JP2006330635A - Photomask and exposure method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photomask with which a line width error in transferring caused by an MEEF (Mask Effective Error Factor) is reduced. <P>SOLUTION: A main light attenuating layer 12, an intermediate layer 14, and a sub-light attenuating layer 13 are sequentially formed on a substrate 11. The main light attenuating layer 12 includes openings A1-A4 and the main light attenuating portions M1-M3 arranged corresponding to an original pattern, the intermediate layer 14 includes spacer layers SP and height controlling layers HC, and the sub-light attenuating layer 13 includes sub-light attenuating portions S1-S4 placed on the openings A1-A4 and etching stopper layers ES between them. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば半導体素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶ディスプレイ等の表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスを製造するためのリソグラフィ工程で、原版パターンを基板上に転写するために使用されるフォトマスクに関する。さらに本発明は、フォトマスクを用いる露光技術に関する。   The present invention is used to transfer an original pattern onto a substrate in a lithography process for manufacturing various devices such as a semiconductor element, an imaging element (CCD, etc.), a display element such as a liquid crystal display, or a thin film magnetic head. Relates to a photomask. The present invention further relates to an exposure technique using a photomask.

従来より、例えばＣＰＵやＤＲＡＭ等の半導体素子を製造するためのリソグラフィ工程中で、ステッパー等の一括露光型の投影露光装置又はスキャニングステッパー等の走査露光型の投影露光装置（走査型露光装置）等を用いて、レチクル等のフォトマスクのパターンが投影光学系を介して基板（感応基板）としての感光材料が塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に転写されている。従来の通常のフォトマスクは、ガラス基板上に金属膜等の遮光層を形成した後、転写すべき回路パターンに合わせてその遮光層を電子線描画装置等を用いてパターニングすることによって製造されていた。   Conventionally, for example, in a lithography process for manufacturing a semiconductor element such as a CPU or DRAM, a batch exposure type projection exposure apparatus such as a stepper or a scanning exposure type projection exposure apparatus (scanning exposure apparatus) such as a scanning stepper, etc. The pattern of a photomask such as a reticle is transferred onto a wafer (or glass plate or the like) coated with a photosensitive material as a substrate (sensitive substrate) through a projection optical system. Conventional ordinary photomasks are manufactured by forming a light-shielding layer such as a metal film on a glass substrate and then patterning the light-shielding layer using an electron beam drawing apparatus or the like according to the circuit pattern to be transferred. It was.

近年は、半導体素子の微細化に応じて解像度を高めるために、ハーフトーンマスク又は減衰型位相シフトマスク（Attenuated Phase Shift Mask)が実用化されている。前者のハーフトーンマスクは、遮光層の遮光効果を弱め、光減衰層としたものである。後者の減衰型位相シフトマスクは、その光減衰層に位相反転効果を持たせるか、又は光減衰層とは別に位相反転層を付加したものである（例えば、特許文献１参照）。さらに、ハーフトーンマスクにおいては、光減衰層とは別に完全に光を遮る遮光パターンを用いたトライ・レベル・マスク（Tri-Level-Mask）もあるが、このマスクにおいては、転写用のパターンは光透過部（減衰層なし、かつ遮光層なし）、光減衰部（減衰層あり、かつ遮光層なし）、及び遮光部（減衰層任意、かつ遮光層あり）の組合わせにより形成される。さらに別種の位相シフトマスクも存在するが、その全てがパターン転写に用いられる遮光層としては基本的に一層の遮光層又は光減衰層のみを有する。
特開平７−２８１４１３号公報 In recent years, a halftone mask or an attenuated phase shift mask has been put into practical use in order to increase the resolution in accordance with the miniaturization of semiconductor elements. The former halftone mask is a light attenuation layer that weakens the light shielding effect of the light shielding layer. In the latter attenuation type phase shift mask, the optical attenuation layer has a phase inversion effect, or a phase inversion layer is added separately from the optical attenuation layer (see, for example, Patent Document 1). Furthermore, in the halftone mask, there is also a tri-level mask (Tri-Level-Mask) that uses a light-shielding pattern that completely blocks light apart from the light attenuating layer. It is formed by a combination of a light transmission part (no attenuation layer and no light shielding layer), a light attenuation part (with attenuation layer and no light shielding layer), and a light shielding part (any attenuation layer and with a light shielding layer). Further, there are other types of phase shift masks, but all of them basically have only one light shielding layer or light attenuation layer as the light shielding layer used for pattern transfer.
JP-A-7-281413

近年の半導体素子の回路パターンの微細化に伴い、マスク製造誤差がウエハ上への転写の際の線幅誤差（例えば感光材料を現像して得られるパターンの線幅の誤差）に与える影響を小さくすることが求められている。これは許容される線幅誤差が小さくなっていることや、マスク上の線幅誤差がウエハ上に転写されるときに拡大される割合であるＭＥＥＦ（Mask Effective Error Factor)が増大していることによる。そのＭＥＥＦの要因は、マスク上における開口幅が大きな開口パターンからと開口幅が小さな開口パターンからとでは、回折光の出方が異なり、大きな開口パターンの方が小さな開口パターンに比べて強い回折光を発生し、また回折角が小さな回折光の成分の方が回折角が大きな回折光の成分に比べて相対的に強くなることによる。その結果、投影光学系を介して得られた像に関しては、大きな開口パターンの方が小さな開口パターンより明るい像を作るために、小さな開口のパターンに比べて大きな開口パターンの転写の際の線幅誤差が大きくなる。   With the recent miniaturization of circuit patterns of semiconductor elements, the influence of mask manufacturing errors on line width errors (for example, line width errors of patterns obtained by developing photosensitive materials) during transfer onto a wafer is reduced. It is requested to do. This is because the allowable line width error is small, and the MEEF (Mask Effective Error Factor), which is the rate at which the line width error on the mask is enlarged when transferred onto the wafer, is increasing. by. The cause of MEEF is that diffracted light is emitted differently from an opening pattern having a large opening width on the mask and from an opening pattern having a small opening width, and the diffracted light having a larger opening pattern is stronger than the smaller opening pattern. This is because the diffracted light component having a small diffraction angle is relatively stronger than the diffracted light component having a large diffraction angle. As a result, for images obtained via the projection optics, the line width when transferring large aperture patterns is larger than that of small aperture patterns in order to produce a brighter image with larger aperture patterns. The error increases.

本発明は斯かる点に鑑み、例えばＭＥＥＦに起因するような転写の際の線幅誤差を低減できるフォトマスクを提供することを第１の目的とする。
さらに本発明は、転写の際の線幅誤差を低減できる露光技術を提供することを第２の目的とする。 In view of such a point, the present invention has a first object to provide a photomask capable of reducing a line width error during transfer such as that caused by MEEF.
Furthermore, a second object of the present invention is to provide an exposure technique capable of reducing a line width error during transfer.

本発明による第１のフォトマスクは、パターンを転写するためのフォトマスクにおいて、そのパターンに対応して配置される光透過部（Ａ１〜Ａ４）と光減衰部（Ｍ１〜Ｍ３）とを含む光減衰層（１２）と、その光減衰層におけるその光透過部の広さに応じてその光透過部の減光量を制御する減光量制御層（１３；１３Ａ；１３Ｂ）とを有するものである。   A first photomask according to the present invention is a photomask for transferring a pattern, and includes light transmitting portions (A1 to A4) and light attenuating portions (M1 to M3) arranged corresponding to the pattern. It has an attenuation layer (12) and a light reduction control layer (13; 13A; 13B) for controlling the amount of light reduction of the light transmission part according to the width of the light transmission part in the light attenuation layer.

斯かる本発明によれば、その光減衰層中の例えば広い光透過部ほどその減光量制御層における減光量を多くしておくことによって、そのフォトマスクのパターンの像を転写したときに、その広い光透過部の像の明るさが低下する。従って、ＭＥＥＦに起因する転写の際の線幅誤差が低減できる。
本発明による第２のフォトマスクは、パターンを転写するためのフォトマスクにおいて、そのパターンに対応して配置される光透過部（Ａ１〜Ａ４）と光減衰部（Ｍ１〜Ｍ３）とを含む第１の光減衰層（１２）と、その第１の光減衰層のその光透過部と実質的に同一位置に配置される光減衰部（Ｓ１〜Ｓ４；Ｓ１１〜Ｓ４１）を含む第２の光減衰層（１３；１３Ａ；１３Ｂ）とを有するものである。 According to the present invention, when the image of the pattern of the photomask is transferred by increasing the amount of light reduction in the light reduction control layer, for example, the wider light transmission portion in the light attenuation layer. The brightness of the image of the wide light transmission part decreases. Therefore, the line width error at the time of transfer due to MEEF can be reduced.
A second photomask according to the present invention is a photomask for transferring a pattern, and includes a light transmitting portion (A1 to A4) and a light attenuating portion (M1 to M3) arranged corresponding to the pattern. Second light including one light attenuating layer (12) and light attenuating portions (S1 to S4; S11 to S41) disposed at substantially the same position as the light transmitting portion of the first light attenuating layer. And an attenuation layer (13; 13A; 13B).

本発明において、その第１の光減衰層中の例えば広い光透過部ほど、その第２の光減衰層において実質的に同一位置にある光減衰部での減光量を多くしておくことによって、そのフォトマスクのパターンの像を転写したときに、その広い光透過部の像の明るさが低下する。従って、ＭＥＥＦに起因する転写の際の線幅誤差が低減できる。
なお、その第２の光減衰層の光減衰部における減光量は、一例としてこの光減衰部の大きさ、透過率、及び厚さを調整することで制御できる。 In the present invention, for example, the wider the light transmission portion in the first light attenuation layer, the greater the amount of light reduction at the light attenuation portion at the same position in the second light attenuation layer, When the image of the pattern of the photomask is transferred, the brightness of the image of the wide light transmission portion is lowered. Therefore, the line width error at the time of transfer due to MEEF can be reduced.
Note that the amount of light reduction in the light attenuation portion of the second light attenuation layer can be controlled by adjusting the size, transmittance, and thickness of the light attenuation portion as an example.

この発明において、その第１の光減衰層の光減衰部の減衰率とその第２の光減衰層の光減衰部の減衰率とが異なってもよい。このとき、例えばその第１の光減衰層の光減衰部の減衰率を転写対象のパターンに応じて定めた後、転写の際の線幅誤差が最小になるようにその第２の光減衰層の光減衰部の減衰率を定めることができる。
また、一例として、その第１の光減衰層のその光減衰部のうちの最小の幅をＬ、その第１の光減衰層とその第２の光減衰層との間隔をＤ、そのフォトマスクが照明される露光ビームの開口半角をθとしたとき、次の関係が成立する。 In the present invention, the attenuation factor of the light attenuation part of the first light attenuation layer may be different from the attenuation factor of the light attenuation part of the second light attenuation layer. At this time, for example, after the attenuation rate of the light attenuation portion of the first light attenuation layer is determined according to the pattern to be transferred, the second light attenuation layer is set so that the line width error at the time of transfer is minimized. The attenuation factor of the light attenuating portion can be determined.
Also, as an example, the minimum width of the light attenuation portion of the first light attenuation layer is L, the distance between the first light attenuation layer and the second light attenuation layer is D, and the photomask. When the half angle of the aperture of the exposure beam that is illuminated is θ, the following relationship is established.

Ｄ・ｔａｎθ≦Ｌ …（１）
この条件を超えて間隔Ｄが大きくなると、その第１の光減衰層中の隣接する光透過部からの露光ビームの０次光がその第２の光減衰層中の光減衰部に入射するようになる。従って、隣接するパターンの影響によって、線幅誤差の低減効果が小さくなる。
また、一例として、その第１の光減衰層とその第２の光減衰層との間隔は０〜３μｍである。通常の露光条件であれば、これによって（１）式の条件が満たされるため、線幅誤差が低減される。 D · tan θ ≦ L (1)
When the distance D exceeds this condition, the zero-order light of the exposure beam from the adjacent light transmitting portion in the first light attenuation layer is incident on the light attenuation portion in the second light attenuation layer. become. Therefore, the effect of reducing the line width error is reduced by the influence of adjacent patterns.
As an example, the distance between the first light attenuation layer and the second light attenuation layer is 0 to 3 μm. With normal exposure conditions, this satisfies the condition of equation (1), thereby reducing the line width error.

また、その第１の光減衰層のその光透過部に対してその第２の光減衰層のその光減衰部の大きさが実質的に等しいか、又は一定の面積だけ小さくてもよい。その第１の光減衰層の光透過部に対してその第２の光減衰層の光減衰部の大きさが実質的に等しい場合には、フォトマスクの製造が容易である。一方、その第１の光減衰層の光透過部に対してその第２の光減衰層の光減衰部が一定の面積だけ小さい場合には、その小さくなる面積を最適化することによって、線幅誤差をさらに小さくすることが可能である。   Further, the size of the light attenuating portion of the second light attenuating layer may be substantially equal to or smaller than the light transmitting portion of the first light attenuating layer by a certain area. When the size of the light attenuation portion of the second light attenuation layer is substantially equal to the light transmission portion of the first light attenuation layer, the photomask can be easily manufactured. On the other hand, when the light attenuating portion of the second light attenuating layer is smaller than the light transmitting portion of the first light attenuating layer by a certain area, the line width is optimized by optimizing the smaller area. The error can be further reduced.

次に、本発明による露光方法は、パターンを基板（Ｗ）上に露光する露光方法において、そのパターンに対応して配置される光透過部（Ａ１〜Ａ４）と光減衰部（Ｍ１〜Ｍ３）とを含む光減衰層（１２）を露光ビームで照明し、そのマスクのその光透過部の広さに応じてその光透過部の減光量を制御するものである。
この露光方法によれば、その光減衰層において例えば広い光透過部ほどその減光量を多くすることによって、その広い光透過部の像の明るさが低下する。従って、ＭＥＥＦに起因する転写の際の線幅誤差が低減できる。 Next, the exposure method according to the present invention is an exposure method in which a pattern is exposed on a substrate (W), and a light transmitting portion (A1 to A4) and a light attenuating portion (M1 to M3) arranged corresponding to the pattern. The light attenuating layer (12) including the above is illuminated with an exposure beam, and the light reduction amount of the light transmitting portion is controlled according to the width of the light transmitting portion of the mask.
According to this exposure method, the brightness of the image of the wide light transmitting portion is reduced by increasing the amount of light reduction in the light attenuating layer, for example, the wider the light transmitting portion. Therefore, the line width error at the time of transfer due to MEEF can be reduced.

この場合、そのマスクの光透過部の広さに応じてその光透過部の減光量を制御する減光量制御層（１３；１３Ａ；１３Ｂ）を用いるとともに、その光減衰層の光減衰部のうちの最小の幅をＬ、その光減衰層とその減光量制御層との間隔をＤ、その露光ビームの開口半角をθとしたとき、上記の（１）式の関係が成立してもよい。これによって、線幅誤差を大きく低減できる。   In this case, the light attenuation control layer (13; 13A; 13B) for controlling the light attenuation of the light transmission portion according to the width of the light transmission portion of the mask is used, and among the light attenuation portions of the light attenuation layer, Where L is the minimum width, D is the distance between the light attenuation layer and the light attenuation control layer, and θ is the half angle of the aperture of the exposure beam. Thereby, the line width error can be greatly reduced.

本発明のフォトマスクによれば、パターンの像を転写する際に、光減衰層（第１の光減衰層）の光透過部の像の明るさを制御できるため、ＭＥＥＦ（Mask Effective Error Factor)に起因する転写の際の線幅誤差を低減することができる。
また、本発明の露光方法によれば、光減衰層の光透過部の像の明るさを制御できるため、転写の際の線幅誤差を低減することができる。 According to the photomask of the present invention, when transferring a pattern image, the brightness of the image of the light transmission part of the light attenuation layer (first light attenuation layer) can be controlled. Therefore, MEEF (Mask Effective Error Factor) It is possible to reduce the line width error during transfer due to the above.
Further, according to the exposure method of the present invention, the brightness of the image of the light transmission portion of the light attenuation layer can be controlled, so that the line width error during transfer can be reduced.

以下、本発明の第１の実施形態につき図１を参照して説明する。本例のフォトマスクは、投影露光装置において、転写用のパターン（原版パターン）が形成されたレチクル等のマスクとして使用できるものである。
図１は、本例のフォトマスク１０の一部をその厚さ方向及び横方向に拡大して示す断面図であり、この図１において、フォトマスク１０は基板１１の表面であるパターン面（図１では下面）に順次、原版パターンに対応する主光減衰層１２（光減衰層又は第１の光減衰層）、中間層１４、及び副光減衰層１３（減光量制御層又は第２の光減衰層）が積層されている。なお、本例の原版パターンは、横方向（図１の紙面に平行な方向）の幅が小さく、かつ縦方向（図１の紙面に垂直な方向）の長さが比較的長くほぼ均一な多数の線状パターンを横方向に配列した密集パターンであるとする。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The photomask of this example can be used as a mask for a reticle or the like on which a transfer pattern (original pattern) is formed in a projection exposure apparatus.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a part of the photomask 10 of the present example in an enlarged manner in the thickness direction and in the lateral direction. In FIG. 1, the photomask 10 is a pattern surface (surface of FIG. In FIG. 1, the main light attenuating layer 12 (light attenuating layer or first light attenuating layer), the intermediate layer 14 and the auxiliary light attenuating layer 13 (reduced light quantity control layer or second light) corresponding to the original pattern are sequentially arranged on the lower surface. Attenuating layer) is laminated. The original pattern in this example has a small width in the horizontal direction (direction parallel to the paper surface in FIG. 1) and a relatively long length in the vertical direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1). Are linear patterns arranged in a horizontal direction.

この構成において、基板１１は、フォトマスク１０のパターンを露光する際に使用される露光ビームとしての露光光（例えばＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）若しくはＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）等のエキシマレーザ光、Ｆ2 レーザ光（波長１５７ｎｍ）、又は水銀ランプの輝線等）を透過する石英、フッ素等の所定の不純物を含む石英、又は蛍石（ＣａＦ2)等の光学材料から形成されたガラス基板である。露光時には、一例として基板１１のパターンが形成されていない面（図１では上方の面）から露光光ＩＬが照射される。 In this configuration, the substrate 11 has an exposure beam (ex. Excimer laser beam such as KrF (wavelength 248 nm) or ArF (wavelength 193 nm)) or F 2 laser beam as an exposure beam used when exposing the pattern of the photomask 10. It is a glass substrate formed of an optical material such as quartz that transmits (wavelength 157 nm) or a mercury lamp emission line, quartz containing a predetermined impurity such as fluorine, or fluorite (CaF 2 ). At the time of exposure, exposure light IL is irradiated from the surface (upper surface in FIG. 1) on which the pattern of substrate 11 is not formed as an example.

図１において、基板１１上の主光減衰層１２は、原版パターンの遮光部に対応する領域にそれぞれ厚さ１００ｎｍ程度の遮光膜（又はハーフトーン膜）よりなる主光減衰部Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３（光減衰部）を設け、その原版パターンの透過部に対応する領域をそれぞれ開口部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４（光透過部）としたものである。ただし、開口部Ａ１〜Ａ４には、中間層１４と同じ材料が充填されている。主光減衰部Ｍ１〜Ｍ３の材料の一例は、遮光膜の場合にはクロム（Ｃｒ）等の金属膜であり、ハーフトーン膜の場合にはケイ化モリブデン（例えばＭｏＳｉ2)等である。 In FIG. 1, main light attenuating layers 12 on a substrate 11 are main light attenuating portions M1, M2, M3 each made of a light shielding film (or halftone film) having a thickness of about 100 nm in a region corresponding to the light shielding portion of the original pattern. (Light attenuation part) is provided, and the areas corresponding to the transmission part of the original pattern are openings A1, A2, A3, A4 (light transmission part), respectively. However, the openings A1 to A4 are filled with the same material as the intermediate layer 14. An example of the material of the main light attenuating portions M1 to M3 is a metal film such as chromium (Cr) in the case of a light shielding film, and molybdenum silicide (for example, MoSi 2 ) in the case of a halftone film.

主光減衰層１２上の中間層１４は、露光光ＩＬを透過する酸化ケイ素（ＳＩＯ2)等の透過材料から形成されている。中間層１４は、主光減衰層１２の開口部Ａ１〜Ａ４上に位置するスペーサ層ＳＰと、主光減衰部Ｍ１〜Ｍ３上に位置する高さ制御層ＨＣとに分かれており、スペーサ層ＳＰと同じ材料が開口部Ａ１〜Ａ４にも充填され、高さ制御層ＨＣの一部は副光減衰層１３中にも突き出ている。すなわち、高さ制御層ＨＣの厚さは、スペーサ層ＳＰの厚さよりも厚い。中間層１４の厚さである主光減衰層１２と副光減衰層１３との間隔Ｄは、一例として０〜３μｍ程度である。 The intermediate layer 14 on the main light attenuating layer 12 is made of a transmissive material such as silicon oxide (SIO 2 ) that transmits the exposure light IL. The intermediate layer 14 is divided into a spacer layer SP positioned on the openings A1 to A4 of the main light attenuation layer 12 and a height control layer HC positioned on the main light attenuation portions M1 to M3. The same material is filled in the openings A1 to A4, and a part of the height control layer HC protrudes into the auxiliary light attenuation layer 13 as well. That is, the height control layer HC is thicker than the spacer layer SP. The distance D between the main light attenuation layer 12 and the sub light attenuation layer 13 that is the thickness of the intermediate layer 14 is, for example, about 0 to 3 μm.

中間層１４上の副光減衰層１３は、主光減衰層１２の開口部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４上にそれぞれ位置する副光減衰部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４（光減衰部）と、主光減衰部Ｍ１〜Ｍ３上に位置するエッチングストッパー層ＥＳ（光透過部）とから構成されている。なお、エッチングストッパー層ＥＳはフォトマスク作成時のプロセスによって副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４よりも薄い状態で残されているものであり、主光減衰部Ｍ１〜Ｍ３上の副光減衰層１３中には、エッチングストッパー層ＥＳとともに高さ制御層ＨＣの一部も含まれている。エッチングストッパー層ＥＳは、露光光ＩＬを透過するとともに高さ制御層ＨＣ（本例では酸化ケイ素）に付着する材料（例えば、酸化すず、アルミナ等の金属酸化物、あるいはポリシリコン、窒化シリコン等）から形成されている。   The sub light attenuation layer 13 on the intermediate layer 14 includes sub light attenuation portions S1, S2, S3, and S4 (light attenuation portions) respectively located on the openings A1, A2, A3, and A4 of the main light attenuation layer 12. It comprises an etching stopper layer ES (light transmission part) located on the main light attenuation parts M1 to M3. Note that the etching stopper layer ES is left thinner than the sub-light attenuation portions S1 to S4 due to the process at the time of creating the photomask, and is included in the sub-light attenuation layer 13 on the main light attenuation portions M1 to M3. Includes a part of the height control layer HC along with the etching stopper layer ES. The etching stopper layer ES transmits the exposure light IL and adheres to the height control layer HC (silicon oxide in this example) (for example, tin oxide, metal oxide such as alumina, polysilicon, silicon nitride, etc.) Formed from.

この場合、高さ制御層ＨＣ及びエッチングストッパー層ＥＳは、反射防止コートとしての役割も果たしている。
副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４は、露光光ＩＬを透過する酸化ケイ素等の透過材料で、かつクロム（Ｃｒ）又は窒化ケイ素（例えばＳｉＮ，Ｓｉ3Ｎ4）等の露光光ＩＬを遮光する遮光材料を所定割合で含む厚さ数１００ｎｍ程度の材料から形成されている。その透過材料に対する遮光材料の割合及びその材料の厚さは、副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４での減光量の設計値に応じて定められる。 In this case, the height control layer HC and the etching stopper layer ES also serve as an antireflection coating.
The auxiliary light attenuation portions S1 to S4 are light-transmitting materials such as silicon oxide that transmit the exposure light IL, and light-shielding materials that block the exposure light IL such as chromium (Cr) or silicon nitride (for example, SiN, Si 3 N 4 ). Is formed from a material having a thickness of about several hundreds of nanometers. The ratio of the light shielding material to the transmissive material and the thickness of the material are determined according to the design value of the light reduction amount in the auxiliary light attenuation portions S1 to S4.

本例では、副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４の透過率、ひいては単位面積当たりの減光率（入射光量に対する減光量の割合）は一定であるため、副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４の減光量は各面積にほぼ比例する。また、主光減衰層１２の開口部Ａ１〜Ａ４の面積に対してその上の副光減衰層１３の副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４の面積はそれぞれ等しいため、開口部Ａ１〜Ａ４（光透過部）の広さ（面積の大きさ）と開口部Ａ１〜Ａ４を通過した露光光ＩＬの減光量とはほぼ比例している。即ち、開口部Ａ１〜Ａ４の広さに応じて開口部Ａ１〜Ａ４における減光量が定められている。この結果、開口部Ａ１〜Ａ４のうちで広い開口部Ａ１，Ａ２（開口幅が広いパターン）の像は、狭い開口部Ａ３，Ａ４（開口幅が狭いパターン）の像よりも暗くなるため、マスク上の線幅誤差がウエハ上に転写されるときに拡大される割合であるＭＥＥＦ（Mask Effective Error Factor)が小さくなる。従って、フォトマスク１０を用いて露光を行った場合の線幅誤差が小さくなるため、デバイスパターンを高精度にマスク等の基板上に転写することができる。   In this example, the transmittance of the secondary light attenuating parts S1 to S4, and hence the light reduction rate per unit area (ratio of the amount of light reduction relative to the amount of incident light) is constant. It is almost proportional to the area. Further, since the areas of the auxiliary light attenuation portions S1 to S4 of the auxiliary light attenuation layer 13 thereon are equal to the areas of the openings A1 to A4 of the main light attenuation layer 12, the openings A1 to A4 (light transmission portions) ) (The size of the area) is substantially proportional to the light reduction amount of the exposure light IL that has passed through the openings A1 to A4. That is, the amount of light reduction in the openings A1 to A4 is determined according to the size of the openings A1 to A4. As a result, the images of the wide openings A1 and A2 (pattern with a wide opening width) among the openings A1 to A4 are darker than the images of the narrow openings A3 and A4 (pattern with a narrow opening width). The MEEF (Mask Effective Error Factor), which is the rate at which the upper line width error is enlarged when transferred onto the wafer, is reduced. Therefore, since the line width error when exposure is performed using the photomask 10 is reduced, the device pattern can be transferred onto a substrate such as a mask with high accuracy.

ここで、主光減衰層１２と副光減衰層１３との間隔（中間層１４の厚さ）Ｄの好ましい範囲について説明する。主光減衰層１２内の主光減衰部Ｍ１〜Ｍ３のうち、幅の狭い主光減衰部（図１では主光減衰部Ｍ１）の幅をＬ、露光光ＩＬの開口半角をθとしたとき、一例として次の条件を満たすように間隔Ｄが設定される。なお、この条件では、副光減衰層１３の厚さを無視しており、より正確には、その間隔Ｄは副光減衰層１３の厚さを含むことが望ましい。   Here, a preferable range of the distance D (the thickness of the intermediate layer 14) D between the main light attenuation layer 12 and the sub light attenuation layer 13 will be described. Of the main light attenuating parts M1 to M3 in the main light attenuating layer 12, when the width of the narrow main light attenuating part (main light attenuating part M1 in FIG. 1) is L and the half angle of the opening of the exposure light IL is θ As an example, the interval D is set so as to satisfy the following condition. Note that, under this condition, the thickness of the sub light attenuation layer 13 is ignored, and more precisely, the interval D desirably includes the thickness of the sub light attenuation layer 13.

Ｄ・ｔａｎθ≦Ｌ …（１１）
この条件を超えて間隔Ｄが大きくなると、図１において、最小幅の主光減衰部Ｍ１の一方側に隣接する開口部Ａ１上の副光減衰部Ｓ１に、主光減衰部Ｍ１の他方側に隣接する開口部Ａ２からの露光光ＩＬ１の回折光が入射するようになる。従って、隣接する開口部Ａ２（パターン）の影響によって、開口部Ａ１の像の線幅誤差の低減効果が小さくなる。 D · tan θ ≦ L (11)
When the distance D increases beyond this condition, in FIG. 1, the sub-light attenuation part S1 on the opening A1 adjacent to one side of the minimum-width main light attenuation part M1 is moved to the other side of the main light attenuation part M1. The diffracted light of the exposure light IL1 from the adjacent opening A2 enters. Therefore, the effect of reducing the line width error of the image of the opening A1 is reduced by the influence of the adjacent opening A2 (pattern).

また、間隔Ｄが上述の範囲の上限の３μｍである場合には、（１１）式の開口半角θの正弦ｓｉｎθを０．１９程度（投影倍率１／４で物体側の開口数がほぼ０．７５に相当する。）とすると、ｔａｎθはほぼ０．２であるため、パターンの最小の幅Ｌはほぼ６００ｎｍとなる。このとき、フォトマスク１０のパターンの縮小倍率を１／４とすると、その幅の像面上での幅はほぼ１５０ｎｍとなり、通常のデバイスであれば使用可能である。なお、像面上でのパターンの最小の幅が例えば５０ｎｍ（マスク上での幅が２００ｎｍ）程度である場合には、その間隔Ｄの範囲を０〜１μｍ程度とすればよい。   When the distance D is 3 μm, which is the upper limit of the above range, the sine sin θ of the opening half angle θ in the equation (11) is about 0.19 (the projection side magnification is 1/4 and the numerical aperture on the object side is about 0. 0). Is equivalent to 75), tan θ is approximately 0.2, so the minimum width L of the pattern is approximately 600 nm. At this time, if the reduction ratio of the pattern of the photomask 10 is ¼, the width of the width on the image plane is approximately 150 nm, and a normal device can be used. If the minimum width of the pattern on the image plane is, for example, about 50 nm (the width on the mask is 200 nm), the range of the distance D may be set to about 0 to 1 μm.

本例のフォトマスク１０においては、中間層１４の厚さ（間隔Ｄ）、副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４の厚さ、及び副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４の減光率（又は透過率Ｔ）の調整によってＭＥＥＦ等の性能の最適化が可能である。
次に、本例のフォトマスク１０の性能評価を行う。そのためには、厳密には電磁場解析による計算が必要であるが、近似的に図１の副光減衰層１３の副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４が非常に薄いと仮定して、主光減衰層１２からの回折光の回折角に対する透過率変化から空間像の形状を求めて、ＭＥＥＦのマスク形状依存性を求めた。この際に、主光減衰層１２の主光減衰部Ｍ１〜Ｍ３の透過率は０である、即ちフォトマスク１０はバイナリ・マスクであるとして、主光減衰層１２に形成されたパターンをライン部（開口部Ａ１〜Ａ４）、及びスペース部（主光減衰部Ｍ１〜Ｍ３）の幅がそれぞれ２００ｎｍであるライン・アンド・スペースパターンであるとした。また、フォトマスク１０のパターンのウエハ上への縮小倍率を１／４、露光光ＩＬをＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）であるとして、フォトマスク１０の照明条件を、露光光ＩＬのフォトマスク１０への入射角φの正弦であるｓｉｎφがほぼ０．２４であるような微小開口ダイポール照明（２極照明）であるとした。 In the photomask 10 of this example, the thickness (interval D) of the intermediate layer 14, the thicknesses of the auxiliary light attenuation portions S1 to S4, and the attenuation rate (or transmittance T) of the auxiliary light attenuation portions S1 to S4. The performance such as MEEF can be optimized by the adjustment.
Next, performance evaluation of the photomask 10 of this example is performed. For this purpose, calculation by electromagnetic field analysis is strictly necessary, but it is assumed that the auxiliary light attenuation portions S1 to S4 of the auxiliary light attenuation layer 13 of FIG. The shape of the aerial image was obtained from the change in transmittance with respect to the diffraction angle of the diffracted light from, and the mask shape dependency of MEEF was obtained. At this time, the transmittance of the main light attenuation portions M1 to M3 of the main light attenuation layer 12 is 0, that is, the photomask 10 is a binary mask, and the pattern formed on the main light attenuation layer 12 is changed to the line portion. The widths of the (opening portions A1 to A4) and the space portions (main light attenuation portions M1 to M3) are each a line and space pattern having a width of 200 nm. Further, assuming that the reduction ratio of the pattern of the photomask 10 onto the wafer is 1/4 and the exposure light IL is an ArF excimer laser (wavelength 193 nm), the illumination conditions of the photomask 10 are changed to the photomask 10 of the exposure light IL. It is assumed that the dipole illumination (bipolar illumination) is such that sin φ, which is the sine of the incident angle φ, is approximately 0.24.

この条件で、副光減衰層１３の副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４の透過率Ｔを０．６から１まで次第に変化させて、かつ主光減衰層１２と副光減衰層１３との間隔Ｄを０から１２００ｎｍまで変化させたときの、ＭＥＥＦの透過率Ｔ及び間隔Ｄに対する依存性の計算結果を図５（Ａ）に示す。
図５（Ａ）において、横軸は副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４の透過率Ｔ、縦軸は主光減衰層１２と副光減衰層１３との間隔Ｄ（ｎｍ）であり、曲線３１Ａと縦軸及び横軸とで囲まれた領域でのＭＥＥＦは１〜１．１、曲線３１Ｂと曲線３１Ａとで囲まれた領域でのＭＥＥＦは０．９〜１、曲線３１Ｃと曲線３１Ｂとで囲まれた領域でのＭＥＥＦは０．８〜０．９、曲線３１Ｄと曲線３１Ｃとで囲まれた領域でのＭＥＥＦは０．７〜０．８、曲線３１Ｄの外側の領域でのＭＥＥＦは０．６〜０．７である。また、通常のフォトマスクのＭＥＥＦの値は１程度であり、本例によれば、透過率Ｔが小さいほど、また、間隔Ｄが大きくなるほどＭＥＥＦが減少する（改善される）という計算結果が得られた。 Under this condition, the transmittance T of the sub light attenuation portions S1 to S4 of the sub light attenuation layer 13 is gradually changed from 0.6 to 1, and the distance D between the main light attenuation layer 12 and the sub light attenuation layer 13 is set. FIG. 5A shows a calculation result of the dependency on MEEF transmittance T and interval D when the wavelength is changed from 0 to 1200 nm.
In FIG. 5A, the horizontal axis represents the transmittance T of the secondary light attenuation sections S1 to S4, and the vertical axis represents the distance D (nm) between the main light attenuation layer 12 and the secondary light attenuation layer 13, and the curve 31A and the vertical axis. The MEEF in the region surrounded by the axis and the horizontal axis is 1-1.1, the MEEF in the region surrounded by the curve 31B and the curve 31A is 0.9-1 and is surrounded by the curve 31C and the curve 31B. The MEEF in the region surrounded by the curve 31D and the curve 31C is 0.8 to 0.9, the MEEF is 0.7 to 0.8, and the MEEF in the region outside the curve 31D is 0.6. ~ 0.7. Further, the MEEF value of a normal photomask is about 1, and according to this example, a calculation result is obtained that the MEEF decreases (improves) as the transmittance T decreases and the interval D increases. It was.

しかしながら、上述のようにフォトマスク１０上での線幅が２００ｎｍ程度である場合には、間隔Ｄが１０００ｎｍ程度を超えると、隣接する開口部の副減衰層に回折光が入射し、隣接パターンの影響が生じてしまうので、間隔Ｄは無制限に大きくすることができない。そこで、間隔Ｄを１０００ｎｍ程度として、透過率Ｔを０．６程度とすると、本例のフォトマスク１０によって、ＭＥＥＦを従来のマスクに対して７０％程度に低減可能である。   However, when the line width on the photomask 10 is about 200 nm as described above, when the distance D exceeds about 1000 nm, diffracted light enters the sub-attenuation layer of the adjacent opening, and the adjacent pattern Since the influence is generated, the interval D cannot be increased without limit. Therefore, when the distance D is about 1000 nm and the transmittance T is about 0.6, the MEEF can be reduced to about 70% of the conventional mask by the photomask 10 of this example.

次に、本発明の第２の実施形態につき図２を参照して説明する。本例のフォトマスクは、図１のフォトマスク１０に対して副光減衰層１３の副光減衰部の幅が狭くなっているものであり、図２において図１に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
図２は、本例のフォトマスク１０Ａの一部をその厚さ方向及び横方向に拡大して示す断面図であり、この図２において、フォトマスク１０Ａは基板１１の表面であるパターン面に順次、原版パターンに対応する主光減衰層１２（光減衰層又は第１の光減衰層）、中間層１４、及び副光減衰層１３Ａ（減光量制御層又は第２の光減衰層）を積層状に形成して構成されている。この場合、主光減衰層１２及び中間層１４の構成は上述の第１の実施形態と同じであり、中間層１４中の高さ制御層ＨＣの一部が副光減衰層１３Ａに突き出ている点も同じである。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the photomask of this example, the width of the sub-light attenuation portion of the sub-light attenuation layer 13 is narrower than that of the photomask 10 in FIG. 1, and portions corresponding to FIG. The detailed description is omitted.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the photomask 10A of this example enlarged in the thickness direction and the lateral direction. In FIG. 2, the photomask 10A is sequentially formed on the pattern surface which is the surface of the substrate 11. The main light attenuating layer 12 (light attenuating layer or first light attenuating layer) corresponding to the original pattern, the intermediate layer 14, and the sub light attenuating layer 13A (a light reduction control layer or the second light attenuating layer) are laminated. It is formed and configured. In this case, the configurations of the main light attenuation layer 12 and the intermediate layer 14 are the same as those in the first embodiment described above, and a part of the height control layer HC in the intermediate layer 14 protrudes to the auxiliary light attenuation layer 13A. The point is the same.

そして、中間層１４上の副光減衰層１３Ａは、主光減衰層１２の開口部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４上にそれぞれ位置する副光減衰部Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１，Ｓ４１（光減衰部）と、その間の領域を占める光透過部１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃとから構成され、光透過部１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃは、主光減衰部Ｍ１〜Ｍ３上に位置するエッチングストッパー層ＥＳと、それを両側から挟む幅ａのスペーサ層ＳＰと同じ材料の部分とから構成されている。言い換えると、本例の副光減衰部Ｓ１１〜Ｓ４１はそれぞれ開口部Ａ１〜Ａ４に対して両側に幅（以下、「バイアス」と言う。）ａだけ狭く形成されている。副光減衰部Ｓ１１〜Ｓ４１の材料は図１の副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４の材料と同じである。   Then, the auxiliary light attenuation layer 13A on the intermediate layer 14 includes auxiliary light attenuation parts S11, S21, S31, S41 (light attenuation parts) located on the openings A1, A2, A3, A4 of the main light attenuation layer 12, respectively. And light transmitting portions 15A, 15B, and 15C that occupy the region between them, and the light transmitting portions 15A, 15B, and 15C are provided on the both sides of the etching stopper layer ES positioned on the main light attenuating portions M1 to M3. And a portion of the same material as the spacer layer SP having a width a sandwiched between them. In other words, the auxiliary light attenuating portions S11 to S41 of this example are formed narrower by a width (hereinafter referred to as “bias”) a on both sides of the openings A1 to A4. The materials of the sub light attenuating parts S11 to S41 are the same as the materials of the sub light attenuating parts S1 to S4 in FIG.

図１のフォトマスク１０を製造するプロセス（後述）においては、中間層１４のスペーサ層ＳＰの形成時に、高さ制御層ＨＣの側壁（サイドウォール）にもスペーサ層ＳＰの材料が入り込み易くなる。本例では、それを利用して、図２の主光減衰層１２の各開口部Ａ１〜Ａ４に対して、対応する副光減衰層１３Ａの副光減衰部Ｓ１１〜Ｓ４１の幅をそれぞれ両側に一定のバイアスａ分だけ小さく仕上げている。   In the process of manufacturing the photomask 10 of FIG. 1 (described later), the material of the spacer layer SP easily enters the side wall (side wall) of the height control layer HC when the spacer layer SP of the intermediate layer 14 is formed. In this example, by utilizing this, the widths of the sub light attenuation portions S11 to S41 of the corresponding sub light attenuation layer 13A are set on both sides with respect to the openings A1 to A4 of the main light attenuation layer 12 of FIG. Finished small by a certain bias a.

本例でも、副光減衰部Ｓ１１〜Ｓ４１の透過率、ひいては単位面積当たりの減光率は一定であり、副光減衰部Ｓ１１〜Ｓ４１の減光量は各面積にほぼ比例する。また、主光減衰層１２の開口部Ａ１〜Ａ４の面積に対してその上の副光減衰層１３Ａの副光減衰部Ｓ１１〜Ｓ４１の面積はほぼ一定の面積（バイアスの２倍（２ａ）にほぼ共通の長さを掛けた面積）だけ小さいため、開口部Ａ１〜Ａ４（光透過部）の面積（広さ）と開口部Ａ１〜Ａ４を通過した露光光ＩＬの減光量とは所定のオフセットを持ってほぼ比例している。この結果、開口部Ａ１〜Ａ４のうちで広い開口部Ａ１，Ａ２の像は、狭い開口部Ａ３，Ａ４の像よりも暗くなるため、ＭＥＥＦが小さくなる。従って、露光を行った場合の線幅誤差が小さくなるため、デバイスパターンを高精度にマスク等の基板上に転写することができる。   Also in this example, the transmittance of the secondary light attenuating portions S11 to S41, and hence the light attenuation rate per unit area, is constant, and the amount of light reduction of the secondary light attenuating portions S11 to S41 is substantially proportional to each area. Further, the area of the auxiliary light attenuation portions S11 to S41 of the auxiliary light attenuation layer 13A above the area of the openings A1 to A4 of the main light attenuation layer 12 is substantially constant (double the bias (2a)). Therefore, the area (width) of the openings A1 to A4 (light transmission part) and the amount of decrease in the exposure light IL that has passed through the openings A1 to A4 are a predetermined offset. Is almost proportional. As a result, among the openings A1 to A4, the images of the wide openings A1 and A2 are darker than the images of the narrow openings A3 and A4, so that the MEEF becomes small. Therefore, since the line width error when exposure is performed is small, the device pattern can be transferred onto a substrate such as a mask with high accuracy.

図２の主光減衰層１２と副光減衰層１３Ａとの間隔Ｄの好ましい範囲については、上述の第１の実施形態の（１１）式において、パターンの最小の幅Ｌを（Ｌ＋ａ）で置き換えた式である次式となる。
Ｄ・ｔａｎθ≦（Ｌ＋ａ） …（１２）
本例のフォトマスク１０Ａにおいては、バイアスａ、中間層１４の厚さ（間隔Ｄ）、副光減衰部Ｓ１１〜Ｓ４１の厚さ、及び副光減衰部Ｓ１１〜Ｓ４１の減衰率の調整によってＭＥＥＦ等の性能の最適化が可能である。 As for a preferable range of the distance D between the main light attenuation layer 12 and the sub light attenuation layer 13A in FIG. 2, the minimum width L of the pattern is replaced with (L + a) in the equation (11) of the first embodiment. The following equation is obtained.
D · tan θ ≦ (L + a) (12)
In the photomask 10A of this example, the MEEF and the like are adjusted by adjusting the bias a, the thickness (interval D) of the intermediate layer 14, the thicknesses of the auxiliary light attenuation units S11 to S41, and the attenuation factors of the auxiliary light attenuation units S11 to S41. Optimization of performance is possible.

次に、本例のフォトマスク１０Ａの性能評価を行う。この際の図２の主光減衰層１２のパターンの条件（２００ｎｍ幅のライン・アンド・スペースパターン）及び露光条件（ＡｒＦエキシマレーザを用いた微小開口ダイポール照明で、縮小倍率が１／４）は、図１のフォトマスク１０の場合（図５（Ａ））と同じである。さらに、この例では、主光減衰層１２と副光減衰層１３Ａとの間隔Ｄを６００ｎｍに固定した状態で、副光減衰層１３Ａの副光減衰部Ｓ１１〜Ｓ４１の透過率Ｔを０．６から１まで次第に変化させて、かつ副光減衰層１３Ａの副光減衰部Ｓ１１〜Ｓ４１のバイアスａを０から５０ｎｍまで変化させたときの、ＭＥＥＦの透過率Ｔ及びバイアスａに対する依存性を計算した。その計算結果を図５（Ｂ）に示す。   Next, performance evaluation of the photomask 10A of this example is performed. At this time, the pattern conditions (line and space pattern with a width of 200 nm) and exposure conditions (a small aperture dipole illumination using an ArF excimer laser, the reduction ratio is 1/4) of the main light attenuation layer 12 in FIG. This is the same as the case of the photomask 10 of FIG. 1 (FIG. 5A). Further, in this example, with the distance D between the main light attenuation layer 12 and the sub light attenuation layer 13A fixed to 600 nm, the transmittance T of the sub light attenuation portions S11 to S41 of the sub light attenuation layer 13A is set to 0.6. The dependence of MEEF on the transmittance T and bias a when the bias a of the sub light attenuating portions S11 to S41 of the sub light attenuating layer 13A was changed from 0 to 50 nm was calculated. . The calculation result is shown in FIG.

図５（Ｂ）において、横軸は副光減衰部Ｓ１１〜Ｓ４１の透過率Ｔ、縦軸はバイアスａ（ｎｍ）であり、曲線３２Ａと縦軸及び横軸とで囲まれた領域でのＭＥＥＦは１〜１．１、曲線３２Ｂと曲線３２Ａとで囲まれた領域でのＭＥＥＦは０．９〜１、曲線３２Ｃと曲線３２Ｂとで囲まれた領域でのＭＥＥＦは０．８〜０．９、曲線３２Ｃの外側の領域でのＭＥＥＦは０．７〜０．８である。図５（Ｂ）のバイアスａが０におけるＭＥＥＦの値は、図５（Ａ）の間隔Ｄが６００ｎｍにおけるＭＥＥＦの値と同じである。そして、図５（Ｂ）から分かるように、バイアスａを大きくすると次第にＭＥＥＦの値が小さくなり（改善され）、バイアスａが４０ｎｍ程度のときにＭＥＥＦが最小になる。   In FIG. 5B, the horizontal axis represents the transmittance T of the auxiliary light attenuating parts S11 to S41, the vertical axis represents the bias a (nm), and the MEEF in the region surrounded by the curve 32A, the vertical axis, and the horizontal axis. 1 to 1.1, the MEEF in the region surrounded by the curve 32B and the curve 32A is 0.9 to 1, and the MEEF in the region surrounded by the curve 32C and the curve 32B is 0.8 to 0.9. The MEEF in the region outside the curve 32C is 0.7 to 0.8. The MEEF value when the bias a is 0 in FIG. 5B is the same as the MEEF value when the interval D is 600 nm in FIG. As can be seen from FIG. 5B, when the bias a is increased, the MEEF value gradually decreases (improves), and the MEEF is minimized when the bias a is about 40 nm.

この結果、本例によれば、バイアスａを最適化することによって、第１の実施形態に比べてさらにＭＥＥＦを数％程度小さくすることが可能である。
次に、本発明の第３の実施形態につき図３を参照して説明する。本例のフォトマスクは、図１のフォトマスク１０に対して中間層１４を省いて、主光減衰層１２上に副光減衰層１３に対応する層を密着させたものであり、図３において図１に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。 As a result, according to this example, by optimizing the bias a, the MEEF can be further reduced by about several percent compared to the first embodiment.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the photomask of this example, the intermediate layer 14 is omitted from the photomask 10 of FIG. 1, and a layer corresponding to the sub-light attenuation layer 13 is adhered to the main light attenuation layer 12. The parts corresponding to those in FIG.

図３は、本例のフォトマスク１０Ｂの一部をその厚さ方向及び横方向に拡大して示す断面図であり、この図３において、フォトマスク１０Ｂは基板１１の表面であるパターン面に順次、原版パターンに対応する主光減衰層１２（光減衰層又は第１の光減衰層）、及び副光減衰層１３Ｂ（減光量制御層又は第２の光減衰層）を密着するように形成して構成されている。また、主光減衰層１２上の副光減衰層１３Ｂは、主光減衰層１２の開口部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４（光透過部）上にそれぞれ位置する副光減衰部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４（光減衰部）と、主光減衰部Ｍ１〜Ｍ３（光減衰部）上に位置するエッチングストッパー層ＥＳ（光透過部）とから構成されている。この場合、副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４は、開口部Ａ１〜Ａ４の内部にも充填されており、主光減衰部Ｍ１〜Ｍ３とエッチングストッパー層ＥＳとの間には、それぞれ高さ制御層ＨＣが形成されている。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the photomask 10B of this example enlarged in the thickness direction and the lateral direction. In FIG. 3, the photomask 10B is sequentially formed on the pattern surface which is the surface of the substrate 11. The main light attenuating layer 12 (light attenuating layer or first light attenuating layer) corresponding to the original pattern and the sub light attenuating layer 13B (light reduction control layer or second light attenuating layer) are formed in close contact with each other. Configured. Further, the auxiliary light attenuation layer 13B on the main light attenuation layer 12 includes auxiliary light attenuation parts S1, S2, S3 located on the openings A1, A2, A3, A4 (light transmission parts) of the main light attenuation layer 12, respectively. , S4 (light attenuation part) and an etching stopper layer ES (light transmission part) located on the main light attenuation parts M1 to M3 (light attenuation part). In this case, the auxiliary light attenuation portions S1 to S4 are also filled in the openings A1 to A4, and the height control layer HC is provided between the main light attenuation portions M1 to M3 and the etching stopper layer ES, respectively. Is formed.

本例の場合には、副光減衰層１３Ｂの厚さをｄとして、主光減衰層１２内の主光減衰部Ｍ１〜Ｍ３のうちの最小のパターンの幅をＬ、露光光の開口半角をθとしたとき、一例として（１１）式に対応する次の条件を満たすように厚さｄが設定される。
ｄ・ｔａｎθ≦Ｌ …（１３）
この場合、副光減衰層１３Ｂの副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４の透過率Ｔを０．６から１まで次第に変化させて、かつ副光減衰層１３Ｂの厚さｄを変化させたときの、ＭＥＥＦの透過率Ｔ及び厚さｄに対する依存性は、ほぼ図５（Ａ）で間隔Ｄを厚さｄと見なした結果となる。従って、透過率Ｔ及び厚さｄを制御することによって、ＭＥＥＦを改善することができる。 In the case of this example, the thickness of the sub light attenuation layer 13B is d, the minimum pattern width of the main light attenuation portions M1 to M3 in the main light attenuation layer 12 is L, and the aperture half angle of the exposure light is Assuming that θ is, as an example, the thickness d is set so as to satisfy the following condition corresponding to the equation (11).
d · tan θ ≦ L (13)
In this case, the MEEF when the transmittance T of the sub light attenuation portions S1 to S4 of the sub light attenuation layer 13B is gradually changed from 0.6 to 1 and the thickness d of the sub light attenuation layer 13B is changed. The dependency on the transmittance T and the thickness d is substantially the result of considering the interval D as the thickness d in FIG. Therefore, the MEEF can be improved by controlling the transmittance T and the thickness d.

次に、本発明の第４の実施形態につき図４を参照して説明する。本例のフォトマスクは、図１のフォトマスク１０に対して主光減衰層１２と副光減衰層１３とに対応する層を上下に入れ換えたものであり、図４において図１に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
図４は、本例のフォトマスク１０Ｃの一部をその厚さ方向及び横方向に拡大して示す断面図であり、この図４において、フォトマスク１０Ｃは基板１１の表面に順次、副光減衰層１３（減光量制御層又は第２の光減衰層）、中間層１４、及び原版パターンに対応する主光減衰層１２（光減衰層又は第１の光減衰層）を積層状に形成して構成されている。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The photomask of this example is obtained by switching the layers corresponding to the main light attenuation layer 12 and the sub light attenuation layer 13 up and down with respect to the photomask 10 of FIG. 1, and a portion corresponding to FIG. 1 in FIG. Are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of the photomask 10C of this example enlarged in the thickness direction and the lateral direction. In FIG. 4, the photomask 10C is sequentially sub-attenuated on the surface of the substrate 11. The layer 13 (light attenuation control layer or second light attenuation layer), the intermediate layer 14, and the main light attenuation layer 12 (light attenuation layer or first light attenuation layer) corresponding to the original pattern are formed in a laminated form. It is configured.

また、副光減衰層１３は、副光減衰部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４（光減衰部）と、これらの間の開口部（光透過部）とから構成され、これらの開口部には高さ制御層ＨＣと同じ材料が充填されている。その上の中間層１４は、副光減衰層１３の副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４上に位置するスペーサ層ＳＰと、副光減衰層１３の開口部上に位置する高さ制御層ＨＣとに分かれており、スペーサ層ＳＰと同じ材料が主光減衰層１２の開口部にも充填されている。本例の中間層１４の厚さも、一例として０〜３μｍ程度である。   The sub-light attenuation layer 13 includes sub-light attenuating portions S1, S2, S3, and S4 (light attenuating portions) and an opening (light transmitting portion) between them. The same material as the control layer HC is filled. The intermediate layer 14 thereabove is divided into a spacer layer SP located on the auxiliary light attenuation portions S1 to S4 of the auxiliary light attenuation layer 13 and a height control layer HC located on the opening of the auxiliary light attenuation layer 13. The same material as that of the spacer layer SP is filled in the opening of the main light attenuation layer 12. The thickness of the intermediate layer 14 of this example is also about 0 to 3 μm as an example.

その上の主光減衰層１２は、原版パターンの遮光部に対応する主光減衰部Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３（光減衰部）と、その原版パターンの透過部に対応する開口部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４（光透過部）とを含み、主光減衰部Ｍ１〜Ｍ３の上面にはそれぞれエッチングストッパー層ＥＳが形成されている。この場合、副光減衰層１３の副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４は、主光減衰層１２の開口部Ａ１〜Ａ４と同じ位置に形成されている。   The main light attenuating layer 12 thereabove includes main light attenuating portions M1, M2, and M3 (light attenuating portions) corresponding to the light shielding portions of the original pattern, and openings A1, A2, and A3 corresponding to the transmitting portions of the original pattern. , A4 (light transmission portion), and etching stopper layers ES are formed on the upper surfaces of the main light attenuation portions M1 to M3, respectively. In this case, the auxiliary light attenuation portions S1 to S4 of the auxiliary light attenuation layer 13 are formed at the same positions as the openings A1 to A4 of the main light attenuation layer 12.

主光減衰層１２の開口部Ａ１〜Ａ４に入射する露光光は、対応する副光減衰層１３の副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４において開口部Ａ１〜Ａ４の広さに比例した減光率で減光されている。この結果、露光を行った場合に、第１の実施形態と同様にＭＥＥＦが低減されて、線幅誤差が小さくなる。
なお、本発明は上記の実施形態に示した密集線のパターンにのみ有効な訳ではなく、あらゆるパターンに対して有効であり、また、バイナリ・マスクだけでなく、ハーフトーンマスクに対しても適用可能である。ハーフトーンマスクを得るためには、例えば図１の主光減衰部Ｍ１〜Ｍ３の材料をハーフトーンとすればよい。 The exposure light incident on the openings A1 to A4 of the main light attenuating layer 12 is reduced at a light attenuation rate proportional to the width of the openings A1 to A4 in the sub light attenuating parts S1 to S4 of the corresponding sub light attenuating layer 13. It is shining. As a result, when exposure is performed, the MEEF is reduced as in the first embodiment, and the line width error is reduced.
The present invention is not effective only for the dense line pattern shown in the above embodiment, but is effective for all patterns, and is applicable not only to a binary mask but also to a halftone mask. Is possible. In order to obtain a halftone mask, for example, the material of the main light attenuation portions M1 to M3 in FIG.

次に、上記の実施形態のフォトマスクの製造方法の一例につき図６〜図８を参照して説明する。先ず、図１のフォトマスク１０の製造方法につき図６及び図７を参照して説明する。
始めに図６（Ａ）に示すように、基板１１のパターン面に順次図１の主光減衰部Ｍ１〜Ｍ３と同じ材料の第１層１６、図１の高さ制御層ＨＣと同じ材料の第２層１７、図１のエッチングストッパー層ＥＳよりなる第３層１８を形成した後、その上にフォトレジスト１９を塗布する。そして、投影露光装置又は電子線描画装置を用いてそのフォトレジスト１９上に原版パターンの像を露光して、現像を行うことによって、図１の主光減衰部Ｍ１〜Ｍ３に対応する位置にレジストパターン１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃを形成する。 Next, an example of the photomask manufacturing method of the above embodiment will be described with reference to FIGS. First, a method for manufacturing the photomask 10 of FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 6A, the first layer 16 of the same material as the main light attenuating parts M1 to M3 of FIG. 1 and the same material as the height control layer HC of FIG. After the second layer 17 and the third layer 18 made of the etching stopper layer ES of FIG. 1 are formed, a photoresist 19 is applied thereon. Then, an image of the original pattern is exposed on the photoresist 19 using a projection exposure apparatus or an electron beam drawing apparatus, and development is performed, so that the resist is positioned at positions corresponding to the main light attenuation portions M1 to M3 in FIG. Patterns 19A, 19B, and 19C are formed.

次に、図６（Ａ）の薄膜が積層された基板１１をレジストパターン１９Ａ〜１９Ｃをマスクとして基板１１の面までエッチングした後（エッチングストッパー層ＥＳを削ることができる方法を用いる）、レジストパターン１９Ａ〜１９Ｃを除去することによって、図６（Ｂ）に示すように、原版パターンの透過部に対応する開口部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を形成する。これによって、開口部Ａ１〜Ａ４とその間の主光減衰部Ｍ１〜Ｍ３とを含む主光減衰層１２が形成される。その後、図６（Ｂ）の基板１１上に、図６（Ｃ）に示すようにスパッタリング等の方法で、所定の厚さで図１のスペーサ層ＳＰと同じ材料の第４層２０を形成する。その厚さは、図１の主光減衰層１２と中間層１４とを合わせた厚さである。この状態では、第４層２０の表面は凹凸があるため、その凹凸の表面を埋めるようにレジスト膜を塗布することによって、図６（Ｄ）に示すように、表面が平坦な第５層２１を形成する。   Next, after etching the substrate 11 on which the thin film of FIG. 6A is laminated to the surface of the substrate 11 using the resist patterns 19A to 19C as a mask (using a method capable of removing the etching stopper layer ES), the resist pattern By removing 19A to 19C, openings A1, A2, A3, and A4 corresponding to the transmission portions of the original pattern are formed as shown in FIG. 6B. As a result, the main light attenuation layer 12 including the openings A1 to A4 and the main light attenuation portions M1 to M3 therebetween is formed. Thereafter, a fourth layer 20 of the same material as the spacer layer SP of FIG. 1 is formed on the substrate 11 of FIG. 6B with a predetermined thickness by a method such as sputtering as shown in FIG. 6C. . The thickness is the combined thickness of the main light attenuation layer 12 and the intermediate layer 14 in FIG. In this state, since the surface of the fourth layer 20 is uneven, by applying a resist film so as to fill the uneven surface, the fifth layer 21 having a flat surface as shown in FIG. Form.

次に、図６（Ｄ）の薄膜が積層された基板１１に対して、例えばエッチバック法によって全面エッチングを行うことによって、図７（Ａ）に示すように、基板１１の薄膜の上面をエッチングストッパー層ＥＳ（図６（Ａ）の第３層１８の材料）の表面と同じ高さに平坦化する。これによって、開口部Ａ１〜Ａ４上にスペーサ層ＳＰ及びレジストパターン２１Ａ〜２１Ｄが形成され、主光減衰部Ｍ１〜Ｍ３上に高さ制御層ＨＣ及びエッチングストッパー層ＥＳが形成される。その後、レジストパターン２１Ａ〜２１Ｄを除去した後、図７（Ｂ）に示すように、図１の副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４と同じ材料の第６層２２を形成する。第６層２２の厚さは、図１の副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４よりも厚くする。この状態では、第６層２２の表面は凹凸があるため、その凹凸の表面を埋めるようにレジスト膜を塗布することによって、図７（Ｃ）に示すように、表面が平坦な第７層２３を形成する。   Next, the entire surface of the thin film of the substrate 11 is etched as shown in FIG. 7A by etching the entire surface of the substrate 11 on which the thin film of FIG. The surface is flattened to the same height as the surface of the stopper layer ES (the material of the third layer 18 in FIG. 6A). As a result, the spacer layer SP and the resist patterns 21A to 21D are formed on the openings A1 to A4, and the height control layer HC and the etching stopper layer ES are formed on the main light attenuation portions M1 to M3. Thereafter, after removing the resist patterns 21A to 21D, as shown in FIG. 7B, a sixth layer 22 made of the same material as that of the auxiliary light attenuation portions S1 to S4 of FIG. 1 is formed. The thickness of the sixth layer 22 is made thicker than the auxiliary light attenuation portions S1 to S4 in FIG. In this state, since the surface of the sixth layer 22 is uneven, by applying a resist film so as to fill the surface of the unevenness, as shown in FIG. Form.

次に、図７（Ｃ）の薄膜が積層された基板１１に対して、例えばエッチバック法によって全面エッチングを行うことによって、図７（Ｄ）に示すように、基板１１の薄膜の上面をエッチングストッパー層ＥＳの表面と同じ高さに平坦化する。これによって、開口部Ａ１〜Ａ４上に副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４が形成され、主光減衰層１２上に順次中間層１４及び副光減衰層１３が形成されたことになる。この製造工程によって、図１のフォトマスク１０が製造できる。   Next, the entire surface of the thin film of the substrate 11 is etched as shown in FIG. 7D by etching the whole surface of the substrate 11 on which the thin film of FIG. Flatten to the same height as the surface of the stopper layer ES. As a result, the sub light attenuation portions S 1 to S 4 are formed on the openings A 1 to A 4, and the intermediate layer 14 and the sub light attenuation layer 13 are sequentially formed on the main light attenuation layer 12. Through this manufacturing process, the photomask 10 of FIG. 1 can be manufactured.

なお、図７（Ｄ）のフォトマスクは、正確には副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４の両端部が傾斜しており、その部分にスペーサ層ＳＰと同じ材料が充填されているが、副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４の大きさは、実質的には開口部Ａ１〜Ａ４と同じとみなすことができる。また、その副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４の両端部の傾斜を積極的に利用して、その傾斜部を広くすることによって、図２のように副光減衰部Ｓ１１〜Ｓ４１の両端部がバイアスａだけ開口部Ａ１〜Ａ４よりも狭いフォトマスク１０Ａを製造できる。そのためには、図６（Ｃ）の基板１１の開口部Ａ１〜Ａ４上に第４層２０を形成する際に、図８に示すように、例えばスパッタリング速度等を制御することによって、開口部Ａ１〜Ａ４上の第４層２０の幅を両側にバイアスａ分だけ狭くする。この後は、同じ製造工程を経ることによって、図２の所定のバイアスａを持つフォトマスク１０Ａを製造できる。   In the photomask shown in FIG. 7D, exactly, both end portions of the sub light attenuation portions S1 to S4 are inclined, and the portions are filled with the same material as the spacer layer SP. The sizes of the portions S1 to S4 can be regarded as substantially the same as the openings A1 to A4. Further, by actively utilizing the slopes of both ends of the secondary light attenuating parts S1 to S4 and widening the slope parts, both ends of the secondary light attenuating parts S11 to S41 are biased as shown in FIG. Only a photomask 10A narrower than the openings A1 to A4 can be manufactured. For this purpose, when the fourth layer 20 is formed on the openings A1 to A4 of the substrate 11 in FIG. 6C, as shown in FIG. 8, for example, the opening A1 is controlled by controlling the sputtering rate or the like. The width of the fourth layer 20 on .about.A4 is narrowed on both sides by the bias a. Thereafter, the photomask 10A having the predetermined bias a in FIG. 2 can be manufactured through the same manufacturing process.

また、図３のフォトマスク１０Ｂを製造する場合には、図６（Ｃ）の第４層２０を形成する際にその材料を副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４と同じ材料として、その厚さをエッチングストッパー層ＥＳを超えるように設定すればよい。その後は、図６（Ｄ）に続いて図７（Ａ）に示すようにエッチングを行うことで、フォトマスク１０Ｂが製造できる。
また、図４のフォトマスク１０Ｃを製造する場合には、図６（Ａ）の基板１１の表面に薄膜を形成する段階で、第１層の材料を高さ制御層ＨＣの材料、第２層の材料を主光減衰部Ｍ１〜Ｍ３の材料、第３層の材料をエッチングストッパー層ＥＳの材料として、図６（Ｃ）の第４層２０の材料を副光減衰部Ｓ１〜Ｓ４の材料として、図７（Ｂ）の第６層２２の材料をスペーサ層ＳＰの材料とすればよい。 In the case of manufacturing the photomask 10B of FIG. 3, when forming the fourth layer 20 of FIG. 6C, the material is the same as that of the sub light attenuation portions S1 to S4, and the thickness is etched. What is necessary is just to set so that the stopper layer ES may be exceeded. Thereafter, etching is performed as shown in FIG. 7A subsequent to FIG. 6D, whereby the photomask 10B can be manufactured.
In the case of manufacturing the photomask 10C of FIG. 4, at the stage of forming a thin film on the surface of the substrate 11 of FIG. 6A, the material of the first layer is changed to the material of the height control layer HC and the second layer. The material of the fourth layer 20 in FIG. 6C is used as the material of the auxiliary light attenuating parts S1 to S4. The material of the fourth layer 20 in FIG. The material of the sixth layer 22 in FIG. 7B may be the material of the spacer layer SP.

次に、上記の実施形態のフォトマスクを使用する投影露光装置（露光方法）の一例につき図９を参照して説明する。
図９は、その投影露光装置の一例を示し、この図９において、定盤５１上のベースプレート５２上に３箇所又は４箇所の支持部材５３及び防振台５４を介して第１コラム５５が載置され、第１コラム５５の中央開口部に投影光学系ＰＬが保持されている。また、第１コラム５５の上部にレチクルベース５６が固定され、レチクルベース５６を覆うように第２コラム５７が固定され、第２コラム５７の中央部に照明光学系が収納された照明系サブチャンバ５８が固定され、その照明光学系に不図示の露光光源（エキシマレーザ光源等）から露光ビームとしての露光光ＩＬが供給されている。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図９の紙面に平行にＸ軸を取り、図９の紙面に垂直にＹ軸を取って説明する。 Next, an example of a projection exposure apparatus (exposure method) using the photomask of the above embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 9 shows an example of the projection exposure apparatus. In FIG. 9, a first column 55 is mounted on a base plate 52 on a surface plate 51 via three or four support members 53 and a vibration isolation table 54. The projection optical system PL is held in the central opening of the first column 55. In addition, a reticle base 56 is fixed to the upper portion of the first column 55, a second column 57 is fixed so as to cover the reticle base 56, and an illumination optical system is housed in the center of the second column 57. 58 is fixed, and exposure light IL as an exposure beam is supplied to an illumination optical system from an exposure light source (not shown) (excimer laser light source or the like). Hereinafter, the Z-axis is taken perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL, the X-axis is taken parallel to the plane of FIG. 9 in the plane perpendicular to the Z-axis, and the Y-axis is taken perpendicular to the plane of FIG. explain.

先ず、レチクルベース５６上に第１物体としてのフォトマスク１０（図１のフォトマスク１０と同じ）を保持するマスクステージＲＳＴが載置され、マスクステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置は、移動鏡Ｍｒ及び対応する不図示のレーザ干渉計によって計測され、この計測値に基づいて不図示の駆動系がマスクステージＲＳＴの動作を制御する。また、ベースプレート５２上に３個又は４個の防振台５９を介してウエハベース６０が支持されている。ウエハベース６０上には第２物体（感応基板）としてのウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴが移動自在に載置されている。ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置は、移動鏡Ｍｗ及び対応する不図示のレーザ干渉計によって計測され、この計測値に基づいて不図示の駆動系がウエハステージＷＳＴの動作を制御する。   First, a mask stage RST that holds a photomask 10 as the first object (same as the photomask 10 in FIG. 1) is placed on the reticle base 56, and the position of the mask stage RST in the XY plane is determined by the movable mirror Mr. In addition, measurement is performed by a corresponding laser interferometer (not shown), and a drive system (not shown) controls the operation of the mask stage RST based on the measured value. A wafer base 60 is supported on the base plate 52 via three or four vibration isolation stands 59. On wafer base 60, wafer stage WST holding wafer W as a second object (sensitive substrate) is movably mounted. The position of wafer stage WST in the XY plane is measured by movable mirror Mw and a corresponding laser interferometer (not shown), and a drive system (not shown) controls the operation of wafer stage WST based on the measured value.

露光時には、一括露光方式の場合には、ウエハステージＷＳＴのステップ移動と、フォトマスク１０のパターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の一つのショット領域に転写する動作とが繰り返される。また、走査露光方式の場合には、ウエハステージＷＳＴのステップ移動と、レチクルステージＲＳＴをウエハステージＷＳＴとをＹ方向に同期移動してフォトマスク１０のパターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の一つのショット領域に逐次転写する走査露光動作とが繰り返される。これによって、ウエハＷ上の各ショット領域にフォトマスク１０のパターンが転写される。同様に、レチクルステージＲＳＴ上に図２〜図４のフォトマスク１０Ａ〜１０Ｃをロードすることで、これらのフォトマスクのパターンをウエハＷ上の各ショット領域に転写できる。   At the time of exposure, in the case of the batch exposure method, the step movement of wafer stage WST and the operation of transferring the pattern of photomask 10 to one shot area on wafer W through projection optical system PL are repeated. Further, in the case of the scanning exposure method, the wafer stage WST is moved stepwise and the reticle stage RST is moved synchronously with the wafer stage WST in the Y direction to transfer the pattern of the photomask 10 onto the wafer W via the projection optical system PL. The scanning exposure operation of sequentially transferring to one shot area is repeated. As a result, the pattern of the photomask 10 is transferred to each shot area on the wafer W. Similarly, by loading the photomasks 10A to 10C of FIGS. 2 to 4 onto the reticle stage RST, these photomask patterns can be transferred to each shot area on the wafer W.

また、上記各実施形態では、本発明のフォトマスクが透過型である場合について説明したが、本発明のフォトマスクは、反射型のマスクとしても構成することができる。反射型のマスクとする場合には、例えば図１の基板１１の主光減衰層１２を反射膜より形成すればよい。
また、上記の実施形態の投影露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施形態の投影露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、エッチング等の回路パターンを形成するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、及び検査ステップ等を経て製造される。 In each of the above embodiments, the case where the photomask of the present invention is a transmissive type has been described. However, the photomask of the present invention can also be configured as a reflective mask. In the case of a reflective mask, for example, the main light attenuation layer 12 of the substrate 11 in FIG. 1 may be formed from a reflective film.
In addition, when a semiconductor device is manufactured using the projection exposure apparatus of the above-described embodiment, the semiconductor device includes a step of designing a function / performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on the step, a wafer from a silicon material, A step of aligning with the projection exposure apparatus of the above-described embodiment to expose the reticle pattern onto the wafer, a step of forming a circuit pattern such as etching, a device assembly step (dicing process, bonding process, package process) ) And an inspection step.

なお、本発明は、例えば国際公開（ＷＯ）第９９／４９５０４号などに開示される液浸型露光装置で露光を行う場合にも適用することができる。
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、有機ＥＬ、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。 The present invention can also be applied to the case where exposure is performed with an immersion type exposure apparatus disclosed in, for example, International Publication (WO) No. 99/49504.
In addition, the present invention is not limited to application to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, and for example, for a display apparatus such as a liquid crystal display element, an organic EL, or a plasma display formed on a square glass plate. The present invention can be widely applied to an exposure apparatus and an exposure apparatus for manufacturing various devices such as an image sensor (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, and a DNA chip. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithographic process.

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Of course, a various structure can be taken in the range which does not deviate from the summary of this invention.

本発明の露光方法によれば、転写の際の線幅誤差を低減することができるため、微細なパターンを有するデバイスを高精度に製造できる。   According to the exposure method of the present invention, a line width error at the time of transfer can be reduced, so that a device having a fine pattern can be manufactured with high accuracy.

本発明の第１の実施形態のフォトマスク１０の一部を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing a part of photomask 10 of a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施形態のフォトマスク１０Ａの一部を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing a part of photomask 10A of a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第３の実施形態のフォトマスク１０Ｂの一部を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing a part of photomask 10B of a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第４の実施形態のフォトマスク１０Ｃの一部を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing a part of photomask 10C of a 4th embodiment of the present invention. （Ａ）は図１のフォトマスク１０のＭＥＥＦの透過率Ｔ及び間隔Ｄに対する依存性の計算結果を示す図、（Ｂ）は図２のフォトマスク１０ＡのＭＥＥＦの透過率Ｔ及びバイアスａに対する依存性の計算結果を示す図である。(A) is a figure which shows the calculation result of the dependence with respect to the transmittance | permeability T and the space | interval D of MEEF of the photomask 10 of FIG. 1, (B) is the dependence with respect to the transmittance | permeability T and bias a of MEEF of the photomask 10A of FIG. It is a figure which shows the calculation result of sex. 図１のフォトマスク１０の製造工程の前半部を示す図である。It is a figure which shows the first half part of the manufacturing process of the photomask 10 of FIG. 図１のフォトマスク１０の製造工程の後半部を示す図である。It is a figure which shows the latter half part of the manufacturing process of the photomask 10 of FIG. 図２のフォトマスク１０Ａの製造工程の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of manufacturing process of 10 A of photomasks of FIG. 本発明の実施形態のフォトマスクを用いて露光を行う投影露光装置の一例を示す一部を切り欠いた図である。It is the figure which notched a part which shows an example of the projection exposure apparatus which performs exposure using the photomask of embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…フォトマスク、１１…基板、１２…主光減衰層、１３，１３Ａ，１３Ｂ…副光減衰層、１４…中間層、Ａ１〜Ａ４…開口部、Ｍ１〜Ｍ３…主光減衰部、ＳＰ…スペーサ層、ＨＣ…高さ制御層、Ｓ１〜Ｓ４…副光減衰部、Ｓ１４〜Ｓ４１…副光減衰部、ＥＳ…エッチングストッパー層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 10A, 10B, 10C ... Photomask, 11 ... Substrate, 12 ... Main light attenuation layer, 13, 13A, 13B ... Sub light attenuation layer, 14 ... Intermediate layer, A1-A4 ... Opening, M1-M3 ... Main Light attenuation part, SP ... Spacer layer, HC ... Height control layer, S1-S4 ... Sub-light attenuation part, S14-S41 ... Sub-light attenuation part, ES ... Etching stopper layer

Claims (8)

パターンを転写するためのフォトマスクにおいて、
前記パターンに対応して配置される光透過部と光減衰部とを含む光減衰層と、
前記光減衰層における前記光透過部の広さに応じて前記光透過部の減光量を制御する減光量制御層とを有することを特徴とするフォトマスク。 In a photomask for transferring a pattern,
A light attenuating layer including a light transmitting portion and a light attenuating portion arranged corresponding to the pattern;
A photomask comprising: a light-reduction control layer that controls a light-reduction amount of the light transmission portion according to a width of the light transmission portion in the light attenuation layer. パターンを転写するためのフォトマスクにおいて、
前記パターンに対応して配置される光透過部と光減衰部とを含む第１の光減衰層と、
前記第１の光減衰層の前記光透過部と実質的に同一位置に配置される光減衰部を含む第２の光減衰層とを有することを特徴とするフォトマスク。 In a photomask for transferring a pattern,
A first light attenuation layer including a light transmission part and a light attenuation part arranged corresponding to the pattern;
A photomask comprising: a second light attenuating layer including a light attenuating portion disposed substantially at the same position as the light transmitting portion of the first light attenuating layer. 前記第１の光減衰層の前記光減衰部の減衰率と前記第２の光減衰層の前記光減衰部の減衰率とが異なることを特徴とする請求項２に記載のフォトマスク。   3. The photomask according to claim 2, wherein an attenuation factor of the optical attenuation portion of the first optical attenuation layer is different from an attenuation factor of the optical attenuation portion of the second optical attenuation layer. 前記第１の光減衰層の前記光減衰部のうちの最小の幅をＬ、前記第１の光減衰層と前記第２の光減衰層との間隔をＤ、前記フォトマスクが照明される露光ビームの開口半角をθとしたとき、
Ｄ・ｔａｎθ≦Ｌ
の関係が成立することを特徴とする請求項２または３に記載のフォトマスク。 The minimum width of the light attenuating portion of the first light attenuating layer is L, the distance between the first light attenuating layer and the second light attenuating layer is D, and the exposure for illuminating the photomask. When the half aperture angle of the beam is θ,
D ・ tanθ ≦ L
The photomask according to claim 2, wherein the relationship is established. 前記第１の光減衰層と前記第２の光減衰層との間隔が０〜３μｍであることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のフォトマスク。   5. The photomask according to claim 2, wherein a distance between the first light attenuation layer and the second light attenuation layer is 0 to 3 μm. 6. 前記第１の光減衰層の前記光透過部に対して前記第２の光減衰層の前記光減衰部の大きさが実質的に等しいか、または一定の面積だけ小さいことを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のフォトマスク。   The size of the light attenuating portion of the second light attenuating layer is substantially equal to or smaller than the light transmitting portion of the first light attenuating layer by a certain area. The photomask according to any one of 2 to 5. パターンを基板上に露光する露光方法において、
前記パターンに対応して配置される光透過部と光減衰部とを含む光減衰層を露光ビームで照明し、
前記マスクの前記光透過部の広さに応じて前記光透過部の減光量を制御することを特徴とする露光方法。 In an exposure method for exposing a pattern on a substrate,
Illuminating a light attenuating layer including a light transmitting portion and a light attenuating portion arranged corresponding to the pattern with an exposure beam,
An exposure method comprising: controlling a light reduction amount of the light transmission portion according to a width of the light transmission portion of the mask. 前記マスクの前記光透過部の広さに応じて前記光透過部の減光量を制御する減光量制御層を用いるとともに、
前記光減衰層の前記光減衰部のうちの最小の幅をＬ、前記光減衰層と前記減光量制御層との間隔をＤ、前記露光ビームの開口半角をθとしたとき、
Ｄ・ｔａｎθ≦Ｌ
の関係が成立することを特徴とする請求項７に記載の露光方法。
While using a light reduction control layer that controls the light reduction of the light transmission part according to the width of the light transmission part of the mask,
When the minimum width of the light attenuating part of the light attenuating layer is L, the distance between the light attenuating layer and the light reduction control layer is D, and the half angle of the exposure beam is θ,
D ・ tanθ ≦ L
The exposure method according to claim 7, wherein the relationship is established.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020170202A (en) * 2016-03-02 2020-10-15 信越化学工業株式会社 Photomask blank and method for preparing photomask

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