JP2007293363A - Photomask - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路装置の製造に用いられる微細パターン形成用のフォトマスクに関する。 The present invention relates to a photomask for forming a fine pattern used for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
近年、半導体を用いて実現する大規模集積回路装置(以下、LSIと称する)の高集積化のために、回路パターンの微細化がますます必要となってきている。その結果、回路を構成する配線パターンの細線化が非常に重要となってきた。 In recent years, miniaturization of circuit patterns has become more and more necessary for high integration of large-scale integrated circuit devices (hereinafter referred to as LSIs) realized using semiconductors. As a result, it has become very important to make the wiring pattern constituting the circuit thinner.
以下、従来の光露光システムによる配線パターンの細線化について、ポジ型レジストプロセスを用いる場合を例として説明する。ここで、ラインパターンとは、レジスト膜における露光光によって感光されない部分、つまり現像後に残存するレジスト部分(レジストパターン)である。また、スペースパターンとは、レジスト膜における露光光によって感光される部分、つまり現像によりレジストが除去されてなる開口部分(レジスト除去パターン)である。尚、ポジ型レジストプロセスに代えてネガ型レジストプロセスを用いる場合、前述のラインパターン及びスペースパターンのそれぞれの定義を入れ替えればよい。 Hereinafter, the thinning of the wiring pattern by the conventional light exposure system will be described by taking as an example the case of using a positive resist process. Here, the line pattern is a portion of the resist film that is not exposed to exposure light, that is, a resist portion (resist pattern) remaining after development. The space pattern is a portion exposed by exposure light in the resist film, that is, an opening portion (resist removal pattern) formed by removing the resist by development. In addition, when using a negative resist process instead of a positive resist process, the definitions of the above-described line pattern and space pattern may be interchanged.
従来、光露光システムを用いてパターン形成を行なう場合、石英等からなる透明な基板(透過性基板)上にCr等からなる完全遮光パターンが所望のパターンと対応するように描かれたフォトマスクを用いていた。このような、フォトマスクにおいては、Crパターンが存在する領域は、ある波長の露光光を全く透過させない(実質的に透過率0%の)遮光部となる一方、Crパターンが存在しない領域(開口部)は、前述の露光光に対して透過性基板と同等の透過率(実質的に100%)を持つ透光部となる。そして、このフォトマスクを用いて露光を行なった場合、遮光部はレジストの非感光部と対応すると共に開口部(透光部)はレジストの感光部と対応する。従って、このようなフォトマスク、つまり、ある波長の露光光に対しての遮光部及び透光部から構成されるフォトマスクはバイナリーマスクと呼ばれる。 Conventionally, when pattern formation is performed using an optical exposure system, a photomask in which a completely light-shielding pattern made of Cr or the like is made to correspond to a desired pattern on a transparent substrate (transparent substrate) made of quartz or the like is used. I used it. In such a photomask, the region where the Cr pattern exists is a light-shielding portion that does not transmit exposure light of a certain wavelength at all (substantially 0% transmittance), while the region where no Cr pattern exists (opening) Part) is a light-transmitting part having a transmittance (substantially 100%) equivalent to that of the transmissive substrate with respect to the exposure light described above. When exposure is performed using this photomask, the light shielding portion corresponds to the non-photosensitive portion of the resist, and the opening (translucent portion) corresponds to the photosensitive portion of the resist. Therefore, such a photomask, that is, a photomask composed of a light shielding portion and a light transmitting portion with respect to exposure light having a certain wavelength is called a binary mask.
一般に、光露光システムでは、前述のバイナリーマスクを用いて露光を行なったときに形成される像(露光によって被露光材料上に生じるエネルギー強度分布)のコントラストはλ/NAに反比例する。ここで、λは光源から照射される露光光の波長であり、NAは露光機の縮小投影光学系(具体的には投影レンズ)の開口数である。このため、レジストパターンとして形成可能な寸法はλ/NAに比例する。従って、パターンの微細化を実現するためには、露光光の波長λを小さくする短波長化と、開口数NAを大きくする高NA化とが有効な手段である。 In general, in an optical exposure system, the contrast of an image (energy intensity distribution generated on an exposed material by exposure) formed when exposure is performed using the binary mask described above is inversely proportional to λ / NA. Here, λ is the wavelength of the exposure light emitted from the light source, and NA is the numerical aperture of the reduction projection optical system (specifically, the projection lens) of the exposure machine. For this reason, the dimension that can be formed as a resist pattern is proportional to λ / NA. Therefore, in order to realize a fine pattern, it is effective to shorten the wavelength λ of the exposure light and to increase the NA so as to increase the numerical aperture NA.
一方、LSIを構成する素子の形成に起因する段差、又は基板表面が平坦ではないこと等を理由として、前述の光露光システムによって形成される像が理想的な焦点からずれる場合がある。このため、デフォーカス状態で形成されるパターンの寸法も所定の範囲内に保たれなければならない。パターンの寸法が所定の範囲内に保たれるデフォーカス値、つまりパターンの寸法精度が保証されるデフォーカス値の限界は焦点深度(DOF)と呼ばれている。すなわち、パターンを微細化するためには、像のコントラストを強調することと共に、DOFの値を向上させることも必要となる。しかしながら、DOFはλ/NA2 に比例するので、コントラストを向上させるために短波長化及び高NA化を行なった場合、DOFの値が低下してしまう。 On the other hand, the image formed by the above-described optical exposure system may deviate from the ideal focus because of a step caused by the formation of elements constituting the LSI, or because the substrate surface is not flat. For this reason, the dimension of the pattern formed in the defocused state must also be kept within a predetermined range. The limit of the defocus value at which the dimension of the pattern is maintained within a predetermined range, that is, the limit of the defocus value at which the dimensional accuracy of the pattern is guaranteed is called the depth of focus (DOF). That is, in order to make the pattern finer, it is necessary to enhance the contrast of the image and improve the DOF value. However, since DOF is proportional to λ / NA 2, when the wavelength is shortened and the NA is increased in order to improve contrast, the DOF value decreases.
以上のように、短波長化及び高NA化以外の方法によりコントラストを向上させることと、波長λ及び開口数NAを変えずにDOFを向上させることとを同時に実現できる技術が重要となってきている。 As described above, a technique capable of simultaneously improving the contrast by a method other than shortening the wavelength and increasing the NA and improving the DOF without changing the wavelength λ and the numerical aperture NA has become important. Yes.
コントラスト及びDOFを大幅に向上させるための手法のうち最も代表的な手法として、フォトマスク上の周期パターンに対して斜入射露光を行なう方法がある。しかし、斜入射露光によっては、λ/NA以下の短い周期で配置されたパターンの場合にしか大きな効果が得られないので、任意のパターンの微細化には有効な手法ではない。この斜入射露光の欠点を補う方法として、補助パターンを用いる方法(以下、補助パターン法と称する)がある。 Among the methods for greatly improving contrast and DOF, there is a method of performing oblique incidence exposure on a periodic pattern on a photomask. However, depending on the oblique incidence exposure, a great effect can be obtained only in the case of a pattern arranged with a short period of λ / NA or less, so that it is not an effective method for miniaturizing an arbitrary pattern. There is a method using an auxiliary pattern (hereinafter referred to as an auxiliary pattern method) as a method for compensating for the disadvantage of the oblique incidence exposure.
以下、特許文献1に開示されている補助パターン法(以下、第1の従来例と称する)について説明する。図35は、第1の従来例で用いられるフォトマスクの平面図を示している。図35に示すフォトマスクは、1/5縮小投影露光を行なうステッパにおいて使用される。図35に示すように、マスク基板となる透明なガラス基板10の表面に、クロムからなる遮光膜11が設けられている。遮光膜11には、露光により転写される主パターン(回路パターン)である第1の開口部12が設けられている。また、遮光膜11における第1の開口部12の両側に、露光により転写されず且つ主パターンの転写精度を向上させる補助パターンである一対の第2の開口部13が設けられている。ここで、第1の開口部12の幅は例えば1.5μmに設定されており、各第2の開口部13の幅は例えば0.75μmに設定されている。また、第1の開口部12の中心と各第2の開口部13の中心との間の距離は例えば4.5μmに設定されている。すなわち、第1の従来例で用いられるフォトマスクにおいては、主パターンである回路パターンと隣り合うように、該回路パターンの寸法よりも小さい寸法の補助パターンが設けられている。しかし、第1の従来例に係る補助パターン法によっては、DOFがわずかに向上するものの、本来の周期パターンの場合と同程度の効果は得られない。
Hereinafter, the auxiliary pattern method disclosed in Patent Document 1 (hereinafter referred to as a first conventional example) will be described. FIG. 35 shows a plan view of a photomask used in the first conventional example. The photomask shown in FIG. 35 is used in a stepper that performs 1/5 reduction projection exposure. As shown in FIG. 35, a
以下、第1の従来例を改良した方法である、特許文献2に開示されている補助パターン法(以下、第2の従来例と称する)について説明する。図36は、第2の従来例で用いられるフォトマスクの平面図を示している。図36に示すように、マスク基板となる透明なガラス基板20の上に主パターン21が設けられていると共に、ガラス基板20の上における遮光部21の両側に補助パターン22が周期的に配置されている。主パターン21は、下層の低透過率膜と上層の遮光膜(クロム膜)との積層膜から構成されている。また、補助パターン22は、前述の積層膜のうちの上層の遮光膜が除去された、残りの低透過率膜から構成されている。ここで、低透過率膜からなる補助パターン22は露光時にレジストの非感光部(つまりレジストパターン)を形成するものではない。従って、この透過率の低い補助パターン22を主パターン21に対して周期的に配置して斜入射露光を行なうことによってDOFの向上を図ることができる。
ところで、位相シフターを用いることによって、コントラスト及びDOFを大幅に向上させることができるが、それは次のような場合に限られる。すなわち、フォトマスク上において、微細なラインパターンの両側に、透光部(開口部)と、透光部を基準として露光光を180°の位相差で透過させる位相シフターとをそれぞれ配置できる場合のみである。従って、位相シフターを用いても、一般的なLSIにおける配線パターンの微細部分の全てに亘って、コントラスト及びDOFの向上効果を得ることはできない。 By the way, by using the phase shifter, the contrast and the DOF can be greatly improved, but this is limited to the following cases. In other words, on the photomask, only when a light transmitting part (opening) and a phase shifter that transmits exposure light with a phase difference of 180 ° with respect to the light transmitting part can be arranged on both sides of the fine line pattern, respectively. It is. Therefore, even if a phase shifter is used, it is not possible to obtain an improvement effect of contrast and DOF over all fine portions of a wiring pattern in a general LSI.
また、斜入射露光を用いることによって、完全な周期パターンについてはコントラスト及びDOFを大きく向上できる効果が得られる。しかし、一般的なLSIにおける孤立パターン等を含む配線パターンの微細部分の全てに亘って、前述の効果を得ることはできない。このとき、補助パターンを用いることによって、DOF等に若干の改善は見られるが(第1の従来例)、その効果は、完全な周期パターンと比べれば僅かである。また、補助パターンとして、透過率の低いパターンを用いることによって、補助パターン配置の自由度を向上させ、それによりパターン配置における周期性を高めることが可能となるが(第2の従来例)、この場合も、次のような問題を生じる。すなわち、第2の従来例による実質的な効果は、補助パターンを太くできることによって補助パターンの加工が容易になるということのみである。すなわち、コントラスト及びDOFの向上については、第1の従来例(細い補助パターンを用いる場合)と同程度の効果しか得られない。その理由は、コントラストやDOFの向上効果は、主パターン及び補助パターンからなるマスクパターンが周期パターンであるかどうかに依存して決まるのではなく、露光時にマスクパターンによって形成される像(エネルギー強度分布)の周期性が高いかどうかに依存して決まるからである。 Further, by using the oblique incidence exposure, an effect of greatly improving the contrast and DOF can be obtained for a complete periodic pattern. However, the above-described effects cannot be obtained over the entire fine portion of the wiring pattern including an isolated pattern in a general LSI. At this time, the use of the auxiliary pattern shows a slight improvement in the DOF or the like (first conventional example), but the effect is slight compared to the complete periodic pattern. Further, by using a low transmittance pattern as an auxiliary pattern, it is possible to improve the degree of freedom of auxiliary pattern arrangement, thereby improving the periodicity in the pattern arrangement (second conventional example). Even in this case, the following problems occur. That is, the substantial effect of the second conventional example is only that the assist pattern can be easily processed by increasing the assist pattern. That is, with respect to the improvement of the contrast and DOF, only the same effect as that of the first conventional example (when a thin auxiliary pattern is used) can be obtained. The reason is that the improvement effect of contrast and DOF is not determined depending on whether the mask pattern composed of the main pattern and the auxiliary pattern is a periodic pattern, but an image (energy intensity distribution) formed by the mask pattern at the time of exposure. This is because it is determined depending on whether the periodicity of) is high.
前記に鑑み、本発明は、任意形状のパターンの形成においてコントラスト及びDOFを向上させることができるフォトマスク、パターン形成方法及びマスクデータ作成方法を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a photomask, a pattern formation method, and a mask data creation method that can improve contrast and DOF in the formation of a pattern having an arbitrary shape.
前記の目的を達成するために、本発明に係る第1のフォトマスクは、透過性基板上に形成されたマスクパターンと、前記透過性基板における前記マスクパターンが形成されていない透光部とを有するフォトマスクを前提とする。具体的には、マスクパターンは、露光により転写される主パターンと、露光光を回折させ且つ露光により転写されない補助パターンとを有する。また、主パターンは、露光光を部分的に透過させる第1の透過率を有し且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる第1の半遮光部と、透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターとから構成されている。また、補助パターンは、露光光を部分的に透過させる第2の透過率を有し且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる第2の半遮光部から構成されている。 In order to achieve the above object, a first photomask according to the present invention includes a mask pattern formed on a transmissive substrate, and a light transmitting portion on the transmissive substrate where the mask pattern is not formed. It is assumed that the photomask has. Specifically, the mask pattern has a main pattern transferred by exposure and an auxiliary pattern that diffracts exposure light and is not transferred by exposure. The main pattern has a first transmittance that partially transmits the exposure light, and a first semi-shielding portion that transmits the exposure light in the same phase with respect to the light transmitting portion, and the light transmitting portion as a reference. And a phase shifter that transmits exposure light in the opposite phase. The auxiliary pattern has a second transmittance that partially transmits the exposure light, and includes a second semi-shielding portion that transmits the exposure light in the same phase with respect to the light transmitting portion.
尚、本願において、同位相とは、位相差が(ー30+360×n)度以上で且つ(30+360×n)度以下の範囲(但しnは整数)にある場合を意味し、反対位相とは、位相差が150+360×n)度以上で且つ(210+360×n)度以下の範囲(但しnは整数)にある場合を意味する。 In the present application, the same phase means a case where the phase difference is in the range of (−30 + 360 × n) degrees or more and (30 + 360 × n) degrees or less (where n is an integer), and the opposite phase is This means that the phase difference is in the range of 150 + 360 × n) degrees or more and (210 + 360 × n) degrees or less (where n is an integer).
第1のフォトマスクによると、主パターンが半遮光部と位相シフターとから構成されているため、位相シフターを透過した光によって透光部及び半遮光部を透過した光の一部分を打ち消すことができる。このため、主パターンと対応する遮光像における光強度分布のコントラストを強調できる。また、主パターンとは別に、低透過率の補助パターンが設けられているため、補助パターンを適切な位置に配置することにより、主パターンの位相シフターを透過した光と干渉する回折光を発生させることができる。従って、主パターンの転写像におけるデフォーカス特性が向上し、その結果、DOF特性が向上する。 According to the first photomask, since the main pattern is composed of the semi-light-shielding portion and the phase shifter, a part of the light transmitted through the light-transmitting portion and the semi-light-shielding portion can be canceled by the light transmitted through the phase shifter. . For this reason, the contrast of the light intensity distribution in the light-shielded image corresponding to the main pattern can be enhanced. In addition, since an auxiliary pattern with low transmittance is provided separately from the main pattern, diffracted light that interferes with light transmitted through the phase shifter of the main pattern is generated by arranging the auxiliary pattern at an appropriate position. be able to. Therefore, the defocus characteristic in the transfer image of the main pattern is improved, and as a result, the DOF characteristic is improved.
また、第1のフォトマスクによると、補助パターンが半遮光部であるため、補助パターン配置の自由度が向上し、それにより主パターンを含めたパターン配置における周期性を高めることができるので、DOF特性がより一層向上する。また、補助パターンが半遮光部であるため、露光により転写されないという条件下で補助パターンを太くできるので、その加工が容易になる。 In addition, according to the first photomask, since the auxiliary pattern is a semi-light-shielding portion, the degree of freedom of auxiliary pattern arrangement is improved, thereby improving the periodicity in the pattern arrangement including the main pattern. The characteristics are further improved. Further, since the auxiliary pattern is a semi-light-shielding portion, the auxiliary pattern can be thickened under the condition that the auxiliary pattern is not transferred by exposure, so that the processing becomes easy.
第1のフォトマスクにおいて、第1の透過率は15%以下であることが好ましい。 In the first photomask, the first transmittance is preferably 15% or less.
このようにすると、パターン形成時におけるレジスト膜の膜減り防止又はレジスト感度の最適化を達成できる。すなわち、この効果と、DOF向上効果及びコントラスト向上効果とを両立させることができる。 In this way, it is possible to prevent resist film loss or optimize resist sensitivity during pattern formation. That is, this effect can be made compatible with the DOF improvement effect and the contrast improvement effect.
第1のフォトマスクにおいて、第2の透過率は6%以上で且つ50%以下であることが好ましい。 In the first photomask, the second transmittance is preferably 6% or more and 50% or less.
このようにすると、補助パターンの遮光性が高すぎることに起因してレジストの非感光部が形成されてしまうことを防止しつつ、回折光によるDOF向上効果を確実に実現できる。 In this way, it is possible to reliably realize the DOF improvement effect by diffracted light while preventing the non-photosensitive portion of the resist from being formed due to the light shielding property of the auxiliary pattern being too high.
本発明に係る第2のフォトマスクは、透過性基板上に形成されたマスクパターンと、透過性基板におけるマスクパターンが形成されていない透光部とを有するフォトマスクである。具体的には、マスクパターンは、露光により転写される主パターンと、露光光を回折させ且つ露光により転写されない補助パターンとを有する。また、主パターンと補助パターンとの間に透光部が介在すると共に、所定の斜入射位置をSA(0.4≦SA≦0.8)としたときにsinφA=NA×SAによって定義される斜入射角φAに対して、補助パターンの中心は、主パターンの中心からM×(λ/(2×sinφA))離れた位置又はその近傍に配置されている(但し、λは露光光の波長であり、M及びNAは露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である)。 The second photomask according to the present invention is a photomask having a mask pattern formed on a transmissive substrate and a translucent portion where the mask pattern is not formed on the transmissive substrate. Specifically, the mask pattern has a main pattern transferred by exposure and an auxiliary pattern that diffracts exposure light and is not transferred by exposure. Further, a translucent portion is interposed between the main pattern and the auxiliary pattern, and defined as sin φA = NA × SA when a predetermined oblique incident position is SA (0.4 ≦ SA ≦ 0.8). With respect to the oblique incident angle φA, the center of the auxiliary pattern is arranged at or near the position of M × (λ / (2 × sin φA)) from the center of the main pattern (where λ is the wavelength of the exposure light) M and NA are the reduction magnification and numerical aperture of the reduction projection optical system of the exposure machine).
第2のフォトマスクによると、主パターンとは別に補助パターンが、主パターンからM×(λ/(2×sinφA))離れた位置又はその近傍に設けられている。このため、補助パターンによって生じた回折光により、主パターンの転写像におけるデフォーカス特性が向上し、その結果、DOF特性が向上する。 According to the second photomask, in addition to the main pattern, the auxiliary pattern is provided at a position separated from the main pattern by M × (λ / (2 × sinφA)) or in the vicinity thereof. For this reason, the diffracted light generated by the auxiliary pattern improves the defocus characteristic in the transferred image of the main pattern, and as a result, improves the DOF characteristic.
第2のフォトマスクにおいて、主パターンは、遮光部から構成されていてもよいし、又は透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターから構成されていてもよい。 In the second photomask, the main pattern may be composed of a light shielding portion, or may be composed of a phase shifter that transmits the exposure light in the opposite phase with the light transmitting portion as a reference.
第2のフォトマスクにおいて、主パターンは、露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる半遮光部と、透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターとから構成されていることが好ましい。 In the second photomask, the main pattern has a transmittance that partially transmits the exposure light, and a semi-light-shielding portion that transmits the exposure light in the same phase with respect to the light transmitting portion, and a light transmitting portion as a reference. A phase shifter that transmits the exposure light in the opposite phase is preferable.
このようにすると、主パターンが半遮光部と位相シフターとから構成されているため、位相シフターを透過した光によって透光部及び半遮光部を透過した光の一部分を打ち消すことができる。このため、主パターンと対応する遮光像における光強度分布のコントラストを強調できる。 In this case, since the main pattern is composed of the semi-light-shielding portion and the phase shifter, a part of the light transmitted through the light-transmitting portion and the semi-light-shielding portion can be canceled by the light transmitted through the phase shifter. For this reason, the contrast of the light intensity distribution in the light-shielded image corresponding to the main pattern can be enhanced.
主パターンが半遮光部と位相シフターとから構成されている場合、位相シフターは、主パターンの中心部に半遮光部によって囲まれるように配置されていることが好ましい。 When the main pattern includes a semi-light-shielding portion and a phase shifter, the phase shifter is preferably disposed so as to be surrounded by the semi-light-shielding portion at the center of the main pattern.
このようにすると、主パターンと対応する遮光像の中心部における光強度分布のコントラストを強調できるので、デフォーカス特性を良好に保ちながら、例えば微細なラインパターンの形成を行なうことができる。また、半遮光部における位相シフターと透光部とによって挟まれた部分の寸法は、20nm以上で且つ(0.3×λ/NA)×M以下であるか、又は露光光の波長の4分の1以上で且つ(0.3×λ/NA)×M以下であることが好ましい(但し、λは露光光の波長であり、M及びNAは露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である)。尚、主パターンは、半遮光部に代わる遮光部と、位相シフターとから構成されていてもよい。 In this way, the contrast of the light intensity distribution at the center of the light-shielded image corresponding to the main pattern can be enhanced, so that, for example, a fine line pattern can be formed while maintaining good defocus characteristics. The dimension of the portion sandwiched between the phase shifter and the translucent portion in the semi-light-shielding portion is 20 nm or more and (0.3 × λ / NA) × M or less, or four times the wavelength of the exposure light. 1 or more and (0.3 × λ / NA) × M or less (where λ is the wavelength of the exposure light, and M and NA are the reduction magnification and aperture of the reduction projection optical system of the exposure machine) Number). Note that the main pattern may include a light-shielding portion that replaces the semi-light-shielding portion and a phase shifter.
また、主パターンが半遮光部と位相シフターとから構成されている場合、位相シフターは、主パターンの周縁部に半遮光部によって囲まれるように配置されていることが好ましい。 When the main pattern is composed of a semi-light-shielding part and a phase shifter, the phase shifter is preferably arranged so as to be surrounded by the semi-light-shielding part at the peripheral part of the main pattern.
このようにすると、透光部を透過した光の像の主パターン近傍における光強度分布のコントラストを強調できるので、デフォーカス特性を良好に保ちながら、例えば微細なコンタクトパターンの形成を行なうことができる。 In this way, the contrast of the light intensity distribution in the vicinity of the main pattern of the image of the light transmitted through the translucent portion can be enhanced, so that, for example, a fine contact pattern can be formed while maintaining good defocus characteristics. .
また、主パターンが半遮光部と位相シフターとから構成されている場合、半遮光部の透過率は15%以下であることが好ましい。 When the main pattern is composed of a semi-light-shielding part and a phase shifter, the transmissivity of the semi-light-shielding part is preferably 15% or less.
このようにすると、パターン形成時におけるレジスト膜の膜減り防止又はレジスト感度の最適化を達成できる。すなわち、この効果と、DOF向上効果及びコントラスト向上効果とを両立させることができる。 In this way, it is possible to prevent resist film loss or optimize resist sensitivity during pattern formation. That is, this effect can be made compatible with the DOF improvement effect and the contrast improvement effect.
第2のフォトマスクにおいて、補助パターンは、遮光部から構成されていてもよいし、又は露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる半遮光部から構成されていてもよい。補助パターンが半遮光部から構成されていると、補助パターン配置の自由度が向上し、それにより主パターンを含めたパターン配置における周期性を高めることができるので、DOF特性がより一層向上する。また、補助パターンが半遮光部であると、露光により転写されないという条件下で補助パターンを太くできるので、その加工が容易になる。尚、補助パターンが半遮光部から構成されている場合、半遮光部の透過率は6%以上で且つ50%以下であることが好ましい。このようにすると、補助パターンの遮光性が高すぎることに起因してレジストの非感光部が形成されてしまうことを防止しつつ、回折光によるDOF向上効果を確実に実現できる。 In the second photomask, the auxiliary pattern may include a light shielding portion, or may have a transmittance that partially transmits the exposure light and transmits the exposure light in the same phase with respect to the light transmitting portion. You may comprise from the semi-light-shielding part to make it. If the auxiliary pattern is composed of a semi-light-shielding portion, the degree of freedom of auxiliary pattern arrangement is improved, and thereby the periodicity in the pattern arrangement including the main pattern can be improved, so that the DOF characteristics are further improved. Further, if the auxiliary pattern is a semi-light-shielding portion, the auxiliary pattern can be thickened under the condition that the auxiliary pattern is not transferred by exposure, so that the processing becomes easy. In the case where the auxiliary pattern is composed of a semi-light-shielding part, the transmissivity of the semi-light-shielding part is preferably 6% or more and 50% or less. In this way, it is possible to reliably realize the DOF improvement effect by diffracted light while preventing the non-photosensitive portion of the resist from being formed due to the light shielding property of the auxiliary pattern being too high.
本発明に係る第3のフォトマスクは、透過性基板上に形成されたマスクパターンと、透過性基板におけるマスクパターンが形成されていない透光部とを有するフォトマスクである。具体的には、マスクパターンは、露光により転写される主パターンと、露光光を回折させ且つ露光により転写されない補助パターンとを有する。また、主パターンと補助パターンとの間に透光部が介在すると共に、所定の斜入射位置をSB(0.4≦SB≦0.8)としたときにsinφB=NA×SBによって定義される斜入射角φBに対して、補助パターンの中心は、主パターンの中心からM×((λ/(2×sinφB))+(λ/(NA+sinφB)))離れた位置又はその近傍に配置されていることが好ましい(但し、λは露光光の波長であり、M及びNAは露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である)。 A third photomask according to the present invention is a photomask having a mask pattern formed on a transmissive substrate and a translucent portion on which the mask pattern is not formed on the transmissive substrate. Specifically, the mask pattern has a main pattern transferred by exposure and an auxiliary pattern that diffracts exposure light and is not transferred by exposure. Further, a translucent portion is interposed between the main pattern and the auxiliary pattern, and defined as sin φB = NA × SB when a predetermined oblique incident position is SB (0.4 ≦ SB ≦ 0.8). With respect to the oblique incident angle φB, the center of the auxiliary pattern is arranged at a position away from the center of the main pattern by M × ((λ / (2 × sin φB)) + (λ / (NA + sin φB))) or in the vicinity thereof. (Where λ is the wavelength of the exposure light, and M and NA are the reduction magnification and numerical aperture of the reduction projection optical system of the exposure machine).
第3のフォトマスクによると、主パターンとは別に補助パターンが、主パターンからM×((λ/(2×sinφB))+(λ/(NA+sinφB)))離れた位置又はその近傍に設けられている。このため、補助パターンによって生じた回折光により、主パターンの転写像におけるデフォーカス特性が向上し、その結果、DOF特性が向上する。さらに、第1の補助パターンが主パターンからM×(λ/(2×sinφB))離れた位置又はその近傍に設けられ、且つ第2の補助パターンが主パターンからM×((λ/(2×sinφB))+(λ/(NA+sinφB)))離れた位置又はその近傍に設けられていると、次のような効果が得られる。すなわち、第1の補助パターンが第1次回折光発生パターンとして機能することに加えて、第2の補助パターンが第2次回折光発生パターンとして機能するので、DOF向上効果をさらに増大させることができる。 According to the third photomask, in addition to the main pattern, the auxiliary pattern is provided at or near the position away from the main pattern by M × ((λ / (2 × sin φB)) + (λ / (NA + sin φB))). ing. For this reason, the diffracted light generated by the auxiliary pattern improves the defocus characteristic in the transferred image of the main pattern, and as a result, improves the DOF characteristic. Further, the first auxiliary pattern is provided at or near the position M × (λ / (2 × sin φB)) from the main pattern, and the second auxiliary pattern is M × ((λ / (2 × sinφB)) + (λ / (NA + sinφB))) When provided at or near the position, the following effects are obtained. That is, in addition to the first auxiliary pattern functioning as the first-order diffracted light generation pattern, the second auxiliary pattern functions as the second-order diffracted light generation pattern, so that the DOF improvement effect can be further increased.
第3のフォトマスクにおいて、主パターンは、遮光部から構成されていてもよいし、又は透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターから構成されていてもよい。 In the third photomask, the main pattern may be composed of a light-shielding portion, or may be composed of a phase shifter that transmits exposure light in an opposite phase with the light-transmitting portion as a reference.
第3のフォトマスクにおいて、主パターンは、露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる半遮光部と、透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターとから構成されていることが好ましい。 In the third photomask, the main pattern has a transmittance that partially transmits the exposure light, and a semi-light-shielding portion that transmits the exposure light in the same phase with respect to the light transmitting portion, and a light transmitting portion as a reference. A phase shifter that transmits the exposure light in the opposite phase is preferable.
このようにすると、主パターンが半遮光部と位相シフターとから構成されているため、位相シフターを透過した光によって透光部及び半遮光部を透過した光の一部分を打ち消すことができる。このため、主パターンと対応する遮光像における光強度分布のコントラストを強調できる。 In this case, since the main pattern is composed of the semi-light-shielding portion and the phase shifter, a part of the light transmitted through the light-transmitting portion and the semi-light-shielding portion can be canceled by the light transmitted through the phase shifter. For this reason, the contrast of the light intensity distribution in the light-shielded image corresponding to the main pattern can be enhanced.
主パターンが半遮光部と位相シフターとから構成されている場合、位相シフターは、主パターンの中心部に半遮光部によって囲まれるように配置されていることが好ましい。 When the main pattern includes a semi-light-shielding portion and a phase shifter, the phase shifter is preferably disposed so as to be surrounded by the semi-light-shielding portion at the center of the main pattern.
このようにすると、主パターンと対応する遮光像の中心部における光強度分布のコントラストを強調できるので、デフォーカス特性を良好に保ちながら、例えば微細なラインパターンの形成を行なうことができる。また、半遮光部における位相シフターと透光部とによって挟まれた部分の寸法は、20nm以上で且つ(0.3×λ/NA)×M以下であるか、又は露光光の波長の4分の1以上で且つ(0.3×λ/NA)×M以下であることが好ましい(但し、λは露光光の波長であり、M及びNAは露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である)。尚、主パターンは、半遮光部に代わる遮光部と、位相シフターとから構成されていてもよい。 In this way, the contrast of the light intensity distribution at the center of the light-shielded image corresponding to the main pattern can be enhanced, so that, for example, a fine line pattern can be formed while maintaining good defocus characteristics. The dimension of the portion sandwiched between the phase shifter and the translucent portion in the semi-light-shielding portion is 20 nm or more and (0.3 × λ / NA) × M or less, or four times the wavelength of the exposure light. 1 or more and (0.3 × λ / NA) × M or less (where λ is the wavelength of the exposure light, and M and NA are the reduction magnification and aperture of the reduction projection optical system of the exposure machine) Number). Note that the main pattern may include a light-shielding portion that replaces the semi-light-shielding portion and a phase shifter.
また、主パターンが半遮光部と位相シフターとから構成されている場合、位相シフターは、主パターンの周縁部に半遮光部によって囲まれるように配置されていることが好ましい。 When the main pattern is composed of a semi-light-shielding part and a phase shifter, the phase shifter is preferably arranged so as to be surrounded by the semi-light-shielding part at the peripheral part of the main pattern.
このようにすると、透光部を透過した光の像の主パターン近傍における光強度分布のコントラストを強調できるので、デフォーカス特性を良好に保ちながら、例えば微細なコンタクトパターンの形成を行なうことができる。 In this way, the contrast of the light intensity distribution in the vicinity of the main pattern of the image of the light transmitted through the translucent portion can be enhanced, so that, for example, a fine contact pattern can be formed while maintaining good defocus characteristics. .
また、主パターンが半遮光部と位相シフターとから構成されている場合、半遮光部の透過率は15%以下であることが好ましい。 When the main pattern is composed of a semi-light-shielding part and a phase shifter, the transmissivity of the semi-light-shielding part is preferably 15% or less.
このようにすると、パターン形成時におけるレジスト膜の膜減り防止又はレジスト感度の最適化を達成できる。すなわち、この効果と、DOF向上効果及びコントラスト向上効果とを両立させることができる。 In this way, it is possible to prevent resist film loss or optimize resist sensitivity during pattern formation. That is, this effect can be made compatible with the DOF improvement effect and the contrast improvement effect.
第3のフォトマスクにおいて、補助パターンは、遮光部から構成されていてもよいし、又は露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる半遮光部から構成されていてもよい。補助パターンが半遮光部から構成されていると、補助パターン配置の自由度が向上し、それにより主パターンを含めたパターン配置における周期性を高めることができるので、DOF特性がより一層向上する。また、補助パターンが半遮光部であると、露光により転写されないという条件下で補助パターンを太くできるので、その加工が容易になる。尚、補助パターンが半遮光部から構成されている場合、半遮光部の透過率は6%以上で且つ50%以下であることが好ましい。このようにすると、補助パターンの遮光性が高すぎることに起因してレジストの非感光部が形成されてしまうことを防止しつつ、回折光によるDOF向上効果を確実に実現できる。 In the third photomask, the auxiliary pattern may be formed of a light shielding portion, or has a transmittance that partially transmits the exposure light and transmits the exposure light in the same phase with respect to the light transmission portion. You may comprise from the semi-light-shielding part to make it. If the auxiliary pattern is composed of a semi-light-shielding portion, the degree of freedom of auxiliary pattern arrangement is improved, and thereby the periodicity in the pattern arrangement including the main pattern can be improved, so that the DOF characteristics are further improved. Further, if the auxiliary pattern is a semi-light-shielding portion, the auxiliary pattern can be thickened under the condition that the auxiliary pattern is not transferred by exposure, so that the processing becomes easy. In the case where the auxiliary pattern is composed of a semi-light-shielding part, the transmissivity of the semi-light-shielding part is preferably 6% or more and 50% or less. In this way, it is possible to reliably realize the DOF improvement effect by diffracted light while preventing the non-photosensitive portion of the resist from being formed due to the light shielding property of the auxiliary pattern being too high.
尚、第2又は第3のフォトマスクにおいて、補助パターンが位相シフターからM×(λ/(2×sinφ))又はM×((λ/(2×sinφ))+(λ/(NA+sinφ)))離れた位置に設けられている場合、斜入射角φはφ1以上で且つφ2以下であるか、斜入射角φは(φ1+φ2)/2であるか又は斜入射角φは(ξ+φ2)/2であることが好ましい(但し、φ1及びφ2は露光機の斜入射照明系の最小斜入射角及び最大斜入射角であり、ξはsinξ=0.4×NA(但しNAは露光機の縮小投影光学系の開口数である)を満たす角度である)。 In the second or third photomask, the auxiliary pattern is M × (λ / (2 × sinφ)) or M × ((λ / (2 × sinφ)) + (λ / (NA + sinφ)) from the phase shifter. ) When provided at a distant position, the oblique incident angle φ is not less than φ1 and not more than φ2, the oblique incident angle φ is (φ1 + φ2) / 2, or the oblique incident angle φ is (ξ + φ2) / 2 (Where φ1 and φ2 are the minimum oblique incidence angle and the maximum oblique incidence angle of the oblique incidence illumination system of the exposure machine, and ξ is sinξ = 0.4 × NA (where NA is a reduced projection of the exposure machine) It is an angle that satisfies the numerical aperture of the optical system).
本発明に係る第4のフォトマスクは、透過性基板上に形成されたマスクパターンと、透過性基板におけるマスクパターンが形成されていない透光部とを有するフォトマスクである。具体的には、マスクパターンは、露光により転写される主パターンと、露光光を回折させ且つ露光により転写されない補助パターンとを有する。また、補助パターンは、主パターンの中心から距離Xの位置又はその近傍に配置され且つ主パターンとの間に透光部を挟む第1の補助パターンと、主パターンから見て第1の補助パターンの外側方向において第1の補助パターンの中心から距離Yの位置又はその近傍に配置され且つ第1の補助パターンとの間に透光部を挟む第2の補助パターンとから構成されている。ここで、XがYよりも長い。 A fourth photomask according to the present invention is a photomask having a mask pattern formed on a transmissive substrate and a translucent portion on which the mask pattern is not formed on the transmissive substrate. Specifically, the mask pattern has a main pattern transferred by exposure and an auxiliary pattern that diffracts exposure light and is not transferred by exposure. In addition, the auxiliary pattern includes a first auxiliary pattern that is disposed at or near the position of the distance X from the center of the main pattern and sandwiches the translucent portion between the auxiliary pattern and the first auxiliary pattern as viewed from the main pattern. The second auxiliary pattern is arranged at a position of the distance Y from the center of the first auxiliary pattern in the outer side of the first auxiliary pattern or in the vicinity thereof, and sandwiches the translucent portion with the first auxiliary pattern. Here, X is longer than Y.
尚、本願において、主パターンと補助パターンとの間の距離とは、それぞれの中心同士の間の距離を意味する。例えば、ライン状の主パターンに対して平行に、相似形を有する補助パターンが設けられている場合、主パターン及び補助パターンのそれぞれの中心線間の距離を意味する。 In the present application, the distance between the main pattern and the auxiliary pattern means the distance between the centers. For example, when an auxiliary pattern having a similar shape is provided in parallel to the line-shaped main pattern, it means a distance between center lines of the main pattern and the auxiliary pattern.
第4のフォトマスクによると、主パターンとは別に第1の補助パターンが、主パターンから距離Xの位置又はその近傍に設けられていると共に、第2の補助パターンが、第1の補助パターンから、距離Xよりも短い距離Yの位置又はその近傍に設けられている。このため、各補助パターンによって生じた回折光により、主パターンの転写像におけるデフォーカス特性が向上し、その結果、DOF特性が向上する。 According to the fourth photomask, in addition to the main pattern, the first auxiliary pattern is provided at the position of the distance X from the main pattern or in the vicinity thereof, and the second auxiliary pattern is separated from the first auxiliary pattern. , At a position of a distance Y shorter than the distance X or in the vicinity thereof. For this reason, the diffracted light generated by each auxiliary pattern improves the defocus characteristic in the transferred image of the main pattern, and as a result, the DOF characteristic improves.
第4のフォトマスクにおいて、所定の斜入射位置をS(0.4≦S≦0.8)としたときに、X/Y=(1+S)/(2×S)であることが好ましい。このようにすると、DOF特性の向上効果を最大化できる。 In the fourth photomask, it is preferable that X / Y = (1 + S) / (2 × S), where S (0.4 ≦ S ≦ 0.8) is a predetermined oblique incident position. In this way, the effect of improving DOF characteristics can be maximized.
第4のフォトマスクにおいて、所定の斜入射位置をSA(0.4≦SA≦0.8)としたときにsinφA=NA×SAによって定義される斜入射角φAに対して、X=M×(λ/(2×sinφA))であってもよい。 In the fourth photomask, X = M × with respect to the oblique incident angle φA defined by sin φA = NA × SA when the predetermined oblique incident position is SA (0.4 ≦ SA ≦ 0.8). (Λ / (2 × sin φA)) may also be used.
第4のフォトマスクにおいて、主パターンは、遮光部から構成されていてもよいし、又は透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターから構成されていてもよい。 In the fourth photomask, the main pattern may be composed of a light shielding portion, or may be composed of a phase shifter that transmits exposure light in an opposite phase with respect to the light transmitting portion.
第4のフォトマスクにおいて、主パターンは、露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる半遮光部と、透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターとから構成されていることが好ましい。 In the fourth photomask, the main pattern has a transmittance that partially transmits the exposure light, and a semi-light-shielding portion that transmits the exposure light in the same phase with respect to the light-transmitting portion, and a light-transmitting portion as a reference. A phase shifter that transmits the exposure light in the opposite phase is preferable.
このようにすると、主パターンが半遮光部と位相シフターとから構成されているため、位相シフターを透過した光によって透光部及び半遮光部を透過した光の一部分を打ち消すことができる。このため、主パターンと対応する遮光像における光強度分布のコントラストを強調できる。 In this case, since the main pattern is composed of the semi-light-shielding portion and the phase shifter, a part of the light transmitted through the light-transmitting portion and the semi-light-shielding portion can be canceled by the light transmitted through the phase shifter. For this reason, the contrast of the light intensity distribution in the light-shielded image corresponding to the main pattern can be enhanced.
主パターンが半遮光部と位相シフターとから構成されている場合、位相シフターは、主パターンの中心部に半遮光部によって囲まれるように配置されていることが好ましい。 When the main pattern includes a semi-light-shielding portion and a phase shifter, the phase shifter is preferably disposed so as to be surrounded by the semi-light-shielding portion at the center of the main pattern.
このようにすると、主パターンと対応する遮光像の中心部における光強度分布のコントラストを強調できるので、デフォーカス特性を良好に保ちながら、例えば微細なラインパターンの形成を行なうことができる。また、半遮光部における位相シフターと透光部とによって挟まれた部分の寸法は、20nm以上で且つ(0.3×λ/NA)×M以下であるか、又は露光光の波長の4分の1以上で且つ(0.3×λ/NA)×M以下であることが好ましい(但し、λは露光光の波長であり、M及びNAは露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である)。尚、主パターンは、半遮光部に代わる遮光部と、位相シフターとから構成されていてもよい。 In this way, the contrast of the light intensity distribution at the center of the light-shielded image corresponding to the main pattern can be enhanced, so that, for example, a fine line pattern can be formed while maintaining good defocus characteristics. The dimension of the portion sandwiched between the phase shifter and the translucent portion in the semi-light-shielding portion is 20 nm or more and (0.3 × λ / NA) × M or less, or four times the wavelength of the exposure light. 1 or more and (0.3 × λ / NA) × M or less (where λ is the wavelength of the exposure light, and M and NA are the reduction magnification and aperture of the reduction projection optical system of the exposure machine) Number). Note that the main pattern may include a light-shielding portion that replaces the semi-light-shielding portion and a phase shifter.
また、主パターンが半遮光部と位相シフターとから構成されている場合、位相シフターは、主パターンの周縁部に半遮光部によって囲まれるように配置されていることが好ましい。 When the main pattern is composed of a semi-light-shielding part and a phase shifter, the phase shifter is preferably arranged so as to be surrounded by the semi-light-shielding part at the peripheral part of the main pattern.
このようにすると、透光部を透過した光の像の主パターン近傍における光強度分布のコントラストを強調できるので、デフォーカス特性を良好に保ちながら、例えば微細なコンタクトパターンの形成を行なうことができる。 In this way, the contrast of the light intensity distribution in the vicinity of the main pattern of the image of the light transmitted through the translucent portion can be enhanced, so that, for example, a fine contact pattern can be formed while maintaining good defocus characteristics. .
また、主パターンが半遮光部と位相シフターとから構成されている場合、半遮光部の透過率は15%以下であることが好ましい。 When the main pattern is composed of a semi-light-shielding part and a phase shifter, the transmissivity of the semi-light-shielding part is preferably 15% or less.
このようにすると、パターン形成時におけるレジスト膜の膜減り防止又はレジスト感度の最適化を達成できる。すなわち、この効果と、DOF向上効果及びコントラスト向上効果とを両立させることができる。 In this way, it is possible to prevent resist film loss or optimize resist sensitivity during pattern formation. That is, this effect can be made compatible with the DOF improvement effect and the contrast improvement effect.
第4のフォトマスクにおいて、第1及び第2の補助パターンは、遮光部から構成されていてもよいし、又は露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる半遮光部から構成されていてもよい。各補助パターンが半遮光部から構成されていると、補助パターン配置の自由度が向上し、それにより主パターンを含めたパターン配置における周期性を高めることができるので、DOF特性がより一層向上する。また、各補助パターンが半遮光部であると、露光により転写されないという条件下で各補助パターンを太くできるので、その加工が容易になる。尚、各補助パターンが半遮光部から構成されている場合、半遮光部の透過率は6%以上で且つ50%以下であることが好ましい。このようにすると、各補助パターンの遮光性が高すぎることに起因してレジストの非感光部が形成されてしまうことを防止しつつ、回折光によるDOF向上効果を確実に実現できる。 In the fourth photomask, the first and second auxiliary patterns may be composed of a light shielding portion, or have a transmittance that partially transmits exposure light and is exposed with the light transmitting portion as a reference. You may be comprised from the semi-light-shielding part which permeate | transmits light with the same phase. If each auxiliary pattern is composed of a semi-light-shielding portion, the degree of freedom of auxiliary pattern arrangement is improved, and thereby the periodicity in the pattern arrangement including the main pattern can be improved, so that the DOF characteristics are further improved. . Further, if each auxiliary pattern is a semi-light-shielding portion, each auxiliary pattern can be thickened under the condition that it is not transferred by exposure, and thus the processing becomes easy. When each auxiliary pattern is composed of a semi-light-shielding part, the transmissivity of the semi-light-shielding part is preferably 6% or more and 50% or less. In this way, it is possible to reliably realize the DOF improvement effect by diffracted light while preventing the non-photosensitive portion of the resist from being formed due to the light shielding property of each auxiliary pattern being too high.
本発明に係る第5のフォトマスクは、透過性基板上に形成されたマスクパターンと、透過性基板におけるマスクパターンが形成されていない透光部とを有するフォトマスクである。具体的には、マスクパターンは、露光により転写される主パターンと、露光光を回折させ且つ露光により転写されない補助パターンとを有する。また、補助パターンは、主パターンとの間に透光部を挟むように設けられた幅D1の第1の補助パターンと、主パターンから見て第1の補助パターンの外側方向において第1の補助パターンとの間に透光部を挟むように設けられた幅D2の第2の補助パターンとから構成されている。ここで、D2がD1よりも大きい。 A fifth photomask according to the present invention is a photomask having a mask pattern formed on a transmissive substrate and a translucent portion on which the mask pattern is not formed on the transmissive substrate. Specifically, the mask pattern has a main pattern transferred by exposure and an auxiliary pattern that diffracts exposure light and is not transferred by exposure. The auxiliary pattern includes a first auxiliary pattern having a width D1 provided so as to sandwich the light transmitting portion between the auxiliary pattern and the first auxiliary pattern in the outer direction of the first auxiliary pattern as viewed from the main pattern. And a second auxiliary pattern having a width D2 provided so as to sandwich the light transmitting portion between the pattern and the pattern. Here, D2 is larger than D1.
第5のフォトマスクによると、主パターンとは別に第1及び第2の補助パターンが設けられているため、各補助パターンによって生じた回折光により、主パターンの転写像におけるデフォーカス特性が向上し、その結果、DOF特性が向上する。また、主パターンに近い第1の補助パターンの幅D1よりも、主パターンから遠い第2の補助パターンの幅D2の方が大きいので、露光マージンを高く保ちながら、前述のDOF特性の向上効果が得られる。 According to the fifth photomask, since the first and second auxiliary patterns are provided separately from the main pattern, the diffracted light generated by each auxiliary pattern improves the defocus characteristic in the transferred image of the main pattern. As a result, the DOF characteristics are improved. Further, since the width D2 of the second auxiliary pattern far from the main pattern is larger than the width D1 of the first auxiliary pattern close to the main pattern, the above-mentioned effect of improving the DOF characteristic can be achieved while keeping the exposure margin high. can get.
第5のフォトマスクにおいて、D2/D1が1.2以上で且つ2以下であることが好ましい。このようにすると、補助パターンによってレジストの非感光部が形成されてしまうことを防止しつつ、前述のDOF特性の向上効果が得られる。 In the fifth photomask, D2 / D1 is preferably 1.2 or more and 2 or less. In this way, the above-described effect of improving the DOF characteristics can be obtained while preventing the non-photosensitive portion of the resist from being formed by the auxiliary pattern.
第5のフォトマスクにおいて、主パターンは、遮光部から構成されていてもよいし、又は透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターから構成されていてもよい。 In the fifth photomask, the main pattern may be composed of a light shielding portion, or may be composed of a phase shifter that transmits exposure light in an opposite phase with the light transmitting portion as a reference.
第5のフォトマスクにおいて、主パターンは、露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる半遮光部と、透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターとから構成されていることが好ましい。 In the fifth photomask, the main pattern has a transmittance that partially transmits the exposure light, and a semi-light-shielding portion that transmits the exposure light in the same phase with respect to the light-transmitting portion, and a light-transmitting portion as a reference. A phase shifter that transmits the exposure light in the opposite phase is preferable.
このようにすると、主パターンが半遮光部と位相シフターとから構成されているため、位相シフターを透過した光によって透光部及び半遮光部を透過した光の一部分を打ち消すことができる。このため、主パターンと対応する遮光像における光強度分布のコントラストを強調できる。 In this case, since the main pattern is composed of the semi-light-shielding portion and the phase shifter, a part of the light transmitted through the light-transmitting portion and the semi-light-shielding portion can be canceled by the light transmitted through the phase shifter. For this reason, the contrast of the light intensity distribution in the light-shielded image corresponding to the main pattern can be enhanced.
主パターンが半遮光部と位相シフターとから構成されている場合、位相シフターは、主パターンの中心部に半遮光部によって囲まれるように配置されていることが好ましい。 When the main pattern includes a semi-light-shielding portion and a phase shifter, the phase shifter is preferably disposed so as to be surrounded by the semi-light-shielding portion at the center of the main pattern.
このようにすると、主パターンと対応する遮光像の中心部における光強度分布のコントラストを強調できるので、デフォーカス特性を良好に保ちながら、例えば微細なラインパターンの形成を行なうことができる。また、半遮光部における位相シフターと透光部とによって挟まれた部分の寸法は、20nm以上で且つ(0.3×λ/NA)×M以下であるか、又は露光光の波長の4分の1以上で且つ(0.3×λ/NA)×M以下であることが好ましい(但し、λは露光光の波長であり、M及びNAは露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である)。尚、主パターンは、半遮光部に代わる遮光部と、位相シフターとから構成されていてもよい。 In this way, the contrast of the light intensity distribution at the center of the light-shielded image corresponding to the main pattern can be enhanced, so that, for example, a fine line pattern can be formed while maintaining good defocus characteristics. The dimension of the portion sandwiched between the phase shifter and the translucent portion in the semi-light-shielding portion is 20 nm or more and (0.3 × λ / NA) × M or less, or four times the wavelength of the exposure light. 1 or more and (0.3 × λ / NA) × M or less (where λ is the wavelength of the exposure light, and M and NA are the reduction magnification and aperture of the reduction projection optical system of the exposure machine) Number). Note that the main pattern may include a light-shielding portion that replaces the semi-light-shielding portion and a phase shifter.
また、主パターンが半遮光部と位相シフターとから構成されている場合、位相シフターは、主パターンの周縁部に半遮光部によって囲まれるように配置されていることが好ましい。 When the main pattern is composed of a semi-light-shielding part and a phase shifter, the phase shifter is preferably arranged so as to be surrounded by the semi-light-shielding part at the peripheral part of the main pattern.
このようにすると、透光部を透過した光の像の主パターン近傍における光強度分布のコントラストを強調できるので、デフォーカス特性を良好に保ちながら、例えば微細なコンタクトパターンの形成を行なうことができる。 In this way, the contrast of the light intensity distribution in the vicinity of the main pattern of the image of the light transmitted through the translucent portion can be enhanced, so that, for example, a fine contact pattern can be formed while maintaining good defocus characteristics. .
また、主パターンが半遮光部と位相シフターとから構成されている場合、半遮光部の透過率は15%以下であることが好ましい。 When the main pattern is composed of a semi-light-shielding part and a phase shifter, the transmissivity of the semi-light-shielding part is preferably 15% or less.
このようにすると、パターン形成時におけるレジスト膜の膜減り防止又はレジスト感度の最適化を達成できる。すなわち、この効果と、DOF向上効果及びコントラスト向上効果とを両立させることができる。 In this way, it is possible to prevent resist film loss or optimize resist sensitivity during pattern formation. That is, this effect can be made compatible with the DOF improvement effect and the contrast improvement effect.
第5のフォトマスクにおいて、第1及び第2の補助パターンは、遮光部から構成されていてもよいし、又は露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる半遮光部から構成されていてもよい。各補助パターンが半遮光部から構成されていると、補助パターン配置の自由度が向上し、それにより主パターンを含めたパターン配置における周期性を高めることができるので、DOF特性がより一層向上する。また、各補助パターンが半遮光部であると、露光により転写されないという条件下で各補助パターンを太くできるので、その加工が容易になる。尚、各補助パターンが半遮光部から構成されている場合、半遮光部の透過率は6%以上で且つ50%以下であることが好ましい。このようにすると、各補助パターンの遮光性が高すぎることに起因してレジストの非感光部が形成されてしまうことを防止しつつ、回折光によるDOF向上効果を確実に実現できる。 In the fifth photomask, the first and second auxiliary patterns may be composed of a light shielding portion, or have a transmittance that partially transmits the exposure light and is exposed on the basis of the light transmitting portion. You may be comprised from the semi-light-shielding part which permeate | transmits light with the same phase. If each auxiliary pattern is composed of a semi-light-shielding portion, the degree of freedom of auxiliary pattern arrangement is improved, and thereby the periodicity in the pattern arrangement including the main pattern can be improved, so that the DOF characteristics are further improved. . Further, if each auxiliary pattern is a semi-light-shielding portion, each auxiliary pattern can be thickened under the condition that it is not transferred by exposure, and thus the processing becomes easy. When each auxiliary pattern is composed of a semi-light-shielding part, the transmissivity of the semi-light-shielding part is preferably 6% or more and 50% or less. In this way, it is possible to reliably realize the DOF improvement effect by diffracted light while preventing the non-photosensitive portion of the resist from being formed due to the light shielding property of each auxiliary pattern being too high.
尚、第1〜第5のフォトマスクにおいて、位相シフターは、透過性基板を掘り下げることにより形成されていることが好ましい。このようにすると、パターン形成において非常に優れたデフォーカス特性が発揮される。 In the first to fifth photomasks, the phase shifter is preferably formed by digging a transmissive substrate. In this way, a very excellent defocus characteristic is exhibited in pattern formation.
また、第1〜第5のフォトマスクにおいて、半遮光部は、透過性基板上に形成された金属薄膜からなることが好ましい。このようにすると、半遮光部を簡単に形成できるので、フォトマスクの加工を容易に行なうことができる。 In the first to fifth photomasks, the semi-light-shielding portion is preferably made of a metal thin film formed on a transmissive substrate. In this way, since the semi-light-shielding portion can be easily formed, the photomask can be easily processed.
本発明に係る第1のパターン形成方法は、透過性基板上に形成されたマスクパターンと、前記透過性基板における前記マスクパターンが形成されていない透光部とを有するフォトマスクを用いたパターン形成方法であって、基板上にレジスト膜を形成する工程(a)と、前記レジスト膜に前記フォトマスクを介して露光光を照射する工程(b)と、前記露光光を照射された前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程(c)とを備え、前記フォトマスクにおいて、前記マスクパターンは、露光により転写される主パターンと、前記露光光を回折させ且つ露光により転写されない補助パターンとを有し、前記主パターンは、前記露光光を部分的に透過させる第1の透過率を有し且つ前記透光部を基準として前記露光光を同位相で透過させる第1の半遮光部と、前記透光部を基準として前記露光光を反対位相で透過させる位相シフターとから構成されており、前記補助パターンは、前記露光光を部分的に透過させる第2の透過率を有し且つ前記透光部を基準として前記露光光を同位相で透過させる第2の半遮光部から構成されており、前記補助パターンのパターン幅は、前記主パターンのパターン幅よりも小さい。 A first pattern formation method according to the present invention is a pattern formation using a photomask having a mask pattern formed on a transparent substrate and a light transmitting portion on the transparent substrate where the mask pattern is not formed. A method comprising: forming a resist film on a substrate (a); irradiating the resist film with exposure light through the photomask (b); and the resist film irradiated with the exposure light And developing a resist pattern to form a resist pattern, wherein the mask pattern includes a main pattern transferred by exposure and an auxiliary pattern that diffracts the exposure light and is not transferred by exposure. The main pattern has a first transmittance that partially transmits the exposure light, and the exposure light is in phase with respect to the light transmitting portion. A first semi-light-shielding portion to be passed, and a phase shifter that transmits the exposure light in an opposite phase with the light-transmitting portion as a reference, and the auxiliary pattern is a first portion that partially transmits the exposure light. 2 having a transmittance of 2 and transmitting the exposure light in the same phase with respect to the light transmitting portion as a reference, the pattern width of the auxiliary pattern being the pattern width of the main pattern Smaller than.
また、本発明に係る第2のパターン形成方法は、透過性基板上に形成されたマスクパターンと、前記透過性基板における前記マスクパターンが形成されていない透光部とを有するフォトマスクを用いたパターン形成方法であって、基板上にレジスト膜を形成する工程(a)と、前記レジスト膜に前記フォトマスクを介して露光光を照射する工程(b)と、前記露光光を照射された前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程(c)とを備え、前記フォトマスクにおいて、前記マスクパターンは、露光により転写される主パターンと、前記露光光を回折させ且つ露光により転写されない補助パターンとを有し、前記主パターンは、前記露光光を部分的に透過させる第1の透過率を有し且つ前記透光部を基準として前記露光光を同位相で透過させる第1の半遮光部と、前記透光部を基準として前記露光光を反対位相で透過させる位相シフターとから構成され、前記補助パターンは、前記主パターンとの間に前記透光部を挟むように設けられた幅D1の第1の補助パターンと、前記主パターンから見て前記第1の補助パターンの外側方向において前記第1の補助パターンとの間に前記透光部を挟むように設けられた幅D2の第2の補助パターンとから構成され、D2がD1よりも大きい。 Further, the second pattern forming method according to the present invention uses a photomask having a mask pattern formed on a transmissive substrate and a translucent portion on the transmissive substrate where the mask pattern is not formed. A pattern forming method comprising: a step (a) of forming a resist film on a substrate; a step (b) of irradiating the resist film with exposure light through the photomask; and the step of irradiating the exposure light And (c) forming a resist pattern by developing a resist film, wherein in the photomask, the mask pattern diffracts the exposure light and is not transferred by the exposure. The main pattern has a first transmittance that partially transmits the exposure light, and the exposure light is the same with respect to the light transmitting portion. A first semi-light-shielding portion that is transmitted in phase and a phase shifter that transmits the exposure light in an opposite phase with respect to the light-transmitting portion, and the auxiliary pattern is disposed between the light-transmitting portion and the main pattern. The translucent portion is sandwiched between the first auxiliary pattern having a width D1 provided so as to sandwich the portion and the first auxiliary pattern in the outer direction of the first auxiliary pattern when viewed from the main pattern. And a second auxiliary pattern having a width D2 provided in such a manner that D2 is larger than D1.
本発明の各パターン形成方法によると、本発明の各フォトマスクと同様の効果が得られる。また、本発明の各パターン形成方法において、露光光を照射する工程で斜入射照明法を用いることが好ましい。このようにすると、フォトマスクを透過した光の光強度分布において、主パターン及び透光部のそれぞれと対応する部分の間でのコントラストが向上する。また、光強度分布のフォーカス特性も向上する。従って、パターン形成における露光マージン及びフォーカスマージンが向上する。言い換えると、デフォーカス特性に優れた微細パターン形成が可能となる。また、本発明の各パターン形成方法において、露光光を照射する工程で露光光を輪帯照明により照射することが好ましい。このようにすると、特に、輪帯照明に用いられる照明形状における外径と内径との平均値が0.58以上で且つ0.8以下である場合(但し、外径及び内径の値として、露光機の開口数によって規格化した値を用いる)、本発明の第2又は第3のフォトマスクによるDOF特性の向上効果が確実に得られる。さらに、本発明の各パターン形成方法において、露光光を照射する工程で露光光を四重極照明により照射することが好ましい。このようにすると、特に、四重極照明に用いられる4つに分極した各照明形状の中心位置の光源中心からの距離が0.4/(0.5)0.5 以上で且つ0.6/(0.5)0.5 以下である場合(但し、外径及び内径の値として、露光機の開口数によって規格化した値を用いる)、本発明の第2又は第3のフォトマスクによるDOF特性の向上効果が確実に得られる。 According to each pattern forming method of the present invention, the same effect as each photomask of the present invention can be obtained. Moreover, in each pattern formation method of this invention, it is preferable to use an oblique incidence illumination method in the process of irradiating exposure light. In this way, in the light intensity distribution of the light transmitted through the photomask, the contrast between the main pattern and the portion corresponding to the light transmitting portion is improved. Also, the focus characteristic of the light intensity distribution is improved. Therefore, the exposure margin and focus margin in pattern formation are improved. In other words, it is possible to form a fine pattern with excellent defocus characteristics. Moreover, in each pattern formation method of this invention, it is preferable to irradiate exposure light by annular illumination at the process of irradiating exposure light. In this case, in particular, when the average value of the outer diameter and the inner diameter in the illumination shape used for the annular illumination is 0.58 or more and 0.8 or less (however, the values of the outer diameter and the inner diameter are set as exposure. The value normalized by the numerical aperture of the machine is used), and the effect of improving the DOF characteristics by the second or third photomask of the present invention is surely obtained. Furthermore, in each pattern formation method of this invention, it is preferable to irradiate exposure light by quadrupole illumination at the process of irradiating exposure light. In this way, in particular, and at a distance from the light source center of the center position of each illumination shape polarized in four used in the quadrupole illumination is 0.4 / (0.5) 0.5 0.6 /(0.5) When 0.5 or less (however, the values normalized by the numerical aperture of the exposure machine are used as the outer diameter and inner diameter), the second or third photomask of the present invention. The effect of improving DOF characteristics can be obtained with certainty.
本発明によると、主パターンとは別に、露光光を回折させる補助パターンがフォトマスク上に設けられているため、補助パターンによって生じた回折光により、主パターンの転写像におけるデフォーカス特性が向上し、その結果、DOF特性が向上する。 According to the present invention, since the auxiliary pattern for diffracting the exposure light is provided on the photomask separately from the main pattern, the defocus characteristic in the transferred image of the main pattern is improved by the diffracted light generated by the auxiliary pattern. As a result, the DOF characteristics are improved.
(前提事項)
本発明の各実施形態を説明するに当たっての前提事項について説明する。
(Prerequisite)
The premise for describing each embodiment of the present invention will be described.
通常、フォトマスクは縮小投影型の露光機で使用されるため、マスク上のパターン寸法を議論する場合には縮小倍率を考慮しなければならない。しかし、以下の各実施形態を説明する際には、混乱を避けるため、形成しようとする所望のパターン(例えばレジストパターン)と対応させてマスク上のパターン寸法を説明する場合、特に断らない限り縮小倍率で該寸法を換算した値を用いている。具体的には、M分の1縮小投影システムにおいて、幅M×100nmのマスクパターンによって幅100nmのレジストパターンを形成した場合にも、マスクパターン幅及びレジストパターン幅は共に100nmであるとする。 Usually, since a photomask is used in a reduction projection type exposure apparatus, a reduction ratio must be taken into consideration when discussing a pattern dimension on the mask. However, when describing the following embodiments, in order to avoid confusion, when describing the pattern dimensions on the mask in correspondence with a desired pattern to be formed (for example, a resist pattern), unless otherwise specified, the pattern is reduced. A value obtained by converting the dimension by a magnification is used. Specifically, in a 1 / M reduction projection system, even when a resist pattern having a width of 100 nm is formed by a mask pattern having a width of M × 100 nm, both the mask pattern width and the resist pattern width are assumed to be 100 nm.
また、本発明の各実施形態においては、特に断らない限り、M及びNAは露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数をそれぞれ表し、λは露光光の波長を表し、φは斜入射露光における斜入射角を表すものとする。 In each embodiment of the present invention, unless otherwise specified, M and NA represent the reduction magnification and numerical aperture of the reduction projection optical system of the exposure machine, λ represents the wavelength of exposure light, and φ represents oblique incidence. The oblique incident angle in exposure is expressed.
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態に係るフォトマスクについて図面を参照しながら説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a photomask according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(a)は、第1の実施形態に係るフォトマスクの平面図であり、図1(b)は、図1(a)のI−I線における断面図の一例であり、図1(c)は、図1(a)のI−I線における断面図の他例である。 FIG. 1A is a plan view of the photomask according to the first embodiment, and FIG. 1B is an example of a cross-sectional view taken along the line I-I in FIG. c) is another example of a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
図1(a)及び(b)に示すように、透過性基板100の上には、露光により転写されるライン状の主パターン101が設けられている。主パターン101は、露光光を部分的に透過させる第1の透過率を有する第1の半遮光部101Aと、位相シフター101Bとから構成されている。第1の半遮光部101Aは、ライン状の位相シフター101Bを取り囲むように形成されている。言い換えると、位相シフター101Bは主パターン101の中心部に配置されている。位相シフター101Bは、例えば透過性基板100を掘り下げることによって形成される。透過性基板100上における主パターン101の両側には、露光光を回折させ且つ露光により転写されない一対の補助パターン102が、主パターン101との間に透光部を挟むように設けられている。補助パターン102は、露光光を部分的に透過させる第2の透過率を有する第2の半遮光部から構成されている。ここで、第1の半遮光部101A及び第2の半遮光部は、例えば、透過性基板100の上に形成された半遮光膜106である。尚、第1の半遮光部101A及び補助パターン102は遮光部であってもよい。
As shown in FIGS. 1A and 1B, a line-shaped
図1(a)及び(b)に示すフォトマスクにおいては、主パターン101と補助パターン102とからマスクパターンが構成されている。また、透過性基板100における該マスクパターンが形成されていない部分が透光部(開口部)である。
In the photomask shown in FIGS. 1A and 1B, a mask pattern is composed of a
また、位相シフター101Bを透過する光と、透光部を透過する光とは反対位相の関係(具体的には両者の位相差が(150+360×n)度以上で且つ(210+360×n)度以下(但しnは整数)となる関係)にある。
Further, the relationship between the light transmitted through the
また、第1の半遮光部101A及び第2の半遮光部(補助パターン102)のそれぞれを透過する光と、透光部を透過する光とは同位相の関係(具体的には両者の位相差が(ー30+360×n)度以上で且つ(30+360×n)度以下(但しnは整数)となる関係)にある。
Further, the light transmitted through each of the first semi-light-shielding
第1の実施形態によると、主パターン101が第1の半遮光部(又は第1の遮光部)101Aと位相シフター101Bとから構成されているため、位相シフター101Bを透過した光(反対位相の光)によって透光部及び第1の半遮光部101Aを透過した光(同位相の光)の一部分を打ち消すことができ、それによって強い遮光性が実現される。この効果は、主パターン101が微細パターンとなって、その遮光性が減少する場合に特に顕著である。一方、補助パターン102は半遮光部から構成されているため、その遮光性は低いものとなる。よって、主パターン101と対応する遮光像における遮光度合いを通常の遮光パターンよりも高くしつつ、補助パターン102の遮光性を弱くすることができるので、本実施形態のマスク構成によって光強度分布のコントラストを強調できる。また、主パターン101とは別に、低透過率の補助パターン102が設けられているため、補助パターン102を適切な位置に配置することにより、主パターン101の位相シフター101Bを透過した光と干渉する回折光を発生させることができる。従って、主パターン101の転写像におけるデフォーカス特性が向上し、その結果、DOF特性が向上する。
According to the first embodiment, since the
以下、主パターンが位相シフターと半遮光部とによって構成されているものとして説明をするが、特に断らない限り、主パターンが位相シフターと遮光部とによって構成されていても同様の効果が得られるものとする。 In the following description, it is assumed that the main pattern is composed of a phase shifter and a semi-light-shielding part, but the same effect can be obtained even if the main pattern is composed of a phase shifter and a light-shielding part unless otherwise specified. Shall.
すなわち、第1の実施形態によると、補助パターン102が、遮光性の弱い半遮光部であるため、露光により転写されにくくなり、補助パターン102が転写されないという制約条件下での補助パターン配置の自由度が向上する。このため、主パターン101を含めたパターン配置における周期性を高めることができるので、DOF特性がより一層向上する。また、補助パターン102が半遮光部であるため、露光により転写されないという条件下で補助パターン102を太くできるので、フォトマスクの加工が容易になると共に、補助パターン加工において寸法エラーが生じたとしても、主パターン101の転写像に及ぼす影響も小さくなる。さらに、本実施形態によれば、主パターン101の周縁部が半遮光部によって構成されている場合、マスク加工おける主パターン101の寸法誤差がパターン形成に及ぼす影響も小さくなるという効果が得られる。
That is, according to the first embodiment, since the
また、第1の実施形態によると、位相シフター101Bが主パターン101の中心部に配置されているため、主パターン101と対応する遮光像の中心部における光強度分布のコントラストを強調できるので、デフォーカス特性を良好に保ちながら、例えば微細なラインパターンの形成を行なうことができる。
Further, according to the first embodiment, since the
また、第1の実施形態によると、位相シフター101Bは、半遮光部(半遮光膜106)に開口部を作成し且つ該開口部内の透過性基板100を掘り下げることにより形成されている。このため、透過性の高い位相シフターを実現できる。また、主パターン内部(つまり位相シフター101B)を透過する反対位相の光の強度を、半遮光部における開口寸法によって調整できる。このため、主パターン101を透過する反対位相の光の最適化を容易に実現できるので、パターン形成において非常に優れたデフォーカス特性が発揮される。すなわち、位相シフターを取り囲む半遮光部の幅によってマスク寸法を調整できると共に、半遮光部の開口寸法によって反対位相の光の強度を調整できるので、マスク寸法と反対位相の光の強度とをそれぞれ独立に調整できるという特有の効果が得られる。その結果、反対位相の光を調整することによる効果、例えばフォーカス特性の向上効果、及び微細パターンのコントラストの向上効果を確実に実現しつつ、所望のパターン寸法も容易に実現できる。
Further, according to the first embodiment, the
尚、第1の実施形態において、主パターン101を構成する第1の半遮光部101Aの第1の透過率は15%以下であることが好ましい。このようにすると、パターン形成時において、半遮光部を透過する光が増加しすぎることによるレジスト膜の膜減りを防止できると共に、レジスト感度の最適化を達成できる。すなわち、それらの効果と、DOF向上効果及びコントラスト向上効果とを両立させることができる。
In the first embodiment, it is preferable that the first transmittance of the first semi-light-shielding
また、第1の実施形態において、補助パターン102(つまり第2の半遮光部)の第2の透過率は6%以上で且つ50%以下であることが好ましい。このようにすると、補助パターン102の遮光性が高すぎることによってレジストの非感光部が形成されてしまうことを防止しつつ、回折光によるDOF向上効果を確実に実現できる。
In the first embodiment, the second transmittance of the auxiliary pattern 102 (that is, the second semi-light-shielding portion) is preferably 6% or more and 50% or less. In this way, it is possible to reliably realize the DOF improvement effect by diffracted light while preventing the non-photosensitive portion of the resist from being formed due to the light shielding property of the
また、第1の実施形態において、第1の半遮光部101Aと、補助パターン102となる第2の半遮光部とは同一の半遮光膜106、例えば透過性基板100上に形成された金属薄膜から形成されていてもよい。この場合、各半遮光部を簡単に形成できるので、フォトマスクの加工を容易に行なうことができる。前述の金属薄膜としては、Cr(クロム)、Ta(タンタル)、Zr(ジルコニュウム)、Mo(モリブデン)若しくはTi(チタン)等の金属又はそれらの合金からなる薄膜(厚さ50nm程度以下)を用いることができる。具体的な合金材料としては、TaーCr合金、Zr−Si合金、Mo−Si合金又はTiーSi合金等がある。また、金属薄膜に代えて、ZrSiO、CrAlO、TaSiO、MoSiO又はTiSiO等のシリコン酸化物を含有する厚膜を用いてもよい。
In the first embodiment, the first semi-light-shielding
また、第1の実施形態において、主パターン101の第1の半遮光部101Aのみを遮光部に置き換えた場合にも、主パターン101と補助パターン102とによるコントラストの向上効果が得られる。具体的には、例えば図1(c)に示すように、第1の半遮光部101Aを構成する半遮光膜106の上に遮光膜107がさらに堆積されているマスク構造を用いてもよい。
Further, in the first embodiment, even when only the first semi-light-shielding
ここで、図2(a)〜(d)に、第1の実施形態に係るフォトマスクの構造におけるバリエーションを示す。すなわち、図1(b)に示すマスク構造に代えて、図2(a)に示す、透過性基板100の上に、透過率の高い材料からなる位相シフト膜108、及び半遮光膜106が順次積層された構造において、主パターン101内の位相シフター101Bの形成領域の位相シフト膜108が除去され且つ該位相シフター101Bの形成領域及び透光部形成領域の半遮光膜106が除去された構造を用いてもよい。この場合においても、図2(b)に示すように、主パターン101の第1の半遮光部101Aを構成する半遮光膜106の上に遮光膜107が堆積されていてもよい。尚、図2(a)及び(b)に示すマスク構造においては、透過性基板100の上に位相シフト膜108のみが形成されている領域が透光部となる。このような構造によれば、位相シフト膜108の膜厚によって位相シフター101Bの位相を制御できるので、位相シフター101Bの位相を精度良く制御することができる。
Here, FIGS. 2A to 2D show variations in the structure of the photomask according to the first embodiment. That is, instead of the mask structure shown in FIG. 1B, the
また、図1(b)に示すマスク構造に代えて、図2(c)に示す、透過性基板100の上に、半遮光膜106、及び透過率の高い材料からなる位相シフト膜108が順次積層された構造において、透光部形成領域の半遮光膜106が除去され且つ主パターン101内の位相シフター101Bの形成領域を除く他の領域の位相シフト膜108が除去された構造を用いてもよい。この場合、図2(d)に示すように、主パターン101の第1の半遮光部101Aを構成する半遮光膜106の上に、位相シフト膜108と遮光膜107との積層構造が形成されていてもよい。このような構造によれば、位相シフト膜108の膜厚によって位相シフター101Bの位相を制御できる。
Further, instead of the mask structure shown in FIG. 1B, a semi-light-shielding
次に、本願発明者により見出された、ライン状の遮光パターン(主パターン101)の中心部に位相シフター(位相シフター101B)が設けられた構造(以下、マスクエンハンサー構造と称する)によって、マスクパターンの遮光性を強調してラインパターンの解像度を向上させる方法(以下、中心線強調法と称する)について説明する。以下、ポジ型レジストプロセスにより微小ラインパターンを形成する場合を例として説明を行なう。但し、ネガ型レジストプロセスを用いる場合も、ポジ型レジストプロセスにおける微小ラインパターン(レジストパターン)を微小スペースパターン(レジスト除去パターン)と置き換えて考えれば、中心線強調法が同様に成り立つ。また、説明を簡単にするため、位相シフター部分以外の遮光パターンは遮光部から構成されているものとする。
Next, a mask (hereinafter referred to as a mask enhancer structure) in which a phase shifter (
マスクエンハンサーにおいて、遮光パターン周辺から遮光パターンの裏側に回り込む光の強度と、位相シフターを透過する光の強度とがちょうど釣り合うように、パターン幅と位相シフター幅とを調整すると、マスクエンハンサーを透過した光の振幅強度は、マスクエンハンサーの中心と対応する位置で0になるような分布を持つ。このとき、マスクエンハンサーを透過した光の強度(振幅強度の2乗)も、マスクエンハンサーの中心と対応する位置で0になるような分布を持つ。すなわち、マスクエンハンサーによって、コントラストの高い像が形成される。ここで、遮光部が、透光部(透過性基板)と同位相で光を透過させ且つ有限の透過率を持つ半遮光部であったとしても、同様の効果が得られる。すなわち、本来、遮光性の弱さを考慮すると、ライン状のマスクパターンとしては好ましくない半遮光部であるが、その内部に位相シフターを設けることによって、つまりマスクエンハンサー構造を用いることによって、コントラストの高い像を形成できる。言い換えると、半遮光部を微細パターン形成に利用することが可能となる。 In the mask enhancer, if the pattern width and the phase shifter width are adjusted so that the intensity of the light that travels from the periphery of the light shielding pattern to the back side of the light shielding pattern and the intensity of the light that passes through the phase shifter are just balanced, the mask enhancer is transmitted. The amplitude intensity of light has a distribution that becomes 0 at a position corresponding to the center of the mask enhancer. At this time, the intensity of the light transmitted through the mask enhancer (the square of the amplitude intensity) also has a distribution that becomes 0 at a position corresponding to the center of the mask enhancer. That is, an image with high contrast is formed by the mask enhancer. Here, even if the light shielding portion is a semi-light shielding portion that transmits light in the same phase as the light transmitting portion (transparent substrate) and has a finite transmittance, the same effect can be obtained. In other words, in consideration of the weakness of the light shielding property, it is a semi-light-shielding portion that is not preferable as a line-shaped mask pattern, but by providing a phase shifter inside the mask pattern, that is, by using a mask enhancer structure, contrast is improved. High image can be formed. In other words, the semi-light-shielding portion can be used for forming a fine pattern.
尚、前述のように、中心線強調法はその原理から、マスク上において完全な遮光部のみからなるパターン(完全遮光パターン)の形成が困難になる状況で極めて有効である。すなわち、回折現象のために完全遮光パターンによって光を遮光することが困難になるマスクパターン幅、つまり0.8×λ/NA以下のマスクパターン幅において中心線強調法は効果を発揮し、回折現象による影響が大きくなる0.5×λ/NA以下のマスクパターン幅において中心線強調法はより効果を発揮する。さらに、完全遮光パターンを用いたパターン形成が極めて困難になる0.4×λ/NA以下のマスクパターン幅において中心線強調法は極めて顕著な効果を発揮する。よって、主パターンがマスクエンハンサー構造を有する本実施形態は、主パターンのマスク幅が上記のような微細寸法となる場合において特にその効果を発揮するので、微細パターン形成において極めて高い効果を持つ。但し、本願において、マスクエンハンサー構造におけるマスクパターン幅とは、位相シフターを含有した遮光部又は半遮光部の外形形状全体の幅を意味するものとする。 As described above, the centerline enhancement method is extremely effective in the situation where it is difficult to form a pattern (completely light-shielding pattern) consisting of only a complete light-shielding portion on the mask due to its principle. That is, the center line enhancement method is effective in a mask pattern width where it is difficult to block light by a complete light blocking pattern due to the diffraction phenomenon, that is, a mask pattern width of 0.8 × λ / NA or less. The center line emphasis method is more effective when the mask pattern width is 0.5 × λ / NA or less where the influence of the above becomes large. Further, the center line emphasis method exhibits an extremely remarkable effect in a mask pattern width of 0.4 × λ / NA or less that makes it very difficult to form a pattern using a complete light-shielding pattern. Therefore, the present embodiment in which the main pattern has a mask enhancer structure exerts its effect particularly when the mask width of the main pattern is as described above, and thus has a very high effect in forming a fine pattern. However, in the present application, the mask pattern width in the mask enhancer structure means the width of the entire outer shape of the light shielding part or semi-light shielding part containing the phase shifter.
以下、補助パターンを伴う主パターンにマスクエンハンサー構造を用いることにより、マスクにおける寸法誤差がパターン形成に与える影響を小さくできることを説明する。 Hereinafter, it will be described that by using a mask enhancer structure for a main pattern with an auxiliary pattern, the influence of dimensional errors in the mask on pattern formation can be reduced.
主パターンの近傍に補助パターンを付加すると、密に配置されたマスクパターンとなる。一般に、密に配置されたマスクパターンでは、マスクにおける寸法誤差がパターン形成に与える影響が大きくなる。しかし、主パターンにマスクエンハンサー構造を用いれば、この影響を小さくすることができる。 When an auxiliary pattern is added in the vicinity of the main pattern, the mask pattern is densely arranged. In general, in a densely arranged mask pattern, the influence of dimensional errors in the mask on pattern formation becomes large. However, if a mask enhancer structure is used for the main pattern, this effect can be reduced.
図3(a)は、位相シフター101B及び半遮光部101Aからなるマスクエンハンサー構造を持つ主パターン101と、半遮光部からなる補助パターン102とから構成されたマスクパターンを示す図である。具体的には、マスクパターンは、幅140nmの主パターン101と、主パターン101の中心から300nm離れた位置に中心を持つ幅90nmの補助パターン102とから構成されている。主パターン101のマスクエンハンサー構造において、位相シフター101Bの幅は70nmである。このとき、図3(b)に示すように、補助パターン102の構成が図3(a)のマスクパターンと同様であり且つ主パターン101が単純な遮光部(遮光パターン)109から構成されている場合、図3(a)のマスクエンハンサーと同程度の遮光性を実現するためには、幅180nmの遮光パターンが必要になる。
FIG. 3A shows a mask pattern including a
図3(c)及び(d)は、図3(a)及び(b)に示すマスクパターンの主パターン幅及び補助パターン幅が同時に10nmづつ変化した場合にパターン形成に生じる影響をシミュレーションした結果を示す図である。具体的には、図3(c)は、パターン露光時に図3(a)のIIIA−IIIA線(主パターン101の幅方向)と対応する位置に形成される光強度分布のシミュレーション結果を示し、図3(d)は、パターン露光時に図3(b)のIIIB−IIIB線(主パターン101の幅方向)と対応する位置に形成される光強度分布のシミュレーション結果を示す。但し、シミュレーションにおいては、光源の波長λを193nm(ArF光源の波長)とし、レンズ開口数NAを0.6とした。また、マスクパターンに用いられる全ての半遮光部の透過率を6%とした。尚、図3(c)及び(d)においては、各パターン幅(マスク寸法)が10nm増加した場合(+10nm)の結果を実線で示すと共に、各パターン幅が10nm減少した場合(ー10nm)の結果を点線で示す。また、図3(c)及び(d)において、主パターン101の中心位置と対応する位置を0としている。
3 (c) and 3 (d) show the results of simulating the effect on pattern formation when the main pattern width and auxiliary pattern width of the mask pattern shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) change simultaneously by 10 nm. FIG. Specifically, FIG. 3C shows a simulation result of the light intensity distribution formed at a position corresponding to the IIIA-IIIA line (width direction of the main pattern 101) of FIG. FIG. 3D shows a simulation result of the light intensity distribution formed at a position corresponding to the IIIB-IIIB line (width direction of the main pattern 101) of FIG. 3B during pattern exposure. However, in the simulation, the wavelength λ of the light source was 193 nm (the wavelength of the ArF light source), and the lens numerical aperture NA was 0.6. Further, the transmittance of all the semi-light-shielding portions used for the mask pattern was set to 6%. 3C and 3D, the results when each pattern width (mask dimension) is increased by 10 nm (+10 nm) are shown by a solid line, and when each pattern width is decreased by 10 nm (−10 nm). The result is shown by a dotted line. 3C and 3D, the position corresponding to the center position of the
図3(c)及び(d)に示すシミュレーション結果より、主パターンにマスエンハンサー構造を用いると、主パターン中心での光強度がマスク寸法の増減に対してほとんど変化していないことが分かる。また、形成されるパターンの寸法を用いて評価した場合、図3(a)のマスク構成を用いて幅100nmのパターンが形成される条件において主パターン幅及び補助パターン幅つまりマスク寸法が10nm増加すると、形成されるパターンの幅は106nmとなる。同様に、マスク寸法が10nm減少すると、形成されるパターンの幅は95nmとなる。すなわち、マスク寸法が10nm程度増減しても、形成されるパターンの寸法は5nm程度の影響しか受けない。 From the simulation results shown in FIGS. 3C and 3D, it can be seen that when the mass enhancer structure is used for the main pattern, the light intensity at the center of the main pattern hardly changes with the increase or decrease of the mask dimension. Further, when the evaluation is performed using the dimension of the pattern to be formed, the main pattern width and the auxiliary pattern width, that is, the mask dimension is increased by 10 nm under the condition that the pattern having a width of 100 nm is formed using the mask configuration of FIG. The width of the pattern to be formed is 106 nm. Similarly, when the mask dimension is reduced by 10 nm, the width of the formed pattern becomes 95 nm. That is, even if the mask dimension is increased or decreased by about 10 nm, the dimension of the pattern to be formed is affected only by about 5 nm.
一方、図3(b)のマスク構成を用いて幅100nmのパターンが形成される条件において主パターン及び補助パターンのマスク寸法が10nm増加すると、形成されるパターンの寸法は116nmとなる。同様に、マスク寸法が10nm減少すると、形成されるパターン寸法は86nmとなる。すなわち、マスク寸法が10nm増減すると、形成されるパターンの寸法は15nm程度も増減する。言い換えると、図3(b)のマスク構成によると、マスク寸法の変動量以上にパターン寸法が変動しており、パターン形成においてマスク寸法誤差の影響が生じやすいことが分かる。 On the other hand, if the mask dimension of the main pattern and the auxiliary pattern is increased by 10 nm under the condition that a pattern having a width of 100 nm is formed using the mask configuration of FIG. Similarly, when the mask dimension is reduced by 10 nm, the pattern dimension to be formed is 86 nm. That is, when the mask dimension increases or decreases by 10 nm, the dimension of the pattern to be formed increases or decreases by about 15 nm. In other words, according to the mask configuration of FIG. 3B, it can be seen that the pattern dimension fluctuates more than the mask dimension fluctuation amount, and the influence of the mask dimension error is likely to occur in pattern formation.
このように、補助パターンと近接する主パターンにマスクエンハンサー構造を用いることにより、従来技術にはない、パターン形成においてマスクの寸法変動の影響が生じにくくなるという効果が得られru。この効果は、主パターンが位相シフターと半遮光部とから構成されるマスクエンハンサー構造の場合に特に顕著になるが、主パターンが位相シフターと遮光部とから構成されるマスクエンハンサー構造によっても同様の効果が得られる。 In this way, by using the mask enhancer structure for the main pattern adjacent to the auxiliary pattern, an effect that the influence of the dimensional variation of the mask is less likely to occur in pattern formation, which is not found in the prior art, can be obtained. This effect is particularly noticeable in the case of a mask enhancer structure in which the main pattern is composed of a phase shifter and a semi-light-shielding part. An effect is obtained.
尚、本実施形態において、補助パターンは必ずしも主パターンの両側に設けられている必要はない。具体的には、主パターンの片側に他の主パターンが近接する場合、主パターンにおける他の主パターンが近接する側とは反対の側のみに補助パターンが設けられていてもよい。 In the present embodiment, the auxiliary pattern is not necessarily provided on both sides of the main pattern. Specifically, when another main pattern is close to one side of the main pattern, the auxiliary pattern may be provided only on the side of the main pattern opposite to the side where the other main pattern is close.
(第1の実施形態の第1変形例)
以下、本発明の第1の実施形態の第1変形例に係るフォトマスクについて図面を参照しながら説明する。
(First modification of the first embodiment)
Hereinafter, a photomask according to a first modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図4は、第1の実施形態の第1変形例に係るフォトマスクにおけるマスクパターンの平面図である。尚、図4において、図1(a)及び(b)に示す第1の実施形態に係るフォトマスクと同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。 FIG. 4 is a plan view of a mask pattern in a photomask according to a first modification of the first embodiment. In FIG. 4, the same components as those of the photomask according to the first embodiment shown in FIGS. 1A and 1B are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
本変形例の第1の特徴は、所定の斜入射角φに対して、補助パターン102(幅:D1)が、主パターン101(幅:L)の位相シフター101B(幅:W)の中心から(λ/(2×sinφ))離れた位置に設けられていることである。
The first feature of the present modification is that the auxiliary pattern 102 (width: D1) from the center of the
また、本変形例の第2の特徴は、主パターン101の位相シフター101Bの中心から(λ/(2×sinφ))+(λ/(NA+sinφ))離れた位置に、言い換えると、補助パターン(以下、第1の補助パターンと称する)102の中心から(λ/(NA+sinφ))離れた位置に、露光光を回折させ且つ露光により転写されない第2の補助パターン103(幅:D2)が設けられていることである。尚、第1の補助パターン102と第2の補助パターン103との間には透光部が介在する。また、第2の補助パターン103は、第1の補助パターン102と同様の半遮光部から構成される。
The second feature of this modification is that the auxiliary pattern (in other words, a position away from the center of the
本変形例によると、補助パターンを配置したことによるDOF向上効果を確実に実現できる。 According to this modification, the DOF improvement effect by having arrange | positioned the auxiliary pattern can be implement | achieved reliably.
尚、本変形例において、第1の補助パターン102及び第2の補助パターン103のうちのいずれか一方の補助パターンを配置しなくてもよい。
In the present modification, either one of the first
また、本変形例において、位相シフター101Bの中心と第1の補助パターン102の中心との間の距離が(λ/(2×sinφ))の近傍の値であっても前述の効果がある程度生じる。
In the present modification, the above-described effect is produced to some extent even if the distance between the center of the
また、本変形例において、位相シフター101Bの中心と第2の補助パターン103の中心との間の距離が(λ/(2×sinφ))+(λ/(NA+sinφ))の近傍の値であっても前述の効果がある程度生じる。
In this modification, the distance between the center of the
また、本変形例において、上記の斜入射角φは0.4×NA以上で且つ0.80×NA以下の値であることが好ましく、特に、0.58×NA以上で且つ0.7×NA以下であることが好ましい。また、輪帯照明を用いて露光を行なう場合には上記の斜入射角φは0.6×NA以上で且つ0.80×NA以下の値であることが好ましい。また、四重極照明を用いて露光を行なう場合には上記の斜入射角φは0.4×NA以上で且つ0.60×NA以下の値であることが好ましい(詳しくは第1の実施形態の第2変形例を参照)。 In the present modification, the oblique incident angle φ is preferably 0.4 × NA or more and 0.80 × NA or less, particularly 0.58 × NA or more and 0.7 × NA. It is preferable that it is NA or less. When exposure is performed using annular illumination, the oblique incident angle φ is preferably 0.6 × NA or more and 0.80 × NA or less. When exposure is performed using quadrupole illumination, the oblique incident angle φ is preferably 0.4 × NA or more and 0.60 × NA or less (details are given in the first embodiment). (Refer to a second modification of the embodiment).
また、本変形例において、主パターン101の幅Lは位相シフター101Bの幅Wよりも少なくとも2×20nm(マスク上の実寸法)以上大きいことが好ましく、特に露光波長(露光光の波長)の4分の1の2倍以上大きいことが好ましい。すなわち、主パターンのマスクエンハンサー構造において、位相シフターと透光部とによって挟まれた半遮光部(又は遮光部)の幅は、少なくとも20nm(マスク上の実寸法)以上であることが好ましく、特に露光波長の4分の1以上であることが好ましい。但し、マスクエンハンサー構造を用いたフォトマスクであるため、主パターンの幅は0.8×λ/NA以下であることが好ましく、従って、位相シフターと透光部とによって挟まれた半遮光部(又は遮光部)の幅は0.4×λ/NAを越えないことが好ましい(詳しくは第1の実施形態の第3変形例を参照)。
Further, in this modification, the width L of the
また、本変形例において、第2の補助パターン103の幅D2は、第1の補助パターン102の幅D1よりも大きいことが好ましく、特にD2がD1の1.2倍以上であることがより好ましい(詳しくは第1の実施形態の第4変形例を参照)。
In this modification, the width D2 of the second
以下、マスクエンハンサー構造を持つ主パターン101に対して、上記の特定の位置に回折光発生パターン(補助パターン102)を配置することによって、マスクエンハンサー内の開口部(位相シフター101B)を透過した光と干渉する回折光を発生させ、それによってパターン形成時のデフォーカス特性を向上させることができる理由について説明する。
Hereinafter, the light transmitted through the opening (
図5(a)は、パターンが周期的に配置されたマスクに対して露光を行なった場合に生じる回折現象を説明する図である。図5(a)に示すように、所定のピッチPで複数の遮光パターン(以下、ピッチパターン)151が実質的に無限周期的に配置されたマスク150に対して、光源140から光141が照射されている。ここで、実質的に無限周期的に配置されたとは、実際に無数のピッチパターンが周期的に配置されたとした場合に各ピッチパターンによって得られる効果と同様の効果が、マスク中央部のピッチパターン151によって得られることを意味する。言い換えると、マスク中央部のピッチパターン151からマスク端部のピッチパターン151までの距離が4×λ/NA程度以上になるようにピッチパターン151が配置されていることを意味する。
FIG. 5A is a diagram for explaining a diffraction phenomenon that occurs when exposure is performed on a mask in which patterns are periodically arranged. As shown in FIG. 5A, light 141 is irradiated from a
図5(a)は、斜入射露光を想定した回折現象を示している。すなわち、光源140は、レンズ152の中心を通る法線(図中の一点鎖線)から距離Sだけ離れた所に位置している。このとき、光源140からの光141のマスク150に対する入射角(斜入射角)φはsinφ=S×NAで表される。ここで、斜入射角φを規定するSを斜入射位置と呼ぶことにする。但し、光源140の座標を、開口数NAにより規格化された値を用いて表している。また、ピッチPで配置されたピッチパターン151を通過した光141のn次回折光(nは整数)の回折角θnはsinθn=n×λ/Pで表される。また、斜入射角φでマスク150に入射した光141の0次回折光142は、レンズ152上における座標(レンズ中心を原点とする1次元座標系上の座標。以下、同じ)r0=−sinφ=−S×NAで表される位置に到達する。また、光141の1次回折光(+1次回折光)143は、レンズ152上における座標r1=r0+sinθ1=r0+λ/Pで表される位置に到達する。一般に、レンズ152上におけるn次回折光が到達する位置は、座標rn=r0+sinθn=r0+n×λ/Pで表される。但し、rnの絶対値がNAを超えた場合、該n次回折光はレンズ152を通過する回折光とはならないため、ウェハ上に結像されることはない。
FIG. 5A shows a diffraction phenomenon assuming oblique incidence exposure. That is, the
ところで、理想的なレンズの場合、該レンズを通過してウェハ上に結像する回折光におけるデフォーカス時の位相変化は、レンズにおける回折光の通過位置のレンズ中心からの距離(半径)のみによって決まる。光がレンズに対して垂直に入射する場合、0次回折光は常にレンズ中心を通過し、1次以上の回折光はレンズ中心から離れた位置を通過する。そのため、デフォーカス時には、レンズ中心を通過する0次の回折光と、レンズ中心から離れた位置を通過する高次の回折光との間に位相差が生じるため、像ボケが発生する。 By the way, in the case of an ideal lens, the phase change at the time of defocus in the diffracted light that passes through the lens and forms an image on the wafer depends only on the distance (radius) from the lens center of the passing position of the diffracted light in the lens. Determined. When light is incident perpendicular to the lens, the 0th-order diffracted light always passes through the center of the lens, and the 1st-order or higher-order diffracted light passes through a position away from the lens center. Therefore, at the time of defocusing, a phase difference is generated between the 0th-order diffracted light that passes through the lens center and the higher-order diffracted light that passes through a position away from the lens center, so that image blur occurs.
図5(b)は、図5(a)に示すマスクに対して、0次回折光及び1次回折光のみがレンズを通過し且つr0=−r1となる条件下で斜入射露光を行なった場合に生じる回折現象を説明する図である。図5(b)に示すように、0次回折光142及び1次回折光143は共に、レンズ152の中心から同じ距離だけ離れた位置を通過する。そのため、デフォーカス時に受ける位相変化は、0次回折光142と1次回折光143との間で互いに一致する。すなわち、両方の回折光の間で位相差が生じないので、デフォーカスに起因する像ボケが生じなくなる。ここで、r0=−r1の条件を考慮して、r1=r0+sinθ1を変形すると、−2×r0=sinθ1となる。さらに、sinθ1=λ/P及びr0=−sinφの関係を考慮すると、2×sinφ=λ/Pが得られる。従って、sinφ=λ/(2×P)で表される斜入射角φの斜入射露光を行なうことにより、デフォーカス特性の優れたパターン形成が可能になる。言い換えると、斜入射角φの斜入射露光に対しては、P=λ/(2×sinφ)のピッチで周期パターンがマスク上に設けられている際に良好なデフォーカス特性が得られる。斜入射露光において、実質的に無限周期的に配置されたピッチパターンによってデフォーカス特性が向上する理由は以上の通りである。
FIG. 5B shows a case where the mask shown in FIG. 5A is subjected to oblique incidence exposure under the condition that only the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light pass through the lens and r0 = −r1. It is a figure explaining the diffraction phenomenon which arises. As shown in FIG. 5B, both the 0th-order diffracted light 142 and the 1st-order diffracted light 143 pass through a position away from the center of the
しかしながら、前述のような良好なデフォーカス特性が得られるのは、ピッチPがλ/(2×sinφ)又はそれに近い値であるときのみである。また、このデフォーカス特性向上効果が得られるのは、レンズを通過する回折光が、0次回折光と、+1次回折光及びー1次回折光のうちのいずれか一方の回折光となる条件のときのみである。 However, the above-described good defocus characteristics can be obtained only when the pitch P is λ / (2 × sinφ) or a value close thereto. The defocus characteristic improvement effect can be obtained only when the diffracted light passing through the lens is in the condition that the diffracted light is one of the 0th order diffracted light, the + 1st order diffracted light, and the −1st order diffracted light. It is.
図5(c)は、図5(a)に示すマスクに対して、0次回折光、+1次回折光及びー1次回折光がレンズを通過する条件下で斜入射露光を行なった場合に生じる回折現象を説明する図である。図5(c)に示すように、0次回折光142がレンズ152上における座標r0=ーsinφで表される位置を通過し且つ+1次回折光143がレンズ152上におけるr1=sinφで表される位置を通過する条件下であっても、−1次回折光144がレンズ152を通過する位置であるr0−sinθ1がレンズ152内に入ってしまう場合には良好なデフォーカス特性は得られない。ここで、−1次回折光144がレンズ152の外を通過する条件はr0−sinθ1<−NAで表される。また、r0=ーsinφ及びsinθ1=r1ーr0=2×sinφを考慮すると、−1次回折光144がレンズ152の外を通過する条件は、−sinφ−2×sinφ<−NA、つまり3×sinφ>NAとなる。
FIG. 5 (c) shows a diffraction phenomenon that occurs when the mask shown in FIG. 5 (a) is subjected to oblique incidence exposure under conditions where 0th-order diffracted light, + 1st-order diffracted light, and −1st-order diffracted light pass through the lens. FIG. As shown in FIG. 5C, the zero-order diffracted light 142 passes through a position represented by coordinates r0 = −sin φ on the
すなわち、斜入射角φに対して、+1次回折光及び−1次回折光の両方がレンズを通過する条件は3×sinφ<NAで表される。この条件に該当する斜入射角φでは、+1次回折光及び−1次回折光の両方がレンズを通過すると共に、+1次回折光及び−1次回折光のそれぞれがレンズを通過する位置におけるレンズ中心からの距離が異なるため、デフォーカス時に両方の回折光の間の位相差に起因して像ボケが発生してしまう。従って、デフォーカス特性の向上を実現できる斜入射角φの下限はsinφ>NA/3で定義される。尚、sinφがNAよりも大きくなると0次回折光がレンズを通過しなくなることを考慮すると、デフォーカス特性を向上させることができる斜入射角φの条件は、NA>sinφ>NA/3で表されることになる。 That is, with respect to the oblique incident angle φ, the condition that both the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light pass through the lens is represented by 3 × sinφ <NA. At an oblique incident angle φ corresponding to this condition, both the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light pass through the lens, and the distance from the lens center at a position where each of the + 1st order diffracted light and −1st order diffracted light passes through the lens. Therefore, image defocusing occurs due to the phase difference between both diffracted lights during defocusing. Therefore, the lower limit of the oblique incident angle φ that can improve the defocus characteristic is defined by sin φ> NA / 3. In consideration of the fact that 0th-order diffracted light does not pass through the lens when sinφ is larger than NA, the condition of the oblique incident angle φ that can improve the defocus characteristic is expressed by NA> sinφ> NA / 3. Will be.
次に、図5(a)に示すマスクに対してピッチパターンのピッチを変えながら斜入射露光を行なった場合におけるDOF特性のシミュレーション結果について説明する。図6(a)はシミュレーションに用いた点光源を示す図であり、図6(b)はシミュレーションに用いたピッチパターンを示す図であり、図6(c)はDOF特性のシミュレーション結果を示す図である。DOF特性のシミュレーションにおいては、図6(a)に示す一対の光源(点光源)140、具体的には、レンズ152の中心を通る法線に対して垂直な平面(二次元座標系)における座標(光源座標)(−0.8,0)及び(0.8,0)にそれぞれ位置する一対の点光源140を用いた。ここで、点光源140はArF(波長λ=193nm)光源である。また、DOF特性のシミュレーションにおいては、レンズ開口数NAが0.6であり且つ斜入射角φがsinφ=0.48(つまり図5(a)の距離Sが0.8)である斜入斜露光を用いた。さらに、図6(b)に示すピッチパターン151、つまりピッチPで無限周期的に配置された各ピッチパターン151は、幅100nmのライン状の遮光パターンであって、該ピッチパターン151を用いて幅100nmのパターンを形成する場合についてシミュレーションを行なっている。尚、図6(c)に示すDOFの値は、幅100nmのパターンが寸法誤差10nm以下で形成されるデフォーカスのレンジである。図6(c)に示すように、ピッチパターン151のピッチPがλ/(2×sinφ)(つまり約0.20μm)である場合又はλ/(2×sinφ)に近い値である場合、非常に高いDOFが得られている。しかしながら、ピッチPがλ/(2×sinφ)より小さくなっても大きくなっても、DOFの値が急激に低下する。
Next, a simulation result of DOF characteristics when oblique incidence exposure is performed on the mask shown in FIG. 5A while changing the pitch of the pitch pattern will be described. 6A is a diagram showing a point light source used in the simulation, FIG. 6B is a diagram showing a pitch pattern used in the simulation, and FIG. 6C is a diagram showing a simulation result of DOF characteristics. It is. In the simulation of DOF characteristics, a pair of light sources (point light sources) 140 shown in FIG. 6A, specifically, coordinates in a plane (two-dimensional coordinate system) perpendicular to the normal passing through the center of the
ここで、本願発明者は、図6(c)に示すDOFのピッチ依存性において、ピッチPの変化に対して、DOFが局所的に向上するピッチPの値が等間隔で存在していることに着目した。また、本願発明者は、このDOFが局所的に向上するピッチPの値は、高次の回折光が結像に影響を及ぼすλ/(NA+sinφ)(つまり約0.18μm)の整数倍の値になっていることを、以下に説明するように見出した。 Here, the inventor of the present application indicates that the pitch P values at which the DOF is locally improved exist at equal intervals with respect to the change in the pitch P in the pitch dependence of the DOF shown in FIG. Focused on. Further, the inventor of the present application indicates that the value of the pitch P at which the DOF is locally improved is a value that is an integral multiple of λ / (NA + sinφ) (that is, about 0.18 μm) in which high-order diffracted light affects the image formation. It was found as explained below.
光の回折現象においては、隣り合う次数の回折光は互いに反対の位相を有する関係にある。図6(d)は、図5(a)に示すマスクに対して、0次回折光、1次回折光及び2次回折光がレンズを通過する条件下で斜入射露光を行なった場合に生じる回折現象を説明する図である。このとき、図6(d)に示す1次回折光143に対して、2次回折光145は反対の位相を有する。斜入射露光において0次回折光142及び1次回折光143により形成される像に、反対位相を持つ2次回折光145により形成される像が干渉すると、互いに相手の像の強度を打ち消してしまう現象が起こる。しかしながら、デフォーカス時においては両方の像の強度が減少する一方、1次回折光143及び2次回折光145のそれぞれの位相が反対であるので、それぞれの像におけるデフォーカスによる劣化は互いに打ち消される。すなわち、1次回折光143によって形成される像に反対位相の2次回折光145によって形成される像が干渉して生じる像におけるデフォーカス特性は向上し、その結果、DOF特性が向上する。 In the light diffraction phenomenon, adjacent orders of diffracted light are in the relationship of having opposite phases. FIG. 6D shows the diffraction phenomenon that occurs when the mask shown in FIG. 5A is subjected to oblique incidence exposure under conditions where the 0th-order diffracted light, the first-order diffracted light, and the second-order diffracted light pass through the lens. It is a figure explaining. At this time, the second-order diffracted light 145 has an opposite phase to the first-order diffracted light 143 shown in FIG. When an image formed by the second-order diffracted light 145 having the opposite phase interferes with an image formed by the zero-order diffracted light 142 and the first-order diffracted light 143 in the oblique incidence exposure, a phenomenon occurs in which the intensity of the counterpart image cancels each other. . However, at the time of defocusing, the intensities of both images are reduced, but the phases of the first-order diffracted light 143 and the second-order diffracted light 145 are opposite to each other. That is, the defocus characteristic in the image generated by the interference of the image formed by the second-order diffracted light 145 with the opposite phase to the image formed by the first-order diffracted light 143 is improved, and as a result, the DOF characteristic is improved.
このようなDOF特性向上効果が生じる条件は、図6(d)に示すように、2次回折光145がレンズ152を通過する条件であって、それはsinθ2<NAーr0で表される。ここで、sinθ2=2×λ/P及びr0=−sinφを考慮すると、前述の条件は2×λ/P<NA+sinφで表される。従って、レンズ152において1次回折光143までが通過する状態から2次回折光145までが通過する状態に変化するピッチPは2×λ/(sinφ+NA)で表される。また、一般に、n次回折光がレンズを通過する条件はsinθn=n×λ/P<NAーr0=NA+sinφで表される。言い換えると、n次回折光はピッチPがn×λ/(sinφ+NA)以上になるとレンズ端を通過することができる。従って、ピッチP=n×λ/(sinφ+NA)(nは2以上の整数)のときに局所的にDOF特性が向上する。
As shown in FIG. 6D, the condition for producing such an effect of improving the DOF characteristic is a condition for allowing the second-order diffracted light 145 to pass through the
以上に説明したように、斜入射露光においては反対位相の関係にある光同士が干渉することにより、デフォーカス特性の向上を実現できる。そこで、本願発明者は、1次回折光に対して反対位相となる2次回折光の強度を強めることと同等の作用を引き起こす操作により、デフォーカス特性の向上が可能になると考えた。具体的には、遮光性パターンを周期的に配置することにより形成される回折光に、1次回折光に対して反対位相となる0次回折光の成分を導入する操作によって、デフォーカス特性の向上が可能になる。これは、前述のマスクエンハンサーの構造を利用して実現できる。すなわち、マスクエンハンサーにおいては、その内部に設けられる位相シフター(開口部)の寸法を制御することによって、マスクエンハンサーによる遮光の程度を調整しながら且つレンズ内を通過する回折光の次数を変化させることなく、反対位相の光を制御できるからである。本願発明者は、マスクエンハンサーを用いれば、ピッチP=n×λ/(sinφ+NA)(nは2以上の整数)のときに局所的に僅かに向上していたDOF(図6(c)参照)が、マスクエンハンサーの位相シフターの寸法に比例して大幅に向上すると予測した。 As described above, in the oblique incidence exposure, the light in the opposite phase relationship interferes with each other, so that the defocus characteristic can be improved. Therefore, the inventor of the present application considered that the defocusing characteristics can be improved by an operation that causes an action equivalent to increasing the intensity of the second-order diffracted light having an opposite phase to the first-order diffracted light. Specifically, the defocus characteristic can be improved by introducing a zero-order diffracted light component having an opposite phase to the first-order diffracted light into the diffracted light formed by periodically arranging the light-shielding pattern. It becomes possible. This can be realized by using the above-described mask enhancer structure. That is, in the mask enhancer, the order of the diffracted light passing through the lens is changed while adjusting the degree of light shielding by the mask enhancer by controlling the size of the phase shifter (opening) provided in the mask enhancer. This is because the light of the opposite phase can be controlled. The inventor of the present application, when using a mask enhancer, DOF was slightly improved locally when the pitch P = n × λ / (sin φ + NA) (n is an integer of 2 or more) (see FIG. 6C). However, it was predicted that it would improve significantly in proportion to the size of the mask enhancer phase shifter.
そこで、次に、本願発明者が、ピッチパターンとしてマスクエンハンサーを用いて、図6(a)〜(c)に示すシミュレーションと同様のシミュレーションを行なった結果について説明する。図7(a)はシミュレーションにおいてピッチパターンとして用いたマスクエンハンサーを示す図であり、図7(b)は、図7(a)に示すピッチパターンによるDOF特性のシミュレーション結果を示す図である。尚、シミュレーションに用いた点光源は図6(a)に示す点光源と同様であり、他のシミュレーション条件も図6(a)〜(c)に示す場合と同様である。また、図7(b)においては、マスクエンハンサーの位相シフターの大きさ(開口幅)を変化させた場合の結果も示している。 Then, next, the inventor of the present application will explain the result of performing a simulation similar to the simulation shown in FIGS. 6A to 6C using a mask enhancer as a pitch pattern. FIG. 7A is a diagram showing a mask enhancer used as a pitch pattern in the simulation, and FIG. 7B is a diagram showing a simulation result of DOF characteristics by the pitch pattern shown in FIG. 7A. The point light source used for the simulation is the same as the point light source shown in FIG. 6A, and the other simulation conditions are the same as those shown in FIGS. 6A to 6C. FIG. 7B also shows the result when the size (opening width) of the phase shifter of the mask enhancer is changed.
図7(a)に示すように、所定のピッチPで複数のマスクエンハンサー110が実質的に無限周期的に配置されている。各マスクエンハンサー110は、その外形形状を有する半遮光部111と、マスクエンハンサー110の中央部に半遮光部111によって取り囲まれるように設けられた位相シフター112とから構成される。ここで、マスクエンハンサー110の幅(パターン幅)をL、位相シフター112の幅(開口幅)をWとする。
As shown in FIG. 7A, a plurality of
図6(c)に示すDOF特性と同様に、図7(b)に示すDOF特性においても、ピッチPがn×λ/(sinφ+NA)(nは2以上の整数)のときに、DOFが局所的に増大している。また、パターン幅Lに対する開口幅Wの比(W/L)が大きくなるに従ってDOFの向上効果が非常に大きくなっている。すなわち、マスクエンハンサー特有の効果として、マスクエンハンサーが周期的に配置されてなるパターンに対して斜入射露光を行なうと、ピッチPがλ/(2×sinφ)(シミュレーション条件では約0.20μm)又はその近傍の値のときだけではなく、ピッチPがn×λ/(sinφ+NA)(シミュレーション条件では約(n×0.18)μm。但しnは2以上の整数)という大きな寸法であるときにも、DOF特性に優れたパターン転写が可能となる。 Similarly to the DOF characteristic shown in FIG. 6C, in the DOF characteristic shown in FIG. 7B, when the pitch P is n × λ / (sin φ + NA) (n is an integer of 2 or more), the DOF is locally Is increasing. Further, as the ratio of the opening width W to the pattern width L (W / L) increases, the DOF improvement effect becomes very large. That is, as an effect peculiar to the mask enhancer, when oblique incidence exposure is performed on a pattern in which the mask enhancer is periodically arranged, the pitch P is λ / (2 × sinφ) (about 0.20 μm under simulation conditions) or Not only when the value is in the vicinity, but also when the pitch P is a large dimension of n × λ / (sin φ + NA) (approximately (n × 0.18) μm under simulation conditions, where n is an integer of 2 or more). Pattern transfer with excellent DOF characteristics is possible.
さらに、本願発明者が、ピッチパターンとしてのマスクエンハンサーとして、図7(a)に示す実質的に無限周期的に配置されたマスクエンハンサーに代えて、並列的に配置された3個のマスクエンハンサーを用いて、図6(a)〜(c)に示すシミュレーションと同様のシミュレーションを行なった結果について説明する。図8(a)はシミュレーションにおいて用いたマスクエンハンサーを示す図であり、図8(b)は、図8(a)に示すマスクエンハンサーによるDOF特性のシミュレーション結果を示す図である。尚、シミュレーションに用いた点光源は図6(a)に示す点光源と同様であり、他のシミュレーション条件も図6(a)〜(c)に示す場合と同様である。すなわち、レンズ開口数NAが0.6であり、距離S(図5(a)参照)が0.8であり、斜入射角φがsinφ=S×NA=0.48である斜入斜露光を用いた。 Furthermore, the present inventor replaced three mask enhancers arranged in parallel instead of the mask enhancer arranged substantially infinitely as shown in FIG. 7A as a mask enhancer as a pitch pattern. The results of simulation similar to that shown in FIGS. 6A to 6C will be described. FIG. 8A is a diagram showing a mask enhancer used in the simulation, and FIG. 8B is a diagram showing a simulation result of DOF characteristics by the mask enhancer shown in FIG. 8A. The point light source used for the simulation is the same as the point light source shown in FIG. 6A, and the other simulation conditions are the same as those shown in FIGS. 6A to 6C. That is, oblique oblique exposure with a lens numerical aperture NA of 0.6, a distance S (see FIG. 5A) of 0.8, and an oblique incident angle φ of sin φ = S × NA = 0.48. Was used.
図8(a)に示すように、3個のマスクエンハンサー110が等間隔(パターン間距離R)で並列的に配置されている。各マスクエンハンサー110は、その外形形状を有する半遮光部111と、マスクエンハンサー110の中央部に半遮光部111によって取り囲まれるように設けられた位相シフター112とから構成される。ここで、マスクエンハンサー110の幅(パターン幅)をL、位相シフター112の幅(開口幅)をWとすると、W/L=0.4である。
As shown in FIG. 8A, three
図8(b)においては、パターン間距離Rを変化させた場合における、3個のマスクエンハンサー110のうちの中央に位置するマスクエンハンサー110によるDOF特性を示している。図7(b)に示すDOF特性と同様に、図8(b)に示すDOF特性においても、ピッチP、つまりパターン間距離(正確には各マスクエンハンサー110の位相シフター112同士の間の距離)Rがλ/(2×sinφ)(シミュレーション条件では約0.20μm)又はその近傍の値のときに、DOF特性が局所的に良くなる。また、図8(b)に示すように、パターン間距離Rが、λ/(2×sinφ)(約0.20μm)にλ/(sinφ+NA)(約0.18μm)の倍数を加えた値である場合にもDOFの極大値が現れている。
FIG. 8B shows DOF characteristics by the
すなわち、3個のマスクエンハンサー110が配置されてなるパターンに対して斜入射露光を行なう場合、パターン間距離Rがλ/(2×sinφ)(約0.20μm)であるとDOFの極大値が発生する。さらに、パターン間距離Rがλ/(2×sinφ)+n×λ/(sinφ+NA)(nは自然数)であってもDOFの極大値が得られる。これは、無限周期的に配置されたマスクエンハンサーからなるパターンに対して斜入射露光を行なう場合における、デフォーカスに起因して0次回折光及び1次回折光のそれぞれに生じる位相ズレ(位相変化)が同期する回折現象と、0次回折光及び1次回折光の結像に反対位相の高次回折光が干渉する現象とが原因となって起こると考えられる。従って、前述のDOFの極大値が得られるパターン間距離Rを表す関係式は一般的に成り立つものと推測される。
That is, when oblique incidence exposure is performed on a pattern in which three
以上に説明したことから、本願発明者は、図1(a)に示す本実施形態のフォトマスクにおける主パターン101として、マスクエンハンサー110のように、位相シフターを有するパターンを用いる場合、補助パターン102として、露光により転写されず且つ回折光を発生させるパターン(回折光発生パターン)を所定の位置に配置することにより、露光によって主パターン101が転写されるときのDOF特性を大幅に向上させることができることを見出した。ここで、所定の位置とは、主パターン101の位相シフター101B(つまりマスクエンハンサー110の位相シフター112)の中心から、λ/(2×sinφ)だけ離れた位置とλ/(2×sinφ)+n×λ/(sinφ+NA)(nは正の整数)だけ離れた位置である。
As described above, when the inventor of the present application uses a pattern having a phase shifter such as the
図9(a)〜(c)は、マスクエンハンサーよりなる主パターンのDOF特性が大幅に向上するように回折光発生パターン(補助パターン)が配置されてなる本発明のマスクパターンをそれぞれ示す平面図である。 FIGS. 9A to 9C are plan views showing mask patterns of the present invention in which diffracted light generation patterns (auxiliary patterns) are arranged so that the DOF characteristics of the main pattern made of the mask enhancer are greatly improved. It is.
図9(a)に示すように、半遮光部111の内部に位相シフター112(幅:W)が設けられてなるマスクエンハンサー110(幅:L)における位相シフター112の中心から例えばλ/(2×sinφ)離れた位置に、露光により転写されない寸法を持つ半遮光部からなる第1次回折光発生パターン(第1の補助パターン)113(幅:D)を配置することによって、マスクエンハンサー110のDOF特性が向上する。
As shown in FIG. 9A, for example, λ / (2 from the center of the
また、図9(b)に示すように、半遮光部111の内部に位相シフター112が設けられてなるマスクエンハンサー110における位相シフター112の中心から例えばλ/(2×sinφ)+λ/(sinφ+NA)離れた位置に、露光により転写されない寸法を持つ半遮光部からなる第2次回折光発生パターン(第2の補助パターン)114(幅:D)を配置することによって、マスクエンハンサー110のDOF特性が向上する。
Further, as shown in FIG. 9B, for example, λ / (2 × sinφ) + λ / (sinφ + NA) from the center of the
さらに、本願発明者は、DOF向上効果が回折光によって発生するという理由から、図9(c)に示すように、図9(a)に示す補助パターンと図9(b)に示す補助パターンとを合成することによって、マスクエンハンサー110のDOF特性が大幅に向上することを見出した。すなわち、マスクエンハンサー110の位相シフター112の中心からλ/(2×sinφ)離れた位置に第1次回折光発生パターン113を配置すると共に位相シフター112の中心からλ/(2×sinφ)+λ/(sinφ+NA)離れた位置に第2次回折光発生パターン114を配置することによって、DOF特性の向上効果がより大きくなる。
Furthermore, the inventor of the present application, because the DOF improvement effect is generated by diffracted light, as shown in FIG. 9C, the auxiliary pattern shown in FIG. 9A and the auxiliary pattern shown in FIG. It has been found that the DOF characteristics of the
すなわち、主パターンから第1の補助パターンまでの距離(X)と、第1の補助パターンから第2の補助パターンまでの距離(Y)とが等しい周期的な配置と比べて、前述のような、主パターンから第1の補助パターンまでの距離Xが、第1の補助パターンから第2の補助パターンまでの距離Yよりも長い非周期的な配置の方が、DOF特性の向上には優れている。ここで、XとYとの最適な比率はX/Y=(sinφ+NA)/(2×sinφ)で表される。これを、斜入射角φに対してsinφ=NA×Sの関係にある斜入射位置Sで表すと、X/Y=(sinφ+NA)/(2×sinφ)=(1+S)/(2×S)となり、NAに依存しない値となる。 That is, as compared with the periodic arrangement in which the distance (X) from the main pattern to the first auxiliary pattern and the distance (Y) from the first auxiliary pattern to the second auxiliary pattern are equal, as described above. The non-periodic arrangement in which the distance X from the main pattern to the first auxiliary pattern is longer than the distance Y from the first auxiliary pattern to the second auxiliary pattern is superior in improving the DOF characteristics. Yes. Here, the optimum ratio of X and Y is represented by X / Y = (sin φ + NA) / (2 × sin φ). If this is expressed by an oblique incident position S having a relationship of sin φ = NA × S with respect to the oblique incident angle φ, X / Y = (sin φ + NA) / (2 × sin φ) = (1 + S) / (2 × S) Thus, the value does not depend on NA.
尚、図示は省略しているが、第2の補助パターン114の中心から(マスクエンハンサー110から遠ざかる方向に)λ/(sinφ+NA)離れた位置に、露光により転写されない寸法を持つ半遮光部からなる第3の回折光発生パターン(第3の補助パターン)を配置することも好ましい。同様に、第3の補助パターンの中心からλ/(sinφ+NA)の倍数ずつ離れた位置に、露光により転写されない寸法を持つ半遮光部からなる第4、第5、第6・・・の回折光発生パターンを補助パターンとして配置することも好ましい。 Although not shown in the figure, a semi-light-shielding portion having a dimension that is not transferred by exposure at a position away from the center of the second auxiliary pattern 114 (in the direction away from the mask enhancer 110) by λ / (sin φ + NA). It is also preferable to arrange a third diffracted light generation pattern (third auxiliary pattern). Similarly, fourth, fifth, sixth,... Diffracted light comprising semi-light-shielding portions having dimensions that are not transferred by exposure at positions separated by multiples of .lamda ./ (sin.phi. + NA) from the center of the third auxiliary pattern. It is also preferable to arrange the generated pattern as an auxiliary pattern.
以下、回折光発生パターンを前述の所定の位置に配置することの効果をシミュレーションによって確認していく。 Hereinafter, the effect of disposing the diffracted light generation pattern at the predetermined position will be confirmed by simulation.
まず、図9(a)〜(c)に示す位置に回折光発生パターンを配置することによって、マスクエンハンサーよりなる主パターンについて良好なDOF特性が得られることを、本願発明者がシミュレーションによって実証した結果について説明する。図10(a)は、シミュレーションにおいて用いたパターン(マスクパターン)を示す図である。具体的には、図10(a)に示すように、半遮光部111の内部に位相シフター112が設けられてなるマスクエンハンサー110における位相シフター112の中心から距離X離れた位置に、露光により転写されない寸法を持つ半遮光部からなる第1次回折光発生パターン(第1の補助パターン)113が配置されている。また、第1次回折光発生パターン113の中心から(マスクエンハンサー110から遠ざかる方向に)距離Y離れた位置に、露光により転写されない寸法を持つ半遮光部からなる第2次回折光発生パターン(第2の補助パターン)114が配置されている。ここで、マスクエンハンサー110の幅をL、位相シフター112の幅をW、第1次回折光発生パターン113及び第2次回折光発生パターン114の幅をDとする。図10(b)は、図10(a)に示すパターンによるDOF特性のシミュレーション結果を示す図である。具体的には、図10(b)は、図10(a)に示すパターンに対して距離X及び距離Yを色々変化させながら露光を行なった場合における、マスクエンハンサー110に対応して形成されるパターンのDOFをシミュレーションにより求め、その結果を距離X及び距離Yについてマッピングした図である。尚、シミュレーション条件は、L=100nm、W=60nm、D=70nm、光源(ArF光源)の波長λ=193nm、レンズ開口数NA=0.6、sinφ(φ:斜入射角)=0.8×NAとした。また、第1次回折光発生パターン113及び第2次回折光発生パターン114のそれぞれを構成する半遮光部の透過率を6%としていると共に、マスクエンハンサー110に対応して形成されるパターンの寸法(幅)を100nmとしている。また、図10(b)において、等高線はDOFを表していると共に、点Aは、距離X=λ/(2×sinφ)(約0.20μm)、距離Y=λ/(sinφ+NA)(約0.18μm)の点を表している。図10(b)に示すように、点AにおいてDOFのほぼ最大値が得られていることが分かる。すなわち、図4に示す本変形例のフォトマスクにより、良好なDOF特性が得られることが実証できた。
First, the inventor of the present application has proved by simulation that a good DOF characteristic can be obtained for the main pattern made of the mask enhancer by arranging the diffracted light generation pattern at the positions shown in FIGS. The results will be described. FIG. 10A shows a pattern (mask pattern) used in the simulation. Specifically, as shown in FIG. 10A, transfer is performed by exposure to a position X distance away from the center of the
また、図4に示す位置に回折光発生パターンを配置することによってDOFを最大にできることが、任意の光学条件でも成り立つことを証明するために、本願発明者が図10(a)に示すパターンを用いて異なる光学条件で同様のシミュレーションを行なった結果について説明する。 Further, in order to prove that the DOF can be maximized by arranging the diffracted light generation pattern at the position shown in FIG. 4, the inventor of the present application uses the pattern shown in FIG. The result of performing the same simulation under different optical conditions will be described.
図11(a)は、レンズ開口数NA=0.6、sinφ=0.7×NAの光学条件(その他の条件は図10(b)と同様)を用いた場合におけるDOF特性のシミュレーション結果を示す図である。図11(a)において、点Aは、距離X=λ/(2×sinφ)(約0.23μm)、距離Y=λ/(sinφ+NA)(約0.19μm)の点を表している。図11(a)に示すように、点AにおいてDOFのほぼ最大値が得られていることが分かる。 FIG. 11A shows a simulation result of DOF characteristics in the case of using optical conditions of lens numerical aperture NA = 0.6 and sin φ = 0.7 × NA (other conditions are the same as those in FIG. 10B). FIG. In FIG. 11A, a point A represents a point of distance X = λ / (2 × sin φ) (about 0.23 μm) and distance Y = λ / (sin φ + NA) (about 0.19 μm). As shown in FIG. 11 (a), it can be seen that at point A, an almost maximum DOF value is obtained.
図11(b)は、レンズ開口数NA=0.6、sinφ=0.6×NAの光学条件(その他の条件は図10(b)と同様)を用いた場合におけるDOF特性のシミュレーション結果を示す図である。図11(b)において、点Aは、距離X=λ/(2×sinφ)(約0.268μm)、距離Y=λ/(sinφ+NA)(約0.20μm)の点を表している。図11(b)に示すように、点AにおいてDOFのほぼ最大値が得られていることが分かる。 FIG. 11B shows the DOF characteristics simulation results when using the optical conditions of lens numerical aperture NA = 0.6 and sin φ = 0.6 × NA (the other conditions are the same as in FIG. 10B). FIG. In FIG. 11B, point A represents a point of distance X = λ / (2 × sin φ) (about 0.268 μm) and distance Y = λ / (sin φ + NA) (about 0.20 μm). As shown in FIG. 11B, it can be seen that at point A, the maximum DOF value is obtained.
図11(c)は、レンズ開口数NA=0.7、sinφ=0.7×NAの光学条件(その他の条件は図10(b)と同様)を用いた場合におけるDOF特性のシミュレーション結果を示す図である。図11(c)において、点Aは、距離X=λ/(2×sinφ)(約0.196μm)、距離Y=λ/(sinφ+NA)(約0.162μm)の点を表している。図11(c)に示すように、点AにおいてDOFのほぼ最大値が得られていることが分かる。 FIG. 11C shows a simulation result of DOF characteristics in the case of using optical conditions of lens numerical aperture NA = 0.7 and sin φ = 0.7 × NA (other conditions are the same as those in FIG. 10B). FIG. In FIG. 11C, point A represents a point of distance X = λ / (2 × sin φ) (about 0.196 μm) and distance Y = λ / (sin φ + NA) (about 0.162 μm). As shown in FIG. 11 (c), it can be seen that the DOF has a substantially maximum value at point A.
以上の説明においては、点光源を用いた場合を前提としてきたが、以下、面積を有する光源を用いた場合における、回折光発生パターンによるDOF特性の向上効果をシミュレーションにより評価した結果について説明する。図12(a)〜(c)はそれぞれ、シミュレーションにおいて用いたパターン(マスクパターン)を示す図である。 In the above description, the case where a point light source is used has been presupposed. However, hereinafter, results of evaluating the improvement effect of the DOF characteristic by the diffracted light generation pattern by simulation when a light source having an area is used will be described. 12A to 12C are diagrams showing patterns (mask patterns) used in the simulation.
具体的には、図12(a)に示すマスクパターンは、幅Lのマスクエンハンサー110のみからなる。ここで、マスクエンハンサー110は、その外形形状を有する半遮光部111と、マスクエンハンサー110の中央部に半遮光部111によって取り囲まれるように設けられた位相シフター112(幅W)とから構成される。図12(b)に示すマスクパターンは、図12(a)に示すマスクエンハンサー110に、sinθ=2×sinφ(φ:斜入射角)で表される角度θで回折する回折光を発生させる第1次回折光発生パターン113が付加されたものである。ここで、第1次回折光発生パターン113は半遮光パターンであり、その幅はDである。図12(c)に示すマスクパターンは、図12(b)に示すマスクエンハンサー110及び第1次回折光発生パターン113に、sinη=2×(NA+sinφ)(φ:斜入射角、NA:レンズ開口数)で表される角度ηで回折する回折光を発生させる第2次回折光発生パターン114が付加されたものである。ここで、第2次回折光発生パターン114は半遮光パターンであり、その幅はDである。
Specifically, the mask pattern shown in FIG. 12A is composed of only the
図12(d)はシミュレーションに用いた光源、具体的には輪帯光源を示す図である。図12(d)に示すように、輪帯光源の外径及び内径はそれぞれ0.8及び0.6(レンズ開口数NAにより規格化している)である。この場合、斜入射角φに関して、0.6×NA<sinφ<0.8×NAの斜入射光が存在することなる。この場合、第1次回折光発生パターン113及び第2次回折光発生パターン114の最適な配置位置は、上記の光源の主成分となる斜入射角で決定できると考えられる。すなわち、上記の光源であれば、斜入射角φの平均値が光源の主成分であると考えることができるので、該主成分となる斜入射角φは、sinφ=NA×(0.6+0.8)/2=0.7×NAで表される。以下、この内容も含めて、シミュレーションによる確認結果について説明を続ける。
FIG. 12D is a diagram showing a light source used in the simulation, specifically, an annular light source. As shown in FIG. 12D, the outer diameter and inner diameter of the annular light source are 0.8 and 0.6 (normalized by the lens numerical aperture NA), respectively. In this case, with respect to the oblique incident angle φ, there is oblique incident light of 0.6 × NA <sin φ <0.8 × NA. In this case, it is considered that the optimal arrangement position of the first-order diffracted
図12(e)は、図12(a)〜(c)のそれぞれに示すマスクパターンに対して所定の条件で露光を行なった場合に各マスクエンハンサー110に対応して生じる光強度分布のシミュレーション結果を示す図である。また、図12(f)は、図12(a)〜(c)のそれぞれに示すマスクパターンに対して所定の条件で露光を行なって、各マスクエンハンサー110と対応する幅0.1μmのパターンを形成した場合における該パターンのCDのデフォーカス特性をシミュレーションした結果を示す図である。ここで、CDとはクリティカルディメンジョンのことであって、パターンの仕上がり寸法を表している。尚、シミュレーションにおいては、L=180nm、W=60nm、D=90nmとし、回折光発生パターンの位置については、sinφ=0.7×NA=0.42となる斜入射角φに基づいて決定した。また、光源(ArF光源)の波長λを193nmとし、レンズ開口数NAを0.6とした。また、第1次回折光発生パターン113及び第2次回折光発生パターン114のそれぞれを構成する半遮光部の透過率を6%としている。尚、図12(e)及び図12(f)において、線の種類を示す(a)、(b)及び(c)はそれぞれ図12(a)、図12(b)及び図12(c)に示すマスクパターンと対応する。
FIG. 12E shows a simulation result of the light intensity distribution generated corresponding to each
図12(e)に示すように、図12(a)〜(c)に示す全てのマスクパターンによって、つまりマスクエンハンサー110を持つマスクパターンによって、非常にコントラストの高い像(光強度分布)が形成されている。また、各光強度分布における0.1μmのパターンの形成に関わる部分は、第1次回折光発生パターン113及び第2次回折光発生パターン114の影響を殆ど受けていない。このとき、0.1μm(100nm)のパターンの形成における臨界光強度は0.2程度であるので、第1次回折光発生パターン113及び第2次回折光発生パターン114が解像されてレジストに転写されないことが分かる。
As shown in FIG. 12E, a very high contrast image (light intensity distribution) is formed by all the mask patterns shown in FIGS. 12A to 12C, that is, by the mask pattern having the
また、図12(f)に示すように、第1次回折光発生パターン113及び第2次回折光発生パターン114をマスクパターンに付加することによって、マスクエンハンサー110のデフォーカス特性が飛躍的に向上する。すなわち、位相シフター112が設けられたマスクエンハンサー110を、第1次回折光発生パターン113及び第2次回折光発生パターン114と共に使用することによって、デフォーカス特性の優れたパターン形成が可能になる。
In addition, as shown in FIG. 12F, the defocus characteristic of the
次に、前述のように理論的に導かれた、デフォーカス特性を最適化する回折光発生パターンの配置位置の算出方法が正しいことを、本願発明者がシミュレーションにより実証した結果について説明する。具体的には、図12(b)又は図12(c)に示すマスクパターンにおいて回折光発生パターン113又は114の位置を変化させた場合における、マスクエンハンサー110に対応して形成される幅0.1μmのラインパターンのDOFの値をシミュレーションにより求めた。ここで、DOFは、ラインパターンの幅が0.1μmから0.09μmまで変化するデフォーカス範囲である。また、シミュレーション条件は、図12(e)及び(f)の場合と同様である。
Next, a description will be given of the result of the simulation of the present inventor through simulation that the calculation method of the arrangement position of the diffracted light generation pattern that optimizes the defocus characteristic theoretically derived as described above. Specifically, when the position of the diffracted
図13(a)は、図12(b)に示すマスクパターンにおいて第1次回折光発生パターン113が位相シフター112の中心から距離P1離れた位置に配置されている様子を示す図である。また、図13(b)は、図13(a)に示すマスクパターンに対して距離P1を変化させながら露光を行なった場合における、前述のDOFの変化を示す図である。図13(b)に示すように、距離P1が、理論式λ/(2×sinφ)により求められる約230nmのときにDOFの値がほぼピークになっている。
FIG. 13A is a diagram illustrating a state in which the first-order diffracted
図13(c)は、図12(c)に示すマスクパターンにおいて第2次回折光発生パターン114が第1次回折光発生パターン113の中心から距離P2離れた位置に配置されている様子を示す図である。ここで、位相シフター112と第1次回折光発生パターン113との間の距離はλ/(2×sinφ)(約230nm)である。また、図13(d)は、図13(c)に示すマスクパターンに対して距離P2を変化させながら露光を行なった場合における、前述のDOFの変化を示す図である。図13(d)に示すように、距離P2が、理論式λ/(sinφ+NA)により求められる約190nmのときにDOFの値がほぼピークになっている。
FIG. 13C is a diagram showing a state in which the second-order diffracted
以上に説明したように、位相シフター又はマスクエンハンサーに対して、光源(レンズ中心を通る法線から距離Sだけ離れている光源)の波長がλ、レンズ開口数がNAの露光機によって斜入射露光を行なう場合、回折光発生パターンを次のように配置することによって、位相シフター又はマスクエンハンサーに対応して形成されるパターンのDOF特性を最適化することが可能となる。すなわち、位相シフター又はマスクエンハンサーの中心(いずれにしても位相シフターの中心)からλ/(2×sinφ)離れた位置に第1次回折光発生パターンを配置すると共に、第1次回折光発生パターンの中心からλ/(sinφ+NA)離れた位置、つまり、位相シフターの中心から(λ/(2×sinφ))+(λ/(sinφ+NA))離れた位置に第2次回折光発生パターンを配置する。 As described above, the phase shifter or mask enhancer is obliquely exposed by an exposure machine having a wavelength of the light source (a light source that is a distance S away from the normal passing through the center of the lens by a distance S) and a lens numerical aperture of NA. When performing the above, by arranging the diffracted light generation pattern as follows, it becomes possible to optimize the DOF characteristic of the pattern formed corresponding to the phase shifter or the mask enhancer. That is, the first-order diffracted light generation pattern is arranged at a position away from the center of the phase shifter or mask enhancer (in any case, the center of the phase shifter) by λ / (2 × sinφ), and the center of the first-order diffracted light generation pattern The second-order diffracted light generation pattern is arranged at a position away from λ / (sin φ + NA) from the center of the phase shifter, that is, at a position away from the center of the phase shifter (λ / (2 × sin φ)) + (λ / (sin φ + NA)).
以上の説明において、照明形状から決まる斜入射角φの主成分に対して回折光発生パターンの最適な配置位置を示してきたが、続いて、回折光発生パターンの配置位置の許容範囲について説明する。図8(b)に示すように、回折光発生パターンの最適配置位置同士の間にはDOFが最低となる位置(以下、最悪配置位置と称する)が存在する。ここで、最適配置位置と最悪配置位置との中間位置を、平均的なDOF向上効果が得られる位置(以下、平均配置位置と称する)と定義すると、最適配置位置を挟む一対の平均配置位置の間に回折光発生パターンが収まっていることが好ましい。あるいは、最適配置位置とそれを挟む一対の平均配置位置のそれぞれとの中間位置同士の間に回折光発生パターンの中心が収まっていることがさらに好ましい。 In the above description, the optimum arrangement position of the diffracted light generation pattern has been shown with respect to the main component of the oblique incident angle φ determined from the illumination shape. Next, the allowable range of the arrangement position of the diffracted light generation pattern will be described. . As shown in FIG. 8B, there is a position where the DOF is lowest (hereinafter referred to as the worst arrangement position) between the optimum arrangement positions of the diffracted light generation patterns. Here, when an intermediate position between the optimum arrangement position and the worst arrangement position is defined as a position where an average DOF improvement effect is obtained (hereinafter, referred to as an average arrangement position), a pair of average arrangement positions sandwiching the optimum arrangement position is determined. It is preferable that the diffracted light generation pattern is in between. Alternatively, it is more preferable that the center of the diffracted light generation pattern is located between intermediate positions between the optimum arrangement position and each of the pair of average arrangement positions sandwiching the optimum arrangement position.
具体的に説明すると、第2次回折光発生パターンの最適配置位置は、位相シフターの中心からλ/(2×sinφ)+λ/(sinφ+NA)離れた位置である。この位置を点OPと呼ぶと、点OPの両側における最悪配置位置は、点OPから両側に(λ/(sinφ+NA))/2離れた位置である。また、点OPの両側における平均配置位置は、点OPから両側に(λ/(sinφ+NA))/4離れた位置である。この一対の平均配置位置に挟まれた領域に第2次回折光発生パターンが収まることが好ましいとすると、位相シフターの中心からの距離がλ/(2×sinφ)+(λ/(sinφ+NA))×(3/4)〜λ/(2×sinφ)+(λ/(sinφ+NA))×(5/4)の範囲に第2次回折光発生パターンが収まっていることが好ましい。図13(c)の場合と同様の条件下で数値換算を行なった場合、第1次回折光発生パターンの中心からの距離が143〜238nmの範囲に第2次回折光発生パターンが収まっていることが好ましい。 Specifically, the optimum arrangement position of the second-order diffracted light generation pattern is a position away from the center of the phase shifter by λ / (2 × sinφ) + λ / (sinφ + NA). When this position is referred to as a point OP, the worst arrangement position on both sides of the point OP is a position away from the point OP by (λ / (sin φ + NA)) / 2 on both sides. Further, the average arrangement position on both sides of the point OP is a position away from the point OP on both sides by (λ / (sin φ + NA)) / 4. Assuming that the second-order diffracted light generation pattern is preferably contained in a region sandwiched between the pair of average arrangement positions, the distance from the center of the phase shifter is λ / (2 × sinφ) + (λ / (sinφ + NA)) × It is preferable that the second-order diffracted light generation pattern is within the range of (3/4) to λ / (2 × sin φ) + (λ / (sin φ + NA)) × (5/4). When numerical conversion is performed under the same conditions as in FIG. 13C, the second-order diffracted light generation pattern is within the range of 143 to 238 nm from the center of the first-order diffracted light generation pattern. preferable.
また、第2次回折光発生パターンの最適配置位置とそれを挟む一対の平均配置位置のそれぞれとの中間位置は、点OPから両側に(λ/(sinφ+NA))/8離れた位置である。ここで、第2次回折光発生パターンがレジストパターンを形成しない補助パターンであり、且つ最適配置位置を挟む前述の一対の中間位置同士の間に第2次回折光発生パターンの中心が存在することが最も好ましい。すなわち、位相シフターの中心からの距離がλ/(2×sinφ)+(λ/(sinφ+NA))×(7/8)〜λ/(2×sinφ)+(λ/(sinφ+NA))×(9/8)の範囲に第2次回折光発生パターンの中心が存在することが好ましい。図13(c)の場合と同様の条件下で数値換算を行なった場合、第1次回折光発生パターンの中心からの距離が166〜214nmの範囲に第2次回折光発生パターンの中心が存在することが好ましい。 In addition, the intermediate position between the optimum arrangement position of the second-order diffracted light generation pattern and each of the pair of average arrangement positions sandwiching the second-order diffracted light generation pattern is a position separated from the point OP by (λ / (sin φ + NA)) / 8 on both sides. Here, the second-order diffracted light generation pattern is an auxiliary pattern that does not form a resist pattern, and the center of the second-order diffracted light generation pattern is most likely to exist between the pair of intermediate positions that sandwich the optimum arrangement position. preferable. That is, the distance from the center of the phase shifter is λ / (2 × sinφ) + (λ / (sinφ + NA)) × (7/8) to λ / (2 × sinφ) + (λ / (sinφ + NA)) × (9 The center of the second-order diffracted light generation pattern is preferably present in the range of / 8). When numerical conversion is performed under the same conditions as in FIG. 13C, the center of the second-order diffracted light generation pattern exists within the range of 166 to 214 nm from the center of the first-order diffracted light generation pattern. Is preferred.
第1次回折光発生パターンについても、第2次回折光発生パターンと同様に、第1次回折光発生パターンの最適配置位置の両側に(λ/(sinφ+NA))/4離れた一対の平均配置位置に挟まれた領域に第1次回折光発生パターンが収まることが好ましい。あるいは、第1次回折光発生パターンの最適配置位置とそれを挟む一対の平均配置位置のそれぞれとの中間位置、つまり第1次回折光発生パターンの最適配置位置の両側に(λ/(sinφ+NA))/8離れた一対の中間位置に挟まれた領域に第1次回折光発生パターンの中心が収まることが好ましい。 Similarly to the second-order diffracted light generation pattern, the first-order diffracted light generation pattern is also sandwiched between a pair of average positions separated by (λ / (sinφ + NA)) / 4 on both sides of the optimum position of the first-order diffracted light generation pattern. It is preferable that the first-order diffracted light generation pattern fit in the region. Alternatively, (λ / (sin φ + NA)) / between the optimum arrangement position of the first-order diffracted light generation pattern and each of the pair of average arrangement positions sandwiching it, that is, both sides of the optimum arrangement position of the first-order diffracted light generation pattern It is preferable that the center of the first-order diffracted light generation pattern is located in a region sandwiched between a pair of intermediate positions that are separated by eight.
具体的には、第1次回折光発生パターンは、位相シフターの中心からの距離がλ/(2×sinφ)−(λ/(sinφ+NA))/4からλ/(2×sinφ)+(λ/(sinφ+NA))/4までの範囲に収まっていることが好ましい。図13(a)の場合と同様の条件下で数値換算を行なった場合、第1次回折光発生パターンは、位相シフターの中心からの距離が183〜278nmの範囲に収まっていることが好ましい。あるいは、第1次回折光発生パターンの中心は、位相シフターの中心からの距離がλ/(2×sinφ)−(λ/(sinφ+NA))/8からλ/(2×sinφ)+(λ/(sinφ+NA))/8までの範囲に存在することが好ましい。図13(a)の場合と同様の条件下で数値換算を行なった場合、第1次回折光発生パターンの中心は、位相シフターの中心からの距離が206〜254nmの範囲に存在することが好ましい。 Specifically, the first-order diffracted light generation pattern has a distance from the center of the phase shifter of λ / (2 × sinφ) − (λ / (sinφ + NA)) / 4 to λ / (2 × sinφ) + (λ / It is preferable that it is within the range of (sin φ + NA)) / 4. When numerical conversion is performed under the same conditions as in FIG. 13A, the first-order diffracted light generation pattern is preferably within a range of 183 to 278 nm from the center of the phase shifter. Alternatively, the center of the first-order diffracted light generation pattern has a distance from the center of the phase shifter of λ / (2 × sinφ) − (λ / (sinφ + NA)) / 8 to λ / (2 × sinφ) + (λ / ( sin φ + NA)) / 8. When numerical conversion is performed under the same conditions as in FIG. 13A, it is preferable that the center of the first-order diffracted light generation pattern is within a range of 206 to 254 nm from the center of the phase shifter.
尚、以上に述べた、第2次回折光発生パターンの配置位置の許容範囲についての考え方は、例えば図4に示すような第2次回折光発生パターンまでが存在している場合に限られるものではない。すなわち、第3次回折光発生パターンや第4次回折光発生パターン等が存在する場合には、第2次回折光発生パターンの場合と同様に定義される配置位置の許容範囲に第3次回折光発生パターンや第4次回折光発生パターン等が配置されることが好ましい。 Note that the concept of the allowable range of the arrangement position of the second-order diffracted light generation pattern described above is not limited to the case where the second-order diffracted light generation pattern as shown in FIG. 4 exists, for example. . That is, when there is a third-order diffracted light generation pattern, a fourth-order diffracted light generation pattern, or the like, the third-order diffracted light generation pattern or A fourth-order diffracted light generation pattern or the like is preferably arranged.
(第1の実施形態の第2変形例)
以下、本発明の第1の実施形態の第2変形例として、第1の実施形態(又はその第1変形例)に係るフォトマスクに対しての好ましい斜入射角の範囲について説明する。ここまで、露光に用いる斜入射角に対して好ましい補助パターンの配置位置について説明をしてきたが、本変形例では、好ましい斜入射角が実際に存在することを示す。すなわち、その好ましい斜入射角に対して補助パターンを最適な位置に配置したフォトマスクが、最もパターン形成に優れたフォトマスクとなる。
(Second modification of the first embodiment)
Hereinafter, as a second modification of the first embodiment of the present invention, a preferable range of the oblique incidence angle with respect to the photomask according to the first embodiment (or the first modification) will be described. So far, the preferred auxiliary pattern arrangement position with respect to the oblique incident angle used for exposure has been described, but in this modification, it is shown that the preferred oblique incident angle actually exists. That is, a photomask in which the auxiliary pattern is arranged at an optimum position with respect to the preferable oblique incident angle is the photomask that is most excellent in pattern formation.
ところで、実際の露光に用いられる照明は点光源ではなく、ある程度の面積を有するものである。そのため、露光においては複数の斜入射角φが同時に存在することになる。そこで、好ましい斜入射角を考えるに当たって、斜入射照明を、輪帯照明、二重極照明及び四重極照明等のグループに分類して考える。なぜなら、例えば輪帯照明においては、全ての照明成分がマスク面に対して斜入射成分となる一方、マスク上の各ラインパターンに対して実質的に斜入射成分とはならない照明成分が存在する。それに対して、二重極照明及び四重極照明においては、斜入射成分以外の照明成分は存在しない。 By the way, the illumination used for actual exposure is not a point light source but has a certain area. Therefore, a plurality of oblique incident angles φ exist at the same time in exposure. Therefore, in considering a preferable oblique incidence angle, oblique incidence illumination is classified into groups such as annular illumination, dipole illumination, and quadrupole illumination. This is because, for example, in annular illumination, all illumination components become oblique incidence components with respect to the mask surface, while there are illumination components that do not substantially become oblique incidence components with respect to each line pattern on the mask. In contrast, in dipole illumination and quadrupole illumination, there is no illumination component other than the oblique incidence component.
具体的には、輪帯照明においては、ラインパターンの延びる方向(以下、ライン方向と称する)に対して垂直な方向から入射する光は、そのラインパターンに対しては斜入射光となる一方、ライン方向に対して平行な方向から入射する光は、そのラインパターンに対しては実質的に垂直入射光となる。従って、このような垂直入射成分が存在する照明は、その形状によらず輪帯照明のグループと考えればよい。 Specifically, in annular illumination, light incident from a direction perpendicular to the direction in which the line pattern extends (hereinafter referred to as the line direction) becomes oblique incident light with respect to the line pattern, Light incident from a direction parallel to the line direction becomes substantially perpendicular incident light to the line pattern. Therefore, illumination having such a normal incidence component may be considered as a group of annular illumination regardless of the shape.
一方、ライン方向に対して垂直な方向に分極した二重極照明においては、そのラインパターンに対して実質的に垂直入射成分の光が存在しなくなる。よって、このような斜入射成分のみが存在する照明は、その形状によらず二重極照明のグループと考えればよい。 On the other hand, in dipole illumination polarized in a direction perpendicular to the line direction, light having a substantially perpendicular incident component does not exist in the line pattern. Therefore, such illumination having only the oblique incidence component may be considered as a group of dipole illuminations regardless of the shape.
また、四重極照明においては、ニ重極照明と同様に、ライン方向に対して平行な方向からの入射成分(つまり実質的な垂直入射光)が存在しなくなる。さらに、四重極照明においては、ライン方向に対して対角方向(ライン方向と成す角度が45度の方向)から入射する斜入射光のみが存在することになる。例えばライン方向に対して45度の対角方向から、開口数NAに対してsinφMAX =NAによって定義される最大斜入射角φMAX の光が入射した場合、この光をライン方向に対して垂直な方向に射影すると、実質的にはsinφ=NA×0.50.5 の斜入射成分と等価になる。このような特殊性から、四重極照明はニ重極照明とは異なる特性を持つ。 Further, in the quadrupole illumination, as in the dipole illumination, there is no incident component (that is, substantially perpendicular incident light) from a direction parallel to the line direction. Furthermore, in the quadrupole illumination, only oblique incident light that is incident from a diagonal direction with respect to the line direction (a direction formed by an angle of 45 degrees with the line direction) exists. For example, when light having a maximum oblique incident angle φ MAX defined by sin φ MAX = NA with respect to the numerical aperture NA is incident from a diagonal direction of 45 degrees with respect to the line direction, this light is perpendicular to the line direction. When projecting in any direction, it is substantially equivalent to an oblique incident component of sin φ = NA × 0.5 0.5 . Because of this particularity, quadrupole illumination has different characteristics from dipole illumination.
以下、補助パターンとして回折光発生パターンを主パターンに対して配置した場合における、DOFの斜入射角への依存性をシミュレーション結果を用いて説明する。ここで、シミュレーションには図9(a)〜(c)に示すマスクパターンを用いた。尚、図9(a)においては、第1の補助パターン113のみが配置されている。この第1の補助パターン113は半遮光部から構成されており、その幅はDである。図9(b)においては、第2の補助パターン114のみが配置されている。この第2の補助パターン114も半遮光部から構成されており、その幅はDである。図9(c)においては、前述の第1の補助パターン113と第2の補助パターン114とが共に配置されている。また、図9(a)〜(c)におけるマスクエンハンサー110は半遮光部111と位相シフター112とから構成されており、そのマスク幅はLであり、位相シフター幅はWである。
Hereinafter, the dependency of the DOF on the oblique incident angle when the diffracted light generation pattern is arranged as the auxiliary pattern with respect to the main pattern will be described using simulation results. Here, the mask patterns shown in FIGS. 9A to 9C were used for the simulation. In FIG. 9A, only the first
図9(a)〜(c)に示すマスクパターンに対して輪帯照明を用いて斜入射露光を行なうシミュレーションの結果を図14(a)〜(d)に示す。図14(a)は、シミュレーションに用いた輪帯照明を示す図である。図14(a)において、照明形状の内径をS1で表し、外径をS2で表す。また、図14(a)においては、XY座標系も合わせて示している。尚、図9(a)〜(c)の各ラインパターン(マスクエンハンサー110、第1及び第2の補助パターン113及び114)は、XY座標系のY軸に対して平行に配置されているものとする。また、DOFの斜入射角への依存性をシミュレーションするにあたって、図14(a)に示す照明を用いて露光を行なう場合は、S=(S1+S2)/2となるSを定義すると共に、sinφ=S×NAに基づいて図9(a)〜(c)の各補助パターン113及び114を配置し、その際のパターン形成特性のシミュレーションを行なう。ここで、シミュレーションにおいて、L=100nm、W=60nm、D=60nmとし、λ=193nm、NA=0.7とした。また、S2−S1=0.02となるように輪帯照明の形状を定めた。これらの条件の下で図9(a)〜(c)のそれぞれに示すマスクパターンを用いて幅80nmのパターンの形成を行なった場合におけるDOFの斜入射角φへの依存性(正確には斜入射位置S=sinφ/NAへの依存性)をシミュレーションした結果を図14(b)〜(d)に示す。尚、図14(b)〜(d)においては、比較のため、主パターンとして幅100nmの遮光パターンを用いた場合の結果も合わせて示している。すなわち、図14(b)〜(d)において、主パターンがマスクエンハンサー構造である場合の結果を実線で示すと共に、主パターンが遮光パターンである場合の結果を点線で示す。
FIGS. 14A to 14D show simulation results for performing oblique incidence exposure using annular illumination on the mask patterns shown in FIGS. 9A to 9C. FIG. 14A shows the annular illumination used for the simulation. In FIG. 14A, the inner diameter of the illumination shape is represented by S1, and the outer diameter is represented by S2. In FIG. 14A, an XY coordinate system is also shown. Each of the line patterns (
図14(b)〜(d)に示す全ての結果において、S≒0.7となる照明条件を用いた場合のDOFが最大となっている。また、Sが0.58以上で且つ0.8以下の照明条件において、主パターンに遮光パターンを用いる場合と比べて、主パターンにマスクエンハンサー構造を用いることによりDOFが向上する。すなわち、マスクエンハンサーからなる主パターンに対して、sinφ及びNAにより定義される位置に補助パターンが配置された、図9(a)〜(c)のマスクパターンは、sinφ=0.7×NAを満たす斜入射角φを露光条件として用いることにより、最も優れたパターン形成特性を実現するマスクパターンとなる。尚、最適な照明条件は前述のように定められるが、主パターンにマスクエンハンサー構造を導入すると共にsinφが0.6×NA以上で且つ0.8×NA以下となる照明条件を用いることによっても、主パターンが遮光パターンから構成される場合と比べてDOFを向上させることができる。 In all the results shown in FIGS. 14B to 14D, the DOF is maximized when the illumination condition of S≈0.7 is used. In addition, under the illumination condition where S is 0.58 or more and 0.8 or less, the DOF is improved by using the mask enhancer structure for the main pattern as compared with the case where the light shielding pattern is used for the main pattern. That is, the auxiliary pattern is arranged at a position defined by sin φ and NA with respect to the main pattern composed of the mask enhancer, and the mask pattern in FIGS. 9A to 9C has sin φ = 0.7 × NA. By using the satisfying oblique incident angle φ as the exposure condition, it becomes a mask pattern that realizes the most excellent pattern formation characteristics. Although the optimum illumination conditions are determined as described above, it is also possible to introduce a mask enhancer structure into the main pattern and use illumination conditions where sin φ is 0.6 × NA or more and 0.8 × NA or less. The DOF can be improved as compared with the case where the main pattern is composed of a light shielding pattern.
前述のシミュレーション条件の場合を例として具体的に説明すると、次のようになる。すなわち、最適照明条件はsinφ=0.7×NAであってNA=0.7であるので、主パターンを構成する位相シフターの中心からλ/(2×sinφ)=0.193/(2×0.7×0.7)=197nm離れた位置に第1の補助パターン(正確にはその中心)を配置することにより、最適なフォトマスクが得られる。同様に、主パターンを構成する位相シフターの中心からλ/(2×sinφ)+λ/(NA+sinφ)=0.193/(2×0.7×0.7)+0.193/(0.7+0.7×0.7)=359nm離れた位置に第2の補助パターン(正確にはその中心)を配置することにより、最適なフォトマスクが得られる。 The case of the above-described simulation conditions will be specifically described as an example as follows. That is, since the optimum illumination condition is sin φ = 0.7 × NA and NA = 0.7, λ / (2 × sin φ) = 0.193 / (2 × from the center of the phase shifter constituting the main pattern. An optimal photomask can be obtained by disposing the first auxiliary pattern (more precisely, the center thereof) at a position separated by 0.7 × 0.7) = 197 nm. Similarly, from the center of the phase shifter constituting the main pattern, λ / (2 × sin φ) + λ / (NA + sin φ) = 0.193 / (2 × 0.7 × 0.7) + 0.193 / (0.7 + 0. An optimal photomask can be obtained by disposing the second auxiliary pattern (more precisely, the center thereof) at a position separated by 7 × 0.7) = 359 nm.
また、主パターンにマスクエンハンサー構造を導入すると共に、主パターンの位相シフターの中心からの距離が0.193/(2×0.8×0.7)=172nm以上で且つ0.193/(2×0.58×0.7)=238nm以下の範囲に第1の補助パターン(正確にはその中心)を配置することにより、DOFの向上効果が生じる。同様に、主パターンの位相シフターの中心からの距離が0.193/(2×0.8×0.7)+0.193/(0.7+0.8×0.7)=325nm以上で且つ0.193/(2×0.58×0.7)+0.193/(0.7+0.58×0.7)=412nm以下の範囲に第2の補助パターン(正確にはその中心)を配置することにより、DOFの向上効果が生じる。 In addition, a mask enhancer structure is introduced into the main pattern, and the distance from the center of the phase shifter of the main pattern is 0.193 / (2 × 0.8 × 0.7) = 172 nm or more and 0.193 / (2 By arranging the first auxiliary pattern (more precisely, the center thereof) in a range of × 0.58 × 0.7) = 238 nm or less, an effect of improving DOF occurs. Similarly, the distance from the center of the phase shifter of the main pattern is 0.193 / (2 × 0.8 × 0.7) + 0.193 / (0.7 + 0.8 × 0.7) = 325 nm or more and 0 .193 / (2 × 0.58 × 0.7) + 0.193 / (0.7 + 0.58 × 0.7) = 412 nm or less in the second auxiliary pattern (more precisely, the center) Thereby, the improvement effect of DOF arises.
次に、図9(a)〜(c)に示すマスクパターンに対してニ重極照明を用いて斜入射露光を行なうシミュレーションの結果を図15(a)〜(d)に示す。図15(a)は、シミュレーションに用いたニ重極照明を表す図である。図15(a)において、XY座標系も合わせて示している。また、図15(a)において、分極した照明形状の内側座標をx1で表し、外側座標をx2で表す。ここで、ニ重極照明の分極方向は、マスクエンハンサー110等のライン方向に対して垂直な方向であるとする。すなわち、ニ重極照明の分極方向はXY座標系のX軸に対して平行な方向であり、図9(a)〜(c)の各ラインパターンは、XY座標系のY軸に対して平行に配置されているものとする。また、DOFの斜入射角への依存性をシミュレーションするにあたって、図15(a)に示す照明を用いて露光を行なう場合は、S=(x1+x2)/2となるSを定義すると共に、sinφ=S×NAに基づいて図9(a)〜(c)の各補助パターン113及び114を配置し、その際のパターン形成特性のシミュレーションを行なう。ここで、シミュレーションにおいて、L=100nm、W=60nm、D=60nmとし、λ=193nm、NA=0.7とした。また、x2−x1=0.02となるようにニ重極照明の形状を定めた。図14(b)〜(d)に示す輪帯照明の場合と同様に、これらの条件の下で図9(a)〜(c)のそれぞれに示すマスクパターンを用いて幅80nmのパターンの形成を行なった場合におけるDOFの斜入射角φへの依存性(正確には斜入射位置S=sinφ/NAへの依存性)をシミュレーションした結果を図15(b)〜(d)に示す。尚、図15(b)〜(d)においては、比較のため、主パターンとして幅100nmの遮光パターンを用いた場合の結果も合わせて示している。すなわち、図15(b)〜(d)において、主パターンがマスクエンハンサー構造である場合の結果を実線で示すと共に、主パターンが遮光パターンである場合の結果を点線で示す。
Next, FIGS. 15A to 15D show the results of a simulation in which oblique incidence exposure is performed on the mask patterns shown in FIGS. 9A to 9C using dipole illumination. FIG. 15A is a diagram illustrating the dipole illumination used for the simulation. In FIG. 15A, an XY coordinate system is also shown. In FIG. 15A, the inner coordinates of the polarized illumination shape are represented by x1, and the outer coordinates are represented by x2. Here, the polarization direction of the dipole illumination is assumed to be a direction perpendicular to the line direction of the
図15(b)〜(d)に示す全ての結果において、S≒0.58となる照明条件を用いた場合のDOFが最大となっている。また、Sが0.5以上で且つ0.7以下の照明条件において、主パターンに遮光パターンを用いる場合と比べて、主パターンにマスクエンハンサー構造を用いることによりDOFが向上する。すなわち、マスクエンハンサーからなる主パターンに対して、sinφ及びNAにより定義される位置に補助パターンが配置された、図9(a)〜(c)のマスクパターンは、sinφ=0.58×NAを満たす斜入射角φを露光条件として用いることにより、最も優れたパターン形成特性を実現するマスクパターンとなる。尚、最適な照明条件は前述のように定められるが、主パターンにマスクエンハンサー構造を導入すると共にsinφが0.5×NA以上で且つ0.7×NA以下となる照明条件を用いることによっても、主パターンが遮光パターンから構成される場合と比べてDOFを向上させることができる。 In all the results shown in FIGS. 15B to 15D, the DOF is maximum when the illumination condition of S≈0.58 is used. In addition, in the illumination condition where S is 0.5 or more and 0.7 or less, DOF is improved by using a mask enhancer structure for the main pattern as compared with the case where a light shielding pattern is used for the main pattern. That is, the auxiliary pattern is arranged at a position defined by sin φ and NA with respect to the main pattern composed of the mask enhancer, and the mask pattern of FIGS. 9A to 9C has sin φ = 0.58 × NA. By using the satisfying oblique incident angle φ as the exposure condition, it becomes a mask pattern that realizes the most excellent pattern formation characteristics. Although the optimum illumination conditions are determined as described above, it is also possible to introduce a mask enhancer structure into the main pattern and use illumination conditions where sin φ is 0.5 × NA or more and 0.7 × NA or less. The DOF can be improved compared to the case where the main pattern is composed of a light shielding pattern.
次に、図9(a)〜(c)に示すマスクパターンに対して四重極照明を用いて斜入射露光を行なうシミュレーションの結果を図16(a)〜(d)に示す。図16(a)は、シミュレーションに用いた四重極照明を表す図である。図16(a)において、XY座標系も合わせて示している。尚、図9(a)〜(c)の各ラインパターン(マスクエンハンサー110、第1及び第2の補助パターン113及び114)は、XY座標系のY軸に対して平行に配置されているものとする。また、図16(a)において、四重極照明は、前記のラインパターンの方向(ライン方向)に対して対角方向の位置に分極したものであり、ライン方向(Y軸方向)に対して垂直な方向(X軸方向)における、分極した照明形状の内側座標をx1で表し、外側座標をx2で表す。また、DOFの斜入射角への依存性をシミュレーションするにあたって、図16(a)に示す照明を用いて露光を行なう場合は、図15(a)に示すニ重極照明の場合と同様に、S=(x1+x2)/2となるSを定義すると共に、sinφ=S×NAに基づいて図9(a)〜(c)の各補助パターン113及び114を配置し、その際のパターン形成特性のシミュレーションを行なう。ここで、シミュレーションにおいて、L=100nm、W=60nm、D=60nmとし、λ=193nm、NA=0.7とした。また、x2−x1=0.02となるように四重極照明の形状を定めた。図15(b)〜(d)に示すニ重極照明の場合と同様に、これらの条件の下で図9(a)〜(c)のそれぞれに示すマスクパターンを用いて幅80nmのパターンの形成を行なった場合におけるDOFの斜入射角φへの依存性(正確には斜入射位置S=sinφ/NAへの依存性)をシミュレーションした結果を図16(b)〜(d)に示す。尚、図16(b)〜(d)においては、比較のため、主パターンとして幅100nmの遮光パターンを用いた場合の結果も合わせて示している。すなわち、図16(b)〜(d)において、主パターンがマスクエンハンサー構造である場合の結果を実線で示すと共に、主パターンが遮光パターンである場合の結果を点線で示す。
Next, simulation results for performing oblique incidence exposure using quadrupole illumination on the mask patterns shown in FIGS. 9A to 9C are shown in FIGS. FIG. 16A is a diagram illustrating the quadrupole illumination used for the simulation. In FIG. 16A, the XY coordinate system is also shown. Each of the line patterns (
図16(b)〜(d)に示す全ての結果において、つまり四重極照明においては、S≒0.50となる照明条件を用いた場合のDOFが最大となっている。すなわち、四重極照明においては、最適な斜入射角φはsinφ=0.50×NAで定められる。これは、四重極照明におけるX軸上に射影された位置が本来の斜入射位置を0.50.5 倍したものであることから、輪帯照明における最適条件であるsinφ=0.7を0.50.5 倍した値に対応する。また、好ましい斜入射角φは、0.4×NA≦sinφ≦0.6×NAで定められる。このとき、4つに分極した各照明領域の光源中心(XY座標系の原点)からの距離は0.4/(0.50.5 )×NA以上で且つ0.6/(0.50.5 )×NA以下である。 In all the results shown in FIGS. 16B to 16D, that is, in the quadrupole illumination, the DOF is maximum when the illumination condition of S≈0.50 is used. That is, in quadrupole illumination, the optimum oblique incident angle φ is determined by sin φ = 0.50 × NA. This is because the projected position on the X-axis in quadrupole illumination is 0.5 0.5 times the original oblique incident position, so sin φ = 0.7, which is the optimum condition for annular illumination. Corresponds to a value obtained by multiplying 0.5 by 0.5 . Further, the preferable oblique incident angle φ is defined by 0.4 × NA ≦ sin φ ≦ 0.6 × NA. At this time, the distance 0.4 / from the light source center of each illumination area (the origin of the XY coordinate system) which is polarized in four (0.5 0.5) × NA or more and 0.6 / (0.5 0.5 ) × NA or less.
以上に説明したように、輪帯照明を用いる場合、好ましい斜入射位置Sは0.6以上で且つ0.8以下であり、S=0.7つまりsinφ=0.7×NAとなる条件が最適値となる。また、二重極照明を用いる場合、好ましい斜入射位置Sは0.5以上で且つ0.7以下であり、S=0.58つまりsinφ=0.58×NAとなる条件が最適値となる。また、四重極照明を用いる場合、好ましい斜入射位置Sは0.4以上で且つ0.6以下であり、S=0.5つまりsinφ=0.5×NAとなる条件が最適値となる。すなわち、輪帯照明及び二重極照明においては、好ましい斜入射位置Sの範囲に共通部分があり、斜入射位置Sが0.58以上で且つ0.7以下の値で定義されるような、図9(a)〜(c)に示すマスクパターンは、輪帯照明のグループ及びニ重極照明のグループに属するどのような照明に対しても、DOF特性に優れたマスクパターンとなる。また、図16(a)に示すような、理想的な四重極照明ではなく、ライン方向に対して45度に限られない広い角度方向に照明領域が分布するような、変形四重極照明については、実質的には輪帯照明のグループ及びニ重極照明のグループに属することになり、この輪帯照明及びニ重極照明の両方に共通して好ましい斜入射角と対応するように構成されたフォトマスクは、実用上最も好ましいフォトマスクとなる。 As described above, when annular illumination is used, the preferable oblique incident position S is 0.6 or more and 0.8 or less, and the condition that S = 0.7, that is, sin φ = 0.7 × NA is satisfied. It becomes the optimum value. In addition, when using dipole illumination, the preferable oblique incident position S is 0.5 or more and 0.7 or less, and the condition that S = 0.58, that is, sin φ = 0.58 × NA is the optimum value. . When quadrupole illumination is used, the preferred oblique incident position S is 0.4 or more and 0.6 or less, and the condition that S = 0.5, that is, sin φ = 0.5 × NA is the optimum value. . That is, in the annular illumination and the dipole illumination, there is a common part in the range of the preferred oblique incident position S, and the oblique incident position S is defined by a value of 0.58 or more and 0.7 or less, The mask patterns shown in FIGS. 9A to 9C are mask patterns having excellent DOF characteristics for any illumination belonging to the annular illumination group and the dipole illumination group. Further, not the ideal quadrupole illumination as shown in FIG. 16A, but a modified quadrupole illumination in which the illumination area is distributed in a wide angle direction not limited to 45 degrees with respect to the line direction. Is substantially belonging to the annular illumination group and the dipole illumination group, and is configured to correspond to the preferred oblique incidence angle common to both the annular illumination and the dipole illumination. This photomask is the most preferable photomask in practical use.
また、0.4以上で且つ0.8以下の斜入射位置Sと対応するように構成されたフォトマスクは、照明条件をそのフォトマスクに適合させることにより、DOF特性に優れたフォトマスクとなる。 In addition, a photomask configured to correspond to an oblique incident position S of 0.4 or more and 0.8 or less is a photomask having excellent DOF characteristics by adapting illumination conditions to the photomask. .
尚、実用的に最も好ましい照明は輪帯照明である。なぜなら、ニ重極照明は、照明形状の分極方向に平行なラインパターンに対してはほとんど効果を有しないので、ニ重極照明の適用対象となるパターンが制限されるからである。また、四重極照明は、1つのラインが曲がることによって構成されたT型やL型等のパターンの形成において該パターンの形状がマスク形状に対して大きく変形する等の好ましくない現象を生じるからである。 The most practical illumination is annular illumination. This is because the dipole illumination has almost no effect on the line pattern parallel to the polarization direction of the illumination shape, and the pattern to which the dipole illumination is applied is limited. In addition, quadrupole illumination causes an undesirable phenomenon such that the shape of the pattern is greatly deformed with respect to the mask shape in forming a pattern such as a T-type or an L-type configured by bending one line. It is.
(第1の実施形態の第3変形例)
以下、本発明の第1の実施形態の第3変形例として、第1の実施形態(又はその第1若しくは第2変形例)に係るフォトマスクのマスクエンハンサー構造がより好ましい効果を生じる補助パターンの配置について説明する。
(Third Modification of First Embodiment)
Hereinafter, as a third modification of the first embodiment of the present invention, the mask enhancer structure of the photomask according to the first embodiment (or the first or second modification thereof) has an auxiliary pattern that produces a more preferable effect. The arrangement will be described.
ここまで、主パターンにマスクエンハンサー構造を導入することにより、様々な効果が得られることを示してきた。すなわち、マスクエンハンサー構造においては、主パターンのマスク幅と、その内部の位相シフターの幅とを調整することによって、DOFやコントラスト等のパターン形成特性を向上させることができる。 Up to this point, it has been shown that various effects can be obtained by introducing a mask enhancer structure into the main pattern. That is, in the mask enhancer structure, the pattern formation characteristics such as DOF and contrast can be improved by adjusting the mask width of the main pattern and the width of the phase shifter therein.
しかし、図1(b)、(c)及び図2(a)〜(d)のいずれの構造を用いるにしても、位相シフターを取り囲む半遮光部又は遮光部の幅はある程度の大きさを持つことが好ましい。なぜなら、位相シフターを取り囲む半遮光部又は遮光部が微細になりすぎると、マスク加工において、この微細部分の加工が困難になると共に、加工後に行なわれる洗浄等の後処理においてもパターンが剥がれる等の問題が発生する。また、位相シフターの透過率が透光部の透過率と同程度の高さになると、光の透過性を利用したマスク検査によって、位相シフターと透光部とを区別することができなくなる。それに対して、位相シフターと透光部との境界に、マスク検査装置が認識できる、透過率の低い半遮光部又は遮光部が存在すると、フォトマスクの検査を容易に行なうことができる。 However, even if any one of the structures shown in FIGS. 1B and 1C and FIGS. 2A to 2D is used, the width of the semi-light-shielding part or the light-shielding part surrounding the phase shifter has a certain size. It is preferable. This is because if the semi-light-shielding part or light-shielding part surrounding the phase shifter becomes too fine, it becomes difficult to process this fine part in mask processing, and the pattern is also peeled off in post-processing such as cleaning performed after processing. A problem occurs. Further, when the transmittance of the phase shifter is approximately the same as the transmittance of the light transmitting portion, it is impossible to distinguish the phase shifter from the light transmitting portion by mask inspection using light transmittance. On the other hand, if there is a semi-light-shielding part or a light-shielding part with a low transmittance that can be recognized by the mask inspection apparatus at the boundary between the phase shifter and the light-transmitting part, the photomask can be easily inspected.
尚、マスク加工の見地からは、マスクエンハンサー構造において、位相シフターを取り囲む半遮光部又は遮光部の幅は最低でも20nm(フォトマスク上の実寸)以上であることが好ましい。なぜなら、フォトマスク加工に用いられる電子ビーム露光装置において2回露光等の技術を駆使して実現できる解像限界が20nm程度と考えられるからである。 From the viewpoint of mask processing, in the mask enhancer structure, the width of the semi-light-shielding part or the light-shielding part surrounding the phase shifter is preferably at least 20 nm (actual size on the photomask). This is because the resolution limit that can be realized by using a technique such as double exposure in an electron beam exposure apparatus used for photomask processing is considered to be about 20 nm.
また、露光波長と同じ波長の光を用いてマスク検査を行なうことが理想的であるため、マスク検査装置が認識できる寸法は、露光波長の1/4倍以上の寸法(フォトマスク上の実寸)であることが好ましい。なぜなら、それ以下の寸法を、光によって認識することはできないからである。ここで、フォトマスク上の実寸とは、ウェハ上の寸法に対して、マスク倍率で換算されていない、フォトマスク上の実際の寸法を意味する。 In addition, since it is ideal to perform mask inspection using light having the same wavelength as the exposure wavelength, the dimension that can be recognized by the mask inspection apparatus is a dimension that is at least 1/4 times the exposure wavelength (actual dimension on the photomask). It is preferable that This is because a dimension smaller than that cannot be recognized by light. Here, the actual size on the photomask means an actual size on the photomask that is not converted by the mask magnification with respect to the size on the wafer.
但し、マスクエンハンサーとしての効果を得るためには、位相シフターを透過する光と、透光部を透過する光とが互いに干渉する必要があるので、位相シフターと透光部とに挟まれた半遮光部(又は遮光部)の寸法は、前記の2つの光が強く干渉し合う距離である0.3×λ/NA以下であることが好ましい。但し、これは、ウェハ上の転写像における距離であるので、マスク上では、この寸法にマスク倍率Mを乗じた距離である(0.3×λ/NA)×M以下であることが好ましい。 However, in order to obtain the effect as a mask enhancer, the light transmitted through the phase shifter and the light transmitted through the translucent part must interfere with each other. The dimension of the light-shielding part (or light-shielding part) is preferably 0.3 × λ / NA or less, which is the distance at which the two lights interfere strongly. However, since this is the distance in the transfer image on the wafer, it is preferable that it is a distance obtained by multiplying this dimension by the mask magnification M on the mask (0.3 × λ / NA) × M or less.
以下、本変形例に係る補助パターンの配置により好ましい効果を生じるマスクエンハンサー構造を用いて、優れたパターン形成特性を実現できることをシミュレーション結果に基づいて説明する。 Hereinafter, it will be described based on simulation results that an excellent pattern forming characteristic can be realized by using a mask enhancer structure that produces a preferable effect by the arrangement of the auxiliary pattern according to this modification.
図17(a)は、シミュレーションに用いるマスクパターンを示す図である。尚、図17(a)において、図1(a)に示す第1の実施形態に係るフォトマスクと同一の構成要素には同一の符号を付すことにより詳しい説明を省略する。 FIG. 17A shows a mask pattern used for simulation. In FIG. 17A, the same components as those of the photomask according to the first embodiment shown in FIG.
図17(a)に示すように、遮光部101A(第1の実施形態では第1の半遮光部101A)と位相シフター101Bとから構成されるマスクエンハンサー構造の主パターン101において、主パターン101の幅をLとし、位相シフター101Bの幅をWとする。また、主パターン101の両側には、露光光を回折させ且つ露光により転写されない一対の補助パターン102が設けられている。ここで、位相シフター101Bの中心から補助パターン102の中心までの距離はGである。また、補助パターン102は幅Dの半遮光部からなる。
As shown in FIG. 17A, in the
図17(b)〜(d)は、L=90m、D=70nmとして、W及びGを変化させながら幅90nmのパターン形成を行なった場合におけるDOF及び露光マージンをシミュレーションによって評価した結果を示している。ここで、露光マージンとは、パターン寸法を10%変化させるために必要な露光量変化の割合(単位:%)を意味する。すなわち、露光マージンが大きいほど、露光量変化に対してパターン寸法が安定するので、実際のパターン形成工程における露光量変動に対してパターン寸法が変動しにくくなるという好ましい状況になる。また、シミュレーションにおいては、λ=193nm、NA=0.7とし、図16(a)に示す四重極照明を用いた。ただし、図16(a)の構成において、x1=0.45×NA、x2=0.6×NAとしている。 FIGS. 17B to 17D show the results of evaluating the DOF and the exposure margin by simulation when a pattern having a width of 90 nm is formed while changing W and G with L = 90 m and D = 70 nm. Yes. Here, the exposure margin means the ratio (unit:%) of the exposure amount change necessary for changing the pattern dimension by 10%. In other words, the larger the exposure margin, the more stable the pattern dimension with respect to the change in exposure amount, and therefore the preferable situation is that the pattern dimension is less likely to vary with respect to the exposure amount variation in the actual pattern forming process. In the simulation, λ = 193 nm, NA = 0.7, and quadrupole illumination shown in FIG. 16A was used. However, in the configuration of FIG. 16A, x1 = 0.45 × NA and x2 = 0.6 × NA.
具体的には、図17(b)は、G=240nm及びG=500nmのそれぞれの場合におけるDOFのW(位相シフター幅)への依存性を示している。また、図17(c)は、G=240nm及びG=500nmのそれぞれの場合における露光マージンのW(位相シフター幅)への依存性を示している。 Specifically, FIG. 17B shows the dependence of DOF on W (phase shifter width) in each case of G = 240 nm and G = 500 nm. FIG. 17C shows the dependence of the exposure margin on W (phase shifter width) in each case of G = 240 nm and G = 500 nm.
図17(b)及び(c)から分かるように、G=500nmのシミュレーション結果においては、W≒90nmのときに、つまり位相シフター幅Wがマスクパターン幅(主パターン101の幅)Lにほぼ等しくなったときに、DOFも露光マージンも最大となる。また、DOFは位相シフター幅Wに比例して緩やかにしか増加しないので、位相シフター幅Wをマスクパターン幅Lに対して細くしておくと、十分なマージンが得られない。 As can be seen from FIGS. 17B and 17C, in the simulation result of G = 500 nm, when W≈90 nm, that is, the phase shifter width W is substantially equal to the mask pattern width (width of the main pattern 101) L. Then, the DOF and the exposure margin are maximized. Further, since DOF increases only slowly in proportion to the phase shifter width W, if the phase shifter width W is made narrower than the mask pattern width L, a sufficient margin cannot be obtained.
パターン形成において十分なマージンを得るためには、位相シフター幅Wをマスクパターン幅Lとほぼ同じ寸法に設定する必要があるが、この場合、位相シフターを取り囲む遮光部の幅が非常に微細になり、マスクエンハンサー構造としては好ましくない。 In order to obtain a sufficient margin in pattern formation, it is necessary to set the phase shifter width W to substantially the same dimension as the mask pattern width L. In this case, however, the width of the light shielding portion surrounding the phase shifter becomes very fine. The mask enhancer structure is not preferable.
一方、図17(b)及び(c)から分かるように、G=240nmのシミュレーション結果においては、W≒60nmのときに、露光マージンが最大になると共に、DOFも、W=0の単純な遮光パターンと比べて十分に向上している。よって、90nmのマスクパターン幅Lと比べて位相シフター幅Wを30nm程度細くすることによって、パターン形成において十分なマージンが実現されることになる。この場合、位相シフターを取り囲む遮光部の幅は15nmとなる。これは、縮小倍率Mが4倍であるとして、マスク上の実寸に換算すると60nmとなるので、露光波長(193nm)の1/4倍以上の寸法が確保されている。尚、図17(b)及び(c)において、W=90nmは、主パターン101が位相シフターのみで構成されていることを意味する。
On the other hand, as can be seen from FIGS. 17B and 17C, in the simulation result of G = 240 nm, when W≈60 nm, the exposure margin is maximized and the DOF is also a simple light shielding with W = 0. It is sufficiently improved compared to the pattern. Therefore, by making the phase shifter width W about 30 nm thinner than the mask pattern width L of 90 nm, a sufficient margin is realized in pattern formation. In this case, the width of the light shielding portion surrounding the phase shifter is 15 nm. In this case, assuming that the reduction ratio M is 4 times, when converted to the actual size on the mask, it becomes 60 nm, so a dimension of 1/4 or more of the exposure wavelength (193 nm) is secured. In FIGS. 17B and 17C, W = 90 nm means that the
以上に説明した結果から、主パターンのマスク幅が同じである場合、主パターンに単純な位相シフターを用いる場合と比べて、主パターンにマスクエンハンサー構造を用いた方が、補助パターンを配置することによってフォトマスクの露光マージンが向上することが分かる。尚、NA×sinφ=(x1+x2)/2とすると、G=240nmは、第1の補助パターン(補助パターン102)の最適な配置位置であるλ/(2×sinφ)に相当する。説明は省略するが、本願発明者は、第2の補助パターン(最適配置位置であるλ/(2×sinφ)+λ/(NA+sinφ)に相当するG=440nmの場合)についても同様の結果を確認した。 From the results described above, when the mask width of the main pattern is the same, the auxiliary pattern is arranged using the mask enhancer structure for the main pattern, compared to the case where a simple phase shifter is used for the main pattern. It can be seen that the exposure margin of the photomask is improved. If NA × sinφ = (x1 + x2) / 2, G = 240 nm corresponds to λ / (2 × sinφ), which is the optimum arrangement position of the first auxiliary pattern (auxiliary pattern 102). Although the description is omitted, the inventor of the present application confirmed the same result for the second auxiliary pattern (when G = 440 nm corresponding to λ / (2 × sinφ) + λ / (NA + sinφ) which is the optimum arrangement position). did.
また、図17(b)及び(c)から分かるように、露光マージンはその最大値に達するまでは位相シフター幅Wに比例して急激に増大する。一方、十分な露光マージンが確保できれば、位相シフター幅Wは必ずしも露光マージンを最大化する値でなくてもよい。よって、位相シフターを取り囲む半遮光部又は遮光部の幅を十分に確保しながら、パターン形成において十分なマージンを確保できるかどうかは、マスクエンハンサー構造にける位相シフター幅Wの増加に伴ってDOFが大きく向上するかどうかに依存して決まる。 Further, as can be seen from FIGS. 17B and 17C, the exposure margin increases rapidly in proportion to the phase shifter width W until reaching the maximum value. On the other hand, if a sufficient exposure margin can be ensured, the phase shifter width W does not necessarily have to be a value that maximizes the exposure margin. Therefore, whether or not a sufficient margin can be secured in pattern formation while sufficiently securing the width of the semi-light-shielding portion or the light-shielding portion surrounding the phase shifter depends on the increase in the phase shifter width W in the mask enhancer structure. It depends on whether or not it improves greatly.
図17(d)は、位相シフター幅Wと、位相シフターの中心から補助パターンの中心までの距離Gとのマトリックスに対するDOFの依存性をプロットした結果を示している。この結果から、G=240nm(0.24μm)及びG=440nm(0.44μm)の場合において、Wの値に比例してDOFが急激に向上していることが分かる。これらは、前述のように、本変形例における第1の補助パターンの最適位置及び第2の補助パターンの最適位置にそれぞれ相当する位置である。よって、これらの位置に補助パターンを配置することにより、マスクエンハンサー構造において位相シフターを取り囲む半遮光部又は遮光部の幅を十分に確保しながら、パターン形成において十分なマージンを確保することができる。 FIG. 17D shows the result of plotting the dependence of DOF on the matrix of the phase shifter width W and the distance G from the center of the phase shifter to the center of the auxiliary pattern. From this result, it can be seen that in the case of G = 240 nm (0.24 μm) and G = 440 nm (0.44 μm), the DOF increases rapidly in proportion to the value of W. As described above, these are positions corresponding to the optimal position of the first auxiliary pattern and the optimal position of the second auxiliary pattern in this modification, respectively. Therefore, by arranging the auxiliary pattern at these positions, it is possible to secure a sufficient margin in pattern formation while sufficiently securing the width of the semi-light-shielding portion or the light-shielding portion surrounding the phase shifter in the mask enhancer structure.
(第1の実施形態の第4変形例)
以下、本発明の第1の実施形態の第4変形例として、第1の実施形態(又はその第1〜第3変形例)に係るフォトマスクがより好ましい効果を生じる補助パターンの幅について説明する。
(Fourth modification of the first embodiment)
Hereinafter, as a fourth modification of the first embodiment of the present invention, the width of the auxiliary pattern that causes a more preferable effect of the photomask according to the first embodiment (or the first to third modifications) will be described. .
まず、図4に示すマスクパターンに対して露光を行なった場合における、補助パターンの幅に対するDOFや露光マージン等の依存性をシミュレーションした結果について説明する。シミュレーションにおいては、λ=193nm、NA=0.7とし、輪帯照明(内径:0.65、外径:0.75)を用いた。また、透光部及び位相シフターの透過率を1とし、位相シフター以外のマスクパターン部分は全て半遮光部(透過率:6%)から構成されているものとする。さらに、各補助パターンは、sinφ=0.7×NAに従って、図4に示す最適位置に配置されている。 First, the results of simulating the dependency of the auxiliary pattern width, such as DOF and exposure margin, when the mask pattern shown in FIG. 4 is exposed will be described. In the simulation, λ = 193 nm, NA = 0.7, and annular illumination (inner diameter: 0.65, outer diameter: 0.75) was used. Further, it is assumed that the transmissivity of the light transmitting part and the phase shifter is 1, and the mask pattern part other than the phase shifter is composed of a semi-light-shielding part (transmittance: 6%). Further, each auxiliary pattern is arranged at the optimum position shown in FIG. 4 according to sin φ = 0.7 × NA.
一般に、補助パターンを太くすると、主パターンのDOFは増加する一方、露光マージンは減少する。そこで、この現象が、第1及び第2の補助パターン幅に実際にどのように依存しているかを、主パターン転写におけるDOF及び露光マージンをシミュレーションすることにより評価した。具体的には、L=140nm、W=80nmの主パターン101に対して第1及び第2の補助パターン102及び103の幅D1及びD2をそれぞれ40nmから100nmまで変化させた場合におけるDOF及び露光マージンを求めた。
In general, when the auxiliary pattern is thickened, the DOF of the main pattern increases while the exposure margin decreases. Thus, how this phenomenon actually depends on the first and second auxiliary pattern widths was evaluated by simulating DOF and exposure margin in main pattern transfer. Specifically, the DOF and exposure margin when the widths D1 and D2 of the first and second
図18(a)及び(b)は、D2を70nmに固定してD1を40nmから100nmまで変化させた場合におけるDOF及び露光マージンのシミュレーション結果を示している。また、図18(c)及び(d)は、D1を70nmに固定してD2を40nmから100nmまで変化させた場合におけるDOF及び露光マージンのシミュレーション結果を示している。尚、図18(a)〜(d)に示すDOF及び露光マージンは、いずれも幅90nmのパターンを形成する場合のものである。 FIGS. 18A and 18B show simulation results of DOF and exposure margin when D2 is fixed to 70 nm and D1 is changed from 40 nm to 100 nm. FIGS. 18C and 18D show simulation results of the DOF and exposure margin when D1 is fixed to 70 nm and D2 is changed from 40 nm to 100 nm. Note that the DOF and the exposure margin shown in FIGS. 18A to 18D are for forming a pattern with a width of 90 nm.
図18(a)及び(b)に示す結果から、第1の補助パターン102の幅D1が増加するのに比例して、主パターン転写におけるDOFが大きく増加することが分かる。一方、幅D1が増加するのに伴って、主パターン転写における露光マージンが大きく減少することも分かる。すなわち、第1の補助パターン102を太くすると、DOFは向上するが露光マージンは減少する。そのため、両者をトレードオフするしかマージンを向上させる方法がない。
From the results shown in FIGS. 18A and 18B, it can be seen that the DOF in the main pattern transfer greatly increases in proportion to the increase in the width D1 of the first
一方、図18(c)及び(d)に示す結果から分かるように、第2の補助パターン103の幅D2が増加するのに比例して、主パターン転写におけるDOFが大きく増加することは、第1の補助パターン102の場合と同様である。しかし、幅D2が増加しても、主パターン転写における露光マージンは僅かしか減少していない。そのため、幅D2を増加させることによって、露光マージンを低下させることなくDOFを向上させることができる。
On the other hand, as can be seen from the results shown in FIGS. 18C and 18D, the DOF in the main pattern transfer greatly increases as the width D2 of the second
以上に説明したように、第2の補助パターン幅D2を第1の補助パターン幅D1よりも大きくすることによって、露光マージンを高い状態に保ちながらDOFを向上させることが可能になる。また、本願発明者は、レジストの非感光部が形成されない範囲における第1の補助パターンの最大幅に対して、第2の補助パターンは、その1.2倍程度の太さになってもレジストの非感光部を形成しないことを経験的に得ている。よって、第2の補助パターンの太さを第1の補助パターンの1.2倍の太さにしても、レジストの非感光部が形成されるという現象は発生しない。従って、第2の補助パターン幅D2を第1の補助パターン幅D1の1.2倍以上にすることによって、第2の補助パターンがレジストの非感光部を形成するという現象を避けながら、前述の効果を確実に得ることができる。但し、補助パターンによるDOF向上効果を得るためには、補助パターン幅は、補助パターンが解像する最小寸法の半分以上であることが好ましい。すなわち、第1の補助パターン幅D1がDOF向上効果を生じる十分な大きさである場合、第2の補助パターンが解像しないためには、第2の補助パターン幅D2は第1の補助パターン幅D1の2倍以下であることが好ましい。 As described above, by making the second auxiliary pattern width D2 larger than the first auxiliary pattern width D1, it is possible to improve the DOF while keeping the exposure margin high. In addition, the inventor of the present application stated that the second auxiliary pattern has a thickness about 1.2 times that of the maximum width of the first auxiliary pattern in a range where the non-photosensitive portion of the resist is not formed. It has been empirically obtained that no non-photosensitive portion is formed. Therefore, even if the thickness of the second auxiliary pattern is 1.2 times that of the first auxiliary pattern, the phenomenon that the non-photosensitive portion of the resist is formed does not occur. Accordingly, by making the second auxiliary pattern width D2 1.2 times larger than the first auxiliary pattern width D1, the second auxiliary pattern forms the non-photosensitive portion of the resist while avoiding the phenomenon described above. An effect can be obtained reliably. However, in order to obtain the DOF improvement effect by the auxiliary pattern, the auxiliary pattern width is preferably not less than half of the minimum dimension that the auxiliary pattern resolves. That is, when the first auxiliary pattern width D1 is large enough to produce a DOF improvement effect, the second auxiliary pattern width D2 is set to the first auxiliary pattern width in order to prevent the second auxiliary pattern from being resolved. It is preferably 2 times or less of D1.
尚、本変形例において、回折光発生パターンとなる補助パターンが主パターンの両側に一対設けられていることを前提として説明してきた。しかし、主パターンの片側に他の主パターンが近接する場合、主パターンにおける他の主パターンが近接する側とは反対の側のみに補助パターンが設けられていても、本変形例と同様の効果が生じる。 In this modification, the description has been made on the assumption that a pair of auxiliary patterns serving as diffracted light generation patterns are provided on both sides of the main pattern. However, when another main pattern is close to one side of the main pattern, the same effect as this modification can be obtained even if the auxiliary pattern is provided only on the side of the main pattern opposite to the side where the other main pattern is close Occurs.
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係るフォトマスクについて図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a photomask according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図19は第2の実施形態に係るフォトマスクの平面図である。 FIG. 19 is a plan view of a photomask according to the second embodiment.
図19に示すように、透過性基板200の上には、露光により転写される主パターン201が設けられている。主パターン201は、露光光を部分的に透過させる第1の透過率を有する第1の半遮光部201Aと、位相シフター201Bとから構成されている。第1の半遮光部201Aは、主パターン201の外形形状を有している。位相シフター201Bは、主パターン201の周縁部に、第1の半遮光部201Aによって囲まれるように設けられている。位相シフター201Bは、例えば透過性基板200を掘り下げることによって形成される。透過性基板200上における主パターン201の位相シフター201Bの中心からλ/(2×sinφ)離れた位置には、露光光を回折させ且つ露光により転写されない第1の補助パターン202(幅:D1)が、主パターン201との間に透光部を挟むように設けられている。また、透過性基板200上における第1の補助パターン202の中心から(主パターン201から遠ざかる方向に)λ/(NA+sinφ)離れた位置には、露光光を回折させ且つ露光により転写されない第2の補助パターン203(幅:D2)が、第1の補助パターン202との間に透光部を挟むように設けられている。ここで、第1の補助パターン202及び第2の補助パターン203は、露光光を部分的に透過させる第2の透過率を有する第2の半遮光部から構成されている。
As shown in FIG. 19, a
尚、本実施形態において、位相シフター201Bと第1の補助パターン202との間の距離が(λ/(2×sinφ))の近傍の値であってもよい(第1の実施形態の第1変形例を参照)。
In the present embodiment, the distance between the
また、本実施形態において、位相シフター201Bと第2の補助パターン203との間の距離が(λ/(2×sinφ))+(λ/(NA+sinφ))の近傍の値であってもよい(第1の実施形態の第1変形例を参照)。
In the present embodiment, the distance between the
また、本実施形態において、上記のsinφ(φ:斜入射角)は0.4×NA以上で且つ0.80×NA以下であることが好ましく、特に、0.58×NA以上で且つ0.7×NA以下であることが好ましい。また、輪帯照明を用いて露光を行なう場合、上記のsinφは0.6×NA以上で且つ0.80×NA以下であることが好ましい。また、四重極照明を用いて露光を行なう場合、上記のsinφは0.4×NA以上で且つ0.60×NA以下であることが好ましい(第1の実施形態の第2変形例を参照)。 Further, in the present embodiment, the above sin φ (φ: oblique incidence angle) is preferably 0.4 × NA or more and 0.80 × NA or less, particularly 0.58 × NA or more and 0. It is preferable that it is 7 × NA or less. When exposure is performed using annular illumination, the above sin φ is preferably 0.6 × NA or more and 0.80 × NA or less. Further, when exposure is performed using quadrupole illumination, the above sin φ is preferably 0.4 × NA or more and 0.60 × NA or less (see the second modification of the first embodiment). ).
また、本実施形態において、第2の補助パターン203の幅D2は第1の補助パターン202の幅D1よりも大きいことが好ましい。特に、D2がD1の1.2倍以上であることが好ましい(第1の実施形態の第4変形例を参照)。
In the present embodiment, the width D2 of the second
ここで、本実施形態における位相シフター配置の特徴について説明する。まず、形成したいパターンの寸法が0.3×λ/NA以下である場合、該パターンと対応する半遮光部(半遮光パターン)の中心に位相シフターを配置することが好ましい。また、形成したいパターンの寸法がλ/NA以上である場合、該パターンと対応する半遮光パターンの周縁部に位相シフターを配置することが好ましい。また、形成したいパターンの寸法が0.3×λ/NAよりも大きく且つλ/NAよりも小さい場合、位相シフターを、該パターンと対応する半遮光パターンの中心に配置してもよいし又はその周縁部に配置してもよい。 Here, the characteristics of the phase shifter arrangement in the present embodiment will be described. First, when the dimension of a pattern to be formed is 0.3 × λ / NA or less, it is preferable to arrange a phase shifter at the center of a semi-light-shielding portion (semi-light-shielding pattern) corresponding to the pattern. When the dimension of the pattern to be formed is λ / NA or more, it is preferable to arrange a phase shifter at the peripheral edge of the semi-light-shielding pattern corresponding to the pattern. Further, when the dimension of the pattern to be formed is larger than 0.3 × λ / NA and smaller than λ / NA, the phase shifter may be arranged at the center of the semi-light-shielding pattern corresponding to the pattern, or You may arrange | position to a peripheral part.
λ/NA以上の寸法を持つパターンを形成するためのマスクパターン部分における周縁部に位相シフターを配置する理由は、後述する「輪郭強調法」によるパターン形成特性の向上効果を得るためであると共に、回折光発生パターンを最適な位置に配置できるようにするためである。具体的には、位相シフターは、半遮光パターンの外周からの距離がλ/(2×sinφ)以下の範囲に存在することが好ましい。すなわち、第1次回折光発生パターンを配置するためには、位相シフターが、半遮光パターン(主パターン)における外周からの距離がλ/(2×sinφ)以下の位置に存在する必要があるからである。また、sinφの最大値がNAであることを考慮すると、λ/NA以上の寸法を持つ半遮光パターンの場合、その周縁部に位相シフターを配置することが好ましいということになる。 The reason why the phase shifter is arranged at the peripheral portion in the mask pattern portion for forming a pattern having a dimension of λ / NA or more is to obtain an improvement effect of pattern formation characteristics by the “contour emphasis method” described later. This is because the diffracted light generation pattern can be arranged at an optimum position. Specifically, the phase shifter is preferably present in a range where the distance from the outer periphery of the semi-light-shielding pattern is λ / (2 × sinφ) or less. That is, in order to arrange the first-order diffracted light generation pattern, the phase shifter needs to exist at a position where the distance from the outer periphery of the semi-light-shielding pattern (main pattern) is λ / (2 × sinφ) or less. is there. Further, considering that the maximum value of sinφ is NA, in the case of a semi-light-shielding pattern having a dimension of λ / NA or more, it is preferable to arrange a phase shifter at the peripheral portion.
図19に示すフォトマスクにおいては、主パターン201、第1の補助パターン202及び第2の補助パターン203からマスクパターンが構成されている。また、透過性基板200における該マスクパターンが形成されていない部分が透光部(開口部)である。
In the photomask shown in FIG. 19, a mask pattern is composed of a
また、位相シフター201Bを透過する光と、透光部を透過する光とは反対位相の関係(具体的には両者の位相差が(150+360×n)度以上で且つ(210+360×n)度以下(但しnは整数)となる関係)にある。
Further, the relationship between the light transmitted through the
また、第1の半遮光部201A及び第2の半遮光部(第1及び第2の補助パターン202及び203)のそれぞれを透過する光と、透光部を透過する光とは同位相の関係(具体的には両者の位相差が(ー30+360×n)度以上で且つ(30+360×n)度以下(但しnは整数)となる関係)にある。
Further, the light transmitted through each of the first semi-light-shielding
第2の実施形態によると、主パターン201が第1の半遮光部201Aと位相シフター201Bとから構成されているため、位相シフター201Bを透過した光によって透光部及び第1の半遮光部201Aを透過した光の一部分を打ち消すことができる。このため、主パターン201と対応する遮光像における光強度分布のコントラストを強調できる。
According to the second embodiment, since the
また、第2の実施形態によると、主パターン201とは別に、低透過率の第1及び第2の補助パターン202及び203が設けられている。具体的には、主パターン201の位相シフター201Bの中心からλ/(2×sinφ)離れた位置に第1の補助パターン(第1次回折光発生パターン)202が設けられている。また、第1の補助パターン202の中心からλ/(NA+sinφ)離れた位置に第2の補助パターン(第2次回折光発生パターン)203が設けられている。このため、主パターン201の位相シフター201Bを透過した光と干渉する回折光を確実に発生させることができる。従って、主パターン201の転写像におけるデフォーカス特性が向上し、その結果、DOF特性が向上する。
According to the second embodiment, the first and second
但し、本実施形態において、位相シフター201Bと第1の補助パターン202との間の距離が(λ/(2×sinφ))の近傍の値であっても前述の効果がある程度生じる。同様に、位相シフター201Bと第2の補助パターン203との間の距離が(λ/(2×sinφ))+(λ/(NA+sinφ))の近傍の値であっても前述の効果がある程度生じる(第1の実施形態の第1変形例を参照)。また、上記のsinφ(φ:斜入射角)は0.4×NA以上で且つ0.80×NA以下であることが好ましく、特に、0.6×NA以上で且つ0.7×NA以下であることが好ましい(第1の実施形態の第2変形例を参照)。
However, in the present embodiment, even if the distance between the
また、本実施形態において、主パターン201の位相シフター201Bと透光部とによって挟まれた半遮光部(第1の半遮光部201A)の幅は、少なくとも20nm(マスク上の実寸法)以上であることが好ましく、特に露光波長の4分の1以上であることが好ましい(第1の実施形態の第3変形例を参照)。
In the present embodiment, the width of the semi-light-shielding portion (first semi-light-shielding
また、本実施形態において、第2の補助パターン203の幅D2は、第1の補助パターン202の幅D1よりも大きいことが好ましく、特にD2がD1の1.2倍以上であることがより好ましい(詳しくは第1の実施形態の第4変形例を参照)。
In the present embodiment, the width D2 of the second
また、第2の実施形態によると、第1及び第2の補助パターン202及び203が半遮光部であるため、補助パターン配置の自由度が向上し、それにより主パターン201を含めたパターン配置における周期性を高めることができるので、DOF特性がより一層向上する。また、第1及び第2の補助パターン202及び203が半遮光部であるため、露光により転写されないという条件下で各補助パターンを太くできるので、その加工が容易になる。
In addition, according to the second embodiment, since the first and second
また、第2の実施形態によると、位相シフター201Bが主パターン201の周縁部に配置されているため、透光部を透過した光の像の主パターン201の近傍における光強度分布のコントラストを強調できるので、デフォーカス特性を良好に保ちながらパターン形成を行なうことができる。
Further, according to the second embodiment, since the
また、第2の実施形態によると、位相シフター201Bが、透過性基板200を掘り下げることにより形成されているため、パターン形成において非常に優れたデフォーカス特性が発揮される。
Further, according to the second embodiment, since the
尚、第2の実施形態において、第1及び第2の補助パターン202及び203のうちのいずれか一方だけを配置してもよい。
In the second embodiment, only one of the first and second
また、第2の実施形態において、主パターン201を構成する第1の半遮光部201Aの第1の透過率は15%以下であることが好ましい。このようにすると、パターン形成時におけるレジスト膜の膜減り防止又はレジスト感度の最適化を達成できる。但し、それらの効果と、DOF向上効果及びコントラスト向上効果とを両立させるには、第1の透過率は3%以上であることが好ましい。
In the second embodiment, it is preferable that the first transmittance of the first semi-light-shielding
また、第2の実施形態において、第1及び第2の補助パターン202及び203(つまり第2の半遮光部)の第2の透過率は6%以上で且つ50%以下であることが好ましい。このようにすると、各補助パターンの遮光性が高すぎることによってレジストの非感光部が形成されてしまうことを防止しつつ、回折光によるDOF向上効果を確実に実現できる。
In the second embodiment, the second transmittance of the first and second
また、第2の実施形態において、第1の半遮光部201Aと、第1及び第2の補助パターン202及び203となる第2の半遮光部とは同一の半遮光膜、例えば透過性基板200上に形成された金属薄膜から形成されていてもよい。この場合、各半遮光部を簡単に形成できるので、フォトマスクの加工を容易に行なうことができる。前述の金属薄膜としては、Cr(クロム)、Ta(タンタル)、Zr(ジルコニュウム)、Mo(モリブデン)若しくはTi(チタン)等の金属又はそれらの合金からなる薄膜(厚さ50nm程度以下)を用いることができる。具体的な合金材料としては、TaーCr合金、Zr−Si合金、Mo−Si合金又はTiーSi合金等がある。また、金属薄膜に代えて、ZrSiO、CrAlO、TaSiO、MoSiO又はTiSiO等のシリコン酸化物を含有する厚膜を用いてもよい。
In the second embodiment, the first semi-light-shielding
また、第2の実施形態において、透過性基板200上に、透過率の高い材料からなる位相シフト膜を形成することにより、位相シフター201Bを形成してもよい。
In the second embodiment, the
次に、本願発明者により見出された、遮光パターン(主パターン201)の周縁部に位相シフター(位相シフター201B)が設けられた構造によって、孤立スペースパターンの解像度を向上させる方法(以下、輪郭強調法と称する)について説明する。ここで、「輪郭強調法」は、ポジ型レジストプロセスにおける微小スペースパターンであれば、その形状に関わらず全く同様に成り立つ原理である。以下、ポジ型レジストプロセスによりコンタクトパターンを形成する場合を例として説明を行なう。但し、ネガ型レジストプロセスを用いる場合も、ポジ型レジストプロセスにおける微小スペースパターン(レジスト除去パターン)を微小パターン(レジストパターン)と置き換えて考えれば、輪郭強調法が同様に成り立つ。また、以下の説明においては、特に断らない限り、位相シフター部分以外の遮光パターンは半遮光部から構成されているものとする。
Next, a method for improving the resolution of an isolated space pattern (hereinafter, contour) by a structure in which the phase shifter (
例えば開口部を囲むように遮光パターンが設けられ且つ遮光パターンの周縁部に位相シフターが設けられたフォトマスク(以下、輪郭強調マスクと称する)において、遮光パターンの周縁部つまり開口部(透光部)の周辺に配置された位相シフターを透過した光は、開口部及び半遮光部を透過した光の一部を打ち消すことができる。従って、位相シフターを透過する光の強度を、開口部を囲む領域(輪郭部)の光が打ち消されるように調整すれば、輪郭部の光強度がほぼ0に近い値まで減少した光強度分布を形成できる。また、位相シフターを透過する光は、輪郭部の光を強く打ち消す一方、開口部の中央付近の光を弱く打ち消す。その結果、輪郭強調マスクを透過した光の強度分布における、開口部からその周辺にかけてのプロファイルの傾きが増大するという効果も得られる。従って、輪郭強調マスクを透過した光の強度分布はシャープなプロファイルを有するようになるので、コントラストの高い光強度の像(イメージ)が形成される。これが、輪郭強調法において光強度のイメージを強調できる原理である。すなわち、低い透過率を有する半遮光部からなるマスクパターンにおける開口部の近傍に位相シフターを配置することにより、フォトマスクによって形成される光強度の像の中に、開口部の輪郭と対応する非常に強い暗部を形成することが可能となる。これによって、開口部の光強度とその周辺部分の光強度との間でコントラストが強調された光強度分布を形成できる。 For example, in a photomask in which a light shielding pattern is provided so as to surround the opening and a phase shifter is provided in the periphery of the light shielding pattern (hereinafter referred to as an outline enhancement mask), the periphery of the light shielding pattern, that is, the opening (translucent portion) The light transmitted through the phase shifter arranged in the vicinity of () can cancel a part of the light transmitted through the opening and the semi-light-shielding part. Therefore, if the intensity of the light transmitted through the phase shifter is adjusted so that the light in the region (contour) surrounding the opening is canceled, the light intensity distribution in which the light intensity of the contour decreases to a value close to 0 is obtained. Can be formed. Further, the light transmitted through the phase shifter strongly cancels the light at the contour portion, while weakly cancels the light near the center of the opening. As a result, the effect of increasing the slope of the profile from the opening to the periphery in the intensity distribution of the light transmitted through the contour enhancement mask is also obtained. Accordingly, since the intensity distribution of the light transmitted through the contour enhancement mask has a sharp profile, an image (image) with high contrast and light intensity is formed. This is the principle by which the image of light intensity can be enhanced in the contour enhancement method. That is, by arranging the phase shifter in the vicinity of the opening in the mask pattern composed of the semi-light-shielding portion having a low transmittance, an emergency image corresponding to the contour of the opening is formed in the image of the light intensity formed by the photomask. It is possible to form a strong dark portion. As a result, a light intensity distribution with enhanced contrast can be formed between the light intensity of the opening and the peripheral light.
尚、輪郭強調法に用いる半遮光部の透過率は高い程好ましいが、半遮光部の存在に起因して、本来は遮光部となる領域に透過光が存在するようになるため、パターン形成時におけるレジスト膜(半遮光部と対応するレジストパターン)の膜減り防止又はレジスト感度の最適化等の観点から、半遮光部の透過率の最大値を15%程度にしておくことが好ましい。一方、輪郭強調法による効果を得るためには、半遮光部の透過率の最小値を3%程度にしておくことが好ましい。従って、輪郭強調マスクにおける半遮光部の透過率の最適値は3%以上で且つ15%以下であると言える。また、輪郭強調マスクにおいて、位相シフターは開口部と接すように配置されていてもよいし又は開口部との間に半遮光部を挟むように配置されていてもよい。また、位相シフターは開口部の輪郭全体に沿って配置されていてもよいし又は該輪郭の一部分のみに沿って配置されていてもよい。 The higher the transmittance of the semi-light-shielding portion used for the contour enhancement method, the better. However, due to the presence of the semi-light-shielding portion, the transmitted light is originally present in the region that becomes the light-shielding portion. In view of prevention of film loss of the resist film (resist pattern corresponding to the semi-light-shielding portion) or optimization of resist sensitivity, the maximum value of the transmittance of the semi-light-shielding portion is preferably about 15%. On the other hand, in order to obtain the effect by the contour enhancement method, it is preferable to set the minimum value of the transmittance of the semi-light-shielding portion to about 3%. Therefore, it can be said that the optimum value of the transmittance of the semi-light-shielding portion in the contour enhancement mask is 3% or more and 15% or less. Further, in the contour emphasis mask, the phase shifter may be disposed so as to be in contact with the opening, or may be disposed so as to sandwich the semi-light-shielding portion between the opening. Further, the phase shifter may be arranged along the entire outline of the opening, or may be arranged along only a part of the outline.
また、遮光パターンとして、透光部と同じ位相で光を透過させる半遮光パターンを用いることにより、中心線強調法(第1の実施形態参照)と輪郭強調法とを同時に用いたマスクパターンの形成が可能となる。すなわち、微細なラインパターンを形成するための半遮光パターンには、その中心部に位相シフターを配置する。一方、大きなパターンを形成するための半遮光パターンには、その周縁部に位相シフターを配置する。これにより、大きなパターンの端部と対応する光強度の像のコントラストが輪郭強調法に従って向上するので、形成しようとする全てのパターンにおけるあらゆる部分について、光強度の像のコントラストが強調可能となる。このように、従来、パターン形成においてマスクパターンとして用いることが好ましくなかった半遮光パターン(透光部と同じ位相で光を透過させる半遮光部)によって、任意の形状のパターン形成が可能となる。また、半遮光パターンつまり半遮光膜を用いることによって次のようなメリットも生じる。すなわち、従来マスクにおいては、遮光性を確保するためにマスクパターンとして厚い金属膜を用いなければならなかった。それに対して、半遮光パターンは、半遮光性を持つ薄い金属膜により形成が可能となるので、言い換えると、マスクパターンを形成するための金属膜が薄くなるので、マスクの加工が容易になる。具体的には、Cr膜を用いる場合、従来マスクのマスクパターンとしては100nm程度の厚さが必要であったが、半遮光パターンとしては10nm程度の厚さで十分である。このため、エッチングにより微細なマスクパターンを形成する場合にも又はマスクパターン形成後に洗浄等を行なう場合にも剥離等の不良が発生しなくなる。 Further, by using a semi-light-shielding pattern that transmits light with the same phase as the light-transmitting portion as the light-shielding pattern, formation of a mask pattern using the centerline enhancement method (see the first embodiment) and the contour enhancement method simultaneously. Is possible. That is, a phase shifter is arranged at the center of a semi-light-shielding pattern for forming a fine line pattern. On the other hand, a phase shifter is disposed on the peripheral edge of the semi-light-shielding pattern for forming a large pattern. Thereby, the contrast of the image of the light intensity corresponding to the end portion of the large pattern is improved according to the contour emphasis method, so that the contrast of the image of the light intensity can be enhanced for every part in all the patterns to be formed. As described above, a semi-light-shielding pattern (semi-light-shielding portion that transmits light at the same phase as the light-transmitting portion) that has not been conventionally used as a mask pattern in pattern formation can form a pattern having an arbitrary shape. Further, by using a semi-light-shielding pattern, that is, a semi-light-shielding film, the following merit is also produced. That is, in a conventional mask, a thick metal film has to be used as a mask pattern in order to ensure light shielding properties. On the other hand, the semi-light-shielding pattern can be formed by a thin metal film having semi-light-shielding properties. In other words, the metal film for forming the mask pattern becomes thin, so that the mask can be easily processed. Specifically, when a Cr film is used, a thickness of about 100 nm is necessary as a mask pattern of a conventional mask, but a thickness of about 10 nm is sufficient as a semi-light-shielding pattern. For this reason, defects such as peeling do not occur when a fine mask pattern is formed by etching or when cleaning is performed after the mask pattern is formed.
尚、第2の実施形態において、回折光発生パターン(第1及び第2の補助パターン202及び203)を用いて、マスクエンハンサー(主パターン201)内の開口部(位相シフター201B)を透過した光と干渉する回折光を発生させ、それによってパターン形成時のデフォーカス特性(DOF特性)を向上させることができる理由は、第1の実施形態と同様である。
In the second embodiment, light transmitted through the opening (
すなわち、半遮光部(第1の半遮光部201A)の周縁部に位相シフター(位相シフター201B)が配置された、輪郭強調法のマスクエンハンサー構造(図19参照)において、位相シフターにより囲まれた半遮光部は、レジストが感光されない程度の光しか透過させないが、光学的には透光部と同じである。従って、輪郭強調法の位相シフターも中心線強調法の位相シフターと同様の作用を生じるので、中心線強調法の場合と同様に、位相シフターの中心からλ/(2×sinφ)離れた位置に第1次回折光発生パターンを配置し、さらに(又は)第1次回折光発生パターンの中心からλ/(NA+sinφ)離れた位置に第2次回折光発生パターンを配置することによってデフォーカス特性を向上させることが可能となる。但し、輪郭強調法における、位相シフターの位置を基準とする回折光発生パターンの配置位置の許容範囲は、第1の実施形態で説明した、中心線強調法における回折光発生パターンの配置位置の許容範囲と同様である。
That is, in the mask enhancer structure of the edge enhancement method (see FIG. 19) in which the phase shifter (
(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態に係るフォトマスクについて図面を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, a photomask according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図20(a)は、第3の実施形態に係るフォトマスクの平面図であり、図20(b)は、図20(a)のXX−XX線における断面図である。また、図21(a)〜(c)は、図20(a)のXX−XX線における断面図のバリエーションである。 FIG. 20A is a plan view of a photomask according to the third embodiment, and FIG. 20B is a cross-sectional view taken along line XX-XX in FIG. 21A to 21C are variations of the cross-sectional view taken along the line XX-XX in FIG.
図20(a)及び(b)に示すように、透過性基板300の上には、露光により転写されるライン状の主パターン301が設けられている。主パターン301は第1の遮光部301Aと位相シフター301Bとから構成されている。第1の遮光部301Aは、ライン状の位相シフター301Bを取り囲むように形成されている。言い換えると、位相シフター301Bは主パターン301の中心部に配置されている。位相シフター301Bは、例えば透過性基板300を掘り下げることによって形成される。透過性基板300上における主パターン301の両側には、露光光を回折させ且つ露光により転写されない一対の補助パターン302が、主パターン301との間に透光部を挟むように設けられている。補助パターン302は第2の遮光部から構成されている。
As shown in FIGS. 20A and 20B, a line-shaped
尚、本実施形態においては、第1の遮光部301Aと、補助パターン302となる第2の遮光部とは同一の遮光膜307、例えば透過性基板300上に形成されたCr(クロム)膜等の金属膜から形成されている。
In the present embodiment, the first
すなわち、第3の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、遮光部及び位相シフターから構成されるマスクエンハンサーを用いていると共に、遮光部のみから構成される補助パターン(回折光発生パターン)を用いていることである。尚、図20(a)及び(b)に示すフォトマスクにおいては、主パターン301と補助パターン302とからマスクパターンが構成されている。また、透過性基板300における該マスクパターンが形成されていない部分が透光部(開口部)である。また、位相シフター301Bを透過する光と、透光部を透過する光とは反対位相の関係(具体的には両者の位相差が(150+360×n)度以上で且つ(210+360×n)度以下(但しnは整数)となる関係)にある。
That is, the third embodiment is different from the first embodiment in that a mask enhancer composed of a light shielding portion and a phase shifter is used, and an auxiliary pattern (diffracted light generation pattern) composed of only the light shielding portion. It is using. In the photomask shown in FIGS. 20A and 20B, a mask pattern is composed of a
第3の実施形態によると、主パターン301が位相シフター301Bを有するため、位相シフター301Bを透過した光によって透光部を透過した光の一部分を打ち消すことができる。このため、主パターン301と対応する遮光像における光強度分布のコントラストを強調できる。また、主パターン301とは別に補助パターン302が設けられているため、補助パターン302を適切な位置に配置することにより、主パターン301の位相シフター301Bを透過した光と干渉する回折光を発生させることができる。従って、主パターン301の転写像におけるデフォーカス特性が向上し、その結果、DOF特性が向上する。
According to the third embodiment, since the
また、第3の実施形態によると、位相シフター301Bが、主パターン301の外形形状を持つ第1の遮光部301Aの中心部に配置されているため、主パターン301と対応する遮光像の中心部における光強度分布のコントラストを強調できるので、デフォーカス特性を良好に保ちながら、例えば微細なラインパターンの形成を行なうことができる。
Further, according to the third embodiment, since the
また、第3の実施形態によると、位相シフター301Bが、透過性基板300を掘り下げることにより形成されているため、パターン形成において非常に優れたデフォーカス特性が発揮される。具体的には、遮光膜307(遮光部)に開口部を作成すると共にその開口部内の透過性基板300を掘り下げることにより、位相シフター301Bを形成しているため、位相シフター301Bが、透過性の高い位相シフターとなる。また、主パターン301の内部を透過する反対位相の光の強度を、遮光部の開口寸法によって調整できるため、主パターン301を透過する反対位相の光の最適化を容易に実現できるので、パターン形成において非常に優れたデフォーカス特性が発揮される。すなわち、マスク寸法(主パターン寸法)については、位相シフターを取り囲む遮光部の幅によって調整可能であり、主パターンを透過する反対位相の光の強度については、遮光部の開口寸法によって調整可能であるので、マスク寸法と反対位相の光の強度とをそれぞれ独立に調整できるという特有の効果が得られる。従って、第1の実施形態と同様に、反対位相の光を調整することによる効果、例えばフォーカス特性の向上効果、及び微細パターンのコントラストの向上効果を確実に実現しつつ、所望のパターン寸法も容易に実現できる。
Further, according to the third embodiment, since the
尚、第3の実施形態において、例えば図21(a)に示すように、透過性基板300と遮光膜307との積層構造に対して、位相シフター形成領域及び透光部形成領域の遮光膜307を除去すると共に、透光部形成領域の透過性基板300を掘り下げることによっても、図20(b)に示すフォトマスクと同等の効果を生じるフォトマスクを実現できる。
In the third embodiment, for example, as illustrated in FIG. 21A, the
また、第3の実施形態において、例えば図21(b)及び(c)に示すように、透過性基板300上に、透過率の高い材料からなる位相シフト膜308を挟んで遮光膜307が形成された構造を用いて、位相シフター301Bを有する主パターン301と、補助パターン302とを形成してもよい。具体的には、図21(b)に示すように、透過性基板300の上に高透過率の位相シフト膜308が堆積され且つその上に遮光膜307が堆積されたマスク構造において、位相シフター形成領域及び透光部形成領域の遮光膜307を除去すると共に位相シフター形成領域の位相シフト膜308を除去することによっても、図20(b)に示すフォトマスクと同等の効果を生じるフォトマスクを実現できる。また、図21(b)に示すフォトマスクによると、位相シフター301Bの位相を高精度で制御可できる。一方、図21(c)に示すように、図21(b)と同様の積層マスク構造において、位相シフター形成領域及び透光部形成領域の遮光膜307を除去すると共に透光部形成領域の位相シフト膜308を除去することによっても、図20(b)に示すフォトマスクと同等の効果を生じるフォトマスクを実現できる。
In the third embodiment, for example, as shown in FIGS. 21B and 21C, a
ここで、本実施形態のように、透過性基板上に金属膜からなる遮光部を形成すると共に透過性基板を掘り下げて位相シフターを形成することによりフォトマスクが形成されている場合、マスク検査の容易なフォトマスクが実現されることを簡単に説明しておく。光に対して透過性を有する材料の透過率は光の波長に依存して変化する。このため、マスク検査において露光光と同じ波長を持つ光を使用しなければマスク検査を行なえない場合が起こる。すなわち、露光光に対して低い透過率を持つ材料について、露光光よりも大きい波長を持つ光を用いて検査を行なった場合、例えば該材料が検査光の波長に対しては非常に高い透過率を持ってしまい、その結果、マスクパターンの遮光性を検査することができなくなる場合がある。しかしながら、本実施形態のように、遮光部として、ほぼ完全に光を遮光できる、十分な膜厚の金属膜を用いた場合、該金属膜は、X線領域の波長を除くほとんどの光に対してほぼ完全な遮光膜となる。よって、露光光の波長とマスク検査装置の光の波長とが異なる場合であっても、本実施形態のようなフォトマスクに対してはマスク検査を容易に行なうことができる。 Here, as in this embodiment, when a photomask is formed by forming a light shielding portion made of a metal film on a transmissive substrate and digging the transmissive substrate to form a phase shifter, the mask inspection It will be briefly described that an easy photomask is realized. The transmittance of a material having transparency to light varies depending on the wavelength of light. For this reason, mask inspection cannot be performed unless light having the same wavelength as the exposure light is used in mask inspection. That is, when a material having a low transmittance with respect to exposure light is inspected using light having a wavelength larger than that of the exposure light, for example, the material has a very high transmittance with respect to the wavelength of the inspection light. As a result, it may be impossible to inspect the light shielding property of the mask pattern. However, when a sufficiently thick metal film that can almost completely block light is used as the light-shielding portion as in this embodiment, the metal film can be used for most light except for wavelengths in the X-ray region. Almost complete shading film. Therefore, even if the wavelength of the exposure light and the wavelength of the light of the mask inspection apparatus are different, the mask inspection can be easily performed on the photomask as in this embodiment.
(第3の実施形態の変形例)
以下、本発明の第3の実施形態の変形例に係るフォトマスクについて図面を参照しながら説明する。
(Modification of the third embodiment)
Hereinafter, a photomask according to a modification of the third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図22は、第3の実施形態の変形例に係るフォトマスクにおけるマスクパターンの平面図である。尚、図22において、図20(a)及び(b)に示す第3の実施形態に係るフォトマスクと同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。 FIG. 22 is a plan view of a mask pattern in a photomask according to a modification of the third embodiment. In FIG. 22, the same components as those of the photomask according to the third embodiment shown in FIGS. 20A and 20B are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
本変形例の第1の特徴は、補助パターン302(幅:D1)が、主パターン301(幅:L)の位相シフター301Bの中心から(λ/(2×sinφ))離れた位置に設けられていることである。
The first feature of this modification is that the auxiliary pattern 302 (width: D1) is provided at a position (λ / (2 × sinφ)) away from the center of the
また、本変形例の第2の特徴は、主パターン301の位相シフター301B(幅:W)の中心から(λ/(2×sinφ))+(λ/(NA+sinφ))離れた位置に、言い換えると、補助パターン(以下、第1の補助パターンと称する)302の中心から(λ/(NA+sinφ))離れた位置に、露光光を回折させ且つ露光により転写されない第2の補助パターン303(幅:D2)が、第1の補助パターン302との間に透光部を挟むように設けられていることである。第2の補助パターン303は、第1の補助パターン302と同様の遮光部から構成される。
In addition, the second feature of this modification is, in other words, a position away from the center of the
本変形例によると、第3の実施形態における回折光によるDOF向上効果を確実に実現できる。 According to this modification, the DOF improvement effect by the diffracted light in the third embodiment can be realized with certainty.
尚、本変形例において、第1の補助パターン302及び第2の補助パターン303のうちのいずれか一方の補助パターンを配置しなくてもよい。
In this modification, any one of the first
また、本変形例において、位相シフター301Bと第1の補助パターン302との間の距離が(λ/(2×sinφ))の近傍の値であっても前述の効果がある程度生じる。
In the present modification, the above-described effect is produced to some extent even if the distance between the
また、本変形例において、位相シフター301Bと第2の補助パターン303との間の距離が(λ/(2×sinφ))+(λ/(NA+sinφ))の近傍の値であっても前述の効果がある程度生じる。
In the present modification, even if the distance between the
ここで、前述の効果がある程度生じるという、第1の補助パターン302又は第2の補助パターン303の配置位置に関する前述の「近傍の値」とは、第1の実施形態の第1変形例で説明した、回折光発生パターンの配置位置の許容範囲のことである。
Here, the above-mentioned “neighbor values” relating to the arrangement position of the first
また、本変形例において、上記の斜入射角φは0.4×NA以上で且つ0.80×NA以下の値であることが好ましく、特に、0.58×NA以上で且つ0.7×NA以下であることが好ましい。また、輪帯照明を用いて露光を行なう場合には上記の斜入射角φは0.6×NA以上で且つ0.80×NA以下の値であることが好ましい。また、四重極照明を用いて露光を行なう場合には上記の斜入射角φは0.4×NA以上で且つ0.60×NA以下の値であることが好ましい(第1の実施形態の第2変形例を参照)。 In the present modification, the oblique incident angle φ is preferably 0.4 × NA or more and 0.80 × NA or less, particularly 0.58 × NA or more and 0.7 × NA. It is preferable that it is NA or less. When exposure is performed using annular illumination, the oblique incident angle φ is preferably 0.6 × NA or more and 0.80 × NA or less. When exposure is performed using quadrupole illumination, the oblique incident angle φ is preferably 0.4 × NA or more and 0.60 × NA or less (in the first embodiment). (Refer to the second modification).
また、本変形例において、主パターン301の幅Lは位相シフター301Bの幅Wよりも少なくとも2×20nm(マスク上の実寸法)以上大きいことが好ましく、特に露光波長(露光光の波長)の4分の1の2倍以上大きいことが好ましい。すなわち、主パターンのマスクエンハンサー構造において、位相シフターと透光部とによって挟まれた半遮光部(又は遮光部)の幅は、少なくとも20nm(マスク上の実寸法)以上であることが好ましく、特に露光波長の4分の1以上であることが好ましい。但し、マスクエンハンサー構造を用いたフォトマスクであるため、主パターンの幅は0.8×λ/NA以下であることが好ましく、従って、位相シフターと透光部とによって挟まれた半遮光部(又は遮光部)の幅は0.4×λ/NAを越えないことが好ましい(詳しくは第1の実施形態の第3変形例を参照)。
In this modification, the width L of the
また、本変形例において、第2の補助パターン303の幅D2は、第1の補助パターン302の幅D1よりも大きいことが好ましく、特にD2がD1の1.2倍以上であることがより好ましい(詳しくは第1の実施形態の第4変形例を参照)。
In this modification, the width D2 of the second
(第4の実施形態)
以下、本発明の第4の実施形態に係るフォトマスクについて図面を参照しながら説明する。
(Fourth embodiment)
A photomask according to the fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図23(a)は、第4の実施形態に係るフォトマスクの平面図であり、図23(b)は、図23(a)の XXIII−XXIII 線における断面図である。 FIG. 23A is a plan view of a photomask according to the fourth embodiment, and FIG. 23B is a sectional view taken along line XXIII-XXIII in FIG.
図23(a)及び(b)に示すように、透過性基板400の上には、露光により転写されるライン状の主パターン401が設けられている。主パターン401は位相シフターから構成されている。該位相シフターは、例えば透過性基板400を掘り下げることによって形成される。透過性基板400上における主パターン401の両側には、露光光を回折させ且つ露光により転写されない一対の補助パターン402が、主パターン401との間に透光部を挟むように設けられている。補助パターン402は、露光光を部分的に透過させる透過率を有する半遮光部から構成されている。
As shown in FIGS. 23A and 23B, a line-shaped
すなわち、第4の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、主パターン401として、マスクエンハンサー構造に代えて位相シフターのみの構造を用いていることである。尚、図23(a)及び(b)に示すフォトマスクにおいては、主パターン401と補助パターン402とからマスクパターンが構成されている。また、透過性基板400における該マスクパターンが形成されていない部分が透光部(開口部)である。
That is, the fourth embodiment is different from the first embodiment in that the
また、主パターン401となる位相シフターを透過する光と、透光部を透過する光とは反対位相の関係(具体的には両者の位相差が(150+360×n)度以上で且つ(210+360×n)度以下(但しnは整数)となる関係)にある。
Further, the light transmitted through the phase shifter serving as the
また、補助パターン402となる半遮光部を透過する光と、透光部を透過する光とは同位相の関係(具体的には両者の位相差が(ー30+360×n)度以上で且つ(30+360×n)度以下(但しnは整数)となる関係)にある。
Further, the light transmitted through the semi-light-shielding portion serving as the
第4の実施形態によると、主パターン401が位相シフターから構成されているため、該位相シフターを透過した光によって透光部を透過した光の一部分を打ち消すことができる。このため、主パターン401と対応する遮光像における光強度分布のコントラストを強調できる。また、主パターン401とは別に、低透過率の補助パターン402が設けられているため、補助パターン402を適切な位置に配置することにより、主パターン401である位相シフターを透過した光と干渉する回折光を発生させることができる。従って、主パターン401の転写像におけるデフォーカス特性が向上し、その結果、DOF特性が向上する。
According to the fourth embodiment, since the
また、第4の実施形態によると、補助パターン402が半遮光部であるため、補助パターン配置の自由度が向上し、それにより主パターン401を含めたパターン配置における周期性を高めることができるので、DOF特性がより一層向上する。また、補助パターン402が半遮光部であるため、露光により転写されないという条件下で補助パターン402を太くできるので、その加工が容易になる。
Further, according to the fourth embodiment, since the
また、第4の実施形態によると、主パターン401となる位相シフターが、透過性基板400を掘り下げることにより形成されているため、パターン形成において非常に優れたデフォーカス特性が発揮される。
Further, according to the fourth embodiment, since the phase shifter to be the
尚、第4の実施形態においては、主パターン401が位相シフターのみからなるため、第1〜第3の実施形態で用いたマスクエンハンサー構造による効果、つまり、マスクエンハンサーの寸法とそれに設けられる位相シフター(開口部)の寸法とを調整することによってコントラスト及びデフォーカス特性の両方を制御しつつパターン形成において所望の寸法を容易に実現するという特有の効果は得られない。しかしながら、デフォーカス特性を向上させるだけであれば、マスクエンハンサーを単純な位相シフターによって置き換えしてもよい。
In the fourth embodiment, since the
また、第4の実施形態において、補助パターン402となる半遮光部の透過率は6%以上で且つ50%以下であることが好ましい。このようにすると、補助パターン402の遮光性が高すぎることによってレジストの非感光部が形成されてしまうことを防止しつつ、回折光によるDOF向上効果を確実に実現できる。
In the fourth embodiment, it is preferable that the transmittance of the semi-light-shielding portion serving as the
また、第4の実施形態において、図23(b)に示すマスク断面構造に代えて、図23(c)に示すマスク断面構造を用いてもよい。すなわち、図23(c)に示すように、透過性基板400上に半遮光膜406及び透過率の高い材料からなる位相シフト膜408が順次積層された構造において、位相シフター形成領域(主パターン形成領域)以外の位相シフト膜408が除去され且つ透光部形成領域の半遮光膜406が除去された構造を用いてもよい。図23(c)に示す構造によると、主パターン401となる位相シフターの透過率を補助パターン402となる半遮光部の透過率よりも低くすることを容易に実現できる。この場合、位相シフターの透過率を15%以下に設定すれば、微細パターンのみではなく、任意寸法の主パターンの全体を位相シフターによって構成することが可能になるので、主パターンとして任意の寸法のパターンが混在して配置されているフォトマスクを容易に形成することができる。
In the fourth embodiment, the mask cross-sectional structure shown in FIG. 23C may be used instead of the mask cross-sectional structure shown in FIG. That is, as shown in FIG. 23C, in the structure in which the semi-light-shielding
(第4の実施形態の変形例)
以下、本発明の第4の実施形態の変形例に係るフォトマスクについて図面を参照しながら説明する。
(Modification of the fourth embodiment)
Hereinafter, a photomask according to a modification of the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図24は、第4の実施形態の変形例に係るフォトマスクにおけるマスクパターンの平面図である。尚、図24において、図23(a)及び(b)に示す第4の実施形態に係るフォトマスクと同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。 FIG. 24 is a plan view of a mask pattern in a photomask according to a modification of the fourth embodiment. In FIG. 24, the same components as those in the photomask according to the fourth embodiment shown in FIGS. 23A and 23B are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
本変形例の第1の特徴は、補助パターン402(幅:D1)が、主パターン401(幅:W)つまり位相シフターの中心から(λ/(2×sinφ))離れた位置に設けられていることである。 The first feature of this modification is that the auxiliary pattern 402 (width: D1) is provided at a position away from the main pattern 401 (width: W), that is, the center of the phase shifter (λ / (2 × sinφ)). It is that you are.
また、本変形例の第2の特徴は、主パターン401となる位相シフターの中心から(λ/(2×sinφ))+(λ/(NA+sinφ))離れた位置に、言い換えると、補助パターン(以下、第1の補助パターンと称する)402の中心から(λ/(NA+sinφ))離れた位置に、露光光を回折させ且つ露光により転写されない第2の補助パターン403(幅:D2)が、第1の補助パターン402との間に透光部を挟むように設けられていることである。第2の補助パターン403は、第1の補助パターン402と同様の半遮光部から構成される。
The second feature of the present modification is that the auxiliary pattern (in other words, a position away from the center of the phase shifter that is the
本変形例によると、第4の実施形態における回折光によるDOF向上効果を確実に実現できる。 According to this modification, the DOF improvement effect by the diffracted light in the fourth embodiment can be realized with certainty.
尚、本変形例において、第1の補助パターン402及び第2の補助パターン403のうちのいずれか一方の補助パターンを配置しなくてもよい。
In this modification, any one of the first
また、本変形例において、主パターン401となる位相シフターと第1の補助パターン402との間の距離が(λ/(2×sinφ))の近傍の値であっても前述の効果がある程度生じる。
Further, in this modification, the above-described effect is produced to some extent even when the distance between the phase shifter serving as the
また、本変形例において、主パターン401となる位相シフターと第2の補助パターン403との間の距離が(λ/(2×sinφ))+(λ/(NA+sinφ))の近傍の値であっても前述の効果がある程度生じる。
In this modification, the distance between the phase shifter serving as the
ここで、前述の効果がある程度生じるという、第1の補助パターン402又は第2の補助パターン403の配置位置に関する前述の「近傍の値」とは、第1の実施形態の第1変形例で説明した、回折光発生パターンの配置位置の許容範囲のことである。
Here, the above-mentioned “neighbor values” relating to the arrangement position of the first
また、本変形例において、上記の斜入射角φは0.4×NA以上で且つ0.80×NA以下の値であることが好ましく、特に、0.58×NA以上で且つ0.7×NA以下であることが好ましい。また、輪帯照明を用いて露光を行なう場合には上記の斜入射角φは0.6×NA以上で且つ0.80×NA以下の値であることが好ましい。また、四重極照明を用いて露光を行なう場合には上記の斜入射角φは0.4×NA以上で且つ0.60×NA以下の値であることが好ましい(第1の実施形態の第2変形例を参照)。 In the present modification, the oblique incident angle φ is preferably 0.4 × NA or more and 0.80 × NA or less, particularly 0.58 × NA or more and 0.7 × NA. It is preferable that it is NA or less. When exposure is performed using annular illumination, the oblique incident angle φ is preferably 0.6 × NA or more and 0.80 × NA or less. When exposure is performed using quadrupole illumination, the oblique incident angle φ is preferably 0.4 × NA or more and 0.60 × NA or less (in the first embodiment). (Refer to the second modification).
また、本変形例において、第2の補助パターン403の幅D2は、第1の補助パターン402の幅D1よりも大きいことが好ましく、特にD2がD1の1.2倍以上であることがより好ましい(詳しくは第1の実施形態の第4変形例を参照)。
In this modification, the width D2 of the second
また、本変形例において、各補助パターン402及び403に半遮光部を用いたが、これに代えて、遮光部を用いてもよい。この場合、補助パターンに半遮光部を用いた場合と比べて、主パターンと補助パターンとの間のコントラストが低下する一方、本変形例で説明した位置に補助パターンを配置することにより、大きなDOFを実現できるフォトマスクが得られることは言うまでもない。
In this modification, the semi-light-shielding portion is used for each of the
また、本変形例のマスク構造に代えて、以下に説明するような、簡単化したマスク構造を用いた場合、本変形例と比べて、パターン形成におけるコントラストやDOFの強調効果は低下するものの、該強調効果を従来例よりも向上させることができる。 In addition, when a simplified mask structure as described below is used instead of the mask structure of the present modification, the contrast and DOF enhancement effects in pattern formation are reduced compared to the present modification, The enhancement effect can be improved as compared with the conventional example.
具体的には、本変形例の半遮光部よりなる補助パターン402及び403(図24参照)に代えて、図25(a)に示すように、遮光部よりなる補助パターン412及び413を用いた場合、補助パターンの遮光性が高くなるので、補助パターン配置における自由度は低下する。しかし、図25(a)に示すマスク構造においても、主パターン401が位相シフターから構成されているので、本変形例の補助パターン402及び403と同様の配置位置に補助パターン412及び413を配置することによって、DOFの向上効果が得られる。また、半遮光部を遮光部に置き換えたことにより、パターン形成におけるパフォーマンスは低下する一方、マスク検査等を確実に行なえるという効果が得られる(第3の実施形態参照)。
Specifically, in place of the
図25(b)及び(c)は、図25(a)の XXVーXXV 線における断面構成のバリエーションを示す図である。 25 (b) and 25 (c) are diagrams showing variations in the cross-sectional configuration along the line XXV-XXV in FIG. 25 (a).
図25(b)に示す構成においては、主パターン401となる位相シフターは、透過性基板400を掘り下げることにより形成されている。また、各補助パターン(第2の補助パターン413の図示は省略している)は、透過性基板400上に形成された遮光膜407から構成されている。図25(b)に示す構成によると、十分に高い透過率を持つ位相シフターを実現できるので、DOFの向上効果が十分に得られる。
In the configuration shown in FIG. 25B, the phase shifter to be the
また、図25(c)に示す構成は、透過性基板400上に位相シフト膜408及び遮光膜407が順次積層された構造に対して、補助パターン形成領域以外の遮光膜407を除去すると共に透光部形成領域の位相シフト膜408を除去することによって実現できる。すなわち、主パターン401は位相シフト膜408の単層構造からなり、各補助パターン412及び413(第2の補助パターン413の図示は省略している)は、位相シフト膜408と遮光膜407との積層構造からなる。図25(c)に示す構成において位相シフターの透過率を15%以下にすれば、微細パターンのみではなく、大きなパターンも位相シフターによって構成することが可能になるので、微細パターンから大きな寸法までの任意の寸法のパターンが主パターンとして混在して配置されているフォトマスクを容易に形成することができる。
In the structure shown in FIG. 25C, the
また、本変形例の半遮光部よりなる補助パターン402及び403(図24参照)に代えて、図26に示すように、位相シフターよりなる補助パターン422及び423を用いた場合、補助パターンの遮光性を主パターンの遮光性よりも低下させるという効果は低くなる一方、DOF向上効果は十分に得られる。図26に示す構成は、透過性基板上の位相シフト膜をパターンニングするだけで実現できるので、フォトマスク加工が容易になる。
In addition, instead of the
また、本変形例における、位相シフターよりなる主パターン401並びに半遮光部よりなる補助パターン402及び403(図24参照)に代えて、図27に示すように、遮光部よりなる主パターン411並びに遮光部よりなる補助パターン412及び413を用いてもよい。この場合、本変形例と比べて、主パターン411による遮光性強調効果及びDOF向上効果は低下する一方、ある程度のDOF向上効果は得られる。図27に示すマスク構成によると、マスクパターンが遮光部のみから構成されるため、フォトマスク加工及び検査等が非常に容易になる。
Further, instead of the
(第5の実施形態)
以下、本発明の第5の実施形態に係るパターン形成方法、具体的には第1〜第4の実施形態のいずれかに係るフォトマスク(以下、本発明のフォトマスク)を用いたパターン形成方法について図面を参照しながら説明する。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a pattern forming method according to the fifth embodiment of the present invention, specifically, a pattern forming method using the photomask according to any one of the first to fourth embodiments (hereinafter referred to as the photomask of the present invention). Will be described with reference to the drawings.
図28(a)〜(d)は第5の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。 28A to 28D are cross-sectional views showing respective steps of the pattern forming method according to the fifth embodiment.
まず、図28(a)に示すように、基板500上に、金属膜又は絶縁膜等の被加工膜501を形成した後、図28(b)に示すように、被加工膜501の上に、ポジ型のレジスト膜502を形成する。
First, as shown in FIG. 28A, a film to be processed 501 such as a metal film or an insulating film is formed on a
次に、図28(c)に示すように、本発明のフォトマスク、例えば、図1(b)に示す第1の実施形態に係るフォトマスクに対して露光光503を照射し、該フォトマスクを透過した透過光504によってレジスト膜502を露光する。
Next, as shown in FIG. 28C, the photomask of the present invention, for example, the photomask according to the first embodiment shown in FIG. The resist
尚、図28(c)に示す工程で用いるフォトマスクの透過性基板100上には、露光により転写されるライン状の主パターン101が設けられている。主パターン101は、露光光を部分的に透過させる第1の透過率を有する第1の半遮光部101Aと、位相シフター101Bとから構成されている。第1の半遮光部101Aは、ライン状の位相シフター101Bを取り囲むように形成されている。位相シフター101Bは、例えば透過性基板100を掘り下げることによって形成されている。透過性基板100上における主パターン101の両側には、露光光を回折させ且つ露光により転写されない一対の補助パターン102が、主パターン101との間に透光部を挟むように設けられている。補助パターン102は、露光光を部分的に透過させる第2の透過率を有する第2の半遮光部から構成されている。
A linear
図28(c)に示す露光工程では、斜入射露光光源を用いてレジスト膜502に対して露光を行なう。このとき、低い透過率を有する半遮光部がマスクパターンに用いられているため、レジスト膜502の全体が弱いエネルギーで露光される。しかし、図28(c)に示すように、現像工程でレジストが溶解するに足りる露光エネルギーが照射されるのは、主パターン101以外の領域と対応するレジスト膜502の潜像部分502aのみである。
In the exposure step shown in FIG. 28C, the resist
次に、図28(d)に示すように、レジスト膜502に対して現像を行なって潜像部分502aを除去することにより、主パターン101と対応するレジストパターン505を形成する。
Next, as shown in FIG. 28D, the resist
第5の実施形態によると、本発明のフォトマスク(具体的には第1の実施形態に係るフォトマスク)を用いたパターン形成方法であるため、第1の実施形態と同様の効果が得られる。具体的には、レジストが塗布された基板(ウェハ)に対して本発明のフォトマスクを介して斜入射露光を行なう。このとき、位相シフター(開口部)を有するマスクエンハンサー(主パターン101)は非常に強い遮光性を有するので、マスクエンハンサー以外の他の領域と対応するレジストのみに対して、現像工程で溶解するのに十分な露光エネルギーが照射される。また、マスクエンハンサーによって形成される遮光像のコントラストは非常に高いと共に該遮光像のデフォーカス特性は優れているため、DOFの高い微細パターン形成が可能となる。 According to the fifth embodiment, since it is a pattern formation method using the photomask of the present invention (specifically, the photomask according to the first embodiment), the same effects as those of the first embodiment can be obtained. . Specifically, oblique incidence exposure is performed on a substrate (wafer) coated with a resist through the photomask of the present invention. At this time, since the mask enhancer (main pattern 101) having the phase shifter (opening) has a very strong light-shielding property, only the resist corresponding to other regions other than the mask enhancer is dissolved in the development process. Sufficient exposure energy is irradiated. Further, since the contrast of the light-shielded image formed by the mask enhancer is very high and the defocus characteristic of the light-shielded image is excellent, it is possible to form a fine pattern with a high DOF.
尚、第5の実施形態において、第1の実施形態に係るフォトマスクを用いたが、これに代えて、第2〜第4の実施形態のいずれかに係るフォトマスクを用いた場合にも、各実施形態と同様の効果が得られる。 In the fifth embodiment, the photomask according to the first embodiment is used. Alternatively, when the photomask according to any of the second to fourth embodiments is used, The same effect as each embodiment is acquired.
また、第5の実施形態において、ポジ型レジストプロセスを用いたが、これに代えて、ネガ型レジストプロセスを用いても、同様の効果が得られる。 In the fifth embodiment, the positive resist process is used. However, the same effect can be obtained by using a negative resist process instead.
また、第5の実施形態において、図28(c)に示す露光光503を照射する工程では斜入射照明法(斜入射露光法)を用いることが好ましい。このようにすると、本発明のフォトマスクを透過した光の光強度分布において、主パターン及び透光部のそれぞれと対応する部分の間でのコントラストが向上する。また、光強度分布のフォーカス特性も向上する。従って、パターン形成における露光マージン及びフォーカスマージンが向上する。言い換えると、デフォーカス特性に優れた微細パターン形成が可能となる。
In the fifth embodiment, it is preferable to use an oblique incidence illumination method (oblique incidence exposure method) in the step of irradiating the
次に、補助パターン(回折光発生パターン)を持つ本発明のフォトマスクを用いた斜入射露光において重要な役割を果たす斜入射角の算出方法について説明する。 Next, a method of calculating an oblique incidence angle that plays an important role in oblique incidence exposure using the photomask of the present invention having an auxiliary pattern (diffracted light generation pattern) will be described.
斜入射露光光源として点光源を用いる場合、斜入射角は明確に定義される(図5参照)。しかしながら、面積を有する通常の光源による照明の場合、複数の斜入射角が存在することになる。 When a point light source is used as the oblique incident exposure light source, the oblique incident angle is clearly defined (see FIG. 5). However, in the case of illumination by a normal light source having an area, there are a plurality of oblique incident angles.
図29(a)〜(e)は、面積を有する光源による照明の場合にも回折光発生パターンの適切な配置位置を算出できるように本願発明者が定義した、斜入射角の主要な算出方法を示す図である。 FIGS. 29A to 29E are main calculation methods of the oblique incidence angle defined by the inventors of the present application so that an appropriate arrangement position of the diffracted light generation pattern can be calculated even in the case of illumination with a light source having an area. FIG.
図29(a)は、輪帯照明を行なう場合における斜入射角の算出方法を示している。図29(a)に示すように、輪帯照明においては、輪帯光源の内径S1が最小斜入射角φ1の光源に対応し、輪帯光源の外径S2が最大斜入射角φ2の光源に対応する。従って、回折光発生パターンの配置位置の算出に用いられる斜入射角φは、内径S1及び外径S2により算出されるS=(S1+S2)/2の位置から光を照射する光源に基づき定義される。すなわち、斜入射角φ=(φ1+φ2)/2である。また、S1及びS2がNAにより規格化された値であれば、第1〜第4の実施形態のフォトマスクにおける斜入射角φを、sinφ=S×NA=(S1+S2)×NA/2に基づいて設定してもよい。但し、輪帯照明を用いる場合には、パターン形成方法において、斜入射位置Sが0.6以上で且つ0.8以下となる照明及びフォトマスクを用いることが好ましく、特に、斜入射位置Sが0.7の近傍の値となる照明及びフォトマスクを用いることが最も好ましい(第1の実施形態の第2変形例を参照)。 FIG. 29A shows a method of calculating the oblique incident angle when performing annular illumination. As shown in FIG. 29 (a), in annular illumination, the inner diameter S1 of the annular light source corresponds to the light source having the minimum oblique incident angle φ1, and the outer diameter S2 of the annular light source is the light source having the maximum oblique incident angle φ2. Correspond. Therefore, the oblique incident angle φ used for calculating the arrangement position of the diffracted light generation pattern is defined based on the light source that emits light from the position of S = (S1 + S2) / 2 calculated by the inner diameter S1 and the outer diameter S2. . That is, the oblique incident angle φ = (φ1 + φ2) / 2. If S1 and S2 are values normalized by NA, the oblique incident angle φ in the photomasks of the first to fourth embodiments is based on sin φ = S × NA = (S1 + S2) × NA / 2. May be set. However, when annular illumination is used, it is preferable to use illumination and a photomask in which the oblique incident position S is 0.6 or more and 0.8 or less in the pattern forming method. It is most preferable to use an illumination and a photomask having a value in the vicinity of 0.7 (see the second modification of the first embodiment).
尚、斜入射角φを、φ1以上で且つφ2以下の任意の値に設定してもよいことは言うまでもない。言い換えると、斜入射角φを、S1×NA≦sinφ≦S2×NAの関係を満たす任意の値に設定してもよいことは言うまでもない。 Needless to say, the oblique incident angle φ may be set to an arbitrary value not less than φ1 and not more than φ2. In other words, it goes without saying that the oblique incident angle φ may be set to any value satisfying the relationship of S1 × NA ≦ sin φ ≦ S2 × NA.
ところで、第1の実施形態で説明したように、斜入射露光においては、斜入射角φがsinφ<NA/3となる場合、デフォーカス特性の向上効果が得られない。よって、面積を有する光源による照明の場合にも、斜入射角φが、十分なデフォーカス向上効果の得られる値のみから構成されていることが望ましい。また、露光に使用する光源がsinφ<NA/3となる斜入射角φを含有している場合には、その部分からの斜入射光を無視して最適な回折光発生パターンを設けたマスクを用いて露光を行なった方が、前述の部分からの斜入射光を考慮して回折光発生パターンを設けた場合よりも、パターン形成において優れたデフォーカス特性が発揮される。従って、斜入射角φの最小角ξはsinξ=0.4×NAで定義される値であることが好ましい。すなわち、回折光発生パターンの配置位置の算出に用いられる斜入射角φは(ξ+φ2)/2である。言い換えると、斜入射角φはsinφ=(0.4+S2)×NA/2で定義される。 By the way, as described in the first embodiment, in the oblique incidence exposure, when the oblique incidence angle φ is sinφ <NA / 3, the effect of improving the defocus characteristic cannot be obtained. Therefore, even in the case of illumination by a light source having an area, it is desirable that the oblique incident angle φ is composed only of a value that can obtain a sufficient defocus improvement effect. If the light source used for exposure contains an oblique incident angle φ such that sin φ <NA / 3, a mask provided with an optimum diffracted light generation pattern ignoring the oblique incident light from that portion. When the exposure is performed using the above, a defocus characteristic superior in the pattern formation is exhibited, compared with the case where the diffracted light generation pattern is provided in consideration of the oblique incident light from the aforementioned portion. Therefore, the minimum angle ξ of the oblique incident angle φ is preferably a value defined by sin ξ = 0.4 × NA. That is, the oblique incident angle φ used for calculating the arrangement position of the diffracted light generation pattern is (ξ + φ2) / 2. In other words, the oblique incident angle φ is defined by sin φ = (0.4 + S2) × NA / 2.
図29(b)〜(e)はそれぞれ、四重極照明を行なう場合における斜入射角の算出方法を示している。四重極照明の場合、各図に示すように、四重極光源(4眼光源)の中心(以下、光源中心と称する)を原点とするXY座標系を用いて斜入射角を算出する。具体的には、四重極照明の場合、このXY座標系におけるX軸及びY軸のそれぞれと平行な各パターンに対して斜入射角を最適化する。すなわち、斜入射角は光源中心から各光源までの距離によって定義されるのでなく、X軸上又はY軸上における各光源の座標値によって定義される。以下、Y軸と平行なパターンに対して斜入射角を最適化する場合について説明するが、X軸と平行なパターンに対して斜入射角を最適化する場合も同じことである。まず、最小斜入射角は、四重極光源の各光源におけるX座標の絶対値のうち最も原点に近い値によって定義される。すなわち、図29(b)〜(e)のそれぞれに示すx1によって最小斜入射角が定義される。同様に、四重極光源の各光源におけるX座標の絶対値のうち最も原点から遠い値、つまり図29(b)〜(e)のそれぞれに示すx2によって最大斜入射角が定義される。従って、四重極照明の場合、回折光発生パターンの配置位置の算出に用いられる斜入射角φを、sinφ=S×NA=(x1+x2)×NA/2に従って設定すればよい。但し、四重極照明を用いる場合には、パターン形成方法において、斜入射位置Sが0.4以上で且つ0.6以下となる照明及びフォトマスクを用いることが好ましく、特に、斜入射位置Sが0.5の近傍の値となる照明及びフォトマスクを用いることが最も好ましい(第1の実施形態の第2変形例を参照)。 FIGS. 29B to 29E each show a method of calculating the oblique incidence angle when performing quadrupole illumination. In the case of quadrupole illumination, as shown in each figure, the oblique incidence angle is calculated using an XY coordinate system with the center of the quadrupole light source (four-eye light source) (hereinafter referred to as the light source center) as the origin. Specifically, in the case of quadrupole illumination, the oblique incident angle is optimized for each pattern parallel to the X axis and the Y axis in the XY coordinate system. That is, the oblique incident angle is not defined by the distance from the light source center to each light source, but by the coordinate value of each light source on the X axis or Y axis. Hereinafter, the case where the oblique incident angle is optimized for the pattern parallel to the Y axis will be described. However, the same applies to the case where the oblique incident angle is optimized for the pattern parallel to the X axis. First, the minimum oblique incident angle is defined by the value closest to the origin among the absolute values of the X coordinate of each light source of the quadrupole light source. That is, the minimum oblique incident angle is defined by x1 shown in each of FIGS. Similarly, the maximum oblique incidence angle is defined by the value farthest from the origin among the absolute values of the X coordinate in each light source of the quadrupole light source, that is, x2 shown in each of FIGS. 29 (b) to (e). Therefore, in the case of quadrupole illumination, the oblique incident angle φ used for calculating the arrangement position of the diffracted light generation pattern may be set according to sin φ = S × NA = (x1 + x2) × NA / 2. However, when using quadrupole illumination, it is preferable to use illumination and a photomask in which the oblique incident position S is 0.4 or more and 0.6 or less in the pattern forming method. It is most preferable to use illumination and a photomask having a value in the vicinity of 0.5 (see the second modification of the first embodiment).
尚、斜入射角φを、x1×NA≦sinφ≦x2×NAの関係を満たす任意の値に設定してもよいことは言うまでもない。 Needless to say, the oblique incident angle φ may be set to any value satisfying the relationship of x1 × NA ≦ sin φ ≦ x2 × NA.
また、図29(b)〜(e)に示す四重極照明の場合も、図29(a)に示す輪帯照明の場合と同様に、斜入射角φの最小角ξはsinξ=0.4×NAで定義される値であることが好ましい。すなわち、回折光発生パターンの配置位置の算出に用いられる斜入射角φはsinφ=(0.4+x2)×NA/2で定義される。 Also, in the case of the quadrupole illumination shown in FIGS. 29B to 29E, the minimum angle ξ of the oblique incident angle φ is sinξ = 0. A value defined by 4 × NA is preferable. That is, the oblique incident angle φ used for calculating the arrangement position of the diffracted light generation pattern is defined by sin φ = (0.4 + x2) × NA / 2.
(第6の実施形態)
以下、本発明の第6の実施形態に係るマスクデータ作成方法、具体的には、中心線強調法、輪郭強調法及び回折光発生パターンを用いた、第1〜第4の実施形態のいずれかに係るフォトマスク(以下、本発明のフォトマスク)のマスクデータ作成方法について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態において、フォトマスクの各構成要素の機能及び性質等は、特に断らない限り、既述の本発明のフォトマスクにおける対応する構成要素と同じである。
(Sixth embodiment)
Hereinafter, the mask data creation method according to the sixth embodiment of the present invention, specifically, any one of the first to fourth embodiments using the centerline enhancement method, the contour enhancement method, and the diffracted light generation pattern. A mask data creation method for a photomask according to the present invention (hereinafter referred to as a photomask of the present invention) will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the functions, properties, and the like of the constituent elements of the photomask are the same as the corresponding constituent elements in the above-described photomask of the present invention unless otherwise specified.
具体的な処理内容を説明する前に、本発明のフォトマスクのマスクデータ作成方法における重要なポイントについて説明する。本発明のフォトマスクにおいては、1つの孤立パターンを形成するにあたっても、位相シフター及びそれを囲む遮光部又は半遮光部、並びにその周辺に配置される回折光発生パターン(補助パターン)が関係する。そのため、パターン形成時のパターン寸法つまりCD(Critical Dimension)を所望の値にするためには、上記の位相シフターの幅、遮光部又は半遮光部の幅、並びに回折光発生パターンの位置及びその幅等の複数の要素の値を決定する必要がある。また、多くの場合、所望のCDを実現する上記の各要素の値の組み合わせは1つに限られるものではなく、複数存在する。そこで、本実施形態のマスクデータ作成方法では、パターン形成におけるマージンを最大するために重要な要素の値を優先的に決定し、続いて、パターン形成におけるマージンに及ぼす影響が小さい要素によってパターン寸法の調整を行なう。 Before describing specific processing contents, important points in the photomask mask data creation method of the present invention will be described. In the photomask of the present invention, even when forming an isolated pattern, the phase shifter, the light shielding portion or the semi-light shielding portion surrounding the phase shifter, and the diffracted light generation pattern (auxiliary pattern) arranged around the phase shifter are related. Therefore, in order to set the pattern dimension at the time of pattern formation, that is, CD (Critical Dimension) to a desired value, the width of the phase shifter, the width of the light-shielding portion or the semi-light-shielding portion, and the position and width of the diffracted light generation pattern. It is necessary to determine values of a plurality of elements such as. In many cases, the combination of the values of the above elements for realizing a desired CD is not limited to one, and there are a plurality of combinations. Therefore, in the mask data creation method of the present embodiment, the value of an important element is preferentially determined to maximize the margin in pattern formation, and then the pattern dimension is determined by an element that has a small effect on the margin in pattern formation. Make adjustments.
具体的には、本実施形態においては、パターン形成におけるマージンへの影響度の高い要素として、第1に位相シフターの位置及び幅を決定し、第2に補助パターンの位置及び幅を決定し、最後に位相シフターを囲む遮光部又は半遮光部の幅、つまり位相シフターと透光部とによって挟まれた領域の幅を調整することによって、所望のCDを実現するマスクデータの作成を行なうことが好ましい。以下、具体的な処理内容について説明する。 Specifically, in the present embodiment, as an element having a high influence on the margin in pattern formation, firstly, the position and width of the phase shifter are determined, and secondly, the position and width of the auxiliary pattern are determined, Finally, by adjusting the width of the light-shielding portion or semi-light-shielding portion surrounding the phase shifter, that is, the width of the region sandwiched between the phase shifter and the light transmitting portion, mask data for realizing a desired CD can be created. preferable. Specific processing contents will be described below.
図30は、第6の実施形態に係るマスクデータ作成方法、具体的には、微細な所望のパターンに基づき、マスク上で遮光パターンとなるLSI用マスクパターンを作成する方法のフロー図である。また、図31(a)〜(g)は、第6の実施形態に係るマスクデータ作成方法の各工程における具体的なマスクパターン作成例を示す図である。 FIG. 30 is a flowchart of a mask data creation method according to the sixth embodiment, specifically, a method of creating an LSI mask pattern that becomes a light-shielding pattern on a mask based on a fine desired pattern. FIGS. 31A to 31G are diagrams showing specific mask pattern creation examples in each step of the mask data creation method according to the sixth embodiment.
図31(a)は、マスクパターンによって形成しようとする所望のパターンを示している。すなわち、図31(a)に示すパターン600が、本発明のフォトマスクを用いた露光においてレジストを感光させたくない領域に相当するパターンである。尚、本実施形態でパターン形成について説明する場合、特に断らない限り、ポジ型レジストプロセスの使用を前提として説明を行なう。すなわち、現像により、レジストの感光部が除去され且つレジストの非感光部がレジストパターンとして残存することを想定して説明を行なう。従って、ネガ型レジストプロセスの使用の場合には、レジストの感光部がレジストパターンとして残存し且つレジストの非感光部が除去されると考える他は全く同様である。
FIG. 31A shows a desired pattern to be formed by a mask pattern. That is, a
まず、ステップS1において、図31(a)に示す所望のパターン600を、マスクデータ作成に用いるコンピュータに入力する。
First, in step S1, a desired
次に、ステップS2において、本実施形態に基づき作成されるフォトマスクに対して露光を行なう際にオーバー露光を用いるか又はアンダー露光を用いるかに応じて、図31(a)に示す所望のパターンを拡大し又は縮小するリサイズを行なう。或いは、パターン形成時における種々の工程で生じる寸法変化に対応して、意図的に寸法を調整するために所望のパターンのリサイズを行なってもよい。リサイズ後のパターンを、図31(b)に示すように、半遮光部から構成される主パターン601とする。
Next, in step S2, the desired pattern shown in FIG. 31A is used depending on whether overexposure or underexposure is used when performing exposure on the photomask created according to the present embodiment. Resize to enlarge or reduce Alternatively, a desired pattern may be resized in order to intentionally adjust the dimensions in response to dimensional changes that occur in various processes during pattern formation. The resized pattern is a
次に、ステップS3において、図31(c)に示すように、主パターン601における寸法が所定値以下の領域の中心部に配置される位相シフター602の形状(幅等。以下同じ)を決定する。このとき、位相シフター602が主パターン601つまり半遮光パターンの内部に完全に含有されるようにする。すなわち、主パターン601の最外エッジが半遮光パターンのエッジとなるようにする。
Next, in step S3, as shown in FIG. 31 (c), the shape of the phase shifter 602 (width, etc .; the same applies hereinafter) arranged at the center of the region where the dimension of the
ここで、生成する位相シフターの幅については以下のように調整することが好ましい。すなわち、位相シフターを囲む半遮光部における位相シフターと透光部とに挟まれた領域の幅が、後に行なわれるCD調整のために変更され、その結果、該領域の幅が所定の幅以下とならないように、事前に位相シフター幅の調整を行なう。尚、前記の所定の幅としては、マスク上の実寸法で20nm以上又は露光波長の4分の1以上であることが好ましい。そのため、この時点で位相シフターと透光部とに挟まれた領域の幅として前記の所定の寸法以上を確保し且つその状態で予測されるCDが所望の値よりも太くならないように、位相シフター幅を設定する。具体的には、上記の状態で所望のCDを実現する位相シフター幅を最大位相シフター幅と定義すると共に、該最大位相シフター幅以下の位相シフター幅の範囲において、各パターンのコントラスト及びDOFを最適化できるように位相シフターを配置する。これにより、後の工程で位相シフター幅を変更してパターン寸法調整を行なう必要がなくなる。尚、ここまで、主パターンがマスクエンハンサー構造であることを前提として説明を行なってきたが、主パターンが位相シフターのみから構成されるようにマスクデータ作成を行なう場合には、上記の処理内容を省略してもよい。 Here, the width of the phase shifter to be generated is preferably adjusted as follows. That is, the width of the region sandwiched between the phase shifter and the light transmitting portion in the semi-light-shielding portion surrounding the phase shifter is changed for CD adjustment performed later, and as a result, the width of the region is less than or equal to a predetermined width. The phase shifter width is adjusted in advance so that it does not occur. The predetermined width is preferably 20 nm or more in actual dimensions on the mask or a quarter or more of the exposure wavelength. Therefore, at this time, the phase shifter is secured so that the width of the region sandwiched between the phase shifter and the light transmitting portion is not less than the predetermined value and the predicted CD is not thicker than a desired value. Set the width. Specifically, the phase shifter width that realizes the desired CD in the above state is defined as the maximum phase shifter width, and the contrast and DOF of each pattern are optimized within the range of the phase shifter width that is equal to or less than the maximum phase shifter width. A phase shifter is arranged so that This eliminates the need to adjust the pattern size by changing the phase shifter width in a later step. The description so far has been made on the premise that the main pattern has a mask enhancer structure. However, in the case of creating mask data so that the main pattern is composed of only the phase shifter, the above processing contents are described. It may be omitted.
次に、ステップS4において、図31(d)に示すように、主パターン601における寸法が所定値よりも大きい領域の周縁部に配置される位相シフター602の形状を決定する。このとき、位相シフター602が主パターン601つまり半遮光パターンの内部に完全に含有されるようにし、それにより主パターン601の最外エッジが半遮光パターンのエッジとなるようにする。
Next, in step S4, as shown in FIG. 31 (d), the shape of the
次に、ステップS5において、図31(e)に示すように、ステップS3及びステップS4で配置した位相シフター602からそれぞれ所定の距離(露光時に使用される光源による照明の斜入射角等に基づき定められる距離)離れた位置に、露光光を回折させる補助パターンとして、半遮光部から構成される第1次回折光発生パターン603及び第2次回折光発生パターン604を配置する。例えば位相シフター602がライン状のパターンである場合、ライン状の回折光発生パターンが位相シフター602から所定の距離離れた位置に位相シフター602と平行になるように配置される。但し、回折光発生パターンの配置位置に他のパターンが存在する場合、該他のパターンが存在する領域には回折光発生パターンを配置しない。
Next, in step S5, as shown in FIG. 31 (e), each is determined based on a predetermined distance from the
以上の処理によって、パターン形成におけるマージンに及ぼす影響の大きい位相シフターの位置及び幅、並びに回折光発生パターンの位置及び幅が最適値に決定されたことになる。 With the above processing, the position and width of the phase shifter having a large influence on the margin in pattern formation and the position and width of the diffracted light generation pattern are determined to be optimum values.
次に、ステップS6において、本発明のフォトマスクを用いて露光を行なったときにマスクパターンに対応して所望の寸法を持つパターンが形成されるようにマスクパターンの寸法調整を行なう処理の準備を行なう。すなわち、通常OPC(Optical Proximity Correction)処理と呼ばれる処理の準備を行なう。本実施形態では、パターン形成時の寸法つまりCDを予測して該結果に基づき寸法調整されるマスクパターン領域を、主パターン601のエッジつまり半遮光パターンのエッジのみに限定する。すなわち、図31(f)に示すように、主パターン601の最外エッジをCD調整用エッジ605に設定する。言い換えると、形成すべきパターンの寸法であるCDの調整を、主パターンを構成する半遮光部の最外エッジのみによって調整する。これにより、位相シフターが配置された主パターンについては、位相シフターと透光部とに挟まれた半遮光部の幅によってCDを調整することが可能になる。よって、位相シフター602並びにそれに対して最適な位置に配置された回折光発生パターン603及び604を変形することなく、所望のCDを実現できるマスクパターンの作成が可能となる。
Next, in step S6, preparation for processing for adjusting the dimension of the mask pattern is performed so that a pattern having a desired dimension corresponding to the mask pattern is formed when exposure is performed using the photomask of the present invention. Do. That is, preparation for a process called normal OPC (Optical Proximity Correction) process is performed. In this embodiment, a mask pattern region whose dimension is adjusted, that is, a CD at the time of pattern formation and whose size is adjusted based on the result is limited to the edge of the
次に、ステップS7において、マスクパターンに用いる半遮光部及び位相シフターのそれぞれの透過率を設定する。 Next, in step S7, the transmissivities of the semi-light-shielding portion and the phase shifter used for the mask pattern are set.
次に、ステップS8、ステップS9及びステップS10において、OPC処理(例えばモデルベースOPC処理)を行なう。具体的には、ステップS8において、光学原理及びレジスト現像特性を考慮したシミュレーションによって、位相シフター602が配置された主パターン601と回折光発生パターン603及び604とにより形成されるレジストパターンの寸法を予測する。このとき、シミュレーションにおいては、リソグラフィー工程のみではなく、ドライエッチング等の他のパターン形成に係わる工程を考慮してもよい。続いて、ステップS9において、予測されたレジストパターンの寸法が所望の寸法と一致しているかどうかを調べる。所望の寸法と一致しない場合、ステップS10において、レジストパターンの予測寸法と所望の寸法との差に基づきCD調整用エッジ605を移動させ、それによって主パターン601の変形を行なう。
Next, in step S8, step S9, and step S10, OPC processing (for example, model-based OPC processing) is performed. Specifically, in step S8, the dimensions of the resist pattern formed by the
本実施形態の特徴は、ステップS6で設定されたCD調整用エッジ605のみを変化させることにより、所望の寸法を持つレジストパターンを形成できるマスクパターンを実現することである。すなわち、ステップS8〜S10を、レジストパターンの予測寸法と所望の寸法とが一致するまで繰り返すことにより、最終的に、ステップS11において、所望の寸法を持つレジストパターンを形成できるマスクパターンを出力する。図31(g)は、ステップS11で出力されたマスクパターンの一例を示している。
A feature of the present embodiment is that a mask pattern capable of forming a resist pattern having a desired dimension is realized by changing only the
ところで、本来、本発明のフォトマスクにおけるパターン(レジストパターン)寸法に影響を及ぼすパラメータは、位相シフターの幅、マスクパターン(主パターン)の幅、並びに補助パターンの幅及び位置等と非常に多い。 By the way, the parameters that naturally affect the pattern (resist pattern) dimensions in the photomask of the present invention are very large, such as the width of the phase shifter, the width of the mask pattern (main pattern), and the width and position of the auxiliary pattern.
それに対して、第6の実施形態によると、重要なパターン形成特性であるコントラスト及びデフォーカス特性等が優れたマスクを実現するために、まず、重要なパラメータである位相シフター602の幅並びに回折光発生パターン603及び604の配置位置を決定する。その後、CD調整用エッジ605として設定された、主パターン601の最外エッジのみを移動させてパターン寸法制御を行なうことにより、優れたパターン形成特性を持つマスクパターンを実現する。
On the other hand, according to the sixth embodiment, in order to realize a mask having excellent contrast and defocus characteristics, which are important pattern formation characteristics, first, the width of the
従って、本実施形態の方法により作成されたマスクデータに基づきフォトマスク作成を行ない、さらに、そのフォトマスクを用いて斜入射露光を行なうことによって、微細パターンの形成においても又は微細スペースの形成においても、高いコントラストと、非常に優れたDOF特性とが得られる。 Therefore, a photomask is created based on the mask data created by the method of the present embodiment, and further, oblique incidence exposure is performed using the photomask, thereby forming a fine pattern or a fine space. High contrast and very good DOF characteristics can be obtained.
また、第6の実施形態によると、位相シフター602が、主パターン601における寸法が所定値以下の領域の中心部に配置されるため、より微細な所望のパターンを形成でき且つ優れたパターン形成特性を持つマスクパターンを実現できる。
Further, according to the sixth embodiment, since the
また、第6の実施形態によると、位相シフター602が主パターン601の周縁部に配置されるため、任意の形状を持つ所望のパターンを形成でき且つ優れたパターン形成特性を持つマスクパターンを実現できる。
Further, according to the sixth embodiment, since the
ここまで、回折光発生パターンを最適な回折光を発生できる位置に配置できるものとしてマスクデータ作成方法について説明してきたが、次に、主パターンに対して他の主パターンが近接する場合におけるマスクデータ作成方法(特に上記のステップS5の処理)について詳しく説明する。尚、以下の説明では、図31(g)に示すマスクパターン作成例に代えて、図32に示すマスクパターン作成例を用いる。図32において、701は着目する主パターンであり、702、703、704及び705はそれぞれ主パターン701に近接する他の主パターンである。また、以下の説明では、第1次回折光発生パターンの中心の最適な位置を、位相シフターの中心からG0の位置とすると共に、第1次回折光発生パターンの中心の許容できる位置範囲をG1からG2まで(但しG1<G0<G2)とする。このとき、G1及びG2を、第1の実施形態で詳細に説明した第1次回折光発生パターンの配置位置の許容範囲に一致させることが好ましい。また、第2次回折光発生パターンの中心の最適な位置を、位相シフターの中心からH0の位置とすると共に、第2次回折光発生パターンの中心の許容できる位置範囲をH1からH2まで(但しH1<H0<H2)とする。このとき、H1及びH2についても、第1の実施形態で詳細に説明した第2次回折光発生パターンの配置位置の許容範囲に一致させることが好ましい。
So far, the mask data creation method has been described assuming that the diffracted light generation pattern can be arranged at a position where optimal diffracted light can be generated. Next, the mask data when another main pattern is close to the main pattern. The creation method (particularly the processing in step S5 above) will be described in detail. In the following description, a mask pattern creation example shown in FIG. 32 is used instead of the mask pattern creation example shown in FIG. In FIG. 32, reference numeral 701 denotes a main pattern of interest, and
以下、着目する主パターン701と、それに近接する他の主パターン702〜705との関係を考慮して回折光発生パターンを生成する方法について詳細に説明する。尚、各主パターン701〜705はそれぞれマスクエンハンサー構造を持つ。すなわち、主パターン701は位相シフター701Bとそれを囲む半遮光部701Aとからなり、主パターン702は位相シフター702Bとそれを囲む半遮光部702Aとからなり、主パターン703は位相シフター703Bとそれを囲む半遮光部703Aとからなり、主パターン704は位相シフター704Bとそれを囲む半遮光部704Aとからなり、主パターン705は位相シフター705Bとそれを囲む半遮光部705Aとからなる。
Hereinafter, a method for generating a diffracted light generation pattern in consideration of the relationship between the main pattern 701 of interest and the other main patterns 702 to 705 adjacent thereto will be described in detail. Each main pattern 701 to 705 has a mask enhancer structure. That is, the main pattern 701 includes a phase shifter 701B and a
図32に示すように、主パターン701と主パターン702とは、それぞれの中心間の距離p1がp1<2×G1となるように近接しているものとする。この場合、主パターン701と主パターン702との間には回折光発生パターンを配置しない。 As shown in FIG. 32, it is assumed that the main pattern 701 and the main pattern 702 are close to each other so that the distance p1 between the centers is p1 <2 × G1. In this case, a diffracted light generation pattern is not disposed between the main pattern 701 and the main pattern 702.
また、主パターン701と主パターン703とは、それぞれの中心間の距離p2が2×G1≦p2<2×G2となるように近接しているものとする。この場合、主パターン701と主パターン703との間の中央に第1次回折光発生パターン801を配置する。
The main pattern 701 and the
また、主パターン701と主パターン704とは、それぞれの中心間の距離p3が2×G2≦p3<2×H1となるように近接しているものとする。この場合、主パターン701と主パターン704との間には、主パターン701の中心からG0離れた位置に中心を持つ第1次回折光発生パターン802を配置すると共に、主パターン704の中心からG0離れた位置に中心を持つ第1次回折光発生パターン803を配置する。
The main pattern 701 and the
さらに、主パターン701と主パターン705とは、それぞれの中心間の距離p4が2×H1≦p4<2×H2となるように近接しているものとする。この場合、主パターン701と主パターン705との間には、主パターン701の中心からG0離れた位置に中心を持つ第1次回折光発生パターン804を配置し、主パターン701と主パターン705との間の中央に第2次回折光発生パターン805を配置し、主パターン705の中心からG0離れた位置に中心を持つ第1次回折光発生パターン806を配置する。
Further, it is assumed that the main pattern 701 and the
尚、着目する主パターンの中心と、それに隣り合う他の主パターンの中心とが2×H2以上離れている場合には、各主パターンの間には、各主パターンの中心からG0離れた位置にそれぞれ中心を持つ一対の第1次回折光発生パターンを配置し、さらに、各主パターンの中心からH0離れた位置にそれぞれ中心を持つ一対の第2次回折光発生パターンを配置すればよい。 In addition, when the center of the main pattern of interest and the center of another main pattern adjacent to it are separated by 2 × H2 or more, a position separated by G0 from the center of each main pattern is between each main pattern. A pair of first-order diffracted light generation patterns each having a center may be disposed, and a pair of second-order diffracted light generation patterns each having a center may be disposed at a position away from the center of each main pattern by H0.
以上に説明した回折光発生パターン生成方法によれば、主パターンが他の主パターンと任意の寸法で近接している場合でも、好ましい回折光発生パターンを確実に生成できる。 According to the diffracted light generation pattern generation method described above, it is possible to reliably generate a preferable diffracted light generation pattern even when the main pattern is close to another main pattern with an arbitrary size.
尚、第6の実施形態において、半遮光部を用いたマスクエンハンサー構造を持つマスクパターンを対象として説明を行なったが、これに代えて、遮光部を用いたマスクエンハンサー構造を持つマスクパターンを対象としてもよい。具体的には、本実施形態で半遮光部として説明をしている箇所を全て遮光部に置き換えてもよい。また、この場合、ステップS4の、主パターン601の周縁部に位相シフター602を配置する工程を省略してもよい。尚、半遮光部に代えて遮光部を用いた場合、本実施形態の方法に従って作成されたマスクパターンによって所定の寸法以下のパターンを形成する場合にコントラスト又はDOFの大きな向上効果が得られる。具体的には、微小スペースの形成においては、コントラスト又はDOFの向上効果は少ない。しかしながら、例えば、高速動作を目的としたLSI回路のゲート層のパターン形成、つまり、トランジスタパターンの寸法のみが極めて微細であり且つ微小なスペースパターンを含まないパターンの形成等においては、前述の効果が極めて高い。
In the sixth embodiment, the mask pattern having the mask enhancer structure using the semi-light-shielding portion has been described. However, instead of this, the mask pattern having the mask enhancer structure using the light-shielding portion is targeted. It is good. Specifically, all portions described as semi-light-shielding portions in this embodiment may be replaced with light-shielding portions. In this case, the step of placing the
ところで、通常のLSI用のマスクパターンデータ作成においては、トランジスタパターン形成におけるマージンを増加させることが重要である。このため、主パターン同士が近接し、それにより両方の主パターンに対して回折光発生パターンを同時に最適な位置に配置できない場合、トランジスタ部分となる主パターンに対して最適な位置に回折光発生パターンを生成する一方、配線部分となる主パターンに対しては最適な位置にこだわらずに回折光発生パターンを生成すればよい。以下、図33に示すフロー図を参照しながら具体的に説明する。図33に示す改良処理フローが、図30に示す処理フローと異なっている点は、主パターンの位相シフターの配置位置に基づいて回折光発生パターンを配置する処理を2つのステップに分けて行なうことである。すなわち、具体的には、図30の処理フローにおけるステップS5の処理は、図33の処理フローにおいてステップS51及びS52の2つのステップに分けて行なわれる。具体的には、まず、ステップS51において、トランジスタ領域の主パターンの位相シフターに対して最適な回折光発生パターンを生成して配置する。次に、ステップS52において、トランジスタ領域以外の領域の主パターンの位相シフターに対して回折光発生パターンを生成する。この方法によれば、トランジスタ領域の主パターンとその他の領域(配線領域等)の主パターンとが互いに近接するために両方の主パターンに対して同時に最適な回折光発生パターンを配置できない状況が生じたとしても、トランジスタ領域の主パターンに対しては最適な回折光発生パターンを配置することが可能となる。尚、トランジスタ領域の主パターンの抽出は、例えばLSI設計データに基づいてゲート層と活性層との重なりを抽出する等の処理によって容易に行なうことができる。 By the way, it is important to increase a margin for forming a transistor pattern in creating mask pattern data for a normal LSI. For this reason, when the main patterns are close to each other, and the diffracted light generation pattern cannot be placed at the optimum position at the same time for both main patterns, the diffracted light generation pattern is at the optimum position with respect to the main pattern as the transistor portion. On the other hand, the diffracted light generation pattern may be generated without regard to the optimum position for the main pattern serving as the wiring portion. Hereinafter, a specific description will be given with reference to the flowchart shown in FIG. The improvement process flow shown in FIG. 33 is different from the process flow shown in FIG. 30 in that the process of arranging the diffracted light generation pattern based on the arrangement position of the phase shifter of the main pattern is performed in two steps. It is. Specifically, the process of step S5 in the process flow of FIG. 30 is divided into two steps of steps S51 and S52 in the process flow of FIG. Specifically, first, in step S51, an optimal diffracted light generation pattern is generated and arranged for the phase shifter of the main pattern in the transistor region. Next, in step S52, a diffracted light generation pattern is generated for the phase shifter of the main pattern in the region other than the transistor region. According to this method, since the main pattern in the transistor region and the main pattern in other regions (such as the wiring region) are close to each other, there arises a situation in which an optimal diffracted light generation pattern cannot be placed on both main patterns at the same time. Even so, an optimal diffracted light generation pattern can be arranged for the main pattern in the transistor region. The extraction of the main pattern of the transistor region can be easily performed by a process such as extracting an overlap between the gate layer and the active layer based on the LSI design data.
図34は、図33に示す処理フローによる具体的な処理結果であるマスクパターン作成例を示している。図34に示すように、主パターン710〜712はそれぞれ位相シフター710B〜712Bと遮光部710A〜712Aとから構成されている。また、これらの主パターン710〜712に対して第1次回折光発生パターン811〜815が配置されている。ここで、位相シフター710Bは、トランジスタ領域に配置された位相シフターであり、他の位相シフター711B及び712Bはトランジスタ領域以外の領域に配置された位相シフターである。また、位相シフターに対して最適な第1次回折光発生パターンの配置位置は、位相シフターの中心からG0離れた位置であり、第1次回折光発生パターンの許容できる位置範囲はG1からG2までとする。また、主パターン710と主パターン711、及び主パターン711と主パターン712とは互い近接しており、互い近接した各主パターンの中心同士の間の距離はpであるとする。ここで、pは2×G1以上で且つ2×G2未満の値であるとする。さらに、回折光発生パターン812及び815は、互い近接する主パターン同士の間の領域に配置された回折光発生パターンである。他の回折光発生パターン811、813及び814は、他の主パターンと近接していない主パターンに対して配置された回折光発生パターンである。図34に示すように、トランジスタ領域以外の領域に配置された主パターン711及び712の間に配置される回折光発生パターン815は、該両方の主パターン間の中央に配置される。一方、トランジスタ領域に配置された主パターン710と、主パターン711との間に配置される回折光発生パターン812は、主パターン710の位相シフター710Bの中心からG0の位置に中心を持つように配置される。すなわち、トランジスタ領域に配置された位相シフターに対して優先的に回折光発生パターンが最適な位置に配置される。
FIG. 34 shows an example of mask pattern creation, which is a specific processing result according to the processing flow shown in FIG. As shown in FIG. 34, the
図33に示す改良処理フローにおいては、図30の処理フローにおけるステップS5の処理を2つのステップに分けることにより、トランジスタ領域の主パターンに対して優先的に回折光発生パターンを最適位置に配置することを容易に実現している。しかし、トランジスタ領域及びその他の領域のそれぞれにおける回折光発生パターンの配置を1つのステップで同時に行なってもよいことは言うまでもない。また、パターン形成において重要な領域としてトランジスタ領域を想定して説明したが、パターン形成において重要な領域がトランジスタ領域以外の他の領域である場合には、上記の改良処理フローにおけるトランジスタ領域を他の領域と置き換えて考えればよい。 In the improvement process flow shown in FIG. 33, the process of step S5 in the process flow of FIG. This is easily realized. However, it goes without saying that the arrangement of the diffracted light generation pattern in each of the transistor region and other regions may be performed simultaneously in one step. In addition, the transistor region has been described as an important region in pattern formation. However, when the region important in pattern formation is a region other than the transistor region, the transistor region in the above-described improvement process flow is changed to another region. Think of it as a replacement for the area.
また、第6の実施形態において、主パターンがマスクエンハンサー構造であるフォトマスクのマスクデータ作成方法を主として説明してきた。しかし、上記の各処理によって、主パターンがマスクエンハンサー構造ではないフォトマスクのマスクデータ作成を行なうこともできる。すなわち、例えば主パターンが位相シフターのみから構成される場合、位相シフターのエッジが主パターンのエッジになるので、位相シフターの幅によってCD調整を行なってもよい。また、例えば主パターンが遮光パターンのみから構成される場合、遮光パターンのエッジが主パターンのエッジになるので、遮光パターンの幅によってCD調整を行なってもよい。この場合、図30の処理フローにおけるステップS3及びS4の一方又は両方を省略してもよい。 In the sixth embodiment, the mask data creation method for the photomask whose main pattern has the mask enhancer structure has been mainly described. However, the mask data for the photomask whose main pattern does not have the mask enhancer structure can also be created by the above processes. That is, for example, when the main pattern is composed of only the phase shifter, the edge of the phase shifter becomes the edge of the main pattern, so CD adjustment may be performed according to the width of the phase shifter. Further, for example, when the main pattern is composed only of the light shielding pattern, the edge of the light shielding pattern becomes the edge of the main pattern, so that the CD adjustment may be performed according to the width of the light shielding pattern. In this case, one or both of steps S3 and S4 in the processing flow of FIG. 30 may be omitted.
また、第1〜第6の実施形態において、透過型のフォトマスクを想定して説明してきた。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば透過率を反射率と読み替える等して、露光光の透過現象を全て反射現象に置き換えて考えれば、反射型マスクについても本発明は成り立つものである。 In the first to sixth embodiments, description has been made assuming a transmission type photomask. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a reflective mask if the transmission phenomenon of exposure light is replaced with a reflection phenomenon, for example, by replacing transmittance with reflectance. Is.
以上に説明したように、本発明は、半導体集積回路装置の製造に用いられるフォトマスクに関し、微細パターン形成に適用する場合等に特に有用である。 As described above, the present invention relates to a photomask used for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, and is particularly useful when applied to fine pattern formation.
100 透過性基板
101 主パターン
101A 半遮光部あるいは遮光部
101B 位相シフター
102 第1の補助パターン(半遮光部)
103 第2の補助パターン(半遮光部)
106 半遮光膜
107 遮光膜
108 位相シフト膜
109 遮光部
110 マスクエンハンサー
111 半遮光部
112 位相シフター
113 第1次回折光発生パターン
114 第2次回折光発生パターン
140 光源
141 光
142 0次回折光
143 1次回折光
144 −1次回折光
145 2次回折光
150 マスク
151 ピッチパターン
152 レンズ
160 透過性基板
161 位相シフター
170 透過性基板
171 半遮光パターン
200 透過性基板
201 主パターン
201A 半遮光部
201B 位相シフター
202 第1の補助パターン(半遮光部)
203 第2の補助パターン(半遮光部)
300 透過性基板
301 主パターン
301A 遮光部
301B 位相シフター
302 第1の補助パターン(遮光部)
303 第2の補助パターン(遮光部)
307 遮光膜
308 位相シフト膜
400 透過性基板
401 主パターン(位相シフター)
402 第1の補助パターン(半遮光部)
403 第2の補助パターン(半遮光部)
406 半遮光膜
407 遮光膜
408 位相シフト膜
411 主パターン(遮光部)
412 第1の補助パターン(遮光部)
413 第2の補助パターン(遮光部)
422 第1の補助パターン(位相シフター)
423 第2の補助パターン(位相シフター)
500 基板
501 被加工膜
502 レジスト膜
502a 潜像部分
503 露光光
504 透過光
505 レジストパターン
600 所望のパターン
601 主パターン
602 位相シフター
603 第1次回折光発生パターン
604 第2次回折光発生パターン
605 CD調整用エッジ
701 主パターン
701A 半遮光部
701B 位相シフター
702 主パターン
702A 半遮光部
702B 位相シフター
703 主パターン
703A 半遮光部
703B 位相シフター
704 主パターン
704A 半遮光部
704B 位相シフター
705 主パターン
705A 半遮光部
705B 位相シフター
710 主パターン
710A 遮光部
710B 位相シフター
711 主パターン
711A 遮光部
711B 位相シフター
712 主パターン
712A 遮光部
712B 位相シフター
801 第1次回折光発生パターン
802 第1次回折光発生パターン
803 第1次回折光発生パターン
804 第1次回折光発生パターン
805 第2次回折光発生パターン
806 第1次回折光発生パターン
811 第1次回折光発生パターン
812 第1次回折光発生パターン
813 第1次回折光発生パターン
814 第1次回折光発生パターン
815 第1次回折光発生パターン
S レンズ中心を通る法線から光源までの距離(斜入射位置)
φ 斜入射角
NA レンズ開口数
P ピッチ
θ1 1次回折光の回折角
θ2 2次回折光の回折角
λ 光の波長
r0 レンズ上における0次回折光の到達位置
r1 レンズ上における1次回折光の到達位置
L パターン幅(線幅)
W 開口幅
R パターン間距離
D 回折光発生パターン幅
D1 第1次回折光発生パターン幅
D2 第2次回折光発生パターン幅
Ia 位相シフターの中心と対応する光強度
Ib 半遮光パターンの中心と対応する光強度
X 位相シフターから1次回折光発生パターンまでの距離
Y 1次回折光発生パターンから2次回折光発生パターンまでの距離
P1 位相シフターから1次回折光発生パターンまでの距離
P2 1次回折光発生パターンから2次回折光発生パターンまでの距離
S1 輪帯光源の内径
S2 輪帯光源の外径
x1 四重極光源の各光源におけるX座標のうち最も原点に近い値
x2 四重極光源の各光源におけるX座標のうち最も原点から遠い値
DESCRIPTION OF
103 2nd auxiliary pattern (semi-light-shielding part)
106 Semi-light-shielding
203 2nd auxiliary pattern (semi-shading part)
300
303 2nd auxiliary pattern (light-shielding part)
307 Light-shielding
402 1st auxiliary pattern (semi-shading part)
403 Second auxiliary pattern (semi-shielding portion)
406
412 1st auxiliary pattern (light-shielding part)
413 2nd auxiliary pattern (light-shielding part)
422 First auxiliary pattern (phase shifter)
423 Second auxiliary pattern (phase shifter)
500
φ Oblique incident angle NA Lens numerical aperture P Pitch θ1 Diffraction angle of first-order diffracted light θ2 Diffraction angle of second-order diffracted light λ Light wavelength r0 Arrival position of zero-order diffracted light on lens r1 Arrival position of first-order diffracted light on lens L pattern Width (line width)
W aperture width R distance between patterns D diffracted light generation pattern width D1 first order diffracted light generation pattern width D2 second order diffracted light generation pattern width Ia light intensity corresponding to the center of the phase shifter Ib light intensity corresponding to the center of the semi-light-shielding pattern X Distance from the phase shifter to the first order diffracted light generation pattern Y Distance from the first order diffracted light generation pattern to the second order diffracted light generation pattern P1 Distance from the phase shifter to the first order diffracted light generation pattern P2 Generation of the second order diffracted light from the first order diffracted light generation pattern Distance to pattern S1 Inner diameter of annular light source S2 Outer diameter of annular light source x1 Value closest to origin among X coordinates of each quadrupole light source x2 Most origin of X coordinates of each light source of quadrupole light source Far from
Claims (18)
前記マスクパターンは、露光により転写される主パターンと、露光光を回折させ且つ露光により転写されない補助パターンとを有し、
前記主パターンと前記補助パターンとの間に前記透光部が介在し、
前記主パターンは、第1の遮光部と、前記透光部を基準として前記露光光を反対位相で透過させる位相シフターとから構成されており、
前記補助パターンのパターン幅は、前記主パターンのパターン幅よりも小さいことを特徴とするフォトマスク。 A photomask having a mask pattern formed on a transparent substrate and a light-transmitting portion in which the mask pattern is not formed on the transparent substrate;
The mask pattern has a main pattern transferred by exposure and an auxiliary pattern that diffracts exposure light and is not transferred by exposure,
The translucent part is interposed between the main pattern and the auxiliary pattern,
The main pattern includes a first light-shielding portion and a phase shifter that transmits the exposure light in an opposite phase with respect to the light-transmitting portion,
The photomask according to claim 1, wherein a pattern width of the auxiliary pattern is smaller than a pattern width of the main pattern.
前記補助パターンは、前記露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ前記透光部を基準として前記露光光を同位相で透過させる半遮光部から構成されていることを特徴とするフォトマスク。 The photomask according to claim 1, wherein
The auxiliary pattern has a transmittance that partially transmits the exposure light and includes a semi-shielding portion that transmits the exposure light in the same phase with respect to the light transmitting portion. mask.
前記位相シフターは、前記透過性基板を掘り下げた領域であり、
前記半遮光部は、前記透過性基板上に半遮光膜のみが形成された領域であり、
前記第1の遮光部は、前記透過性基板上に形成された前記半遮光膜と、該半遮光膜上に形成された遮光膜とが積層された領域であることを特徴とするフォトマスク。 The photomask according to claim 2, wherein
The phase shifter is a region where the transparent substrate is dug down,
The semi-light-shielding portion is a region where only a semi-light-shielding film is formed on the transparent substrate,
The photomask according to claim 1, wherein the first light-shielding portion is a region in which the semi-light-shielding film formed on the transparent substrate and the light-shielding film formed on the semi-light-shielding film are stacked.
前記透光部は、前記透過性基板上に位相シフト膜のみが形成された領域であり、
前記半遮光部は、前記透過性基板上に形成された前記位相シフト膜と、該位相シフト膜上に形成された半遮光膜とが積層された領域であり、
前記第1の遮光部は、前記透過性基板上に形成された前記位相シフト膜と、該位相シフト膜上に形成された前記半遮光膜と、該半遮光膜上に形成された遮光膜とが積層された領域であり、
前記位相シフター形成領域の前記透過性基板上には前記位相シフト膜、前記半遮光膜及び前記遮光膜が形成されていないことを特徴とするフォトマスク。 The photomask according to claim 2, wherein
The light transmitting portion is a region where only a phase shift film is formed on the transparent substrate,
The semi-light-shielding portion is an area where the phase shift film formed on the transparent substrate and the semi-light-shield film formed on the phase shift film are laminated,
The first light shielding portion includes the phase shift film formed on the transparent substrate, the semi-light shielding film formed on the phase shift film, and a light shielding film formed on the semi-light shielding film. Is a laminated region,
The photomask, wherein the phase shift film, the semi-light-shielding film, and the light-shielding film are not formed on the transparent substrate in the phase shifter forming region.
前記半遮光部は、前記透過性基板上に半遮光膜のみが形成された領域であり、
前記位相シフターは、前記透過性基板上に形成された前記半遮光膜と、該半遮光膜上に形成された位相シフト膜とが積層された領域であり、
前記第1の遮光部は、前記透過性基板上に形成された前記半遮光膜と、該半遮光膜上に形成された前記位相シフト膜と、該位相シフト膜上に形成された遮光膜とが積層された領域であることを特徴とするフォトマスク。 The photomask according to claim 2, wherein
The semi-light-shielding portion is a region where only a semi-light-shielding film is formed on the transparent substrate,
The phase shifter is a region in which the semi-light-shielding film formed on the transparent substrate and the phase shift film formed on the semi-light-shielding film are laminated,
The first light shielding portion includes the semi-light shielding film formed on the transparent substrate, the phase shift film formed on the semi-light shielding film, and a light shielding film formed on the phase shift film. A photomask characterized by being a region where is laminated.
前記半遮光部の透過率は、6%以上で且つ50%以下であることを特徴とするフォトマスク。 In the photomask of any one of Claims 2-5,
The transmissivity of the semi-light-shielding portion is 6% or more and 50% or less.
前記補助パターンは、第2の遮光部から構成されていることを特徴とするフォトマスク。 The photomask according to claim 1, wherein
The auxiliary pattern is composed of a second light shielding portion.
前記位相シフターは、前記透過性基板を掘り下げた領域であり、
前記第1の遮光部及び前記第2の遮光部は、前記透過性基板上に遮光膜が形成された領域であることを特徴とするフォトマスク。 The photomask according to claim 7, wherein
The phase shifter is a region where the transparent substrate is dug down,
The photomask according to claim 1, wherein the first light-shielding portion and the second light-shielding portion are regions where a light-shielding film is formed on the transparent substrate.
前記透光部は、前記透過性基板を掘り下げた領域であり、
前記第1の遮光部及び前記第2の遮光部は、前記透過性基板上に遮光膜が形成された領域であり、
前記位相シフター形成領域の前記透過性基板上には前記遮光膜が形成されていないことを特徴とするフォトマスク。 The photomask according to claim 7, wherein
The translucent part is a region where the transparent substrate is dug down,
The first light-shielding portion and the second light-shielding portion are regions where a light-shielding film is formed on the transmissive substrate,
The photomask, wherein the light shielding film is not formed on the transparent substrate in the phase shifter forming region.
前記透光部は、前記透過性基板上に位相シフト膜のみが形成された領域であり、
前記第1の遮光部及び前記第2の遮光部は、前記透過性基板上に形成された前記位相シフト膜と、該位相シフト膜上に形成された遮光膜とが積層された領域であり、
前記位相シフター形成領域の前記透過性基板上には前記位相シフト膜及び前記遮光膜が形成されていないことを特徴とするフォトマスク。 The photomask according to claim 7, wherein
The light transmitting portion is a region where only a phase shift film is formed on the transparent substrate,
The first light-shielding portion and the second light-shielding portion are regions in which the phase shift film formed on the transparent substrate and the light-shielding film formed on the phase shift film are stacked.
The photomask, wherein the phase shift film and the light shielding film are not formed on the transparent substrate in the phase shifter formation region.
前記位相シフターは、前記透過性基板上に位相シフト膜のみが形成された領域であり、 前記第1の遮光部及び前記第2の遮光部は、前記透過性基板上に形成された前記位相シフト膜と、該位相シフト膜上に形成された遮光膜とが積層された領域であることを特徴とするフォトマスク。 The photomask according to claim 7, wherein
The phase shifter is a region in which only a phase shift film is formed on the transmissive substrate, and the first light shielding portion and the second light shielding portion are formed on the transmissive substrate. A photomask comprising a region in which a film and a light shielding film formed on the phase shift film are stacked.
前記補助パターンは、前記主パターンとの間に前記透光部を挟む第1の補助パターンと、前記主パターンから見て前記第1の補助パターンの外側方向に配置され且つ前記第1の補助パターンとの間に前記透光部を挟む第2の補助パターンとから構成されていることを特徴とするフォトマスク。 The photomask according to any one of claims 1 to 11,
The auxiliary pattern is arranged in the outer direction of the first auxiliary pattern as viewed from the main pattern, and the first auxiliary pattern sandwiching the light transmitting portion between the auxiliary pattern and the first auxiliary pattern. And a second auxiliary pattern sandwiching the translucent portion between the photomask and the photomask.
所定の斜入射位置をSA(0.4≦SA≦0.8)としたときにsinφA=NA×SAによって定義される斜入射角φAに対して、前記第1の補助パターンの中心は、前記主パターンの中心からM×(λ/(2×sinφA))離れた位置又はその近傍に配置されていることを特徴とするフォトマスク(但し、λは前記露光光の波長であり、M及びNAは露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である)。 The photomask according to claim 12, wherein
With respect to the oblique incident angle φA defined by sin φA = NA × SA when the predetermined oblique incident position is SA (0.4 ≦ SA ≦ 0.8), the center of the first auxiliary pattern is A photomask (where λ is the wavelength of the exposure light, and M and NA) arranged at or near the center of the main pattern M × (λ / (2 × sinφA)) Is the reduction magnification and numerical aperture of the reduction projection optical system of the exposure machine).
所定の斜入射位置をSA(0.4≦SA≦0.8)としたときにsinφA=NA×SAによって定義される斜入射角φAに対して、前記第2の補助パターンの中心は、前記主パターンの中心からM×((λ/(2×sinφA))+(λ/(NA+sinφA)))離れた位置又はその近傍に配置されていることを特徴とするフォトマスク。 The photomask according to claim 13.
With respect to the oblique incident angle φA defined by sin φA = NA × SA when the predetermined oblique incident position is SA (0.4 ≦ SA ≦ 0.8), the center of the second auxiliary pattern is A photomask arranged at or near a position M × ((λ / (2 × sin φA)) + (λ / (NA + sin φA))) from the center of the main pattern.
前記第2の補助パターンの幅は、前記第1の補助パターンの幅よりも大きいことを特徴とするフォトマスク。 In the photomask of any one of Claims 12-14,
The photomask according to claim 1, wherein a width of the second auxiliary pattern is larger than a width of the first auxiliary pattern.
前記位相シフターは、前記主パターンの中心部に前記第1の遮光部によって囲まれるように配置されていることを特徴とするフォトマスク。 The photomask according to any one of claims 1 to 15,
The photomask according to claim 1, wherein the phase shifter is disposed so as to be surrounded by the first light shielding portion at a center portion of the main pattern.
前記第1の遮光部における前記位相シフターと前記透光部とによって挟まれた部分の寸法は、20nm以上で且つ(0.3×λ/NA)×M以下であることを特徴とするフォトマスク(但し、λは前記露光光の波長であり、M及びNAは露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である)。 The photomask according to claim 16, wherein
A size of a portion sandwiched between the phase shifter and the light transmitting portion in the first light shielding portion is 20 nm or more and (0.3 × λ / NA) × M or less. (Where λ is the wavelength of the exposure light, and M and NA are the reduction magnification and numerical aperture of the reduction projection optical system of the exposure machine).
前記第1の遮光部における前記位相シフターと前記透光部とによって挟まれた部分の寸法は、前記露光光の波長の4分の1以上で且つ(0.3×λ/NA)×M以下であることを特徴とするフォトマスク(但し、λは前記露光光の波長であり、M及びNAは露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である)。 The photomask according to claim 16, wherein
The dimension of the portion sandwiched between the phase shifter and the light transmitting portion in the first light shielding portion is not less than one quarter of the wavelength of the exposure light and not more than (0.3 × λ / NA) × M. (Where λ is the wavelength of the exposure light, and M and NA are the reduction magnification and the numerical aperture of the reduction projection optical system of the exposure machine).
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