JP2009237339A - Photomask and method for manufacturing semiconductor device using the photomask - Google Patents
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Abstract
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。
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
A0=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
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
0 <a (1 + T) −T <T (3)
0 <a (1 + T) −T <T / 2 (4)
It is. Thus, in the first repeating
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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px、開口寸法をsx、Y軸方向のパターンピッチをpy、開口寸法をsy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)axayを
ax=sx/px ・・・・・(9)
ay=sy/py ・・・・・(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
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
A0x=ax(1+T)−T ・・・・・(11)
A0y=ay(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
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<ax(1+T)−T<T ・・・・・・・(13)
0<ay(1+T)−T<T ・・・・・・・(14)
0<ax(1+T)−T<T/2 ・・・・・(15)
0<ay(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)<ax<2T/(1+T) ・・・・・・(17)
T/(1+T)<ay<2T/(1+T) ・・・・・・(18)
T/(1+T)<ax<3T/2(1+T) ・・・・・(19)
T/(1+T)<ay<3T/2(1+T) ・・・・・(20)
となる。
The condition that the 0 next-development light becomes smaller than the transmittance T of the
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
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<ax、ay<0.3935となり、第二の繰り返しパターン72では、
0.1967<ax、ay<0.2951となる。
Here, when the
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
px<λ/(1+σ)NA ・・・・・(21)
py<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sx、sy、px、py、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
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px、py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
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
(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
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.
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
15a, 55a 1st area |
Claims (5)
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008084412A JP2009237339A (en) | 2008-03-27 | 2008-03-27 | Photomask and method for manufacturing semiconductor device using the photomask |
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JP2008084412A JP2009237339A (en) | 2008-03-27 | 2008-03-27 | Photomask and method for manufacturing semiconductor device using the photomask |
Publications (1)
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JP2009237339A true JP2009237339A (en) | 2009-10-15 |
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JP2008084412A Pending JP2009237339A (en) | 2008-03-27 | 2008-03-27 | Photomask and method for manufacturing semiconductor device using the photomask |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009237339A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
-
2008
- 2008-03-27 JP JP2008084412A patent/JP2009237339A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012248676A (en) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Nuflare Technology Inc | Euv mask and manufacturing method therefor |
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