JP5188644B2 - Generation method of original data, original data generation method, program and processing device for generating original data - Google Patents
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Description
本発明は、原版データの生成方法、原版作成方法、原版データを作成するためのプログラム及び処理装置に関する。 The present invention relates to a method for generating original data, an original creating method, a program for creating original data, and a processing apparatus.
フォトリソグラフィー(焼き付け)技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体デバイスを製造する際に、露光装置が使用されている。露光装置は、原版であるマスク(レチクル)に描画された回路パターンを投影光学系によってウエハ等の基板に投影して回路パターンを転写する。近年では、半導体デバイスの微細化が進み、露光装置においては、露光波長(露光光の波長)よりも小さい寸法を有するパターンの形成が必要となってきている。但し、このような微細なパターンに対しては、光の回折の影響が顕著に現れてしまうため、パターンの輪郭(パターン形状)がそのままウエハに形成されず、パターンの角部が丸くなったり、パターンの長さが短くなったりするなど形状精度が大幅に劣化してしまう。 An exposure apparatus is used when a fine semiconductor device such as a semiconductor memory or a logic circuit is manufactured by using a photolithography technique. The exposure apparatus projects a circuit pattern drawn on a mask (reticle) that is an original plate onto a substrate such as a wafer by a projection optical system to transfer the circuit pattern. In recent years, miniaturization of semiconductor devices has progressed, and in an exposure apparatus, it is necessary to form a pattern having a dimension smaller than the exposure wavelength (exposure light wavelength). However, for such a fine pattern, the influence of light diffraction will appear remarkably, so the outline of the pattern (pattern shape) is not formed on the wafer as it is, the corners of the pattern are rounded, The shape accuracy is greatly deteriorated, for example, the length of the pattern is shortened.
そこで、近年では、ウエハに形成されるパターンの形状精度の劣化を低減するために、パターン形状を補正する処理(所謂、光近接効果補正(OPC:Optical Proximity Correction))を施してマスクパターンが設計されている。OPCは、マスクパターンの一要素ごとに、その形状や周囲の要素の影響を考慮して、ルールベースや光シミュレーションを用いたモデルベースでパターン形状を補正する。 Therefore, in recent years, in order to reduce the deterioration of the shape accuracy of the pattern formed on the wafer, the mask pattern is designed by performing a process for correcting the pattern shape (so-called optical proximity correction (OPC)). Has been. OPC corrects the pattern shape for each element of the mask pattern in consideration of the shape and the influence of surrounding elements on the basis of a model using a rule base or optical simulation.
光シミュレーションを用いたモデルベースでは、所望の転写パターンが得られるまでマスクパターンを変形させていくが、その追い込み方として様々な方法が提案されている。例えば、光学像が部分的に膨らんでいればその分だけマスクパターンを細くし、光学像が部分的に細くなっていればその分だけマスクパターンを膨らませて光学像を再計算し、マスクパターンを次第に追い込んでいく方法、所謂、逐次改善法が提案されている。また、遺伝的アルゴリズムを用いてマスクパターンを追い込んでいく方法も提案されている。更には、解像しない大きさの補助パターンを挿入する方法も提案されている。 In the model base using the optical simulation, the mask pattern is deformed until a desired transfer pattern is obtained. For example, if the optical image is partially inflated, the mask pattern is thinned accordingly, and if the optical image is partially thinned, the mask pattern is inflated accordingly and the optical image is recalculated, and the mask pattern is A method of gradually pursuing, a so-called sequential improvement method has been proposed. A method for driving a mask pattern using a genetic algorithm is also proposed. Furthermore, a method of inserting an auxiliary pattern having a size that is not resolved has been proposed.
特許文献1及び非特許文献1は、補助パターンをどのように挿入するべきかを数値計算で導出する技術を開示している。かかる技術では、インターフェレンスマップ(Interference map、以下、「干渉マップ」と称する)を数値計算で求め、マスク上で互いに干渉する位置(領域)と干渉を打ち消しあう位置(領域)とを導出する。そして、干渉マップにおいて干渉する位置には、所望パターンを通過した光の位相と補助パターンを通過した光の位相が等しくなるような補助パターンを挿入する。また、干渉マップにおいて干渉を打ち消し合う位置には、所望パターンを通過した光の位相と補助パターンを通過した光の位相の差が180度になるような補助パターンを挿入する。その結果、所望パターンを通過した光と補助パターンを通過した光は強く干渉し、所望パターンを精度よく露光することができる。なお、マスク面とウエハ面とは結像関係にあるため、干渉マップは像面での振幅を求めているとみなすこともできる。また、所望パターンとは、マスク上に存在する要素であって、ウエハに転写される要素(主パターン)である。 Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 disclose a technique for deriving how to insert an auxiliary pattern by numerical calculation. In such a technique, an interference map (hereinafter referred to as “interference map”) is obtained by numerical calculation, and a position (region) that interferes with each other on the mask and a position (region) that cancels interference are derived. . Then, an auxiliary pattern is inserted at the position where interference occurs in the interference map so that the phase of light passing through the desired pattern is equal to the phase of light passing through the auxiliary pattern. In addition, an auxiliary pattern is inserted at a position where the interference is canceled in the interference map so that the difference between the phase of the light passing through the desired pattern and the phase of the light passing through the auxiliary pattern becomes 180 degrees. As a result, the light that has passed through the desired pattern and the light that has passed through the auxiliary pattern interfere strongly, and the desired pattern can be accurately exposed. Since the mask surface and the wafer surface are in an imaging relationship, the interference map can be regarded as obtaining the amplitude on the image surface. The desired pattern is an element present on the mask and is an element (main pattern) transferred to the wafer.
回路パターンは、ラインパターン(配線パターン)とコンタクトホールパターンに大別することができる。 Circuit patterns can be broadly divided into line patterns (wiring patterns) and contact hole patterns.
特許文献1に開示された技術は、ラインパターンを大きさのない線で、コンタクトホールパターンを大きさのない点で近似して補助パターンのみを求める技術であるため、主パターンの形状を求めることができない。そこで、補助パターンの位置、形状及び大きさなどを求めてから、主パターンを新たに求めなければならない。主パターンの光近接効果補正においては、近似した空中像ではなく、近似していない空中像からモデルベースで求める方法が一般的である。従って、特許文献1では、主パターンや補助パターンを含むマスクパターンを得るために近似していない空中像計算を何回も計算しなければならず、多大な計算時間を要してしまうという問題がある。 Since the technique disclosed in Patent Document 1 is a technique for obtaining only an auxiliary pattern by approximating a contact hole pattern with a line having an unsized size and a contact hole pattern having no size, the shape of the main pattern is obtained. I can't. Therefore, after obtaining the position, shape, size, etc. of the auxiliary pattern, the main pattern must be newly obtained. In the optical proximity effect correction of the main pattern, a method of obtaining a model base from a non-approximate aerial image instead of an approximate aerial image is common. Therefore, in patent document 1, in order to obtain the mask pattern containing a main pattern and an auxiliary pattern, the aerial image calculation which is not approximated must be calculated many times, and there is a problem that much calculation time is required. is there.
また、特許文献1では、補助パターンを求める際に、主パターンを線や点で近似しているために、主パターンと補助パターンとの光近接効果の相互作用が考慮されていない。従って、後から求められた光近接効果補正が施された主パターンが、先に求められた補助パターンに対して光近接効果をおよぼしてしまう。その結果、予期していた補助パターンの効果が得られなかったり、補助パターンが悪影響を与えてしまったりする場合がある。特に、ラインパターンにおいては、主パターンのライン先端部分や曲がった部分で光近接効果補正による形状変化が大きく、補助パターンの挿入が非常に難しい。 Further, in Patent Document 1, since the main pattern is approximated by a line or a point when the auxiliary pattern is obtained, the interaction of the optical proximity effect between the main pattern and the auxiliary pattern is not considered. Therefore, the main pattern subjected to the optical proximity effect correction obtained later exerts the optical proximity effect on the previously obtained auxiliary pattern. As a result, the expected effect of the auxiliary pattern may not be obtained, or the auxiliary pattern may have an adverse effect. In particular, in the line pattern, the shape change due to the optical proximity effect correction is large at the line tip portion or the bent portion of the main pattern, and it is very difficult to insert the auxiliary pattern.
そこで、本発明は、微細なパターンを精度よく形成する原版のデータを生成する生成方法を提供することを例示的目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a generation method for generating original data for accurately forming a fine pattern.
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての生成方法は、光源からの光を用いて原版を照明する照明光学系と、前記原版のパターンの像を基板に投影する投影光学系とを備える露光装置に用いられる前記原版のデータをコンピュータによって生成する生成方法であって、前記投影光学系の瞳面における光強度分布を表す関数と前記投影光学系の瞳関数とに基づいて2次元相互透過係数を求めるステップと、前記2次元相互透過係数と前記投影光学系の物体面におけるパターンとに基づいて、前記投影光学系の像面に形成される近似空中像を算出する第1算出ステップと、前記第1算出ステップで算出された近似空中像から2次元像を抽出する2次元像抽出ステップと、前記2次元像抽出ステップで抽出された2次元像に基づいて前記原版の主パターンの形状を変更して前記主パターンを決定する主パターン決定ステップと、該決定された主パターンについて、前記像面に形成される近似空中像を算出する第2算出ステップと、前記第2算出ステップで算出された近似空中像から前記主パターンが前記像面に投影される領域を除いた領域において、光強度がピークとなるピーク部分を抽出するピーク部分抽出ステップと、該抽出されたピーク部分の光強度に基づいて補助パターンを決定する補助パターン決定ステップと、該決定された補助パターンを該抽出されたピーク部分に対応する前記原版の部分に挿入して、該決定された主パターンと補助パターンとを含むパターンのデータを前記原版のデータとして生成する生成ステップとを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a generation method as one aspect of the present invention includes an illumination optical system that illuminates an original using light from a light source, and a projection optical system that projects an image of the pattern on the original onto a substrate. A generation method for generating data of the original used in an exposure apparatus including a computer based on a function representing a light intensity distribution on a pupil plane of the projection optical system and a pupil function of the projection optical system A first calculation step of calculating an approximate aerial image formed on the image plane of the projection optical system based on the two-dimensional mutual transmission coefficient and the pattern on the object plane of the projection optical system; A two-dimensional image extraction step for extracting a two-dimensional image from the approximate aerial image calculated in the first calculation step, and the two-dimensional image extracted in the two-dimensional image extraction step. A main pattern determining step of determining the main pattern by changing the shape of the main pattern of the plate; a second calculating step of calculating an approximate aerial image formed on the image plane for the determined main pattern; A peak portion extraction step for extracting a peak portion where the light intensity reaches a peak in a region excluding the region where the main pattern is projected onto the image plane from the approximate aerial image calculated in the second calculation step; An auxiliary pattern determining step for determining an auxiliary pattern based on the light intensity of the peak portion, and inserting the determined auxiliary pattern into the portion of the original plate corresponding to the extracted peak portion. And generating a pattern data including a pattern and an auxiliary pattern as the original data.
本発明の別の側面としてのプログラムは、上述の生成方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。 A program according to another aspect of the present invention causes a computer to execute the above-described generation method.
本発明の更に別の側面としての原版作成方法は、上述の生成方法で生成されたデータに基づいて原版を作成することを特徴とする。 According to still another aspect of the present invention, there is provided a method for creating an original based on the data generated by the above-described generation method.
本発明の別の側面としての処理装置は上述の生成方法を実行することを特徴とする。 A processing apparatus according to another aspect of the present invention is characterized by executing the above-described generation method.
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。 Further objects and other features of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
本発明によれば、例えば、微細なパターンを精度よく形成する原版のデータを生成する生成方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the production | generation method which produces | generates the data of the original plate which forms a fine pattern accurately can be provided, for example.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材には同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In each figure, the same reference numerals are assigned to the same members, and duplicate descriptions are omitted.
本発明は、IC、LSIなどの半導体チップ、液晶パネルなどの表示素子、磁気ヘッドなどの検出素子、CCDなどの撮像素子といった各種デバイスの製造やマイクロメカニクスで用いられる原版のデータ(マスクパターン)を生成する際に適用することができる。ここで、マイクロメカニクスとは、半導体集積回路製造技術を微細構造体の製作に応用して高度な機能を有するミクロン単位の機械システムを作成する技術やかかる機械システム自体をいう。本発明は、例えば、開口数(NA)の大きな投影光学系を備える露光装置や投影光学系とウエハとの間を液体で満たす液浸露光装置に用いられる原版のデータ(マスクパターン)の生成に好適である。 The present invention provides original data (mask pattern) used in the manufacture of various devices such as semiconductor chips such as IC and LSI, display elements such as liquid crystal panels, detection elements such as magnetic heads, and imaging elements such as CCDs, and micromechanics. It can be applied when generating. Here, the micromechanics refers to a technique for creating a micron-scale mechanical system having advanced functions by applying a semiconductor integrated circuit manufacturing technique to the manufacture of a fine structure, or the mechanical system itself. The present invention is, for example, for generating original data (mask pattern) used in an exposure apparatus having a projection optical system having a large numerical aperture (NA) or an immersion exposure apparatus that fills a space between the projection optical system and the wafer with a liquid. Is preferred.
本発明で開示される概念は、数学的にモデル化することができる。従って、本発明は、コンピュータ・システムのソフトウエア機能として実装可能である。 The concepts disclosed in the present invention can be modeled mathematically. Accordingly, the present invention can be implemented as a software function of a computer system.
コンピュータ・システムのソフトウエア機能は、実行可能なソフトウエア・コードを有するプログラミングを含み、本実施形態では、微細なパターンを精度よく形成する原版のデータ(マスクデータ)を生成することができる。ソフトウエア・コードは、コンピュータ・システムのプロセッサによって実行される。ソフトウエア・コード動作中において、コード又は関連データ記録は、コンピュータ・プラットフォーム内に格納される。但し、ソフトウエア・コードは、他の場所に格納される、或いは、適切なコンピュータ・システムにロードされることもある。従って、ソフトウエア・コードは、1つ又は複数のモジュールとして、少なくとも1つのコンピュータ読み取り可能な記録媒体で保持することができる。本発明は、上述したコードという形式で記述され、1つ又は複数のソフトウエア製品として機能させることができる。 The software function of the computer system includes programming having executable software code, and in this embodiment, original data (mask data) that forms a fine pattern with high accuracy can be generated. The software code is executed by the processor of the computer system. During software code operation, the code or associated data record is stored within the computer platform. However, the software code may be stored elsewhere or loaded into a suitable computer system. Thus, the software code can be held on at least one computer readable recording medium as one or more modules. The present invention is described in the form of the code described above and can function as one or more software products.
図1は、本発明の一側面としての生成方法を実行する処理装置1の構成を示す概略ブロック図である。かかる生成方法は、原版(マスク)のデータを生成する。 FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a processing apparatus 1 that executes a generation method according to one aspect of the present invention. This generation method generates original (mask) data.
処理装置1は、例えば、汎用のコンピュータで構成され、図1に示すように、バス配線10と、制御部20と、表示部30と、記憶部40と、入力部50と、媒体インターフェース60とを有する。 The processing device 1 is configured by, for example, a general-purpose computer, and as illustrated in FIG. 1, a bus wiring 10, a control unit 20, a display unit 30, a storage unit 40, an input unit 50, a medium interface 60, and the like. Have
バス配線10は、制御部20、表示部30、記憶部40、入力部50及び媒体インターフェース60を相互に接続する。 The bus wiring 10 connects the control unit 20, the display unit 30, the storage unit 40, the input unit 50, and the medium interface 60 to each other.
制御部20は、CPU、GPU、DSP又はマイコンで構成され、一時記憶のためのキャッシュメモリなどを含む。制御部20は、入力部50を介してユーザから入力されるマスクデータ生成プログラム401の起動命令に基づいて、記憶部40に記憶されたマスクデータ生成プログラム401を起動して実行する。制御部20は、記憶部40に記憶されたデータを用いて、後述するマスクデータの作成方法に伴う演算を実行する。 The control unit 20 includes a CPU, GPU, DSP, or microcomputer, and includes a cache memory for temporary storage. The control unit 20 activates and executes the mask data generation program 401 stored in the storage unit 40 based on the activation command of the mask data generation program 401 input from the user via the input unit 50. The control unit 20 uses the data stored in the storage unit 40 to perform operations associated with a mask data creation method described later.
表示部30は、例えば、CRTディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示デバイスで構成される。表示部30は、例えば、マスクデータ生成プログラム401の実行に関連する情報(例えば、後述する近似空中像の2次元像410やマスクデータ408など)を表示する。 The display unit 30 is configured by a display device such as a CRT display or a liquid crystal display, for example. The display unit 30 displays, for example, information related to the execution of the mask data generation program 401 (for example, a two-dimensional image 410 of an approximate aerial image and mask data 408 described later).
記憶部40は、例えば、メモリやハードディスクで構成される。記憶部40は、媒体インターフェース60に接続された記憶媒体70から提供されるマスクデータ生成プログラム401を記憶する。 The storage unit 40 is configured by, for example, a memory or a hard disk. The storage unit 40 stores a mask data generation program 401 provided from the storage medium 70 connected to the medium interface 60.
記憶部40は、マスクデータ生成プログラム401を実行する際の入力情報として、パターンデータ402と、有効光源情報403と、NA情報404と、λ情報405と、収差情報406と、レジスト情報407を記憶する。また、記憶部40は、マスクデータ生成プログラム401を実行した後の出力情報として、マスクデータ(原版のデータ)408を記憶する。更に、記憶部40は、マスクデータ生成プログラム401の実行中の一時記憶情報として、近似空中像409、近似空中像の2次元像410、変形パターンデータ(主パターンと補助パターン)411を記憶する。 The storage unit 40 stores pattern data 402, effective light source information 403, NA information 404, λ information 405, aberration information 406, and resist information 407 as input information when executing the mask data generation program 401. To do. Further, the storage unit 40 stores mask data (original data) 408 as output information after the mask data generation program 401 is executed. Further, the storage unit 40 stores an approximate aerial image 409, a two-dimensional image 410 of the approximate aerial image, and deformation pattern data (main pattern and auxiliary pattern) 411 as temporary storage information during execution of the mask data generation program 401.
マスクデータ生成プログラム401は、露光装置に用いられるマスクのパターンや空間光変調器(SLM)のパターン形成部で形成されるパターンなどのデータを示すマスクデータ408を生成するプログラムである。ここで、パターンは閉じた図形で形成され、それらの集合体でマスク全体のパターンが構成される。 The mask data generation program 401 is a program for generating mask data 408 indicating data such as a mask pattern used in an exposure apparatus and a pattern formed by a pattern forming unit of a spatial light modulator (SLM). Here, the pattern is formed by a closed figure, and the pattern of the entire mask is composed of the aggregate.
パターンデータ402は、集積回路などの設計において、レイアウト設計されたパターン(ウエハに形成する所望パターンであり、レイアウトパターン又は目標パターンと呼ばれる)のデータである。 The pattern data 402 is data of a layout-designed pattern (a desired pattern to be formed on a wafer, called a layout pattern or a target pattern) in designing an integrated circuit or the like.
有効光源情報403は、露光装置の投影光学系の瞳面に形成される光強度分布(有効光源)及び偏光に関する情報である。 The effective light source information 403 is information regarding the light intensity distribution (effective light source) and polarization formed on the pupil plane of the projection optical system of the exposure apparatus.
NA情報404は、露光装置の投影光学系の像面側の開口数(NA)に関する情報である。 The NA information 404 is information regarding the numerical aperture (NA) on the image plane side of the projection optical system of the exposure apparatus.
λ情報405は、露光装置の光源から射出される光(露光光)の波長に関する情報である。 The λ information 405 is information regarding the wavelength of light (exposure light) emitted from the light source of the exposure apparatus.
収差情報406は、露光装置の投影光学系の収差に関する情報である。 The aberration information 406 is information related to the aberration of the projection optical system of the exposure apparatus.
レジスト情報407は、ウエハに塗布されるレジストに関する情報である。 The resist information 407 is information regarding the resist applied to the wafer.
マスクデータ408は、マスクデータ生成プログラム401を実行することによって生成される実際の原版であるマスクのパターンを示すデータである。 The mask data 408 is data indicating a mask pattern which is an actual original generated by executing the mask data generation program 401.
近似空中像409は、マスクデータ生成プログラム401の実行中に生成され、ウエハ面において、主要な回折光との干渉で形成される近似的な空中像の分布を示したものである。 The approximate aerial image 409 is generated during execution of the mask data generation program 401, and shows an approximate aerial image distribution formed by interference with main diffracted light on the wafer surface.
2次元像410は、マスクデータ生成プログラム401の実行中に生成され、近似空中像409を基準スライス値で切断した際の2次元像である。 The two-dimensional image 410 is a two-dimensional image that is generated during execution of the mask data generation program 401 and is obtained by cutting the approximate aerial image 409 with a reference slice value.
変形パターンデータ411は、マスクデータ生成プログラム401を実行することで変形される主パターンと、マスクデータ生成プログラム401を実行することで挿入される補助パターンとを含むデータである。 The deformation pattern data 411 is data including a main pattern that is deformed by executing the mask data generation program 401 and an auxiliary pattern that is inserted by executing the mask data generation program 401.
なお、パターンデータ402、マスクデータ408及び変形パターンデータ411は、主パターン及び補助パターンの位置、大きさ、形状、透過率、位相情報などを含む。また、パターンデータ402、マスクデータ408及び変形パターンデータ411は、主パターン及び補助パターンの存在しない領域(背景)の透過率や位相情報なども含む。 Note that the pattern data 402, the mask data 408, and the deformation pattern data 411 include the position, size, shape, transmittance, phase information, and the like of the main pattern and the auxiliary pattern. Further, the pattern data 402, the mask data 408, and the deformation pattern data 411 include the transmittance and phase information of an area (background) where the main pattern and the auxiliary pattern do not exist.
入力部50は、例えば、キーボードやマウスなどを含む。ユーザは、入力部50を介して、マスクデータ生成プログラム401の入力情報などを入力することが可能である。 The input unit 50 includes, for example, a keyboard and a mouse. The user can input input information of the mask data generation program 401 through the input unit 50.
媒体インターフェース60は、例えば、フロッピー(登録商標)ディスクドライブ、CD−ROMドライブやUSBインターフェースなどを含み、記憶媒体70と接続可能に構成される。なお、記憶媒体70は、フロッピー(登録商標)ディスク、CD−ROMやUSBメモリなどであり、マスクデータ生成プログラム401や処理装置1が実行するその他のプログラムを提供する。 The medium interface 60 includes, for example, a floppy (registered trademark) disk drive, a CD-ROM drive, a USB interface, and the like, and is configured to be connectable to the storage medium 70. The storage medium 70 is a floppy (registered trademark) disk, CD-ROM, USB memory, or the like, and provides a mask data generation program 401 and other programs executed by the processing device 1.
以下、図2を参照して、処理装置1の制御部20がマスクデータ生成プログラムを実行してマスクデータを生成する処理について説明する。 Hereinafter, a process in which the control unit 20 of the processing apparatus 1 executes the mask data generation program to generate mask data will be described with reference to FIG.
ステップS102において、制御部20は、入力情報(パターンデータ、有効光源情報、NA情報、λ情報、収差情報、レジスト情報)に基づいて近似空中像(即ち、目標パターンの近似空中像)を算出する。なお、入力情報(パターンデータ、有効光源情報、NA情報、λ情報、収差情報、レジスト情報)は、入力部50を介してユーザから入力され、記憶部40に記憶されているものとする。 In step S102, the control unit 20 calculates an approximate aerial image (that is, an approximate aerial image of the target pattern) based on the input information (pattern data, effective light source information, NA information, λ information, aberration information, and resist information). . The input information (pattern data, effective light source information, NA information, λ information, aberration information, registration information) is input from the user via the input unit 50 and stored in the storage unit 40.
ステップS102において、空中像を厳密に算出しないで近似空中像を算出する理由は2つある。1つ目の理由は、近似空中像を算出する時間が厳密な空中像を算出する時間よりも圧倒的に少なくてすむからである。2つ目の理由は、近似空中像ではパターンの干渉性が強調され、光近接効果の様子がわかりやすいからである。 In step S102, there are two reasons for calculating the approximate aerial image without strictly calculating the aerial image. The first reason is that the time for calculating the approximate aerial image can be much less than the time for calculating the exact aerial image. The second reason is that in the approximate aerial image, the coherence of the pattern is emphasized, and the state of the optical proximity effect is easy to understand.
近似空中像を算出する方法は従来から種々開示されているが、例えば、特許文献1における干渉マップを変形することで、近似空中像を算出することができる。相互透過係数(TCC:Transmission Cross Coefficient)を特異値分解し、第i番目の固有値をλi、第i番目の固有関数をΦi(f、g)とする。但し、(f、g)は、投影光学系の瞳面の座標である。なお、TCCは、有効光源の可干渉性(マスク面上の距離に応じた干渉の度合い)を示す。特許文献1によれば、干渉マップe(x、y)は、複数の固有関数の足し合わせであるとされており、以下の数式1で表すことができる。 Various methods for calculating an approximate aerial image have been disclosed in the past. For example, an approximate aerial image can be calculated by modifying the interference map in Patent Document 1. A singular value decomposition is performed on a transmission cross coefficient (TCC), and the i-th eigenvalue is set to λ i and the i-th eigenfunction is set to Φ i (f, g). However, (f, g) are the coordinates of the pupil plane of the projection optical system. TCC indicates the coherence of the effective light source (the degree of interference according to the distance on the mask surface). According to Patent Document 1, the interference map e (x, y) is assumed to be a sum of a plurality of eigenfunctions, and can be expressed by the following Equation 1.
式1において、FTはフーリエ変換を表す。また、通常、N’は1である。 In Equation 1, FT represents a Fourier transform. In general, N ′ is 1.
特許文献1では、パターンを点や線に置換し、干渉マップとコンボリューションをとることでマスク全体の干渉マップを導出している。従って、干渉マップe(x、y)は単純な干渉性を示している。 In Patent Literature 1, an interference map of the entire mask is derived by replacing the pattern with dots and lines and taking the convolution with the interference map. Therefore, the interference map e (x, y) shows simple coherence.
但し、干渉マップe(x、y)はマスクのパターン(外形形状等)を考慮していないため、近似空中像の算出に用いる場合には、マスクのパターンを考慮した干渉マップe’(x、y)を導出しなければならない。 However, since the interference map e (x, y) does not consider the mask pattern (outer shape, etc.), when used for calculating the approximate aerial image, the interference map e ′ (x, y taking into account the mask pattern). y) must be derived.
そこで、TCCを特異値分解し、第i番目の固有値をλi、第i番目の固有関数をΦi(f、g)、マスクのパターンの回折光分布をa(f、g)とする。この場合、以下の数式2から、マスクのパターンを考慮した干渉マップe’(x、y)を導出することができる。 Therefore, TCC is subjected to singular value decomposition, the i-th eigenvalue is λ i , the i-th eigenfunction is Φ i (f, g), and the diffracted light distribution of the mask pattern is a (f, g). In this case, an interference map e ′ (x, y) in consideration of the mask pattern can be derived from Equation 2 below.
数式2に示す干渉マップe’(x、y)を用いることで、近似空中像を算出することができる。 By using the interference map e ′ (x, y) shown in Expression 2, an approximate aerial image can be calculated.
また、TCCを特異値(固有値)分解することなく近似空中像を計算する方法について説明する。半導体露光装置におけるマスクパターンとウエハパターンの関係は、部分コヒーレント結像の関係にある。部分コヒーレント結像では、マスク面での可干渉性を知るために有効光源の情報が必要となる。ここで、可干渉性はマスク面上の距離に応じた干渉の度合いを表す。 A method for calculating an approximate aerial image without decomposing TCC into singular values (eigenvalues) will be described. The relationship between the mask pattern and the wafer pattern in the semiconductor exposure apparatus is a partial coherent imaging relationship. In partial coherent imaging, information on the effective light source is required to know the coherence on the mask surface. Here, coherency represents the degree of interference according to the distance on the mask surface.
有効光源の可干渉性は、上述のTCCに組み込まれる。一般的にTCCは投影光学系の瞳面で定義され、有効光源、投影光学系の瞳関数、そして、投影光学系の瞳関数の複素共役の重なり部分である。瞳面の座標を(f、g)とする。有効光源を表現する関数をS(f、g)、瞳関数をP(f、g)とすれば、TCCは、 The coherency of the effective light source is built into the TCC described above. Generally, TCC is defined by the pupil plane of the projection optical system, and is an overlapping portion of an effective light source, a pupil function of the projection optical system, and a complex conjugate of the pupil function of the projection optical system. The coordinates of the pupil plane are (f, g). If the function representing the effective light source is S (f, g) and the pupil function is P (f, g), TCC is
と4次元の関数として表すことができる。但し、*は複素共役を表し、積分範囲は−∞から∞までである。投影光学系の収差、照明光の偏光、そして、レジスト情報などは瞳関数P(f、g)に組み込むことができるので、本明細書では、単に瞳関数と記述した場合に偏光、収差、そして、レジスト情報を含むことがある。 And a four-dimensional function. However, * represents a complex conjugate and the integration range is from −∞ to ∞. Since the aberration of the projection optical system, the polarization of the illumination light, the resist information, and the like can be incorporated into the pupil function P (f, g), in this specification, the polarization, aberration, and , May contain resist information.
TCCを用いて空中像を表現する関数I(x、y)を求めるには、マスクを表現する関数をフーリエ変換した関数、即ちマスクのスペクトル分布(回折光分布)を表現する関数をa(f、g)として、 In order to obtain a function I (x, y) that expresses an aerial image using TCC, a function that expresses a mask spectral distribution (diffracted light distribution) by a Fourier transform of a function that expresses a mask, that is, a (f , G)
のように4重積分すればよい。但し、*は複素共役を表し、積分範囲は−∞から∞である。M.Born and E.Wolf著,「Principles of Optics」,イギリス,Cambridge University Press,1999年,7th(extended)edition,p.554−632には、数式4の更に詳しい説明がある。 The quadruple integration may be performed as follows. However, * represents a complex conjugate and the integration range is from −∞ to ∞. M.M. Born and E.M. Wolf, “Principles of Optics”, Cambridge University Press, 1999, 7th (extended) edition, p. 554-632 has a more detailed explanation of Equation 4.
数式4をコンピュータを用いて直接計算をする場合は、離散化された変数を用い、次のように変形できる。 In the case of directly calculating Formula 4 using a computer, it can be transformed as follows using discretized variables.
但し、F−1は逆フーリエ変換を表す。Wf’,g’(f’’、g’’)は、ある固定の(f’、g’)に対して、 However, F- 1 represents an inverse Fourier transform. W f ′, g ′ (f ″, g ″) is fixed (f ′, g ′),
で定義される。ここでは(f’、g’)が固定なのでWf’,g’(f’’、g’’)は2次元関数で、本明細書では2次元相互透過係数と呼ぶ。2次元相互透過係数Wf’,g’(f’’、g’’)はコンピュータ計算における足し合わせループ時に、(f’、g’)の値が変わるたびに計算しなおされる。数式5では4次元関数であったTCCは必要なく、2重ループだけの計算でよい。したがって、2次元相互透過係数を用いることで計算時間の短縮化、計算量の縮小化(コンピュータメモリの増大防止)が可能となる。 Defined by Here, since (f ′, g ′) is fixed, W f ′, g ′ (f ″, g ″) is a two-dimensional function, and is referred to as a two-dimensional mutual transmission coefficient in this specification. The two-dimensional mutual transmission coefficient W f ′, g ′ (f ″, g ″) is recalculated every time the value of (f ′, g ′) changes during the addition loop in the computer calculation. In Equation 5, the TCC which is a four-dimensional function is not necessary, and only a double loop calculation is required. Therefore, by using the two-dimensional mutual transmission coefficient, the calculation time can be shortened and the calculation amount can be reduced (the increase in computer memory can be prevented).
数式5を書き換えれば、 If we rewrite Equation 5,
但し、 However,
である。数式7を用いた空中像計算方法を、本明細書では空中像分解法と呼び、座標(f’、g’)ごとに定義されるYf’,g’(x、y)を空中像の成分を表現する関数(空中像成分)と呼ぶ。 It is. The aerial image calculation method using Equation 7 is referred to as an aerial image decomposition method in this specification, and Y f ′, g ′ (x, y) defined for each coordinate (f ′, g ′) is defined as an aerial image. It is called a function (aerial image component) that expresses the component.
以下、数式3と数式6との違いを詳しく説明する。有効光源の中心は、瞳座標系の原点にあるとする。投影光学系の瞳関数P(f、g)を座標(f’、g’)だけずらした関数と、P(f、g)の複素共役関数P*(f、g)を座標(f’’、g’’)だけずらした関数と、有効光源を表現する関数とが重なっている部分の和がTCCと定義される。なお、P*(f、g)を投影光学系の瞳関数の複素共役関数と呼ぶこともある。 Hereinafter, the difference between Formula 3 and Formula 6 will be described in detail. The center of the effective light source is assumed to be at the origin of the pupil coordinate system. A function obtained by shifting the pupil function P (f, g) of the projection optical system by coordinates (f ′, g ′) and a complex conjugate function P * (f, g) of P (f, g) are represented by coordinates (f ″). , G '') and the sum of the portions where the function representing the effective light source overlaps is defined as TCC. Note that P * (f, g) may be called a complex conjugate function of the pupil function of the projection optical system.
一方、数式6のWf’,g’(f’’、g’’)は、P(f、g)のずれが一定量(f’、g’)のときに定義される。有効光源と瞳関数が重なっている部分と、P*(f、g)を(f’’、g’’)だけずらした関数と重なっている部分の和がWf’,g’(f’’、g’’)として定義される。 On the other hand, W f ′, g ′ (f ″, g ″) in Expression 6 is defined when the deviation of P (f, g) is a constant amount (f ′, g ′). The sum of the portion where the effective light source overlaps with the pupil function and the portion where P * (f, g) overlaps with the function shifted by (f ″, g ″) is W f ′, g ′ (f ′ ', G'').
Yf’,g’(x、y)も、P(f、g)のずれが一定量(f’、g’)のときに定義される。Wf’,g’(f’’、g’’)とマスクのスペクトル振幅(回折光振幅)を表現する関数を複素共役にした関数a*(f’’、g’’)とを掛け合わせて逆フーリエ変換する。そして、その逆フーリエ変換した関数に、瞳関数のずれに対応した斜入射効果を表す関数exp[−i2π(f’x+g’y)]と(f’、g’)における回折光の振幅a(f’、g’)を掛け合わせれば、Yf’,g’(x、y)が得られる。マスクの回折光振幅を表現する関数を複素共役にした関数を、マスクの回折光分布の複素共役関数と呼ぶ。 Y f ′, g ′ (x, y) is also defined when the deviation of P (f, g) is a constant amount (f ′, g ′). Multiplying W f ′, g ′ (f ″, g ″) by a function a * (f ″, g ″) that is a complex conjugate of the function expressing the spectral amplitude (diffracted light amplitude) of the mask. And inverse Fourier transform. Then, the inverse Fourier transform function is added to the functions exp [−i2π (f′x + g′y)] and (f ′, g ′) representing the oblique incidence effect corresponding to the pupil function deviation, and the amplitude a ( Multiplying f ′, g ′ ) yields Y f ′, g ′ (x, y). A function obtained by making the function expressing the diffracted light amplitude of the mask a complex conjugate is called a complex conjugate function of the diffracted light distribution of the mask.
以下、斜入射効果を表す関数exp[−i2π(f’x+g’y)]について説明する。exp[−i2π(f’x+g’y)]で表される平面波の進行方向と光軸の成す角度をθとする。sin2θ=(NA/λ)(f’2+g’2)の関係があるので、平面波の進行方向は光軸に対して傾いている。それゆえ、斜入射効果を表す。exp[−i2π(f’x+g’y)]は、瞳面上の(f’、g’)と、光軸が像面と交わる点を結ぶ方向に進行する平面波を表す関数とみなすこともできる。瞳面座標(f’、g’)における回折光振幅a(f’、g’)は定数であるので、(f’、g’)における回折光の振幅を掛け合わせるとは、定数倍していると言い換えることもできる。 The function exp [−i2π (f′x + g′y)] representing the oblique incidence effect will be described below. Let θ be the angle between the traveling direction of the plane wave represented by exp [−i2π (f′x + g′y)] and the optical axis. Since there is a relationship of sin 2 θ = (NA / λ) (f ′ 2 + g ′ 2 ), the traveling direction of the plane wave is inclined with respect to the optical axis. Therefore, it represents an oblique incidence effect. exp [−i2π (f′x + g′y)] can also be regarded as a function representing a plane wave that travels in a direction connecting (f ′, g ′) on the pupil plane and a point where the optical axis intersects the image plane. . Since the diffracted light amplitude a (f ′, g ′) at the pupil plane coordinates (f ′, g ′) is a constant, multiplying the amplitude of the diffracted light at (f ′, g ′) is multiplied by a constant. In other words,
次に空中像の近似について説明する。数式9のように、近似した空中像(以下、近似空中像)を表現する関数Iapp(x、y)を定義する。 Next, approximation of an aerial image will be described. As shown in Equation 9, a function I app (x, y) that represents an approximate aerial image (hereinafter, approximate aerial image) is defined.
このとき(f’、g’)の組み合わせは、全部でM通りあり、M’はM以下の整数であるとする。M’=1の場合、数式10のように、近似空中像はY0,0(x、y)を表す。M’=Mのときは数式7に対応し、完全な空中像を得ることができる。 At this time, there are M combinations of (f ′, g ′), and M ′ is an integer equal to or less than M. When M ′ = 1, the approximate aerial image represents Y 0,0 (x, y) as in Expression 10. When M ′ = M, this corresponds to Equation 7, and a complete aerial image can be obtained.
なお、a(0、0)は定数であり、W0,0(f’’、g’’)は有効光源を表現する関数と、瞳関数の複素共役関数との畳み込み積分である。なお、フーリエ変換と逆フーリエ変換は交換可能に使用されることがある。よって、Y0,0(x、y)は、有効光源を表現する関数と瞳関数または瞳関数の複素共役関数との畳み込み積分に、回折光分布または回折光分布の複素共役関数を掛けてフーリエ変換または逆フーリエ変換したものである。 Note that a (0, 0) is a constant, and W 0,0 (f ″, g ″) is a convolution integral of a function representing an effective light source and a complex conjugate function of a pupil function. Note that the Fourier transform and the inverse Fourier transform may be used interchangeably. Therefore, Y 0,0 (x, y) is Fourier obtained by multiplying the convolution integral of the function representing the effective light source and the pupil function or the complex conjugate function of the pupil function by the diffracted light distribution or the complex conjugate function of the diffracted light distribution. It has been transformed or inverse Fourier transformed.
このように近似空中像は数式9または10を用いて、空中像成分Yf‘,g’(x、y)のうち、M’がM以下の1つまたはふたつ以上を足し合わせた関数であるとする。以下の実施例では、数式9においてM’=1として空中像成分Yf‘,g’(x、y)のうちの1つ(数式10)を用いることで、近似空中像を算出する。但し、数式2を用いて近似空中像を算出することもできる。 As described above, the approximate aerial image is a function obtained by adding one or two or more of the aerial image components Y f ′, g ′ (x, y) whose M ′ is less than or equal to M using Equation 9 or 10. And In the following embodiment, an approximate aerial image is calculated by using one of the aerial image components Y f ′, g ′ (x, y) (Equation 10) with M ′ = 1 in Equation 9. However, an approximate aerial image can also be calculated using Equation 2.
次に、近似空中像の物理的意味について詳しく説明する。コヒーレント結像では、点像分布関数(点像の強度分布を表す関数)を決定することができる。点像分布関数が正の位置を開口部、負の位置を遮光部(もしくは、位相が180度の開口部)にすればフレネルレンズを作成することができる。こうして作成したフレネルレンズをマスクにしてコヒーレント照明すれば、孤立コンタクトホールを露光することができる。 Next, the physical meaning of the approximate aerial image will be described in detail. In coherent imaging, a point spread function (a function representing the intensity distribution of a point image) can be determined. If the point spread function has a positive position as an opening and a negative position as a light shielding part (or an opening having a phase of 180 degrees), a Fresnel lens can be created. An isolated contact hole can be exposed by coherent illumination using the Fresnel lens thus created as a mask.
フレネルレンズは、点像分布関数に基づいてコヒーレント照明時に定義できる。しかし、部分コヒーレント時は、点像分布関数を求めることはできない。部分コヒーレント結像では像面振幅を求めることができないからである。そのため、固有値分解法では、像面の振幅を近似していた。 A Fresnel lens can be defined during coherent illumination based on a point spread function. However, the point spread function cannot be obtained when partially coherent. This is because the image plane amplitude cannot be obtained by partial coherent imaging. Therefore, the eigenvalue decomposition method approximates the amplitude of the image plane.
しかし、上述の2次元相互透過係数を用いた算出方法の物理的意味は、固有値分解法とは異なる。まず、点像分布関数は、周波数応答特性(Modulation Transfer Function)のフーリエ変換で与えられる。コヒーレント照明時の周波数応答特性は、瞳関数と有効光源の畳み込み積分で与えられ、瞳関数そのものになる。また、インコヒーレント照明時の周波数応答特性は瞳関数の自己相関で与えられることはよく知られた事実である。インコヒーレント照明は露光装置においてσ=1の照明とみなすと、インコヒーレント照明時も、周波数応答特性は瞳関数の有効光源で与えられる。 However, the physical meaning of the calculation method using the above-described two-dimensional mutual transmission coefficient is different from the eigenvalue decomposition method. First, the point spread function is given by Fourier transform of a frequency transfer characteristic (Modulation Transfer Function). The frequency response characteristic at the time of coherent illumination is given by the convolution integral of the pupil function and the effective light source, and becomes the pupil function itself. It is a well-known fact that the frequency response characteristic during incoherent illumination is given by the autocorrelation of the pupil function. Assuming that incoherent illumination is illumination with σ = 1 in the exposure apparatus, the frequency response characteristic is given by an effective light source of the pupil function even during incoherent illumination.
そこで、部分コヒーレント照明時の周波数応答特性は、瞳関数と有効光源の畳み込み積分で与えられると近似する。すなわち、W0,0(f’’、g’’)が周波数応答特性であると近似する。よって、部分コヒーレント照明時の点像分布関数を得るには、W0,0(f’’、g’’)をフーリエ変換すればよい。こうして求めた点像分布関数に応じてマスクの開口部と遮光部を決定すれば、フレネルレンズと同じ効果で孤立コンタクトホールを露光することができる。 Therefore, the frequency response characteristic at the time of partial coherent illumination is approximated by a convolution integral of a pupil function and an effective light source. That is, it is approximated that W 0,0 (f ″, g ″) is a frequency response characteristic. Therefore, in order to obtain a point spread function at the time of partial coherent illumination, W 0,0 (f ″, g ″) may be Fourier-transformed. If the mask opening and the light shielding portion are determined according to the point spread function thus obtained, the isolated contact hole can be exposed with the same effect as the Fresnel lens.
任意のマスクパターンについて結像特性を向上させるには、点像分布関数とマスク関数を畳み込み積分し、得られた結果に基づいてマスパターンを決定すればよい。ここで、数式10によると、回折光とW0,0(f’’、g’’)の積をフーリエ変換したものがY0,0(x、y)になっていることがわかる。回折光はマスク関数のフーリエ変換で、W0,0(f’’、g’’)は点像分布関数のフーリエ変換である。その結果、公式より、Y0,0(x、y)はマスク関数と点像分布関数の畳み込み積分となっている。 In order to improve imaging characteristics for an arbitrary mask pattern, a point pattern distribution function and a mask function may be convolved and integrated, and a mass pattern may be determined based on the obtained result. Here, according to Equation 10, it can be seen that Y 0,0 (x, y) is the product of Fourier transform of the product of the diffracted light and W 0,0 (f ″, g ″). The diffracted light is the Fourier transform of the mask function, and W 0,0 (f ″, g ″) is the Fourier transform of the point spread function. As a result, according to the formula, Y 0,0 (x, y) is a convolution integral of the mask function and the point spread function.
以上より、Y0,0(x、y)を導出するということは、部分コヒーレント結像時における点像分布関数とマスク関数の畳み込み積分を求めることと同意である。 From the above, deriving Y 0,0 (x, y) is equivalent to obtaining the convolution integral of the point spread function and the mask function at the time of partial coherent imaging.
W0,0(f’’、g’’)は部分コヒーレント照明時の周波数応答特性を近似していることは述べた。W0,0(f’’、g’’)以外のWf’,g’(f’’、g’’)は、部分コヒーレント照明時の周波数応答特性を近似する際に省略した周波数応答特性であるといえる。そのため、Y0,0(x、y)以外のYf’,g’(x、y)は、部分コヒーレント照明時の点像分布関数とマスクパターンの畳み込み積分をする際に省略された成分であるといえる。それゆえ、数式9でM’を1以上にすると近似の精度が向上する。 It has been described that W 0,0 (f ″, g ″) approximates the frequency response characteristic during partial coherent illumination. W 0,0 (f '', g '') other than W f ', g' (f '', g '') , the frequency response characteristics omitted in approximating the frequency response characteristic in partial coherent illumination You can say that. Therefore, Y f ′, g ′ (x, y) other than Y 0,0 (x, y) is a component omitted when performing convolution integration of the point spread function and the mask pattern during partial coherent illumination. It can be said that there is. Therefore, when M ′ is set to 1 or more in Equation 9, the accuracy of approximation is improved.
従来の干渉マップは4次元TCCを固有値分解した結果得られるもので、空中像を得るには固有関数の絶対値を2乗して足し合わせる必要があった。しかし、数式7のように空中像分解法で空中像を求めるには、空中像成分の絶対値の2乗をとる必要がなく、単に空中像成分を足し合わせればよい。そのため、空中像分解法と特異値(固有値)分解法とでは、単位が異なる物理量を取り扱っており、その性質が全く異なる。 A conventional interference map is obtained as a result of eigenvalue decomposition of a four-dimensional TCC, and in order to obtain an aerial image, the absolute value of the eigenfunction must be squared and added. However, in order to obtain an aerial image by the aerial image decomposition method as shown in Equation 7, it is not necessary to take the square of the absolute value of the aerial image component, and it is sufficient to simply add the aerial image components. Therefore, the aerial image decomposition method and the singular value (eigenvalue) decomposition method handle physical quantities having different units, and their properties are completely different.
ステップS104において、ステップS102で算出された近似空中像から2次元像を抽出する。具体的には、基準スライス値(Io)を設定して、近似空中像の断面での2次元像を抽出する。例えば、パターンデータが透過パターンである場合には、近似空中像の強度値が所定値(任意に設定されうる閾値)以上の部分を2次元像として抽出する。また、パターンデータが遮光パターンである場合には、近似空中像の強度値が所定値(任意に設定されうる閾値)以下の部分を2次元像として抽出する。 In step S104, a two-dimensional image is extracted from the approximate aerial image calculated in step S102. Specifically, a reference slice value (Io) is set, and a two-dimensional image at the cross section of the approximate aerial image is extracted. For example, when the pattern data is a transmission pattern, a portion where the intensity value of the approximate aerial image is equal to or greater than a predetermined value (a threshold value that can be arbitrarily set) is extracted as a two-dimensional image. When the pattern data is a light shielding pattern, a portion where the intensity value of the approximate aerial image is equal to or less than a predetermined value (a threshold value that can be arbitrarily set) is extracted as a two-dimensional image.
ステップS106において、制御部20は、ステップS104で抽出した2次元像と目標パターンとを比較して、2次元像と目標パターンとの差が予め設定された許容範囲内であるかどうかを判定する。2次元像と目標パターンとを比較する際のパラメータ(評価値)は、線幅やパターンの長さなどであってもよいし、NILS(Normalized Image Log Slope)や強度ピーク値であってもよい。 In step S106, the control unit 20 compares the two-dimensional image extracted in step S104 with the target pattern and determines whether or not the difference between the two-dimensional image and the target pattern is within a preset allowable range. . The parameter (evaluation value) for comparing the two-dimensional image with the target pattern may be a line width, a pattern length, or the like, or a NILS (Normalized Image Log Slope) or an intensity peak value. .
ステップS106で2次元像と目標パターンとの差が許容範囲内ではないと判定された場合には、ステップS108において、制御部20は、2次元像と目標パターンとの差が許容範囲内となるように、主パターンを決定する。具体的には、ステップS106では、2次元像に基づいて主パターンの形状を変形させて主パターンを決定する。なお、ステップS106の主パターンの決定における詳細な処理については、後述する実施例1乃至4で説明する。 If it is determined in step S106 that the difference between the two-dimensional image and the target pattern is not within the allowable range, the control unit 20 determines that the difference between the two-dimensional image and the target pattern is within the allowable range in step S108. The main pattern is determined as follows. Specifically, in step S106, the main pattern is determined by deforming the shape of the main pattern based on the two-dimensional image. Detailed processing in determining the main pattern in step S106 will be described in Examples 1 to 4 described later.
ステップS110において、制御部20は、ステップS108で変形された主パターンをパターンデータとし、ユーザから入力された有効光源情報、NA情報、λ情報、収差情報、レジスト情報から近似空中像を算出し、ステップS104に戻る。ステップS104乃至S110は、2次元像と目標パターンとの差が許容範囲内になるまで繰り返す。 In step S110, the control unit 20 uses the main pattern deformed in step S108 as pattern data, calculates an approximate aerial image from effective light source information, NA information, λ information, aberration information, and resist information input by the user, The process returns to step S104. Steps S104 to S110 are repeated until the difference between the two-dimensional image and the target pattern falls within an allowable range.
ステップS106で2次元像と目標パターンとの差が許容範囲内であると判定された場合には、ステップS112において、制御部20は、補助パターンを決定する。まず、ステップS110で算出された近似空中像(即ち、変形された主パターンの近似空中像)から補助パターンを挿入する位置(補助パターン挿入位置)を抽出する。補助パターン挿入位置は、基準スライス値(Io)を超えず、且つ、主パターンと重ならない領域(即ち、目標パターンが投影される領域を除く領域)において光強度がピーク(極大値または極小値)となるピーク部分である。なお、実際には、補助パターン挿入位置は、ピーク部分に対応するマスク上の部分であることに注意されたい。そして、かかるピーク部分の光強度に基づいて補助パターンの大きさを決定し、かかる大きさの補助パターンを補助パターン挿入位置に挿入する。なお、ステップS112の補助パターンの決定における詳細な処理については、後述する実施例1乃至4で説明する。 When it is determined in step S106 that the difference between the two-dimensional image and the target pattern is within the allowable range, in step S112, the control unit 20 determines an auxiliary pattern. First, a position (auxiliary pattern insertion position) for inserting an auxiliary pattern is extracted from the approximate aerial image calculated in step S110 (that is, the approximate aerial image of the deformed main pattern). The auxiliary pattern insertion position has a light intensity peak (maximum value or minimum value) in a region that does not exceed the reference slice value (Io) and does not overlap the main pattern (that is, a region other than the region where the target pattern is projected). This is the peak part. It should be noted that the auxiliary pattern insertion position is actually a portion on the mask corresponding to the peak portion. Then, the size of the auxiliary pattern is determined based on the light intensity of the peak portion, and the auxiliary pattern having such a size is inserted at the auxiliary pattern insertion position. Detailed processing in the determination of the auxiliary pattern in step S112 will be described in Examples 1 to 4 described later.
ステップS114において、制御部20は、ステップS108で決定した主パターンとステップS112で決定(挿入)した補助パターンとを含むデータをマスクデータとして生成する。 In step S114, the control unit 20 generates, as mask data, data including the main pattern determined in step S108 and the auxiliary pattern determined (inserted) in step S112.
このように、マスクデータ生成プログラム(マスクデータの生成方法)は、空中像算出ステップと、2次元像抽出ステップと、主パターン決定ステップと、ピーク部分抽出ステップと、補助パターン決定ステップと、生成ステップとを実行する。 Thus, the mask data generation program (mask data generation method) includes an aerial image calculation step, a two-dimensional image extraction step, a main pattern determination step, a peak portion extraction step, an auxiliary pattern determination step, and a generation step. And execute.
但し、補助パターンを挿入することで、主パターンとの光近接効果に変化が生じる場合がある。このような場合には、図3に示すように、主パターンと補助パターンとの光近接効果を考慮してマスクデータを生成すればよい。 However, the insertion of the auxiliary pattern may cause a change in the optical proximity effect with the main pattern. In such a case, mask data may be generated in consideration of the optical proximity effect between the main pattern and the auxiliary pattern, as shown in FIG.
図3を参照するに、ステップS116において、制御部20は、ステップS108で決定した主パターンとステップS112で決定した補助パターンとを加えたパターンをパターンデータとして近似空中像を算出する。但し、パターンデータ以外の入力情報は、ユーザから入力された有効光源情報、NA情報、λ情報、収差情報、レジスト情報を用いる。 Referring to FIG. 3, in step S116, the control unit 20 calculates an approximate aerial image using the pattern obtained by adding the main pattern determined in step S108 and the auxiliary pattern determined in step S112 as pattern data. However, as input information other than pattern data, effective light source information, NA information, λ information, aberration information, and resist information input from the user are used.
ステップS118において、制御部20は、ステップS116で算出された近似空中像から2次元像を抽出する。 In step S118, the control unit 20 extracts a two-dimensional image from the approximate aerial image calculated in step S116.
ステップS120において、制御部20は、ステップS118で抽出した2次元像と目標パターンとを比較して、2次元像と目標パターンとの差が予め設定された許容範囲内であるかどうかを判定する。 In step S120, the control unit 20 compares the two-dimensional image extracted in step S118 with the target pattern, and determines whether or not the difference between the two-dimensional image and the target pattern is within a preset allowable range. .
ステップS120で2次元像と目標パターンとの差が許容範囲内ではないと判定された場合には、ステップS108に戻り、制御部20は、2次元像と目標パターンとの差が許容範囲内となるように、主パターンを決定する。 If it is determined in step S120 that the difference between the two-dimensional image and the target pattern is not within the allowable range, the process returns to step S108, and the control unit 20 determines that the difference between the two-dimensional image and the target pattern is within the allowable range. The main pattern is determined so that
ステップS120で2次元像と目標パターンとの差が許容範囲内であると判定された場合には、ステップS114に進む。ステップS114において、制御部20は、ステップS108で決定した主パターンとステップS112で決定した補助パターンとを加えたパターンをマスクデータとして生成する。 If it is determined in step S120 that the difference between the two-dimensional image and the target pattern is within the allowable range, the process proceeds to step S114. In step S114, the control unit 20 generates a pattern obtained by adding the main pattern determined in step S108 and the auxiliary pattern determined in step S112 as mask data.
図3に示す処理では、まず、ステップS102に対応する第1の空中像算出ステップと、ステップS104に対応する第1の2次元像抽出ステップと、ステップS108に対応する第1の主パターン決定ステップとが実行される。次いで、ステップS112に対応する第1のピーク部分抽出ステップ、及び、第1の補助パターン決定ステップと、ステップS116に対応する第2の空中像算出ステップと、ステップS118に対応する第2の2次元像抽出ステップとが実行される。そして、ステップS108に対応する第2の主パターン決定ステップと、ステップS112に対応する第2のピーク部分抽出ステップ、及び、第2の補助パターン決定ステップと、ステップS114に対応する生成ステップとが実行される。 In the process shown in FIG. 3, first, a first aerial image calculation step corresponding to step S102, a first two-dimensional image extraction step corresponding to step S104, and a first main pattern determination step corresponding to step S108. Are executed. Next, a first peak portion extraction step corresponding to step S112, a first auxiliary pattern determination step, a second aerial image calculation step corresponding to step S116, and a second two-dimensional corresponding to step S118 An image extraction step is performed. Then, a second main pattern determination step corresponding to step S108, a second peak portion extraction step corresponding to step S112, a second auxiliary pattern determination step, and a generation step corresponding to step S114 are executed. Is done.
このような図2及び図3に示す処理によって原版のデータを作成し、EB描画装置にそのデータを入力することによって作成された原版を用いて、露光処理を行うことにより、基板上に微細なパターンを精度良く形成することができる。つまり、微細なパターンを精度よく形成することができる、原版のデータを生成することが可能となる。なお、作成される原版のパターンには、上述のマスクデータ作成プログラムによって作成されたパターン以外のパターンを含んでいても良い。 The original data is created by the process shown in FIGS. 2 and 3, and the exposure process is performed using the original created by inputting the data to the EB drawing apparatus. A pattern can be formed with high accuracy. That is, it is possible to generate original data that can form a fine pattern with high accuracy. The original pattern to be created may include a pattern other than the pattern created by the above-described mask data creation program.
以下、実施例1乃至4において、マスクデータ生成プログラムを実行してマスクデータを生成する処理を具体的に説明すると共に、かかる処理で生成されたマスクデータについて説明する。なお、露光光の波長をλとし、投影光学系の像側の開口数をNAとする。また、照明光学系からマスク面に入射する照明光の開口数と投影光学系の物体側の開口数との比をσとする。 Hereinafter, in the first to fourth embodiments, a process for executing the mask data generation program to generate the mask data will be specifically described, and mask data generated by the process will be described. Note that the wavelength of the exposure light is λ, and the numerical aperture on the image side of the projection optical system is NA. Also, let σ be the ratio of the numerical aperture of the illumination light incident on the mask surface from the illumination optical system and the numerical aperture on the object side of the projection optical system.
また、露光装置では、露光光の波長λ及び投影光学系の開口数NAに様々な値を設定することができるため、マスクのパターンサイズを(λ/NA)で規格化することが好ましい。例えば、λが248nm、NAが0.73の場合、100nmのパターンは、上述した規格化によって、0.29となる。このような規格化をk1換算と称する。 In the exposure apparatus, since various values can be set for the wavelength λ of the exposure light and the numerical aperture NA of the projection optical system, it is preferable to normalize the mask pattern size by (λ / NA). For example, when λ is 248 nm and NA is 0.73, the 100 nm pattern is 0.29 due to the above-described normalization. Such normalization is referred to as k1 conversion.
マスク面上のパターンの大きさとウエハ面上のパターンの大きさとは、投影光学系の倍率だけ異なる。但し、以下では、説明を簡単にするために、マスク面上のパターンの大きさに投影光学系の倍率をかけて、マスク面上のパターンの大きさとウエハ面上のパターンの大きさを1:1で対応させる。これにより、マスク面の座標系とウエハ面の座標系も1:1で対応する。 The pattern size on the mask surface and the pattern size on the wafer surface differ by the magnification of the projection optical system. However, in the following, in order to simplify the explanation, the pattern size on the mask surface and the pattern size on the wafer surface are 1: 1 corresponds. Thereby, the coordinate system of the mask surface and the coordinate system of the wafer surface correspond 1: 1.
実施例1では、露光装置として、投影光学系のNAが0.73であり(NA情報に相当)、露光光の波長が248nmである(λ情報に相当)場合を考える。また、投影光学系は無収差(収差情報に相当)、ウエハに塗布されるレジストは考慮しない(レジスト情報に相当)ものとする。なお、照明光は無偏光であるものとする。 In the first embodiment, a case where the NA of the projection optical system is 0.73 (corresponding to NA information) and the wavelength of exposure light is 248 nm (corresponding to λ information) is considered as the exposure apparatus. The projection optical system has no aberration (corresponding to aberration information) and does not consider the resist applied to the wafer (corresponding to resist information). The illumination light is assumed to be non-polarized light.
目標パターン(パターンデータ)は、図4に示すような孤立ラインパターンで、線幅が120nm、長さが2400nmであるとする。図4において、孤立ラインパターンは遮光パターン(即ち、透過率はゼロ)であるとし、かかる孤立ラインパターンの存在しない領域(背景)の透過率は1とする。なお、位相は全てゼロとした。図4は、実施例1における目標パターン(パターンデータ)を示す図である。 The target pattern (pattern data) is an isolated line pattern as shown in FIG. 4 and has a line width of 120 nm and a length of 2400 nm. In FIG. 4, it is assumed that the isolated line pattern is a light-shielding pattern (that is, the transmittance is zero), and the transmittance of a region (background) where such an isolated line pattern does not exist is 1. All phases were zero. FIG. 4 is a diagram illustrating a target pattern (pattern data) in the first embodiment.
有効光源は、図5に示すような四重極照明(有効光源情報に相当)を用いる。図5において、白円はσ=1を表しており、4つの白色領域は光照射部を表している。ここで、図5は、実施例1における有効光源を示す図である。なお、有効光源は例示的に示したものでこれに限定されるものではない。 As the effective light source, quadrupole illumination (corresponding to effective light source information) as shown in FIG. 5 is used. In FIG. 5, the white circle represents σ = 1, and the four white areas represent the light irradiation unit. Here, FIG. 5 is a diagram illustrating an effective light source in the first embodiment. The effective light source is shown as an example and is not limited to this.
まず、数式10を用いて、目標パターン及び上述した入力情報(有効光源情報、NA情報、λ情報、収差情報、レジスト情報)から近似空中像を算出すると、図6(a)に示す近似空中像が得られる。なお、図6(a)においては、目標パターンを黒線で重ねて示している。 First, when an approximate aerial image is calculated from the target pattern and the above-described input information (effective light source information, NA information, λ information, aberration information, and resist information) using Expression 10, the approximate aerial image shown in FIG. Is obtained. In FIG. 6A, the target pattern is shown by being overlapped with a black line.
図6(a)に示す近似空中像は、目標パターンと比較して、孤立ラインパターンの先端がうねっており、更に、目標パターンの長手方向の遮光部が短くなっていることがわかる。 In the approximate aerial image shown in FIG. 6A, it can be seen that the tip of the isolated line pattern is wavy and the light shielding portion in the longitudinal direction of the target pattern is shorter than the target pattern.
上述したマスクデータ生成プログラム401を実行して主パターンを変形した後の近似空中像を算出すると、図6(b)に示す近似空中像が得られる。図6(b)に示す近似空中像では、重ねて示した目標パターンの内部の強度分布がほぼ一様になっている。 If the approximate aerial image after deforming the main pattern by executing the mask data generation program 401 described above is calculated, an approximate aerial image shown in FIG. 6B is obtained. In the approximate aerial image shown in FIG. 6B, the intensity distribution inside the overlaid target pattern is substantially uniform.
図6(a)に示す近似空中像を基準スライス値(Io)、0.95Io及び1.05Ioで切断した2次元像(断面像)を図7(a)に示す。同様に、図6(b)に示す近似空中像を基準スライス値(Io)、0.95Io及び1.05Ioで切断した2次元像(断面像)を図7(b)に示す。なお、図7(a)及び図7(b)においては、目標パターンを黒線で重ねて示している。また、基準スライス値(Io)は、以下では、閾値とも称する。 FIG. 7A shows a two-dimensional image (cross-sectional image) obtained by cutting the approximate aerial image shown in FIG. 6A with reference slice values (Io), 0.95 Io, and 1.05 Io. Similarly, FIG. 7B shows a two-dimensional image (cross-sectional image) obtained by cutting the approximate aerial image shown in FIG. 6B with reference slice values (Io), 0.95 Io, and 1.05 Io. In FIG. 7A and FIG. 7B, the target pattern is shown superimposed with a black line. The reference slice value (Io) is also referred to as a threshold value below.
図7(a)及び図7(b)に示す近似空中像の2次元像から目標パターンとの差(例えば、形状変化、傾斜の度合い、強度値あるいは強度ピーク、Log−slope)を求めることができ、これに基づいて主パターンを決定(変形)する。 It is possible to obtain a difference (for example, shape change, degree of inclination, intensity value or intensity peak, Log-slope) from the target pattern from the two-dimensional image of the approximate aerial image shown in FIGS. 7A and 7B. The main pattern is determined (deformed) based on this.
主パターンの決定(変形)について具体的に説明する。まず、図8(a)に示すように、目標パターンとパターンデータ(初期のパターンデータは目標パターンと同じ)を分割し、2次元像を同じ分割数で分割する。そして、目標パターンと2次元像の分割された要素とを比較し、かかる差分に基づいてパターンデータを変形(補正)する。但し、目標パターンは変形させない。パターンデータの分割は不要な要素を除去、或いは、新しい要素を加えて行なってもよい。 The determination (deformation) of the main pattern will be specifically described. First, as shown in FIG. 8A, the target pattern and pattern data (the initial pattern data is the same as the target pattern) are divided, and the two-dimensional image is divided by the same number of divisions. Then, the target pattern is compared with the divided elements of the two-dimensional image, and the pattern data is deformed (corrected) based on the difference. However, the target pattern is not deformed. The pattern data may be divided by removing unnecessary elements or adding new elements.
目標パターンと2次元像との差分に基づいてパターンデータの分割された要素をそれぞれ変形すると、図8(b)に示すパターンデータが得られる。そして、変形されたパターンデータを新しいパターンデータとして近似空中像を算出し、同様な処理を、目標パターンと2次元像との差分が許容範囲内になるまで繰り返す。上述したように、図8(b)に示すパターンデータからは、図6(b)に示す近似空中像が算出される。 When the divided elements of the pattern data are transformed based on the difference between the target pattern and the two-dimensional image, the pattern data shown in FIG. 8B is obtained. Then, an approximate aerial image is calculated using the modified pattern data as new pattern data, and the same processing is repeated until the difference between the target pattern and the two-dimensional image falls within an allowable range. As described above, the approximate aerial image shown in FIG. 6B is calculated from the pattern data shown in FIG.
次に補助パターンを挿入する。図6(b)に示す近似空中像から、目標パターンと重ならない領域(即ち、主パターンが投影される領域を除く領域)において、光強度がピークとなるピーク部分を抽出する。目標パターンが遮光パターンである場合には、閾値以上であり、背景より暗い領域のピークを求め、そのピーク部分に四角形の補助パターンを挿入する。ラインパターンにおいては、1次元的にピーク部分を検出してピーク部分を抽出すればよく、少なくともラインパターンの長手方向に直行する方向とラインパターンの長手方向と平行な方向に沿ってピーク部分を検出すればよい。なお、補助パターンを挿入する位置は、背景より暗い領域におけるピーク部分の重心位置としてもよい。また、近似空中像の光強度分布の2階微分(例えば、直交2軸方向のそれぞれに関して2階微分して、和をとったもの(Laplacian))の値(正負)を求めてピーク位置(部分)を算出することもできる。強度分布の二階微分(Laplacian)のマップを図40に示す。大きさをもったラインパターンは、近似空中像において主パターンの強度が主パターンより離れた位置まで影響を及ぼす。そのため、主パターンと重ならない領域においても干渉による強度ピークに重なってしまい、ピーク部分の検出を難しくする。各々の方向で1階微分したもの(gradient)はノイズがのりやすく、扱いが難しい。そのため、大きさをもち複雑な形状をしたラインパターンにおいて、強度分布の2階微分の値を求め、ピーク位置を算出する方法は有効である。 Next, an auxiliary pattern is inserted. From the approximate aerial image shown in FIG. 6B, a peak portion where the light intensity reaches a peak is extracted in a region that does not overlap the target pattern (that is, a region other than the region where the main pattern is projected). When the target pattern is a light-shielding pattern, a peak in an area that is equal to or greater than the threshold and darker than the background is obtained, and a rectangular auxiliary pattern is inserted into the peak portion. In the line pattern, it is only necessary to detect the peak part in a one-dimensional manner and extract the peak part. At least the peak part is detected along the direction perpendicular to the longitudinal direction of the line pattern and the direction parallel to the longitudinal direction of the line pattern. do it. Note that the position at which the auxiliary pattern is inserted may be the barycentric position of the peak portion in a darker area than the background. In addition, the peak position (partial) is obtained by calculating the value (positive / negative) of the second derivative of the light intensity distribution of the approximate aerial image (for example, the second derivative with respect to each of the orthogonal two-axis directions and taking the sum (Laplace)). ) Can also be calculated. A map of the second derivative (Laplacian) of the intensity distribution is shown in FIG. The line pattern having the size affects the position where the intensity of the main pattern is far from the main pattern in the approximate aerial image. Therefore, even in a region that does not overlap with the main pattern, it overlaps with the intensity peak due to interference, making it difficult to detect the peak portion. The first-order gradient in each direction is easy to carry noise and difficult to handle. Therefore, it is effective to calculate the peak position by obtaining the value of the second derivative of the intensity distribution in a line pattern having a size and a complicated shape.
補助パターンの1辺の大きさは、解像しない線幅にする必要がある。具体的には、遮光パターンにおいては、背景の光強度と主パターンの光強度の最小値との差と、背景の光強度と目標パターンと重ならない領域の光強度の最小値との差との比によって求められる。露光プロセスによっても異なるが、ラインパターンの場合には、補助パターンの1辺の大きさは、ラインパターンの短手方向の1/3乃至1/2程度である。実施例1では、四角形の補助パターンの1辺の大きさは、40nmとなった。 The size of one side of the auxiliary pattern needs to be a line width that does not resolve. Specifically, in the light shielding pattern, the difference between the light intensity of the background and the minimum value of the light intensity of the main pattern, and the difference between the light intensity of the background and the minimum value of the light intensity of the region that does not overlap the target pattern. It is determined by the ratio. Although it depends on the exposure process, in the case of a line pattern, the size of one side of the auxiliary pattern is about 1/3 to 1/2 of the short direction of the line pattern. In Example 1, the size of one side of the square auxiliary pattern was 40 nm.
変形した主パターンに上述した補助パターンを挿入すると、図9に示すようなパターンデータが得られる。このように、図9に示すパターンデータがマスクデータとして生成される。かかるマスクデータから製作されるマスクがウエハ面上で所望の空中像を形成するかを確認(評価)する。 When the auxiliary pattern described above is inserted into the deformed main pattern, pattern data as shown in FIG. 9 is obtained. In this way, the pattern data shown in FIG. 9 is generated as mask data. It is confirmed (evaluated) whether the mask manufactured from the mask data forms a desired aerial image on the wafer surface.
マスクデータを評価する場合、近似空中像ではなく、空中像を厳密に計算して評価する。図9に示すパターンデータ(マスクデータ)から厳密に計算された空中像の2次元像を図10に示す。図10を参照するに、均一で長さが短縮していない像となっており、目標パターンにより近い像となっていることがわかる。 When evaluating the mask data, the aerial image, not the approximate aerial image, is strictly calculated and evaluated. FIG. 10 shows a two-dimensional image of the aerial image calculated strictly from the pattern data (mask data) shown in FIG. Referring to FIG. 10, it can be seen that the image is uniform and the length is not shortened, and is closer to the target pattern.
ここで、比較のために、目標パターンそのものと、目標パターンそのものに典型的な補助パターン(スキャッタリングバー)を挿入したパターンについて空中像を計算する。図11(a)に示すような目標パターンそのものと、図12(a)に示すような目標パターンにハーフピッチ(120nm)の間隔で幅40nmの補助パターン(スキャッタリングバー)を挿入したパターンについて計算する。図11(a)に示すような目標パターンそのものから算出される空中像の2次元像を図11(b)に示し、図12(a)に示すような目標パターンにスキャッタリングバーを挿入したパターンから算出される空中像の2次元像を図12(b)に示す。 Here, for comparison, an aerial image is calculated for the target pattern itself and a pattern in which a typical auxiliary pattern (scattering bar) is inserted into the target pattern itself. Calculation is performed for a target pattern itself as shown in FIG. 11A and a pattern in which an auxiliary pattern (scattering bar) having a width of 40 nm is inserted at a half pitch (120 nm) into the target pattern as shown in FIG. To do. A two-dimensional image of an aerial image calculated from the target pattern itself as shown in FIG. 11A is shown in FIG. 11B, and a pattern in which a scattering bar is inserted into the target pattern as shown in FIG. A two-dimensional image of the aerial image calculated from the above is shown in FIG.
図8(b)、図9、図11(a)及び図12(a)に示すパターンデータから算出される空中像の2次元像を定量的に評価する。具体的には、パターンデータからデフォーカスを変化させて空中像を算出し、線幅を算出した。ここでは、各図の横軸をx、縦軸をyとしたとき、2次元像の中心(x=0、y=0)、中心からy=1200に対して7割の位置(x=0、y=840)及び中心からy=1200に対して9割の位置(x=0、y=1080)の線幅を算出した。 A two-dimensional image of the aerial image calculated from the pattern data shown in FIGS. 8B, 9, 11 A and 12 A is quantitatively evaluated. Specifically, the aerial image was calculated by changing the defocus from the pattern data, and the line width was calculated. Here, when the horizontal axis of each figure is x and the vertical axis is y, the center of the two-dimensional image (x = 0, y = 0) and 70% of the position from the center to y = 1200 (x = 0) , Y = 840) and 90% of the line width (x = 0, y = 1080) with respect to y = 1200 from the center.
図8(b)に示すパターンデータの空中像の2次元像から算出される線幅を図13に示す。図9に示すパターンデータの空中像の2次元像から算出される線幅を図14に示す。図11(a)に示すパターンデータの空中像の2次元像から算出される線幅を図15に示す。図12(a)に示すパターンデータの空中像の2次元像から算出される線幅を図16に示す。図13乃至図16において、横軸はデフォーカス(μm)、縦軸は線幅CD(nm)である。ここで、長さの単位はnmとした。 FIG. 13 shows the line width calculated from the two-dimensional image of the aerial image of the pattern data shown in FIG. The line width calculated from the two-dimensional image of the aerial image of the pattern data shown in FIG. 9 is shown in FIG. FIG. 15 shows the line width calculated from the two-dimensional aerial image of the pattern data shown in FIG. FIG. 16 shows the line width calculated from the two-dimensional image of the aerial image of the pattern data shown in FIG. 13 to 16, the horizontal axis represents defocus (μm), and the vertical axis represents line width CD (nm). Here, the unit of length was nm.
図15を参照するに、図11(a)に示すような目標パターンそのものの空中像の2次元像においては、中心から9割の位置の線幅が細くなっており、フォーカスに対する線幅変化が大きい。 Referring to FIG. 15, in the two-dimensional image of the aerial image of the target pattern itself as shown in FIG. 11A, the line width at 90% of the position is narrower, and the line width change with respect to the focus changes. large.
図16を参照するに、図12(a)に示すような目標パターンにスキャッタリングバーを挿入したパターンの空中像の2次元像においては、フォーカスに対する線幅変化は緩やかになったものの、中心から7割及び9割の位置での線幅のばらつきが大きい。 Referring to FIG. 16, in the two-dimensional image of the aerial image of the pattern in which the scattering bar is inserted into the target pattern as shown in FIG. 12 (a), the line width change with respect to the focus is moderate, but from the center. The variation in line width at 70% and 90% positions is large.
図13を参照するに、図8(b)に示すような変形した主パターンの空中像の2次元像においては、7割及び9割の位置での線幅のばらつきが小さくなっている。 Referring to FIG. 13, in the two-dimensional image of the aerial image of the deformed main pattern as shown in FIG. 8B, the line width variation at the positions of 70% and 90% is small.
図14を参照するに、図9に示すような変形した主パターンに補助パターンを挿入したパターンの空中像の2次元像においては、中心から7割及び9割の位置での線幅のばらつきが最も小さくなり、フォーカスに対する線幅変化も緩やかになっている。 Referring to FIG. 14, in the two-dimensional aerial image of the pattern in which the auxiliary pattern is inserted into the deformed main pattern as shown in FIG. 9, there is a variation in the line width at 70% and 90% positions from the center. It becomes the smallest and the line width change with respect to the focus is moderate.
このように、上述したマスクデータ生成プログラム401から生成されるマスクデータ(パターンデータ)は、従来技術で生成されるスキャッタリングバーを加えたマスクデータよりも像性能が向上しており、孤立ラインパターンを精度よく形成することができる。 As described above, the mask data (pattern data) generated from the mask data generation program 401 described above has improved image performance over the mask data to which the scattering bar generated by the conventional technique is added, and the isolated line pattern. Can be formed with high accuracy.
なお、補助パターンの大きさを一定にするのではなく、ピーク部分の光強度(ピーク値の大きさ)に応じて補助パターンの大きさを変えてもよい。具体的には、図17に示すように、i番目の補助パターンの1辺の長さをaiとし、基準となる大きさをaoとすると、i番目の補助パターンの1辺の長さaiを変える方法として2つの方法が考えられる。ここで、図17は、補助パターンの大きさを変える方法を説明するための図である。 Note that the size of the auxiliary pattern may be changed according to the light intensity (peak value size) of the peak portion instead of making the size of the auxiliary pattern constant. Specifically, as shown in FIG. 17, when the length of one side of the i-th auxiliary pattern is ai and the reference size is ao, the length of one side ai of the i-th auxiliary pattern is Two methods are conceivable as changing methods. Here, FIG. 17 is a diagram for explaining a method of changing the size of the auxiliary pattern.
第1の方法は、以下の数式11で表されるように、i番目の補助パターンの1辺の長さaiをピーク部分の光強度に比例させて変える方法である。 The first method is a method of changing the length ai of one side of the i-th auxiliary pattern in proportion to the light intensity of the peak portion, as expressed by the following formula 11.
数式11において、Iiはi番目の補助パターンの位置の光強度値であり、Ibackは背景の透過率である。 In Equation 11, Ii is the light intensity value at the position of the i-th auxiliary pattern, and Iback is the background transmittance.
図9に示すパターンデータ(マスクデータ)における補助パターンの大きさを第1の方法によって変化させた場合のパターンデータを図18(a)に示す。 FIG. 18A shows pattern data when the size of the auxiliary pattern in the pattern data (mask data) shown in FIG. 9 is changed by the first method.
第2の方法は、以下の数式12で表されるように、i番目の補助パターンの1辺の長さaiをピーク部分の光強度に反比例させて変える方法である。 The second method is a method of changing the length ai of one side of the i-th auxiliary pattern in inverse proportion to the light intensity of the peak portion, as expressed by the following Expression 12.
なお、第2の方法の場合には、上限となる長さa_limitを予め決めておき、ai>a_limitであれば、ai=a_limitとする。 In the case of the second method, an upper limit length a_limit is determined in advance, and if ai> a_limit, ai = a_limit.
図9に示すパターンデータ(マスクデータ)における補助パターンの大きさを第2の方法によって変化させた場合のパターンデータを図18(b)に示す。 FIG. 18B shows pattern data when the size of the auxiliary pattern in the pattern data (mask data) shown in FIG. 9 is changed by the second method.
第1の方法の場合、補助パターンを挿入して近似空中像を算出すると、近似空中像の分布は補助パターンを挿入する前と大きく変わらない。従って、パターン形状再現性は、補助パターンを挿入しない場合と大きく変わらないが、フォーカス深度拡大のような像性能の変化も少ない。 In the case of the first method, when an approximate aerial image is calculated by inserting an auxiliary pattern, the distribution of the approximate aerial image is not significantly different from that before the auxiliary pattern is inserted. Therefore, the pattern shape reproducibility is not significantly different from that in the case where the auxiliary pattern is not inserted, but there is little change in image performance such as focus depth expansion.
一方、第2の方法の場合、補助パターンを挿入して近似空中像を算出すると、近似空中像の分布が補助パターンを挿入する前と大きく変わる。従って、第2の方法は、近似空中像の分布を変化させる方法であり、恣意的に近似空中像を操作するなど積極的な活用に好適である。 On the other hand, in the case of the second method, when the approximate aerial image is calculated by inserting the auxiliary pattern, the distribution of the approximate aerial image is significantly different from that before the auxiliary pattern is inserted. Therefore, the second method is a method of changing the distribution of the approximate aerial image, and is suitable for active use such as arbitrarily operating the approximate aerial image.
例えば、第2の方法は、干渉性の小さな位置に相対的に大きな補助パターンを挿入することによって、主パターンに与える影響を大きくさせることができる。換言すれば、干渉性の小さな位置に相対的に大きな補助パターンを挿入することで干渉性を強調させることができる。また、フォーカス深度拡大のような像性能の変化も最大にすることができる。 For example, the second method can increase the influence on the main pattern by inserting a relatively large auxiliary pattern at a position having low coherence. In other words, the coherence can be enhanced by inserting a relatively large auxiliary pattern at a position having a small coherence. In addition, changes in image performance such as focus depth expansion can be maximized.
また、干渉性の小さな位置に相対的に大きな補助パターンを挿入しても、閾値を越えて解像しないような上限の大きさを決めておけば、補助パターンが不要に解像されることもない。補助パターンが解像されない上限の大きさは、実際には補助パターンが配置される位置の近似空中像の強度に依存するので、補助パターンが配置される位置の強度に基づいて、補助パターンのそれぞれの大きさを求めてもよい。但し、パターン形状再現性は、補助パターンを挿入しない場合と大きく変わるので注意が必要である。なお、パターン形状などが過補正となる場合には、実施例3で後述するように、かかる過補正を補正することは可能である。 Also, even if a relatively large auxiliary pattern is inserted at a position with low coherence, if the upper limit size is determined so that the resolution does not exceed the threshold, the auxiliary pattern may be unnecessarily resolved. Absent. The size of the upper limit at which the auxiliary pattern is not resolved actually depends on the intensity of the approximate aerial image at the position where the auxiliary pattern is arranged, so that each of the auxiliary patterns is based on the intensity at the position where the auxiliary pattern is arranged. You may ask for the size of. However, it should be noted that the pattern shape reproducibility changes greatly from the case where no auxiliary pattern is inserted. When the pattern shape is overcorrected, it is possible to correct the overcorrection as will be described later in the third embodiment.
実施例2では、露光装置として、投影光学系のNAが0.75であり(NA情報に相当)、露光光の波長が193nmである(λ情報に相当)場合を考える。また、投影光学系は無収差(収差情報に相当)、ウエハに塗布されるレジストは考慮しない(レジスト情報に相当)ものとする。なお、照明光は無偏光であるもとする。 In the second embodiment, the case where the NA of the projection optical system is 0.75 (corresponding to NA information) and the wavelength of the exposure light is 193 nm (corresponding to λ information) is considered as the exposure apparatus. The projection optical system has no aberration (corresponding to aberration information) and does not consider the resist applied to the wafer (corresponding to resist information). Note that the illumination light is non-polarized light.
目標パターン(パターンデータ)は、図19に示すようなコンタクトホールパターンで、幅が120nm、ハーフピッチが100nm(k1換算=0.39)であるとする。図19において、コンタクトホールパターンは透過パターン(即ち、透過率は1)であるとし、かかるコンタクトホールパターンの存在しない領域(背景)の透過率はゼロとする。なお、位相は全てゼロとした。図19は、実施例2における目標パターン(パターンデータ)を示す図である。 The target pattern (pattern data) is a contact hole pattern as shown in FIG. 19 and has a width of 120 nm and a half pitch of 100 nm (k1 conversion = 0.39). In FIG. 19, it is assumed that the contact hole pattern is a transmission pattern (that is, the transmittance is 1), and the transmittance of a region (background) where such a contact hole pattern does not exist is zero. All phases were zero. FIG. 19 is a diagram illustrating a target pattern (pattern data) according to the second embodiment.
有効光源は、図20に示すような四重極照明(有効光源情報に相当)を用いる。図20において、白円はσ=1を表しており、4つの白色領域は光照射部を表している。ここで、図20は、実施例2における有効光源を示す図である。 As an effective light source, quadrupole illumination (corresponding to effective light source information) as shown in FIG. 20 is used. In FIG. 20, a white circle represents σ = 1, and four white areas represent light irradiation portions. Here, FIG. 20 is a diagram illustrating an effective light source in the second embodiment.
まず、数式10を用いて、目標パターン及び上述した入力情報(有効光源情報、NA情報、λ情報、収差情報、レジスト情報)から近似空中像を算出すると、図21(a)に示す近似空中像が得られる。なお、図21(a)においては、目標パターンを黒線で重ねて示している。 First, when an approximate aerial image is calculated from the target pattern and the above-described input information (effective light source information, NA information, λ information, aberration information, and resist information) using Expression 10, the approximate aerial image shown in FIG. Is obtained. In FIG. 21 (a), the target pattern is shown superimposed with a black line.
図21(a)に示す近似空中像は、光強度ピーク値が各コンタクトホールパターンによってばらついていることがわかる。 The approximate aerial image shown in FIG. 21A shows that the light intensity peak value varies depending on the contact hole patterns.
上述したマスクデータ生成プログラム401を実行して主パターンを変形した後の近似空中像を算出すると、図21(b)に示す近似空中像が得られる。図21(b)に示す近似空中像では、強度ピーク値が各コンタクトホールパターンでほぼ一様になっている。 When the approximate aerial image after deforming the main pattern by executing the mask data generation program 401 described above is calculated, an approximate aerial image shown in FIG. 21B is obtained. In the approximate aerial image shown in FIG. 21 (b), the intensity peak value is almost uniform in each contact hole pattern.
主パターンの決定(変形)について具体的に説明する。コンタクトホールパターンは複雑な形状ではないため、目標パターンを分割せずに大きさと位置のみを変えたが、実施例1と同様に、目標パターンを分割して主パターンを決定(変形)させることも可能である。 The determination (deformation) of the main pattern will be specifically described. Since the contact hole pattern is not a complicated shape, only the size and the position are changed without dividing the target pattern, but the main pattern can be determined (deformed) by dividing the target pattern as in the first embodiment. Is possible.
目標パターンと近似空中像の2次元像とを比較して得られる差分に基づいてパターンデータに変形(補正)する。但し、目標パターンは変形させない。そして、変形されたパターンデータを新しいパターンデータとして近似空中像を算出し、同様な処理を、目標パターンと2次元像との差分が許容範囲内になるまで繰り返す。このようにして得られるパターンデータからは、図21(b)に示す近似空中像が算出される。 Based on the difference obtained by comparing the target pattern and the two-dimensional image of the approximate aerial image, the pattern data is transformed (corrected). However, the target pattern is not deformed. Then, an approximate aerial image is calculated using the modified pattern data as new pattern data, and the same processing is repeated until the difference between the target pattern and the two-dimensional image falls within an allowable range. From the pattern data obtained in this way, an approximate aerial image shown in FIG. 21B is calculated.
また、図21(b)に示す近似空中像から、目標パターンと重ならない領域(即ち、主パターンが投影される領域を除いた領域)において、光強度がピークとなるピーク部分を抽出する。目標パターンが透過パターンである場合には、閾値以下であり、背景より明るい領域のピークを求め、そのピーク部分に四角形の補助パターンを挿入する。コンタクトホールパターンにおいては、2次元的にピーク部分を検出してピーク部分を抽出すればよい。なお、補助パターンを挿入する位置は、背景より明るい領域におけるピーク部分の重心位置としてもよい。また、コンタクトホールパターンについても、近似空中像の光強度分布の2階微分(例えば、Laplacian)の値を求めるとピーク位置(部分)を算出しやすい。強度分布の二階微分(Laplacian)のマップを図41に示す。コンタクトホールパターンにおいてもある程度の大きさをもつと、近似空中像において主パターンの強度が主パターンより離れた位置まで影響を及ぼす。そのため、主パターンと重ならない領域においても干渉による強度ピークに重なってしまい、検出を難しくするためである。 Further, from the approximate aerial image shown in FIG. 21B, a peak portion where the light intensity reaches a peak is extracted in a region that does not overlap with the target pattern (that is, a region excluding the region where the main pattern is projected). When the target pattern is a transmission pattern, a peak in an area that is equal to or smaller than the threshold and brighter than the background is obtained, and a rectangular auxiliary pattern is inserted into the peak portion. In the contact hole pattern, the peak portion may be extracted by detecting the peak portion two-dimensionally. Note that the position where the auxiliary pattern is inserted may be the position of the center of gravity of the peak portion in an area brighter than the background. For the contact hole pattern, the peak position (part) can be easily calculated by obtaining the value of the second derivative (for example, Laplacian) of the light intensity distribution of the approximate aerial image. FIG. 41 shows a map of the second derivative (Laplacian) of the intensity distribution. If the contact hole pattern has a certain size, the strength of the main pattern affects the position away from the main pattern in the approximate aerial image. Therefore, even in a region that does not overlap with the main pattern, it overlaps with the intensity peak due to interference, making detection difficult.
補助パターンの1辺の大きさは、解像しない線幅にする必要がある。具体的には、透過パターンにおいては、主パターンの光強度の最大値と目標パターンと重ならない領域の光強度の最大値との比によって求められる。露光プロセスによっても異なるが、コンタクトホールパターンの場合、補助パターンの1辺の大きさは、コンタクトホールパターンの線幅の60%乃至80%程度とする。実施例2では、補助パターンの1辺の大きさは、75nmとなった。 The size of one side of the auxiliary pattern needs to be a line width that does not resolve. Specifically, in the transmission pattern, it is obtained by a ratio between the maximum value of the light intensity of the main pattern and the maximum value of the light intensity of the region not overlapping with the target pattern. Although it depends on the exposure process, in the case of a contact hole pattern, the size of one side of the auxiliary pattern is about 60% to 80% of the line width of the contact hole pattern. In Example 2, the size of one side of the auxiliary pattern was 75 nm.
変形した主パターンに上述した補助パターンを挿入すると、図22に示すようなパターンデータが得られる。このように、図22に示すパターンデータがマスクデータとして生成される。かかるマスクデータから製作されるマスクがウエハ面上で所望の空中像を形成するかを確認(評価)する。 When the auxiliary pattern described above is inserted into the deformed main pattern, pattern data as shown in FIG. 22 is obtained. Thus, the pattern data shown in FIG. 22 is generated as mask data. It is confirmed (evaluated) whether the mask manufactured from the mask data forms a desired aerial image on the wafer surface.
図22に示すパターンデータ(マスクデータ)から厳密に計算された空中像の2次元像を図23に示す。また、図24(a)に示すような目標パターンそのものから厳密に計算された空中像の2次元像を図24(b)に示す。図23と図24(b)とを比較するに、図23に示す2次元像は、図24(b)に示す2次元像よりも各コンタクトホールの均一性に優れ、楕円状のひずみが軽減されていることがわかる。 FIG. 23 shows a two-dimensional image of the aerial image calculated strictly from the pattern data (mask data) shown in FIG. FIG. 24B shows a two-dimensional image of an aerial image calculated strictly from the target pattern itself as shown in FIG. Comparing FIG. 23 and FIG. 24B, the two-dimensional image shown in FIG. 23 has better uniformity of each contact hole than the two-dimensional image shown in FIG. 24B, and the elliptical distortion is reduced. You can see that
図22及び図24(a)に示すパターンデータから算出される空中像の2次元像を定量的に評価する。具体的には、パターンデータからデフォーカスを変化させて空中像を算出し、線幅(ホール径)を算出した。ここでは、2次元像の中心に存在する孤立コンタクトホールパターンCH1、密集しているホール列の端に存在するコンタクトホールパターンCH2及びホール列の中央に存在するコンタクトホールパターンCH3の線幅CDを算出した(図24(a)参照)。 A two-dimensional image of the aerial image calculated from the pattern data shown in FIGS. 22 and 24A is quantitatively evaluated. Specifically, the aerial image was calculated from the pattern data by changing the defocus, and the line width (hole diameter) was calculated. Here, the line widths of the isolated contact hole pattern CH 1 existing at the center of the two-dimensional image, the contact hole pattern CH 2 existing at the end of the dense hole array, and the contact hole pattern CH 3 existing at the center of the hole array CD was calculated (see FIG. 24A).
図22に示すパターンデータの空中像の2次元像から算出される線幅を図25に示す。図24(a)に示すパターンデータの空中像の2次元像から算出される線幅を図26に示す。図25及び図26において、横軸はデフォーカス(μm)、縦軸は線幅CD(nm)である。 The line width calculated from the two-dimensional image of the aerial image of the pattern data shown in FIG. 22 is shown in FIG. FIG. 26 shows the line width calculated from the two-dimensional aerial image of the pattern data shown in FIG. In FIGS. 25 and 26, the horizontal axis represents defocus (μm), and the vertical axis represents line width CD (nm).
図26を参照するに、図24(a)に示すような目標パターンそのものの空中像の2次元像においては、孤立コンタクトホールパターン及び密集しているホール列のコンタクトホールパターンにおける線幅のばらつきが大きく、フォーカスに対する線幅変化も大きい。 Referring to FIG. 26, in the two-dimensional image of the aerial image of the target pattern itself as shown in FIG. 24A, there is a variation in line width in the isolated contact hole pattern and the contact hole pattern of the dense hole array. Large, line width change with respect to focus is also large.
図25を参照するに、図22に示すような変形した主パターンに補助パターンを挿入したパターンの空中像の2次元像においては、線幅のばらつきが小さくなり、フォーカスに対する線幅変化も緩やかになっている。 Referring to FIG. 25, in the two-dimensional image of the aerial image of the pattern in which the auxiliary pattern is inserted into the deformed main pattern as shown in FIG. 22, the variation in the line width is small, and the change in the line width with respect to the focus is moderate. It has become.
このように、上述したマスクデータ生成プログラム401から生成されるマスクデータ(パターンデータ)は、従来技術で生成されるマスクデータよりも像性能が向上しており、コンタクトホールパターンを精度よく形成することができる。 As described above, the mask data (pattern data) generated from the above-described mask data generation program 401 has improved image performance over the mask data generated by the prior art, and forms the contact hole pattern with high accuracy. Can do.
また、実施例1と同様に、補助パターンの大きさを一定にするのではなく、ピーク部分の光強度(ピーク値の大きさ)に応じて補助パターンの大きさを変えてもよい。図22に示すパターンデータ(マスクデータ)における補助パターンの大きさを第2の方法によって変化させた場合のパターンデータを図27に示す。 Further, as in the first embodiment, the size of the auxiliary pattern may be changed in accordance with the light intensity (peak value size) of the peak portion instead of making the size of the auxiliary pattern constant. FIG. 27 shows pattern data when the size of the auxiliary pattern in the pattern data (mask data) shown in FIG. 22 is changed by the second method.
補助パターンの大きさを変えることで、孤立コンタクトホールパターン、或いは、密集しているホール列の端に存在するようなコンタクトホールパターンに対する補助パターンの効果を向上させることが可能となる。 By changing the size of the auxiliary pattern, it is possible to improve the effect of the auxiliary pattern on an isolated contact hole pattern or a contact hole pattern that exists at the end of a dense hole array.
図22及び図27に示すパターンデータの空中像の2次元像のうち中央に存在す孤立コンタクトホールパターンから算出される線幅を図28に示す。上述したように、図22に示すパターンデータは補助パターンの大きさを一定にした場合であり、図27に示すパターンデータは補助パターンの大きさを変えた場合である。図28において、横軸はデフォーカス(μm)、縦軸は線幅CD(nm)である。 FIG. 28 shows the line width calculated from the isolated contact hole pattern existing at the center of the two-dimensional aerial image of the pattern data shown in FIGS. As described above, the pattern data shown in FIG. 22 is a case where the size of the auxiliary pattern is constant, and the pattern data shown in FIG. 27 is a case where the size of the auxiliary pattern is changed. In FIG. 28, the horizontal axis represents defocus (μm), and the vertical axis represents line width CD (nm).
図28を参照するに、補助パターンの大きさを変えた場合(図27)は、補助パターンの大きさを一定とした場合(図22)に比べて、フォーカスに対する線幅変化が少ない(即ち、フォーカス特性に優れている)ことがわかる。 Referring to FIG. 28, when the size of the auxiliary pattern is changed (FIG. 27), the line width change with respect to the focus is small compared to the case where the size of the auxiliary pattern is constant (FIG. 22) (that is, It can be seen that the focus characteristics are excellent.
上述したように、補助パターンを挿入したことで、補助パターンと主パターンとの間に新たな光近接効果が生じる。特に、補助パターンの大きさをピーク部分の光強度に反比例させて変えた場合には干渉性が大きく変わるため、パターン形状再現性や個々のパターン形状にばらつきが生じてしまう可能性がある。このような場合には、図3に示したフローチャートのように、変形した主パターンに補助パターンを挿入した後で近似空中像を再度算出し、これらのパターンデータを更に変形(補正)することが効果的である。 As described above, the insertion of the auxiliary pattern causes a new optical proximity effect between the auxiliary pattern and the main pattern. In particular, when the size of the auxiliary pattern is changed in inverse proportion to the light intensity at the peak portion, the coherence changes greatly, so that there is a possibility that the pattern shape reproducibility and individual pattern shapes may vary. In such a case, as shown in the flowchart of FIG. 3, after inserting the auxiliary pattern into the deformed main pattern, the approximate aerial image is calculated again, and these pattern data can be further deformed (corrected). It is effective.
実施例3では、実施例1の例を用いて説明する。実施例1において変形した主パターンに補助パターンを挿入する前に算出した近似空中像を図29(a)に示し、実施例1において変形した主パターンに一定の大きさの補助パターンを挿入した後で算出した近似空中像を図29(b)に示す。図29(a)に示す近似空中像と図29(b)に示す近似空中像とを比較するに、分布が大きく変化している。 The third embodiment will be described using the example of the first embodiment. FIG. 29A shows an approximate aerial image calculated before the auxiliary pattern is inserted into the deformed main pattern in the first embodiment, and after the auxiliary pattern having a certain size is inserted into the deformed main pattern in the first embodiment. The approximate aerial image calculated in step (b) is shown in FIG. When comparing the approximate aerial image shown in FIG. 29A and the approximate aerial image shown in FIG. 29B, the distribution changes greatly.
図29(b)に示す近似空中像から2次元像を抽出し、実施例1と同様に、かかる2次元像に基づいて主パターンを変形する。更に、補助パターンを挿入する。補助パターンはそのままで新たに抽出してもしなくてもいい。この場合、補助パターンを挿入することで変化する光近接効果を、主パターンの形状の変化として補正できる。そして、変形されたパターンデータを新しいパターンデータとして近似空中像を算出し、同様な処理を、目標パターンと2次元像との差分が許容範囲内になるまで繰り返す。このようにして得られるパターンデータ(マスクデータ)を図30に示す。 A two-dimensional image is extracted from the approximate aerial image shown in FIG. 29B, and the main pattern is deformed based on the two-dimensional image, as in the first embodiment. Further, an auxiliary pattern is inserted. The auxiliary pattern may or may not be newly extracted as it is. In this case, the optical proximity effect that is changed by inserting the auxiliary pattern can be corrected as a change in the shape of the main pattern. Then, an approximate aerial image is calculated using the modified pattern data as new pattern data, and the same processing is repeated until the difference between the target pattern and the two-dimensional image falls within an allowable range. The pattern data (mask data) thus obtained is shown in FIG.
図30に示すパターンデータから算出される空中像の2次元像を定量的に評価する。具体的には、パターンデータからデフォーカスを変化させて空中像を算出し、線幅を算出した。ここでは、各図の横軸をx、縦軸をyとしたとき、2次元像の中心(x=0、y=0)、中心からy=1200に対して7割の位置(x=0、y=840)及び中心からy=1200に対して9割の位置(x=0、y=1080)の線幅を算出した。 A two-dimensional image of the aerial image calculated from the pattern data shown in FIG. 30 is quantitatively evaluated. Specifically, the aerial image was calculated by changing the defocus from the pattern data, and the line width was calculated. Here, when the horizontal axis of each figure is x and the vertical axis is y, the center of the two-dimensional image (x = 0, y = 0) and 70% of the position from the center to y = 1200 (x = 0) , Y = 840) and 90% of the line width (x = 0, y = 1080) with respect to y = 1200 from the center.
図30に示すパターンデータの空中像の2次元像から算出される線幅を図31に示す。図15と図31とを比較するに、図30に示すパターンデータの空中像の2次元像は、線幅のばらつきが小さくなり、フォーカスに対する線幅変化も緩やかになっている。また、図31に示す線幅の算出結果は、図14に示す線幅の算出結果とほぼ同等になっている。 The line width calculated from the two-dimensional image of the aerial image of the pattern data shown in FIG. 30 is shown in FIG. When comparing FIG. 15 and FIG. 31, the two-dimensional image of the aerial image of the pattern data shown in FIG. 30 has a small variation in line width, and the change in line width with respect to the focus is gentle. Further, the calculation result of the line width shown in FIG. 31 is almost the same as the calculation result of the line width shown in FIG.
ラインパターンにおいては、ラインパターンの長さの短縮が大きな問題となる。そこで、ラインパターンの先端について評価する。ベストフォーカスにおいては、ラインパターンの短縮分を見込んでラインパターンの長さを長くすればよい。但し、デフォーカスしていくとラインパターンの短縮が生じるため、ラインパターンの長さがフォーカスにより変化しないことが好ましい。また、ラインパターンの先端のコントラストがよいことが好ましい。ラインパターンの先端のコントラストはNILSで評価する。 In the line pattern, shortening the length of the line pattern is a big problem. Therefore, the tip of the line pattern is evaluated. In the best focus, the length of the line pattern may be increased in anticipation of the shortening of the line pattern. However, since the line pattern is shortened as defocusing is performed, it is preferable that the length of the line pattern does not change due to the focus. Moreover, it is preferable that the contrast of the tip of the line pattern is good. The contrast of the tip of the line pattern is evaluated by NILS.
ラインパターンの長さをベストフォーカス時の長さで割ってフォーカスによる変化を調べた結果を図32に示す。また、ラインパターンの先端のNILSを算出してフォーカスによる変化を調べた結果を図33に示す。図32及び図33において、pattern_beforeは、パターンデータが目標パターンそのもの(即ち、初期のパターンデータ)の場合(図11(a))を示している。SBは、目標パターンにスキャッタリングバーを挿入したパターンの場合(図12(a))を示している。OPCは、近似空中像に基づいて主パターンが変形されたパターンの場合(図8(b))を示している。OPC1+assist1は、近似空中像に基づいて実施例1の主パターンを変形して大きさが一定の補助パターンを挿入したパターンの場合(図9)を示している。OPC2+assist2は、近似空中像に基づいて実施例3の主パターンを変形して大きさが一定の補助パターンを挿入したパターンの場合(図30)を示している。 FIG. 32 shows the result of examining the change due to the focus by dividing the length of the line pattern by the length at the time of the best focus. FIG. 33 shows the result of calculating the NILS at the tip of the line pattern and examining the change due to the focus. 32 and 33, pattern_before indicates that the pattern data is the target pattern itself (that is, initial pattern data) (FIG. 11A). SB shows a case where a scattering bar is inserted into the target pattern (FIG. 12A). OPC shows a case where the main pattern is deformed based on the approximate aerial image (FIG. 8B). OPC1 + assist1 shows a case where the main pattern of the first embodiment is deformed based on the approximate aerial image and an auxiliary pattern having a constant size is inserted (FIG. 9). OPC2 + assist2 shows a case (FIG. 30) of a pattern in which an auxiliary pattern having a constant size is inserted by deforming the main pattern of the third embodiment based on the approximate aerial image.
図32を参照するに、OPC1+assist1(図9)及びOPC2+assist2(図30)は、フォーカスの変動に対してラインパターンの長さの変化が最も小さいことがわかる。 Referring to FIG. 32, it can be seen that in OPC1 + assist1 (FIG. 9) and OPC2 + assist2 (FIG. 30), the change in the length of the line pattern is the smallest with respect to the variation in focus.
また、図33を参照するに、OPC2+assist2(図30)は、ベストフォーカスにおいて、ラインパターンの先端のNILSが最も大きい。また、OPC1+assist1(図9)は、ベストフォーカスにおいては、ラインパターンの先端のNILSがOPC2+assist2よりもやや劣るが、フォーカスに対して変化しにくいことがわかる。 33, OPC2 + assist2 (FIG. 30) has the largest NILS at the tip of the line pattern at the best focus. Further, OPC1 + assist1 (FIG. 9) shows that NILS at the end of the line pattern is slightly inferior to OPC2 + assist2 at best focus, but hardly changes with respect to focus.
次に、目標パターンがラインパターンとは異なるパターンである場合の実施例について説明する。露光装置として、投影光学系のNAが0.73であり(NA情報に相当)、露光光の波長が193nmである(λ情報に相当)場合を考える。投影光学系の収差として焦点位置のずれ(デフォーカス)を加える。ウエハに塗布されるレジストは考慮しない(レジスト情報に相当)ものとする。なお、照明光は無偏光であるものとする。 Next, an example in which the target pattern is a pattern different from the line pattern will be described. As an exposure apparatus, consider a case where the NA of the projection optical system is 0.73 (corresponding to NA information) and the wavelength of exposure light is 193 nm (corresponding to λ information). A shift of the focal position (defocus) is added as an aberration of the projection optical system. The resist applied to the wafer is not considered (corresponding to resist information). The illumination light is assumed to be non-polarized light.
目標パターン(パターンデータ)は、図37に示すようなL字(Elbow)パターンで、縦と横の長さが1200nmであるとする。図37において、孤立ラインパターンは遮光パターン(即ち、透過率はゼロ)であるとし、かかる孤立ラインパターンの存在しない領域(背景)の透過率は1とする。なお、位相は全てゼロとした。図37は、実施例4における目標パターン(パターンデータ)を示す図である。有効光源は、図5に示すような四重極照明(有効光源情報に相当)である。 The target pattern (pattern data) is an L-shaped (Elbow) pattern as shown in FIG. 37, and the vertical and horizontal lengths are 1200 nm. In FIG. 37, it is assumed that the isolated line pattern is a light shielding pattern (that is, the transmittance is zero), and the transmittance of a region (background) where such an isolated line pattern does not exist is 1. All phases were zero. FIG. 37 is a diagram illustrating a target pattern (pattern data) according to the fourth embodiment. The effective light source is quadrupole illumination (corresponding to effective light source information) as shown in FIG.
まず、数式10を用いて、目標パターン及び上述した入力情報(有効光源情報、NA情報、λ情報、収差情報、レジスト情報)から近似空中像を算出する。次に、算出された近似空中像から2次元像を抽出する。そして、目標パターンと近似空中像の2次元像とを比較して得られる差分に基づいてパターンデータを算出する。さらにパターンデータから求めた近似空中像から、目標パターンと重ならない領域において、光強度がピークとなるピーク部分を抽出し、補助パターンを挿入する。 First, using Formula 10, an approximate aerial image is calculated from the target pattern and the above-described input information (effective light source information, NA information, λ information, aberration information, and resist information). Next, a two-dimensional image is extracted from the calculated approximate aerial image. Then, pattern data is calculated based on the difference obtained by comparing the target pattern with the two-dimensional image of the approximate aerial image. Further, from the approximate aerial image obtained from the pattern data, a peak portion where the light intensity reaches a peak is extracted in a region that does not overlap the target pattern, and an auxiliary pattern is inserted.
このようにして、図38に示すパターンデータがマスクデータとして生成される。かかるマスクデータから空中像を厳密に計算したものが図39である。図44においてベストフォーカスで結像したものを図44(a)に示し、0.2μmデフォーカスして結像したものを図44(b)に示している。図44を参照するに、均一で角の部分のひずみが少ない像となっており、デフォーカスした時にウエハ上に投影される像性能の悪化が抑えられている。つまり、焦点深度が大きくなり、結像性能が向上している。 In this way, the pattern data shown in FIG. 38 is generated as mask data. FIG. 39 shows a strictly calculated aerial image from such mask data. In FIG. 44, an image formed with the best focus is shown in FIG. 44 (a), and an image formed with 0.2 μm defocusing is shown in FIG. 44 (b). Referring to FIG. 44, the image is uniform and has little distortion at the corners, and deterioration in image performance projected onto the wafer when defocused is suppressed. That is, the depth of focus is increased and the imaging performance is improved.
次に、図34を参照して、露光装置100について説明する。図34は、露光装置100の構成を示す概略ブロック図である。ここで、マスクとして、上述のマスクデータ生成プログラムを実行して生成されたマスクデータに基づいて、製作されたマスク130を使用する。 Next, the exposure apparatus 100 will be described with reference to FIG. FIG. 34 is a schematic block diagram showing the configuration of the exposure apparatus 100. Here, as the mask, the mask 130 manufactured based on the mask data generated by executing the above-described mask data generation program is used.
露光装置100は、投影光学系140とウエハ150との間に供給される液体LWを介して、マスク130のパターンをウエハ150に露光する液浸露光装置である。露光装置100は、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式を適用するが、ステップ・アンド・リピート方式やその他の露光方式も適用することができる。 The exposure apparatus 100 is an immersion exposure apparatus that exposes the pattern of the mask 130 onto the wafer 150 via the liquid LW supplied between the projection optical system 140 and the wafer 150. In this embodiment, the exposure apparatus 100 applies the step-and-scan method, but a step-and-repeat method and other exposure methods can also be applied.
露光装置100は、図34に示すように、光源110と、照明光学系120と、マスク130を載置するマスクステージ135と、投影光学系140と、ウエハ150を載置するウエハステージ155と、液体供給回収部160と、主制御システム170とを備える。なお、光源110及び照明光学系120は、転写用の回路パターンが形成されたマスク130を照明する照明装置を構成する。 As shown in FIG. 34, the exposure apparatus 100 includes a light source 110, an illumination optical system 120, a mask stage 135 on which a mask 130 is placed, a projection optical system 140, a wafer stage 155 on which a wafer 150 is placed, A liquid supply / recovery unit 160 and a main control system 170 are provided. The light source 110 and the illumination optical system 120 constitute an illumination device that illuminates the mask 130 on which a transfer circuit pattern is formed.
光源110は、波長約248nmのKrFエキシマレーザー、波長約193nmのArFエキシマレーザーなどのエキシマレーザーを使用する。但し、光源110の種類及び個数は限定されず、例えば、波長約157nmのF2レーザーを光源110として使用することもできる。 The light source 110 uses an excimer laser such as a KrF excimer laser having a wavelength of about 248 nm or an ArF excimer laser having a wavelength of about 193 nm. However, the type and number of the light sources 110 are not limited. For example, an F 2 laser having a wavelength of about 157 nm can be used as the light source 110.
照明光学系120は、光源110からの光を用いてマスク130を照明する光学系である。照明光学系120は、従来の照明や変形照明(例えば、四重極照明)など様々な照明モードを実現することができる。照明光学系120は、本実施形態では、ビーム整形光学系121と、集光光学系122と、偏光制御部123と、オプティカルインテグレーター124と、開口絞り125とを含む。更に、照明光学系120は、集光レンズ126と、折り曲げミラー127と、マスキングブレード128と、結像レンズ129とを含む。 The illumination optical system 120 is an optical system that illuminates the mask 130 using light from the light source 110. The illumination optical system 120 can realize various illumination modes such as conventional illumination and modified illumination (for example, quadrupole illumination). In this embodiment, the illumination optical system 120 includes a beam shaping optical system 121, a condensing optical system 122, a polarization controller 123, an optical integrator 124, and an aperture stop 125. Furthermore, the illumination optical system 120 includes a condenser lens 126, a bending mirror 127, a masking blade 128, and an imaging lens 129.
ビーム整形光学系121は、例えば、複数のシリンドリカルレンズを含むビームエクスパンダ等を使用する。ビーム整形光学系121は、光源110からの平行光の断面形状の縦横比率を所定の値に変換する(例えば、断面形状を長方形から正方形にする)。ビーム整形光学系121は、本実施形態では、光源110からの光を、オプティカルインテグレーター124を照明するために必要な大きさ及び発散角を有する光に整形する。 The beam shaping optical system 121 uses, for example, a beam expander including a plurality of cylindrical lenses. The beam shaping optical system 121 converts the aspect ratio of the cross-sectional shape of the parallel light from the light source 110 into a predetermined value (for example, the cross-sectional shape is changed from a rectangle to a square). In this embodiment, the beam shaping optical system 121 shapes the light from the light source 110 into light having a size and a divergence angle necessary for illuminating the optical integrator 124.
集光光学系122は、複数の光学素子を含み、ビーム整形光学系121で整形された光をオプティカルインテグレーター124に効率よく導光する。集光光学系122は、例えば、ズームレンズシステムを含み、オプティカルインテグレーター124に入射する光の形状及び角度の分配を調整する。 The condensing optical system 122 includes a plurality of optical elements, and efficiently guides the light shaped by the beam shaping optical system 121 to the optical integrator 124. The condensing optical system 122 includes, for example, a zoom lens system, and adjusts the distribution of the shape and angle of light incident on the optical integrator 124.
偏光制御部123は、例えば、偏光素子を含み、投影光学系140の瞳面142と略共役な位置に配置される。偏光制御部123は、投影光学系140の瞳面142に形成される有効光源の所定領域の偏光状態を制御する。 The polarization controller 123 includes, for example, a polarizing element, and is disposed at a position substantially conjugate with the pupil plane 142 of the projection optical system 140. The polarization controller 123 controls the polarization state of a predetermined area of the effective light source formed on the pupil plane 142 of the projection optical system 140.
オプティカルインテグレーター124は、マスク130を照明する照明光を均一化し、入射光の角度分布を位置分布に変換して射出する機能を有する。オプティカルインテグレーター124は、例えば、入射面と射出面とがフーリエ変換の関係に維持されたハエの目レンズを使用する。なお、ハエの目レンズは、複数のロッドレンズ(即ち、微小レンズ素子)を組み合わせることによって構成される。但し、オプティカルインテグレーター124は、ハエの目レンズに限定されず、光学ロッド、回折格子、各組が直交するように配置されたシリンドリカルレンズアレイ板などを使用してもよい。 The optical integrator 124 has a function of making the illumination light that illuminates the mask 130 uniform, converting the angle distribution of the incident light into a position distribution, and emitting it. The optical integrator 124 uses, for example, a fly-eye lens in which the entrance surface and the exit surface are maintained in a Fourier transform relationship. The fly-eye lens is configured by combining a plurality of rod lenses (that is, micro lens elements). However, the optical integrator 124 is not limited to the fly-eye lens, and may use an optical rod, a diffraction grating, a cylindrical lens array plate arranged so that each set is orthogonal, or the like.
開口絞り125は、オプティカルインテグレーター124の射出面の直後の位置であって、投影光学系140の瞳面142に形成される有効光源と略共役な位置に配置される。開口絞り125の開口形状は、投影光学系140の瞳面142に形成される有効光源の光強度分布(即ち、有効光源形状)に相当する。換言すれば、開口絞り125は、有効光源の光強度分布を制御する。開口絞り125は、照明モードに応じて切り替え可能に構成される。なお、開口絞りを使用せずに、あるいは、併用して、オプティカルインテグレーター124よりも光源側に回折光学素子(CGH)やプリズムを配置して有効光源の形状を調整してもよい。 The aperture stop 125 is disposed at a position immediately after the exit surface of the optical integrator 124 and at a position substantially conjugate with an effective light source formed on the pupil plane 142 of the projection optical system 140. The aperture shape of the aperture stop 125 corresponds to the light intensity distribution (that is, the effective light source shape) of the effective light source formed on the pupil plane 142 of the projection optical system 140. In other words, the aperture stop 125 controls the light intensity distribution of the effective light source. The aperture stop 125 is configured to be switchable according to the illumination mode. The shape of the effective light source may be adjusted by arranging a diffractive optical element (CGH) or a prism on the light source side of the optical integrator 124 without using the aperture stop or in combination.
集光レンズ126は、オプティカルインテグレーター124の射出面近傍に形成される2次光源から射出して開口絞り125を通過した光を集光し、折り曲げミラー127を介して、マスキングブレード128を均一に照明する。 The condensing lens 126 condenses the light emitted from the secondary light source formed near the exit surface of the optical integrator 124 and passed through the aperture stop 125, and uniformly illuminates the masking blade 128 via the bending mirror 127. To do.
マスキングブレード128は、マスク130と略共役な位置に配置され、複数の可動遮光板で構成される。マスキングブレード128は、投影光学系140の有効面積に対応する略矩形形状の開口を形成する。マスキングブレード128を通過した光は、マスク130を照明する照明光として使用される。 The masking blade 128 is disposed at a position substantially conjugate with the mask 130, and includes a plurality of movable light shielding plates. The masking blade 128 forms a substantially rectangular opening corresponding to the effective area of the projection optical system 140. The light that has passed through the masking blade 128 is used as illumination light that illuminates the mask 130.
結像レンズ129は、マスキングブレード128の開口を通過した光をマスク130に結像させる。 The imaging lens 129 images the light that has passed through the opening of the masking blade 128 on the mask 130.
マスク130は、上述した処理装置1によって生成されたマスクデータに基づいて製作され、転写すべき回路パターン(主パターン)と補助パターンとを有する。マスク130は、マスクステージ135に支持及び駆動される。マスク130から発せられた回折光は、投影光学系140を介して、ウエハ150に投影される。マスク130とウエハ150とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置100はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、マスク130とウエハ150とを同期走査することによって、マスク130の転写すべき回路パターンをウエハ150に転写する。なお、露光装置100がステップ・アンド・リピート方式の露光装置であれば、マスク130とウエハ150とを静止させた状態で露光する。 The mask 130 is manufactured based on the mask data generated by the processing apparatus 1 described above, and has a circuit pattern (main pattern) to be transferred and an auxiliary pattern. The mask 130 is supported and driven by the mask stage 135. Diffracted light emitted from the mask 130 is projected onto the wafer 150 via the projection optical system 140. The mask 130 and the wafer 150 are arranged in an optically conjugate relationship. Since the exposure apparatus 100 is a step-and-scan exposure apparatus, the circuit pattern to be transferred from the mask 130 is transferred to the wafer 150 by synchronously scanning the mask 130 and the wafer 150. If exposure apparatus 100 is a step-and-repeat exposure apparatus, exposure is performed with mask 130 and wafer 150 being stationary.
マスクステージ135は、マスクチャックを介してマスク130を支持し、図示しない駆動機構に接続されている。図示しない駆動機構は、例えば、リニアモーターなどで構成され、X軸方向、Y軸方向、X軸方向及び各軸の回転方向にマスクステージ135を駆動する。なお、マスク130又はウエハ150の面内で走査方向をY軸、それに垂直な方向をX軸、マスク130又はウエハ150の面に垂直な方向をZ軸とする。 The mask stage 135 supports the mask 130 via a mask chuck and is connected to a driving mechanism (not shown). A drive mechanism (not shown) is configured by, for example, a linear motor, and drives the mask stage 135 in the X-axis direction, the Y-axis direction, the X-axis direction, and the rotation direction of each axis. In the plane of the mask 130 or the wafer 150, the scanning direction is the Y axis, the direction perpendicular to the Y axis is the X axis, and the direction perpendicular to the mask 130 or the wafer 150 is the Z axis.
投影光学系140は、マスク130の回路パターンをウエハ150に投影する光学系である。投影光学系140は、屈折系、反射屈折系、或いは、反射系を使用することができる。投影光学系140の最終レンズ(最終面)には、液体供給回収部160から供給される液体LWによる影響を低減(保護)するためのコーティングが施されている。 The projection optical system 140 is an optical system that projects the circuit pattern of the mask 130 onto the wafer 150. The projection optical system 140 can use a refractive system, a catadioptric system, or a reflective system. The final lens (final surface) of the projection optical system 140 is coated to reduce (protect) the influence of the liquid LW supplied from the liquid supply / recovery unit 160.
ウエハ150は、マスク130の回路パターンが投影(転写)される基板である。但し、ウエハ150は、ガラスプレートやその他の基板に置換することもできる。ウエハ150には、レジストが塗布されている。 The wafer 150 is a substrate onto which the circuit pattern of the mask 130 is projected (transferred). However, the wafer 150 can be replaced with a glass plate or other substrate. A resist is applied to the wafer 150.
ウエハステージ155は、ウエハ150を支持し、マスクステージ135と同様に、リニアモーターを利用して、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向及び各軸の回転方向にウエハ150を移動させる。 The wafer stage 155 supports the wafer 150 and moves the wafer 150 in the X-axis direction, the Y-axis direction, the Z-axis direction, and the rotation directions of the respective axes using a linear motor, similarly to the mask stage 135.
液体供給回収部160は、投影光学系140の最終レンズ(最終面)とウエハ150との間の空間に液体LWを供給する機能を有する。また、液体供給回収部160は、投影光学系140の最終レンズとウエハ150との間の空間に供給された液体LWを回収する機能を有する。液体LWには、露光光に対して高い透過率を有し、投影光学系140(の最終レンズ)に汚れを付着させず、レジストプロセスとのマッチングがよい物質を選択する。 The liquid supply / recovery unit 160 has a function of supplying the liquid LW to the space between the final lens (final surface) of the projection optical system 140 and the wafer 150. The liquid supply / recovery unit 160 has a function of recovering the liquid LW supplied to the space between the final lens of the projection optical system 140 and the wafer 150. For the liquid LW, a substance that has a high transmittance with respect to the exposure light, does not attach dirt to the projection optical system 140 (the final lens), and has a good matching with the resist process is selected.
主制御システム170は、CPUやメモリを有し、露光装置100の動作を制御する。例えば、主制御システム170は、マスクステージ135、ウエハステージ155及び液体供給回収部160と電気的に接続し、マスクステージ135とウエハステージ155との同期走査を制御する。また、主制御システム170は、露光時のウエハステージ155の走査方向及び速度などに基づいて、液体LWの供給と回収、或いは、停止の切り替えを制御する。主制御システム170は、特に、モニタ及び入力装置から入力される情報、照明装置からの情報に基づいて照明制御を行う。例えば、主制御システム170は、駆動機構を介して開口絞り125を駆動制御する。主制御システム170による制御情報やその他の情報はモニタ及び入力装置のモニタに表示される。主制御システム170には、上述の実施例における有効光源の情報が入力され、開口絞りや回折光学素子、プリズム等を制御して、有効光源を形成する。 The main control system 170 has a CPU and a memory, and controls the operation of the exposure apparatus 100. For example, the main control system 170 is electrically connected to the mask stage 135, the wafer stage 155, and the liquid supply / recovery unit 160, and controls synchronous scanning of the mask stage 135 and the wafer stage 155. In addition, the main control system 170 controls supply and recovery of the liquid LW or switching of the stop based on the scanning direction and speed of the wafer stage 155 at the time of exposure. In particular, the main control system 170 performs illumination control based on information input from the monitor and the input device and information from the illumination device. For example, the main control system 170 drives and controls the aperture stop 125 via a driving mechanism. Control information by the main control system 170 and other information are displayed on the monitor and the monitor of the input device. The main control system 170 receives information on the effective light source in the above-described embodiment, and forms an effective light source by controlling the aperture stop, the diffractive optical element, the prism, and the like.
露光において、光源110から発せられた光束は、照明光学系120によりマスク130を照明する。マスク130を通過して回路パターンを反映する光束は、投影光学系140により、液体LWを介してウエハ150に結像される。露光装置100は、優れた結像性能を有し、高いスループットで経済性よくデバイス(半導体素子、LCD素子、撮像素子(CCDなど)、薄膜磁気ヘッドなど)を提供することができる。 In the exposure, the light beam emitted from the light source 110 illuminates the mask 130 by the illumination optical system 120. The light flux that passes through the mask 130 and reflects the circuit pattern is imaged on the wafer 150 by the projection optical system 140 via the liquid LW. The exposure apparatus 100 can provide a device (semiconductor element, LCD element, imaging element (CCD, etc.), thin film magnetic head, etc.) with excellent imaging performance, high throughput and good economic efficiency.
図35及び図36を参照して、露光装置100を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図35は、デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ1(回路設計)では、デバイスの回路設計を行う。ステップ2(マスク製作)では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。具体的には、上述の原版(マスク)データの作成方法を処理装置1によって実行することにより、マスクデータを作成し、EB描画装置にマスクのデータを入力として与え、マスクのデータに応じたCr等のパターンをマスク130に描画する。これにより、マスク130を作成する。ステップ3(ウエハ製造)では、シリコンなどの材料を用いてウエハを製造する。ステップ4(ウエハプロセス)は、前工程と呼ばれ、レチクルとウエハを用いてリソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ5(組み立て)は、後工程と呼ばれ、ステップ4によって作成されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)では、ステップ5で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7)される。 With reference to FIGS. 35 and 36, an embodiment of a device manufacturing method using the exposure apparatus 100 will be described. FIG. 35 is a flowchart for explaining how to fabricate devices (ie, semiconductor chips such as IC and LSI, LCDs, CCDs, and the like). Here, the manufacture of a semiconductor chip will be described as an example. In step 1 (circuit design), a device circuit is designed. In step 2 (mask production), a mask on which the designed circuit pattern is formed is produced. Specifically, by executing the above-described original (mask) data creation method by the processing device 1, mask data is created, the mask data is given to the EB drawing device as input, and Cr corresponding to the mask data is created. Or the like is drawn on the mask 130. Thereby, the mask 130 is created. In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the reticle and wafer. Step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer created in step 4. Including. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device created in step 5 are performed. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).
図36は、ステップ4のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ11(酸化)では、ウエハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)では、ウエハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ14(イオン打ち込み)では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)では、露光装置100によってレチクルの回路パターンをウエハに露光する。ステップ17(現像)では、露光したウエハを現像する。ステップ18(エッチング)では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重の回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、高品位のデバイスを高いスループットで製造することができる。このように、露光装置100を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。 FIG. 36 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4. In step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the surface of the wafer. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition or the like. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the exposure apparatus 100 to expose a reticle circuit pattern onto the wafer. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. According to such a device manufacturing method, a high-quality device can be manufactured with high throughput. Thus, the device manufacturing method using the exposure apparatus 100 and the resulting device also constitute one aspect of the present invention.
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist.
1 処理装置
20 制御部
40 記憶部
401 マスクデータ生成プログラム
402 パターンデータ
403 有効光源情報
404 NA情報
405 λ情報
406 収差情報
407 レジスト情報
408 マスクデータ
409 近似空中像
410 2次元像
411 変形パターンデータ
50 入力部
60 媒体インターフェース
70 記憶媒体
100 露光装置
110 光源
120 照明光学系
121 ビーム整形光学系
122 集光光学系
123 偏光制御部
124 オプティカルインテグレーター
125 開口絞り
130 マスク
140 投影光学系
150 ウエハ
170 主制御システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing apparatus 20 Control part 40 Memory | storage part 401 Mask data generation program 402 Pattern data 403 Effective light source information 404 NA information 405 lambda information 406 Aberration information 407 Registration information 408 Mask data 409 Approximate aerial image 410 Two-dimensional image 411 Deformation pattern data 50 Input Unit 60 Medium interface 70 Storage medium 100 Exposure apparatus 110 Light source 120 Illumination optical system 121 Beam shaping optical system 122 Condensing optical system 123 Polarization control unit 124 Optical integrator 125 Aperture stop 130 Mask 140 Projection optical system 150 Wafer 170 Main control system
Claims (6)
前記投影光学系の瞳面における光強度分布を表す関数と前記投影光学系の瞳関数とに基づいて2次元相互透過係数を求めるステップと、
前記2次元相互透過係数と前記投影光学系の物体面におけるパターンとに基づいて、前記投影光学系の像面に形成される近似空中像を算出する第1算出ステップと、
前記第1算出ステップで算出された近似空中像から2次元像を抽出する2次元像抽出ステップと、
前記2次元像抽出ステップで抽出された2次元像に基づいて前記原版の主パターンの形状を変更して前記主パターンを決定する主パターン決定ステップと、
該決定された主パターンについて、前記像面に形成される近似空中像を算出する第2算出ステップと、
前記第2算出ステップで算出された近似空中像から前記主パターンが前記像面に投影される領域を除いた領域において、光強度がピークとなるピーク部分を抽出するピーク部分抽出ステップと、
該抽出されたピーク部分の光強度に基づいて補助パターンを決定する補助パターン決定ステップと、
該決定された補助パターンを該抽出されたピーク部分に対応する前記原版の部分に挿入して、該決定された主パターンと補助パターンとを含むパターンのデータを前記原版のデータとして生成する生成ステップとを有することを特徴とする生成方法。 A generation method for generating data of the original by a computer used in an exposure apparatus including an illumination optical system that illuminates the original using light from a light source and a projection optical system that projects a pattern image of the original on a substrate. There,
Obtaining a two-dimensional mutual transmission coefficient based on a function representing a light intensity distribution on the pupil plane of the projection optical system and a pupil function of the projection optical system;
A first calculation step of calculating an approximate aerial image formed on the image plane of the projection optical system based on the two-dimensional mutual transmission coefficient and a pattern on the object plane of the projection optical system;
A two-dimensional image extraction step of extracting a two-dimensional image from the approximate aerial image calculated in the first calculation step;
A main pattern determining step of determining the main pattern by changing the shape of the main pattern of the original based on the two-dimensional image extracted in the two-dimensional image extraction step;
A second calculation step of calculating an approximate aerial image formed on the image plane for the determined main pattern;
A peak portion extraction step for extracting a peak portion where the light intensity reaches a peak in a region excluding a region where the main pattern is projected onto the image plane from the approximate aerial image calculated in the second calculation step;
An auxiliary pattern determining step for determining an auxiliary pattern based on the light intensity of the extracted peak portion;
A generation step of inserting the determined auxiliary pattern into the portion of the original corresponding to the extracted peak portion, and generating pattern data including the determined main pattern and auxiliary pattern as the original data A generation method characterized by comprising:
前記目標パターンが透過パターンである場合には前記主パターンの光強度の最大値と前記主パターンが前記基板に投影される領域を除いた領域の光強度の最大値との比に基づいて前記補助パターンの大きさを決定し、
前記目標パターンが遮光パターンである場合には背景の光強度と前記主パターンの光強度の最小値との差と、前記背景の光強度と前記主パターンが前記基板に投影される領域を除いた領域の光強度の最小値との差との比に基づいて前記補助パターンの大きさを決定することを特徴とする請求項1記載の生成方法。 In the auxiliary pattern determination step,
When the target pattern is a transmissive pattern, the auxiliary pattern is based on the ratio between the maximum value of the light intensity of the main pattern and the maximum value of the light intensity of the region excluding the region where the main pattern is projected onto the substrate. Determine the size of the pattern,
When the target pattern is a light shielding pattern, the difference between the light intensity of the background and the minimum value of the light intensity of the main pattern, and the area where the light intensity of the background and the main pattern are projected onto the substrate are excluded. The generation method according to claim 1, wherein the size of the auxiliary pattern is determined based on a ratio with a difference from the minimum value of the light intensity of the region.
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