JP2959496B2 - OPC mask - Google Patents

OPC mask

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JP2959496B2
JP2959496B2 JP30926396A JP30926396A JP2959496B2 JP 2959496 B2 JP2959496 B2 JP 2959496B2 JP 30926396 A JP30926396 A JP 30926396A JP 30926396 A JP30926396 A JP 30926396A JP 2959496 B2 JP2959496 B2 JP 2959496B2
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、投影露光装置用の
フォトマスク、特に半導体製造工程で微細パターン形成
のために用いられるフォトマスクに関する。
The present invention relates to a photomask for a projection exposure apparatus, and more particularly to a photomask used for forming a fine pattern in a semiconductor manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、半導体素子の製造工程において
は、半導体基板上にパターンを形成するために、主に光
リソグラフィ技術を用いている。光リソグラフィでは、
露光装置によりフォトマスク(透明領域と遮光領域から
なるパターンが形成された露光用原板であり、縮小率が
1:1でない場合は特にレチクルとも呼ばれるが、ここ
ではいずれもフォトマスクと呼ぶ)のパターンを感光性
樹脂が塗布された半導体基板上に転写し、現像により感
光性樹脂による所定のパターンを形成する。この感光性
樹脂のパターンは、リソグラフィの次の工程であるエッ
チングあるいは不純物導入(イオン注入)におけるマス
クとなる(エッチングに耐えるという意味において感光
性樹脂はレジストとも呼ばれる)。
2. Description of the Related Art At present, in a manufacturing process of a semiconductor device, an optical lithography technique is mainly used to form a pattern on a semiconductor substrate. In optical lithography,
A pattern of a photomask (an exposure original plate on which a pattern composed of a transparent area and a light-shielding area is formed. When the reduction ratio is not 1: 1, the pattern is particularly called a reticle, but each is called a photomask). Is transferred onto a semiconductor substrate coated with a photosensitive resin, and a predetermined pattern of the photosensitive resin is formed by development. This pattern of the photosensitive resin serves as a mask in the next step of lithography, such as etching or impurity introduction (ion implantation) (the photosensitive resin is also called a resist in the sense that it resists etching).

【0003】これまでの光リソグラフィ技術において
は、おもに露光装置の開発、とりわけ投影レンズ系の高
NA化により半導体素子の微細化へ対応してきた。ここ
で、NA(開口数)とは、レンズがどれだけ広がった光
を集められるかに対応し、この値が大きいほどより広が
った光を集められ、高NAは、レンズの性能がよいこと
になる。また、一般にレーリ(Rayleigh)の式
としてよく知られているように、限界解像度R(解像で
きる限界の微細パターンの寸法)とNAとの間には、R
=K1×λ/NA(ここで、K1は感光性樹脂の性能等の
プロセスに依存する定数)の関係があり、NAを大きく
するほど限界解像度はより微細になった。
The conventional photolithography technology has mainly responded to the development of an exposure apparatus, particularly to the miniaturization of a semiconductor element by increasing the NA of a projection lens system. Here, the NA (numerical aperture) corresponds to how much light the lens can collect, and the larger the value, the more light that can be collected, and the higher the NA, the better the lens performance. Become. Further, as is well known in general as Rayleigh's equation, there is an R between the limit resolution R (the size of the fine pattern at the limit of resolution) and the NA.
= K 1 × λ / NA (where K 1 is a constant that depends on the process such as the performance of the photosensitive resin). As the NA is increased, the limit resolution becomes finer.

【0004】しかし、露光装置の高NA化により解像力
は向上するものの、逆に焦点深度(焦点位置のずれが許
容できる範囲)は減少し、焦点深度の点で更なる微細化
が困難となってきた。ここでも実際の物理的説明は省く
が、先と同様レーリの式として、焦点深度DOFとNA
との間には、DOF=K2×λ/NA2(ここで、K2
プロセスに依存する定数)の関係が成り立つことが知ら
れている。すなわち、NAを大きくするほど焦点深度は
狭くなり、わずかな焦点位置のずれも許容できなくな
る。
[0004] However, although the resolution is improved by increasing the NA of the exposure apparatus, the depth of focus (the range in which the deviation of the focal position can be tolerated) is reduced, and it becomes difficult to further miniaturize the focal depth. Was. Again, the actual physical explanation is omitted, but the depth of focus DOF and NA
It is known that the relationship DOF = K 2 × λ / NA 2 (where K 2 is a process-dependent constant) holds between the two . That is, as the NA is increased, the depth of focus becomes narrower, and a slight shift of the focal position cannot be tolerated.

【0005】そこで、様々な超解像手法が検討されるよ
うになってきた。一般に、超解像手法とは、照明光学
系,フォトマスク、および投影レンズ系瞳面における光
の透過率および位相を制御することにより、結像面での
光強度分布を改善する手法である。
Accordingly, various super-resolution techniques have been studied. In general, the super-resolution technique is a technique for improving the light intensity distribution on the imaging plane by controlling the transmittance and phase of light on the pupil plane of the illumination optical system, the photomask, and the projection lens system.

【0006】また各種超解像手法のなかでも、照明光学
系の最適化による解像特性の向上、いわゆる変形照明法
は、実現性が高く、近年、特に注目を集めている。
[0006] Among various super-resolution techniques, improvement in resolution characteristics by optimizing an illumination optical system, that is, a so-called modified illumination method is highly feasible and has attracted particular attention in recent years.

【0007】また他にも、フォトマスク側の改善による
超解像手法である、位相シフトマスクの検討も盛んに行
われている。位相シフトマスクとしては、渋谷−レベン
ソン(Levenson)方式と呼ばれる、周期的なパ
ターンにおいて透明領域を透過する光の位相を交互に1
80度変える方式が初めに提案された。しかし、この方
式では、隣接した透明領域の位相をすべて異ならせるこ
とが必要であった。このため、複雑な半導体素子のパタ
ーンにおいて、マスクの設計が非常に困難となってい
た。また、孤立したパターンには適用できないという問
題もあった。そのため、その後、補助パターン,リム、
あるいはハーフトーン方式等のほかの方式が提案されて
きた。これら各種の位相シフトマスクでは、マスク上の
近接する透明部分の光の位相をお互いに180度ずら
し、その位相が180度異なる光の干渉で遮光領域の光
強度をさらに低下させ、像のコントラストを改善してい
る。
In addition, studies on a phase shift mask, which is a super-resolution technique based on an improvement on the photomask side, have been actively conducted. As a phase shift mask, the phase of light passing through a transparent region in a periodic pattern called a Shibuya-Levenson system is alternately set to 1.
An 80-degree change scheme was first proposed. However, in this method, it is necessary to make all the phases of adjacent transparent regions different. For this reason, it has been very difficult to design a mask for a complicated semiconductor element pattern. There is also a problem that the method cannot be applied to an isolated pattern. Therefore, after that, auxiliary pattern, rim,
Alternatively, other methods such as a halftone method have been proposed. In these various phase shift masks, the phases of light in adjacent transparent portions on the mask are shifted by 180 degrees from each other, and the light intensity in the light-shielded region is further reduced by interference of light having phases different by 180 degrees, thereby reducing image contrast. Has improved.

【0008】また、以上の超解像手法とは別に、感光性
樹脂パターンの2次元形状を改善する光近接効果補正が
現在注目されている。これは、超解像手法により光リソ
グラフィの限界は延びるものの、この限界近くでは、近
接効果によるパターン形状の変形により、半導体素子の
性能が低下する問題が発生してきたためである。ここ
で、近接効果とは、転写される感光性樹脂パターンの形
状が、そのパターンの周辺に存在する他のパターンの影
響を受けて変形する現象である。
In addition to the above-described super-resolution technique, attention has been paid to optical proximity effect correction for improving the two-dimensional shape of a photosensitive resin pattern. This is because, although the limit of the optical lithography is extended by the super-resolution method, near this limit, a problem that the performance of the semiconductor element is deteriorated due to the deformation of the pattern shape due to the proximity effect has occurred. Here, the proximity effect is a phenomenon in which the shape of a transferred photosensitive resin pattern is deformed under the influence of another pattern existing around the pattern.

【0009】光リソグラフィにおいて、この近接効果を
補正する手段としては、解像力を向上させる高NA化が
有効であるが、これは先に述べたように焦点深度の点で
問題がある。そこで、目的のパターンが得られるよう
に、マスクパターンを修正する手法が提案されている。
これが、光近接効果補正(オプティカル プロキシミテ
ィ コレクション:Optical Proximit
y effect Corection)である。ま
た、そのためのマスクは、OPCと呼ばれている。
As a means for correcting this proximity effect in optical lithography, it is effective to increase the NA to improve the resolving power. However, this has a problem in the depth of focus as described above. Therefore, a method of correcting a mask pattern so as to obtain a target pattern has been proposed.
This is the optical proximity correction (Optical Proximity Collection: Optical Proximit)
y effect Correction). A mask for that purpose is called OPC.

【0010】一般に、光近接効果として、1)ラインア
ンドスペースパターンと孤立パターンの寸法差、2)ラ
インパターンの長辺方向の縮み、3)パターンコーナー
部の丸まり等に分類される。ここでは、2)ラインパタ
ーンの縮みを補正するためのOPCマスクについて説明
する。
In general, optical proximity effects are classified into 1) a dimensional difference between a line-and-space pattern and an isolated pattern, 2) shrinkage of a line pattern in the long side direction, and 3) rounding of a pattern corner. Here, 2) an OPC mask for correcting shrinkage of a line pattern will be described.

【0011】図5に通常のフォトマスクとOPCマスク
との1つのパターン部分を比較して示す。同図(a)
は、通常のフォトマスクのマスクパターンを示す平面図
である。図5(a)に示すパターンは、2本のラインパ
ターン12,12が向き合ったパターンであり、このよ
うなパターンでは、ラインパターン12の線幅に露光量
を合わせると、ラインパターン12の先端部による転写
パターンが細り、かつラインパターン12による転写パ
ターンの寸法に縮みが生じる。
FIG. 5 shows a comparison of one pattern portion between a normal photomask and an OPC mask. FIG.
FIG. 3 is a plan view showing a mask pattern of a normal photomask. The pattern shown in FIG. 5A is a pattern in which two line patterns 12 and 12 face each other. In such a pattern, when the exposure amount is adjusted to the line width of the line pattern 12, the leading end of the line pattern 12 is formed. And the dimensions of the transfer pattern due to the line pattern 12 shrink.

【0012】同図(b),(c),(d)および(e)
が各種OPCマスクを示す平面図である。同図(b)
は、マスクバイアイと呼ばれる単にラインパターン12
の寸法のみを変える補正であり、(c)は、ラインパタ
ーン12の先端部の角部にハット(あるいはハンマーヘ
ッド)と呼ばれる部分的な四角形パターン12aを付加
する補正であり、(d)は、ラインパターン12の先端
部にシェリフと呼ばれる微細な突起12bを付加する補
正である。また図5(e)は、半透明膜5を用いて光強
度を下げる方法である(例えば、特開平7−5675
等)。すなわち、図5(e)の場合、ラインパターン1
2の先端部が向き合う位置の両側に膜厚10nm程度の
極薄いクロムからなる半透明膜5が設けられ、半透明膜
5を用いて透過率を40%程度落とし、補正するように
している。
FIGS. 3B, 3C, 3D and 3E.
Is a plan view showing various OPC masks. FIG.
Is simply a line pattern 12 called a mask by eye.
(C) is a correction for adding a partial square pattern 12a called a hat (or a hammer head) to the corner of the tip of the line pattern 12, and (d) is a correction for changing This is a correction for adding a fine projection 12b called a sheriff to the tip of the line pattern 12. FIG. 5E shows a method of lowering the light intensity by using the translucent film 5 (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-5675).
etc). That is, in the case of FIG.
On both sides of the position where the end portions of the two face each other, a translucent film 5 made of extremely thin chromium having a film thickness of about 10 nm is provided, and the translucency is reduced by about 40% using the translucent film 5 so as to correct the transmittance.

【0013】図5(b)〜(e)に示すマスクでは、光
強度が高くなりすぎる部分の光を一部カットし、転写さ
れるパターンを太らせ、設計に近い感光性樹脂によるパ
ターンを形成することができるようになっている。
In the masks shown in FIGS. 5 (b) to 5 (e), a portion of the light where the light intensity becomes too high is partially cut, the transferred pattern is made thicker, and a pattern made of a photosensitive resin close to the design is formed. You can do it.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
OPCマスクには、以下のような問題があった。特に、
図5(c),(d)に示すシェリフあるいはハットを有
するOPCマスクでは、シェリフあるいはハットによる
補正効果が高いものの、マスク作製および検査を行う上
で実用化が困難とされている。
However, the conventional OPC mask has the following problems. Especially,
Although the OPC mask having the sheriff or the hat shown in FIGS. 5C and 5D has a high correction effect by the sheriff or the hat, it is difficult to put it into practical use in performing the mask fabrication and inspection.

【0015】すなわち図5(c),(d)に示す複雑な
微細パターンを付加するOPCマスクにおいては、マス
クパターン設計の段階でデータ量が大きくなる。また、
シェリフあるいはハットの付加パターンは、半導体素子
の設計より微細なグリッドサイズ(CAD上の最小刻
み)で設計され、そのため、マスク描画において描画時
間の増加が問題となっていた。
That is, in an OPC mask to which a complicated fine pattern is added as shown in FIGS. 5C and 5D, the data amount becomes large at the stage of designing the mask pattern. Also,
The additional pattern of the sheriff or the hat is designed with a finer grid size (minimum step on CAD) than the design of the semiconductor element, and therefore, there has been a problem of increasing the writing time in mask writing.

【0016】マスク描画には、通常電子線描画装置が用
いられるが、この描画の際の電子ビームの径は、アドレ
スサイズ(描画データの最小刻み、通常の5倍マスクで
は設計グリッドの5倍)により決定される。すなわち、
このように微細なアドレスサイズの付加パターンを含ん
だマスクを描画するためには、電子ビーム径を通常の1
/2に絞らなければならず、描画時間は4倍になってい
た(ビーム径が1/2となると、従来1回で露光してい
た面積を露光するのに4回露光しなければならな
い。)。
An electron beam lithography apparatus is usually used for mask writing. The diameter of an electron beam at the time of writing is the address size (minimum step of writing data, five times the design grid for a normal five-fold mask). Is determined by That is,
In order to draw a mask including an additional pattern having a fine address size in this manner, the electron beam diameter must be reduced to a normal one.
/ 2, and the writing time has been quadrupled (when the beam diameter is reduced to 1/2, four exposures have to be performed to expose the area that was conventionally exposed by one exposure.) ).

【0017】また、シェリフあるいはハットの付加パタ
ーンは、解像度の点でも電子線描画の限界に近い寸法で
あるため、設計データ通りに形成することができていな
かった。一般に、先の例で示した突起状のシェリフや微
細ラインの補助パターンでは、その寸法は細る傾向があ
る。そのため、設計データ通りにマスクが作製できれ
ば、効果が得られるOPCマスクも、その効果が十分得
られていなかった。
Further, since the additional pattern of the sherif or hat has a size close to the limit of electron beam drawing even in terms of resolution, it cannot be formed according to design data. In general, the dimensions of the protruding sheriff and the fine line auxiliary pattern shown in the above example tend to be thin. Therefore, if a mask can be manufactured according to design data, an OPC mask that can obtain an effect has not been sufficiently obtained.

【0018】また、描画装置のバッティングエラー(フ
ィールド継ぎのずれ)もOPCマスクでは、さらに大き
な問題となっていた。電子線描画装置は、その電子線ビ
ームを電磁偏向させて移動しパターンを描画している
が、その振り幅は数mmであり、その電磁偏向のみで描
画できる範囲をフィールドと呼んでいる。そして、マス
ク全体を描画するためには、このフィールド内を描画し
た後、マスクステージを移動させ次のフィールドの描画
を続ける。この際に隣接するフィールド間でパターンの
位置ずれが生じる。このフィールド間のずれを、特にマ
スク描画では、バッティングエラーと呼んでいる。例え
ば、連続したラインパターンでも、フィールド継ぎの部
分にずれが発生する、あるいは線幅が異常となるといっ
た問題があった。
In addition, a batting error (misalignment of a field joint) of a drawing apparatus has been a more serious problem in the OPC mask. The electron beam lithography apparatus electromagnetically deflects the electron beam and moves it to draw a pattern. The swing width is several mm, and the range that can be drawn only by the electromagnetic deflection is called a field. Then, in order to draw the entire mask, after drawing in this field, the mask stage is moved to continue drawing in the next field. At this time, a pattern displacement occurs between adjacent fields. This shift between the fields is called a batting error particularly in mask drawing. For example, even in a continuous line pattern, there has been a problem that a shift occurs at a field joint portion or a line width becomes abnormal.

【0019】そして、特に図5(c),(d)に示すO
PCマスクにおいては、この微細な付加パターンがフィ
ールドの継ぎ部分に位置すると、パターン形状の変形が
さらに顕著になってしまっていた。また、このように付
加パターンの寸法精度が低いため、検査工程では、この
付加パターンが欠陥として検出されてしまうという問題
があった。
In particular, the O shown in FIGS. 5 (c) and 5 (d)
In the PC mask, when the fine additional pattern is located at a joint portion of the field, the pattern shape is more significantly deformed. Further, since the dimensional accuracy of the additional pattern is low, there is a problem that the additional pattern is detected as a defect in the inspection process.

【0020】DRAMのように繰り返しパターンが多い
半導体素子のマスクにおいては、マスク上の2点を比較
する、いわゆるダイツウダイ方式での検査がある程度可
能なため、付加パターンが変形していても検査可能であ
る。しかし、ロジック系の素子では、マスクと設計デー
タを比較する、いわゆるダイツウデータベース方式の検
査しかできないため、付加パターンの変形はすべて欠陥
として検出され、またその数が極端に多いため、一般の
修正すべき欠陥と区別することが困難となるという問題
があった。
In a mask of a semiconductor element having a large number of repetitive patterns, such as a DRAM, a so-called die-to-die method for comparing two points on the mask can be performed to some extent, so that the test can be performed even if the additional pattern is deformed. is there. However, in the case of logic devices, only the so-called die database inspection, which compares the mask and design data, can be performed.Therefore, any deformation of the additional pattern is detected as a defect, and the number is extremely large. There is a problem that it is difficult to distinguish the defect from the defect to be performed.

【0021】また、図5(e)に示す半透明膜を用いた
補正方法では、半透明膜5を成膜する工程が増加し、こ
の工程での欠陥数の増加が問題となっていた。通常、こ
の半透明膜5と遮光膜と同様に、スパッタ法により成膜
されるが、スパッタ法自体のゴミの付着の問題と、成膜
する膜厚が極端に薄いことによるピンホールの発生の問
題が生じていた。
In the correction method using the translucent film shown in FIG. 5E, the number of steps for forming the translucent film 5 is increased, and the number of defects in this step is problematic. Usually, like the translucent film 5 and the light-shielding film, the film is formed by a sputtering method. However, there is a problem of adhesion of dust by the sputtering method itself and generation of pinholes due to extremely thin film thickness. There was a problem.

【0022】さらに、従来のOPCマスクは、焦点位置
のずれがないときの形状を改善するが、焦点位置が変化
した場合には、通常マスクより形状の悪化が激しいとい
う問題があった。これは、微細パターンあるいは半透明
膜により転写像のコントラストが低下するためである。
よって、前述の図5(c)および(d)に示す位相シフ
トマスクのようなフォーカス特性の改善効果はなかっ
た。
Further, the conventional OPC mask improves the shape when there is no shift in the focal position. However, when the focus position changes, there is a problem that the shape is more seriously deteriorated than the normal mask. This is because the contrast of the transferred image is reduced by the fine pattern or the translucent film.
Therefore, there was no effect of improving the focus characteristics as in the phase shift mask shown in FIGS. 5 (c) and 5 (d).

【0023】本発明の目的は、従来のOPCマスクに代
えて、所定寸法の感光性樹脂パターンを安定して得るO
PCマスクを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for stably obtaining a photosensitive resin pattern having a predetermined size in place of a conventional OPC mask.
It is to provide a PC mask.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るOPCマスクは、透明基板上に遮光パ
ターンを有するOPCマスクであって、前記遮光パター
ンは、透明照明により感光性樹脂に所定形状のパターン
を転写するものであって、ハーフトーン部を有し、前記
ハーフトーン部は、遮光パターン近傍の透明領域に設け
られ、透過光の位相を10〜90°の範囲に変化させる
ものである。
In order to achieve the above object, an OPC mask according to the present invention is an OPC mask having a light-shielding pattern on a transparent substrate, wherein the light-shielding pattern is formed on a photosensitive resin by transparent illumination. A half-tone portion for transferring a pattern having a predetermined shape, wherein the half-tone portion is provided in a transparent region near the light-shielding pattern and has a phase of transmitted light in a range of 10 to 90 °. Is changed.

【0025】また前記ハーフトーン部は、遮光パターン
近傍の透明領域に設けられた段差部から構成されたもの
である。
The halftone portion is formed of a step portion provided in a transparent region near the light-shielding pattern.

【0026】また前記ハーフトーン部は、遮光パターン
近傍の透明領域に設けられた透明膜から構成されたもの
である。
The halftone portion is formed of a transparent film provided in a transparent region near the light shielding pattern.

【0027】[0027]

【作用】例えば、位相が反転した(位相差=180度)
光の干渉により急峻状暗部が形成されることは良く知ら
れているが、位相差の若干異なる(位相差=10〜90
度)光同士の干渉では、感光性樹脂に転写されない程度
の暗部を形成することができる。なお、この位相差を露
光条件に合わせ適当に選択される。
[Function] For example, the phase is inverted (phase difference = 180 degrees)
It is well known that a steep dark portion is formed by light interference, but the phase difference is slightly different (phase difference = 10 to 90).
Degree) Due to interference between light beams, a dark portion that cannot be transferred to the photosensitive resin can be formed. The phase difference is appropriately selected according to the exposure conditions.

【0028】本発明においては、この位相変化部分の暗
部形成効果を用い、転写される感光性樹脂パターンの形
状を改善している。また、この180度以外の位相差に
よる干渉では、焦点位置の+/−の変化により、光強度
が非対称的に変化する。よって、この非対称性を利用し
て、フォーカス特性を調整することができる。
In the present invention, the shape of the photosensitive resin pattern to be transferred is improved by using the effect of forming a dark portion in the phase change portion. Further, in the interference due to the phase difference other than 180 degrees, the light intensity changes asymmetrically due to the +/- change of the focal position. Therefore, the focus characteristic can be adjusted by using this asymmetry.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図によ
り説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0030】(実施形態1)図1(a)は、本発明の実
施形態1を示す平面図、図1(b)は、図1(a)のA
−A線断面図である。図に示す実施形態1では、露光装
置として、縮小率1/5(マスクパターン寸法:結像面
上パターン寸法=5:1),NA=0.6,50%輪帯
照明(最大σ=0,7),i線(波長λ=365nm)
の縮小投影露光装置を用いている。
(Embodiment 1) FIG. 1A is a plan view showing Embodiment 1 of the present invention, and FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along a line A. In the first embodiment shown in the figure, as the exposure apparatus, a reduction ratio of 1/5 (mask pattern size: pattern size on the imaging surface = 5: 1), NA = 0.6, 50% annular illumination (maximum σ = 0) , 7), i-line (wavelength λ = 365 nm)
Is used.

【0031】図1において、パターン寸法はすべて半導
体基板上での寸法で示すものであり、実際のマスク上で
は、その5倍の寸法となるように設定している。
In FIG. 1, the pattern dimensions are all shown on the semiconductor substrate, and are set to be five times larger on the actual mask.

【0032】図に示す本発明の実施形態1に係るフォト
マスクにおいて、透明基板1に形成される複数のパター
ンの1つのパターン部分は、0.3μm線幅の2本のラ
インパターン12,12を0.3μmの間隔に向き合わ
せて形成した配置になっている。ラインパターン12は
通常のフォトマスクと同じクロム(膜厚:80nm)お
よび酸化クロム(膜厚:20nm)の遮光膜2から形成
されている。
In the photomask according to the first embodiment of the present invention shown in the drawing, one pattern portion of a plurality of patterns formed on the transparent substrate 1 has two line patterns 12 having a line width of 0.3 μm. They are arranged so as to face each other at intervals of 0.3 μm. The line pattern 12 is formed of the same light-shielding film 2 of chromium (film thickness: 80 nm) and chromium oxide (film thickness: 20 nm) as in a normal photomask.

【0033】さらに本発明では、ラインパターン12の
先端部121側の基板1を深さ65nmでエッチングし
て基板1に段差部3を形成している。ここで、段差部3
上には、ラインパターン12をなす遮光膜2が設けられ
ておらず、ラインパターン12は、段差部3の対向する
口縁3a,3aを起端としてそれぞれ直線状に形成され
ている。石英製基板1のi線に対する屈折率nは1.4
7であり、基板1に設けた段差部3により30度の位相
差が生じる。
[0033] Further, in the present invention, to form a step portion 3 on the substrate 1 by etching the substrate 1 of the distal end portion 12 1 of the line pattern 12 at depth 65 nm. Here, the step 3
The light-shielding film 2 forming the line pattern 12 is not provided on the upper side, and the line pattern 12 is formed linearly starting from the facing edges 3a, 3a of the stepped portion 3 as starting points. The refractive index n for the i-line of the quartz substrate 1 is 1.4.
7, a phase difference of 30 degrees occurs due to the step 3 provided on the substrate 1.

【0034】次に、本発明の実施形態1に係るフォトマ
スクの効果について説明する。図2はラインパターン間
のスペース寸法のフォーカス位置依存性を示す図であ
る。ここで、フォーカス位置=0μmは、フォーカス面
が感光性樹脂表面に位置するときであり、フォーカス面
が上に移動するときを“+”、フォーカス面が下に移動
するときを“−”にフォーカスとしている。この感光性
樹脂パターンのシミュレーションからも明らかなよう
に、本フォトマスクによりラインパターン端部の縮みを
防止し、広いフォーカス範囲で、設計寸法に近いパター
ンが得られている。
Next, the effect of the photomask according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram showing the focus position dependency of the space dimension between line patterns. Here, the focus position = 0 μm is when the focus surface is located on the photosensitive resin surface, and the focus is “+” when the focus surface moves upward and “−” when the focus surface moves downward. And As is evident from the simulation of the photosensitive resin pattern, the present photomask prevents the end portion of the line pattern from shrinking, and a pattern close to the design size is obtained in a wide focus range.

【0035】位相差を更に大きくすれば、その遮光効果
も高まるが、通常のパターンレイアウトであれば、本発
明の実施形態と同じく30度程度の位相差で十分縮みを
防止できる。また、90度以上の位相差では光強度が低
下しすぎて、近接したパターン間が分離しなくなる。ま
た、位相差の+/−はフォーカス特性の傾きに影響し、
位相差の+/−によっては通常のマスク以上にフォーカ
ス特性を傾かせてしまう場合もある。本発明の実施形態
では、ラインパターンの端部はエッチングした方が良
く、反対に透明膜を付けて+の位相差を生じさせると、
通常マスク以上にフォーカス特性が傾いてしまう。
If the phase difference is further increased, the light-shielding effect is also enhanced. However, with a normal pattern layout, the shrinkage can be sufficiently prevented with a phase difference of about 30 degrees as in the embodiment of the present invention. On the other hand, if the phase difference is 90 degrees or more, the light intensity is too low, and the adjacent patterns cannot be separated. Further, +/- of the phase difference affects the inclination of the focus characteristic,
Depending on the phase difference of +/-, the focus characteristic may be inclined more than a normal mask. In the embodiment of the present invention, it is better to etch the end of the line pattern. Conversely, if a transparent film is applied to generate a + phase difference,
The focus characteristic is inclined more than a normal mask.

【0036】また、マスク製造においては、遮光パター
ンは通常フォトマスクと同じであり、容易に製造でき
る。そして、段差部作製には重ね合わせを用いた2回目
の描画が加わるが、段差部の寸法も十分大きいので、安
定して形成できる。一方、マスク検査においては、位相
差30度程度の段差部は、マスク検査装置では全く検出
されないので、遮光パターンを従来マスクと同じ精度で
検査できる。なお、位相差30度の段差部の欠陥は、転
写結果にほとんど影響しないので、検査の必要はない。
In mask production, the light-shielding pattern is usually the same as that of a photomask and can be easily produced. In addition, the second drawing using the superposition is added to the step portion production, but the dimension of the step portion is sufficiently large, so that the step portion can be formed stably. On the other hand, in the mask inspection, a step portion having a phase difference of about 30 degrees is not detected at all by the mask inspection apparatus, so that the light shielding pattern can be inspected with the same accuracy as the conventional mask. Note that a defect at a step portion having a phase difference of 30 degrees has almost no effect on the transfer result, and therefore does not require inspection.

【0037】なお、以上はi線露光について説明した
が、露光波長には制限はなく、KrFエキシマレーザー
光あるいはX線等の他の波長でも同様に、若干の位相差
により光強度を低下させる感光性樹脂のパターンを変化
させることができる。
The i-line exposure has been described above. However, there is no limitation on the exposure wavelength. Similarly, a KrF excimer laser beam or other wavelengths such as X-rays can be used to reduce the light intensity due to a slight phase difference. The pattern of the conductive resin can be changed.

【0038】(実施形態2)図3は、本発明の実施形態
2を示す平面図である。図3(a)は、位相変化を生じ
させる段差部3を、ラインパターン12の先端部121
間に設け、かつ両側に突き出して設けている。図3
(b)は、段差部3をラインパターン12の先端部12
1側に食い込ませて設けており、図3(c)は、段差部
3をラインパターン12の先端部121の両側に配置し
て設けており、図3(d)は、図3(c)の段差部3を
それぞれ前方に突き出して設けている。
(Embodiment 2) FIG. 3 is a plan view showing Embodiment 2 of the present invention. FIG. 3A shows a step portion 3 which causes a phase change, and a step portion 1 1 of a line pattern 12.
It is provided between and protrudes from both sides. FIG.
(B) shows the stepped portion 3 as the tip 12 of the line pattern 12.
And provided so bite into 1 side, FIG. 3 (c), is provided by disposing a step portion 3 on both sides of the front end portion 12 1 of the line pattern 12, FIG. 3 (d), FIG. 3 (c ) Are provided so as to protrude forward.

【0039】(実施形態3)図4は、本発明の実施形態
3を示す図である。図4(a),(b)に示す実施形態
3では、透明基板1に段差部3を形成する代わりに、遮
光膜2の両側に透明膜4のパターンを部分的に形成して
位相差を生じさせている。透明膜4はSOG(スピン・
オン・グラス)のスピンコート法を用いれば、比較的容
易に形成できる。また、実施形態3では、例えば染料入
りのSOGを用いて若干の光吸収を持たせ、位相差に合
わせ透過率も制御することにより、更に所望のレジスト
平面形状を得ることができるという利点を有している。
(Embodiment 3) FIG. 4 is a diagram showing Embodiment 3 of the present invention. In the third embodiment shown in FIGS. 4A and 4B, instead of forming the step portion 3 on the transparent substrate 1, a pattern of the transparent film 4 is partially formed on both sides of the light shielding film 2 to reduce the phase difference. Is causing it. The transparent film 4 is made of SOG (spin
If an on-glass (spun coat) method is used, it can be formed relatively easily. Further, the third embodiment has an advantage that a desired resist plane shape can be further obtained by giving a slight light absorption using, for example, a dye-containing SOG and controlling the transmittance in accordance with the phase difference. doing.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ハ
ーフトーン位相シフトマスクとマスクの露光量差(光強
度分布の差)を利用して、マスクパターンを部分的にハ
ーフトーン部にすることにより、目的のパターン形状に
転写されるようにしている。そのため、従来のOPCの
ように複雑なパターン形状を用いる必要はなく、マスク
作製および検査が容易になっている。また、焦点位置の
変動による寸法変化も従来のマスクより小さく、寸法精
度向上および焦点深度拡大の効果も有している。
As described above, according to the present invention, a mask pattern is partially formed into a halftone portion by utilizing a difference in exposure amount (difference in light intensity distribution) between the halftone phase shift mask and the mask. Thus, the image is transferred to a target pattern shape. Therefore, it is not necessary to use a complicated pattern shape as in the conventional OPC, and the fabrication and inspection of the mask are facilitated. Also, the dimensional change due to the change of the focal position is smaller than that of the conventional mask, and it has the effects of improving the dimensional accuracy and expanding the depth of focus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は本発明の実施形態1に係るフォトマス
クを示す平面図、(b)は図1(a)のA−A線断面図
である。
FIG. 1A is a plan view showing a photomask according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1A.

【図2】本発明および従来のフォトマスクにより得られ
る感光性樹脂パターンのシミュレーション結果(スペー
ス寸法と焦点位置の関係)を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a simulation result (a relationship between a space dimension and a focal position) of a photosensitive resin pattern obtained by the present invention and a conventional photomask.

【図3】本発明の実施形態2に係るフォトマスクを示す
平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a photomask according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態3に係るフォトマスクを示す
平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a photomask according to Embodiment 3 of the present invention.

【図5】従来のOPCマスクを示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a conventional OPC mask.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 透明基板 2 遮光膜 3 段差部 4 透明膜 5 半透明膜 12 ラインパターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent substrate 2 Light shielding film 3 Step part 4 Transparent film 5 Translucent film 12 Line pattern

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 透明基板上に遮光パターンを有するOP
マスクであって、前記遮光パターンは、透明照明によ
り感光性樹脂に所定形状のパターンを転写するものであ
って、ハーフトーン部を有し、前記 ハーフトーン部は、遮光パターン近傍の透明領域に
設けられ、透過光の位相を10〜90°の範囲に変化さ
せるものであることを特徴とするOPCマスク。
An OP having a light-shielding pattern on a transparent substrate
A C mask, the light-shielding pattern is for transferring a pattern having a predetermined shape on the photosensitive resin by a transparent lighting, has a halftone part, the halftone part, the transparent areas of the light shielding pattern near An OPC mask, which is provided and changes the phase of transmitted light within a range of 10 to 90 °.
【請求項2】 前記ハーフトーン部は、遮光パターン近
傍の透明領域に設けられた段差部から構成されたもので
あることを特徴とする請求項1に記載のOPCマスク。
2. The OPC mask according to claim 1, wherein the halftone portion is formed of a step portion provided in a transparent region near a light shielding pattern.
【請求項3】 前記ハーフトーン部は、遮光パターン近
傍の透明領域に設けられた透明膜から構成されたもので
あることを特徴とする講求項1に記載のOPCマスク。
3. The OPC mask according to claim 1, wherein the halftone portion is formed of a transparent film provided in a transparent region near a light shielding pattern.
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