JP2005266025A - ハーフトーン型位相シフトマスク、露光方法及び露光装置 - Google Patents
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Abstract
【構成】 ハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、透明基板103と、透過光が透過する開口部150を設けて前記透明基板103上に形成され、前記開口部150を透過する透過光の位相を180度反転させるハーフトーン位相シフト膜101と、前記ハーフトーン位相シフト膜101を透過する透過光の位相を180度反転させる膜で構成され、前記ハーフトーン位相シフト膜101と前記開口部150との境界から所定の距離離れた前記ハーフトーン位相シフト膜101領域内にドット状に形成された膜102とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
図10(a)では、従来ハーフトーン位相シフトマスクの断面構造を示している。図10(b)では、従来ハーフトーン位相シフトマスクの平面図を示している。
従来のハーフトーン位相シフトマスクは、透明基板103上に選択的にハーフトーン位相シフト膜101を形成した構造を有する(例えば、特許文献1参照)。
D=λ/2(n−1)
図11(a)は従来ハーフトーン位相シフトマスクの断面構造、図11(b)は従来ハーフトーン位相シフトマスクの平面図、図11(c)はシミュレーションにより求めた光強度分布を示している。ハーフトーン位相シフト膜101を透過した光と、ハーフトーン位相シフト膜101の開口で形成された透過領域からの回折光とが重なり合い、ホールパターンの脇にサイドローブが発生する。図11(d)は、上記と同様に、5%の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜で形成された一辺が100nmの正方形の孤立ホールパターンについて、波長157nmの露光光を用いた場合のフォトレジスト形状をシミュレーションにて求めた結果である。図11(c)に示した光強度分布の、ホールパターンの脇のサイドローブが転写され、フォトレジストの膜減りが発生することがわかる。
図12では、転写像のエッジ近傍において光強度が強調される現象が生じないようにして、転写レジストパターンの側壁形状の劣化を防止することを目的として、透明基板上に形成した半遮光膜2を有するハーフトーン位相シフトマスクにおいて、光透過領域4と半遮光膜2との境界に沿って、半遮光膜2内に、透明基板面を露出させた微小サイズの光補正用パターン3を配列して微小の光を透過させている(例えば、特許文献2参照)。
透明基板と、
透過光が透過する開口部を設けて前記透明基板上に形成され、前記開口部を透過する透過光の位相を180度反転させる半透明膜と、
前記半透明膜を透過する透過光の位相を180度反転させる第2の半透明膜と前記半透明膜を透過する透過光を遮光する遮光膜とのいずれかで構成され、前記半透明膜と前記開口部との境界から所定の距離離れた前記半透明膜領域内にドット状に形成されたドット膜と、
を備えたことを特徴とする。
透過領域を透過した第1の露光光と、
前記透過領域を透過する透過光の位相と180度反転させる第1の半透過領域を透過した第2の露光光と、
前記第1の半透過領域と前記透過領域との境界から所定の距離離れた前記第1の半透過領域内で、前記第1の半透過領域と位相が180度反転するドット状の第2の半透過領域を透過した第3の露光光と、
を用いて半導体基板を露光することを特徴とする。
透過領域を透過した第1の露光光と、
前記透過領域を透過する透過光の位相と180度反転させる半透過領域を透過し、前記半透過領域と前記透過領域との境界から所定の距離離れた前記半透過領域内でドット状の遮光領域で遮光された第2の露光光と、
を用いて半導体基板を露光することを特徴とする。
所定のパターンが形成された、露光光が透過する透過部と、
前記透過部と隣接して設けられ、前記透過部を透過する露光光と位相が180度反転した露光光が半透過する半透過部と、
前記透過部と前記半透過部との境界から所定の距離離れた前記半透過部内に光軸方向から見た場合にドット状に形成され、前記半透過部を透過する露光光の位相の180度反転と前記半透過部を透過する露光光の遮光とのいずれかをおこなうドット部と、
を備えたことを特徴とする。
図1は、実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスクの断面構造および平面図を示す図である。
図1において、図1(a)では、ハーフトーン位相シフトマスクの断面構造が示されている。図1(b)では、ハーフトーン位相シフトマスクの平面図が示されている。
ハーフトーン位相シフトマスクは、半透明膜の一例としての透過光の位相を180°反転させるハーフトーン位相シフト膜101で形成されたホールパターンである開口部150の脇に、ハーフトーン位相シフト膜101に対して逆位相すなわち位相0°のドット膜の一例としての膜102で形成されたドットパターンを格子状に配置した。言い換えれば、位相0°のドット膜をホールパターンである開口部150の脇に配置した。位相0°の膜102の膜厚Dは、露光波長をλ、膜102の屈折率をnとすると、次式で表される。
D=2Nλ/(n−1) N:整数
図2(a)は実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスクの断面構造を示している。図2(b)は実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスクの平面図を示している。図2(c)はシミュレーションにより求めた光強度分布を示す。位相180°のハーフトーン位相シフト膜101を透過した光と、位相0°の膜102を透過した光が相殺され、ホールパターン脇のサイドローブの光強度が抑えられる。
また、図2(d)は、実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスクを使用し、波長157nmの露光光を用いた場合のフォトレジストの断面形状をシミュレーションにて求めた結果を示している。5%の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜101で形成された一辺が100nmの正方形のホールパターンにおいて、ドットパターンを格子状に配置した新規ハーフトーン位相シフトマスクを使用した。ドットパターンは、ホールパターンエッジから80nmの位置に、15%の透過率を有する位相0°の膜102で形成した幅30nmの正方形のドットパターンであり、ドットパターンを格子状に所定の間隔で配置した新規ハーフトーン位相シフトマスクを使用することにより、サイドローブの光強度が抑えられ、フォトレジストの膜減りは発生せず、良好な形状となる。
図3において、本実施の形態では、ハーフトーン位相シフト膜101を成膜するハーフトーン膜成膜工程(S302)、エッチングストッパ膜を成膜するエッチングストッパ膜成膜工程(S304)、電子線レジストを塗布する電子線レジスト塗布工程(S306)、電子線レジストを電子ビームで描画する電子ビーム描画工程(S308)、描画された電子線レジストを現像する現像工程(S310)、エッチングストッパ膜をエッチングするエッチングストッパ膜エッチング工程(S312)、ハーフトーン位相シフト膜101をエッチングするハーフトーン膜エッチング工程(S314)、電子線レジストを除去する電子線レジスト除去工程(S316)、膜102を成膜する膜102成膜工程(S318)、電子線レジストを塗布する電子線レジスト塗布工程(S320)、電子線レジストを電子ビームで描画する電子ビーム描画工程(S322)、描画された電子線レジストを現像する現像工程(S324)、膜102をエッチングする膜102エッチング工程(S326)、電子線レジストを除去する電子線レジスト除去工程(S328)、エッチバック工程(S330)、さらに、次のエッチバック工程(S332)という一連の工程を実施する。
図4では、図3のハーフトーン膜成膜工程(S302)から膜102を成膜する膜102成膜工程(S318)までを示している。それ以降の工程は後述する。
図5では、図3の電子線レジスト塗布工程(S320)からエッチバック工程(S332)までを示している。
透明基板103の透過率が90%であるため、図6では、0〜90%の範囲でデータを示している。ここでは、5%の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜101で形成された一辺が100nmの正方形のホールパターンにおいて、ホールパターンエッジから80nmの位置に、15%の透過率を有する位相0°の膜102で形成した幅30nmのドットパターンを格子状に配置したハーフトーン位相シフトマスクを使用し、波長157nmの露光光を用いた場合のデータを示している。図6に示されるように、ハーフトーン位相シフトマスクに適用される膜102の透過率によって異なるが、従来のハーフトーン位相シフトマスクに比べ、フォーカスマージンは最大約19%向上し、ホールパターン脇のサイドローブの光強度は最大約20%まで抑制することができる。また、図6に示されるように、ハーフトーン位相シフトマスクに適用される膜102の透過率は、0〜90%の範囲にすることで効果を得ることができる。
図6のデータより、ホールパターン脇の残しパターン部に配置する膜102の光透過率は0〜90%で良いので、光透過率0%に設定する場合は、図7(a)に示すように、ハーフトーン位相シフト膜101で形成されたホールパターン間の残しパターンの中央にドット状に形成された遮光膜110を挿入しても、図7(b)に示すように、ホールパターン間の残しパターンの上層にドット状に形成された遮光膜110を配置しても、図7(c)に示すように、ホールパターン間の残しパターンの下層にドット状に形成された遮光膜110を配置しても良い。光強度0%に設定する場合の遮光膜110の材料としては、上述したCr等が有効である。
本実施の形態1においては、ドットパターンの膜102或いは遮光膜110が、正方形のドットパターンについて説明したが、これに限るものではない。図8に示すように長方形であってもよいし、円形、三角形等であっても構わない。また、ドットパターンの膜102或いは遮光膜110は、同一ピッチで配列されているが、これに限るものではない。また、透過領域となる開口部150のホールパターン1つに対して、ドットパターンの膜102,110の個数も限定されるものではない。サイドロープが発生するのが、透過領域となる開口部150のホールパターンのエッジから150nm付近と考えられるので、上述したように、ホールパターンの端からの距離が50〜100nm程度からサイドロープが発生する150nm付近を含めるようにホールパターンの端からの距離が200nm程度までをドットパターンの膜102,110が配置されるのが望ましい。また、ホールパターンの端からの距離が200nm以降についてもドットパターンの膜102,110を所定の距離をおいて敷き詰めてもよい。言い換えれば、前記ドット膜を、前記半透明膜と前記開口部との境界から所定の距離離れた前記半透明膜領域の全面に所定の間隔で複数配列してもよい。敷き詰めることにより、レジストの荒れを防止することができる。
露光装置400は、照明光学系410とマスク420と投影光学系430とウエハステージ450とを備えている。マスク420には、本実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスクを用いている。また、ウエハステージ450には、半導体基板440を配置している。図示していない光源からレーザー401が照射され、照明光学系410を通過して、マスク420を照射する。レーザー401としては、例えば、KrFレーザー、ArFレーザー、F2レーザー等が挙げられる。また、他の露光光源であってもよい。照射されたマスク420内では、透過領域である透過部426を透過した露光光421と、前記透過領域を透過する透過光の位相と180度反転させる半透過領域であるハーフトーン位相シフト膜101で形成された半透過部427を半透過した露光光422と、前記半透過領域と前記透過領域との境界から所定の距離離れた前記半透過領域内で、前記半透過領域と位相が180度反転し光軸方向から見た場合にドット状に形成された半透過領域である膜102で形成されたドット部428を透過した露光光423とが生じている。そして、露光光421と露光光422と露光光423とが互いに影響し合いながら投影光学系430を通過してウエハステージ450に配置された基板440を露光する。
3 光補正用パターン
4 光透過領域
101 ハーフトーン位相シフト膜
102,110 膜
103 透明基板
104 電子線
105 電子線レジスト
106 エッチングストッパ膜
150 開口部
400 露光装置
401 レーザー
410 照明光学系
420 マスク
421,422,423 露光光
426 透過部
427 半透過部
428 ドット部
430 投影光学系
440 基板
450 ウエハステージ
Claims (5)
- 透明基板と、
透過光が透過する開口部を設けて前記透明基板上に形成され、前記開口部を透過する透過光の位相を180度反転させる半透明膜と、
前記半透明膜を透過する透過光の位相を180度反転させる第2の半透明膜と前記半透明膜を透過する透過光を遮光する遮光膜とのいずれかで構成され、前記半透明膜と前記開口部との境界から所定の距離離れた前記半透明膜領域内にドット状に形成されたドット膜と、
を備えたことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。 - 前記ドット膜は、前記半透明膜と前記開口部との境界から所定の距離離れた前記半透明膜領域の全面に所定の間隔で複数配列されたことを特徴とする請求項1記載のハーフトーン型位相シフトマスク。
- 透過領域を透過した第1の露光光と、
前記透過領域を透過する透過光の位相と180度反転させる第1の半透過領域を透過した第2の露光光と、
前記第1の半透過領域と前記透過領域との境界から所定の距離離れた前記第1の半透過領域内で、前記第1の半透過領域と位相が180度反転するドット状の第2の半透過領域を透過した第3の露光光と、
を用いて半導体基板を露光することを特徴とする露光方法。 - 透過領域を透過した第1の露光光と、
前記透過領域を透過する透過光の位相と180度反転させる半透過領域を透過し、前記半透過領域と前記透過領域との境界から所定の距離離れた前記半透過領域内でドット状の遮光領域で遮光された第2の露光光と、
を用いて半導体基板を露光することを特徴とする露光方法。 - 所定のパターンが形成された、露光光が透過する透過部と、
前記透過部と隣接して設けられ、前記透過部を透過する露光光と位相が180度反転した露光光が半透過する半透過部と、
前記透過部と前記半透過部との境界から所定の距離離れた前記半透過部内に光軸方向から見た場合にドット状に形成され、前記半透過部を透過する露光光の位相の180度反転と前記半透過部を透過する露光光の遮光とのいずれかをおこなうドット部と、
を備えたことを特徴とする露光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004075546A JP2005266025A (ja) | 2004-03-17 | 2004-03-17 | ハーフトーン型位相シフトマスク、露光方法及び露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004075546A JP2005266025A (ja) | 2004-03-17 | 2004-03-17 | ハーフトーン型位相シフトマスク、露光方法及び露光装置 |
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JP2005266025A true JP2005266025A (ja) | 2005-09-29 |
Family
ID=35090680
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004075546A Pending JP2005266025A (ja) | 2004-03-17 | 2004-03-17 | ハーフトーン型位相シフトマスク、露光方法及び露光装置 |
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JP (1) | JP2005266025A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008252092A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィシステムおよびデバイス製造方法 |
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-
2004
- 2004-03-17 JP JP2004075546A patent/JP2005266025A/ja active Pending
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