JP2013246340A - Photomask and method of manufacturing the same, and pattern exposure method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体製品や液晶表示装置等の製造におけるフォトリソグラフィ法の露光工程に用いるフォトマスクに関する。 The present invention relates to a photomask used in an exposure process of a photolithography method in manufacturing a semiconductor product, a liquid crystal display device, or the like.
フォトリソグラフィ法を用いたパターン形成方法は、従来より研究開発されており、半導体製品や液晶表示装置等の平面型表示装置の製造に多く利用されている。フォトリソグラフィ法は、感光性樹脂であるフォトレジストを塗布した基板（被照射体）の表面を、フォトマスクを介して、露光機により平行光で選択的に露光し、露光された部分と露光されていない部分との配置からなるフォトレジストパターンを生成する技術であって、現像によりフォトレジストを除去された基板の露出部位に表面処理を施す。あるいは、液晶表示装置用カラーフィルタのように、現像された後に残されたフォトレジストをそのまま機能性の膜として利用する。露光された部分を光硬化により現像不溶性として残すネガ型の感光性樹脂と、露光された部分を光分解により現像可溶性として現像工程で除去するポジ型の感光性樹脂とがあり、これらを用途別の工程に応じて使い分けるとともに、使用するフォトマスクの光透過および非透過のパターン配置を選択する。 A pattern forming method using a photolithography method has been researched and developed in the past, and is widely used in the manufacture of flat display devices such as semiconductor products and liquid crystal display devices. In the photolithography method, the surface of a substrate (object to be irradiated) coated with a photoresist, which is a photosensitive resin, is selectively exposed with parallel light through an exposure machine through a photomask, and the exposed portion is exposed. This is a technique for generating a photoresist pattern having an arrangement with an unexposed portion, and a surface treatment is performed on the exposed portion of the substrate from which the photoresist has been removed by development. Alternatively, the photoresist left after development is used as a functional film as it is, such as a color filter for liquid crystal display devices. There are negative photosensitive resins that leave the exposed parts indevelopable by photocuring, and positive photosensitive resins that make the exposed parts develop soluble by photolysis and are removed in the development process. Depending on the process, the light transmission and non-transmission pattern arrangement of the photomask to be used is selected.
近年、最終製品の高性能化を目指して半導体製品や液晶表示装置等に用いるパターンの微細化が進む一方、露光装置による処理速度を高めるための高速化処理を含む処理能力の向上が図られている。特に、液晶関係の生産性向上のために、大型のマザー基板を扱うためのフォトマスクの大型化も進展している。このような状況に対応して、露光工程に限定しても、処理能力の高いプロキシミティ露光（近接露光）に用いる大型基板のフォトマスクパターンの高精細化を図って、６μｍを下回る微小サイズで高精度の微小パターンを作製することが要求されている。また、大型基板のフォトマスクパターンの高精細化を実現するために、フォトマスク基板材料やフォトレジスト材料の特性改良や露光装置の改良と合わせて、描画プロセス技術全般の向上が図られている。 In recent years, the pattern used for semiconductor products and liquid crystal display devices has been miniaturized with the aim of improving the performance of final products, while the processing capability including high-speed processing for increasing the processing speed by the exposure apparatus has been improved. Yes. In particular, in order to improve productivity related to liquid crystals, the size of photomasks for handling large mother substrates is also increasing. Corresponding to such a situation, even if it is limited to the exposure process, the photomask pattern of a large-sized substrate used for proximity exposure (proximity exposure) with high processing capability is increased in fineness below 6 μm. It is required to produce a highly accurate minute pattern. In addition, in order to achieve high definition of a photomask pattern on a large substrate, improvement of the overall drawing process technology is being made along with improvement of characteristics of photomask substrate material and photoresist material and improvement of exposure apparatus.
さらに、大型の加工対象基板に作製するパターンの高精細化を実現するために、プロキシミティ露光において使用するフォトマスクの構成を工夫する提案がなされている。
例えば、特許文献１に示すように、フォトマスクの光透過のための複数の開口部のそれぞれに対応して、加工対象基板表面に開口部の像を結像させるための複数のマイクロレンズを配設したフォトマスクが提案されている。
また、特許文献１において、開口部とそれに対応するマイクロレンズとがフォトマスク基板の厚みに等しい間隔で離れて位置することに起因する光の利用効率低下の弊害を改良するために、特許文献２が提案された。特許文献２では、フォトマスク基板とは別にフィールドレンズと投影レンズとを同一光軸で組み合わせたマイクロレンズアレイを設けて、フォトマスク基板と近接対向させて接合したフォトマスクとした。
Furthermore, in order to realize high definition of a pattern to be manufactured on a large processing target substrate, proposals have been made to devise a configuration of a photomask used in proximity exposure.
For example, as shown in Patent Document 1, a plurality of microlenses for forming an image of the opening on the surface of the substrate to be processed are arranged corresponding to each of the plurality of openings for light transmission of the photomask. A photomask has been proposed.
Further, in Patent Document 1, in order to improve the adverse effect of the light use efficiency reduction caused by the opening and the microlens corresponding to the opening being spaced apart at equal intervals to the thickness of the photomask substrate, Patent Document 2 Was proposed. In Patent Document 2, a microlens array in which a field lens and a projection lens are combined with the same optical axis is provided in addition to the photomask substrate, and a photomask bonded in close proximity to the photomask substrate is formed.
上述の特許文献１および特許文献２に示すように、マイクロレンズを設けたフォトマスクによるプロキシミティ露光により、露光パターンの解像度を向上して微細なパターンを
形成することが可能になった。しかしながら、レンズとして最適な球面形状を設けたフォトマスクの製造工程が繁雑で安定性に欠ける上、出来上がったフォトマスクの表面清浄化を維持した保管や取り扱いにおいても、平坦な平面を有するフォトマスクに較べて問題が多く、実用的なパターン露光方法への適用が簡単ではない。
As shown in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above, it is possible to improve the resolution of an exposure pattern and form a fine pattern by proximity exposure using a photomask provided with a microlens. However, the manufacturing process of a photomask with a spherical shape optimal as a lens is complicated and lacks stability, and the photomask having a flat surface can be stored and handled while maintaining the surface cleaning of the finished photomask. Compared to the problems, it is not easy to apply to a practical pattern exposure method.
本発明は、前記の問題点に鑑みて提案するものであり、本発明が解決しようとする課題は、開口部を通過する露光光に集光機能を与え、露光パターンの解像度を向上して露光対象基板に微細なパターンを形成することを可能にする構造で、容易に製造でき、実用的なパターン露光方法への適用が簡単なフォトマスクを提供することである。 The present invention is proposed in view of the above-mentioned problems, and the problem to be solved by the present invention is to provide a condensing function to exposure light passing through the opening, thereby improving the resolution of the exposure pattern for exposure. To provide a photomask that has a structure that enables a fine pattern to be formed on a target substrate, can be easily manufactured, and can be easily applied to a practical pattern exposure method.
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、露光領域を与えるための開口パターンを取り巻く外側を遮光部とし、開口パターン内の外側に接する部分に完全透過部を設け、完全透過部の内側にあたる開口パターン中心部付近に位相シフト効果を有する位相シフト部を設けたことを特徴とするフォトマスクである。 As a means for solving the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 is characterized in that the outer side surrounding the opening pattern for providing the exposure area is a light-shielding part, and a complete transmission part is provided at a part in contact with the outer side in the opening pattern. The photomask is characterized in that a phase shift portion having a phase shift effect is provided in the vicinity of the central portion of the opening pattern which is inside the complete transmission portion.
また、請求項２に記載の発明は、開口パターンが、等方的な閉図形の形状を有することを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクである。 The invention according to claim 2 is the photomask according to claim 1, wherein the opening pattern has an isotropic closed figure shape.
また、請求項３に記載の発明は、開口パターンが、帯状の形状を有することを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクである。 The invention according to claim 3 is the photomask according to claim 1, wherein the opening pattern has a strip shape.
また、請求項４に記載の発明は、位相シフト部が、半透過性の金属酸化膜からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフォトマスクである。 The invention according to claim 4 is the photomask according to any one of claims 1 to 3, wherein the phase shift portion is made of a semi-transmissive metal oxide film.
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法であって、遮光部を金属膜のウェットエッチング法によりパターン形成する工程、位相シフト部を金属酸化膜のウェットエッチング法によりパターン形成する工程、からなることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。 The invention according to claim 5 is the photomask manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the step of patterning the light-shielding portion by a wet etching method of a metal film, the phase shift portion A photomask manufacturing method comprising a step of forming a pattern by wet etching of a metal oxide film.
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のフォトマスクを用いたパターン露光方法であって、フォトマスク表面を露光対象の基板表面と平行に近接させて露光するプロキシミティ露光を行うことを特徴とするパターン露光方法である。 The invention according to claim 6 is a pattern exposure method using the photomask according to any one of claims 1 to 4, wherein the exposure is performed with the photomask surface in close proximity to the substrate surface to be exposed. The pattern exposure method is characterized by performing proximity exposure.
本発明は、露光領域を与えるための開口パターンを取り巻く外側を遮光部とし、外側に接する開口パターン内に完全透過部を設け、完全透過部の内側にあたる開口パターン中心部付近に位相シフト効果を有する位相シフト部を設けたことを特徴とするフォトマスクであるので、
開口部を通過する露光光に集光機能を与え、露光パターンの解像度を向上して露光対象基板に微細なパターンを形成することを可能にする構造で、容易に製造でき、実用的なパターン露光方法への適用が簡単なフォトマスクを提供できる。
In the present invention, the outside surrounding the opening pattern for providing the exposure area is a light shielding portion, a complete transmission portion is provided in the opening pattern in contact with the outside, and a phase shift effect is provided in the vicinity of the center of the opening pattern that is inside the complete transmission portion. Since it is a photomask characterized by providing a phase shift portion,
It is a structure that gives a condensing function to the exposure light that passes through the opening, improves the resolution of the exposure pattern, and enables the formation of a fine pattern on the substrate to be exposed. A photomask that can be easily applied to the method can be provided.
以下、図面に従って、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明のフォトマスクの構造を従来のフォトマスクの構造と比較して原理的に説明するための模式断面図であって、（ａ）は本発明のフォトマスク、（ｂ）は従来のフォトマスクを示す。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining in principle the structure of a photomask of the present invention in comparison with the structure of a conventional photomask, wherein (a) is a photomask of the present invention, and (b) is 1 shows a conventional photomask.
本発明は、図１（ａ）において、露光照射光６を本発明のフォトマスク１の背面から照射して、露光対象の基板表面５に選択的に露光するパターン露光方法に関する。図１（ａ）に示す本発明のフォトマスク１は、露光領域を与えるための開口パターン１１を取り巻く外側を遮光部２とし、開口パターン１１内の外側に接する部分に完全透過部３を設け、完全透過部の内側にあたる開口パターン中心部付近に位相シフト効果を有する位相シフト部４を設けたことを特徴とする。なお、完全透過部とは、透明なフォトマスク基板１０以外に光を減衰させる層が無く、しかも、位相シフト部に対して基準位相の光を通過させる領域であることを意味する。また、位相シフト部４を設けるための層が遮光部２を構成する層の上または下に存在することを妨げるものではない。 The present invention relates to a pattern exposure method in which exposure light 6 is irradiated from the back surface of the photomask 1 of the present invention in FIG. In the photomask 1 of the present invention shown in FIG. 1A, the outside surrounding the opening pattern 11 for providing an exposure region is set as a light shielding portion 2, and a complete transmission portion 3 is provided in a portion in contact with the outside in the opening pattern 11. A phase shift portion 4 having a phase shift effect is provided in the vicinity of the central portion of the opening pattern that is inside the complete transmission portion. Note that the complete transmission part means that there is no layer that attenuates light other than the transparent photomask substrate 10, and the reference phase light passes through the phase shift part. Further, it does not prevent the layer for providing the phase shift unit 4 from being above or below the layer constituting the light shielding unit 2.
本発明のフォトマスク１を用いてパターン露光する場合、フォトマスク表面を露光対象の基板表面５と平行に近接させて露光するプロキシミティ露光を行うことが望ましい。フォトマスク１の背面から照射される露光照射光６の内、開口パターン１１に照射される光は、開口パターン１１の中央部付近に位相シフト効果を有する位相シフト部４を設けてあるため、球面形状のマイクロレンズがなく平坦な平面を有するにも拘らず、中央部の周辺部に対する位相シフト効果により、破線円で示すように、レンズに類似した照射光の集光７の機能が働く。その結果、露光パターンの解像度を向上して露光対象基板に微細なパターンを形成することを可能にする。しかも、球面形状のマイクロレンズがなく平坦な平面を有する構造であるため、本発明のフォトマスクは、保管や取り扱いの面でも実用的なパターン露光方法への適用が容易である。 When pattern exposure is performed using the photomask 1 of the present invention, it is desirable to perform proximity exposure in which the photomask surface is exposed in close proximity to the substrate surface 5 to be exposed. Of the exposure irradiation light 6 irradiated from the back surface of the photomask 1, the light irradiated to the opening pattern 11 is provided with a phase shift portion 4 having a phase shift effect in the vicinity of the central portion of the opening pattern 11. In spite of having no flat microlens and having a flat plane, the function of condensing irradiation light 7 similar to the lens works by the phase shift effect with respect to the peripheral part of the central part as shown by the broken line circle. As a result, it is possible to improve the resolution of the exposure pattern and form a fine pattern on the exposure target substrate. Moreover, since the structure has a flat plane without a spherical microlens, the photomask of the present invention can be easily applied to a practical pattern exposure method in terms of storage and handling.
上記のように作製したフォトマスク１を用いるパターン露光方法において、露光照射光６として、高圧水銀灯のｈ線（波長４０５ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）や各種レーザー光源を、波長４３０ｎｍ以下の平行光として用いることができる。プロキシミティ露光方式の場合、フォトマスク１の表面と露光対象の基板表面５との露光ギャップを数十μｍ〜数百μｍ、望ましくは１００μｍ程度に設定することができる。
なお、露光方式として、上記プロキシミティ露光以外にステッパーによる投影露光にも本発明のフォトマスク１を使用することが期待できるが、以下の説明では、プロキシミティ露光での使用に限定する。
In the pattern exposure method using the photomask 1 produced as described above, as the exposure irradiation light 6, h-line (wavelength 405 nm), i-line (wavelength 365 nm) of a high-pressure mercury lamp and various laser light sources are used as parallel light having a wavelength of 430 nm or less. Can be used as In the case of the proximity exposure method, the exposure gap between the surface of the photomask 1 and the substrate surface 5 to be exposed can be set to several tens to several hundreds of micrometers, preferably about 100 μm.
In addition to the proximity exposure described above, the photomask 1 of the present invention can be expected to be used for projection exposure by a stepper as an exposure method. However, the following description is limited to use in proximity exposure.
本発明のフォトマスク１により、露光対象基板に微細なパターンを形成できることを、従来との比較で示すために、図１（ｂ）の従来のフォトマスク１’によるプロキシミティ露光の例を説明する。従来のフォトマスク１’の背面から照射される露光照射光６の内、遮光部２で仕切られた開口パターン１１に照射される光は、特に微細な開口パターンである程、開口パターンの周縁部で光の回折現象により拡散し、破線円で示すように、照射光の回折拡散光８となって、露光対象の基板表面５に到達する。従って、図１（ａ）に示した本発明のフォトマスク１の場合とは異なり、露光対象基板に微細なパターンを形成することが困難である。 In order to show that a fine pattern can be formed on a substrate to be exposed with the photomask 1 of the present invention in comparison with the prior art, an example of proximity exposure using the conventional photomask 1 ′ of FIG. . Of the exposure irradiation light 6 irradiated from the back surface of the conventional photomask 1 ′, the light irradiated to the opening pattern 11 partitioned by the light-shielding portion 2 has a particularly fine opening pattern. The light is diffused by the diffraction phenomenon of light and becomes the diffracted diffused light 8 of the irradiated light as shown by the broken circle, and reaches the substrate surface 5 to be exposed. Therefore, unlike the case of the photomask 1 of the present invention shown in FIG. 1A, it is difficult to form a fine pattern on the exposure target substrate.
本発明のフォトマスクは、以下の例のとおり、容易に製造できる。
図４は、本発明のフォトマスクの製造方法の一例を説明するための断面図であって、（ａ）〜（ｄ）は工程順に示す模式断面図である。
図４（ｄ）に示すフォトマスク１を作製するには、先ず、フォトマスク基板１０に遮光膜層２０を均一な厚さに設けたフォトマスクブランクスを準備する（図４（ａ））。フォトマスク基板１０として、波長４３０ｎｍ以下の短波長光に対する透過率が高く、温度変化に対する寸法安定性に影響する熱膨張率が低く、パターン形成プロセスでの物理的、化学的各種耐性に優れ、平滑性の良い加工が可能で、内部の光学的な欠陥の少ない合成石英が、好ましい材料として挙げられる。遮光膜層２０として、金属クロム膜等の金属膜をスパッタリング法によりフォトマスク基板１０の片面に均一に成膜することができる。
The photomask of the present invention can be easily manufactured as in the following example.
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining an example of the photomask manufacturing method of the present invention, and (a) to (d) are schematic cross-sectional views shown in the order of steps.
In order to manufacture the photomask 1 shown in FIG. 4D, first, a photomask blank in which the light-shielding film layer 20 is provided on the photomask substrate 10 with a uniform thickness is prepared (FIG. 4A). The photomask substrate 10 has a high transmittance with respect to short-wavelength light having a wavelength of 430 nm or less, a low coefficient of thermal expansion that affects the dimensional stability with respect to a temperature change, excellent physical and chemical resistance in the pattern formation process, and smoothness. Synthetic quartz that can be processed with good properties and has few internal optical defects is a preferable material. As the light shielding film layer 20, a metal film such as a metal chromium film can be uniformly formed on one surface of the photomask substrate 10 by a sputtering method.
次に、遮光膜層２０をパターン形成して、所望の平面形状の開口パターン１１と遮光部２とを選択的に設ける（図４（ｂ））。パターン形成の方法としては、フォトリソグラフィー法や電子線リソグラフィー法によるレジスト層（図示せず）のパターン形成と、開口部のドライまたはウェットのエッチング法により可能であるが、ウェットエッチング法を用いることにより、より容易な製造工程を採用できる。また、必要に応じて、エッチングレジストとして他種の金属膜等を用いることができる。 Next, the light shielding film layer 20 is patterned, and the opening pattern 11 having a desired planar shape and the light shielding portion 2 are selectively provided (FIG. 4B). As a pattern formation method, pattern formation of a resist layer (not shown) by a photolithography method or an electron beam lithography method and a dry or wet etching method of an opening are possible, but a wet etching method is used. An easier manufacturing process can be adopted. Further, if necessary, other types of metal films or the like can be used as the etching resist.
次に、位相シフト部を形成するための金属酸化膜４０、例えば酸化クロム膜を、フォトマスク基板１０上の遮光部２を設けた側に、スパッタリング法により均一に成膜する（図４（ｃ））。位相シフト部を形成するための金属酸化膜４０は半透過性であり、成膜条件と設定膜厚により、波長４３０ｎｍ以下の短波長光に対する透過率を１０％〜５０％程度に自由に設定できる。また、酸化クロム膜等の金属酸化膜４０に替えてＭｏＳｉハーフトーン膜を用いることも可能である。 Next, a metal oxide film 40 for forming a phase shift portion, for example, a chromium oxide film, is uniformly formed by sputtering on the side where the light shielding portion 2 is provided on the photomask substrate 10 (FIG. 4C). )). The metal oxide film 40 for forming the phase shift portion is semi-transmissive, and the transmittance for short-wavelength light with a wavelength of 430 nm or less can be freely set to about 10% to 50% depending on the film formation conditions and the set film thickness. . In addition, a MoSi halftone film can be used instead of the metal oxide film 40 such as a chromium oxide film.
その後、金属酸化膜４０をパターン形成して、開口パターン１１内に所望の平面形状の完全透過部３と位相シフト部４とを選択的に設ける（図４（ｄ））。パターン形成の方法としては、フォトリソグラフィー法や電子線リソグラフィー法によるレジスト層（図示せず）のパターン形成と、開口部のドライまたはウェットのエッチング法により可能であるが、ウェットエッチング法を用いることにより、より容易な製造工程を採用できる。また、必要に応じて、エッチングレジストとして他種の金属膜等を用いることができる。なお、金属酸化膜４０のパターン形成において、遮光部２上に成膜した膜を残し、フォトマスクにおける一般的な反射防止膜として利用することができる。 Thereafter, the metal oxide film 40 is patterned to selectively provide the completely transparent portion 3 and the phase shift portion 4 having a desired planar shape in the opening pattern 11 (FIG. 4D). As a pattern formation method, pattern formation of a resist layer (not shown) by a photolithography method or an electron beam lithography method and a dry or wet etching method of an opening are possible, but a wet etching method is used. An easier manufacturing process can be adopted. Further, if necessary, other types of metal films or the like can be used as the etching resist. In the pattern formation of the metal oxide film 40, the film formed on the light shielding portion 2 can be left and used as a general antireflection film in a photomask.
本例では、上述のように、遮光部２と位相シフト部４とをこの順に形成する場合を示しているが、本発明は形成順を限定するものではなく、露光工程の位置合わせの適合性やその他の製造工程条件を考慮して、逆順とすることも可能である。
すなわち、本発明のフォトマスクは、遮光部を金属膜のウェットエッチング法によりパターン形成する工程、位相シフト部を金属酸化膜のウェットエッチング法によりパターン形成する工程、からなることを特徴とする製造方法を採用することが好ましい。
In this example, as described above, the case where the light shielding portion 2 and the phase shift portion 4 are formed in this order is shown, but the present invention does not limit the order of formation, and suitability of alignment in the exposure process. It is also possible to reverse the order in consideration of other manufacturing process conditions.
That is, the photomask of the present invention comprises a step of patterning the light shielding portion by a wet etching method of a metal film and a step of patterning the phase shift portion by a wet etching method of a metal oxide film. Is preferably adopted.
図２は、本発明のフォトマスクの構造を従来のフォトマスクの構造と比較して一具体例で説明するための模式平面図であって、（ａ）は本発明のフォトマスク、（ｂ）は従来のフォトマスクを示す。本例では、直径５μｍの円形パターンとして加工するための円形類似パターンとして対向辺間隔４μｍの正八角形の完全透過部３１の開口パターンを有し、開口パターンの外側に金属クロム膜からなる遮光部２１を設けた従来のフォトマスク１２’の改良を図る。本発明のフォトマスク１２は、開口パターン１１を対向辺間隔１３．７μｍの正八角形とし、その中央部内側に相似形で対向辺間隔４．６μｍの正八角形の位相シフト部４１を設け、開口パターン内の周辺部を完全透過部３１とした。開口パターンの外側には従来例と同様に金属クロム膜からなる遮光部２１を設けた。位相シフト部４１は、透過率５０％、位相シフト量２０°の酸化クロム膜とした。
本例のように、開口パターンが等方的な閉図形の形状を有する場合に、開口パターンの中心部付近に位相シフト部を設けるフォトマスクが、後述のシミュレーション結果で示すように、微細パターンの露光による形成に有効である。
FIG. 2 is a schematic plan view for explaining an example of the structure of the photomask of the present invention in comparison with the structure of a conventional photomask, wherein (a) is a photomask of the present invention, and (b). Indicates a conventional photomask. In this example, as a circular similar pattern to be processed as a circular pattern having a diameter of 5 μm, there is an opening pattern of a perfect octagonal perfect transmission part 31 with an opposing side interval of 4 μm. The conventional photomask 12 ′ provided with the above is improved. In the photomask 12 of the present invention, the opening pattern 11 is a regular octagon with an opposing side interval of 13.7 μm, and a regular octagonal phase shift unit 41 with an opposing side interval of 4.6 μm is provided inside the central portion, and the opening pattern 11 The inner peripheral portion was defined as a complete transmission portion 31. A light shielding portion 21 made of a metal chromium film was provided outside the opening pattern as in the conventional example. The phase shift unit 41 is a chromium oxide film having a transmittance of 50% and a phase shift amount of 20 °.
As in this example, when the opening pattern has an isotropic closed figure shape, a photomask provided with a phase shift portion near the center of the opening pattern has a fine pattern as shown in the simulation results described later. It is effective for formation by exposure.
図３は、本発明のフォトマスクの構造を従来のフォトマスクの構造と比較して他の具体例で説明するための模式平面図であって、（ａ）は本発明のフォトマスク、（ｂ）は従来のフォトマスクを示す。本例では、線幅３μｍの帯状パターンとして加工するために線幅３μｍの帯状の完全透過部３２の開口パターンを有し、開口パターンの外側に金属クロム膜からなる遮光部２２を設けた従来のフォトマスク１３’の改良を図る。本発明のフォトマスク１３は、開口パターン１１を線幅１２．４μｍの帯状とし、その中央部内側に平行に線幅４．１μｍの帯状に位相シフト部４２を設け、開口パターン内の周辺部を完全透過部３２とした。開口パターンの外側には従来例と同様に金属クロム膜からなる遮光部２２を設けた。位相シフト部４２は、透過率５０％、位相シフト量２０°の酸化クロム膜とした。
本例のように、開口パターンが帯状の形状を有する場合に、開口パターンの中心部付近に位相シフト部を設けるフォトマスクが、後述のシミュレーション結果で示すように、微細パターンの露光による形成に有効である。
FIG. 3 is a schematic plan view for explaining the structure of the photomask of the present invention in another specific example in comparison with the structure of a conventional photomask, wherein (a) is a photomask of the present invention, (b) ) Shows a conventional photomask. In this example, in order to process as a belt-like pattern having a line width of 3 μm, a conventional light-shielding portion 22 made of a metal chromium film is provided on the outside of the opening pattern. The photomask 13 ′ is improved. In the photomask 13 of the present invention, the opening pattern 11 is formed in a strip shape having a line width of 12.4 μm, and a phase shift portion 42 is provided in a strip shape having a line width of 4.1 μm in parallel to the inside of the central portion, and the peripheral portion in the opening pattern is formed A complete transmission part 32 was obtained. A light shielding portion 22 made of a metal chromium film was provided outside the opening pattern as in the conventional example. The phase shift unit 42 is a chromium oxide film having a transmittance of 50% and a phase shift amount of 20 °.
As shown in this example, when the aperture pattern has a strip shape, a photomask with a phase shift portion near the center of the aperture pattern is effective for forming fine patterns by exposure, as shown in the simulation results described later. It is.
以下に、上記図２および図３の例について、本発明と従来例とをシミュレーターを用いて同様の解析を行い、露光ギャップの変動が直径や線幅の変動に与える影響を比較検討した。共通条件として、コリメーション角度を２°とし、露光ギャップを８５μｍから１１５μｍまでの７．５μｍ刻みで変化させた。また、総合的な露光条件としては、露光ギャップ１００μｍで直径が５μｍとなるか、露光ギャップ１００μｍで線幅が３μｍとなるように設定した。 2 and 3, the present invention and the conventional example were similarly analyzed using a simulator, and the influence of exposure gap variation on diameter and line width variation was compared. As common conditions, the collimation angle was 2 °, and the exposure gap was changed in increments of 7.5 μm from 85 μm to 115 μm. The overall exposure conditions were set such that the exposure gap was 100 μm and the diameter was 5 μm, or the exposure gap was 100 μm and the line width was 3 μm.
結果を表１および表２に示す。すなわち、いずれも本発明および従来例のフォトマスクを用いてプロキシミティ露光を行った結果の、露光ギャップ別のシミュレーション比較評価結果であって、〔１〕は、図２に示す閉図形の例、〔２〕は、図３に示す帯状形状の例であり、それぞれ、（ａ）は本発明のフォトマスク、（ｂ）は従来のフォトマスクを用いた場合の結果を示す。 The results are shown in Tables 1 and 2. That is, both are results of simulation comparison evaluation by exposure gap as a result of performing proximity exposure using the photomask of the present invention and the conventional example, [1] is an example of a closed figure shown in FIG. [2] is an example of the belt-like shape shown in FIG. 3, wherein (a) shows the results when the photomask of the present invention is used, and (b) shows the results when the conventional photomask is used.
いずれの表の結果も、本発明のフォトマスクを使用した場合のプロキシミティ露光における露光ギャップによる形成パターンのサイズ変動が、従来のフォトマスクを使用した場合のそれより抑制されることを示している。従って、本発明のフォトマスクを用いて微細なパターンのプロキシミティ露光を行う場合に、高精細パターンの安定した再現性が得られることが判る。 The results in either table indicate that the size variation of the formation pattern due to the exposure gap in proximity exposure when using the photomask of the present invention is suppressed more than that when using a conventional photomask. . Therefore, it is understood that stable reproducibility of a high-definition pattern can be obtained when proximity exposure of a fine pattern is performed using the photomask of the present invention.
さらに、本発明のフォトマスクにおける開口パターンの構造がマイクロレンズに類似した集光効果を有するため、露光照射光の利用効率を高め、露光時間の短縮とその結果による生産効率の向上を図ることができる。 Furthermore, since the structure of the aperture pattern in the photomask of the present invention has a light condensing effect similar to that of a microlens, it is possible to increase the use efficiency of exposure irradiation light, shorten the exposure time, and consequently improve the production efficiency. it can.
１、１２、１３・・・フォトマスク（本発明）
１’、１２’、１３’・・・フォトマスク（従来）
２、２１、２２・・・遮光部
３、３１、３２・・・完全透過部
４、４１、４２・・・位相シフト部
５・・・露光対象の基板表面
６・・・露光照射光
７・・・照射光の集光
８・・・照射光の回折拡散光
１０・・・フォトマスク基板
１１・・・開口パターン
２０・・・遮光膜層
４０・・・金属酸化膜
1, 12, 13 ... Photomask (present invention)
1 ', 12', 13 '... Photomask (conventional)
2, 21, 22 ... light-shielding part 3, 31, 32 ... complete transmission part 4, 41, 42 ... phase shift part 5 ... substrate surface 6 to be exposed ... exposure light 7 ..Condensing light 8 ... Diffraction diffused light 10 ... Photomask substrate 11 ... Opening pattern 20 ... Light shielding film layer 40 ... Metal oxide film
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|---|---|---|---|---|
| JP2016071280A (en) * | 2014-10-01 | 2016-05-09 | 凸版印刷株式会社 | Photomask blank, manufacturing method of photomask using the same, photomask, and microlens produced using the same |
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- 2012-05-28 JP JP2012120600A patent/JP2013246340A/en active Pending
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