JPH11202469A - Mask for reduction projection exposure - Google Patents

Mask for reduction projection exposure

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JPH11202469A
JPH11202469A JP670198A JP670198A JPH11202469A JP H11202469 A JPH11202469 A JP H11202469A JP 670198 A JP670198 A JP 670198A JP 670198 A JP670198 A JP 670198A JP H11202469 A JPH11202469 A JP H11202469A
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JP
Japan
Prior art keywords
pattern
auxiliary pattern
phase shift
mask
projection exposure
Prior art date
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Application number
JP670198A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadao Yasusato
直生 安里
Shinji Ishida
伸二 石田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH11202469A publication Critical patent/JPH11202469A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mask for reduction projection exposure which facilitates the manufacture of an auxiliary pattern and practicizes an auxiliary pattern method. SOLUTION: A half-tone phase shift film 103 is formed entirely over one surface of a transparent substrate 101 and a light shield film 102 is formed on the half-tone phase shift film 103 corresponding to the main pattern of the center part of the substrate. Further, a main pattern is formed by boring a light shield film 102 and the half-tone phase shift film 103 at the center part of the substrate and the half-tone phase shift film 103 at the periphery of the main pattern 1 is bored to form the auxiliary pattern 2.

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、ライン・アンド・
スペースパターンを形成する縮小投影露光用マスクに関
するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a line-and-
The present invention relates to a reduction projection exposure mask for forming a space pattern.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、ライン・アンド・スペースパター
ン(ラインとスペースの一定ピッチの繰り返しパター
ン)では、変形照明法の実用化により十分な焦点深度が
得られるようになっている。すなわち、DRAMのゲー
ト、配線パターン等の周期性のあるパターンはかなり微
細な寸法でも安定して形成できる。
2. Description of the Related Art At present, in a line-and-space pattern (a repetitive pattern having a constant pitch of lines and spaces), a sufficient depth of focus can be obtained by practical use of a modified illumination method. That is, a pattern having periodicity such as a gate and a wiring pattern of a DRAM can be formed stably even with a considerably small dimension.

【0003】変形照明法とは、フライアイレンズで形成
される有効光源の形を変えて(たとえばリング状)、マ
スクに入射する光をすべて斜めに方法である。通常の結
像状態は、マスクの0次回折光と±1次回折光の3光束
をレンズで集めている(3光束干渉の結像)。変形照明
法では、マスクに斜めに入射した光の±1次回折光の一
方は投影レンズに入らず、0次光と±1次回折光の片方
の2光束で像を形成している(2光束干渉の結像)。
The modified illumination method is a method in which the shape of an effective light source formed by a fly-eye lens is changed (for example, a ring shape), and all light incident on a mask is oblique. In a normal image formation state, three light beams of the 0th-order diffracted light and ± 1st-order diffracted light of the mask are collected by a lens (imaging of three light beams interference). In the modified illumination method, one of the ± 1st-order diffracted lights of the light obliquely incident on the mask does not enter the projection lens, and forms an image with two light fluxes of the 0th-order light and ± 1st-order diffracted light (two-beam interference). Imaging).

【0004】これら2つの結像状態をベストフォーカス
で比較すると、±1次回折光の一方を捨てている変形照
明法の方がコントラストは低下する。しかし、結像面
(半導体基板)上での入射角度を考えると、2光束干渉
の結像は、3光束干渉の1/2になっている。したがっ
て、焦点をずらしたときの像のぼけが少なくなり、焦点
深度を拡大することができる。しかし、明確な回折光の
生じない孤立パターンには変形照明法の効果はなく、孤
立パターンの焦点深度拡大が重要な問題となっている。
Comparing these two imaging states with the best focus, the contrast is lower in the modified illumination method in which one of the ± 1st-order diffracted lights is discarded. However, considering the angle of incidence on the image plane (semiconductor substrate), the image formed by two-beam interference is の of the three-beam interference. Therefore, blurring of the image when the focus is shifted is reduced, and the depth of focus can be increased. However, there is no effect of the modified illumination method on an isolated pattern in which clear diffracted light does not occur, and increasing the depth of focus of the isolated pattern is an important problem.

【0005】そこで、孤立パターンの焦点深度拡大のた
め、補助パターン法が提案されている。補助パターン法
とは、半導体基板上に転写するパターン(以下、メイン
パターンという)の周辺に露光装置の解像限界以下のパ
ターンを配置する方法である。この補助パターンによ
り、完全ではないが、パターンは周期性を持ち、回折光
が生じる。したがって、補助パターンマスクを変形証明
条件下に用いることにより、孤立パターンの焦点深度が
拡大するこちになる。
In order to increase the depth of focus of an isolated pattern, an auxiliary pattern method has been proposed. The auxiliary pattern method is a method of arranging a pattern equal to or less than the resolution limit of an exposure apparatus around a pattern to be transferred onto a semiconductor substrate (hereinafter, referred to as a main pattern). Due to this auxiliary pattern, although not perfect, the pattern has periodicity, and diffracted light is generated. Therefore, by using the auxiliary pattern mask under the deformation proof condition, the depth of focus of the isolated pattern is increased.

【0006】この補助パターン法においては、補助パタ
ーンの配置位置および寸法がメインパターンの焦点深度
に影響する。補助パターンとメインパターンの間隔はメ
インパターン寸法と同程度、或いはそれより若干広いと
ころに最適値がある。また、補助パターン寸法は、より
大きいほどメインパターンの焦点深度は拡大するが、大
きすぎると、補助パターン自体が半導体基板上に転写さ
れてしまう。
In this auxiliary pattern method, the position and size of the auxiliary pattern affect the depth of focus of the main pattern. There is an optimum value where the distance between the auxiliary pattern and the main pattern is substantially equal to or slightly larger than the size of the main pattern. Also, the larger the auxiliary pattern size, the larger the depth of focus of the main pattern. However, if the auxiliary pattern size is too large, the auxiliary pattern itself is transferred onto the semiconductor substrate.

【0007】したがって、補助パターンは、メインパタ
ーンの2/3程度が限界の大きさである。そのため、補
助パターン法の問題点として、マスク製造の困難さが指
摘されている。
Therefore, the size of the auxiliary pattern is limited to about 2/3 of the main pattern. Therefore, difficulty in manufacturing a mask is pointed out as a problem of the auxiliary pattern method.

【0008】マスクパターンの描画は電子線描画装置に
より行われるが、近接効果の影響により1μm以下の微
細パターンに対しては、リニアリティが低下することが
知られている。近接効果とは、あるパターンが周辺にあ
る他のパターンの影響により寸法が変化する現象を指
し、電子線描画においては、半導体基板からの反射電子
或いは発生した熱により生じる。たとえば、0.2μm
ホールパターンには0.15μm程度の補助パターンが
配置されるが、これらは、5倍マスク上でメインパター
ン1μm、補助パターン0.75μmとなる。この場
合、メインパターンに寸法を合わせた条件では、補助パ
ターンは、0.05〜0.1μm程度小さくなってしま
う。この近接効果を低減させるための手段として各種近
接効果補正手段も提案されている。
Although the mask pattern is drawn by an electron beam drawing apparatus, it is known that the linearity is reduced for a fine pattern of 1 μm or less due to the proximity effect. The proximity effect refers to a phenomenon in which a pattern changes in size due to the influence of another pattern in the periphery. In electron beam writing, the proximity effect occurs due to reflected electrons from a semiconductor substrate or generated heat. For example, 0.2 μm
Auxiliary patterns of about 0.15 μm are arranged in the hole pattern. These are 1 μm main pattern and 0.75 μm auxiliary pattern on a 5-fold mask. In this case, under the condition that the size is matched to the main pattern, the size of the auxiliary pattern is reduced by about 0.05 to 0.1 μm. Various means for correcting the proximity effect have been proposed as means for reducing the proximity effect.

【0009】たとえば、フォトマスク アンド Xレイ
マスク テクノロジー 3(プロシーディングス オ
ブ エス・ピー・アイ・イー 2793巻 ページ22
〜33、1996年(Photomask and X
−Ray Mask Technoogy III、
Proceedings of SPIE, vol2
793、pp.22〜33、1996)に示されている
ゴースト法(Ghost)と呼ばれる方法が現在期待さ
れている技術である。
[0009] For example, Photomask and X-ray mask technology 3 (Procedures of SPIE vol. 2793, page 22)
~ 33, 1996 (Photomask and X
-Ray Mask Technology III,
Proceedings of SPIE, vol2
793, p. 22-33, 1996) is a technology that is currently expected.

【0010】このゴースト法とは、本来の描画パターン
を反転したパターン部分に若干量の露光を行う方法であ
り、これによりパターンの粗密差が解消できる。ただ
し、マスク描画における近接効果の補正は、まだ実験段
階であり、パターン形成の安定性がないことが問題とな
っている。
The ghost method is a method in which a slight amount of exposure is performed on a pattern portion obtained by inverting the original drawing pattern, thereby eliminating the difference in pattern density. However, the correction of the proximity effect in mask writing is still an experimental stage, and there is a problem that the pattern formation is not stable.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、特に電子線
描画は、数ミリ角のフィールドをつないで描画してマス
ク全面を描画しているため、フィールド間のつなぎ部分
に補助パターンのように微細なパターンが位置すると、
極端に形状が変形することも知られている。
By the way, especially in electron beam lithography, since the entire mask is drawn by connecting fields of several millimeters square, fine patterns such as auxiliary patterns are formed at the connection between the fields. When the pattern is located,
It is also known that the shape is extremely deformed.

【0012】したがって、これら寸法リニアリティおよ
び装置のフィールドつなぎエラー(バッティングエラ
ー)等の影響により補助パターンの作製が困難なため、
補助パターン法はまだ実用化されていなかった。
Therefore, it is difficult to produce an auxiliary pattern due to the influence of the dimensional linearity and the field connection error (batting error) of the device.
The auxiliary pattern method has not been put to practical use yet.

【0013】本発明の目的は、補助パターンの作製を容
易にして補助パターン法を実用化する縮小投影露光用マ
スクを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a reduced projection exposure mask which facilitates the production of an auxiliary pattern and makes the auxiliary pattern method practical.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る縮小投影露光用マスクは、メインパタ
ーンと補助パターンとを有する縮小投影露光用マスクで
あって、前記メインパターンを中心として周辺に前記補
助パターンを配置し、前記補助パターン周辺をハーフト
ーン位相シフト領域とすることにより、補助パターンの
転写を防止するようにしたものである。
In order to achieve the above object, a reduced projection exposure mask according to the present invention is a reduced projection exposure mask having a main pattern and an auxiliary pattern. By arranging the auxiliary pattern in the periphery and making the periphery of the auxiliary pattern a halftone phase shift region, the transfer of the auxiliary pattern is prevented.

【0015】また、前記メインパターンの周辺に同寸法
の補助パターンを配置し、該補助パターン周辺のハーフ
トーン位相シフト領域にて180度位相の異なる光を漏
洩することにより、補助パターンの転写を防止するよう
にしたものである。
An auxiliary pattern of the same size is arranged around the main pattern, and light having a phase difference of 180 degrees is leaked in a halftone phase shift area around the auxiliary pattern, thereby preventing transfer of the auxiliary pattern. It is something to do.

【0016】また、前記補助パターンの寸法を拡大し、
該補助パターン周辺のハーフトーン位相シフト領域の透
過率を高めることにより、補助パターンの転写を防止す
るようにしたものである。
Further, the size of the auxiliary pattern is enlarged,
The transfer of the auxiliary pattern is prevented by increasing the transmittance of the halftone phase shift area around the auxiliary pattern.

【0017】また、半導体基板上に屈折率の異なる2つ
の材料を交互に積層した多層コーティングミラーを形成
し、さらに重金属のX線吸収材料により反射領域と吸収
領域のパターンを形成し、メインパターンの周辺は前記
吸収領域、補助パターンの周辺を前記ハーフトーン位相
シフト領域とすることにより、メインパターンのみを転
写するようにしたX線マスクである。
Further, a multilayer coating mirror in which two materials having different refractive indexes are alternately laminated on a semiconductor substrate is formed, and a pattern of a reflection region and an absorption region is formed by a heavy metal X-ray absorbing material. The periphery is an X-ray mask in which only the main pattern is transferred by using the absorption region and the periphery of the auxiliary pattern as the halftone phase shift region.

【0018】また、前記X線マスクは、反射型或いは透
過型X線マスクである。
The X-ray mask is a reflection type or transmission type X-ray mask.

【0019】本発明によれば、補助パターンマスクにお
いて、補助パターン周辺をハーフトーン位相シフト領域
とすることにより、補助パターンの転写を低下させ、こ
れにより、補助パターンの作製を容易にする。
According to the present invention, the transfer of the auxiliary pattern is reduced by making the periphery of the auxiliary pattern a halftone phase shift region in the auxiliary pattern mask, thereby facilitating the production of the auxiliary pattern.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。 (実施形態1)図1(a)は、本発明の実施形態1に係
る縮小投影露光用マスクを示す平面図、図1(b)は、
図1(a)のA−A線縦断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1A is a plan view showing a reduced projection exposure mask according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG.
FIG. 2 is a vertical sectional view taken along line AA of FIG.

【0021】図に示すように本発明に係る縮小投影露光
用マスクは基本的構成として、インパターン1と補助パ
ターン2とを有する縮小投影露光用マスクであって、メ
インパターン1を中心として周辺に補助パターン2を配
置し、補助パターン2の周辺をハーフトーン位相シフト
領域とすることにより、補助パターンの転写を防止する
ようにしたものである。
As shown in the drawing, the reduced projection exposure mask according to the present invention is basically a reduced projection exposure mask having an in-pattern 1 and an auxiliary pattern 2, and is arranged around the main pattern 1 as a center. By arranging the auxiliary pattern 2 and making the periphery of the auxiliary pattern 2 a halftone phase shift area, the transfer of the auxiliary pattern is prevented.

【0022】次に、本発明に係る縮小投影露光用マスク
の具体例を実施形態として図により説明する。
Next, a specific example of a reduced projection exposure mask according to the present invention will be described as an embodiment with reference to the drawings.

【0023】本発明の実施形態に使用する露光装置は、
縮小率1/5,NA0.5,σ=0.8,70%輪帯照
明(有効光源の中央70%を遮光)のKrFエキシマレ
ーザー露光装置とする。そして、半導体基板上に形成す
るパターンは、0.18μmのホールとして説明する。
The exposure apparatus used in the embodiment of the present invention comprises:
A KrF excimer laser exposure apparatus with a reduction ratio of 1/5, NA 0.5, σ = 0.8, and 70% annular illumination (70% of the effective light source is shielded from light). The pattern formed on the semiconductor substrate will be described as a hole of 0.18 μm.

【0024】図1に示す本発明の実施形態1に係る縮小
投影露光用マスクは、メインパターン1の周辺に同寸法
の補助パターン2を配置し、補助パターン2周辺のハー
フトーン位相シフト領域にて180度位相の異なる光を
漏洩することにより、補助パターン2の転写を防止する
ようにしたものである。
In the mask for reduction projection exposure according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, an auxiliary pattern 2 of the same size is arranged around a main pattern 1 and a halftone phase shift area around the auxiliary pattern 2 is used. By leaking light having a phase difference of 180 degrees, the transfer of the auxiliary pattern 2 is prevented.

【0025】すなわち、図1に示すように本発明の実施
形態1に係る縮小投影露光用マスクMは、透明基板10
1の一面全体にハーフトーン位相シフト膜103を形成
し、基板中央部のメインパターン1に相当するハーフト
ーン位相シフト膜103上に遮光膜102を形成してい
る。さらに、基板中央部の遮光膜102及びハーフトー
ン位相シフト膜103に開口を設けてメインパターン1
を形成し、メインパターン1の周辺のハーフトーン位相
シフト膜103に開口を設けて補助パターン2を形成し
ている。
That is, as shown in FIG. 1, the mask M for reduction projection exposure according to the first embodiment of the present invention
1, a halftone phase shift film 103 is formed on the entire surface, and a light shielding film 102 is formed on the halftone phase shift film 103 corresponding to the main pattern 1 in the center of the substrate. Further, an opening is provided in the light-shielding film 102 and the halftone phase shift film 103 in the center of the substrate to form the main pattern 1
The auxiliary pattern 2 is formed by providing an opening in the halftone phase shift film 103 around the main pattern 1.

【0026】図1に示すメインパターン1はマスク上
0.9μmのホールであり、さらにメインパターン1の
周辺には、同寸法の補助パターン2を1.8μmピッチ
で配置している。そして、メインパターン1の周辺部
0.45μmは、遮光領域となっている。一方、補助パ
ターン2の周辺は、ハーフトーン位相シフト領域になっ
ている。
The main pattern 1 shown in FIG. 1 is a hole of 0.9 μm above the mask, and auxiliary patterns 2 of the same size are arranged around the main pattern 1 at a 1.8 μm pitch. The peripheral portion of 0.45 μm of the main pattern 1 is a light shielding area. On the other hand, the periphery of the auxiliary pattern 2 is a halftone phase shift area.

【0027】ハーフトーン位相シフト領域の透過強度T
は0.12(透明基板101の透過強度を1とする)、
位相差θは180度である。ここで、この透過率は補助
パターン2の転写を防止するために、以下のように求め
られている。 √(T)=(補助パターン部面積)/(ハーフトーン領
域面積)=1/3 T=0.11
The transmission intensity T of the halftone phase shift area
Is 0.12 (the transmission intensity of the transparent substrate 101 is 1),
The phase difference θ is 180 degrees. Here, this transmittance is determined as follows in order to prevent the transfer of the auxiliary pattern 2. √ (T) = (Auxiliary pattern area) / (Halftone area) = 1/3 T = 0.11

【0028】このとき、補助パターン2を透過する透過
光の平均振幅は0となり、効果的に補助パターン2の転
写を防止できる。ただし、これは補助パターン2部分で
の平均振幅を小さくする条件であり、補助パターン2の
寸法が大きくなると、補助パターン2のピーク光強度
は、高くなる。そのため、さらにハーフトーン領域での
光を漏らし、ピーク強度を下げ、補助パターン2が転写
されるのを防止する必要がある。
At this time, the average amplitude of the light transmitted through the auxiliary pattern 2 is 0, and the transfer of the auxiliary pattern 2 can be effectively prevented. However, this is a condition for reducing the average amplitude in the auxiliary pattern 2 portion. When the size of the auxiliary pattern 2 increases, the peak light intensity of the auxiliary pattern 2 increases. Therefore, it is necessary to further leak light in the halftone region, reduce the peak intensity, and prevent the auxiliary pattern 2 from being transferred.

【0029】マスク構造は図1(b)に示すように、透
明基板101上にハーフトーン位相シフト膜102と遮
光膜103を順次成膜した2層構造となっている。透明
基板101の材料としては、合成石英が一般的である。
また、KrFエキシマレーザー用のハーフトーン位相シ
フト膜103の材料としては、酸化窒化モリブデンシリ
サイドおよびフッ化クロムが用いられる。実施形態にお
けるハーフトーン位相シフト膜103の材料としては、
膜厚110nmの酸化窒化モリブデンシリサイドを用
い、KrFエキシマレーザーに対して、透過率11%、
位相差180度のハーフトーン位相シフト膜103を形
成している。また、遮光膜102の材料としては、クロ
ム(30nm)と酸化クロム(30nm)を用いてい
る。この酸化クロムは通常のフォトマスクと同様、半導
体基板で反射した光がフォトマスク表面で反射し再び半
導体基板の戻るのを防止する反射防止膜である。
As shown in FIG. 1B, the mask structure has a two-layer structure in which a halftone phase shift film 102 and a light shielding film 103 are sequentially formed on a transparent substrate 101. As a material of the transparent substrate 101, synthetic quartz is generally used.
As a material of the halftone phase shift film 103 for the KrF excimer laser, molybdenum oxynitride silicide and chromium fluoride are used. As a material of the halftone phase shift film 103 in the embodiment,
Using a 110 nm-thick molybdenum oxynitride silicide, a transmittance of 11% for a KrF excimer laser,
A halftone phase shift film 103 having a phase difference of 180 degrees is formed. In addition, chromium (30 nm) and chromium oxide (30 nm) are used as the material of the light shielding film 102. This chromium oxide is an antireflection film for preventing light reflected on the semiconductor substrate from being reflected on the surface of the photomask and returning to the semiconductor substrate again, similarly to a normal photomask.

【0030】本発明の実施形態1に係る縮小投影露光用
マスクMの製造方法は、通常のハーフトーン位相シフト
マスクの製造方法と同じである。図2は、本発明の実施
形態1に係る縮小投影露光用マスクMの製造方法を工程
順に示す断面図である。
The method of manufacturing the reduced projection exposure mask M according to the first embodiment of the present invention is the same as the method of manufacturing a normal halftone phase shift mask. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the reduction projection exposure mask M according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【0031】まず、図2(a)に示すように、透明基板
1の全面上にハーフトーン位相シフト膜102及び遮光
膜103を順次成膜し、さらに遮光膜103上にレジス
ト膜105を塗布し、メインパターン1および補助パタ
ーン2をレジスト膜105上に描画する。
First, as shown in FIG. 2A, a halftone phase shift film 102 and a light shielding film 103 are sequentially formed on the entire surface of the transparent substrate 1, and a resist film 105 is applied on the light shielding film 103. Then, the main pattern 1 and the auxiliary pattern 2 are drawn on the resist film 105.

【0032】次に、図2(b)に示すように、遮光膜1
03を、塩素系ガスを用いたドライエッチングによりエ
ッチング加工し、その後、エッチングチャンバーを代
え、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、ハ
ーフトーン位相シフト膜102をエッチング加工する。
Next, as shown in FIG.
03 is etched by dry etching using a chlorine-based gas, and thereafter, the halftone phase shift film 102 is etched by dry etching using a fluorine-based gas while changing the etching chamber.

【0033】次に、図2(c)に示すように、一旦レジ
スト膜105を剥離した後、再び新たなレジスト105
膜を塗布する。さらに、基板中央部のメインパターン部
を避けて、補助パターン2の周辺をハーフトーン位相シ
フト領域とするためのパターンを描画し、基板中央部の
メインパターン部にのみレジスト膜105を残留させ
る。
Next, as shown in FIG. 2C, after the resist film 105 is once removed, a new resist 105 is again formed.
Apply the film. Further, a pattern for making the periphery of the auxiliary pattern 2 a halftone phase shift region is drawn while avoiding the main pattern portion in the central portion of the substrate, and the resist film 105 is left only in the main pattern portion in the central portion of the substrate.

【0034】次に、図2(d)に示すように、基板中央
部のメインパターン部にのみ残留するレジスト膜105
をマスクとして、補助パターン2の周辺(マスク上0.
45μm)の遮光膜103をウエットエッチング(硝酸
第2セリウムアンモニュウム水溶液)で除去する。
Next, as shown in FIG. 2D, a resist film 105 remaining only in the main pattern portion at the center of the substrate is formed.
Is used as a mask, around the auxiliary pattern 2 (0.
The light-shielding film 103 (45 μm) is removed by wet etching (aqueous cerium ammonium nitrate solution).

【0035】最後に、基板中央部のメインパターン部に
のみ残留するレジスト膜105を除去する。
Finally, the resist film 105 remaining only in the main pattern portion at the center of the substrate is removed.

【0036】以上の製造方法は、マスク周辺に遮光膜の
遮光領域を有するハーフトーン位相シフトマスクの製造
方法と同じであるが、2回目の描画のパターンが異な
る。
The above manufacturing method is the same as the manufacturing method of the halftone phase shift mask having the light shielding region of the light shielding film around the mask, but the pattern of the second drawing is different.

【0037】本発明の実施形態1においては、まずメイ
ンパターン1の周辺にメインパターン1と同寸法の補助
パターン2を形成している。したがって、1回目の描画
パターンはすべて同じ周期パターンとなる。そのため、
マスク描画時の近接効果の影響がなくなり、パターンの
寸法精度が向上する。そして、このようにパターンに周
期性を持たせることにより、変形照明条件下で、2光束
干渉の結像を形成し、焦点深度を拡大することができ
る。
In the first embodiment of the present invention, an auxiliary pattern 2 having the same dimensions as the main pattern 1 is formed around the main pattern 1 first. Therefore, all the first drawing patterns have the same periodic pattern. for that reason,
The influence of the proximity effect at the time of mask drawing is eliminated, and the dimensional accuracy of the pattern is improved. By giving the pattern periodicity in this manner, an image of two-beam interference can be formed under a deformed illumination condition, and the depth of focus can be increased.

【0038】そして、補助パターン1の転写は、ハーフ
トーン位相シフト領域により防止される。ハーフトーン
位相シフト領域では、位相の180度となる光が透過
し、補助パターン透明部の光と干渉して光強度を低下さ
せている。
The transfer of the auxiliary pattern 1 is prevented by the halftone phase shift area. In the halftone phase shift region, light having a phase of 180 degrees is transmitted and interferes with light of the transparent auxiliary pattern portion to reduce the light intensity.

【0039】図3は、本発明の実施形態に係る縮小投影
露光用マスクにおける図1のA−A位置での光強度分布
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the light intensity distribution at the position AA in FIG. 1 in the mask for reduction projection exposure according to the embodiment of the present invention.

【0040】図3において、x軸は結像面上の位置であ
り、x=0nmにはメインパターン1の中央を位置させ
ている。また、y軸は相対光強度と呼ばれ、これはパタ
ーンがない十分に広い領域の光強度を1としたときの規
格値である。
In FIG. 3, the x-axis is a position on the image plane, and the center of the main pattern 1 is located at x = 0 nm. The y-axis is called relative light intensity, which is a standard value when the light intensity of a sufficiently wide area without a pattern is set to 1.

【0041】図3に示すように、補助パターン2部分の
光強度は、周辺のハーフトーン位相シフト領域の効果に
よりメインパターン1部分に比べて光強度が低下してい
る。光強度分布よりレジストパターンを予測する方法と
して、一般にエキスポージャー・スレッシュホルドモデ
ルという簡便なレジスト現像モデルがある。これは、光
強分布において、一定強度(以下、この強度をIthと
いう)以上の部分が現像により除去され、Ith以下の
部分は現像しても溶けないとして仮定するモデルであ
る。
As shown in FIG. 3, the light intensity of the auxiliary pattern 2 is lower than that of the main pattern 1 due to the effect of the peripheral halftone phase shift region. As a method of predicting a resist pattern from a light intensity distribution, there is generally a simple resist development model called an exposure threshold model. This is a model assuming that a portion having a certain intensity (hereinafter, this intensity is referred to as Ith) or more in a light intensity distribution is removed by development, and a portion having Ith or less is not melted even if developed.

【0042】本発明のシミュレーション結果(図3)で
は、Ithは0.098となる。そして、補助パターン
部のピーク強度は0.075となっているため、補助パ
ターン2はレジスト上に転写されないこになる。
According to the simulation result of the present invention (FIG. 3), Ith is 0.098. Since the peak intensity of the auxiliary pattern portion is 0.075, the auxiliary pattern 2 is not transferred onto the resist.

【0043】次に、本発明の本発明の実施形態に係る縮
小投影露光用マスクの焦点深度拡大効果を説明する。こ
こでは、図3に示すような光強度分布より、コントラス
トを以下のように定義した。 コントラスト=Imax/Iedge ここで、Imaxとは、各焦点位置でのメインパターン部
の最大光強度であり、またIedgeとは、ベストフォーカ
スでのパターンエッジ位置の光強度度である。このIed
geを用いるのは、ベストフォーカスで感光樹脂のパター
ン寸法を目標寸法になるように露光量を設定することに
対応している。
Next, the effect of increasing the depth of focus of the reduced projection exposure mask according to the embodiment of the present invention will be described. Here, the contrast is defined as follows from the light intensity distribution as shown in FIG. Contrast = Imax / Iedge Here, Imax is the maximum light intensity of the main pattern portion at each focal position, and Iedge is the light intensity at the pattern edge position at the best focus. This Ied
The use of ge corresponds to setting the exposure amount so that the pattern size of the photosensitive resin becomes the target size at the best focus.

【0044】図4は、本発明の実施形態に係る縮小投影
露光用マスクと通常の縮小投影露光用マスクとにおけ
る、コントラストと焦点位置の関係を示す図である。こ
こで定義したコントラストがいくら以上でパターンが形
成できるかはレジスト性能に依存している。通常はパタ
ーンの解像下限のコントラストは、1.7〜1.3の範
囲である。ここで、コントラスト1.4以上を焦点深度
とすると、通常のマスクでは±0.30μmの焦点深度
となるが、本発明の実施形態に係る縮小投影露光用マス
クでは、焦点深度が±0.45μmに拡大することが分
かる。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the contrast and the focus position in the reduced projection exposure mask according to the embodiment of the present invention and the ordinary reduced projection exposure mask. The level of the contrast defined here at which a pattern can be formed depends on the resist performance. Usually, the contrast at the lower limit of the resolution of the pattern is in the range of 1.7 to 1.3. Here, if the depth of focus is set to a contrast of 1.4 or more, the normal mask has a depth of focus of ± 0.30 μm, but the reduced projection exposure mask according to the embodiment of the present invention has a depth of focus of ± 0.45 μm. It can be seen that it expands to.

【0045】(実施形態2)図5(a)は、本発明の実
施形態2に係る縮小投影露光用マスクを示す平面図、図
5(b)は、図5(a)のA−A線縦断面図である。
(Embodiment 2) FIG. 5 (a) is a plan view showing a reduced projection exposure mask according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 5 (b) is a line AA of FIG. 5 (a). It is a longitudinal cross-sectional view.

【0046】図5に示す本発明の実施形態2は、補助パ
ターン寸法(メインパターン寸法)が大きく、ハーフト
ーン位相シフト領域の透過率を高くしなければ補助パタ
ーンの転写が防止できない場合の適用例、すなわち補助
パターン2の寸法を拡大し、補助パターン2周辺のハー
フトーン位相シフト領域の透過率を高めることにより、
補助パターン2の転写を防止するようにしたものであ
る。
The second embodiment of the present invention shown in FIG. 5 is an application example where the auxiliary pattern dimension (main pattern dimension) is large and the transfer of the auxiliary pattern cannot be prevented unless the transmittance of the halftone phase shift area is increased. That is, by increasing the size of the auxiliary pattern 2 and increasing the transmittance of the halftone phase shift region around the auxiliary pattern 2,
The transfer of the auxiliary pattern 2 is prevented.

【0047】図5に示す本発明の実施形態2では、メイ
ンパターン1は0.2μmホールでり、補助パターン2
も0.2μmであり、これらのパターンはすべて0.4
μmピッチで配置されている。そして、ハーフトーン位
相シフト膜103の透過率を25%とし、補助パターン
2の周辺0.05μm(マスク上0.25μm)を遮光
領域としている。
In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 5, the main pattern 1 has a hole of 0.2 μm and the auxiliary pattern 2
Is 0.2 μm, and all of these patterns are 0.4 μm.
They are arranged at a pitch of μm. Then, the transmittance of the halftone phase shift film 103 is set to 25%, and 0.05 μm around the auxiliary pattern 2 (0.25 μm above the mask) is used as a light shielding region.

【0048】本発明の実施形態2では、補助パターン2
の寸法が大きいため、補助パターン2の周辺で強い逆位
相の光を漏らさないと、補助パターン2のピーク光強度
を小さく押さえることができなくなる。
In the second embodiment of the present invention, the auxiliary pattern 2
Is large, the light of the strong opposite phase does not leak around the auxiliary pattern 2, so that the peak light intensity of the auxiliary pattern 2 cannot be kept small.

【0049】本発明の実施形態2では、ハーフトーン位
相シフト領域の寸法を0.1μmとして、透過率を振っ
た光強度分布シミュレーションを行い、補助パターン部
のピーク光強度がIth(メインパターンが0.2μm
となる光強度レベル)以下になるような透過率として2
5%と設定している。また、ハーフトーン位相シフト領
域でのハーフトーン位相シフト膜103の幅Wは、マス
ク製造上の安定性を考慮して設定している。
In the second embodiment of the present invention, a light intensity distribution simulation is performed by varying the transmittance while setting the size of the halftone phase shift region to 0.1 μm, and the peak light intensity of the auxiliary pattern portion is Ith (the main pattern is 0). .2 μm
(Light intensity level)
It is set at 5%. Further, the width W of the halftone phase shift film 103 in the halftone phase shift region is set in consideration of the mask manufacturing stability.

【0050】すなわち、透過率が高い場合には、メイン
パターン1に近いとハーフトーン領域の寸法変化がメイ
ンパターン1の寸法に影響を及ぼすため、ハーフトーン
領域は、メインパターン1よりある程度離れていること
が望ましい。また、ハーフトーン位相シフト領域でのハ
ーフトーン位相シフト膜103の幅Wが小さすぎると、
マスク製造誤差(マスク上0.05μm:半導体基板上
0.01μm)のばらつきにより、補助パターン2の転
写が防止できない可能性がある。そこで、実施形態2で
は、W=0.05μm(マスク上0.25μm)に設定
している。
That is, when the transmittance is high, since the dimensional change of the halftone region affects the size of the main pattern 1 when the halftone region is close to the main pattern 1, the halftone region is separated from the main pattern 1 to some extent. It is desirable. If the width W of the halftone phase shift film 103 in the halftone phase shift region is too small,
There is a possibility that the transfer of the auxiliary pattern 2 cannot be prevented due to variations in the mask manufacturing error (0.05 μm on the mask: 0.01 μm on the semiconductor substrate). Therefore, in the second embodiment, W is set to 0.05 μm (0.25 μm on the mask).

【0051】図6は、図5に示す本発明の実施形態2に
係る縮小投影露光用マスクの光強度分布を示す図であ
る。図6において、x=0μmにはメインパターン1の
中央を位置させている。
FIG. 6 is a diagram showing the light intensity distribution of the reduced projection exposure mask according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. In FIG. 6, the center of the main pattern 1 is located at x = 0 μm.

【0052】図6から明らかなように、図5に示す本発
明の実施形態2に係る縮小投影露光用マスクにおいて
も、補助パターン2のピーク光強度は、十分低く押さえ
られており、半導体基板上に転写されることはない。
As is clear from FIG. 6, the peak light intensity of the auxiliary pattern 2 is sufficiently low even in the mask for reduction projection exposure according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. Will not be transcribed.

【0053】(実施形態3)図7は、本発明の実施形態
3に係る縮小投影露光用マスクを示すものであり、本発
明の実施形態3に係る縮小投影露光用マスクは、縮小投
影X線露光用の反射マスクを対象としたものである。
(Embodiment 3) FIG. 7 shows a reduced projection exposure mask according to a third embodiment of the present invention. The reduced projection exposure mask according to the third embodiment of the present invention is a reduced projection X-ray mask. It is intended for a reflective mask for exposure.

【0054】図7に示すように、シリコン基板110上
に屈折率の異なる2つの材料を交互に積層した多層コー
ティングミラー111を形成し、タングステン或いは金
等の重金属のX線吸収材料により反射領域と吸収領域の
パターンを形成したものである。
As shown in FIG. 7, a multilayer coating mirror 111 in which two materials having different refractive indexes are alternately laminated on a silicon substrate 110 is formed, and a reflection region is formed by a heavy metal X-ray absorbing material such as tungsten or gold. The pattern of the absorption region is formed.

【0055】このようなX線マスクにおいても、メイン
パターン1の周辺は吸収領域、補助パターン2の周辺は
ハーフトーン位相シフト領域とすることにより、メイン
パターン1のみを転写することが可能となる。X線用の
ハーフトーン位相シフト膜112は、遮光材料113の
用いたのとは異なる重金属を所定の膜厚に成膜したもの
である。たとえば、吸収材料113にタンタル(Ta、
加工は塩素を含むガスを用いたドライエッチング)を用
いた場合、ハーフトーン位相シフト膜112には、タン
グステンシリサイド(加工はフッ素を主成分とするガス
のドライエッチング)を用いることにより、選択的に加
工することが可能となる。また、X線マスクには、透過
型マスクもあるが、本発明は同様に透過型X線マスクに
も適用できる。
Even in such an X-ray mask, only the main pattern 1 can be transferred by making the periphery of the main pattern 1 an absorption area and the periphery of the auxiliary pattern 2 a halftone phase shift area. The half-tone phase shift film 112 for X-rays is formed by forming a heavy metal having a predetermined thickness different from that used for the light shielding material 113. For example, tantalum (Ta,
In the case where processing is performed by dry etching using a gas containing chlorine), the halftone phase shift film 112 is selectively formed by using tungsten silicide (processing is performed by dry etching of a gas mainly containing fluorine). Processing becomes possible. Further, there is a transmission type mask as the X-ray mask, but the present invention can be similarly applied to a transmission type X-ray mask.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、補
助パターン周辺をハーフトーン位相シフト領域とするこ
とにより、補助パターンの転写性を低下させることがで
き、ひいては補助パターンの作製を容易にして補助パタ
ーン法を実用化することができる。
As described above, according to the present invention, the transferability of the auxiliary pattern can be reduced by forming the periphery of the auxiliary pattern as a halftone phase shift area, and the production of the auxiliary pattern is facilitated. Thus, the auxiliary pattern method can be put to practical use.

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

【図1】(a)は、本発明の実施形態1に係る縮小投影
露光用マスクを示す平面図、(b)は、(a)のA−A
線縦断面図である。
FIG. 1A is a plan view showing a reduced projection exposure mask according to a first embodiment of the present invention, and FIG.
It is a line longitudinal cross-sectional view.

【図2】本発明の実施形態1に係る縮小投影露光用マス
クMの製造方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a reduced projection exposure mask M according to Embodiment 1 of the present invention in the order of steps.

【図3】本発明の実施形態に係る縮小投影露光用マスク
における図1のA−A位置での光強度分布を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a light intensity distribution at a position AA in FIG. 1 in the reduced projection exposure mask according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態に係る縮小投影露光用マスク
と通常の縮小投影露光用マスクとにおける、コントラス
トと焦点位置の関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a contrast and a focus position in a reduced projection exposure mask according to an embodiment of the present invention and a normal reduced projection exposure mask.

【図5】(a)は、本発明の実施形態2に係る縮小投影
露光用マスクを示す平面図、(b)は、のA−A線縦断
面図である。
FIG. 5A is a plan view showing a reduced projection exposure mask according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a vertical sectional view taken along line AA of FIG.

【図6】図5に示す本発明の実施形態2に係る縮小投影
露光用マスクの光強度分布を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a light intensity distribution of a reduced projection exposure mask according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 5;

【図7】本発明の実施形態3に係る縮小投影露光用マス
クを示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a reduced projection exposure mask according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 メインパターン 2 補助パターン 101 透明基板 102 遮光膜 103 ハーフトーン位相シフト膜 105 レジスト膜 110 シリコン基板 111 多層コーテイングミラー 112 ハーフトーン位相シフト膜 113 吸収材料 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main pattern 2 Auxiliary pattern 101 Transparent substrate 102 Light shielding film 103 Halftone phase shift film 105 Resist film 110 Silicon substrate 111 Multilayer coating mirror 112 Halftone phase shift film 113 Absorbing material

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 メインパターンと補助パターンとを有す
る縮小投影露光用マスクであって、 前記メインパターンを中心として周辺に前記補助パター
ンを配置し、 前記補助パターン周辺をハーフトーン位相シフト領域と
することにより、補助パターンの転写を防止するように
したものであることを特徴とする縮小投影露光用マス
ク。
1. A reduction projection exposure mask having a main pattern and an auxiliary pattern, wherein the auxiliary pattern is arranged around the main pattern as a center, and the periphery of the auxiliary pattern is a halftone phase shift area. Wherein the auxiliary pattern is prevented from being transferred.
【請求項2】 前記メインパターンの周辺に同寸法の補
助パターンを配置し、該補助パターン周辺のハーフトー
ン位相シフト領域にて180度位相の異なる光を漏洩す
ることにより、補助パターンの転写を防止するようにし
たものであることを特徴とする請求項1に記載の縮小投
影露光用マスク。
2. An auxiliary pattern having the same size is arranged around the main pattern, and light having a phase difference of 180 degrees is leaked in a halftone phase shift area around the auxiliary pattern, thereby preventing transfer of the auxiliary pattern. The reduced projection exposure mask according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記補助パターンの寸法を拡大し、該補
助パターン周辺のハーフトーン位相シフト領域の透過率
を高めることにより、補助パターンの転写を防止するよ
うにしたものであることを特徴とする請求項1に記載の
縮小投影露光用マスク。
3. The transfer of the auxiliary pattern is prevented by enlarging the size of the auxiliary pattern and increasing the transmittance of a halftone phase shift area around the auxiliary pattern. The reduced projection exposure mask according to claim 1.
【請求項4】 半導体基板上に屈折率の異なる2つの材
料を交互に積層した多層コーティングミラーを形成し、
さらに重金属のX線吸収材料により反射領域と吸収領域
のパターンを形成し、メインパターンの周辺は前記吸収
領域、補助パターンの周辺を前記ハーフトーン位相シフ
ト領域とすることにより、メインパターンのみを転写す
るようにしたX線マスクであることを特徴とする請求項
1に記載の縮小投影露光用マスク。
4. A multi-layer coated mirror in which two materials having different refractive indexes are alternately laminated on a semiconductor substrate,
Further, a pattern of a reflection region and an absorption region is formed by a heavy metal X-ray absorbing material, and the periphery of the main pattern is the absorption region and the periphery of the auxiliary pattern is the halftone phase shift region, so that only the main pattern is transferred. The reduced projection exposure mask according to claim 1, wherein the mask is an X-ray mask configured as described above.
【請求項5】 前記X線マスクは、反射型或いは透過型
X線マスクであることを特徴とする請求項4に記載の縮
小投影露光用マスク。
5. The reduction projection exposure mask according to claim 4, wherein the X-ray mask is a reflection type or transmission type X-ray mask.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020090348A (en) * 2001-05-24 2002-12-02 닛본 덴기 가부시끼가이샤 Phase shift mask and design method therefor
US7563547B2 (en) 2003-12-20 2009-07-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Photomask and method of manufacturing the same
JP2009237270A (en) * 2008-03-27 2009-10-15 Mitsubishi Electric Corp Pattern forming method, wiring structure, and electronic equipment
JP2015060036A (en) * 2013-09-18 2015-03-30 富士通セミコンダクター株式会社 Monitoring method of halftone-type phase shift mask and halftone-type phase shift mask

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