JPH0844039A - Phase shift mask of halftone system and resist exposing method - Google Patents

Phase shift mask of halftone system and resist exposing method

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JPH0844039A
JPH0844039A JP19485294A JP19485294A JPH0844039A JP H0844039 A JPH0844039 A JP H0844039A JP 19485294 A JP19485294 A JP 19485294A JP 19485294 A JP19485294 A JP 19485294A JP H0844039 A JPH0844039 A JP H0844039A
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Abstract

PURPOSE:To provide alone a phase shift mask of halftone system capable of making the size of resist patterns formed on a resist constant as far as possible regardless of positions where respective light transmission regions are formed. CONSTITUTION:This phase shift mask consists of light transmission region groups composed of a semi-light shielding layer and plural light transmission regions formed on a transparent substrate. The phase of the light past the semi-light shielding layer and the phase of the light past the light transmission regions vary. The respective light transmission regions of the light transmission region groups are arranged in proximity to the extent that the diffracted light rays past the adjacent light transmission regions 12A, 12B, 12C interfere with each other. The light transmission regions 12B, 12C existing on the outermost periphery of the light transmission region groups are provided with auxiliary light transmission regions 40 in their respective neighborhood.

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、例えば半導体装置の製
造における各種パターン形成技術等に用いられるハーフ
トーン方式位相シフトマスク、及びかかるハーフトーン
方式位相シフトマスクを用いたレジスト露光方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a halftone phase shift mask used for various pattern forming techniques in the manufacture of semiconductor devices, and a resist exposure method using the halftone phase shift mask.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造におけるパターン転写
工程、所謂リソグラフィ工程で使用されるフォトマスク
は、フォトマスク上のパターン形状を例えばウエハから
成る基体上に形成されたレジストに転写するために用い
られる。尚、以下、特に断りがない限り、ウエハ等から
成る基体上に形成されたレジストを単にレジストと表現
する。また、特に断りがない限り、レジストパターンと
は、フォトマスク上のパターン形状を例えばウエハから
成る基体上に形成されたレジストに転写したときレジス
トに形成されるパターンを意味する。
2. Description of the Related Art A photomask used in a pattern transfer process, that is, a so-called lithographic process in manufacturing a semiconductor device is used for transferring a pattern shape on the photomask to a resist formed on a substrate made of a wafer, for example. . Hereinafter, unless otherwise specified, a resist formed on a substrate such as a wafer will be simply referred to as a resist. Unless otherwise specified, the resist pattern means a pattern formed on the resist when the pattern shape on the photomask is transferred to the resist formed on the substrate made of a wafer, for example.

【0003】半導体装置等におけるパターン加工の寸法
は年々微細化している。そして、遮光領域と光透過領域
とから構成された従来型のフォトマスクでは、リソグラ
フィ工程で使用する露光装置の露光光の波長程度の解像
度を得ることができず、半導体装置等の製造において要
求される解像度を得ることが困難になりつつある。そこ
で、近年、このような従来型のフォトマスクに替わっ
て、光の位相を異ならせる位相シフト領域を具備した、
所謂位相シフトマスクが用いられるようになってきてい
る。位相シフトマスクを用いることによって、従来型の
フォトマスクでは形成不可能な微細なレジストパターン
の形成が可能とされている。
The dimensions of pattern processing in semiconductor devices and the like are becoming finer year by year. A conventional photomask composed of a light-shielding region and a light-transmitting region cannot obtain a resolution of about the wavelength of the exposure light of the exposure apparatus used in the lithography process, and is required in the manufacture of semiconductor devices and the like. It is becoming difficult to obtain high resolution. Therefore, in recent years, in place of such a conventional photomask, a phase shift region for changing the phase of light is provided.
So-called phase shift masks have come to be used. By using a phase shift mask, it is possible to form a fine resist pattern that cannot be formed by a conventional photomask.

【0004】従来の位相シフトマスクは、光透過領域、
光を遮光する遮光領域、及び光透過領域を通過する光の
位相と異なる位相の光を透過させる光透過物質から成る
位相シフト領域から構成されている。典型的な従来のエ
ッジ強調型位相シフトマスクの模式的な一部切断図を図
15の(A)、(B)及び(C)に示す。図中、10は
基板、112は光透過領域、116は遮光領域、118
は位相シフト領域、120は光透過物質層、122は遮
光層である。光透過物質層120を設けることによっ
て、光透過領域112を通過した光の位相と、位相シフ
ト領域118を通過した光の位相を、例えば180度相
違させることができる。
The conventional phase shift mask has a light transmitting region,
It is composed of a light-shielding region that shields light and a phase shift region made of a light-transmitting substance that transmits light having a phase different from that of light passing through the light-transmitting region. Typical partial cutaway views of a typical conventional edge-enhanced phase shift mask are shown in FIGS. 15 (A), (B) and (C). In the figure, 10 is a substrate, 112 is a light transmitting region, 116 is a light shielding region, 118
Is a phase shift region, 120 is a light transmitting material layer, and 122 is a light shielding layer. By providing the light transmitting material layer 120, the phase of light passing through the light transmitting region 112 and the phase of light passing through the phase shift region 118 can be made to differ by 180 degrees, for example.

【0005】従来の位相シフトマスクにおいては、位相
シフト領域の形状あるいは位置を精確に制御しないと微
細なレジストパターンの形成ができない。また、パター
ン形状によっては、位相シフト領域が、本来光の干渉を
受けてはならない他の光透過領域にまで光の干渉を生じ
させる場合がある。このような場合には、位相シフト領
域を形成することができない。
In the conventional phase shift mask, a fine resist pattern cannot be formed unless the shape or position of the phase shift region is precisely controlled. In addition, depending on the pattern shape, the phase shift region may cause light interference even in other light transmitting regions that should not receive light interference. In such a case, the phase shift region cannot be formed.

【0006】このような従来の位相シフトマスクの問題
点を解決するための位相シフトマスクの一種に、半遮光
層と光透過領域とから構成され、半遮光層を通過した光
の位相と光透過領域を通過した光の位相とが例えば18
0度異なる、ハーフトーン方式位相シフトマスクがあ
る。ハーフトーン方式位相シフトマスクは、上述の従来
の位相シフトマスクの問題点を解決でき、しかも解像度
が向上する。更には、位相シフトマスクにおいて要求さ
れる光透過物質層の形成及び遮光領域の形成といった2
回の形成工程の代わりに、光透過領域の形成という1回
の形成工程で済むために、ハーフトーン方式位相シフト
マスクの作製は容易であり、しかも、マスク作製時に欠
陥が生成される度合も低いという利点を有する。
As a kind of phase shift mask for solving the above problems of the conventional phase shift mask, the phase and the light transmission of the light passing through the semi-light shielding layer are constituted by a semi-light shielding layer and a light transmitting region. The phase of light passing through the area is, for example, 18
There are halftone phase shift masks that differ by 0 degrees. The halftone phase shift mask can solve the above-mentioned problems of the conventional phase shift mask and further improve the resolution. Further, it is necessary to form a light-transmitting material layer and a light-shielding region required in the phase shift mask.
Since a single forming step of forming the light transmitting region is required instead of the single forming step, the halftone phase shift mask is easily manufactured, and the degree of generation of defects during the mask manufacturing is low. Has the advantage.

【0007】ハーフトーン方式位相シフトマスクの模式
的な一部切断図を図12の(A)及び(B)に示す。図
中、参照番号10は基板、12は光透過領域、14は半
遮光層である。半遮光層14の下若しくは上には、位相
シフト層20が形成されている。位相シフト層20は、
光透過領域12を通過した光の位相と半遮光層14を通
過した光の位相を異ならせるための光透過物質、例えば
SOG(Spin On Glass)から成る。尚、この場合、位
相シフト層20の厚さを、半遮光層14による位相差及
び各層界面における位相のずれを考慮し、光透過領域1
2を通過した光の位相と、半遮光層14を通過した光の
位相の差が180度となるように決定する。あるいは
又、図12の(C)に示したハーフトーン方式位相シフ
トマスクは、所謂基板掘り込み型である。基板10に凹
部16を形成することによって、光透過領域12を通過
した光の位相と半遮光層14を通過した光の位相を異な
らせることができる。尚、この場合、凹部16の深さ
を、半遮光層14による位相差及び各層界面における位
相のずれを考慮し、光透過領域12を通過した光の位相
と、半遮光層14を通過した光の位相の差が180度と
なるように決定する。
A schematic partial cutaway view of the halftone phase shift mask is shown in FIGS. In the figure, reference numeral 10 is a substrate, 12 is a light transmitting region, and 14 is a semi-light-shielding layer. A phase shift layer 20 is formed below or above the semi-shielding layer 14. The phase shift layer 20 is
It is made of a light transmitting material such as SOG (Spin On Glass) for making the phase of the light passing through the light transmitting region 12 different from the phase of the light passing through the semi-shielding layer 14. In this case, the thickness of the phase shift layer 20 is set in consideration of the phase difference due to the semi-light-shielding layer 14 and the phase shift at each layer interface, and the light transmission region 1
The difference between the phase of light passing through 2 and the phase of light passing through the semi-shielding layer 14 is determined to be 180 degrees. Alternatively, the halftone type phase shift mask shown in FIG. 12C is a so-called substrate digging type. By forming the concave portion 16 in the substrate 10, the phase of light passing through the light transmitting region 12 and the phase of light passing through the semi-shielding layer 14 can be made different from each other. In this case, in consideration of the phase difference due to the semi-light-shielding layer 14 and the phase shift at each layer interface, the depth of the concave portion 16 and the phase of the light passing through the light-transmitting region 12 and the light passing through the semi-light-shielding layer 14 are taken into consideration. The phase difference is determined to be 180 degrees.

【0008】ハーフトーン方式位相シフトマスクにおい
ては、半遮光層14の振幅透過率は、0より大きく且つ
レジストを解像させない程度、例えば20〜45%程度
である。尚、光強度透過率で表現すると、4〜20%程
度である。そして、半遮光層14の厚さを制御すること
で所望の振幅透過率若しくは光強度透過率を得ることが
できる。通常、半遮光層14の光強度透過率は、マスク
全面において、一様な値に設定されている。そして、ハ
ーフトーン方式位相シフトマスクに設けられたパターン
形状をレジストに転写してレジストパターンを形成する
ために、所定の光強度透過率及び位相を有する半遮光層
14を通過した光と、位相が180度半遮光層とは異な
る光透過領域12を通過した光の干渉を利用する。
In the halftone phase shift mask, the amplitude transmittance of the semi-light-shielding layer 14 is larger than 0 and is such that the resist is not resolved, for example, 20 to 45%. The light intensity transmittance is about 4 to 20%. Then, by controlling the thickness of the semi-light-shielding layer 14, a desired amplitude transmittance or light intensity transmittance can be obtained. Usually, the light intensity transmittance of the semi-shielding layer 14 is set to a uniform value over the entire surface of the mask. Then, in order to transfer the pattern shape provided on the halftone type phase shift mask to a resist to form a resist pattern, the light passing through the semi-shielding layer 14 having a predetermined light intensity transmittance and a phase, The interference of the light passing through the light transmitting region 12 different from the 180 degree semi-shielding layer is used.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このように、ハーフト
ーン方式位相シフトマスクは作製が比較的容易であり、
また、ハーフトーン方式位相シフトマスクを用いた露光
方法は解像度の向上を達成することができるといった数
々の利点を有する。しかしながら、従来型のフォトマス
クと比較して、所謂近接効果による悪影響が大きく現れ
るといった問題がある。
As described above, the halftone phase shift mask is relatively easy to manufacture,
Further, the exposure method using the halftone type phase shift mask has various advantages that the resolution can be improved. However, as compared with the conventional photomask, there is a problem that a so-called proximity effect causes a large adverse effect.

【0010】即ち、隣接する光透過領域を通過した回折
光が相互に干渉し合うほど近接して2次元的に配列さ
れ、大きさが等しい複数の光透過領域から構成された光
透過領域群を有するハーフトーン方式位相シフトマスク
においては、光透過領域群の最外周に位置する光透過領
域によって形成されたレジストパターンの大きさと、光
透過領域群の他の領域に位置する光透過領域によって形
成されたレジストパターンの大きさが相違するという問
題がある。
That is, a group of light transmitting areas composed of a plurality of light transmitting areas which are two-dimensionally arranged close to each other so that the diffracted lights passing through the adjacent light transmitting areas interfere with each other, and are arranged in a two-dimensional manner. In the halftone phase shift mask having, the size of the resist pattern formed by the light transmissive region located at the outermost periphery of the light transmissive region group and the light transmissive region formed by the other region of the light transmissive region group are formed. Another problem is that the resist patterns have different sizes.

【0011】光透過領域群が5×5のマトリックス状に
2次元的に配列された光透過領域から成り、各光透過領
域の大きさが0.38μmであるハーフトーン方式位相
シフトマスクを想定する。各光透過領域の中心間の距離
を0.60μmとする。このハーフトーン方式位相シフ
トマスクはコンタクトホール形成用である。このハーフ
トーン方式位相シフトマスクの模式的な平面図を図13
に示す。尚、このようなハーフトーン方式位相シフトマ
スクを、以下、従来のハーフトーン方式位相シフトマス
クあるいは従来例と呼ぶ。また、便宜上、光透過領域群
の最外周の内、コーナー部に位置する光透過領域を光透
過領域Bと呼び、光透過領域群の最外周の内、コーナー
部以外の位置にある光透過領域を光透過領域Cと呼び、
その他の領域に位置する光透過領域を光透過領域Aと呼
ぶ。また、その他の領域に位置する光透過領域を光透過
領域群の中央に位置する光透過領域と呼ぶ場合もある。
Assume a halftone phase shift mask in which a group of light transmissive regions are two-dimensionally arranged in a matrix of 5 × 5 and the size of each light transmissive region is 0.38 μm. . The distance between the centers of the light transmission regions is set to 0.60 μm. This halftone type phase shift mask is for forming a contact hole. FIG. 13 is a schematic plan view of this halftone type phase shift mask.
Shown in Incidentally, such a halftone type phase shift mask will be hereinafter referred to as a conventional halftone type phase shift mask or a conventional example. For the sake of convenience, the light transmissive regions located at the corners of the outermost periphery of the light transmissive regions are referred to as light transmissive regions B, and the light transmissive regions located at positions other than the corners of the outermost perimeters of the light transmissive regions. Is called a light transmission region C,
The light transmissive region located in the other region is called a light transmissive region A. In addition, the light transmission region located in the other region may be referred to as a light transmission region located in the center of the light transmission region group.

【0012】本明細書における大きさや距離の表示は、
レジストに形成されるパターンの大きさや距離を基準に
する。即ち、光透過領域の大きさが0.38μmである
という場合、露光装置の縮小光学系の縮小倍率を1/5
倍とすれば、ハーフトーン方式位相シフトマスクに形成
すべき光透過領域の大きさは、0.38×5=1.90
μmである。また、各光透過領域の中心間の距離が0.
60μmであるという場合、ハーフトーン方式位相シフ
トマスクに形成すべき各光透過領域の中心間の距離は、
0.60×5=3.00μmである。
In this specification, the display of size and distance is
The size and distance of the pattern formed on the resist are used as a reference. That is, when the size of the light transmission region is 0.38 μm, the reduction magnification of the reduction optical system of the exposure apparatus is 1/5.
If it is doubled, the size of the light transmission region to be formed in the halftone phase shift mask is 0.38 × 5 = 1.90.
μm. Further, the distance between the centers of the respective light transmission regions is 0.
If it is 60 μm, the distance between the centers of the light transmission regions to be formed in the halftone phase shift mask is
0.60 × 5 = 3.00 μm.

【0013】以下の仕様を有するコンタクトホール形成
用の以下のハーフトーン方式位相シフトマスクを用い
て、以下の露光条件で光強度シミュレーションを行っ
た。 光透過領域の大きさ :0.38μm 光透過領域の数 :5×5 各光透過領域の中心間距離:0.6μm 半遮光層の光強度透過率 :10% 露光光の波長 :248nm(KrFレーザ
光) 露光装置の開口数(NA):0.42 コヒーレンス度(σ) :0.3 フォーカスオフセット値 :0.6μm 尚、コヒーレンス度(σ)は敢えて干渉の影響が強くな
るように、0.3とした。光強度シミュレーションの結
果を図14に示す。この結果から、レジストに形成され
るレジストパターンの径(コンタクトホール径)を求め
たところ、光透過領域Aに対応するレジストパターンの
径は0.304μm、光透過領域Bに対応するレジスト
パターンの径は0.348μmとなった。即ち、光透過
領域群の最外周の内、コーナー部に位置する光透過領域
に対応するレジストパターンの径は0.04μm以上も
拡大している。
Using the following halftone type phase shift mask for forming a contact hole having the following specifications, a light intensity simulation was performed under the following exposure conditions. Size of light transmissive area: 0.38 μm Number of light transmissive areas: 5 × 5 Distance between centers of light transmissive areas: 0.6 μm Light intensity transmittance of semi-shielding layer: 10% Wavelength of exposure light: 248 nm (KrF Laser light) Numerical aperture (NA) of exposure apparatus: 0.42 Coherence degree (σ): 0.3 Focus offset value: 0.6 μm Note that the coherence degree (σ) is 0 so that the influence of interference is intentionally increased. Was set to 3. The result of the light intensity simulation is shown in FIG. From this result, the diameter of the resist pattern formed on the resist (contact hole diameter) was determined. The diameter of the resist pattern corresponding to the light transmitting area A was 0.304 μm, and the diameter of the resist pattern corresponding to the light transmitting area B was calculated. Was 0.348 μm. That is, the diameter of the resist pattern corresponding to the light-transmitting region located at the corner of the outermost periphery of the light-transmitting region group is expanded by 0.04 μm or more.

【0014】ここで、フォーカスオフセット値を、以下
のように定義する。即ち、位相シフトマスクやハーフト
ーン方式位相シフトマスクではない、光透過領域と遮光
領域から構成された通常のマスクを用いて、縮小投影光
学系においてかかるマスクに形成されたパターンをレジ
ストに転写したとき、最もシャープなレジストパターン
が形成されるときの焦点距離をフォーカスオフセット値
=0μmとする。また、この位置からレジストが形成さ
れた例えばウエハをハーフトーン方式位相シフトマスク
に近づける方向に移動させる場合、フォーカスオフセッ
ト値は「+」の値であるとする。逆に、ウエハをハーフ
トーン方式位相シフトマスクから離れる方向に移動させ
る場合、フォーカスオフセット値は「−」の値であると
する。
Here, the focus offset value is defined as follows. That is, when a pattern formed on such a mask in a reduction projection optical system is transferred to a resist by using an ordinary mask composed of a light transmitting area and a light shielding area, which is not a phase shift mask or a halftone type phase shift mask. The focal length when the sharpest resist pattern is formed is set as the focus offset value = 0 μm. In addition, when moving, for example, a wafer on which a resist is formed from this position in the direction of approaching the halftone phase shift mask, the focus offset value is a value of “+”. On the contrary, when the wafer is moved away from the halftone phase shift mask, the focus offset value is “−”.

【0015】コンタクトホール形成用の以下のハーフト
ーン方式位相シフトマスク及び露光条件で実際にウエハ
上に形成された化学増幅型ポジレジストを露光した。 光透過領域の大きさ :0.37μm 光透過領域の数 :9×9 各光透過領域の中心間距離:0.6μm 半遮光層の光強度透過率 :10% 露光光の波長 :248nm(KrFレーザ
光) 露光装置の開口数(NA):0.42 コヒーレンス度(σ) :0.5 フォーカスオフセット値 :0.6μm
The chemically amplified positive resist actually formed on the wafer was exposed under the following halftone type phase shift mask for forming contact holes and exposure conditions. Size of light transmission area: 0.37 μm Number of light transmission areas: 9 × 9 Distance between centers of light transmission areas: 0.6 μm Light intensity transmittance of semi-shielding layer: 10% Wavelength of exposure light: 248 nm (KrF Laser light) Numerical aperture (NA) of exposure apparatus: 0.42 Coherence degree (σ): 0.5 Focus offset value: 0.6 μm

【0016】レジストを現像した後、レジストに形成さ
れた開口部の形状をSEMにて観察したところ、光透過
領域群の最外周(光透過領域B,C)に対応するレジス
トの部分には開口部が形成されたが、光透過領域群の中
央に位置する光透過領域(光透過領域A)に対応するレ
ジストの部分には所望形状の開口部が形成されなかっ
た。光透過領域の大きさを0.38μmとして同様の試
験を行ったところ、特に、光透過領域群の最外周のコー
ナー部(光透過領域B)に対応するレジストの部分に
は、光透過領域Aと比較して、大きな開口部が形成され
た。
After the resist was developed, the shape of the opening formed in the resist was observed by SEM. As a result, the opening was formed in the resist portion corresponding to the outermost circumference (light transmitting areas B and C) of the light transmitting area group. Although a portion was formed, an opening having a desired shape was not formed in the resist portion corresponding to the light transmitting area (light transmitting area A) located at the center of the light transmitting area group. When a similar test was conducted with the size of the light transmission region being 0.38 μm, in particular, the light transmission region A was formed in the portion of the resist corresponding to the outermost corner portion (light transmission region B) of the light transmission region group. A large opening was formed in comparison with.

【0017】光透過領域群の中央に位置する光透過領域
Aを通過する0次の回折光は、四方に位置する光透過領
域Cを通過する1次以上の回折光と干渉し合う。一方、
光透過領域群の最外周の内、コーナー部に位置する光透
過領域Bを通過する0次の回折光は、二方に位置する光
透過領域Cを通過する1次以上の回折光、及び二方に位
置する半遮光層を通過する光と干渉し合う。更に、光透
過領域Cを通過する0次の回折光は、二方に位置する光
透過領域B及び一方に位置する光透過領域Aを通過する
1次以上の回折光と干渉し合い、更には、一方に位置す
る半遮光層14を通過する光と干渉し合う。
The 0th-order diffracted light passing through the light-transmitting area A located at the center of the light-transmitting area group interferes with the 1st-order or more diffracted light passing through the light-transmitting areas C located on all sides. on the other hand,
The 0th-order diffracted light passing through the light-transmitting regions B located at the corners of the outermost periphery of the light-transmitting region group is the first-order or higher-order diffracted light passing through the light-transmitting regions C located at the two sides, and They interfere with the light passing through the semi-light-shielding layer located on the other side. Further, the 0th-order diffracted light passing through the light transmitting region C interferes with the 1st or more diffracted light passing through the light transmitting region B located on two sides and the light transmitting region A located on one side, and further, , And interfere with the light passing through the semi-shielding layer 14 located on one side.

【0018】このように、光透過領域B及び光透過領域
Cを通過する0次の回折光は、隣接する半遮光層14を
通過する光と干渉し合う。その結果、光透過領域Aから
得られたパターン像に対して、光透過領域B及び光透過
領域Cから得られたパターン像の方が高いコントラスト
を有する。即ち、シャープなレジストパターンを形成す
ることができる。一方、光透過領域Aを通過する0次の
回折光は四方に位置する光透過領域Cを通過する1次以
上の回折光と干渉する。従って、光透過領域B,Cに基
づきシャープなレジストパターンを形成し得る露光条件
において、光透過領域Aに基づくパターン像のコントラ
ストが低くなり、光透過領域Aに対応するレジストの部
分には所望形状の開口部が形成されなくなる。
As described above, the 0th-order diffracted light passing through the light transmitting region B and the light transmitting region C interferes with the light passing through the adjacent semi-shielding layer 14. As a result, the pattern images obtained from the light transmitting regions B and C have a higher contrast than the pattern images obtained from the light transmitting region A. That is, a sharp resist pattern can be formed. On the other hand, the 0th-order diffracted light passing through the light transmission region A interferes with the 1st-order or more diffracted light passing through the light transmission regions C located on all four sides. Therefore, the contrast of the pattern image based on the light transmissive region A becomes low under the exposure condition where a sharp resist pattern can be formed based on the light transmissive regions B and C, and the resist portion corresponding to the light transmissive region A has a desired shape. No opening is formed.

【0019】尚、光透過領域の大きさや各光透過領域の
中心間の距離、あるいは露光条件によっては、光透過領
域群の中央に位置する光透過領域Aに基づき得られるレ
ジストパターンの大きさが、光透過領域群の最外周に位
置する光透過領域B,Cに基づき得られるレジストパタ
ーンの大きさよりも大きくなる場合もある。
Depending on the size of the light transmitting area, the distance between the centers of the light transmitting areas, or the exposure conditions, the size of the resist pattern obtained based on the light transmitting area A located at the center of the light transmitting area group may be different. The size of the resist pattern obtained based on the light transmitting regions B and C located at the outermost periphery of the light transmitting region group may be larger than the size of the resist pattern.

【0020】このように、光透過領域群における光透過
領域が形成された位置に依存して、レジストに形成され
たレジストパターンの大きさが相違すると、所望の大き
さを有する微細なパターンを安定してレジストに形成す
ることが困難となる。特に、フォーカスオフセット値を
或る値として露光を行って一層微細なパターンをレジス
トに形成することが、一層困難になる。
As described above, when the size of the resist pattern formed on the resist varies depending on the position where the light transmitting region is formed in the light transmitting region group, a fine pattern having a desired size is stabilized. Then, it becomes difficult to form the resist. In particular, it becomes more difficult to form a finer pattern on the resist by performing exposure with the focus offset value as a certain value.

【0021】従って、本発明の第1の目的は、隣接する
光透過領域を通過した回折光が相互に影響を及ぼすほ
ど、即ち、隣接する光透過領域を通過した回折光が相互
に干渉し合うほど、近接して配列された光透過領域から
構成された光透過領域群が形成されたハーフトーン方式
位相シフトマスクであって、各光透過領域が形成された
位置に拘らず、レジストに形成されるレジストパターン
の大きさを出来る限り一定とし得るハーフトーン方式位
相シフトマスク、及びかかるハーフトーン方式位相シフ
トマスクを用いたレジスト露光方法を提供することにあ
る。
Therefore, the first object of the present invention is that the diffracted lights passing through the adjacent light transmitting regions influence each other, that is, the diffracted lights passing through the adjacent light transmitting regions interfere with each other. A halftone phase shift mask in which a light transmission region group composed of light transmission regions arranged in close proximity to each other is formed, and is formed on a resist regardless of the position where each light transmission region is formed. (EN) Provided are a halftone phase shift mask capable of making the size of a resist pattern as constant as possible, and a resist exposure method using such a halftone phase shift mask.

【0022】更に、本発明の第2の目的は、隣接する光
透過領域を通過した回折光が相互に影響を及ぼすほど、
即ち、隣接する光透過領域を通過した回折光が相互に干
渉し合うほど、近接して配列された光透過領域から構成
された光透過領域群が形成され、且つ、孤立した光透過
領域を通過した回折光と光透過領域群の最外周に位置す
る光透過領域を通過した回折光とが干渉しない位置に、
孤立した光透過領域が配置されたハーフトーン方式位相
シフトマスクであって、各光透過領域が形成された位置
に拘らず、レジストに形成されるレジストパターンの大
きさを出来る限り一定とし得るハーフトーン方式位相シ
フトマスク、及びかかるハーフトーン方式位相シフトマ
スクを用いたレジスト露光方法を提供することにある。
Further, a second object of the present invention is that the diffracted lights passing through the adjacent light transmitting regions influence each other,
That is, as the diffracted light beams passing through the adjacent light transmitting regions interfere with each other, the light transmitting region group composed of the light transmitting regions arranged in close proximity is formed, and the light transmitting regions pass through the isolated light transmitting regions. At a position where the diffracted light and the diffracted light that has passed through the light transmissive region located at the outermost periphery of the light transmissive region group do not interfere with each other,
A halftone phase shift mask in which isolated light transmitting areas are arranged, which makes it possible to make the size of a resist pattern formed on a resist as constant as possible regardless of the position where each light transmitting area is formed. A phase shift mask and a resist exposure method using the halftone phase shift mask.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上記の第1の目的を達成
するための本発明の第1の態様に係るハーフトーン方式
位相シフトマスクは、透明な基板上に形成された、半遮
光層、及び複数の光透過領域から構成された光透過領域
群から成り、半遮光層を通過した光の位相と光透過領域
を通過した光の位相が異なるハーフトーン方式位相シフ
トマスクであって、隣接する光透過領域を通過した回折
光が相互に干渉し合うほど、光透過領域群の各光透過領
域は近接して配列されており、光透過領域群の最外周に
位置する光透過領域のそれぞれの近傍に、補助光透過領
域が設けられていることを特徴とする。
A halftone phase shift mask according to a first aspect of the present invention for achieving the above first object is a semi-shielding layer formed on a transparent substrate, And a half-tone phase shift mask composed of a light-transmitting region group composed of a plurality of light-transmitting regions, wherein the phase of light passing through the semi-light-shielding layer and the phase of light passing through the light-transmitting region are different, and are adjacent to each other. As the diffracted lights passing through the light transmission regions interfere with each other, the respective light transmission regions of the light transmission region group are arranged closer to each other, and each of the light transmission regions located at the outermost periphery of the light transmission region group is The auxiliary light transmitting region is provided in the vicinity.

【0024】ここで、光透過領域群の最外周に位置する
光透過領域の近傍とは、光透過領域群が形成されていな
いハーフトーン方式位相シフトマスクの領域を意味す
る。より具体的には、光透過領域群の外側の領域を意味
する。従って、補助光透過領域を挟んで光透過領域が対
向するような位置に、補助光透過領域は設けられていな
い。
Here, the vicinity of the light transmissive region located at the outermost periphery of the light transmissive region group means a region of the halftone phase shift mask in which the light transmissive region group is not formed. More specifically, it means a region outside the light transmitting region group. Therefore, the auxiliary light transmission region is not provided at a position where the light transmission regions face each other with the auxiliary light transmission region interposed therebetween.

【0025】本発明の第1の態様に係るハーフトーン方
式位相シフトマスクにおいては、補助光透過領域の代わ
りに補助遮光領域を設けてもよい。
In the halftone phase shift mask according to the first aspect of the present invention, an auxiliary light shielding area may be provided instead of the auxiliary light transmitting area.

【0026】上記の第2の目的を達成するための本発明
の第2の態様に係るハーフトーン方式位相シフトマスク
は、透明な基板上に形成された、半遮光層、複数の光透
過領域から構成された光透過領域群、及び孤立した光透
過領域から成り、半遮光層を通過した光の位相と光透過
領域を通過した光の位相が異なるハーフトーン方式位相
シフトマスクであって、隣接する光透過領域を通過した
回折光が相互に干渉し合うほど、光透過領域群の各光透
過領域は近接して配列されており、孤立した光透過領域
を通過した回折光と光透過領域群の最外周に位置する光
透過領域を通過した回折光とが干渉しない位置に、孤立
した光透過領域は配置されており、孤立した光透過領域
の近傍に、補助光透過領域が設けられていることを特徴
とする。
A halftone phase shift mask according to a second aspect of the present invention for achieving the above-mentioned second object comprises a semi-shielding layer and a plurality of light transmitting regions formed on a transparent substrate. A halftone phase shift mask composed of a group of configured light transmitting regions and an isolated light transmitting region, in which the phase of light passing through the semi-shielding layer and the phase of light passing through the light transmitting region are different, and are adjacent to each other. As the diffracted light passing through the light transmitting region interferes with each other, the light transmitting regions of the light transmitting region group are arranged closer to each other, and the diffracted light passing through the isolated light transmitting region and the light transmitting region group are separated from each other. The isolated light transmission area is arranged at a position where it does not interfere with the diffracted light that has passed through the light transmission area located on the outermost periphery, and the auxiliary light transmission area is provided near the isolated light transmission area. Is characterized by.

【0027】本発明の第2の態様に係るハーフトーン方
式位相シフトマスクにおいては、光透過領域群の最外周
に位置する光透過領域のそれぞれの近傍に、補助光透過
領域を設けてもよい。また、補助光透過領域の代わりに
補助遮光領域を設けてもよい。
In the halftone phase shift mask according to the second aspect of the present invention, an auxiliary light transmission area may be provided near each of the light transmission areas located at the outermost periphery of the light transmission area group. Further, an auxiliary light shielding region may be provided instead of the auxiliary light transmitting region.

【0028】補助遮光領域は、例えばカーボンから構成
することができる。
The auxiliary light shielding region can be made of carbon, for example.

【0029】光透過領域群の配列パターンとしては、1
×N(但し、Nは3以上の整数)、2×N、M×N’
(但し、M及びN’は3以上の整数)の1次元的若しく
は2次元的配列パターンを例示することができる。この
場合、1×Nの配列パターンにおいては、1番目及びN
番目の光透過領域を、光透過領域群の最外周に位置する
光透過領域とする。一方、K番目(1<K<N)の光透
過領域を、光透過領域群の他の領域に位置する光透過領
域とする。2×Nの配列パターンにおいては、(1,
1)番目、(1,2)番目、(N,1)番目及び(N,
2)番目の光透過領域を、光透過領域群の最外周に位置
する光透過領域とする。一方、その他の光透過領域を、
光透過領域群の他の領域に位置する光透過領域とする。
M×N’の配列パターンにおいては、1行目、1列目、
M行目及びN’列目に位置する光透過領域を、光透過領
域群の最外周に位置する光透過領域とする。一方、その
他の光透過領域を、光透過領域群の他の領域に位置する
光透過領域とする。
The arrangement pattern of the light transmitting region group is 1
XN (where N is an integer of 3 or more), 2xN, MxN '
(However, M and N ′ are integers of 3 or more), a one-dimensional or two-dimensional array pattern can be exemplified. In this case, in the 1 × N array pattern, the first and N
The th light transmissive region is the light transmissive region located at the outermost periphery of the light transmissive region group. On the other hand, the K-th (1 <K <N) light transmissive region is a light transmissive region located in another region of the light transmissive region group. In a 2 × N array pattern, (1,
1) th, (1,2) th, (N, 1) th and (N,
The 2) -th light transmissive region is a light transmissive region located at the outermost periphery of the light transmissive region group. On the other hand, other light transmission area,
The light transmitting area is located in another area of the light transmitting area group.
In the M × N ′ array pattern, the first row, the first column,
The light transmission regions located at the M-th row and the N'th column are the light transmission regions located at the outermost circumference of the light transmission region group. On the other hand, the other light transmissive regions are light transmissive regions located in other regions of the light transmissive region group.

【0030】上記の目的を達成するための本発明のレジ
スト露光方法は、上述した本発明のハーフトーン方式位
相シフトマスクを用いて、基体上に形成されたレジスト
を露光することを特徴とする。
The resist exposure method of the present invention for achieving the above object is characterized in that the resist formed on the substrate is exposed using the halftone phase shift mask of the present invention described above.

【0031】[0031]

【作用】本発明の第1の態様に係るハーフトーン方式位
相シフトマスクにおいては、光透過領域群の最外周に位
置する光透過領域のそれぞれの近傍に、補助光透過領域
を設ける。これによって、光透過領域群の最外周に位置
する光透過領域を通過する0次の回折光は、補助光透過
領域及び周囲の光透過領域を通過する1次以上の回折光
と干渉し合う。一方、最外周以外の位置に位置する光透
過領域を通過する0次の回折光は、周囲の光透過領域を
通過する1次以上の回折光と干渉し合う。本発明の第2
の態様に係るハーフトーン方式位相シフトマスクにおい
ては、孤立した光透過領域の近傍に、補助光透過領域を
設ける。これによって、孤立した光透過領域を通過する
0次の回折光は、補助光透過領域を通過する1次以上の
回折光と干渉し合う。
In the halftone phase shift mask according to the first aspect of the present invention, auxiliary light transmission areas are provided in the vicinity of the light transmission areas located at the outermost periphery of the light transmission area group. As a result, the 0th-order diffracted light passing through the light-transmitting regions located at the outermost periphery of the light-transmitting region group interferes with the 1st-order or more diffracted lights passing through the auxiliary light-transmitting region and the surrounding light-transmitting regions. On the other hand, the 0th-order diffracted light that passes through the light transmission regions located at positions other than the outermost periphery interferes with the 1st or higher-order diffracted lights that pass through the surrounding light transmission regions. Second of the present invention
In the halftone phase shift mask according to the above aspect, the auxiliary light transmission region is provided in the vicinity of the isolated light transmission region. As a result, the 0th-order diffracted light passing through the isolated light transmission region interferes with the 1st-order or more diffracted light passing through the auxiliary light transmission region.

【0032】従って、各光透過領域に基づき得られるパ
ターン像のコントラストを略一定にすることが可能にな
る。その結果、各光透過領域の周囲における光透過領域
若しくは半遮光層の配置状態に依存することなく、ほぼ
均一な大きさの光透過領域に基づくレジストパターンを
ウエハ等から成る基体上のレジストに形成することがで
きる。
Therefore, it becomes possible to make the contrast of the pattern image obtained on the basis of each light transmitting region substantially constant. As a result, a resist pattern based on the light-transmitting region having a substantially uniform size is formed on the resist on the substrate such as a wafer without depending on the arrangement state of the light-transmitting region or the semi-shielding layer around each light-transmitting region. can do.

【0033】補助光透過領域を補助遮光領域に置き換え
た場合、補助遮光領域とその近傍の光透過領域との間に
は位相シフト作用が働かなくなり、かかる光透過領域に
基づき得られるパターン像のコントラスト、及び位相シ
フト効果が及んでいる光透過領域に基づき得られるパタ
ーン像のコントラストを概ね等しくすることができる。
その結果、各光透過領域の周囲における光透過領域若し
くは半遮光層の配置状態に依存することなく、ほぼ均一
な大きさの光透過領域に基づくレジストパターンをウエ
ハ等から成る基体上のレジストに形成することができ
る。
When the auxiliary light transmitting region is replaced with the auxiliary light shielding region, the phase shift action does not work between the auxiliary light shielding region and the light transmitting region in the vicinity thereof, and the contrast of the pattern image obtained based on the light transmitting region is increased. , And the contrast of the pattern image obtained based on the light transmission region where the phase shift effect extends can be made substantially equal.
As a result, a resist pattern based on the light-transmitting region having a substantially uniform size is formed on the resist on the substrate such as a wafer without depending on the arrangement state of the light-transmitting region or the semi-shielding layer around each light-transmitting region. can do.

【0034】[0034]

【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described based on embodiments with reference to the drawings.

【0035】(実施例1)実施例1のハーフトーン方式
位相シフトマスクは、コンタクトホール形成用であり、
5×5の光透過領域から成る光透過領域群が形成されて
いる。その他の諸元は以下のとおりである。 光透過領域の大きさ :0.38μm 光透過領域の数 :5×5 各光透過領域の中心間距離:0.6μm 半遮光層の光強度透過率 :10%
(Embodiment 1) The halftone phase shift mask of Embodiment 1 is for forming a contact hole,
A light transmission region group including 5 × 5 light transmission regions is formed. Other specifications are as follows. Size of light transmission area: 0.38 μm Number of light transmission areas: 5 × 5 Distance between centers of light transmission areas: 0.6 μm Light intensity transmittance of semi-shielding layer: 10%

【0036】実施例1のハーフトーン方式位相シフトマ
スクは、図1に模式的な一部平面図を、また、図2に模
式的な一部切断図を示すように、透明な基板10上に形
成された、半遮光層14、及び複数の光透過領域12
A,12B,12Cから構成された光透過領域群から成
り、半遮光層14を通過した光の位相と光透過領域を通
過した光の位相が異なる。
The halftone phase shift mask of Example 1 is formed on a transparent substrate 10 as shown in a schematic partial plan view in FIG. 1 and a schematic partial cutaway view in FIG. The formed semi-light-shielding layer 14 and the plurality of light transmission regions 12 are formed.
It is composed of a group of light transmitting regions composed of A, 12B and 12C, and the phase of light passing through the semi-shielding layer 14 and the phase of light passing through the light transmitting region are different.

【0037】隣接する光透過領域12A,12B,12
Cを通過した回折光が相互に干渉し合うほど、光透過領
域群の各光透過領域12A,12B,12Cは近接して
配列されている。実施例1においては、5×5の光透過
領域12A,12B,12Cが2次元的にマトリックス
状に配列されている。尚、光透過領域12Aは光透過領
域群の中央に位置する光透過領域であり、光透過領域1
2Bは、光透過領域群の最外周の内、コーナー部に位置
する光透過領域であり、光透過領域12Cは、光透過領
域群の最外周の内、コーナー部以外の位置にある光透過
領域である。
Adjacent light transmitting areas 12A, 12B, 12
The light transmission regions 12A, 12B, and 12C of the light transmission region group are arranged closer to each other so that the diffracted lights passing through C interfere with each other. In the first embodiment, the 5 × 5 light transmission regions 12A, 12B, 12C are two-dimensionally arranged in a matrix. The light transmission region 12A is a light transmission region located at the center of the light transmission region group, and the light transmission region 1
Reference numeral 2B denotes a light transmission area located at a corner portion of the outermost circumference of the light transmission area group, and light transmission area 12C denotes a light transmission area at a position other than the corner portion of the outermost circumference of the light transmission area group. Is.

【0038】実施例1においては、各光透過領域の中心
間の距離を0.6μmとした。このような距離にあって
は、光透過領域群の各光透過領域12A,12B,12
Cにおいては、隣接する光透過領域を通過した回折光が
相互に干渉し合う。ここで、回折光が相互に干渉し合う
とは、或る光透過領域を通過した0次の回折光と、この
光透過領域に隣接した光透過領域を通過した1次以上の
回折光が干渉することを意味する。
In the first embodiment, the distance between the centers of the light transmitting regions is set to 0.6 μm. At such a distance, each of the light transmitting areas 12A, 12B, 12 of the light transmitting area group is
In C, the diffracted lights that have passed through the adjacent light transmission regions interfere with each other. Here, diffracted lights interfere with each other when the 0th-order diffracted light that has passed through a certain light-transmitting region and the 1st-order and higher-order diffracted lights that have passed through the light-transmitting region adjacent to this light-transmitting region interfere with each other. Means to do.

【0039】実施例1においては、補助光透過領域40
は、光透過領域群の最外周の内、コーナー部に位置する
光透過領域12Bの外側にそれぞれ2つずつ、合計8箇
所に設けられている。各補助光透過領域40の大きさ
は、長さ0.38μm、幅0.10μmである。補助光
透過領域40の中心から光透過領域12Bの中心までの
距離を0.60μmとした。
In the first embodiment, the auxiliary light transmitting region 40
In the outermost circumference of the light transmission region group, two are provided outside the light transmission region 12B located at the corner portion, and two are provided at a total of eight locations. The size of each auxiliary light transmission region 40 is 0.38 μm in length and 0.10 μm in width. The distance from the center of the auxiliary light transmission region 40 to the center of the light transmission region 12B was set to 0.60 μm.

【0040】実施例1のハーフトーン方式位相シフトマ
スクの模式的な一部切断図を図2に示す。図2の(A)
及び(B)における参照番号10は基板、12は光透過
領域、14は半遮光層、40は補助光透過領域である。
半遮光層14の下若しくは上には、位相シフト層20が
形成されている。位相シフト層20は、光透過領域12
及び補助光透過領域40を通過した光の位相と半遮光層
14を通過した光の位相を異ならせるための光透過物
質、例えばSOGから成る。尚、この場合、位相シフト
層20の厚さを、半遮光層14による位相差及び各層界
面における位相のずれを考慮し、光透過領域12及び補
助光透過領域40を通過した光の位相と、半遮光層14
を通過した光の位相の差が180度となるように決定す
る。あるいは又、図2の(C)に示したハーフトーン方
式位相シフトマスクは、所謂基板掘り込み型である。基
板10に凹部16を形成することによって、光透過領域
12及び補助光透過領域40を通過した光の位相と半遮
光層14を通過した光の位相を異ならせることができ
る。尚、この場合、凹部16の深さを、半遮光層14に
よる位相差及び各層界面における位相のずれを考慮し、
光透過領域12及び補助光透過領域40を通過した光の
位相と、半遮光層14を通過した光の位相の差が180
度となるように決定する。
A schematic partial cutaway view of the halftone phase shift mask of Example 1 is shown in FIG. Figure 2 (A)
Reference numerals 10 and (B) in FIG. 3 indicate a substrate, 12 a light transmitting region, 14 a semi-light-shielding layer, and 40 an auxiliary light transmitting region.
A phase shift layer 20 is formed below or above the semi-shielding layer 14. The phase shift layer 20 includes the light transmission region 12
And a light-transmitting material, such as SOG, for making the phase of light passing through the auxiliary light transmitting region 40 different from the phase of light passing through the semi-shielding layer 14. In this case, in consideration of the phase difference due to the semi-light-shielding layer 14 and the phase shift at each layer interface, the thickness of the phase shift layer 20 is set to the phase of light passing through the light transmission region 12 and the auxiliary light transmission region 40, Semi-shield layer 14
It is determined that the phase difference of the light passing through is 180 degrees. Alternatively, the halftone type phase shift mask shown in FIG. 2C is a so-called substrate digging type. By forming the concave portion 16 in the substrate 10, the phase of the light passing through the light transmitting region 12 and the auxiliary light transmitting region 40 and the phase of the light passing through the semi-shielding layer 14 can be made different. In this case, the depth of the concave portion 16 is set in consideration of the phase difference due to the semi-light-shielding layer 14 and the phase shift at each layer interface,
The difference between the phase of light passing through the light transmitting region 12 and the auxiliary light transmitting region 40 and the phase of light passing through the semi-shielding layer 14 is 180.
Determine to be the degree.

【0041】このような実施例1のハーフトーン方式位
相シフトマスクを用いた光強度シミュレーションの結果
を図3の(A)に示す。尚、露光条件を以下のとおりと
した。 露光光の波長 :248nm(KrFレーザ
光) 露光装置の開口数(NA):0.42 コヒーレンス度(σ) :0.3 フォーカスオフセット値 :0.6μm
The result of the light intensity simulation using the halftone phase shift mask of Example 1 is shown in FIG. The exposure conditions were as follows. Wavelength of exposure light: 248 nm (KrF laser light) Numerical aperture (NA) of exposure apparatus: 0.42 Coherence degree (σ): 0.3 Focus offset value: 0.6 μm

【0042】このシミュレーション結果から、レジスト
パターンの径(コンタクトホール径)を求めたところ、
光透過領域Aに対応するレジストパターンの径(DA
は0.304μm、光透過領域Bに対応するレジストパ
ターンの径(DB)は0.328μmとなった。尚、補
助光透過領域を設けない従来例の場合の光透過領域Bに
対応するレジストパターンの径は0.348μmであっ
た。この結果から、DB/DAの値は、 実施例1 : 1.079 従来例 : 1.145 となり、光透過領域Aに対応するレジストパターンの径
に対する光透過領域Bに対応するレジストパターンの径
の拡大は、従来例と比較して約1/2に低減できること
が判った。
From the result of this simulation, the diameter of the resist pattern (contact hole diameter) was calculated.
Diameter of resist pattern corresponding to light transmitting area A (D A )
Was 0.304 μm, and the diameter (D B ) of the resist pattern corresponding to the light transmitting region B was 0.328 μm. The diameter of the resist pattern corresponding to the light transmitting region B in the case of the conventional example having no auxiliary light transmitting region was 0.348 μm. From this result, the value of D B / D A becomes: Example 1: 1.079 Conventional example: 1.145, which shows that the resist pattern corresponding to the diameter of the resist pattern corresponding to the light transmitting area A corresponds to the diameter of the resist pattern corresponding to the light transmitting area A. It has been found that the expansion of the diameter can be reduced to about 1/2 as compared with the conventional example.

【0043】従来例においては、光透過領域Bが他の光
透過領域から受ける干渉の度合と、光透過領域Aが他の
光透過領域から受ける干渉の度合の相違が大きい。その
ため、光透過領域Aに対応するレジストパターンの径に
対する光透過領域Bに対応するレジストパターンの径の
拡大が大きい。一方、本発明のハーフトーン方式位相シ
フトマスクにおいては、補助光透過領域40が存在する
ために、光透過領域Bが他の光透過領域から受ける干渉
の度合と、光透過領域Aが他の光透過領域から受ける干
渉の度合の相違が小さくなる。その結果、光透過領域A
に対応するレジストパターンの径に対する光透過領域B
に対応するレジストパターンの径の拡大を減少させるこ
とができる。
In the conventional example, there is a large difference between the degree of interference received by the light transmission region B from other light transmission regions and the degree of interference received by the light transmission region A from other light transmission regions. Therefore, the diameter of the resist pattern corresponding to the light transmissive region B greatly expands with respect to the diameter of the resist pattern corresponding to the light transmissive region A. On the other hand, in the halftone phase shift mask of the present invention, since the auxiliary light transmissive region 40 exists, the degree of interference that the light transmissive region B receives from other light transmissive regions and the light transmissive region A to other light. The difference in the degree of interference received from the transmission region is reduced. As a result, the light transmission area A
The light transmitting area B corresponding to the diameter of the resist pattern corresponding to
The expansion of the diameter of the resist pattern corresponding to can be reduced.

【0044】シリコン半導体基板に形成された絶縁層か
ら成る基体上にレジストを形成し、実施例1にて説明し
たコンタクトホール形成用のハーフトーン方式位相シフ
トマスクを用いてかかるレジストを露光した。その後、
レジストを現像し、レジストに形成された開口部を評価
したところ、各光透過領域の周囲における光透過領域の
配置状態に依存することなく、ほぼ同一径の開口部を形
成することができた。
A resist was formed on a substrate made of an insulating layer formed on a silicon semiconductor substrate, and the resist was exposed using the halftone phase shift mask for forming contact holes described in Example 1. afterwards,
When the resist was developed and the openings formed in the resist were evaluated, it was possible to form openings having substantially the same diameter without depending on the arrangement state of the light transmission areas around each light transmission area.

【0045】(実施例2)実施例1においては、光透過
領域Aに対応するレジストパターンの径に対する光透過
領域Bに対応するレジストパターンの径の拡大は従来例
と比較して約1/2に低減できるが、未だ十分満足すべ
きものではない。また、幅が僅か0.1μmの補助光透
過領域を形成することは、ハーフトーン方式位相シフト
マスクの作製プロセス上、大きな負担である。
(Embodiment 2) In the embodiment 1, the diameter of the resist pattern corresponding to the light transmitting area B is enlarged by about 1/2 of the diameter of the resist pattern corresponding to the light transmitting area A as compared with the conventional example. Although it can be reduced to, it is not yet fully satisfactory. Further, forming the auxiliary light transmitting region having a width of only 0.1 μm is a heavy burden in the manufacturing process of the halftone phase shift mask.

【0046】実施例2においては、補助光透過領域40
の大きさを、幅0.2μm、長さ0.38μmとし、光
透過領域12Bと補助光透過領域40の中心間距離を
0.6μmとした。この点を除き、実施例2のハーフト
ーン方式位相シフトマスクは、実施例1と同様である。
かかる実施例2のハーフトーン方式位相シフトマスクを
用いた光強度シミュレーションの結果を図3の(B)に
示す。尚、露光条件は実施例1と同様である。
In the second embodiment, the auxiliary light transmitting region 40
The width was 0.2 μm and the length was 0.38 μm, and the center-to-center distance between the light transmission region 12B and the auxiliary light transmission region 40 was 0.6 μm. Except for this point, the halftone phase shift mask of Example 2 is the same as that of Example 1.
The result of light intensity simulation using the halftone phase shift mask of Example 2 is shown in FIG. The exposure conditions are the same as in Example 1.

【0047】このシミュレーション結果から、レジスト
パターンの径(コンタクトホール径)を求めたところ、
光透過領域Aに対応するレジストパターンの径(DA
は0.304μm、光透過領域Bに対応するレジストパ
ターンの径(DB)は0.317μmとなった。即ち、
B/DAの値は1.043であり、実施例1での値
(1.079)と比較して、レジストパターンの径の拡
大を一層低減できることが判った。
From the result of this simulation, the diameter of the resist pattern (contact hole diameter) was calculated.
Diameter of resist pattern corresponding to light transmitting area A (D A )
Was 0.304 μm, and the diameter (D B ) of the resist pattern corresponding to the light transmitting region B was 0.317 μm. That is,
The value of D B / D A was 1.043, and it was found that the enlargement of the diameter of the resist pattern can be further reduced as compared with the value (1.079) in Example 1.

【0048】(実施例3)実施例1及び実施例2におい
ては、光透過領域と同様の構造を有する補助光透過領域
40を、光透過領域群の最外周に位置する光透過領域の
それぞれの近傍に設けた。これに対して、実施例3にお
いては、補助光透過領域40の代わりに、補助遮光領域
42を、光透過領域群の最外周に位置する光透過領域の
それぞれの近傍に設けた。補助遮光領域42は炭素が堆
積した層から成り、光強度透過率はほぼ0%である。実
施例3においては、補助遮光過領域42は、光透過領域
群の最外周の内、コーナー部に位置する光透過領域12
Bの外側にそれぞれ2つずつ、合計8箇所に設けられて
いる。
(Embodiment 3) In Embodiment 1 and Embodiment 2, the auxiliary light transmitting region 40 having the same structure as the light transmitting region is provided in each of the light transmitting regions located at the outermost periphery of the light transmitting region group. It was provided in the vicinity. On the other hand, in the third embodiment, instead of the auxiliary light transmission region 40, the auxiliary light shielding region 42 is provided near each of the light transmission regions located on the outermost periphery of the light transmission region group. The auxiliary light-shielding region 42 is composed of a layer in which carbon is deposited, and the light intensity transmittance is almost 0%. In the third embodiment, the auxiliary light-shielding excess region 42 is located at the corner portion of the outermost periphery of the light-transmitting region group.
Two pieces are provided on the outside of B, for a total of eight locations.

【0049】実施例3における補助遮光領域42の大き
さを、幅0.40μm、長さ0.50μmとし、光透過
領域12Bと補助遮光領域42の中心間距離を0.60
μmとした。この点を除き、実施例3のハーフトーン方
式位相シフトマスクは、実施例1と同様である。実施例
3のハーフトーン方式位相シフトマスクの模式的な平面
図を図5に、また、一部切断図を図6に示す。かかる実
施例3のハーフトーン方式位相シフトマスクを用いた光
強度シミュレーションの結果を図4に示す。尚、露光条
件は実施例1と同様である。
In the third embodiment, the size of the auxiliary light shielding region 42 is 0.40 μm in width and 0.50 μm in length, and the center distance between the light transmitting region 12B and the auxiliary light shielding region 42 is 0.60.
μm. Except for this point, the halftone phase shift mask of Example 3 is the same as that of Example 1. A schematic plan view of a halftone phase shift mask of Example 3 is shown in FIG. 5, and a partial cutaway view is shown in FIG. The result of the light intensity simulation using the halftone phase shift mask of Example 3 is shown in FIG. The exposure conditions are the same as in Example 1.

【0050】このシミュレーション結果から、レジスト
パターンの径(コンタクトホール径)を求めたところ、
光透過領域Aに対応するレジストパターンの径(DA
は0.304μm、光透過領域Bに対応するレジストパ
ターンの径(DB)は0.324μmとなった。即ち、
B/DAの値は1.066であり、実施例1及び実施例
2での値と同様に、レジストパターンの径の拡大を低減
できることが判った。
From the results of this simulation, the diameter of the resist pattern (contact hole diameter) was calculated.
Diameter of resist pattern corresponding to light transmitting area A (D A )
Was 0.304 μm, and the diameter (D B ) of the resist pattern corresponding to the light transmitting region B was 0.324 μm. That is,
The value of D B / D A was 1.066, and it was found that the enlargement of the diameter of the resist pattern can be reduced similarly to the values in Examples 1 and 2.

【0051】補助遮光領域42を設けることによって、
光透過領域Bは部分的に位相シフト作用を受けなくな
る。その結果、光透過領域Bに基づき形成されるパター
ン像のコントラストが低下する。かかるコントラストの
低下を、光透過領域Aが他の光透過領域から受ける干渉
の結果として生じるパターン像のコントラストの低下と
略等しくすれば、光透過領域Aに対応するレジストパタ
ーンの径に対する光透過領域Bに対応するレジストパタ
ーンの径の拡大を減少させることができる。尚、補助光
透過領域40を形成する場合と比較して、ハーフトーン
方式位相シフトマスクの作製工程は増加するが、補助光
透過領域40による現像後のレジスト膜減りという問題
は、補助遮光領域42を形成する場合には生じない。
By providing the auxiliary light shielding region 42,
The light transmission region B is partially not subjected to the phase shift action. As a result, the contrast of the pattern image formed based on the light transmission region B is lowered. If this decrease in contrast is approximately equal to the decrease in the contrast of the pattern image that occurs as a result of the interference of the light transmitting area A from other light transmitting areas, the light transmitting area corresponding to the diameter of the resist pattern corresponding to the light transmitting area A will be described. The increase in the diameter of the resist pattern corresponding to B can be reduced. Although the number of steps of manufacturing the halftone phase shift mask is increased as compared with the case where the auxiliary light transmitting region 40 is formed, the problem of reduction of the resist film after development by the auxiliary light transmitting region 40 is a problem. Does not occur when forming a.

【0052】補助遮光領域42は、例えば、圧力1.3
×10-4Pa以下に制御されたピレンガス雰囲気中で加
速電圧20KV、イオン電流120pAのGa+集束イ
オンビームを2分間走査することにより、厚さ300n
mの炭素から成る層を堆積させることによって形成する
ことができる。尚、収束イオンビームとしてGa+イオ
ンビーム以外にも、補助遮光領域を形成できるイオンビ
ームであれば如何なるイオンビームをも用いることがで
きる。また、補助遮光領域を形成するために、炭素含有
ガスとしてピレンガスを用いたが、ピレンガスに限定さ
れるものでなく、炭素を含有するガスならば如何なるガ
スをも用いることができる。更には、レーザービームあ
るいは電子ビーム等を使用してもよい。
The auxiliary light-shielding region 42 has, for example, a pressure of 1.3.
By scanning a Ga + focused ion beam with an accelerating voltage of 20 KV and an ion current of 120 pA for 2 minutes in a pyrene gas atmosphere controlled to × 10 -4 Pa or less, a thickness of 300 n was obtained.
It can be formed by depositing a layer of m carbon. As the focused ion beam, any ion beam other than the Ga + ion beam can be used as long as it can form the auxiliary light shielding region. Further, although pyrene gas was used as the carbon-containing gas to form the auxiliary light-shielding region, the gas is not limited to pyrene gas, and any gas containing carbon can be used. Further, a laser beam or an electron beam may be used.

【0053】(実施例4)実施例4は、本発明の第2の
態様に係るハーフトーン方式位相シフトマスクに関す
る。図7に模式的な一部平面図に示すように、実施例4
のハーフトーン方式位相シフトマスクは、透明な基板1
0上に形成された、半遮光層14、複数の光透過領域1
2Bから構成された光透過領域群、及び孤立した光透過
領域30から成り、半遮光層14を通過した光の位相と
光透過領域12B,30を通過した光の位相が、例えば
180度異なる。
Example 4 Example 4 relates to a halftone phase shift mask according to the second aspect of the present invention. As shown in the schematic partial plan view of FIG.
The halftone phase shift mask of is a transparent substrate 1
Semi-light-shielding layer 14 and a plurality of light transmitting regions 1 formed on
The light transmitting region group composed of 2B and the isolated light transmitting region 30 are provided, and the phase of light passing through the semi-shielding layer 14 and the phase of light passing through the light transmitting regions 12B and 30 are different by 180 degrees, for example.

【0054】隣接する光透過領域12Bを通過した回折
光が相互に干渉し合うほど近接して、光透過領域群の各
光透過領域12Bは配列されている。実施例4において
は、2×2の光透過領域12Bが2次元的にマトリック
ス状に配列されている。尚、これらの光透過領域12B
の全ては、光透過領域群の最外周であって且つコーナー
部に位置する光透過領域である。実施例4においては、
各光透過領域の大きさを0.38μm×0.38μmと
し、各光透過領域の中心間の距離を0.60μmとし
た。このような距離にあっては、光透過領域群の各光透
過領域12Bを通過した回折光は相互に干渉し合う。即
ち、実施例4においては、光透過領域群を構成する光透
過領域12Bは2×2のマトリックス状に配列されてい
るので、各光透過領域が他の光透過領域から受ける影響
は等しい。従って、光透過領域12Bの近傍には補助光
透過領域を設けていない。
The light transmission regions 12B of the light transmission region group are arranged so that the diffracted light beams passing through the adjacent light transmission regions 12B are close enough to interfere with each other. In the fourth embodiment, the 2 × 2 light transmission regions 12B are two-dimensionally arranged in a matrix. Incidentally, these light transmitting regions 12B
Are all the outermost circumferences of the light transmitting area group and the light transmitting areas located at the corners. In Example 4,
The size of each light transmission region was 0.38 μm × 0.38 μm, and the distance between the centers of each light transmission region was 0.60 μm. At such a distance, the diffracted lights that have passed through the respective light transmission regions 12B of the light transmission region group interfere with each other. That is, in the fourth embodiment, since the light transmission regions 12B forming the light transmission region group are arranged in a 2 × 2 matrix, each light transmission region is equally affected by the other light transmission regions. Therefore, no auxiliary light transmitting region is provided near the light transmitting region 12B.

【0055】一方、孤立した光透過領域30を通過した
回折光と光透過領域群の最外周に位置する光透過領域1
2Bを通過した回折光とが干渉しない位置に、孤立した
光透過領域30が配置されている。具体的には、最も近
接した光透過領域群中の光透過領域12B’と孤立した
光透過領域30の中心間の距離は1.5μm以上離れて
いる。ここで、孤立した光透過領域を通過した回折光と
光透過領域群の最外周に位置する光透過領域を通過した
回折光とが干渉しないとは、孤立した光透過領域30を
通過した0次の回折光と、この孤立した光透過領域30
に隣接した光透過領域12B’を通過した1次以上の回
折光が干渉し合わず、しかも、孤立した光透過領域30
を通過した1次以上の回折光と、この孤立した光透過領
域30に隣接した光透過領域12B’を通過した0次の
回折光が干渉し合わないことを意味する。
On the other hand, the diffracted light that has passed through the isolated light transmission region 30 and the light transmission region 1 located at the outermost periphery of the light transmission region group.
The isolated light transmission region 30 is arranged at a position where it does not interfere with the diffracted light that has passed through 2B. Specifically, the distance between the centers of the light transmission regions 12B ′ in the closest light transmission region group and the isolated light transmission regions 30 is 1.5 μm or more. Here, the fact that the diffracted light passing through the isolated light transmitting region and the diffracted light passing through the light transmitting region located at the outermost periphery of the light transmitting region group do not interfere means that the 0th order passing through the isolated light transmitting region 30. Diffracted light and this isolated light transmission region 30
The diffracted lights of the first and higher orders that have passed through the light transmission region 12B ′ adjacent to the
It means that the diffracted light of the 1st or more order that has passed through and the diffracted light of the 0th order that has passed through the light transmission region 12B ′ adjacent to the isolated light transmission region 30 do not interfere with each other.

【0056】そして、孤立した光透過領域30の近傍
に、補助光透過領域40が設けられている。実施例4に
おいては、孤立した光透過領域30の大きさを0.38
μm×0.38μmとした。一方、補助光透過領域40
を大きさを、幅0.2μm、長さ0.38μmとし、孤
立した光透過領域30と補助光透過領域40の中心間距
離を0.6μmとした。補助光透過領域40は、孤立し
た光透過領域30の三方向に設けられている。実施例4
においては、光透過領域12Bに面した方向には補助光
透過領域を設けていない。
An auxiliary light transmission region 40 is provided near the isolated light transmission region 30. In the fourth embodiment, the size of the isolated light transmitting region 30 is set to 0.38.
It was set to μm × 0.38 μm. On the other hand, the auxiliary light transmission region 40
The width was 0.2 μm, the length was 0.38 μm, and the center-to-center distance between the isolated light transmitting region 30 and the auxiliary light transmitting region 40 was 0.6 μm. The auxiliary light transmission region 40 is provided in three directions of the isolated light transmission region 30. Example 4
In, the auxiliary light transmitting region is not provided in the direction facing the light transmitting region 12B.

【0057】孤立した光透過領域30及び補助光透過領
域40の断面構造は、実質的には図2に示した断面構造
と同様とすることができる。
The sectional structures of the isolated light transmitting region 30 and the auxiliary light transmitting region 40 can be substantially the same as the sectional structure shown in FIG.

【0058】このような実施例4のハーフトーン方式位
相シフトマスクを用いてレジストにパターンを形成した
とき、実施例1で説明したと同様に、孤立した光透過領
域30の配置状態に拘らず、光透過領域群における光透
過領域12Bに基づくレジストパターンとほぼ同じ大き
さのレジストパターンを得ることができた。
When a pattern is formed on the resist by using the halftone phase shift mask of the fourth embodiment, as described in the first embodiment, regardless of the arrangement state of the isolated light transmitting regions 30, A resist pattern having substantially the same size as the resist pattern based on the light transmitting region 12B in the light transmitting region group could be obtained.

【0059】(実施例5)実施例5は、実施例4の変形
であり、実施例1と実施例4の組み合わせに関する。実
施例5においては、図8に平面図を示すように、光透過
領域群が5×5の2次元的にマトリックス状に配列され
ている。更に、孤立した光透過領域30が配置されてい
る。光透過領域群を構成する光透過領域12A,12
B,12Cの配列及び大きさは、実施例1と同様とし
た。一方、実施例5においては、孤立した光透過領域3
0を通過した回折光と光透過領域群の最外周に位置する
光透過領域を通過した回折光とが干渉しない位置に、孤
立した光透過領域30が配置されている。具体的には、
最も近接した光透過領域群中の光透過領域12C’と孤
立した光透過領域30の中心間の距離は1.5μm以上
離れている。孤立した光透過領域30の大きさは、実施
例4と同様である。また、補助光透過領域40の配置及
び大きさも実施例1及び実施例4と同様とした。
(Embodiment 5) Embodiment 5 is a modification of Embodiment 4 and relates to a combination of Embodiment 1 and Embodiment 4. In the fifth embodiment, as shown in the plan view of FIG. 8, the light transmission region groups are arranged in a 5 × 5 two-dimensional matrix. Further, an isolated light transmission region 30 is arranged. Light Transmission Regions 12A and 12 that constitute a light transmission region group
The arrangement and size of B and 12C were the same as in Example 1. On the other hand, in Example 5, the isolated light transmission region 3
The isolated light transmitting region 30 is arranged at a position where the diffracted light passing through 0 and the diffracted light passing through the light transmitting region located at the outermost periphery of the light transmitting region group do not interfere with each other. In particular,
The distance between the centers of the light transmission regions 12C ′ in the closest light transmission region group and the isolated light transmission regions 30 is 1.5 μm or more. The size of the isolated light transmitting region 30 is similar to that in the fourth embodiment. Further, the arrangement and size of the auxiliary light transmitting region 40 were also the same as those in the first and fourth embodiments.

【0060】このような実施例5のハーフトーン方式位
相シフトマスクを用いてレジストにパターンを形成した
とき、実施例1及び実施例4で説明したと同様に、光透
過領域の配置状態に拘らず、ほぼ同じ大きさのレジスト
パターンを得ることができた。
When a pattern is formed on the resist by using the halftone phase shift mask of the fifth embodiment, as described in the first and fourth embodiments, regardless of the arrangement state of the light transmitting regions. A resist pattern having almost the same size could be obtained.

【0061】実施例4及び実施例5においては、補助光
透過領域40を設けたが、その代わりに、実施例3と同
様に補助遮光領域42を設けてもよい。
Although the auxiliary light transmitting region 40 is provided in the fourth and fifth embodiments, the auxiliary light shielding region 42 may be provided instead of the auxiliary light transmitting region 40 as in the third embodiment.

【0062】以下、ハーフトーン方式位相シフトマスク
の作製方法の概要を説明する。
The outline of the method of manufacturing the halftone phase shift mask will be described below.

【0063】図2の(A)に示したハーフトーン方式位
相シフトマスクを作製する工程を、図9を参照して、以
下、説明する。先ず、石英等の透明材料から成る基板1
0の表面上に、例えばSOGから成る位相シフト層20
を塗布法にて形成する。位相シフト層20の厚さを、光
透過領域12及び補助光透過領域40を通過した光の位
相と、半遮光層14を通過した光の位相の差が180度
となるように決定した。次に、位相シフト層20上に、
厚さ22nmのクロムから成る半遮光層14をスパッタ
法にて形成する(図9の(A)参照)。尚、KrFエキ
シマレーザ光(波長:248nm)を露光光として用い
た場合、かかる厚さの半遮光層14の光強度透過率は1
0%である。一般には、光強度透過率が例えば4〜20
%となるように、半遮光層14の厚さを選択する。次
に、半遮光層14の上に、例えばポジ型レジスト50を
塗布法で形成する。そして、例えば電子線描画法にて、
光透過領域及び補助光透過領域を形成すべき部分の上の
ポジ型レジスト50に電子線を照射し、ポジ型レジスト
50を現像する(図9の(B)参照)。尚、補助光透過
領域を形成すべき部分の図示は省略した。その後、塩素
及び酸素の混合ガスによるプラズマ中でクロムから成る
半遮光層14をドライエッチングし(図9の(C)参
照)、更に、四フッ化炭素及び酸素の混合ガスによるプ
ラズマ中でSOGから成る位相シフト層20のエッチン
グを行い、最後にポジ型レジスト50を除去する。こう
して、図2の(A)に示すハーフトーン方式位相シフト
マスクを作製することができる。
A process of manufacturing the halftone type phase shift mask shown in FIG. 2A will be described below with reference to FIG. First, the substrate 1 made of a transparent material such as quartz
0 on the surface of the phase shift layer 20 made of, for example, SOG
Is formed by a coating method. The thickness of the phase shift layer 20 was determined so that the difference between the phase of light passing through the light transmitting region 12 and the auxiliary light transmitting region 40 and the phase of light passing through the semi-shielding layer 14 was 180 degrees. Next, on the phase shift layer 20,
The semi-light-shielding layer 14 made of chromium and having a thickness of 22 nm is formed by the sputtering method (see FIG. 9A). When the KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm) is used as the exposure light, the light intensity transmittance of the semi-shielding layer 14 having such a thickness is 1
It is 0%. Generally, the light intensity transmittance is, for example, 4 to 20.
The thickness of the semi-light-shielding layer 14 is selected so as to be%. Next, for example, a positive resist 50 is formed on the semi-light-shielding layer 14 by a coating method. Then, for example, by the electron beam drawing method,
The positive resist 50 above the portions where the light transmitting region and the auxiliary light transmitting region are to be formed is irradiated with an electron beam to develop the positive resist 50 (see FIG. 9B). The illustration of the portion where the auxiliary light transmitting region is to be formed is omitted. Then, the semi-light-shielding layer 14 made of chromium is dry-etched in plasma with a mixed gas of chlorine and oxygen (see FIG. 9C), and further, from SOG in plasma with a mixed gas of carbon tetrafluoride and oxygen. The resulting phase shift layer 20 is etched, and finally the positive resist 50 is removed. In this way, the halftone type phase shift mask shown in FIG. 2A can be manufactured.

【0064】図2の(B)に示したハーフトーン方式位
相シフトマスクを作製する工程は、基本的には、上述の
図2の(A)に示したハーフトーン方式位相シフトマス
クの作製方法と工程順序が異なる点を除き同様とするこ
とができる。即ち、図10の(A)に示すように、先
ず、石英等の透明材料から成る基板10の表面上に、ク
ロムから成る半遮光層14をスパッタ法にて形成し、次
いで、その上に、例えばSOGから成る位相シフト層2
0を塗布法にて形成する。その後、位相シフト層20の
上に、例えばポジ型レジスト50を塗布法で形成する。
そして、例えば電子線描画法にて、光透過領域及び補助
光透過領域を形成すべき部分の上のポジ型レジスト50
に電子線を照射し、ポジ型レジスト50を現像する(図
10の(B)参照)。尚、補助光透過領域を形成すべき
部分の図示は省略した。その後、四フッ化炭素及び酸素
の混合ガスによるプラズマ中でSOGから成る位相シフ
ト層20のエッチング(図10の(C)参照)、塩素及
び酸素の混合ガスによるプラズマ中でクロムから成る半
遮光層14をドライエッチングを行い、最後にポジ型レ
ジスト50を除去する。こうして、図2の(B)に示す
ハーフトーン方式位相シフトマスクを作製することがで
きる。
The process for producing the halftone phase shift mask shown in FIG. 2B is basically the same as the method for producing the halftone phase shift mask shown in FIG. The same can be applied except that the order of steps is different. That is, as shown in FIG. 10A, first, a semi-light-shielding layer 14 made of chromium is formed on the surface of a substrate 10 made of a transparent material such as quartz by a sputtering method, and then, on the surface of the substrate 10. Phase shift layer 2 made of SOG, for example
0 is formed by a coating method. Then, for example, a positive resist 50 is formed on the phase shift layer 20 by a coating method.
Then, the positive resist 50 is formed on the portion where the light transmission region and the auxiliary light transmission region are to be formed by, for example, an electron beam drawing method.
The positive resist 50 is developed by irradiating the positive resist 50 with an electron beam (see FIG. 10B). The illustration of the portion where the auxiliary light transmitting region is to be formed is omitted. After that, the phase shift layer 20 made of SOG is etched in the plasma with the mixed gas of carbon tetrafluoride and oxygen (see FIG. 10C), and the semi-light-shielding layer made of chromium in the plasma with the mixed gas of chlorine and oxygen. 14 is dry-etched, and finally the positive resist 50 is removed. Thus, the halftone type phase shift mask shown in FIG. 2B can be manufactured.

【0065】図2の(C)に示した基板掘り込み型のハ
ーフトーン方式位相シフトマスクを作製する工程を、図
11を参照して、以下、説明する。先ず、石英等の透明
材料から成る基板10の表面上に、例えば厚さ22nm
のクロムから成る半遮光層14をスパッタ法にて形成す
る。次に、半遮光層14の上に、例えばポジ型レジスト
50を塗布法で形成する(図11の(A)参照)。そし
て、例えば電子線描画法にて、光透過領域及び補助光透
過領域を形成すべき部分の上のポジ型レジスト50に電
子線を照射し、ポジ型レジスト50を現像する(図11
の(B)参照)。尚、補助光透過領域を形成すべき部分
の図示は省略した。その後、塩素及び酸素の混合ガスに
よるプラズマ中でクロムから成る半遮光層14をドライ
エッチングし(図11の(C)参照)、更に、四フッ化
炭素及び酸素の混合ガスによるプラズマ中で基板10の
エッチングを行い、最後にポジ型レジスト50を除去す
る。こうして、図2の(C)に示すハーフトーン方式位
相シフトマスクを作製することができる。
A process of manufacturing the substrate digging type halftone phase shift mask shown in FIG. 2C will be described below with reference to FIG. First, for example, a thickness of 22 nm is formed on the surface of the substrate 10 made of a transparent material such as quartz.
The semi-light-shielding layer 14 made of chromium is formed by the sputtering method. Next, for example, a positive resist 50 is formed on the semi-light-shielding layer 14 by a coating method (see FIG. 11A). Then, for example, by electron beam drawing, the positive resist 50 on the portions where the light transmission region and the auxiliary light transmission region are to be formed is irradiated with an electron beam to develop the positive resist 50 (FIG. 11).
(B)). The illustration of the portion where the auxiliary light transmitting region is to be formed is omitted. After that, the semi-light-shielding layer 14 made of chromium is dry-etched in plasma using a mixed gas of chlorine and oxygen (see FIG. 11C), and the substrate 10 is further subjected to plasma in a mixed gas of carbon tetrafluoride and oxygen. And the positive resist 50 is finally removed. Thus, the halftone type phase shift mask shown in FIG. 2C can be manufactured.

【0066】以上、本発明を好ましい実施例に基づき説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。実施例にて説明した各種の数値、光透過領域の
大きさや配置・配列、位相差、補助光透過領域や補助遮
光領域の大きさや配置などは例示であり、各種のシミュ
レーションや試験を行うことによって、適宜、所望の値
あるいは適切な値に変更することができる。光透過領域
群における各光透過領域の配列はマトリックス状に限定
されず、例えば、等間隔に配列されたコンタクトホール
を形成するために、2次元的に千鳥状に交互に配列した
り、その他、適宜変更することができる。実施例1〜
3、実施例5においては、補助光透過領域40あるいは
補助遮光領域42を、光透過領域群の最外周であって且
つコーナー部に位置する光透過領域Bの近傍に設けた
が、必要に応じて、光透過領域群の最外周の内、コーナ
ー部以外の位置にある光透過領域Cの近傍に設けること
ができる。
Although the present invention has been described based on the preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. Various numerical values described in the examples, the size and arrangement / arrangement of the light transmission region, the phase difference, the size and arrangement of the auxiliary light transmission region and the auxiliary light shielding region are examples, and by performing various simulations and tests. It can be changed to a desired value or an appropriate value as appropriate. The arrangement of the light transmissive regions in the light transmissive region group is not limited to a matrix, and for example, in order to form contact holes arranged at equal intervals, the light transmissive regions are arranged two-dimensionally in a zigzag pattern, or in addition, It can be changed appropriately. Example 1
3. In Example 3, the auxiliary light transmitting region 40 or the auxiliary light shielding region 42 is provided in the outermost periphery of the light transmitting region group and in the vicinity of the light transmitting region B located at the corner. Thus, it can be provided in the outermost circumference of the light transmitting region group, in the vicinity of the light transmitting region C at a position other than the corner portion.

【0067】ハーフトーン方式位相シフトマスクの作製
工程で用いた各種材料を適宜変更することができる。基
板10は、石英以外にも、通常のガラス、適宜各種成分
を添加したガラス等から構成することができる。半遮光
層14を構成する材料はクロムに限定されず、酸化クロ
ム、クロム上に積層された酸化クロム、高融点金属
(W、Mo、Be等)、タンタル、アルミニウムや、M
oSi2等の金属シリサイドなど、光を適当量遮光する
ことができる材料を用いることができる。また、位相シ
フト層20は、SOGから構成する代わりに、ポリメチ
ルメタクリレート、フッ化マグネシウム、二酸化チタ
ン、ポリイミド樹脂、二酸化珪素、酸化インジウム、S
iN、各種レジスト等、透明な材料であればよい。ポジ
型レジストの代わりにネガ型レジストを用いてもよい。
この場合、電子線描画領域はポジ型レジストの場合と逆
になる点が異なる。
Various materials used in the manufacturing process of the halftone type phase shift mask can be appropriately changed. The substrate 10 can be made of not only quartz but also ordinary glass, glass to which various components are appropriately added, and the like. The material forming the semi-light-shielding layer 14 is not limited to chromium, but chromium oxide, chromium oxide laminated on chromium, refractory metal (W, Mo, Be, etc.), tantalum, aluminum, or M.
It is possible to use a material capable of blocking an appropriate amount of light, such as metal silicide such as oSi 2 . Further, the phase shift layer 20 is made of polymethylmethacrylate, magnesium fluoride, titanium dioxide, polyimide resin, silicon dioxide, indium oxide, S instead of being composed of SOG.
Any transparent material such as iN and various resists may be used. A negative resist may be used instead of the positive resist.
In this case, the electron beam drawing area is different from that of the positive type resist.

【0068】[0068]

【発明の効果】本発明のハーフトーン方式位相シフトマ
スクにおいては、各光透過領域の周囲における光透過領
域若しくは半遮光層の配置状態に依存することなく、ほ
ぼ均一な大きさのパターンをウエハ等から成る基体上の
レジストに形成することができる。しかも、所定のフォ
ーカスオフセット量にてほぼ均一な大きさの微細パター
ンをウエハ等から成る基体上のレジストに形成すること
ができるので、ハーフトーン方式位相シフトマスク全体
としての焦点深度の向上を図ることができる。
In the halftone phase shift mask of the present invention, a pattern of substantially uniform size is formed on a wafer or the like without depending on the arrangement state of the light transmission region or the semi-shielding layer around each light transmission region. Can be formed in a resist on a substrate consisting of. Moreover, since a fine pattern having a substantially uniform size can be formed on a resist on a substrate such as a wafer with a predetermined focus offset amount, it is possible to improve the depth of focus of the entire halftone phase shift mask. You can

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

【図1】実施例1のハーフトーン方式位相シフトマスク
の模式的な平面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view of a halftone phase shift mask of Example 1.

【図2】実施例1のハーフトーン方式位相シフトマスク
の模式的な一部切断図である。
FIG. 2 is a schematic partial cutaway view of a halftone phase shift mask of Example 1.

【図3】実施例1及び実施例2のハーフトーン方式位相
シフトマスクの光強度シミュレーションの結果を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a result of light intensity simulation of the halftone phase shift masks of Example 1 and Example 2.

【図4】実施例3のハーフトーン方式位相シフトマスク
の光強度シミュレーションの結果を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a result of light intensity simulation of the halftone phase shift mask of Example 3;

【図5】実施例3のハーフトーン方式位相シフトマスク
の模式的な平面図である。
FIG. 5 is a schematic plan view of a halftone phase shift mask of Example 3.

【図6】実施例3のハーフトーン方式位相シフトマスク
の模式的な一部切断図である。
FIG. 6 is a schematic partial cutaway view of a halftone phase shift mask of Example 3;

【図7】実施例4のハーフトーン方式位相シフトマスク
の模式的な平面図である。
FIG. 7 is a schematic plan view of a halftone phase shift mask of Example 4.

【図8】実施例5のハーフトーン方式位相シフトマスク
の模式的な平面図である。
FIG. 8 is a schematic plan view of a halftone phase shift mask of Example 5.

【図9】図2の(A)に示したハーフトーン方式位相シ
フトマスクの作製工程を説明するための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a manufacturing process of the halftone phase shift mask shown in FIG.

【図10】図2の(B)に示したハーフトーン方式位相
シフトマスクの作製工程を説明するための図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining a manufacturing process of the halftone phase shift mask shown in FIG.

【図11】図2の(C)に示したハーフトーン方式位相
シフトマスクの作製工程を説明するための図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining a manufacturing process of the halftone phase shift mask shown in FIG. 2C.

【図12】従来のハーフトーン方式位相シフトマスクの
模式的な一部切断図である。
FIG. 12 is a schematic partial cutaway view of a conventional halftone phase shift mask.

【図13】従来のハーフトーン方式位相シフトマスクの
模式的な一部平面図である。
FIG. 13 is a schematic partial plan view of a conventional halftone phase shift mask.

【図14】従来のハーフトーン方式位相シフトマスクの
光強度シミュレーションの結果を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing the result of light intensity simulation of a conventional halftone phase shift mask.

【図15】典型的な従来のエッジ強調型位相シフトマス
クの模式的な一部切断図である。
FIG. 15 is a schematic partial cutaway view of a typical conventional edge enhancement type phase shift mask.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基板 12,12A,12B,12C 光透過領域 14 半遮光層 20 位相シフト層 30 孤立した光透過領域 40 補助光透過領域 42 補助遮光領域 Reference Signs List 10 substrate 12, 12A, 12B, 12C light transmission region 14 semi-light-shielding layer 20 phase shift layer 30 isolated light transmission region 40 auxiliary light transmission region 42 auxiliary light shielding region

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】透明な基板上に形成された、半遮光層、及
び複数の光透過領域から構成された光透過領域群から成
り、半遮光層を通過した光の位相と光透過領域を通過し
た光の位相が異なるハーフトーン方式位相シフトマスク
であって、 隣接する光透過領域を通過した回折光が相互に干渉し合
うほど、光透過領域群の各光透過領域は近接して配列さ
れており、 光透過領域群の最外周に位置する光透過領域のそれぞれ
の近傍に、補助光透過領域が設けられていることを特徴
とするハーフトーン方式位相シフトマスク。
1. A light-transmitting region group formed of a semi-light-shielding layer and a plurality of light-transmitting regions formed on a transparent substrate, wherein a phase of light passing through the semi-light-shielding layer and a light-transmitting region are passed. This is a halftone phase shift mask with different light phases, and the light transmission areas of the light transmission area group are arranged closer to each other so that the diffracted light passing through the adjacent light transmission areas interferes with each other. A halftone phase shift mask, characterized in that auxiliary light transmission areas are provided in the vicinity of the light transmission areas located at the outermost periphery of the light transmission area group.
【請求項2】補助光透過領域の代わりに補助遮光領域が
設けられていることを特徴とする請求項1に記載のハー
フトーン方式位相シフトマスク。
2. The halftone phase shift mask according to claim 1, wherein an auxiliary light shielding region is provided instead of the auxiliary light transmitting region.
【請求項3】透明な基板上に形成された、半遮光層、複
数の光透過領域から構成された光透過領域群、及び孤立
した光透過領域から成り、半遮光層を通過した光の位相
と光透過領域を通過した光の位相が異なるハーフトーン
方式位相シフトマスクであって、 隣接する光透過領域を通過した回折光が相互に干渉し合
うほど、光透過領域群の各光透過領域は近接して配列さ
れており、 孤立した光透過領域を通過した回折光と光透過領域群の
最外周に位置する光透過領域を通過した回折光とが干渉
しない位置に、孤立した光透過領域は配置されており、 孤立した光透過領域の近傍に、補助光透過領域が設けら
れていることを特徴とするハーフトーン方式位相シフト
マスク。
3. A phase of light passing through the semi-shielding layer, which comprises a semi-shielding layer formed on a transparent substrate, a group of light transmitting regions composed of a plurality of light transmitting regions, and an isolated light transmitting region. Is a halftone phase shift mask in which the phases of the light passing through the light transmitting area are different from each other, and as the diffracted light passing through the adjacent light transmitting areas interferes with each other, The isolated light transmitting areas are arranged in close proximity to each other at a position where the diffracted light passing through the isolated light transmitting areas and the diffracted light passing through the light transmitting areas located at the outermost periphery of the light transmitting area group do not interfere with each other. A halftone phase shift mask, characterized in that an auxiliary light transmission region is provided in the vicinity of the isolated light transmission region.
【請求項4】光透過領域群の最外周に位置する光透過領
域のそれぞれの近傍に、補助光透過領域が設けられてい
ることを特徴とする請求項3に記載のハーフトーン方式
位相シフトマスク。
4. The halftone phase shift mask according to claim 3, wherein auxiliary light transmission regions are provided in the vicinity of the light transmission regions located on the outermost periphery of the light transmission region group. .
【請求項5】補助光透過領域の代わりに補助遮光領域が
設けられていることを特徴とする請求項3又は請求項4
に記載のハーフトーン方式位相シフトマスク。
5. The auxiliary light shielding region is provided instead of the auxiliary light transmitting region.
Halftone type phase shift mask described in.
【請求項6】補助遮光領域はカーボンから成ることを特
徴とする請求項2又は請求項5に記載のハーフトーン方
式位相シフトマスク。
6. The halftone type phase shift mask according to claim 2, wherein the auxiliary light shielding region is made of carbon.
【請求項7】請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記
載されたハーフトーン方式位相シフトマスクを用いて、
基体上に形成されたレジストを露光することを特徴とす
るレジスト露光方法。
7. A halftone system phase shift mask according to claim 1, wherein:
A resist exposure method, which comprises exposing a resist formed on a substrate.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002236350A (en) * 2001-02-09 2002-08-23 Nec Corp Phase shift mask
JP2002252165A (en) * 2001-02-27 2002-09-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hole pattern forming method
KR100395892B1 (en) * 2000-05-01 2003-08-25 에이에스엠엘 마스크툴즈 비.브이. Optical proximity correction

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