JPH0961986A - Phase shift exposure mask and exposure method using phase shift exposure mask - Google Patents

Phase shift exposure mask and exposure method using phase shift exposure mask

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JPH0961986A
JPH0961986A JP21180095A JP21180095A JPH0961986A JP H0961986 A JPH0961986 A JP H0961986A JP 21180095 A JP21180095 A JP 21180095A JP 21180095 A JP21180095 A JP 21180095A JP H0961986 A JPH0961986 A JP H0961986A
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JP
Japan
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light
exposure
pattern
phase shift
diffraction pattern
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JP21180095A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Shimizu
秀夫 清水
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Sony Corp
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Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH0961986A publication Critical patent/JPH0961986A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phase shift exposure mask and an exposure method using the phase shift exposure mask by which a practical bottleneck such as decrease in the depth of focus is not caused but its performance can be enough made use of. SOLUTION: A light-shielding film 2 is formed on a transparent substrate 1 such as quartz to form a semi light-shielding part 3 and a light-transmitting part 4. Moreover, this structure is formed in such a manner that the phase of transmitted light through the semi light-shielding part 3 is different from the phase of the light through the light-transmitting part 4. A diffraction pattern 5 to diffract transmitted light is formed on the opposite surface of the substrate to the surface where the light-shielding film 2 is formed. By using the phase shift exposure mask having this structure, exposure light P is made to irradiate through the exposure diffraction pattern 5.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、位相シフトマスク
及び該位相シフトマスクを用いた露光方法に関する。本
発明は、例えば、露光光を透過して露光を行う露光用マ
スク及びこれを用いた露光方法として利用することがで
きる。本発明は、各種分野における露光、例えば、電子
材料(半導体装置等)形成の際のパターン露光等につい
て、利用できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase shift mask and an exposure method using the phase shift mask. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used, for example, as an exposure mask that performs exposure by transmitting exposure light and an exposure method using the same. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for exposure in various fields, for example, pattern exposure when forming an electronic material (semiconductor device or the like).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、互いに位相を異ならしめて
(一般的には位相を180°反転させて)光を透過する
部分を設けて、解像力の良い露光を行ういわゆる位相シ
フトマスク技術が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a so-called phase shift mask technique for exposing a portion having a different phase (generally 180 ° phase inversion) for transmitting light to perform exposure with good resolution. There is.

【0003】ところで、位相シフトマスクに限らず、被
露光パターンを形成するために露光用パターンをある程
度以上接近して配置することは、近接効果の影響を受け
るため、困難であった。例えば1:1のいわゆるホール
パターンを形成しようとすると、近接効果のため露光用
パターン間の中央部に光強度の強い部分が現れ、レジス
トの膜減りが起こってしまう。これは位相シフト法を用
いても回避することはできない。むしろ近接効果はさら
に激しくなり、位相シフト法に特有のサブピーク強度が
干渉効果によって高められる。よって例えばフォトレジ
ストの露光に用いると、やはりレジストの膜減りなどを
惹き起こすため、通常法よりもパターンを接近させて配
置することが困難であった。
By the way, it is difficult to arrange not only the phase shift mask but also the exposure pattern in order to form the exposed pattern to some extent or more because it is affected by the proximity effect. For example, if a 1: 1 so-called hole pattern is to be formed, a portion having a high light intensity appears in the central portion between the exposure patterns due to the proximity effect, and the resist film is reduced. This cannot be avoided even by using the phase shift method. Rather, the proximity effect becomes more severe, and the sub-peak intensity specific to the phase shift method is enhanced by the interference effect. Therefore, for example, when it is used for exposure of a photoresist, the film thickness of the resist is also reduced, so that it is more difficult to arrange the patterns closer to each other than in the conventional method.

【0004】例えば、光透過部と、半遮光部(ハーフト
ーン部と称される)とを備えた位相シフトマスクが知ら
れている。この種のものは、ハーフトーン型位相シフト
マスクと称されている。この種の位相シフトマスクは、
通常、光透過部をなす開口部と、若干の光透過率を持つ
半遮光部とから成り、この2つの部分の透過光には18
0°の位相差が与えられるように位相シフト材料から成
る位相シフト部(シフターと称される)が設けられてい
る。こうして位相の異なる光の干渉効果により解像度を
向上するとともに、開口部以外の透過率を例えば数〜数
十%におさえることで、この部分の解像もしくはレジス
トの膜減りを防いでいる。
For example, a phase shift mask having a light transmitting portion and a semi-shielding portion (referred to as a halftone portion) is known. This type is called a halftone type phase shift mask. This kind of phase shift mask
Usually, it is composed of an opening that forms a light transmitting portion and a semi-shielding portion that has a slight light transmittance.
A phase shift portion (referred to as a shifter) made of a phase shift material is provided so as to give a phase difference of 0 °. In this way, the resolution is improved by the interference effect of light having different phases, and the transmittance of portions other than the opening is suppressed to, for example, several to several tens%, so that the resolution of this portion or the reduction of the resist film is prevented.

【0005】ハーフトーン型位相シフトマスクは通常マ
スクに比較して、解像度、焦点深度などの向上に優れた
特性を発揮する。しかし、パターンが密集してくると、
ハーフトーン型位相シフト法において特に顕著である2
次ピーク(サイド・ロブなどと称されている)強度が近
接効果により強調され、解像して不要なパターンを形成
することになる。このため、特に、密なパターンを含む
場合には、ハーフトーン型位相シフトマスクの性能は著
しい制限を受けることになる。
The halftone type phase shift mask exhibits excellent characteristics in improving resolution, depth of focus, etc., as compared with a normal mask. However, when the patterns become dense,
It is particularly remarkable in the halftone type phase shift method. 2
The intensity of the next peak (called side lobe) is emphasized by the proximity effect and is resolved to form an unnecessary pattern. Therefore, the performance of the halftone phase shift mask is significantly limited, especially when it includes a dense pattern.

【0006】例えば、従来のハーフトーン型位相シフト
マスクでは、2つ以上のパターンが接近した場合、回折
光が干渉して光強度が解像限界以上になる部分が出現す
る。即ち、従来の一般的なハーフトーン型位相シフトマ
スクの構造を図7(平面)及び図8(a)(b)(断
面)に示すが、これは、ホールパターン用であれば、透
明基板1(石英基板)である石英基板上の全面に形成さ
れたCr薄膜等から成る半遮光膜(ハーフトーン膜)2
が形成された半遮光部3と、ハーフトーン半透過部もシ
フターもない光透過部4a,4bである開口部で構成さ
れており、位相シフトのために掘り込みが形成される
(図8(a))か、あるいは半遮光膜2が適正な厚みで
形成されて(図8(b))いる。この構造では、前記し
たように近接効果により高強度の部分ができる。即ち図
9に示すとおり、光透過部4a,4bからの光分布であ
る光ピーク4A,4Bの間に、ないことが望ましいピー
ク(サブピーク4C)が発生してしまう。これはハーフ
トーン型位相シフトマスクの実用化の大きな障害となっ
ている。この問題は、露光用パターン(光透過部)を接
近して配置しようとする場合に、いずれの場合でも生ず
る問題である。
For example, in the conventional halftone type phase shift mask, when two or more patterns come close to each other, a portion where the light intensity exceeds the resolution limit appears due to interference of diffracted light. That is, the structure of a conventional general halftone type phase shift mask is shown in FIG. 7 (planar) and FIGS. 8 (a) and 8 (b) (cross section). (Quartz substrate) Semi-light-shielding film (halftone film) 2 made of Cr thin film or the like formed on the entire surface of the quartz substrate 2
And a semi-light-shielding portion 3 formed with a halftone and a light-transmitting portion 4a, 4b having neither a halftone semi-transmissive portion nor a shifter, and a dugout is formed for phase shift (see FIG. a)) or the semi-light-shielding film 2 is formed with an appropriate thickness (FIG. 8B). In this structure, a high-strength portion is formed due to the proximity effect as described above. That is, as shown in FIG. 9, a peak (sub-peak 4C), which is preferably not present, occurs between the light peaks 4A and 4B, which are the light distributions from the light transmitting portions 4a and 4b. This is a major obstacle to the practical application of the halftone phase shift mask. This problem is a problem that occurs in any case when the exposure patterns (light transmitting portions) are arranged close to each other.

【0007】なお図9は、TREPTONによるシミュ
レーション結果であるが、条件はNA:0.45、δ:
0.5のKrFエキシマレーザ光源(λ=248nm)
を使用するものとした。ハーフトーンマスクのパラメー
タは半遮光部11であるハーフトーン部の透過率10
%、光透過部4a,4bをなす開口部のサイズはウェハ
上0.37μmで、0.3μmホールパターンの形成を
前提としたものである。ホール間距離は中心間で1.0
μmである(サイズは全てウェハ上のものである)。
FIG. 9 shows the simulation result by TREPTON, and the conditions are NA: 0.45, δ:
0.5 KrF excimer laser light source (λ = 248 nm)
To be used. The parameter of the halftone mask is the transmissivity 10 of the halftone part which is the semi-shielding part 11.
%, The size of the openings forming the light transmitting portions 4a and 4b is 0.37 μm on the wafer, which is based on the assumption that a 0.3 μm hole pattern is formed. Distance between holes is 1.0 between centers
μm (all sizes are on the wafer).

【0008】よって、このような近接効果の問題点を解
消した位相シフトマスク技術が望まれている。
Therefore, there is a demand for a phase shift mask technique that solves the problem of the proximity effect.

【0009】上記問題に基づく制約に対する解決手段の
1つとして、斜入射や輪帯照明などいわゆる変形光源と
組み合わせて露光する手法が提案されている(1994
年秋季応用物理学会予講集20p−ZP−1,20p−
ZP−2「ハーフトーン法と輪帯照明法の組み合わせに
よる検討(1)」「同(2)」(小野寺ら)参照)。
As one of means for solving the restriction based on the above problem, a method of exposing in combination with a so-called modified light source such as oblique incidence or annular illumination has been proposed (1994).
Autumn Meeting of Applied Physics 20p-ZP-1,20p-
ZP-2 “Study by combination of halftone method and annular illumination method (1)” “Same (2)” (Onodera et al.).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記のような手法を用
いると、密なパターンにおける2次ピーク強度は弱めら
れ、密なパターンでの実用的なパターン転写マスク性能
が得られることになる。ところがこのような変形光源で
は、位相シフト作用に効果のある部分の光が弱められて
しまうことになる。例えば輪帯照明では位相シフト法に
効果のある露光光源の中心部分の光をカットしてしまう
ため、孤立パターンで著しく焦点深度が低下し、全体と
しての性能は通常照明と組み合わせた場合に比べて大き
な向上は望めない。これについて図10を参照して説明
する。
By using the above method, the secondary peak intensity in a dense pattern is weakened and a practical pattern transfer mask performance in a dense pattern can be obtained. However, in such a modified light source, the light in the portion effective for the phase shift action is weakened. For example, with annular illumination, the light at the center of the exposure light source, which is effective for the phase shift method, is cut, so the depth of focus is significantly reduced in isolated patterns, and overall performance is better than when combined with normal illumination. No big improvement can be expected. This will be described with reference to FIG.

【0011】即ち、図10はシミュレーションにより得
た結果であり、従来法の問題点を示すが、同図(a)の
グラフは、バイアスをかけたホール(0.28,0.3
0,0.32,0.34,0.36及び0.38μm)
を用いて、0.3μmのホールパターンをレジスト上に
形成する場合について、各バイアスで形成した0.30
μmホールを用いた場合に、0.30μmのホールを形
成するための焦点深度(DOF)を示すものである。各
場合について、光の透過率(%)と焦点深度(μm)と
の関係を示した。破線Iで示す孤立パターンの焦点深度
は3μm近くになるが、破線IIで示す2ホールではか
なり落ち、破線IIIで示す密なパターンでは、1.6
μm程度まで落ちてしまう。また同図(b)は、このハ
ーフ・トーン位相シフト法と輪帯照明との組み合わせに
ついて、同じくデータをとったものである。輪帯照明で
あると中心の光がないため、I′で示すように孤立パタ
ーンで焦点深度がとれず、やはり1.6μmが限界とな
ってしまう。
That is, FIG. 10 shows the results obtained by simulation and shows the problems of the conventional method. In the graph of FIG. 10A, the biased holes (0.28, 0.3
0, 0.32, 0.34, 0.36 and 0.38 μm)
When a hole pattern of 0.3 μm is formed on the resist by using
It shows the depth of focus (DOF) for forming a hole of 0.30 μm when the μm hole is used. In each case, the relationship between the light transmittance (%) and the depth of focus (μm) is shown. The depth of focus of the isolated pattern shown by the broken line I is close to 3 μm, but it drops considerably in the two holes shown by the broken line II, and 1.6 in the dense pattern shown by the broken line III.
It drops to about μm. Further, FIG. 2B shows the same data as to the combination of the half tone phase shift method and the annular illumination. In the case of annular illumination, since there is no central light, the depth of focus cannot be obtained with an isolated pattern as indicated by I ′, and the limit is 1.6 μm.

【0012】従って、実用上は通常照明と組み合わせ、
マスクバイアスを大きくかけて露光量を抑え、2次ピー
ク強度を抑えるという使い方をすることになる。例えば
0.30μmホールを形成する際に、0.30μm(マ
スク上は5倍。以下同様)のマスクパターンではなく
0.36μmを使用するといった具合にすることにな
る。ただしこのようにすると、バイアスを大きくかける
ことで焦点深度が低下する。よって基本的な要請を満た
したことにならない。
Therefore, in practice, in combination with ordinary lighting,
The mask bias is increased to suppress the exposure amount and the secondary peak intensity is suppressed. For example, when forming a 0.30 μm hole, 0.36 μm is used instead of a 0.30 μm (5 times on the mask. The same applies below) mask pattern. However, in this case, the depth of focus is lowered by applying a large bias. Therefore, it does not meet the basic requirements.

【0013】このためハーフトーン位相シフト法は大き
な潜在能力を秘めながらも、その性能を十分に発揮でき
るような条件で使用することができなかった。
For this reason, the halftone phase shift method cannot be used under the condition that the performance can be sufficiently exhibited, while having a great potential.

【0014】本発明は、上記従来技術の問題点を解決し
て、焦点深度の低下等の実用上の隘路をもたらすことな
く、その性能を十分に生かすことができる位相シフト露
光マスク及び位相シフト露光マスクを用いた露光方法を
提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art and makes it possible to make full use of its performance without causing a practical bottleneck such as a decrease in depth of focus, and a phase shift exposure mask. It is an object to provide an exposure method using a mask.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の位相シフト露光
マスク及び位相シフト露光マスクを用いた露光方法は、
下記構成をとることにより、上記目的を達成するように
したものである。
The phase shift exposure mask of the present invention and the exposure method using the phase shift exposure mask are
The above-mentioned object is achieved by adopting the following configuration.

【0016】本発明に係る位相シフトマスクは、透明基
板上に遮光膜を形成して、半遮光部と、光透過部とを備
える構成とし、かつ該半遮光部と光透過とは位相を異な
らしめて透過光を透過させる構成の位相シフトマスクに
おいて、遮光膜の形成された面と反対側の面に露光光を
回折させるパターンを形成したことを特徴とする位相シ
フト露光マスクである。
The phase shift mask according to the present invention has a structure in which a light-shielding film is formed on a transparent substrate and has a semi-shielding portion and a light-transmitting portion, and the semi-shielding portion and the light-transmitting portion have different phases. A phase shift exposure mask, wherein a pattern for diffusing exposure light is formed on a surface opposite to a surface on which a light-shielding film is formed, in a phase shift mask which is configured to transmit transmitted light.

【0017】この場合、上記遮光膜により、パターン密
度が高い部分と、パターン密度が低い部分とが形成さ
れ、これらパターン形成部分のうち、パターン密度が高
い部分に選択的に上記回折パターンが形成されている構
成とすることができる。
In this case, the light shielding film forms a portion having a high pattern density and a portion having a low pattern density, and the diffraction pattern is selectively formed in a portion having a high pattern density among these pattern forming portions. Can be configured.

【0018】また、上記回折パターンが形成された面
の、該形成された回折パターンを除いた部分の光透過率
を、回折パターンを形成した部分より低下させた構成と
することができる。これにより、回折パターンを除いた
部分の透過光強度を回折パターンを設けた部分の透過光
強度と同程度に調整することが可能となる。
Further, the light transmittance of a portion of the surface on which the diffraction pattern is formed, excluding the formed diffraction pattern, may be lower than that of the portion on which the diffraction pattern is formed. This makes it possible to adjust the transmitted light intensity of the portion excluding the diffraction pattern to the same level as the transmitted light intensity of the portion provided with the diffraction pattern.

【0019】本発明に係る露光方法は、透明基板上に遮
光膜を形成して、半遮光部と、光透過部とを備える構成
とし、かつ該半遮光部と光透過とは位相を異ならしめて
透過光を透過させ、かつ遮光膜の形成された面と反対側
の面に透過光を回折させるパターンを形成した位相シフ
ト露光マスクを用い、該透過光回折用パターン側から露
光光を照射して露光を行うことを特徴とする露光方法で
ある。
In the exposure method according to the present invention, a light-shielding film is formed on a transparent substrate to have a semi-light-shielding portion and a light-transmitting portion, and the semi-light-shielding portion and the light-transmitting portion have different phases. Using a phase shift exposure mask having a pattern for transmitting the transmitted light and diffracting the transmitted light on the surface opposite to the surface on which the light shielding film is formed, irradiating the exposure light from the transmitted light diffraction pattern side It is an exposure method characterized by performing exposure.

【0020】この場合、上記遮光膜により、パターン密
度が高い部分と、パターン密度が低い部分とが形成さ
れ、これらパターン形成部分のうち、パターン密度が高
い部分に選択的に上記回折パターンが形成されている構
成とすることができる。
In this case, the light-shielding film forms a portion having a high pattern density and a portion having a low pattern density, and the diffraction pattern is selectively formed in a portion having a high pattern density among these pattern forming portions. Can be configured.

【0021】またこの場合、上記回折パターンが形成さ
れた面の、該形成された回折パターンを除いた部分の光
透過率を、回折パターンを形成した部分より、低下さ
せ、回折パターンを設けた部分の透過光強度と同程度に
調整した露光用マスクを用い、該露光光回折用パターン
側から露光光を照射して露光を行う構成とすることがで
きる。
Further, in this case, the light transmittance of a portion of the surface on which the diffraction pattern is formed, excluding the formed diffraction pattern, is made lower than that of the portion on which the diffraction pattern is formed, and a portion on which the diffraction pattern is provided. It is possible to adopt a configuration in which the exposure mask is adjusted to have the same intensity as the transmitted light intensity and the exposure light is irradiated from the exposure light diffraction pattern side to perform the exposure.

【0022】[0022]

【作用】本発明によれば、遮光膜の形成された面と反対
側面に露光光を回折させるパターンを形成し該パターン
介して露光光を照射して位相シフト露光を行うようにす
ることができるので、該パターンにより2次ピークの影
響がこのパターンで減衰し、この結果、ハーフトーン位
相シフトマスクを、2次ピークの影響を考慮する必要無
く、性能を最も発揮できる条件下で使用することができ
るようになる。また、本発明によれば、2次ピークを効
率的に抑えることができた結果、孤立パターン及び密な
パターンが混在するような場合にも、ハーフトーン位相
シフト法の効果を十分に発揮できるように構成すること
ができる。
According to the present invention, it is possible to form a pattern for diffracting the exposure light on the side opposite to the surface on which the light-shielding film is formed, and irradiate the exposure light through the pattern to perform the phase shift exposure. Therefore, the influence of the secondary peak is attenuated by this pattern due to the pattern, and as a result, the halftone phase shift mask can be used under the condition where the performance can be maximized without considering the influence of the secondary peak. become able to. Further, according to the present invention, the secondary peak can be efficiently suppressed, and as a result, the effect of the halftone phase shift method can be sufficiently exerted even when an isolated pattern and a dense pattern are mixed. Can be configured to.

【0023】なお、格子状のパターンをマスクと光源と
の間に設けるという考え方は、Jpn.J.Appl.
Phys.Vol.32(1993)pp.5903−
5908“Lithographic Perform
ance Enhancement Using Du
mmy Diffraction Mask”Hyun
g Joun Yoo,et.alに開示されている。
これは通常マスクと光源との間に格子パターンを形成し
て、変形光源と同様の効果を持たせるものである。しか
しこの手法は、ハーフトーン位相シフトマスクの問題点
の解決を図るものではない。
The concept of providing a grid pattern between the mask and the light source is described in Jpn. J. Appl.
Phys. Vol. 32 (1993) pp. 5903-
5908 "Lithographic Graphic Perform
ance Enhancement Using Du
mmy Diffraction Mask "Hyun
g Joon Yoo, et. disclosed in al.
This normally forms a grid pattern between the mask and the light source to give the same effect as the modified light source. However, this method does not solve the problem of the halftone phase shift mask.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下本発明の好ましい実施の形態
について、本発明の具体的な実施例を説明することによ
り、これを詳述する。但し当然のことではあるが、本発
明は以下の実施例により限定を受けるものではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail by describing specific examples of the present invention. However, needless to say, the present invention is not limited by the following examples.

【0025】実施例1 この実施例は、微細化・集積化した半導体装置の製造プ
ロセスについて使用する露光用マスク技術に関して、本
発明を具体化した。図1及び図2を参照する。
Example 1 This example embodies the present invention with respect to an exposure mask technique used in a manufacturing process of a miniaturized and integrated semiconductor device. Please refer to FIG. 1 and FIG.

【0026】本実施例の位相シフト露光マスクは、図1
に示すように、透明基板1(ここでは石英基板。ここで
透明とは、使用する露光光に対して透明であることを言
う。)の一方の面に遮光膜2を形成して、半遮光部3
と、光透過部4とを備える構成とし、かつ該半遮光部3
とは光透過部4とは位相を異ならしめて透過光を透過さ
せる構成としたもので、かつ遮光膜2の形成された面と
反対側の面に露光光を回折させる回折パターン5を形成
したものである(図2も参照。図2中、符号5Aで回折
パターンを形成した回折パターン形成部を示す)。
The phase shift exposure mask of this embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, a light-shielding film 2 is formed on one surface of a transparent substrate 1 (here, a quartz substrate. Here, “transparent” means that it is transparent to the exposure light used). Part 3
And a light transmitting portion 4, and the semi-shielding portion 3
Means that the transmitted light is transmitted with a phase different from that of the light transmitting portion 4, and a diffraction pattern 5 for diffracting the exposure light is formed on the surface opposite to the surface on which the light shielding film 2 is formed. (See also FIG. 2. In FIG. 2, a diffraction pattern forming portion having a diffraction pattern formed by reference numeral 5A is shown).

【0027】本実施例の露光方法では、上記のように構
成した位相シフト露光マスクを用い、該露光光回折用パ
ターン5側から露光光Pを照射して露光を行う。即ち、
図2に示すように、図の上方(回折用パターン5側)に
光源を配置して露光光Pを照射して、露光を行うように
する。
In the exposure method of this embodiment, the phase shift exposure mask configured as described above is used to perform exposure by irradiating the exposure light P from the exposure light diffraction pattern 5 side. That is,
As shown in FIG. 2, a light source is arranged above the drawing (diffraction pattern 5 side) to irradiate the exposure light P to perform exposure.

【0028】本実施例について、更に詳しく説明する。
まず、図1及び図2に示すとおり、ハーフトーン位相シ
フトマスクの遮光膜2の形成面と逆の面(裏面とする)
に露光光を回折させることが可能な千鳥格子状(市松模
様状)のパターン5を形成する。これにより、この回折
パターン5を介した部分では変形照明と組み合わせた場
合と同様の効果が得られるようなる。回折パターン5に
よって、光源からの露光光が斜入射したのと同様になる
からである。よってここで2次ピーク強度が低下して焦
点深度を伸ばすことができる。これにより、ハーフトー
ン位相シフト法の性能を十分に発揮させた露光が可能と
なる。
This embodiment will be described in more detail.
First, as shown in FIGS. 1 and 2, the surface opposite to the surface on which the light shielding film 2 of the halftone phase shift mask is formed (referred to as the back surface).
A pattern 5 having a zigzag pattern (checkered pattern) capable of diffracting the exposure light is formed on. As a result, the same effect as in the case of combining with the modified illumination can be obtained in the portion through the diffraction pattern 5. This is because the diffraction pattern 5 causes the exposure light from the light source to be obliquely incident. Therefore, the secondary peak intensity is reduced here and the depth of focus can be extended. As a result, it is possible to perform exposure that fully exhibits the performance of the halftone phase shift method.

【0029】実施例2 本実施例では、図3に示すように、回折パターン5が、
遮光膜2により形成されたパターン部分2A,2Bのう
ち、パターン密度が高いパターン部分2Aに選択的に形
成される構成とした。図3中、回折パターン5を形成す
る部分を符号5Aで示す。
Embodiment 2 In this embodiment, as shown in FIG. 3, the diffraction pattern 5 is
Of the pattern portions 2A and 2B formed by the light shielding film 2, the pattern portion 2A having a high pattern density is selectively formed. In FIG. 3, a portion forming the diffraction pattern 5 is indicated by reference numeral 5A.

【0030】例えば図4に示すように、回折パターン形
成部分5A(図4(a))を、パターン形成側の遮光膜
(ハーフトーン)パターンの密な部分2A(図4
(b))に形成するようにする。
For example, as shown in FIG. 4, the diffraction pattern forming portion 5A (FIG. 4A) is replaced with the dense portion 2A (FIG. 4) of the light-shielding film (halftone) pattern on the pattern forming side.
(B)).

【0031】本実施例の露光方法では、上記のように構
成した位相シフト露光マスクを用い、該露光光回折用パ
ターン5側から露光光を照射して露光を行う。即ち、図
5に示すように、図の上方(回折パターン形成部5A
側)に光源を配置して露光光を照射して、露光を行うよ
うにする。
In the exposure method of this embodiment, the phase shift exposure mask configured as described above is used to perform exposure by irradiating exposure light from the exposure light diffraction pattern 5 side. That is, as shown in FIG. 5, the upper part of the figure (diffraction pattern forming portion 5A
A light source is disposed on the side) to irradiate the exposure light to perform the exposure.

【0032】本実施例においては、ハーフトーン位相シ
フトマスクの裏面に露光光を回折させることが可能な格
子状のパターン5を形成するが、この際、パターンが密
集している部分に選択的に形成することで、この部分で
は変形照明と組み合わせた場合と同様の効果が得られる
ようになる。回折パターン5によって、光源からの露光
光が斜入射したのと同様になるからである。よってここ
で2次ピーク強度が低下して焦点深度を伸ばすことがで
きる。一方、パターンが比較的粗な部分(図4(b)の
符号2Bで示す部分)では、露光光は回折パターン5を
通らないので、結局通常照明により露光されることにな
り、焦点深度の低下は起きない。よって全体としてハー
フトーン位相シフト法の性能を十分に発揮させた露光が
可能となる。
In the present embodiment, a lattice-shaped pattern 5 capable of diffracting exposure light is formed on the back surface of the halftone phase shift mask. At this time, the pattern is selectively formed in a dense portion. By forming it, the same effect as in the case of combining with the modified illumination can be obtained in this portion. This is because the diffraction pattern 5 causes the exposure light from the light source to be obliquely incident. Therefore, the secondary peak intensity is reduced here and the depth of focus can be extended. On the other hand, in the portion where the pattern is relatively rough (the portion indicated by reference numeral 2B in FIG. 4B), since the exposure light does not pass through the diffraction pattern 5, it is eventually exposed by normal illumination, and the depth of focus decreases. Does not happen. Therefore, it is possible to perform exposure that fully exhibits the performance of the halftone phase shift method.

【0033】実施例3 本実施例は、遮光膜によりライン状の複数のパターンが
形成されて、ハーフトーンパターンがラインアンドスペ
ースパターンをなす構成で形成された場合に、図6に示
すように、パターンと平行に延びる形態で回折パターン
5を設けたものである。ハーフトーンパターンに対する
露光光を斜入射にする効果が良好に果たされる。
Embodiment 3 In this embodiment, when a plurality of line-shaped patterns are formed by a light shielding film and a halftone pattern is formed in a line and space pattern, as shown in FIG. The diffraction pattern 5 is provided so as to extend in parallel with the pattern. The effect of making the exposure light obliquely incident on the halftone pattern is excellently achieved.

【0034】実施例4 本実施例では、上記マスクの回折パターン5を設けた側
の面において、該形成されたパターン5を除いた部分の
光透過率(即ち図1について言えば符号4で示す部分の
光透過率)を低下させ、回折パターン5を設けた部分の
透過光強度と同程度に調節するようにした。
Example 4 In this example, on the surface of the mask on the side where the diffraction pattern 5 is provided, the light transmittance of the portion excluding the formed pattern 5 (ie, reference numeral 4 in FIG. 1). The light transmittance of the portion is reduced so that the transmitted light intensity of the portion provided with the diffraction pattern 5 is adjusted to the same level.

【0035】即ち、本発明の手法を使用すると、回折パ
ターン5(格子)を形成した部分で光強度が低下する傾
向になる。密なパターンでは近接効果により、孤立パタ
ーンに比較してサイズが変化するため、格子を形成した
部分以外の露光光透過率を下げてやることが必要となる
場合がある。よって本実施例はこのような場合に、光透
過率を調節するようにしたものである。即ちこの場合
に、格子状パターンを形成した部分にレジストパターン
をマスクとしてEB直描により形成し、クロムなど透過
率を低下させる材料を所定量スパッタして、リフトオフ
により膜を形成する方法を採ったり、あるいはスパッタ
の代わりにGa+ イオンを注入して、透過率を低下させ
る方法を採ることにより、その部分の光透過率を下げ
て、全体の光透過率を調節したのである。この構成は、
前記実施例1〜3のいずれにも適用できる。
That is, when the method of the present invention is used, the light intensity tends to decrease at the portion where the diffraction pattern 5 (grating) is formed. Since the size of a dense pattern changes as compared to an isolated pattern due to the proximity effect, it may be necessary to reduce the exposure light transmittance except for the portion where the grating is formed. Therefore, the present embodiment adjusts the light transmittance in such a case. That is, in this case, a method may be employed in which a resist pattern is used as a mask in the portion where the grid pattern is formed by EB direct drawing, a predetermined amount of a material such as chromium that reduces the transmittance is sputtered, and a film is formed by lift-off. Alternatively, instead of sputtering, Ga + ions were implanted to reduce the transmittance, thereby reducing the light transmittance of that portion and adjusting the overall light transmittance. This configuration,
It can be applied to any of the first to third embodiments.

【0036】[0036]

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、焦点
深度の低下等の実用上の隘路をもたらすことなく、その
性能を十分に生かすことができる位相シフト露光マスク
及び位相シフト露光マスクを用いた露光方法を提供する
ことができた。
As described above, according to the present invention, there is provided a phase shift exposure mask and a phase shift exposure mask which can fully utilize their performance without causing a practical bottleneck such as a decrease in depth of focus. The exposure method used could be provided.

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

【図1】 実施例1の位相シフト露光マスクの構成を断
面で示すものである。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a phase shift exposure mask of Example 1.

【図2】 実施例1の露光方法を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an exposure method of the first embodiment.

【図3】 実施例2の位相シフト露光マスクの構成を断
面で示すものである。
FIG. 3 is a sectional view showing a structure of a phase shift exposure mask of Example 2.

【図4】 実施例2の位相シフト露光マスクの構成を示
す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a configuration of a phase shift exposure mask of Example 2.

【図5】 実施例2の露光方法を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram illustrating an exposure method according to a second embodiment.

【図6】 実施例3の位相シフト露光マスクの構成を示
す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing a configuration of a phase shift exposure mask of Example 3.

【図7】 従来の位相シフト露光マスクの構成を示す平
面図である。
FIG. 7 is a plan view showing a configuration of a conventional phase shift exposure mask.

【図8】 従来の位相シフト露光マスクの構成を示す断
面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a configuration of a conventional phase shift exposure mask.

【図9】 従来技術の問題点を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a problem of the conventional technique.

【図10】 従来技術の問題点を示す図であり、シミュ
レーション結果を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a problem of the conventional technique and a diagram showing a simulation result.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 透明基板(石英基板) 2 遮光膜 3 反遮光部 4 光透過部 5 回折パターン 5A 回折パターンを形成する部分 2A 遮光膜パターンの密な部分 2B 遮光膜パターンの疎な部分 1 Transparent substrate (quartz substrate) 2 Light-shielding film 3 Anti-light-shielding part 4 Light-transmitting part 5 Diffraction pattern 5A Diffraction pattern forming part 2A Light-shielding film pattern dense part 2B Light-shielding film pattern sparse part

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】透明基板上に遮光膜を形成して、半遮光部
と、光透過部とを備える構成とし、かつ該半遮光部と光
透過とは位相を異ならしめて透過光を透過させる構成の
位相シフトマスクにおいて、 遮光膜の形成された面と反対側の面に露光光を回折させ
るパターンを形成したことを特徴とする位相シフト露光
マスク。
1. A structure in which a light-shielding film is formed on a transparent substrate to include a semi-light-shielding portion and a light-transmitting portion, and the semi-light-shielding portion and the light-transmitting portion have different phases to transmit transmitted light. In the phase shift mask of 1), a pattern for diffracting the exposure light is formed on the surface opposite to the surface on which the light shielding film is formed.
【請求項2】上記遮光膜により、パターン密度が高い部
分と、パターン密度が低い部分とが形成され、これらパ
ターン形成部分のうち、パターン密度が高い部分に選択
的に上記回折パターンが形成されていることを特徴とす
る請求項1に記載の位相シフト露光マスク。
2. A portion having a high pattern density and a portion having a low pattern density are formed by the light shielding film, and the diffraction pattern is selectively formed in a portion having a high pattern density among these pattern forming portions. The phase shift exposure mask according to claim 1, wherein
【請求項3】上記回折パターンが形成された面の、該回
折パターンを除いた部分の光透過率を、回折パターンを
形成した部分より低下させたことを特徴とする請求項1
に記載の位相シフト露光マスク。
3. The light transmittance of a portion of the surface on which the diffraction pattern is formed, excluding the diffraction pattern, is lower than that of the portion on which the diffraction pattern is formed.
The phase shift exposure mask described in [4].
【請求項4】透明基板上に遮光膜を形成して、半遮光部
と、光透過部とを備える構成とし、かつ該半遮光部と光
透過とは位相を異ならしめて透過光を透過させ、かつ遮
光膜の形成された面と反対側の面に透過光を回折させる
パターンを形成した位相シフト露光マスクを用い、 該透過光回折用パターン側から露光光を照射して露光を
行うことを特徴とする露光方法。
4. A light-shielding film is formed on a transparent substrate to provide a semi-light-shielding portion and a light-transmitting portion, and the semi-light-shielding portion and the light-transmitting portion have different phases to transmit transmitted light, Further, a phase shift exposure mask is used in which a pattern for diffracting transmitted light is formed on the surface opposite to the surface on which the light-shielding film is formed, and the exposure light is irradiated from the side of the transmitted light diffraction pattern to perform exposure. Exposure method.
【請求項5】上記遮光膜により、パターン密度が高い部
分と、パターン密度が低い部分とが形成され、これらパ
ターン形成部分のうち、パターン密度が高い部分に選択
的に上記回折パターンが形成された露光用マスクを用
い、該透過光回折用パターン側から露光光を照射して露
光を行うことを特徴とする請求項4に記載の露光方法。
5. A portion having a high pattern density and a portion having a low pattern density are formed by the light shielding film, and the diffraction pattern is selectively formed in a portion having a high pattern density among these pattern forming portions. The exposure method according to claim 4, wherein exposure is performed by irradiating exposure light from the side of the transmitted light diffraction pattern using an exposure mask.
【請求項6】上記回折パターンが形成された面の、該回
折パターンを除いた部分の光透過率を、回折パターンを
形成した部分より低下させ、回折パターンを設けた部分
の透過高強度と同程度に調整した露光用マスクを用い、
該露光光回折用パターン側から露光光を照射して露光を
行うことを特徴とする請求項4に記載の露光方法。
6. The light transmittance of a portion of the surface on which the diffraction pattern is formed, excluding the diffraction pattern, is made lower than that of the portion on which the diffraction pattern is formed, and is equal to the high transmission intensity of the portion on which the diffraction pattern is formed. Using an exposure mask adjusted to a degree,
The exposure method according to claim 4, wherein exposure is performed by irradiating the exposure light from the exposure light diffraction pattern side.
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