【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細パターンを形成するのに好適なフォトマスク及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体回路の製造にはケミカルベーパデポジション（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ：ＣＶＤ）等の膜形成工程、インプラなどの不純物層形成工程、レジストパターンを形成するリソグラフィ工程、およびエッチング工程が繰り返し用いられる。半導体回路の動作速度を上げたりデバイスの集積度を向上させる方法として回路パターンの微細化とその寸法精度の向上が有効であり、近年盛んに微細化と寸法精度の向上が進められている。パターンの微細化は主にリソグラフィによって決まるためリソグラフィは半導体装置の製造に置いて極めて重要な位置を占めている。
リソグラフィ技術においては主に投影露光装置が用いられ、投影露光装置に装着したホトマスクのパターンを半導体ウエハ上に転写してデバイスパターンを形成する。
【０００３】
近年、デバイスの高集積化、デバイス動作速度の向上要求に答えるため形成すべきパターンの微細化が進められている。このような背景の下、ハーフトーン位相シフト法という露光方法が使用されている。ハーフトーン位相シフトマスクは露光光に対して半透明な膜（ハーフトーン膜と呼ぶ）を透明基体（ブランクス）上に形成したマスクである。その膜の露光光に対する透過率は通常１％から２５％以内に調整されている。またこの膜を透過する露光光はこの膜がない場合に対して位相が反転するように調整されている。最も高い解像性能を引きだす位相差は１８０度及びその奇数倍であるが、１８０度の前後９０度に収まっていれば解像向上効果がある。ハーフトーン位相シフトマスクを用いると一般に解像度が５から２０％程度向上することが知られている。特にハーフトーン膜の透過率が高くなるほど位相強調効果が働いて解像度が高くなる。一方で、サブピークと呼ぶ像が本来遮光部となるフィールド部分に発生しやすくなって異常転写欠陥の源となる。これは隣接パターンからの干渉光とフィールド部分を透過してくる光の位相が揃って強調するため起こる現象である。一例として、４重極と呼ばれる周囲４箇所からの光がお互いに強め合う方向で干渉して生じた場合のサブピークの例で説明する。４重極時のパターン配置の平面図の例を図１２（ａ）に、同図のＡ及びＡ’に沿った断面を図１２（ｂ）に示す。ここで１００は石英ガラス（ブランクス）、１０１はハーフトーン膜、１０３は回路パターンである。図１２（ｂ）中に示したＢからＢ’の範囲に対応する転写光学像を示したのが図１３である。ハーフトーンマスク部材の透過率が高くなるほどサブピークが大きくなることが分かる。この現象を抑えるため、ハーフトーン膜の透過率が比較的高い高透過率ハーフトーン位相シフトマスクの場合にはこのサブピークパターン発生部位に対応するハーフトーン膜上にＣｒによる微細遮光パターンを形成し、その部分の透過光をカットする方法が用いられている。この方法を、透過部（ガラス部）、ハーフトーン部、そして遮光部（Ｃｒ部）の３つのトーンからなることからトリトーン（Ｔｒｉ−ｔｏｎｅ）ハーフトーン位相シフト法と呼んでいる。
【０００４】
なお、Ｔｒｉ−ｔｏｎｅハーフトーン位相シフトに関する記載としては、例えば特開平１１−１５１３０号公報、特開平６−３０８７１５号公報および特開平９−９０６０１号公報などがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
高集積かつ／あるいは高速動作のＬＳＩの製造方法を提供するには微細な寸法の回路パターンを高い寸法精度で形成することが必要になる。このため高い解像度を有するＴｒｉ−ｔｏｎｅハーフトーン位相シフト法では一方で高い寸法精度や高い位相制御精度が要求される。ハーフトーン位相シフト露光法ではハーフトーン部を透過してくる露光光と開口部を透過してくる露光光を開口部とハーフトーン部の境界付近で干渉させ、光学コントラストを上げて解像度や露光裕度を向上させる。このためハーフトーン部を透過する露光光量の制御すなわちハーフトーン部の透過率制御と、位相制御が極めて重要となる。またハーフトーン膜のパターン寸法精度が転写されるパターン寸法精度を大きく左右する。投影レンズの解像限界付近の微細パターンでは光回折により光学コントラストが大幅に低下するためＭＥＦ（Ｍａｓｋ Ｅｒｒｏｒ ｅｎｈａｎｃｅ Ｆａｃｔｏｒ）と呼ばれる要因が加わってマスク上のパターン寸法精度以上に転写されたパターンの寸法精度が低下する。ＭＥＦとはマスク上の寸法差ΔＬｗに対し転写されたパターンの寸法差ΔＬｍがどれだけ増幅されたかを表す指標であり、投影レンズの縮小率をＭとすると下記の式で表される。ここでＭは例えば５ｘレンズを用いた場合には１／５となる。
【０００６】
ＭＥＦ＝ΔＬｍ／（Ｍ・ΔＬｗ）
ハーフトーン位相シフトマスクを使うような微細パターンでは通常ＭＥＦは２から３、すなわちマスクの寸法バラツキは２Ｍから３Ｍ倍に増幅されて転写される。
【０００７】
最近のＴｒｉ−ｔｏｎｅハーフトーンマスクでは、マスク上のパターン寸法３２０ｎｍ、マスク上の寸法精度９ｎｍといった微細で且つ極めて高い精度が要求されており、このためこのクラスの寸法歩留まりは１０％から３０％と極めて低い。すなわち平均的に言って１枚の良品マスクを製造するのに３から１０枚のマスクを仕込んで製造する必要があって、マスクコストが高く、またマスク供給ＴＡＴ（Ｔｕｒｎ Ａｒｏｕｎｄ Ｔｉｍｅ）も低い。
【０００８】
また、レジストの特性要因や基板段差構造要因等が加わるため、サブピークによる不要な像転写を防止するためのＣｒによる微細遮光パターン（補助パターン）を設ける位置や大きさがシミュレーションでは正確には予想できない。このため、ハーフトーン位相シフト膜が寸法精度の点で良品であっても、マスク作成後の転写で不良が判明すると最初からマスクを作製し直すことになり、マスク供給ＴＡＴを低める原因となっていた。
【０００９】
更に、半導体装置ではその製造工程でおよそ３０枚のホトマスクを使用する。半導体装置開発期間を律速する一つの大きな要因がホトマスクの供給であって、開発期間短縮のためにはホトマスク供給ＴＡＴの改善が必須である。またマスクＲＯＭやＬｏｇｉｃ ＩＣの品種展開は配線工程で行なわれることが多く、この品種展開力も配線工程用ホトマスクの供給ＴＡＴによるところが大きい。
【００１０】
本発明の目的は、ハーフトーン位相シフト膜上に形成され、露光光を減光或いは遮光する膜の再生が容易なハーフトーン位相シフトマスクを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願明細書に開示される発明のうち、代表的なものの概要は以下の通りである。
【００１２】
開口部を有する半透明な位相シフトパターンと、前記開口部近傍に配置され、露光光に対して減光性或いは遮光性を備えた有機膜を主成分とする補助パターンとを有するハーフトーン位相シフトマスクとする。露光光に対して減光性或いは遮光性を備えた膜を有機膜とすることにより、灰化処理を行うことで半透明位相シフト膜へのダメージ無しに当該有機膜を簡単に除去でき再生が容易となる。また、半透明位相シフト膜が形成された透明基板を準備する工程と、前記半透明位相シフト膜に開口部を有するパターンを形成する工程と、前記開口部が形成された半透明位相シフト膜パターンの良否を判別する工程と、良品と判定された前記半透明位相シフト膜の前記開口部近傍に、所望の形状を有し、有機膜を主成分とする補助パターンを形成する工程とを有する方法により製造されたハーフトーン位相シフトマスクとする。歩留まりの悪いハーフトーン位相シフト膜パタン形成後、良否判別を行い、良品にのみ露光光に対して減光性或いは遮光性を備えた膜の形成を行うので、遮光パターン形成工程を低減することができる。即ち、不良のハーフトーン位相シフト膜パターンを備えたマスク基板への遮光パターンの形成が不要となる分だけ遮光パターン形成工程が低減される。この工程は、ハーフトーン位相シフト膜パターンの歩留まりが１０％なら９０％低減され、３０％でも７０％は低減される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本願発明を詳細に説明する前に、本願における用語の意味を説明すると次の通りである。
１．「ハーフトーン領域」、「ハーフトーン膜」、「ハーフトーンパターン」「半透明膜」と言うときは、その領域に照射される露光光のうち、１％以上２５％以下を透過させる光学特性を有することを示す。「遮光領域」、「遮光膜」、「遮光パターン」と言うときは、その領域に照射される露光光のうち、透過光が１％未満になる光学特性を有することを示す。一方、「透明」、「透明膜」と言うときは、その領域に照射される露光光のうち、６０％以上を透過させる光学特性を有することを示す。一般に９０％以上のものが使用される。
２．「ホトレジストパターン」は、感光性の有機膜をホトリソグラフィの手法により、パターニングした膜パターンを言う。なお、このパターンには当該部分に関して全く開口のない単なるレジスト膜を含む。
３．ここではメタルとは金属（主に、Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ等）や金属化合物（主に、ＷＮ，ＴｉＷ等）を意味する。
【００１４】
（実施の形態１）
第１の実施の形態では図１と２を参照して本発明のホトマスクの製造方法を説明する。図１は第１の実施例で作製したホトマスクの構造を示したもので、図１（ａ）が上面から全体を見た上面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡとＡ’における断面の構造を示した断面図である。石英ガラスからなるマスクブランクス１００上にハーフトーン膜１０１が形成されている。マスクブランクス１００としては石英ガラスのほか光学ガラスやフッ化カルシウム結晶も用いることができる。ハーフトーン膜１０１の材料としてはここではＭｏＳｉｘを用いたが、この他ＭｏＳｉｘＯｙ、ＭｏＳｉｘＯｙＮｚ、ＴａＳｉｘＯｙ、ＺｒＳｉｘＯｙ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＣｒＯｘＦｙ（ｘ，ｙ，ｚは成分比を現す０以上１以下の数）やそれらの複合膜等を用いることもできる。ここで複合膜としてはＺｒＳｉｘＯｙとＺｒＳｉｘ’Ｏｙ’というような同じ種類の膜で成分比を変えたものも含まれる。回路パターン１０３はハーフトーン膜に開口の形で形成される。また通常のＴｒｉ−ｔｏｎｅハーフトーンマスク同様遮光帯１０５やサブピーク転写を防止するための補助パターン１０４がハーフトーン膜１０１上に形成される。遮光帯とはステップ＆リピートあるいはステップ＆スキャン露光を行ったときにそのステップ境界部分が多重に露光される関係で異常解像を防ぐために形成される遮光体のことである。本発明に特徴的なことはこの補助パターン１０４と遮光帯１０５がレジストで形成されていることである。図２にこのホトマスクの製造法を各工程の断面図で示す。図２（ａ）に示すようにガラス基板１００上にハーフトーン膜１０１をスパッタ法やＣＶＤ法により形成し、その上にレジスト１１０を形成する。ここではハーフトーン膜としてＭｏＳｉＯを用いた。膜厚はＫｒＦリソグラフィ用の場合１３５ｎｍが位相反転条件で、１３３ｎｍから１３７ｎｍの範囲で形成すれば位相精度は±３°に入り、精度の高い転写を行うことができる。レジストとしてはネガレジストを用いてもポジレジストを用いてもかまわないが、Ｔｒｉ−ｔｏｎｅハーフトーンマクスの場合は一般に露光面積の関係でポジレジストが用いられる。そして所望の回路パターン（ＯＰＣ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｅｆｆｅｃｔ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎを含む）を露光する。またこの露光の際図１（ａ）に示した描画用合わせマーク１０６パターンも露光しておく。ここでは露光光として電子線（ＥＢ）１１１を用いた。この他露光光として波長３６５ｎｍ等のＵＶ光や２４８ｎｍのＤＵＶ光などの光を用いることもできる。電子線は微細パターン形成に適し、光は露光時間の短縮に効果がある。その後図２（ｂ）に示すように通常の現像を行って回路パターンが形成されたレジストパターン１１２を形成する。その後図２（ｃ）に示すようにレジスト１１０に形成されたパターンをエッチングを行ってハーフトーン膜１０１に転写した。その後図２（ｄ）に示すようにレジストを除去し、洗浄を行ってハーフトーン膜１０１に回路パターン１０３が形成されたマスクを作る。その後図２（ｅ）に示すようにレジスト１１３を形成し、遮光帯パターンおよび補助パターン露光１１４を行う。両パターンとも孤立したパターンであることが特徴である。この露光の際にはすでにハーフトーン膜に形成しておいた描画用合わせマーク１０６（図１（ａ）参照）の位置を参照して所望の位置に露光を行う。レジスト１１３としてはネガレジストを用いる。ネガレジストを用いることにより露光面積が少なくネガレジストを用いたほうが露光時間が短くなるというメリットが生じる。また、基本的にハーフトーン膜開口部（１０３の部分）はレジストが厚く段差もあるが、ネガトーンとすることによりこの部分は露光を行わず現像のみで除去処理ができるため露光不十分によるレジスト残りの問題が起こらない。なおここで用いるレジストはこのホトマスクをウエハに焼き付ける際に用いる露光光に対し遮光性を持つものか減光性を持つものとする。例えば露光光が波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光の場合はベンゼン環構造を持つレジスト、例えばフェノール樹脂やノボラック樹脂をベース樹脂とするレジスト等が好適である。露光光が波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光の場合は例えばアントラセン、ナフタレン、フェナントレンやその誘導体が結合した樹脂か、アントラセン、ナフタレン、フェナントレンやその誘導体がレジスト樹脂に混合された感光性組成物などが十分な吸収を有していて好適である。またレジストとは限らず電子線や光に対しラジカルを発生するラジカル発生剤を添加したブラックマトリックス剤等の感光性組成物も用いることができる。またここでは感光性と表現しているが、光のみならず電子線に感光するものでもかまわない。遮光帯パターンおよび補助パターン露光１１４の露光光としてはここではＥＢを用いた。光を用いることもできる。ＥＢを用いる場合はチャージアップの問題を回避するために水溶性導電膜を被着しておくことが有効である。その後図２（ｆ）に示すように現像を行ってレジストで補助パターン１０４と遮光帯１０５を形成したＴｒｉ−ｔｏｎｅハーフトーンマスクを製造した。なお、図１（ａ）ではステッパに対するマスク合わせマーク（レチクルアライメントマーク）をハーフトーン膜に開口を空けて形成した。しかし、一部のステッパとハーフトーン材料の組み合わせでは、ステッパのマーク検出波長に対しハーフトーン材料の透過率が高すぎてマークが精度良く検出できない場合がある。この場合は図１１に示すようにマーク検出光に対しも吸光性を持たせたレジストを用いてレチクルアライメントマーク１４１を形成することによってこの問題を解決した。ここで図１１はレチクルアライメントマーク用部の断面構造を示した図である。この場合ハーフトーン膜１０１の開口はレジストパターンの開口より描画時の最大合わせずれ分以上に後退させるとハーフトーン膜の開口部との干渉がなく、合わせ精度が向上した。
【００１５】
図３に補助パターンおよび遮光帯をＣｒで作った従来のＴｒｉ−ｔｏｎｅハーフトーンマスクの製造工程を示す。図３（ａ）に示すようにガラス基板１００上にハーフトーン膜１０１、Ｃｒ膜１３０、及びレジストを順次形成し、補助パターン及び遮光帯形成のための露光（ＥＢ）１３２を行う。現像を行って図３（ｂ）に示すようにレジストパターン１３３を形成し、その後図３（ｃ）に示すようにエッチングを行ってレジストパターンをＣｒに転写する。しかる後レジストを除去し、洗浄を行って図３（ｄ）に示すようにＣｒからなる補助パターン１３５と遮光帯パターン１３４を形成する。その後図３（ｅ）に示すようにレジスト１３６を塗布し、回路パターン露光（ＥＢ）１３７を行う。現像を行って図３（ｆ）に示すようにレジストパターンを形成し、図３（ｇ）に示すようにエッチングを行って回路パターンをハーフトーン位相シフト膜１０１に転写する。その後レジストを除去し洗浄を行って、Ｃｒからなる補助パターン１３５と遮光帯パターン１３４が形成されたＴｒｉ−ｔｏｎｅハーフトーンマスクが製造される。（図３（ｈ））
即ち、上記従来方法では先に補助パターンが形成されるため、その後に形成されたハーフトーン位相シフト膜が不良の場合には補助パターンの形成工程が無駄な処理となっていた。なお、従来補助パターン工程を先行させなければならなかった理由は、もし先行させた場合にはハーフトーン開口部のＣｒエッチングやハーフトーン膜加工を行いその後補助パターン部および遮光帯部以外のフィールド部分のＣｒエッチングが必要で、そのエッチングの際にハーフトーン膜やガラス基板の一部をエッチングし、位相や透過率の制御精度および面内均一性が落ちるためである。
【００１６】
歩留まりの低い工程を先行させ、良品にのみ次の工程を実施する本発明を用いることにより従来法より製造工程数を削減でき、マスクコストを下げ、マスク供給ＴＡＴを速め、製造歩留りを向上することができた。
【００１７】
（実施の形態２）
第２の実施の形態では、図４と５を参照して本発明のフォトマスクの製造方法を説明する。
図４には本発明の実施例の製造工程フローを示す。まず透明基板上にハーフトーン位相シフト膜が形成されたハーフトーンブランクスを準備（２０１）し、ブランクス上にレジストを塗布（２０２）する。ハーフトーンパターン（回路パターン）を描画（２０３）し、現像（２０４）を行って、続いてエッチング（２０５）を行う。レジスト剥離、洗浄（２０６）を行ってパターン外観及び寸法検査（２０７）を行って母体マスクを完成する。この検査に不合格となったものは、修正が可能なものは修正を行うが、修正が不可能なものは再度ハーフトーンブランクス準備（２０１）を行って上記工程にしたがって母体マスクを完成させる。その後吸光性レジストを塗布（２０８）し、補助パターンや遮光帯パターン（これをパッチパターンと称す）を描画（２０９）し、現像（２１０）を行ってレジストからなる補助パターンや遮光帯パターンを形成する。外観及び寸法検査（２１１）を行って検査に合格したマスクが完成マスク（２１２）となる。検査に不合格となったマスクはレジスト剥離、洗浄（２１３）を行って吸光性レジスト塗布（２０８）から再度製作する。補助パターンに設計ミスがあった場合やマスクを転写評価した結果補助パターンの設計変更が必要になった場合はレジスト剥離、洗浄（２１３）を行って吸光性レジスト塗布（２０８）工程から再作製する。この際パッチパターン描画（２０９）は設計変更したパターンとする。
【００１８】
従来のＴｒｉ−ｔｏｎｅハーフトーンマスクの製造工程フローを図５に示す。Ｃｒ付きハーフトーンブランクスを準備（３０１）し、レジスト塗布（３０２）、パッチパターン描画（３０３）、現像（３０４）、Ｃｒエッチング（３０５）、レジスト剥離、洗浄（３０６）を行い、その後マスク外観および寸法検査（３０７）を行う。検査に不合格となったものは修正できるものは修正し、修正不可能なものはＣｒ付きハーフトーンブランクス準備（３０１）工程から再作製する。検査に合格したものはレジスト塗布（３０８）、ハーフトーンパターン（回路パターン）描画（３０９）、現像（３１０）、ハーフトーン膜エッチング（３１１）、レジスト剥離、洗浄（３１２）を行った後、外観及び寸法検査（３１３）を行う。検査に合格すれば完成（３１４）となる。一方不合格となったものは修正ができるものは修正するものの、修正不可能なものは最初から（Ｃｒ付きハーフトーンブランクス準備（３０１）から）再作製する。
【００１９】
各工程の歩留まりが高く検査を１００％合格した場合、本発明は１１工程であり、従来法は１３工程である。本方法により工程を短縮できる。
【００２０】
１０ｎｍというような寸法精度が必要となった場合、回路パターンの寸法歩留まりは１０から３０％程度に低下する。一方補助パターンや遮光帯パターンのようなパッチパターンはウエハへの転写寸法への影響が少ないのでそのような高い精度を要求されない。このためパッチパターン形成歩留りは９０％以上となっている。この歩留まりを考慮すると本発明は回路パターンの形成歩留りを３０％、パッチパターンの製造歩留りを９０％としたとき確率的にいって（平均的に言って）１枚のマスクを完成させるのに延２７．８工程かかる。一方、従来マスクの場合は４５．９工程となる。回路パターンの形成歩留りを１０％、パッチパターンの製造歩留りを９０％としたときは、本発明の場合は７４．５工程、従来法の場合は１３７．８工程となる。このように実質的に大きな工程数差が生じる。このためマスクコストが大幅に下がり、マスク供給ＴＡＴが大変短くなる。
【００２１】
回路パターン形成歩留りに対する本発明と従来法との工程数差の関係を、パッチパターン（補助パターン）の製造歩留まりをパラメータにして、図１４に示す。回路パターン形成歩留まりが４０％以下となると急激に工程数差が広がり、本発明の効果が急激に大きくなる。
【００２２】
さらに本発明では回路パターン母体マスクを作った後は母体マスク再利用の形でパッチパターンを作り直すことができる。パッチパターン変更にかかる時間を大幅に短縮することができる。例えば上記の本発明は回路パターンの形成歩留りを３０％、パッチパターンの製造歩留りを９０％としたとき従来法では７４．４工程必要になるが、本方法では僅か６．１工程に過ぎない。廃棄するマスク量も少なくなり、環境保護という面からも効果がある。マスク供給ＴＡＴの向上はＬＳＩの開発や品種展開の期間短縮にとりわけ有用である。
【００２３】
（実施の形態３）
図６は第３の実施の形態を示すフォトマスクの構造図で、図６（ａ）が上面から見た図、図６（ｂ）が図６（ａ）のＡとＡ’を結ぶ線で切ったときの断面図である。１４０が金属外枠で、その外枠にはマスク（レチクル）合わせ用のレチクルマーク１４１が形成されている。外枠には遮光帯の機能も組込まれている。なおここでは金属としてＣｒを用いている。１３０は本体回路パターンで、１００はガラス基板、１０１はハーフトーン膜である。補助パターン１４０は実施の形態１と同様にレジストでできている。通常のハーフトーンマスクを製造してそのマスクの転写特性を調べたらサブピークが転写してしまったときなどにこのマスクは特に供給ＴＡＴやコスト面で有効である。というのは、この母体マスクを使ってその上にレジストを塗布し、描画、現像を行うことで補助パターン付きＴｒｉ−ｔｏｎｅマスクが製造できるためである。なお、レジストとしてはウエハ露光光に対し吸光性を有するレジストを用いる必要がある。または、補助パターンが転写可能な寸法より小さな微細パターンの場合は、レジストの膜厚をウエハ露光光の位相が反転する膜厚に設定すればウエハ露光光に対し透明な膜でも良い。
【００２４】
ＡｒＦリソグラフィではレジストのサブピーク転写防止性能が不十分であるため、ハーフトーン膜の透過率が４％というような低い透過率の場合であっても時としてサブピークが転写することがあり、補助パターンが追加的に必要となることがある。このため例えばＫｒＦリソグラフィからＡｒＦリソグラフィに切り替えたり、ＫｒＦリソグラフィで実績のあるマスクを基にパターンシュリンクを行ってＡｒＦリソグラフィ用のマスクを作るときなどの小修正に本方法は特に有用である。
【００２５】
（実施の形態４）
図７は第４の実施の形態を示すフォトマスクの構造図で、図７（ａ）が上面から見た図、図７（ｂ）が図６（ａ）のＡとＡ’を結ぶ線で切ったときの断面図である。１４０が金属外枠で、その外枠にはマスク（レチクル）合わせ用のレチクルマーク１４１が形成されている。外枠には遮光帯の機能も組込まれている。１３０は本体回路パターンで、１００はガラス基板、１０１はハーフトーン膜である。補助パターンは外枠と同じ金属から作られている１４２とレジストからなる１４０によって構成されている。これは金属補助パターンを有する通常のＴｒｉ−ｔｏｎｅハーフトーンマスクを製造してそのマスクの転写特性を調べたらサブピークが転写してしまったときなどにこのマスクは特に供給ＴＡＴやコスト面で有効である。というのは、この母体マスクを使ってその上にレジストを塗布し、描画、現像を行うことで補助パターンを修正したマスクを容易に製造することができるためである。なお、レジストとしてはウエハ露光光に対し吸光性を有するレジストを用いる必要がある。または、補助パターンが転写可能な寸法より小さな微細パターンの場合は、レジストの膜厚をウエハ露光光の位相が反転する膜厚に設定すればウエハ露光光に対し透明な膜でも良い。
【００２６】
（実施の形態５）
以下に補助パターン配置の例をパターンを上面から観察したレイアウト図８から１０を用いて説明する。図８と９が配線パターンのレイアウトの一例である。図中１０１がハーフトーン膜で、１０３が回路パターン（開口パターン）、そして１０４がレジスト補助パターンである。補助パターンは光学像シミュレーションによって予想されたサブピーク発生場所に配置する。そこは周囲の開口パターンからの光が干渉によって集光する場所である。代表的な寸法は、本体回路パターンの最小線幅が（０．４５×λ）／ＮＡ以下で、補助パターンの寸法もそのサイズ以下、代表的には本体最小寸法の１／３から３／４で本発明は特に効果がある。補助パターンの寸法が大きくなるほどサブピークは発生しにくくなるが、一方でハーフトーン効果、すなわち解像度向上効果は小さくなる。特に本体回路パターンの最小線幅が（０．４×λ）／ＮＡ以下の場合に補助パターンを併用したハーフトーンマスクの効果が大きくなる。なお、ＮＡはステッパやスキャナの投影レンズの開口数で、λはステッパやスキャナの露光波長である。
【００２７】
図１０はホールパターンの例である。図１０（ａ）中、補助パターン１０４が置かれている場所が４重点と呼ばれている場所で、周囲の開口１０３からの回折光が位相を同じにして集まる場所でサブピークが発生する。ここに補助パターンを配置する。図１０（ｂ）は補助パターンをバー状に配置したもので、上述の４重点を含む場所に配置している。図１０（ａ）の場合の配置はハーフトーン領域が広く、ホールの解像度向上効果が大きかった。一方、図１０（ｂ）のバー状配置の場合は、補助パターンの寸法が大きく描画負担が少ないという特長があった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によりＴｒｉ−ｔｏｎｅハーフトーン位相シフトマスクのマスク供給ＴＡＴは短くなり、且つマスクコストが下がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いたホトマスクの構造を示した構造図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は本発明のマスクの作製方法を断面図で示した工程図である。
【図３】（ａ）〜（ｈ）は従来のマスクの作製方法を断面図で示した工程図である。
【図４】本発明のマスクの作製方法をフローチャートで示した工程図である。
【図５】従来のマスクの作製方法をフローチャートで示した工程図である。
【図６】本発明で用いたホトマスクの構造を示した構造図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図７】本発明で用いたホトマスクの構造を示した構造図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図８】本発明の補助パターンの配置例を上面図で示したパターンレイアウト図である。
【図９】本発明の補助パターンの配置例を上面図で示したパターンレイアウト図である。
【図１０】本発明の補助パターンの配置例を上面図で示したパターンレイアウト図である。
【図１１】本発明で用いたホトマスク要部の断面構造を示した構造図である。
【図１２】四重極パターンの配置例を示したレイアウト図である。
【図１３】課題の現象を説明する説明図である。
【図１４】本発明の効果を示す特性図である。
【符号の説明】
１００…石英ガラス（ブランクス）、１０１…ハーフトーン膜、１０３…回路パターン（本体パターン）、１０４…補助パターン（レジストパターン）、１０５…レジスト遮光帯、１０６…描画用合わせマーク、１１０…レジスト、１１１…ＥＢ、１１２…回路パターン、１１３…レジスト、１１４…ＥＢ、１１５…レジスト、１３０…Ｃｒ、１３１…レジスト、１３２…ＥＢ、１３３…レジストパターン、１３４…Ｃｒ遮光帯、１３５…Ｃｒ補助パターン、１３６…レジスト、１３７…ＥＢ、１３８…回路パターン、１４０…Ｃｒ外枠、１４１…レチクル合わせマーク、１４２…Ｃｒ補助パターン。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a photomask suitable for forming a fine pattern and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In manufacturing a semiconductor circuit, a film forming process such as chemical vapor deposition (CVD), an impurity layer forming process such as an implantation, a lithography process for forming a resist pattern, and an etching process are repeatedly used. As a method of increasing the operation speed of a semiconductor circuit or improving the degree of integration of a device, miniaturization of a circuit pattern and improvement of its dimensional accuracy are effective. In recent years, miniaturization and improvement of dimensional accuracy have been actively pursued. Since pattern miniaturization is mainly determined by lithography, lithography has a very important position in the manufacture of semiconductor devices.
In a lithography technique, a projection exposure apparatus is mainly used, and a pattern of a photomask mounted on the projection exposure apparatus is transferred onto a semiconductor wafer to form a device pattern.
[0003]
In recent years, miniaturization of patterns to be formed has been promoted in order to meet demands for higher integration of devices and improvement in device operation speed. Under such a background, an exposure method called a halftone phase shift method is used. The halftone phase shift mask is a mask in which a film that is translucent to exposure light (called a halftone film) is formed on a transparent substrate (blanks). The transmittance of the film to exposure light is usually adjusted within a range of 1% to 25%. Further, the exposure light transmitted through this film is adjusted so that the phase is inverted with respect to the case where this film is not provided. The phase difference that brings out the highest resolution performance is 180 degrees and an odd multiple thereof, but if it is within 90 degrees before and after 180 degrees, there is an effect of improving the resolution. It is known that the use of a halftone phase shift mask generally improves the resolution by about 5 to 20%. In particular, as the transmittance of the halftone film increases, the phase emphasis effect works and the resolution increases. On the other hand, an image called a sub-peak tends to occur in a field portion which is originally a light-shielding portion, and becomes a source of an abnormal transfer defect. This is a phenomenon that occurs because the phases of the interference light from the adjacent pattern and the light transmitted through the field portion are aligned and emphasized. As an example, a description will be given of an example of a sub-peak in a case where light from four surrounding locations called a quadrupole interferes with each other in a mutually reinforcing direction. FIG. 12A shows an example of a plan view of the pattern arrangement at the time of the quadrupole, and FIG. 12B shows a cross section along A and A 'in FIG. Here, 100 is quartz glass (blanks), 101 is a halftone film, and 103 is a circuit pattern. FIG. 13 shows a transfer optical image corresponding to the range from B to B ′ shown in FIG. It can be seen that the higher the transmittance of the halftone mask member, the greater the subpeak. In order to suppress this phenomenon, in the case of a high transmittance halftone phase shift mask in which the transmittance of the halftone film is relatively high, a fine light-shielding pattern made of Cr is formed on the halftone film corresponding to the sub-peak pattern generation site, A method of cutting the transmitted light at that portion is used. This method is called a tri-tone halftone phase shift method because it is composed of three tones of a transmission part (glass part), a halftone part, and a light shielding part (Cr part).
[0004]
Note that as descriptions regarding the Tri-tone halftone phase shift, there are JP-A-11-15130, JP-A-6-308715, and JP-A-9-90601.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In order to provide a method for manufacturing a highly integrated and / or high-speed LSI, it is necessary to form a circuit pattern with fine dimensions with high dimensional accuracy. Therefore, the Tri-tone halftone phase shift method having high resolution requires high dimensional accuracy and high phase control accuracy. In the halftone phase shift exposure method, the exposure light passing through the halftone portion and the exposure light passing through the opening interfere with each other near the boundary between the opening and the halftone portion, thereby increasing the optical contrast and improving the resolution and exposure margin. Improve the degree. Therefore, control of the amount of exposure light transmitted through the halftone portion, that is, transmittance control of the halftone portion, and phase control are extremely important. Further, the pattern dimensional accuracy of the halftone film largely affects the pattern dimensional accuracy to be transferred. In a fine pattern near the resolution limit of the projection lens, the optical contrast is greatly reduced due to light diffraction. Therefore, a factor called MEF (Mask Error Enhance Factor) is added, and the dimensional accuracy of the transferred pattern is higher than the dimensional accuracy of the pattern on the mask. Decreases. The MEF is an index indicating how much the dimensional difference ΔLm of the transferred pattern has been amplified with respect to the dimensional difference ΔLw on the mask, and is represented by the following equation, where M is the reduction ratio of the projection lens. Here, M becomes １ ／ when a 5 × lens is used, for example.
[0006]
MEF = ΔLm / (M · ΔLw)
In a fine pattern using a halftone phase shift mask, the MEF is usually amplified by 2 to 3, that is, the dimensional variation of the mask is amplified by 2 to 3 M times and transferred.
[0007]
In recent Tri-tone halftone masks, fine and extremely high precision such as a pattern size on a mask of 320 nm and a dimensional accuracy on a mask of 9 nm are required. Therefore, the dimensional yield of this class is 10% to 30%. Extremely low. That is, to manufacture one good mask on average, it is necessary to prepare three to ten masks, and the mask cost is high, and the mask supply TAT (Turn Around Time) is low.
[0008]
In addition, the position and size of a fine light-shielding pattern (auxiliary pattern) made of Cr for preventing unnecessary image transfer due to sub-peaks cannot be predicted accurately by simulation because factors such as resist characteristic factors and substrate step structure factors are added. . For this reason, even if the halftone phase shift film is good in terms of dimensional accuracy, if a defect is found in the transfer after the mask is formed, the mask must be remanufactured from the beginning, causing a reduction in the mask supply TAT. Was.
[0009]
Further, in a semiconductor device, about 30 photomasks are used in the manufacturing process. One major factor that limits the semiconductor device development period is the supply of the photomask, and it is essential to improve the photomask supply TAT to shorten the development period. In addition, product development of mask ROMs and Logic ICs is often performed in the wiring process, and the product development capability largely depends on the supply TAT of the photomask for the wiring process.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a halftone phase shift mask formed on a halftone phase shift film and capable of easily reproducing a film for reducing or blocking exposure light.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The outline of typical inventions among the inventions disclosed in the present specification is as follows.
[0012]
A halftone phase shift having a translucent phase shift pattern having an opening and an auxiliary pattern disposed near the opening and mainly composed of an organic film having a dimming property or a light shielding property with respect to exposure light. Use as a mask. By using an organic film as a film having a light-reducing or light-shielding property with respect to exposure light, by performing ashing, the organic film can be easily removed without damage to the translucent phase shift film, and reproduction can be performed. It will be easier. A step of preparing a transparent substrate having a translucent phase shift film formed thereon; a step of forming a pattern having an opening in the translucent phase shift film; and a step of forming a translucent phase shift film pattern having the opening formed therein. And a step of forming an auxiliary pattern having a desired shape and having an organic film as a main component in the vicinity of the opening of the translucent phase shift film determined to be non-defective. Is a halftone phase shift mask manufactured by the method described above. After forming a halftone phase shift film pattern with a low yield, pass / fail judgment is performed, and only a non-defective product is formed with a film having a dimming property or a light blocking property with respect to the exposure light. it can. That is, the step of forming a light-shielding pattern is reduced by the amount that the formation of the light-shielding pattern on the mask substrate having the defective halftone phase shift film pattern becomes unnecessary. In this step, if the yield of the halftone phase shift film pattern is 10%, the yield is reduced by 90%, and even if it is 30%, the yield is reduced by 70%.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Before describing the present invention in detail, the meanings of terms in the present application will be described as follows.
1. The terms “halftone region”, “halftone film”, “halftone pattern”, and “semitransparent film” refer to an optical characteristic that transmits 1% or more and 25% or less of exposure light applied to the region. To have The terms “light-shielding area”, “light-shielding film”, and “light-shielding pattern” indicate that the exposure light applied to the area has an optical characteristic that makes transmitted light less than 1%. On the other hand, the terms “transparent” and “transparent film” indicate that they have an optical property of transmitting 60% or more of the exposure light applied to the area. Generally, 90% or more is used.
2. “Photoresist pattern” refers to a film pattern obtained by patterning a photosensitive organic film by a photolithography technique. Note that this pattern includes a simple resist film having no opening in the relevant portion.
3. Here, the metal means a metal (mainly, Cr, W, Ti, Ta, etc.) or a metal compound (mainly, WN, TiW, etc.).
[0014]
(Embodiment 1)
In the first embodiment, a method for manufacturing a photomask according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1A and 1B show the structure of a photomask manufactured in the first embodiment. FIG. 1A is a top view of the entire photomask as viewed from above, and FIG. It is sectional drawing which showed the structure of the cross section in A '. A halftone film 101 is formed on a mask blank 100 made of quartz glass. As the mask blanks 100, optical glass or calcium fluoride crystal can be used in addition to quartz glass. Although MoSix was used here as the material of the halftone film 101, other than this, MoSixOy, MoSixOyNz, TaSixOy, ZrSixOy, SiNx, SiOxNy, CrOxFy (x, y, and z represent the component ratio and are 0 or more and 1 or less) or A composite film or the like thereof can also be used. Here, examples of the composite film include films of the same type such as ZrSixOy and ZrSix'Oy 'with different component ratios. The circuit pattern 103 is formed in the halftone film in the form of an opening. Similarly to a normal Tri-tone halftone mask, a light-shielding band 105 and an auxiliary pattern 104 for preventing sub-peak transfer are formed on the halftone film 101. The light-shielding band is a light-shielding body formed to prevent abnormal resolution due to multiple exposure of a step boundary portion when step-and-repeat or step-and-scan exposure is performed. A feature of the present invention is that the auxiliary pattern 104 and the light-shielding band 105 are formed of a resist. FIG. 2 is a cross-sectional view of each step of the method for manufacturing the photomask. As shown in FIG. 2A, a halftone film 101 is formed on a glass substrate 100 by a sputtering method or a CVD method, and a resist 110 is formed thereon. Here, MoSiO was used as the halftone film. In the case of KrF lithography, if the film is formed in the range of 133 nm to 137 nm under the phase inversion condition of 135 nm, the phase accuracy is within ± 3 °, and high-accuracy transfer can be performed. As the resist, either a negative resist or a positive resist may be used, but in the case of a Tri-tone halftone mask, a positive resist is generally used due to an exposure area. Then, a desired circuit pattern (including OPC: Optical Proximity effect Correction) is exposed. During this exposure, the pattern 106 for the alignment mark for drawing shown in FIG. 1A is also exposed. Here, an electron beam (EB) 111 was used as exposure light. In addition, light such as UV light having a wavelength of 365 nm or DUV light having a wavelength of 248 nm can be used as the exposure light. The electron beam is suitable for forming a fine pattern, and the light is effective for shortening the exposure time. Thereafter, as shown in FIG. 2B, normal development is performed to form a resist pattern 112 on which a circuit pattern is formed. Thereafter, as shown in FIG. 2C, the pattern formed on the resist 110 was transferred to the halftone film 101 by etching. After that, as shown in FIG. 2D, the resist is removed, and washing is performed to form a mask in which the circuit pattern 103 is formed on the halftone film 101. Thereafter, as shown in FIG. 2E, a resist 113 is formed, and a light-shielding band pattern and an auxiliary pattern exposure 114 are performed. The feature is that both patterns are isolated patterns. At the time of this exposure, exposure is performed at a desired position with reference to the position of the alignment mark for drawing 106 (see FIG. 1A) already formed on the halftone film. As the resist 113, a negative resist is used. The use of the negative resist has the advantage that the exposure area is small and the exposure time is shorter when the negative resist is used. Basically, the opening of the halftone film (portion 103) is thick in resist and has steps, but by using a negative tone, this portion can be removed only by development without performing exposure, so that the resist remains due to insufficient exposure. Problem does not occur. The resist used here has a light shielding property or a dimming property with respect to exposure light used when printing the photomask on a wafer. For example, when the exposure light is ArF excimer laser light having a wavelength of 193 nm, a resist having a benzene ring structure, for example, a resist using a phenol resin or a novolak resin as a base resin is suitable. When the exposure light is KrF excimer laser light having a wavelength of 248 nm, for example, a resin in which anthracene, naphthalene, phenanthrene or a derivative thereof is bonded, or a photosensitive composition in which anthracene, naphthalene, phenanthrene or a derivative thereof is mixed with a resist resin is sufficient. It is suitable because it has a good absorption. In addition to a resist, a photosensitive composition such as a black matrix agent to which a radical generator that generates a radical with respect to an electron beam or light can be used. Although the term “photosensitivity” is used here, not only light but also an electron beam may be used. Here, EB was used as the exposure light for the light-shielding band pattern and the auxiliary pattern exposure 114. Light can also be used. When using EB, it is effective to apply a water-soluble conductive film in order to avoid the problem of charge-up. Thereafter, as shown in FIG. 2 (f), development was performed to manufacture a Tri-tone halftone mask in which the auxiliary pattern 104 and the light-shielding band 105 were formed with a resist. In FIG. 1A, a mask alignment mark (reticle alignment mark) for the stepper is formed with an opening in the halftone film. However, in some combinations of a stepper and a halftone material, the transmittance of the halftone material is too high with respect to the mark detection wavelength of the stepper, and the mark may not be detected with high accuracy. In this case, as shown in FIG. 11, this problem was solved by forming a reticle alignment mark 141 using a resist having a light absorbing property also for mark detection light. Here, FIG. 11 is a diagram showing a cross-sectional structure of the reticle alignment mark portion. In this case, when the opening of the halftone film 101 is retracted from the opening of the resist pattern by at least the maximum misalignment at the time of drawing, there is no interference with the opening of the halftone film, and the alignment accuracy is improved.
[0015]
FIG. 3 shows a manufacturing process of a conventional Tri-tone halftone mask in which an auxiliary pattern and a light-shielding band are made of Cr. As shown in FIG. 3A, a halftone film 101, a Cr film 130, and a resist are sequentially formed on a glass substrate 100, and exposure (EB) 132 for forming an auxiliary pattern and a light-shielding band is performed. Development is performed to form a resist pattern 133 as shown in FIG. 3B, and then etching is performed as shown in FIG. 3C to transfer the resist pattern to Cr. Thereafter, the resist is removed and the substrate is washed to form an auxiliary pattern 135 made of Cr and a light-shielding band pattern 134 as shown in FIG. Thereafter, as shown in FIG. 3E, a resist 136 is applied, and a circuit pattern exposure (EB) 137 is performed. By performing development, a resist pattern is formed as shown in FIG. 3F, and etching is performed as shown in FIG. 3G to transfer the circuit pattern to the halftone phase shift film 101. Thereafter, the resist is removed and washing is performed to manufacture a Tri-tone halftone mask on which the auxiliary pattern 135 made of Cr and the light-shielding band pattern 134 are formed. (FIG. 3 (h))
That is, in the conventional method, since the auxiliary pattern is formed first, when the halftone phase shift film formed thereafter is defective, the step of forming the auxiliary pattern is useless. The reason why the conventional auxiliary pattern process had to be preceded is that if it was preceded, the halftone opening was subjected to Cr etching and halftone film processing, and then the field portion other than the auxiliary pattern portion and the light-shielding band portion was used. This is because Cr etching is necessary, and a part of the halftone film or the glass substrate is etched during the etching, and the control accuracy of the phase and the transmittance and the in-plane uniformity decrease.
[0016]
By using the present invention in which a process with a low yield is preceded and the next process is performed only on a non-defective product, the number of manufacturing processes can be reduced compared with the conventional method, the mask cost can be reduced, the mask supply TAT can be increased, and the manufacturing yield can be improved. Was completed.
[0017]
(Embodiment 2)
In the second embodiment, a method for manufacturing a photomask according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 shows a manufacturing process flow of the embodiment of the present invention. First, a halftone blank having a halftone phase shift film formed on a transparent substrate is prepared (201), and a resist is applied on the blank (202). A halftone pattern (circuit pattern) is drawn (203), developed (204), and subsequently etched (205). The resist is stripped and washed (206), and the pattern appearance and dimensional inspection (207) are performed to complete the mother mask. If the inspection is unsuccessful, correction is possible if the correction is possible, but if correction is not possible, halftone blanks preparation (201) is performed again to complete the mother mask in accordance with the above process. Thereafter, a light-absorbing resist is applied (208), and an auxiliary pattern or a light-shielding band pattern (this is referred to as a patch pattern) is drawn (209) and developed (210) to form an auxiliary pattern or a light-shielding band pattern made of resist. I do. The mask that has passed the inspection after the appearance and dimensional inspection (211) becomes the completed mask (212). The mask which failed the inspection is subjected to resist stripping and cleaning (213), and is manufactured again from the light-absorbing resist coating (208). If there is a design error in the auxiliary pattern or if it is necessary to change the design of the auxiliary pattern as a result of the transfer evaluation of the mask, the resist is peeled off and washed (213), and re-produced from the light absorbing resist application (208) step. . At this time, the patch pattern drawing (209) is a pattern whose design has been changed.
[0018]
FIG. 5 shows a manufacturing process flow of a conventional Tri-tone halftone mask. A halftone blank with Cr is prepared (301), and a resist coating (302), a patch pattern drawing (303), a development (304), a Cr etching (305), a resist peeling, and a cleaning (306) are performed. A dimensional inspection (307) is performed. Those that fail the inspection are corrected if they can be corrected, and those that cannot be corrected are re-produced from the step of preparing halftone blanks with Cr (301). Those that pass the inspection are subjected to resist application (308), halftone pattern (circuit pattern) drawing (309), development (310), halftone film etching (311), resist peeling and cleaning (312), and then appearance. And a dimensional inspection (313). If the inspection is passed, it is completed (314). On the other hand, a rejected one is corrected if it can be corrected, but an uncorrectable one is re-produced from the beginning (from preparation of halftone blanks with Cr (301)).
[0019]
If the yield of each step is high and the inspection passes 100%, the present invention has 11 steps and the conventional method has 13 steps. With this method, the steps can be shortened.
[0020]
When a dimensional accuracy of 10 nm is required, the dimensional yield of the circuit pattern is reduced to about 10 to 30%. On the other hand, a patch pattern such as an auxiliary pattern or a light-shielding band pattern is not required to have such a high accuracy because it has little effect on a transfer dimension to a wafer. For this reason, the patch pattern formation yield is 90% or more. Taking this yield into consideration, the present invention stochastically (averagely) completes one mask when the formation yield of the circuit pattern is 30% and the production yield of the patch pattern is 90%. It takes 27.8 steps. On the other hand, the conventional mask has 45.9 steps. If the formation yield of the circuit pattern is 10% and the production yield of the patch pattern is 90%, the number of steps is 74.5 in the case of the present invention and 137.8 in the case of the conventional method. Thus, a substantially large difference in the number of steps occurs. For this reason, the mask cost is greatly reduced, and the mask supply TAT is very short.
[0021]
FIG. 14 shows the relationship of the difference in the number of steps between the present invention and the conventional method with respect to the circuit pattern formation yield, with the production yield of the patch pattern (auxiliary pattern) as a parameter. When the circuit pattern formation yield is 40% or less, the difference in the number of steps is sharply increased, and the effect of the present invention is sharply increased.
[0022]
Further, according to the present invention, after the circuit pattern mother mask is created, the patch pattern can be created again in the form of reuse of the mother mask. The time required for changing the patch pattern can be greatly reduced. For example, in the present invention, when the formation yield of the circuit pattern is 30% and the production yield of the patch pattern is 90%, the conventional method requires 74.4 steps, but the present method requires only 6.1 steps. The amount of mask to be discarded is reduced, which is also effective in terms of environmental protection. Improvement of the mask supply TAT is particularly useful for shortening the period of LSI development and product development.
[0023]
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a structural diagram of a photomask showing the third embodiment. FIG. 6 (a) is a diagram viewed from the top, and FIG. 6 (b) is a line connecting A and A 'in FIG. 6 (a). It is sectional drawing at the time of cutting. 140 is a metal outer frame, on which a reticle mark 141 for mask (reticle) alignment is formed. The outer frame also has a light-shielding band function. Here, Cr is used as the metal. 130 is a main body circuit pattern, 100 is a glass substrate, and 101 is a halftone film. The auxiliary pattern 140 is made of a resist as in the first embodiment. When a normal halftone mask is manufactured and the transfer characteristics of the mask are examined, when a subpeak is transferred, this mask is particularly effective in terms of supply TAT and cost. This is because a tri-tone mask with an auxiliary pattern can be manufactured by applying a resist on the base mask and performing drawing and development. It is necessary to use a resist that absorbs the wafer exposure light. Alternatively, when the auxiliary pattern is a fine pattern smaller than the transferable dimension, a film transparent to the wafer exposure light may be used if the thickness of the resist is set to a thickness at which the phase of the wafer exposure light is inverted.
[0024]
In the case of ArF lithography, the sub-peak transfer preventing performance of the resist is insufficient, so that even if the transmittance of the halftone film is as low as 4%, the sub-peak may sometimes be transferred, and the auxiliary pattern may not be transferred. May be required in addition. For this reason, the present method is particularly useful for small correction such as when switching from KrF lithography to ArF lithography, or when making a mask for ArF lithography by performing pattern shrink based on a mask that has been used in KrF lithography.
[0025]
(Embodiment 4)
7A and 7B are structural diagrams of a photomask according to the fourth embodiment, in which FIG. 7A is a top view, and FIG. 7B is a line connecting A and A ′ in FIG. 6A. It is sectional drawing at the time of cutting. 140 is a metal outer frame, on which a reticle mark 141 for mask (reticle) alignment is formed. The outer frame also has a light-shielding band function. 130 is a main body circuit pattern, 100 is a glass substrate, and 101 is a halftone film. The auxiliary pattern is composed of 142 made of the same metal as the outer frame and 140 made of resist. This is because, when a normal Tri-tone halftone mask having a metal auxiliary pattern is manufactured and the transfer characteristic of the mask is examined, when a subpeak is transferred, this mask is particularly effective in supply TAT and cost. . This is because a mask having a modified auxiliary pattern can be easily manufactured by applying a resist thereon using this base mask, drawing and developing. It is necessary to use a resist that absorbs the wafer exposure light. Alternatively, when the auxiliary pattern is a fine pattern smaller than the transferable dimension, a film transparent to the wafer exposure light may be used if the thickness of the resist is set to a thickness at which the phase of the wafer exposure light is inverted.
[0026]
(Embodiment 5)
Hereinafter, examples of the auxiliary pattern arrangement will be described with reference to layout diagrams 8 to 10 in which the pattern is observed from above. 8 and 9 show examples of the layout of the wiring pattern. In the figure, 101 is a halftone film, 103 is a circuit pattern (opening pattern), and 104 is a resist auxiliary pattern. The auxiliary pattern is arranged at a sub-peak occurrence location predicted by the optical image simulation. This is where light from the surrounding aperture pattern is collected by interference. A typical dimension is that the minimum line width of the main body circuit pattern is (0.45 × λ) / NA or less, and the dimension of the auxiliary pattern is also less than that size, typically, １ ／ to ／ of the minimum dimension of the main body. Thus, the present invention is particularly effective. As the size of the auxiliary pattern increases, the occurrence of subpeaks becomes more difficult, but the halftone effect, that is, the resolution improvement effect decreases. In particular, when the minimum line width of the main circuit pattern is (0.4 × λ) / NA or less, the effect of the halftone mask using the auxiliary pattern is increased. Here, NA is the numerical aperture of the projection lens of the stepper or scanner, and λ is the exposure wavelength of the stepper or scanner.
[0027]
FIG. 10 is an example of a hole pattern. In FIG. 10A, a place where the auxiliary pattern 104 is placed is called a quadruple point, and a sub-peak occurs at a place where diffracted lights from the surrounding aperture 103 gather with the same phase. Here, an auxiliary pattern is arranged. FIG. 10 (b) shows the auxiliary patterns arranged in a bar shape, and is arranged at a location including the above-mentioned quadruple point. In the arrangement shown in FIG. 10A, the halftone region was wide, and the effect of improving the resolution of holes was large. On the other hand, the bar-shaped arrangement shown in FIG. 10B has a feature that the size of the auxiliary pattern is large and the drawing load is small.
[0028]
【The invention's effect】
According to the present invention, the mask supply TAT of the Tri-tone halftone phase shift mask is shortened, and the mask cost is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a structural diagram showing the structure of a photomask used in the present invention. (A) is a plan view and (b) is a sectional view.
FIGS. 2A to 2F are cross-sectional views showing steps of a method for manufacturing a mask of the present invention.
3 (a) to 3 (h) are cross-sectional views showing steps of a conventional mask manufacturing method.
FIG. 4 is a flowchart showing a method of manufacturing a mask according to the present invention in a flowchart.
FIG. 5 is a process diagram showing a flow chart of a conventional mask manufacturing method.
FIG. 6 is a structural diagram showing the structure of a photomask used in the present invention. (A) is a plan view and (b) is a sectional view.
FIG. 7 is a structural diagram showing the structure of a photomask used in the present invention. (A) is a plan view and (b) is a sectional view.
FIG. 8 is a pattern layout diagram showing an example of the arrangement of auxiliary patterns of the present invention in a top view.
FIG. 9 is a pattern layout diagram showing an example of the arrangement of auxiliary patterns according to the present invention in a top view.
FIG. 10 is a pattern layout diagram showing a layout example of auxiliary patterns of the present invention in a top view.
FIG. 11 is a structural diagram showing a cross-sectional structure of a main part of a photomask used in the present invention.
FIG. 12 is a layout diagram illustrating an example of a quadrupole pattern arrangement;
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a problem phenomenon.
FIG. 14 is a characteristic diagram showing the effect of the present invention.
[Explanation of symbols]
100: quartz glass (blanks), 101: halftone film, 103: circuit pattern (body pattern), 104: auxiliary pattern (resist pattern), 105: resist light shielding band, 106: alignment mark for drawing, 110: resist, 111 EB, 112 circuit pattern, 113 resist, 114 EB, 115 resist, 130 Cr, 131 resist, 132 EB, 133 resist pattern, 134 Cr light shielding band, 135 Cr auxiliary pattern, 136 .. Resist, 137 EB, 138 circuit pattern, 140 Cr outer frame, 141 reticle alignment mark, 142 Cr auxiliary pattern.
