JP4543614B2

JP4543614B2 - Photomask manufacturing method and semiconductor integrated circuit manufacturing method

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Publication number: JP4543614B2
Application number: JP2003074215A
Authority: JP
Inventors: 潤小谷
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2023-03-18
Also published as: JP2004279950A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンピュータシステムに係わり、特にパターンデータを用いて製造されたフォトマスクとその製造方法および半導体集積回路とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、フォトマスクの製造過程においては、リソグラフィやエッチング等のパターン形成プロセスが行なわれている。
（１）リソグラフィにより回路パターンの描画、現像を行なう場合、当該回路パターンの描画装置や、フォトマスクの製造に利用する現像装置やエッチング装置に固有の特性、使用するレジストと現像液の組み合わせ、現像条件等により、描画・現像後のパターンが、描画前の設計データ上のパターンに比較してパターン形状に誤差を生ずることが多々ある。
（２）また、エッチングの過程で生ずる寸法変動は、パターンの疎密差が大きくなるにつれて増大する。
【０００３】
上記の（１）のパターン形状の誤差、（２）の寸法変動は、リソグラフィのプロセスの改善やエッチング条件の改善のみで対処することは困難である。このため、上記の問題は一般にレイアウトパターンに補正を施すことで対処している。
（１）の描画・現像に伴うパターン形状の誤差の補正は、一般に「プロセスリサイズ」と称し、（２）のエッチングの過程で生ずる寸法変動の補正は、一般に「ローディング効果補正」と称する。
【０００４】
ここで、「プロセスリサイズ」について更に説明すると、パターンの描画、現像のプロセスにて発生するパターンの拡大・縮小・変形等を相殺するために、描画前の設計データ上のパターンを一定の幅だけ拡大あるいは縮小させて補正することである。その補正量（幅）は、描画装置、レジスト、現像装置、現像条件、エッチング装置、エッチング条件、レジスト剥膜装置、レジスト剥膜条件を定義する工程フローにより予め定まる。
【０００５】
また、「ローディング効果」について更に説明すると、ドライエッチング工程において、レジストがポジ型レジストの場合、フォトマスクブランクスに形成すべきパターンが疎な領域にはエッチングに必要な活性種が必要以上に多く供給され、逆に、フォトマスクブランクスに形成すべきパターンが密な領域ではエッチングに必要とされる活性種の供給量が不足する現象である。その結果、パターンの密度に依存して所望寸法のパターンが得られなくなる。すなわち、フォトマスクブランクスに形成すべきパターンが疎な領域では、ドライエッチングにより形成されたパターンの寸法が所望のパターン寸法（基になるパターンデータで定まる寸法）より大きくなり、フォトマスクブランクスに形成すべきパターンが密な領域では、ドライエッチングにより形成されたパターンの寸法が所望のパターン寸法より小さくなる。これを補正するのが「ローディング効果補正」である。
尚、従来技術として、描画パターンの変更要求などに対して、計算処理時間やデータ量の増大を招くことなく迅速に対応することができる技術（特許文献１）や、エッチング後のパターンの寸法精度を向上し、設計データにより近い寸法のパターンを形成する技術（特許文献２）が公開されている。
また、本願出願人は、本願発明の関連技術を既に特許出願済み（特願２００１−３０９１５１）である。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−１３３１１号公報
【特許文献２】
特開平１１−１５４６３５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、従来においては、「プロセスリサイズ」や「ローディング効果補正」の方式によって、パターン描画、現像の際に生じるパターン形状の誤差や、エッチングの過程で生じる寸法変動が決まることとなる。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、パターン描画、現像の際に生じるパターン形状の誤差や、エッチングの過程で生じる寸法変動を小さくしたフォトマスクとその製造方法および、当該フォトマスクを用いた半導体集積回路とその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この本発明は、上述した課題を解決すべくなされたもので、フォトマスク用の第１のパターンデータを所定の形状の小区画に分割するステップと、前記小区画に含まれる第１のパターンデータの周囲長に対して、第１のパターンデータに対して付加される描画および現像に伴うパターン形状の誤差を補正するプロセスリサイズ量を乗算して補正面積を得て、前記小区画に含まれる第１のパターンデータの第１の面積に当該補正面積を加算した第２の面積を前記小区画の面積で除算することで、前記小区画における前記第２の面積のパターン密度を算出するステップと、前記小区画毎に、該小区画および該小区画の周辺の小区画が該小区画へ与えるローディング効果の影響度係数を定める影響度係数情報を、該小区画および周辺の小区画の前記パターン密度に乗算してそれぞれの乗算値を求め、該小区画の該乗算値および前記周辺の小区画の該乗算値の全てを加算した加算値に当該加算値を距離に変換するための係数を乗算し、得られた距離を、該小区画に対して付加されるエッチングに伴うパターン形状の誤差を補正するローディング効果補正量として算出するステップと、該小区画において、算出した前記ローディング効果補正量と、前記プロセスリサイズ量とを加算して、該小区画のパターンデータ補正量を算出するステップと、前記小区画毎の前記パターンデータ補正量を用いて、前記小区画毎に前記パターンデータを補正するステップと、当該補正したパターンデータが示すパターンを、透明基板上に少なくともパターン形成層とレジスト層を形成したフォトマスクブランクスに描画するステップと、そのフォトマスクブランクスを現像するステップと、前記フォトマスクブランクスの前記レジスト層が現像によって取り除かれた部分の前記パターン形成層をエッチングするステップと、エッチング後のフォトマスクブランクスのレジスト層を剥膜するステップと、を有することを特徴とするフォトマスク製造方法である。
【００１１】
また本発明は、Ａを前記加算値を距離に変換するための係数、Ｃを前記周辺の小区画の個数を特定するための整数、Ｘ（ｉ，ｊ）を前記パターン密度、Ｄ（ｉ，ｊ）を前記影響度係数として、
【数１】

なる式に基づき、前記小区画毎の前記パターンデータ補正量を算出することを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク製造方法である。
【００１２】
また本発明は、上述のフォトマスク製造方法により製造されたフォトマスクを介してレジスト層と被加工層を表面に形成した基板上に光を照射する過程を有することを特徴とする半導体集積回路の製造方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。ただし、以下の実施の形態は特許請求の範囲に記載された発明を限定するものではなく、また実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必要であるとは限らない。
まず、本発明の一実施形態におけるパターンデータ補正装置を具備するパターン描画装置の概略構成について図を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態によるパターンデータ補正装置を具備するパターン描画装置の概略構成を示すブロック図である。この図において符号１０は、フォトマスクブランクス１２へパターンデータを描画してパターン描画済みのフォトマスクブランクス１３を製造するパターン描画部１１と、上述したプロセスリサイズやローディング効果を考慮したパターンデータの補正を行うパターンデータ補正装置１４とを少なくとも具備するパターン描画装置である。尚フォトマスクブランクスは石英などの透明基板にパターン形成層（例えば遮光層（金属の薄い膜。例えばクロム（Ｃｒ）など））とレジスト層（光や電子線を照射する事により、現像液への溶解性が変化する材料）を形成したものである。
【００１５】
図１に示すように、パターン描画装置１０のパターン描画部１１は、パターンデータ補正装置１４が出力する補正後のパターンデータをフォトマスクブランクス１２へ描画して、パターン描画済みのフォトマスクブランクス１３を製造する。尚、パターン描画部１１は、パターン描画済みのフォトマスクブランクス１３を製造する為の装置であればよく、機種や台数は任意でよい。また、図示するようにパターン描画装置１０が、パターンデータ補正装置１４を具備する構成に限らず、補正後のパターンデータを授受できる構成であればよい。
【００１６】
次に、本発明の一実施形態におけるパターンデータ補正装置１４の内部構成について図を用いて説明する。
図２は、本発明の一実施形態によるパターンデータ補正装置１４の概略構成を示すブロック図である。この図において符号２１は、パターンデータ補正装置１４内のデータを制御する制御部である。２２は、フォトマスクブランクス１２へ描画するパターンデータおよびプロセスリサイズ量を特定するための工程フロー情報が入力される入力処理部である。尚、入力処理部２２は、パターンデータが記録媒体を介して入力される場合は記録媒体読取機能を具備してもよく、ネットワーク経由でパターンデータを受信する機能を具備してもよい。
【００１７】
２３は、パターンデータの補正処理を行う為の種々の情報を格納する格納部である。ここで、格納部２３が具備する係数情報格納部２３ａとプロセスリサイズ情報格納部２３ｂついて図を用いて説明する。
まず、係数情報格納部２３ａについて説明する。図３は、本発明の一実施形態における係数情報格納部２３ａの構成例および影響度係数パターン例を示す図である。図３（ａ）に示すように、影響度係数パターン１、影響度係数パターン２、影響度係数パターン３、…と種々の影響度係数パターンが格納されている。また、影響度係数パターン例を図３（ｂ）に示す。図に示すように、ローディング効果補正量を求める小区画を中心に、該小区画の影響度係数を“１００”として、周辺の小区画の影響度係数を定義している。尚、この影響度係数パターンは、描画装置の機種や、小区画の分割方法などにより変更して好適である。
【００１８】
次に、プロセスリサイズ情報格納部２３ｂについて説明する。図４は、本発明の一実施形態におけるプロセスリサイズ情報格納部２３ｂの構成例を示す図である。図４に示すように、入力処理部２２に入力される工程フロー情報で特定される工程フローを識別する情報である工程フロー１、工程フロー２、工程フロー３、…毎に、プロセスリサイズ量１、プロセスリサイズ量２、プロセスリサイズ量３、…が定められている。尚、工程フロー情報とは、プロセスリサイズ量を決める要素となる情報である、フォトマスクブランクス１２の材料情報、現像条件情報、エッチング条件情報、パターン描画部１１の機種情報などを含む。
以上に示すように、格納部２３は、係数情報格納部２３ａとプロセスリサイズ情報格納部２３ｂを具備し、種々の情報を格納する。
【００１９】
２４は、入力処理部２２より入力されたパターンデータを所定の形状の小区画に分割する分割処理部である。例えば、図６に示すような多数の小区画へ分割する。尚、図６は、フォトマスクブランクス１２に描画されるパターンの一部であり、小区画Ａについてローディング効果の影響を考慮する際の周辺の小区画数について具体例を示す図である。２５は、分割処理部２４が分割した小区画毎に、該小区画の面積に占める、プロセスリサイズ量で補正したパターンの面積の割合である面積密度を算出する面積密度算出処理部である。
【００２０】
２６は、係数情報格納部２３ａより図３（ｂ）に示した影響度係数パターン１（影響度係数情報）を参照して、例えば、図６に示す範囲において、小区画Ａおよび周辺の小区画の面積密度と影響度係数を積算して積算値を求め、該積算値を全て加算した加算値に所定の係数を乗算することで、小区画Ａにおけるローディング効果補正量を算出する第一補正量算出処理部である。２７は、小区画Ａにおいて、第一補正量算出処理部２６が算出したローディング効果補正量と、プロセスリサイズ量とを加算して、小区画Ａのパターンデータ補正量を算出する補正量算出処理部である。
【００２１】
ここで、図６に示す、各小区画について、縦軸方向に１、２、…、ｉ、…Ｃ（Ｃは任意の整数であり図６ではＣ＝７）とし、横軸方向に１、２、…、ｊ、…Ｃとした場合に、座標ｉ、ｊにおける面積密度をＸ（ｉ，ｊ）、影響度係数パターン１で定まる影響度係数をＤ（ｉ，ｊ）とすると、小区画Ａのパターンデータ補正量は下記の式（１）で求まる
【数１】

ただし、式（１）のＡは、第一補正量算出処理部２６が計算する際に用いる所定の係数であり、小区画Ａ周辺の小区画の面積密度Ｘ（ｉ，ｊ）と影響度係数Ｄ（ｉ，ｊ）を積算して積算値を求め、該積算値を全て加算した加算値をローディング効果補正量（距離）へ変換するための係数である。
【００２２】
２８は、第一補正量算出処理部２６および補正量算出処理部２７が式（１）を用いて小区画毎に算出したパターンデータ補正量を用いて、小区画毎にパターンデータを補正する補正処理部である。図７（ａ）にパターンデータの補正例を示す。図７（ａ）に示すように、各小区画毎に、パターンデータ補正量が違う。２９は、パターン描画部１１へ補正後のパターンデータを出力する出力処理部である。
【００２３】
また、ここで、面積密度算出処理部２５がプロセスリサイズ量を考慮した面積密度Ｘ（ｉ，ｊ）を算出する方法の一例について図を用いて以下に示す。
図７（ｂ）に示すように、小区画７０にパターン面積Ｓのパターン７１がある場合に、面積密度算出処理部２５は、パターン７１の周囲長Ｌを算出（Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５）する。次に、プロセスリサイズ量がｅとすると、面積密度算出処理部２５は、パターン７１に対してプロセスリサイズ量を補正した場合の補正面積を以下の式（２）により求める。
補正面積＝Ｌ＊ｅ … （２）
【００２４】
次に、面積密度算出処理部２５は、補正前のパターン面積Ｓと補正面積との差を用いて、プロセスリサイズ量を補正した面積密度を以下の式（３）により算出する。
面積密度＝（Ｓ＋補正面積）／小区画の面積 … （３）
以上に示したように、面積密度算出処理部２５が、面積密度を求める過程で、周囲長Ｌとプロセスリサイズ量ｅを用いて、近似的なプロセスリサイズ量の補正による補正面積を簡便に求めることで、パターンデータ補正装置１４の面積計算による処理負荷を大幅に軽減することができる。
【００２５】
尚、図２に示した各処理部は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、各処理部はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、各処理部の機能を実現する為のプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
また、上記メモリは、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＣＤ−ＲＯＭ等の読み出しのみが可能な記録媒体、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせによるコンピュータ読み取り、書き込み可能な記録媒体より構成されるものとする。
【００２６】
次に、上述したパターンデータ補正装置１４の動作について説明する。
図５は、本発明の一実施形態によるパターンデータ補正装置１４の動作を示すフロー図である。まず、パターンデータを入力処理部２２へ入力する（ステップＳ１０）。この際、プロセスリサイズ量を定める工程フロー情報も入力する。次に、分割処理部２４は、入力処理部２２より入力されたパターンデータを図６に示した小区画に分割する（ステップＳ１１）。
【００２７】
次に、面積密度算出処理部２５は、分割処理部２４が分割した小区画毎に、該小区画の面積に占める、プロセスリサイズ量で補正したパターンの面積の割合である面積密度を算出する（ステップＳ１２）。次に、第一補正量算出処理部２６は、式（１）の係数Ａを含む項を計算することでローディング効果補正量を算出する（ステップＳ１３）。次に、補正量算出処理部２７は、各小区画において、第一補正量算出処理部２６が算出したローディング効果補正量と、プロセスリサイズ量とを加算して、該小区画のパターンデータ補正量を算出する（ステップＳ１４）。
【００２８】
次に、補正処理部２８は、第一補正量算出処理部２６および補正量算出処理部２７が式（１）を用いて小区画毎に算出したパターンデータ補正量を用いて、小区画毎にパターンデータを補正する（ステップＳ１５）。
以上に示したように、パターンデータ補正装置１４は、プロセスリサイズ量およびローディング効果補正量を考慮したパターンデータの補正を行うことができる。このローディング効果補正量を考慮しない場合はエッチングの過程で生じる寸法変動が２０ｎｍ以上あったが、ローディング効果補正量を考慮することで、数ｎｍまで寸法変動を抑制することができる。
【００２９】
尚、分割処理部２４が分割する小区画の大きさは、パターン描画装置１０がフォトマスクブランクス１２へ一度で描画する単位であるフィールドサイズと同じもしくは整数倍が好ましい。
【００３０】
次に、パターン描画済みのフォトマスクが製造されるまでの工程を図８を用いて説明する。
図８はフォトマスクが製造されるまでの工程を示す図である。
まず、パターン描画装置１０のパターン描画部はパターンデータ補正装置１４から受付けた補正後のパターンデータの示すパターンを、フォトマスクブランクス１２に描画する。このパターンの描画は光（例えば、紫外線、ｇ線、ｉ線、Deep−ＵＶ線、エキシマレーザー光、Ｘ線など）や電子線などをパターンにあわせてフォトマスクブランクス１２に照射することである。尚、光や電子線を照射した部分のフォトマスクブランクスのレジスト層が感光する。そして次に、現像工程において、レジスト層の感光した部分を取り除く。次にエッチング工程においてレジスト層が取り除かれた部分のパターン形成層を除去するエッチングを行い、さらに、レジスト剥膜工程においてフォトマスクブランクスに塗布されているレジスト層を剥膜することにより、フォトマスク１５が製造される。なお現像工程とエッチング工程とレジスト剥膜工程はそれぞれの専用装置（現像装置、エッチング装置、レジスト剥膜装置）で行われる。また、このフォトマスクの製造工程はフォトマスクブランクスにポジ型レジストを用いた場合の工程を示しているが、ネガ型レジストを用いるようにしてもよい。
【００３１】
そして製造されたフォトマスク１５を用いて、シリコンウエハ基板に電子回路のパターンが転写される。なお電子回路のパターンの転写は半導体製造工場などで行われる。このパターン転写方法においては、例えば、まず被加工層を表面に形成したシリコンウエハ基板上にフォトレジスト層を設け、上述の製造したフォトマスク１５を介して、光をパターンデータの示すパターンで照射する。そして、現像工程において、シリコンウエハ基板上の不必要な部分のフォトレジスト層を除去し、シリコンウエハ基板上にパターンニングされたフォトレジスト膜を形成させたのち、このパターンニングされたフォトレジスト膜をマスクとして被加工層をエッチング処理する。次いで、パターンニングされたフォトレジスト膜を除去する。これにより、フォトマスクのパターンが忠実にシリコンウエハ基板の表面の被加工層に転写される。
そしてシリコンウエハ基板上へのパターン転写が終了すると、その上に新たに別の被加工層を形成した後、上記と同様の処置を施す。これらの工程を反復することにより半導体集積回路が製造される。
【００３２】
尚、図２において各種処理を行う処理部の機能を実現する為のプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各処理を行っても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」とは、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
【００３３】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００３４】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現する為のものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、フォトマスク用のパターンデータを所定の形状の小区画に分割するステップと、小区画毎に、該小区画の面積に占める、プロセスリサイズ量で補正したパターンの面積の割合である面積密度を算出するステップと、小区画毎に、該小区画および該小区画の周辺の小区画が、該小区画へ与えるローディング効果の影響度係数を定める影響度係数情報を参照して、該小区画および周辺の小区画の面積密度と影響度係数を積算して積算値を求め、該積算値を全て加算した加算値に所定の係数を乗算することで、該小区画におけるローディング効果補正量を算出するステップと、該小区画において、算出したローディング効果補正量と、プロセスリサイズ量とを加算して、該小区画のパターンデータ補正量を算出するステップと、小区画毎の前記パターンデータ補正量を用いて、小区画毎にパターンデータを補正するステップとを有するパターン補正方法により補正したパターンデータをフォトマスクブランクスに描画して製造したフォトマスクであり、上述のパターン補正方法はプロセスリサイズ量およびローディング効果補正量を考慮したパターンデータの補正を行うことができる方法である。これにより、パターン描画、現像の際に生じるパターン形状の誤差とエッチングの過程で生じる寸法変動を有効に抑制したフォトマスクを製造することができる。
【００３６】
また、本発明においては、上記フォトマスク製造方法により製造されたフォトマスクを介してレジスト層と被加工層を表面に形成した基板上に光を照射して半導体集積回路を製造方法であるので、基板上にパターン形成を精度よく行うことができる。これにより、製造前の設計の段階で計画したパターンを忠実に再現した回路パターンを精度良く形成した半導体集積回路を製造する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるパターンデータ補正装置を具備するパターン描画装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態によるパターンデータ補正装置１４の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態における係数情報格納部２３ａの構成例および影響度係数パターン例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるプロセスリサイズ情報格納部２３ｂの構成例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるパターンデータ補正装置１４の動作を示すフロー図である。
【図６】本発明の一実施形態におけるフォトマスクブランクス１２に描画されるパターンの一部であり、小区画Ａについてローディング効果の影響を考慮する際の周辺の小区画数について具体例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態によるパターンデータの補正例およびプロセスリサイズによる補正面積例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態によるフォトマスクが製造されるまでの工程を示す図である。
【符号の説明】
１０パターン描画装置
１１パターン描画部
１２フォトマスクブランクス
１３パターン描画済みのフォトマスクブランクス
１４パターンデータ補正装置
１５フォトマスク
２１制御部
２２入力処理部
２３格納部
２３ａ係数情報格納部
２３ｂプロセスリサイズ情報格納部
２４分割処理部
２５面積密度算出処理部
２６第一補正量算出処理部
２７補正量算出処理部
２８補正処理部
２９出力処理部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a computer system, and more particularly to a photomask manufactured using pattern data, a manufacturing method thereof, a semiconductor integrated circuit, and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the process of manufacturing a photomask, a pattern forming process such as lithography and etching has been performed.
(1) When drawing and developing a circuit pattern by lithography, characteristics unique to the drawing device of the circuit pattern, a developing device and an etching device used for manufacturing a photomask, a combination of resist and developer to be used, development Depending on conditions and the like, the pattern after drawing / development often causes an error in the pattern shape as compared with the pattern on the design data before drawing.
(2) In addition, the dimensional variation that occurs during the etching process increases as the pattern density difference increases.
[0003]
The above (1) pattern shape error and (2) dimensional variation are difficult to deal with only by improving the lithography process and etching conditions. For this reason, the above problem is generally dealt with by correcting the layout pattern.
The correction of the pattern shape error accompanying drawing / development (1) is generally referred to as “process resizing”, and the correction of dimensional variation that occurs during the etching process of (2) is generally referred to as “loading effect correction”.
[0004]
Here, the “process resizing” will be further explained. In order to cancel the enlargement / reduction / deformation of the pattern generated in the pattern drawing / development process, the pattern on the design data before drawing is limited to a certain width. It is to correct by enlarging or reducing. The correction amount (width) is determined in advance by a process flow that defines a drawing apparatus, a resist, a developing apparatus, a developing condition, an etching apparatus, an etching condition, a resist stripping apparatus, and a resist stripping condition.
[0005]
Further, the “loading effect” will be further explained. When the resist is a positive resist in the dry etching process, more active species necessary for etching are supplied to regions where patterns to be formed on the photomask blanks are sparse. On the contrary, in a region where the pattern to be formed on the photomask blank is dense, this is a phenomenon in which the supply amount of active species required for etching is insufficient. As a result, a pattern having a desired dimension cannot be obtained depending on the pattern density. That is, in a region where the pattern to be formed on the photomask blank is sparse, the dimension of the pattern formed by dry etching becomes larger than the desired pattern dimension (dimension determined by the underlying pattern data), and the pattern is formed on the photomask blank. In the region where the power pattern is dense, the size of the pattern formed by dry etching is smaller than the desired pattern size. This is corrected by “loading effect correction”.
As a conventional technique, a technique (Patent Document 1) that can quickly respond to a drawing pattern change request or the like without causing an increase in calculation processing time and data amount, and dimensional accuracy of a pattern after etching. And a technology (Patent Document 2) for forming a pattern having a dimension closer to the design data is disclosed.
Further, the applicant of the present application has already applied for a patent for the related technology of the present invention (Japanese Patent Application No. 2001-309151).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-5-13311 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-154635
[Problems to be solved by the invention]
Here, in the prior art, an error in pattern shape that occurs during pattern drawing and development and a dimensional variation that occurs during the etching process are determined by the “process resizing” and “loading effect correction” methods.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described problems. A photomask that reduces pattern shape errors during pattern drawing and development and dimensional fluctuations that occur during etching, a method for manufacturing the photomask, and the photomask An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit using a mask and a manufacturing method thereof.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above-described problems. The first pattern data for a photomask is divided into small sections having a predetermined shape, and the first pattern data included in the small sections. Is multiplied by the process resizing amount for correcting the pattern shape error accompanying the drawing and development added to the first pattern data to obtain the correction area, and the correction area is included in the subdivision. Calculating a pattern density of the second area in the small section by dividing a second area obtained by adding the correction area to the first area of one pattern data by the area of the small section ; wherein each small section, the influence coefficient information subdivision near of the small section and the small compartment determine the influence coefficient of the loading effect of the said subdivision, said of the small compartment and surrounding cubicle A coefficient for converting the added value into a distance to an added value obtained by multiplying the turn density to obtain each multiplied value and adding all of the multiplied values of the small blocks and the multiplied values of the surrounding small blocks. Multiplying and calculating the obtained distance as a loading effect correction amount for correcting an error of a pattern shape accompanying etching added to the small section, and the loading effect correction amount calculated in the small section Adding the process resizing amount to calculate the pattern data correction amount for the small section, and correcting the pattern data for each small section using the pattern data correction amount for each small section. And a photomask blank having at least a pattern forming layer and a resist layer formed on a transparent substrate. A step of drawing on the mask, a step of developing the photomask blank, a step of etching the pattern forming layer in a portion where the resist layer of the photomask blank is removed by development, and a step of etching the photomask blank And a step of stripping the resist layer.
[0011]
In the present invention, A is a coefficient for converting the added value into a distance , C is an integer for specifying the number of the surrounding subsections , X (i, j) is the pattern density, and D (i, the j) as the impact factor,
[Expression 1]

The photomask manufacturing method according to claim 1, wherein the pattern data correction amount for each of the small sections is calculated based on the following formula.
[0012]
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor integrated circuit comprising a step of irradiating light onto a substrate having a resist layer and a layer to be processed formed on a surface through a photomask manufactured by the above-described photomask manufacturing method. It is a manufacturing method.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the invention described in the claims, and all combinations of features described in the embodiments are necessary for the solution of the invention. Is not limited.
First, a schematic configuration of a pattern drawing apparatus including a pattern data correction apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a pattern drawing apparatus including a pattern data correction apparatus according to an embodiment of the present invention. In this figure, reference numeral 10 denotes a pattern drawing unit 11 that draws pattern data on a photomask blank 12 to produce a pattern-drawn photomask blank 13, and correction of pattern data in consideration of the process resizing and loading effects described above. It is a pattern drawing device having at least a pattern data correction device 14 to be performed. A photomask blank is formed on a transparent substrate such as quartz with a pattern forming layer (for example, a light-shielding layer (a thin metal film, for example, chromium (Cr))) and a resist layer (irradiated with light or an electron beam). A material whose solubility changes).
[0015]
As shown in FIG. 1, the pattern drawing unit 11 of the pattern drawing device 10 draws the corrected pattern data output from the pattern data correction device 14 on the photomask blanks 12, and the photomask blanks 13 on which the pattern has been drawn are drawn. To manufacture. Note that the pattern drawing unit 11 may be an apparatus for manufacturing the photomask blanks 13 on which the pattern has been drawn, and any model or number may be used. Further, as shown in the figure, the pattern drawing device 10 is not limited to the configuration provided with the pattern data correction device 14, but may be any configuration as long as it can exchange corrected pattern data.
[0016]
Next, the internal configuration of the pattern data correction apparatus 14 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the pattern data correction apparatus 14 according to the embodiment of the present invention. In this figure, reference numeral 21 denotes a control unit that controls data in the pattern data correction device 14. Reference numeral 22 denotes an input processing unit to which pattern data to be drawn on the photomask blank 12 and process flow information for specifying the process resizing amount are input. The input processing unit 22 may have a recording medium reading function when pattern data is input via a recording medium, or may have a function of receiving pattern data via a network.
[0017]
A storage unit 23 stores various types of information for performing pattern data correction processing. Here, the coefficient information storage unit 23a and the process resize information storage unit 23b included in the storage unit 23 will be described with reference to the drawings.
First, the coefficient information storage unit 23a will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the coefficient information storage unit 23a and an influence coefficient pattern example in the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3A, various influence coefficient patterns are stored, such as an influence coefficient pattern 1, an influence coefficient pattern 2, an influence coefficient pattern 3,. An example of the influence coefficient pattern is shown in FIG. As shown in the figure, the influence coefficient of the surrounding small sections is defined with the influence coefficient of the small sections as “100” with the small section for obtaining the loading effect correction amount as the center. This influence coefficient pattern is preferably changed depending on the model of the drawing apparatus, the division method of the small sections, and the like.
[0018]
Next, the process resize information storage unit 23b will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the process resize information storage unit 23b according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, for each process flow 1, process flow 2, process flow 3,..., Which is information for identifying a process flow specified by the process flow information input to the input processing unit 22, a process resizing amount 1 , A process resizing amount 2, a process resizing amount 3, and so on are defined. The process flow information includes material information of the photomask blank 12, development condition information, etching condition information, model information of the pattern drawing unit 11, and the like, which are elements that determine the process resizing amount.
As described above, the storage unit 23 includes a coefficient information storage unit 23a and a process resize information storage unit 23b, and stores various information.
[0019]
A division processing unit 24 divides the pattern data input from the input processing unit 22 into small sections having a predetermined shape. For example, it is divided into a large number of small sections as shown in FIG. FIG. 6 is a part of a pattern drawn on the photomask blank 12, and is a diagram showing a specific example of the number of surrounding small sections when the influence of the loading effect is considered for the small section A. Reference numeral 25 denotes an area density calculation processing unit that calculates an area density that is a ratio of the area of the pattern corrected by the process resizing amount to the area of the small partition for each of the small partitions divided by the division processing unit 24.
[0020]
26 refers to the influence coefficient pattern 1 (influence coefficient information) shown in FIG. 3B from the coefficient information storage unit 23a, and, for example, within the range shown in FIG. The first correction amount for calculating the loading effect correction amount in the small section A is obtained by adding the area density and the influence degree coefficient to obtain an integrated value and multiplying the added value obtained by adding all the integrated values by a predetermined coefficient. It is a calculation processing unit. A correction amount calculation processing unit 27 calculates the pattern data correction amount of the small section A by adding the loading effect correction amount calculated by the first correction amount calculation processing unit 26 and the process resizing amount in the small section A. It is.
[0021]
Here, for each of the small sections shown in FIG. 6, 1, 2,..., I,..., C (C is an arbitrary integer and C = 7 in FIG. 6) in the vertical axis direction, 2,..., J,... C, the area density at coordinates i and j is X (i, j), and the influence coefficient determined by the influence coefficient pattern 1 is D (i, j). The pattern data correction amount for A can be obtained by the following equation (1).

However, A in the formula (1) is a predetermined coefficient used when the first correction amount calculation processing unit 26 calculates, and the area density X (i, j) of the small section around the small section A and the influence coefficient. This is a coefficient for integrating D (i, j) to obtain an integrated value and converting the added value obtained by adding all the integrated values into a loading effect correction amount (distance).
[0022]
28 is a correction in which the first correction amount calculation processing unit 26 and the correction amount calculation processing unit 27 correct the pattern data for each small section using the pattern data correction amount calculated for each small section using Expression (1). It is a processing unit. FIG. 7A shows an example of pattern data correction. As shown in FIG. 7A, the pattern data correction amount differs for each small section. An output processing unit 29 outputs the corrected pattern data to the pattern drawing unit 11.
[0023]
Here, an example of a method by which the area density calculation processing unit 25 calculates the area density X (i, j) in consideration of the process resizing amount will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 7B, when there is a pattern 71 having a pattern area S in the small section 70, the area density calculation processing unit 25 calculates the peripheral length L of the pattern 71 (L = L1 + L2 + L3 + L4 + L5). Next, assuming that the process resizing amount is e, the area density calculation processing unit 25 obtains a correction area when the process resizing amount is corrected for the pattern 71 by the following equation (2).
Correction area = L * e (2)
[0024]
Next, the area density calculation processing unit 25 uses the difference between the pattern area S before correction and the correction area to calculate the area density corrected for the process resizing amount by the following equation (3).
Area density = (S + corrected area) / area of small section (3)
As described above, the area density calculation processing unit 25 easily obtains the correction area by the correction of the approximate process resizing amount by using the peripheral length L and the process resizing amount e in the process of obtaining the area density. Thus, the processing load due to the area calculation of the pattern data correction device 14 can be greatly reduced.
[0025]
Each processing unit shown in FIG. 2 may be realized by dedicated hardware, and each processing unit is configured by a memory and a CPU (central processing unit). The function may be realized by loading a program for realizing into a memory and executing the program.
The memory includes a nonvolatile memory such as a hard disk device, a magneto-optical disk device, and a flash memory, a recording medium such as a CD-ROM that can only be read, and a volatile memory such as a RAM (Random Access Memory). Or a computer-readable / writable recording medium based on a combination thereof.
[0026]
Next, the operation of the pattern data correction device 14 described above will be described.
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the pattern data correction apparatus 14 according to the embodiment of the present invention. First, pattern data is input to the input processing unit 22 (step S10). At this time, process flow information for determining the process resize amount is also input. Next, the division processing unit 24 divides the pattern data input from the input processing unit 22 into small sections shown in FIG. 6 (step S11).
[0027]
Next, the area density calculation processing unit 25 calculates, for each small section divided by the division processing unit 24, an area density that is a ratio of the area of the pattern corrected by the process resizing amount in the area of the small section ( Step S12). Next, the first correction amount calculation processing unit 26 calculates a loading effect correction amount by calculating a term including the coefficient A in Expression (1) (step S13). Next, the correction amount calculation processing unit 27 adds the loading effect correction amount calculated by the first correction amount calculation processing unit 26 and the process resizing amount in each small section, and the pattern data correction amount of the small section Is calculated (step S14).
[0028]
Next, the correction processing unit 28 uses the pattern data correction amount calculated for each small block by the first correction amount calculation processing unit 26 and the correction amount calculation processing unit 27 using the formula (1), for each small block. The pattern data is corrected (step S15).
As described above, the pattern data correction device 14 can correct the pattern data in consideration of the process resizing amount and the loading effect correction amount. When this loading effect correction amount is not taken into account, the dimensional variation caused in the etching process is 20 nm or more. However, the dimensional variation can be suppressed to several nm by considering the loading effect correction amount.
[0029]
Note that the size of the small section divided by the division processing unit 24 is preferably the same as or an integer multiple of the field size, which is a unit for the pattern drawing apparatus 10 to draw on the photomask blank 12 at a time.
[0030]
Next, steps required until a photomask having a pattern drawn thereon is manufactured will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a process until a photomask is manufactured.
First, the pattern drawing unit of the pattern drawing apparatus 10 draws the pattern indicated by the corrected pattern data received from the pattern data correction apparatus 14 on the photomask blank 12. Drawing of this pattern is to irradiate the photomask blank 12 with light (for example, ultraviolet rays, g-rays, i-rays, deep-UV rays, excimer laser light, X-rays, etc.) or electron beams according to the pattern. In addition, the resist layer of the photomask blank of the part irradiated with light or an electron beam is exposed. Then, in the developing step, the exposed portion of the resist layer is removed. Next, etching is performed to remove the portion of the pattern forming layer from which the resist layer has been removed in the etching step, and further, the resist layer applied to the photomask blanks is stripped in the resist stripping step, whereby the photomask 15 is removed. Is manufactured. The development process, the etching process, and the resist film removal process are performed by respective dedicated apparatuses (development apparatus, etching apparatus, resist film removal apparatus). Moreover, although the manufacturing process of this photomask shows the process at the time of using a positive resist for photomask blanks, you may make it use a negative resist.
[0031]
Then, the pattern of the electronic circuit is transferred to the silicon wafer substrate using the manufactured photomask 15. The electronic circuit pattern is transferred at a semiconductor manufacturing factory or the like. In this pattern transfer method, for example, a photoresist layer is first provided on a silicon wafer substrate on which a layer to be processed is formed, and light is irradiated in a pattern indicated by pattern data through the photomask 15 manufactured as described above. . Then, in the development process, unnecessary portions of the photoresist layer on the silicon wafer substrate are removed, a patterned photoresist film is formed on the silicon wafer substrate, and then the patterned photoresist film is formed. The layer to be processed is etched as a mask. Next, the patterned photoresist film is removed. Thereby, the pattern of the photomask is faithfully transferred to the processing layer on the surface of the silicon wafer substrate.
When the pattern transfer onto the silicon wafer substrate is completed, another layer to be processed is newly formed thereon, and then the same treatment as described above is performed. By repeating these steps, a semiconductor integrated circuit is manufactured.
[0032]
In FIG. 2, a program for realizing the functions of the processing unit for performing various processes is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system and executed. Each process may be performed. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
[0033]
The “computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, and a CD-ROM, and a storage device such as a hard disk built in the computer system. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, those holding a program for a certain period of time are also included.
[0034]
The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the step of dividing the photomask pattern data into small sections of a predetermined shape, and the pattern corrected by the process resize amount occupying the area of the small sections for each small section. A step of calculating an area density that is a ratio of an area, and for each small section, influence coefficient information that determines an influence coefficient of a loading effect that the small section and the small sections around the small section have on the small section; Referring to this, the area density and the influence coefficient of the small section and the surrounding small sections are integrated to obtain an integrated value, and the added value obtained by adding all the integrated values is multiplied by a predetermined coefficient to thereby calculate the small section The step of calculating the loading effect correction amount in the sub-section and the calculated loading effect correction amount and the process resizing amount in the small section are added to calculate the pattern data correction amount of the small section. A pattern mask corrected by the pattern correction method using the pattern data correction amount for each small section and the pattern data corrected by the pattern correction method. The pattern correction method described above is a method capable of correcting pattern data in consideration of the process resizing amount and the loading effect correction amount. Thereby, it is possible to manufacture a photomask that effectively suppresses pattern shape errors that occur during pattern writing and development and dimensional variations that occur during etching.
[0036]
Further, in the present invention, a semiconductor integrated circuit is manufactured by irradiating light onto a substrate having a resist layer and a layer to be processed formed on the surface through the photomask manufactured by the photomask manufacturing method. Pattern formation can be performed accurately on the substrate. This makes it possible to manufacture a semiconductor integrated circuit in which a circuit pattern that faithfully reproduces a pattern planned at the design stage before manufacture is formed with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a pattern drawing apparatus including a pattern data correction apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a pattern data correction apparatus 14 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a coefficient information storage unit 23a and an influence coefficient pattern example in an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a process resize information storage unit 23b according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the pattern data correction apparatus 14 according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a specific example of the number of peripheral small sections that are a part of a pattern drawn on the photomask blanks 12 according to an embodiment of the present invention and consider the influence of the loading effect on the small sections A; is there.
FIG. 7 is a diagram showing a pattern data correction example and a process resizing correction area example according to an embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a diagram showing a process until a photomask according to an embodiment of the present invention is manufactured.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Pattern drawing apparatus 11 Pattern drawing part 12 Photomask blanks 13 Photomask blanks with pattern drawing 14 Pattern data correction apparatus 15 Photomask 21 Control part 22 Input processing part 23 Storage part 23a Coefficient information storage part 23b Process resize information storage part 24 Division processing unit 25 Area density calculation processing unit 26 First correction amount calculation processing unit 27 Correction amount calculation processing unit 28 Correction processing unit 29 Output processing unit

Claims

Dividing the first pattern data for the photomask into small sections of a predetermined shape;
A correction area obtained by multiplying the perimeter of the first pattern data included in the small section by a process resize amount for correcting an error in pattern shape accompanying drawing and development added to the first pattern data. And the second area obtained by adding the correction area to the first area of the first pattern data included in the small section is divided by the area of the small section, thereby obtaining the second area in the small section. Calculating the pattern density of the area of
Wherein each small section, the pattern density of the influence coefficient information subdivision near of the small section and the small compartment determine the influence coefficient of the loading effect of the said subsections, said small compartment and surrounding cubicle Is multiplied by a coefficient for converting the added value into a distance to an added value obtained by adding all the multiplied values of the small sections and the multiplied values of the surrounding small sections. Calculating the obtained distance as a loading effect correction amount for correcting an error of a pattern shape accompanying etching added to the small section ;
Adding the calculated loading effect correction amount and the process resizing amount in the small section to calculate a pattern data correction amount of the small section;
Correcting the pattern data for each of the small sections using the pattern data correction amount for each of the small sections;
Drawing a pattern indicated by the corrected pattern data on a photomask blank in which at least a pattern forming layer and a resist layer are formed on a transparent substrate;
Developing the photomask blanks;
Etching the pattern forming layer in a portion where the resist layer of the photomask blank is removed by development;
And a step of stripping a resist layer of the photomask blank after etching.

Coefficient for converting the A the added value of the distance, an integer that identifies the number of small sections in the peripheral and C, X (i, j) the pattern density, the influence of D (i, j) As a degree factor,

The photomask manufacturing method according to claim 1 , wherein the pattern data correction amount for each of the small sections is calculated based on the following formula.

3. A semiconductor integrated circuit comprising a step of irradiating light onto a substrate having a resist layer and a layer to be processed formed on a surface through a photomask manufactured by the photomask manufacturing method according to claim 1 or 2. Manufacturing method.