったものとなってしまう。
【００１４】
このことは、例えば図８に示すようなＴ字形状のマスク上のパターンについて考えると明らかとなる。このパターンの場合、その配置方向を図例のようなＸ軸またはＹ軸に平行な方向に限定してみても、斜め入射光の射影ベクトルに対してパターンの構成辺がなす角度は、例えば図８（ａ）〜（ｃ）のような三通りの配置が挙げられる。したがって、同一形状のパターンであっても、射影ベクトルの角度との関係によっては、ウエハ上での転写像における位置ずれ量およびコントラストが異なったものとなることが容易に予想される。
【００１５】
つまり、極短紫外光により露光する場合には、斜め入射光のマスク表面に対する射影ベクトルとパターンのなす角度によって、パターンの位置ずれ量およびコントラストが異なってしまうため、透過型マスクの場合に用いていたマスクパターンの補正方法（上述した（１）式および（２）式参照）をそのまま用いても、ウエハ上の転写像において所望のパターン形状が得られるとは限らない。そのため、ウエハ上の転写像に生じる線幅ばらつきやパターン位置ずれ等が所望量より大きくなってしまい、結局パターン幅やパターン間のピッチ等の極小微細化に適切に対応することができないという結果を招いてしまうおそれがある。
【００１６】
そこで、本発明は、極短紫外光に対応した反射型マスクであっても、半導体装置の性能向上（極小微細化への適切な対応）に寄与すべく、ウエハ上への露光後に所望のパターン形状を得られるようにする極短紫外光用マスクパターンの補正方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために案出された極短紫外光用マスクパターンの補正方法である。すなわち、極短紫外光を反射するマスクブランクスと、前記極短紫外光を吸収する作用を有し前記マスクブランクスの光反射面側を所定パターンで覆う吸収膜とを具備した露光用マスクを用い、当該露光用マスクに対して斜め入射する極短紫外光を前記吸収膜が形成するパターンに応じて選択的に反射させて被露光体上への露光を行うのにあたり、所望形状のパターンを前記被露光体上における転写像にて得るための極短紫外光用マスクパターンの補正方法であって、前記露光用マスクへの斜め入射光を当該露光用マスク上に射影して得られる当該斜め入射光の当該露光用マスク表面に対する射影ベクトルと、前記吸収膜が形成するパターンにおける任意の一辺または前記吸収膜が形成するパターン群から構成される任意のマクロ領域の一辺とがなす角度を抽出し、前記吸収膜が形成するパターンについての補正にあたり、抽出した前記角度に応じて当該補正の際の補正量を可変させることを特徴とする。
【００１８】
上記手順の極短紫外光用マスクパターンの補正方法によれば、入射光の射影ベクトルとパターン構成辺とがなす角度、または入射光の射影ベクトルとパターン群から構成されるマクロ領域における辺とがなす角度を抽出し、その抽出結果に応じてパターン補正量を可変させるので、例えば射影ベクトルとパターン構成辺またはマクロ領域における辺とが平行（０度）であるか、あるいは垂直（９０度）であるかによって、補正量を可変させるといったことが可能になる。すなわち、角度との関係によって被露光体上での転写像に生じる位置ずれ量やコントラスト等が異なっていても、その違いに個別に対応しつつ、当該転写像を所望形状に合わせる補正を行い得るようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明に係る極短紫外光用マスクパターンの補正方法について説明する。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。
【００２０】
先ず、本発明が適用される露光用マスクの構成について説明する。図１は、本発明が適用される露光用マスクの概略構成例を示す斜視図である。図例のように、ここで説明する露光用マスク１０は、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）ガラス１１上に、Ｍｏ層とＳｉ層を交互にそれぞれ４０層積層したマスクブランクス１２が形成され、さらにルテニウム（Ｒｕ）からなるバッファ膜（以下「Ｒｕ膜」という）１３を介して、極短紫外光吸収体材料である窒化タンタル（ＴａＮ）からなる吸収膜（以下「ＴａＮ膜」という）１４が形成されている。
【００２１】
このように構成された露光用マスク１０を構成する各膜の形成材料の物性値は、以下の通りである。マスクブランクス１２を構成するＭｏ層は2.789nm厚、Ｓｉ層は4.184nm厚で形成されている。また、Ｒｕ膜１３は、バッファ膜としての機能を満たすべく30nm厚で形成されている。各形成材料の屈折率は、ＳｉＯ₂＝0.9781727-0.0107731i、Ｍｏ＝0.9210839-0.00643543i、Ｓｉ＝0.999319676-0.00182645i、Ｒｕ＝0.887487-0.0174721i、ＴａＮ＝0.9413643-0.0315738iとなっている。なお、ｉは虚数単位である。
【００２２】
また、露光用マスク１０を用いて行われる露光時の光学条件は、以下の通りである。すなわち、露光波長は13.5nmであり、またその露光条件はＮＡ＝0.25、σ＝0.70である。
【００２３】
ところで、以上のような露光用マスク１０を用いてウエハ上への露光を行うと、露光波長が13.5nmである極短紫外光が露光用マスク１０に対して斜め入射するため、斜め入射光のマスク表面に対する射影ベクトルとマスクパターンの辺とがなす角度によって、パターンコントラストおよびマスク誤差因子（上述した式（２）参照）が異なってしまう。ここで、その理由について詳しく説明する。
【００２４】
図２は、マスクパターンとマスク上電界強度分布との関係の一具体例を示す説明図である。図例では、ウエハ上で幅30nm、ピッチ160nm（ウエハ上換算：４倍マスク上で幅120nm、ピッチ640nm）の繰り返しパターンに対して、入射光（入射角4.84度または7.27度）の射影ベクトルが平行な場合と垂直な場合とにおけるマスク上電界強度分布を示している。図２（ａ）に示すように、射影ベクトルと回折光を発生させる辺の方向が互いに平行である場合には、入射光の入射角度にかかわらず、電界強度分布がパターン中心に対して対称である。一方、射影ベクトルと回折光を発生させる辺の方向が互いに垂直である場合には、入射光の入射角度にかかわらず、電界強度分布がパターン中心に対して非対称である。このような電界強度分布に違いによって、以下に述べるようなウエハ上での転写像の違いが生じてしまうのである。
【００２５】
図３は、射影ベクトルの方向（平行／垂直）と転写像の線幅との関係の一具体例を示す説明図である。図例では、ウエハ上で幅30nm（ウエハ上換算：４倍マスク上で幅120nm）のパターンに対して、そのピッチを異ならせた場合に得られる線幅を示している。図例からも明らかなように、入射光（入射角4.84度または7.27度）の射影ベクトルと回折光を発生させる辺の方向が互いに平行である場合と、これらが互いに垂直な場合とを比べると、入射光の入射角度にかかわらず、それぞれの場合では得られる線幅に差異が生じてしまう。この差異は、射影ベクトルとパターンの辺が垂直である場合には、マスク上のＴａＮ膜１４のパターン側壁で斜め入射光が一部遮蔽される（以下、このことを「斜影効果」という）のに対し、射影ベクトルとパターンの辺が平行である場合には斜影効果が発生しないことによって生じる。すなわち、斜影効果によりウエハ上の転写像のコントラストが低下することによって生じるものである。
【００２６】
図４は、射影ベクトルの方向（平行／垂直）と転写像のパターン位置ずれとの関係の一具体例を示す説明図である。ここでも、図例は、ウエハ上で幅30nm（ウエハ上換算：４倍マスク上で幅120nm）のパターンに対して、そのピッチを異ならせた場合に得られるパターン位置ずれを示している。図例によれば、入射光（入射角4.84度または7.27度）の射影ベクトルと回折光を発生させる辺の方向が互いに平行である場合と、これらが互いに垂直な場合とを比べると、入射光の入射角度にかかわらず、それぞれの場合では発生する位置ずれ量に差異が生じてしまう。この差異は、射影ベクトルとパターンの辺が垂直である場合には、斜影効果によって転写像のパターン中心位置が移動してしまうのに対し、射影ベクトルとパターンの辺が平行である場合にはその移動が発生しないことによって生じるものである。
【００２７】
図５は、射影ベクトルの方向（平行／垂直）とマスク誤差因子（式（２）参照）との関係の一具体例を示す説明図である。ここでも、図例は、ウエハ上で幅30nm（ウエハ上換算：４倍マスク上で幅120nm）のパターンに対して、そのピッチを異ならせた場合におけるマスク誤差因子を示している。図例によれば、入射光（入射角4.84度または7.27度）の射影ベクトルと回折光を発生させる辺の方向が互いに平行である場合と、これらが互いに垂直な場合とを比べると、特にピッチ60nm付近においてマスク誤差因子に差異が生じていることがわかる。この差異は、射影ベクトルとパターンの辺が垂直である場合には、斜影効果によってウエハ上の転写像のコントラストが低下してマスク誤差因子が増大するのに対し、射影ベクトルとパターンの辺が平行である場合にはそれがないことによって生じるものと考えられる。
【００２８】
以上のように、射影ベクトルとマスクパターンの辺が平行な場合と垂直な場合とでは、パターンコントラストおよびマスク誤差因子が異なってしまう。つまり、パターンコントラストおよびマスク誤差因子は、射影ベクトルとマスクパターンの辺とがなす角度によって異なる。このことから、露光用マスク１０を用いてウエハ上への露光を行う場合には、それに先立って露光用マスク１０上のマスクパターンに対して補正を行い、これによりウエハ上にて所望のパターン形状が得られるようにする。
【００２９】
次に、露光用マスク１０上のマスクパターンに対する補正手順を説明する。マスクパターンの補正にあたっては、先ず、露光用マスク１０のＴａＮ膜１４が形成する一つのパターン（例えば一つのライン状パターン）における任意の一辺について、その一辺と露光用マスク１０への斜め入射光の射影ベクトルとがなす角度を抽出する。この抽出は、ＴａＮ膜１４が形成するパターンについての設計データ、露光用マスク１０を用いてウエハ上への露光を行う露光装置の性能や使用条件等を基にして行えばよい。なお、抽出処理自体については、公知技術を用いればよいため、ここではその説明を省略する。
【００３０】
ただし、角度の抽出は、ＴａＮ膜１４が形成する一つのパターンにおける任意の一辺についてではなく、同様の形状のパターンが複数集合している場合（例えば、図２に示したようなラインアンドスペースからなる繰り返しパターン）には、そのパターン群を一つのマクロ領域（マクロセル）とみなし、そのマクロ領域における任意の一辺について行っても構わない。
【００３１】
これにより、例えば図２に示したラインアンドスペースからなるパターン群について考えると、そのパターン群を構成する各パターン、またはそのパターン群全体が、射影ベクトルに対して平行であるか、あるいは垂直であるがわかるようになる。勿論、射影ベクトルとパターン構成辺とがなす角度は、平行（０度）または垂直（90度）のいずれかに限られるわけではない。
【００３２】
そして、射影ベクトルとパターン構成辺とがなす角度を抽出した後は、その抽出結果である角度を反映させつつ、露光用マスク１０上のマスクパターン、すなわちＴａＮ膜１４が形成するパターンについての補正を行う。ここでいう反映とは、「抽出した角度別に」の意である。つまり、抽出した角度が異なれば、補正の際の補正量も異なることになる。
【００３３】
このような抽出角度に応じた補正を可能にする手法としては、以下に述べるような第一〜第三の三通りが考えられる。
【００３４】
ここで、先ず、第一の補正方法について説明する。第一の補正方法は、例えば図２に示したようなラインアンドスペースからなる単純な繰り返しのパターン群に適用して好適なものである。具体的には、マスク上において以下の（３）式の関係が成立するように補正を行う。
【００３５】
Ｃ＝ΔＬ／Ｍｍ＋ΔＰ・・・（３）
【００３６】
この（３）式において、Ｃはマスク上のパターン形状に対する補正量であり、ΔＬはウエハ上に異なる形状で転写された像と所望形状の寸法差である。この寸法差は、パターン相互の回折光の干渉、いわゆる光近接効果によるパターン形状の変形によって生じるものである。また、Ｍｍはマスク誤差因子で、上述した（２）式によって表される。
【００３７】
さらに、（３）式において、ΔＰは、マスクパターンの斜影効果による位置ずれ量である。このΔＰに、抽出した角度が反映されることになる。例えば、射影ベクトルに対してマスクパターンの構成辺が任意の角度を具備する場合には、ΔＰについては、射影ベクトルの単位ベクトルとパターン構成辺に対する法線のなす角度θとして、θ＝０度におけるΔＰ₀を基にしたΔＰ₀×cosθの関係を用いればよい。
【００３８】
第一の補正方法では、以上のような（３）式を用いて、斜め入射光による転写像上におけるパターン全体の位置ずれと、その位置ずれ以外の光近接効果によるパターン形状の変形とを、それぞれ個別に補正する。すなわち、ΔＬ／ＭｍとΔＰとをそれぞれ個別に求めて補正する。
【００３９】
図６は、例えば図２に示したラインアンドスペースからなる繰り返しパターンについて、（３）式を用いて求めた補正量の一具体例を示す説明図である。また、図７は、図６に示した補正量でもって補正した結果得られた線幅の一具体例を示す説明図である。図例では、図３と同様に、ウエハ上で幅30nm（ウエハ上換算：４倍マスク上で幅120nm）のパターンに対して、そのピッチを異ならせた場合に得られる線幅を示している。
【００４０】
図７からも明らかなように、（３）式を用いた補正によって得られた線幅は、例えば補正グリッドサイズがウエハ上で0.25nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では1nm）である場合における到達補正精度を満足している。具体的には、−0.50nm≦補正後ウエハ上線幅≦0.50nmを満たすこととなる。
【００４１】
以上のように、第一の補正方法によれば、例えばＤＲＡＭのメモリセルといった、ラインアンドスペースからなる単純な構成のパターンについては、入射光の射影ベクトルとパターン構成辺とがなす角度を抽出し、その角度を反映させつつパターン全体の位置ずれとそれ以外のパターン形状の変形とを個別に補正するので、抽出した角度に応じて補正量を適切に可変させるといったことが可能となり、極短紫外光に対応した反射型の露光用マスク１０を用いる場合であっても、ウエハ上への露光後に所望のパターン形状が得られるようになる。したがって、半導体装置の極小微細化への適切な対応が容易となる。
【００４２】
次いで、第二の補正方法について説明する。第二の補正方法は、第一の補正方法と同様に（３）式の関係が成立するように補正を行うが、パターン全体の位置ずれ（ΔＬ／Ｍｍ）とそれ以外のパターン形状の変形（ΔＰ）を個別に補正するのではなく、これらを合わせて補正する点で第一の補正方法の場合とは異なる。すなわち、ΔＬ／ＭｍとΔＰとは、必ずしも個別に補正する必要はなく、それぞれを合わせて演算（補正）しても構わない。演算の手法については、適宜公知技術を組み合わせればよい。
【００４３】
このような第二の補正方法によっても、ラインアンドスペースからなる単純な構成のパターンについては、第一の補正方法の場合と全く同様に、入射光の射影ベクトルとパターン構成辺とがなす角度を反映させつつ補正を行うので、ウエハ上への露光後に所望のパターン形状が得られるようになる。
【００４４】
次に、第三の補正方法について説明する。ここでは、ラインアンドスペースからなる単純な構成のパターンではなく、図８に示すようなＴ字形状パターンを例に挙げて説明する。Ｔ字形状パターンは、例えば、図８（ａ）に示す仰向け状態、図８（ｂ）に示す俯せ状態、図８（ｃ）に示す正立状態等といったように、射影ベクトルに対して異なる方向に配置されることが考えられる。これらの場合、射影ベクトルに対するＴ字形状パターンの各辺の向きが異なり、それに伴ってマスク誤差因子およびコントラストが異なる。したがって、従来例のようにマスク線幅を補正するのではなく、マスク上各辺の絶対位置を補正することで、当該Ｔ字形状パターンに対する補正を行う。
【００４５】
マスク上各辺の絶対位置の補正にあたっては、先ず、補正すべきＴ字形状パターン上において、補正する辺と評価点を任意に選択する。図９は、Ｔ字形状パターンにおいて補正を行ったパターンの辺および評価点の一具体例を示す説明図である。ここでは、補正グリッドサイズがウエハ上0.25nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では1nm）であるものとする。そして、選択した各評価点Ａ〜Ｈにおいて、所望のグリッドにウエハ上転写像のパターン辺が、到達補正精度−0.25nm≦補正後ウエハ上線幅≦0.25nmを満たすように補正する。具体的には、マスク上の各評価点Ａ〜Ｈにおいて以下の（４）式の関係が成立するように補正を行う。
【００４６】
Ｃ＝ΔＥ／Ｍｅ＋ΔＰ・・・（４）
【００４７】
この（４）式において、Ｃはマスク上のパターン形状に対する補正量である。また、ΔＥはウエハ上評価点における、転写像の位置と所望の位置（設計位置）との差であり、Ｍｅは評価点位置に対するマスク誤差因子である。また、ΔＰはマスクパターンの斜影効果による位置ずれ量である。このΔＰに抽出した角度が反映されるのは、第一または第二の補正方法の場合と同様である。すなわち、例えば、射影ベクトルに対してマスクパターンの構成辺が任意の角度を具備する場合には、ΔＰについては、射影ベクトルの単位ベクトルとパターン構成辺に対する法線のなす角度θとして、θ＝０度におけるΔＰ₀を基にしたΔＰ₀×cosθの関係を用いればよい。
【００４８】
第三の補正方法では、以上のような（４）式を用いて、Ｔ字形状パターンの補正量を求める。評価点位置に対するマスク誤差因子Ｍｅは、予め評価点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈについてはパターンを広げる方向にウエハ上2nm（ウエハ上換算：４倍マスク上8nm）だけ評価点をシフトさせたパターン、また評価点Ｄについてはパターンを広げる方向にウエハ上3nm（ウエハ上換算：４倍マスク上12nm）だけ評価点をシフトさせたパターンを用いて転写することで求める。図１０は、このようにして得られた各評価点に対するＭｅの一具体例を示す説明図である。また、図１１は、図１０のＭｅを基に（４）式を用いて得られた補正量の一具体例を示す説明図である。
【００４９】
このような補正によって、以下のような結果が得られることになる。図１２は、Ｔ字形状パターンにおいて補正前および補正後の評価点の位置の比較の一具体例を示す説明図である。図例によれば、Ｔ字形状パターンが仰向け状態、俯せ状態または正立状態のいずれの場合も、各評価点Ａ〜Ｈの位置が良好に補正されていることがわかる。このときの各評価点Ａ〜Ｈにおける具体的補正量を図１３に示す。図１３には、４倍マスク上における補正量が示されている。
【００５０】
以上のように、第三の補正方法によれば、例えばＴ字形状パターンのように単なるラインアンドスペースよりも複雑なパターンにであっても、入射光の射影ベクトルとパターン構成辺とがなす角度を反映させつつ、パターン全体の位置ずれとそれ以外のパターン形状の変形とを、当該パターンの任意の辺についての絶対座標に対する補正によって補正するので、ウエハ上への露光後に所望のパターン形状が得られるようになる。したがって、極短紫外光に対応した反射型の露光用マスク１０を用いる場合であっても、半導体装置の極小微細化への適切な対応が容易となる。
【００５１】
なお、本実施形態では、本発明が適用される露光用マスク１０として、ＴａＮ膜１４が吸収膜として機能し、Ｒｕ膜１３がバッファ膜として機能するものを例に挙げたが、各膜の形成材料はこれらに限定されないことは言うまでもない。
【００５２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明は、入射光の射影ベクトルとパターン構成辺とがなす角度、または入射光の射影ベクトルとパターン群から構成されるマクロ領域における辺とがなす角度をパターン補正量に反映させるので、極短紫外光に対応した反射型の露光用マスクであっても、ウエハ上への露光後の転写像における線幅ばらつきやパターン位置ずれ等を所望値以下に合わせることが容易となる。そのため、転写像におけるパターン幅やパターン間ピッチ等の極小微細化にも適切に対応することが可能となり、結果として半導体装置の性能向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される露光用マスクの概略構成例を示す斜視図である。
【図２】マスク上30nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では120nm）パターンに対するマスク上電界強度分布の関係の一具体例を示す説明図であり、（ａ）は射影ベクトルとパターン構成辺が平行な場合の図、（ｂ）は射影ベクトルとパターン構成辺が垂直な場合の図である。
【図３】マスク上30nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では120nm）パターンのピッチに対する射影ベクトルの方向（平行／垂直）と転写像の線幅との関係の一具体例を示す説明図であり、（ａ）は入射光の入射角が4.84度の場合の図、（ｂ）は入射光の入射角が7.27度の場合の図である。
【図４】マスク上30nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では120nm）パターンのピッチに対する射影ベクトルの方向（平行／垂直）と転写像のパターン位置ずれとの関係の一具体例を示す説明図であり、（ａ）は入射光の入射角が4.84度の場合の図、（ｂ）は入射光の入射角が7.27度の場合の図である。
【図５】マスク上30nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では120nm）パターンのピッチに対する射影ベクトルの方向（平行／垂直）とマスク誤差因子との関係の一具体例を示す説明図であり、（ａ）は入射光の入射角が4.84度の場合の図、（ｂ）は入射光の入射角が7.27度の場合の図である。
【図６】マスク上30nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では120nm）パターンについて求めた補正量の一具体例を示す説明図であり、（ａ）は入射光の入射角が4.84度の場合の図、（ｂ）は入射光の入射角が7.27度の場合の図である。
【図７】図６に示した補正量でもって補正した結果得られた線幅の一具体例を示す説明図であり、（ａ）は入射光の入射角が4.84度の場合の図、（ｂ）は入射光の入射角が7.27度の場合の図である。
【図８】補正対象となるマスクパターンの一具体例であるＴ字形状パターンとそのＴ字形状パターンの射影ベクトルに対する向きを示す説明図であり、（ａ）はＴ字形状パターンが仰向け状態に配されている図、（ｂ）はＴ字形状パターンが俯せ状態に配されている図、（ｃ）はＴ字形状パターンが正立状態に配されている図である。
【図９】Ｔ字形状パターンにおいて補正を行ったパターンの辺および評価点の一具体例を示す説明図である。
【図１０】Ｔ字形状パターンにおける各評価点について得られた光近接効果に関するマスク誤差因子の一具体例を示す説明図である。
【図１１】Ｔ字形状パターンにおいて（４）式を用いた場合の各評価点における補正量の一具体例を示す説明図である。
【図１２】Ｔ字形状パターンにおいて補正前および補正後の評価点の位置の比較の一具体例を示す説明図であり、（ａ）はＴ字形状パターンが仰向け状態に配されている場合の図、（ｂ）はＴ字形状パターンが俯せ状態に配されている場合の図、（ｃ）はＴ字形状パターンが正立状態に配されている場合の図である。
【図１３】Ｔ字形状パターンにおいて補正精度を満足する各評価点における補正量の一具体例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…露光用マスク、１２…マスクブランクス、１３…Ｒｕ膜（バッファ膜）、１４…ＴａＮ膜（吸収膜）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for correcting a mask pattern used in a lithography process for forming a circuit pattern of a semiconductor device, and more particularly to a mask pattern for ultrashort ultraviolet light for a reflective exposure mask corresponding to so-called ultrashort ultraviolet light. This relates to the correction method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the miniaturization of semiconductor devices, the pattern width (line width) and the pitch between patterns have been minimized for circuit patterns formed on wafers and resist patterns for forming such circuit patterns. Is required. Such a minimization requirement can be addressed by making the wavelength of ultraviolet light used for resist exposure shorter. For example, a semiconductor device with a design rule of 350 nm, a wavelength of 365 nm, a semiconductor device with a design rule of 250 nm and 180 nm, a wavelength of 248 nm, a semiconductor device with a design rule of 130 nm and 100 nm, a wavelength of 193 nm, etc. As the miniaturization progresses, the wavelength of ultraviolet light used for exposure is also shortened, and further, ultraviolet light having a wavelength of 157 nm has been used.
[0003]
In general, it is known that the resolution by these wavelengths is expressed by the Rayleigh equation of w = k1 × (λ / NA). Here, w is the minimum width pattern 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. Note that the super-resolution technique is to obtain a pattern smaller than the wavelength by selectively using ± first-order diffracted light that is transmitted through the mask and diffracted by the light shielding pattern on the mask. Theoretically, even smaller patterns can be obtained by using ± nth order diffracted light (n ≧ 2), but limited to a significant reduction in diffracted light intensity and a finite size of the pupil in the projection optics, It is not practical to use ± nth order diffracted light (n ≧ 2).
[0004]
According to this Rayleigh 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, it is necessary to use ultraviolet light having a wavelength shorter than 157 nm.
[0005]
For this reason, recently, as ultraviolet light having a wavelength shorter than 157 nm, use of light having a wavelength of 13.5 nm called ultrashort ultraviolet light has been studied. However, up to ultraviolet light with a wavelength of 157 nm, for example, calcium fluoride (CaF ₂ ) And silicon dioxide (SiO2) ₂ ), A mask and an optical system configured to transmit the ultraviolet light can be manufactured. However, for ultrashort ultraviolet light having a wavelength of 13.5 nm, there is no material that transmits the ultrashort ultraviolet light with a desired thickness. Therefore, when using ultrashort ultraviolet light with a wavelength of 13.5 nm, it is necessary to configure the mask and optical system with a reflective mask and reflective optical system that reflect light, not with a light-transmitting mask and optical system. There is.
[0006]
When a light reflection type mask and optical system are 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 mask inevitably needs to be obliquely incident with an angle φ with respect to the normal of the mask surface. 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 5 times is used on a wafer, in an exposure apparatus with NA = 0.3 and σ = 0.8, light has a solid angle of 3.44 ± 2.75 degrees on the mask. It will be incident. When a mask having a reduction ratio of 4 times is used on the wafer, in an exposure apparatus with NA = 0.25 and σ = 0.7, light is incident on the mask with a solid angle of 3.58 ± 2.51 degrees. It will be.
[0007]
As a reflective mask corresponding to such obliquely incident light, a mask blank that reflects ultrashort ultraviolet light, an absorption film that covers the mask blank with a predetermined pattern and absorbs ultrashort ultraviolet light, and mask blanks are provided. And a buffer film interposed between the absorption film and the absorption film. The mask blank is configured with a structure in which molybdenum (Mo) layers and silicon (Si) layers are alternately stacked, and generally has a stacking number of 40 layers. By covering the mask blank with an absorption film of ultrashort ultraviolet light with a predetermined pattern, selective reflection of incident light corresponding to a circuit pattern, a resist pattern or the like to be formed is performed. The buffer film is provided as an etching stopper when forming the absorption film, or for the purpose of avoiding damage when removing defects after the formation of the absorption film.
[0008]
By the way, in a lithography process which is one of the manufacturing processes of a semiconductor device, in order to obtain a desired circuit pattern or resist pattern on a wafer, it is indispensable to correct these mask patterns as a basis. It is. Conventionally, in the case of a transmission type mask that does not support ultra-short ultraviolet light, optical proximity correction for the mask pattern is performed as follows. In the case of a transmissive mask, the light incident on the mask enters perpendicularly to the mask surface, so that the center position of the transfer image pattern transferred onto the wafer coincides with the pattern center on the mask. Therefore, when the transfer image pattern is formed on the wafer in a shape different from the desired shape, the correction to the pattern shape on the mask to make the transfer image pattern the desired shape is performed on the mask as follows (1) What is necessary is just to carry out so that the relationship of a formula may be materialized.
[0009]
C = ΔL / Mm (1)
[0010]
In the equation (1), C is a correction amount for the pattern shape on the mask, and ΔL is a dimensional difference between an image transferred in a different shape on the wafer and a desired shape. Mm is a mask error factor and is defined as the following equation (2).
[0011]
Mm = (ΔW / ΔM) (2)
[0012]
In the equation (2), ΔW is a pattern dimensional change amount on the wafer, and ΔM is a pattern dimensional change amount on the mask. Therefore, Mm represents the ratio between the pattern change amount ΔM on the mask and the pattern change amount ΔW on the wafer.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, when exposure is performed with ultrashort ultraviolet light in order to cope with further miniaturization of the pattern, as described above, incident light on the mask is incident obliquely at an angle with respect to the normal of the mask surface. It becomes. Therefore, if the angle formed by the projection vector of the obliquely incident light with respect to the mask surface with respect to an arbitrary side of the pattern on the mask is different, the positional deviation amount and contrast in the transferred image on the wafer are also different according to the difference. It becomes a thing.
[0014]
This becomes clear when considering a pattern on a T-shaped mask as shown in FIG. 8, for example. In the case of this pattern, even if the arrangement direction is limited to a direction parallel to the X axis or the Y axis as shown in the figure, the angle formed by the side of the pattern with respect to the projection vector of oblique incident light is, for example, There are three arrangements such as 8 (a) to (c). Therefore, even if the patterns have the same shape, the positional deviation amount and contrast in the transferred image on the wafer are easily expected to differ depending on the relationship with the angle of the projection vector.
[0015]
In other words, when exposing with ultrashort ultraviolet light, the amount of pattern displacement and contrast differ depending on the angle formed by the projection vector of the obliquely incident light with respect to the mask surface and the pattern. Even if the mask pattern correction method (see equations (1) and (2) described above) is used as it is, a desired pattern shape is not always obtained in the transferred image on the wafer. As a result, line width variations and pattern position deviations that occur in the transferred image on the wafer become larger than desired, and as a result, it is impossible to appropriately cope with miniaturization such as pattern width and pitch between patterns. There is a risk of being invited.
[0016]
Therefore, the present invention provides a desired pattern after exposure on a wafer in order to contribute to improving the performance of a semiconductor device (appropriate response to miniaturization) even if it is a reflective mask that supports ultrashort ultraviolet light. An object of the present invention is to provide a method for correcting a mask pattern for ultra-short ultraviolet light so as to obtain a shape.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an ultrashort ultraviolet light mask pattern correction method devised to achieve the above object. That is, using an exposure mask comprising a mask blank that reflects ultrashort ultraviolet light, and an absorption film that has an action of absorbing the ultrashort ultraviolet light and covers the light reflecting surface side of the mask blank with a predetermined pattern, In exposing the object to be exposed by selectively reflecting the ultra-short ultraviolet light obliquely incident on the exposure mask according to the pattern formed by the absorbing film, the pattern having a desired shape is applied to the object to be exposed. A method for correcting a mask pattern for ultrashort ultraviolet light for obtaining a transfer image on an exposed body, which is obtained by projecting oblique incident light on the exposure mask onto the exposure mask. The oblique incident light with respect to the exposure mask surface Extracting the angle formed by the projection vector and any one side of the pattern formed by the absorption film or one side of any macro region formed by the pattern group formed by the absorption film, When correcting the pattern formed by the absorption film, the correction amount at the time of correction is varied according to the extracted angle. It is characterized by that.
[0018]
According to the mask pattern correction method for ultra-short ultraviolet light in the above procedure, the angle formed by the projection vector of incident light and the pattern constituting side, or the side in the macro region composed of the projection vector of incident light and the pattern group is determined. Extract the angle to make, and the extraction result In response to the Pattern correction amount Make variable So for example Depending on whether the projection vector and the pattern constituting side or the side in the macro area are parallel (0 degree) or perpendicular (90 degree), It becomes possible to vary the correction amount. That is, even if the amount of positional deviation or contrast generated in the transferred image on the exposure object varies depending on the relationship with the angle, the transfer image can be corrected to match the desired shape while individually dealing with the differences. It becomes like this.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a method for correcting a mask pattern for ultrashort ultraviolet light 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.
[0020]
First, the configuration of an exposure mask to which the present invention is applied will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration example of an exposure mask to which the present invention is applied. As shown in the figure, the exposure mask 10 described here is, for example, silicon dioxide (SiO 2). ₂ ) On the glass 11, a mask blank 12 in which 40 layers of Mo layers and Si layers are alternately laminated is formed, and further through a buffer film (hereinafter referred to as "Ru film") 13 made of ruthenium (Ru), An absorption film (hereinafter referred to as “TaN film”) 14 made of tantalum nitride (TaN), which is an ultraviolet light absorber material, is formed.
[0021]
The physical property values of the materials for forming the respective films constituting the exposure mask 10 thus configured are as follows. The Mo layer constituting the mask blank 12 is formed with a thickness of 2.789 nm, and the Si layer is formed with a thickness of 4.184 nm. Further, the Ru film 13 is formed with a thickness of 30 nm so as to satisfy the function as a buffer film. The refractive index of each forming material is SiO ₂ = 0.9781727-0.0107731i, Mo = 0.9210839-0.00643543i, Si = 0.999319676-0.00182645i, Ru = 0.887487-0.0174721i, TaN = 0.9413643-0.0315738i. Note that i is an imaginary unit.
[0022]
Moreover, the optical conditions at the time of exposure performed using the exposure mask 10 are as follows. That is, the exposure wavelength is 13.5 nm, and the exposure conditions are NA = 0.25 and σ = 0.70.
[0023]
By the way, when the exposure on the wafer is performed using the exposure mask 10 as described above, the extreme short ultraviolet light having an exposure wavelength of 13.5 nm is obliquely incident on the exposure mask 10, so that the oblique incident light The pattern contrast and the mask error factor (see the above equation (2)) differ depending on the angle formed by the projection vector with respect to the mask surface and the side of the mask pattern. Here, the reason will be described in detail.
[0024]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a specific example of the relationship between the mask pattern and the electric field intensity distribution on the mask. In the figure, the projection vector of incident light (incident angle 4.84 degrees or 7.27 degrees) is applied to a repetitive pattern with a width of 30 nm on the wafer and a pitch of 160 nm (on wafer conversion: width 120 nm on the mask, pitch 640 nm) The field intensity distribution on the mask is shown in the parallel case and in the vertical case. As shown in FIG. 2A, when the direction of the projection vector and the side where the diffracted light is generated are parallel to each other, the electric field intensity distribution is symmetric with respect to the pattern center regardless of the incident angle of the incident light. is there. On the other hand, when the directions of the projection vector and the sides generating the diffracted light are perpendicular to each other, the electric field intensity distribution is asymmetric with respect to the pattern center regardless of the incident angle of the incident light. Due to the difference in the electric field intensity distribution, a difference in the transferred image on the wafer as described below occurs.
[0025]
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a specific example of the relationship between the direction (parallel / vertical) of the projection vector and the line width of the transferred image. In the illustrated example, the line width obtained when the pitch of the pattern having a width of 30 nm on the wafer (converted on the wafer: 120 nm on the quadruple mask) is varied is shown. As is clear from the example, the projection vector of incident light (incident angle 4.84 degrees or 7.27 degrees) and the direction of the sides that generate diffracted light are parallel to the case where they are perpendicular to each other. Regardless of the incident angle of incident light, a difference occurs in the obtained line width in each case. This difference is that when the projection vector and the side of the pattern are perpendicular, a part of the oblique incident light is shielded by the pattern side wall of the TaN film 14 on the mask (hereinafter, this is referred to as “the oblique effect”). On the other hand, when the projection vector and the side of the pattern are parallel, the oblique effect does not occur. That is, it is caused by a decrease in contrast of the transferred image on the wafer due to the oblique effect.
[0026]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a specific example of the relationship between the direction (parallel / vertical) of the projection vector and the pattern displacement of the transferred image. Here too, the illustrated example shows a pattern position shift obtained when the pitch is varied with respect to a pattern having a width of 30 nm on the wafer (converted on the wafer: 120 nm width on the quadruple mask). According to the figure, when the projection vector of incident light (incident angle 4.84 degrees or 7.27 degrees) and the direction of the sides generating diffracted light are parallel to each other, the incident light is compared Regardless of the incident angle, a difference occurs in the amount of positional deviation that occurs in each case. When the projection vector and the side of the pattern are perpendicular, the pattern center position of the transferred image is moved by the oblique effect, whereas when the projection vector and the side of the pattern are parallel, the difference is This is caused by the absence of movement.
[0027]
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a specific example of the relationship between the direction (parallel / vertical) of the projection vector and the mask error factor (see Expression (2)). Here, the illustrated example shows a mask error factor when the pitch is varied with respect to a pattern having a width of 30 nm on the wafer (converted on the wafer: 120 nm width on the 4-fold mask). According to the figure, when the projection vector of incident light (incident angle 4.84 degrees or 7.27 degrees) and the direction of the side that generates the diffracted light are parallel to each other, the pitch is particularly significant. It can be seen that there is a difference in the mask error factor around 60 nm. This difference is that when the projection vector and the pattern edge are perpendicular, the contrast of the transferred image on the wafer is reduced due to the oblique effect and the mask error factor is increased, whereas the projection vector and the pattern edge are parallel. If it is, it is considered to be caused by the absence of it.
[0028]
As described above, the pattern contrast and the mask error factor differ depending on whether the projection vector and the mask pattern side are parallel or perpendicular. That is, the pattern contrast and the mask error factor differ depending on the angle formed by the projection vector and the side of the mask pattern. Therefore, when the exposure mask 10 is used to perform exposure on the wafer, the mask pattern on the exposure mask 10 is corrected prior to the exposure, so that a desired pattern shape is formed on the wafer. To be obtained.
[0029]
Next, a correction procedure for the mask pattern on the exposure mask 10 will be described. In correcting the mask pattern, first, for any one side of one pattern (for example, one line pattern) formed by the TaN film 14 of the exposure mask 10, the oblique incident light to the one side and the exposure mask 10 is changed. The angle formed by the projection vector is extracted. This extraction may be performed based on the design data on the pattern formed by the TaN film 14, the performance of the exposure apparatus that performs exposure on the wafer using the exposure mask 10, the use conditions, and the like. Note that the extraction process itself may be performed using a known technique, and thus the description thereof is omitted here.
[0030]
However, the angle is not extracted for an arbitrary side in one pattern formed by the TaN film 14 but when a plurality of patterns having the same shape are gathered (for example, from line and space as shown in FIG. 2). The pattern group may be regarded as one macro area (macro cell) and may be performed on any one side in the macro area.
[0031]
Thus, for example, when considering the pattern group consisting of the line and space shown in FIG. 2, each pattern constituting the pattern group or the entire pattern group is parallel to or perpendicular to the projection vector. Will come to understand. Of course, the angle formed by the projection vector and the pattern component side is not limited to either parallel (0 degrees) or vertical (90 degrees).
[0032]
Then, after extracting the angle formed by the projection vector and the pattern component side, the mask pattern on the exposure mask 10, that is, the pattern formed by the TaN film 14 is corrected while reflecting the angle that is the extraction result. Do. Reflecting here means “by extracted angle”. That is, if the extracted angle is different, the correction amount at the time of correction is also different.
[0033]
As a method for enabling correction according to such an extraction angle, the following first to third methods are conceivable.
[0034]
Here, first, the first correction method will be described. The first correction method is suitable for application to a simple repetitive pattern group composed of, for example, lines and spaces as shown in FIG. Specifically, correction is performed so that the relationship of the following expression (3) is established on the mask.
[0035]
C = ΔL / Mm + ΔP (3)
[0036]
In Equation (3), C is a correction amount for the pattern shape on the mask, and ΔL is a dimensional difference between an image transferred in a different shape on the wafer and a desired shape. This dimensional difference is caused by interference of diffracted light between patterns, that is, deformation of the pattern shape due to a so-called optical proximity effect. Mm is a mask error factor and is expressed by the above-described equation (2).
[0037]
Further, in the expression (3), ΔP is a positional deviation amount due to the oblique effect of the mask pattern. The extracted angle is reflected in this ΔP. For example, when the constituent edge of the mask pattern has an arbitrary angle with respect to the projection vector, ΔP is the angle θ between the unit vector of the projection vector and the normal to the pattern constituent edge, at θ = 0 °. ΔP ₀ ΔP based on ₀ A relationship of × cos θ may be used.
[0038]
In the first correction method, using the above equation (3), the positional deviation of the entire pattern on the transferred image due to obliquely incident light, and the deformation of the pattern shape due to the optical proximity effect other than the positional deviation, Correct each individually. That is, ΔL / Mm and ΔP are individually obtained and corrected.
[0039]
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a specific example of the correction amount obtained by using the expression (3) for the repetitive pattern including, for example, the line and space shown in FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a specific example of the line width obtained as a result of correction using the correction amount shown in FIG. In the example, as in FIG. 3, the line width obtained when the pitch of the pattern having a width of 30 nm on the wafer (converted on the wafer: width of 120 nm on the quadruple mask) is changed is shown. .
[0040]
As can be seen from FIG. 7, the line width obtained by the correction using the equation (3) is, for example, when the correction grid size is 0.25 nm on the wafer (on wafer conversion: 1 nm on the quadruple mask). The arrival correction accuracy in is satisfied. Specifically, −0.50 nm ≦ corrected wafer line width ≦ 0.50 nm is satisfied.
[0041]
As described above, according to the first correction method, for a pattern having a simple configuration including line and space, such as a DRAM memory cell, the angle formed by the projection vector of incident light and the pattern configuration side is extracted. Since the position deviation of the entire pattern and the deformation of other pattern shapes are individually corrected while reflecting the angle, it becomes possible to appropriately change the correction amount according to the extracted angle, and the ultra-short ultraviolet Even when a reflective exposure mask 10 corresponding to light is used, a desired pattern shape can be obtained after exposure on the wafer. Therefore, it is easy to appropriately cope with the miniaturization of the semiconductor device.
[0042]
Next, the second correction method will be described. In the second correction method, correction is performed so that the relationship of the expression (3) is established as in the first correction method, but the positional deviation (ΔL / Mm) of the entire pattern and deformation of other pattern shapes ( This is different from the first correction method in that ΔP) is not corrected individually but is corrected together. That is, ΔL / Mm and ΔP are not necessarily corrected individually, and may be calculated (corrected) together. The calculation methods may be appropriately combined with known techniques.
[0043]
Even in such a second correction method, the angle formed between the projection vector of incident light and the pattern component side is determined in the same manner as in the first correction method for a pattern with a simple configuration consisting of lines and spaces. Since correction is performed while reflecting, a desired pattern shape can be obtained after exposure on the wafer.
[0044]
Next, a third correction method will be described. Here, instead of a simple configuration pattern consisting of lines and spaces, a T-shaped pattern as shown in FIG. 8 will be described as an example. The T-shaped pattern has different directions with respect to the projection vector, for example, such as the supine state shown in FIG. 8A, the lean state shown in FIG. 8B, and the upright state shown in FIG. It is conceivable to be arranged in In these cases, the direction of each side of the T-shaped pattern with respect to the projection vector differs, and the mask error factor and contrast differ accordingly. Therefore, the correction for the T-shaped pattern is performed by correcting the absolute position of each side on the mask, instead of correcting the mask line width as in the conventional example.
[0045]
In correcting the absolute position of each side on the mask, first, the side to be corrected and the evaluation point are arbitrarily selected on the T-shaped pattern to be corrected. FIG. 9 is an explanatory diagram showing a specific example of the sides and evaluation points of the pattern corrected in the T-shaped pattern. Here, it is assumed that the correction grid size is 0.25 nm on the wafer (on-wafer conversion: 1 nm on a quadruple mask). Then, at each selected evaluation point A to H, the pattern side of the on-wafer transferred image is corrected to a desired grid so as to satisfy the arrival correction accuracy −0.25 nm ≦ corrected wafer line width ≦ 0.25 nm. Specifically, correction is performed so that the relationship of the following expression (4) is established at each of the evaluation points A to H on the mask.
[0046]
C = ΔE / Me + ΔP (4)
[0047]
In the equation (4), C is a correction amount for the pattern shape on the mask. ΔE is the difference between the position of the transfer image and the desired position (design position) at the evaluation point on the wafer, and Me is a mask error factor with respect to the evaluation point position. ΔP is the amount of displacement due to the oblique effect of the mask pattern. The extracted angle is reflected in ΔP as in the case of the first or second correction method. That is, for example, when the constituent edge of the mask pattern has an arbitrary angle with respect to the projection vector, ΔP is set to θ = 0 as the angle θ between the unit vector of the projection vector and the normal to the pattern constituent edge. ΔP in degrees ₀ ΔP based on ₀ A relationship of × cos θ may be used.
[0048]
In the third correction method, the correction amount of the T-shaped pattern is obtained using the above equation (4). As for the mask error factor Me with respect to the evaluation point position, the evaluation points A, B, C, E, F, G, and H are evaluated in advance by 2 nm on the wafer in the direction of widening the pattern (on wafer conversion: 8 nm on the quadruple mask). The evaluation point D is obtained by transferring the evaluation point D using a pattern in which the evaluation point is shifted by 3 nm on the wafer (converted on the wafer: 12 nm on the quadruple mask) in the direction of expanding the pattern. FIG. 10 is an explanatory diagram showing a specific example of Me for each evaluation point obtained in this way. FIG. 11 is an explanatory diagram showing a specific example of the correction amount obtained by using equation (4) based on Me in FIG.
[0049]
By such correction, the following results are obtained. FIG. 12 is an explanatory diagram showing a specific example of the comparison of the positions of evaluation points before and after correction in a T-shaped pattern. According to the example of the figure, it can be seen that the positions of the respective evaluation points A to H are favorably corrected regardless of whether the T-shaped pattern is in the supine state, the lean state, or the upright state. Specific correction amounts at the respective evaluation points A to H at this time are shown in FIG. FIG. 13 shows the correction amount on the quadruple mask.
[0050]
As described above, according to the third correction method, even if the pattern is more complicated than simple line and space, such as a T-shaped pattern, the angle formed by the projection vector of incident light and the pattern component side In this way, the positional deviation of the entire pattern and the deformation of the other pattern shape are corrected by correcting the absolute coordinates for any side of the pattern, so that a desired pattern shape can be obtained after exposure on the wafer. Be able to. Therefore, even when the reflective exposure mask 10 corresponding to the ultrashort ultraviolet light is used, it is easy to appropriately cope with the miniaturization of the semiconductor device.
[0051]
In the present embodiment, as the exposure mask 10 to which the present invention is applied, the TaN film 14 functions as an absorption film and the Ru film 13 functions as a buffer film. Needless to say, the materials are not limited to these.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the angle between the projection vector of incident light and the pattern component side, or the angle between the projection vector of incident light and the side in the macro region composed of the pattern group is determined as the pattern correction amount. Therefore, even with a reflection-type exposure mask that supports ultra-short ultraviolet light, it is easy to adjust the line width variation and pattern position deviation in the transferred image after exposure onto the wafer to a desired value or less. It becomes. Therefore, it is possible to appropriately cope with miniaturization such as a pattern width and a pitch between patterns in the transferred image, and as a result, it can contribute to an improvement in performance of the semiconductor device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration example of an exposure mask to which the present invention is applied.
FIG. 2 is an explanatory view showing a specific example of the relationship between the electric field intensity distribution on the mask and a pattern on the mask of 30 nm (converted on the wafer: 120 nm on a quadruple mask); FIG. FIG. 5B is a diagram in the case where the projection vectors are parallel to each other, and FIG. 5B is a diagram in the case where the projection vector is perpendicular to the pattern constituent sides.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a specific example of the relationship between the direction of a projection vector (parallel / vertical) and the line width of a transferred image with respect to a pattern pitch of 30 nm on a mask (converted on a wafer: 120 nm on a 4 × mask) FIG. 6A is a diagram when the incident angle of incident light is 4.84 degrees, and FIG. 5B is a diagram when the incident angle of incident light is 7.27 degrees.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a specific example of the relationship between the projection vector direction (parallel / vertical) to the pattern pitch of 30 nm on the mask (on the wafer: 120 nm on a quadruple mask) and the pattern displacement of the transferred image. (A) is a figure in case the incident angle of incident light is 4.84 degree | times, (b) is a figure in case the incident angle of incident light is 7.27 degree | times.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a specific example of the relationship between the direction of the projection vector (parallel / vertical) and the mask error factor with respect to the pattern pitch of 30 nm on the mask (converted on the wafer: 120 nm on a quadruple mask); (A) is a figure in case the incident angle of incident light is 4.84 degree | times, (b) is a figure in case the incident angle of incident light is 7.27 degree | times.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a specific example of a correction amount obtained for a 30 nm pattern on a mask (converted on a wafer: 120 nm on a quadruple mask); FIG. (B) is a figure in case the incident angle of incident light is 7.27 degree | times.
7 is an explanatory diagram showing a specific example of the line width obtained as a result of correction with the correction amount shown in FIG. 6, (a) is a diagram in the case where the incident angle of incident light is 4.84 degrees, b) is a diagram when the incident angle of incident light is 7.27 degrees.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a T-shaped pattern which is a specific example of a mask pattern to be corrected and a direction of the T-shaped pattern with respect to a projection vector. FIG. FIG. 5B is a diagram in which the T-shaped pattern is disposed in a lean state, and FIG. 5C is a diagram in which the T-shaped pattern is disposed in an upright state.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a specific example of the sides and evaluation points of a pattern corrected in a T-shaped pattern.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a specific example of a mask error factor related to the optical proximity effect obtained for each evaluation point in a T-shaped pattern.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a specific example of a correction amount at each evaluation point when Expression (4) is used in a T-shaped pattern.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a specific example of comparison of the positions of evaluation points before and after correction in a T-shaped pattern, where (a) is a case where the T-shaped pattern is arranged in a supine state; FIG. 4B is a diagram when the T-shaped pattern is arranged in a lean state, and FIG. 4C is a diagram when the T-shaped pattern is arranged in an upright state.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a specific example of a correction amount at each evaluation point satisfying correction accuracy in a T-shaped pattern.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Mask for exposure, 12 ... Mask blanks, 13 ... Ru film (buffer film), 14 ... TaN film (absorption film)

Claims

Using an exposure mask comprising a mask blank that reflects ultrashort ultraviolet light and an absorption film that has an action of absorbing the ultrashort ultraviolet light and covers the light reflecting surface side of the mask blank with a predetermined pattern. In performing exposure on the object to be exposed by selectively reflecting the ultra-short ultraviolet light obliquely incident on the mask for use in accordance with the pattern formed by the absorption film, a pattern having a desired shape is formed on the object to be exposed. A method for correcting a mask pattern for ultrashort ultraviolet light for obtaining a transfer image above,
A projection vector of the oblique incident light to the exposure mask surface obtained by projecting oblique incident light on the exposure mask onto the exposure mask, and any one side or the absorption in the pattern formed by the absorption film Extract the angle formed by one side of any macro area composed of pattern groups formed by the film,
A correction method for a mask pattern for ultrashort ultraviolet light, wherein the correction amount at the time of correction is varied in accordance with the extracted angle when correcting the pattern formed by the absorption film .

When correcting the pattern formed by the absorption film, the positional deviation of the entire pattern on the transferred image due to obliquely incident light and the deformation of the pattern shape due to the optical proximity effect other than the positional deviation are individually corrected. as well as,
2. The method for correcting a mask pattern for extreme short ultraviolet light according to claim 1 , wherein a correction amount for the positional deviation of the entire pattern is varied in accordance with the extracted angle .

When correcting the pattern formed by the absorption film, correction is performed by combining the positional deviation of the entire pattern on the transferred image due to obliquely incident light and the deformation of the pattern shape due to the optical proximity effect other than the positional deviation. as well as,
2. The method for correcting a mask pattern for extreme short ultraviolet light according to claim 1 , wherein a correction amount for the positional deviation of the entire pattern is varied in accordance with the extracted angle .

When performing correction for the pattern formed by the absorption film, the positional deviation of the entire pattern on the transferred image due to oblique incident light and the deformation of the pattern shape due to the optical proximity effect other than the positional deviation are both While correcting by correcting absolute coordinates for any side ,
2. The method for correcting a mask pattern for extreme short ultraviolet light according to claim 1 , wherein a correction amount for the positional deviation of the entire pattern is varied in accordance with the extracted angle .