JPH10282636A - Halftone phase shift mask - Google Patents
Halftone phase shift maskInfo
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- JPH10282636A JPH10282636A JP10274797A JP10274797A JPH10282636A JP H10282636 A JPH10282636 A JP H10282636A JP 10274797 A JP10274797 A JP 10274797A JP 10274797 A JP10274797 A JP 10274797A JP H10282636 A JPH10282636 A JP H10282636A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- phase shift
- halftone
- shielding layer
- light shielding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はＬＳＩや超ＬＳＩな
どの半導体集積回路装置の製造プロセスで用いるレチク
ルと呼ばれるフォトマスク、特にハーフトーン位相シフ
トマスクと称されるフォトマスクに関するものである。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a photomask called a reticle, and more particularly to a photomask called a halftone phase shift mask used in a process for manufacturing a semiconductor integrated circuit device such as an LSI or a super LSI.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体集積回路装置の製造に用いられる
フォトマスクのうち、特に微細なパターンを作成するの
にハーフトーン位相シフトマスクが使用されている。ハ
ーフトーン位相シフトマスクは透明基板上に所定のパタ
ーンに従って位相シフト層を兼ねるハーフトーン遮光層
によりパターンを形成したものである。2. Description of the Related Art Among photomasks used for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, a halftone phase shift mask is used for forming a particularly fine pattern. The halftone phase shift mask is a pattern in which a pattern is formed on a transparent substrate by a halftone light shielding layer also serving as a phase shift layer according to a predetermined pattern.
【０００３】半導体集積回路装置が微細化するに従い、
位相シフト層でない遮光層によりパターンを形成し、遮
光部分では光を完全に遮断する通常のマスクを用いた露
光方法では、解像度の確保と焦点深度の確保の点で限界
に来ている。そのため、位相シフトを利用したマスクを
用いる微細加工技術が開発されている。特に、微細なホ
ールを開口するために、位相シフト層を兼ねるハーフト
ーン遮光層を用いたハーフトーン位相シフトマスクが広
く用いられている（特開平５−１２７３６１号公報、特
開平６−５１４８９号公報、特開平７−４３８８８号公
報、特開平７−１０４４５７号公報参照）。As semiconductor integrated circuit devices become finer,
An exposure method using a normal mask that forms a pattern with a light-shielding layer that is not a phase shift layer and completely blocks light in a light-shielded portion has reached its limits in terms of ensuring resolution and depth of focus. Therefore, a fine processing technique using a mask using a phase shift has been developed. Particularly, in order to open fine holes, a halftone phase shift mask using a halftone light-shielding layer also serving as a phase shift layer is widely used (JP-A-5-127361, JP-A-6-51489). And JP-A-7-43888 and JP-A-7-104457.
【０００４】従来のハーフトーン位相シフトマスクで
は、ハーフトーン遮光層により形成されたパターンの開
孔部の側面は基板表面に対して垂直方向に切り立った断
面形状をもっている。そのようなパターンを持つハーフ
トーン位相シフトマスクの宿命として、本来ならあって
はならないところに光のピーク（サイドピーク）が形成
され、このサイドピークにより露光条件の許容範囲が狭
められてしまう問題がある。In the conventional halftone phase shift mask, the side surface of the opening of the pattern formed by the halftone light-shielding layer has a cross-sectional shape which is steep in a direction perpendicular to the substrate surface. As a fate of a halftone phase shift mask having such a pattern, there is a problem that a light peak (side peak) is formed in a place that should not exist originally, and this side peak narrows an allowable range of exposure conditions. is there.
【０００５】そこで、そのサイドピークを抑制する方法
としてパターンの開孔部の周りに補助パターンを設ける
方法が提案されている（特開平７−６４２７４号公報、
特開平７−２４８６０６号公報、特開平７−２８１４１
６号公報参照）。Therefore, as a method of suppressing the side peak, a method of providing an auxiliary pattern around the opening of the pattern has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-64274,
JP-A-7-248606, JP-A-7-28141
No. 6).
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は補助パターン
を設けることなく、また解像度を落すことなく、サイド
ピーク強度を下げることを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to lower the side peak intensity without providing an auxiliary pattern and without lowering the resolution.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明のハーフトーン位
相シフトマスクでは、ハーフトーン遮光層のパターンの
開孔部の側面の断面形状がテーパ状に傾斜している。そ
のテーパの傾斜角は６０°〜８０°の範囲内にあること
が好ましい。In the halftone phase shift mask of the present invention, the cross-sectional shape of the side surface of the opening of the pattern of the halftone light shielding layer is tapered. The inclination angle of the taper is preferably in the range of 60 ° to 80 °.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】ハーフトーン遮光層の材料として
広く使われているものにＣｒＯＮとＭｏＳｉがある。Ｃ
ｒＯＮの場合について、開孔部の側面の断面形状をテー
パ状に傾斜させる方法を説明すると、次のごとくであ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS CrON and MoSi are widely used as materials for a halftone light shielding layer. C
In the case of rON, a method for inclining the cross-sectional shape of the side surface of the opening in a tapered manner is as follows.
【０００９】（１）透明基板にハーフトーン遮光層とし
てＣｒＯＮ膜を形成した後、パターン化する際のエッチ
ングのエッチングガスとして、ＣＨ2Ｃｌ2+Ｏ2に堆積用
ガスとしてＣＦ4，ＣＨ2Ｆ2，Ｃ2Ｆ6等のフッ素系の炭
化物ガスを添加する。その場合、エッチングガスと堆積
用ガスの混合比を調整することにより所望のテーパ角を
得ることができる。(1) After forming a CrON film as a halftone light-shielding layer on a transparent substrate, CH 2 Cl 2 + O 2 is used as an etching gas for patterning and CF 4 , CH 2 F is used as a deposition gas. 2 , a fluorine-based carbide gas such as C 2 F 6 is added. In that case, a desired taper angle can be obtained by adjusting the mixture ratio of the etching gas and the deposition gas.
【００１０】（２）通常のエッチングガスでパターン開
孔部の側面が垂直になるようにエッチングを施した後、
アルゴンなどの物理的なスパッタ作用でエッチングする
ガスを用いて開孔部の側面の角を落とす。このスパッタ
エッチの条件（時間や電力など）を調整することにより
所望のテーパ角を得ることができる。(2) After performing etching with a normal etching gas so that the side surface of the pattern opening is vertical,
A corner of the side surface of the opening is dropped using a gas that is etched by physical sputtering such as argon. A desired taper angle can be obtained by adjusting the conditions (time, power, etc.) of the sputter etch.
【００１１】[0011]
【実施例】本発明のハーフトーン位相シフトマスクの断
面図を図１に示す。１はレティクルのベースとなる透明
ガラス基板で、ここでは石英ガラスを使用する。２は位
相シフト層を兼ねるハーフトーン遮光層で、ガラス基板
１に対して透過光の位相を１８０°反転させ、その透過
率が４〜３０％になるような薄膜を用いる。ハーフトー
ン遮光層２の材料としては、Ｃｒの酸化膜、Ｃｒの窒化
膜、Ｃｒの酸窒化膜、ＳＯＧ（スピン・オン・グラス）
膜、ＭｏＳｉ膜などを用いることができ、その膜厚は１
０００〜２０００Åが適当である。1 is a sectional view of a halftone phase shift mask according to the present invention. Reference numeral 1 denotes a transparent glass substrate serving as a base of the reticle, and here quartz glass is used. Reference numeral 2 denotes a halftone light-shielding layer which also serves as a phase shift layer, and uses a thin film that inverts the phase of transmitted light by 180 ° with respect to the glass substrate 1 and has a transmittance of 4 to 30%. As a material of the halftone light shielding layer 2, a Cr oxide film, a Cr nitride film, a Cr oxynitride film, SOG (spin-on-glass)
Film, a MoSi film, or the like can be used.
2,000-2000Å is appropriate.
【００１２】パターンの開孔部の側面の断面形状はテー
パ状に傾斜しており、その側面がガラス基板１の表面と
なすテーパ角θを制御することにより、解像度を劣化さ
せることなくサイドピークを抑制することができる。こ
の効果を確かめるために、以下の条件で光の強度分布の
シュミレーションを実施した。シュミレーションソフト
はＦ−ＴＲＥＰＴＯＮ（冨士総研）を使用した。以下の
記述ではパターンサイズは全て縮小露光後のウエハ上で
のサイズで統一する。The cross-sectional shape of the side surface of the opening portion of the pattern is tapered. By controlling the taper angle θ formed by the side surface with the surface of the glass substrate 1, the side peak can be reduced without deteriorating the resolution. Can be suppressed. In order to confirm this effect, the light intensity distribution was simulated under the following conditions. The simulation software used was F-TREPTON (Fuji Research Institute). In the following description, all pattern sizes are unified with the size on the wafer after reduced exposure.
【００１３】露光波長： ３６５ｎｍ レンズの開口数ＮＡ： ０.５７ パーシャルコヒーレンシー： ０.３ 露光透過領域のサイズ： ０.４μｍ ハーフトーン遮光層２の透過率： ８％Exposure wavelength: 365 nm Lens numerical aperture NA: 0.57 Partial coherency: 0.3 Size of exposure transmission area: 0.4 μm Transmittance of halftone light shielding layer 2: 8%
【００１４】この条件で光強度分布を計算した結果、ジ
ャストフォーカスの場合を図２（Ａ）に、０.５μｍデ
フォーカスの場合を図２（Ｂ）に、それぞれテーパ角度
θをパラメータとして示す。図の右側に記載して記号の
意味を説明している数値３０〜９０は、テーパ角度θを
度で表わしたものであり、Normalは位相シフト層でない
遮光層（光を完全に遮断する層）によりパターンを形成
した場合を表わしている。横軸の座標は開孔部の中心を
原点とした位置を示し、縦軸の座標は光強度の相対値
で、各パラメータのデータは全て開孔部の中心での強度
が１.０になるように規格化している。図２において、
開孔部の中心から０.６μｍ付近の位置に表われている
ピークが本来露光には必要でないサイドピークである。As a result of calculating the light intensity distribution under these conditions, FIG. 2A shows a case of just focus, and FIG. 2B shows a case of defocus of 0.5 μm, and the taper angle θ is shown as a parameter. Numerical values 30 to 90 described on the right side of the figure and explaining the meanings of the symbols represent the taper angle θ in degrees, and Normal is a light-shielding layer that is not a phase shift layer (a layer that completely blocks light). Represents a case where a pattern is formed by the following. The coordinates of the horizontal axis indicate the position with the center of the opening as the origin, and the coordinates of the vertical axis are the relative values of the light intensity. It is standardized as follows. In FIG.
The peak appearing at a position near 0.6 μm from the center of the opening is a side peak that is not necessary for exposure.
【００１５】このサイドピークの最大点の強度（開孔部
の中心での強度で規格化されたもの）とテーパ角度θと
の相関を調べた結果を図３（Ａ）に示す。そこでは、サ
イドピークの強度はジャストフォーカスの場合はテーパ
角度が９０°から小さくなるほど小さい値を示し、デフ
ォーカス０.５μｍの場合はテーパ角度が９０°から６
０°までは一定で、それより小さくなるとサイドピーク
の強度が逆に大きくなっている。FIG. 3A shows the result of examining the correlation between the intensity of the maximum point of the side peak (normalized by the intensity at the center of the opening) and the taper angle θ. Here, the intensity of the side peak shows a smaller value as the taper angle becomes smaller than 90 ° in the case of just focus, and the taper angle becomes smaller from 90 ° in the case of defocus 0.5 μm.
The intensity is constant up to 0 °, and when the angle is smaller than 0 °, the intensity of the side peak increases.
【００１６】解像度の指標値としての強度分布の半値幅
（ＦＷＨＭ）とテーパ角度との関係を図３（Ｂ）に示
す。ただし、図３（Ｂ）では、縦軸をＦＷＨＭとしてい
るが、その数値は図２の結果から読み取った数値を用い
ているので、半値幅の１／２となっている。テーパ角度
０°は、位相シフト層でない遮光層（光を完全に遮断す
る層）によりパターンを形成した場合を示している。半
値幅が小さいほど解像度がよいことを意味している。こ
の結果から、テーパ角度が小さくなるほど半値幅は大き
くなる傾向にあるが、ジャストフォーカスの場合も０.
５μｍのデフォーカスの場合もともにテーパ角度６０°
程度までは大きな劣化はみられない。以上の結果から、
テーパ角度を６０°〜８０°の範囲に設定することによ
り、解像度を大きく劣化させることなく、サイドピーク
を抑制することができる。FIG. 3B shows the relationship between the full width at half maximum (FWHM) of the intensity distribution as an index value of the resolution and the taper angle. However, in FIG. 3B, the vertical axis is FWHM, but the numerical value is 1/2 of the half width since the numerical value read from the result of FIG. 2 is used. A taper angle of 0 ° indicates a case where a pattern is formed by a light-shielding layer (a layer that completely blocks light) that is not a phase shift layer. The smaller the half width, the better the resolution. From this result, the half-width tends to increase as the taper angle decreases, but also in the case of just focus.
In the case of 5 μm defocus, the taper angle is 60 °
No significant deterioration is observed to the extent. From the above results,
By setting the taper angle in the range of 60 ° to 80 °, side peaks can be suppressed without significantly degrading resolution.
【００１７】[0017]
【発明の効果】本発明のハーフトーン位相シフトマスク
では、ハーフトーン遮光層のパターンの開孔部の側面の
断面形状をテーパ状に傾斜させたので、補助パターンを
設けることなく、また解像度を落すことなく、サイドピ
ーク強度を下げることができる。According to the halftone phase shift mask of the present invention, since the cross-sectional shape of the side surface of the opening of the pattern of the halftone light shielding layer is tapered, the resolution is reduced without providing an auxiliary pattern. Without this, the side peak intensity can be reduced.
【図１】一実施例のハーフトーン位相シフトマスクの主
要部を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of a halftone phase shift mask according to one embodiment.
【図２】同実施例のハーフトーン位相シフトマスクにつ
いてテーパ角度θをパラメータとして光強度分布を計算
した結果を示す図であり、（Ａ）はジャストフォーカス
の場合、（Ｂ）は０.５μｍのデフォーカスの場合を表
わしている。FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a result of calculating a light intensity distribution using a taper angle θ as a parameter for the halftone phase shift mask of the embodiment. FIG. 2A shows a case of just focus, and FIG. This shows the case of defocus.
【図３】（Ａ）はサイドピークの最大点の強度とテーパ
角度θとの相関を示す図、（Ｂ）は強度分布の半値幅と
テーパ角度との関係を示す図である。3A is a diagram showing a correlation between the intensity of the maximum point of the side peak and the taper angle θ, and FIG. 3B is a diagram showing a relationship between the half width of the intensity distribution and the taper angle.
１ 透明ガラス基板 ２ 位相シフト層を兼ねるハーフトーン遮光層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent glass substrate 2 Halftone light shielding layer also serving as phase shift layer
Claims (2)
ハーフトーン遮光層により所定のパターンが形成されて
いるハーフトーン位相シフトマスクにおいて、 前記ハーフトーン遮光層のパターンの開孔部の側面の断
面形状がテーパ状に傾斜していることを特徴とするハー
フトーン位相シフトマスク。1. A halftone phase shift mask in which a predetermined pattern is formed on a surface of a transparent substrate by a halftone light shielding layer also serving as a phase shift layer, a cross section of a side surface of an opening of the pattern of the halftone light shielding layer. A halftone phase shift mask characterized in that the shape is tapered.
範囲内にある請求項１に記載のハーフトーン位相シフト
マスク。2. The halftone phase shift mask according to claim 1, wherein an inclination angle of the taper is in a range of 60 ° to 80 °.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10274797A JPH10282636A (en) | 1997-04-04 | 1997-04-04 | Halftone phase shift mask |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10274797A JPH10282636A (en) | 1997-04-04 | 1997-04-04 | Halftone phase shift mask |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10282636A true JPH10282636A (en) | 1998-10-23 |
Family
ID=14335827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10274797A Pending JPH10282636A (en) | 1997-04-04 | 1997-04-04 | Halftone phase shift mask |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10282636A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6569581B2 (en) | 2001-03-21 | 2003-05-27 | International Business Machines Corporation | Alternating phase shifting masks |
| WO2008083114A2 (en) * | 2006-12-29 | 2008-07-10 | Sandisk Corporation | Hybrid mask and method of forming same |
| JP2012037687A (en) * | 2010-08-06 | 2012-02-23 | Dainippon Printing Co Ltd | Photomask and manufacturing method thereof |
-
1997
- 1997-04-04 JP JP10274797A patent/JPH10282636A/en active Pending
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| WO2008083114A3 (en) * | 2006-12-29 | 2008-09-04 | Sandisk Corp | Hybrid mask and method of forming same |
| US7759023B2 (en) | 2006-12-29 | 2010-07-20 | Sandisk 3D Llc | Hybrid mask and method of making same |
| JP2012037687A (en) * | 2010-08-06 | 2012-02-23 | Dainippon Printing Co Ltd | Photomask and manufacturing method thereof |
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