JP2014191323A - Photomask for proximity exposure and pattern exposure method using the same - 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 a portion where the photoresist has been removed by development. Alternatively, the photoresist left after development is used as it is, such as a color filter for a liquid crystal display device. 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のために、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。
また、特許文献1に示すように、数十〜数百μmの露光ギャップをフォトマスクパターン面と加工対象基板面との間に設けて波長430nm以下の略平行な光で露光するプロキシミティ露光において、2重スリットパターンをフォトマスクパターンとして形成することにより、加工対象基板面に微細な1本の細線パターンを得るというフォトマスクパターン設計上の改良をした方法が提案されている。
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. In response to this situation, even if it is limited to the exposure process, in order to increase the definition of the photomask pattern on a large substrate used for proximity exposure (proximity exposure) with high throughput, photomask substrate materials and photo Along with improvements in resist material characteristics and exposure apparatus, the overall drawing process technology has been improved.
Further, as shown in
一方、特に半導体製品のフォトリソグラフィー法による製造において、高精細のパターンを高精度に安定生産する手法として、位相シフトマスクが利用されている。図1は、従来の位相シフトマスクの一例を説明するための部分模式図であって、(a)は平面図、(b)は断面図を示す。位相シフトマスク11の代表例では、フォトマスク基板10の片面上に透過部20を残して、金属クロム膜等の遮光部30と、MoSi膜等の半透過性で概ね180°の位相シフト領域4とからパターン形成される。位相シフト領域4は、必ずしも半透過性でなく完全透過型(レベンソン型)であっても良く、位相シフト領域に透明な膜を被着したり該当する領域のフォトマスク基板10を掘り込んで位相シフト機能を与えることも可能である。なお、遮光部30と位相シフト領域4との形成順は、図の上下関係に拘ることなく、位相シフトマスクの製造工程上の都合で選択する。
On the other hand, a phase shift mask is used as a technique for stably producing a high-definition pattern with high accuracy, particularly in the manufacture of a semiconductor product by a photolithography method. 1A and 1B are partial schematic views for explaining an example of a conventional phase shift mask, where FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view. In a typical example of the
図2は、図1に示した従来の位相シフトマスクによるパターン露光方法の一例を説明するための断面模式図である。上述の位相シフトマスク11の裏面側からの露光光6は、波長430nm以下の略平行な光であり、プロキシミティ露光またはレティクルタイプのフォトマスクからのステッパー露光により、両方向矢印で示す露光ギャップhを保持して、加工対象の基板5の表面の感光層(図では省略)上に選択的に照射する。露光光6は、図の強調された表現では傾きの大きいものもあるが、本模式図は、露光ギャップhに対して、透過部20の幅が極めて小さい場合に適用されるので、これらの各露光光6は互いに略平行な光を表している。露光光6の内、実線矢印で表すものは基準位相の光であり、点線矢印で表すものは、概ね180°の位相シフトする光、すなわち基準位相の光に対して逆位相の光である。加工対象の基板5の表面に選択的に照射されるこれらの光は、相互に干渉することにより、密集した縦線群で表現する照射光の強度7の分布が得られる。結果として、図の横方向中央付近に現れる微細パターンに対応する狭い幅の領域のみに、照射光の強度7が大きく作用して、高いコントラストの実効的な露光を与える。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of the pattern exposure method using the conventional phase shift mask shown in FIG. The
上述の特許文献1では、液晶表示装置用カラーフィルタの線幅4μm以下の細いブラックマトリクスパターンを、一定条件の2重スリットパターンを設けたフォトマスクを用いたプロキシミティ露光により、安定して生産できる。すなわち、プロキシミティ露光の露光ギャップの変動に対して、加工対象基板面に形成されるパターンの線幅の変動をある程度抑制した微細なパターンを得ることができる。しかし、マザー基板サイズの大型化がさらに進むと、プロキシミティ露光では、それに対応して大型のフォトマスクが必要とされ、プロキシミティ露光工程での露光ギャップの変動がますます大きくなるため、2重スリットパターンを設けたフォトマスクを用いても、形成されるパターンの線幅の変動を充分には抑えられない。同様に、図1,図2に示した従来の位相シフトマスクによるパターン露光においても、露光ギャップの変動が大きくなると、形成されるパターンの線幅の変動を充分には抑えられない。従来の位相シフトマスクでは、プロキシミティ露光での露光ギャップを50〜100μmと広くとると、露光対象基板上で光が広がってしまい、パターンの中心付近でも位相差による光の打ち消し合いが起こり、露光結果は却って悪くなる現象が確認されている。
In the above-mentioned
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、プロキシミティ露光により微細パターンを形成するためのフォトマスクにおいて、露光ギャップの変動の影響を小さくして、さらに安定して微細パターンを形成できるフォトマスクの構造を提案することである。 The present invention is proposed in view of the above-mentioned problems, and the problem to be solved by the present invention is to reduce the influence of exposure gap fluctuation in a photomask for forming a fine pattern by proximity exposure. Then, the structure of the photomask which can form a fine pattern more stably is proposed.
上記の課題を解決するための手段として、
本発明によるフォトマスクは、
露光対象基板上での透過光の光量分布および透過光強度の分解能を、露光対象基板との離間距離に応じて変調可能なプロキシミティ露光用フォトマスクであって、
透過部/半透過部により規定されるスリットパターンのL/Sが5μm以下であり、前記半透過部は、入射光の位相を約90°遅らせる機能を有する金属酸化物からなるハーフトーン膜であることを特徴とする。
As means for solving the above problems,
The photomask according to the present invention comprises:
A proximity exposure photomask capable of modulating the light amount distribution of transmitted light and the resolution of transmitted light intensity on the exposure target substrate according to the distance from the exposure target substrate,
L / S of the slit pattern defined by the transmission part / semi-transmission part is 5 μm or less, and the semi-transmission part is a halftone film made of a metal oxide having a function of delaying the phase of incident light by about 90 ° It is characterized by that.
また、露光対象基板上で線幅5μm以下の透過光を十分な光量および透過光強度を伴って結像させるプロキシミティ露光用フォトマスクであって、
透過部/遮光部により規定されるスリットの線幅が5μm以下であり、透過部/遮光部の境界に、入射光の位相を約90°遅らせる機能を有する金属酸化物からなるハーフトーン膜が形成されてスリットの線幅が規定された構成であることを特徴とする。
Also, a proximity exposure photomask that forms an image of transmitted light having a line width of 5 μm or less on the exposure target substrate with a sufficient amount of light and transmitted light intensity,
A half-tone film made of a metal oxide having a function of delaying the phase of incident light by about 90 ° is formed at the boundary between the transmission part and the light-shielding part and the slit line width defined by the transmission part / light-shielding part is 5 μm or less. Thus, the line width of the slit is defined.
また、本発明によるパターン露光方法は、
露光対象の基板表面上に形成した感光性樹脂層に対して、前記のフォトマスクを用いて、露光対象基板との離間距離を適宜変化させて、波長430nm以下の平行光でプロキシミティ露光を行なうことを特徴とする。
The pattern exposure method according to the present invention includes:
Proximity exposure is performed on the photosensitive resin layer formed on the surface of the substrate to be exposed with parallel light having a wavelength of 430 nm or less by appropriately changing the distance from the substrate to be exposed using the photomask. It is characterized by that.
本発明のフォトマスクにより、露光パターンの解像度(スリット透過光強度の分解能)を向上して露光対象基板にL/Sが5μm以下の微細なパターンを形成することが可能となり、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が提供される。
また、本発明のフォトマスクを用いたプロキシミティ露光により、微細パターンを形成するに際して、露光ギャップの変動の影響を小さくでき、さらに安定して微細パターンを形成できる。
With the photomask of the present invention, it becomes possible to improve the resolution of the exposure pattern (resolution of slit transmitted light intensity) and form a fine pattern with an L / S of 5 μm or less on the exposure target substrate, which can be easily manufactured, A photomask that can be easily applied to a practical pattern exposure method is provided.
Further, when a fine pattern is formed by proximity exposure using the photomask of the present invention, the influence of exposure gap variation can be reduced, and the fine pattern can be formed more stably.
以下、図面に従って、本発明の実施形態について説明する。
<実施形態1>
図3は、露光対象基板上で線幅5μm以下の透過光を十分な光量および透過光強度を伴って結像させるプロキシミティ露光用フォトマスクの一例を示す断面説明図である。
透過部/遮光部により規定されるスリットの線幅が5μm以下であり、透過部/遮光部の境界に、入射光の位相を約90°遅らせる機能を有する金属酸化物からなるハーフトーン膜が形成された構成である。
透過部20はガラス基板10が露出された箇所からなり、遮光部30を構成するクロムなどの層をパターニングして形成される。
透過部20の両側に、入射光の位相を約90°遅らせる機能を有する金属酸化物からなるハーフトーン膜(半透過部)21が形成され、透過部20の線幅が規定される。ハーフトーン膜21の材料として、酸化錫インジウム,酸窒化モリブデンシリサイドが代表的である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
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FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view showing an example of a proximity exposure photomask that forms an image of transmitted light having a line width of 5 μm or less on the exposure target substrate with a sufficient amount of light and transmitted light intensity.
A half-tone film made of a metal oxide having a function of delaying the phase of incident light by about 90 ° is formed at the boundary between the transmission part and the light-shielding part and the slit line width defined by the transmission part / light-shielding part is 5 μm or less. It is the structure which was made.
The
A halftone film (semi-transmissive part) 21 made of a metal oxide having a function of delaying the phase of incident light by about 90 ° is formed on both sides of the
透過部,半透過部,遮光部の光学特性を、便宜的に以下の様に定義し、以降の説明でも共通させることとする。
透過部:透過率100%,位相差0
半透過部:透過率20%,位相差90°
遮光部:透過率0%
The optical characteristics of the transmission part, the semi-transmission part, and the light-shielding part are defined as follows for the sake of convenience, and are shared in the following description.
Transmitting part:
Semi-transmissive part:
Shading part: 0% transmittance
パターン露光時の光路を同図に概念的に示す。
同図上側よりフォトマスクに入射した光は、透過部20,半透過部21を通過して、同図下側にスリット光として透過射出する際、半透過部21は入射光の位相を約90°遅らせた透過光(透過率20%)を生成し、それによって、露光対象基板において隣接して照明される境界において同位相での光干渉効果が低下するように作用するため、同図に示すように、透過部20の真下に高い強度で集光するかのように射出する。
The optical path during pattern exposure is conceptually shown in FIG.
When the light incident on the photomask from the upper side of the figure passes through the
<実施形態2>
図4は、露光対象基板上で線幅5μm以下の透過光を十分な光量および透過光強度を伴って結像させるプロキシミティ露光用フォトマスクの他例を示す断面説明図である。
図3との相違は、透過部/半透過部により規定されるスリットパターンのL/S(ライン&スペース)が5μm以下であり、遮光部30で規定された広幅の開口内に、半透過部21を図示のように配置して、それぞれ開口幅が5μm以下の複数の透過部20を隣接配置してなるスリットパターンである点にある。
<
FIG. 4 is a cross-sectional explanatory view showing another example of a proximity exposure photomask that forms an image of transmitted light having a line width of 5 μm or less on the exposure target substrate with a sufficient amount of light and transmitted light intensity.
The difference from FIG. 3 is that the L / S (line and space) of the slit pattern defined by the transmission part / semi-transmission part is 5 μm or less, and the semi-transmission part is within the wide opening defined by the
パターン露光時の光路を同図に概念的に示す。
図3と同様に、同図上側よりフォトマスクに入射した光は、透過部20,半透過部21を通過して、同図下側に3本のスリット光として射出する際、半透過部21は入射光の位相を約90°遅らせた透過光(透過率20%)を生成し、それによって、露光対象基板において隣接して照明される境界において同位相での光干渉効果が低下するように作用するため、同図に示すように、3箇所の透過部20それぞれの真下に高い強度で集光するかのように射出する。
The optical path during pattern exposure is conceptually shown in FIG.
Similarly to FIG. 3, when the light incident on the photomask from the upper side of the figure passes through the
フォトマスクを作製するには、先ず、フォトマスク基板10を準備する。
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。
In order to manufacture a photomask, first, a
The
次に、フォトマスク基板上の片面に遮光部およびハーフトーン部(位相シフト領域)をパターン形成する。
図1の構成では、位相シフト領域4を構成する層を先に形成する場合を示しているが、遮光部の形成順序は限定されず、露光工程の位置合わせの適合性から逆順も可能である。
遮光部を構成する材料としては金属クロム膜,ハーフトーン部(位相シフト領域)を構成する材料としてはMoSiハーフトーン膜を挙げることができる。
上記各層は、成膜をスパッタリング法により行い、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、所望のパターンを形成できる。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, a light shielding portion and a halftone portion (phase shift region) are pattern-formed on one side of the photomask substrate.
In the configuration of FIG. 1, the case where the layers constituting the
A metal chrome film can be used as the material constituting the light shielding portion, and a MoSi halftone film can be used as the material constituting the halftone portion (phase shift region).
Each of the above layers can be formed by sputtering, and a desired pattern can be formed by pattern formation of a resist layer by photolithography or electron beam lithography and dry or wet etching of the opening. Further, if necessary, other types of metal films or the like can be used as the etching resist.
上記のように作製したフォトマスクを用いるパターン露光方法において、露光光源として、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。
露光方式として、フォトマスク1の表面と加工対象の基板5の表面との露光ギャップhを数十μm〜数百μm、望ましくは90μm程度に設定したプロキシミティ露光を使用できる。
ここで、上述のMoSiハーフトーン膜を用いる位相シフト領域は、例えば波長430nm以下から近紫外域の短波長光に対して透過率20%,位相差90°程度に制御できる。
In the pattern exposure method using the photomask manufactured as described above, h-ray (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 as an exposure light source. Can do.
As an exposure method, proximity exposure in which the exposure gap h between the surface of the
Here, the phase shift region using the above-described MoSi halftone film can be controlled to have a transmittance of 20% and a phase difference of about 90 ° with respect to short wavelength light in the wavelength range of 430 nm or less to the near ultraviolet region, for example.
以下、本発明および従来構造によるフォトマスクを用いて、露光対象基板との離間距離を適宜変化させて、波長430nm以下の平行光でプロキシミティ露光を行なった場合について、シミュレーション結果に基づき、露光ギャップの変動が線幅の変動に与える影響を検討する。 Hereinafter, based on the simulation results, the exposure gap is obtained when proximity exposure is performed with parallel light having a wavelength of 430 nm or less using a photomask according to the present invention and a conventional structure while appropriately changing the distance from the exposure target substrate. Consider the effect of fluctuations on line width fluctuations.
<シミュレーション条件>
シミュレーター:Layout Lab(GenISys製)
露光光線λ: (365nm:313nm)=(100:35)
コリメーション角度: 2.0°
露光ギャップ(離間距離):30〜120μm(10μm刻みで変化)
<Simulation conditions>
Simulator: Layout Lab (GenISys)
Exposure beam λ: (365nm: 313nm) = (100: 35)
Collimation angle: 2.0 °
Exposure gap (separation distance): 30-120μm (changes in 10μm increments)
<使用マスク>
(1)ハーフトーン膜なし
(2)ハーフトーン膜あり(位相シフト量=180°)
(3)ハーフトーン膜あり(位相シフト量=90°)
(1)(2)の従来構造,(3)の本発明構造のそれぞれについて、3.5μm幅の透過部スリットが1本,L/S=3.5μmで3.5μm幅の透過部スリットが3本のマスクを評価対象とした。図5〜図7に、各マスクの設計情報を示す。
<Mask used>
(1) No halftone film (2) Halftone film (phase shift amount = 180 °)
(3) With halftone film (phase shift amount = 90 °)
(1) For each of the conventional structure of (2) and the structure of the present invention of (3), there is one 3.5 μm wide transmission slit, and three L / S = 3.5 μm 3.5 μm wide transmission slits. Masks were evaluated. 5 to 7 show design information of each mask.
<図5>
(1)−1:1本の透過部スリットの境界が遮光部にて規定
(2)−1:1本の透過部スリットの境界がハーフトーン膜(位相差180°)にて規定
(3)−1:1本の透過部スリットの境界がハーフトーン膜(位相差90°)にて規定
<図6>
(1)−2:3本の透過部スリットの境界が遮光部にて規定
(2)−2:3本の透過部スリットの境界がハーフトーン膜(位相差180°)にて規定
(3)−2:3本の透過部スリットの境界がハーフトーン膜(位相差90°)にて規定
<図7>
(3)−3:中央の2本の透過部スリットの境界がハーフトーン膜(位相差90°)にて規定され、両端の2本の透過部スリットの境界がハーフトーン膜(位相差90°)と遮光部にて規定された構成
(3)−4:4本の透過部スリットの境界がハーフトーン膜(位相差90°)にて規定
<Figure 5>
(1) -1: The boundary of one transmission part slit is defined by a light shielding part (2) -1: The boundary of one transmission part slit is defined by a halftone film (phase difference 180 °) (3) -1: The boundary of one transmission slit is defined by a halftone film (
(1) -2: The boundary of the three transmission part slits is defined by the light shielding part (2) -2: The boundary of the three transmission part slits is defined by the halftone film (phase difference 180 °) (3) -2: The boundary of the three transmission slits is defined by a halftone film (
(3) -3: The boundary between the two transmission slits in the center is defined by a halftone film (
図8は、3.5μm幅の透過部スリットを1本有する3タイプのマスクについて、上記シミュレーション条件に基づいて、露光対象の基板表面上に形成した感光性樹脂層に対して、露光対象基板との離間距離を30〜120μmまで10μm刻みで変化させて、プロキシミティ露光を行なった場合の、露光対象基板上での強度分布(光線の結像状態)についてのシミュレーション結果を示す説明図である。 FIG. 8 shows the relationship between the exposure target substrate and the photosensitive resin layer formed on the surface of the substrate to be exposed based on the above simulation conditions for three types of masks having one transmission part slit having a width of 3.5 μm. It is explanatory drawing which shows the simulation result about the intensity distribution (image formation state of a light ray) on an exposure object board | substrate at the time of changing proximity distance by 30 micrometers in steps of 10 micrometers, and performing proximity exposure.
同図によると、周囲を遮光部(透過率0%)により開口部(透過率100%のスリット)が規定された構成の(1)−1タイプのマスクでは、離間距離が80μmになると、光線の結像状態が不鮮明になり、90μm以上からは結像が確認されなくなっている。
周囲を半透過部(透過率20%)からなるハーフトーン膜(位相差180°)により開口部(透過率100%のスリット)が規定された構成の(1)−2タイプのマスクでは、80μm以上からは結像が確認されなくなっている。
周囲を半透過部(透過率20%)からなるハーフトーン膜(位相差90°)により開口部(透過率100%のスリット)が規定された構成の(1)−3タイプのマスクでは、離間距離90μmまでは鮮明な光線の結像状態(以降では、明線とも称する)が維持されている。
According to the figure, in the case of the (1) -1 type mask in which the opening (slit with 100% transmittance) is defined by the light shielding portion (
In the case of the (1) -2 type mask in which the opening (slit with a transmittance of 100%) is defined by a halftone film (phase difference of 180 °) consisting of a semi-transmissive portion (transmittance of 20%) around the periphery, 80 μm From the above, imaging is not confirmed.
In the case of the (1) -3 type mask in which the opening (slit with a transmittance of 100%) is defined by a halftone film (phase difference of 90 °) consisting of a semi-transmissive portion (transmittance of 20%) around the periphery Up to a distance of 90 μm, a clear light beam imaging state (hereinafter also referred to as a bright line) is maintained.
図9は、L/S=3.5μmで隣接する透過部スリットを3本有する3タイプのマスクについて、上記シミュレーション条件に基づいて、露光対象の基板表面上に形成した感光性樹脂層に対して、露光対象基板との離間距離を30〜120μmまで10μm刻みで変化させて、プロキシミティ露光を行なった場合の、露光対象基板上での強度分布(光線の結像状態)についてのシミュレーション結果を示す説明図である。 FIG. 9 shows a photosensitive resin layer formed on the surface of a substrate to be exposed, based on the above simulation conditions, for three types of masks having L / S = 3.5 μm and three adjacent transmission slits. Explanation showing the simulation result of the intensity distribution (light beam imaging state) on the exposure target substrate when proximity exposure is performed by changing the separation distance from the exposure target substrate in increments of 10 μm from 30 to 120 μm FIG.
同図によると、遮光部(透過率0%)に3本の開口部(透過率100%のスリット)を、L/S=3.5μmで隣接して規定した構成の(1)−2タイプのマスクでは、離間距離が50μmになると、光線の結像状態が不鮮明になり、60μm以上からは結像が確認されなくなっている。
周囲を遮光部(透過率0%)で規定された開口部内に、L/S=3.5μmで透過率20%の半透過部からなるハーフトーン膜(位相差180°)/透過率100%のスリットを交互に配置し、周囲をハーフトーン膜により3本の開口部(透過率100%のスリット)が規定された構成の(2)−2タイプのマスクでは、離間距離が60μmになると、光線の結像状態が不鮮明になり、70μmでは明線が2本であり、80μmでは明線2本の外側に不鮮明な線が2本となり、90μm,100μmでは不鮮明な線が2本となり、110μm以上からは結像が確認されなくなっている。
周囲を遮光部(透過率0%)で規定された開口部内に、L/S=3.5μmで透過率20%の半透過部からなるハーフトーン膜(位相差90°)/透過率100%のスリットを交互に配置し、周囲をハーフトーン膜により3本の開口部(透過率100%のスリット)が規定された構成の(3)−2タイプのマスクでは、100μmまでは3本の明線が確認されるが、110μm,120μmでは不鮮明な2本の線が確認される。
According to the figure, the (1) -2 type of the configuration in which three openings (slits with a transmittance of 100%) are defined adjacent to the light shielding portion (transmittance of 0%) with L / S = 3.5 μm. In the mask, when the separation distance is 50 μm, the image formation state of the light becomes unclear, and the image formation is not confirmed from 60 μm or more.
A halftone film (phase difference 180 °) consisting of a semi-transmission part with a transmittance of 20% at L / S = 3.5 μm / transmission of 100% in an opening defined by a light-shielding part (
A halftone film (
図10は、(1)−2タイプのマスク(従来技術)についてのシミュレーション結果を、露光対象基板上での露光強度(同図上側の波形)と光線の結像状態(同図下側)を、離間距離が30〜120μmまで10μm刻みで変化させた場合について対比させて示す説明図である。(図9に対応) FIG. 10 shows the simulation results for the (1) -2 type mask (prior art), the exposure intensity on the exposure target substrate (waveform on the upper side in the figure) and the imaging state of the light beam (the lower side in the figure). FIG. 6 is an explanatory view showing a comparison in the case where the separation distance is changed in increments of 10 μm from 30 to 120 μm. (Corresponding to FIG. 9)
図11は、(3)−3タイプ,(3)−4タイプのマスク(本発明)についてのシミュレーション結果を、露光対象基板上での露光強度(同図上側の波形)と光線の結像状態(同図下側)を、離間距離が30〜120μmまで10μm刻みで変化させた場合について対比させて示す説明図である。 FIG. 11 shows the simulation results for the (3) -3 type and (3) -4 type masks (present invention), the exposure intensity on the exposure target substrate (waveform on the upper side of the figure), and the imaging state of the light beam. It is explanatory drawing which contrasts and shows about the case where a separation distance is changed by 30 micrometer from 10 to 30 micrometer (lower side of the figure).
図10では、30,40μmの離間距離での露光の場合のみに3本の明線が結像しているが、図11では、30μmの離間距離では7本もの線が結像している。
(3)−3タイプ,(3)−4タイプのマスクでは、透過率100%のスリットが4本,透過率20%のスリットがその間に3本の計7本のスリットがあると見なせるため、露光対象基板に近接した場合には、全7本の線で結像しているが、離間距離が50μm以上になると、概ね100μmまでは、3本の明線として結像する状態が維持される。
In FIG. 10, three bright lines are imaged only in the case of exposure at a separation distance of 30 and 40 μm, but in FIG. 11, as many as seven lines are imaged at a separation distance of 30 μm.
In the (3) -3 type and (3) -4 type masks, it can be considered that there are four slits with a transmittance of 100% and three slits with a transmittance of 20% in total, with seven slits in between. When close to the exposure target substrate, the image is formed with all seven lines, but when the separation distance is 50 μm or more, the image is formed as three bright lines up to approximately 100 μm. .
以上のシミュレーション結果より、L/Sが5μm以下のスリットパターンをプロキシミティ露光により明線として安定して露光結像させたい場合には、透過部/遮光部により規定されるスリットパターン→透過部/半透過部(位相差180°)により規定されるスリットパターン→透過部/半透過部(位相差90°)により規定されるスリットパターン、とマスクと露光対象基板の離間距離による変動を受けずに確実に結像される条件が増加していることが分かる。
従って、大型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を得る上で有効となる。
From the above simulation results, when a slit pattern having an L / S of 5 μm or less is to be stably exposed and imaged as a bright line by proximity exposure, the slit pattern defined by the transmission part / light-shielding part → transmission part / Slit pattern defined by semi-transmission part (phase difference 180 °) → slit pattern defined by transmission part / semi-transmission part (
Therefore, when proximity exposure of a fine pattern is performed using a large photomask, it is effective in obtaining stable reproducibility of a high-definition pattern.
4・・・位相シフト領域(ハーフトーン膜)
6・・・露光光
7・・・照射光の強度
10・・・フォトマスク基板(ガラス)
11・・・位相シフトマスク
20・・・透過部
21・・・半透過部(ハーフトーン膜)
30・・・遮光部
4 ... Phase shift region (halftone film)
6 ...
11 ...
30 ... Light-shielding part
Claims (3)
透過部/半透過部により規定されるスリットパターンのL/Sが5μm以下であり、前記半透過部は、入射光の位相を約90°遅らせる機能を有する金属酸化物からなるハーフトーン膜であることを特徴とするプロキシミティ露光用フォトマスク。 A proximity exposure photomask capable of modulating the light amount distribution of transmitted light and the resolution of transmitted light intensity on the exposure target substrate according to the distance from the exposure target substrate,
L / S of the slit pattern defined by the transmission part / semi-transmission part is 5 μm or less, and the semi-transmission part is a halftone film made of a metal oxide having a function of delaying the phase of incident light by about 90 ° Proximity exposure photomask characterized by the above.
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