DE102009008429B4

DE102009008429B4 - Mask and design method of the same

Info

Publication number: DE102009008429B4
Application number: DE102009008429.0A
Authority: DE
Inventors: Chia-Wei Lin; Teng-Yen Huang
Original assignee: Nanya Technology Corp
Current assignee: Nanya Technology Corp
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2009-02-11
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2029-02-12
Also published as: DE102009008429A1

Abstract

Maske (2), die einen Lichtabschirmungsbereich (3) zum Abschirmen von Licht und einen Lichtdurchlassbereich (6) umfasst, um es zu ermöglichen, dass Licht durch dieselbe verläuft,
wobei der Lichtabschirmungsbereich (3) eine Mehrzahl von Photonenkristallen mit einer Gitterkonstante umfasst, und ein Verhältnis der Gitterkonstante zu einer Wellenlänge des Lichts ein spezifischer Wert innerhalb eines Bandabstands des Photonenkristalls ist,
wobei der Photonenkristall eine Mehrzahl von Photonenkristallzellen (30) umfasst, von denen jede eine Oberfläche aufweist, die das Licht empfängt, und die ein erstes Dielektrikum (301) und ein zweites Dielektrikum (302) umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche rechteckig oder hexagonförmig geformt ist,
wobei das erste Dielektrikum (301), wenn die Oberfläche rechteckig geformt ist, vier Quader umfasst und das zweite Dielektrikum (302) umgibt, und
wobei das erste Dielektrikum (301), wenn die Oberfläche hexagonförmig ist, zwei Zylinder umfasst.A mask (2) comprising a light shielding portion (3) for shielding light and a light transmission portion (6) for allowing light to pass therethrough,
wherein the light shielding region (3) comprises a plurality of photonic crystals having a lattice constant, and a ratio of the lattice constant to a wavelength of the light is a specific value within a band gap of the photonic crystal,
wherein the photonic crystal comprises a plurality of photonic crystal cells (30) each having a surface receiving the light and comprising a first dielectric (301) and a second dielectric (302),
characterized in that the surface is rectangular or hexagon shaped,
wherein the first dielectric (301), when the surface is rectangular in shape, comprises four parallelepipeds and surrounds the second dielectric (302), and
wherein the first dielectric (301), when the surface is hexagonal, comprises two cylinders.

Description

Das vorliegende bevorzugte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Maske und das Entwurfsverfahren derselben, und insbesondere auf einen Lichtabschirmungsbereich der Maske, der für ein Belichtungssystem eines Halbleiterherstellungsprozesses verwendet wird.The present preferred embodiment relates to a mask and the design method thereof, and more particularly to a light shielding portion of the mask used for an exposure system of a semiconductor manufacturing process.

Es gibt heutzutage zahlreiche Forschungen und Erfindungen zum Verbessern von Halbleiterherstellungstechnologie. Der Photolithographieprozess ist notwendig zum Strukturieren eines Halbleiterelements und ist zu einem Engpass des Halbleiterprozesses geworden, aufgrund des andauernden Anspruchs, die Halbleiterelementgröße zu verringern. Das heißt, die Halbleiterherstellungstechnologie wird behindert, falls die Schwierigkeiten, die durch Implementieren der Photolithographietechnologie verursacht werden, nicht überwunden werden können.There are many researches and inventions for improving semiconductor manufacturing technology today. The photolithography process is necessary for patterning a semiconductor element and has become a bottleneck of the semiconductor process because of the continuing demand to reduce the semiconductor element size. That is, the semiconductor manufacturing technology is hampered if the difficulties caused by implementing the photolithography technology can not be overcome.

Gemäß der Rayleighschen Auflösungsbedingung ist die minimale Breite, d. h. die Auflösung der Struktur, die durch ein optisches System erkannt werden kann, direkt proportional zu der Wellenlänge (λ) von Licht und invers proportional zu der numerischen Apertur (NA). Daher sind in der Theorie sowohl die kürzere Wellenlänge des Belichtungslichts und eine größere NA von Linsen vorstellbar, um die Auflösung zu erhöhen, um eine schmalere Breite zu erhalten. Die Probleme, wie z. B. das Verkürzen der Schärfentiefe (DOF; DOF = depth of focus) sollten jedoch berücksichtigt werden. Derzeit umfasst die Auflösungsverbesserungstechnologie (RET; RET = Resolution Enhancement Technology), die üblicherweise in dem Photolithographieprozess verwendet wird, außeraxiale Beleuchtung (OAI; OAI = Off-Axis Illumination), Phasenschiebermaske (PSM; PSM = Phase Shift Mask) und optische Nähekorrektur (OPC; OPC = Optical Proximity Correction).According to Rayleigh's resolution condition, the minimum width, i. H. the resolution of the structure that can be detected by an optical system, directly proportional to the wavelength (λ) of light and inversely proportional to the numerical aperture (NA). Therefore, in theory, both the shorter wavelength of the exposure light and a larger NA of lenses are conceivable to increase the resolution to obtain a narrower width. The problems, such. However, for example, shortening the depth of field (DOF) should be taken into account. Currently, resolution enhancement technology (RET) commonly used in the photolithography process includes off-axis illumination (OAI), phase shift mask (PSM) and optical proximity correction (OPC) OPC = Optical Proximity Correction).

Licht, das durch eine Maske verläuft, erzeugt einen Beugungseffekt, wenn die Linienbreite nahe zu der Wellenlänge des Lichts ist, und eine Ansammlung des Beugungslichts führt zu einer ernsthaften Verzerrung in den belichteten Strukturen. Die OPC-Technologie gleicht die Verzerrung aus, die durch den Beugungseffekt verursacht wird, und ändert die Strukturen auf der Maske, um es zu ermöglichen, dass das angesammelte Beugungslicht mit den erforderlichen Strukturen und Breiten übereinstimmt. Die vorher erwähnte Technologie hat jedoch nach wie vor Nachteile, wie z. B. eine erhöhte Komplexität der Maske und hohe Kosten des gesamten Prozesses.Light passing through a mask produces a diffraction effect when the line width is close to the wavelength of the light, and an accumulation of the diffraction light results in serious distortion in the exposed structures. The OPC technology offsets the distortion caused by the diffraction effect and alters the patterns on the mask to allow the accumulated diffraction light to match the required textures and widths. However, the aforementioned technology still has disadvantages, such. As an increased complexity of the mask and high costs of the entire process.

Wenn ferner die Entwicklung des Halbleiterherstellungsprozesses zu einer 45-Nanometer- oder noch kleineren Erzeugung kommt, kann Extrem-Ultraviolett (EUV) als neue Lichtquelle übernommen werden, und es ist nicht notwendig, OPC oder andere RETs zu verwenden. Die hohen Kosten des Maskensubstrats als ein Glas mit 40 Schichten Molybdän und Silizium und die Kapazität zum Herstellen eines perfekten Maskensubstrats sind große Herausforderungen.Further, when the development of the semiconductor manufacturing process comes to a 45-nanometer or smaller generation, extreme ultraviolet (EUV) can be adopted as a new light source, and it is not necessary to use OPC or other RETs. The high cost of the mask substrate as a glass with 40 layers of molybdenum and silicon and the capacity to make a perfect mask substrate are big challenges.

Die US 2006/0210888 A1 beschreibt eine Photomaske zur Verwendung in einer Belichtungsvorrichtung, die ein Belichtungsmuster bereitstellt. Die Photomaske umfasst mindestens zwei Polarisationsmodulationsregionen, die zueinander inkohärent polarisierte Lichtkomponenten produzieren und aneinander angrenzen, mindestens zwei Phasenmodulationsregionen, die eine Phasendifferenz von 180° einbringen und aneinander angrenzen, und Amplitudenmodulationsregionen, die die Durchlässigkeit verringern. Eine Berührungslinie zwischen den Polarisationsmodulationsregionen und eine Berührungslinie zwischen den Phasenmodulationsregionen sind an einander entsprechenden Positionen angeordnet, und Amplitudenmodulationsregionen sind auf beiden Seiten der gemeinsamen Berührungslinie vorgesehen sind, mit einem vorbestimmten Abstand von der gemeinsamen Berührungslinie.The US 2006/0210888 A1 describes a photomask for use in an exposure apparatus that provides an exposure pattern. The photomask includes at least two polarization modulation regions that produce and adjoin each other incoherently polarized light components, at least two phase modulation regions that introduce a phase difference of 180 ° and adjoin each other, and amplitude modulation regions that reduce transmissivity. A line of contact between the polarization modulation regions and a line of contact between the phase modulation regions are arranged at respective positions, and amplitude modulation regions are provided on both sides of the common line of contact at a predetermined distance from the common line of contact.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Maske und ein Verfahren zum Herstellen einer Maske mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.It is the object of the present invention to provide a mask and a method for producing a mask with improved characteristics.

Diese Aufgabe wird durch eine Maske gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 8, und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst.This object is achieved by a mask according to claim 1 or claim 8, and by a method according to claim 9.

Gemäß einem Aspekt des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels ist eine Maske vorgesehen und umfasst einen Lichtabschirmungsbereich. Der Lichtabschirmungsbereich umfasst einen Photonenkristall mit einer Gitterkonstante, und ein Verhältnis der Gitterkonstante zu einer Wellenlänge des Lichts ist ein spezifischer Wert innerhalb eines Bandabstands des Photonenkristalls.According to one aspect of the present preferred embodiment, a mask is provided and includes a light shielding area. The light shielding area includes a photonic crystal having a lattice constant, and a ratio of the lattice constant to a wavelength of the light is a specific value within a bandgap of the photonic crystal.

Der Photonenkristall umfasst vorzugsweise eine Mehrzahl von Photonenkristallzellen, von denen jede eine Oberfläche aufweist, die das Licht empfängt, und ein erstes Dielektrikum und ein zweites Dielektrikum umfasst, und normalerweise unterscheidet sich die Permittivität des ersten Dielektrikums von der des zweiten Dielektrikums.The photonic crystal preferably comprises a plurality of photonic crystal cells, each having a surface receiving the light, and a first dielectric and a second dielectric and normally the permittivity of the first dielectric differs from that of the second dielectric.

Wenn jede Photonenkristallzelle eine spezifische Form, ein spezifisches geometrisches Verhältnis und geeignete Materialien für sowohl das erste als auch das zweite Dielektrikum aufweist, ist es vorstellbar, eine Photonenbandstruktur und einen Bandzwischenraum des Photonenkristalls zu erhalten. Falls Licht eingestellt wird, um eine transversale elektrische (TE-)Welle oder eine transversale magnetische (TM-)Welle zu sein, und die Wellenlänge des Lichts eingestellt wird, um zu bewirken, dass die Frequenz des Lichts in einem Bereich des Bandabstands fällt, wird das Licht durch den Lichtabschirmungsbereich abgeschirmt, der durch die Mehrzahl von Photonenkristallzellen gebildet ist.When each photonic crystal cell has a specific shape, geometric ratio, and materials suitable for both the first and second dielectrics, it is conceivable to obtain a photonic band structure and a bandgap of the photonic crystal. If light is adjusted to be a transverse electric (TE) wave or a transverse magnetic (TM) wave, and the wavelength of the light is adjusted to cause the frequency of the light to fall within a band gap range, the light is shielded by the light shielding area formed by the plurality of photonic crystal cells.

Wenn beispielsweise die Oberfläche quadratisch geformt ist und das erste Dielektrikum zylindrisch ist, d. h. das zweite Dielektrikum umgibt das zylindrische erste Dielektrikum, um eine quadratisch geformte Photonenkristallzelle zu bilden, kann das Licht eine TE-Welle sein und der spezifische Wert ist in einem Bereich von 0,3301 bis 0,451.For example, if the surface is square shaped and the first dielectric is cylindrical, i. H. the second dielectric surrounds the cylindrical first dielectric to form a square shaped photonic crystal cell, the light may be a TE wave and the specific value is in a range of 0.3301 to 0.451.

Wenn ferner die Oberfläche rechteckig geformt ist und das erste Dielektrikum eine Mehrzahl von Quadern umfasst, kann das Licht eine TE-Welle sein und der spezifische Wert liegt in einem Bereich von 0,5455 bis 0,5988. Alternativ kann das Licht eine TM-Welle sein und der spezifische Wert liegt in einem Bereich von 0,4212 bis 0,4642.Further, when the surface is rectangular in shape and the first dielectric comprises a plurality of cuboids, the light may be a TE wave and the specific value is in a range of 0.5455 to 0.5988. Alternatively, the light may be a TM wave and the specific value is in a range of 0.4212 to 0.4642.

Wenn ferner die Oberfläche dreieckig geformt ist und die zweiten Dielektrika der Mehrzahl von Photonenkristallzellen eine Mehrzahl von Zylindern bilden, kann das Licht eine TM-Welle sein und der spezifische Wert liegt in einem Bereich von 0,3213 bis 0,5049. Außerdem kann das Licht entweder eine TM-Welle oder eine TE-Welle sein, wenn der spezifische Wert in einem Bereich von 0,4207 bis 0,4709 liegt.Further, when the surface is triangular in shape and the second dielectrics of the plurality of photonic crystal cells form a plurality of cylinders, the light may be a TM wave and the specific value is in a range of 0.3213 to 0.5049. In addition, the light may be either a TM wave or a TE wave when the specific value is in a range of 0.4207 to 0.4709.

Wenn darüber hinaus die Oberfläche hexagonförmig ist und das erste Dielektrikum zylindrisch ist, kann das Licht entweder eine TM-Welle oder eine TE-Welle sein, wenn der spezifische Wert in einem Bereich liegt, der aus einem von 0,4088 bis 0,4322 und 0,4886 bis 0,5364 ausgewählt ist.In addition, when the surface is hexagonal and the first dielectric is cylindrical, the light may be either a TM wave or a TE wave when the specific value is in a range of 0.4088 to 0.4322 0.4886 to 0.5364 is selected.

Vorzugsweise kann das Material zum Herstellen des ersten Dielektrikums aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Metall, Silizium und einer Kombination derselben besteht, und das Material für das zweite Dielektrikum kann Luft sein. Es ist jedoch anzumerken, dass jegliche zwei unterschiedlichen Materialien, die jeweils eine jeweilige Permittivität aufweisen und periodisch angeordnet sind, um einen Photonenkristall mit einem Bandabstand zu bilden, übernommen werden können, um den Lichtabschirmungsbereich der Maske bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel zu bilden.Preferably, the material for making the first dielectric may be selected from the group consisting of metal, silicon, and a combination thereof, and the material for the second dielectric may be air. It should be noted, however, that any two different materials, each having a respective permittivity and periodically arranged to form a bandgap photonic crystal, may be adopted to form the light shielding region of the mask in the present preferred embodiment.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Maske vorgesehen, die einen Lichtabschirmungsbereich umfasst. Der Lichtabschirmungsbereich umfasst eine Mehrzahl von Photonenkristallzellen, von denen jede eine spezifische Form aufweist.In accordance with another aspect of the present invention, a mask is provided that includes a light shielding area. The light-shielding region comprises a plurality of photonic crystal cells, each of which has a specific shape.

Vorzugsweise ist die Mehrzahl von Photonenkristallzellen in quadratischen Gittern angeordnet, um ein zylindrisches Photonenkristallsystem zu bilden.Preferably, the plurality of photonic crystal cells are arranged in square lattices to form a cylindrical photonic crystal system.

Die Mehrzahl von Photonenkristallzellen ist vorzugsweise in rechteckigen Gittern angeordnet, um ein Schachmusterphotonenkristallsystem zu bilden.The plurality of photonic crystal cells are preferably arranged in rectangular grids to form a chess pattern photonic crystal system.

Die Mehrzahl von Photonenkristallzellen ist vorzugsweise in dreieckigen Gittern gebildet, um ein zylindrisches Photonenkristallsystem zu bilden.The plurality of photonic crystal cells are preferably formed in triangular lattices to form a cylindrical photonic crystal system.

Die Mehrzahl von Photonenkristallzellen ist vorzugsweise in hexagonalen Gittern gebildet, um ein zylindrisches Photonenkristallsystem zu bilden.The plurality of photonic crystal cells are preferably formed in hexagonal lattices to form a cylindrical photonic crystal system.

Gemäß einem weiteren Aspekt des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels ist ein Verfahren zum Entwerfen einer Maske vorgesehen, das folgende Schritte umfasst: das Bereitstellen eines Substrats; das Anordnen eines Lichtabschirmungsbereichs auf dem Substrat; und das Anordnen einer Mehrzahl von Photonenkristallzellen in dem Lichtabschirmungsbereich, wobei jede der Photonenkristallzellen eine spezifische Form aufweist.According to another aspect of the present preferred embodiment, there is provided a method of designing a mask, comprising the steps of: providing a substrate; arranging a light shielding area on the substrate; and arranging a plurality of photonic crystal cells in the light shielding region, each of the photonic crystal cells having a specific shape.

Die spezifische Form ist vorzugsweise eine, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Würfel, einem Parallelepiped, einem hexagonalen Prisma und einem dreieckigen Prisma besteht. The specific shape is preferably one selected from a group consisting of a cube, a parallelepiped, a hexagonal prism, and a triangular prism.

Das Verfahren zum Entwerfen einer Maske umfasst ferner vorzugsweise das Erhalten eines Bandabstands der Mehrzahl von Photonenkristallzellen; das Einstellen einer Wellenlänge eines Lichts, das durch den Lichtabschirmungsbereich abgeschirmt wird; und das Definieren einer Gitterkonstante der Mehrzahl von Photonenkristallzellen basierend auf dem Bandabstand und der Wellenlänge. Wenn daher die Polarisationsrichtung und die Wellenlänge eines Belichtungslichts eingestellt wird, um zu bewirken, dass die Frequenz des Lichts in einem Bereich des Bandabstands fällt, wird das Licht durch den Lichtabschirmungsbereich abgeschirmt, der durch die Mehrzahl von Photonenkristallzellen gebildet wird.The method of designing a mask further preferably comprises obtaining a bandgap of the plurality of photonic crystal cells; setting a wavelength of a light shielded by the light-shielding area; and defining a lattice constant of the plurality of photonic crystal cells based on the bandgap and the wavelength. Therefore, when the polarization direction and the wavelength of an exposure light are adjusted so as to cause the frequency of the light to fall within a range of the band gap, the light is shielded by the light shielding area formed by the plurality of photonic crystal cells.

Die Maske, die in dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, wird vorzugsweise für einen Photolithographieprozess eines Halbleiterelements verwendet, und ein Belichtungslicht des Photolithographieprozesses kann ein Extrem-Ultraviolett-Licht sein.The mask provided in the present preferred embodiment is preferably used for a photolithography process of a semiconductor element, and an exposure light of the photolithography process may be an extreme ultraviolet light.

Basierend auf den obigen Ausführungen ist die Maske mit dem Lichtabschirmungsbereich, der durch Photonenkristall gebildet ist, in dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen. Ein Belichtungslicht des Photolithographieprozesses verläuft genau und präzise durch den Lichtdurchlassbereich der Maske durch Anordnen einer Mehrzahl von spezifisch geformten Photonenkristallzellen in dem Lichtabschirmungsbereich, Erhalten der Photonenbandstruktur und eines Bandabstands des Photonenkristalls von den Daten der spezifischen Form, ein spezifisches geometrisches Verhältnis der Form und Permittivität von Materialien der Photonenkristallzelle, und durch Einstellen der Polarisationsrichtung und der Frequenz des Belichtungslichts. Daher beseitigt das vorliegende bevorzugte Ausführungsbeispiel nicht nur die Nachteile der herkömmlichen Masken, die für den Halbleiterherstellungsprozess verwendet werden, sondern es ist auch nicht notwendig, OPC oder andere RETs zu verwenden, um den Brechungseffekt in dem Photolithographieprozess zu überwinden.Based on the above, the mask having the light-shielding area formed by photonic crystal is provided in the present preferred embodiment. Exposure light of the photolithography process accurately and precisely passes through the light passage region of the mask by arranging a plurality of specifically shaped photonic crystal cells in the light shielding region, obtaining the photonic band structure and a band gap of the photonic crystal from the data of the specific shape, a specific geometric relationship of shape and permittivity of materials of the photonic crystal cell, and by adjusting the polarization direction and the frequency of the exposure light. Therefore, the present preferred embodiment not only eliminates the disadvantages of the conventional masks used for the semiconductor manufacturing process, but it is also not necessary to use OPC or other RETs to overcome the refraction effect in the photolithography process.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 ein Diagramm, das eine Maske bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt, die in einem Belichtungssystem verwendet wird; 1 Fig. 12 is a diagram showing a mask in the present preferred embodiment used in an exposure system;

2(A) eine vertikale Ansicht einer Maske gemäß einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels; 2 (A) a vertical view of a mask according to an embodiment of the present preferred embodiment;

2(B) ein vergrößertes Diagramm, das einen Abschnitt des Lichtabschirmungsbereichs in 2(A) zeigt; 2 B) an enlarged diagram showing a portion of the light shielding area in 2 (A) shows;

2(C) ein Diagramm, das eine Bandstruktur des Photonenkristalls in 2(A) zeigt; 2 (C) a diagram showing a band structure of the photon crystal in 2 (A) shows;

3(A) eine vertikale Ansicht einer Maske gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels; 3 (A) a vertical view of a mask according to another embodiment of the present preferred embodiment;

3(B) ein vergrößertes Diagramm, das einen Teil des Lichtabschirmungsbereichs in 3(A) zeigt; 3 (B) an enlarged diagram showing a part of the light shielding area in 3 (A) shows;

3(C) ein Diagramm, das eine Bandstruktur des Photonenkristalls in 3(A) zeigt; 3 (C) a diagram showing a band structure of the photon crystal in 3 (A) shows;

4(A) eine vertikale Ansicht einer Maske gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels; 4 (A) a vertical view of a mask according to another embodiment of the present preferred embodiment;

4(B) ein vergrößertes Diagramm, das einen Teil des Lichtabschirmungsbereichs in 4(A) zeigt; 4 (B) an enlarged diagram showing a part of the light shielding area in 4 (A) shows;

4(C) ein Diagramm, das eine Bandstruktur des Photonenkristalls in 4(A) zeigt; 4 (C) a diagram showing a band structure of the photon crystal in 4 (A) shows;

5(A) eine vertikale Ansicht einer Maske gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels; 5 (A) a vertical view of a mask according to another embodiment of the present preferred embodiment;

5(B) ein vergrößertes Diagramm, das einen Teil des Lichtabschirmungsbereichs in 5(A) zeigt; 5 (B) an enlarged diagram showing a part of the light shielding area in 5 (A) shows;

5(C) ein Diagramm, das eine Bandstruktur des Photonenkristalls in 5(A) zeigt; und 5 (C) a diagram showing a band structure of the photon crystal in 5 (A) shows; and

6 ein Diagramm, das ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Entwerfen einer Maske gemäß einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels zeigt. 6 3 is a diagram showing a flowchart of a method of designing a mask according to an embodiment of the present preferred embodiment.

Das vorliegende bevorzugte Ausführungsbeispiel wird nun mit Bezugnahme auf die folgenden Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es ist anzumerken, dass die folgenden Beschreibungen bevorzugter Ausführungsbeispiele dieser Erfindung hierin nur zu Darstellungs- und Beschreibungszwecken dargestellt sind, dieselben sollen nicht erschöpfend sein oder auf die genau offenbarte Form begrenzt.The present preferred embodiment will now be described with reference to the following embodiments. It should be understood that the following descriptions of preferred embodiments of this invention are presented herein for purposes of illustration and description only, and are not intended to be exhaustive or limited to the precise form disclosed.

Es wird auf 1 Bezug genommen, die eine Maske bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt, die in einem Belichtungssystem verwendet wird. Das Belichtungssystem 1 umfasst eine Lichtquelle 4 und eine Maske 2 und wird zum Übertragen einer Struktur 21 auf der Maske 2 auf ein Element 7 verwendet. Die Lichtquelle 4 erzeugt ein Belichtungslicht 40, und die Maske 2 umfasst ein Substrat 20 und die Struktur 21, die in einer Oberfläche 200 des Substrats 20 angeordnet ist. Die Struktur 21 umfasst einen Lichtabschirmungsbereich 3 und einen Lichtdurchlassbereich 6, wobei der Lichtabschirmungsbereich 3 durch einen Photonenkristall gebildet ist, und ein Verhältnis einer Gitterkonstante (a) des Photonenkristalls zu einer Wellenlänge (λ) des Belichtungslichts 40 innerhalb eines Bandabstands des Photonenkristalls eingestellt ist. Daher kann das Belichtungslicht 40 nicht durch den Lichtabschirmungsbereich 3 verlaufen. Es ist anzumerken, dass der Photonenkristall bei dem erwähnten Ausführungsbeispiel ein zweidimensionaler Photonenkristall ist, aber in der Praxis kann der Photonenkristall ein eindimensionaler oder ein dreidimensionaler Photonenkristall sein. Das heißt, jede Art von Photonenkristall mit einem Bandabstand kann als der Lichtabschirmungsbereich 3 der Maske 2 übernommen werden, durch das Steuern des Verhältnisses der Gitterkonstante (a) zu der Wellenlänge (λ) des Belichtungslichts 40.It will open 1 Reference is made showing a mask in the present preferred embodiment used in an exposure system. The exposure system 1 includes a light source 4 and a mask 2 and becomes a structure for transferring 21 on the mask 2 on an element 7 used. The light source 4 generates an exposure light 40 , and the mask 2 includes a substrate 20 and the structure 21 in a surface 200 of the substrate 20 is arranged. The structure 21 includes a light shielding area 3 and a light transmission area 6 wherein the light shielding area 3 is formed by a photonic crystal, and a ratio of a lattice constant (a) of the photonic crystal to a wavelength (λ) of the exposure light 40 is set within a band gap of the photonic crystal. Therefore, the exposure light 40 not through the light-shielding area 3 run. It should be noted that the photonic crystal in the mentioned embodiment is a two-dimensional photonic crystal, but in practice, the photonic crystal may be a one-dimensional or a three-dimensional photonic crystal. That is, any type of photonic crystal having a band gap may be used as the light-shielding region 3 the mask 2 by controlling the ratio of the lattice constant (a) to the wavelength (λ) of the exposure light 40 ,

Gemäß dem erwähnten Ausführungsbeispiel ist der Lichtabschirmungsbereich 3, der durch das Photon den Photonenkristall gebildet wird, konfiguriert, um eine Schaltungsstruktur der Struktur 21 zu sein, die auf das Element 7 übertragen wird, und kann in der Praxis der Abschnitt einer Nichtschaltungsstruktur sein. Das Element 7 ist ein Halbleiterelement, wie z. B. ein IC-Chip. Es ist anzumerken, dass das in 1 gezeigte Belichtungssystem 1 ein einfaches Diagramm ist, das nicht in echten Proportionen gezeichnet ist und einige Teile auslässt, wie z. B. Kondensorlinsen oder Objektivlinsen.According to the mentioned embodiment, the light shielding area is 3 formed by the photon, the photonic crystal configured to form a circuit structure of the structure 21 to be on the element 7 in practice, and may in practice be the portion of a non-circuit structure. The element 7 is a semiconductor element, such. As an IC chip. It should be noted that in 1 shown exposure system 1 is a simple diagram that is not drawn in real proportions and omits some parts, such as B. condenser lenses or objective lenses.

Gemäß dem erwähnten Ausführungsbeispiel stellt die Lichtquelle 4 zusätzlich zum Einstellen der Wellenlänge λ des Belichtungslichts 40 ferner eine Polarisationsrichtung des Belichtungslichts 40 ein, damit dasselbe eine TE-Welle oder eine TM-Welle ist. Während eines Photolithographieprozesses, der das Belichtungssystem 1 verwendet, werden die Wellenlänge (λ) und die Polarisationsrichtung des Belichtungslichts 40 basierend auf der Gitterkonstante und der geometrischen Form/dem geometrischen Verhältnis des Photonenkristalls bestimmt, der den Lichtabschirmungsbereich 3 der Maske 2 bildet.According to the mentioned embodiment, the light source 4 in addition to adjusting the wavelength λ of the exposure light 40 Further, a polarization direction of the exposure light 40 for it to be a TE wave or a TM wave. During a photolithography process, the exposure system 1 used, the wavelength (λ) and the polarization direction of the exposure light 40 determined based on the lattice constant and the geometric shape / geometric ratio of the photonic crystal, the light-shielding area 3 the mask 2 forms.

In der folgenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele von Photonenkristallen mit unterschiedlichen dielektrischen Materialien und Gitterformen die den Lichtabschirmungsbereich 3 der Maske 2 bilden, eingeführt. In den folgenden Ausführungsbeispielen umfasst der Photonenkristall eine Mehrzahl von Photonenkristallzellen, von denen jede in einer spezifischen Form angeordnet ist, eine Oberfläche aufweist, die das Licht aufnimmt und ein erstes Dielektrikum und ein zweites Dielektrikum umfasst. Die Gitterkonstante des Photonenkristalls ist als „a” angezeigt, die Permittivität des ersten Dielektrikums ist als „ε₁” angezeigt, und die Permittivität des zweiten Dielektrikums ist als „ε₂” angezeigt. Der Lichtabschirmungsbereich 3 schirmt Licht ab, wenn ein Verhältnis der Gitterkonstante „a” zu der Wellenlänge „λ” des Lichts ein spezifischer Wert innerhalb eines Bandabstands des Photonenkristalls ist.In the following description, embodiments of photonic crystals having different dielectric materials and grating shapes will be the light-shielding region 3 the mask 2 form, introduced. In the following embodiments, the photonic crystal includes a plurality of photonic crystal cells, each of which is arranged in a specific shape, has a surface that receives the light and includes a first dielectric and a second dielectric. The lattice constant of the photonic crystal is indicated as "a", the permittivity of the first dielectric is indicated as "ε ₁ ", and the permittivity of the second dielectric is indicated as "ε ₂ ". The light shielding area 3 shields light when a ratio of the lattice constant "a" to the wavelength "λ" of the light is a specific value within a band gap of the photonic crystal.

Nachfolgend wird auf 2(A) Bezug genommen, die eine vertikale Ansicht einer Maske gemäß einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels zeigt, und auf 2(B), die einen vergrößerten Abschnitt des Lichtabschirmungsbereichs in 2(A) zeigt. Die Maske 2 umfasst den Lichtabschirmungsbereich 3 und den Lichtdurchlassbereich 6, wobei der Lichtabschirmungsbereich 3 durch eine Mehrzahl von Photonenkristallzellen 30 gebildet ist, die in quadratischen Gittern angeordnet sind, um ein zylindrisches Photonenkristallsystem zu bilden. In 2(B) gibt es neun Photonenkristallzellen 30, die jeweils eine Oberfläche aufweisen, die das Belichtungslicht 40 aufnimmt, und ein erstes Dielektrikum 301 und ein zweites Dielektrikum 302 umfassen. Das erste Dielektrikum 301 ist zylindrisch und das zweite Dielektrikum 302 umgibt das erste Dielektrikum 301, um jede Photonenkristallzelle 30 zu bilden, die eine quadratisch geformte Oberfläche aufweist. Falls die Länge einer Seite von jeder quadratisch geformten Oberfläche „a” ist, was die Gitterkonstante der Mehrzahl von Photonenkristallzellen 30 ist, und der Radius der oberen Oberfläche des Zylinders „r_a” ist, können Maxwellsche Gleichungen verwendet werden, um die jeweiligen Wellengleichungen für das elektrische Feld (E) und das Magnetfeld (M) zu erhalten. Durch Verwendung von Blochs Theorem und des Ebene-Welle-Ausdehnungsverfahrens wird ein Photonenfrequenzbanddiagramm des Photonenkristalls erhalten. Die verwendeten Gleichungen werden wie folgt eingeführt, beispielsweise:

G:: reziproker Gittervektor
f:: Volumenfraktion
K(G):: Strukturfaktor

The following will be on 2 (A) Reference is made, which shows a vertical view of a mask according to an embodiment of the present preferred embodiment, and on 2 B) which has an enlarged portion of the light-shielding area in FIG 2 (A) shows. The mask 2 includes the light shielding area 3 and the light transmission area 6 wherein the light shielding area 3 by a plurality of photonic crystal cells 30 formed in square lattices to form a cylindrical photonic crystal system. In 2 B) There are nine photon crystal cells 30 each having a surface containing the exposure light 40 and a first dielectric 301 and a second dielectric 302 include. The first dielectric 301 is cylindrical and the second dielectric 302 surrounds the first dielectric 301 to every photon crystal cell 30 to form, which has a square shaped surface. If the length of one side of each square-shaped surface is "a", which is the lattice constant of the plurality of photonic crystal cells 30 is, and the radius of the upper surface of the Cylinder "r _a ", Maxwell's equations can be used to obtain the respective wave equations for the electric field (E) and the magnetic field (M). By using Bloch's theorem and the plane-wave expansion method, a photon frequency band diagram of the photonic crystal is obtained. The equations used are introduced as follows, for example:

G:: reciprocal lattice vector
f:: volume fraction
K ( G ):: structure factor

Die obigen Formeln werden an die folgenden Gleichungen angelegt:

ω:: Frequenz
c:: Lichtgeschwindigkeit
k:: Wellenzahl
E:: elektrisches Feld
H:: magnetisches Feld

The above formulas are applied to the following equations:

ω:: frequency
c:: Speed of Light
k:: wavenumber
e:: electric field
H:: magnetic field

Wenn ein Verhältnis der Gitterkonstante „a” zu dem Radius „r_a” und die jeweiligen Werte von ε₁ und ε₂ vordefiniert sind, wird ein Photonenfrequenzbanddiagramm des Photonenkristalls in 2(A) und 2(B) über die erwähnten Theoreme und Gleichungen erhalten. Es wird auf 2(C) Bezug genommen, die ein Bandstrukturdiagramm des Photonenkristalls in 2(A) und 2(B) zeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Wert von ε₁ 8,9, ε₂ ist 1,0 und r_a ist 0,2a, und es gibt einen Bandabstand zu einer TE-Welle, wie das Bandstrukturdiagramm in 2(C) zeigt. Falls daher ein Verhältnis von „a” zu einer Wellenlänge „λ” einer TE-Welle in einem Bereich von 0,3301 bis 0,451 liegt, wird die TE-Welle durch den Lichtabschirmungsbereich 3 abgeschirmt, der durch die Mehrzahl von Photonenkristallzellen 30 gebildet wird.When a ratio of the lattice constant "a" to the radius "r _a " and the respective values of ε ₁ and ε _{2 are} predefined, a photon frequency band diagram of the photonic crystal in FIG 2 (A) and 2 B) received over the mentioned theorems and equations. It will open 2 (C) Reference is made to a band structure diagram of the photonic crystal in FIG 2 (A) and 2 B) shows. In this embodiment, the value of ε _{1 is} 8.9, ε ₂ is 1.0, and r _a is 0.2a, and there is a band gap to a TE wave, like the band structure diagram in FIG 2 (C) shows. Therefore, if a ratio of "a" to a wavelength "λ" of a TE wave is in a range of 0.3301 to 0.451, the TE wave will pass through the light shielding region 3 shielded by the plurality of photonic crystal cells 30 is formed.

Es wird auf 3(A) Bezug genommen, die eine vertikale Ansicht einer Maske gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels zeigt, und auf 3(B), die einen vergrößerten Abschnitt des Lichtabschirmungsbereichs in 3(A) zeigt. Die Maske 2 umfasst den Lichtabschirmungsbereich 3 und den Lichtdurchlassbereich 6, wobei der Lichtabschirmungsbereich 3 durch eine Mehrzahl von Photonenkristallzellen 30 gebildet ist, die in rechteckigen Gittern angeordnet sind, um ein Schachmusterphotonenkristallsystem zu bilden. Jede Photonenkristallzelle 30 hat eine rechteckige Oberfläche, die das Belichtungslicht 40 empfängt und umfasst ein erstes Dielektrikum 301 und ein zweites Dielektrikum 302. Das zweite Dielektrikum 302 ist ein Rechteck mit einer Länge von „b” und einer Breite von „a”, was die Gitterkonstante des Photonenkristalls bei dem erwähnten Ausführungsbeispiel ist. Das erste Dielektrikum 301 umfasst vier Quader und umgibt das zweite Dielektrikum 302, um jede Photonenkristallzelle 30 zu bilden, die eine rechteckig geformte Oberfläche aufweist, die eine Länge von „d1” und eine Breite von „d2” aufweist. Basierend auf ähnlichen Theoremen und Gleichungen, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden, wird, wenn der Wert von ε₁ 8,9 ist, ε₂ 1,0 ist, d1 = d2, a = b und d2/a = 2,85/2,5, ein Photonenfrequenzbanddiagramm des Photonenkristalls in 3(A) und 3(B) erhalten. Nachfolgend wird auf 3(C) Bezug genommen, die ein Bandstrukturdiagramm des Photonenkristalls in 3(A) und 3(B) zeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel gibt es einen Bandabstand zu einer TE-Welle und einen weiteren Bandabstand für eine TM-Welle. Falls daher ein Verhältnis von „a” zu einer Wellenlänge „λ” von einer TE-Welle in einem Bereich von 0,5455 bis 0,5988 liegt, wird die TE-Welle durch den Lichtabschirmungsbereich 3 abgeschirmt, der durch die Mehrzahl von Photonenkristallzellen 30 gebildet wird; falls ein Verhältnis von „a” zu einer Wellenlänge „λ” einer TM-Welle in einem Bereich von 0,4214 bis 0,4642 liegt, wird die TM-Welle durch den Lichtabschirmungsbereich 3 abgeschirmt.It will open 3 (A) Reference is made, which shows a vertical view of a mask according to another embodiment of the present preferred embodiment, and on 3 (B) which has an enlarged portion of the light-shielding area in FIG 3 (A) shows. The mask 2 includes the light shielding area 3 and the light transmission area 6 wherein the light shielding area 3 by a plurality of photonic crystal cells 30 formed in rectangular lattices to form a chess pattern photonic crystal system. Each photonic crystal cell 30 has a rectangular surface, which is the exposure light 40 receives and includes a first dielectric 301 and a second dielectric 302 , The second dielectric 302 is a rectangle having a length of "b" and a width of "a", which is the lattice constant of the photonic crystal in the aforementioned embodiment. The first dielectric 301 includes four cuboids and surrounds the second dielectric 302 to every photon crystal cell 30 having a rectangular shaped surface having a length of "d1" and a width of "d2". Based on similar theorems and equations used in the first embodiment, if the value of ε _{1 is} 8.9, ε _{2 is} 1.0, d1 = d2, a = b and d2 / a = 2.85 / 2.5, a photon frequency band diagram of the photonic crystal in 3 (A) and 3 (B) receive. The following will be on 3 (C) Reference is made to a band structure diagram of the photonic crystal in FIG 3 (A) and 3 (B) shows. In this embodiment, there is a band gap to a TE wave and another band gap for a TM wave. Therefore, if a ratio of "a" to a wavelength "λ" of a TE wave is in a range of 0.5455 to 0.5988, the TE wave will pass through the light shielding region 3 shielded by the plurality of photonic crystal cells 30 is formed; if a ratio of "a" to a wavelength "λ" of a TM wave is in a range of 0.4214 to 0.4642, the TM wave will pass through the light shielding region 3 shielded.

Nachfolgend wird auf 4(A) Bezug genommen, die eine vertikale Ansicht einer Maske gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels zeigt, und 4(B) zeigt einen vergrößerten Abschnitt des Lichtabschirmungsbereichs in 4(A). Die Maske 2 umfasst den Lichtabschirmungsbereich 3 und den Lichtdurchlassbereich 6, wobei der Lichtabschirmungsbereich 3 durch eine Mehrzahl von Photonenkristallzellen 30 gebildet ist, die in dreieckigen Gittern angeordnet sind, um ein zylindrisches Photonenkristallsystem zu bilden. Jede Photonenkristallzelle 30 hat eine dreieckige Oberfläche, die das Belichtungslicht 40 empfängt, und umfasst ein erstes Dielektrikum 301 und ein zweites Dielektrikum 302. Das zweite Dielektrikum 302 bildet eine Mehrzahl von Zylindern, wobei der Radius der oberen Oberfläche des Zylinders „r_a” ist, und die Länge der Seite von jeder dreieckig geformten Oberfläche „a” ist, was die Gitterkonstante des Photonenkristalls bei diesem Ausführungsbeispiel ist. Basierend auf ähnlichen Theoremen und Gleichungen, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden, wird, wenn der Wert von ε₁ 11,4 ist, ε₂ 1,0 ist und r_a/a = 0,45 ist, ein Photonenfrequenzbanddiagramm des Photonenkristalls in 4(A) und 4(B) erhalten.The following will be on 4 (A) Reference is made showing a vertical view of a mask according to another embodiment of the present preferred embodiment, and 4 (B) shows an enlarged portion of the light shielding area in FIG 4 (A) , The mask 2 includes the light shielding area 3 and the light transmission area 6 wherein the light shielding area 3 by a plurality of photonic crystal cells 30 formed in triangular lattices to form a cylindrical photonic crystal system. Each photonic crystal cell 30 has a triangular surface, which is the exposure light 40 receives, and includes a first dielectric 301 and a second dielectric 302 , The second dielectric 302 forms a plurality of cylinders, wherein the radius of the upper surface of the cylinder is "r _a ", and the length of the side of each triangular shaped surface is "a", which is the lattice constant of the photonic crystal in this embodiment. Based on similar theorems and equations used in the first embodiment, when the value of ε _{1 is} 11.4, ε _{2 is} 1.0 and r _a / a = 0.45, a photon frequency band diagram of the photonic crystal is shown in FIG 4 (A) and 4 (B) receive.

Nachfolgend wird auf 4(C) Bezug genommen, die ein Bandstrukturdiagramm des Photonenkristalls in 4(A) und 4(B) zeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel gibt es einen gemeinsamen Bandabstand für eine TE-Welle und eine TM-Welle, und einen weiteren Bandabstand für eine TM-Welle. Falls daher ein Verhältnis von „a” zu einer Wellenlänge „λ” eines Lichts, entweder einer TE-Welle und einer TM-Welle, in einem Bereich von 0,4207 bis 0,4709 liegt, wird das Licht durch die Mehrzahl von Photonenkristallzellen 30 abgeschirmt; falls ein Verhältnis von „a” zu einer Wellenlänge „λ” einer TM-Welle in einem Bereich von 0,3213 bis 0,5049 liegt, wird die TM-Welle durch den Lichtabschirmungsbereich 3 abgeschirmt, der durch die Mehrzahl von Photonenkristallzellen 30 gebildet ist.The following will be on 4 (C) Reference is made to a band structure diagram of the photonic crystal in FIG 4 (A) and 4 (B) shows. In this embodiment, there is a common band gap for a TE wave and a TM wave, and another band gap for a TM wave. Therefore, if a ratio of "a" to a wavelength "λ" of a light, either a TE wave and a TM wave, is in a range of 0.4207 to 0.4709, the light passes through the plurality of photonic crystal cells 30 shielded; if a ratio of "a" to a wavelength "λ" of a TM wave is in a range of 0.3213 to 0.5049, the TM wave will pass through the light shielding region 3 shielded by the plurality of photonic crystal cells 30 is formed.

Nachfolgend wird auf 5(A) Bezug genommen, die eine vertikale Ansicht einer Maske gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels zeigt, und 5(B), die einen vergrößerten Abschnitt des Lichtabschirmungsbereichs in 5(A) zeigt. Die Maske 2 umfasst den Lichtabschirmungsbereich 3 und den Lichtdurchlassbereich 6, wobei der Lichtabschirmungsbereich 3 durch eine Mehrzahl von Photonenkristallzellen 30 gebildet ist, die in hexagonförmigen Gittern angeordnet sind, um ein zylindrisches Photonenkristallsystem zu bilden. Jede Photonenkristallzelle 30 hat eine hexagonale Oberfläche, die das Belichtungslicht 40 empfängt, und umfasst ein erstes Dielektrikum 301 und ein zweites Dielektrikum 302. Die ersten Dielektrika 301 bilden eine Mehrzahl von Zylindern, wobei der Radius der oberen Oberfläche des Zylinders „r_a” ist, und die Länge der Seite von jeder hexagonalen Oberfläche „a” ist, was die Gitterkonstante des Photonenkristalls bei diesem Ausführungsbeispiel ist. Ferner sind in jedem hexagonförmigen Gitter zwei Zylinder angeordnet, und die Länge zwischen den Mitten der beiden Zylinder ist gleich „a”. Basierend auf ähnlichen Theoremen und Gleichungen, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden, wird, wenn der Wert von ε₁ 13,0 ist, ε₂ 1,0 ist und r_a/a = 0,2875 ist, ein Photonenfrequenzbanddiagramm des Photonenkristalls in 5(A) und 5(B) erhalten.The following will be on 5 (A) Reference is made showing a vertical view of a mask according to another embodiment of the present preferred embodiment, and 5 (B) which has an enlarged portion of the light-shielding area in FIG 5 (A) shows. The mask 2 includes the light shielding area 3 and the light transmission area 6 wherein the light shielding area 3 by a plurality of photonic crystal cells 30 formed in hexagonal grids to form a cylindrical photonic crystal system. Each photonic crystal cell 30 has a hexagonal surface that illuminates the exposure light 40 receives, and includes a first dielectric 301 and a second dielectric 302 , The first dielectrics 301 form a plurality of cylinders, wherein the radius of the upper surface of the cylinder is "r _a ", and the length of the side of each hexagonal surface is "a", which is the lattice constant of the photonic crystal in this embodiment. Further, two cylinders are arranged in each hexagonal grid, and the length between the centers of the two cylinders is "a". Based on similar theorems and equations used in the first embodiment, when the value of ε _{1 is} 13.0, ε _{2 is} 1.0 and r _a / a = 0.2875, a photon frequency band diagram of the photonic crystal in FIG 5 (A) and 5 (B) receive.

Nachfolgend wird auf 5(C) Bezug genommen, die ein Bandstrukturdiagramm des Photonenkristalls in 5(A) und 5(B) zeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel gibt es zwei gemeinsame Bandabstände für eine TE-Welle und eine TM-Welle. Falls daher ein Verhältnis von „a” zu einer Wellenlänge „λ” eines Lichts, entweder einer TE-Welle oder einer TM-Welle, in einem Bereich liegt, der ausgewählt ist aus einem von 0,4088–0,4322 und 0,48860,5346, wird das Licht durch den Lichtabschirmungsbereich 3 abgeschirmt, der durch die Mehrzahl von Photonenkristallzellen 30 gebildet wird.The following will be on 5 (C) Reference is made to a band structure diagram of the photonic crystal in FIG 5 (A) and 5 (B) shows. In this embodiment, there are two common band gaps for a TE wave and a TM wave. Therefore, if a ratio of "a" to a wavelength "λ" of a light, either a TE wave or a TM wave, is in a range selected from among 0.4088-0.4322 and 0.488860 , 5346, the light passes through the light-shielding area 3 shielded by the plurality of photonic crystal cells 30 is formed.

Bei den erwähnten Ausführungsbeispielen ist das erste Dielektrikum 301 ein Material mit einer natürlichen Gitterstruktur, und das zweite Dielektrikum 302 ist Luft. Bei dem Ausführungsbeispiel von 2(A) ist das erste Dielektrikum 301 periodisch und in einer zylindrischen Form auf der Oberfläche 200 des Substrats 20 der Maske 2 angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel von 3(A) ist das erste Dielektrikum 301 periodisch und in einer rechteckigen Form auf der Oberfläche 200 angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel von 4(A) ist die Mehrzahl von zylindrischen zweiten Dielektrika 302 gebildet durch periodisches Stanzen der ersten Dielektrika 301 mit ε₁ von 11,4.In the mentioned embodiments, the first dielectric is 301 a material with a natural lattice structure, and the second dielectric 302 is air. In the embodiment of 2 (A) is the first dielectric 301 periodically and in a cylindrical shape on the surface 200 of the substrate 20 the mask 2 arranged. In the embodiment of 3 (A) is the first dielectric 301 periodically and in a rectangular shape on the surface 200 arranged. In the embodiment of 4 (A) is the plurality of cylindrical second dielectrics 302 formed by periodically punching the first dielectrics 301 with ε ₁ from 11.4.

Bei den erwähnten Ausführungsbeispielen ist das erste Dielektrikum 301 eines, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Metall, einem Silizium und einer Kombination derselben besteht, und das zweite Dielektrikum 302 ist Luft. Es ist jedoch anzumerken, dass jegliche zwei unterschiedlichen Materialien, die jeweils eine jeweilige Permittivität aufweisen und periodisch angeordnet sind, um ein Photonenkristall mit einem Bandabstand zu bilden, übernommen werden können, um den Lichtabschirmungsbereich 3 der Maske 2 bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel zu bilden. Ferner wird die Maske 2 der erwähnten Ausführungsbeispiele für einen Photolithographieprozess eines Halbleiterelements verwendet, wobei das Belichtungslicht 40 allgemein ein UV-Licht ist, und die Maske 2, die in dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, kann für einen Photolithographieprozess verwendet werden, der Extrem-Ultraviolett-Licht (EUV, mit einer Wellenlänge von 13,4 Nanometer) als Belichtungslicht verwendet.In the mentioned embodiments, the first dielectric is 301 one selected from a group consisting of a metal, a silicon and a combination thereof, and the second dielectric 302 is air. It should be noted, however, that any two different materials, each having a respective permittivity and periodically arranged to form a bandgap photonic crystal, may be adopted around the light-shielding area 3 the mask 2 in the present preferred embodiment. Further, the mask becomes 2 of the mentioned embodiments is used for a photolithography process of a semiconductor element, wherein the exposure light 40 generally a UV light, and the mask 2 provided in the present preferred embodiment may be used for a photolithography process using extreme ultraviolet light (EUV, having a wavelength of 13.4 nanometers) as exposure light.

Nachfolgend wird auf 6 Bezug genommen, die ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Entwerfen einer Maske gemäß einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels zeigt. Erst wird ein Substrat vorgesehen (Schritt 51), wie z. B. ein Quarzglas, und ein Lichtabschirmungsbereich wird auf dem Substrat angeordnet (Schritt 52). Bei dem Schritt 52 wird auf der Maske eine Struktur entworfen, die auf ein Element zu übertragen ist, beispielsweise eine Schaltungsstruktur, die auf einen IC-Chip übertragen wird, wird als der Lichtabschirmungsbereich der Maske entworfen. Dann werden eine Mehrzahl von Photonenkristallzellen in dem Lichtabschirmungsbereich angeordnet (Schritt 53), wobei jede der Photonenkristallzellen eine spezifische Form aufweist. Das heißt, ein Photonenkristall wird verwendet, um bei dem Verfahren zum Entwerfen einer Maske bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel den Lichtabschirmungsbereich zu bilden.The following will be on 6 Referring to FIG. 1, which shows a flowchart of a method of designing a mask according to an embodiment of the present preferred embodiment. First, a substrate is provided (step 51 ), such. A quartz glass, and a light-shielding area is disposed on the substrate (step 52 ). At the step 52 For example, if a structure to be transferred to an element is designed on the mask, for example, a circuit pattern transferred to an IC chip is designed as the light-shielding area of the mask. Then, a plurality of photonic crystal cells are arranged in the light shielding area (step 53 ), each of the photonic crystal cells having a specific shape. That is, a photonic crystal is used to form the light-shielding region in the method of designing a mask in the present preferred embodiment.

Gemäß dem erwähnten Ausführungsbeispiel ist die spezifische Form eine, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Würfel, einem Parallelepiped, einem hexagonalen Prisma und einem dreieckigen Prisma besteht. Ferner hat der Photonenkristall, der durch die Mehrzahl von Photonenkristallzellen gebildet ist, eine Gitterkonstante. Wenn ein Verhältnis der Gitterkonstante zu einer Wellenlänge eines Lichts ein spezifischer Wert innerhalb eines Bandabstands des Photonenkristalls ist, wird das Licht durch den Lichtabschirmungsbereich abgeschirmt.According to the aforementioned embodiment, the specific shape is one selected from a group consisting of a cube, a parallelepiped, a hexagonal prism, and a triangular prism. Further, the photonic crystal formed by the plurality of photonic crystal cells has a lattice constant. When a ratio of the lattice constant to a wavelength of a light is a specific value within a band gap of the photonic crystal, the light is shielded by the light shielding region.

Daher kann das Verfahren gemäß dem erwähnten Ausführungsbeispiel ferner einen Schritt des Erhaltens eines Bandabstands der Mehrzahl von Photonenkristallzellen erhalten (Schritt 50). Der Schritt 50 kann entweder vor oder nach dem Schritt 53 ausgeführt werden. Das Verhältnis einer Gitterkonstante zu einer Wellenlänge eines Lichts, das durch den Lichtabschirmungsbereich abgeschirmt wird, wird von Schritt 50 erhalten, und falls die Wellenlänge voreingestellt ist, kann die Gitterkonstante basierend auf dem Bandabstand und der Wellenlänge definiert werden. Falls alternativ die Gitterkonstante vordefiniert ist, kann die Wellenlänge des Lichts basierend auf dem Bandabstand und der Gitterkonstante eingestellt werden.Therefore, the method according to the aforementioned embodiment can further obtain a step of obtaining a band gap of the plurality of photonic crystal cells (step 50 ). The step 50 can either before or after the step 53 be executed. The ratio of a lattice constant to a wavelength of a light shielded by the light shielding area will be determined from step 50 and if the wavelength is preset, the lattice constant can be defined based on the bandgap and the wavelength. Alternatively, if the lattice constant is predefined, the wavelength of the light can be adjusted based on the bandgap and lattice constant.

Claims

Mask ( 2 ) having a light-shielding area ( 3 ) for shielding light and a light transmission area ( 6 ) to allow light to pass therethrough, the light-shielding area (16) 3 ) comprises a plurality of photonic crystals having a lattice constant, and a ratio of the lattice constant to a wavelength of the light is a specific value within a band gap of the photonic crystal, the photonic crystal comprising a plurality of photonic crystal cells ( 30 ) each having a surface receiving the light and having a first dielectric ( 301 ) and a second dielectric ( 302 ), characterized in that the surface is rectangular or hexagon-shaped, wherein the first dielectric ( 301 ), if the surface is rectangular in shape, comprises four cuboids and the second dielectric ( 302 ), and wherein the first dielectric ( 301 ), when the surface is hexagonal, comprises two cylinders.

Mask ( 2 ) according to claim 1, characterized in that, when the surface is rectangular in shape and the light is a TE wave, the specific value is in a range of 0.5455 to 0.5988.

Mask ( 2 ) according to claim 5, characterized in that, when the surface is rectangular in shape and the light is a transverse magnetic (TM) wave, the specific value is in a range of 0.4212 to 0.4642.

Mask ( 2 ) according to claim 1, characterized in that, when the surface is hexagonal, the specific value is in a range selected from any of 0.4088 to 0.4322 and 0.4886 to 0.5364.

Mask ( 2 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first dielectric ( 301 ) is one selected from a group consisting of a metal, a silicon, and a combination thereof.

Mask ( 2 ) according to claim 5, characterized in that the second dielectric ( 302 ) Air is.

Mask ( 2 ) according to one of claims 1 to 6, which is used for a photolithographic process of a semiconductor element, characterized in that the light is an extreme ultraviolet light.

Mask ( 2 ) having a light-shielding area ( 3 ), wherein the light-shielding area ( 3 ) a plurality of photonic crystal cells ( 30 ) each having a surface receiving the light and having a first dielectric ( 301 ) and a second dielectric ( 302 ), characterized in that the surface is rectangular or hexagon-shaped, wherein the first dielectric ( 301 ), if the surface is rectangular in shape, comprises four cuboids and the second dielectric ( 302 ), and wherein the first dielectric ( 301 ), when the surface is hexagonal, comprises two cylinders.

Method for designing a mask ( 2 ), comprising: providing a substrate ( 20 ); Arranging a light-shielding area ( 3 ) on the substrate ( 20 ); and arranging a plurality of photonic crystal cells ( 30 ) in the light-shielding area ( 3 ) for shielding light, each of the photonic crystal cells ( 30 ) has a surface that receives the light and that has a first dielectric ( 301 ) and a second dielectric ( 302 ), wherein the surface is rectangular or hexagon-shaped, wherein the first dielectric ( 301 ), if the surface is rectangular in shape, comprises four cuboids and the second dielectric ( 302 ), and wherein the first dielectric ( 301 ), when the surface is hexagonal, comprises two cylinders.

Method according to claim 9, characterized in that the photonic crystal cells ( 30 ) have a lattice constant, and a ratio of the lattice constant to a wavelength of the light has a specific value within a band gap of the photonic crystal cells ( 30 ).