JP3518275B2 - Photomask and a pattern forming method - Google Patents

Photomask and a pattern forming method

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JP3518275B2 JP24065397A JP24065397A JP3518275B2 JP 3518275 B2 JP3518275 B2 JP 3518275B2 JP 24065397 A JP24065397 A JP 24065397A JP 24065397 A JP24065397 A JP 24065397A JP 3518275 B2 JP3518275 B2 JP 3518275B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路の製造におけるリソグラフィプロセスでの微細パターンの形成に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] [Technical Field of the Invention The present invention relates to the formation of a fine pattern in a lithography process in the manufacture of semiconductor integrated circuits. 【0002】 【従来の技術】近年、半導体の設計ルールは微細化の一途をたどり、すでに0.25μmレベルの半導体チップが市場に出はじめている。 [0002] In recent years, semiconductor design rule follows the ever finer, already 0.25μm level of the semiconductor chip is beginning on the market. このような微細化の流れに伴い、リソグラフィにおける露光波長も短波長化されg線(436nm)からi線(365nm)、KrFエキシマレーザ(248nm)へと移り変わってきた。 With the flow of such miniaturization, have Utsurikawa' been shorter wavelength even exposure wavelength in the lithography g-line from (436 nm) i-ray (365 nm), to the KrF excimer laser (248 nm). 次世代のリソグラフィとしてArFエキシマレーザ(193n The next generation of ArF excimer laser as lithography (193n
m)を露光光として用いるステッパの開発が進められているが、レンズ材がArFエキシマレーザ光等の超短波長光を吸収してしまう問題などからその開発が遅れている。 Although the development of stepper using m) as the exposure light has been promoted, the lens material is that developed from such problem of absorbing the ultra-short-wavelength light such as ArF excimer laser beam is delayed. そこで、KrFエキシマレーザを利用したリソグラフィ技術に対して、様々な超解像技術の検討が行われてきている。 Therefore, with respect to a lithography technique using a KrF excimer laser, it has been carried out to consider the various super-resolution technique. 【0003】一般に、縮小投影露光法による光リソグラフィの限界解像度は、露光波長に比例し、投影レンズの開口数に反比例する。 [0003] In general, the resolution limit of optical lithography by reduction projection exposure method is proportional to the exposure wavelength and is inversely proportional to the numerical aperture of the projection lens. 従来、KrFエキシマレーザ(波長248nm)と開口数0.4〜0.5の投影レンズを用いて0.3μm程度のパターンの形成が達成されている。 Conventionally, formation of 0.3μm order of pattern using a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) and a projection lens with a numerical aperture of 0.4 and 0.5 is achieved. 【0004】縮小投影露光法における解像限界を向上する超解像技術のなかで、優れた解像性を示す技術のひとつにレベンソン位相シフトマスクを用いた方法がある。 [0004] Among the super-resolution technique for improving the resolution limit in the reduction projection exposure method, a method using a Levenson phase shift mask in one of the technologies that exhibits excellent resolution.
従来のレベンソン位相シフトマスクを用いたパターン形成の一例について以下に説明する。 An example of a pattern formed using a conventional Levenson phase shift mask will be described below. 【0005】図7(a)−(c)は従来の位相シフトマスクを用いたパターン形成方法の工程断面図を示すものである。 [0007] FIG. 7 (a) - (c) shows a process cross-sectional view of the pattern forming method using the conventional phase shifting mask. これらの図において、21はポジレジスト、2 In these figures, 21 is a positive resist, 2
2は基板、23Aおよび23Bは露光光、24は位相シフトマスクである。 2 substrate, 23A and 23B are exposure light, 24 is a phase shift mask. 25は遮光領域、26Aおよび26 25 the light-shielding regions, 26A and 26
Bは透過領域であり、透過領域26Bは透過領域26A B is a transmission region, the transmission region 26B transmissive region 26A
に対して露光光23Aの位相が180度異なるように設定されている。 Phase of the exposure light 23A is set to be different from 180 degrees relative. 露光光23Aはマスク24を照明し、マスクの透過領域を通過した露光光23Bはレジスト21 Exposure light 23A illuminates the mask 24, exposure light 23B passing through the transmissive areas of the mask resist 21
に結像する。 To form an image on. 【0006】図7(a)においてまず基板22上にポジレジスト21を塗布する。 [0006] first applied the positive resist 21 on the substrate 22 in FIG. 7 (a). ポジレジスト21はKrFエキシマレーザ用の化学増幅型レジストで0.5ミクロンの膜厚で塗布した。 Positive resist 21 was coated in a thickness of 0.5 microns in the chemically amplified resist for KrF excimer laser. 次に位相シフトマスク24を通してポジレジスト21を露光した。 Was then exposed positive resist 21 through the phase shift mask 24. 【0007】露光装置(ステッパ)の露光条件は露光波長λ=248nm、開口数NA=0.48、コヒーレントファクタσ=0.30である。 [0007] exposure conditions of the exposure apparatus (stepper) of the exposure wavelength lambda = 248 nm, numerical aperture NA = 0.48, a coherent factor sigma = 0.30. レベンソン位相シフトマスクは、図7(b)に示されるように、透過領域26 Levenson phase shift masks, as shown in FIG. 7 (b), transmissive regions 26
Bの石英を掘り込んであり、ここを透過する光の位相を透過領域26Aを透過する光に対して180度位相を反転させている。 And the engraved quartz of B, and by inverting the 180 degrees phase relative to light passing through the transmissive region 26A of the phase of light transmitted through here. 【0008】まず露光光23Aはマスク24を照明し、 [0008] First, the exposure light 23A illuminates the mask 24,
パターン密度に応じて光が回折される。 Light is diffracted in accordance with the pattern density. レベンソン位相シフトマスクの場合、遮光領域を介して両側の透過領域の位相が180度異なるため、周期パターンでは0次および偶数次光は打ち消される。 For Levenson phase shift mask, since through the light shielding region different phases on both sides of the transmissive region 180, a periodic pattern 0-order and even order light is canceled. また、±1,3,5等の奇数次光は通常マスクの半分の角度で回折される。 Also, the odd-order light, such as ± 1, 3, 5 is diffracted at half the angle of the normal mask. 一般に投影レンズを通過できる光の角度は有限であるため、 Since the angle of generally light projection lens can pass is limited,
パターンの解像度はレンズを通過できるパターン周期であると言うことができる。 It can be said that the resolution of the pattern is a pattern period can pass through the lens. レベンソン位相シフトマスクは通常マスクの半分の角度で光が回折されるため、理想的には通常マスクの2倍の高解像度を得ることが可能となる。 Since the Levenson phase shift mask is diffracted light at half the angle of the normal mask, it is possible to ideally obtain a duplicate of the high-resolution normal mask. 【0009】レベンソン位相シフトマスクによって高解像度を実現するためには空間的な光の位相を揃える(コヒーレンシーを高める)必要がある。 [0009] In order to achieve high resolution by Levenson phase shift mask align the spatial light phase (increasing the coherency) is necessary. コヒーレンシーの度合を表す単位として投影レンズのNAと照明系のNA NA of the illumination system and the NA of the projection lens as a unit indicating the degree of coherency
の比σ(コヒーレントファクタ)が用いられる。 The ratio of the sigma (coherent factor) is used. このσ This σ
の値が小さいほど光のコヒーレンシーが高くなる。 Coherency of the light, the higher the value is small. 一般にステッパで通常マスクを照明する場合は光学系のコヒーレントファクタはσ=0.5〜0.8程度で行われるが、レベンソン位相シフトマスクを用いる場合にはσ= It is generally the case for illuminating a normal mask stepper coherent factor of the optical system is performed in the order sigma = 0.5 to 0.8, in the case of using a Levenson phase shift mask sigma =
0.2〜0.4程度にする必要がある。 There needs to be about 0.2 to 0.4. 【0010】上記の図7(b)のパターン露光の後、P [0010] After the pattern exposure of the FIG. 7 (b), P
EB(Post Exposure Baking:露光後ベーク処理)を行い通常のアルカリ水溶液で60秒現像を行いレジストパターンを形成した(図7(c))。 EB: to form a resist pattern for 60 seconds development in conventional alkaline aqueous performed (Post Exposure number Baking post exposure bake) (FIG. 7 (c)). このパターン形成方法によれば、露光波長248nm(0.248μm)よりもはるかに微細な0.16μmのラインアンドスペースパターンを解像することができた。 According to the pattern forming method, it was possible to resolve a line and space pattern of much finer 0.16μm than the exposure wavelength 248 nm (0.248 .mu.m). 【0011】 【発明が解決しようとする課題】一般的にレベンソン位相シフトマスクは微細な周期パターンで効果が得られるために、周期パターンを多く含むDRAMデバイスへの適用が検討されてきた。 [0011] [INVENTION Problems to be Solved] Generally Levenson phase shift mask in order to effect can be obtained in a fine periodic pattern, applied to DRAM devices containing more periodic patterns have been studied. しかしながら、レベンソン位相シフトマスクでは、同一線幅でも隣り合うパターンとの間隔が異なれば、ウエハ上に転写されるレジスト寸法が変化するという問題点があった。 However, in the Levenson phase shift mask, different spacing between patterns adjacent in the same line width, resist dimension to be transferred onto the wafer is disadvantageously changed. このため、ロジックデバイスのゲートパターンの線幅の寸法制御が非常に重要となるものの、ロジックデバイスはランダムパターンを多く含むことから、ロジックデバイスへの適用はあまり検討されていなかった。 Accordingly, although the dimensional control of the line width of the gate pattern of a logic device is very important, logic devices because it contains a large amount of random patterns, application to a logic device has not been well studied. 【0012】図7(c)においてパターン21Xは0. [0012] pattern 21X in FIG. 7 (c) 0.
16μmのラインアンドスペースパターン、21Yは0.16μmライン/0.48μmスペースとなるように設計されたマスクパターンを転写したレジストパターンである。 Line and space pattern of 16 [mu] m, 21Y is a resist pattern to transfer the mask pattern that is designed to be 0.16μm line /0.48μm space. このとき、それぞれのウエハ上に転写されたレジストパターンの実際の寸法はパターン21Xは0. At this time, the actual dimensions pattern 21X of the resist pattern transferred onto each wafer 0.
16μmに形成されたが、パターン21Yは0.20μ Was formed in 16 [mu] m, the pattern 21Y is 0.20μ
mとなり、両者の寸法差は0.04μmとなった。 m, and the size difference between the two became 0.04 .mu.m. 通常のトランジスタゲートを形成する場合、その寸法変動の目安は線幅の±10%であるので、0.16μmの線幅では約0.03μm以内に抑えなければならない。 When forming a normal transistor gate, because the measure of dimensional variation is ± 10% of the line width, the line width of 0.16μm must be kept to within about 0.03 .mu.m. よって、従来の位相シフトマスクによるパターン形成方法は、高い寸法精度を要求するトランジスタゲートのパターン形成に用いることができなかった。 Accordingly, the pattern forming method according to the conventional phase shift mask, can not be used in the pattern formation of a transistor gate that require high dimensional accuracy. 【0013】上記問題点を解決するために、本発明は位相シフトマスクを用い、線幅のバラツキの少ない微細パターンの形成方法およびそれに用いる位相シフトマスクを提供するものである。 [0013] In order to solve the above problems, the present invention using a phase shift mask provides a forming method and a phase shift mask used therefor less fine pattern of variations in line width. 【0014】 【課題を解決するための手段】レベンソン位相シフトマスクを用いたパターン形成において、同一線幅でも隣り合うパターンとの間隔が異なればウエハ上に転写されるレジストパターンの寸法が変化する現象が光近接効果によるものであることが見出された。 [0014] In the pattern formation using the Levenson phase shift mask SUMMARY OF THE INVENTION The phenomenon that the dimension of the resist pattern changes the distance between the patterns adjacent in the same line width is transferred onto a wafer Different There was found to be due to optical proximity effects. とくに、隣接するパターンとの間隔が規格化された値で1.0λ/NA以下の領域で顕著となることを発見した。 In particular, we found that the distance between adjacent patterns becomes significant in the following areas 1.0λ / NA in normalized value. 【0015】本発明のフォトマスクは、遮光領域の両側の透過領域の位相が互いに180度異なるフォトマスクを用いてレジストを露光し、前記遮光領域に対応したレジストパターンを形成するフォトマスクであって、前記遮光領域の線幅が隣接するパターンの間隔に応じて補正されることを特徴とする。 [0015] The photomask of the present invention is a photomask phase on both sides of the transmissive area of ​​the light shielding region is exposed resist using a 180-degree different photomask from each other, to form a resist pattern corresponding to the light shielding region characterized in that the line width of the light shielding region is corrected in accordance with the spacing of adjacent patterns. 【0016】また、本発明のフォトマスクは、遮光領域の両側の透過領域の位相が互いに180度異なるフォトマスクを用いてポジレジストを露光し、同一幅のラインパターンを形成するフォトマスクであって、隣接するパターンとの間隔が所定距離以上である2つの前記遮光領域の間に新たに遮光領域を設けたことを特徴とする。 Further, the photomask of the present invention, a positive resist is exposed using a bilateral photomask having a phase different by 180 degrees from each other in the transmission area of ​​the shaded portion, a photomask for forming a line pattern having the same width characterized in that the spacing between adjacent patterns is provided a new light-shielding region between two of the light-shielding region is the predetermined distance or more. 【0017】このように、本発明のパターン形成方法は、上記のフォトマスクを用いることにより、フォトマスクを通過した光強度、光プロファイルが変化し、あるいは特定のパターン間隔をなくすことによって、異なる間隔のラインパターンにおいても、それぞれの光強度分布のしきい値での幅の分布が狭まり、ほぼ同一線幅のレジストパターンを形成することができる。 [0017] Thus, the pattern forming method of the present invention, by using the photomask, by eliminating the light intensity passing through the photomask, the light profile changes, or a specific pattern interval, different intervals also in the line pattern, narrowing the distribution width of each of the light intensity distribution of the threshold, it is possible to form a resist pattern having substantially the same line width. 【0018】 【発明の実施の形態】以下本発明の一実施の形態のパターン形成方法について、図面を参照しながら説明する。 The pattern formation method of one embodiment of the DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Hereinafter the present invention will be described with reference to the drawings. 【0019】まず、レベンソン位相シフトマスクを用いたパターン形成において、光近接効果によって線幅変動が大きくなることについて説明する。 Firstly, in the pattern formation using the Levenson phase shift mask will be described the line width variation by the optical proximity effect becomes greater. 【0020】レベンソン位相シフトマスクを使った周期パターン形成では、解像限界付近では±1次光だけの結像となる。 [0020] In Levenson phase shift mask with a periodic pattern formed, the imaging of only ± 1-order light in the vicinity of the resolution limit. この光強度分布は正弦波で表される。 The light intensity distribution is represented by a sine wave. とりわけ、すべての1次光が入射してから3次光が入射するまでのパターン周波数では、光強度が一定のままで(正弦波の振幅が変わらず)、パターンピッチ(正弦波の周期)が広がるため、パターン線幅が大きく変化する。 Especially, the pattern frequency until all 3 primary light from the primary light enters incident light intensity remains constant (unchanged amplitude of the sine wave), the pattern pitch (period of the sine wave) It spreads for the pattern line width changes greatly. これが図5(b)の正規化されたパターン間隔の1.0以下の部分の傾きが急な領域に相当する。 This inclination of 1.0 parts of normalized pattern interval in FIG. 5 (b) corresponds to the steep region. これはレベンソン位相マスクに特有の光近接効果であり、通常マスクに比べて非常に短い範囲内で寸法が大きく変化する。 This is a unique optical proximity effect Levenson phase mask, dimensional changes significantly within a very short range in comparison with the normal mask. 我々はこの現象を発見し、正規化されたパターン間隔の1. We discovered this phenomenon, first normalized pattern interval.
0以下の部分に補正を行うことで、パターン線幅のバラツキを小さくすることを達成した。 0 By performing the correction in the following section were achieved to reduce variations in the pattern line width. 【0021】(実施の形態1) 図1は、本発明の実施の形態1におけるパターン形成方法の工程断面図を示したものである。 [0021] (Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram illustrating a process sectional view of the pattern forming method in the first embodiment of the present invention. 図2は、図1に示された本実施の形態の位相シフトマスクの一部をウエハ側から見たマスク構成図である。 Figure 2 is a mask diagram viewed part of a phase shift mask of the present embodiment shown in FIG. 1 from the wafer side. また、図3はレジスト上に結像する光強度の分布を示したものである。 Further, FIG. 3 shows the distribution of light intensity imaged on the resist. 【0022】図1、図2において、1はポジレジストであり、2は基板、3A,3Bは露光光である。 [0022] In FIGS. 1 and 2, 1 is a positive resist, 2 substrate, 3A, 3B is exposure light. 露光光3 Exposure light 3
Aはマスクを照明する光であり、露光光3Bはマスクを通過して、レジストに結像する光である。 A is a light illuminating the mask, exposure light 3B passes through the mask, an imaging light into the resist. 4はフォトマスクで、5,5A,5Bは遮光領域、6A,6Bは透過領域であって、透過領域6Bは透過領域6Aに対して露光光の位相を180度反転させている。 4 is a photomask, 5, 5A, 5B the light-shielding region, 6A, 6B is a transmissive region, the transparent region 6B are 180 degrees to invert the phase of exposure light to the transmission region 6A. 以下、図面を用いて本発明のパターン形成方法を説明する。 Hereinafter, the pattern forming method of the present invention will be described with reference to the drawings. 【0023】まず、図1(a)においてポジレジスト1 [0023] First, positive resist 1 in FIGS. 1 (a)
を基板2上に塗布した。 It was coated on the substrate 2. レジストはKrF用化学増幅型ポジレジストであり、膜厚は0.5μmとなるように設定した。 Resist is KrF chemically amplified positive resist, the film thickness was set to be 0.5 [mu] m. 次に図1(b)において露光光3Aは位相シフトマスク4を照明し、マスクを通過した露光光3Bでポジレジスト1を露光する。 Then the exposure light 3A in FIG. 1 (b) to illuminate a phase-shift mask 4, to expose the positive resist 1 with exposure light 3B passing through the mask. なお、ステッパの露光条件は、露光波長λ=248nm、開口数NA=0.48、 The exposure condition of the stepper, the exposure wavelength lambda = 248 nm, numerical aperture NA = 0.48,
コヒーレントファクタσ=0.40であり、5:1の縮小タイプの投影露光装置を用いた。 A coherent factor σ = 0.40, 5: using a projection exposure apparatus 1 of the reduced type. 位相シフトマスク4 Phase shift mask 4
は石英基板を掘り込むことによって位相を180度変える掘り込みタイプのものを用いた。 Used was a type of engraving changing 180 degrees phase by recessing the quartz substrate. 【0024】上記した図1(b)の位相シフトマスクの詳細について図2を用いて説明する。 [0024] For details of the phase shift mask of FIG. 1 (b) above will be described with reference to FIG. 図2の遮光領域5 Shielding region in FIG. 2 5
A,5Bはウエハ上で微細なレジストパターンが形成される箇所であり、xa,xbはそれぞれの幅を示している。 A, 5B is a portion where a fine resist pattern on the wafer is formed, xa, xb denotes the respective widths. 遮光領域5Aはウエハ上で0.16μmラインアンドスペースパターンが形成される領域で、遮光領域5B Shielding region 5A in the region where 0.16μm line and space pattern is formed on the wafer, the light-shielding region 5B
は0.16μmライン/0.48μmスペース間隔のパターン領域であり同一のマスク上に存在する。 Is present is on the same mask pattern region of 0.16μm line /0.48μm space intervals. 露光は5 Exposure 5
分の1の縮小のステッパで行なったので、マスクパターンはウエハ上に5分の1に縮小して転写される。 Since was carried out at minute 1 reduction of the stepper, the mask pattern is transferred by reducing on the wafer by a factor of 5. よって、図1(b)のマスク寸法は実際に転写されるレジストパターン寸法の5倍の大きさとなる。 Therefore, the mask dimension in FIG. 1 (b) is 5 times the size of the resist pattern dimension is actually transcribed. 本実施の形態で用いた遮光領域5Aの幅xaは0.80μm、遮光領域5Bの幅xbは0.50μmとした。 Width xa of the light shielding region 5A used in this embodiment is 0.80 .mu.m, the width xb of the light shielding region 5B was 0.50 .mu.m. 【0025】図3(a)は図2の遮光領域5Aの幅Xa [0025] 3 (a) shows the width Xa of the shaded portion 5A 2
を0.80μmとし、遮光領域5Bの幅Xbを0.50 It was a 0.80 .mu.m, 0.50 width Xb shaded portion 5B
μmとし、図7(b)に示される従来のマスクと比較して、互いの間隔が広い遮光領域5Bの幅が小さくなるように補正したマスクを通過したときのウエハ上で空間光強度を示したものであり、図3(b)はマスク補正を行なわずにパターン寸法通りにマスクの遮光領域を0.8 And [mu] m, as compared with conventional mask shown in FIG. 7 (b), shows the spatial light intensity on the wafer when it passes through the corrected mask so that the width of the mutual spacing is wide light shielding region 5B is reduced are as hereinbefore, a light shielding region of the mask pattern size as without FIG. 3 (b) mask correction 0.8
0μmにしたときの空間光強度を示したものである。 It shows the spatial light intensity when the 0 .mu.m. 【0026】図3において、露光量を調整することで0.16μmのラインアンドスペースが1:1に形成される光強度が破線である。 [0026] In FIG. 3, line and space of 0.16μm by adjusting the exposure amount is 1: light intensity is formed 1 is a broken line. レジストはポジレジストなので、破線より下の部分にレジストパターンが形成される。 Since the resist is a positive resist, a resist pattern is formed on the portion below the broken line. よって形成されるレジストパターンの線幅は破線できられた光強度分布の幅に相当する。 Thus line width of the resist pattern to be formed corresponds to the width of the light intensity distribution which is able dashed. 図3(a)では0.16μmライン/0.48μmスペースのパターンでは0.171μmのレジストパターンが形成されるが、図3(b)の補正を行なわないマスクでは0.19 Although FIGS. 3 (a) in the resist pattern 0.171μm is a pattern of 0.16μm line /0.48μm space is formed, 0.19 with a mask not corrected shown in FIG. 3 (b)
0μmにもなってしまう。 It will also become a 0μm. このように位相シフトマスクの遮光領域の幅を調整することによってウエハ上の光強度を変化させ寸法を調整することができる。 Thus it is possible to adjust the dimensions to change the light intensity on the wafer by adjusting the width of the light shielding region of the phase shift mask. 【0027】その後、図1(c)でこのような光強度で露光されたレジストをPEB(露光後ベーク処理)後にアルカリ水溶液で60秒間現像してレジストパターン1 [0027] Thereafter, the resist pattern 1 and developed for 60 seconds with an aqueous alkaline solution the resist exposed with such light intensity in FIG. 1 (c) after PEB (post exposure baking)
xを形成する。 To form a x. 本実施の形態によれば、0.16μm線幅のレジストパターンが寸法精度±10%以内で精度良く形成することができる。 According to this embodiment, it is possible to resist pattern of 0.16μm line width is accurately formed at 10% dimensional accuracy ±. 【0028】以上のように本発明の形態によれば、位相シフトマスクの遮光領域の幅を変えることによってパターン間隔の異なる同一の線幅を設計寸法通りに精度良く形成することができる。 According to the form of [0028] As described above, the present invention, it is possible to accurately formed on the same line width design dimension as the having different pattern interval by changing the width of the light shielding region of the phase shift mask. 【0029】(実施の形態2) 以下、本発明の実施の形態2におけるパターン形成方法について図面を参照しながら説明する。 [0029] (Embodiment 2) Hereinafter, the pattern forming method in the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 図4は、細長い遮光領域の両側の透過領域の位相が180度異なる位相シフトマスクをポジレジストに用いたときの0.16μ 4, 0.16Myu when using bilateral phase shift mask phase difference of 180 degrees in the transmission area of ​​the elongated light-shielding region in the positive resist
m線幅とパターン間隔の関係を光強度シミュレーションを用いて求めたものである。 The relationship between the m line width and pattern interval are those obtained by using a light intensity simulation. シミュレーションの条件は露光波長λ=248nm、開口数NA=0.60、コヒーレントファクタσ=0.3で、しきい値の光強度は0.16μmラインアンドスペースパターンが1:1となる値に設定している。 The simulation conditions exposure wavelength lambda = 248 nm, numerical aperture NA = 0.60, coherent factor sigma = 0.3, the light intensity thresholds are 0.16μm line-and-space pattern of 1: set to 1 and becomes a value doing. 【0030】図4において、曲線a(黒丸)はマスク補正を行なわないものを示し、すべてのパターンのマスク上の遮光領域の幅はウエハ上の値に換算して(遮光領域幅×縮小率)でレジストパターンと同様の0.16μm [0030] In FIG. 4, curve a (solid circles) shows that not performed mask correction, the width of the light blocking region on the mask for all patterns in terms of the value on the wafer (light blocking region width × reduction ratio) in the resist pattern and the same 0.16μm
である。 It is. 一方、曲線b(白三角)は設計上の隣接するパターン間隔が規格化された値0.67λ/NA以上のパターンにおいて、マスク上の遮光領域幅をウエハ上に換算して0.10μmに設定したものである。 On the other hand, in the curve b (white triangles) pattern interval adjacent design is more normalized value 0.67λ / NA pattern, set to 0.10μm in terms of light shielding region width on the mask onto the wafer one in which the. マスクの遮光領域の幅を補正することによって線幅の最大値と最小値の差がほぼ半分に低減することがわかる。 Difference between the maximum value and the minimum value of the line width by correcting the width of the light blocking regions of the mask is understood to be reduced by approximately half. 【0031】上記のように本実施の形態では設計上のパターン間隔が0.67λ/NA以上のパターンのマスクの遮光領域をウエハ上の換算値で0.10μmとし、それ以下の間隔のパターンを0.16μmとしてマスク上に2つの遮光領域の幅を設けることによって、レジストパターンの線幅のバラツキを従来の半分に低減できる。 [0031] a 0.10μm light shielding region of the mask pattern interval on the design of more patterns 0.67λ / NA in this embodiment, as described above in terms of value on the wafer, the pattern of the lower interval by providing a width of two light-shielding region on the mask as a 0.16 [mu] m, a variation in the line width of the resist pattern can be reduced to half of the conventional. 【0032】以上のように本実施の形態では、パターン間隔が0.67λ/NAを境としてマスクパターンの遮光領域の幅を変化させた。 [0032] In the embodiment as described above, the pattern interval has changed the width of the light shielding region of the mask pattern as a boundary of 0.67λ / NA. 【0033】(実施の形態3) 以下、本発明の実施の形態3におけるパターン形成方法について図面を参照しながら説明する。 [0033] (Embodiment 3) Hereinafter, the pattern forming method according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 図5は細長い遮光領域の両側の透過領域の位相が180度異なる位相シフトマスクをポジレジストに用いたときの線幅とパターン間隔との関係を光強度シミュレーションと実験によって求めたものである。 Figure 5 is one in which the phase of the transmission region on both sides of the elongate light shielding region is determined by the relationship of light intensity simulation of the experiments with the line width and the pattern interval when using the 180-degree different phase shift mask in positive resist. 図5(b)は線幅とパターン間隔をλ/NAで規格化したものである。 FIG. 5 (b) is obtained by normalizing the line width and pattern interval lambda / NA. 図5(b)において、曲線aはNA=0.60、bはNA=0.55、c In FIG. 5 (b), the curve a NA = 0.60, b is NA = 0.55, c
はNA=0.48の場合をそれぞれ示す。 Denotes a case of NA = 0.48. コヒーレントファクタはいずれの場合も、σ=0.30である。 Coherent factor in each case, a sigma = 0.30. 【0034】図5から明らかなように、NAが0.6 [0034] As is apparent from FIG. 5, NA is 0.6
0、0.55、0.48の時の線幅においてパターン間隔が規格値0.5−1.0までの間に線幅は急激に太くなり、規格値1.0付近で最もレジスト線幅は大きくなる。 Pattern interval in the line width when the 0,0.55,0.48 is line width abruptly thicker until specifications 0.5-1.0, most resist line width in the vicinity of the standard value 1.0 It increases. その後、線幅は緩やかに小さくなる。 After that, the line width is gradually reduced. 【0035】例えば、図5(b)における曲線a,b, [0035] For example, the curve in FIG. 5 (b) a, b,
cについて考えると、パターン間隔が0.4λ/NA付近で規格化された線幅が最小となり、パターン間隔が1.0λ/NA付近で規格化された線幅が最大となる。 Considering c, the pattern interval is normalized line width in the vicinity of 0.4λ / NA is minimized, the line width of the pattern interval is normalized around 1.0λ / NA is maximized.
その後、パターン間隔の増大とともに線幅は緩やかに減少している。 Thereafter, the line width with increasing pattern interval is reduced slowly. 【0036】規格値0.7以下のパターン間隔がないように設計ルールを定め、露光波長λ=248nm、開口数NA=0.48、コヒーレントファクタσ=0.40 The established design rules so that there is no standard value 0.7 of the pattern interval, the exposure wavelength lambda = 248 nm, numerical aperture NA = 0.48, a coherent factor sigma = 0.40
で、5:1の縮小タイプの投影露光装置を用いて0.1 In 5: using a projection exposure apparatus 1 of reduced type 0.1
6μm線幅のレジストパターンを露光した。 And exposing the resist pattern of 6μm line width. このような位相シフトマスクによって得られた寸法バラツキは0. The resulting dimensional variations by such phase shift mask 0.
16μm±10%に抑えることができた。 It could be suppressed to 16μm ± 10%. 【0037】(実施の形態4) 以下、本発明の実施の形態4におけるパターン形成方法を図を参照しながら説明する。 [0037] (Embodiment 4) Hereinafter, a pattern forming method according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 図6(a)は本実施の形態を示すマスクの一部をウエハ側から見たマスク構成図であり、図6(b)は二回目の露光に用いるマスク構成図であり、図6(c)は2度の露光で転写されたレジストパターンを示している。 6 (a) is a mask diagram viewed part of the mask according to the present exemplary embodiment from the wafer side, FIG. 6 (b) is a mask diagram for the exposure of the second time, FIG. 6 (c ) shows a resist pattern transferred twice with exposure. 【0038】図8(a)は、従来の位相シフトマスクの一部のウエハ側から見たマスク構成図であり、図8 FIG. 8 (a) is a mask diagram as viewed from a part of the wafer side of the conventional phase shifting mask, Fig. 8
(b)は従来の2回目の露光に用いるマスク構成図であり、図8(c)は転写されたレジストパターンを示している。 (B) is a mask diagram for use in conventional second exposure, Fig. 8 (c) shows a resist pattern transferred. これらの図において、15は遮光領域、16,1 In these figures, 15 is the light blocking region, 16,1
6A,16Bは透過領域であって、透過領域16Bは透過領域16Aに対して露光光の位相を180度反転させている。 6A, 16B is a transmissive region, the transparent region 16B is 180 degrees to invert the phase of exposure light with respect to the transmissive region 16A. 1Aは形成されたレジストパターンである。 1A is a resist pattern formed. 【0039】本実施の形態4の位相シフトマスクを用いたパターン形成方法を従来例と比較しながら説明する。 The method for forming a pattern using a phase shift mask according to the fourth embodiment will be described in comparison with a conventional example.
図6(a)および図8(a)においてウエハ上において微細ラインパターンは隣接するパターン間隔が線幅の6 FIGS. 6 (a) and the pattern interval fine line patterns on the wafer is adjacent in FIG. 8 (a) is a line width 6
倍以上離れている。 Fold away or more. 本実施の形態では、隣接するパターン間隔が所定距離(線幅の6倍)以上離れている領域において、図6(a)に示すように、透過領域16Aと1 In this embodiment, in the region where the pattern interval adjacent are separated by more than (six times the line width) a predetermined distance, as shown in FIG. 6 (a), the transparent region 16A 1
6Bに特定の制限幅xを設定している。 It has set a specific limit width x to 6B. すなわち、位相が180度異なる領域を対にして形成し、透過領域が広くならないようにしている。 That is, the phase is formed by a pair of 180 degrees different areas, so that the transmission region is not widely. 【0040】これに対して、図8(a)の従来例のマスクではそのような特定の幅がないために、隣接するパターンとの間がすべて透過領域16Aと16Bになる。 [0040] On the other hand, since there is no such specific width in the conventional example mask of FIG. 8 (a), it becomes all between adjacent patterns transmissive region 16A and 16B. このため広い間隔を有するパターンにおいてはパターン間隔によって透過領域が異なるために、線幅が変化しやすい。 For transmission area by the pattern interval in a pattern having a wider interval for this are different, the line width is likely to vary. 【0041】図6(a)に示される位相シフトマスクでは、孤立パターンの両側に透過領域を形成するため、中央部分に遮光領域が形成されることになる。 [0041] In the phase shift mask shown in FIG. 6 (a), to form a transparent region on each side of the isolated pattern, so that the light-shielding region in the central portion is formed. このため、 For this reason,
本来光を透過させるべき部分に光が照射されないことになるが、その後の微細パターンの上下の部分を取り除くための2度目の露光工程でこの部分に光を照射すればよい。 While light in the portion should be originally transmit light will not be irradiated may be irradiated with light in this part second time exposure step for removing the upper and lower portions of the subsequent fine pattern. 本実施の形態に用いる2度目の露光に用いるマスク(図6(b))は従来のマスク(図8(b))と比較すると、位相シフトマスクの孤立パターン間の遮光領域に対応する位置が透過領域とされていることがわかる。 Mask used for the second time exposure used in the embodiment (FIG. 6 (b)) is when compared with the conventional mask (FIG. 8 (b)), corresponding to the light shielding regions between the isolated pattern of the phase shift mask position it can be seen that there is a transmission area. 【0042】図6(a)に示した位相シフトマスクのように特定の透過領域の幅xを定めれば、パターン間隔が異なっても透過領域を通過する光強度は変化せず、寸法精度良くレジストパターンを形成することができる。 [0042] be determined width x for a specific transmission area as of the phase shift mask shown in FIG. 6 (a), the intensity of light passing through the transmissive region different pattern interval is not changed, good dimensional accuracy it is possible to form a resist pattern. また、図8(a)に示されるような従来の位相シフトマスクでは1つの透過領域を2つのパターンが共有するために、パターン配置を設計するときに常に位相を考慮する必要がある。 Further, in the conventional phase shift mask as shown in FIG. 8 (a) to one of the transmission area are two patterns sharing, it is necessary always to consider the phase when designing a pattern configuration. しかし、1つのパターンで左右1対の透過領域を有する図6(a)の場合は、遮光領域の周囲の透過領域の位相にかかわらず自由にマスクを設計できる長所がある。 However, in the case of FIG. 6 having a transmission area of ​​the right-and-left in a pattern (a), there is an advantage that can be designed freely mask regardless of the phase of the transmitting area surrounding the light shielding region. 【0043】以上のように、位相シフトマスクの透過領域に特定の幅を設けることにより、パターン間隔に依存しない高精度のパターン形成ができる。 [0043] As described above, by providing a certain width in the transmissive region of the phase shift mask, a pattern can be formed with high accuracy which does not depend on the pattern interval. 【0044】なお、本発明の実施の形態においては位相シフトマスクは掘り込みタイプとしたが、透過膜積層タイプでもよい。 [0044] Although in the embodiment of the present invention was phase shift mask types dug, or a permeable membrane laminated type. 【0045】 【発明の効果】以上のように本発明は、線幅の間隔に応じて、位相シフトマスクの遮光領域の幅を変化させる、 [0045] The present invention as described above, according to the present invention, depending on the distance of the line width to change the width of the light shielding region of the phase shift mask,
または一定以上のパターン間隔とする、または透過領域の間隔を常に一定に保つというマスク構成とすることにより、位相シフトマスクを用いるときに生じる光近接効果による寸法バラツキを低減することができる。 Or a certain level of the pattern interval, or by a mask construction of keeping the distance between the transmissive region always constant, it is possible to reduce the dimensional variation due to the optical proximity effect that occurs when using phase-shift masks.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態1におけるパターン形成方法の工程断面図【図2】本発明の実施の形態1におけるパターン形成方法に用いるマスクの構成図【図3】本発明の実施の形態1におけるパターン形成方法の光強度分布を示す図【図4】本発明の実施の形態2におけるパターン形成方法の線幅とパターン間隔との関係を示す図【図5】本発明の実施の形態3におけるパターン形成方法の線幅とパターン間隔との関係を示す図【図6】本発明の実施の形態4におけるパターン形成方法を説明する図【図7】従来のパターン形成方法の工程断面図【図8】従来のパターン形成方法を説明する図【符号の説明】 1 ポジレジスト2,22 基板3A,3B,23A,23B 露光光4 マスク5,5A,5B,15,25 マ Diagram of a mask used in the pattern forming method according to the first embodiment of the BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS process sectional view of the pattern forming method according to the first embodiment of the present invention; FIG 2 shows the present invention Figure 3 Figure 5 shows showing the relationship between the line width and the pattern interval of the pattern forming method according to the second embodiment of FIG. 4 shows the present invention showing the light intensity distribution of a pattern forming method according to the first embodiment of the present invention Figure 7 conventional pattern formation for explaining a pattern forming method in FIG. 6 a fourth embodiment of the present invention showing the relationship between the line width and the pattern interval of the pattern forming method according to the third embodiment of the present invention sectional views of a method [8] [description of reference numerals illustrate a conventional pattern forming method 1 positive resist 2,22 substrate 3A, 3B, 23A, 23B exposing light 4 mask 5, 5A, 5B, 15, 25 Ma スクの遮光領域6,6A,6B,16A,16B,26A,26B マスクの透過領域 Disk shading region 6,6A, 6B, 16A, 16B, 26A, transmissive areas of 26B mask

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 遮光領域の両側の透過領域の位相が互いに180度異なるフォトマスクを用いてレジストを露光し、前記遮光領域に対応したレジストパターンを形成するフォトマスクであって、前記遮光領域の線幅が隣接するパターンの間隔に応じて補正されることを特徴とするフォトマスク。 (57) photo of Patent Claims 1. A phase on both sides of the transmissive area of ​​the light shielding region is exposed resist using a 180-degree different photomask from each other, to form a resist pattern corresponding to the light shielding region a mask, a photomask, wherein a line width of the light shielding region is corrected in accordance with the spacing of adjacent patterns. 【請求項2】 レジストパターンが任意の間隔を有する同一幅のパターンであることを特徴とする請求項1記載のフォトマスク。 2. A photomask according to claim 1, wherein the resist pattern is the pattern of the same width with an arbitrary interval. 【請求項3】 隣接するレジストパターンの間隔が0. Wherein the spacing between adjacent photoresist patterns is 0.
    67λ/NAを境としてマスクパターンの遮光領域の幅を異ならせることを特徴とする請求項2記載のフォトマスク。 The photomask of Claim 2, wherein varying the width of the light shielding region of the mask pattern as a boundary 67λ / NA. 【請求項4】 遮光領域の両側の透過領域の位相が互いに180度異なるフォトマスクを用いてポジレジストを露光し、同一幅のラインパターンを形成するフォトマスクであって、隣接するパターンの間隔が所定距離以上である2つの前記遮光領域の間に、前記透過領域を特定幅に設定することによって前記パターンの間隔が異なっても前記ラインパターンの幅を精度よく形成できるようにする、新たな遮光領域を設けたことを特徴とするフォトマスク。 4. exposing the positive resist using a bilateral photomask having a phase different by 180 degrees from each other in the transmission area of ​​the shaded portion, a photomask for forming a line pattern of the same width, the spacing between adjacent patterns between two of the light-shielding region is the predetermined distance or more, the interval of the pattern is also to be able to form accurately the width of the line pattern differs by setting the transmission region to a specific width, a new light-shielding photomask characterized in that a region. 【請求項5】 隣接するパターンとの間隔がパターン線幅の6倍以上であることを特徴とする請求項4記載のフォトマスク。 5. The photomask according to claim 4, wherein the spacing between adjacent patterns is not less than 6 times the pattern line width. 【請求項6】 遮光領域の両側の透過領域の位相が互いに180度異なるフォトマスクを用いてレジストを露光し、前記遮光領域に対応したレジストパターンを形成するパターン形成方法であって、前記遮光領域の線幅が隣接するパターンの間隔に応じて補正されたフォトマスクを用いたことを特徴とするパターン形成方法。 6. exposing the resist using a bilateral photomask having a phase different by 180 degrees from each other in the transmission area of ​​the light shielding region, a pattern forming method for forming a resist pattern corresponding to the light shielding region, the light shielding region patterning process line width is characterized by using a photomask that is corrected in accordance with the spacing of adjacent patterns. 【請求項7】 レジストパターンが任意の間隔を有する同一幅のパターンであることを特徴とする請求項6記載のパターン形成方法。 7. A pattern forming method according to claim 6, wherein the resist pattern is the pattern of the same width with an arbitrary interval. 【請求項8】 隣接するレジストパターンの間隔が0. 8. spacing between adjacent resist patterns 0.
    67λ/NAを境としてマスクパターンの遮光領域の幅を異ならせたフォトマスクを用いることを特徴とする請求項7記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to claim 7, characterized by using a photomask having different widths of the light shielding region of the mask pattern as a boundary 67λ / NA. 【請求項9】 遮光領域の両側の透過領域の位相が互いに180度異なるフォトマスクを用いてポジレジストを露光し、同一幅のラインパターンを形成するパターン形成方法であって、隣接するパターンの間隔が所定距離以上である2つの前記遮光領域の間に、前記透過領域を特定幅に設定することによって前記パターンの間隔が異なっても前記ラインパターンの幅を精度よく形成できるようにする、新たな遮光領域を設けたフォトマスクを用いたことを特徴とするパターン形成方法。 9. exposing the positive resist using a bilateral photomask having a phase different by 180 degrees from each other in the transmission area of ​​the light shielding region, a pattern forming method for forming a line pattern of the same width, the adjacent pattern interval There between two of the light-shielding region is the predetermined distance or more, the interval of the pattern is also to be able to form accurately the width of the line pattern differs by setting the transmission region to a specific width, a new pattern forming method characterized by using a photomask having a light-shielding region. 【請求項10】 半導体基板上にポジレジストを塗布する工程と、回路パターンを形成する遮光領域の両側の透過領域の位相が互いに180度異なり、隣接するパターンの間隔が所定距離以上である2つの前記遮光領域の間に新たに遮光領域を設けたフォトマスクを用いてレジストを露光する工程と、回路パターンに必要な部分を遮光した第2露光用のマスクを用いて露光することで新たに設けられた遮光領域に対応するレジストパターンを含んだ不要レジストパターンを除去する工程を含む半導体装置の製造方法。 10. A process for applying a positive resist on a semiconductor substrate, different phase 180 degrees from each other on either side of the transmissive region of the light-shielding region for forming a circuit pattern, the spacing between adjacent patterns two is more than a predetermined distance newly a step of exposing the resist using a photomask having a light-shielding region is provided newly by exposure using a mask for the second exposure light-shielded parts necessary for the circuit pattern between said light shielding region the method of manufacturing a semiconductor device including a step of removing the unnecessary resist pattern including a resist pattern corresponding to the light shielding region that is.
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