JP4322950B2 - Photomask and method of manufacturing semiconductor device using the same - Google Patents

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Description

本発明は、パターンに隣接して補助パターンが形成されたフォトマスク、このフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a photomask in which an auxiliary pattern is formed adjacent to a pattern, and a method of manufacturing a semiconductor device using the photomask.

微細なホールパターンをフォトマスクによって形成するための手法として、従来技術では、メインパターンと同じ形状の補助パターンをメインパターンの周囲に配置することで解像度を向上させていた(特許文献1の図1)。しかし、図34に示すような微細な連なったホールパターン401のパターン列をパターンの一部として有するフォトマスクを投影露光する場合を考える。図34に示すパターン列に補助パターン402を付加すると、図35に示すようになる。ところが、図35に示したマスクパターンでは、ホールパターン401の解像度が不十分でリソグラフィマージンが小さかった。   As a method for forming a fine hole pattern with a photomask, in the conventional technique, an auxiliary pattern having the same shape as the main pattern is arranged around the main pattern to improve the resolution (FIG. 1 of Patent Document 1). ). However, consider a case where a photomask having a pattern sequence of minute hole patterns 401 as shown in FIG. When the auxiliary pattern 402 is added to the pattern row shown in FIG. 34, the result becomes as shown in FIG. However, in the mask pattern shown in FIG. 35, the resolution of the hole pattern 401 is insufficient and the lithography margin is small.

また、隣接するパターンとの間に周期性を有するパターンに隣接して補助パターンを形成する技術がある(特許文献2)。この補助パターンを隣接するパターンとの間に周期性がないパターンに隣接して形成することを考える。つまり、長方形状のパターンの短手方向に隣接して補助パターンを配置する。この場合も、長方形状のパターンの解像度が不十分でリソグラフィマージンが小さかった。
特開平10−239827号公報 特開平7−140639号公報
In addition, there is a technique for forming an auxiliary pattern adjacent to a pattern having periodicity between adjacent patterns (Patent Document 2). Consider that this auxiliary pattern is formed adjacent to a pattern having no periodicity between adjacent patterns. That is, the auxiliary pattern is arranged adjacent to the short direction of the rectangular pattern. Also in this case, the resolution of the rectangular pattern was insufficient and the lithography margin was small.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-239827 Japanese Patent Laid-Open No. 7-140639

本発明の目的は、リソグラフィマージンを向上させるためにパターンに隣接して補助パターンが形成されたフォトマスクを提供することにある。また、本発明のさらなる目的は、このフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a photomask in which an auxiliary pattern is formed adjacent to a pattern in order to improve a lithography margin. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device using this photomask.

本発明の一例に係る、露光装置を用いて基板に転写するためのパターンが形成されたフォトマスクは、遮光部又は半透明膜に囲まれた長手方向と該長手方向に直交する短手方向とを有する長方形のメインパターンであって、周期性を有さずに配置されたメインパターンと、前記遮光部又は半透明膜に囲まれた補助パターンであって、前記メインパターンの長手方向の一端部近傍に配置され、前記メインパターンの短手方向に平行な方向の長さは前記メインパターンの前記短手方向の長さより長く、前記基板上に転写されない補助パターンと、を具備してなり、前記補助パターンの前記メインパターンの長手方向に平行な方向の長さ(前記基板に転写したときの寸法に換算した長さ)は50nm以下であることを特徴とする。 According to an example of the present invention, a photomask on which a pattern for transferring to a substrate using an exposure apparatus is formed has a longitudinal direction surrounded by a light-shielding portion or a semitransparent film and a lateral direction perpendicular to the longitudinal direction. A rectangular main pattern having a periodicity and an auxiliary pattern surrounded by the light-shielding part or the semi-transparent film, and one end part in the longitudinal direction of the main pattern. is arranged near the lateral direction parallel to the length of the main pattern is longer than the length of the short side direction of the main pattern, it comprises a, an auxiliary pattern that is not transferred on the substrate, wherein The length of the auxiliary pattern in the direction parallel to the longitudinal direction of the main pattern (length converted to the dimension when transferred to the substrate) is 50 nm or less .

本発明の一例に係る半導体装置の製造方法は、フォトマスクに形成されたパターンを半導体基板上のポジ型レジスト膜に転写するための露光装置を用意する工程と、前記フォトマスクを用意する工程であって、前記フォトマスクは、遮光部又は半透明膜に囲まれた長手方向と該長手方向に直交する短手方向とを有するメインパターンであって、周期性を有さずに配置されているメインパターンと、前記遮光部又は半透明膜に囲まれた補助パターンであって、前記メインパターンの長手方向の一端部近傍に配置され、前記メインパターンの短手方向に平行な方向の長さは前記メインパターンの前記短手方向の長さより長く、前記基板上に転写されない補助パターンとを具備してなる工程と、前記露光装置を用いて前記フォトマスクに形成されたパターンを前記ポジ型レジスト膜に転写する工程と、を含み、前記補助パターンの前記メインパターンの長手方向に平行な方向の長さ(前記基板に転写したときの寸法に換算した長さ)は50nm以下であることを特徴とする。 A method of manufacturing a semiconductor device according to an example of the present invention includes a step of preparing an exposure apparatus for transferring a pattern formed on a photomask to a positive resist film on a semiconductor substrate, and a step of preparing the photomask. The photomask is a main pattern having a longitudinal direction surrounded by a light-shielding portion or a semi-transparent film and a lateral direction perpendicular to the longitudinal direction, and is arranged without periodicity. A main pattern and an auxiliary pattern surrounded by the light-shielding part or the semi-transparent film, disposed near one end in the longitudinal direction of the main pattern, and the length in the direction parallel to the short direction of the main pattern is A step of providing an auxiliary pattern that is longer than the length of the main pattern in the lateral direction and is not transferred onto the substrate; and formed on the photomask using the exposure apparatus. It includes a step of transferring a turn to the positive resist film, and the longitudinal direction parallel to the length of the main pattern (the length in terms of dimensions when transferred to the substrate) of 50nm of the auxiliary pattern It is characterized by the following.

本発明によれば、メインパターンに隣接して補助パターンを配置することによって、リソグラフィマージンを向上させることができる。   According to the present invention, the lithography margin can be improved by arranging the auxiliary pattern adjacent to the main pattern.

本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。ただし、当然のことではあるが、本発明は以下に示す実施形態により限定されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, as a matter of course, the present invention is not limited to the embodiments described below.

(第1の実施形態)
本実施形態では、一次元方向に連続したホールをパターンの一部として有するNANDフラッシュメモリのビットラインコンタクト(CB)レイヤーのフォトマスクを投影露光する場合に適用した例について説明する。
(First embodiment)
In the present embodiment, an example applied to the case where a photomask of a bit line contact (CB) layer of a NAND flash memory having holes that are continuous in a one-dimensional direction as a part of a pattern is projected and exposed will be described.

NAND型フラッシュメモリの回路の概略を図1に示す。   FIG. 1 shows an outline of a NAND flash memory circuit.

図1に示すように、各NAND型フラッシュメモリは、不揮発性半導体メモリセルMが直列に接続されて構成され、その一端は選択ゲート線SG(SG1,SG1’)につながる選択トランジスタSを介してビット線BLに接続されている。各々のメモリセルMは制御ゲート線CG(CG1〜CG4,CG1’)につながる。図示されていない他端は選択ゲート線につながる選択トランジスタを介して共通ソース線に接続されている。   As shown in FIG. 1, each NAND flash memory is configured by connecting nonvolatile semiconductor memory cells M in series, and one end of the NAND flash memory is connected to a selection gate line SG (SG1, SG1 ′) via a selection transistor S. It is connected to the bit line BL. Each memory cell M is connected to a control gate line CG (CG1 to CG4, CG1 '). The other end (not shown) is connected to the common source line via a selection transistor connected to the selection gate line.

NAND型フラッシュメモリの平面図を図2に、図2のII−II’部の断面を図3に示す。   FIG. 2 is a plan view of the NAND flash memory, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG.

図2,3に示すように、n型Si101上にp型ウェル102が形成されている。p型ウェル102内の一部にn型拡散層103が形成されている。n型拡散層103は、不揮発性メモリセルMのソース及びドレインとなる。チャネル領域上にはトンネル絶縁膜104が形成されている。トンネル絶縁膜104上に浮遊ゲート105が形成されている。浮遊ゲート105上にはゲート間絶縁膜106が形成されている。ゲート間絶縁膜106上に、制御ゲート107が形成されている。選択トランジスタSでは、ゲート間絶縁膜106の一部が除去され、浮遊ゲート105と制御ゲート107とが電気的に接続して選択ゲートSGとなっている。   As shown in FIGS. 2 and 3, a p-type well 102 is formed on an n-type Si 101. An n-type diffusion layer 103 is formed in a part of the p-type well 102. The n-type diffusion layer 103 becomes the source and drain of the nonvolatile memory cell M. A tunnel insulating film 104 is formed on the channel region. A floating gate 105 is formed on the tunnel insulating film 104. An inter-gate insulating film 106 is formed on the floating gate 105. A control gate 107 is formed on the inter-gate insulating film 106. In the selection transistor S, a part of the inter-gate insulating film 106 is removed, and the floating gate 105 and the control gate 107 are electrically connected to form a selection gate SG.

Si基板101上に層間絶縁膜109が形成されている。層間絶縁膜109に二つの選択トランジスタSの間のn型拡散層103に接続するビット線コンタクトホール110が形成されている。ビット線コンタクトホール110内及び層間絶縁膜上にビット線コンタクト111が形成されている。ビット線コンタクト111上に第2の層間絶縁膜112が形成されている。第2の層間絶縁膜112に形成されたホール内にヴィアプラグ113が形成されている。第2の層間絶縁膜112上にヴィアプラグ113に接続するビット線114が形成されている。   An interlayer insulating film 109 is formed on the Si substrate 101. A bit line contact hole 110 connected to the n-type diffusion layer 103 between the two select transistors S is formed in the interlayer insulating film 109. Bit line contacts 111 are formed in the bit line contact holes 110 and on the interlayer insulating film. A second interlayer insulating film 112 is formed on the bit line contact 111. A via plug 113 is formed in the hole formed in the second interlayer insulating film 112. A bit line 114 connected to the via plug 113 is formed on the second interlayer insulating film 112.

図2に示すようにビット線プラグホールの長辺寸法はチップサイズに大きな影響を与える。ビット線プラグホールの長辺寸法が短いほどチップサイズは小さく、チップコストを低減することができる。従って、ビット線コンタクトの解像性の向上、寸法制御性および長辺寸法の縮小が重要である。   As shown in FIG. 2, the long side dimension of the bit line plug hole greatly affects the chip size. The shorter the long side dimension of the bit line plug hole, the smaller the chip size, and the chip cost can be reduced. Therefore, it is important to improve the resolution of the bit line contact, control the size, and reduce the long side dimension.

本実施形態においては、短辺の長さが72.5nmであるビット線コンタクトホールが145nmのピッチで配列されるようにマスク設計を行った。図4は本発明の第1の実施形態に係わるマスクの構成を示す図である。図4(a)は平面図、図4(b)は同図(a)のIV−IV’部の断面図である。なお、本実施形態及び本実施形態以降の各実施形態に示すフォトマスクの寸法は、基板に転写した時の寸法に換算した値である。   In the present embodiment, the mask design is performed so that the bit line contact holes having a short side length of 72.5 nm are arranged at a pitch of 145 nm. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the mask according to the first embodiment of the present invention. 4A is a plan view, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line IV-IV ′ of FIG. 4A. In addition, the dimension of the photomask shown to this embodiment and each embodiment after this embodiment is the value converted into the dimension when it transfers to a board | substrate.

図4(a)に示すように、ホールパターン201は一方向に沿って3つ以上配列されている。ホールパターン201のサイズは、a=50nm、b=350nm角の長方形である。ホールパターン201の配列方向(一方向)に直交する方向に、300nmの距離dをあけて、幅Wが50nmの解像限界以下の補助パターン202(202a,202b)が形成されている。補助パターンの一方向の長さはホールパターン列の長さと同等以上であり、長辺(長手方向)はホールパターンの配列方向に略並行である。図4(b)に示すように、ホールパターン201及び補助パターン202a,202bは、透明基板210上に形成された半透明膜211に囲まれて形成されている。ホールパターン201及び補助パターン202a,202bは、透明基板上に形成された遮光膜に囲まれて形成されていても良い。   As shown in FIG. 4A, three or more hole patterns 201 are arranged along one direction. The size of the hole pattern 201 is a rectangle with a = 50 nm and b = 350 nm square. Auxiliary patterns 202 (202a, 202b) having a width W of 50 nm or less and a resolution limit or less are formed at a distance d of 300 nm in a direction orthogonal to the arrangement direction (one direction) of the hole patterns 201. The length in one direction of the auxiliary pattern is equal to or greater than the length of the hole pattern row, and the long side (longitudinal direction) is substantially parallel to the arrangement direction of the hole patterns. As shown in FIG. 4B, the hole pattern 201 and the auxiliary patterns 202 a and 202 b are formed so as to be surrounded by a semitransparent film 211 formed on the transparent substrate 210. The hole pattern 201 and the auxiliary patterns 202a and 202b may be formed so as to be surrounded by a light shielding film formed on the transparent substrate.

補助パターン202の幅Wは、開口数NAに対して、0.3×λ/NA(本実施例においては68nm)より大きいと、補助パターンが転写される可能性が大きくなり望ましくない。   If the width W of the auxiliary pattern 202 is larger than 0.3 × λ / NA (68 nm in this embodiment) with respect to the numerical aperture NA, the possibility that the auxiliary pattern is transferred is increased, which is not desirable.

図5に示すように、間隔dはホールパターンの長さbに対し、0.3×b未満であると、目標寸法(0.15μm)より大きくなり好ましくない。従って、間隔dは長さbに対し、0.3×b以上であることが好ましい。1.5×bより大きいと焦点深度が短くなる可能性があり望ましくない。さらには、間隔dと長さbとは、焦点深度が長くなる、0.5×b≦d≦1.0×bの関係にあることが更に好ましい。図5は、焦点深度及び長辺寸法の間隔d/長さb依存性を示す図である。   As shown in FIG. 5, it is not preferable that the distance d is less than 0.3 × b with respect to the length b of the hole pattern because it is larger than the target dimension (0.15 μm). Therefore, the distance d is preferably 0.3 × b or more with respect to the length b. If it is larger than 1.5 × b, the depth of focus may be shortened, which is not desirable. Furthermore, it is more preferable that the distance d and the length b have a relationship of 0.5 × b ≦ d ≦ 1.0 × b, which increases the depth of focus. FIG. 5 is a diagram showing the dependency of the depth of focus and the long side dimension on the distance d / length b.

パターンが疎に配置されている場合と、密に配置されている場合では、適した照明が異なる。ビット線コンタクトホールの場合、短辺方向にパターンが密に配置されているが、長辺方向にはパターンが疎に配置されている。図18に示した補助パターン402を有するフォトマスクの場合、配列方向及び配列方向に垂直な方向には密であるが斜め方向には疎である。   Suitable illumination differs depending on whether the patterns are sparsely arranged or densely arranged. In the case of bit line contact holes, patterns are densely arranged in the short side direction, but patterns are sparsely arranged in the long side direction. In the case of the photomask having the auxiliary pattern 402 shown in FIG. 18, it is dense in the arrangement direction and the direction perpendicular to the arrangement direction, but sparse in the oblique direction.

本実施形態のマスクでは、転写されない補助パターンを長辺方向に隣接して配置することによって、斜め方向にもパターンが密に配置されるようになる。その結果、パターンが密に配置されている場合の照明条件に適するようになり、解像度及び焦点深度の向上を図ることができる。   In the mask of this embodiment, by arranging the auxiliary patterns that are not transferred adjacent to each other in the long side direction, the patterns are densely arranged in the oblique direction. As a result, it becomes suitable for illumination conditions when the patterns are densely arranged, and the resolution and the depth of focus can be improved.

パターンが密に配列されている場合に適した照明条件は、斜入射照明である。斜入射が密パターンに適している理由を図6〜図8を用いて説明する。図6は密パターンからの回折光の発生と結像を示す図である。図6(a)は垂直照明の場合を示し、図6(b)は斜入射照明の場合を示している。図6(a)に示すように、垂直照明の場合、±1次光が投影レンズのNAより大きな角度を有し、ウェハ上には0次光のみが達する。図6(b)に示すように、斜入射照明の場合、0次光と1次光が投影光学系を通過する限りウェハ上に像を形成することができる。従って斜入射照明では限界解像度を向上できる。   Illumination conditions suitable when the patterns are densely arranged are oblique incidence illumination. The reason why the oblique incidence is suitable for the dense pattern will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a diagram showing the generation and imaging of diffracted light from a dense pattern. FIG. 6A shows the case of vertical illumination, and FIG. 6B shows the case of oblique incidence illumination. As shown in FIG. 6A, in the case of vertical illumination, ± first-order light has an angle larger than the NA of the projection lens, and only zero-order light reaches the wafer. As shown in FIG. 6B, in the case of oblique incidence illumination, an image can be formed on the wafer as long as the zero-order light and the first-order light pass through the projection optical system. Therefore, the limit resolution can be improved with oblique incidence illumination.

図7は、斜入射照明による焦点深度向上の原理を説明するための図である。図7(a)は垂直照明の回折と結像の様子を示し、図7(b)は斜入射照明の回折と結像の様子を示している。マスクのピッチPと波長λ、マスクを透過する0次光と1次光の成す角をθ、レンズの開口数NAとした場合、P=λ/sinθ=λ/NAの関係が成り立つ。図7に示すように、マスクのピッチが同じで照明を斜入射にした場合、一次回折光と0次回折光との角度は小さいので、垂直照明に比べ焦点深度が向上する。   FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of improving the depth of focus by oblique incidence illumination. FIG. 7A shows the state of diffraction and image formation of vertical illumination, and FIG. 7B shows the state of diffraction and image formation of oblique incidence illumination. When the pitch P of the mask and the wavelength λ, the angle between the 0th order light and the 1st order light transmitted through the mask are θ, and the numerical aperture NA of the lens, the relationship P = λ / sinθ = λ / NA is established. As shown in FIG. 7, when the mask pitch is the same and the illumination is obliquely incident, the angle of focus between the first-order diffracted light and the zeroth-order diffracted light is small, so that the depth of focus is improved compared to vertical illumination.

図8は、斜入射照明による解像力向上の原理を説明するための図である。図8に示すように、ピッチが密になるとθが大きくなり解像度が向上する。   FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of resolution improvement by oblique incidence illumination. As shown in FIG. 8, when the pitch becomes dense, θ increases and the resolution improves.

この連続補助パターンが形成されたマスクを用いてレジストに露光を行った場合に、形成されるレジストパターンをシミュレーションにより求め、最適な露光条件を求めた。シミュレーションでは、まずマスクパターンに対して空間像を計算する。次にレジストプロセスの効果をガウス関数(σ=ΔL)の畳み込み積分によって取り込み、レジストパターンを計算する。レジストプロセスの効果は予め実験結果とシミュレーション結果をフィッティングすることによって求めておく。今回はΔL=45nmとした。   When the resist was exposed using the mask on which the continuous auxiliary pattern was formed, the resist pattern to be formed was obtained by simulation, and optimum exposure conditions were obtained. In the simulation, first, an aerial image is calculated for the mask pattern. Next, the effect of the resist process is taken in by convolution integration of a Gaussian function (σ = ΔL), and a resist pattern is calculated. The effect of the resist process is obtained in advance by fitting experimental results and simulation results. This time, ΔL = 45 nm.

照明光源の波長λを193nmとし、開口数NAと照明光学系のアパーチャ(照明条件)を変更して比較検討した。シミュレーションに用いたアパーチャの構成を図9に示す。図9(a)は通常照明、図9(b)は輪帯照明、図9(c)は2極照明、図9(d)は4極照明、図9(e)は扇二つ目照明、図9(f)は扇四つ目照明のアパーチャである。また、開口数NAは、0.68,0.78,0.85に何れかに設定した。なお、条件に応じては2極照明の場合、アパーチャに設けられた二つの開口の径を変えても良い。又、同様に4極照明の場合、条件に応じてアパーチャに設けられた開口の大きさを変えても良い。また、図では4回転対称であるが、2回転対称でも良い。   The wavelength λ of the illumination light source was 193 nm, and the numerical aperture NA and the illumination optical system aperture (illumination conditions) were changed for comparison. FIG. 9 shows the configuration of the aperture used for the simulation. 9A is normal illumination, FIG. 9B is annular illumination, FIG. 9C is dipole illumination, FIG. 9D is quadrupole illumination, and FIG. 9E is fan second illumination. FIG. 9F shows the aperture of the fourth fan illumination. The numerical aperture NA was set to 0.68, 0.78, or 0.85. Depending on the conditions, in the case of dipole illumination, the diameters of the two openings provided in the aperture may be changed. Similarly, in the case of quadrupole illumination, the size of the opening provided in the aperture may be changed according to conditions. Moreover, although it is 4 rotation symmetry in the figure, 2 rotation symmetry may be sufficient.

シミュレーションの結果、開口数NAは0.85、照明系のアパーチャは扇二つ目照明が最適であった。扇二つ目照明のパラメータはσ=0.9、Innerσ=0.6、θoa1=30[deg]に設定し、配列方向の短辺方向に対して斜めから照明されるよう開口部を配置した。これらより、ビット線コンタクトホールの解像度が向上し、145nmピッチで長辺寸法150nmの連なったホールパターンを形成できた。なお、扇二つ目照明以外の変形照明法でも通常照明よりもマージンが高いので、他の変形照明法を用いても良い。   As a result of simulation, the numerical aperture NA was 0.85, and the illumination system aperture was optimal for the second fan illumination. The second fan illumination parameters were set to σ = 0.9, Inner σ = 0.6, θoa1 = 30 [deg], and the openings were arranged so as to be illuminated obliquely with respect to the short side direction of the arrangement direction. . As a result, the resolution of the bit line contact hole was improved, and a continuous hole pattern with a long side dimension of 150 nm at a pitch of 145 nm could be formed. Note that the modified illumination method other than the fan second illumination has a higher margin than the normal illumination, and therefore other modified illumination methods may be used.

図10に示す補助パターン203の幅を0(補助パターン無し)から隣接する補助パターン203が接続するまで段階的に広げて、リソグラフィシミュレーションを行った。なお、補助パターン203以外のパターン201の寸法は図4に示したパターンと同様である。   The width of the auxiliary pattern 203 shown in FIG. 10 was increased stepwise from 0 (no auxiliary pattern) until adjacent auxiliary patterns 203 were connected, and lithography simulation was performed. The dimensions of the pattern 201 other than the auxiliary pattern 203 are the same as the pattern shown in FIG.

なお、照明条件は扇二つ目照明であり、開口数NAは0.85である。シミュレーションの結果を図11にしめす。また、シミュレーションの結果の概略を表1に示す。表1では、露光量裕度が8%の時の焦点深度を示している。

Figure 0004322950
The illumination condition is fan second illumination, and the numerical aperture NA is 0.85. The simulation result is shown in FIG. Table 1 shows an outline of the simulation results. Table 1 shows the depth of focus when the exposure tolerance is 8%.
Figure 0004322950

これより、本実施形態による補助パターンが最もリソグラフィのマージンが大きいことが分かる。   From this, it can be seen that the auxiliary pattern according to the present embodiment has the largest lithography margin.

(第2の実施形態)
図12は、本発明の第2の実施形態に係わるマスクの構成を示す図である。図12(a)はマスクの平面図、図12(b)は同図(a)のXII−XII’部の断面図である。このマスクは、NAND型フラッシュメモリのビット線コンタクトホールの形成に用いられる。
(Second Embodiment)
FIG. 12 is a diagram showing the configuration of a mask according to the second embodiment of the present invention. FIG. 12A is a plan view of the mask, and FIG. 12B is a cross-sectional view of the XII-XII ′ portion of FIG. This mask is used to form a bit line contact hole in a NAND flash memory.

図12に示すように、遮光膜212に囲まれてホールパターン,並びに第1及び第2の補助パターンが形成されている。ホールパターン201は一方向に沿って3つ以上配列されている。ホールパターンのサイズは、a=40nm、b=200nm角の長方形である。ホールパターン201の配列方向(一方向)に直交する方向に、300nmの距離dをあけて、幅Wが50nmの解像限界以下の第2の補助パターン222(222a,222b)が形成されている。第2の補助パターン222では、透明基板210が掘り下げられている。その結果、第2の補助パターン222の透過光とホールパターン201の透過光とは180度の位相差が設けられている。前記配列方向(一方向)に直交する方向に、第2の補助パターン222から300nmの距離dをあけて、幅Wが50nmで解像限界以下の第1の補助パターン223(223a,223b)が形成されている。第1の補助パターン223の透過光とホールパターン201の透過光は同位相である。   As shown in FIG. 12, a hole pattern and first and second auxiliary patterns are formed surrounded by the light shielding film 212. Three or more hole patterns 201 are arranged along one direction. The size of the hole pattern is a rectangle with a = 40 nm and b = 200 nm square. A second auxiliary pattern 222 (222a, 222b) having a width W of 50 nm or less and a resolution limit is formed at a distance d of 300 nm in a direction orthogonal to the arrangement direction (one direction) of the hole patterns 201. . In the second auxiliary pattern 222, the transparent substrate 210 is dug down. As a result, the transmitted light of the second auxiliary pattern 222 and the transmitted light of the hole pattern 201 have a phase difference of 180 degrees. A first auxiliary pattern 223 (223a, 223b) having a width W of 50 nm and a resolution limit or less is provided at a distance d of 300 nm from the second auxiliary pattern 222 in a direction orthogonal to the arrangement direction (one direction). Is formed. The transmitted light of the first auxiliary pattern 223 and the transmitted light of the hole pattern 201 are in phase.

第1の実施形態と同様の照明条件で露光を行ったところ、145nmピッチで長辺寸法130nmの連なったホールパターンを形成することができた。   When exposure was performed under the same illumination conditions as in the first embodiment, a continuous hole pattern with a long side dimension of 130 nm at a pitch of 145 nm could be formed.

(第3の実施形態)
本実施例においては、図4,図12に示したフォトマスクについてそれぞれ寸法の最適化を行い長辺寸法の比較を行った。最適化された各フォトマスクの寸法を表2に示す。

Figure 0004322950
(Third embodiment)
In this example, the dimensions of the photomasks shown in FIGS. 4 and 12 were optimized and the long side dimensions were compared. Table 2 shows the dimensions of each optimized photomask.
Figure 0004322950

照明条件は第1の実施形態と同様なものを用いて、シミュレーションを行って長辺寸法を求めた。露光裕度が8%、焦点深度が0.2μmの場合に形成されるホールの長辺寸法を表3に示す。

Figure 0004322950
The illumination conditions were the same as those in the first embodiment, and a long side dimension was obtained by performing a simulation. Table 3 shows long side dimensions of holes formed when the exposure margin is 8% and the depth of focus is 0.2 μm.
Figure 0004322950

表3に示すように、連続補助パターン、特に2本の連続補助パターンを用いると長辺寸法をシュリンクできることが分かる。   As shown in Table 3, it can be seen that the long side dimension can be shrunk by using a continuous auxiliary pattern, particularly two continuous auxiliary patterns.

(第4の実施形態)
本実施形態では、上述した連続補助パターンを有するマスクデータの生成方法を説明する。図13,図14は、本発明の第4の実施形態に係わるマスクデータ生成方法の説明に用いる図である。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, a method for generating mask data having the above-described continuous auxiliary pattern will be described. 13 and 14 are diagrams used for explaining a mask data generation method according to the fourth embodiment of the present invention.

先ず、図13(a)に示すように、隣接するホールパターン301の間隔がSで、3以上のホールパターンが一方向に配列された設計データを用意する。次いで、図13(b)に示すように、各ホールパターン301をx方向左右にS/2ずつ広げるリサイズ処理を行い、隣接するパターンを繋げ、パターン302を作成する。次いで、図13(c)に示すように、次にy方向上下にd(メインパターンと補助パターン間距離)+W(補助パターンの幅)ずつ広げるリサイズ処理を行って、パターン303を生成する。次に、図13(d)に示すように、y方向上下にW縮めるリサイズ処理を行って、パターン304を生成する。次に、図14(e)に示すように、図13(c)に示したパターン303と図13(d)に示したパターン304との差分パターン305a,305bを抽出する。図14(f)に示すように、図13(a)に示したパターン301と図13(e)に示したパターン305a,305bとをマージする。以上の処理により、連続補助パターンを有するホールパターンを設計することができる。   First, as shown in FIG. 13A, design data is prepared in which the interval between adjacent hole patterns 301 is S and three or more hole patterns are arranged in one direction. Next, as shown in FIG. 13B, a resize process for expanding each hole pattern 301 by S / 2 left and right in the x direction is performed, and adjacent patterns are connected to create a pattern 302. Next, as shown in FIG. 13C, the pattern 303 is generated by performing a resizing process for increasing d (the distance between the main pattern and the auxiliary pattern) + W (the width of the auxiliary pattern) vertically in the y direction. Next, as illustrated in FIG. 13D, a resize process is performed to reduce the size in the Y direction vertically, thereby generating a pattern 304. Next, as shown in FIG. 14E, difference patterns 305a and 305b between the pattern 303 shown in FIG. 13C and the pattern 304 shown in FIG. 13D are extracted. As shown in FIG. 14F, the pattern 301 shown in FIG. 13A and the patterns 305a and 305b shown in FIG. 13E are merged. Through the above processing, a hole pattern having a continuous auxiliary pattern can be designed.

(第5の実施形態)
本実施形態では、連続補助パターンを有するマスクデータの生成方法を説明する。図15,図16は、本発明の第5の実施形態に係わるマスクデータ生成方法の説明に用いる図である。
(Fifth embodiment)
In the present embodiment, a method for generating mask data having a continuous auxiliary pattern will be described. 15 and 16 are diagrams used for explaining a mask data generation method according to the fifth embodiment of the present invention.

先ず、図15(a)に示すように、隣接するホールパターンの間隔がSで、3以上のホールパターン(幅a)301が一方向に配列された設計データを用意する。次いで、図15(b)に示すように、次にy方向上下にd(メインパターンと補助パターン間距離)+W(補助パターンの幅)ずつ広げるリサイズ処理を行って、パターン312を生成する。次いで、図15(c)に示すように、y方向上下にそれぞれW縮めるリサイズ処理を行って、パターン313を生成する。次に、図15(d)に示すように、図15(b)に示したパターン312と図15(c)に示したパターン313との差分パターン314を抽出する。次いで、図16(e)に示すように、各パターンをx方向左右にS/2ずつ広げるリサイズ処理を行って、パターン315a,315bを生成する。図16(f)に示すように、図16(a)に示したパターン301と図16(e)に示したパターン315a,315bとをマージする。以上の処理により、連続補助パターンを有するホールパターンを設計することができる。   First, as shown in FIG. 15A, design data in which the interval between adjacent hole patterns is S and three or more hole patterns (width a) 301 are arranged in one direction is prepared. Next, as shown in FIG. 15B, the pattern 312 is generated by performing a resizing process for increasing d (the distance between the main pattern and the auxiliary pattern) + W (the width of the auxiliary pattern) up and down in the y direction. Next, as illustrated in FIG. 15C, a resize process is performed to reduce the width W in the vertical direction and the pattern 313 is generated. Next, as shown in FIG. 15D, a difference pattern 314 between the pattern 312 shown in FIG. 15B and the pattern 313 shown in FIG. 15C is extracted. Next, as shown in FIG. 16E, resize processing is performed to expand each pattern by S / 2 left and right in the x direction to generate patterns 315a and 315b. As shown in FIG. 16F, the pattern 301 shown in FIG. 16A is merged with the patterns 315a and 315b shown in FIG. Through the above processing, a hole pattern having a continuous auxiliary pattern can be designed.

(第6の実施形態)
図17は、本発明の第6の実施形態に係わる位相シフトマスクの構成を示す平面図である。図17に示すように、メインパターン501及び補助パターン502(502a,502b)は、半透明膜511に囲まれて形成されている。半透明膜511は、図示されない透明基板上に形成されている。半透明膜の光透過率は6%であり、半透明膜を透過した光の位相はホールパターン501及び補助パターン502a,502bを透過した光の位相と180度異なる。この位相シフトマスクは、露光波長がλ、且つ開口数はNAの露光装置に搭載される。なお、この位相シフトマスクは、斜入射照明でパターンを基板に転写することが好ましい。メインパターン501及び補助パターン502は、透明基板上に形成された遮光膜に囲まれて形成されていても良い。
(Sixth embodiment)
FIG. 17 is a plan view showing a configuration of a phase shift mask according to the sixth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 17, the main pattern 501 and the auxiliary patterns 502 (502a, 502b) are formed surrounded by a semi-transparent film 511. The translucent film 511 is formed on a transparent substrate (not shown). The light transmittance of the translucent film is 6%, and the phase of the light transmitted through the translucent film is 180 degrees different from the phase of the light transmitted through the hole pattern 501 and the auxiliary patterns 502a and 502b. This phase shift mask is mounted on an exposure apparatus having an exposure wavelength of λ and a numerical aperture of NA. The phase shift mask preferably transfers the pattern to the substrate with oblique incidence illumination. The main pattern 501 and the auxiliary pattern 502 may be formed surrounded by a light shielding film formed on a transparent substrate.

メインパターン501は、メインパターン501に隣接し、位相シフトマスクが搭載される露光装置で解像されるパターンに対して周期性を有さずに配置されている。メインパターン501は、角部が丸まった長方形状であり、x方向及びy方向に短手方向及び長手方向を有する。   The main pattern 501 is adjacent to the main pattern 501, and is arranged without periodicity with respect to the pattern resolved by the exposure apparatus on which the phase shift mask is mounted. The main pattern 501 has a rectangular shape with rounded corners, and has a short direction and a long direction in the x direction and the y direction.

補助パターン502a,502bは、メインパターン501の長手方向の一端部近傍に配置されている。補助パターン502は、位相シフトマスクが搭載される露光装置で解像されない。補助パターン502のx方向の長さLはメインパターン501のx方向の幅より充分長い。   The auxiliary patterns 502a and 502b are arranged in the vicinity of one end of the main pattern 501 in the longitudinal direction. The auxiliary pattern 502 is not resolved by the exposure apparatus on which the phase shift mask is mounted. The length L in the x direction of the auxiliary pattern 502 is sufficiently longer than the width in the x direction of the main pattern 501.

補助パターン502のy方向の幅を基板上での寸法に換算した値が、0.27×λ/NA以下より大きいと、補助パターンが転写される可能性が大きくなり望ましくない。ここで、λは露光波長、NAは開口数である。   If the value obtained by converting the width in the y direction of the auxiliary pattern 502 into a dimension on the substrate is larger than 0.27 × λ / NA or less, the possibility that the auxiliary pattern is transferred is increased, which is not desirable. Here, λ is the exposure wavelength, and NA is the numerical aperture.

補助パターンを有する位相シフトマスクについてED−Tree解析を行った。又、図18に示す、メインパターン501だけが形成されている位相シフトマスクに対して、ED−Tree解析を行った。図19及び図20にED−Tree解析結果を示す。図19は図17に示す補助パターンが形成された位相シフトマスクのED−Tree解析結果を示す。図20は、図18に示す補助パターンが形成されていない位相シフトマスクのED−Tree解析結果を示す。図19,図20において、L-20%,L0%,L+20%は、メインパターン501が転写されたパターンのy軸方向の長さが設計寸法に対して−20%,0%,+20%になるラインである。また、図19,図20において、S-10%,S0%,S+10%は、メインパターン501が転写されたパターンのx軸方向の長さが設計寸法に対して−10%,0%,+10%になるラインである。 ED-Tree analysis was performed on the phase shift mask having the auxiliary pattern. Further, ED-Tree analysis was performed on the phase shift mask shown in FIG. 18 in which only the main pattern 501 was formed. 19 and 20 show the ED-Tree analysis results. FIG. 19 shows an ED-Tree analysis result of the phase shift mask on which the auxiliary pattern shown in FIG. 17 is formed. FIG. 20 shows an ED-Tree analysis result of the phase shift mask in which the auxiliary pattern shown in FIG. 18 is not formed. 19 and 20, L -20% , L 0% , and L + 20% indicate that the length in the y-axis direction of the pattern to which the main pattern 501 is transferred is -20%, 0%, The line is + 20%. 19 and 20, S -10% , S 0% , and S + 10% indicate that the length in the x-axis direction of the pattern to which the main pattern 501 is transferred is -10%, 0 % And + 10%.

図19,図20に示すように、補助パターンがある場合、ホールの補助パターンに対し垂直な辺のデフォーカス時の寸法変動が少なく、リソグラフィマージンを向上させることができる。   As shown in FIGS. 19 and 20, when there is an auxiliary pattern, there is little dimensional variation at the time of defocusing a side perpendicular to the hole auxiliary pattern, and the lithography margin can be improved.

補助パターン502のx方向の長さLをパラメータとしたリソグラフィマージン評価を行った。リソグラフィマージンは、焦点裕度が8%の時の焦点深度である。図21は、リソグラフィマージン結果を示す図である。図21に示すように、補助パターン502の長さが1000nm程度になるとリソグラフィマージン(焦点深度)が飽和する傾向が得られている。   Lithographic margin evaluation was performed using the length L in the x direction of the auxiliary pattern 502 as a parameter. The lithography margin is the depth of focus when the focus margin is 8%. FIG. 21 is a diagram showing a lithography margin result. As shown in FIG. 21, when the length of the auxiliary pattern 502 reaches about 1000 nm, the lithography margin (depth of focus) tends to be saturated.

補助パターン502を有する位相シフトマスクと補助パターンが無い位相シフトマスクについて、基板上の光強度のy方向の分布をシミュレーションした。図22は、補助パターン502を有する位相シフトマスクを用いた場合の基板上での規格化光強度を示す。又、図23は補助パターン502を有しない位相シフトマスクを用いた場合の基板上での規格化光強度を示す。補助パターンが形成された位相シフトマスクと、補助パターンが無い位相シフトマスクとでは、規格化光強度が同等である。   For the phase shift mask having the auxiliary pattern 502 and the phase shift mask without the auxiliary pattern, the light intensity distribution on the substrate in the y direction was simulated. FIG. 22 shows the normalized light intensity on the substrate when the phase shift mask having the auxiliary pattern 502 is used. FIG. 23 shows the normalized light intensity on the substrate when a phase shift mask having no auxiliary pattern 502 is used. The normalized light intensity is equal between the phase shift mask on which the auxiliary pattern is formed and the phase shift mask without the auxiliary pattern.

位相シフトマスクに形成されたパターンを基板上に転写した場合の基板上での光強度をシミュレーションした。y軸方向の光強度分布を図24に示す。図24は、位相シフトマスクを透過した露光光の基板上でのy軸方向の光強度分布を示す。図24において、ピークBは補助パターンによるものである。ピークBの光強度が高くなるとウェハ上にパターンが転写され、補助パターン幅Wの最適化が必要となる。   The light intensity on the substrate when the pattern formed on the phase shift mask was transferred onto the substrate was simulated. The light intensity distribution in the y-axis direction is shown in FIG. FIG. 24 shows the light intensity distribution in the y-axis direction on the substrate of the exposure light transmitted through the phase shift mask. In FIG. 24, peak B is due to the auxiliary pattern. When the light intensity at peak B increases, the pattern is transferred onto the wafer, and the auxiliary pattern width W needs to be optimized.

補助パターン幅Wをパラメータにしてシミュレーションを行い、ピークAとピークBの比(B/A)を求めた。なお、露光条件は、露光波長λが193nm,開口数NAが0.85である。図25は、ピークAとピークBの比(B/A)と補助パターン幅Wとの関係を示す図である。なお、補助パターン幅Wは、基板上での寸法に換算された値である。今回の場合、補助パターンがない場合と同等の規格化露光強度となる補助パターン幅Wを50nmとした。   A simulation was performed using the auxiliary pattern width W as a parameter, and the ratio of peak A to peak B (B / A) was obtained. The exposure conditions are an exposure wavelength λ of 193 nm and a numerical aperture NA of 0.85. FIG. 25 is a diagram showing the relationship between the ratio (B / A) of the peak A and the peak B and the auxiliary pattern width W. The auxiliary pattern width W is a value converted into a dimension on the substrate. In this case, the auxiliary pattern width W that gives the normalized exposure intensity equivalent to the case where there is no auxiliary pattern is 50 nm.

位相シフトマスクに形成されたパターンを基板上に転写した場合の基板上での光強度をシミュレーションした。基板上でのx軸方向の光強度分布を図26に示す。図26は、位相シフトマスクを透過した露光光の基板上でのx軸方向の光強度分布を示す。光強度分布にはピークC及びピークDが存在する。ピークCはメインパターンによるものである。ピークDは補助パターンによるものと考えられる。メインパターンと補助パターンとの距離dをパラメータにしてシミュレーションを行い、ピークAとピークBの比(B/A)を求めた。なお、距離dは、基板上での寸法に換算された値である。図27は、ピークCとピークDの比(D/C)の距離dとの関係を示す図である。図27に示すように、距離に応じて比(D/C)が変化する。依って、距離dの最適化が必要であることがわかる。本実施形態の場合、補助パターンとメインパターンとの距離dは100nmとした。しかし、距離dは100nmに限定されるものではなく、50nm以上であれば良い。   The light intensity on the substrate when the pattern formed on the phase shift mask was transferred onto the substrate was simulated. FIG. 26 shows the light intensity distribution in the x-axis direction on the substrate. FIG. 26 shows the light intensity distribution in the x-axis direction on the substrate of the exposure light transmitted through the phase shift mask. There are a peak C and a peak D in the light intensity distribution. Peak C is due to the main pattern. The peak D is considered to be due to the auxiliary pattern. A simulation was performed using the distance d between the main pattern and the auxiliary pattern as a parameter, and the ratio of peak A to peak B (B / A) was obtained. The distance d is a value converted into a dimension on the substrate. FIG. 27 is a diagram illustrating a relationship between the ratio C of the peak C and the peak D (D / C) and the distance d. As shown in FIG. 27, the ratio (D / C) changes according to the distance. Therefore, it can be seen that the optimization of the distance d is necessary. In this embodiment, the distance d between the auxiliary pattern and the main pattern is 100 nm. However, the distance d is not limited to 100 nm and may be 50 nm or more.

(第7の実施形態)
図28は、本発明の第7の実施形態に係わるフォトマスクの構成を示す平面図である。
(Seventh embodiment)
FIG. 28 is a plan view showing a configuration of a photomask according to the seventh embodiment of the present invention.

なお、本実施形態及び本実施形態以降の各実施形態に示すフォトマスクの寸法は、基板に転写した時の寸法に換算した値である。   In addition, the dimension of the photomask shown to this embodiment and each embodiment after this embodiment is the value converted into the dimension when it transfers to a board | substrate.

図28に示すように、複数のラインパターン601がx方向に周期的に配置されている。複数のラインパターン601により、L/SパターンLSが構成されている。ラインパターン601のy方向の一端側に隣接して補助パターン602a,602bが配置されている。補助パターン602a,602bのx方向の長さは、L/Sパターンのx方向の長さ以上である。補助パターンは使用される露光装置に用いても、基板上に転写されないパターンである。補助パターン602a,602bのy方向の幅Wは、開口数NA及び露光光の波長λに対して、0.26×λ/NA(本実施例においては59nm)より大きいと、補助パターン602a,602bが基板上のレジストに転写される可能性が大きくなり望ましくない。ホールパターン601及び補助パターン602a,602bは、透明基板上に形成された遮光膜で形成されている。なお、ホールパターン601及び補助パターン602a,602bは、透明基板上に形成された半透明膜で形成されていても良い。   As shown in FIG. 28, a plurality of line patterns 601 are periodically arranged in the x direction. The L / S pattern LS is configured by the plurality of line patterns 601. Auxiliary patterns 602a and 602b are arranged adjacent to one end side of the line pattern 601 in the y direction. The length in the x direction of the auxiliary patterns 602a and 602b is equal to or longer than the length in the x direction of the L / S pattern. The auxiliary pattern is a pattern that is not transferred onto the substrate even when used in the exposure apparatus used. If the width W in the y direction of the auxiliary patterns 602a and 602b is larger than 0.26 × λ / NA (59 nm in this embodiment) with respect to the numerical aperture NA and the wavelength λ of the exposure light, the auxiliary patterns 602a and 602b Is undesirably increased because of the possibility of transfer to the resist on the substrate. The hole pattern 601 and the auxiliary patterns 602a and 602b are formed of a light shielding film formed on a transparent substrate. The hole pattern 601 and the auxiliary patterns 602a and 602b may be formed of a translucent film formed on a transparent substrate.

L/SパターンLS及び補助パターン602a,602bを基板上のレジスト膜に転写して現像を行った場合、形成されるラインパターン端のショートニング及び細りを低減することができる。その結果、レジストパターン形成時のレジストパターン倒れを低減することができる。   When the L / S pattern LS and the auxiliary patterns 602a and 602b are transferred to the resist film on the substrate and developed, shortening and thinning of the formed line pattern edge can be reduced. As a result, resist pattern collapse during resist pattern formation can be reduced.

また、ラインパターン601のy方向の一端に隣接して補助パターンを配置しているが、ラインパターン601のy方向の他端に隣接する補助パターンを配置しても良い。また、また、2本の補助パターン602a,602bを配置しているが、1本の補助パターンだけを形成しても良いし、3本以上の補助パターンを配置しても良い。また、ラインパターン601と補助パターン602aとの距離dは、50nm以上であることが好ましい。   Further, although the auxiliary pattern is arranged adjacent to one end of the line pattern 601 in the y direction, an auxiliary pattern adjacent to the other end of the line pattern 601 in the y direction may be arranged. In addition, although two auxiliary patterns 602a and 602b are arranged, only one auxiliary pattern may be formed, or three or more auxiliary patterns may be arranged. The distance d between the line pattern 601 and the auxiliary pattern 602a is preferably 50 nm or more.

次に、L/Sパターンを含む設計データから補助パターンを付加した設計データを生成する方法を以下に説明する。図29は、本発明の第7の実施形態に係わる設計データの生成方法の手順を示すフローチャートである。   Next, a method for generating design data with an auxiliary pattern added from design data including an L / S pattern will be described below. FIG. 29 is a flowchart showing a procedure of a design data generation method according to the seventh embodiment of the present invention.

先ず、図30に示す複数のラインパターン601で構成されたL/SパターンLSを有する第1の設計データを用意する(ステップST11)。第1の設計データに対応するパターンは、L/Sパターンに隣接して補助パターンが配置されていない。次に、リソグラフィシミュレーションによりL/Sパターンをレジスト膜に転写した場合のレジスト膜上での規格化露光光強度分布を求める(ステップST12)。図31に求められた規格化露光光強度分布を示す。図31は、x方向の規格化露光光強度分布を示している。   First, first design data having an L / S pattern LS composed of a plurality of line patterns 601 shown in FIG. 30 is prepared (step ST11). In the pattern corresponding to the first design data, no auxiliary pattern is arranged adjacent to the L / S pattern. Next, a normalized exposure light intensity distribution on the resist film when the L / S pattern is transferred to the resist film by lithography simulation is obtained (step ST12). FIG. 31 shows the normalized exposure light intensity distribution obtained. FIG. 31 shows the normalized exposure light intensity distribution in the x direction.

規格化露光光強度から目標のパターン寸法が得られる露光光強度αを求める(ステップST13)。さらに露光光強度αの20%高い露光光強度βを求める(ステップST14)。露光光強度βは露光量マージンの上限値に相当する。   An exposure light intensity α at which a target pattern dimension is obtained is obtained from the normalized exposure light intensity (step ST13). Further, an exposure light intensity β that is 20% higher than the exposure light intensity α is obtained (step ST14). The exposure light intensity β corresponds to the upper limit value of the exposure amount margin.

次に、図28に示したようなL/SパターンLSに隣接して補助パターン602が配置されている複数の設計データ(設計データ群)を用意する(ステップST15)。各設計データに対応するパターンは、補助パターンのx方向の幅W及び、L/Sパターンと補助パターンとの距離dが変えられている。   Next, a plurality of design data (design data group) in which the auxiliary pattern 602 is arranged adjacent to the L / S pattern LS as shown in FIG. 28 is prepared (step ST15). In the pattern corresponding to each design data, the width W in the x direction of the auxiliary pattern and the distance d between the L / S pattern and the auxiliary pattern are changed.

露光光強度βで各設計データに対応するパターンをレジスト膜に転写した時の規格化露光光強度がリソグラフィシミュレーションによりそれぞれ求められる(ステップST16)。図32に求められた規格化露光光強度分布を示す。図32はy方向の強度分布を示している。図32に於いて、ピークPaは補助パターン602aに対応し、ピークPbは補助パターン602bに対応する。   The normalized exposure light intensity when the pattern corresponding to each design data is transferred to the resist film with the exposure light intensity β is determined by lithography simulation (step ST16). FIG. 32 shows the normalized exposure light intensity distribution obtained. FIG. 32 shows the intensity distribution in the y direction. In FIG. 32, the peak Pa corresponds to the auxiliary pattern 602a, and the peak Pb corresponds to the auxiliary pattern 602b.

得られた複数の露光光強度分布から、露光光強度βでパターンを転写した場合に、補助パターンがレジストに転写されないような設計データを選択する(ステップST17)。本実施形態では、ピークPa,Pbが露光光強度β以上である場合が、補助パターンが設計されない条件として設定された。   Design data is selected from the obtained plurality of exposure light intensity distributions so that the auxiliary pattern is not transferred to the resist when the pattern is transferred with the exposure light intensity β (step ST17). In the present embodiment, the case where the peaks Pa and Pb are greater than or equal to the exposure light intensity β is set as a condition that the auxiliary pattern is not designed.

以上の処理により、メインパターンであるラインパターンのライン端部近傍に補助パターンを配置の設計を行うことができる。   With the above processing, it is possible to design the layout of the auxiliary pattern in the vicinity of the line end of the line pattern that is the main pattern.

(第8の実施形態)
第1〜第3の実施形態、並びに第6及び第7の実施形態で説明されたフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法を説明する。図33は、本発明の第8の実施形態に係わる半導体装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。
(Eighth embodiment)
A method of manufacturing a semiconductor device using the photomask described in the first to third embodiments and the sixth and seventh embodiments will be described. FIG. 33 is a flowchart showing a procedure of a method of manufacturing a semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention.

パターンの転写に用いる露光装置に対応する寸法の補助パターンを有するフォトマスクの設計データを用意する。設計データに基づいてフォトマスクを作成する(ステップST101)。半導体装置にフォトマスクを格納する(ステップST102)。   Photomask design data having an auxiliary pattern with dimensions corresponding to the exposure apparatus used for pattern transfer is prepared. A photomask is created based on the design data (step ST101). A photomask is stored in the semiconductor device (step ST102).

例えば層間絶縁膜等が形成された半導体基板を用意する。半導体基板上にポジ型レジスト膜を塗布形成する(ステップST103)。半導体基板を露光装置に格納する。レジスト膜に潜像を形成するために、露光装置を用いてフォトマスクに形成されたパターンをレジスト膜に転写する(ステップST104)。レジスト膜を現像する(ステップST105)。現像されたレジスト膜をマスクに層間絶縁膜をエッチングする(ステップST106)。その後、更に処理が加えられて半導体装置が製造される。   For example, a semiconductor substrate on which an interlayer insulating film or the like is formed is prepared. A positive resist film is applied and formed on the semiconductor substrate (step ST103). A semiconductor substrate is stored in an exposure apparatus. In order to form a latent image on the resist film, the pattern formed on the photomask is transferred to the resist film using an exposure apparatus (step ST104). The resist film is developed (step ST105). The interlayer insulating film is etched using the developed resist film as a mask (step ST106). Thereafter, further processing is performed to manufacture a semiconductor device.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the implementation stage, it can change variously in the range which does not deviate from the summary. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be obtained as an invention.

第1の実施形態に係わるNAND型フラッシュメモリの回路の概略を示す図。1 is a diagram schematically showing a circuit of a NAND flash memory according to a first embodiment. 第1の実施形態に係わるフラッシュメモリの構成を示す平面図。1 is a plan view showing a configuration of a flash memory according to a first embodiment. 第1の実施形態に係わるフラッシュメモリの構成を示す断面図。1 is a cross-sectional view showing a configuration of a flash memory according to a first embodiment. 第1の実施形態に係わるフォトマスクの概略構成を示す図。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a photomask according to a first embodiment. 焦点深度及び長辺寸法の間隔d/長さb依存性を示す図。The figure which shows the space | interval d / length b dependence of a focal depth and a long side dimension. 密パターンからの回折光の発生と結像を示す図。The figure which shows generation | occurrence | production and image formation of the diffracted light from a dense pattern. 斜入射照明による焦点深度向上の原理を説明するための図。The figure for demonstrating the principle of the focal depth improvement by an oblique incidence illumination. 斜入射照明による解像力向上の原理を説明するための図。The figure for demonstrating the principle of the resolution improvement by an oblique incidence illumination. アパーチャ(照明条件)の構成を示す平面図。The top view which shows the structure of an aperture (illumination condition). シミュレーションに用いたフォトマスクの構成を示す平面図。The top view which shows the structure of the photomask used for simulation. 露光量裕度と焦点深度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between exposure amount tolerance and a focal depth. 第2の実施形態に係わるマスクの構成を示す図。The figure which shows the structure of the mask concerning 2nd Embodiment. 第4の実施形態に係わるマスクデータ生成方法の説明に用いる図。The figure used for description of the mask data generation method concerning a 4th embodiment. 第4の実施形態に係わるマスクデータ生成方法の説明に用いる図。The figure used for description of the mask data generation method concerning a 4th embodiment. 第5の実施形態に係わるマスクデータ生成方法の説明に用いる図。The figure used for description of the mask data generation method concerning a 5th embodiment. 第5の実施形態に係わるマスクデータ生成方法の説明に用いる図。The figure used for description of the mask data generation method concerning a 5th embodiment. 第6の実施形態に係わる補助パターンが形成された位相シフトマスクの構成を示す平面図。The top view which shows the structure of the phase shift mask in which the auxiliary pattern concerning 6th Embodiment was formed. 補助パターンが形成されていない位相シフトマスクの構成を示す平面図。The top view which shows the structure of the phase shift mask in which the auxiliary pattern is not formed. 図17に示す位相シフトマスクのED−Tree解析結果を示す図。The figure which shows the ED-Tree analysis result of the phase shift mask shown in FIG. 図18に示す位相シフトマスクのED−Tree解析結果を示す図。The figure which shows the ED-Tree analysis result of the phase shift mask shown in FIG. 焦点裕度が8%の時の焦点深度と補助パターンの長さLとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the depth of focus when the focus margin is 8%, and the length L of the auxiliary pattern. 図17に示す位相シフトマスクを用いた場合の基板上での規格化光強度を示す図。The figure which shows the normalized light intensity on a board | substrate at the time of using the phase shift mask shown in FIG. 図18に示す位相シフトマスクを用いた場合の基板上での規格化光強度を示す図。The figure which shows the normalized light intensity on the board | substrate at the time of using the phase shift mask shown in FIG. 図17に示す位相シフトマスクを透過した露光光の基板上でのy軸方向の光強度分布を示す図。The figure which shows the light intensity distribution of the y-axis direction on the board | substrate of the exposure light which permeate | transmitted the phase shift mask shown in FIG. ピークAとピークBの比(B/A)と補助パターン幅Wとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between ratio (B / A) of peak A and peak B, and auxiliary pattern width W. FIG. 位相シフトマスクを透過した露光光の基板上でのx軸方向の光強度分布を示す図。The figure which shows the light intensity distribution of the x-axis direction on the board | substrate of the exposure light which permeate | transmitted the phase shift mask. ピークCとピークDの比(D/C)の距離dとの関係を示す図。The figure which shows the relationship with the distance d of ratio (D / C) of the peak C and the peak D. FIG. 第7の実施形態に係わるフォトマスクの構成を示す平面図。The top view which shows the structure of the photomask concerning 7th Embodiment. 第7の実施形態に係わる設計データの生成方法の手順を示すフローチャート。18 is a flowchart illustrating a procedure of a design data generation method according to the seventh embodiment. ライン・アンド・スペースパターンを示す図。The figure which shows a line and space pattern. L/Sパターンをレジスト膜に転写した場合のレジスト膜上での規格化露光光強度分布を示す図。The figure which shows the normalized exposure light intensity distribution on a resist film at the time of transferring an L / S pattern to a resist film. 露光光強度βで設計データに対応するパターンをレジスト膜に転写した時の規格化露光光強度を示す図。The figure which shows the normalized exposure light intensity when the pattern corresponding to design data is transferred to a resist film with exposure light intensity (beta). 第8の実施形態に係わる半導体装置の製造方法の手順を示す図。The figure which shows the procedure of the manufacturing method of the semiconductor device concerning 8th Embodiment. ホールパターンが一方向に沿って複数配列されたパターン列を示す平面図。The top view which shows the pattern row | line | column with which the hole pattern was arranged in multiple numbers along one direction. 図34に示したパターン列に補助パターンを付加したパターンを示す図。The figure which shows the pattern which added the auxiliary pattern to the pattern row | line | column shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

101…基板,102…型ウェル,103…型拡散層,104…トンネル絶縁膜,105…浮遊ゲート,106…ゲート間絶縁膜,107…制御ゲート,109…層間絶縁膜,110…ビット線コンタクトホール,111…ビット線コンタクト,112…第2の層間絶縁膜,113…ヴィアプラグ,114…ビット線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Substrate, 102 ... Type well, 103 ... Type diffusion layer, 104 ... Tunnel insulating film, 105 ... Floating gate, 106 ... Inter-gate insulating film, 107 ... Control gate, 109 ... Interlayer insulating film, 110 ... Bit line contact hole 111, bit line contact, 112, second interlayer insulating film, 113, via plug, 114, bit line.

Claims (6)

露光装置を用いて基板に転写するためのパターンが形成されたフォトマスクであって、
遮光部又は半透明膜に囲まれた長手方向と該長手方向に直交する短手方向とを有する長方形のメインパターンであって、周期性を有さずに配置されたメインパターンと、
前記遮光部又は半透明膜に囲まれた補助パターンであって、前記メインパターンの長手方向の一端部近傍に配置され、前記メインパターンの短手方向に平行な方向の長さは前記メインパターンの前記短手方向の長さより長く、前記基板上に転写されない補助パターンと、
を具備してなり、
前記補助パターンの前記メインパターンの長手方向に平行な方向の長さ(前記基板に転写したときの寸法に換算した長さ)は50nm以下であることを特徴とするフォトマスク。
A photomask on which a pattern for transferring to a substrate using an exposure apparatus is formed,
A rectangular main pattern having a longitudinal direction surrounded by a light-shielding part or a semi-transparent film and a short direction perpendicular to the longitudinal direction, the main pattern arranged without periodicity,
The auxiliary pattern is surrounded by the light-shielding portion or the semi-transparent film, and is disposed in the vicinity of one end portion in the longitudinal direction of the main pattern, and the length in the direction parallel to the short direction of the main pattern is the length of the main pattern An auxiliary pattern that is longer than the short-side length and is not transferred onto the substrate;
Comprising a result, the
A length of the auxiliary pattern in a direction parallel to the longitudinal direction of the main pattern (length converted to a dimension when transferred to the substrate) is 50 nm or less .
前記メインパターンと前記補助パターンとの距離dは50nm以上であることを特徴とする請求項1に記載のフォトマスク。   The photomask according to claim 1, wherein a distance d between the main pattern and the auxiliary pattern is 50 nm or more. 前記補助パターンの前記メインパターンの短手方向に平行な方向の長さは1000nm以上であることを特徴とする請求項1に記載のフォトマスク。   2. The photomask according to claim 1, wherein a length of the auxiliary pattern in a direction parallel to a short direction of the main pattern is 1000 nm or more. フォトマスクに形成されたパターンを半導体基板上のポジ型レジスト膜に転写するための露光装置を用意する工程と、
前記フォトマスクを用意する工程であって、前記フォトマスクは、遮光部又は半透明膜に囲まれた長手方向と該長手方向に直交する短手方向とを有するメインパターンであって、周期性を有さずに配置されているメインパターンと、前記遮光部又は半透明膜に囲まれた補助パターンであって、前記メインパターンの長手方向の一端部近傍に配置され、前記メインパターンの短手方向に平行な方向の長さは前記メインパターンの前記短手方向の長さより長く、前記基板上に転写されない補助パターンとを具備してなる工程と、
前記露光装置を用いて前記フォトマスクに形成されたパターンを前記ポジ型レジスト膜に転写する工程と、
含み、
前記補助パターンの前記メインパターンの長手方向に平行な方向の長さ(前記基板に転写したときの寸法に換算した長さ)は50nm以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Preparing an exposure apparatus for transferring a pattern formed on a photomask to a positive resist film on a semiconductor substrate;
A step of preparing the photomask, wherein the photomask is a main pattern having a longitudinal direction surrounded by a light-shielding portion or a semi-transparent film and a lateral direction perpendicular to the longitudinal direction, and having a periodicity. A main pattern that is not provided, and an auxiliary pattern surrounded by the light-shielding portion or the semi-transparent film, disposed near one end in the longitudinal direction of the main pattern, and the short direction of the main pattern A length in a direction parallel to the main pattern is longer than a length in the short direction of the main pattern, and an auxiliary pattern not transferred onto the substrate; and
Transferring the pattern formed on the photomask to the positive resist film using the exposure apparatus;
Including
The length of the auxiliary pattern in the direction parallel to the longitudinal direction of the main pattern (length converted to the dimension when transferred to the substrate) is 50 nm or less .
前記露光装置の照明条件は、斜入射照明であることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the illumination condition of the exposure apparatus is oblique incidence illumination. 前記補助パターンの前記メインパターンの短手方向に平行な方向の長さは1000nm以上であることを特徴とする請求項に記載の半導体装置の製造方法。 5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4 , wherein a length of the auxiliary pattern in a direction parallel to a short direction of the main pattern is 1000 nm or more.
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