JP4491682B2 - フォトマスク - Google Patents
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Description
偏光マスクの第1の目的は、位相シフトマスク(ここでは渋谷レベンソンマスクもしくはalternating Phase Shift Maskのことを意味する)の課題であるフェーズコンフリクトと呼ばれる問題の解決である。これについて述べられたものとして"Ruoping Wang et al."(非特許文献1)、特開2002-116528(特許文献1)、特開平5-11434(特許文献2)のような公知文献がある。内容について以下で説明する。
そのため、図13のような「偏光位相シフトマスク」が用いられる。偏光位相シフトマスクとは、従来の位相シフトマスクに偏光マスクの機能を付加したものであり、図において、矢印131、132はマスク上に設ける直線偏光器の向き、すなわちマスク透過後の直線偏光の向きを示す。異なる偏光方向の光束間では干渉しないので、その境界133に例え位相差があっても、レジストが残るという問題がなくなる。
偏光マスクの第2の目的は、結像のコントラストを改善するものである。これらについて述べられたものには特開平5-241324(特許文献3)、特開平7-176476(特許文献4)、特開平7-36174(特許文献5)、特開平9-120154(特許文献6)があり、内容の詳細を示す。
偏光マスクの第3の目的は、二重露光と同等の効果を一回の露光で実現することである。これについて述べられたものには特開平4-366841(特許文献7)ような公知文献がある。
本発明の又さらに他の態様に係わるフォトマスクは、前記第1及び第2の周期的構造の前記誘電体は、層形状をなし、前記層形状の一部は対応する前記方向軸に対して傾きを有し、前記誘電体の層形状は、フォトマスクの面内で前記方向軸と垂直な方向に対しては平行であるように積層されていることを特徴とする。
Ute=Convolution(Tte,PSF)
Utm=Convolution(Ttm,PSF)
で与えられる。
ここでTtm、Tteは、それぞれフォトマスクのTM光とTE光に対する振幅透過率分布を意味し、PSFは結像光学系の点像振幅分布を意味する。
構造性複屈折素子を用いた偏光位相シフトマスクの作製
発明者らは、まず構造性複屈折素子を用いた偏光位相シフトマスクの作成を試みた。構造性複屈折(素子)とは、光の波長より十分小さな規則的な構造からなる複屈折素子をいう。構造性複屈折(素子)では、光の電場の方向により実効誘電率が異なるため複屈折が生じる。構造性複屈折(素子)の原理については、例えば“M・ボルン、E・ウォルフ、光学の原理III、「14.5.2 構造性複屈折」、東海大学出版会、1975、p1030”に、原理について述べられている。
電界が格子に平行な場合 ε=f1ε1+f2ε2
この2つの値が異なるため複屈折機能が発生するのである。
まず、最初に位相シフト機能を有するため、図8(a)に示すような段差81の凹凸加工を行った。具体的にはフォトマスクの基板となる石英基板80の表面にレジスト塗布・パターニング・ドライエッチングを行なうことにより、波長365nmの光に対して180°の位相差を与える397nmの段差81を形成した。
続いて、遮光層の作成を行った。段差81を有する石英基板80の上にクロムを800nmの厚さでスパッタ成膜した。その後、レジスト塗布・パターニング・ドライエッチングにより、クロム遮光層82を設けた(図8(b))。
その後、図8(c)に示す様に、異なる向きを持つ格子型83になるようにレジスト塗布・パターニング・ドライエッチングにより、断面がくし型84になるような加工を行なった。このとき、遮光領域は加工しない。格子の設計寸法はピッチ180nm、エッチングの深さdは1079nmと定め、加工作成した。パターニングは特に微細な加工が求められるため電子線描画により行った。またこのとき、格子型83の図中横方向の境界は図8(b)で示される位相差線と一致させた。後ほど、加工精度を測定したがほぼ当初定めた加工形状通りに作成されていたことを確認した。この設計寸法の深さdはλ/4板の機能を実現するように下記の関係式から求めた。
作成された偏光位相シフトマスクに対して、円偏光で照明した場合の透過光の状態を測定した結果を図8(d)に示す。測定は、作成した偏光位相シフトマスクを、照明光を円偏光にした状態で、直線偏光器を介して光学顕微鏡にて観察した。その結果、偏光状態が設計通りにパターニングされていることを確認した。偏光の向きが斜めになっている点は異なるが図13に示した偏光位相シフトマスクが実現できたことが分かる。この偏光位相シフトマスクを用いて、実際に露光工程を行った。その結果を以下に示す。
フォトニック結晶を用いた偏光位相シフトマスクの作製
発明者らはさらにフォトニック結晶を用いた偏光位相シフトマスクについても作製を行った。
a:格子のピッチ
c:真空中の光速
k:波数
また、TEモードは電場が紙面に平行、TMモードは紙面に垂直を表す。
a/λ=0.35
と変形され、例えば波長365nmを用いる場合、格子ピッチとしてa=128nm(=365×0.35)を選択することを意味する。
ここでは具体的なフォトニック結晶の作製について記載する。まず最初に、石英基板の表面に図11(a)に示す凹凸加工111を行なった。凹凸のピッチは130nm、深さは65nmとした。この上に、SiO2(112)とTa2O5(113)をそれぞれ10層づつ、膜厚55nmで交互に成膜した。この成膜において基板へ高周波電力を印加したRFバイアス・スパッタリングを用い、V字型の断層形状を得られるようにした。図上、横線と縦線はV字の方向を模式的に示したものであり、方向軸の異なる2種類の領域にパターニングされたことを説明している。
続いて、この上にSiO2(114)をPE−CVD法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition Method)により800nmの膜厚で成膜した。この成膜は、フォトニック結晶の表面のV字型凹凸形状がSiO2層の表面に現れないような条件を選んだ。さらにその後、レジスト塗布・パターニング・ドライエッチングを行なうことにより、波長365nmの光に対して180°の位相差を与える397nmの段差115を形成した。このとき図中横向きの位相シフト線と図11(a)に示したフォトニック結晶上の2つの領域の境界を一致させた。作成した結果を図11(b)に示す。
続いて、この上にクロムを800nmの厚さでスパッタ成膜した。さらにこの上にレジスト塗布・パターニング・ドライエッチングにより、クロム遮光層116を設けた。作成した結果を図11(c)に示す。
この偏光位相シフトマスクに対して、ランダム偏光で照明した場合の透過光の状態を測定した結果を図11(d)に示す。測定は、作成した偏光位相シフトマスクを、照明光をランダム偏光にした状態で、光学顕微鏡にて直線偏光器を介して観察した。その結果、偏光状態が設計通りにパターニングされていることを確認し、図13に示した偏光位相シフトマスクが実現できたことが分かる。
Claims (18)
- 露光用基板に露光パターンを投影光学系により照射する露光装置のフォトマスクであって、
第1の方向軸に誘電体の略同一のパターンが繰り返し並設されている第1の周期的構造を有する第1の周期的構造領域と、
前記第1の方向軸と異なる第2の方向軸に誘電体の略同一のパターンが繰り返し並設されている第2の周期的構造を有する第2の周期的構造領域とを具備し、これら第1および第2の周期的構造領域に光が入射されることを特徴とするフォトマスク。 - 前記第1及び第2の周期的構造は、2種類以上の誘電体によって立体的に構成されていることを特徴とする請求項1のフォトマスク。
- 前記第1及び第2の周期的構造は、前記第1及び第2の周期的構造領域に入射した光の前記方向軸に対応した特定方向の偏光成分の透過率が、前記特定方向と異なる方向の偏光成分の透過率より多い偏光成分選択構造を有することを特徴とする請求項1または2のフォトマスク。
- 前記フォトマスクは、前記フォトマスクの透過光を露光光として使用する透過型フォトマスクであることを特徴とする請求項3のフォトマスク。
- 前記第1及び第2の周期的構造は、前記第1及び第2の周期的構造領域に入射した光の前記方向軸に対応した特定方向の偏光成分の反射率が、前記特定方向と異なる方向の偏光成分の反射率より多い偏光成分選択構造を有することを特徴とする請求項1または2のフォトマスク。
- 前記フォトマスクは、前記フォトマスクの反射光を露光光として使用する反射型フォトマスクであることを特徴とする請求項5のフォトマスク。
- 前記偏光成分選択構造は、特定の偏光成分に対してのみフォトニックバンドギャップを有する構造であることを特徴とする請求項3または5のフォトマスク。
- 前記第1及び第2の周期的構造は、複屈折を有する構造であることを特徴とする請求項1のフォトマスク。
- 前記複屈折を有する構造は、2種類以上の誘電体の、板状パターンが順次並設された構造であることを特徴とする請求項8のフォトマスク。
- 前記第1及び第2の周期的構造領域の前記複屈折を有する構造は、光の電気ベクトルの振動面が直交する2つの偏光成分の間の位相差が略90°となるようにすることを特徴とする請求項8のフォトマスク。
- 前記第1および第2の周期的構造領域の前記複屈折を有する構造は、光の電気ベクトルの振動面が直交する2つの偏光成分の間の位相差が略180°となるようにすることを特徴とする請求項8のフォトマスク。
- 前記第1及び第2の周期的構造の前記誘電体は、層形状をなし、前記層形状の一部は対応する前記方向軸に対して傾きを有すると同時に、フォトマスクの面内で前記方向軸と垂直な方向に対しては平行であるように積層されていることを特徴とする請求項1のフォトマスク。
- 前記第1及び第2の周期的構造領域に入射された光に対し、位相差を生じる位相シフト部分を有し、前記位相シフト部分により位相がシフトされる部分である位相シフト線の少なくとも一部と、前記第1及び第2の周期的構造領域が相互に接する境界が対応することを特徴とする請求項1のフォトマスク。
- 前記位相シフト部分は、前記周期的構造とは別の層に設けられていることを特徴とする請求項13のフォトマスク。
- 前記位相シフト線は、前記第1および第2の周期的構造領域の前記境界であり、周期的構造の位相変調する量の差として形成されることを特徴とする請求項1のフォトマスク。
- 前記第1及び第2の周期的構造領域のそれぞれの前記方向軸は略直交することを特徴とする請求項1のフォトマスク。
- 前記第1及び第2の周期的構造領域のそれぞれの前記方向軸は、直線偏光を入射したときの透過光、もしくは反射光が互いに干渉しない偏光となるような向きをなすことを特徴とする請求項1ないし16のいずれか1に記載のフォトマスク。
- 前記第1及び第2の周期的構造領域のそれぞれの前記方向軸は、円偏光を入射したときの透過光、もしくは反射光が互いに干渉しない偏光となるような向きをなすことを特徴とする請求項1ないし16のいずれか1に記載のフォトマスク。
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