JP3166223B2 - Phase shift exposure mask, method for manufacturing phase shift exposure mask, and exposure method using phase shift exposure mask - Google Patents

Phase shift exposure mask, method for manufacturing phase shift exposure mask, and exposure method using phase shift exposure mask

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JP3166223B2 JP21147691A JP21147691A JP3166223B2 JP 3166223 B2 JP3166223 B2 JP 3166223B2 JP 21147691 A JP21147691 A JP 21147691A JP 21147691 A JP21147691 A JP 21147691A JP 3166223 B2 JP3166223 B2 JP 3166223B2
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、位相シフト露光マス
、位相シフト露光マスクの製造方法、及び位相シフト
露光マスクを使用した露光方法に関する。本発明に係る
位相シフト露光技術は各種の分野で利用できる。例えば
本発明の位相シフト露光マスクは、各種のパターン形成
用のマスクとして利用することができ、例えば半導体装
置製造プロセスにおいてレジストパターン等の各種パタ
ーンを形成する場合の露光マスクとして利用することが
できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase shift exposure mask , a method of manufacturing a phase shift exposure mask , and a phase shift exposure mask.
The present invention relates to an exposure method using an exposure mask . According to the present invention
The phase shift exposure technique can be used in various fields. For example, the phase shift exposure mask of the present invention can be used as a mask for forming various patterns, for example, used as an exposure mask for forming various patterns such as a resist pattern in a semiconductor device manufacturing process. be able to.

【0002】[0002]

【従来の技術】フォトマスクを利用してパターンを形成
するもの、例えば半導体装置等は、その加工寸法が年々
微細化される傾向にある。このような背景で、微細化し
た半導体装置を得るフォトリソグラフィーの技術におい
て、その解像度を更に向上させるため、マスクを透過す
る光に位相差を与え、これにより光強度プロファイルを
改善するいわゆる位相シフト技術が脚光を浴びている。
2. Description of the Related Art Processes for forming a pattern using a photomask, for example, a semiconductor device, tend to be miniaturized year by year. Against this background, in a photolithography technique for obtaining a miniaturized semiconductor device, in order to further improve the resolution, a so-called phase shift technique for giving a phase difference to light transmitted through a mask and thereby improving a light intensity profile. Is in the limelight.

【0003】従来の位相シフト技術については、特開昭
58−173744号公報や、MARC D.LEVE
NSON 他“Improving Resoluti
onin Photolithography wit
h a Phase−Shifting Mask”I
EEE TRANSACTIONS ON ELECT
RON DEVICES.Vol.ED−29 No.
12,DECEMBER 1982,P1828〜18
36、また、MARC D.LEVENSON 他“T
he Phase−Shifting MaskII:
Imaging Simulations and S
ubmicrometer Resist Expos
ures”同誌 Vol.ED−31,No.6,JU
NE1984,P753〜763に記載がある。
A conventional phase shift technique is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-173744 and MARC D.A. LEVE
NSON et al. “Improving Resolution
onin Photolithography wit
ha Phase-Shifting Mask "I
EEE TRANSACTIONS ON ELECT
RON DEVICES. Vol. ED-29 No.
12, DECEMBER 1982, P1828-18
36, and MARC D.C. Levenson and others "T
he Phase-Shifting Mask II:
Imaging Simulations and S
ubmicrometer Resist Expos
ures ", the same magazine, Vol. ED-31, No. 6, JU
NE1984, pages 753 to 763.

【0004】また、特公昭62−50811号には、透
明部と不透明部とで形成された所定のパターンを有し、
不透明部をはさむ両側の透明部の少なくとも一方に位相
部材を設け、該両側の透明部に位相差を生ずる構成とし
た位相シフトマスクが開示されている。
Japanese Patent Publication No. Sho 62-50811 has a predetermined pattern formed of a transparent portion and an opaque portion.
A phase shift mask is disclosed in which a phase member is provided on at least one of the transparent portions on both sides sandwiching the opaque portion, and a phase difference is generated between the transparent portions on both sides.

【0005】従来より知られている位相シフト技術につ
いて、図7を利用して説明すると、次のとおりである。
例えばライン・アンド・スペースのパターン形成を行う
場合、通常の従来のマスクは、図7(a)に示すよう
に、石英基板等の透明基板1上に、Cr(クロム)やそ
の他金属、金属酸化物などの遮光性の材料を用いて遮光
部10を形成し、これによりライン・アンド・スペース
の繰り返しパターンを形成して、露光用マスクとしてい
る。この露光用マスクを透過した光の強度分布は、図7
(a)に符号A1で示すように、理想的には遮光部10
のところではゼロで、他の部分(透過部12a,12
b)では透過する。1つの透過部12aについて考える
と、被露光材に与えられる透過光は、光の回折などによ
り、図7(a)にA2で示す如く、両側の裾に小山状の
極大をもつ光強度分布になる。透過部12bの方の透過
光A2′は、一点鎖線で示した。各透過部12a,12
bからの光を合わせると、A3に示すように光強度分布
はシャープさを失い、光の回折による像のぼけが生じ、
結局、シャープな露光は達成できなくなる。これに対
し、上記繰り返しパターンの光の透過部12a,12b
の上に、1つおきに図7(b)に示すように位相シフト
部11a(シフターと称される。SiO2 やレジストな
どの材料が用いられる)を設けると、光の回折による像
のぼけが位相の反転によって打ち消され、シャープな像
が転写され、解像力や焦点裕度が改善される。即ち、図
7(b)に示す如く、一方の透過部12aに位相シフト
部11aが形成されると、それが例えば180°の位相
シフトを与えるものであれば、該位相シフト部11aを
通った光は符号B1で示すように反転する。それに隣合
う透過部12bからの光は位相シフト部11aを通らな
いので、かかる反転は生じない。被露光材に与えられる
光は、互いに反転した光が、その光強度分布の裾におい
て図にB2で示す位置で互いに打ち消し合い、結局被露
光材に与えられる光の分布は図7(b)にB3で示すよ
うに、シャープな理想的な形状になる。
A conventionally known phase shift technique will be described with reference to FIG.
For example, when a line and space pattern is to be formed, a conventional mask usually includes Cr (chromium), other metal, and metal oxide on a transparent substrate 1 such as a quartz substrate, as shown in FIG. The light-shielding portion 10 is formed by using a light-shielding material such as an object, thereby forming a line-and-space repetitive pattern to be used as an exposure mask. The intensity distribution of the light transmitted through the exposure mask is shown in FIG.
As shown in FIG.
Is zero at other portions (the transmission portions 12a and 12a).
In b), the light is transmitted. Considering one transmission portion 12a, the transmitted light given to the material to be exposed has a light intensity distribution having small mountain-like maxima on both sides as shown by A2 in FIG. Become. The transmitted light A2 'of the transmission part 12b is shown by a dashed line. Each transmission part 12a, 12
When the light from b is combined, the light intensity distribution loses sharpness as shown in A3, and an image is blurred due to light diffraction.
As a result, sharp exposure cannot be achieved. On the other hand, the light transmitting portions 12a, 12b of the above-described repetitive pattern
As shown in FIG. 7B, every other phase shift portion 11a (referred to as a shifter, which is made of a material such as SiO 2 or a resist) is provided on the top of each other, and the image is blurred due to light diffraction. Is canceled by the reversal of the phase, a sharp image is transferred, and the resolution and the focus margin are improved. That is, as shown in FIG. 7B, when the phase shift portion 11a is formed in one of the transmission portions 12a, if the phase shift portion 11a gives a phase shift of, for example, 180 °, it passes through the phase shift portion 11a. The light is inverted as shown by the symbol B1. Since the light from the transmission part 12b adjacent thereto does not pass through the phase shift part 11a, such inversion does not occur. In the light applied to the material to be exposed, the lights inverted from each other cancel each other out at the position indicated by B2 in the figure at the bottom of the light intensity distribution, and the distribution of the light applied to the material to be exposed is eventually as shown in FIG. As shown by B3, a sharp ideal shape is obtained.

【0006】上記の場合、この効果を最も確実ならしめ
るには位相を180°反転させることが最も有利である
が、このためには、 (nは位相シフト部の屈折率、λは露光波長)なる膜厚
Dで膜形成した位相シフト部11aを設ける。
In the above case, it is most advantageous to invert the phase by 180 ° in order to ensure this effect most. (N is the refractive index of the phase shift portion, and λ is the exposure wavelength).

【0007】なお露光によりパターン形成する場合、縮
小投影するものをレティクル、1対1投影するものをマ
スクと称したり、あるいは原盤に相当するものをレティ
クル、それを複製したものをマスクと称したりすること
があるが、本発明においては、このような種々の意味に
おけるマスクやレティクルを総称して、マスクと称する
ものである。
When a pattern is formed by exposure, an object to be reduced and projected is referred to as a reticle, an object to be projected one-to-one is referred to as a mask, or an equivalent to a master is referred to as a reticle, and a duplicate thereof is referred to as a mask. However, in the present invention, masks and reticles in such various meanings are collectively referred to as masks.

【0008】上述したような、隣り合う光透過部で光の
位相をシフト(理想的には180°反転)させる位相シ
フトマスクは、空間周波数変調型(あるいはレベンソン
型)と称されている。その他、位相シフトマスクには、
エッジ強調型、遮光効果強調型などと称されるような各
種のものがあり、この中には遮光部を有さない形成のも
の(クロムレスタイプなどと称されている)もあるが、
いずれも、露光光を透過する部分の少なくとも一部には
位相をシフトさせる位相シフト部が設けられている。
[0008] The above-described phase shift mask that shifts the phase of light (ideally 180 ° inversion) between adjacent light transmitting portions is called a spatial frequency modulation type (or Levenson type). In addition, the phase shift mask
There are various types such as an edge enhancement type, a light-shielding effect enhancement type, and the like. Among them, there is a type formed without a light-shielding portion (called a chromeless type or the like).
In any case, at least a part of the portion that transmits the exposure light is provided with a phase shift unit that shifts the phase.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする問題点】従来の位相シフト露
光マスクの問題点を、図2を参照して説明すると、次の
とおりである。図2に示す構造例は、遮光部を有さない
いわゆるCrレスマスクであるが、本発明が解決しよう
とする問題点は遮光部の有無に拘らず生じるもので、本
発明はCrの有るなしは、原理的に無関係に、各種の位
相シフトマスクに適用できるものである。なお図2にお
いて、EB描画時のチャージアップを防ぐための透明導
電膜は、省略してある。
The problems of the conventional phase shift exposure mask will be described below with reference to FIG. The structure example shown in FIG. 2 is a so-called Cr-less mask having no light-shielding portion. However, the problem to be solved by the present invention occurs regardless of the presence or absence of the light-shielding portion. Can be applied to various phase shift masks regardless of the principle. In FIG. 2, a transparent conductive film for preventing charge-up at the time of EB drawing is omitted.

【0010】図2を参照する。この図には透過光の位相
をシフトさせる位相シフト部(以下適宜シフターとも称
する)11の屈折率nと空気の屈折率≒1の差によって
位相差が生じる様子が示されている。1は石英等の基板
である。今シフター11に深さdなる欠陥が生じた場
合、透過光の位相差にどの程度の差が出るかを考えてみ
よう。
Referring to FIG. This figure shows how a phase difference occurs due to the difference between the refractive index n of a phase shift unit (hereinafter also referred to as a shifter) 11 for shifting the phase of transmitted light and the refractive index ≒ 1 of air. 1 is a substrate made of quartz or the like. Now, let us consider how much difference occurs in the phase difference of transmitted light when a defect having a depth d occurs in the shifter 11.

【0011】本来のシフター11の厚さをxとすると、
シフター11により位相は180°(π)シフトされる
ものとして、
Assuming that the original thickness of the shifter 11 is x,
Assuming that the phase is shifted by 180 ° (π) by the shifter 11,

【0012】シフターがdだけ薄くなった場合、位相は When the shifter becomes thinner by d, the phase becomes

【0013】 (波長3650Å)リソグラフィに用いる場合につい
て、SiO2 系のシフター(n≒1.45)を考える
と、1.233×10-4・dとなる。
[0013] (Wavelength: 3650 °) In the case of using for lithography, when considering a SiO 2 based shifter (n ≒ 1.45), it is 1.233 × 10 -4 · d.

【0014】通常シフターの膜厚均一性は、位相差が±
10°以内に納まる程度にコントロールすることが要求
されている(これについては日経マグロウヒル社「日経
マイクロデバイス」1990年7月号の106頁の表1
の「許容位相誤差」の欄参照)。即ち±ともに1/18
波長分の誤差しか許されないことになる。1.233×
10-4・d≦1/18より計算すると、d≦450Åと
なる。
Usually, the film thickness uniformity of the shifter is such that the phase difference is ±
It is required to control the temperature to within 10 ° (for this, see Table 1 on page 106 of the July 1990 issue of “Nikkei Micro Device” by Nikkei McGraw-Hill).
In the “Permissible phase error” column). That is, ± 18 for both
Only an error for the wavelength is allowed. 1.233 ×
Calculating from 10 −4 · d ≦ 1/18, d ≦ 450 °.

【0015】しかも上記は成膜が均一に行われたと仮定
しての話であるため、実際の要求は更に厳しくなる。今
は欠陥が窪みであるとして計算したが、突出した場合で
も全く同じことが言える。
In addition, since the above description is based on the assumption that the film is formed uniformly, the actual requirements become more severe. Now, the calculation is made assuming that the defect is a depression, but the same can be said for the case where the defect protrudes.

【0016】このように、シフター上の微小な欠陥が大
きな問題となることが指摘されていた。また、欠陥修正
に関してはFIB(収束イオンビーム)を使用してその
修正を行うことが提唱されているが、余分な部分をGa
イオン等で削り取るにしても、あるいは足りない部分を
SiH4 等のガスを利用してFIB照射によるCVDを
行って修正するにしても、完全に平坦にすることは困難
であった。
As described above, it has been pointed out that minute defects on the shifter pose a serious problem. Although it has been proposed that the defect be corrected by using a focused ion beam (FIB), an extra portion is replaced with Ga.
It has been difficult to completely flatten the surface even if it is scraped off with ions or the like, or if the insufficient part is corrected by performing CVD by FIB irradiation using a gas such as SiH 4 .

【0017】[0017]

【発明の目的】本発明は上記従来技術の問題点を解決し
て、透過光の位相をシフトさせる位相シフト部(シフタ
ー)表面の微小な凹凸や基板上の残渣等、欠陥の影響を
少なくでき、また、FIB等を使用すれば、大きな欠陥
の修正が可能であるような位相シフト露光マスクを提供
することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and reduce the influence of defects such as minute irregularities on the surface of a phase shift portion (shifter) for shifting the phase of transmitted light and residues on a substrate. It is another object of the present invention to provide a phase shift exposure mask capable of correcting a large defect by using FIB or the like.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、光透
過部の一部に、透過光の位相をシフトさせる位相シフト
部を設けた位相シフト露光マスクにおいて、露光光に対
して光学的に透明な被膜を、少なくともパターン転写に
必要な光透過部上に平坦に形成し、かつ上記位相シフト
部と、上記被膜との屈折率差を0.45以下として、位
相誤差を位相差で±10°以内に納めたことを特徴とす
るものであって、この構成により上記目的を達成するも
のである。本発明において、光透過部とは、位相をシフ
トさせることなく光を透過する部分と、位相をシフトさ
せて光を透過する部分(位相シフト部)との双方を総称
するものである。また本発明は、光透過部の一部に、透
過光の位相をシフトさせる位相シフト部を設けた位相シ
フト露光マスクの製造方法において、露光光に対して光
学的に透明な被膜を、少なくともパターン転写に必要な
光透過部上に平坦に形成するとともに、上記位相シフト
部と、該被膜との屈折率差を0.45以下として、位相
誤差を位相差で±10°以内に納めたことを特徴とする
ものであって、この構成により上記目的を達成するもの
である。また本発明は、光透過部の一部に、透過光の位
相をシフトさせる位相シフト部を設けた位相シフト露光
マスクの製造方法において、基板上に位相シフト部を形
成した後、形成された位相シフト部の欠陥の修正を行
い、該欠陥の修正後の位相シフト部上に露光光に対して
光学的に透明な被膜を、少なくともパターン転写に必要
な部分に平坦に形成するとともに、該位相シフト部と、
該被膜との屈折率差を0.45以下として、位相誤差を
位相差で±10°以内に納めたことを特徴とするもので
あって、この構成により上記目的を達成するものであ
る。また本発明は、光透過部の一部に、透過光の位相を
シフトさせる位相シフト部を設けた位相シフト露光マス
クを使用した露光方法であって、基板上に位相シフト部
を形成した後、形成された位相シフト部の欠陥の修正を
行い、該欠陥の修正後の位相シフト部上に露光光に対し
て光学的に透明な被膜を、少なくともパターン転写に必
要な部分に平坦に形成するとともに、該位相シフト部
と、該被膜との屈折率差を0.45以下とて、位相誤差
を位相差で±10°以内に納めた位相シフト露光マスク
を使用して露光を行うことを特徴とするものであって、
この構成により上記目的を達成するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a phase shift exposure mask having a phase shift portion for shifting the phase of transmitted light in a part of a light transmitting portion. A transparent film is formed flat at least on a light transmitting portion necessary for pattern transfer, and the refractive index difference between the phase shift portion and the film is set to 0.45 or less.
The phase error is set within ± 10 ° as the phase difference, and the above-mentioned object is achieved by this configuration. In the present invention, the light transmitting portion is a general term for both a portion that transmits light without shifting the phase and a portion that transmits light by shifting the phase (phase shift portion). Further, according to the present invention, in a method for manufacturing a phase shift exposure mask in which a phase shift portion for shifting the phase of transmitted light is provided on a part of a light transmitting portion, a coating optically transparent to the exposure light may be formed in at least a pattern. The film is formed flat on the light transmitting portion necessary for transfer, and the difference in the refractive index between the phase shift portion and the coating is set to 0.45 or less, thereby reducing the phase shift.
The present invention is characterized in that the error is set within ± 10 ° as a phase difference, and the above object is achieved by this configuration. Further, according to the present invention, in a method for manufacturing a phase shift exposure mask in which a phase shift portion for shifting the phase of transmitted light is provided in a part of a light transmitting portion, a phase shift portion formed on a substrate, The defect of the shift portion is corrected, and a coating optically transparent to exposure light is formed flat on at least a portion necessary for pattern transfer on the phase shift portion after the defect correction , and the phase shift Department and
The difference in the refractive index from the film is set to 0.45 or less, and the phase error is reduced.
The phase difference is set within ± 10 °, and the above object is achieved by this configuration. Further, the present invention is an exposure method using a phase shift exposure mask provided with a phase shift portion for shifting the phase of the transmitted light in a part of the light transmission portion, after forming the phase shift portion on the substrate, performs correction of defects in the formed phase shifter, an optically transparent film on the phase shift unit after correction of said defective to exposure light, while flatly formed on the portions necessary for at least the pattern transfer , The phase shift unit
And the refractive index difference between the film and the film is set to 0.45 or less, and the phase error
Is performed using a phase shift exposure mask having a phase difference within ± 10 ° ,
With this configuration, the above object is achieved.

【0019】図1の例示を用いて本発明の構成及び作用
について説明すると次のとおりである。本発明は、図1
の例示のように、透過光の位相をシフトさせる位相シフ
ト部(シフター)11上を含む、少なくともパターン転
写に必要な部分(パターン露光に寄与する部分)上に、
露光光に対して透明な被膜2を平坦に形成することによ
り、欠陥の影響を低減するものである。
The structure and operation of the present invention will be described below with reference to FIG. The present invention is shown in FIG.
As shown in the above example, at least on a portion necessary for pattern transfer (portion contributing to pattern exposure) including on a phase shift portion (shifter) 11 for shifting the phase of transmitted light,
The effect of defects is reduced by forming the coating 2 transparent to exposure light flat.

【0020】被膜2は、表面が平坦であることが要求さ
れる。本発明において平坦とは、被膜表面から基板まで
の距離が同じになっていることを言う。即ち基板から被
膜2の表面までの厚さが、シフター11の有る部分と無
い部分、場合によってはCr等の遮光部がある部分で、
等しくなければならない。もちろん、等しいというの
は、位相シフト効果に影響を及ぼさない範囲内のことで
あり、成膜等に起因する膜厚のばらつきはある程度無視
できる。
The coating 2 is required to have a flat surface. In the present invention, flat means that the distance from the coating surface to the substrate is the same. That is, the thickness from the substrate to the surface of the coating 2 is a portion where the shifter 11 is present or not, and in some cases, a portion where a light shielding portion such as Cr is present,
Must be equal. Of course, equality is within a range that does not affect the phase shift effect, and the variation in film thickness due to film formation or the like can be neglected to some extent.

【0021】本発明によれば、上記のような被膜2が存
在し、かつ位相シフト部11と露光環境(代表的には空
気)との屈折率差が0.45以下であることによって、
本発明の効果がもたらされる。例えば、通常マスクで最
も良く使われ、かつ、最も屈折率が空気(≒1)に近い
のがSiO2 系のシフターで、その屈折率は1.4〜
1.45であるので、この場合、被膜2と、位相シフト
部11との屈折率の差は、0.45以下であるとよい。
このとき、SiO2 系のシフターと露光環境(空気)と
の屈折率差は約0.45で、これ以下で効果がもたらさ
れる。
According to the present invention, the presence of the coating 2 as described above and the difference in refractive index between the phase shift portion 11 and the exposure environment (typically air) are 0.45 or less.
The effects of the present invention are provided. For example, an SiO 2 -based shifter most commonly used in a mask and having a refractive index closest to air (≒ 1) has a refractive index of 1.4 to
Since it is 1.45, in this case, the difference in the refractive index between the coating 2 and the phase shift portion 11 is preferably 0.45 or less.
At this time, the difference in refractive index between the SiO 2 -based shifter and the exposure environment (air) is about 0.45, and the effect is obtained when the difference is less than 0.45.

【0022】本発明の作用について、更に詳しく説明す
ると、以下のとおりである。図1のように、被膜2とシ
フター11の厚さx2,x1と屈折率n2,n1を決
め、欠陥の影響を計算してみる。まずシフター11の無
い部分と有る部分で以下の式が成立する。 n2 1 +n2 2 =aλ・・・・・ (但しaは実数、kは奇数、a>0,k>0)これを解
いて
The operation of the present invention will be described in more detail as follows. As shown in FIG. 1, the thickness x2, x1 and the refractive index n2, n1 of the coating 2 and the shifter 11 are determined, and the influence of the defect is calculated. First, the following equation is established between a portion having no shifter 11 and a portion having the shifter 11. n 2 x 1 + n 2 x 2 = aλ... (Where a is a real number, k is an odd number, a> 0, k> 0)

【0023】図2と同様に深さdの窪みを仮定すると、
位相は 窪みのない場合はより2πa−πkだから差は となる。やはりi線とSiO2 系シフターを考え、被膜
としてn2 =1.65を仮定すると、dの許容範囲は±
1010Åとなる。但し、x2 =(a/1.65−k/
0.4)λとなるので、k=1とすると、a≧4.12
5、k=1,a=5とすると、x1 =9125Å,x2
=1935Åとなる。
Assuming a depression of depth d as in FIG.
The phase is If there is no depression, the difference is 2πa-πk. Becomes Again, considering the i-line and the SiO 2 shifter, assuming that n 2 = 1.65 as the coating, the allowable range of d is ±
1010 °. However, x 2 = (a / 1.65−k /
0.4) Since λ, if k = 1, a ≧ 4.12
5, k = 1 and a = 5, x 1 = 9125Å, x 2
= 1935 °.

【0024】もちろんa=5である必要性はなく、また
整数である必要もないことから、x である。
Of course, it is not necessary that a = 5 and it is not necessary to be an integer. It is.

【0025】 として考えればよい。これに基づいて計算し、n1
1.65,n2 =1.45とすると、全く同じ結果が得
られることになる。この効果はシフターの欠陥に限らな
い。例えば図1の斜線で示したようなシフター材の残渣
3があったとしても、その影響を低減することができ
る。
[0025] It should be considered as. Calculate based on this, n 1 =
If 1.65, n 2 = 1.45, exactly the same result would be obtained. This effect is not limited to shifter defects. For example, even if there is a residue 3 of the shifter material as shown by hatching in FIG. 1, the effect can be reduced.

【0026】上記のようにn1 とn2 の差が小さくなる
ように材料を選んでシフターと被膜を作ることにより、
欠陥の影響が低減される。
As described above, by selecting a material and forming a shifter and a coating so that the difference between n 1 and n 2 becomes small,
The effects of defects are reduced.

【0027】[0027]

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以下
述べる実施例により限定されるものではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, needless to say, the present invention is not limited to the embodiments described below.

【0028】実施例1 ここでは、図3に示したような工程で、位相シフト露光
マスクを形成した。本例の位相シフト露光マスクは、い
わゆるレベンソン型のものであり、SOG(Spin
or glass)から形成したSiO2 シフター11
と、レジストによる被膜2を形成した。最初は通常の位
相シフトマスク形成と同じ工程をとり、即ち、石英基板
1上に透明導電膜6(ここではITO即ちIndium
−Tin−Oxideから形成)、Crから成る遮光材
料膜の順で形成したマスクに、EBレジストを塗布して
EB描画にて遮光部10をパターニングして形成する。
ここではITOの透明導電膜6は300Å、遮光部10
は800Å厚とし、EBレジストはERR−9(東レ
(株))を用いた。
Example 1 Here, a phase shift exposure mask was formed by the steps shown in FIG. The phase shift exposure mask of this example is of a so-called Levenson type, and is SOG (Spin).
or glass) SiO 2 shifter 11
To form a coating 2 of a resist. Initially, the same steps as those for forming a normal phase shift mask are performed, that is, the transparent conductive film 6 (here, ITO, ie, Indium) is formed on the quartz substrate 1.
An EB resist is applied to a mask formed in the order of a light-shielding material film made of Cr, and the light-shielding portion 10 is patterned by EB drawing.
In this case, the transparent conductive film 6 of ITO has a thickness of 300
The thickness was 800 mm, and ERR-9 (Toray Industries, Inc.) was used as the EB resist.

【0029】Crパターンエッチングして遮光部10を
形成した後、シフターとなるSOGを塗布するが、先に
計算した通りかなり厚くなるので、ここではSOGとし
て厚目に塗布可能な東京応化OCD TYPE−VII を
使用した。2500rpmで15秒間塗布(スピンコー
ト)後、200℃でベーキングを行う。この結果ほぼ7
300Å(±50Å)の膜が形成された。この上にEB
レジスト(SEL−N552、ソマール社)を塗布し
て、シフター形成用のEB描画を行い、現像後2%のフ
ッ酸溶液にてエッチングを行って、シフター11を形成
した。EBレジストを除去し、図3(a)の構造を得
た。
After the light-shielding portion 10 is formed by performing the Cr pattern etching, SOG serving as a shifter is applied. However, since it becomes considerably thick as calculated previously, here, Tokyo Oka OCD TYPE which can be applied thickly as SOG is used. VII was used. After coating (spin coating) at 2500 rpm for 15 seconds, baking is performed at 200 ° C. As a result, almost 7
A film of 300 ° (± 50 °) was formed. EB on this
A resist (SEL-N552, Somar Co.) was applied, EB lithography for forming a shifter was performed, and after development, etching was performed with a 2% hydrofluoric acid solution to form a shifter 11. The EB resist was removed to obtain the structure shown in FIG.

【0030】その後レジストSAL−601(シプレー
社製。ノボラック樹脂をベース樹脂とし、架橋剤をメチ
ロールメラミンとし、DDTを光酸発生剤とする化学増
幅型レジスト。)を2000rpmで1分間塗布した。
このままでは段差が残るので、更に同条件で2度塗りを
行い、2層として、85℃で1分間ベークを行って仕上
げた。このレジスト層41,42により、被膜2を形成
した。膜厚はおよそ基板から1.7μmとなったが、S
AL−601は波長365nmのi線に対して透明率が
高く、90%弱の透過率をこの状態で有している。透過
率を良くしたければ、O2 アッシャーを用いて、レジス
トであるSAL−601をエッチングバックして薄くし
てもよい。前述の通りこの被膜の厚さは平坦であれば任
意だからである。SAL−601のi線に対する屈折率
は1.69、シフター材であるOCD TYPE−VII
から得られるSiO2 は1.44なので、前記式よ
り、k=1として、x1 =7300Åとなる。位相差が
±10°以内に納まるためにはシフター膜厚が±810
Å以内となり、通常のシフターに比べて許容範囲が広が
った。
Thereafter, a resist SAL-601 (manufactured by Shipley Co., Ltd., a chemically amplified resist using novolak resin as a base resin, a cross-linking agent as methylol melamine, and DDT as a photoacid generator) was applied at 2000 rpm for 1 minute.
Since a level difference is left as it is, coating was further performed twice under the same conditions, and baking was performed at 85 ° C. for 1 minute as two layers to finish. The coating 2 was formed by the resist layers 41 and 42. Although the film thickness became approximately 1.7 μm from the substrate,
AL-601 has high transparency for i-rays having a wavelength of 365 nm, and has a transmittance of less than 90% in this state. If the transmittance is desired to be improved, the resist SAL-601 may be etched back using an O 2 asher to reduce the thickness. As described above, the thickness of this coating is arbitrary as long as it is flat. SAL-601 has a refractive index of 1.69 with respect to the i-line, and OCD TYPE-VII as a shifter material.
Since SiO 2 is 1.44 derived from, from the equation, as k = 1, the x 1 = 7300Å. In order for the phase difference to fall within ± 10 °, the shifter film thickness must be ± 810.
Within Å, the tolerance was wider than that of a normal shifter.

【0031】実施例2 ここでは図4に示す方法により、自己整合型の位相シフ
ト露光マスクであって、シリコンナイトライドSiNx
をシフター材とし、被膜としてレジスト被膜(CMS被
膜)を有する露光マスクを形成した。
Embodiment 2 In this embodiment, a self-aligned phase shift exposure mask is formed by the method shown in FIG.
Was used as a shifter material, and an exposure mask having a resist film (CMS film) as a film was formed.

【0032】実施例1との違いは、ITOの代わりに基
板1上にSiNx 層5をスパッタにより6300Å形成
してあるところである。遮光部形成のためのCr層7が
導電膜の作用を示す。Crを実施例1と同様にパターニ
ング後、レジストを残したまま、SiNx 層5をドライ
エッチングにより削り取る。エッチングはO2 /CHF
3 の混合ガスを使用した。エッチング後のSiNx 層を
51で示す。その後Cr層7を、図に6で示すようにサ
イドエッチングにより削り取って、シフター部11を形
成する(図4(d)も参照)。これにより図4(b)の
構造を得る。サイドエッチングされたCr層が、遮光部
10となる。このときのサイドエッチングは、ドライで
もウェットでもよいが、ここではCr用のエッチング液
を用いたウェットエッチングで行った。レジスト除去
後、CMS(クロムメチルスチレン)を1000rpm
で2分間コーティングし(図4(c))、実施例1と同
様に2度塗りした後、120℃で2分間ベークして仕上
げた。これによりレジスト層41,42から成る被膜2
を得、図4(d)の構造を得た。
The difference from the first embodiment is that an SiNx layer 5 is formed on the substrate 1 by sputtering at 6300 ° instead of ITO. The Cr layer 7 for forming the light shielding portion functions as a conductive film. After patterning Cr in the same manner as in Example 1, the SiNx layer 5 is removed by dry etching with the resist remaining. Etching is O 2 / CHF
A mixed gas of 3 was used. The SiNx layer after the etching is indicated by 51. Thereafter, the Cr layer 7 is scraped off by side etching as shown in FIG. 6 to form a shifter portion 11 (see also FIG. 4D). Thus, the structure shown in FIG. 4B is obtained. The side-etched Cr layer becomes the light shielding portion 10. The side etching at this time may be either dry or wet, but here, wet etching using an etching solution for Cr was performed. After resist removal, CMS (chromium methyl styrene) is applied at 1000 rpm.
(FIG. 4 (c)), applied twice as in Example 1, and baked at 120 ° C. for 2 minutes to finish. As a result, the coating 2 composed of the resist layers 41 and 42
Was obtained, and the structure of FIG. 4D was obtained.

【0033】屈折率はSiNx が1.95、CMSが
1.66(重合度によりかわるが、ここでは1.66の
ものを使用)なので、x1 =6290Åとなる。許容範
囲も同様に±700Åとなり、充分広い値であった。
Since the refractive index of SiNx is 1.95 and the CMS is 1.66 (depending on the degree of polymerization, a material of 1.66 is used here), x 1 = 6290 °. The allowable range was also ± 700 °, which was a sufficiently wide value.

【0034】実施例3 ここでは本発明の位相シフト露光マスクを得る際の欠陥
修正について説明する。図5に示した如く、シフター1
1の欠陥3,31の修正は、FIBによるものが最も有
効である。凸の部分から成る欠陥3,31は、図5に示
すように、例えばGa+イオンでその部分を削ることが
できる。これにより欠陥を許容範囲d内に納めることが
できる(図5(B))。
Embodiment 3 Here, a description will be given of defect correction when obtaining the phase shift exposure mask of the present invention. As shown in FIG.
The correction of the defects 3 and 31 of 1 is most effective by the FIB. As shown in FIG. 5, the defects 3 and 31 composed of the convex portions can be removed by, for example, Ga + ions. As a result, the defect can be kept within the allowable range d (FIG. 5B).

【0035】凹の部分の欠陥32,33は、図6に示す
ように、SiH4 +O2 等のガスを流し、Si+イオン
ビームを照射することでCVD反応を起こして、SiO
2 を堆積させることにより、許容範囲dに納まる修正が
できる。(膜がSiNなら、ガスを替えれば良い)。実
際Crの欠陥修正にはこの方法が使われている。一般に
はシフターの場合、膜厚が重要なファクターとなるた
め、修正後に残ることが避けられない盛り上がりや凹み
が阻害要因となるが、本発明の通り、上部に屈折率の差
が小さい膜を形成することで、凹凸の影響を低減できる
ため、今まで以上に、多少の凹凸は許容できるようにな
る。
As shown in FIG. 6, the defects 32 and 33 in the concave portions are caused to flow by a gas such as SiH 4 + O 2 and irradiate with a Si + ion beam to cause a CVD reaction to cause a SiO 2 reaction.
By depositing 2 , a correction that falls within the allowable range d can be made. (If the film is SiN, the gas may be changed). In practice, this method is used for defect correction of Cr. In general, in the case of a shifter, since the film thickness is an important factor, bulges and dents which are inevitable to remain after correction are obstructive factors, but as in the present invention, a film having a small difference in refractive index is formed on the upper part By doing so, the influence of the irregularities can be reduced, so that some irregularities can be tolerated more than ever.

【0036】なお、FIBによる加工については、凹部
の埋め込みにつき1989年春の応用物理学会予稿集6
21頁の4p−L−6の記事があり、凸欠陥の加工につ
いては、同1990年秋の応用物理学会予稿集538頁
の29a−ZG−8の記事がある。これらの記事から
も、加工精度を十分要求範囲内に収めることは可能であ
ることがわかる。
For the processing by FIB, regarding the embedding of the concave portion, the 6th Annual Meeting of the Japan Society of Applied Physics, Spring 1989
There is an article of 4p-L-6 on page 21, and there is an article of 29a-ZG-8 on page 538 of the Transactions of the Japan Society of Applied Physics in the fall of 1990 regarding processing of a convex defect. From these articles, it can be seen that it is possible to keep the processing accuracy sufficiently within the required range.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によれば、位相シフト部の表面の
微小な凹凸や基板上の残渣等、欠陥の影響を少なくで
き、また、FIB等を使用すれば、大きな欠陥の修正が
可能であるような位相シフト露光マスクを提供でき、例
えば、FIBによるシフターの修正は平坦にすることが
困難で、未修正部分との間に位相差が残るとされていた
が、本発明によればこの影響を低減することにより、充
分な実用性をもたせることが可能となった。
According to the present invention, the influence of defects such as minute irregularities on the surface of the phase shift portion and residues on the substrate can be reduced, and large defects can be corrected by using FIB or the like. It is possible to provide a certain phase shift exposure mask, for example, it is difficult to flatten the shifter by FIB, and it is said that a phase difference remains between the uncorrected portion, but according to the present invention, By reducing the influence, it became possible to have sufficient practicality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の位相シフト露光マスクの構成の例示で
あり、その作用説明のための図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of a phase shift exposure mask of the present invention, and is a diagram for describing the operation thereof.

【図2】従来の位相シフト露光マスクの構造例であり、
問題点を説明するための図である。
FIG. 2 is a structural example of a conventional phase shift exposure mask;
It is a figure for explaining a problem.

【図3】本発明の位相シフト露光マスクの作成方法の一
例であり、実施例1における製造工程を示すものであ
る。
FIG. 3 is an example of a method for producing a phase shift exposure mask of the present invention, showing a manufacturing process in Example 1.

【図4】本発明の位相シフト露光マスクの作成方法の別
例であり、実施例2における製造工程を示すものであ
る。
FIG. 4 shows another example of a method for producing a phase shift exposure mask of the present invention, showing a manufacturing process in Example 2.

【図5】欠陥修正法を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a defect repair method.

【図6】欠陥修正法を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a defect correction method.

【図7】位相シフト露光マスクの原理説明図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the principle of a phase shift exposure mask.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 被膜 11 位相シフト部(シフター) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Coating 11 Phase shift part (shifter)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光透過部の一部に、透過光の位相をシフト
させる位相シフト部を設けた位相シフト露光マスクにお
いて、 露光光に対して光学的に透明な被膜を、少なくともパタ
ーン転写に必要な光透過部上に平坦に形成し、 かつ上記位相シフト部と、上記被膜との屈折率差を0.
45以下として、位相誤差を位相差で±10°以内に納
めたことを特徴とする位相シフト露光マスク。
1. A phase shift exposure mask in which a phase shift portion for shifting the phase of transmitted light is provided in a part of a light transmitting portion, wherein a coating optically transparent to exposure light is required at least for pattern transfer. And a film having a refractive index difference between the phase shift portion and the coating film of 0.
45 or less, and phase error within ± 10 ° of phase difference
Phase shift exposure mask, wherein the meta.
【請求項2】光透過部の一部に、透過光の位相をシフト
させる位相シフト部を設けた位相シフト露光マスクの製
造方法において、 露光光に対して光学的に透明な被膜を、少なくともパタ
ーン転写に必要な光透過部上に平坦に形成するととも
に、 上記位相シフト部と、該被膜との屈折率差を0.45以
下として、位相誤差を位相差で±10°以内に納めた
とを特徴とする位相シフト露光マスクの製造方法。
2. A method of manufacturing a phase shift exposure mask in which a phase shift portion for shifting the phase of transmitted light is provided in a part of a light transmitting portion, wherein at least a pattern optically transparent to exposure light is provided on a pattern. It is formed flat on the light transmitting part necessary for transfer, and the refractive index difference between the phase shift part and the coating is 0.45 or less.
A method of manufacturing a phase shift exposure mask, wherein the phase error is set within ± 10 ° as a phase difference .
【請求項3】光透過部の一部に、透過光の位相をシフト
させる位相シフト部を設けた位相シフト露光マスクの製
造方法において、 基板上に位相シフト部を形成した後、形成された位相シ
フト部の欠陥の修正を行い、 該欠陥の修正後の位相シフト部上に露光光に対して光学
的に透明な被膜を、少なくともパターン転写に必要な部
分に平坦に形成するとともに、該位相シフト部と、該被
膜との屈折率差を0.45以下として、位相誤差を位相
差で±10°以内に納めたことを特徴とする位相シフト
露光マスクの製造方法。
3. A method of manufacturing a phase shift exposure mask in which a phase shift portion for shifting the phase of transmitted light is provided in a part of a light transmitting portion, wherein a phase shift portion is formed on a substrate, A defect in the shift portion is corrected, and a coating optically transparent to exposure light is formed flat on at least a portion necessary for pattern transfer on the phase shift portion after the defect correction , and the phase shift Part and the cover
The phase error is set to be less than 0.45
A method for manufacturing a phase shift exposure mask, wherein the difference is set within ± 10 ° .
【請求項4】光透過部の一部に、透過光の位相をシフト
させる位相シフト部を設けた位相シフト露光マスクを使
用した露光方法であって、 基板上に位相シフト部を形成した後、形成された位相シ
フト部の欠陥の修正を行い、 該欠陥の修正後の位相シフト部上に露光光に対して光学
的に透明な被膜を、少なくともパターン転写に必要な部
分に平坦に形成するとともに、該位相シフト部と、該被
膜との屈折率差を0.45以下とて、位相誤差を位相差
で±10°以内に納めた位相シフト露光マスクを使用し
て露光を行うことを特徴とする位相シフト露光マスクを
使用した露光方法。
4. An exposure method using a phase shift exposure mask provided with a phase shift portion for shifting the phase of transmitted light in a part of a light transmission portion, wherein the phase shift portion is formed on a substrate. performs correction of defects in the formed phase shifter, an optically transparent film on the phase shift unit after correction of said defective to exposure light, while flatly formed on the portions necessary for at least the pattern transfer , The phase shift unit and the
Set the phase difference to the phase difference by setting the refractive index difference with the film to 0.45 or less.
An exposure method using a phase shift exposure mask, wherein the exposure is performed using a phase shift exposure mask within ± 10 ° .
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