JP2009216872A - Exposure photomask - Google Patents
Exposure photomask Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009216872A JP2009216872A JP2008059325A JP2008059325A JP2009216872A JP 2009216872 A JP2009216872 A JP 2009216872A JP 2008059325 A JP2008059325 A JP 2008059325A JP 2008059325 A JP2008059325 A JP 2008059325A JP 2009216872 A JP2009216872 A JP 2009216872A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pattern
- photomask
- light
- exposure
- resolution limit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Abstract
Description
本発明は半導体装置等の製造に用いられる投影露光装置で使用される露光用フォトマスクに関する。 The present invention relates to a photomask for exposure used in a projection exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device or the like.
半導体集積回路の集積度の上昇と共に、半導体基板上に形成されるパターンが微細化している。中でもコンタクト開口のパターンは最も微細なものの1つであり、露光装置の解像限界に応じた寸法に設計され得る。 As the degree of integration of semiconductor integrated circuits increases, the pattern formed on the semiconductor substrate is miniaturized. Among them, the contact opening pattern is one of the finest and can be designed to have a dimension corresponding to the resolution limit of the exposure apparatus.
ちなみに、露光装置の解像限界Rはレイリーの式と呼ばれる次式で与えられる。
R=k1・λ/NA ………(1)
Incidentally, the resolution limit R of the exposure apparatus is given by the following equation called the Rayleigh equation.
R = k 1 · λ / NA (1)
ここでλは露光波長、NAはレンズ開口数、k1は比例係数である。これらのうち、λ及びNAは露光装置で定まる。焦点深度DOFの減少を少なくしつつRの減少を図る上では、NAの増加よりλの低下が有利である。そのため、g線(λ=436nm)からi線(λ=365nm)、さらにはKrFエキシマレーザ(λ=248nm)と露光光源を短波長にした露光装置が開発されている。ちなみに、k1は露光装置だけでなく、レジスト材料の解像性能やリソグラフィプロセスの制御性などによっても変化し、これらプロセス面でも高解像度化のための研究・開発が進められている。 Here, λ is the exposure wavelength, NA is the numerical aperture of the lens, and k 1 is a proportional coefficient. Of these, λ and NA are determined by the exposure apparatus. In order to reduce R while reducing the decrease in focal depth DOF, a decrease in λ is more advantageous than an increase in NA. Therefore, an exposure apparatus has been developed in which the g-line (λ = 436 nm) to i-line (λ = 365 nm), KrF excimer laser (λ = 248 nm), and the exposure light source have a short wavelength. Incidentally, k 1 changes not only by the exposure apparatus but also by the resolution performance of the resist material, the controllability of the lithography process, etc., and research and development for increasing the resolution are also in progress in these processes.
さて、集積回路の製造において、プロセスマージンの確保のため、コンタクト開口のサイズ縮小(例えば10%減程度まで)が求められる場合がある。しかし、元のコンタクト開口が解像限界に応じた大きさに設計されている場合、露光用フォトマスク上でのコンタクト開口のパターンサイズを単純に縮小しても、コンタクト開口を良好に形成することはできない。このような場合、従来は、波長λがより小さい露光装置を用いたり、プロセス変更によりk1ファクターを減少させることで、サイズ縮小の要求に対応している。 Now, in the manufacture of integrated circuits, there is a case where a reduction in the size of the contact opening (for example, down to about 10%) is required to secure a process margin. However, when the original contact opening is designed to have a size corresponding to the resolution limit, the contact opening can be satisfactorily formed even if the contact opening pattern size on the exposure photomask is simply reduced. I can't. In such a case, conventionally, an exposure apparatus having a smaller wavelength λ is used, or the k 1 factor is reduced by changing the process to meet the demand for size reduction.
なお、解像限界を超えた微細加工を可能とする超解像技術も提案され実用化が進められている。そのなかで、露光用フォトマスクに関するものとして、位相シフト法や補助パターン法が知られている。補助パターン法は、光近接効果補正(OPC:Optical Proximity Correction)に関するものであり、主パターンの周辺にこの主パターンの寸法以下の補助パターンを形成して、光近接効果(OPE:Optical Proximity Effect)による主パターンの投影像の変形を補正する。
一般に波長λが短いほど露光装置は高価となる。そのため、コンタクト開口等の微細なパターンを解像限界よりも小さく形成しようとする場合に、短波長化は加工コストが上昇するという問題があった。また、プロセス変更により微細化を図る場合、プロセスの大幅な変更が必要となったり、その条件設定に手間がかかるという問題があった。 In general, the shorter the wavelength λ, the more expensive the exposure apparatus. Therefore, when a fine pattern such as a contact opening is formed to be smaller than the resolution limit, there is a problem that the processing cost increases when the wavelength is shortened. Further, when miniaturization is attempted by changing the process, there has been a problem that a significant change of the process is required or it takes time to set the conditions.
本発明に係る露光用フォトマスクは、透明基板上に遮光膜でパターンが形成され、所定の解像限界を有する投影露光装置にて用いられるものであって、前記パターンが、前記投影露光装置による投影像が前記解像限界に応じた大きさに形成される透光領域である基本パターンと、前記透光領域内の一部を遮光して残りの前記透光領域を複数の部分透光領域に分割する補助パターンとを合成した微細加工パターンを含む。 The photomask for exposure according to the present invention is used in a projection exposure apparatus in which a pattern is formed with a light-shielding film on a transparent substrate and has a predetermined resolution limit, and the pattern depends on the projection exposure apparatus. A basic pattern which is a light-transmitting area formed in a size corresponding to the resolution limit, and a part of the light-transmitting area is shielded, and the remaining light-transmitting areas are divided into a plurality of partial light-transmitting areas. A microfabricated pattern synthesized with an auxiliary pattern to be divided into two.
本発明によれば、露光用フォトマスクのパターンを変更することで、一回り小さなコンタクト開口等の形成が可能となる。これにより、露光装置の短波長化による加工コストの上昇を回避でき、またプロセスの条件変更の作業負荷が軽減される。 According to the present invention, it is possible to form a slightly smaller contact opening or the like by changing the pattern of the exposure photomask. As a result, an increase in processing cost due to the shortening of the wavelength of the exposure apparatus can be avoided, and the work load for changing process conditions can be reduced.
また、補助パターンは基本パターンの内側に配置されるので、基本パターンの外側の他のパターンとの光近接効果が生じにくい。基本パターンの外側に配置されるパターンを考慮したOPCによりマスク設計する場合には負荷の重い演算が必要となり得る。これに対し本発明によれば、外側のパターンについてのレイアウト変更は基本的に不要なので、露光用フォトマスクの設計変更を簡単に行うことができる。 In addition, since the auxiliary pattern is arranged inside the basic pattern, the optical proximity effect with other patterns outside the basic pattern hardly occurs. When designing a mask by OPC in consideration of a pattern arranged outside the basic pattern, a heavy load calculation may be required. On the other hand, according to the present invention, since the layout change for the outer pattern is basically unnecessary, the design change of the exposure photomask can be easily performed.
以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)である露光用フォトマスク(以下、フォトマスク)2について、図面に基づいて説明する。図1は、第1の実施形態に係るフォトマスク2の模式的な部分平面図である。また、図2は、図1のフォトマスク2の設計の基礎となる、従来のフォトマスク6の模式的な部分平面図である。
Hereinafter, an exposure photomask (hereinafter referred to as a photomask) 2 that is an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic partial plan view of a
これらフォトマスク2,6は、石英ガラス等の透明基板上にクロム(Cr)等からなる遮光膜でパターンを形成される。図1には、パターンの一部として、本発明を実施したパターンの例であるコンタクト開口形成用のパターン4が示されており、一方、図2には、従来のコンタクト開口形成用のパターン(基本パターン8)が示されている。
These
フォトマスク2,6は、ステッパ等の投影露光装置にセットされる。投影露光装置は、光源から波長λの光をフォトマスク2,6に照射し、レンズ等からなる光学系によりフォトマスク2,6の透過光の像を半導体基板等の被露光対象物に形成し、被露光対象物の表面に塗布したフォトレジストを露光する。
The
露光後、現像処理することで、フォトレジストは露光パターンに応じたパターンに加工される。このパターニングされたフォトレジストをマスクとしてエッチングやイオン注入が行われる。例えば、コンタクト開口は、フォトレジストをエッチングマスクに用いて層間絶縁膜等をエッチング除去して形成される。本実施形態ではポジタイプのフォトレジストを用いる場合に対応し、基本的に、フォトレジストに開口を形成する部分に対応してフォトマスクの透光領域が設けられる。 By developing after exposure, the photoresist is processed into a pattern corresponding to the exposure pattern. Etching and ion implantation are performed using the patterned photoresist as a mask. For example, the contact opening is formed by etching away an interlayer insulating film or the like using a photoresist as an etching mask. This embodiment corresponds to the case where a positive type photoresist is used, and basically a light-transmitting region of a photomask is provided corresponding to a portion where an opening is formed in the photoresist.
図2に示す従来から用いられているパターン8は、解像限界に応じた大きさの投影像をフォトレジスト上に形成する透光領域である。通常、コンタクト開口は矩形に設計される。パターン8は矩形の一例として縦横がほぼ等しい、すなわち概ね正方形のコンタクト開口を形成する場合のパターンを示している。ちなみに、この場合、パターン8をフォトレジスト表面(投影露光装置の像面)に投影した矩形の辺の長さが解像限界に応じた大きさとなるように設計されている。よって、例えば、1/5に縮小投影するステッパで用いるフォトマスクに形成されるパターン8の矩形の辺の大きさは解像限界の5倍に応じた値を有する。
A conventionally used
図1に示すパターン4は、基本パターン8が形成する透光領域内に補助パターン10を加えたものである。補助パターン10は、基本パターン8の中心軸12v,12hに沿って配置された帯状の遮光領域14v,14hであり、遮光領域14v,14hは互いに交差して十字型を形成する。この十字型の補助パターン10は、基本パターン8の透光領域の一部を遮光し、残りの透光領域を4つの部分透光領域16-1〜16-4に分割する。
A
なお、図1において、中心軸12vは基本パターン8の上下の辺の中点を通る垂直の点線であり、中心軸12hは、基本パターン8の左右の辺の中点を通る水平の点線である。
In FIG. 1, the
遮光領域14v,14hの幅(帯の太さ)は、図1において水平方向又は垂直方向に隣り合う部分透光領域16の投影像同士が光近接効果を生じるように設定される。
The widths (band widths) of the
図3は、フォトマスク2をセットされた投影露光装置が形成し得るパターン4の投影像20の模式図である。図3には、比較のために、フォトマスク2上のパターン4を投影露光装置の倍率に応じてスケーリングしたパターン4iと、従来の基本パターン8の投影像22とを点線で表示している。
FIG. 3 is a schematic diagram of the projected
投影像20内の光強度は、各部分透光領域16内の領域20sにてピークを形成する。図3において垂直方向又は水平方向に隣り合う領域20s相互間に位置する領域20mは、パターン4の遮光領域に対応する領域であるが、その両側の部分透光領域16を透過した光の近接効果によって光強度を有する。その光強度は、基本的に、両側の部分透光領域16のピークよりも低く、また、それらピーク位置を結ぶ直線Lから遠ざかるにつれ更に弱くなる。よって、フォトレジストが感光する閾値Ex以上の光強度であることを基準として定めた投影像20の輪郭は、領域20mにて投影像22よりも内側に後退する。
The light intensity in the
図4は、パターン4の対角線A−Aに沿った投影像20の光強度分布30の概念図である。同図において、横軸が対角線に沿った位置、縦軸が光強度を表す。また、同図には比較のため、投影像22の対角線A−Aに沿った光強度分布32を点線で示している。部分透光領域16-1,16-3に対応して生じるピーク34-1,34-2の高さは、パターン4と従来のパターン8との透過光量の差に応じて、光強度分布32のピークよりも低く、また、基本的に光強度分布30は全体として光強度分布32よりも低くなる。その結果、閾値Ex以上の光強度を有する投影像20の大きさは、対角線方向に関しても投影像22より小さくなり得る。
FIG. 4 is a conceptual diagram of the
以上説明したように、実施形態に係るフォトマスク2のパターン4は、基本パターン8に応じた形状で、かつ基本パターン8が形成する投影像22よりも一回り小さい投影像20を形成することができる。この投影像20によりフォトレジストをパターニングして形成したエッチングマスクを用いることにより、解像限界に応じた投影像22を用いた場合よりも小さいコンタクト開口を好適な形状に形成することが可能となる。
As described above, the
なお、図3に示すように、投影像20の中心部、すなわち遮光領域14v,14hの交差部分に対応する領域20wは、光強度のピーク位置に対応する各領域20sから遠くなるため、当該領域20wにて光強度は極小となり得る。そのため、領域20wの光強度が閾値Ex未満となり、現像時に当該領域のフォトレジストが溶解されない場合もあり得る。しかし、その場合でも、微小な領域20wのフォトレジストはその周囲のフォトレジストが溶解除去される際に剥離して除去することが可能である。
As shown in FIG. 3, the central portion of the
一方、この点に関して、パターン4に代えて他のパターンを備えたフォトマスク40を用いることもできる。図5は、本発明の第2の実施形態であるフォトマスク40の模式的な部分平面図である。このフォトマスク40は、パターン4に代えて、コンタクト開口形成用の他のパターン42を有する。図5において第1の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付している。パターン42において基本パターン8内に配置された補助パターン44は、上述の中心軸12v,12hに沿った帯状の遮光領域14v,14hのうち、それらの交差部分以外であり、交差部分は透光領域(部分透光領域16-5)とされる。この構成によれば、投影像20の中心部の光強度を閾値Ex以上に上げて、当該部分のフォトレジストを現像にて溶解除去することが可能となる。
On the other hand, in this regard, a
ちなみに、パターン42では、補助パターン44により、5つの部分透光領域16-1〜16-5が形成される。補助パターンは、部分透光領域がさらに多く形成されるように配置することも可能である。例えば、基本パターン8を構成する矩形の一片が解像限界よりも大きな寸法を有する場合には、当該辺に沿った方向に3個以上の部分透光領域が形成されるように補助パターンを配置してもよい。
Incidentally, in the
なお、本発明に係る露光用フォトマスクは、被露光対象物が半導体基板であるか否かには関わらずに適用され、例えば、液晶パネルなどの回路基板の作成に用いる露光用フォトマスクに適用することもできる。 The exposure photomask according to the present invention is applied regardless of whether or not the object to be exposed is a semiconductor substrate. For example, the exposure photomask is used for producing a circuit substrate such as a liquid crystal panel. You can also
2,40 フォトマスク、4,42 パターン、8 基本パターン、10,44 補助パターン、14v,14h 遮光領域、16 部分遮光領域、20,22 投影像。 2,40 photomasks, 4,42 patterns, 8 basic patterns, 10,44 auxiliary patterns, 14v, 14h light shielding area, 16 partial light shielding areas, 20, 22 projection images.
Claims (4)
前記パターンは、前記投影露光装置による投影像が前記解像限界に応じた大きさに形成される透光領域である基本パターンと、前記透光領域内の一部を遮光して残りの前記透光領域を複数の部分透光領域に分割する補助パターンとを合成した微細加工パターンを含むこと、を特徴とする露光用フォトマスク。 In a photomask for exposure used in a projection exposure apparatus in which a pattern is formed with a light shielding film on a transparent substrate and has a predetermined resolution limit,
The pattern includes a basic pattern, which is a translucent area in which a projection image by the projection exposure apparatus is formed in a size corresponding to the resolution limit, and a part of the translucent area is shielded and the remaining translucent area. A photomask for exposure, comprising a microfabricated pattern obtained by synthesizing an auxiliary pattern for dividing a light region into a plurality of partially light-transmitting regions.
前記補助パターンは、互いに隣接する前記部分透光領域の間にて光近接効果が生じるように形成されていること、を特徴とする露光用フォトマスク。 In the photomask for exposure according to claim 1,
The photomask for exposure according to claim 1, wherein the auxiliary pattern is formed so as to produce a light proximity effect between the partially transparent regions adjacent to each other.
前記基本パターンは、互いに直交する第1の辺及び第2の辺に沿った大きさがそれぞれ前記投影像にて前記解像限界に応じた大きさとなる矩形であり、
前記補助パターンは、前記第1の辺及びその対辺それぞれの中点を通る第1中心軸と、前記第2の辺及びその対辺それぞれの中点を通る第2中心軸とに沿って配置された十字型のパターンであること、
を特徴とする露光用フォトマスク。 In the photomask for exposure according to claim 1 or 2,
The basic pattern is a rectangle whose size along the first side and the second side orthogonal to each other is a size corresponding to the resolution limit in the projection image,
The auxiliary pattern is disposed along a first central axis that passes through a midpoint of each of the first side and its opposite side, and a second central axis that passes through a midpoint of each of the second side and its opposite side. Be a cross-shaped pattern,
A photomask for exposure.
前記第1中心軸に沿った帯状領域及び前記第2中心軸に沿った帯状領域のうち、当該両帯状領域の交差部分以外が前記補助パターンとされ、前記交差部分は透光領域とされること、を特徴とする露光用フォトマスク。 In the photomask for exposure according to claim 3,
Of the band-like region along the first central axis and the band-like region along the second central axis, the portions other than the intersection of the two belt-like regions are used as the auxiliary pattern, and the intersection is a light-transmitting region. The photomask for exposure characterized by these.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008059325A JP2009216872A (en) | 2008-03-10 | 2008-03-10 | Exposure photomask |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008059325A JP2009216872A (en) | 2008-03-10 | 2008-03-10 | Exposure photomask |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009216872A true JP2009216872A (en) | 2009-09-24 |
Family
ID=41188820
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008059325A Pending JP2009216872A (en) | 2008-03-10 | 2008-03-10 | Exposure photomask |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009216872A (en) |
-
2008
- 2008-03-10 JP JP2008059325A patent/JP2009216872A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7131102B2 (en) | Full sized scattering bar alt-PSM technique for IC manufacturing in sub-resolution era | |
JP4329002B2 (en) | Method for correcting proximity effects in a tri-tone attenuated phase shift mask | |
JP4504622B2 (en) | Lithographic method for manufacturing a device | |
EP1241523A1 (en) | Photomask, method of producing photomask, and method of making pattern using photomask | |
JPH10133356A (en) | Photomask and pattern formation | |
US8715893B2 (en) | Masks for use in lithography including image reversal assist features, lithography systems including such masks, and methods of forming such masks | |
JP2006221078A (en) | Photomask, method for producing mask pattern, and method for forming pattern of semiconductor device | |
JP2009058877A (en) | Photomask and method for forming pattern using the same | |
JP2004514171A (en) | Photolithography mask | |
JP5106747B2 (en) | PATTERN FORMING METHOD, SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD, AND EXPOSURE MASK SET | |
US20110191728A1 (en) | Integrated circuit having line end created through use of mask that controls line end shortening and corner rounding arising from proximity effects | |
JP2008116862A (en) | Photomask | |
JP3126649B2 (en) | Method of manufacturing phase shift mask | |
JP7080070B2 (en) | Manufacturing method of photomask and display device | |
JP2003077797A (en) | Manufacturing method for semiconductor integrated circuit device | |
JP4197540B2 (en) | Photomask, method for producing the same, and pattern forming method using the photomask | |
US20050175907A1 (en) | Photo mask including scattering bars and method of manufacturing the same | |
KR101742358B1 (en) | Method for manufacturing photomask, photomask and pattern transfer method | |
US6849393B2 (en) | Phase shifting lithographic process | |
JP2923905B2 (en) | Photo mask | |
JP2009053575A (en) | Photomask and method for forming pattern using the same | |
JP2009216872A (en) | Exposure photomask | |
US7829246B2 (en) | Method of forming pattern | |
JP4784220B2 (en) | Phase shift mask | |
JPH08254813A (en) | Phase shift mask and production of semiconductor device using that |