JP4683163B2 - Photomask pattern drawing method - Google Patents

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Description

本発明は、元より実施されている近接効果補正(PEC)、フォギング効果補正のいずれにも実質的な影響を与えることなく、フォトマスク面内の位置による寸法バラツキを補正し、さらに、描画を開始してから終了するまでの真空中のPED(Post Exposure Delay)によるパターン寸法の変動を補正することができるフォトマスクのパターン描画方法に関する。   The present invention corrects the dimensional variation due to the position in the photomask surface without substantially affecting both the proximity effect correction (PEC) and the fogging effect correction that are originally performed, and further performs drawing. The present invention relates to a photomask pattern drawing method capable of correcting variations in pattern dimensions due to PED (Post Exposure Delay) in vacuum from the start to the end.

近年の半導体集積回路の高集積化に伴い、半導体集積回路の製造に用いるフォトマスクにも、なお一層のパターンの微細化、高精度化が要求されている。そのために、フォトマスクの製造工程において、電子線描画装置による描画工程においても、描画後のパターンの微細化、高精度化が要求されている。   With the recent high integration of semiconductor integrated circuits, photomasks used in the manufacture of semiconductor integrated circuits are required to have finer patterns and higher precision. Therefore, in the photomask manufacturing process, it is required to refine the pattern after drawing and increase the accuracy in the drawing process by the electron beam drawing apparatus.

電子線描画装置による描画工程において下記の問題が発生している。その一つは、フォトマスク面内の寸法バラツキである。1枚のフォトマスクの面内でも、面内の位置により寸法のバラツキが発生することがある。傾向をもって発生する寸法バラツキは、1〜2nm程度であっても、問題となるレベルになっている。   The following problems occur in the drawing process by the electron beam drawing apparatus. One of them is dimensional variation in the photomask surface. Even within the surface of one photomask, variation in dimensions may occur depending on the position in the surface. Even if the dimensional variation generated with a tendency is about 1 to 2 nm, it becomes a problem level.

他の一つは、真空中のPED(Post Exposure Delay)による寸法の変動である。PEDとは、描画してからPEB(Post Exposure Bake)するまでの時間の遅れのことである。特に、化学増幅型レジストを使用する場合には、真空中において描画してからPEBするまでの間に寸法が変動してしまう。その原因としては、化学増幅型レジストは描画により発生する酸を触媒として反応を促進し、レジストが不溶化あるいは可溶化するものであるが、発生した酸がレジスト中で露光領域から非露光領域に拡散することや、雰囲気中に塩基性成分が存在する場合に塩基性成分がレジストに吸着することで酸の活性が損なわれることが原因となる。真空中のPEDによる寸法変動は、従来は無視されてきたが、描画時間に数十時間かかるような場合には、描画の始めと終わりで数nm程度変動する可能性がある。   The other is a variation in dimensions due to PED (Post Exposure Delay) in a vacuum. PED is a delay in time from drawing to PEB (Post Exposure Bake). In particular, in the case of using a chemically amplified resist, the dimensions fluctuate between drawing in vacuum and PEB. The reason for this is that chemically amplified resist accelerates the reaction using the acid generated by drawing as a catalyst, and the resist is insolubilized or solubilized, but the generated acid diffuses from the exposed area to the unexposed area in the resist. Or when the basic component is present in the atmosphere, the basic component is adsorbed on the resist, thereby impairing the activity of the acid. The dimensional variation due to PED in vacuum has been ignored in the past. However, when the drawing time takes several tens of hours, there is a possibility that the drawing may fluctuate by several nanometers at the beginning and end of drawing.

上記フォトマスク面内のパターン寸法の変動バラツキ対応については、電子線の露光量(Dose量)を面内で補正しながら描画する方法があり、例えば、面内の場所によってビームのショット時間を変更して寸法を変化させ、寸法変動と相殺させる方法や、露光後のベークで面内の場所によって温度を変更し、ブランク感度を変化させることで寸法変動と相殺させる方法などが実用化されている。   To deal with variations in the pattern dimensions in the photomask surface, there is a method of drawing while correcting the exposure amount (Dose amount) of the electron beam in the surface. For example, the beam shot time is changed depending on the location in the surface. The method of changing the dimensions and offsetting the fluctuations in dimensions, and the method of offsetting the fluctuations in dimensions by changing the blank sensitivity by changing the temperature depending on the location in the surface by baking after exposure have been put into practical use. .

また、真空中のPEDによる寸法の変動については、特に有効な方法はなかった。強いて挙げるならば、描画時間経過とともに、露光量を補正しながら描画する方法がある。   Further, there was no particularly effective method for dimensional variation due to PED in vacuum. For example, there is a method of drawing while correcting the exposure amount as the drawing time elapses.

しかしながら、フォトマスク面内の寸法バラツキを補正するために露光量を変更しながら描画すると、近接効果補正(PEC)とフォギング効果補正を加味した露光量が変更されてしまうので、近接効果補正のずれとフォギング効果補正のずれが発生する。   However, if drawing is performed while changing the exposure amount in order to correct the dimensional variation in the photomask surface, the exposure amount including the proximity effect correction (PEC) and the fogging effect correction is changed. And misalignment of the fogging effect correction occurs.

近接効果の具体例として、基板上に塗布したレジスト膜に電子ビームを照射してパターン描画する電子ビーム露光では、当該レジスト膜中での電子散乱、あるいは基板からの後方散乱を繰り返すことによって、電子ビームを照射した位置の周辺部分にも電荷が蓄積される。このため、その後の現像処理によって形成されるパターンは、電荷が蓄積した量に対応してパターン形成がなされるので、予期しない位置にパターンが形成されることがあ
る。これらの現象は近接効果と呼ばれ、高精度なパターン形成では阻害要因となっている。
As a specific example of the proximity effect, in electron beam exposure, in which a resist film applied on a substrate is irradiated with an electron beam to draw a pattern, electron scattering in the resist film or back scattering from the substrate is repeated, whereby electrons are Charges are also accumulated in the peripheral part of the position irradiated with the beam. For this reason, the pattern formed by the subsequent development processing is formed in accordance with the amount of accumulated charge, and thus the pattern may be formed at an unexpected position. These phenomena are referred to as proximity effects, and are an impediment to high-precision pattern formation.

上記近接効果を補正する方法としては次の方法がある。すなわち、規定のパターン像が得られるように、電子ビーム露光時の露光条件として、例えば電子ビーム照射量や加速電圧を制御する方法がある。この場合には、描画データに基づいて電子ビーム露光を行なった場合の近接効果によるパターンの歪みを計算する。
さらにその歪みを補正する計算を行ない、その計算した結果を描画データ中の電子描画露光装置の制御データに加えて、描画データを更新する。その後、更新した描画データを入力した電子ビーム露光装置で露光を行なう。
There are the following methods for correcting the proximity effect. That is, as an exposure condition at the time of electron beam exposure, for example, there is a method of controlling an electron beam irradiation amount and an acceleration voltage so that a prescribed pattern image is obtained. In this case, the distortion of the pattern due to the proximity effect when the electron beam exposure is performed based on the drawing data is calculated.
Further, a calculation for correcting the distortion is performed, and the calculation result is added to the control data of the electronic drawing exposure apparatus in the drawing data to update the drawing data. Thereafter, exposure is performed by an electron beam exposure apparatus to which the updated drawing data is input.

上記近接効果を補正する別の方法として、光リソグラフィー工程で生じる光近接効果の補正量により決められた電子ビーム描画時の露光量補正データを、マスクパターンデータに付加し、電子ビーム描画の際に、露光量補正データに従って露光量を変化させて電子ビーム露光を行う光近接効果補正マスクの製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   As another method for correcting the proximity effect, exposure amount correction data at the time of electron beam writing determined by the correction amount of the optical proximity effect generated in the photolithography process is added to the mask pattern data, and at the time of electron beam writing. A method of manufacturing an optical proximity correction mask that performs electron beam exposure by changing the exposure amount in accordance with exposure amount correction data has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

上記フォギング効果の具体例として、露光面積密度が領域により異なる場合、露光面積の異なる領域間で形成されるレジストパターン開口寸法に差が生じてしまうという問題があった。その原因としては、電子ビームが遮光体で反射され、その反射電子がさらに電子ビーム露光装置の対物レンズで反射され、レジストに照射される現象のためである。これにより、露光面積密度の大きい領域の方は、露光時間に応じた電子反射による露光量分多く露光されるからである。これはフォギング効果と言われている。   As a specific example of the fogging effect, when the exposure area density varies from region to region, there is a problem that a difference occurs in the opening size of the resist pattern formed between regions having different exposure areas. This is because the electron beam is reflected by the light-shielding body, and the reflected electrons are further reflected by the objective lens of the electron beam exposure apparatus and irradiated to the resist. This is because the region having a larger exposure area density is exposed by the exposure amount by electron reflection according to the exposure time. This is said to be a fogging effect.

上記フォギング効果を補正する方法としては次の方法がある。現在、フォギング効果を補正するために、描画密度からフォギング効果の影響を受けるエリア及びフォギング効果の影響を受ける量を、あらかじめ計算により算出し、描画時にフォギング効果の影響を受けるパターンの露光量を下げることにより、フォギング効果による寸法変動を補正する方法が利用されている。   There are the following methods for correcting the fogging effect. Currently, in order to correct the fogging effect, the area affected by the fogging effect and the amount affected by the fogging effect are calculated in advance from the drawing density, and the exposure amount of the pattern affected by the fogging effect during drawing is reduced. Thus, a method of correcting the dimensional variation due to the fogging effect is used.

マスク面内の場所によって補正をいれる上記補正は、経時的に変化する寸法変化などの時間依存の変動は補正することができない。また、描画機によっては、面内の場所によって露光量を変える機能がついていない場合がある。   The above correction, which is corrected depending on the location in the mask plane, cannot correct time-dependent fluctuations such as dimensional changes that change over time. Some drawing machines do not have a function of changing the exposure amount depending on the location in the plane.

特開2000−047365号公報JP 2000-047365 A

本発明は上記問題に鑑み考案されたものであり、元より施されている近接効果補正(PEC)、フォギング効果補正のいずれにも実質的な影響を与えることなく、フォトマスクの面内の位置によるパターン寸法の変動バラツキを補正し、さらに、描画を開始してから終了するまでの、真空中のPEDによるパターン寸法の変動を補正することを可能ならしめるフォトマスクのパターン描画方法を提供することを目的とする。   The present invention has been devised in view of the above problems, and does not substantially affect both the proximity effect correction (PEC) and the fogging effect correction that have been originally applied, and the position within the surface of the photomask. The present invention provides a photomask pattern drawing method that corrects variations in pattern dimensions due to PED, and further enables correction of changes in pattern dimensions due to PED in vacuum from the start to the end of drawing. With the goal.

本発明において上記課題を解決するために請求項においては、電子線によるフォトマスクのパターン描画において、描画開始からの経過時間にしたがって、電子ビーム描画装置のショットサイズに付加するオフセット値を漸次増加、もしくは減少させるオフセッ
ト補正を行い、ショットサイズを変更してパターン描画することを特徴とするフォトマスクのパターン描画方法としたものである。
In order to solve the above-mentioned problems in the present invention, in claim 1 , in the photomask pattern drawing by the electron beam, the offset value added to the shot size of the electron beam drawing apparatus is gradually increased according to the elapsed time from the drawing start. The photomask pattern drawing method is characterized in that offset correction is performed to increase or decrease, and pattern drawing is performed by changing the shot size.

本発明の請求項1に係るフォトマスクのパターンの描画方法によれば、露光量を変更することなく、フォトマスクの面内の位置による寸法のバラツキを補正することができるので、露光量を変更するための複雑な計算や制御が不要であり、しかも、元より施されている近接効果補正(PEC)、フオギング効果補正のいずれにも悪影響を与えることなく、描画してから終了するまでの真空中のPEDによる寸法の変動を補正することができる。   According to the photomask pattern drawing method of the first aspect of the present invention, it is possible to correct the dimensional variation depending on the position in the surface of the photomask without changing the exposure amount. In addition, no complicated calculation or control is required, and the vacuum from drawing to completion without adversely affecting both the proximity effect correction (PEC) and the fogging effect correction originally applied. It is possible to correct dimensional variations due to PED inside.

(a)〜(c)は、1μmのショットサイズに対し1nm、−1nmのオフセット補正した場合のショットサイズの変化を示す。(a)は、オフセット補正なしの1μmのショットサイズを示す。(b)は、1μmのショットサイズにたいし、−1nmのオフセット補正した場合の0.999μmのショットサイズを示す。(c)は、1μmのショットサイズにたいし、1nmのオフセット補正した場合の1.001μmのショットサイズを示す。(A)-(c) shows the change of the shot size at the time of offset correction of 1 nm and -1 nm with respect to the shot size of 1 micrometer. (A) shows a shot size of 1 μm without offset correction. (B) shows a shot size of 0.999 μm with an offset correction of −1 nm for a shot size of 1 μm. (C) shows a shot size of 1.001 μm with an offset correction of 1 nm for a shot size of 1 μm. (a)及び(b)は、フォトマスク面内のパターン寸法の変動バラツキの一例を示すもので、(a)は、フォトマスク面内を36分割したときのパターン寸法の変動バラツキを模式的に示す。(b)は、フォトマスクの面内を36分割したときのパターン寸法の変動バラツキのデータを示す。(A) And (b) shows an example of the variation variation of the pattern dimension in the photomask surface, and (a) schematically shows the variation variation of the pattern size when the photomask surface is divided into 36 parts. Show. (B) shows variation data of the pattern dimension when the in-plane of the photomask is divided into 36 parts. 本発明のフォトマスク面内の各位置に応じたオフセット補正の一例を示す。An example of offset correction according to each position in the photomask surface of this invention is shown. (a)及び(b)は、図2(a)及び(b)の面内のパターン寸法の変動バラツキを示すフォトマスクに、図3に示す面内の各位置に応じたオフセット補正をかけてショットサイズを変更してパターン描画して得られたフォトマスク200の面内のパターン寸法の変動バラツキを示すもので、(a)は、フォトマスク面内を36分割したときのパターン寸法の変動バラツキを模式的に示す。(b)は、フォトマスクの面内を36分割したときのパターン寸法の変動バラツキのデータを示す。(A) and (b) apply an offset correction corresponding to each position in the plane shown in FIG. 3 to the photomask showing the variation in pattern dimensions in the plane of FIGS. 2 (a) and 2 (b). FIG. 6 shows variation in the pattern dimension in the surface of the photomask 200 obtained by changing the shot size and drawing the pattern. FIG. 5A shows the variation in pattern dimension when the photomask surface is divided into 36 parts. Is shown schematically. (B) shows variation data of the pattern dimension when the in-plane of the photomask is divided into 36 parts. 描画を開始してから終了するまでの真空中のPED(Post Exposure Delay)によるパターン寸法変動例に対して、本発明の請求項に係る描画開始からの経過時間にしたがって、電子ビーム描画装置のショットサイズに付加するオフセット値を漸次減少しながらオフセット補正した一例を示す。The pattern size variation example according to PED (Post Exposure Delay) in a vacuum from the start to the end of the drawing, in accordance with the elapsed time from the writing start according to claim 1 of the present invention, the electron beam drawing apparatus An example of offset correction while gradually decreasing the offset value added to the shot size is shown.

発明の実施の形態に付き説明する。
図1(a)〜(c)は、1μmのショットサイズに対し1nm、−1nmのオフセット補正した場合のショットサイズの変化を示す。
図1(a)は、オフセット補正なしの1μmのショットサイズを示す。図1(b)は、1μmのショットサイズに対し、−1nmのオフセット補正した場合の0.999μmのショットサイズを示し、ショット間には0.2nmの隙間が空くことになる。図1(c)は、1μmのショットサイズに対し、1nmのオフセット補正した場合の1.001μmのショットサイズを示し、ショット間には0.1nmのオーバーラップができることになる。このように、1μmのショットサイズに対し1nm、−1nmのオフセット補正した場合ショット間に隙間が空いたり、2重露光になったりするが、1〜2nm程度のズレで有れば、パターン形状に影響を及ぼすことはない。
An embodiment of the invention will be described.
FIGS. 1A to 1C show changes in shot size when offset correction of 1 nm and −1 nm is performed on a shot size of 1 μm.
FIG. 1A shows a shot size of 1 μm without offset correction. FIG. 1B shows a shot size of 0.999 μm when an offset correction of −1 nm is performed for a shot size of 1 μm, and a gap of 0.2 nm is left between shots. FIG. 1C shows a shot size of 1.001 μm when an offset correction of 1 nm is performed with respect to a shot size of 1 μm, and an overlap of 0.1 nm can be made between shots. As described above, when the offset correction of 1 nm and −1 nm is performed for the shot size of 1 μm, there is a gap between shots or double exposure, but if the deviation is about 1 to 2 nm, the pattern shape is changed. There is no effect.

図2(a)及び(b)は、フォトマスク面内のパターン寸法の変動バラツキの一例を示すもので、図2(a)は、フォトマスク面内を36分割したときのパターン寸法の変動バ
ラツキを模式的に、図2(b)は、フォトマスクの面内を36分割したときのパターン寸法の変動バラツキをデータでそれぞれ示したもので、このフォトマスク面内のパターン寸法の変動バラツキレンジは2nmである。
2 (a) and 2 (b) show an example of variation in the pattern dimension in the photomask surface. FIG. 2 (a) shows the variation in pattern dimension when the photomask surface is divided into 36 parts. FIG. 2B schematically shows variation in the pattern dimension when the in-plane of the photomask is divided into 36 by data, and the variation range of the pattern dimension in the photomask plane is 2 nm.

図3は、フォトマスク面内の各位置に応じたオフセット補正の一例を示すもので、ここでは、フォトマスク面内を3×3の9分割して、各位置の1μmのショットサイズに対して−1nm、1nmのオフセット補正をかけて得られた各位置のショットサイズの具体例を示す。   FIG. 3 shows an example of offset correction according to each position in the photomask surface. Here, the inside of the photomask surface is divided into 9 of 3 × 3, and the shot size is 1 μm at each position. Specific examples of shot sizes at respective positions obtained by performing offset correction of −1 nm and 1 nm will be shown.

図4(a)及び(b)は、図2(a)及び(b)の面内のパターン寸法の変動バラツキを示すフォトマスクに、図3に示す面内の各位置に応じたオフセット補正をかけてショットサイズを変更してパターン描画して得られたフォトマスク200の面内のパターン寸法の変動バラツキを示す。このように、フォトマスク面内の各位置に応じたオフセット補正をかけてショットサイズを変更してパターン描画することにより、オフセット補正をかけないときに面内のパターン寸法の変動バラツキが2nm有ったものが、0.8nmに改善される。オフセット補正エリアを細かく分割すれば、さらなる面内のパターン寸法の変動バラツキの改善を図ることができる。   4 (a) and 4 (b) apply offset correction corresponding to each position in the plane shown in FIG. 3 to the photomask showing the variation in the pattern dimensions in the plane in FIGS. 2 (a) and 2 (b). The variation in the pattern dimension in the surface of the photomask 200 obtained by changing the shot size and drawing the pattern is shown. In this way, by performing offset drawing according to each position in the photomask surface and changing the shot size to draw the pattern, there is 2 nm variation variation in the pattern size in the surface when no offset correction is applied. Is improved to 0.8 nm. If the offset correction area is divided finely, it is possible to further improve the variation in the pattern dimension in the plane.

図5は、描画を開始してから終了するまでの真空中のPED(Post Exposure Delay)によるパターン寸法変動例に対して、請求項1に係る描画開始からの経過時間にしたがって、電子ビーム描画装置のショットサイズに付加するオフセット値を漸次減少しながらオフセット補正した一例を示すものである。y軸に各描画時間におけるパターン寸法の変動量を、x軸に描画開始からの経過時間をそれぞれ示す。
図5の補正なしのグラフでは、描画開始から20時間後のパターン寸法の変動量が2.0nm発生している。このため、補正ありのグラフでは、1時間ごとにショットサイズを0.1nmづつ小さくするオフセット補正をいれることで、描画終了後のパターン寸法変動量を0.1nm以内に制御することができ、結果として、パターン描画して得られたフォトマスクの面内のパターン寸法の変動バラツキを抑えることができる。
FIG. 5 shows an electron beam drawing apparatus according to an elapsed time from the start of drawing according to claim 1 for an example of pattern dimension variation due to PED (Post Exposure Delay) in vacuum from the start to the end of drawing. 3 shows an example of offset correction while gradually decreasing the offset value added to the shot size. The y-axis shows the variation in pattern dimension at each drawing time, and the x-axis shows the elapsed time from the start of drawing.
In the uncorrected graph of FIG. 5, the variation amount of the pattern dimension 20 hours after the start of drawing occurs 2.0 nm. For this reason, in the graph with correction, an offset correction that reduces the shot size by 0.1 nm every hour can be used to control the pattern dimension fluctuation amount after drawing to within 0.1 nm. As described above, variation in the pattern dimension in the surface of the photomask obtained by pattern drawing can be suppressed.

100、200・・・フォトマスクのパターン寸法の変動バラツキ
110・・・フォトマスク面内の各位置に応じたオフセット補正の一例
100, 200: Variation in pattern size of photomask 110: Example of offset correction according to each position in the photomask surface

Claims (1)

電子線によるフォトマスクのパターン描画において、描画開始からの経過時間にしたがって、電子ビーム描画装置のショットサイズに付加するオフセット値を漸次増加、もしくは減少させるオフセット補正を行い、ショットサイズを変更してパターン描画することを特徴とするフォトマスクのパターン描画方法。   In photomask pattern drawing with an electron beam, offset correction is performed to gradually increase or decrease the offset value added to the shot size of the electron beam lithography system according to the elapsed time from the start of drawing, and the pattern is changed by changing the shot size. A photomask pattern drawing method characterized by drawing.
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