JP2009237339A - Photomask and method for manufacturing semiconductor device using the photomask - Google Patents

Photomask and method for manufacturing semiconductor device using the photomask Download PDF

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photomask and a method for manufacturing a semiconductor device capable of suppressing a difference in exposure amounts at a boundary between a circuit pattern area and a multiple exposure area when performing a step exposure. <P>SOLUTION: A photomask 1 has a circuit pattern forming area 13 in the central part of a mask substrate 11, and a repetitive pattern in a first area part 15a facing each side of the mask substrate 11 and in a second area parts 15b facing each of the four corners. When using an exposure device with a numerical aperture being NA, a light source wavelength being λ, the incidence angle of exposure light entering the photomask being θ, and the coherence factor being σ, the repetitive pattern satisfies the relationship: T/(1+T)<(a)<2T/(1+T) and p=λ/(1+σ)NA wherein T represents transmissivity or reflectivity of the pattern forming film, and (a) represents the proportion of a pattern space s to a pattern pitch p. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置を製造するためのリソグラフィ工程で用いられるフォトマスクおよびそのフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a photomask used in a lithography process for manufacturing a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device using the photomask.

近年、半導体装置、例えば大規模集積回路装置においては、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。そのため、大規模集積回路装置の製造においては、より微細な回路パターンの投影露光を行うために、近年、透光性マスク基板上に半透光膜(ハーフトーン膜)を形成し、透光性マスク基板中央部の回路パターン形成領域における半透光膜を選択的に除去して回路パターンを設け、半透光膜を通過する光の位相を、回路パターン(透光部)を通過する光の位相に対して実質的に反転する関係になるようにしたハーフトーン型位相シフトマスクが用いられている。   In recent years, in semiconductor devices, for example, large-scale integrated circuit devices, miniaturization of circuit patterns has become increasingly necessary for high integration. Therefore, in the manufacture of large-scale integrated circuit devices, in order to perform projection exposure of finer circuit patterns, a semi-transparent film (half-tone film) has recently been formed on a translucent mask substrate. A circuit pattern is provided by selectively removing the semi-transparent film in the circuit pattern formation region in the central part of the mask substrate, and the phase of the light passing through the semi-transparent film is changed to that of the light passing through the circuit pattern (translucent part). A halftone phase shift mask is used which has a relationship that is substantially inverted with respect to the phase.

ハーフトーン型位相シフトマスクでは、透光部と半透光膜との境界部近傍を通過して回折により回り込んだ光が互いに打ち消しあい、境界部のコントラストを良好に保持することができる。   In the halftone phase shift mask, the light that passes through the vicinity of the boundary between the translucent part and the semi-transparent film and wraps around by the diffraction cancels each other, and the contrast of the boundary can be maintained well.

一方、ハーフトーン型位相シフトマスクを用いて、ウェハ上に回路パターンを転写する場合、ステップアンドリピート方式と呼ばれる露光方式が用いられている。このステップアンドリピ−ト方式は、ウェハを逐次移動(ステップ)しながら、ウェハ上に回路パターンを繰り返し(リピート)ショットしていく方法である。   On the other hand, when a circuit pattern is transferred onto a wafer using a halftone phase shift mask, an exposure method called a step-and-repeat method is used. This step-and-repeat method is a method of repeatedly (repeat) shots of a circuit pattern on a wafer while sequentially moving (stepping) the wafer.

このステップアンドリピート方式で露光を行う場合、一般に、回路パターン形成領域外周の周辺領域のうち、回路パターン形成領域に隣接する隣接領域も露光される。従って、ウェハ上において隣接したショット領域のうち、隣接領域同士が重なり合う領域(以下、多重露光領域と称す)が生じる。   When exposure is performed by this step-and-repeat method, generally, an adjacent region adjacent to the circuit pattern formation region is also exposed in the peripheral region on the outer periphery of the circuit pattern formation region. Accordingly, among adjacent shot areas on the wafer, an area where adjacent areas overlap (hereinafter referred to as a multiple exposure area) is generated.

この多重露光領域では、半透光膜を透過した露光光により複数回露光されるため、1回の露光では実質的に露光に寄与しない露光量であっても、露光量が加算されて露光に寄与する量に達してしまう場合がある。その結果、本来は形成すべきでない部分に不要なパターンが形成されることになり、パターン欠陥が発生してしまうという問題がある。   In this multiple exposure area, exposure is performed a plurality of times with exposure light transmitted through the semi-transparent film, so even if the exposure amount does not substantially contribute to exposure in one exposure, the exposure amount is added to the exposure. The amount that contributes may be reached. As a result, there is a problem that an unnecessary pattern is formed in a portion that should not be formed and a pattern defect occurs.

そこで、回路パターン形成領域外周の周辺領域のうちの多重露光領域を形成する、隣接領域に光を透過させないような微細な繰り返しパターン、具体的には透過光の振幅が0となるような解像限界以下の微細な繰り返しパターンを周期的に配置することによって、隣接領域に暗部を形成し、不要なパターンの発生を抑える方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   Therefore, a fine repetitive pattern that forms a multiple exposure region in the peripheral region of the outer periphery of the circuit pattern formation region and does not transmit light to the adjacent region, specifically, a resolution in which the amplitude of transmitted light is zero A method has been proposed in which a dark portion is formed in an adjacent region by periodically arranging minute repetitive patterns below the limit to suppress the generation of unnecessary patterns (for example, see Patent Document 1).

しかし、この方法では、露光した際、半透光膜により光が透過する回路パターン領域に対し、隣接領域では光が全く透過しないため、半透光膜により光が透過する回路パターン領域と隣接領域との境界部の露光量の差が極端に大きくなり、回路パターン領域に対し隣接領域からの影響により、回路パターンの解像度が低下する恐れがあるという問題がある。
特開平7−253651
However, in this method, when exposed, the circuit pattern region where light is transmitted by the semi-transparent film does not transmit light at all in the adjacent region. Therefore, the circuit pattern region and adjacent region where light is transmitted by the semi-transparent film. There is a problem that the difference in the exposure amount at the boundary between and the circuit pattern area becomes extremely large, and the circuit pattern resolution may be lowered due to the influence of the adjacent area on the circuit pattern area.
JP-A-7-253651

本発明は、上記の問題に鑑みなされたもので、露光の際、回路パターン領域とその外周の多重露光領域を形成する隣接領域との境界部の露光量の差を抑えることが可能なフォトマスク及びそのフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and a photomask capable of suppressing a difference in exposure amount at a boundary portion between a circuit pattern region and an adjacent region forming a multi-exposure region on the outer periphery thereof at the time of exposure. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device using the photomask.

上記目的を達成するために、本発明の一態様によるパターン転写方法は、フォトマスクに形成された回路パターンを投影露光し、ウェハ上に前記回路パターンを転写する半導体装置を製造する方法であって、前記フォトマスクは主面がパターン形成膜で覆われた平面矩形状のマスク基板と、前記マスク基板の中央部の回路パターン形成領域における前記パターン形成膜に設けられた回路パターンと、前記回路パターン形成領域の外周に、かつ回路パターンの露光の際に前記ウェハ上に多重露光領域を形成する繰り返しパターンとを有し、前記パターン形成膜の透過率、または反射率をT、前記繰り返しパターンのパターンピッチpに対するパターンスペースの割合をaとし、開口数NA、光源波長λ、前記フォトマスクに入射する前記露光光の入射角をθ、コヒーレンスファクタがσの露光装置を用いるとき、
前記繰り返しパターンは、
T/(1+T)<a<2T/(1+T)及び、
p<λ/(1+σ)NA
なる関係を同時に満たすことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a pattern transfer method according to an aspect of the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device by projecting and exposing a circuit pattern formed on a photomask and transferring the circuit pattern onto a wafer. The photomask has a planar rectangular mask substrate whose main surface is covered with a pattern formation film, a circuit pattern provided on the pattern formation film in a circuit pattern formation region in the center of the mask substrate, and the circuit pattern A repetitive pattern for forming a multiple exposure region on the wafer at the time of exposure of the circuit pattern on the outer periphery of the formation region, the transmittance or reflectance of the pattern forming film is T, and the pattern of the repetitive pattern The ratio of the pattern space to the pitch p is a, the numerical aperture NA, the light source wavelength λ, and the exposure light incident on the photomask The incident angle theta, when the coherence factor is used exposure apparatus sigma,
The repeating pattern is
T / (1 + T) <a <2T / (1 + T) and
p <λ / (1 + σ) NA
It is characterized by satisfying the following relationship simultaneously.

また、本発明の一態様によるフォトマスクは、主面が半透光膜、または吸収膜で覆われ、中央部に設けられた回路パターン形成領域と前記回路パターン形成領域の外周に隣接する領域とを有する平面矩形状のマスク基板と、前記回路パターン形成領域における前記半透光膜、または吸収膜に設けられた回路パターンと、繰り返しパターンとを有し、
前記半透光膜の透過率、または反射率をT、前記繰り返しパターンのパターンピッチpに対するパターンスペースの割合をaとし、開口数NA、光源波長λ、前記マスク基板に入射する前記露光光の入射角をθ、コヒーレンスファクタがσの露光装置を用いるとき、
前記繰り返しパターンは、
T/(1+T)<a<2T/(1+T)及び、
p<λ/(1+σ)NA
なる関係を同時に満たすことを特徴とする。
In addition, a photomask according to one embodiment of the present invention includes a circuit pattern formation region having a main surface covered with a semi-transparent film or an absorption film, a central portion, and a region adjacent to the outer periphery of the circuit pattern formation region. A planar rectangular mask substrate, a circuit pattern provided in the semi-transparent film or absorption film in the circuit pattern formation region, and a repeating pattern,
The transmissivity or reflectance of the semi-transparent film is T, the ratio of the pattern space to the pattern pitch p of the repetitive pattern is a, the numerical aperture NA, the light source wavelength λ, and the exposure light incident on the mask substrate. When using an exposure apparatus with an angle θ and a coherence factor σ,
The repeating pattern is
T / (1 + T) <a <2T / (1 + T) and
p <λ / (1 + σ) NA
It is characterized by satisfying the following relationship simultaneously.

本発明によれば、露光の際、回路パターン領域とその外周の多重露光領域を形成する隣接領域との境界部の露光量の差を抑えることが可能なフォトマスク及びそのフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, at the time of exposure, a photomask capable of suppressing a difference in exposure amount at a boundary portion between a circuit pattern region and an adjacent region forming an outer peripheral multiple exposure region, and a semiconductor using the photomask An apparatus manufacturing method can be provided.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの平面図、図2は図1のA−A’に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図、図3は多重露光領域を形成する隣接領域における第一及び第二の繰り返しパターンの拡大断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view of a halftone phase shift mask according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. It is an expanded sectional view of the 1st and 2nd repetitive pattern in the adjacent field which forms a multiple exposure field.

図1乃至図3に示すように、本実施形態のハーフトーン型位相シフトマスク1では、マスク基板11を有する。マスク基板11は、透光性のガラス基板が使用され、四角形の平面形状を有する。このマスク基板11の主面には、半透光膜(ハーフトーン膜)12が設けられている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the halftone phase shift mask 1 of this embodiment includes a mask substrate 11. The mask substrate 11 is a translucent glass substrate and has a square planar shape. A semitranslucent film (halftone film) 12 is provided on the main surface of the mask substrate 11.

また、このマスク基板11には、回路パターン形成領域13、及び周辺領域14が設けられている。ここでは、回路パターン形成領域13は、マスク基板11の中央部に設けられ、ウェハ上に転写する後述の微細な回路パターン20を形成するための領域で、かつ回路パターン20全体を近接して取り囲む外郭を表す。   Further, the mask substrate 11 is provided with a circuit pattern forming region 13 and a peripheral region 14. Here, the circuit pattern formation region 13 is provided in the central portion of the mask substrate 11 and is a region for forming a fine circuit pattern 20 (described later) to be transferred onto the wafer, and surrounds the entire circuit pattern 20 in close proximity. Represents the outline.

周辺領域14は、回路パターン形成領域13の外周周辺に設けられている。この周辺領域14のうち、回路パターン形成領域13と隣接する隣接領域15は、ウェハ上に回路パターン20を転写する際、露光光が照射され、ウェハ上において多重露光領域を形成する。以下、この隣接領域15を多重露光形成領域とも言う。   The peripheral region 14 is provided around the outer periphery of the circuit pattern formation region 13. Of the peripheral region 14, the adjacent region 15 adjacent to the circuit pattern forming region 13 is irradiated with exposure light when the circuit pattern 20 is transferred onto the wafer, thereby forming a multiple exposure region on the wafer. Hereinafter, the adjacent region 15 is also referred to as a multiple exposure formation region.

そして、このマスク基板11の中央部の回路パターン形成領域13には、回路パターン20が設けられている。回路パターン20は、半透光膜12の一部を選択的に除去することにより、実質的に露光に寄与する強度の光を透過させるような開口部から構成されている。   A circuit pattern 20 is provided in the circuit pattern formation region 13 at the center of the mask substrate 11. The circuit pattern 20 is composed of an opening that allows light of an intensity that substantially contributes to exposure to pass through by selectively removing a part of the semi-transparent film 12.

ここで、回路パターン20とは、実際にウェハ上に転写を行う主回路パターン20aと、その主回路パターン20aに隣接して配置され、ウェハ上に転写される主回路パターン20aの解像度を向上させるために設けられた補助パターン20bの両方を含むものとする。   Here, the circuit pattern 20 improves the resolution of the main circuit pattern 20a that is actually transferred onto the wafer and the main circuit pattern 20a that is disposed adjacent to the main circuit pattern 20a and transferred onto the wafer. Therefore, both auxiliary patterns 20b provided for this purpose are included.

この主回路パターン20a及び補助パターン20bは、具体的には、ライン形状を有する。 Specifically, the main circuit pattern 20a and the auxiliary pattern 20b have a line shape.

また、周辺領域14の外周縁部分における半透光膜12上には、遮光膜17が設けられている。この遮光膜17は、例えばCr膜で構成されている。   Further, a light shielding film 17 is provided on the semi-transparent film 12 in the outer peripheral edge portion of the peripheral region 14. The light shielding film 17 is made of, for example, a Cr film.

また、周辺領域14のうち、隣接領域15には、所定の周期を有する微細な第一の繰り返しパターン21と、この第一の繰り返しパターンと異なる周期の第二の繰り返しパターン22とが配置されている。   In addition, in the peripheral region 14, the adjacent region 15 includes a fine first repetitive pattern 21 having a predetermined period and a second repetitive pattern 22 having a period different from the first repetitive pattern. Yes.

第一の繰り返しパターン21は、隣接領域15のうち、マスク基板11の各辺に対向する第1領域部分15aにそれぞれ配置されている。また、第二の繰り返しパターン22は、隣接領域15のうち、マスク基板11の4つの角部に対向する角部の第2領域部分15bにそれぞれ配置されている。   The first repetitive pattern 21 is arranged in each of the first region portions 15 a facing each side of the mask substrate 11 in the adjacent region 15. In addition, the second repetitive pattern 22 is arranged in each of the second region portions 15 b at the corners facing the four corners of the mask substrate 11 in the adjacent region 15.

この第一の繰り返しパターン21及び第二の繰り返しパターン22は、半透明膜12の一部を選択的に除去することにより構成され、ここでは、ライン形状に形成され、いずれもA−A’線に沿って配置されている。   The first repetitive pattern 21 and the second repetitive pattern 22 are configured by selectively removing a part of the semitransparent film 12, and are formed in a line shape here, both of which are AA ′ lines. Are arranged along.

そして、このように構成されたハーフトーン型位相シフトマスク1を用いてステップ露光を行った場合、図4に示すように、隣接領域15によりウェハ上に多重露光領域が形成される。   When step exposure is performed using the halftone phase shift mask 1 configured as described above, a multiple exposure region is formed on the wafer by the adjacent region 15 as shown in FIG.

図4は、ウェハ上の多重露光領域を示している。図4(a)は、ウェハ上に隣接して2回の転写を行った場合を想定したもので、図4(b)はウェハ上に隣接して4回の転写を行った場合を想定したものである。   FIG. 4 shows the multiple exposure area on the wafer. FIG. 4A assumes the case where the transfer is performed twice adjacent to the wafer, and FIG. 4B assumes the case where the transfer is performed four times adjacent to the wafer. Is.

図4(a)に示すように、ウェハ上に隣接して2回の転写を行った場合には、1回目の第一ショット領域30における第一隣接領域15−1と、2回目の第二ショット領域31における第二隣接領域15−2とが重なり、2重に露光されてしまう2重露光領域34が形成されてしまう。また、図4(b)に示すように、ウェハ上に隣接して4回の転写を行った場合、隣接した第一及び第二ショット領域30、31、第一及び第三ショット領域30、32、第二及び第四ショット領域31、33、第三及び第四ショット領域32、33の2ショット領域が重なる部分には、2重露光領域34、隣接した第一乃至第四ショット領域30〜33の4ショット領域が重なる部分には、4重に露光されてしまう4重露光領域35が形成されてしまう。   As shown in FIG. 4A, when the transfer is performed twice adjacently on the wafer, the first adjacent area 15-1 in the first first shot area 30 and the second second time are transferred. A double exposure region 34 that overlaps with the second adjacent region 15-2 in the shot region 31 and is exposed twice is formed. Further, as shown in FIG. 4B, when four times of transfer are performed adjacent to each other on the wafer, the adjacent first and second shot regions 30, 31, first and third shot regions 30, 32 are adjacent. The second and fourth shot regions 31, 33 and the third and fourth shot regions 32, 33 overlap each other in a double exposure region 34, adjacent first to fourth shot regions 30-33. In a portion where the four shot areas overlap, a quadruple exposure area 35 that is exposed four times is formed.

隣接領域15においては、透過率の低い半透光膜12を透過した露光光であっても、2重露光領域34や4重露光領域35のような多重露光領域34、35では複数回露光されるため、実質的に露光に寄与する強度に達する露光が行われる場合が生じる。その結果、本来は形成すべきでない多重露光領域34、35に不必要なパターンが形成されてしまう。   In the adjacent region 15, even the exposure light transmitted through the semi-transparent film 12 having low transmittance is exposed multiple times in the multiple exposure regions 34 and 35 such as the double exposure region 34 and the quadruple exposure region 35. For this reason, exposure may be performed that reaches an intensity that substantially contributes to exposure. As a result, unnecessary patterns are formed in the multiple exposure regions 34 and 35 that should not be formed.

一方、多重露光領域34、35を形成する、隣接領域15の部分に光を透過させないような暗部を形成すると、ウェハ上において、回路パターン領域と多重露光領域との境界部の露光量の差が極めて大きくなり、回路パターンの解像度に悪影響を及ぼす恐れがある。   On the other hand, if a dark part that does not transmit light is formed in the adjacent region 15 that forms the multiple exposure regions 34 and 35, the difference in exposure amount at the boundary between the circuit pattern region and the multiple exposure region on the wafer It becomes very large and may adversely affect the resolution of the circuit pattern.

従って、多重露光領域を形成する隣接領域15の透過光を所定の強度に調整、即ち回路パターン形成領域13と隣接領域15との境界部の露光量の差を小さくすることが必要である。   Therefore, it is necessary to adjust the transmitted light of the adjacent region 15 forming the multiple exposure region to a predetermined intensity, that is, to reduce the difference in the exposure amount at the boundary between the circuit pattern forming region 13 and the adjacent region 15.

そのためには、上記第一及び第二の繰り返しパターン21、22は、0次回折光の強度を弱めるとともに、1次回折光が投影レンズに入り結像しないように構成する必要がある。具体的には、第一の繰り返しパターン21は、露光の際に、この繰り返しパターン21の透過率が半透光膜12の透過率よりも低く、かつ0よりも大きくなるように構成する。一方、第二の繰り返しパターン22は、その透過率が半透光膜12の透過率の1/2よりも低く、かつ0よりも大きくなるように構成する必要がある。   For this purpose, the first and second repetitive patterns 21 and 22 need to be configured so as to weaken the intensity of the 0th-order diffracted light and prevent the 1st-order diffracted light from entering the projection lens and forming an image. Specifically, the first repetitive pattern 21 is configured such that the transmittance of the repetitive pattern 21 is lower than the transmissivity of the semi-transmissive film 12 and larger than 0 at the time of exposure. On the other hand, the second repeating pattern 22 needs to be configured such that the transmittance is lower than ½ of the transmittance of the semi-transparent film 12 and larger than 0.

以下、上記のように、第一の繰り返しパターン21及び第二の繰り返しパターン22を、露光の際に、これらの繰り返しパターン21、22を透過する0次回折光の強度を弱め、1次回析光が投影レンズに入り結像しないように構成するための設計条件について説明する。   Hereinafter, as described above, when the first repetitive pattern 21 and the second repetitive pattern 22 are exposed, the intensity of the 0th-order diffracted light transmitted through the repetitive patterns 21 and 22 is reduced, and the first-order analysis light is transmitted. A description will be given of design conditions for configuring the projector lens so as not to form an image.

まず、第一の繰り返しパターン21及び第二の繰り返しパターン22における半透光膜12のパターンピッチをpとし、パターンとパターンの間のスペースをsとして、パターンピッチpに対するパターンスペースsの割合(デューティー比とも言う)aを
a=s/p ・・・・・(1)
と定義する。そして、半透光膜の透過率T[%]とすると、第一の繰り返しパターン21及び第二の繰り返しパターン22を透過する0次回折光の振幅A0は、次の式で表すことができる。
First, the pattern pitch of the semi-transparent film 12 in the first repetitive pattern 21 and the second repetitive pattern 22 is p, the space between patterns is s, and the ratio of the pattern space s to the pattern pitch p (duty A) a = s / p (1)
It is defined as When the transmissivity T [%] of the semi-transparent film is used, the amplitude A0 of the 0th-order diffracted light transmitted through the first repetitive pattern 21 and the second repetitive pattern 22 can be expressed by the following equation.

=a(1+T)−T ・・・・・(2)
ここで、0次回折光は、繰り返しパターン21、22のデューティー比aで強度が変わるので、第一の繰り返しパターン21では、半透光膜12の透過率Tよりも小さく、かつ透過率Tが0の暗部を形成しないような回折効率にする。また、第二の繰り返しパターン22では、半透光膜12の透過率Tの1/2よりも小さく、かつ透過率Tが0の暗部を形成しないような回折効率にする。
A 0 = a (1 + T) −T (2)
Here, since the intensity of the 0th-order diffracted light changes depending on the duty ratio a of the repeated patterns 21 and 22, the first repeated pattern 21 is smaller than the transmittance T of the semi-transparent film 12 and the transmittance T is 0. The diffraction efficiency is set so as not to form the dark part of the film. Further, in the second repeated pattern 22, the diffraction efficiency is set so as not to form a dark portion having a transmittance T that is smaller than ½ of the transmittance T of the semi-transmissive film 12.

0次回折光が、半透光膜12の透過率より小さくなる条件は、上記式(2)から、第一の繰り返しパターン21では、次式(3)に示すように、また、第二の繰り返しパターン22では、次式(4)に示すように、
0<a(1+T)−T<T ・・・・・(3)
0<a(1+T)−T<T/2 ・・・・・(4)
である。これより、第一の繰り返しパターン21では、次式(5)に示すように、また、第二の繰り返しパターン22では、次式(6)に示すように、
T/(1+T)<a<2T/(1+T) ・・・・・(5)
T/(1+T)<a<3T/2(1+T) ・・・・・(6)
となる。
The condition that the 0th-order diffracted light is smaller than the transmissivity of the semi-transparent film 12 is that from the above equation (2), in the first repetitive pattern 21, as shown in the following equation (3), the second repetitive pattern 21 In pattern 22, as shown in the following equation (4),
0 <a (1 + T) −T <T (3)
0 <a (1 + T) −T <T / 2 (4)
It is. Thus, in the first repeating pattern 21, as shown in the following formula (5), and in the second repeating pattern 22, as shown in the following formula (6),
T / (1 + T) <a <2T / (1 + T) (5)
T / (1 + T) <a <3T / 2 (1 + T) (6)
It becomes.

ここで、強度透過率6%の半透光膜12を用いるとすると透過率Tは、
T=(0.06)1/2=0.2449 ・・・・・(7)
となり、式(7)の値を上記式(5)及び(6)に代入すると、第一の繰り返しパターン21では、0.1967<a<0.3935となり、第二の繰り返しパターン22では、0.1967<a<0.2951となる。
Here, if the semi-transparent film 12 having an intensity transmittance of 6% is used, the transmittance T is
T = (0.06) 1/2 = 0.2449 (7)
When the value of equation (7) is substituted into the above equations (5) and (6), 0.1967 <a <0.3935 is obtained in the first repetitive pattern 21, and 0 in the second repetitive pattern 22. 1967 <a <0.2951.

次に、第一の繰り返しパターン21及び第二の繰り返しパターン22を、露光の際に、1次回析光が投影レンズに入り結像しないように構成するための設計条件について説明する。   Next, design conditions for configuring the first repetitive pattern 21 and the second repetitive pattern 22 so that the primary analysis light enters the projection lens and does not form an image at the time of exposure will be described.

開口数NA、光源波長λ、光軸から最も外れた光源部位より発せられた露光光がハーフトーン型位相シフトマスクに入射する入射角をθとするとき、sinθ/NAで定義される値がσ(コヒーレンスファクター)の露光装置を仮定すると、1次回折光は、以下の式の条件を満たす時に投影レンズに入らなくなる。   When the incident angle at which the exposure light emitted from the light source part farthest from the numerical aperture NA, the light source wavelength λ, and the optical axis is incident on the halftone phase shift mask is θ, the value defined by sin θ / NA is σ Assuming a (coherence factor) exposure apparatus, the first-order diffracted light does not enter the projection lens when the following condition is satisfied.

p<λ/(1+σ)NA ・・・・・(8)
従って、第一の繰り返しパターン21は、上述の式(5)と式(8)を同時に満足し、第二の繰り返しパターン22は、上述の式(6)と式(8)を同時に満たすように、第一及び第二の繰り返しパターン21、22のs、p、Tを決定すればよい。
p <λ / (1 + σ) NA (8)
Therefore, the first repetitive pattern 21 satisfies the above expressions (5) and (8) at the same time, and the second repetitive pattern 22 satisfies the above expressions (6) and (8) at the same time. The s, p, and T of the first and second repeating patterns 21 and 22 may be determined.

例えば、NA=0.92、波長約193nmのArF光源、コヒーレント照明下(σ=0)では、上述の式(8)を満たすような、第一及び第二の繰り返しパターン21、22のパターンピッチpは、例えば、200nmと求めることができる。この条件と上述の式(5)及び式(6)の0次回折光の条件より、例えば、第一の繰り返しパターン21では、パターンピッチが200nm、ライン部が約140nm、スペース部が約60nm、第二の繰り返しパターン22では、パターンピッチが200nm、ライン部が約160nm、スペース部が約40nmのパターンに構成すればよい。   For example, under an ArF light source with NA = 0.92, wavelength of about 193 nm, and coherent illumination (σ = 0), the pattern pitch of the first and second repetitive patterns 21 and 22 satisfying the above equation (8). p can be determined to be 200 nm, for example. From this condition and the conditions of the 0th-order diffracted light of the above formulas (5) and (6), for example, in the first repetitive pattern 21, the pattern pitch is 200 nm, the line part is about 140 nm, the space part is about 60 nm, The second repeating pattern 22 may be configured as a pattern having a pattern pitch of 200 nm, a line portion of about 160 nm, and a space portion of about 40 nm.

σ≠0の場合には、±1次回折光が広がりを持つことを考慮すべきであるが、輪帯照明の場合には、このσは輪帯の外周に相当し、2つ目、4つ目照明の場合には、ほぼ外接円に相当する。従って本実施形態における条件は一般的に成り立つと考えられる。   When σ ≠ 0, it should be considered that the ± 1st-order diffracted light has a spread, but in the case of annular illumination, this σ corresponds to the outer periphery of the annular zone, and the second, fourth, In the case of eye illumination, it corresponds to a circumscribed circle. Therefore, the conditions in this embodiment are generally considered to hold.

次に、上記構造のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法について、図5及び図6を用いて説明する。   Next, a method for manufacturing the halftone phase shift mask having the above structure will be described with reference to FIGS.

まず、図5(a)に示すように、透明基板、例えば透明ガラス基板11上に、〜(形成方法)を用いて、パターン形成膜としてフッ化クロム系(CrF)、モリブデンシリサイド系(MoSiO)、タングステンシリサイド系(WSiO)、ジルコニウムシリサイド系(ZrSiO)等からなる半透光膜(ハーフトーン膜)12を形成する。半透光膜としては、透過率2〜20%程度で使用されることが多い。次に、この半透光膜12上にクロム(Cr)からなる遮光膜17を形成する。   First, as shown in FIG. 5A, on a transparent substrate, for example, a transparent glass substrate 11, using ~ (formation method), as a pattern forming film, chromium fluoride (CrF), molybdenum silicide (MoSiO). Then, a semi-transparent film (halftone film) 12 made of tungsten silicide (WSiO), zirconium silicide (ZrSiO) or the like is formed. The semi-transparent film is often used with a transmittance of about 2 to 20%. Next, a light shielding film 17 made of chromium (Cr) is formed on the semi-transparent film 12.

次に、図5(b)に示すように、遮光膜17上に、例えば、塗布法等を用いてレジスト18を形成し、レジスト18を、例えば、レーザーを用いてパターニングした後、現像処理を行う。このパターニングは、周辺領域14の外周縁部分を残し、回路パターン形成領域13及び周辺領域14の隣接領域15に開口部18aを有するように行う。その後、図5(c)に示すように、レジスト18をマスクとして開口部18a内に露出された遮光膜17をエッチングした後、レジスト18を除去する。   Next, as shown in FIG. 5B, a resist 18 is formed on the light shielding film 17 by using, for example, a coating method, and the resist 18 is patterned by using, for example, a laser, and then developed. Do. This patterning is performed so that the outer peripheral edge portion of the peripheral region 14 is left and the circuit pattern forming region 13 and the adjacent region 15 of the peripheral region 14 have openings 18a. Thereafter, as shown in FIG. 5C, the light shielding film 17 exposed in the opening 18a is etched using the resist 18 as a mask, and then the resist 18 is removed.

次いで、図6(a)に示すように、遮光膜17上及び半透光膜12上に、再度、レジスト19を形成し、図6(b)に示すように、レジスト19をパターニングした後、現像処理を行う。このパターニングにおいては、回路パターン形成領域13に回路パターン20に相当するパターンを形成し、隣接領域15の第1領域部分15aに第一の繰り返しパターン21に相当するパターンを形成する。また、隣接領域15の第2領域部分15bに第二の繰り返しパターン22相当するパターンを形成する。   Next, as shown in FIG. 6A, a resist 19 is formed again on the light shielding film 17 and the semi-transparent film 12, and after patterning the resist 19 as shown in FIG. 6B, Perform development processing. In this patterning, a pattern corresponding to the circuit pattern 20 is formed in the circuit pattern formation region 13, and a pattern corresponding to the first repetitive pattern 21 is formed in the first region portion 15 a of the adjacent region 15. A pattern corresponding to the second repetitive pattern 22 is formed in the second region portion 15 b of the adjacent region 15.

次に、図6(c)に示すように、パターニングされたレジスト19をマスクとして半透光膜12をエッチングする。これにより、回路パターン形成領域13に回路パターン20を形成し、隣接領域15の第1領域部分15aに第一の繰り返しパターン21を形成する。また、隣接領域15の第2領域部分15bに第二の繰り返しパターン22をそれぞれ形成する。ここで、第一及び第二の繰り返しパターン21、22は、ラインアンドスペース形状に形成する。その後、レジスト19を除去する。レジスト19を除去した後に、洗浄、検査、修正を行い、図1乃至図3に示すような、ハーフトーン型位相シフトマスクが完成する。   Next, as shown in FIG. 6C, the semi-transparent film 12 is etched using the patterned resist 19 as a mask. As a result, the circuit pattern 20 is formed in the circuit pattern formation region 13, and the first repetitive pattern 21 is formed in the first region portion 15 a of the adjacent region 15. In addition, the second repetitive pattern 22 is formed in the second region portion 15b of the adjacent region 15, respectively. Here, the 1st and 2nd repeating patterns 21 and 22 are formed in a line and space shape. Thereafter, the resist 19 is removed. After the resist 19 is removed, cleaning, inspection, and correction are performed, and a halftone phase shift mask as shown in FIGS. 1 to 3 is completed.

上述した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。即ち、第一の繰り返しパターン21を、この繰り返しパターンの透過率が半透光膜12の透過率よりも低く、かつ0よりも大きくなるように構成し、第二の繰り返しパターン22をこの繰り返しパターンの透過率が半透光膜12の透過率の1/2よりも低く、かつ0よりも大きくなるように構成することにより、この第一及び第二の繰り返しパターン21、22を透過する0次回折光の強度を弱める。また、この第一及び第二の繰り返しパターン21、22を透過する1次回折光が投影レンズに入り結像しないようにしている。これにより、ウェハ上において回路パターン領域と多重露光領域との境界部の露光量の差を抑えることができる。   According to the above-described embodiment, the following effects can be obtained. That is, the first repetitive pattern 21 is configured so that the transmittance of the repetitive pattern is lower than the transmissivity of the semi-transparent film 12 and larger than 0, and the second repetitive pattern 22 is formed as the repetitive pattern. Is configured to be lower than ½ of the transmissivity of the semi-transparent film 12 and larger than 0, so that the next time of transmission through the first and second repetitive patterns 21 and 22 is achieved. Reduce the intensity of the folding light. Further, the first-order diffracted light transmitted through the first and second repetitive patterns 21 and 22 enters the projection lens so as not to form an image. Thereby, the difference of the exposure amount of the boundary part of a circuit pattern area | region and a multiple exposure area | region on a wafer can be suppressed.

なお、上記実施形態では、レジストにポジ型レジストを用いた例を示したが、ネガ型レジストの場合には、ポジ型レジストの場合のライン部とスペース部とを入れ替えるだけで同様に用いることができ、どのようなレジストを使用するかは、マスクパターンの配置による効率で使い分けることができる。   In the above-described embodiment, an example in which a positive resist is used as a resist has been described. However, in the case of a negative resist, it can be used in the same manner by simply replacing the line portion and the space portion in the case of a positive resist. The type of resist to be used can be selected depending on the efficiency of the mask pattern arrangement.

(第2の実施形態)
近年の半導体素子の急速な微細化によりEUV(Extreme Ultra Violet)光を用いた露光方法が提案されているが、EUV光の波長領域では、物質による光の吸収が非常に大きいため、光の屈折を利用した屈折型光学系は、レンズ等の光学素子に対するEUV光の透過率が低くなり実用性が失われるため、反射型光学系が使用される。
(Second Embodiment)
In recent years, an exposure method using EUV (Extreme Ultra Violet) light has been proposed due to the rapid miniaturization of semiconductor elements. However, in the wavelength region of EUV light, light absorption by a substance is very large, and thus light refraction. In the refraction type optical system using the optical system, since the transmittance of the EUV light to the optical element such as a lens is lowered and the practicality is lost, the reflection type optical system is used.

第2の実施形態は、本発明を反射型フォトマスクに適用した例で、図7は本発明の第2の実施形態に係る反射型フォトマスクの平面図、図8は図7のB−B’線に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図、図9は多重露光領域を形成する隣接領域における第一及び第二の繰り返しパターンの拡大断面図を示している。   The second embodiment is an example in which the present invention is applied to a reflective photomask. FIG. 7 is a plan view of the reflective photomask according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 'A cross-sectional view taken along the line and viewed in the direction of the arrow. FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the first and second repetitive patterns in the adjacent region forming the multiple exposure region.

図7乃至図9に示すように、本実施形態の反射型フォトマスク40では、マスク基板51を有する。このマスク基板51は、低膨張ガラスと呼ばれる熱膨張係数が極めて小さいガラス基板が使用され、四角形の平面形状を有する。このマスク基板51の上面には、反射多層膜42、バッファ層43、及び吸収体層44が順次積層形成されている。   As shown in FIGS. 7 to 9, the reflective photomask 40 of this embodiment has a mask substrate 51. As the mask substrate 51, a glass substrate called a low expansion glass having a very small thermal expansion coefficient is used, and has a square planar shape. On the upper surface of the mask substrate 51, a reflective multilayer film 42, a buffer layer 43, and an absorber layer 44 are sequentially stacked.

ここでは、反射多層膜42は、露光波長領域での多重反射を利用して高い反射率を得るために、モリブデン(Mo)層とシリコン(Si)層を交互に積層した構造になっている。バッファ層43は、例えば、タンタル(Ta)、クロム(Cr)等によって形成されている。吸収体層44は、例えば、窒化タンタル(TaN)によって形成されている。   Here, the reflective multilayer film 42 has a structure in which a molybdenum (Mo) layer and a silicon (Si) layer are alternately laminated in order to obtain a high reflectance by utilizing multiple reflection in the exposure wavelength region. The buffer layer 43 is made of, for example, tantalum (Ta), chromium (Cr), or the like. The absorber layer 44 is made of, for example, tantalum nitride (TaN).

また、このマスク基板51には、回路パターン形成領域53及び周辺領域54が設けられている。ここでは、回路パターン形成領域53は、マスク基板51の中央部に設けられ、ウェハ上に転写する後述の微細な回路パターン60を形成するための領域で、かつ回路パターン60全体を近接して取り囲む外郭を表す。   The mask substrate 51 is provided with a circuit pattern formation region 53 and a peripheral region 54. Here, the circuit pattern formation region 53 is provided in the central portion of the mask substrate 51 and is a region for forming a fine circuit pattern 60 (described later) to be transferred onto the wafer, and surrounds the entire circuit pattern 60 in close proximity. Represents the outline.

周辺領域54は、回路パターン形成領域53の外周周辺に設けられている。この周辺領域54のうち、回路パターン形成領域53と隣接する隣接領域55は、ウェハ上に回路パターン60を転写する際、露光光が照射され、ウェハ上において多重露光領域を形成する。以下、この隣接領域55を多重露光形成領域とも言う。   The peripheral region 54 is provided around the outer periphery of the circuit pattern formation region 53. Of the peripheral region 54, an adjacent region 55 adjacent to the circuit pattern formation region 53 is irradiated with exposure light when the circuit pattern 60 is transferred onto the wafer, thereby forming a multiple exposure region on the wafer. Hereinafter, the adjacent region 55 is also referred to as a multiple exposure formation region.

そして、このマスク基板51の中央部の回路パターン形成領域53には、回路パターン60が設けられている。回路パターン60は、バッファ層43と吸収体層44との積層膜の一部を選択的に除去することにより、実質的に露光に寄与する強度の光を透過させ、反射多層膜42で反射させるような開口部から構成されている。   A circuit pattern 60 is provided in the circuit pattern formation region 53 at the center of the mask substrate 51. The circuit pattern 60 selectively removes a part of the laminated film of the buffer layer 43 and the absorber layer 44 to transmit light having an intensity that substantially contributes to exposure and reflect the light by the reflective multilayer film 42. It is comprised from such an opening part.

ここで、回路パターン60とは、実際にウェハ上に転写を行う主回路パターン60aと、その主回路パターン60aに隣接して配置され、ウェハ上に転写される主回路パターン60aの解像度を向上させるために設けられた補助パターン60bの両方を含むものとする。   Here, the circuit pattern 60 improves the resolution of the main circuit pattern 60a that is actually transferred onto the wafer and the main circuit pattern 60a that is arranged adjacent to the main circuit pattern 60a and transferred onto the wafer. Therefore, both auxiliary patterns 60b provided for this purpose are included.

この主回路パターン60a及び補助パターン60bは、具体的には、ライン形状を有する。 Specifically, the main circuit pattern 60a and the auxiliary pattern 60b have a line shape.

また、周辺領域54の外周縁部分における吸収体層44上には、遮光膜57が設けられている。この遮光膜57は、例えばCr膜で構成されている。   Further, a light shielding film 57 is provided on the absorber layer 44 in the outer peripheral edge portion of the peripheral region 54. The light shielding film 57 is made of, for example, a Cr film.

また、周辺領域54のうち、隣接領域55には、所定の周期を有する微細な第一の繰り返しパターン61と、この第一の繰り返しパターンと異なる周期の第二の繰り返しパターン62とが配置されている。   In the peripheral region 54, the adjacent region 55 includes a fine first repeating pattern 61 having a predetermined period and a second repeating pattern 62 having a period different from the first repeating pattern. Yes.

第一の繰り返しパターン61は、隣接領域55のうち、マスク基板51の各辺に対向する第1領域部分55aにそれぞれ配置されている。また、第二の繰り返しパターン62は、隣接領域55のうち、マスク基板51の4つの角部に対向する角部の第2領域部分55bにそれぞれ配置されている。   The first repetitive pattern 61 is disposed in each of the first region portions 55 a facing each side of the mask substrate 51 in the adjacent region 55. Further, the second repetitive pattern 62 is disposed in each of the second region portions 55 b at the corners of the adjacent region 55 facing the four corners of the mask substrate 51.

この第一の繰り返しパターン61及び第二の繰り返しパターン62は、バッファ層43と吸収体層44の一部を選択的に除去することにより構成され、ここでは、ライン形状に形成され、いずれもB−B’線に沿って配置されている。   The first repetitive pattern 61 and the second repetitive pattern 62 are configured by selectively removing a part of the buffer layer 43 and the absorber layer 44, and are formed in a line shape here. Arranged along the line -B '.

そして、このように構成された反射型フォトマスク40では、吸収体層44によって露光光の反射を防止しているが、吸収体層44においても僅かに反射が生じてしまうことが知られている。従って、ハーフトーン型位相シフトマスクと同様に、ステップ露光を行った際に、ウェハ上に2重露光領域34や4重露光領域35のように複数回露光される領域が形成されてしまう。   In the reflection type photomask 40 configured in this way, the exposure light is prevented from being reflected by the absorber layer 44. However, it is known that the absorber layer 44 slightly reflects. . Therefore, as in the case of the halftone phase shift mask, when step exposure is performed, an area that is exposed a plurality of times such as the double exposure area 34 and the quadruple exposure area 35 is formed on the wafer.

隣接領域55においては、吸収体層44の低反射率であっても、2重露光領域34や4重露光領域35のように多重露光領域では複数回露光されるため、実質的に露光に寄与する強度に達する露光が行われる場合が生じる。その結果、本来は形成すべきでない多重露光領域34、35に不必要なパターンが形成されてしまう。一方、ウェハ上において、回路パターン領域と多重露光領域との境界部の露光量の差が極めて大きくなり、回路パターン解像度に悪影響を及ぼす恐れがある。   In the adjacent region 55, even if the reflectivity of the absorber layer 44 is low, the multiple exposure region such as the double exposure region 34 and the quadruple exposure region 35 is exposed multiple times, so that it substantially contributes to the exposure. In some cases, exposure is performed to reach the required intensity. As a result, unnecessary patterns are formed in the multiple exposure regions 34 and 35 that should not be formed. On the other hand, on the wafer, the difference in the exposure amount at the boundary between the circuit pattern area and the multiple exposure area becomes extremely large, which may adversely affect the circuit pattern resolution.

従って、多重露光領域を形成する隣接領域55の反射光を所定の強度に調整、即ち回路パターン形成領域53と多重露光領域を形成する隣接領域55との境界部の露光量の差を小さくすることが必要である。   Therefore, the reflected light of the adjacent area 55 that forms the multiple exposure area is adjusted to a predetermined intensity, that is, the difference in the exposure amount at the boundary between the circuit pattern formation area 53 and the adjacent area 55 that forms the multiple exposure area is reduced. is required.

そのためには、上記第一及び第二の繰り返しパターン61、62は、吸収体層44における反射光の0次回折光の強度を弱めるとともに、1次回折光が投影レンズに入り結像しないように構成する必要がある。具体的には、第一の繰り返しパターン61は、露光の際に、この繰り返しパターン61の反射率が吸収体層44の反射率よりも低く、かつ0よりも大きくなるように構成する。一方、第二の繰り返しパターン62は、その反射率が吸収体層44の反射率の1/2よりも低く、かつ0よりも大きくなるように構成する必要がある。   For this purpose, the first and second repeating patterns 61 and 62 are configured so as to weaken the intensity of the 0th-order diffracted light of the reflected light in the absorber layer 44 and prevent the first-order diffracted light from entering the projection lens and forming an image. There is a need. Specifically, the first repetitive pattern 61 is configured such that the reflectance of the repetitive pattern 61 is lower than the reflectance of the absorber layer 44 and larger than 0 at the time of exposure. On the other hand, the second repetitive pattern 62 needs to be configured so that the reflectance is lower than 1/2 of the reflectance of the absorber layer 44 and larger than 0.

次に、上記のように、第一の繰り返しパターン61及び第二の繰り返しパターン62を、露光の際に、これらの繰り返しパターン61、62で反射光する0次回折光の強度を弱め、1次回析光が投影レンズに入り結像しないように構成するための設計条件について説明する。   Next, as described above, when the first repetitive pattern 61 and the second repetitive pattern 62 are exposed, the intensity of the 0th-order diffracted light reflected by these repetitive patterns 61 and 62 is reduced, and the first-order analysis is performed. A description will be given of design conditions for making a configuration in which light enters the projection lens and does not form an image.

まず、第一の繰り返しパターン61及び第二の繰り返しパターン62における吸収体層44のパターンピッチをpとし、パターンとパターンの間の幅をsとして、規格化パターンスペースaを上述の式(1)と同じ定義を用いると、第一の繰り返しパターン61の反射率を吸収体層44の反射率よりも低く、かつ反射率が0の暗部を形成しないような回折効率となる条件、また、第二の繰り返しパターン62の反射率を吸収体層44の反射率の1/2よりも低く、かつ反射率が0の暗部を形成しないような回折効率となる条件は、第1実施形態の透過型のハーフトーン型位相シフトマスクと同様に、それぞれ、上述の式(5)及び式(6)で表すことができる。   First, the pattern pitch of the absorber layer 44 in the first repetitive pattern 61 and the second repetitive pattern 62 is p, the width between the patterns is s, and the normalized pattern space a is the above formula (1). If the same definition is used, the reflectance of the first repetitive pattern 61 is lower than the reflectance of the absorber layer 44, and the diffraction efficiency is such that no dark portion having a reflectance of 0 is formed. The refraction pattern 62 has a reflectance lower than ½ of the reflectance of the absorber layer 44 and a diffraction efficiency that does not form a dark portion with a reflectance of 0. Similar to the halftone phase shift mask, they can be expressed by the above-described equations (5) and (6), respectively.

ここで、強度反射率2%の吸収体層44を用いるとすると、第一の繰り返しパターン61では、0.1239<a<0.2478、第二の繰り返しパターン62では、0.1239<a<0.1858となる。   Here, if the absorber layer 44 having an intensity reflectance of 2% is used, 0.1239 <a <0.2478 in the first repetitive pattern 61 and 0.1239 <a <in the second repetitive pattern 62. 0.1858.

また、第一及び第二の繰り返しパターン61、62において、1次回折光が投影レンズに入らなくなる条件も上記第1実施形態のハーフトーン型位相シフトマスクと同様に上述の式(8)で表すことができる。従って、第一の繰り返しパターン61は、上述の式(5)と式(8)を同時に満し、第二の繰り返しパターン62は、上述の式(6)と式(8)を同時に満たすように、第一及び第二の繰り返しパターン61、62のs、p、Tを決定すればよい。   In the first and second repetitive patterns 61 and 62, the condition that the first-order diffracted light does not enter the projection lens is also expressed by the above-described equation (8), as in the case of the halftone phase shift mask of the first embodiment. Can do. Accordingly, the first repetitive pattern 61 satisfies the above expressions (5) and (8) simultaneously, and the second repetitive pattern 62 satisfies the above expressions (6) and (8) simultaneously. S, p, and T of the first and second repeating patterns 61 and 62 may be determined.

例えば、NA=0.25、波長約13.5nmのEUV光源、コヒーレント照明下(σ=0)では、式(8)を満たすような、第一及び第二の繰り返しパターン61、62のパターンピッチpは、例えば、50nmと求めることができる。この条件と上述の式(5)及び式(6)の0次回折光の条件より、例えば、第一の繰り返しパターン61では、パターンピッチが50nm、ライン部が約40nm、スペース部が約10nm、第二の繰り返しパターン62では、パターンピッチが50nm、ライン部が約42.5nm、スペース部が約7.5nmのパターンであればよい。   For example, under an EUV light source with NA = 0.25, wavelength of about 13.5 nm, and coherent illumination (σ = 0), the pattern pitch of the first and second repetitive patterns 61 and 62 satisfying Expression (8) p can be determined to be 50 nm, for example. From this condition and the conditions of the 0th-order diffracted light of the above formulas (5) and (6), for example, in the first repetitive pattern 61, the pattern pitch is 50 nm, the line part is about 40 nm, the space part is about 10 nm, The second repeated pattern 62 may be a pattern having a pattern pitch of 50 nm, a line portion of about 42.5 nm, and a space portion of about 7.5 nm.

σ≠0の場合には、±1次回折光が広がりを持つことを考慮すべきであるが、輪帯照明の場合にはこのσは輪帯の外周に相当し、2つ目、4つ目照明の場合にはほぼ外接円に相当する。従って本実施形態における条件は一般的に成り立つと考えられる。   When σ ≠ 0, it should be considered that the ± 1st-order diffracted light has a spread, but in the case of annular illumination, this σ corresponds to the outer periphery of the annular zone, and the second, fourth, In the case of lighting, it corresponds to a circumscribed circle. Therefore, the conditions in this embodiment are generally considered to hold.

次に、上記構造の反射型フォトマスクの製造方法について、図10及び図11を用いて説明する。   Next, a manufacturing method of the reflective photomask having the above structure will be described with reference to FIGS.

まず、図10(a)に示すように、マスク基板51上に、例えば、スパッタリング法等を用いてMo層とSi層を交互に積層して反射多層膜42を成膜する。この反射多層膜42上に、スパッタリング法或いはCVD法等を用いて、バッファ層43、吸収体層44、遮光膜57を、順次、積層形成する。   First, as shown in FIG. 10A, a reflective multilayer film 42 is formed on a mask substrate 51 by alternately laminating Mo layers and Si layers by using, for example, a sputtering method. On the reflective multilayer film 42, a buffer layer 43, an absorber layer 44, and a light shielding film 57 are sequentially stacked by sputtering or CVD.

次に、図10(b)に示すように、遮光膜57上に、例えば、塗布法等を用いてレジスト48を形成し、レジスト48を、例えば、レーザーを用いてパターニングした後、現像処理を行う。このパターニングは、周辺領域54の外周縁部分を残し、回路パターン形成領域53及び周辺領域54の隣接領域55に開口部48aを有するように行う。   Next, as shown in FIG. 10B, a resist 48 is formed on the light shielding film 57 by using, for example, a coating method, and the resist 48 is patterned by using, for example, a laser, and then developed. Do. This patterning is performed so as to leave the outer peripheral edge portion of the peripheral region 54 and have the opening 48 a in the circuit pattern forming region 53 and the adjacent region 55 of the peripheral region 54.

その後、図10(c)に示すように、レジスト48をマスクとして開口部48a内に露出された遮光膜57をエッチングした後、レジスト48を除去する。 Thereafter, as shown in FIG. 10C, the light shielding film 57 exposed in the opening 48a is etched using the resist 48 as a mask, and then the resist 48 is removed.

次いで、図11(a)に示すように、遮光膜57上及び吸収体層44上に、再度、レジスト49を形成し、図11(b)に示すように、レジスト49をパターニングした後、現像処理を行う。このパターニングにおいては、回路パターン形成領域53に回路パターン60に相当するパターンを形成し、隣接領域55の第1領域部分55aに第一の繰り返しパターン61に相当するパターンを形成する。また、隣接領域55の第2領域部分55bに第二の繰り返しパターン62相当するパターンを形成する。   Next, as shown in FIG. 11A, a resist 49 is formed again on the light shielding film 57 and the absorber layer 44, and after the resist 49 is patterned as shown in FIG. 11B, development is performed. Process. In this patterning, a pattern corresponding to the circuit pattern 60 is formed in the circuit pattern formation region 53, and a pattern corresponding to the first repetitive pattern 61 is formed in the first region portion 55 a of the adjacent region 55. A pattern corresponding to the second repetitive pattern 62 is formed in the second region portion 55 b of the adjacent region 55.

次に、図11(c)に示すように、レジスト49をマスクとして吸収体層44、バッファ層43を、順次、エッチングする。これにより、回路パターン形成領域53に回路パターン60を形成し、隣接領域55の第1領域部分55aに第一の繰り返しパターン61を形成する。また、隣接領域55の第2領域部分55bに第二の繰り返しパターン62をそれぞれ形成する。ここで、第一及び第二の繰り返しパターン61、62は、ラインアンドスペース形状に形成する。   Next, as shown in FIG. 11C, the absorber layer 44 and the buffer layer 43 are sequentially etched using the resist 49 as a mask. Thereby, the circuit pattern 60 is formed in the circuit pattern formation region 53, and the first repetitive pattern 61 is formed in the first region portion 55 a of the adjacent region 55. In addition, the second repetitive pattern 62 is formed in the second region portion 55b of the adjacent region 55, respectively. Here, the first and second repeating patterns 61 and 62 are formed in a line-and-space shape.

その後、レジスト49を除去する。レジスト49を除去した後に、洗浄、検査、修正を行い、図7乃至図9に示すような、反射型フォトマスク40が完成する。   Thereafter, the resist 49 is removed. After removing the resist 49, cleaning, inspection, and correction are performed, and a reflective photomask 40 as shown in FIGS. 7 to 9 is completed.

上述した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。即ち、第一の繰り返しパターン61を、この繰り返しパターンの反射率が吸収体層44の反射率よりも低く、かつ0よりも大きくなるように構成し、第二の繰り返しパターン62をこの繰り返しパターンの反射率が吸収体層62の反射率の1/2よりも低く、かつ0よりも大きくなるように構成することにより、この第一及び第二の繰り返しパターン61、62で反射する0次回折光の強度を弱める。また、この第一及び第二の繰り返しパターン61、62で反射する1次回折光が投影レンズに入り結像しないようにしている。これにより、ウェハ上において回路パターン領域と多重露光領域との境界部の露光量の差を抑えることができる。   According to the above-described embodiment, the following effects can be obtained. That is, the first repeating pattern 61 is configured so that the reflectance of the repeating pattern is lower than the reflectance of the absorber layer 44 and larger than 0, and the second repeating pattern 62 is formed of the repeating pattern. By configuring the reflectivity to be lower than 1/2 of the reflectivity of the absorber layer 62 and greater than 0, the zero-order diffracted light reflected by the first and second repetitive patterns 61 and 62 can be reduced. Reduce strength. Further, the first-order diffracted light reflected by the first and second repetitive patterns 61 and 62 is prevented from entering the projection lens and forming an image. Thereby, the difference of the exposure amount of the boundary part of a circuit pattern area | region and a multiple exposure area | region on a wafer can be suppressed.

なお、上記実施形態では、レジストにポジ型レジストを用いた例を示したが、ネガ型レジストの場合には、ポジ型レジストの場合のライン部とスペース部とを入れ替えるだけで同様に用いることができ、どのようなレジストを使用するかは、マスクパターンの配置による効率で使い分けることができる。   In the above-described embodiment, an example in which a positive resist is used as a resist has been described. However, in the case of a negative resist, it can be used in the same manner by simply replacing the line portion and the space portion in the case of a positive resist. The type of resist to be used can be selected depending on the efficiency of the mask pattern arrangement.

(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態について、図12を用いて説明する。図12(a)は本発明の第3の実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの平面図、図12(b)は多重露光領域を形成する隣接領域における第一及び第二の繰り返しパターンの平面図である。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12A is a plan view of a halftone phase shift mask according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 12B is a diagram showing first and second repetitive patterns in adjacent regions forming a multiple exposure region. It is a top view.

本実施形態は、多重露光領域を形成する隣接領域の第1領域部分及び第2領域部分の第一及び第二の繰り返しパターンを、第1の実施形態におけるラインアンドスペース形状に代えて、格子形状にしたものである。以下、第1の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。   In this embodiment, the first and second repetitive patterns of the first region portion and the second region portion of the adjacent region forming the multiple exposure region are replaced with the line-and-space shape in the first embodiment, in a lattice shape. It is a thing. Hereinafter, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different parts will be described.

即ち、図12に示すように、本実施形態のハーフトーン型位相シフトマスク70では、透光性のマスク基板11の中央部の回路パターン形成領域13には、回路パターン20が形成されている。この回路パターン形成領域13の外周に隣接し、多重露光領域を形成する隣接領域15には、第一の繰り返しパターン71及び第二の繰り返しパターン72が形成されている。   That is, as shown in FIG. 12, in the halftone phase shift mask 70 of the present embodiment, the circuit pattern 20 is formed in the circuit pattern formation region 13 at the center of the translucent mask substrate 11. A first repetitive pattern 71 and a second repetitive pattern 72 are formed in the adjacent region 15 adjacent to the outer periphery of the circuit pattern forming region 13 and forming a multiple exposure region.

この第一の繰り返しパターン71は、隣接領域15のうち、マスク基板11の各辺に対向する第1領域部分15aに形成され、第二の繰り返しパターン72は、隣接領域15のうち、マスク基板11の4つの角部に対向する角部の第2領域部部分15bにそれぞれ形成されている。また、この第一及び第二の繰り返しパターン71、72は、それぞれ透過率Tの半透光膜12の一部を選択的に除去することによりホール形状に形成されている。   The first repetitive pattern 71 is formed in the first region portion 15 a facing each side of the mask substrate 11 in the adjacent region 15, and the second repetitive pattern 72 is formed in the mask substrate 11 in the adjacent region 15. Are formed in the second region portion 15b of the corner portion facing the four corner portions. The first and second repetitive patterns 71 and 72 are formed in a hole shape by selectively removing a part of the semi-transmissive film 12 having the transmittance T.

次に、上記第1の実施形態の場合と同様に、上記第一の繰り返しパターン71が、露光の際に、半透光膜12の透過率よりも低く、かつ0よりも大きくなるように構成すること、一方、第二の繰り返しパターン72が、露光の際に、半透光膜12の透過率の1/2よりも低く、かつ0よりも大きくなるように構成するための設計条件について説明する。   Next, as in the case of the first embodiment, the first repetitive pattern 71 is configured to be lower than the transmittance of the semi-transmissive film 12 and larger than 0 at the time of exposure. On the other hand, the design condition for configuring the second repetitive pattern 72 to be lower than 1/2 of the transmittance of the semi-transparent film 12 and larger than 0 at the time of exposure will be described. To do.

図12中のX軸方向の第一の繰り返しパターン71及び第二の繰り返しパターン72のパターンピッチをp、開口寸法をs、Y軸方向のパターンピッチをp、開口寸法をsとし、パターンピッチpに対するパターンスペースsの割合(デューティー)a
=s/p ・・・・・(9)
=s/p ・・・・・(10)
と定義する。そして、半透光膜の透過率T[%]とすると、第一の繰り返しパターン71及び第二の繰り返しパターン72を透過する0次回折光の振幅A0xおよびA0yは、次の式で表すことができる。
The pattern pitch of the first repeating pattern 71 and the second repeating pattern 72 in the X-axis direction in FIG. 12 is p x , the opening dimension is s x , the pattern pitch in the Y-axis direction is p y , and the opening dimension is s y. The ratio of the pattern space s to the pattern pitch p (duty) a x a y is expressed as a x = s x / p x (9)
a y = s y / p y ····· (10)
It is defined as When the transmissivity T [%] of the semi-transparent film is used, the amplitudes A 0x and A 0y of the 0th-order diffracted light transmitted through the first repetitive pattern 71 and the second repetitive pattern 72 are expressed by the following equations. Can do.

0x=a(1+T)−T ・・・・・(11)
0y=a(1+T)−T ・・・・・(12)
ここで、0次回折光は、繰り返しパターンのデューティー比aで強度が変わるので、第一の繰り返しパターン71では、半透光膜12の透過率Tよりも小さく、かつ透過率Tが0の暗部を形成しないような回折効率にする。また、第二の繰り返しパターン72では、半透光膜12の透過率Tの1/2よりも小さく、かつ透過率Tが0の暗部を形成しないような回折効率とする。
A 0x = a x (1 + T) −T (11)
A 0y = a y (1 + T) −T (12)
Here, since the intensity of the 0th-order diffracted light changes depending on the duty ratio a of the repetitive pattern, in the first repetitive pattern 71, a dark portion having a transmissivity T of 0 that is smaller than the transmissivity T of the semi-transparent film 12 is obtained. The diffraction efficiency is set so as not to form. In the second repeated pattern 72, the diffraction efficiency is set so as not to form a dark portion having a transmittance T that is smaller than ½ of the transmittance T of the semi-transmissive film 12.

0次回析光が、半透光膜12の透過率Tより小さくなる条件は、上記式(9)、(10)から、第一の繰り返しパターン71では、次式(13)、(14)に示すように、また、第二の繰り返しパターン72では、次式(15)、(16)に示すように
0<a(1+T)−T<T ・・・・・・・(13)
0<a(1+T)−T<T ・・・・・・・(14)
0<a(1+T)−T<T/2 ・・・・・(15)
0<a(1+T)−T<T/2 ・・・・・(16)
である。これより、第一の繰り返しパターン71では、次式(17)、(18)に示すように、また、第二の繰り返しパターン72では、次式(19)、(20)に示すように
T/(1+T)<a<2T/(1+T) ・・・・・・(17)
T/(1+T)<a<2T/(1+T) ・・・・・・(18)
T/(1+T)<a<3T/2(1+T) ・・・・・(19)
T/(1+T)<a<3T/2(1+T) ・・・・・(20)
となる。
The condition that the 0 next-development light becomes smaller than the transmittance T of the semi-transparent film 12 is as follows from the above formulas (9) and (10) to the following formulas (13) and (14) in the first repetitive pattern 71. As shown, in the second repetitive pattern 72, as shown in the following formulas (15) and (16), 0 <a x (1 + T) −T <T (13)
0 <a y (1 + T) −T <T (14)
0 <a x (1 + T) −T <T / 2 (15)
0 <a y (1 + T) −T <T / 2 (16)
It is. Accordingly, in the first repeating pattern 71, as shown in the following expressions (17) and (18), and in the second repeating pattern 72, as shown in the following expressions (19) and (20), T / (1 + T) <a x <2T / (1 + T) (17)
T / (1 + T) <a y <2T / (1 + T) (18)
T / (1 + T) < a x <3T / 2 (1 + T) ····· (19)
T / (1 + T) <a y <3T / 2 (1 + T) (20)
It becomes.

ここで、強度透過率6%の半透光膜12を用いるとすると、上述の式(7)と(17)、(18)、また上述の式(7)と(19)、(20)より、第一の繰り返しパターン71では、0.1967<a、a<0.3935となり、第二の繰り返しパターン72では、
0.1967<a、a<0.2951となる。
Here, when the semi-transparent film 12 having an intensity transmittance of 6% is used, the above formulas (7), (17), and (18), and the above formulas (7), (19), and (20) are used. In the first repetitive pattern 71, 0.1967 <a x and a y <0.3935, and in the second repetitive pattern 72,
0.1967 <a x and a y <0.2951.

次に、第一の繰り返しパターン71及び第二の繰り返しパターン72を、露光の際に、1次回折光が投影レンズに入り結像しないように構成するための設計条件について説明する。上記第1の実施形態と同様に、開口数NA、光源波長λ、光軸から最も外れた光源部位より発せられた露光光がハーフトーン型位相シフトマスクに入射する入射角をθとするとき、sinθ/NAで定義される値がσの露光装置を仮定すると、1次回折光は、以下の式の条件を満たす時に投影レンズに入らなくなる。   Next, design conditions for configuring the first repetitive pattern 71 and the second repetitive pattern 72 so that the first-order diffracted light enters the projection lens and does not form an image during exposure will be described. As in the first embodiment, when the incident angle at which the exposure light emitted from the light source part farthest from the numerical aperture NA, the light source wavelength λ, and the optical axis enters the halftone phase shift mask is θ, Assuming an exposure apparatus whose value defined by sin θ / NA is σ, the first-order diffracted light does not enter the projection lens when the following expression is satisfied.

<λ/(1+σ)NA ・・・・・(21)
<λ/(1+σ)NA ・・・・・(22)
従って、第一の繰り返しパターン71は、上述の式(17)、(18)と式(21)、(22)を同時に満たし、第二の繰り返しパターン72は、上述の式(19)、(20)と式(21)、(22)を同時に満たすように、第一及び第二の繰り返しパターン71、72のs、s、p、p、Tを決定すればよい。
p x <λ / (1 + σ) NA (21)
p y <λ / (1 + σ) NA (22)
Accordingly, the first repetitive pattern 71 satisfies the expressions (17) and (18) and the expressions (21) and (22) at the same time, and the second repetitive pattern 72 includes the expressions (19) and (20 ) And equations (21) and (22) may be satisfied simultaneously by determining s x , s y , p x , p y , and T of the first and second repetitive patterns 71 and 72.

例えば、NA=0.92、波長約193nmのArF光源、コヒーレント照明下(σ=0)では、上述の式(21)及び式(22)を満たすような、第一及び第二の繰り返しパターン71、72のパターンピッチp、pは、例えば、200nmと求めることができる。この条件と上述の式(17)乃至式(20)の0次回折光の条件より、例えば、第一の繰り返しパターン71では、開口寸法が約60×60nm、開口間隔が約140nmのホールパターン、第二の繰り返しパターン72では、開口寸法が約40×40nm、開口間隔が約160nmのホールパターンに構成すればよい。 For example, under an ArF light source with NA = 0.92, a wavelength of about 193 nm, and under coherent illumination (σ = 0), the first and second repetitive patterns 71 satisfying the above formulas (21) and (22). , 72 and the pattern pitch p x, p y, for example, can be determined as 200 nm. Based on this condition and the conditions of the 0th-order diffracted light of the above-mentioned formulas (17) to (20), for example, in the first repetitive pattern 71, a hole pattern having an aperture size of about 60 × 60 nm and an aperture interval of about 140 nm, The second repeating pattern 72 may be configured as a hole pattern having an opening size of about 40 × 40 nm and an opening interval of about 160 nm.

なお、開口領域は正方形状に限らず、前記の条件を満たす開口寸法及び開口間隔を種々に変形して実施することができる。   The opening region is not limited to a square shape, and the opening size and the opening interval satisfying the above conditions can be variously modified.

σ≠0の場合には、±1次回折光が広がりを持つことを考慮すべきであるが、輪帯照明の場合にはこのσは輪帯の外周に相当し、2つ目、4つ目照明の場合にはほぼ外接円に相当する。従って本実施形態における条件は一般的に成り立つと考えられる。   When σ ≠ 0, it should be considered that the ± 1st-order diffracted light has a spread, but in the case of annular illumination, this σ corresponds to the outer periphery of the annular zone, and the second, fourth, In the case of lighting, it corresponds to a circumscribed circle. Therefore, the conditions in this embodiment are generally considered to hold.

なお、本実施形態におけるハーフトーン型位相シフトマスクは、上述の第1の実施形態における製造方法と同様の方法に作成することができる。   Note that the halftone phase shift mask in the present embodiment can be produced by a method similar to the manufacturing method in the first embodiment described above.

上述の本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、第一の繰り返しパターン71を、この繰り返しパターンの透過率が半透光膜12の透過率よりも低く、かつ0よりも大きくなるように構成し、第二の繰り返しパターン72をこの繰り返しパターンの透過率が半透光膜12の透過率の1/2よりも低く、かつ0よりも大きくなるように構成することにより、この第一及び第二の繰り返しパターン71、72を透過する0次回折光の強度を弱める。また、この第一及び第二の繰り返しパターン71、72を透過する1次回折光が投影レンズに入り結像しないようにしている。これにより、ウェハ上において回路パターン領域と多重露光領域との境界部の露光量の差を抑えることができる。   Also in the present embodiment described above, similarly to the first embodiment, the transmittance of the first repeated pattern 71 is lower than the transmittance of the semi-transparent film 12 and larger than 0. By configuring the second repetitive pattern 72 so that the transmittance of the repetitive pattern is lower than 1/2 of the transmissivity of the semi-transmissive film 12 and larger than 0, The intensity of the 0th-order diffracted light transmitted through the first and second repeating patterns 71 and 72 is weakened. Further, the first-order diffracted light transmitted through the first and second repetitive patterns 71 and 72 is prevented from entering the projection lens and forming an image. Thereby, the difference of the exposure amount of the boundary part of a circuit pattern area | region and a multiple exposure area | region on a wafer can be suppressed.

(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態は、第2の実施形態の反射型フォトマスクにおいて、多重露光領域を形成する隣接領域15の第1領域部分15a及び第2領域部分15bのラインアンドスペース形状の第一及び第二の繰り返しパターン61、62に代えて、第3の実施形態の格子形状のホールパターンの第一及び第二の繰り返しパターン71、72に置き換えたものである。それ以外の反射型フォトマスクにおけるガラス基板、反射多層膜、バッファ層、吸収体層及び遮光膜の材料や構造については、第2の実施形態と同様であるので、説明は省略する。
(Fourth embodiment)
In the reflective photomask of the second embodiment, the fourth embodiment of the present invention is the first of the line and space shapes of the first region portion 15a and the second region portion 15b of the adjacent region 15 forming the multiple exposure region. Instead of the first and second repetitive patterns 61 and 62, the first and second repetitive patterns 71 and 72 of the lattice-shaped hole pattern of the third embodiment are used. Since the materials and structures of the glass substrate, the reflective multilayer film, the buffer layer, the absorber layer, and the light shielding film in the other reflective photomask are the same as those in the second embodiment, the description thereof is omitted.

また、本実施形態における反射型フォトマスクは、第2の実施形態と同様に第1の実施形態の製造方法を用いて同様に作成することができる。   In addition, the reflective photomask in this embodiment can be similarly produced using the manufacturing method of the first embodiment, as in the second embodiment.

上述の実施形態にいても、第2の実施の形態と同様に、EUV光を用いた露光に適用することができ、しかもウェハ上において回路パターン領域と多重露光領域との境界部の露光量の差を抑えることができる。   Also in the above-described embodiment, as in the second embodiment, it can be applied to exposure using EUV light, and the exposure amount at the boundary between the circuit pattern region and the multiple exposure region on the wafer can be applied. The difference can be suppressed.

(第5の実施の形態)
次に、本発明の第5の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について、図13を用いて説明する。図13は半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。
(Fifth embodiment)
Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a flowchart showing the manufacturing process of the semiconductor device.

まず、シリコン(Si)単結晶からなる半導体ウェハの主面上に、例えば、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜が熱酸化法やラジカル酸化法等により形成される(ステップS101)。このゲート絶縁膜上には、例えば低抵抗な多結晶シリコンからなる導体膜が形成される(ステップS102)。次に、この導体膜上にポジ型レジストが、例えば、回転塗布法等によって塗布される(ステップS103)。   First, a gate insulating film made of, for example, a silicon oxide film is formed on the main surface of a semiconductor wafer made of silicon (Si) single crystal by a thermal oxidation method, a radical oxidation method, or the like (step S101). On the gate insulating film, a conductive film made of, for example, low-resistance polycrystalline silicon is formed (step S102). Next, a positive resist is applied on the conductor film by, for example, a spin coating method (step S103).

続いて、半導体ウェハを露光装置に搬送し、ウェハステージ上に載置する。また、露光装置のマスクステージ上に上述のフォトマスクを載置する(ステップS104)。   Subsequently, the semiconductor wafer is transferred to the exposure apparatus and placed on the wafer stage. Further, the above-described photomask is placed on the mask stage of the exposure apparatus (step S104).

次に、露光装置の光源から放射された露光光を、フォトマスクを介して半導体ウェハの主面上のレジストに照射し、フォトマスクの回路パターンをレジストに転写する(ステップS105)。ここで、露光光としては、透過型のハーフトーン型位相シフトマスクを用いる場合には、ArF光源(波長約193nm)を、反射型フォトマスクを用いる場合には、EUV光源(波長約13.5nm)を用いる。   Next, the exposure light emitted from the light source of the exposure apparatus is irradiated to the resist on the main surface of the semiconductor wafer via the photomask, and the circuit pattern of the photomask is transferred to the resist (step S105). Here, as the exposure light, an ArF light source (wavelength of about 193 nm) is used when a transmission type halftone phase shift mask is used, and an EUV light source (wavelength of about 13.5 nm is used when a reflection type photomask is used. ) Is used.

次いで、半導体ウェハを露光装置から搬出し、半導体ウェハのレジストに対して現像処理を施すことにより(ステップS106)、半導体ウェハの主面上にレジストパターンを形成する。   Next, the semiconductor wafer is unloaded from the exposure apparatus, and the resist of the semiconductor wafer is subjected to development processing (step S106), thereby forming a resist pattern on the main surface of the semiconductor wafer.

その後、レジストパターンをエッチングマスクとして導体膜を加工した後(ステップS107)、レジストパターンを除去することによって導体膜からなるゲート電極を形成する。   Then, after processing the conductor film using the resist pattern as an etching mask (step S107), the resist pattern is removed to form a gate electrode made of the conductor film.

続いて、周知の拡散技術、配線技術等を用いて、ソース/ドレイン及びそれに電気的に接続された配線等を設けることにより半導体装置を完成させる(ステップS108)。   Subsequently, the semiconductor device is completed by providing the source / drain and the wiring electrically connected thereto using a known diffusion technique, wiring technique, and the like (step S108).

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施することができる。例えば、上述の各実施形態において、第一及び第二の繰り返しパターンは、ラインアンドスペース形状、格子形状のパターンに限らず、市松格子形状のパターンにしても良い。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change and implement variously. For example, in each of the above-described embodiments, the first and second repeating patterns are not limited to the line-and-space pattern and the lattice pattern, but may be a checkered pattern.

本発明の第1の実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクを模式的に示した平面図。The top view which showed typically the halftone type | mold phase shift mask which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1のA−A’線に沿って切断し、矢印方向に眺めたハーフトーン型位相シフトマスクの断面図。Sectional drawing of the halftone type phase shift mask cut | disconnected along the A-A 'line | wire of FIG. 1, and looked at the arrow direction. 図1の多重露光領域を形成する隣接領域における第一及び第二の繰り返しパターンの拡大断面図。The expanded sectional view of the 1st and 2nd repeating pattern in the adjacent area | region which forms the multiple exposure area | region of FIG. 図1のハーフトーン型位相シフトマスクによりウェハ上に露光した際の多重露光領域を説明するための図、図4(a)は2重露光領域を平面図、図4(b)は4重露光領域を示す平面図。FIG. 4A is a diagram for explaining a multiple exposure area when the wafer is exposed by the halftone phase shift mask of FIG. 1, FIG. 4A is a plan view of a double exposure area, and FIG. The top view which shows an area | region. 本発明の第1の実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程を模式的に示した断面図。Sectional drawing which showed typically the manufacturing process of the halftone type phase shift mask which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るフォトマスクの製造工程を模式的に示した断面図。Sectional drawing which showed typically the manufacturing process of the photomask which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る反射型フォトマスクを模式的に示した平面図。The top view which showed typically the reflection type photomask which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図7のB−B’線に沿って切断し、矢印方向に眺めた反射型フォトマスクの断面図。Sectional drawing of the reflective photomask cut | disconnected along the B-B 'line | wire of FIG. 7, and looked at the arrow direction. 図7の多重露光領域を形成する隣接領域における第一及び第二の繰り返しパターンの拡大断面図。The expanded sectional view of the 1st and 2nd repeating pattern in the adjacent area | region which forms the multiple exposure area | region of FIG. 本発明の第2の実施形態に係る反射型フォトマスクの製造工程を模式的に示した断面図。Sectional drawing which showed typically the manufacturing process of the reflection type photomask which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る反射型フォトマスクの製造工程を模式的に示した断面図。Sectional drawing which showed typically the manufacturing process of the reflection type photomask which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクを模式的に示す図で、図12は多重露光領域を形成する隣接領域における第一及び第二の繰り返しパターンの拡大平面図。FIG. 12 is a diagram schematically showing a halftone phase shift mask according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 12 is an enlarged plan view of first and second repetitive patterns in an adjacent region forming a multiple exposure region. 本発明の第5の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート。9 is a flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、70 ハーフトーン型位相シフトマスク
11、51 マスク基板
12 半透光膜
13、43 回路パターン形成領域
14、54 周辺領域
15、55 隣接領域(多重露光形成領域)
15a、55a 第1領域部分
15b、55b 第2領域部分
15−1 第一隣接領域
15−2 第二隣接領域
17、57 遮光膜
18、19、48、49 レジスト
18a、48a 開口部
20、60 回路パターン
20a、60a 主回路パターン
20b、60b 補助パターン
21、61、71 第一の繰り返しパターン
22、62、72 第二の繰り返しパターン
30 第一ショット領域
31 第二ショット領域
32 第三ショット領域
33 第四ショット領域
34 2重露光領域
35 4重露光領域
40 反射型フォトマスク
42 反射多層膜
43 バッファ層
44 吸収体層
p パターンピッチ
s パターンとパターンの間隔
a パターンピッチに対するパターンスペースの割合
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,70 Halftone phase shift mask 11, 51 Mask substrate 12 Semi-transparent film 13, 43 Circuit pattern formation area 14, 54 Peripheral area 15, 55 Adjacent area (multiple exposure formation area)
15a, 55a 1st area | region part 15b, 55b 2nd area | region part 15-1 1st adjacent area 15-2 2nd adjacent area 17, 57 Light shielding film 18, 19, 48, 49 Resist 18a, 48a Opening part 20, 60 Circuit Patterns 20a, 60a Main circuit patterns 20b, 60b Auxiliary patterns 21, 61, 71 First repeating patterns 22, 62, 72 Second repeating pattern 30 First shot area 31 Second shot area 32 Third shot area 33 Fourth Shot area 34 Double exposure area 35 Quad exposure area 40 Reflective photomask 42 Reflective multilayer film 43 Buffer layer 44 Absorber layer p Pattern pitch s Pattern-to-pattern spacing a Ratio of pattern space to pattern pitch

Claims (5)

フォトマスクに形成された回路パターンを投影露光し、ウェハ上に前記回路パターンを転写する半導体装置を製造する方法であって、
前記フォトマスクは
主面がパターン形成膜で覆われた平面矩形状のマスク基板と、
前記マスク基板の中央部の回路パターン形成領域における前記パターン形成膜に設けられた回路パターンと、
前記回路パターン形成領域の外周に、かつ回路パターンの露光の際に前記ウェハ上に多重露光領域を形成する繰り返しパターンとを有し、
前記パターン形成膜の透過率、または反射率をT、前記繰り返しパターンのパターンピッチpに対するパターンスペースの割合をaとし、開口数NA、光源波長λ、前記フォトマスクに入射する前記露光光の入射角をθ、コヒーレンスファクタがσの露光装置を用いるとき、
前記繰り返しパターンは、
T/(1+T)<a<2T/(1+T)及び、
p<λ/(1+σ)NA
なる関係を同時に満たすことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device by projecting and exposing a circuit pattern formed on a photomask and transferring the circuit pattern onto a wafer,
The photomask is a planar rectangular mask substrate whose main surface is covered with a pattern forming film,
A circuit pattern provided in the pattern formation film in a circuit pattern formation region in the center of the mask substrate;
Having a repetitive pattern on the outer periphery of the circuit pattern formation region and forming a multiple exposure region on the wafer when the circuit pattern is exposed;
The transmittance or reflectance of the pattern forming film is T, the ratio of the pattern space to the pattern pitch p of the repetitive pattern is a, the numerical aperture NA, the light source wavelength λ, and the incident angle of the exposure light incident on the photomask. When using an exposure apparatus with θ and coherence factor σ,
The repeating pattern is
T / (1 + T) <a <2T / (1 + T) and
p <λ / (1 + σ) NA
A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by simultaneously satisfying the following relationship:
前記繰り返しパターンは、前記マスク基板の各辺部に対向する第1領域部分における前記パターン形成膜に設けられた第一の繰り返しパターンと、
前記マスク基板の各角部に対向する第2領域部分における前記パターン形成膜に設けられた第二の繰り返しパターンとを有し、
前記パターン形成膜の透過率、または反射率をT、前記第一及び第二の繰り返しパターンのパターンピッチpに対するパターンスペースの割合をaとし、開口数NA、光源波長λ、前記フォトマスクに入射する前記露光光の入射角をθ、コヒーレンスファクタがσの露光装置を用いるとき、
前記第一の繰り返しパターンは、
T/(1+T)<a<2T/(1+T)及び、
p<λ/(1+σ)NA
なる関係を同時に満たし、
前記第二の繰り返しパターンは、
T/(1+T)<a<3T/2(1+T)及び、
p<λ/(1+σ)NA
なる関係を同時に満たすことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
The repetitive pattern includes a first repetitive pattern provided on the pattern forming film in a first region portion facing each side of the mask substrate;
A second repetitive pattern provided on the pattern forming film in a second region portion facing each corner of the mask substrate;
The transmittance or reflectance of the pattern forming film is T, the ratio of the pattern space to the pattern pitch p of the first and second repetitive patterns is a, the numerical aperture NA, the light source wavelength λ, and the light incident on the photomask. When using an exposure apparatus in which the incident angle of the exposure light is θ and the coherence factor is σ,
The first repeating pattern is:
T / (1 + T) <a <2T / (1 + T) and
p <λ / (1 + σ) NA
Satisfy the relationship
The second repeating pattern is
T / (1 + T) <a <3T / 2 (1 + T) and
p <λ / (1 + σ) NA
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein:
前記第一及び第二の繰り返しパターンは、周期的に配置されたラインパターンであることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置の製造方法。   3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first and second repeating patterns are line patterns arranged periodically. 主面が半透光膜、または吸収膜で覆われ、中央部に設けられた回路パターン形成領域と前記回路パターン形成領域の外周に隣接する領域とを有する平面矩形状のマスク基板と、
前記回路パターン形成領域における前記半透光膜、または吸収膜に設けられた回路パターンと、
繰り返しパターンとを有し、
前記半透光膜の透過率、または反射率をT、前記繰り返しパターンのパターンピッチpに対するパターンスペースの割合をaとし、開口数NA、光源波長λ、前記マスク基板に入射する前記露光光の入射角をθ、コヒーレンスファクタがσの露光装置を用いるとき、
前記繰り返しパターンは、
T/(1+T)<a<2T/(1+T)及び、
p<λ/(1+σ)NA
なる関係を同時に満たすことを特徴とするフォトマスク。
A planar rectangular mask substrate having a main surface covered with a semi-transparent film or an absorption film and having a circuit pattern forming region provided in the center and a region adjacent to the outer periphery of the circuit pattern forming region;
A circuit pattern provided on the translucent film or absorption film in the circuit pattern formation region;
A repeating pattern,
The transmissivity or reflectance of the semi-transparent film is T, the ratio of the pattern space to the pattern pitch p of the repetitive pattern is a, the numerical aperture NA, the light source wavelength λ, and the exposure light incident on the mask substrate. When using an exposure apparatus with an angle θ and a coherence factor σ,
The repeating pattern is
T / (1 + T) <a <2T / (1 + T) and
p <λ / (1 + σ) NA
A photomask characterized by satisfying the following relationship simultaneously.
前記繰り返しパターンは、前記マスク基板の各辺部に対向する第1領域部分における前記パターン形成膜に設けられた第一の繰り返しパターンと、
前記マスク基板の各角部に対向する第2領域部分における前記パターン形成膜に設けられた第二の繰り返しパターンとを有し、
前記パターン形成膜の透過率、または反射率をT、前記第一及び第二の繰り返しパターンのパターンピッチpに対するパターンスペースの割合をaとし、開口数NA、光源波長λ、前記フォトマスクに入射する前記露光光の入射角をθ、コヒーレンスファクタがσの露光装置を用いるとき、
前記第一の繰り返しパターンは、
T/(1+T)<a<2T/(1+T)及び、
p<λ/(1+σ)NA
なる関係を同時に満たし、
前記第二の繰り返しパターンは、
T/(1+T)<a<3T/2(1+T)及び、
p<λ/(1+σ)NA
なる関係を同時に満たすことを特徴とする請求項4記載のフォトマスク。
The repetitive pattern includes a first repetitive pattern provided on the pattern forming film in a first region portion facing each side of the mask substrate;
A second repetitive pattern provided on the pattern forming film in a second region portion facing each corner of the mask substrate;
The transmittance or reflectance of the pattern forming film is T, the ratio of the pattern space to the pattern pitch p of the first and second repetitive patterns is a, the numerical aperture NA, the light source wavelength λ, and the light incident on the photomask. When using an exposure apparatus in which the incident angle of the exposure light is θ and the coherence factor is σ,
The first repeating pattern is:
T / (1 + T) <a <2T / (1 + T) and
p <λ / (1 + σ) NA
Satisfy the relationship
The second repeating pattern is
T / (1 + T) <a <3T / 2 (1 + T) and
p <λ / (1 + σ) NA
The photomask according to claim 4, wherein the following relationship is satisfied simultaneously.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012022036A (en) * 2010-07-12 2012-02-02 Toshiba Corp Exposure mask and method for manufacturing semiconductor device
JP2012248676A (en) * 2011-05-27 2012-12-13 Nuflare Technology Inc Euv mask and manufacturing method therefor

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