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JP2008191364A - Design method of mask pattern - Google Patents

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JP2008191364A
JP2008191364A JP2007025169A JP2007025169A JP2008191364A JP 2008191364 A JP2008191364 A JP 2008191364A JP 2007025169 A JP2007025169 A JP 2007025169A JP 2007025169 A JP2007025169 A JP 2007025169A JP 2008191364 A JP2008191364 A JP 2008191364A
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JP
Japan
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pattern
mask
auxiliary
rectangular
dummy
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Pending
Application number
JP2007025169A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadao Yasusato
直生 安里
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Micron Memory Japan Ltd
Original Assignee
Elpida Memory Inc
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a design method for mask pattern in which an auxiliary pattern for improving a focal depth of an isolated pattern is arranged, with respect to a mask of performing exposure by using a light source having a direction dependence for resolution. <P>SOLUTION: The method of designing a mask pattern used upon exposure having the direction dependency for resolution by using an eight-point light source includes: a step of producing a dummy data 11 of a polygonal shape having two edges which form vortices in the neighborhood of respective vortices of an isolated rectangular pattern 1 and an edge inclined in 45° directions from the two edges; and a step of arranging the auxiliary pattern 2 which adjoins the vortices and has a prescribed positional relation with the dummy data 11. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、マスクパターンの設計方法に関し、更に詳しくは、半導体ウエハの露光に際して好適に用いられる補助パターンの配置方法に関する。   The present invention relates to a method for designing a mask pattern, and more particularly to a method for arranging an auxiliary pattern preferably used for exposure of a semiconductor wafer.

現在の半導体装置の露光プロセスでは、ライン・アンド・スペースパターンなどの密集パターンについて、斜入射照明法の適用により、十分な焦点深度が得られるようになっている。例えば、DRAM装置のゲートや、配線パターン等の周期性パターンは、かなり微細な寸法でも安定して形成できる。斜入射照明法とは、マスク照明光のうち垂直入射成分をカットして、マスクを斜め入射で照明する方法である。通常の照明法では、マスクパターンからの0次回折光、及び、±1次回折光を含めて3光束を投影レンズで集めて、3光束干渉の結像を得るのに対して、斜入射照明では±1次回折光の一方を捨てて、0次光と、±1次回折光の内の一方とを含む2光束で像を形成して、2光束干渉の結像を得ている。   In the exposure process of the current semiconductor device, a sufficient depth of focus can be obtained by applying an oblique incidence illumination method to a dense pattern such as a line and space pattern. For example, a periodic pattern such as a gate of a DRAM device or a wiring pattern can be stably formed even with a very small dimension. The oblique incidence illumination method is a method of illuminating the mask with oblique incidence by cutting a vertical incidence component of the mask illumination light. In the normal illumination method, three beams including the 0th-order diffracted light and ± 1st-order diffracted light from the mask pattern are collected by the projection lens to obtain an image of three-beam interference. One of the first-order diffracted lights is discarded, and an image is formed with two light beams including the zero-order light and one of the ± first-order diffracted lights to obtain an image of two-beam interference.

3光束干渉と2光束干渉の双方の結像状態をベストフォーカスで比較すると、2光速干渉では、±1次回折光の他方を捨てている分、コントラストが低下する。しかし、結像面である半導体基板上での入射角度を考えると、2光束干渉の結像は、3光束干渉の1/2になっている。そのため、焦点がずれた時の像のぼけ方は少なくなり、広い焦点範囲で、レジストパターンの形成に十分な光強度分布を得ることができる。マスクを照明する光の方向や角度の制限は、フライ・アイ・レンズで形成させる2次光源の形状を、その直後に金属の絞りを配置することで実現している。これは、元々の光源は水銀ランプ又はエキシマレーザー装置であるが、この光源のままでは、マスクを均一な強度で照明することが出来ないためであり、フライ・アイ・レンズで数百個という点光源の集合体を形成して、マスクを照明している。   When the imaging states of both the three-beam interference and the two-beam interference are compared with the best focus, in the two-speed interference, the contrast is lowered by discarding the other of the ± first-order diffracted lights. However, considering the incident angle on the semiconductor substrate, which is the imaging plane, the imaging of the two-beam interference is ½ of the three-beam interference. For this reason, there is less blurring of the image when the focus is shifted, and a light intensity distribution sufficient for forming a resist pattern can be obtained in a wide focus range. Restriction of the direction and angle of light for illuminating the mask is realized by arranging a metal diaphragm immediately after the shape of the secondary light source formed by the fly-eye lens. This is because the original light source is a mercury lamp or an excimer laser device, but if this light source is used as it is, the mask cannot be illuminated with uniform intensity, and there are several hundred fly eye lenses. A set of light sources is formed to illuminate the mask.

マスク側から照明光学系を見ると、フライ・アイ・レンズで形成された点光源の集合体しか見えず、この点光源の集合体の形が露光特性を決めることになる。そこで、水銀ランプ等などの原光源を1次光源、フライ・アイ・レンズで形成される点光源の集合を2次光源(有効光源)と呼んでいる。2次光源の中心部分の光はマスクに垂直に入射し、2次光源外側からの光はマスクに斜めに入射する。そこで、斜入射照明法では、2次光源の中心を遮光するか、或いは、外側のみを開口する絞りを用いている。この絞り形状(2次光源形状)により、ウエハ上の露光特性は変化し、図22に示すような形状の2次光源が提案されている。   When the illumination optical system is viewed from the mask side, only a collection of point light sources formed by fly-eye lenses can be seen, and the shape of the collection of point light sources determines the exposure characteristics. Therefore, an original light source such as a mercury lamp is called a primary light source, and a set of point light sources formed by fly-eye lenses is called a secondary light source (effective light source). The light at the center of the secondary light source enters the mask perpendicularly, and the light from the outside of the secondary light source enters the mask obliquely. Therefore, in the oblique incident illumination method, the center of the secondary light source is shielded, or a stop that opens only outside is used. Due to the aperture shape (secondary light source shape), the exposure characteristics on the wafer change, and a secondary light source having a shape as shown in FIG. 22 has been proposed.

図22(a)に示す照明は、2点照明と呼ばれ、1方向パターン(ここでは水平方向)の焦点深度を向上させる効果を有している。同図(b)に示す照明は、4点照明と呼ばれ、縦および横の2方向パターンの焦点深度を向上させる効果を有している。4点照明は、光源が45/135度の方向にあれば、縦横パターンの露光特性は同じになり、それからずれると縦横の露光特性も異なってくる。例えば、縦方向のピッチが比較的密で、横方向のピッチが比較的疎であると、同図(b)に示す例では、縦方向は2次光源の最外周を開口し、横方向は最外周の内側を開口させるような形状の2次光源3となっている。また、同図(c)に示す照明は、輪帯照明と呼ばれ、この照明には、露光特性にパターンの方向依存性がなく汎用生が高い。そのため、一般には輪帯照明を適用し、それでも十分な焦点深度が得られない場合には、適用するパターンに制限がある4点照明や2点照明の適用が検討される。   The illumination shown in FIG. 22A is called two-point illumination, and has an effect of improving the depth of focus of a one-directional pattern (here, the horizontal direction). Illumination shown in FIG. 4B is called four-point illumination, and has an effect of improving the depth of focus of the vertical and horizontal two-way patterns. In the four-point illumination, if the light source is in the direction of 45/135 degrees, the exposure characteristics of the vertical and horizontal patterns are the same, and the vertical and horizontal exposure characteristics are different when deviating from that. For example, if the pitch in the vertical direction is relatively dense and the pitch in the horizontal direction is relatively sparse, the vertical direction opens the outermost periphery of the secondary light source in the example shown in FIG. The secondary light source 3 is shaped so as to open the inside of the outermost periphery. The illumination shown in FIG. 3C is called annular illumination, and this illumination has a high general-purpose quality because the exposure characteristics have no pattern direction dependency. For this reason, in general, when annular illumination is applied and a sufficient depth of focus cannot be obtained, application of four-point illumination or two-point illumination with a limited pattern to be applied is considered.

なお、2次光源の形状ではなく、偏光を用いて露光特性を改善する照明方法も提案されている。例えば、特許文献1には、輪帯照明を用いる場合でも、特定方向のパターンにおいてTM偏光となるように露光光を偏光させることで、その特定方向パターンの露光特性を改善させる手法が示されている。   An illumination method that improves the exposure characteristics using polarized light instead of the shape of the secondary light source has also been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a technique for improving exposure characteristics of a specific direction pattern by polarizing exposure light so that TM polarization is obtained in a pattern in a specific direction even when annular illumination is used. Yes.

また、ハーフトーン位相シフトマスクを用いると、さらに焦点深度を拡大できることが知られている。焦点深度とは、有効なレジストパターンが得られる焦点範囲をいう。ハーフトーン位相シフトマスクとは、遮光領域であるマスク上パターンを半透明領域で形成し、2〜20%程度の光を漏らし、かつその漏れた光と周辺の透明領域の光との間で、位相を180度反転させた位相シフトマスクである。回折光の生じるライン・アンド・スペースパターンであれば、ハーフトーンマスクにして、かつ斜入射照明法を用いると、0次回折光と+1次(あるいは−1次)回折光とのバランスが改善されて、コントラストが向上する。   It is also known that the depth of focus can be further increased by using a halftone phase shift mask. The depth of focus refers to a focus range where an effective resist pattern can be obtained. The halftone phase shift mask is a pattern on the mask which is a light shielding area formed in a semitransparent area, leaks about 2 to 20% of light, and between the leaked light and the light in the surrounding transparent area, This is a phase shift mask with the phase inverted by 180 degrees. In the case of a line-and-space pattern in which diffracted light is generated, the balance between the 0th-order diffracted light and the + 1st-order (or -1st-order) diffracted light is improved by using a halftone mask and the oblique incidence illumination method. , Improve the contrast.

しかし、回折光の生じない孤立パターンには、上記の変形照明法による効果は少なく、焦点深度はあまり拡大しない。反対に、孤立パターンの焦点深度を拡大するには、低NA化や小σ化の方が効果は高い。σとは、光源の瞳面の大きさに対する照明レンズの大きさの比率をいう。つまり、σ=照明レンズのNA/投影レンズのNAである。照明レンズの大きさが、投影レンズの瞳面と同じ大きさのときにσは1である。照明光学系の低NA化とは、マスクを垂直成分に近い光のみで照明することをいう。そして、ハーフトーン位相シフトマスクを用いる場合にも、小σ照明の方が焦点深度は向上する。これら孤立パターンの焦点深度を拡大する条件は、いずれも密集パターンの解像度を下げる結果となってしまう。そのため、密集した微細パターンと孤立パターンとで露光特性を両立させるのが困難となっていた。   However, an isolated pattern in which no diffracted light is generated has little effect by the above-described modified illumination method, and the depth of focus does not increase so much. On the other hand, lowering the NA or reducing σ is more effective for increasing the depth of focus of the isolated pattern. σ is the ratio of the size of the illumination lens to the size of the pupil plane of the light source. That is, σ = NA of the illumination lens / NA of the projection lens. When the size of the illumination lens is the same as the pupil plane of the projection lens, σ is 1. Lowering the NA of the illumination optical system means illuminating the mask only with light close to the vertical component. Even when a halftone phase shift mask is used, the depth of focus is improved with small σ illumination. Any condition for increasing the depth of focus of these isolated patterns results in lowering the resolution of the dense pattern. For this reason, it has been difficult to achieve both exposure characteristics with dense fine patterns and isolated patterns.

そこで、補助パターンと呼ばれる、それ自体は解像しない微細パターンを用いる手法が、密集パターンと孤立パターンの焦点深度を両立させる方法として検討されてきた。補助パターンに関しては、例えば特許文献2に示されている。特許文献2は、マスクを斜め入射光で照明する際に、斜め入射光の角度および方向に合わせ、パターン近傍に限界解像度以下の寸法の補助パターンを配置することにより、パターンの焦点深度を向上させる手法を採用する。補助パターンを配置したマスクを斜入射照明条件下で用いることにより、2光束干渉の結像状態に近づき、焦点深度が拡大する。   In view of this, a technique called an auxiliary pattern, which uses a fine pattern that does not resolve itself, has been studied as a method for achieving both a dense pattern and an isolated pattern in depth of focus. For example, Patent Document 2 discloses the auxiliary pattern. In Patent Document 2, when the mask is illuminated with obliquely incident light, the depth of focus of the pattern is improved by arranging an auxiliary pattern having a dimension less than or equal to the limit resolution near the pattern in accordance with the angle and direction of the obliquely incident light. Adopt a method. By using the mask on which the auxiliary pattern is arranged under oblique incidence illumination conditions, the imaging state of two-beam interference is approached and the depth of focus is expanded.

補助パターンの配置においては、その位置および寸法が、デバイスパターンの焦点深度に影響する。補助パターンとメインパターンの間隔の最適値は、それらの寸法および用いられる光学条件によっても異なるが、その光学条件の限界解像度からその1.5倍程度の範囲に最適値がある。また、補助パターンの寸法は、より大きいほどメインパターンの焦点深度の拡大効果は高まるものの、大きすぎると補助パターン自体が半導体基板上に転写されてしまう。補助パターンの大きさは、ウエハ上に転写されない限界の大きさよりマージンを持たせて若干小さめに設定されている。補助パターンの配置方法には、ルールベース手法とモデルベース手法とが提案されている。ルールベース手法とは、予め、対象パターンと隣のパターンとの間隔に従って、マスクパターンの設計方法のテーブルを作成しておく手法である。全ての対象パターンに対して、ルールに従って補助パターンを配置した後に、補助パターンの不都合(補助パターンと本パターンの間隔不足あるいは補助パターン同士の間隔不足)を修正する処理を行う。モデルベース手法とは、コントラストあるいは焦点深度のシミュレーションを行い、その値が不足している場合に、補助パターンを発生させる手法である。
特開平7−183201号公報 特開平4−268714号公報
In the arrangement of the auxiliary pattern, the position and size influence the depth of focus of the device pattern. The optimum value of the interval between the auxiliary pattern and the main pattern varies depending on the dimensions and optical conditions used, but there is an optimum value in a range of about 1.5 times the limit resolution of the optical conditions. Further, the larger the dimension of the auxiliary pattern, the greater the effect of expanding the focal depth of the main pattern. However, if the dimension is too large, the auxiliary pattern itself is transferred onto the semiconductor substrate. The size of the auxiliary pattern is set slightly smaller with a margin than the limit size that is not transferred onto the wafer. A rule-based method and a model-based method have been proposed as auxiliary pattern placement methods. The rule-based method is a method of creating a mask pattern design method table in advance according to the interval between a target pattern and an adjacent pattern. After arranging the auxiliary patterns according to the rules for all the target patterns, processing for correcting inconveniences of the auxiliary patterns (insufficient spacing between the auxiliary pattern and the main pattern or insufficient spacing between the auxiliary patterns) is performed. The model-based method is a method of generating an auxiliary pattern when a contrast or depth of focus simulation is performed and the value is insufficient.
JP-A-7-183201 JP-A-4-268714

ルールベース手法は、補助パターンの発生および確認が高速であるという利点がある。この手法では、配置ルールが既に出来ているので、結果の確認もデザインルールチェック(DRC)を用いて容易に実行出来る。モデルベース手法には、露光特性が十分に得られるように補助パターンが配置できるという利点があるが、発生およびその結果の確認にシミュレーションが必要なため、処理時間が長く掛かるという問題がある。   The rule-based method has an advantage that the auxiliary pattern is generated and confirmed at high speed. In this method, since the arrangement rule is already made, the result can be easily confirmed by using the design rule check (DRC). The model-based method has an advantage that auxiliary patterns can be arranged so that exposure characteristics can be sufficiently obtained, but there is a problem that it takes a long processing time because a simulation is required for generation and confirmation of the result.

DRAM装置のような汎用メモリでは、コストダウンのため、微細化が重要になっており、メモリセルアレイは、露光装置の解像限界のピッチまで縮小されている。そのため、露光装置の照明条件は、メモリセルアレイに特化した斜入射照明に設定されるようになってきた。しかし、この場合には、微細化されたメモリセルアレイ以外では、ピッチが緩いパターンの焦点深度が狭くなるという問題が出ている。   In general-purpose memories such as DRAM devices, miniaturization is important for cost reduction, and the memory cell array is reduced to a resolution limit pitch of an exposure device. Therefore, the illumination condition of the exposure apparatus has been set to oblique incidence illumination specialized for the memory cell array. However, in this case, there is a problem that the depth of focus of a pattern having a loose pitch becomes narrow except for a miniaturized memory cell array.

本発明は、最密集パターンの焦点深度向上のために方向依存性のある斜入射照明法又は偏光照明法を用いた場合にも、粗配置パターン或いは孤立パターンについても、充分に大きな焦点深度が得られるように改良されたマスクパターンの設計方法を提供することを目的とする。   In the present invention, a sufficiently large depth of focus can be obtained even in the case of using a direction-dependent oblique incidence illumination method or polarized illumination method for improving the depth of focus of the most densely packed pattern, or in a coarsely arranged pattern or an isolated pattern. It is an object of the present invention to provide a mask pattern design method improved as described above.

上記目的を達成するために、本発明のマスクパターンの設計方法は、解像特性に方向依存性を有する照明条件を用いる露光に際して使用するマスクパターンの設計方法であって、
矩形状パターンの各頂点の近傍に、前記照明条件の解像特性の方向依存性に基づいてダミーパターンのデータを生成するステップと、
前記頂点に隣接して、前記ダミーパターンと所定の位置関係を有する補助パターンを配置する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 mask pattern design method of the present invention is a mask pattern design method used for exposure using illumination conditions having direction dependency on resolution characteristics,
Generating dummy pattern data in the vicinity of each vertex of the rectangular pattern based on the direction dependency of the resolution characteristic of the illumination condition;
An auxiliary pattern having a predetermined positional relationship with the dummy pattern is disposed adjacent to the apex.

本発明のマスクパターンの設計方法では、前記補助パターンを配置するステップは、所定のルールベース手法又はモデルベース手法に基づいて生成してもよい。   In the mask pattern design method of the present invention, the step of arranging the auxiliary pattern may be generated based on a predetermined rule-based method or a model-based method.

また、前記解像特性の方向依存性が、少なくとも光源の偏光又は形状に依存してもよい。   Further, the direction dependency of the resolution characteristic may depend at least on the polarization or shape of the light source.

前記照明条件が、前記矩形状パターンの各辺と45度の傾斜を持つ方向に焦点深度を深めるものである場合には、前記ダミーパターンのデータを生成するステップでは、頂点を形成する2つの辺から45度方向に傾斜する辺を有するダミーパターンのデータを生成してもよい。或いは、前記照明条件が、前記矩形状パターンの各辺と直交する方向、及び、各辺と45度の傾斜を持つ方向に焦点深度を深めるものである場合には、前記ダミーパターンのデータを生成するステップでは、頂点を形成する2つの辺と、該2つの辺から45度方向に傾斜する辺を有する8角形状のダミーパターンのデータを生成してもよい。   When the illumination condition is to increase the depth of focus in a direction having an inclination of 45 degrees with each side of the rectangular pattern, in the step of generating data of the dummy pattern, two sides forming a vertex Data of a dummy pattern having a side inclined in the direction of 45 degrees from the angle may be generated. Alternatively, if the illumination condition is to increase the depth of focus in a direction orthogonal to each side of the rectangular pattern and in a direction having a 45-degree inclination with each side, the dummy pattern data is generated. In this step, data of an octagonal dummy pattern having two sides forming a vertex and sides inclined in the direction of 45 degrees from the two sides may be generated.

前記矩形状パターンは、正方形状でもよく、あるいは、長方形状でもよい。   The rectangular pattern may be square or rectangular.

矩形状パターンが正方形状の場合には、前記ダミーパターンが正8角形のダミーパターンであってもよい。   When the rectangular pattern is square, the dummy pattern may be a regular octagonal dummy pattern.

前記矩形状パターンが長方形状のパターンである場合には、前記長方形状の矩形状パターン及び該矩形状パターンから生成されるダミーパターンの双方について、幅を細く、且つ、長さを長くする補正を行ってもよい。   When the rectangular pattern is a rectangular pattern, both the rectangular rectangular pattern and the dummy pattern generated from the rectangular pattern are corrected so as to reduce the width and length. You may go.

前記補助パターンのダミーパターンのデータを生成し、該ダミーパターンのデータに基づいて、前記補助パターンに隣接して別の補助パターンを配置してもよい。   Data of a dummy pattern of the auxiliary pattern may be generated, and another auxiliary pattern may be arranged adjacent to the auxiliary pattern based on the data of the dummy pattern.

本発明のマスクパターンの設計方法によると、例えば密に配置された矩形状パターンの焦点深度の向上に最適な照明条件を採用した際に、同じマスクパターン上に形成される孤立パターン又は粗配置のパターンについても、焦点深度を向上させるための補助パターンの配置が可能となる効果がある。   According to the mask pattern design method of the present invention, for example, when an optimum illumination condition is adopted for improving the depth of focus of a densely arranged rectangular pattern, an isolated pattern or a coarsely arranged pattern formed on the same mask pattern is used. The pattern also has an effect that an auxiliary pattern for improving the depth of focus can be arranged.

本発明のマスクパターンの設計方法が対象とするマスクパターンには、特に制限はないが、例えばDRAM装置の露光に用いるマスクパターンを対象とすることが出来る。   The mask pattern targeted by the mask pattern design method of the present invention is not particularly limited. For example, a mask pattern used for exposure of a DRAM device can be targeted.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。まず、本発明の第1の実施形態として、例えば80nmの孤立ホールを形成するマスクパターンに、補助パターンを配置する方法ついて説明する。マスクは、ハーフトーン位相シフトマスク(透過率=6%)とする。また、このマスクを使用する露光装置は、縮小率が4倍であり、ArFレーザ(波長λ=193nm)を使用し、開口数(NA)=0.92、ステップ・アンド・スキャン方式露光装置であるとして説明する。また、照明条件は、図1に示す8点照明とする。各光源3は、投影レンズの瞳面の中心から見て、0/45/90/135度及びその反対方向(以下、反対方向を含めて0/45/90/135度方向という)に配置され、瞳面中心からの距離が瞳面半径rdとの比率で、σc=0.85であり、また、その半径が、同様に瞳面の半径rdとの比率で、σr=0.15としてある。更に、各光源3には、瞳面の半径方向と直交方向に偏光を持たせている。なお、以下の寸法は、特に断らない限り、ウエハ上での値を示し、マスク上での値はその4倍である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, as a first embodiment of the present invention, a method for arranging an auxiliary pattern on a mask pattern for forming an isolated hole of, for example, 80 nm will be described. The mask is a halftone phase shift mask (transmittance = 6%). An exposure apparatus using this mask has a reduction ratio of 4 times, uses an ArF laser (wavelength λ = 193 nm), has a numerical aperture (NA) = 0.92, and is a step-and-scan exposure apparatus. It will be explained as being. Further, the illumination condition is 8-point illumination shown in FIG. Each light source 3 is arranged at 0/45/90/135 degrees and its opposite direction (hereinafter referred to as 0/45/90/135 degree direction including the opposite direction) when viewed from the center of the pupil plane of the projection lens. The distance from the center of the pupil plane is σc = 0.85 as a ratio to the pupil plane radius rd, and the radius is similarly σr = 0.15 as the ratio to the radius rd of the pupil plane. . Furthermore, each light source 3 is polarized in a direction orthogonal to the radial direction of the pupil plane. The following dimensions show values on the wafer unless otherwise specified, and the values on the mask are four times that.

図1の8点照明では、図面上でX状配置となる4点の光源3は、縦横(x−y方向)の繰り返しパターンに対して焦点深度向上効果を有し、図面上で十字状配置となる他の4点の光源は、x軸方向から見て、45/135度の斜め方向の繰り返しパターンの焦点深度拡大効果が大きい。そこで、孤立ホールパターンの焦点深度向上のためには、縦横斜め45度方向に補助パターン2を配置することが必要になる。このため、図2に示すように、正方形状の孤立矩形パターン(ホールパターン)1に、8角形の補助パターン発生用ダミーデータ11を発生させる。ホールパターンにはバイアスを加え、寸法Wは100nmとした。ダミーパターンデータ(以下、ダミーデータともいう)11の各辺の寸法は、A=42nm、B=41nmとした。ここで、1nmグリッド上に乗るように正8角形とし、斜め辺の寸法は1nm以下を四捨五入した。図3に、補助パターン2を示す。補助パターン2の寸法wは80nmとし、補助パターン2にも、配置用のダミーデータ21を発生させる。ダミーデータ21の各辺の寸法は、a=34nm、b=33nmのほぼ正方形とした。   In the 8-point illumination shown in FIG. 1, four light sources 3 that are arranged in an X shape on the drawing have an effect of improving the depth of focus with respect to a vertical and horizontal (xy direction) repetitive pattern, and are arranged in a cross shape on the drawing. The other four light sources have a large depth-of-focus effect of repeating patterns in an oblique direction of 45/135 degrees when viewed from the x-axis direction. Therefore, in order to improve the focal depth of the isolated hole pattern, it is necessary to arrange the auxiliary pattern 2 in the direction of 45 degrees vertically and horizontally. Therefore, as shown in FIG. 2, octagonal auxiliary pattern generation dummy data 11 is generated in a square isolated rectangular pattern (hole pattern) 1. A bias was applied to the hole pattern, and the dimension W was set to 100 nm. The dimensions of each side of the dummy pattern data (hereinafter also referred to as dummy data) 11 were set to A = 42 nm and B = 41 nm. Here, a regular octagon was formed so as to ride on a 1 nm grid, and the dimension of the oblique side was rounded off to 1 nm or less. FIG. 3 shows the auxiliary pattern 2. The dimension w of the auxiliary pattern 2 is 80 nm, and the dummy data 21 for arrangement is also generated in the auxiliary pattern 2. The dimensions of each side of the dummy data 21 are approximately square with a = 34 nm and b = 33 nm.

補助パターンの配置は、図4に示すように、ホールパターン1におけるダミーデータ11の8つの各辺の中点から、その各辺と垂直方向に延びる直線上に中心を有する補助パターンを2個配置する。図面上では、1つの辺に対応する補助パターンのみを示した。ホールパターン1のダミーデータ11と、補助パターン2のダミーデータ21との間隔sは80nmとし、2つの補助パターン2同士の間隔sも80nmとして配置する。ここでも1nmグリッドを用い、辺の角度は45/135度に固定し、かつパターンの頂点がグリッドに乗るように補助パターンの配置を微調整する。図5に、孤立ホールパターン1について、補助パターン2の配置が完了したマスクパターンを示す。補助パターン2は、ホールパターン1から生成したほぼ正8角形のダミーデータ11の8つの辺に対応して配置する。各補助パターン2からも、ダミーデータ21を生成し、隣接する補助パターンの配置に利用する。   As shown in FIG. 4, the auxiliary patterns are arranged by arranging two auxiliary patterns having a center on a straight line extending in the direction perpendicular to each side from the midpoint of each of the eight sides of the dummy data 11 in the hole pattern 1. To do. In the drawing, only the auxiliary pattern corresponding to one side is shown. The interval s between the dummy data 11 of the hole pattern 1 and the dummy data 21 of the auxiliary pattern 2 is set to 80 nm, and the interval s between the two auxiliary patterns 2 is also set to 80 nm. Again, a 1 nm grid is used, the side angle is fixed at 45/135 degrees, and the arrangement of the auxiliary pattern is finely adjusted so that the vertex of the pattern is on the grid. FIG. 5 shows a mask pattern in which the placement of the auxiliary pattern 2 is completed for the isolated hole pattern 1. The auxiliary pattern 2 is arranged corresponding to the eight sides of the substantially regular octagonal dummy data 11 generated from the hole pattern 1. Dummy data 21 is also generated from each auxiliary pattern 2 and used to arrange adjacent auxiliary patterns.

図6は、図1に示す照明光源を用い、且つ、図5に示すマスクを用いた場合のウエハ上の光強度分布を示す。なお、図6は、図5のX軸上の光強度分布を示し、X軸上で500nmの位置が孤立ホールパターン1のセンターである。また、デフォーカスは0nmである。光強度分布の良否を表すパラメータにはコントラストなどがあるが、ここでは、NILS(Normalized Image Log-Slope)を用いることにする。従来から、ILSと呼ばれる、光強度の傾きを光強度で割った値で光強度分布の急峻性を扱っている。これにパターンの寸法を掛け、寸法の異なるパターンでも同一パターンメータで比較できるようにしたのがNILSと呼ばれる。ILSの定義は、ILS=(1/I)*(σ(I)/σx)=σ[ln(I)]/σx、ここでIは光強度、xは位置である。また、NILSの定義は、NILS=パターン寸法xILSである。   FIG. 6 shows the light intensity distribution on the wafer when the illumination light source shown in FIG. 1 is used and the mask shown in FIG. 5 is used. 6 shows the light intensity distribution on the X axis of FIG. 5, and the position of 500 nm on the X axis is the center of the isolated hole pattern 1. The defocus is 0 nm. The parameter representing the quality of the light intensity distribution includes contrast, but here, NILS (Normalized Image Log-Slope) is used. Conventionally, the steepness of the light intensity distribution, which is called ILS, is obtained by dividing the light intensity gradient by the light intensity. Multiplying this by the size of the pattern, so that even patterns with different dimensions can be compared with the same pattern meter is called NILS. The definition of ILS is ILS = (1 / I) * (σ (I) / σx) = σ [ln (I)] / σx, where I is light intensity and x is position. The definition of NILS is NILS = pattern dimension xILS.

ここでは、NILSの値が1以上であれば、ウエハ上でパターンが解像するものとして扱う。図7は、フォーカスを振った光強度分布計算より求めたNILSとデフォーカスとの関係を示す。図7には、完全な偏光(偏光度1)以外に、偏光度0.5と0(無偏光)の場合も示した。補助パターンを適切に配置したので、偏光により光強度分布の急峻性が高くなり、改善される旨が示されている。偏光度1のときに、焦点深度が0.5μmと最も広くなっている。   Here, if the value of NILS is 1 or more, it is assumed that the pattern is resolved on the wafer. FIG. 7 shows the relationship between NILS and defocus obtained by calculating the light intensity distribution with a focus. In FIG. 7, in addition to complete polarization (polarization degree 1), the cases of polarization degree 0.5 and 0 (non-polarization) are also shown. It is shown that since the auxiliary pattern is appropriately arranged, the steepness of the light intensity distribution is increased by the polarized light, which is improved. When the degree of polarization is 1, the depth of focus is as wide as 0.5 μm.

比較例として、従来のルールベース手法で発生させたマスクを図8に示す。ここで、孤立ホールとは、その孤立ホールの補助パターンと他の孤立パターンの補助パターンとが干渉しない程度に十分に離れているホールパターンを指す。図8において、このような孤立ホールパターン1に対して配置する補助パターン2の発生ルールは、孤立ホールパターン1の辺より80nm離れて1本目を配置し、また、220nm離れて2本目を配置することとした。補助パターン2の幅は、1本目は40nm、2本目は50nmとした。補助パターン2の長さは、コーナー部で隣接する補助パターン同士が10nm間隔となるように、孤立ホールパターン1よりも長くした。図9には、図8のマスクについて、ベストフォーカスでの光強度分布を示す。ホールパターンセンター(x=500nm)の最大強度は、本発明について図6で示した最大強度と同様に0.4程度が得られている。しかし、光強度分布は、図6のカーブより若干なまったものとなっている。図10に、図8のマスクについて、フォーカスを振って光強度計算を行って求めた、デフォーカスとNILSの関係を、図7と同様に示す。図8の従来の補助パターン配置では、焦点深度は無偏光の際に最大300nm弱で、偏光による焦点深度向上効果は得られない。   As a comparative example, FIG. 8 shows a mask generated by a conventional rule-based method. Here, the isolated hole refers to a hole pattern sufficiently separated so that the auxiliary pattern of the isolated hole and the auxiliary pattern of another isolated pattern do not interfere with each other. In FIG. 8, the generation rule of the auxiliary pattern 2 to be arranged for such an isolated hole pattern 1 is that the first one is arranged 80 nm away from the side of the isolated hole pattern 1 and the second one is arranged 220 nm away. It was decided. The width of the auxiliary pattern 2 was 40 nm for the first pattern and 50 nm for the second pattern. The length of the auxiliary pattern 2 was made longer than that of the isolated hole pattern 1 so that auxiliary patterns adjacent to each other at the corner portion were 10 nm apart. FIG. 9 shows the light intensity distribution at the best focus for the mask of FIG. The maximum intensity of the hole pattern center (x = 500 nm) is about 0.4, similar to the maximum intensity shown in FIG. 6 for the present invention. However, the light intensity distribution is slightly less than the curve in FIG. FIG. 10 shows the relationship between defocus and NILS obtained by calculating the light intensity with the focus shifted for the mask of FIG. 8, as in FIG. In the conventional auxiliary pattern arrangement of FIG. 8, the depth of focus is a little less than 300 nm at the time of non-polarized light, and the effect of improving the depth of focus by polarized light cannot be obtained.

上記の結果から、本発明の第1の実施形態の構成を採用すると、図1に示した光源を用いる照明では、図5に示すように、孤立パターンの中心から8方向に向かう位置にそれぞれ補助パターンを配置することにより、偏光を用いた露光によって、焦点深度の改善効果が得られることが理解できる。   From the above results, when the configuration of the first embodiment of the present invention is adopted, the illumination using the light source shown in FIG. 1 is assisted at positions in the eight directions from the center of the isolated pattern as shown in FIG. By arranging the pattern, it can be understood that the effect of improving the depth of focus can be obtained by exposure using polarized light.

図11に、本発明の第2の実施形態に係るマスクパターンとして、1辺が100nmの正方形状の孤立ホールパターン1から、8角形のダミーパターンを作成し、そのダミーデータ11に対してルールベース手法で補助パターンを発生させたマスクパターンを示す。本実施形態では、45度方向に配置される斜め方向の長方形状の補助パターン2が斜めの辺を有する。このマスクでは、可変矩形方式のマスク描画装置を用いたマスク作製によって、マスク描画時間が増加するという問題はあるが、簡便な発生によっても、先の実施形態と同等な焦点深度を確保できるという利点を有している。図11のマスクのベストフォーカスでの光強度分布を図12に示す。また、光強度分布から求めたNILSとデフォーカスの関係を図13に示す。図11の実施形態マスクでは、400nm強の焦点深度が得られている。   In FIG. 11, an octagonal dummy pattern is created from a square-shaped isolated hole pattern 1 having a side of 100 nm as a mask pattern according to the second embodiment of the present invention, and a rule base for the dummy data 11 is created. The mask pattern which generated the auxiliary pattern by the technique is shown. In this embodiment, the rectangular auxiliary pattern 2 in the oblique direction arranged in the 45 degree direction has an oblique side. With this mask, there is a problem that the mask drawing time increases due to the mask fabrication using the variable rectangle type mask drawing apparatus, but the advantage that the depth of focus equivalent to the previous embodiment can be ensured even by simple generation. have. FIG. 12 shows the light intensity distribution at the best focus of the mask of FIG. FIG. 13 shows the relationship between NILS and defocus obtained from the light intensity distribution. In the embodiment mask of FIG. 11, a depth of focus of slightly over 400 nm is obtained.

次に、照明条件以外は先の実施形態と同じとし、照明条件として図14に示すような十字の4点照明(偏光無し)を用いる場合について、補助パターンの配置方法を説明する。4点照明は、投影レンズの瞳面の半径を1とした比率で、瞳面中心から各光源の中心までの距離(σc)を0.8、各光源の半径(σr)を0.15とする。十字の4点照明は、45/135度方向の繰り返しパターンの焦点深度を向上させる効果と、縦横方向の密集パターンの限界解像度を上げる効果がある。そのため、この十字の4点照明は、縦横パターンに対して焦点深度は必要最小限しか得られないが、限界解像度の狭ピッチパターンのコントラストを向上させたい場合に選択される。このため、孤立パターンには、補助パターンを配置することが求められる。   Next, a description will be given of a method for arranging the auxiliary pattern in the case where a cross four-point illumination (no polarization) as shown in FIG. 14 is used as the illumination condition except for the illumination condition. In the four-point illumination, the distance from the pupil plane center to the center of each light source (σc) is 0.8, and the radius (σr) of each light source is 0.15 at a ratio where the radius of the pupil plane of the projection lens is 1. To do. The four-point illumination of the cross has an effect of improving the depth of focus of the repeated pattern in the 45/135 degree direction and an effect of increasing the limit resolution of the dense pattern in the vertical and horizontal directions. For this reason, the four-point illumination in the cross shape is selected when it is desired to improve the contrast of a narrow pitch pattern with a limit resolution, although the required depth of focus can be obtained only with respect to the vertical and horizontal patterns. For this reason, it is required to arrange an auxiliary pattern in the isolated pattern.

図15に、孤立ホールパターン1に対して、補助パターン配置用のダミーデータ11を発生させた状態を示す。ここでは45/135度方向に補助パターンを配置するため、ダミーデータ11は、45/135度方向の辺を持つ正方形とした。ホールパターン1の寸法はW=90nm、ダミーパターンの寸法もA=90nmとした。   FIG. 15 shows a state in which dummy data 11 for auxiliary pattern placement is generated for the isolated hole pattern 1. Here, since the auxiliary pattern is arranged in the 45/135 degree direction, the dummy data 11 is a square having sides in the 45/135 degree direction. The dimension of the hole pattern 1 was W = 90 nm, and the dimension of the dummy pattern was A = 90 nm.

図16に、図15のダミーデータ11に対して、ルールベース手法で長方形の補助パターン2を発生させた状態を示す。図17に、ベストフォーカスでの光強度分布(図16の斜め点線上の分布)を示す。また、図18には、そのNILSとデフォーカスの関係を示す。補助パターンを配置したことにより、焦点深度は350nmが得られている。   FIG. 16 shows a state in which the rectangular auxiliary pattern 2 is generated by the rule-based method with respect to the dummy data 11 of FIG. FIG. 17 shows the light intensity distribution at the best focus (distribution on the oblique dotted line in FIG. 16). FIG. 18 shows the relationship between NILS and defocus. By arranging the auxiliary pattern, a focal depth of 350 nm is obtained.

上記のように、ホールパターン1に対して、図16に示したように、45/135度方向に補助パターンを配置することで、十字の4点照明を用いる場合の孤立ホールパターンの焦点深度を十分に確保することが出来る。比較例として、4点照明で従来のホールパターンからルールベース手法で補助パターンを発生させたマスクパターン(図19)で得られる光強度分を図20に示す。また、そのNILSとデフォーカスの関係を図21に示す。ホールパターン1から従来の手法で補助パターン2を発生させた場合には、200nm弱の焦点深度しか得られない。   As described above, by arranging the auxiliary pattern in the 45/135 degree direction with respect to the hole pattern 1 as shown in FIG. 16, the depth of focus of the isolated hole pattern when using the four-point illumination of the cross is increased. It can be secured sufficiently. As a comparative example, FIG. 20 shows the light intensity obtained by a mask pattern (FIG. 19) in which an auxiliary pattern is generated by a rule-based method from a conventional hole pattern with four-point illumination. FIG. 21 shows the relationship between NILS and defocus. When the auxiliary pattern 2 is generated from the hole pattern 1 by the conventional method, only a focal depth of less than 200 nm can be obtained.

本発明の第3の実施形態として、図1の光源を採用し、孤立長方形パターンに対して補助パターンを配置する場合について説明する。図23は、正方形パターン1と長方形パターン4とから、ダミーパターンのデータ11、41を生成する例を示している。何れの場合にも、コーナー部で45度にカットして得られたダミーデータ上で、カットされた辺(短辺)の長さ(a)と、カットしてできた斜辺の長さ(b)とがほぼ同じ長さとなるように、このダミーデータを生成する。正方形パターン1では、ダミーデータ11は正8角形のデータとなる。長方形パターン4では、ダミーデータ41は、図示のような縦長の8角形のデータとなる。   As a third embodiment of the present invention, a case where the light source of FIG. 1 is employed and an auxiliary pattern is arranged with respect to an isolated rectangular pattern will be described. FIG. 23 shows an example of generating dummy pattern data 11 and 41 from the square pattern 1 and the rectangular pattern 4. In any case, the length (a) of the cut side (short side) and the length of the oblique side (b) formed by cutting on the dummy data obtained by cutting at 45 degrees at the corner portion. And the dummy data are generated so that the lengths are substantially the same. In the square pattern 1, the dummy data 11 is regular octagonal data. In the rectangular pattern 4, the dummy data 41 is vertically long octagonal data as shown.

図24(a)〜(c)は、上記の長方形パターン4に対して適用する補助パターン5の生成手順を示している。正方形パターン(ホールパターン)と長方形パターン(スリットパターン)とが同じマスク上にあり、且つ、長方形パターンの幅が正方形パターンの4辺と同じ長さの場合には、ウエハ上に転写されるパターンでは、長方形パターンの方が正方形パターンよりも、幅が太くなり、且つ、長さが短くなる。このため、図23で得られたダミーパターン41に対してOPC(Optical proximity correction)ツールを適用し、図24(a)に示すように自動補正を行い、OPC補正したダミーパターン42を生成する。この自動補正では、先に生成したダミーパターン41について、その幅を細くし、且つ、長さを長くする。   24A to 24C show a procedure for generating the auxiliary pattern 5 to be applied to the rectangular pattern 4 described above. If the square pattern (hole pattern) and the rectangular pattern (slit pattern) are on the same mask and the width of the rectangular pattern is the same length as the four sides of the square pattern, The rectangular pattern has a larger width and a shorter length than the square pattern. Therefore, an OPC (Optical proximity correction) tool is applied to the dummy pattern 41 obtained in FIG. 23, and automatic correction is performed as shown in FIG. 24A to generate a dummy pattern 42 with OPC correction. In this automatic correction, the dummy pattern 41 generated previously is narrowed and lengthened.

次いで、図24(b)に示すように、OPC補正したダミーパターン42から距離sを隔てて補助パターン5を配置する。この例では、8方向に配置する補助パターンを全てつなげる形状とした。次いで、長方形パターン4に対してもOPC補正を掛けて、長方形パターンの幅をダミーパターンの幅よりも小さく、且つ、長さをダミーパターンの長さよりも長くする補正を行い、OPC補正した長方形パターン43を生成する(同図(c))。なお、正方形パターンで説明したように、8方向に補助パターンを離して配置することも出来る。図24(c)のように、補助パターン5を配置するのは、以下に示す理由による。   Next, as shown in FIG. 24B, the auxiliary pattern 5 is arranged at a distance s from the dummy pattern 42 subjected to OPC correction. In this example, the auxiliary patterns arranged in eight directions are connected together. Next, OPC correction is also applied to the rectangular pattern 4 to correct the rectangular pattern so that the width of the rectangular pattern is smaller than the width of the dummy pattern and the length is longer than the length of the dummy pattern. 43 is generated ((c) in the figure). In addition, as described in the square pattern, the auxiliary patterns can be arranged separately in eight directions. The reason why the auxiliary pattern 5 is arranged as shown in FIG. 24C is as follows.

長方形パターン4では、長辺の中央付近では、図25(a)に示すように、実線で示した横方向(x軸方向)にのみ補助パターンが配置可能であり、点線に示した他の方向では、長方形パターン4と近すぎるため、補助パターンが配置できない。また、長方形パターン4の先端付近では、図25(b)に示すように、8方向のうち実線で示すように、x軸方向から見て0/45/90/135/180度の5方向に補助パターンが配置できる。従って、長方形パターンの全体では、図25(a)の長辺中央部と、同図(b)の先端付近とをまとめ、図25(c)に示すように補助パターン5を配置する。   In the rectangular pattern 4, near the center of the long side, as shown in FIG. 25A, the auxiliary pattern can be arranged only in the horizontal direction (x-axis direction) indicated by the solid line, and the other direction indicated by the dotted line Then, since it is too close to the rectangular pattern 4, the auxiliary pattern cannot be arranged. Further, in the vicinity of the tip of the rectangular pattern 4, as shown in FIG. 25 (b), as shown by a solid line among the eight directions, it is in five directions of 0/45/90/135/180 degrees when viewed from the x-axis direction. Auxiliary patterns can be placed. Therefore, in the whole rectangular pattern, the central part of the long side in FIG. 25A and the vicinity of the tip in FIG. 25B are collected, and the auxiliary pattern 5 is arranged as shown in FIG.

第4の実施形態として、図14に示す光源による照明を使用し、図23に示した長方形パターンに対して補助パターンを配置する例を説明する。この場合には、図26(a)に示すように、縦横方向の焦点深度の向上のために、長方形パターンの先端付近にのみ補助パターンを配置する。つまり、所望の焦点深度を得るために、長方形パターンの先端部に、8方向のうちx軸方向から見て45/135度の2方向にのみ補助パターンを配置する。長方形パターンの長辺中央付近では、他の部分に悪影響があり、補助パターンを配置するのは好ましくない。従って、図26(b)に示すように、45/135度方向に補助パターンを配置する。   As a fourth embodiment, an example will be described in which illumination by a light source shown in FIG. 14 is used and auxiliary patterns are arranged with respect to the rectangular pattern shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 26A, the auxiliary pattern is arranged only near the front end of the rectangular pattern in order to improve the depth of focus in the vertical and horizontal directions. In other words, in order to obtain a desired depth of focus, the auxiliary pattern is arranged only in two directions of 45/135 degrees when viewed from the x-axis direction among the eight directions at the tip of the rectangular pattern. Near the center of the long side of the rectangular pattern, other parts are adversely affected, and it is not preferable to arrange the auxiliary pattern. Accordingly, as shown in FIG. 26B, auxiliary patterns are arranged in the 45/135 degree direction.

図4に示した、補助パターンとダミーパターンとの間の距離sの決定方法について説明する。図1に示した光源を用いた場合には、配置する補助パターンの目的は2光束干渉の結像状態を実現することにある。ここで、ピッチPの繰り返しパターンに、瞳面の半径との比率で半径σinの位置から半径σoutの位置までの範囲の光が2光束干渉を実現する条件は、λを波長、NAを開口数とすると、
(λ/(1+σin))・NA<P<(1+σ)・NA (1)
である。ここで、図1において、
σin=σc−σr=0.8−0.15=0.65
σout=σc+σr=0.8+0.15=0.95
である。
A method for determining the distance s between the auxiliary pattern and the dummy pattern shown in FIG. 4 will be described. When the light source shown in FIG. 1 is used, the purpose of the auxiliary pattern to be arranged is to realize an imaging state of two-beam interference. Here, in the repetitive pattern of the pitch P, the condition for realizing the two-beam interference of the light in the range from the position of the radius σin to the position of the radius σout in proportion to the radius of the pupil plane is that λ is the wavelength and NA is the numerical aperture Then,
(Λ / (1 + σin)) · NA <P <(1 + σ) · NA (1)
It is. Here, in FIG.
σin = σc−σr = 0.8−0.15 = 0.65
σout = σc + σr = 0.8 + 0.15 = 0.95
It is.

波長λ=193nm、開口数NA=0.92とすると、式(1)は、
127nm<P<215nm
となる。Pの最適値は、上記範囲のほぼ中央にあり、例えばピッチ160nmで焦点深度の最大値が得られる。なお、CAD上の配置、及び、この配置の確認を行うデザインルールのチェックではパターンの中心を指定するよりも、辺相互の間隔での指定が容易であり、辺の間隔で指定する。
When the wavelength λ = 193 nm and the numerical aperture NA = 0.92, the expression (1) is
127nm <P <215nm
It becomes. The optimum value of P is approximately at the center of the above range, and for example, the maximum value of the depth of focus is obtained at a pitch of 160 nm. It should be noted that the layout on the CAD and the design rule check for confirming the layout are easier to specify at the interval between the sides than the center of the pattern, and are specified at the interval between the sides.

孤立パターンと補助パターンの距離sも、上記繰り返しパターンのピッチPと同様に考えて決定する。長方形パターンの長辺の横方向に補助パターンを配置する場合には、孤立パターンと補助パターンとの間の距離sは、
s=P−{(W1+W2)/2}
により得られる。長方形の斜め方向に配置する際にも、このsの値を使用する。
The distance s between the isolated pattern and the auxiliary pattern is determined in the same manner as the pitch P of the repetitive pattern. When the auxiliary pattern is arranged in the horizontal direction of the long side of the rectangular pattern, the distance s between the isolated pattern and the auxiliary pattern is
s = P-{(W1 + W2) / 2}
Is obtained. The value of s is also used when arranging in the diagonal direction of the rectangle.

以上、説明したように、本発明のマスクパターンの設計方法は、解像特性に方向依存性がある照明条件(偏光および光源形状)を用いた際に好適に採用できる。補助パターンの配置では、使用する光源の条件に合わせて補助パターンの配置方向を決定し、その配置方向に対して、ルールベース手法又はモデルベース手法を適用して、補助パターンを配置する。これによって、最密集パターンの深度向上のために使用する照明条件に合致させて、対象とする孤立パターン又は粗配置パターンのために補助パターンを配置し、目的とするパターンの焦点深度を向上させる。   As described above, the mask pattern designing method of the present invention can be suitably employed when using illumination conditions (polarized light and light source shape) whose direction characteristics are dependent on the resolution characteristics. In the auxiliary pattern arrangement, the auxiliary pattern arrangement direction is determined according to the condition of the light source to be used, and the auxiliary pattern is arranged by applying the rule-based method or the model-based method to the arrangement direction. Accordingly, the auxiliary pattern is arranged for the target isolated pattern or coarse arrangement pattern in accordance with the illumination condition used for improving the depth of the most densely packed pattern, and the focal depth of the target pattern is improved.

特に、DRAM装置のように、メモリセル内に露光装置の限界解像度近くの微小寸法を用いた半導体デバイスでは、セル内のパターンに最適な照明条件を選択する必要が生じる。この場合、メモリセル以外のパターンに対しては、メモリセルに最適な照明条件下でも焦点深度を確保するための対策がとられる。本発明では、メモリセル内の密集パターンのために露光特性に方向依存性がある照明条件を用いる場合にも、孤立パターンの焦点深度を十分に確保できる。   In particular, in a semiconductor device using a minute dimension near the limit resolution of an exposure apparatus in a memory cell, such as a DRAM device, it is necessary to select an optimal illumination condition for the pattern in the cell. In this case, for a pattern other than the memory cell, measures are taken to ensure the depth of focus even under illumination conditions optimal for the memory cell. In the present invention, a sufficient depth of focus of an isolated pattern can be ensured even when illumination conditions having direction dependency on exposure characteristics are used due to the dense pattern in the memory cell.

以上、本発明をその好適な実施態様に基づいて説明したが、本発明のマスクパターンの設計方法は、上記実施態様の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施態様の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。   Although the present invention has been described based on the preferred embodiment, the mask pattern design method of the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and various modifications can be made from the configuration of the above embodiment. Further, modifications and changes are also included in the scope of the present invention.

本発明は、半導体装置のマスクパターンの設計方法、特に、焦点深度を向上するために補助パターンを配置するマスクパターンの設計方法に適用できる。   The present invention can be applied to a mask pattern design method for a semiconductor device, and more particularly to a mask pattern design method for arranging an auxiliary pattern to improve the depth of focus.

本発明のマスク設計方法で設計されるマスクを照射する光源の瞳面を示す平面図。The top view which shows the pupil plane of the light source which irradiates the mask designed with the mask design method of this invention. 孤立パターンの平面図。Top view of isolated pattern. 孤立パターンから生成される補助パターンの形状を示す平面図。The top view which shows the shape of the auxiliary | assistant pattern produced | generated from an isolated pattern. 第1の実施形態の方法で、孤立パターンに対して1つの方向に補助パターンを配置した例を示す平面図。The top view which shows the example which has arrange | positioned the auxiliary pattern in one direction with respect to the isolated pattern by the method of 1st Embodiment. 孤立ホールパターン及び補助パターンの配置を例示する、マスクパターンの平面図。The top view of a mask pattern which illustrates arrangement | positioning of an isolated hole pattern and an auxiliary pattern. 図1の光源及び図5のマスクを用いた際の光強度分布を示すグラフ。6 is a graph showing a light intensity distribution when the light source of FIG. 1 and the mask of FIG. 5 are used. 図6の光強度分布から求めたNILSとデフォーカスとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between NILS and defocus calculated | required from the light intensity distribution of FIG. 比較例のマスクを示す平面図。The top view which shows the mask of a comparative example. 図8の比較例のマスクを用いた際のベストフォーカスにおける光強度分布を示すグラフ。The graph which shows the light intensity distribution in the best focus at the time of using the mask of the comparative example of FIG. 図9の光強度分布から求めたNILSとデフォーカスとの関係を示すグラフ。10 is a graph showing the relationship between NILS and defocus obtained from the light intensity distribution of FIG. 9. 第2の実施形態の方法で得られるマスクの平面図。The top view of the mask obtained by the method of 2nd Embodiment. 図11のマスクを用いた際のベストフォーカスにおける光強度分布を示すグラフ。The graph which shows the light intensity distribution in the best focus at the time of using the mask of FIG. 図12の光強度分布から求めたNILSとデフォーカスとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between NILS and defocus calculated | required from the light intensity distribution of FIG. マスクを照射する光源の瞳面を示す平面図。The top view which shows the pupil plane of the light source which irradiates a mask. 図14の光源を用いて露光する際に矩形パターンから求めるダミーデータのパターン形状を示す平面図。The top view which shows the pattern shape of the dummy data calculated | required from a rectangular pattern, when exposing using the light source of FIG. 図15のダミーデータから得られる補助パターンを配置したマスクパターンの平面図。The top view of the mask pattern which has arrange | positioned the auxiliary pattern obtained from the dummy data of FIG. 図14の光源及び図16のマスクパターンを用いた際の光強度分布を示すグラフ。The graph which shows light intensity distribution at the time of using the light source of FIG. 14, and the mask pattern of FIG. 図17の光強度分布から求めたNILSとデフォーカスとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between NILS and defocus calculated | required from the light intensity distribution of FIG. 比較例のマスクパターンの平面図。The top view of the mask pattern of a comparative example. 図14の光源及び図19のマスクパターンを用いた際の光強度分布を示すグラフ。The graph which shows the light intensity distribution at the time of using the light source of FIG. 14, and the mask pattern of FIG. 図20の光強度分布から得られるNILSとデフォーカスとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between NILS and defocusing obtained from the light intensity distribution of FIG. (a)〜(c)は、2次光源の例を示す瞳面の平面図。(A)-(c) is a top view of the pupil surface which shows the example of a secondary light source. 正方形状及び長方形状の矩形パターンからダミーパターンのデータを生成する例を示す平面図。The top view which shows the example which produces | generates the data of a dummy pattern from the square pattern of square shape and a rectangular shape. (a)〜(c)は、長方形状の矩形パターンから補助パターンを生成する例を示す平面図。(A)-(c) is a top view which shows the example which produces | generates an auxiliary pattern from a rectangular-shaped rectangular pattern. (a)〜(c)は、図1の光源を用いる場合に、長方形状の矩形パターンの長辺近傍及び頂点近傍に、補助パターンを配置する例を示す平面図。(A)-(c) is a top view which shows the example which arrange | positions an auxiliary | assistant pattern in the vicinity of the long side and vertex of a rectangular-shaped rectangular pattern, when using the light source of FIG. (a)及び(b)は、図14の光源を用いる場合に、長方形状の矩形パターンのための補助パターンを配置する例を示す平面図。(A) And (b) is a top view which shows the example which arrange | positions the auxiliary pattern for a rectangular-shaped rectangular pattern, when using the light source of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1:正方形状の矩形パターン
11:ダミーデータ
2:補助パターン
21:補助パターンのダミーデータ
3:光源
4:長方形状の矩形パターン
41:ダミーパターン
42:OPC補正後のダミーパターン
43:OPC補正後の長方形パターン
5:補助パターン
1: Square-shaped rectangular pattern 11: Dummy data 2: Auxiliary pattern 21: Auxiliary pattern dummy data 3: Light source 4: Rectangular rectangular pattern 41: Dummy pattern 42: Dummy pattern 43 after OPC correction 43: After OPC correction Rectangular pattern 5: auxiliary pattern

Claims (10)

解像特性に方向依存性を有する照明条件を用いる露光に際して使用するマスクパターンの設計方法であって、
矩形状パターンの各頂点の近傍に、前記照明条件の解像特性の方向依存性に基づいてダミーパターンのデータを生成するステップと、
前記頂点に隣接して、前記ダミーパターンと所定の位置関係を有する補助パターンを配置するステップとを有することを特徴とするマスクパターンの設計方法。
A mask pattern design method used for exposure using an illumination condition having direction dependency on resolution characteristics,
Generating dummy pattern data in the vicinity of each vertex of the rectangular pattern based on the direction dependency of the resolution characteristic of the illumination condition;
A mask pattern design method comprising: arranging an auxiliary pattern having a predetermined positional relationship with the dummy pattern adjacent to the apex.
前記補助パターンを配置するステップは、所定のルールベース手法又はモデルベース手法に基づいて補助パターンを生成する、請求項1に記載のマスクパターンの設計方法。   The mask pattern design method according to claim 1, wherein the step of arranging the auxiliary pattern generates an auxiliary pattern based on a predetermined rule-based method or a model-based method. 前記解像特性の方向依存性が、少なくとも光源の偏光又は形状に依存する、請求項1に記載のマスクパターンの設計方法。   The mask pattern design method according to claim 1, wherein the direction dependency of the resolution characteristic depends on at least the polarization or shape of a light source. 前記照明条件が、前記矩形状パターンの各辺と45度の傾斜を持つ方向に焦点深度を深めるものであり、
前記ダミーパターンのデータを生成するステップでは、頂点を形成する2つの辺から45度方向に傾斜する辺を有するダミーパターンのデータを生成する、請求項1に記載のマスクパターンの設計方法。
The illumination condition is to increase the depth of focus in a direction having an inclination of 45 degrees with each side of the rectangular pattern,
2. The mask pattern design method according to claim 1, wherein in the step of generating dummy pattern data, data of a dummy pattern having sides inclined in a 45-degree direction from two sides forming a vertex is generated.
前記照明条件が、前記矩形状パターンの各辺と直交する方向、及び、各辺と45度の傾斜を持つ方向に焦点深度を深めるものであり、
前記ダミーパターンのデータを生成するステップでは、頂点を形成する2つの辺と、該2つの辺から45度方向に傾斜する辺を有する8角形状のダミーパターンのデータを生成する、請求項1に記載のマスクパターンの設計方法。
The illumination condition is to deepen the depth of focus in a direction orthogonal to each side of the rectangular pattern and in a direction having a 45 degree inclination with each side,
The step of generating the dummy pattern data generates octagonal dummy pattern data having two sides forming a vertex and sides inclined in a 45-degree direction from the two sides. The mask pattern design method described.
前記矩形状パターンが正方形である、請求項1に記載のマスクパターンの設計方法。   The method for designing a mask pattern according to claim 1, wherein the rectangular pattern is a square. 前記ダミーパターンが正8角形のダミーパターンである、請求項6に記載のマスクパターンの設計方法。   The mask pattern design method according to claim 6, wherein the dummy pattern is a regular octagonal dummy pattern. 前記矩形状パターンが長方形状のパターンである、請求項1に記載のマスクパターンの設計方法。   The mask pattern design method according to claim 1, wherein the rectangular pattern is a rectangular pattern. 前記長方形状の矩形状パターン及び該矩形状パターンから生成されるダミーデータパターンの双方について、幅を細く、且つ、長さを長くする補正を行う、請求項7に記載のマスクパターンの設計方法。   The mask pattern design method according to claim 7, wherein both the rectangular rectangular pattern and the dummy data pattern generated from the rectangular pattern are corrected to make the width narrower and the length longer. 前記補助パターンのダミーパターンのデータを生成し、該補助パターンのダミーパターンのデータに基づいて、前記補助パターンに隣接して別の補助パターンを配置する、請求項1に記載のマスクパターンの設計方法。   The mask pattern design method according to claim 1, wherein dummy pattern data of the auxiliary pattern is generated, and another auxiliary pattern is arranged adjacent to the auxiliary pattern based on the dummy pattern data of the auxiliary pattern. .
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