JP6003068B2 - Exposure method - Google Patents

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
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Description

本発明は、露光方法に関する。   The present invention relates to an exposure method.

LSI(Large Scale Integration)等の集積回路の製造工程では、フォトマスクに形成された集積回路の設計パターンを、投影露光装置(例えば、ステッパー)によりレジスト膜(フォトレジスト膜)に転写する。   In an integrated circuit manufacturing process such as LSI (Large Scale Integration), a design pattern of an integrated circuit formed on a photomask is transferred to a resist film (photoresist film) by a projection exposure apparatus (for example, a stepper).

微細化の進んだ集積回路では、投影露光装置の解像度限界に近いパターンが、レジスト膜に投影される。すると、光近接効果(Optical Proximity Effect)により、レジスト膜に転写されるパターン(レジストパターン)が、設計パターンに一致しなくなる。   In an integrated circuit which has been miniaturized, a pattern close to the resolution limit of a projection exposure apparatus is projected onto a resist film. Then, the pattern (resist pattern) transferred to the resist film does not coincide with the design pattern due to the optical proximity effect (Optical Proximity Effect).

そこで、レジストパターンの形状が設計パターンの形状と略一致するように、マスクパターンの形状を予め補正する光近接効果補正が行われる。   Therefore, optical proximity effect correction is performed to correct the shape of the mask pattern in advance so that the shape of the resist pattern substantially matches the shape of the design pattern.

特開2000−310851号公報JP 2000-310851 A

設計パターンの最小寸法が小さくなるほど、光近接効果は大きくなる。このため、素子や配線の最小寸法を規定するデザインルールが新たに定められる度に、光近接効果補正(Optical Proximity Effect Correction; OPC)に用いられるOPCパラメータも新たに生成される。   The smaller the minimum dimension of the design pattern, the greater the optical proximity effect. For this reason, every time a design rule that defines the minimum dimensions of elements and wiring is newly determined, OPC parameters used for optical proximity effect correction (OPC) are also newly generated.

しかし、OPCパラメータは、露光実験に基づく膨大な作業により生成される。このため、設計パターンを縮小して集積回路を微細化しようとすると、新たなOPCパラメータの生成に多大な労力が割かれるという問題がある。   However, the OPC parameter is generated by an enormous amount of work based on an exposure experiment. For this reason, if the design pattern is reduced and the integrated circuit is miniaturized, there is a problem that a great deal of effort is taken to generate a new OPC parameter.

上記の問題を解決するために、本方法の一観点によれば、第1のパターンを有するフォトマスクを形成する工程と、調整可能な開口数を有する投影レンズと前記フォトマスクとを介してレジスト膜に照射光を照射する工程を有し、前記フォトマスクを形成する工程は、集積回路の設計パターンを前記投影レンズの第1の開口数に基づいて光近接効果補正し更に縮小して第2のパターンを生成する工程と、前記第2のパターンに対応するマスクパターンを前記フォトマスクに形成する工程とを有し、前記レジスト膜に前記照射光を照射する時の前記投影レンズの開口数は、前記第1の開口数より大きい第2の開口数であることが提供される。   In order to solve the above problem, according to one aspect of the present method, a resist is formed through a step of forming a photomask having a first pattern, a projection lens having an adjustable numerical aperture, and the photomask. A step of irradiating the film with irradiation light, and the step of forming the photomask includes a step of correcting the design pattern of the integrated circuit based on the first numerical aperture of the projection lens and further reducing the second optical pattern by reducing the optical proximity effect. And a step of forming a mask pattern corresponding to the second pattern on the photomask, and the numerical aperture of the projection lens when the resist film is irradiated with the irradiation light is A second numerical aperture greater than the first numerical aperture is provided.

本方法によれば、既存のOPCパラメータに基づくマスクパターンにより、縮小された集積回路の設計パターンを、パターン形状を殆ど崩さずにレジスト膜に転写することができる。   According to this method, the reduced integrated circuit design pattern can be transferred to the resist film with almost no damage to the pattern shape by the mask pattern based on the existing OPC parameters.

実施の形態の露光方法に用いる投影露光装置の構造図である。1 is a structural diagram of a projection exposure apparatus used in an exposure method of an embodiment. マスクパターンの生成方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the production | generation method of a mask pattern. マスクパターンの生成方法を説明するパターン図である。It is a pattern figure explaining the production | generation method of a mask pattern. マスクパターンの生成方法を説明するパターン図である。It is a pattern figure explaining the production | generation method of a mask pattern. マスクパターンの生成方法を説明するパターン図である。It is a pattern figure explaining the production | generation method of a mask pattern. 露光工程のフローチャートである。It is a flowchart of an exposure process. 縮小設計パターンの転写に用いる別のマスクパターンの生成方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the production | generation method of another mask pattern used for transfer of a reduction | decrease design pattern. 図4のVIIIA-VIIIA線に沿った、OPCパターンの透過率を説明する図である。It is a figure explaining the transmittance | permeability of an OPC pattern along the VIIIA-VIIIA line | wire of FIG. OPCパターンの回折光を説明する図である。It is a figure explaining the diffracted light of an OPC pattern. 縮小OPCパターンの回折光を説明する図である。It is a figure explaining the diffracted light of a reduced OPC pattern. 投影レンズの開口数を大きくした場合の回折光を説明する図である。It is a figure explaining the diffracted light when the numerical aperture of a projection lens is enlarged. 投影レンズが第1の開口数を有する場合の、OPCパターンのIa(x)の一例である。It is an example of Ia (x) of the OPC pattern when the projection lens has a first numerical aperture. 投影レンズが第1の開口数を有する場合の、縮小OPCパターンのI(x)の一例である。It is an example of I (x) of the reduced OPC pattern when the projection lens has a first numerical aperture. 投影レンズが第1の開口数を有する場合の、OPCパターンのIa(x)の一例である。It is an example of Ia (x) of the OPC pattern when the projection lens has a first numerical aperture. 投影レンズが第2の開口数を有する場合の、縮小OPCパターンのI(x)の一例である。It is an example of I (x) of the reduced OPC pattern when the projection lens has a second numerical aperture.

以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。尚、図面が異なっても対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the matters described in the claims and equivalents thereof. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the corresponding part even if drawings differ, The description is abbreviate | omitted.

(1)露光装置
図1は、実施の形態の露光方法に用いる投影露光装置2(例えば、ステッパー)の構造図である。投影露光装置2は、図1に示すように、光源(例えば、ArFエキシマレーザ)4と、照明系の絞り6と、コンデンサレンズ8と、投影レンズ(例えば、縮小投影レンズ)10と、開口絞り12とを有している。
(1) Exposure Apparatus FIG. 1 is a structural diagram of a projection exposure apparatus 2 (for example, a stepper) used in the exposure method of the embodiment. As shown in FIG. 1, the projection exposure apparatus 2 includes a light source (for example, ArF excimer laser) 4, an illumination system diaphragm 6, a condenser lens 8, a projection lens (for example, a reduction projection lens) 10, and an aperture diaphragm. 12.

図1には、レジスト膜(フォトレジスト膜)14が塗布された基板16とフォトマスク18も示されている。基板16は、例えば、未加工の半導体基板またはトランジスタや層間絶縁膜が形成された半導体基板である。フォトマスク18の一面には、マスクパターン(第1のパターン)22が設けられている。   FIG. 1 also shows a substrate 16 and a photomask 18 coated with a resist film (photoresist film) 14. The substrate 16 is, for example, an unprocessed semiconductor substrate or a semiconductor substrate on which a transistor or an interlayer insulating film is formed. A mask pattern (first pattern) 22 is provided on one surface of the photomask 18.

照明系の絞り6は、光源4とコンデンサレンズ8の間に配置され、コンデンサレンズ8と光源4を含む照明システム7のパーシャル・コヒーレンス・ファクタ(所謂、σ値)を調整する。パーシャル・コヒーレンス・ファクタは、光源4の可干渉性を表すパラメータ(助変数)である。以後、変数としてのパーシャル・コヒーレンス・ファクタとその値(パラメータ値)の両方を総括して、パーシャル・コヒーレンス・ファクタσと表す。   The diaphragm 6 of the illumination system is disposed between the light source 4 and the condenser lens 8 and adjusts the partial coherence factor (so-called σ value) of the illumination system 7 including the condenser lens 8 and the light source 4. The partial coherence factor is a parameter (auxiliary variable) representing the coherence of the light source 4. Hereinafter, both the partial coherence factor as a variable and its value (parameter value) are collectively expressed as a partial coherence factor σ.

開口絞り12は、その開口部が投影レンズ10の内部(または、投影レンズ10のフォトマスク18側または基板16側)に配置され、投影レンズ10の開口数を調整する。すなわち、開口絞り12は、投影レンズ10の可変開口絞りである。   The aperture stop 12 has an opening disposed inside the projection lens 10 (or on the photomask 18 side or the substrate 16 side of the projection lens 10), and adjusts the numerical aperture of the projection lens 10. That is, the aperture stop 12 is a variable aperture stop of the projection lens 10.

コンデンサレンズ8は、光源4で生成され照明系の絞り6を透過した照射光(露光光)を、平行光線に変換する。平行光線に変換された照射光20aは、第1のパターン22を有するフォトマスク18と投影レンズ10とを介して、レジスト膜14に照射される。投影レンズ10の開口数の調整可能範囲は、例えば0.6〜0.93である。   The condenser lens 8 converts the irradiation light (exposure light) generated by the light source 4 and transmitted through the diaphragm 6 of the illumination system into parallel rays. The irradiation light 20 a converted into parallel rays is irradiated onto the resist film 14 through the photomask 18 having the first pattern 22 and the projection lens 10. The adjustable range of the numerical aperture of the projection lens 10 is, for example, 0.6 to 0.93.

(2)マスクパターン
図2は、マスクパターン22の生成方法を説明するフローチャートである。図3〜5は、マスクパターン22の生成方法を説明するパターン図である。
(2) Mask Pattern FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for generating the mask pattern 22. 3 to 5 are pattern diagrams for explaining a method of generating the mask pattern 22.

(i)設計パターンの生成(ステップS2)
まず第1のデザインルールに基づいて、集積回路のレイアウトを設計する。このレイアウト設計により、設計パターンがレイヤーごとに生成される(S2)。図3は、設計パターン24の一部を拡大した図の一例である。図3のパターンは、配線層の設計パターンである。
(I) Generation of design pattern (step S2)
First, the layout of the integrated circuit is designed based on the first design rule. With this layout design, a design pattern is generated for each layer (S2). FIG. 3 is an example of an enlarged view of a part of the design pattern 24. The pattern in FIG. 3 is a wiring layer design pattern.

デザインルールに規定されるMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタのゲート長の最小値は、例えば90nmである。ここでレイアウトとは、集積回路の構成要素(素子や配線等)の配置のことである。また、デザインルールとは、素子の構成要素(例えば、トランジスタのゲート)や配線の、寸法と間隔の最小値を規定する設計ルールのことである。したがってデザインルールは、集積回路の最小線幅(例えば、ゲート長の最小値)が細くなる度に新たに作成される。   The minimum gate length of a MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor defined in the design rule is, for example, 90 nm. Here, the layout is an arrangement of components (elements, wirings, etc.) of the integrated circuit. The design rule is a design rule that defines minimum values of dimensions and intervals of element components (for example, the gate of a transistor) and wiring. Therefore, a design rule is newly created each time the minimum line width (for example, the minimum value of the gate length) of the integrated circuit is reduced.

本実施の形態の設計パターン24のレイアウト設計は、既存のデザインルールに基づいて行われる。すなわち第1のデザインルールは、既存のデザインルールである。   The layout design of the design pattern 24 in the present embodiment is performed based on existing design rules. That is, the first design rule is an existing design rule.

図3に示すように、この段階では、設計パターン24は光近接効果補正されていない。   As shown in FIG. 3, at this stage, the design pattern 24 is not corrected for the optical proximity effect.

(ii)光近接効果補正(ステップS4)
次に、投影レンズ10の第1の開口数NA(例えば、0.8)に基づいて集積回路の設計パターン24を、光近接効果補正する(S4)。これにより、OPCパターンが生成される。
(Ii) Optical proximity effect correction (step S4)
Next, the optical proximity effect correction is performed on the design pattern 24 of the integrated circuit based on the first numerical aperture NA 1 (for example, 0.8) of the projection lens 10 (S4). Thereby, an OPC pattern is generated.

図4は、OPCパターン26の一部を拡大した図の一例である。   FIG. 4 is an example of an enlarged view of a part of the OPC pattern 26.

光近接効果補正では、例えば図4に示すように、設計パターン24に含まれる部分パターン24a(図3参照)の角部分に、補正パターンが追加される。更に、図4に示すように、補正された設計パターン24の周りに、補助パターン28が追加されてもよい。   In the optical proximity effect correction, for example, as shown in FIG. 4, a correction pattern is added to the corner portion of the partial pattern 24 a (see FIG. 3) included in the design pattern 24. Furthermore, as shown in FIG. 4, an auxiliary pattern 28 may be added around the corrected design pattern 24.

光近接効果補正では、レジスト膜14に結像されるパターン像(以下、結像パターンと呼ぶ)が、シミュレーションにより算出される。さらに、算出された結像パターンに基づいて、露光光により感光されるレジスト膜14の領域がシミュレーションされる。これらのシミュレーションに基づき、レジスト膜14に形成されるレジストパターンが予測される。   In the optical proximity effect correction, a pattern image formed on the resist film 14 (hereinafter referred to as an imaging pattern) is calculated by simulation. Further, based on the calculated imaging pattern, the region of the resist film 14 that is exposed to the exposure light is simulated. Based on these simulations, a resist pattern formed on the resist film 14 is predicted.

この予測されたレジストパターンの形状が設計パターン24に略一致するように、補正パターンの配置位置やサイズ等が調整される。   The position and size of the correction pattern are adjusted so that the predicted shape of the resist pattern substantially matches the design pattern 24.

―OPCパラメータ―
レジストパターンの形状は、投影レンズ10の開口数を含むOPCパラメータに基づいて予測される。
―OPC parameters―
The shape of the resist pattern is predicted based on OPC parameters including the numerical aperture of the projection lens 10.

投影レンズ10の開口数が大きくなるほど、投影露光装置2の解像度は高くなる。一方、開口数が大きくなると、投影露光装置2の焦点深度は浅くなる。そこで、デザインルールに規定される最小寸法(ゲート長や配線間隔などの最小値)の実現し易さと焦点の合わせのし易さのバランスを考慮して、デザインルーツごとに投影レンズ10の開口数が定められる。   As the numerical aperture of the projection lens 10 increases, the resolution of the projection exposure apparatus 2 increases. On the other hand, when the numerical aperture increases, the depth of focus of the projection exposure apparatus 2 becomes shallow. Therefore, the numerical aperture of the projection lens 10 is designed for each design root in consideration of the balance between the ease of realizing the minimum dimensions (minimum values such as the gate length and wiring interval) specified in the design rules and the ease of focusing. Is determined.

設計パターン24(図3参照)の光近接効果補正(S4)は、設計パターン24のデザインルール(第1のデザインルール)のために定められた第1の開口数NAに基づいて行われる。 The optical proximity effect correction (S4) of the design pattern 24 (see FIG. 3) is performed based on the first numerical aperture NA 1 determined for the design rule (first design rule) of the design pattern 24.

レジストパターンの形状予測は、投影レンズ10の開口数だけでなく、投影露光装置2の焦点ズレや光源4のパーシャル・コヒーレンス・ファクタσなど他のパラメータにも基づいて行われる。これらのパラメータは、OPCパラメータに含まれる。   The shape of the resist pattern is predicted based not only on the numerical aperture of the projection lens 10 but also on other parameters such as the focus shift of the projection exposure apparatus 2 and the partial coherence factor σ of the light source 4. These parameters are included in the OPC parameters.

OPCパラメータは、トランジスタや配線の最小寸法を規定するデザインルールごとに定められる。上述したように、設計パターン24の生成に用いられる第1のデザインルールは、既存のデザインルールである。したがって、設計パターン24の光近接効果補正に用いられる第1のOPCルールも、既存のOPCルールである。   The OPC parameter is determined for each design rule that defines the minimum dimensions of transistors and wirings. As described above, the first design rule used for generating the design pattern 24 is an existing design rule. Therefore, the first OPC rule used for the optical proximity effect correction of the design pattern 24 is also an existing OPC rule.

尚、第1のデザインルールおよび第1のOPCルールに基づいて生成されたOPCパターン26が既に存在する場合には、ステップ2及び4は省略してもよい。   If the OPC pattern 26 generated based on the first design rule and the first OPC rule already exists, steps 2 and 4 may be omitted.

(iii)OPCパターンの縮小(ステップS6)
次に、OPCパターン26を縮小(シュリンク)する(S6)。これにより、縮小OPCパターン(第2のパターン)が生成される。図5は、縮小OPCパターン30の一部を拡大した図の一例である。
(Iii) Reduction of OPC pattern (step S6)
Next, the OPC pattern 26 is reduced (shrinked) (S6). Thereby, a reduced OPC pattern (second pattern) is generated. FIG. 5 is an example of an enlarged view of a part of the reduced OPC pattern 30.

OPCパターン26は、例えば0.92倍に縮小される。これにより90nmのラインが、82.8nm(=90nm×0.92)になる。   The OPC pattern 26 is reduced by 0.92 times, for example. As a result, the 90 nm line becomes 82.8 nm (= 90 nm × 0.92).

縮小率(シュリンク率)sは、好ましくは0.6以上1未満であり、更に好ましくは0.85以上0.95以下である。縮小率sがこれらの範囲内にあれば、設計パターン24(図3参照)をs倍に縮小したパターンが、その形状を殆ど崩さずにレジスト膜14に転写される(後述する「露光工程」参照)。   The reduction rate (shrink rate) s is preferably 0.6 or more and less than 1, and more preferably 0.85 or more and 0.95 or less. If the reduction ratio s is within these ranges, a pattern obtained by reducing the design pattern 24 (see FIG. 3) to s times is transferred to the resist film 14 without substantially losing its shape (an “exposure process” described later). reference).

(iv)フォトマスクの製作(ステップS8、ステップS10)
投影レンズ10が縮小投影レンズの場合には、縮小OPCパターン30(図5参照)を、投影レンズ10の倍率に応じて拡大する(S8)。例えば、投影レンズ10の倍率が0.25倍の場合、縮小OPCパターン30を4倍に拡大する。これにより、マスクパターン22のデータが生成される。
(Iv) Production of photomask (Step S8, Step S10)
When the projection lens 10 is a reduction projection lens, the reduction OPC pattern 30 (see FIG. 5) is enlarged according to the magnification of the projection lens 10 (S8). For example, when the magnification of the projection lens 10 is 0.25, the reduced OPC pattern 30 is enlarged four times. Thereby, data of the mask pattern 22 is generated.

次に、生成されたデータに基づいて電子線描画により、縮小OPCパターン30に対応するマスクパターン22をフォトマスク基板に形成する(S10)。   Next, a mask pattern 22 corresponding to the reduced OPC pattern 30 is formed on the photomask substrate by electron beam drawing based on the generated data (S10).

一方、投影レンズ10が等倍投影レンズの場合には、縮小OPCパターン30と等倍のマスクパターン22を、電子線描画によりフォトマスク基板に形成する。   On the other hand, when the projection lens 10 is an equal magnification projection lens, the reduced OPC pattern 30 and the same size mask pattern 22 are formed on the photomask substrate by electron beam drawing.

以上により、マスクパターン22を有するフォトマスク18が製作される。尚、設計データ24、OPCパターン26、および縮小OPCパターン30は、図形データである。マスクパターン22は、フォトマスク18に形成される遮光膜(例えば、Cr膜)のパターンである。   Thus, the photomask 18 having the mask pattern 22 is manufactured. The design data 24, the OPC pattern 26, and the reduced OPC pattern 30 are graphic data. The mask pattern 22 is a pattern of a light shielding film (for example, a Cr film) formed on the photomask 18.

図2に示す例では、縮小OPCパターン30を投影レンズ10の倍率に応じて拡大する。しかし、投影レンズ10の倍率に応じたパターンの拡大は、どの段階で行ってもよい。   In the example shown in FIG. 2, the reduced OPC pattern 30 is enlarged according to the magnification of the projection lens 10. However, the pattern enlargement according to the magnification of the projection lens 10 may be performed at any stage.

例えば、ステップS2において、投影レンズ10の倍率に応じて拡大された設計パターンを生成してもよい。この場合、光近接効果補正(S4)は、設計パターンが拡大されていることを考慮して行う。一方、縮小OPCパターンの拡大(S8)は行わない。   For example, in step S2, a design pattern enlarged according to the magnification of the projection lens 10 may be generated. In this case, the optical proximity effect correction (S4) is performed considering that the design pattern is enlarged. On the other hand, enlargement of the reduced OPC pattern (S8) is not performed.

これにより、図2のステップS2〜S10により生成されるマスクパターン22と同じものが形成される。フォトマスク18に形成されるマスクパターンは、ステップS2〜S6により生成される縮小OPCパターン30を投影レンズ10の倍率に応じて拡大または等倍することで得られるという関係で、縮小OPCパターン30に対応している。但し、フォトマスク18に形成されるマスクパターンを実際に形成する手順は、どうようなものであってもよい。   As a result, the same mask pattern 22 generated in steps S2 to S10 in FIG. 2 is formed. The mask pattern formed on the photomask 18 is obtained by enlarging or magnifying the reduced OPC pattern 30 generated in steps S <b> 2 to S <b> 6 according to the magnification of the projection lens 10. It corresponds. However, the procedure for actually forming the mask pattern formed on the photomask 18 may be any.

(3)露光工程
図6は、露光工程のフローチャートである。
(3) Exposure Step FIG. 6 is a flowchart of the exposure step.

図1に示すように、投影露光装置2に、上記マスクパターン22を有するフォトマスク18と、レジスト膜14が塗布された基板16を装着する(S12)。   As shown in FIG. 1, the photomask 18 having the mask pattern 22 and the substrate 16 coated with the resist film 14 are mounted on the projection exposure apparatus 2 (S12).

次に、開口絞り12の開口率を調整して、投影レンズ10の開口数を、第1の開口数(光近接効果補正が基づく開口数)より大きい第2の開口数に設定する(S14)。   Next, the numerical aperture of the aperture stop 12 is adjusted, and the numerical aperture of the projection lens 10 is set to a second numerical aperture larger than the first numerical aperture (the numerical aperture based on the optical proximity effect correction) (S14). .

第2の開口数としては、OPCパターンを縮小する縮小率s(例えば、0.92)で第1の開口数(例えば、0.8)を割った開口数(例えば、0.87)が好ましい(後記「(4)レジストパターン」参照)。   As the second numerical aperture, a numerical aperture (for example, 0.87) obtained by dividing the first numerical aperture (for example, 0.8) by a reduction ratio s (for example, 0.92) for reducing the OPC pattern is preferable. (See “(4) Resist pattern” below.)

ところで投影レンズ10は、対物開口数(フォトマスク側の開口数)と像側開口数(レジスト膜側の開口数)を有している。投影レンズ10の開口数とは、像側開口数のことである。すなわち第1及び第2の開口数は、投影レンズ10の像側開口数のことである。   The projection lens 10 has an objective numerical aperture (photomask-side numerical aperture) and an image-side numerical aperture (resist film-side numerical aperture). The numerical aperture of the projection lens 10 is the image-side numerical aperture. That is, the first and second numerical apertures are the image-side numerical apertures of the projection lens 10.

尚、投影レンズ10の倍率は一定なので、対物開口数と像側開口数の比率は一定である。したがって、投影レンズ10の像側開口数を大きくすると、投影レンズ10の対物開口数も大きくなる。   Since the magnification of the projection lens 10 is constant, the ratio between the objective numerical aperture and the image-side numerical aperture is constant. Therefore, when the image-side numerical aperture of the projection lens 10 is increased, the objective numerical aperture of the projection lens 10 is also increased.

パーシャル・コヒーレンス・ファクタσは、有限の大きさを有する光源が生成する照射光の干渉性を表すパラメータである。上述したように、光近接効果補正(ステップS4)は、投影レンズ10の第1の開口数に基づいて行われる。露光に際し投影レンズ10の開口数が第1の開口数より大きい第2の開口数に設定されると、照射光20のパーシャル・コヒーレンス・ファクタσは、光近接効果補正に用いられるパーシャル・コヒーレンス・ファクタσ(例えば、約0.5)より小さくなる。   The partial coherence factor σ is a parameter representing the coherence of irradiation light generated by a light source having a finite size. As described above, the optical proximity effect correction (step S4) is performed based on the first numerical aperture of the projection lens 10. When the numerical aperture of the projection lens 10 is set to a second numerical aperture larger than the first numerical aperture at the time of exposure, the partial coherence factor σ of the irradiation light 20 is the partial coherence factor used for optical proximity effect correction. It becomes smaller than the factor σ (for example, about 0.5).

そこで、照明系の絞り6を調整して、照射光20aのパーシャル・コヒーレンス・ファクタσ(以下、σと呼ぶ)を光近接効果補正に用いるσに近付ける(S16)。好ましくは、照射光20のσを、光近接効果補正に用いるσに一致させる。   Therefore, the diaphragm 6 of the illumination system is adjusted to bring the partial coherence factor σ (hereinafter referred to as σ) of the irradiation light 20a closer to σ used for optical proximity effect correction (S16). Preferably, σ of the irradiation light 20 is matched with σ used for optical proximity effect correction.

次に、第1のパターン22を有するフォトマスク18と、投影レンズ10を介して、光源4が生成する照射光20をレジスト膜14に照射する(S18)。   Next, the resist film 14 is irradiated with irradiation light 20 generated by the light source 4 through the photomask 18 having the first pattern 22 and the projection lens 10 (S18).

その後、レジスト膜14を現像する。すると、設計パターン30をs倍(例えば、0.92倍)にしたパターン(以下、縮小設計パターンと呼ぶ)と略同じ形状のレジストパターンが生成される。尚、ステップS12〜S16を実行する順番は、適宜変更してもよい。   Thereafter, the resist film 14 is developed. Then, a resist pattern having substantially the same shape as a pattern (hereinafter referred to as a reduced design pattern) obtained by multiplying the design pattern 30 by s times (for example, 0.92 times) is generated. In addition, you may change suitably the order which performs step S12-S16.

―別のマスクパターン―
図7は、縮小設計パターンの転写に用いる別のマスクパターンの生成方法を説明するフローチャートである。図7に示す方法で生成されるマスクパターンを用いても、設計パターン24を縮小したパターン(縮小設計パターン)をレジスト膜に正確に転写することができる。但し、図7に示す方法を実行するには、図2に示す方法に比べ格段の労力がかかる。
―Another mask pattern―
FIG. 7 is a flowchart for explaining another method of generating a mask pattern used for transferring a reduced design pattern. Even when the mask pattern generated by the method shown in FIG. 7 is used, a pattern (reduced design pattern) obtained by reducing the design pattern 24 can be accurately transferred to the resist film. However, it takes much labor to execute the method shown in FIG. 7 compared to the method shown in FIG.

このマスクパターンを生成するには、まず図2のステップ2と同様に、第1のデザインルールに基づいて集積回路の設計パターンを生成する(S22)。次に、生成された設計パターンをs倍(例えば0.92倍)に縮小する(S24)。   In order to generate this mask pattern, an integrated circuit design pattern is first generated based on the first design rule as in step 2 of FIG. 2 (S22). Next, the generated design pattern is reduced to s times (for example, 0.92 times) (S24).

設計パターンの縮小(S22〜S24)と並行して、光近接効果補正のシミュレーションに用いるパラメータを、露光実験により取得する(S26)。   In parallel with the reduction of the design pattern (S22 to S24), parameters used for the optical proximity effect correction simulation are acquired by an exposure experiment (S26).

ステップS22〜S24により生成されるパターンは、第1のデザインルールの最小寸法をs倍(<1)にした第2のデザインルールに基づいて生成される集積回路の設計パターンと同じである。したがって、ステップS26で取得するパラメータは、この第2のデザインルールに対応する第2のOPCパラメータである。   The pattern generated in steps S22 to S24 is the same as the design pattern of the integrated circuit generated based on the second design rule in which the minimum dimension of the first design rule is s times (<1). Therefore, the parameter acquired in step S26 is the second OPC parameter corresponding to the second design rule.

OPCパラメータは、シミュレーションに用いられる第1のパラメータと、光近接効果補正のルールを規定する第2のパラメータとを有している。   The OPC parameter includes a first parameter used for the simulation and a second parameter that defines a rule for optical proximity effect correction.

第1のパラメータは、例えば、投影レンズ10の開口数NA、光源4の波長λ、光源4のパーシャル・コヒーレンス・ファクタσ、化学増倍型レジストの酸の拡散距離、投影露光装置2の焦点ズレ、フレア(迷光)量、レジスト膜14の厚さ、基板16の表面構造などである。第2のパラメータは、被補正図形の最小間隔、最小幅、切断長、最大移動距離などである。   The first parameters are, for example, the numerical aperture NA of the projection lens 10, the wavelength λ of the light source 4, the partial coherence factor σ of the light source 4, the acid diffusion distance of the chemical multiplication resist, and the focus shift of the projection exposure apparatus 2. The amount of flare (stray light), the thickness of the resist film 14, the surface structure of the substrate 16, and the like. The second parameter is the minimum interval, minimum width, cutting length, maximum moving distance, etc. of the figure to be corrected.

ステップS26では、テストパターンをレジスト膜14に転写する露光実験に基づいて、実際に得られるレジストパターンとシミュレーションで得られるレジストパターンが一致するように、第1のパラメータをフィッティングする。ただし、開口数NA、波長λ、およびパーシャル・コヒーレンス・ファクタσは、既知の値を用いる。或いは、これら既知の値を、フィッティングにより微調整する。   In step S26, the first parameter is fitted based on an exposure experiment in which the test pattern is transferred to the resist film 14 so that the actually obtained resist pattern matches the resist pattern obtained by the simulation. However, known values are used for the numerical aperture NA, the wavelength λ, and the partial coherence factor σ. Alternatively, these known values are finely adjusted by fitting.

次に、第1のパラメータに基づいて、光近接効果補正のルールを規定する第2のパラメータを作成する(S28)。   Next, based on the first parameter, a second parameter that defines a rule for optical proximity effect correction is created (S28).

次に、ステップS26及びS28で得た第2のOPCパラメータに基づいて、ステップS22〜S24で生成した縮小設計パターンを、光近接効果補正する(S30)。   Next, based on the second OPC parameter obtained in steps S26 and S28, the reduced design pattern generated in steps S22 to S24 is corrected for the optical proximity effect (S30).

光近接効果補正されたパターンを、投影レンズ10の縮小率に応じて拡大する(S32)。最後に電子線描画により、拡大されたパターンをマスクパターンとして有するフォトマスクを製作する(S34)。   The pattern subjected to the optical proximity correction is enlarged according to the reduction ratio of the projection lens 10 (S32). Finally, a photomask having an enlarged pattern as a mask pattern is produced by electron beam drawing (S34).

以上の手順により作製されるフォトマスクを用いても、設計パターン24を縮小した縮小設計パターンと略同じ形状のレジストパターンを生成することができる。露光時の投影レンズの開口数は、OPCパラメータに含まれる開口数である。しかし、OPCパラメータを生成するステップS26〜28では、膨大な露光実験などが実行され、多大な労力が費やされる。   Even using a photomask manufactured by the above procedure, a resist pattern having substantially the same shape as a reduced design pattern obtained by reducing the design pattern 24 can be generated. The numerical aperture of the projection lens at the time of exposure is a numerical aperture included in the OPC parameter. However, in steps S26 to S28 for generating OPC parameters, an enormous exposure experiment or the like is executed, and a great amount of labor is expended.

一方、本実施の形態の光近接効果補正(ステップS4)は、上述したように、既存のOPCパラメータに基づいて行われる。したがって、本実施の形態によればマスクパターン22を容易に生成することができる。   On the other hand, the optical proximity effect correction (step S4) of the present embodiment is performed based on the existing OPC parameters as described above. Therefore, according to the present embodiment, the mask pattern 22 can be easily generated.

(4)レジストパターン
図8(A)〜8(C)は、図4のVIIIA-VIIIA線に沿った、OPCパターン26の透過率32を説明する図である。以下の説明では説明を簡単にするため、投影レンズ10は等倍投影レンズとする。
(4) Resist Pattern FIGS. 8A to 8C are diagrams for explaining the transmittance 32 of the OPC pattern 26 along the line VIIIA-VIIIA in FIG. In the following description, in order to simplify the description, the projection lens 10 is an equal magnification projection lens.

図8(A)に示すように、OPCパターン26の透過率32は、図8(B)に示す第1の部分透過率32aと、図8(C)に示す第2の部分透過率32bに分解できる。   As shown in FIG. 8A, the transmittance 32 of the OPC pattern 26 is divided into a first partial transmittance 32a shown in FIG. 8B and a second partial transmittance 32b shown in FIG. 8C. Can be disassembled.

第1の部分透過率32aは、一定のピッチpで周期的に変化するパターンである。ピッチpは、例えば第1のデザインルールにおける最小線幅(例えば、ゲート長の最小寸法)の2倍である。一方、第2の部分透過率32bは、図8(C)に示すように、不規則に変化するパターンである。   The first partial transmittance 32a is a pattern that periodically changes at a constant pitch p. The pitch p is, for example, twice the minimum line width (for example, the minimum dimension of the gate length) in the first design rule. On the other hand, the second partial transmittance 32b is a pattern that changes irregularly as shown in FIG.

ここで、図4に示すOPCパターン26を縮小せずに、直接マスク化した場合を考える。このマスクに照射光20を照射すると、第1の部分透過率32aの周期性により照射光20は、マスク化されたOPCパターン26のVIIIA-VIIIA線に沿って回折される。さらに照射光20は、第2の部分透過率32bにより散乱される。   Here, consider a case where the OPC pattern 26 shown in FIG. 4 is directly masked without being reduced. When this mask is irradiated with the irradiation light 20, the irradiation light 20 is diffracted along the VIIIA-VIIIA line of the masked OPC pattern 26 due to the periodicity of the first partial transmittance 32a. Further, the irradiation light 20 is scattered by the second partial transmittance 32b.

第1の部分透過率32aに基づく回折光に第2の部分透過率32bに基づく散乱光が重畳されて、マスク化されたOPCパターン26の透過光(以下、OPCパターン26の透過光と呼ぶ)が生成される。   The scattered light based on the second partial transmittance 32b is superimposed on the diffracted light based on the first partial transmittance 32a, and the transmitted light of the masked OPC pattern 26 (hereinafter referred to as the transmitted light of the OPC pattern 26). Is generated.

第2の部分透過率32bにより散乱された照射光は、ブロードで微弱である。したがって、OPCパターン26の透過光は、第1の部分透過率32aによる回折光と略同じものになる。マスク化されたOPCパターン26は、VIIIA-VIIIA線に垂直な方向についても、同様に回折光を生成する。   The irradiation light scattered by the second partial transmittance 32b is broad and weak. Therefore, the transmitted light of the OPC pattern 26 is substantially the same as the diffracted light by the first partial transmittance 32a. The masked OPC pattern 26 similarly generates diffracted light in the direction perpendicular to the VIIIA-VIIIA line.

図9は、マスク化されたOPCパターン26の回折光34aを説明する図である。フォトマスク18aには、OPCパターン26(正確には、OPCパターン26に対応する遮光膜)が形成されている。投影レンズ10の開口数は、光近接効果補正(ステップS4)に用いられる第1の開口数である。   FIG. 9 is a diagram for explaining the diffracted light 34 a of the masked OPC pattern 26. An OPC pattern 26 (more precisely, a light shielding film corresponding to the OPC pattern 26) is formed on the photomask 18a. The numerical aperture of the projection lens 10 is the first numerical aperture used for optical proximity effect correction (step S4).

OPCパターン26の回折光34aは投影レンズ10に入射し、その一部が開口絞り12を通過し投影レンズ10を透過する。開口絞り12を通過した回折光34aは、レジスト膜(図示せず)上で結像され、OPCパターン26の像を生成する。OPCパターン26の像は、開口絞り12を通過する回折光34aが多くなるほど鮮明になる。   The diffracted light 34 a of the OPC pattern 26 enters the projection lens 10, and a part thereof passes through the aperture stop 12 and passes through the projection lens 10. The diffracted light 34 a that has passed through the aperture stop 12 is imaged on a resist film (not shown) to generate an image of the OPC pattern 26. The image of the OPC pattern 26 becomes clearer as the diffracted light 34a passing through the aperture stop 12 increases.

図10は、図5に示す縮小OPCパターン30の回折光34を説明する図である。フォトマスク18bには、縮小OPCパターン30が形成されている。フォトマスク18bは、図1を参照して説明した本実施の形態のフォトマスク18に相当する。   FIG. 10 is a diagram illustrating the diffracted light 34 of the reduced OPC pattern 30 shown in FIG. A reduced OPC pattern 30 is formed on the photomask 18b. The photomask 18b corresponds to the photomask 18 of the present embodiment described with reference to FIG.

投影レンズ10の開口数は、光近接効果補正(ステップS4)に用いられる第1の開口数である。すなわち、図9の投影レンズと図10の投影レンズの開口数は同じである。   The numerical aperture of the projection lens 10 is the first numerical aperture used for optical proximity effect correction (step S4). That is, the numerical apertures of the projection lens of FIG. 9 and the projection lens of FIG. 10 are the same.

縮小OPCパターン30のピッチは、OPCパターン26(図9参照)のピッチより狭い。回折光の回折角は、回折格子のピッチに反比例する。したがって、縮小OPCパターン30による回折光34の回折角θは、OPCパターン26による回折光34aの回折角θaより大きい。   The pitch of the reduced OPC pattern 30 is narrower than the pitch of the OPC pattern 26 (see FIG. 9). The diffraction angle of the diffracted light is inversely proportional to the pitch of the diffraction grating. Therefore, the diffraction angle θ of the diffracted light 34 by the reduced OPC pattern 30 is larger than the diffraction angle θa of the diffracted light 34 a by the OPC pattern 26.

このため図10に示すように、縮小OPCパターン30の回折光34のうち次数の高い回折光は、開口絞り12により進路が遮られ投影レンズ10を透過しない。このため、図10の投影露光レンズ10により結像される縮小OPCパターン30は不鮮明である。   For this reason, as shown in FIG. 10, the higher order diffracted light among the diffracted light 34 of the reduced OPC pattern 30 is blocked by the aperture stop 12 and does not pass through the projection lens 10. For this reason, the reduced OPC pattern 30 imaged by the projection exposure lens 10 of FIG. 10 is unclear.

図11は、投影レンズ10の開口数を大きくした場合の回折光34を説明する図である。図10と同様にフォトマスク18bには、縮小OPCパターン30が形成されている。   FIG. 11 is a diagram illustrating the diffracted light 34 when the numerical aperture of the projection lens 10 is increased. As in FIG. 10, a reduced OPC pattern 30 is formed on the photomask 18b.

図11の投影レンズ10は、開口数が大きいぶん高い次数の回折光34を透過させる。したがって、図11の投影露レンズ10により結像される縮小OPCパターン30は鮮明である。すなわち投影レンズ10の開口数を大きくすることで、パターン縮小による結像パターンのボケを防止または抑制することができる。   The projection lens 10 of FIG. 11 transmits a diffracted light 34 having a higher numerical aperture and a higher order. Therefore, the reduced OPC pattern 30 imaged by the projection dew lens 10 of FIG. 11 is clear. That is, by increasing the numerical aperture of the projection lens 10, it is possible to prevent or suppress blurring of the imaging pattern due to pattern reduction.

本実施の形態の露光工程(S18)では、レジスト膜14に照射光20を照射する時の投影レンズ10の開口数を、第1の開口数より大きい第2の開口数にする。   In the exposure step (S18) of the present embodiment, the numerical aperture of the projection lens 10 when the resist film 14 is irradiated with the irradiation light 20 is set to a second numerical aperture that is larger than the first numerical aperture.

したがって本実施の形態によれば、パターン縮小による、縮小OPCパターン30の結像パターンのボケを防止または抑制することができる。このため縮小された設計パターンを、その形状を殆ど崩さずにレジスト膜に転写することができる。   Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent or suppress blurring of the imaging pattern of the reduced OPC pattern 30 due to pattern reduction. Therefore, the reduced design pattern can be transferred to the resist film with almost no change in the shape.

尚、レジストパターンは、結像パターンのボケ以外の要因(例えば、フォトマスクの製造誤差や化学増倍レジストの酸の拡散)によってもボケける。しかし、OPCパターンの縮小率が0.6以上1未満(好ましくは、0.85以上1未満)であれば、これらの要因によるボケは無視できることがシミュレーションにより確認される。   Note that the resist pattern may be blurred due to factors other than the blurring of the imaging pattern (for example, photomask manufacturing error or chemical diffusion resist acid diffusion). However, if the reduction ratio of the OPC pattern is 0.6 or more and less than 1 (preferably 0.85 or more and less than 1), it is confirmed by simulation that the blur due to these factors can be ignored.

―レジストパターン形状の定量的解析―
今、投影レンズ10の第2の開口数NAが、式(1)に示すように、OPCパラメータの第1の開口数NAを縮小率s(<1)で割った値に等しい場合を考える。さらに光源4は、説明のため点光源で近似できる状態を仮定する。
―Quantitative analysis of resist pattern shape―
Now, the case where the second numerical aperture NA 2 of the projection lens 10 is equal to the value obtained by dividing the first numerical aperture NA 1 of the OPC parameter by the reduction ratio s (<1) as shown in the equation (1). Think. Further, it is assumed that the light source 4 can be approximated by a point light source for the sake of explanation.

sは1より小さい倍率である。したがって、NAはNAより大きい。 s is a magnification smaller than 1. Therefore, NA 2 is greater than NA 1 .

上述したように、投影レンズ10のレジスト側開口数(すなわち、投影レンズの開口数)とフォトマスク側開口数の比率は一定である。したがって式(1)から、直ちに式(2)が導かれる。   As described above, the ratio between the resist-side numerical aperture of the projection lens 10 (that is, the numerical aperture of the projection lens) and the photomask-side numerical aperture is constant. Therefore, equation (2) is immediately derived from equation (1).

naは、第1の開口数NAに対応する投影レンズ10のフォトマスク側開口数である。naは、第2の開口数に対応する投影レンズ10のフォトマスク側開口数NAである。 na 1 is the photomask-side numerical aperture of the projection lens 10 corresponding to the first numerical aperture NA 1 . na 2 is the photomask-side numerical aperture NA 2 of the projection lens 10 corresponding to the second numerical aperture.

ここで図11に示すように縮小OPCパターン30により回折され、投影レンズ10を透過する回折光34の次数をn(=0、±1、±2・・・)とする。するとn次の回折光の回折角θは、式(3)及び式(4)を満たす。 Here, as shown in FIG. 11, the order of the diffracted light 34 diffracted by the reduced OPC pattern 30 and transmitted through the projection lens 10 is n (= 0, ± 1, ± 2...). Then, the diffraction angle θ n of the nth-order diffracted light satisfies the expressions (3) and (4).

ここでλ(例えば、193nm)は、照射光20の波長である。p(例えば、90nm)は、OPCパターン26のピッチである。式(3)は、回折格子の回折条件から導かれる。式(4)は、開口数の定義から導かれる。   Here, λ (for example, 193 nm) is the wavelength of the irradiation light 20. p (for example, 90 nm) is the pitch of the OPC pattern 26. Equation (3) is derived from the diffraction conditions of the diffraction grating. Equation (4) is derived from the definition of the numerical aperture.

式(4)に、式(2)及び式(3)を代入すると式(5)が得られる。   When Expression (2) and Expression (3) are substituted into Expression (4), Expression (5) is obtained.

式(5)は、第2の開口数NAを有する投影レンズ10を透過する回折光34の次数nを示している。 Equation (5) shows the order n of the diffracted light 34 that passes through the projection lens 10 having a second numerical aperture NA 2.

式(6)は、光近接効果補正(S4)のシミュレーションにおいて、第1の開口数NAを有する投影レンズ10を透過する回折光34a(図9参照)の次数nを示している。 Equation (6) represents the order n of the diffracted light 34a (see FIG. 9) that passes through the projection lens 10 having the first numerical aperture NA 1 in the simulation of the optical proximity effect correction (S4).

式(5)と式(6)から明らかなように、式(5)と式(6)は等価である。   As is clear from the equations (5) and (6), the equations (5) and (6) are equivalent.

従って、第2の開口数NA(>NA)を有する投影レンズ10を透過する縮小OPCパターン30の回折光34の最高次数と、第1の開口数NAを有する投影レンズ10を透過するOPCパターン26の回折光34aの最高次数は同じである。 Therefore, the highest order of the diffracted light 34 of the reduced OPC pattern 30 that transmits the projection lens 10 having the second numerical aperture NA 2 (> NA 1 ) and the projection lens 10 having the first numerical aperture NA 1 are transmitted. The highest order of the diffracted light 34a of the OPC pattern 26 is the same.

このため式(1)が満たされれば、縮小OPCパターン30の結像パターンは、OPCパターン26の結像パターンと同程度に鮮明になる。   Therefore, if the expression (1) is satisfied, the image formation pattern of the reduced OPC pattern 30 becomes as sharp as the image formation pattern of the OPC pattern 26.

この結論を、解析的に導くことは可能である。しかし、全てのOPCパターンについて説明しようとすると、数式が複雑になる。そこで、OPCパターン26が、図8(B)に示すように、一方向に周期的に変化する場合について説明する。この場合、設計パターンは、一定のピッチで繰り返されるパターンを有している。   It is possible to derive this conclusion analytically. However, when trying to explain all OPC patterns, the mathematical formula becomes complicated. Therefore, a case where the OPC pattern 26 periodically changes in one direction as shown in FIG. 8B will be described. In this case, the design pattern has a pattern repeated at a constant pitch.

式(7)は、OPCパターン26(図9参照)が生成する結像パターンの光強度分布I(x)である(飯塚啓吾、光工学、pp.101-120、共立出版株式会社)。xは、レジスト膜上の位置座標である。 Equation (7) is the light intensity distribution I a (x) of the imaging pattern generated by the OPC pattern 26 (see FIG. 9) (Keisuke Iizuka, Optoelectronics, pp. 101-120, Kyoritsu Publishing Co., Ltd.). x is a position coordinate on the resist film.

ここで、nは回折光の次数である。Nmaxは、投影レンズ10を透過する回折光34aの最高次数である。*は、複素共役を表す。dは、n次の回折光34aの電界強度である。dは、OPCパターン26のフーリエ係数(正確には、OPCパターン26の透過率のフーリエ係数)に比例する。フーリエ係数は、フーリエ積分により得られる。 Here, n is the order of the diffracted light. Nmax is the highest order of the diffracted light 34 a that passes through the projection lens 10. * Represents a complex conjugate. d n is the electric field strength of the n-th order diffracted light 34a. d n is (to be exact, the Fourier coefficients of the transmittance of the OPC pattern 26) the Fourier coefficients of the OPC pattern 26 is proportional to. The Fourier coefficient is obtained by Fourier integration.

式(8)は、縮小OPCパターン30(図10及び11参照)が生成する結像パターンの光強度分布I(x)である。   Expression (8) is the light intensity distribution I (x) of the imaging pattern generated by the reduced OPC pattern 30 (see FIGS. 10 and 11).

は、n次の回折光34の電界強度であり、縮小OPCパターン30のフーリエ係数(正確には、縮小OPCパターン30の透過率のフーリエ係数)に比例する。 d n is the electric field intensity of n-th order diffracted light 34 (more precisely, the Fourier coefficients of the transmittance of the reduction OPC pattern 30) the Fourier coefficients of the reduced OPC pattern 30 is proportional to.

図12Aは、投影レンズ10が第1の開口数を有する場合のOPCパターン26のIa(x)の一例である。横軸は、座標xである(下記図12B〜図13Bにおいても、同様)。縦軸は、光強度分布である(図12B〜図13Bにおいても、同様)。   FIG. 12A is an example of Ia (x) of the OPC pattern 26 when the projection lens 10 has the first numerical aperture. The horizontal axis is the coordinate x (the same applies to FIGS. 12B to 13B below). The vertical axis represents the light intensity distribution (the same applies to FIGS. 12B to 13B).

ここでOPCパターン26は、図9に示すように、投影レンズ10を透過する多数の回折光34aを生成する。このためIa(x)は、図12Aに示すように、OPCパターン26に類似した鮮明な像になる。但し、全ての回折光が投影レンズ10を透過する訳はないので、Ia(x)はOPCパターン26よりある程度不鮮明になる。   Here, the OPC pattern 26 generates a large number of diffracted beams 34a that pass through the projection lens 10, as shown in FIG. Therefore, Ia (x) becomes a clear image similar to the OPC pattern 26 as shown in FIG. 12A. However, since not all diffracted light passes through the projection lens 10, Ia (x) is somewhat blurred compared to the OPC pattern 26.

図12Bは、投影レンズ10が第1の開口数NAを有する場合(図10参照)の縮小OPCパターン30のI(x)の一例である。 FIG. 12B is an example of I (x) of the reduced OPC pattern 30 when the projection lens 10 has the first numerical aperture NA 1 (see FIG. 10).

縮小OPCパターン30のピッチは、OPCパターン26のピッチpのs倍(<1)である。したがって、回折光34の回折角θは大きくなる。このため、投影レンズ10の開口数が第1の開口数NAのままだと、投影レンズ10を透過する回折光の最高次数Nmaxが減少する。このためI(x)は、図12Bに示すように不鮮明になる。 The pitch of the reduced OPC pattern 30 is s times (<1) the pitch p of the OPC pattern 26. Therefore, the diffraction angle θ of the diffracted light 34 is increased. Therefore, the numerical aperture of the projection lens 10 If left first numerical aperture NA 1, the highest degree Nmax of the diffracted light passing through the projection lens 10 is reduced. For this reason, I (x) becomes unclear as shown in FIG. 12B.

図12Aおよび図12Bには、レジスト膜14の感光レベル38が示されている。照射光の強度が感光レベル38を超えると、レジスト膜は感光され現像液により除去されるようになる。図12Aおよび図12Bには、現像液により除去されるレジスト膜の領域(以下、現像領域と呼ぶ)40a,40bも示されている。   12A and 12B show the photosensitive level 38 of the resist film 14. When the intensity of irradiation light exceeds the photosensitive level 38, the resist film is exposed and removed by the developer. 12A and 12B also show resist film regions (hereinafter referred to as development regions) 40a and 40b that are removed by the developer.

上述したように、開口絞り12の開口数を第1の開口数NAに保ったままだと、縮小OPCパターン30のI(x)が不鮮明になる。すると図12Bに示すように、I(x)により感光され除去される現像領域40bは、OPCパターン26に対応するIa(x)の現像領域40a(図12A参照)をs倍(<1)にした領域40cより狭くなる。 As described above, If you leave the aperture of the aperture stop 12 was kept at the first numerical aperture NA 1, I (x) of the reduced OPC pattern 30 becomes unclear. Then, as shown in FIG. 12B, the development area 40b exposed and removed by I (x) is s times (<1) the development area 40a (see FIG. 12A) of Ia (x) corresponding to the OPC pattern 26. The region 40c becomes narrower.

すなわち、投影レンズ10の開口数を第1の開口数NAに保ったまま、縮小OPCパターン30(図10参照)をレジスト膜14に結像しても、設計パターン(図3参照)を縮小したレジストパターンは生成されない。 That is, while maintaining the numerical aperture of projection lens 10 to the first numerical aperture NA 1, be imaged reduced OPC pattern 30 (see FIG. 10) in the resist film 14, reducing the design pattern (see FIG. 3) The resist pattern is not generated.

図13Aは、図12Aと同様、投影レンズ10が第1の開口数NAを有する場合(図9参照)のIa(x)の一例である。図13Bは、投影レンズ10が第2の開口数NAを有する場合(図10参照)の縮小OPCパターン30のI(x)の一例である。 FIG. 13A is an example of Ia (x) when the projection lens 10 has the first numerical aperture NA 1 (see FIG. 9), as in FIG. 12A. FIG. 13B is an example of I (x) of the reduced OPC pattern 30 when the projection lens 10 has the second numerical aperture NA 2 (see FIG. 10).

マスクパターンのフーリエ積分は、マスクパターンの透過部分(透過率が1の部分)と非透過部分(透過率が0の部分)の比が一定であれば、その周期(ピッチ)によらず一定である。例えば、透過部分と非透過部分の比が1:1であれば、0次のフーリエ係数は常に0.5であり、±1次のフーリエ係数は常に1/πである。   The Fourier integration of the mask pattern is constant regardless of the period (pitch) if the ratio of the transmissive part (the part where the transmittance is 1) and the non-transparent part (the part where the transmittance is 0) of the mask pattern is constant. is there. For example, if the ratio of the transmissive part to the non-transmissive part is 1: 1, the 0th-order Fourier coefficient is always 0.5, and the ± 1st-order Fourier coefficient is always 1 / π.

パターンを縮小しても透過部分と非透過部分の比は変わらないので、OPCパターン26の結像パターンIa(x)中のdと、縮小OPCパターン30の結像パターンI(x)中のdは等しい。 Since even by reducing the pattern does not change the ratio of the transmitted portion and the non-transmissive portion, and d n in the imaging pattern Ia of OPC pattern 26 (x), in the reduced OPC pattern 30 of the imaging pattern I (x) d n is equal.

さらに式(5)及び式(6)が示すように、第1の開口数NAを有する投影レンズ10を透過する回折光の最高次数Nmaxと、第2の開口数NA(=NA/s)を有する投影レンズ10を透過する回折光の最高次数Nmaxは等しい。 Further, as shown in the equations (5) and (6), the highest order Nmax of the diffracted light passing through the projection lens 10 having the first numerical aperture NA 1 and the second numerical aperture NA 2 (= NA 1 / The highest orders Nmax of the diffracted light transmitted through the projection lens 10 having s) are equal.

したがって、投影レンズ10が第2の開口数NAを有する場合のI(x)の振幅42bと、投影レンズ10が第1の開口数NAを有する場合のIa(x)の振幅42aは等しい(図13A及び図13B参照)。すなわち、縮小OPCパターン30の結像パターンI(x)は、OPCパターン26の結像パターンIa(x)と同程度に鮮明になる。 Therefore, the amplitude 42a of Ia (x) when the projection lens 10 having an amplitude 42b of I (x) when having a second numerical aperture NA 2, the projection lens 10 is first numerical aperture NA 1 is equal to (See FIGS. 13A and 13B). That is, the image formation pattern I (x) of the reduced OPC pattern 30 becomes as clear as the image formation pattern Ia (x) of the OPC pattern 26.

これにより、縮小OPCパターン30に対応する現像領域40d(図13B参照)は、OPCパターン26の現像領域40a(図13A参照)をs倍(<1)にした領域40c(図13B参照)に一致する。すなわち、パターン形状を崩さずに、集積回路の縮小された設計パターンをレジスト膜14に転写することができる。   As a result, the development area 40d (see FIG. 13B) corresponding to the reduced OPC pattern 30 matches the area 40c (see FIG. 13B) obtained by multiplying the development area 40a (see FIG. 13A) of the OPC pattern 26 by s times (<1). To do. That is, the reduced design pattern of the integrated circuit can be transferred to the resist film 14 without breaking the pattern shape.

以上の説明は、光源4は点光源である。しかし、光源4が有限の大きさを有する場合でも、縮小OPCパターン30をレジスト膜に投影する際(すなわち、露光工程S18)の照射光20のσに基づいて光近接効果補正が行われるならば、略同じ結論が得られる。これは、シミュレーションで確認できる。   In the above description, the light source 4 is a point light source. However, even when the light source 4 has a finite size, if the optical proximity effect correction is performed based on σ of the irradiation light 20 when the reduced OPC pattern 30 is projected onto the resist film (that is, the exposure step S18). The same conclusion can be obtained. This can be confirmed by simulation.

以上の実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。   Regarding the above embodiment, the following additional notes are disclosed.

(付記1)
第1のパターンを有するフォトマスクを形成する工程と、調整可能な開口数を有する投影レンズと前記フォトマスクとを介して、レジスト膜に照射光を照射する工程を有し、
前記フォトマスクを形成する工程は、集積回路の設計パターンを前記投影レンズの第1の開口数に基づいて光近接効果補正し更に縮小して第2のパターンを生成する工程と、前記第2のパターンに対応するマスクパターンを前記フォトマスクに形成する工程とを有し、
前記レジスト膜に前記照射光を照射する時の前記投影レンズの開口数は、前記第1の開口数より大きい第2の開口数である
露光方法。
(Appendix 1)
A step of forming a photomask having a first pattern, and a step of irradiating the resist film with irradiation light through the projection lens having an adjustable numerical aperture and the photomask,
The step of forming the photomask includes the step of generating a second pattern by correcting the design pattern of the integrated circuit based on the first numerical aperture of the projection lens to further reduce the optical proximity effect, and generating the second pattern. Forming a mask pattern corresponding to the pattern on the photomask,
An exposure method in which the numerical aperture of the projection lens when the resist film is irradiated with the irradiation light is a second numerical aperture that is larger than the first numerical aperture.

(付記2)
付記1に記載の露光方法において、
前記投影レンズが縮小投影レンズの場合、前記第1のパターンは、前記第2のパターンを前記投影レンズの倍率に応じて拡大したマスクパターンであり、
前記投影レンズが等倍投影レンズの場合、前記第1のパターンは、前記第2のパターンと等倍のマスクパターンであることを
特徴とする露光方法。
(Appendix 2)
In the exposure method according to attachment 1,
When the projection lens is a reduction projection lens, the first pattern is a mask pattern obtained by enlarging the second pattern according to the magnification of the projection lens,
When the projection lens is an equal magnification projection lens, the first pattern is an equal magnification mask pattern to the second pattern.

(付記3)
付記1又は2に記載の露光方法において、
前記投影レンズの第2の開口数は、光近接効果補正された前記設計パターンを縮小する倍率で前記第1の開口数を割った開口数であることを
特徴とする露光方法。
(Appendix 3)
In the exposure method according to appendix 1 or 2,
2. The exposure method according to claim 1, wherein the second numerical aperture of the projection lens is a numerical aperture obtained by dividing the first numerical aperture by a magnification for reducing the design pattern corrected for the optical proximity effect.

(付記4)
付記1乃至3のいずれか1項に記載の露光方法において、
光近接効果補正された前記設計パターンを縮小する倍率は、1.0未満0.6以上であることを
特徴とする露光方法。
(Appendix 4)
In the exposure method according to any one of appendices 1 to 3,
An exposure method, wherein a magnification for reducing the design pattern corrected for the optical proximity effect is less than 1.0 and 0.6 or more.

(付記5)
付記1乃至4のいずれか1項に記載の露光方法において、
前記近接効果補正は、前記照射光を照射する時のパーシャル・コヒーレンス・ファクタに基づいて行われることを
特徴とする露光方法。
(Appendix 5)
In the exposure method according to any one of appendices 1 to 4,
The proximity effect correction is performed based on a partial coherence factor when the irradiation light is irradiated.

(付記6)
付記1乃至5のいずれか1項に記載の露光方法において、
前記設計パターンは、一定のピッチで繰り返されるパターンを含むことを
特徴とする露光方法。
(Appendix 6)
In the exposure method according to any one of appendices 1 to 5,
The exposure method, wherein the design pattern includes a pattern repeated at a constant pitch.

2・・・投影露光装置
4・・・光源
10・・・投影レンズ
12・・・開口絞り
14・・・レジスト膜
16・・・基板
18・・・フォトマスク
20・・・照射光
22・・・第1のパターン
24・・・設計パターン
26・・・OPCパターン
30・・・縮小OPCパターン(第2のパターン)
2 ... projection exposure apparatus 4 ... light source 10 ... projection lens 12 ... aperture stop 14 ... resist film 16 ... substrate 18 ... photomask 20 ... irradiation light 22 ... First pattern 24 ... design pattern 26 ... OPC pattern 30 ... reduced OPC pattern (second pattern)

Claims (4)

第1のパターンを有するフォトマスクを形成する工程と、調整可能な開口数を有する投影レンズと前記フォトマスクとを介して、レジスト膜に照射光を照射する工程を有し、
前記フォトマスクを形成する工程は、集積回路の設計パターン全体を前記投影レンズの第1の開口数に基づいて光近接効果補正して第2のパターンを生成する工程と、前記第2のパターン全体を更に縮小して第3のパターンを生成する工程と、前記第3のパターンを用いて前記第1のパターンを前記フォトマスクに形成する工程とを有し、
前記レジスト膜に前記照射光を照射する時の前記投影レンズの開口数は、前記第1の開口数より大きい第2の開口数である
露光方法。
A step of forming a photomask having a first pattern, and a step of irradiating the resist film with irradiation light through the projection lens having an adjustable numerical aperture and the photomask,
The step of forming the photomask includes the steps of generating a second pattern by optical proximity correction on the basis of the overall design pattern of the integrated circuit to a first numerical aperture of the projection lens, said second pattern generating a third pattern by whole further reduced, and a step of forming the first pattern on the photomask by using the third pattern,
An exposure method in which the numerical aperture of the projection lens when the resist film is irradiated with the irradiation light is a second numerical aperture that is larger than the first numerical aperture.
請求項1に記載の露光方法において、
前記投影レンズの第2の開口数は、光近接効果補正された前記設計パターンを縮小する倍率で前記第1の開口数を割った開口数であることを
特徴とする露光方法。
The exposure method according to claim 1, wherein
2. The exposure method according to claim 1, wherein the second numerical aperture of the projection lens is a numerical aperture obtained by dividing the first numerical aperture by a magnification for reducing the design pattern corrected for the optical proximity effect.
請求項1又は2に記載の露光方法において、
光近接効果補正された前記設計パターンを縮小する倍率は、1.0未満0.6以上であ
ることを
特徴とする露光方法。
In the exposure method according to claim 1 or 2,
An exposure method, wherein a magnification for reducing the design pattern corrected for the optical proximity effect is less than 1.0 and 0.6 or more.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の露光方法において、
記光近接効果補正は、前記照射光を照射する時のパーシャル・コヒーレンス・ファクタに基づいて行われることを
特徴とする露光方法。
In the exposure method according to any one of claims 1 to 3,
Prior Symbol light proximity effect correction, exposure method, characterized in that it is performed based on the partial coherence factor when irradiating the illumination light.
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