JP2005215135A - Double exposure photomask and exposure method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路の製造の際、露光工程で用いられる二重露光フォトマスクおよび露光方法に関する。 The present invention relates to a double exposure photomask and an exposure method used in an exposure process when manufacturing a semiconductor integrated circuit.
半導体集積回路において、Dynamic―RAM(Random Access Memory)およびStatic−RAM等のメモリデバイスの記憶素子形成領域ではゲート電極のパターン間隔をできるだけ小さくしているためパターンの配置密度が高く、ピッチが密になっている。反対に、その周辺回路におけるトランジスタのゲート電極の形成間隔は記憶素子形成領域に比べて大きいところが多く、ゲート電極のパターンのピッチが疎になっている。 In a semiconductor integrated circuit, in a memory element formation region of a memory device such as a Dynamic-RAM (Random Access Memory) and a Static-RAM, a pattern arrangement density is high and a pitch is dense because the pattern interval of gate electrodes is made as small as possible. It has become. On the other hand, the gate electrode formation interval of the transistor in the peripheral circuit is often larger than the memory element formation region, and the gate electrode pattern pitch is sparse.
以下では、200nm以下のピッチを密ピッチと称し、300nm以上のピッチを疎ピッチと称する。そして、200nmより大きく300nm未満のピッチを中間ピッチと称する。また、密ピッチで形成されたパターンを密ピッチパターンと称する。疎ピッチ、中間ピッチのパターンについても同様に、それぞれ疎ピッチパターン、中間ピッチパターンと称する。 Hereinafter, a pitch of 200 nm or less is referred to as a dense pitch, and a pitch of 300 nm or more is referred to as a sparse pitch. A pitch greater than 200 nm and less than 300 nm is referred to as an intermediate pitch. A pattern formed with a dense pitch is referred to as a dense pitch pattern. Similarly, a sparse pitch pattern and an intermediate pitch pattern are referred to as a sparse pitch pattern and an intermediate pitch pattern, respectively.
一方、ロジックIC(Integrated Circuit)およびシステムLSI(Large Scale Integrated Circuit)などのデバイスにおいて、ゲート電極部分を含むパターンであるゲートパターンは密ピッチおよび疎ピッチのパターンが混在しており、メモリデバイスのように密ピッチパターンと疎ピッチパターンの形成領域を明確に分けられない。そのため、露光工程で密ピッチと疎ピッチのレジストパターンを形成するための手段の一つとして、二重露光法がある。 On the other hand, in devices such as logic ICs (Integrated Circuits) and system LSIs (Large Scale Integrated Circuits), gate patterns, which include gate electrode portions, have a mixture of dense and sparse pitch patterns. In addition, the formation area of the dense pitch pattern and the sparse pitch pattern cannot be clearly divided. Therefore, there is a double exposure method as one of means for forming resist patterns having a dense pitch and a sparse pitch in the exposure process.
二重露光法とは、1回目の露光でレベンソン型位相シフトマスク(以下、単に位相シフトマスクと称する)を用いてパターンを形成し、続いて、2回目の露光でトリムマスクを用いて不要な部分を取り除くものである(例えば、特許文献1参照)。このように、2枚のフォトマスクを有する二重露光フォトマスクを用いる。 In the double exposure method, a pattern is formed using a Levenson type phase shift mask (hereinafter simply referred to as a phase shift mask) in the first exposure, and then unnecessary using a trim mask in the second exposure. The part is removed (see, for example, Patent Document 1). Thus, a double exposure photomask having two photomasks is used.
図4は従来の二重露光フォトマスクを用いてレジストパターンを形成するための露光方法を示す模式図である。ここでは、密ピッチと疎ピッチの他に中間ピッチが混在するゲートパターンの場合を示す。 FIG. 4 is a schematic view showing an exposure method for forming a resist pattern using a conventional double exposure photomask. Here, a case of a gate pattern in which an intermediate pitch is mixed in addition to a dense pitch and a sparse pitch is shown.
図4に示すように、従来の二重露光フォトマスクは、各ピッチのパターンを形成するための位相シフトマスク400と、不要な部分を除去するためのトリムマスク410とを有する。位相シフトマスク400には、各ピッチについてゲートパターンとなる、図4の縦方向に伸びる微細ライン412が形成され、「0」と「π」の位相シフタが微細ライン412を挟むように形成されている。トリムマスク410には、各ピッチのゲートパターンの周辺でレジストパターンとして形成したくない部分に開口部414が設けられている。
As shown in FIG. 4, the conventional double exposure photomask has a
また、微細ライン412における長手方向に垂直な方向の長さを幅とすると、フォトマスク上の各ピッチにおける微細ライン412の幅を同じ寸法に形成している。
Further, if the length of the
次に、上記位相シフトマスク400とトリムマスク410を用いた二重露光方法について説明する。
Next, a double exposure method using the
第1の露光処理として、微細ライン412が目標寸法になるように露光条件を設定して位相シフトマスク400を用いて露光する。続いて、第2の露光処理としてトリムマスク410を用いて露光し、位相シフタの配置が不十分のためにそのままレジストが残ってしまう部分が感光する。その後、現像処理をすることで、図4の右側に示すように、微細ライン412のレジストパターンを形成するとともに、必要のない部分のレジストが残らないようにしている。
As the first exposure process, exposure is performed using the
ここでは、密ピッチの微細ライン412を形成するための露光条件で1回目の露光をしたため、図4の右側に示すように、密ピッチではレジストパターンがほぼ目標通りの寸法で形成されている。これに対して、疎ピッチでは目標寸法よりも細く形成され、中間ピッチではレジストパターンが消失してしまった。その理由は近接効果の影響により仕上がり寸法がピッチに著しく依存するためである。
Here, since the first exposure is performed under the exposure conditions for forming the
次に、レジスト寸法のピッチ依存性について説明する。 Next, the pitch dependency of resist dimensions will be described.
図5はレジスト寸法のピッチ依存性を示すグラフである。露光条件は、光源波長193nm(ArF)、NA=0.73、σ=0.4である。また、密ピッチパターンの微細ラインの幅がレジストパターン寸法で70nmになるように露光量を設定している。グラフの縦軸はレジスト寸法を示し、横軸はピッチを示す。 FIG. 5 is a graph showing the pitch dependence of resist dimensions. The exposure conditions are a light source wavelength of 193 nm (ArF), NA = 0.73, and σ = 0.4. The exposure amount is set so that the fine line width of the dense pitch pattern is 70 nm in terms of the resist pattern dimension. The vertical axis of the graph indicates resist dimensions, and the horizontal axis indicates pitch.
図5に示すように、露光量を密ピッチパターンに合わせたため、ピッチが180nmではレジスト寸法が75nmでほぼ目標通りに仕上がっている。これに対して、ピッチが300nm以上の疎ピッチパターンでは仕上がり寸法は60nm以下で、著しく細くなっている。また、ピッチが200〜300nmの中間ピッチでは寸法細りが最も激しいため、レジストパターンが倒れたり、消失してしまったりしている。 As shown in FIG. 5, since the exposure amount is matched to the dense pitch pattern, the resist size is 75 nm and the finish is almost as intended when the pitch is 180 nm. On the other hand, in a sparse pitch pattern with a pitch of 300 nm or more, the finished dimension is 60 nm or less, which is extremely thin. Further, since the dimensional thinning is most severe at an intermediate pitch of 200 to 300 nm, the resist pattern falls down or disappears.
このように異なるピッチが混在するデバイスでは、目標通りの寸法に仕上がる密ピッチのマスクパターンをそのままにして、目標寸法よりも細くなる中間ピッチおよび疎ピッチのマスクパターンを予め太らせていた。このように、マスクパターンを予め太らせる方法をバイアスOPC(Optical Proximity Correct:光近接効果補正)という。
レジストパターンが目標寸法よりも細くなってしまう場合、上述のバイアスOPCは有効ではあるが、ランダムレイアウトへの適用可能性やマスク製造精度の観点から問題になっている。中間ピッチおよび疎ピッチのパターン全てについてフォトマスクの寸法を調整しようとすると、大変複雑で困難であった。 When the resist pattern becomes thinner than the target dimension, the bias OPC described above is effective, but it is problematic from the viewpoint of applicability to random layout and mask manufacturing accuracy. It was very complicated and difficult to adjust the dimensions of the photomask for all the intermediate pitch and sparse pitch patterns.
本発明は上述したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、異なるピッチのパターンが混在しても各パターンに対応して目標寸法のレジストパターンを形成可能な二重露光フォトマスクおよび露光方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and even if patterns having different pitches are mixed, a resist pattern having a target dimension can be formed corresponding to each pattern. An object is to provide a double exposure photomask and an exposure method.
上記目的を達成するための本発明の二重露光フォトマスクは、所定のピッチのパターンとなる密ピッチパターンと該密ピッチパターンよりもピッチの大きいパターンである疎ピッチパターンとをレジストに形成するための露光工程で用いられる二重露光フォトマスクであって、
前記密ピッチパターンが形成され、前記疎ピッチパターン形成部位がマスキングされた第1のフォトマスクと、
前記疎ピッチパターンが形成され、前記密ピッチパターン形成部位がマスキングされた第2のフォトマスクと、
を有する構成である。
In order to achieve the above object, the double exposure photomask of the present invention forms a dense pitch pattern that has a predetermined pitch pattern and a sparse pitch pattern that has a larger pitch than the dense pitch pattern in a resist. A double exposure photomask used in the exposure process of
A first photomask in which the dense pitch pattern is formed and the sparse pitch pattern forming portion is masked;
A second photomask in which the sparse pitch pattern is formed and the dense pitch pattern formation site is masked;
It is the structure which has.
本発明では、第1のフォトマスクを用いて露光処理を行うと密ピッチパターンがレジストに転写されるが、疎ピッチパターン形成領域のレジストは感光しない。また、第2のフォトマスクを用いて露光処理を行うと疎ピッチパターンがレジストに転写されるが、密ピッチパターン形成領域のレジストは感光しない。そのため、密ピッチパターンと疎ピッチパターンのレジストパターンを別々に形成可能となる。 In the present invention, when the exposure process is performed using the first photomask, the dense pitch pattern is transferred to the resist, but the resist in the sparse pitch pattern forming region is not exposed. Further, when the exposure process is performed using the second photomask, the sparse pitch pattern is transferred to the resist, but the resist in the dense pitch pattern formation region is not exposed. Therefore, it is possible to form a resist pattern having a dense pitch pattern and a sparse pitch pattern separately.
また、上記本発明の二重露光フォトマスクにおいて、前記第1のフォトマスクの前記密ピッチパターン形成部位に位相シフタが設けられたこととしてもよい。 In the double exposure photomask of the present invention, a phase shifter may be provided in the dense pitch pattern forming portion of the first photomask.
本発明では、密ピッチパターンのピッチが解像度より小さいパターンであっても、位相シフタが設けられているため、超解像技術を利用したパターンが形成可能となる。 In the present invention, even if the pitch of the dense pitch pattern is smaller than the resolution, since the phase shifter is provided, a pattern using super-resolution technology can be formed.
また、上記本発明の二重露光フォトマスクにおいて、前記第2のフォトマスクの前記疎ピッチパターン形成部位に位相シフタが設けられたこととしてもよい。 In the double exposure photomask of the present invention, a phase shifter may be provided at the sparse pitch pattern forming portion of the second photomask.
本発明では、疎ピッチパターンのピッチが解像度より小さいパターンであっても、位相シフタが設けられているため、超解像技術を利用したパターンが形成可能となる。 In the present invention, even if the pitch of the sparse pitch pattern is smaller than the resolution, the phase shifter is provided, so that a pattern using the super-resolution technique can be formed.
さらに、上記本発明の二重露光フォトマスクにおいて、前記露光工程における露光処理の光源波長をλ、レンズの開口数をNAとし、k×(λ/NA)で示される解像度でピッチを表わすと、
前記密ピッチパターンのピッチは前記kが0.8以下の値であり、
前記疎ピッチパターンのピッチは前記kが0.8よりも大きい値であることとしてもよい。
Furthermore, in the double exposure photomask of the present invention, when the light source wavelength of the exposure process in the exposure step is λ, the numerical aperture of the lens is NA, and the pitch is represented by a resolution represented by k × (λ / NA),
The pitch of the dense pitch pattern is such that k is 0.8 or less,
The pitch of the sparse pitch pattern may be such that the k is greater than 0.8.
一方、上記目的を達成するための本発明の露光方法は、上記本発明のいずれかの二重露光フォトマスクを用いた露光方法であって、
前記第1のフォトマスクで前記密ピッチパターンを目標寸法に前記レジストに形成するための露光量で露光するステップと、
前記第2のフォトマスクで前記疎ピッチパターンを目標寸法に前記レジストに形成するための露光量で露光するステップとを有するものである。
On the other hand, the exposure method of the present invention for achieving the above object is an exposure method using any of the double exposure photomasks of the present invention,
Exposing the dense pitch pattern to a target dimension with an exposure amount for forming the resist with the first photomask; and
Exposing the sparse pitch pattern to the target dimension with an exposure amount for forming the sparse pitch pattern on the resist with the second photomask.
本発明では、第1のフォトマスクを用いて密ピッチパターンに合わせた露光量で露光するため、密ピッチパターンのレジストパターンが目標通りの寸法に仕上がり、第2のフォトマスクを用いて疎ピッチパターンに合わせた露光量で露光するため、疎ピッチパターンのレジストパターンが目標通りの寸法に仕上がる。そのため、ピッチの異なるパターンがあってもパターンに対応して目標通りの寸法にレジストパターンが形成される。 In the present invention, since the exposure is performed with the exposure amount according to the dense pitch pattern using the first photomask, the resist pattern of the dense pitch pattern is finished to a target size, and the sparse pitch pattern is obtained using the second photomask. Therefore, the resist pattern of the sparse pitch pattern is finished to a target size. Therefore, even if there are patterns with different pitches, a resist pattern is formed in a target dimension corresponding to the pattern.
本発明では、2回の露光処理で各ピッチのパターンが所望の寸法となるようにそれぞれ露光量を設定しているため、各ピッチのパターンについてレジストパターンを目標通りの寸法に形成できる。 In the present invention, since the exposure amount is set so that the pattern of each pitch has a desired dimension in two exposure processes, the resist pattern can be formed to a target dimension for each pattern of pitch.
また、各ピッチにおいてフォトマスクに形成されるゲートパターンの寸法を同じにできるため、各ピッチについてパターンに対応した補正をかける必要がない。そのため、パターン設計の手間が従来よりも軽減する。 In addition, since the dimensions of the gate pattern formed on the photomask can be made the same at each pitch, it is not necessary to apply correction corresponding to the pattern for each pitch. Therefore, the time and effort for pattern design is reduced as compared with the conventional case.
さらに、フォトマスクの各パターン形成領域に位相シフタを設ければ、超解像技術を利用したパターンが形成可能となる。 Furthermore, if a phase shifter is provided in each pattern formation region of the photomask, a pattern using a super-resolution technique can be formed.
本発明の二重露光フォトマスクは、密ピッチパターン形成のための第1のフォトマスクと疎ピッチパターン形成のための第2のフォトマスクとを有することを特徴とする。 The double exposure photomask of the present invention is characterized by having a first photomask for forming a dense pitch pattern and a second photomask for forming a sparse pitch pattern.
本発明の二重露光フォトマスクについて説明する。 The double exposure photomask of the present invention will be described.
図1は本発明の二重露光フォトマスクを用いてレジストパターンを形成するための露光方法を示す模式図である。ここでは、密ピッチと疎ピッチのパターンが混在するゲートパターンの場合を示す。 FIG. 1 is a schematic view showing an exposure method for forming a resist pattern using the double exposure photomask of the present invention. Here, a case of a gate pattern in which patterns of dense pitch and sparse pitch are mixed is shown.
図1に示すように、本発明の二重露光フォトマスクは、密ピッチパターンを形成するための第1のフォトマスク100と、疎ピッチパターンを形成するための第2のフォトマスク110とを有する。第1のフォトマスク100には、密ピッチパターンの微細ライン112が形成され、「0」と「π」の位相シフタ114が微細ライン112を挟むように形成されている。第1のフォトマスク100における疎ピッチパターン形成部位は、疎ピッチパターンの微細ライン116が感光しないように微細ライン116形成部位を覆うマスキングパターン118が形成されている。また、疎ピッチパターン周辺の不要な部分を除去するための位相シフタ120が設けられている。
As shown in FIG. 1, the double exposure photomask of the present invention has a
第2のフォトマスク110には、疎ピッチパターンの微細ライン116が形成され、「0」と「π」の位相シフタ122が微細ライン116を挟むように形成されている。第2のフォトマスク110における密ピッチパターン形成部位は、密ピッチパターンの微細ライン112が感光しないように微細ライン112形成部位を覆うマスキングパターン124が形成されている。また、密ピッチパターン周辺の不要な部分を除去するための位相シフタ126が設けられている。
On the second photomask 110, fine lines 116 having a sparse pitch pattern are formed, and phase shifters 122 of “0” and “π” are formed so as to sandwich the fine lines 116 therebetween. A mask pattern 124 that covers the
フォトマスク上で密ピッチパターンの微細ライン112と疎ピッチパターンの微細ライン116の幅を等しい長さに形成している。
On the photomask, the fine pitch pattern
なお、図1では、密ピッチパターンおよび疎ピッチパターンでは複数の微細ラインが形成されるが、本実施例では微細ラインを代表してそれぞれ1本だけ示している。また、不要な部分を除去するための位相シフタ120、126は「0」および「π」のうちいずれであってもよい。
In FIG. 1, a plurality of fine lines are formed in the dense pitch pattern and the sparse pitch pattern, but in the present embodiment, only one fine line is shown as a representative. Further, the
本発明の二重露光フォトマスクは、上述したように、2枚のフォトマスクのうち、一方のフォトマスクには密ピッチパターン形成のためのパターンが形成され、疎ピッチパターン形成部位はマスキングされている。そして、他方のフォトマスクは疎ピッチパターン形成のためのパターンが形成され、密ピッチパターン形成部位はマスキングされている。 As described above, in the double exposure photomask of the present invention, a pattern for forming a dense pitch pattern is formed on one of the two photomasks, and a sparse pitch pattern forming portion is masked. Yes. The other photomask is formed with a pattern for forming a sparse pitch pattern, and the dense pitch pattern forming portion is masked.
そのため、第1のフォトマスク100を用いて露光処理を行うと密ピッチパターンがレジストに転写されるが、疎ピッチパターン形成領域のレジストは感光しない。また、第2のフォトマスク110を用いて露光処理を行うと疎ピッチパターンがレジストに転写されるが、密ピッチパターン形成領域のレジストは感光しない。そのため、密ピッチパターンと疎ピッチパターンのレジストパターンを別々に形成可能となる。
Therefore, when the exposure process is performed using the
次に、上記第1のフォトマスク100と第2のフォトマスク110を用いた露光方法について説明する。
Next, an exposure method using the
なお、露光条件は、光源波長193nm(ArF)、NA=0.73、σ=0.4とした。また、微細ライン112および微細ライン116の幅についてのレジストパターンの目標寸法を従来と同様に70nmとする。
The exposure conditions were a light source wavelength of 193 nm (ArF), NA = 0.73, and σ = 0.4. Further, the target dimension of the resist pattern with respect to the width of the
第1の露光処理として、密ピッチパターンの微細ライン112のレジストパターンが目標寸法になるように、露光量が25±2mJ/cm2となる露光条件に設定して第1のフォトマスク100を用いて露光する。その際、疎ピッチパターンの周辺では、位相シフタの配置が不十分のためにそのままレジストが残ってしまう部分が感光する。
As the first exposure process, the
続いて、第2の露光処理として、疎ピッチパターンの微細ライン116のレジストパターンが目標寸法になるように、露光量が20±2mJ/cm2の露光条件に設定して第2のフォトマスク110を用いて露光する。その際、密ピッチパターンの周辺では、位相シフタの配置が不十分のためにそのままレジストが残ってしまう部分が感光する。 Subsequently, as a second exposure process, the exposure amount is set to an exposure condition of 20 ± 2 mJ / cm 2 so that the resist pattern of the fine lines 116 of the sparse pitch pattern has a target dimension, and the second photomask 110 is set. To expose. At that time, in the vicinity of the dense pitch pattern, a portion where the resist remains as it is due to insufficient arrangement of the phase shifter is exposed.
その後、現像処理をすることで、図1の右側に示すように、密ピッチパターンの微細ライン112のレジストパターン113が目標通りの寸法に形成されるとともに、疎ピッチパターンの微細ライン116のレジストパターン117も目標通りの寸法に形成される。
Thereafter, by performing development processing, as shown on the right side of FIG. 1, the resist
本発明では、上述したように、1回目の露光処理と2回目の露光処理で、それぞれの微細ラインパターンが所望の寸法となるように露光量を設定しているため、種々のピッチの微細ラインパターンについて、全てのパターンのレジスト仕上がり寸法を等しい値に形成できる。 In the present invention, as described above, the exposure amount is set so that each fine line pattern has a desired dimension in the first exposure process and the second exposure process. With respect to the pattern, the resist finished dimensions of all the patterns can be formed to be equal values.
また、各ゲートパターン周辺の位相シフタの配置が不十分なためにそのままではレジストが残ってしまう領域については、密ピッチパターン周辺は2回目の露光時にトリミングし、疎ピッチパターン周辺は1回目の露光時にトリミングすることによって、レジストが残らない。 In addition, in the region where the resist remains if the phase shifters around the gate patterns are insufficiently arranged, the periphery of the dense pitch pattern is trimmed during the second exposure, and the periphery of the sparse pitch pattern is exposed for the first time. Sometimes trimming leaves no resist.
また、各ピッチにおいてフォトマスクに形成されるゲートパターンの寸法を同じにできるため、各ピッチについてパターンに対応した補正をかける必要がない。そのため、パターン設計の手間が従来よりも軽減する。 In addition, since the dimensions of the gate pattern formed on the photomask can be made the same at each pitch, it is not necessary to apply correction corresponding to the pattern for each pitch. Therefore, the time and effort for pattern design is reduced as compared with the conventional case.
また、フォトマスクの各パターン形成領域に位相シフタを設けているため、超解像技術を利用したパターンが形成可能となる。 In addition, since a phase shifter is provided in each pattern formation region of the photomask, a pattern using a super-resolution technique can be formed.
本実施例は、中間ピッチパターンをレジストに形成するために本発明の二重露光フォトマスクおよびその露光方法を適用したものである。 In this embodiment, the double exposure photomask of the present invention and its exposure method are applied to form an intermediate pitch pattern on a resist.
本実施例の二重露光フォトマスクについて説明する。 The double exposure photomask of this embodiment will be described.
図2は本発明の二重露光フォトマスクを用いてレジストパターンを形成するための露光方法を示す模式図である。ここでは、中間ピッチのゲートパターンの場合を示す。そして、中間ピッチパターンを形成する2本のゲートパターンのうち、図2の左側に形成する方を第1の微細ラインとし、図2の右側に形成する方を第2の微細ラインと称する。 FIG. 2 is a schematic view showing an exposure method for forming a resist pattern using the double exposure photomask of the present invention. Here, the case of a gate pattern with an intermediate pitch is shown. Of the two gate patterns forming the intermediate pitch pattern, the one formed on the left side in FIG. 2 is referred to as a first fine line, and the one formed on the right side in FIG. 2 is referred to as a second fine line.
図2に示すように、本実施例の二重露光フォトマスクは、第1の微細ライン152を形成するための第1のフォトマスク150と、第2の微細ライン162を形成するための第2のフォトマスク160とを有する。
As shown in FIG. 2, the double-exposure photomask of this embodiment has a first photomask 150 for forming the first
第1のフォトマスク150には、第1の微細ライン152が形成され、「0」と「π」の位相シフタ154が第1の微細ライン152を挟むように形成されている。第1のフォトマスク150における第2の微細ライン162形成部位は、その領域が感光しないように第2の微細ライン162形成部位を覆うマスキングパターン156が形成されている。また、第2の微細ライン162周辺の不要な部分を除去するための位相シフタ158が設けられている。
A first
第2のフォトマスク160には、第2に微細ライン162が形成され、「0」と「π」の位相シフタ164が第2の微細ライン162を挟むように形成されている。第2のフォトマスク160における第1の微細ライン152形成部位は、その領域が感光しないように第1の微細ライン152形成部位を覆うマスキングパターン166が形成されている。また、第1の微細ライン152周辺の不要な部分を除去するための位相シフタ168が設けられている。
A second fine line 162 is formed on the second photomask 160, and a phase shifter 164 of “0” and “π” is formed so as to sandwich the second fine line 162. A masking pattern 166 that covers the first
フォトマスク上で第1の微細ライン152と第2の微細ライン162の幅を等しい長さに形成している。
The first
上記第1のフォトマスク150と第2のフォトマスク160を用いた露光方法については、第1の露光処理および第2の露光処理の露光量を20〜25mJ/cm2とし、その他については実施例1と同様であるため、その詳細な説明を省略する。 About the exposure method using the said 1st photomask 150 and the said 2nd photomask 160, the exposure amount of a 1st exposure process and a 2nd exposure process shall be 20-25 mJ / cm < 2 >, and others are Examples. 1 is the same as in FIG.
実施例1で説明した露光方法を行うことにより、図2の右側に示すように、第1の微細ライン152のレジストパターン172と第2の微細ライン162のレジストパターン174は目標通りの寸法に仕上がる。これは、中間ピッチパターンはピッチが密ピッチと疎ピッチの間であることと一般的に露光量にマージンがあることのため、露光条件が密ピッチパターンと疎ピッチパターンのいずれの場合でも最適なレジスト寸法が形成されるためである。
By performing the exposure method described in the first embodiment, as shown on the right side of FIG. 2, the resist pattern 172 of the first
また、本実施例における中間ピッチパターンは疎ピッチのゲートパターンが複数並んだものとして考えることができる。そのため、実施例1のフォトマスクに本実施例の中間ピッチパターンを追加してもよい。この場合、第1の露光処理で密ピッチパターンを形成する露光条件で露光し、第2の露光処理で疎ピッチパターンを形成する露光条件で露光すれば、中間ピッチパターンのレジスト寸法も目標通りに仕上がる。 Further, the intermediate pitch pattern in this embodiment can be considered as a plurality of sparse pitch gate patterns arranged side by side. Therefore, the intermediate pitch pattern of this embodiment may be added to the photomask of Embodiment 1. In this case, if the exposure is performed under the exposure conditions for forming the dense pitch pattern in the first exposure process and the exposure conditions for forming the sparse pitch pattern in the second exposure process, the resist size of the intermediate pitch pattern is also as desired. Finished.
次に、実施例1および実施例2を組み合わせたパターンを有する、本発明の二重露光フォトマスクを用いた露光方法によるレジスト寸法のピッチ依存性について説明する。 Next, the pitch dependency of the resist dimension by the exposure method using the double exposure photomask of the present invention having a pattern obtained by combining Example 1 and Example 2 will be described.
図3はレジスト寸法のピッチ依存性を示すグラフである。露光条件は、光源波長193nm(ArF)、NA=0.73、σ=0.4である。また、微細ラインの幅についてのレジストパターンの目標寸法を70nmとしている。グラフの縦軸はレジスト寸法を示し、横軸はピッチを示す。 FIG. 3 is a graph showing the pitch dependence of resist dimensions. The exposure conditions are a light source wavelength of 193 nm (ArF), NA = 0.73, and σ = 0.4. Further, the target dimension of the resist pattern with respect to the width of the fine line is set to 70 nm. The vertical axis of the graph indicates resist dimensions, and the horizontal axis indicates pitch.
図3に示すように、ピッチが200nmより小さい密ピッチパターンでレジスト寸法が目標通りになっているだけでなく、ピッチが300nmより大きい疎ピッチパターンもほぼ目標の寸法に仕上がっている。また、従来の露光方法ではパターンが消失していた中間ピッチパターン(ピッチが200〜300nm)でもレジスト寸法がほぼ目標通りに仕上がっている。 As shown in FIG. 3, not only the resist dimensions are as intended with a dense pitch pattern with a pitch smaller than 200 nm, but also a sparse pitch pattern with a pitch larger than 300 nm is almost finished with a target dimension. In addition, the resist dimensions are finished almost according to the target even in an intermediate pitch pattern (pitch is 200 to 300 nm) which has disappeared in the conventional exposure method.
その理由は、第1の露光処理で露光量を密ピッチパターンに合わせて密ピッチパターンを形成し、第2の露光量で疎ピッチパターンを形成しており、また、中間ピッチパターンでは第1の露光処理および第2の露光処理のいずれの露光量でも目標寸法に仕上がるためである。 The reason is that the exposure amount is matched with the dense pitch pattern in the first exposure process to form the dense pitch pattern, the sparse pitch pattern is formed with the second exposure amount, and the intermediate pitch pattern is the first This is because both the exposure amount of the exposure process and the second exposure process are finished to the target dimension.
なお、実施例1および実施例2において、第1の露光処理と第2の露光処理の順番は逆であってもよい。また、密ピッチパターン、疎ピッチパターン、および中間ピッチパターンの組み合わせは上記実施例1と実施例2の場合に限られない。例えば、密ピッチパターンと中間ピッチパターンの組み合わせであってもよい。 In the first and second embodiments, the order of the first exposure process and the second exposure process may be reversed. The combination of the dense pitch pattern, the sparse pitch pattern, and the intermediate pitch pattern is not limited to the case of the first embodiment and the second embodiment. For example, a combination of a dense pitch pattern and an intermediate pitch pattern may be used.
また、ピッチを200nm以下、200〜300nm、および300nm以上の3つに分類したが、厳密に区分するものではない。一般的に露光工程における光源波長をλとし、レンズの開口数をNAとすると、解像度はk×(λ/NA)となる。解像度を用いて各ピッチを表わすと、密ピッチはkが0.8以下の値であり、中間ピッチはkが0.8よりも大きく1.3未満の値であり、疎ピッチはkが1.3以上の値となる。 Moreover, although pitch was classified into three, 200 nm or less, 200-300 nm, and 300 nm or more, it does not classify strictly. In general, when the light source wavelength in the exposure process is λ and the numerical aperture of the lens is NA, the resolution is k × (λ / NA). Representing each pitch using resolution, the fine pitch is a value where k is 0.8 or less, the intermediate pitch is a value where k is greater than 0.8 and less than 1.3, and the sparse pitch is 1 where k is 1. .3 or more.
また、中間ピッチと疎ピッチと分けていたが、実施例2で説明したように、中間ピッチも疎ピッチとして形成可能なため、ピッチが密ピッチよりも大きければ疎ピッチとしてもよい。この場合、解像度「k×(λ/NA)」において、密ピッチはkが0.8以下の値であり、疎ピッチはkが0.8よりも大きい値となる。 Further, although the intermediate pitch and the sparse pitch are separated, as described in the second embodiment, the intermediate pitch can be formed as a sparse pitch. Therefore, if the pitch is larger than the dense pitch, the sparse pitch may be used. In this case, in the resolution “k × (λ / NA)”, the dense pitch is a value where k is 0.8 or less, and the sparse pitch is a value where k is larger than 0.8.
また、ゲートパターン形成のために位相シフタを設けて、ゲートパターン形成領域を位相シフトマスクの構造にしていたが、位相シフタを設けなくてもよい。 Further, although the phase shifter is provided for forming the gate pattern and the gate pattern forming region has the structure of the phase shift mask, the phase shifter may not be provided.
100、150 第1のフォトマスク
110、160 第2のフォトマスク
112、116 微細ライン
113、117 レジストパターン
114、120、122、126 位相シフタ
118、124 マスキングパターン
152 第1の微細ライン
154、158、164、168 位相シフタ
156、166 マスキングパターン
162 第2の微細ライン
172、174 レジストパターン
400 位相シフトマスク
410 トリムマスク
412 微細ライン
414 開口部
100, 150 First photomask 110, 160
Claims (5)
前記密ピッチパターンが形成され、前記疎ピッチパターン形成部位がマスキングされた第1のフォトマスクと、
前記疎ピッチパターンが形成され、前記密ピッチパターン形成部位がマスキングされた第2のフォトマスクと、
を有する二重露光フォトマスク。 A double-exposure photomask used in an exposure process for forming a dense pitch pattern to be a predetermined pitch pattern and a sparse pitch pattern having a larger pitch than the dense pitch pattern on a resist,
A first photomask in which the dense pitch pattern is formed and the sparse pitch pattern forming portion is masked;
A second photomask in which the sparse pitch pattern is formed and the dense pitch pattern formation site is masked;
A double exposure photomask.
前記密ピッチパターンのピッチは前記kが0.8以下の値であり、
前記疎ピッチパターンのピッチは前記kが0.8よりも大きい値である請求項2または3記載の二重露光フォトマスク。 When the light source wavelength of the exposure process in the exposure step is λ, the numerical aperture of the lens is NA, and the pitch is represented by a resolution represented by k × (λ / NA),
The pitch of the dense pitch pattern is such that k is 0.8 or less,
4. The double exposure photomask according to claim 2, wherein the pitch of the sparse pitch pattern is such that k is larger than 0.8.
前記第1のフォトマスクで前記密ピッチパターンを目標寸法に前記レジストに形成するための露光量で露光するステップと、
前記第2のフォトマスクで前記疎ピッチパターンを目標寸法に前記レジストに形成するための露光量で露光するステップとを有する露光方法。
An exposure method using the double exposure photomask according to any one of claims 1 to 4,
Exposing the dense pitch pattern to a target dimension with an exposure amount for forming the resist with the first photomask; and
Exposing with the exposure amount for forming the sparse pitch pattern on the resist to a target dimension with the second photomask.
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