WO2008010548A1 - Masque photo - Google Patents

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WO2008010548A1
WO2008010548A1 PCT/JP2007/064249 JP2007064249W WO2008010548A1 WO 2008010548 A1 WO2008010548 A1 WO 2008010548A1 JP 2007064249 W JP2007064249 W JP 2007064249W WO 2008010548 A1 WO2008010548 A1 WO 2008010548A1
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photomask
range
contrast
photomask according
film
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PCT/JP2007/064249
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French (fr)
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Yasuhisa Kitahata
Yasutaka Morikawa
Takashi Adachi
Nobuhito Toyama
Yuichi Inazuki
Takanori Sutou
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co., Ltd.
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Publication date
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    • G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/32—Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof

Definitions

  • Levenson-type phase shift mask also called Shibuya's Levenson-type
  • a noise-tone type phase shift composed of a part that transmits light and a part that transmits light
  • the minimum dimension (resolution) that can be transferred by a projection exposure apparatus is proportional to the wavelength of light used for exposure and is inversely proportional to the numerical aperture (NA) of the lens of the projection optical system.
  • NA numerical aperture
  • the wavelength of exposure light has been shortened and the projection optical system has a high NA level. Satisfaction is a limit.
  • FIG. 13 shows the relationship between the contrast of an optical image of a conventional binary mask or halftone phase shift mask and the bias (described later) that is a correction value of the space portion of the mask pattern.
  • the contrast of the optical image has a maximum value of 0.580 for the conventional half-tone phase shift mask (shown by broken line HT), and is shown by the conventional binary mask (solid line BIM). ) was a maximum of 0.612.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-111678
  • the present invention has been made in view of the above problems. That is, in photolithography with a half pitch of 60 nm or less, a photomask suitable for improving the imaging performance of a photomask and forming a good fine image with improved optical image contrast on a wafer is provided. It is.
  • the present inventor covers the pupil of the projection optical system for illumination light from each opening of quadrupole illumination.
  • the contrast is high and an optical image can be obtained on the wafer.
  • the thickness of the light-shielding film or the semi-transparent film, the refractive index, the extinction coefficient, and the bias of the space portion of the mask pattern are changed, and the optical The present invention has been completed by finding a condition with high image contrast.
  • the photomask according to the invention of claim 1 is used for photolithography that uses an ArF excimer laser as an exposure light source and performs immersion exposure with quadrupole polarized illumination using a high NA lens.
  • the photomask is a photomask having a mask pattern made of a light shielding film or a semitransparent film on a transparent substrate, and the film thickness of the light shielding film or the semitransparent film is tnm, the refractive index is n,
  • the extinction coefficient is k and the bias of the space portion of the mask pattern is dnm, t, d, n and k are adjusted, and the contrast of the optical image when the photomask is used for the photolithography. Is a value exceeding 0.580.
  • the photomask according to the invention of claim 3 is the photomask according to claim 1, wherein the t, d, ⁇ , and k force 20 ⁇ t ⁇ 40, —100 ⁇ d ⁇ 0, 0.5 It is characterized by ⁇ n ⁇ 2.9, 1.6 ⁇ k ⁇ 3.0.
  • the photomask according to the invention of claim 4 is the photomask of claim 1, wherein the t, d, ⁇ and k force 40 ⁇ t ⁇ 60, —100 ⁇ d ⁇ 0, 0.5 ⁇ n ⁇ 2. 9, 1.0 0 ⁇ k ⁇ 3.0.
  • the photomask according to the invention of claim 6 is the photomask according to claim 1, wherein the t, d, ⁇ , and k force 80 ⁇ t ⁇ 160, —100 ⁇ d ⁇ —50, 0. 5 ⁇ n ⁇ 2. 9, 0. 4 ⁇ k
  • a photomask according to the invention of claim 7 is the photomask according to claim 1, wherein the t, d, ⁇ and k force 160 ⁇ t ⁇ 200, —100 ⁇ d ⁇ —50, 0. 5 ⁇ n ⁇ 2. 9, 0. 2 ⁇ k
  • the photomask according to the invention of claim 9 is the photomask according to claim 1, wherein the t, d, n and k force 120 ⁇ t ⁇ 160, —50 ⁇ d ⁇ 50, 0.5 ⁇ n ⁇ 2. 9, 0. 2 ⁇ k ⁇ 3
  • the photomask according to the invention of claim 10 is the photomask according to claim 1, wherein t, d, ⁇ and k force 160 ⁇ t ⁇ 200, —50 ⁇ d ⁇ 50, 0.5 ⁇ n ⁇ 2. 9, 0. 0 ⁇ k ⁇ 3
  • the photomask according to the invention of claim 11 is the photomask according to claim 1, wherein the t, d, ⁇ and k force 40 ⁇ t ⁇ 60, 0 ⁇ d ⁇ 50, 0.5 ⁇ ⁇ ⁇ 1.3, 2.2 ⁇ k ⁇ 3.0 It is a range.
  • the photomask according to the invention of claim 12 is the photomask of claim 1, wherein the t, d, ⁇ and k force 60 ⁇ t ⁇ 80, 0 ⁇ d ⁇ 50, 0.5 ⁇ It is characterized by n ⁇ 2.5 and 0.4 ⁇ k ⁇ 3.0.
  • a photomask according to the invention of claim 13 is the photomask of claim 1, wherein the t, d, ⁇ and k force 80 ⁇ t ⁇ 120, 0 ⁇ d ⁇ 50, 0.5 ⁇ It is characterized by the range of n ⁇ 2. 9, 0.4 ⁇ k ⁇ 3.0.
  • the photomask according to the invention of claim 14 is the photomask according to claim 1, wherein the t, d, ⁇ and k force 140 ⁇ t ⁇ 160, 50 ⁇ d ⁇ 100, 0.5 ⁇ n ⁇ 0.7, 2.2 ⁇ k ⁇ 2.
  • the photomask according to the invention of claim 15 is the photomask of claim 1, wherein the t, d, n and k forces 160 ⁇ t ⁇ 180, 50 ⁇ d ⁇ 100, 0.5 ⁇ ⁇ ⁇ 1.5, 1.2 ⁇ k ⁇ 2.
  • a photomask according to the invention of claim 16 is the photomask of claim 1, wherein the t, d, ⁇ and k force 180 ⁇ t ⁇ 200, 50 ⁇ d ⁇ 100, 0.5 ⁇ n ⁇ 2.1, 0.0 ⁇ k ⁇ 2.
  • the photomask according to the invention of claim 17 is the photomask according to claim 1, wherein the photomask does not use a phase shift effect, and is a film of the light shielding film or the translucent film.
  • the thickness is tnm
  • the refractive index is n
  • the extinction coefficient is k
  • the space of the mask pattern is dnm
  • t, d, n, and k are adjusted, and the photomask is used for the photolithography.
  • the contrast of the optical image when it falls is a value exceeding 0.612.
  • a photomask according to the invention of claim 18 is the photomask according to claim 17, wherein the t, d, ⁇ and k force 20 ⁇ t ⁇ 40, —100 ⁇ d ⁇ —50, 0.5. ⁇ ⁇ 1.9, 1.8 ⁇ k
  • a photomask according to the invention of claim 19 is the photomask according to claim 17, wherein the t, d, ⁇ and k force 40 ⁇ t ⁇ 60, —100 ⁇ d ⁇ —50, 0.5. ⁇ n ⁇ 2.3, 1.0 0 k
  • the photomask according to the invention of claim 20 is the photomask according to claim 17, wherein the t, d, ⁇ and k force 60 ⁇ t ⁇ 80, —100 ⁇ d ⁇ 0, 0.5 ⁇ n ⁇ 2.9, 0.6 ⁇ k ⁇ 3
  • the photomask according to the invention of claim 21 is the photomask according to claim 17, wherein the t, d, n and k force 80 ⁇ t ⁇ 100, —100 ⁇ d ⁇ 0, 0.5 ⁇ n ⁇ 2.9, 0.4 ⁇ k ⁇
  • the photomask according to the invention of claim 22 is the photomask according to claim 17, wherein the t, d, ⁇ , and k force 100 ⁇ t ⁇ 120, —100 ⁇ d ⁇ 0, 0.5 ⁇ n ⁇ 2.7, 0.4 ⁇ k
  • the photomask according to the invention of claim 23 is the photomask according to claim 17, wherein the t, d, ⁇ and k force 120 ⁇ t ⁇ 140, —100 ⁇ d ⁇ 50, 0.5 ⁇ n ⁇ 2.9, 0.4 ⁇ k
  • the photomask according to the invention of claim 24 is the photomask according to claim 17, wherein the t, d, n and k forces 140 ⁇ t ⁇ 180, —100 ⁇ d ⁇ —50, 0.5. ⁇ n ⁇ 2. 9, 0.4
  • a photomask according to the invention of claim 25 is the photomask according to claim 17, wherein the t, d, ⁇ , and k force 180 ⁇ t ⁇ 200, —100 ⁇ d ⁇ —50, 0.5. ⁇ n ⁇ 2. 9, 0.2
  • the photomask according to the invention of claim 26 is the photomask according to claim 17, wherein the t, d, n and k force 20 ⁇ t ⁇ 40, —50 ⁇ d ⁇ 0, 0.5 ⁇ ⁇ ⁇ 1.1, 1.8 ⁇ k ⁇ 3.
  • the photomask according to the invention of claim 27 is the photomask according to claim 17, wherein the t, d, n and k forces 40 ⁇ t ⁇ 60, —50 ⁇ d ⁇ 0, 0.5 ⁇ n ⁇ 2.3, 1.2 ⁇ k ⁇ 3.
  • the photomask according to the invention of claim 28 is the photomask according to claim 17, wherein the t, d, ⁇ and k force 140 ⁇ t ⁇ 200, —50 ⁇ d ⁇ 50, 0.5 ⁇ n ⁇ 2. 9, 0.2 ⁇ k
  • the photomask according to the invention of claim 29 is the photomask according to claim 17,
  • the t, d, n and k forces are in the range of 60 ⁇ t ⁇ 80, 0 ⁇ d ⁇ 50, 0.5 ⁇ n ⁇ l.1, 2.2 ⁇ k ⁇ 3.0. It is.
  • the photomask according to the invention of claim 30 is the photomask according to claim 17, wherein the t, d, ⁇ and k force 80 ⁇ t ⁇ 100, 0 ⁇ d ⁇ 50, 0.5 ⁇ . ⁇ 1. 7, 0.8 ⁇ k ⁇ 3.0.
  • a photomask according to the invention of claim 31 is the photomask according to claim 17, wherein the t, d, ⁇ and k force 100 ⁇ t ⁇ 120, 0 ⁇ d ⁇ 50, 0.5 ⁇ n. ⁇ 2.3, 0.6 ⁇ k ⁇ 3.
  • a photomask according to the invention of claim 32 is the photomask according to claim 17, wherein the t, d, ⁇ and k force 180 ⁇ t ⁇ 200, 50 ⁇ d ⁇ 100, 0.5 ⁇ . ⁇ 1. 3, 1.2 ⁇ k ⁇
  • a photomask according to the invention of claim 33 is the photomask according to any one of claims 1 to 32, wherein the photomask force is a mask pattern for a semiconductor device having a half pitch of 60 nm or less. It is characterized by having.
  • a photomask according to the invention of claim 34 is characterized in that in the photomask according to any one of claims 1 to 33, the numerical aperture of the high NA lens is one or more. It is something.
  • FIG. 2 is a schematic top view of a pupil filter of a quadrupole azimuth (Azimuthal) polarized illumination used in the present invention.
  • the optical image contrast is changed when the refractive index, extinction coefficient, and bias of the space portion of the mask pattern are changed. It is a figure which shows the relationship.
  • the film thickness of the light-shielding film or translucent film of the photomask in the embodiment of the present invention is 140 nm
  • the optical image contrast is changed when the refractive index, extinction coefficient, and bias of the space portion of the mask pattern are changed. It is a figure which shows the relationship.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the photomask of the present invention.
  • the photomask of the present invention is a photomask having a mask pattern 12 made of a light-shielding film or a semi-transparent film on a transparent substrate 11, and using an ArF excimer laser as an exposure light source, and a high NA ratio.
  • This photomask is used for photolithography where immersion exposure is performed with quadrupole polarized illumination in a laser beam and the contrast of the optical image in the resist is at least greater than 0.580.
  • the thickness of the light-shielding film or translucent film of the photomask, the refractive index, the extinction coefficient, and the bias of the space portion of the mask pattern are optimized. This enhances the imaging performance of the mask and improves the contrast of the optical image in the resist.
  • the illumination conditions and evaluation conditions for exposure were set, and the best form of the photomask was determined using 3D lithography simulation.
  • the bias used in the present invention is defined with reference to FIG.
  • the bias dnm which is a correction value for the dimension of the space portion X of the mask pattern 12 made of a light-shielding film or a semi-transparent film on the transparent substrate 11, is defined as follows.
  • X represents a value that is four times the half pitch.
  • X when the value of bias d is +, X is the direction of spreading, and when the value of d is, it means the direction of narrowing X.
  • a half pitch with a half pitch of around 65 nm is used.
  • a mask pattern for a conductor device When a mask pattern for a conductor device is used, exposure can be performed using a lens with a small NA having a NA of less than 1 as the projection lens. Therefore, the photo of the present invention intended for exposure with a high NA lens.
  • the degree of influence of the mask is small. It is considered that the difference between the photomask according to the present invention and the photomask according to the conventional technique is not remarkable. Therefore, the present invention is preferably applied to a photomask having a mask pattern for semiconductor devices having a half pitch of 60 nm or less, including a half pitch of 45 nm that requires exposure with a high NA lens.
  • the illumination conditions for the photomask in a photolithography with a half pitch of 60 nm or less, an ArF excimer laser with an exposure wavelength of 193 nm is used, the numerical aperture (NA) of the projection lens is 1.3, and pure water is used. Immersion exposure was used.
  • NA the numerical aperture
  • the power to explain the case of using a high NA lens with NA 1.3
  • NA 1.3 if NA is a high NA lens of 1 or more.
  • the contrast improvement effect can be obtained in the same manner as described above. For example, the contrast improvement effect can be obtained even in immersion exposure using a high refractive index liquid.
  • FIG. 2 shows a schematic top view of the pupil filter used for quadrupole illumination.
  • the quadrupole pupil filter includes four translucent sections 21, and the four translucent sections 21 are fan-shaped symmetrical on the pupil filter diameter at a predetermined equidistant center force of the pupil filter.
  • the translucent part 21 is arranged at 0 ° and 90 ° with respect to the mask pattern so that the mask pattern can be transferred with high resolution so that the vertical and horizontal mask patterns can be transferred with high resolution.
  • the location is the light shield 22 (shaded area).
  • Fig. 2 the dimensions of the quadrupole pupil filter are shown as an example.
  • the pupil diameter is 1, a fan-shaped pupil with an outer diameter of 0.95, an inner diameter of 0.7, and an angle of 20 ° is shown.
  • the present invention is not limited to these dimensions based on the power shown.
  • quadrupole illumination is capable of resolving vertical and horizontal patterns at the same time, and is more general than dipole illumination. This is because it can be applied to typical mask pattern transfer. Also, as shown in Fig. 2, the amplitude direction of the electric field at a certain point is Azimuthal polarization illumination, which is 90 ° to the line connecting the center, is used to improve resolution.
  • the four translucent portions 21 of the quadrupole pupil have a fan-shaped force.
  • Other shapes such as a circle, a rectangle, and an ellipse can be used.
  • EM-Suite (trade name: manufactured by Panoramic Technology) was used as simulation software in order to estimate the transfer characteristics of the mask pattern in the photolithography.
  • the non-constant scattering coefficient model was used for the three-dimensional electromagnetic field simulation of the photomask by the FDTD method (also called the time domain difference method or the finite difference time domain method) using TEMPESTpr2 (EM-Suite option).
  • the simulation grid for electromagnetic field analysis in the mask is set to 2.5 nm in the mask thickness direction and 3. Onm in the pattern repeat direction on the mask dimensions, and an aerial in resist model is used for resolution performance evaluation. The contrast of the optical image inside was calculated.
  • the refractive index of the resist was 1.72.
  • the FDTD method calculates the difference between the Maxwell equation in time and space, and calculates the difference equation alternately for the magnetic field and electric field until the electromagnetic field in the region stabilizes. It is a method that can reproduce various phenomena such as.
  • a new photomask structure capable of obtaining a value exceeding the maximum value of the contrast of the optical image in the resist when using the conventional photomask is obtained. Asked.
  • the thickness of the light-shielding film or translucent film, the refractive index and extinction coefficient, and the bias of the space are set as factors that greatly affect the contrast, and the contrast of the optical image is 0.50. Find the range of values that exceed.
  • the photomask according to the first embodiment of the present invention is a photomask used for photolithography in which ArF excimer laser is used as an exposure light source and immersion exposure is performed with a high NA lens by quadrupole polarization illumination. It has a mask pattern made of a light-shielding film or a semi-transparent film on the substrate, and the use of the phase shift effect in the photolithography described above. This is a photomask in which the contrast of the optical image in the resist exceeds 0.580.
  • the thickness tn m, the refractive index n and the extinction coefficient k, the bias dnm of the space portion of the mask pattern, the photomask, and the film thickness tn m of the light shielding film or translucent film of the photomask in the first embodiment of the present invention Fig. 3 to Fig. 12 show the relationship with the contrast of the optical image in the lithography using the.
  • the horizontal axis indicates the refractive index of the light-shielding film or translucent film
  • the vertical axis indicates the extinction coefficient
  • the contour lines in each figure indicate the contrast of the optical image in the resist in lithography using a photomask ( Hereinafter, it is also referred to as c).
  • the contrast c is classified into a range of 0.580 or less, a range of more than 0.580 and less than or equal to 0.612, and a range of more than 0.612.
  • Fig. 3 (A) shows an example where the thickness of the light-shielding film or translucent film of the photomask is 20 nm, and the bias of the space part of the mask pattern is-lOOnm.
  • the refractive index n of the light-shielding film or translucent film is By using a photomask with 0.5 ⁇ n ⁇ 0.9 and extinction coefficient k in the range 2.8 ⁇ k ⁇ 3.0, an optical image with a contrast in the range of 0. 594-0. 606 It was shown that
  • the conditions for a photomask with a contrast exceeding 0.580 are as follows: 0 ⁇ t ⁇ 20, —100 ⁇ d ⁇ —50, 0.5 ⁇ n ⁇ 0.9, 2.8 ⁇ k ⁇ 3 A range of 0 was obtained.
  • Fig. 4 (A) and Fig. 4 (B) show examples when the thickness of the light-shielding film or translucent film of the photomask is 40 nm, and the bias of the space part of the mask pattern is -lOOnm and 50 nm.
  • the refractive index n of the light-shielding film or translucent film is set to 0.5.
  • the conditions of 20 ⁇ t ⁇ 40, ⁇ 100 ⁇ d ⁇ 0, 0.5 ⁇ n ⁇ 2.9, and 1.6 ⁇ k ⁇ 3.0 were obtained as conditions for photomasks with contrast exceeding 0.580.
  • Figure 5 (A), Figure 5 (B), and Figure 5 (C) show the film thickness of the photomask light-shielding film or semi-transparent film is 60 nm, and the bias of the mask pattern space is 1 100 nm, 1 50 nm, and 0. An example of the case is shown. From Fig. 5 (A), Fig. 5 (B), Fig. 5 (C), Fig. 4 (A), and Fig.
  • the refractive index n of the light-shielding film or translucent film is 0.5 ⁇ n ⁇ 2.9, extinction It was shown that an optical image with a contrast in the range of 0.581 to 0.882 can be obtained by using a photomask with a coefficient k in the range of 1.0 ⁇ k ⁇ 3.0.
  • the conditions of 40 ⁇ t ⁇ 60, ⁇ 100 ⁇ d ⁇ 0, 0.5 ⁇ n ⁇ 2.9, 1.0 ⁇ k ⁇ 3.0 were obtained as conditions for photomasks with contrast exceeding 0.580.
  • Fig. 6 (A) and Fig. 6 (B) show examples when the thickness of the light-shielding film or translucent film of the photomask is 80 nm and the bias of the space part of the mask pattern is -lOOnm and 50 nm.
  • the refractive index n of the light-shielding film or translucent film is 0.5 ⁇ n ⁇ 2.9, and the extinction coefficient k is 0.6 ⁇ k. It was shown that an optical image in the range of contrast power ⁇ ). 581-0.831 can be obtained by using a photomask in the range of ⁇ 3.0.
  • the conditions for photomasks with contrast exceeding 0.580 are as follows: 80 ⁇ t ⁇ 160, —100 ⁇ d ⁇ —50, 0.5.5 ⁇ n ⁇ 2. 9, 0.4. ⁇ K ⁇ 3 A range of 0 was obtained.
  • Fig. 11 (A), Fig. 12 (A), Fig. 11 (B), and Fig. 12 (B) show the respective film thicknesses when the thickness of the light-shielding film or translucent film of the photomask is 180 nm and 200 nm.
  • the bias of the space part of the mask pattern at -lOOnm and 50nm is shown.
  • the refractive index n of the light-shielding film or translucent film is calculated.
  • the contrast is in the range of 0.581-0.987. An image was shown to be obtained.
  • Fig. 6 (C), Fig. 7 (C), and Fig. 8 (C) show the bias of the space part of the mask pattern when the thickness of the light-shielding film or translucent film of the photomask is 80 ⁇ m, 100 nm, and 120 nm.
  • An example of 0 is shown.
  • Fig. 6 (B), Fig. 7 (B), Fig. 8 (B) and Fig. 5 (B), Fig. 5 (C), Fig. 6 (C), Fig. 7 (C), Fig. 8 (C) By using a photomask with the refractive index n of the film or translucent film of 0.5 ⁇ n ⁇ 2. 9 and extinction coefficient k of 0.4 ⁇ k ⁇ 3.0, the contrast is 0. It was shown that an optical image in the range of 581-0.
  • the conditions for photomasks with contrast exceeding 0.580 are as follows: 60 ⁇ t ⁇ 120, —50 ⁇ d ⁇ 0, 0.5 ⁇ n ⁇ 2.9, 0.4 ⁇ k ⁇ 3. A range of 0 was obtained.
  • Fig. 9 (C), Fig. 10 (C) and Fig. 10 (D) show the case where the photomask shading film or semi-transparent film thickness is 140nm and 160nm and the mask pattern space area bias is 0. And when the thickness of the light-shielding film or translucent film of the photomask is 160 nm In this example, the bias of the space portion of the mask pattern is 50. From Fig. 8 (B), Fig. 8 (C), Fig. 9 (B), Fig. 9 (C), Fig. 10 (B), Fig. 10 (C) and Fig.
  • the light-shielding film or translucent film Using a photomask with a refractive index n in the range of 0.5 ⁇ n ⁇ 2.9 and an extinction coefficient k in the range of 0.2 ⁇ k ⁇ 3.0 shows that an optical image with a contrast in the range of 0.581-0.941 can be obtained. It was.
  • the conditions of 120 ⁇ t ⁇ 160, ⁇ 50 ⁇ d ⁇ 50, 0.5 ⁇ n ⁇ 2.9, and 0.2 ⁇ k ⁇ 3.0 were obtained as conditions for photomasks with contrast exceeding 0.580.
  • Figures 11 (C), 12 (C), 11 (D), and 12 (D) show the respective film thicknesses when the light-shielding film or translucent film of the photomask is 180 nm and 200 nm.
  • An example of the bias force SO and 50nm in the space part of the mask pattern is shown.
  • the contrast is 0.581 to 0.972. It was shown that an optical image in the range of can be obtained.
  • the conditions of 160 ⁇ t ⁇ 200, ⁇ 50 ⁇ d ⁇ 50, 0.5 ⁇ n ⁇ 2.9, and 0.0 ⁇ k ⁇ 3.0 were obtained as conditions for photomasks with contrast exceeding 0.580.
  • the contrast can be improved by using a photomask with the refractive index n of the light-shielding film or translucent film in the range of 0.5 ⁇ ⁇ 1.3 and extinction coefficient k in the range of 2.2 ⁇ k ⁇ 3.0. It was shown that an optical image in the range of 0.581 to 0.607 can be obtained.
  • the conditions of 40 ⁇ t ⁇ 60, 0 ⁇ d ⁇ 50, 0.5 ⁇ ⁇ 1.3, and 2.2 ⁇ k ⁇ 3.0 were obtained as conditions for photomasks with contrast exceeding 0.580.
  • the photomask conditions with a contrast exceeding 0.580 are:
  • the ranges ⁇ t ⁇ 80, 0 ⁇ d ⁇ 50, 0.5 ⁇ n ⁇ 2.5, 0.4 ⁇ k ⁇ 3.0 were obtained.
  • the refractive index n of the light-shielding film or translucent film is in the range of 0.5 ⁇ n ⁇ 2.9 and the extinction coefficient k is in the range of 0.4 ⁇ k ⁇ 3.0. It was shown that an optical image with a contrast in the range of 0.581-0.716 can be obtained by using a photomask.
  • the contrast can be reduced to 0.583 ⁇ by using a photomask with the refractive index n of the light-shielding film or translucent film in the range of 0.5 ⁇ n ⁇ 0.7 and the extinction coefficient k in the range of 2.2 ⁇ k ⁇ 2.8. It was shown that an optical image in the range of 0.596 can be obtained.
  • the conditions of 140 ⁇ t ⁇ 160, 50 ⁇ d ⁇ 100, 0.5 ⁇ n ⁇ 0.7, and 2.2 ⁇ k ⁇ 2.8 were obtained as conditions for photomasks with contrast exceeding 0.580.
  • the conditions for photomasks with contrast exceeding 0.580 are as follows: 160 ⁇ t ⁇ 180, 50 ⁇ d ⁇ 100, 0.5 ⁇ ⁇ 1.5, 1.2 ⁇ k ⁇ 2.8.
  • the conditions for the photomask with a contrast exceeding 0.580 are 180 ⁇ t ⁇ 200, 50 ⁇ d ⁇ 100, 0.5 ⁇ n ⁇ 2.1, and 0.0 ⁇ k ⁇ 2.8.
  • the photomask according to the second embodiment of the present invention is a photomask used for photolithography in which ArF excimer laser is used as an exposure light source and immersion exposure is performed by quadrupole polarized illumination with a high NA lens.
  • the horizontal axis represents the refractive index of the light-shielding film or translucent film
  • the vertical axis represents the extinction coefficient
  • the contour lines in each figure represent the contrast of the optical image in the resist in lithography using a photomask.
  • the contrast c is classified into a range of 0.580 or less, a range of more than 0.580 and less than or equal to 0.612, and a range of more than 0.612.
  • the conditions for a photomask with a contrast exceeding 0.612 are as follows: 20 ⁇ t ⁇ 40, —100 ⁇ d ⁇ —50, 0.5 ⁇ ⁇ 1.9, 1.8 ⁇ k ⁇ 3 A range of 0 was obtained.
  • Figure 4 (B) shows that an optical image with a contrast in the range of 0.614 to 0.685 can be obtained.
  • the conditions of 40 ⁇ t ⁇ 60, ⁇ 50 ⁇ d ⁇ 0, 0.5 ⁇ n ⁇ 2.3, and 1.2 ⁇ k ⁇ 3.0 were obtained as conditions for photomasks with contrast exceeding 0.612.
  • the conditions of 140 ⁇ t ⁇ 200, ⁇ 50 ⁇ d ⁇ 50, 0.5 ⁇ n ⁇ 2.9, and 0.2 ⁇ k ⁇ 3.0 were obtained as conditions for photomasks with contrast exceeding 0.612.
  • the conditions of the photomask with contrast exceeding 0.612 are as follows: 80 ⁇ t ⁇ 100, 0 ⁇ d ⁇ 50, 0.5 ⁇ ⁇ 1.7, 0.8 ⁇ k ⁇ 3.0 Got a range of.
  • the conditions for the photomask with a contrast exceeding 0.612 are as follows: 100 ⁇ t ⁇ 120, 0 ⁇ d ⁇ 50, 0.5 ⁇ n ⁇ 2.3, 0.6 ⁇ k ⁇ 3.0. Got a range of.
  • the conditions of the photomask with contrast exceeding 0.612 are as follows: 180 ⁇ t ⁇ 200, 50 ⁇ d ⁇ 100, 0.5 ⁇ ⁇ 1.3, 1.2 ⁇ k ⁇ 2.6. Got a range of.

Landscapes

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Description

明 細 書
フォトマスク
技術分野
[0001] 本発明は、半導体素子のパターン形成に用いられるフォトリソグラフィ技術、特に、 高 NA露光装置を使用し、露光波長とほぼ同程度のサイズのマスクパターンをウェハ 上に縮小転写するウェハ上のハーフピッチ (本明細書において、ハーフピッチは全て ウェハ上の寸法にて表記する。 ) 60nm以下の最先端のフォトリソグラフィ技術に用い られるフォトマスクに関する。
背景技術
[0002] ハーフピッチ 65nmから 45nmへと進展する半導体素子の高集積化'超微細化を 実現するために、フォトリソグラフィにおいては、露光装置での高解像技術として、投 影レンズの開口数を高くした高 NAィ匕技術、投影レンズと露光対象の間に高屈折率 媒体を介在させて露光を行なう液浸露光技術、変形照明搭載露光技術などの開発 が急速に進められている。
一方、フォトリソグラフィに用いられるフォトマスク（レチクルとも称する。 )における解 像度向上策としては、光を通過させる部分と遮光する部分で構成された従来のバイ ナリマスクの微細化、高精度化とともに、光の干渉を利用した位相シフト効果により解 像度向上を図るレベンソン型 (渋谷'レベンソン型とも称する。）位相シフトマスク、光 を透過させる部分と半透過させる部分で構成されたノヽーフトーン型位相シフトマスク 、クロムなどの遮光層を設けな 、クロムレス型位相シフトマスクなどの位相シフトマスク の開発、実用化が進行している。
[0003] フォトリソグラフィ技術にお!ヽては、投影露光装置で転写できる最小の寸法 (解像度 )は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系のレンズの開口数 (NA)に反比 例するため、半導体素子の微細化への要求に伴い、露光光の短波長化及び投影光 学系の高 NAィ匕が進んでいるが、短波長化及び高 NAィ匕だけでこの要求を満足する には限界となっている。
[0004] そこで解像度を上げるために、プロセス定数 kl (kl =解像線幅 X投影光学系の開 口数 z露光光の波長）の値を小さくすることによって微細化を図る超解像技術が近 年提案されている。このような超解像技術として、露光光学系の特性に応じてマスク パターンに補助パターンや線幅オフセットを与えてマスクパターンを最適化する方法 、あるいは変形照明法 (斜入射照明法とも称する。）と呼ばれる方法等がある。変形照 明法には、通常、瞳フィルタを用いた輪帯照明、二重極 (二極、 2点、またはダイポー ルとも称する。）照明および四重極（四極、 4点またはクオ一ドラポールとも称する。 ) 照明等が用いられている。
[0005] また、フォトマスクを使用してパターンを転写するフォトリソグラフィ技術においては、 ノ ターンをウェハ上に良好に結像するための所定の偏光状態があることも知られてい る。
[0006] 上記のように、ハーフピッチ 60nm以下のフォトリソグラフィでは、 ArFエキシマレー ザを露光光源とし、高 NAレンズで液浸露光するフォトリソグラフィ技術が有望視され ているが、同じプロセス定数 klであっても、高 NA光学系による「ベクトル効果」と呼ば れる偏光依存性が顕著になる問題のために、結像性能が劣化してウェハ上のフォト レジスト内（以下、レジスト内と記す)での光学像のコントラストが低下してしまい、ゥェ ハ上のフォトレジストの微細パターンが解像しな ヽと 、う問題が生じて!/、る（例えば、 特許文献 1参照。）。
[0007] 例えば、従来のバイナリマスクやハーフトーン型位相シフトマスクの光学像のコント ラストとマスクパターンのスペース部の補正値であるバイアス (後段で説明する）との 関係を図 13に示す。図 13に示されるように、光学像のコントラストは、従来のハーフト ーン型位相シフトマスク (破線 HTで示す。）では最大 0. 580の値であり、従来のバイ ナリマスク（実線 BIMで示す。）では最大 0. 612の値であった。
[0008] 上記の高 NAィ匕によるレジスト内での光学像のコントラスト低下の問題に対処するた めに、フォトマスクにおいては、フォトマスク材料やフォトマスク'パターン（以後、マス クパターンと記す)の断面形状などの立体構造を変更する方法などが考えられている しかしながら、ハーフピッチ 60nm以下のフォトリソグラフィにおいては、レジスト内で の光学像のコントラストに関係する種々のパラメータが複雑に関係し、また超微細パ ターンゆえに実験での実証も困難であり、コントラスト向上効果が大きいフォトマスク のパラメータおよびそれに基づくフォトマスク構造を容易に見出すことができな 、と ヽ う問題がある。
特許文献 1：特開 2004— 111678号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、ハーフピッチ 60 nm以下のフォトリソグラフィにおいて、フォトマスクの持つ結像性能を向上させ、光学 像のコントラストが向上した良好な微細画像をウェハ上に形成するために好適なフォ トマスクを提供するものである。
課題を解決するための手段
[0010] 本発明者は、本発明のフォトマスクが対象とするハーフピッチ 60nm以下のフォトリ ソグラフィでは、例えば、四重極照明のそれぞれの開口部からの照明光について、投 影光学系の瞳を通過してウェハに到達するフォトマスクの回折光強度のバランスを最 適化することで、コントラストが高 、光学像をウェハ上にて得ることができるものと考え 、フォトマスクとして実現可能な範囲において、透明基板上に遮光膜または半透明膜 よりなるマスクパターンを有するフォトマスクにおいて、遮光膜または半透明膜の膜厚 、屈折率、消衰係数およびマスクパターンのスペース部のバイアスを変化させ、光学 像のコントラストが高い条件を見出し、本発明を完成させたものである。
[0011] 上記の課題を解決するために、請求項 1の発明に係るフォトマスクは、 ArFエキシ マレーザを露光光源とし、高 NAレンズで四重極偏光照明により液浸露光するフォトリ ソグラフィに用いられるフォトマスクにおいて、該フォトマスクが透明基板上に遮光膜 または半透明膜よりなるマスクパターンを有するフォトマスクであって、前記遮光膜ま たは半透明膜の膜厚を tnm、屈折率を n、消衰係数を k、前記マスクパターンのスぺ ース部のバイアスを dnmとしたとき、 t、 d、 nおよび kを調整し、前記フォトマスクを前記 フォトリソグラフィに用いたときの光学像のコントラストが 0. 580を超える値であることを 特徴とするものである。
[0012] 請求項 2の発明に係るフォトマスクは、請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、前 記 t、 d、 nおよび k力 0<t≤20、— 100≤d<— 50、 0. 5≤n< 0. 9、 2. 8<k≤3
. 0の範囲であることを特徴とするものである。
[0013] 請求項 3の発明に係るフォトマスクは、請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、前 記 t、 d、 ηおよび k力 20<t≤40、— 100≤d< 0、 0. 5≤n< 2. 9、 1. 6<k≤3. 0 の範囲であることを特徴とするものである。
[0014] 請求項 4の発明に係るフォトマスクは、請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、前 記 t、 d、 ηおよび k力 40<t≤60、— 100≤d< 0、 0. 5≤n≤2. 9、 1. 0<k≤3. 0 の範囲であることを特徴とするものである。
[0015] 請求項 5の発明に係るフォトマスクは、請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、前 記 t、 d、 ηおよび k力 60<t≤80、— 100≤d<— 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 6<k≤
3. 0の範囲であることを特徴とするものである。
[0016] 請求項 6の発明に係るフォトマスクは、請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、前 記 t、 d、 ηおよび k力 80<t≤160、— 100≤d<— 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 4<k
≤3. 0の範囲であることを特徴とするものである。
[0017] 請求項 7の発明に係るフォトマスクは、請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、前 記 t、 d、 ηおよび k力 160<t≤200、— 100≤d<— 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 2<k
≤3. 0の範囲であることを特徴とするものである。
[0018] 請求項 8の発明に係るフォトマスクは、請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、前 記 t、 d、 ηおよび k力 60<t≤120、— 50≤d< 0、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 4<k≤3. 0 の範囲であることを特徴とするものである。
[0019] 請求項 9の発明に係るフォトマスクは、請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、前 記 t、 d、 nおよび k力 120<t≤160、— 50≤d< 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 2<k≤3
. 0の範囲であることを特徴とするものである。
[0020] 請求項 10の発明に係るフォトマスクは、請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、前 記 t、 d、 ηおよび k力 160<t≤200、— 50≤d< 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 0<k≤3
. 0の範囲であることを特徴とするものである。
[0021] 請求項 11の発明に係るフォトマスクは、請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、前 記 t、 d、 ηおよび k力 40<t≤60、 0≤d< 50、 0. 5≤η< 1. 3、 2. 2<k≤3. 0の 範囲であることを特徴とするものである。
[0022] 請求項 12の発明に係るフォトマスクは、請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、前 記 t、 d、 ηおよび k力 60<t≤80、 0≤d< 50、 0. 5≤n< 2. 5、 0. 4<k≤3. 0の 範囲であることを特徴とするものである。
[0023] 請求項 13の発明に係るフォトマスクは、請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、前 記 t、 d、 ηおよび k力 80<t≤120、 0≤d< 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 4<k≤3. 0の 範囲であることを特徴とするものである。
[0024] 請求項 14の発明に係るフォトマスクは、請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、前 記 t、 d、 ηおよび k力 140<t≤160、 50≤d< 100、 0. 5≤n< 0. 7、 2. 2<k< 2.
8の範囲であることを特徴とするものである。
[0025] 請求項 15の発明に係るフォトマスクは、請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、前 記 t、 d、 nおよび k力 160<t≤180、 50≤d< 100、 0. 5≤η< 1. 5、 1. 2<k< 2.
8の範囲であることを特徴とするものである。
[0026] 請求項 16の発明に係るフォトマスクは、請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、前 記 t、 d、 ηおよび k力 180<t≤200、 50≤d< 100、 0. 5≤n< 2. 1、 0. 0<k< 2.
8の範囲であることを特徴とするものである。
[0027] 請求項 17の発明に係るフォトマスクは、請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、前 記フォトマスクが位相シフト効果を使わな 、場合であって、前記遮光膜または半透明 膜の膜厚を tnm、屈折率を n、消衰係数を k、前記マスクパターンのスペース部のバ ィァスを dnmとしたとき、 t、 d、 nおよび kを調整し、前記フォトマスクを前記フォトリソグ ラフィに用いたときの光学像のコントラストが 0. 612を超える値であることを特徴とする ものである。
[0028] 請求項 18の発明に係るフォトマスクは、請求項 17に記載のフォトマスクにおいて、 前記 t、 d、 ηおよび k力 20<t≤40、— 100≤d<— 50、 0. 5≤η< 1. 9、 1. 8<k
≤3. 0の範囲であることを特徴とするものである。
[0029] 請求項 19の発明に係るフォトマスクは、請求項 17に記載のフォトマスクにおいて、 前記 t、 d、 ηおよび k力 40<t≤60、— 100≤d<— 50、 0. 5≤n< 2. 3、 1. 0く k
≤3. 0の範囲であることを特徴とするものである。 [0030] 請求項 20の発明に係るフォトマスクは、請求項 17に記載のフォトマスクにおいて、 前記 t、 d、 ηおよび k力 60<t≤80、— 100≤d< 0、 0. 5≤n< 2. 9、 0. 6<k≤3
. 0の範囲であることを特徴とするものである。
[0031] 請求項 21の発明に係るフォトマスクは、請求項 17に記載のフォトマスクにおいて、 前記 t、 d、 nおよび k力 80<t≤100、— 100≤d< 0、 0. 5≤n< 2. 9、 0. 4<k≤
3. 0の範囲であることを特徴とするものである。
[0032] 請求項 22の発明に係るフォトマスクは、請求項 17に記載のフォトマスクにおいて、 前記 t、 d、 ηおよび k力 100<t≤120、— 100≤d< 0、 0. 5≤n< 2. 7、 0. 4<k
≤3. 0の範囲であることを特徴とするものである。
[0033] 請求項 23の発明に係るフォトマスクは、請求項 17に記載のフォトマスクにおいて、 前記 t、 d、 ηおよび k力 120<t≤140、— 100≤d< 50、 0. 5≤n< 2. 9、 0. 4<k
≤3. 0の範囲であることを特徴とするものである。
[0034] 請求項 24の発明に係るフォトマスクは、請求項 17に記載のフォトマスクにおいて、 前記 t、 d、 nおよび k力 140<t≤180、— 100≤d<— 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 4
<k≤3. 0の範囲であることを特徴とするものである。
[0035] 請求項 25の発明に係るフォトマスクは、請求項 17に記載のフォトマスクにおいて、 前記 t、 d、 ηおよび k力 180<t≤200、— 100≤d<— 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 2
<k≤3. 0の範囲であることを特徴とするものである。
[0036] 請求項 26の発明に係るフォトマスクは、請求項 17に記載のフォトマスクにおいて、 前記 t、 d、 nおよび k力 20<t≤40、— 50≤d< 0、 0. 5≤η< 1. 1、 1. 8<k≤3.
0の範囲であることを特徴とするものである。
[0037] 請求項 27の発明に係るフォトマスクは、請求項 17に記載のフォトマスクにおいて、 前記 t、 d、 nおよび k力 40<t≤60、— 50≤d< 0、 0. 5≤n< 2. 3、 1. 2<k≤3.
0の範囲であることを特徴とするものである。
[0038] 請求項 28の発明に係るフォトマスクは、請求項 17に記載のフォトマスクにおいて、 前記 t、 d、 ηおよび k力 140<t≤200、— 50≤d< 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 2<k
≤3. 0の範囲であることを特徴とするものである。
[0039] 請求項 29の発明に係るフォトマスクは、請求項 17に記載のフォトマスクにおいて、 前記 t、 d、 nおよび k力 60<t≤80、 0≤d< 50、 0. 5≤n< l. 1、 2. 2<k≤3. 0 の範囲であることを特徴とするものである。
[0040] 請求項 30の発明に係るフォトマスクは、請求項 17に記載のフォトマスクにおいて、 前記 t、 d、 ηおよび k力 80<t≤100、 0≤d< 50、 0. 5≤η< 1. 7、 0. 8<k≤3. 0 の範囲であることを特徴とするものである。
[0041] 請求項 31の発明に係るフォトマスクは、請求項 17に記載のフォトマスクにおいて、 前記 t、 d、 ηおよび k力 100<t≤120、 0≤d< 50、 0. 5≤n< 2. 3、 0. 6<k≤3.
0の範囲であることを特徴とするものである。
[0042] 請求項 32の発明に係るフォトマスクは、請求項 17に記載のフォトマスクにおいて、 前記 t、 d、 ηおよび k力 180<t≤200、 50≤d< 100、 0. 5≤η< 1. 3、 1. 2<k<
2. 6の範囲であることを特徴とするものである。
[0043] 請求項 33の発明に係るフォトマスクは、請求項 1〜請求項 32のいずれか 1項に記 載のフォトマスクにおいて、前記フォトマスク力 ハーフピッチ 60nm以下の半導体デ バイス用のマスクパターンを有することを特徴とするものである。
[0044] 請求項 34の発明に係るフォトマスクは、請求項 1〜請求項 33のいずれか 1項に記 載のフォトマスクにおいて、前記高 NAレンズの開口数が 1以上であることを特徴とす るものである。
発明の効果
[0045] 本発明のフォトマスクは、 ArFエキシマレーザを露光光源とし、高 NAレンズで四重 極偏光照明により液浸露光するハーフピッチ 60nm以下のフォトリソグラフィにおいて 、フォトマスクの持つ結像性能を向上させ、レジスト内での光学像のコントラストが向 上した良好な微細画像をウェハ上に形成することが可能となる。
図面の簡単な説明
[0046] [図 1]本発明のフォトマスクの一例を示す断面模式図である。
[図 2]本発明で用いた四重極方位角（Azimuthal)偏光照明の瞳フィルタの上面模 式図である。
[図 3]本発明の実施形態におけるフォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚が 20η mnのとき、屈折率と消衰係数、マスクパターンのスペース部のバイアスを変えた場合 、光学像のコントラストとの関係を示す図である。
圆 4]本発明の実施形態におけるフォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚力 Οη mnのとき、屈折率と消衰係数、マスクパターンのスペース部のバイアスを変えた場合 、光学像のコントラストとの関係を示す図である。
圆 5]本発明の実施形態におけるフォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚が 60η mnのとき、屈折率と消衰係数、マスクパターンのスペース部のバイアスを変えた場合 、光学像のコントラストとの関係を示す図である。
圆 6]本発明の実施形態におけるフォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚が 80η mnのとき、屈折率と消衰係数、マスクパターンのスペース部のバイアスを変えた場合 、光学像のコントラストとの関係を示す図である。
圆 7]本発明の実施形態におけるフォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚が 100 nmnのとき、屈折率と消衰係数、マスクパターンのスペース部のバイアスを変えた場 合、光学像のコントラストとの関係を示す図である。
圆 8]本発明の実施形態におけるフォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚が 120 nmのとき、屈折率と消衰係数、マスクパターンのスペース部のバイアスを変えた場合 、光学像のコントラストとの関係を示す図である。
圆 9]本発明の実施形態におけるフォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚が 140 nmのとき、屈折率と消衰係数、マスクパターンのスペース部のバイアスを変えた場合 、光学像のコントラストとの関係を示す図である。
圆 10]本発明の実施形態におけるフォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚が 16 Onmのとき、屈折率と消衰係数、マスクパターンのスペース部のバイアスを変えた場 合、光学像のコントラストとの関係を示す図である。
圆 11]本発明の実施形態におけるフォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚が 18 Onmのとき、屈折率と消衰係数、マスクパターンのスペース部のバイアスを変えた場 合、光学像のコントラストとの関係を示す図である。
圆 12]本発明の実施形態におけるフォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚が 20 Onmのとき、屈折率と消衰係数、マスクパターンのスペース部のバイアスを変えた場 合、光学像のコントラストとの関係を示す図である。 [図 13]従来のバイナリマスクの遮光膜およびノヽーフトーンマスクの半透明膜のバイァ スとレジスト内での光学像のコントラストとの関係を示す図である。
符号の説明
[0047] 11 透明基板
12 遮光膜または半透明膜よりなるマスクパターン
21 透光部
22 遮光部
発明を実施するための最良の形態
[0048] 以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明す る。
図 1は、本発明のフォトマスクの一例を示す断面模式図である。図 1に示すように、 本発明のフォトマスクは、透明基板 11上に遮光膜または半透明膜よりなるマスクバタ ーン 12を有するフォトマスクであって、 ArFエキシマレーザを露光光源とし、高 NAレ ンズで四重極偏光照明により液浸露光するフォトリソグラフィに用いられ、レジスト内 での光学像のコントラストが少なくとも 0. 580を超える値を示すフォトマスクである。
[0049] 本発明にお 、ては、フォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚と、屈折率と、消 衰係数と、さらにマスクパターンのスペース部のバイアスを最適化することにより、フォ トマスクの有する結像性能を高め、レジスト内での光学像のコントラストの向上を図る ものである。そのために、露光における照明条件と評価条件を設定し、三次元リソグ ラフイシミュレーシヨンを使用してフォトマスクの最良の形態を求めた。
[0050] 次に、本発明で用いるバイアスについて、図 1を例にして定義する。透明基板 11上 の遮光膜または半透明膜からなるマスクパターン 12のスペース部 Xの寸法の補正値 であるバイアス dnmは、下記のように定義する。
バイアス（d) = 2 X a
図 1において、マスクは 4倍体のレチクルであるので、 Xはハーフピッチの 4倍の数値 を示す。図 1において、バイアス dの値が +の場合は Xが広がる方向であり、 dの値が の場合は Xが狭くなる方向を意味する。
[0051] 本発明のフォトマスクのマスクパターンの寸法として、ハーフピッチ 65nm前後の半 導体デバイス用のマスクパターンを用いた場合には、投影レンズに NAが 1未満の N Aの小さいレンズを用いて露光を行うことが可能なので、高 NAレンズによる露光を対 象にした本発明のフォトマスクの影響度合いは小さぐ本発明によるフォトマスクと従 来技術によるフォトマスクとの差は顕著ではないと考えられる。したがって、本発明は 高 NAレンズによる露光が必要なハーフピッチ 45nmを含めて、ハーフピッチ 60nm 以下の半導体デバイス用のマスクパターンを有するフォトマスクに適用するのが好ま しい。
[0052] (リソグラフィ条件）
フォトマスクの照明条件として、本発明では、ハーフピッチ 60nm以下のフォトリソグ ラフィにおいて、露光波長 193nmの ArFエキシマレーザを用い、投影レンズの開口 数 (NA)を 1. 3とし、純水を用いた液浸露光を用いた。ただし、実施形態の一例とし て NA= 1. 3の高 NAレンズを用いた場合について説明する力 本発明のフォトマス クにおいては、 NAが 1以上の高 NAレンズであれば NA= 1. 3と同様にコントラスト 向上効果が得られるものであり、例えば高屈折率液体を用いた液浸露光にぉ ヽても コントラスト向上効果が得られる。
[0053] 本発明のフォトマスクを用いる場合、照明系としては、図 2に示すような四重極方位 角（Azimuthal)偏光照明を設定した。図 2に四重極照明に用いた瞳フィルタの上面 模式図を示す。図 2に示すように、四重極瞳フィルタは 4つの透光部 21を備え、 4つ の透光部 21は、瞳フィルタの中心力 所定の等距離に瞳フィルタの直径上に対称の 扇状形状をなし、縦'横のマスクパターンを高解像で転写し得るように、マスクパター ンに対し透光部 21が 0度、 90度の配置をとり、この 4つの透光部 21以外の箇所は遮 光部 22 (斜線部分）として 、る。
図 2では、一例として四重極瞳フィルタの寸法を記載しており、瞳径を 1とした時に 開口部の外径 0. 95、内径 0. 7、角度： 20° の扇状形状の瞳を示す力 もとより本発 明はこれらの寸法に限定されるわけではない。
[0054] 図 2に示すような、四重極照明を用いたのは、四重極照明は、縦'横のパターンが 同時に解像でき、二重極照明に比べて普遍性が高くて一般的なマスクパターン転写 に適用できるからである。また、図 2に示すように、ある点での電場の振幅方向が瞳の 中心と結ぶ線分と 90° の方向にある、方位角（Azimuthal)偏光照明とし、解像力の 向上を図っている。
図 2では、四重極瞳の 4つの透光部 21は扇型の形状をしている力 他の形状、例え ば、円形、矩形、楕円形等とすることもできる。
[0055] (評価方法）
フォトマスクの評価方法として、本発明においては、上記のフォトリソグラフィにおけ るマスクパターンの転写特性を見積もるために、シミュレーション ·ソフトウェアとして E M— Suite (商品名： Panoramic Technology社製）を用いた。また、フォトマスクの 三次元電磁界シミュレーションには TEMPESTpr2 (EM— Suiteオプション）による FDTD法 (時間領域差分法、有限差分時間領域法とも称する。）で、 Non-consta nt scattering coefficientモデルを用いた。マスク中の電磁場解析のシミュレ一 シヨングリッドは、マスク寸法上でマスクの厚さ方向に 2. 5nm、パターン繰り返し方向 に 3. Onmとし、解像性能評価には Aerial in Resistモデルを使用し、レジスト内で の光学像のコントラストを求めた。また、レジストの屈折率は 1. 72とした。 FDTD法は 、 Maxwell方程式を時間と空間について差分ィ匕し、その差分方程式を領域内の電 磁場が安定するまで、磁界と電界について交互に計算する方法で、高精度で、フォト マスク構造による影響などの各種現象の再現が可能な方法である。
[0056] 本発明においては、上記のシミュレーションを用いることにより、従来のフォトマスク を用いた場合のレジスト内での光学像のコントラストの最大値を超える値を得ることが 可能な新しいフォトマスク構造を求めた。フォトマスク構造としては、コントラストに大き な影響を与える要素として、遮光膜または半透明膜の膜厚、屈折率と消衰係数、ス ペース部のバイアスを設定し、光学像のコントラストが 0. 580を超える値の範囲を求 める。
[0057] (第 1の実施形態）
本発明の第 1の実施形態のフォトマスクは、 ArFエキシマレーザを露光光源とし、高 NAレンズで四重極偏光照明により液浸露光するフォトリソグラフィに用いられるフォト マスクにおいて、上記のフォトマスクが透明基板上に遮光膜または半透明膜よりなる マスクパターンを有し、上記のフォトリソグラフィにおいて位相シフト効果の使用の有 無に係らない場合であって、レジスト内での光学像のコントラストが 0. 580を超えるフ オトマスクである。
[0058] 本発明の第 1の実施形態におけるフォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚 tn mと、屈折率 nおよび消衰係数 kと、マスクパターンのスペース部のバイアス dnmと、 フォトマスクを用いたリソグラフィにおける光学像のコントラストとの関係を図 3〜図 12 に示す。
図 3〜図 12において、横軸は遮光膜または半透明膜の屈折率、縦軸は消衰係数 を示し、各図の等高線はフォトマスクを用いたリソグラフィにおけるレジスト内での光学 像のコントラスト（以後、 cとも記す。）を示す。図 3〜図 12において、コントラスト cは、 0 . 580以下の範囲と、 0. 580を超えて 0. 612以下の範囲と、 0. 612を超えた範囲に 分類してある。また、図 3〜図 12において、（A)、（B)、（C)および (D)は、それぞれ の膜厚におけるマスクパターンのスペース部のバイアス dであり、 (A)は d=— 100η m、（B)は d=— 50nm、（C)は d=0nm、（D)は d= 50nmの場合を例示している。
[0059] 以下、フォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚 tを 20nm〜200nmまで 20nm ごとに増加させ、バイアスを変えた場合、レジスト内での光学像のコントラストが 0. 58 0を超えるフォトマスクの条件について説明する。
[0060] (実施例 1)
図 3 (A)は、フォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚が 20nm、マスクパターン のスペース部のバイアスが— lOOnmの場合の例を示し、遮光膜または半透明膜の 屈折率 nを 0. 5≤n< 0. 9、消衰係数 kを 2. 8<k≤3. 0の範囲にとったフォトマスク を用いることにより、コントラストが 0. 594-0. 606の範囲の光学像が得られることが 示された。
本実施例においては、コントラストが 0. 580を超えるフォトマスクの条件として、 0<t ≤20、— 100≤d<— 50、 0. 5≤n< 0. 9、 2. 8<k≤3. 0の範囲を得た。
[0061] (実施例 2)
図 4 (A)および図 4 (B)は、フォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚が 40nm、 マスクパターンのスペース部のバイアスがー lOOnmおよび 50nmの場合の例を示 す。図 4 (A)、図 4 (B)および図 3 (A)から、遮光膜または半透明膜の屈折率 nを 0. 5 ≤n<2.9、消衰係数 kを 1.6<k≤3.0の範囲にとったフォトマスクを用いることによ り、コントラストが 0.581-0.860の範囲の光学像が得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0.580を超えるフォトマスクの条件として、 20 <t≤40、— 100≤d<0、0.5≤n<2.9、 1.6<k≤3.0の範囲を得た。
[0062] (実施例 3)
図 5 (A)、図 5 (B)および図 5 (C)は、フォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚 力 60nm、マスクパターンのスペース部のバイアスが一 100nm、 一 50nmおよび 0の 場合の例を示す。図 5(A)、図 5(B)、図 5(C)および図 4(A)、図 4(B)から、遮光膜 または半透明膜の屈折率 nを 0.5≤n≤2.9、消衰係数 kを 1.0<k≤3.0の範囲に とったフォトマスクを用いることにより、コントラストが 0.581〜0.882の範囲の光学像 が得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0.580を超えるフォトマスクの条件として、 40 <t≤60、— 100≤d<0、0.5≤n≤2.9、 1.0<k≤3.0の範囲を得た。
[0063] (実施例 4)
図 6 (A)および図 6 (B)は、フォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚が 80nm、 マスクパターンのスペース部のバイアスがー lOOnmおよび 50nmの場合の例を示 す。図 6(A)、図 6(B)および図 5(A)、図 5(B)から、遮光膜または半透明膜の屈折 率 nを 0.5≤n≤2.9、消衰係数 kを 0.6<k≤3.0の範囲にとったフォトマスクを用 いることにより、コントラスト力^).581-0.831の範囲の光学像が得られることが示さ れた。
本実施例においては、コントラストが 0.580を超えるフォトマスクの条件として、 60 <t≤80、— 100≤d<— 50、 0.5≤n≤2.9、 0.6<k≤3.0の範囲を得た。
[0064] (実施例 5)
図 7(A)、図 8(A)、図 9(A)、図 10(A)、および図 7(B)、図 8(B)、図 9(B)、図 10 (B)は、フォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚が 100nm、 120nm、 140nm、 160nmの場合にお!、て、それぞれの膜厚でのマスクパターンのスペース部のバイァ スが— lOOnmおよび— 50nmの場合の例を示す。図 7(A)、図 8(A)、図 9(A)、図 1 0(A)、図 7(B)、図 8(B)、図 9(B)、図 10(B)および図 6(A)、 (B)から、遮光膜また は半透明膜の屈折率 nを 0. 5≤n≤2. 9、消衰係数 kを 0. 4<k≤3. 0の範囲にとつ たフォトマスクを用いることにより、コントラストが 0. 581-0. 975の範囲の光学像が 得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0. 580を超えるフォトマスクの条件として、 80 <t≤160、— 100≤d<— 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 4<k≤3. 0の範囲を得た。
[0065] (実施例 6)
図 11 (A)、図 12 (A)、および図 11 (B)、図 12 (B)は、フォトマスクの遮光膜または 半透明膜の膜厚が 180nm、 200nmの場合において、それぞれの膜厚でのマスクパ ターンのスペース部のバイアスがー lOOnmおよび 50nmの場合の例を示す。図 1 1 (A)、図 11 (B)、図 12 (A)、図 12 (B)および図 10 (A)、図 10 (B)から、遮光膜また は半透明膜の屈折率 nを 0. 5≤n≤2. 9、消衰係数 kを 0. 2<k≤3. 0の範囲にとつ たフォトマスクを用いることにより、コントラストが 0. 581-0. 987の範囲の光学像が 得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0. 580を超えるフォトマスクの条件として、 160 <t≤200、— 100≤d<— 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 2<k≤3. 0の範囲を得た。
[0066] (実施例 7)
図 6 (C)、図 7 (C)、図 8 (C)は、フォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚が 80η m、 100nm、 120nmの場合において、マスクパターンのスペース部のバイアスが 0 の場合の例を示す。図 6 (B)、図 7 (B)、図 8 (B)および図 5 (B)、図 5 (C)、図 6 (C)、 図 7 (C)、図 8 (C)から、遮光膜または半透明膜の屈折率 nを 0. 5≤n≤2. 9、消衰 係数 kを 0. 4<k≤3. 0の範囲にとったフォトマスクを用いることにより、コントラストが 0. 581-0. 873の範囲の光学像が得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0. 580を超えるフォトマスクの条件として、 60 <t≤120、— 50≤d< 0、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 4<k≤3. 0の範囲を得た。
[0067] (実施例 8)
図 9 (C)、図 10 (C)および図 10 (D)は、フォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜 厚が 140nm、 160nmの場合において、マスクパターンのスペース部のバイアスが 0 の場合およびフォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚が 160nmの場合におい て、マスクパターンのスペース部のバイアスが 50の場合の例を示す。図 8 (B)、図 8 ( C)、図 9(B)、図 9(C)、図 10(B)、図 10(C)および図 10(D)から、遮光膜または半 透明膜の屈折率 nを 0.5≤n≤2.9、消衰係数 kを 0.2<k≤3.0の範囲にとったフ オトマスクを用いることにより、コントラストが 0.581-0.941の範囲の光学像が得ら れることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0.580を超えるフォトマスクの条件として、 120 <t≤160、— 50≤d<50、 0.5≤n≤2.9、 0.2<k≤3.0の範囲を得た。
[0068] (実施例 9)
図 11(C)、図 12(C)および図 11(D)、図 12(D)は、フォトマスクの遮光膜または半 透明膜の膜厚が 180nm、 200nmの場合において、それぞれの膜厚でのマスクパタ ーンのスペース部のバイアス力 SOおよび 50nmの場合の例を示す。図 10(B)、図 10( C)、図 11(B)ゝ 011(C),図 12(B)および図 12(C)および図 10(D)、図 11(D)ゝ 図 12(D)から、遮光膜または半透明膜の屈折率 nを 0.5≤n≤2.9、消衰係数 kを 0 .2<k≤3.0の範囲にとったフォトマスクを用いることにより、コントラストが 0.581〜 0.972の範囲の光学像が得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0.580を超えるフォトマスクの条件として、 160 <t≤200、— 50≤d<50、 0.5≤n≤2.9、 0.0<k≤3.0の範囲を得た。
[0069] (実施例 10)
図 5(C)から、遮光膜または半透明膜の屈折率 nを 0.5≤η<1.3、消衰係数 kを 2 .2<k≤3.0の範囲にとったフォトマスクを用いることにより、コントラストが 0.581〜 0.607の範囲の光学像が得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0.580を超えるフォトマスクの条件として、 40 <t≤60、 0≤d<50、 0.5≤η<1.3、 2.2<k≤3.0の範囲を得た。
[0070] (実施例 11)
図 6(C)および図 5(C)から、遮光膜または半透明膜の屈折率 nを 0.5≤n<2.5、 消衰係数 kを 0.4<k≤3.0の範囲にとったフォトマスクを用いることにより、コントラス トカ .581-0.635の範囲の光学像が得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0.580を超えるフォトマスクの条件として、 60 <t≤80、 0≤d<50、 0.5≤n<2.5、 0.4<k≤3.0の範囲を得た。
[0071] (実施例 12)
図 7(C)、図 8(C)および図 6(C)から、遮光膜または半透明膜の屈折率 nを 0.5≤ n≤2.9、消衰係数 kを 0.4<k≤3.0の範囲にとったフォトマスクを用いることにより 、コントラストが 0.581-0.716の範囲の光学像が得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0.580を超えるフォトマスクの条件として、 80 <t≤120、 0≤d<50、 0.5≤n≤2.9、 0.4<k≤3.0の範囲を得た。
[0072] (実施例 13)
図 10(D)から、遮光膜または半透明膜の屈折率 nを 0.5≤n<0.7、消衰係数 kを 2.2<k<2.8の範囲にとったフォトマスクを用いることにより、コントラストが 0.583 〜0.596の範囲の光学像が得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0.580を超えるフォトマスクの条件として、 140 <t≤160、 50≤d<100、0.5≤n<0.7、 2.2<k<2.8の範囲を得た。
[0073] (実施例 14)
図 11(D)および図 10(D)から、遮光膜または半透明膜の屈折率 nを 0.5≤η<1. 5、消衰係数 kを 1.2<k<2.8の範囲にとったフォトマスクを用いることにより、コント ラストが 0.581-0.601の範囲の光学像が得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0.580を超えるフォトマスクの条件として、 160 <t≤180、 50≤d<100、 0.5≤η<1.5、 1.2<k<2.8の範
囲を得た。
[0074] (実施例 15)
図 12(D)および図 11(D)から、遮光膜または半透明膜の屈折率 nを 0.5≤n<2. 1、消衰係数 kを 0.0<k<2.8の範囲にとったフォトマスクを用いることにより、コント ラストが 0.581-0.643の範囲の光学像が得られることが示された。
も考慮し、本実施例においては、コントラストが 0.580を超えるフォトマスクの条件と して、 180<t≤200、 50≤d<100、0.5≤n<2. 1、 0.0<k<2.8の範囲を得た
[0075] (第 2の実施形態） 本発明の第 2の実施形態のフォトマスクは、 ArFエキシマレーザを露光光源とし、高 NAレンズで四重極偏光照明により液浸露光するフォトリソグラフィに用いられるフォト マスクにおいて、上記のフォトマスクが透明基板上に遮光膜または半透明膜よりなる マスクパターンを有し、上記のフォトリソグラフィにおいて位相シフト効果を使わない場 合であって、レジスト内での光学像のコントラストが 0. 612を超えるフォトマスクである
[0076] 本発明の第 2の実施形態におけるフォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚 tn mと、屈折率 nおよび消衰係数 kと、マスクパターンのスペース部のバイアス dnmと、 フォトマスクを用いたリソグラフィにおける光学像のコントラストとの関係を、第 1の実施 形態と同じく図 3〜図 12に示す。
図 3〜図 12において、横軸は遮光膜または半透明膜の屈折率、縦軸は消衰係数 を示し、各図の等高線はフォトマスクを用いたリソグラフィにおけるレジスト内での光学 像のコントラストを示す。図 3〜図 12において、コントラスト cは、 0. 580以下の範囲と 、 0. 580を超えて 0. 612以下の範囲と、 0. 612を超えた範囲に分類してある。また 、図 3〜図 12において、（A)、（B)、（C)および (D)は、それぞれの膜厚におけるマ スクパターンのスペース部のバイアス dであり、（A)は d=— 100nm、（B)は d=— 50 nm、（C)は d=0nm、（D)は d= 50nmの場合を例示している。
[0077] 以下、フォトマスクの遮光膜または半透明膜の膜厚 tを 20nm〜200nmまで 20nm ごとに増加させ、バイアスを変えた場合、レジスト内での光学像のコントラストが 0. 61 2を超えるフォトマスクの条件について説明する。第 1の実施形態と同じ図面を用いる ので、同じ説明は省略する。
[0078] (実施例 16)
図 4 (A)、図 4 (B)および図 3 (A)から、コントラストが 0. 614〜0. 860の範囲の光 学像が得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0. 612を超えるフォトマスクの条件として、 20 <t≤40、— 100≤d<— 50、 0. 5≤η< 1. 9、 1. 8<k≤3. 0の範囲を得た。
[0079] (実施例 17)
図 5 (A)および図 4 (A)、図 4 (B)ゝ図 5 (B)から、コントラストが 0. 613〜0. 882の 範囲の光学像が得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0.612を超えるフォトマスクの条件として、 40 <t≤60、— 100≤d<— 50、 0.5≤n<2.3、 1.0<k≤3.0の範囲を得た。
[0080] (実施例 18)
図 6(A)、図 6(B)および図 5(A)、図 5(B)、図 5(C)、図 6(C)から、コントラストが 0 .613-0.831の範囲の光学像が得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0.612を超えるフォトマスクの条件として、 60 <t≤80、— 100≤d<0、0.5≤n<2.9、 0.6<k≤3.0の範囲を得た。
[0081] (実施例 19)
図 7(A)、図 7(B)および図 6(A)、図 6(B)、図 6(C)、図 7(C)から、コントラストが 0 .613-0.881の範囲の光学像が得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0.612を超えるフォトマスクの条件として、 80 <t≤100、— 100≤d<0、 0.5≤n<2.9、 0.4<k≤3.0の範囲を得た。
[0082] (実施例 20)
図 8(A)、図 8(B)および図 7(A)、図 7(B)、図 7(C)、図 8(C)から、コントラストが 0 .613-0.937の範囲の光学像が得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0.612を超えるフォトマスクの条件として、 100 <t≤120、— 100≤d<0、 0.5≤n<2.7、 0.4<k≤3.0の範囲を得た。
[0083] (実施例 21)
図 9(A)および図 8(A)、図 8(B)ゝ図 9(B)から、コントラストが 0.613〜0.961の 範囲の光学像が得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0.612を超えるフォトマスクの条件として、 120 <t≤140、— 100≤d<50、 0.5≤n<2.9、 0.4<k≤3.0の範囲を得た。
[0084] (実施例 22)
図 10(A)、図 11(A)および図 9(A)、図 9(B)、図 10(B)、図 11(B)から、コントラ ストが 0.613-0.983の範囲の光学像が得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0.612を超えるフォトマスクの条件として、 140 <t≤180、 一 100≤d<— 50、 0.5≤n≤2.9、 0.4<k≤3.0の範囲を得た。 [0085] (実施例 23)
図 12(A)および図 11(A)、図 11(B)、図 12(B)力ら、コントラスト力 SO.614〜0.9 87の範囲の光学像が得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0.612を超えるフォトマスクの条件として、 180 <t≤200、— 100≤d<— 50、 0.5≤n≤2.9、 0.2<k≤3.0の範囲を得た。
[0086] (実施例 24)
図 4(B)から、コントラストが 0.614-0.685の範囲の光学像が得られることが示さ れた。
本実施例においては、コントラストが 0.612を超えるフォトマスクの条件として、 20 <t≤40、— 50≤d<0、0.5≤η<1.1、 1.8<k≤3.0の範囲を得た。
[0087] (実施例 25)
図 5(B)および図 4(B)、図 5(C)から、コントラストが 0.613〜0.769の範囲の光 学像が得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0.612を超えるフォトマスクの条件として、 40 <t≤60、— 50≤d<0、0.5≤n<2.3、 1.2<k≤3.0の範囲を得た。
[0088] (実施例 26)
図 10(B)ゝ 010(C),図 11(B)ゝ 011(C),図 12(B)ゝ図 12(C)および図 9(B)、 09(C), 010(D), 011(D),図 12(D)力ら、 ン卜ラス卜力 0.613〜0.972の範 囲の光学像が得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0.612を超えるフォトマスクの条件として、 140 <t≤200、— 50≤d<50、 0.5≤n≤2.9、 0.2<k≤3.0の範囲を得た。
[0089] (実施例 27)
図 6(C)および図 5(C)から、コントラストが 0.613-0.635の範囲の光学像が得ら れることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0.612を超えるフォトマスクの条件として、 60 <t≤80、 0≤d<50、 0.5≤η<1.1、 2.2<k≤3.0の範囲を得た。
[0090] (実施例 28)
図 7(C)および図 6(C)から、コントラストが 0.613-0.655の範囲の光学像が得ら れることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0. 612を超えるフォトマスクの条件として、 80 <t≤100、 0≤d< 50、 0. 5≤η< 1. 7、 0. 8<k≤3. 0の範囲を得た。
[0091] (実施例 29)
図 8 (C)および図 7 (C)から、コントラストが 0. 613-0. 716の範囲の光学像が得ら れることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0. 612を超えるフォトマスクの条件として、 100 <t≤120、 0≤d< 50、 0. 5≤n< 2. 3、 0. 6<k≤3. 0の範囲を得た。
[0092] (実施例 30)
図 12 (D)および図 11 (D)から、コントラストが 0. 613〜0. 643の範囲の光学像が 得られることが示された。
本実施例においては、コントラストが 0. 612を超えるフォトマスクの条件として、 180 <t≤200、 50≤d< 100、0. 5≤η< 1. 3、 1. 2<k< 2. 6の範囲を得た。
[0093] 上記の実施例 1〜実施例 30に示すように、本発明のフォトマスクを用いることにより 、レジストの光学像のコントラストは向上し、良好な微細画像をウェハ上に形成するこ とが可能となる。

Claims

請求の範囲
[1] ArFエキシマレーザを露光光源とし、高 NAレンズで四重極偏光照明により液浸露 光するフォトリソグラフィに用いられるフォトマスクにおいて、該フォトマスクが透明基板 上に遮光膜または半透明膜よりなるマスクパターンを有するフォトマスクであって、 前記遮光膜または半透明膜の膜厚を tnm、屈折率を n、消衰係数を k、前記マスク パターンのスペース部のバイアスを dnmとしたとき、 t、 d、 nおよび kを調整し、前記フ オトマスクを前記フォトリソグラフィに用いたときの光学像のコントラストが 0. 580を超 える値であることを特徴とするフォトマスク。
[2] 請求の範囲第 1項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 0<t≤2 0、 一 100≤d<— 50、 0. 5≤n< 0. 9、 2. 8<k≤3. 0の範囲であることを特徴とす るフォトマスク。
[3] 請求の範囲第 1項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 20<t≤ 40、 一 100≤d< 0、 0. 5≤n< 2. 9、 1. 6<k≤3. 0の範囲であることを特徴とする フォトマスク。
[4] 請求の範囲第 1項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 40<t≤ 60、 一 100≤d< 0、 0. 5≤n≤2. 9、 1. 0<k≤3. 0の範囲であることを特徴とする フォトマスク。
[5] 請求の範囲第 1項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 60<t≤ 80、 一 100≤d<— 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 6<k≤3. 0の範囲であることを特徴と するフォトマスク。
[6] 請求の範囲第 1項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 80<t≤ 160、 一 100≤d<— 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 4<k≤3. 0の範囲であることを特徴と するフォトマスク。
[7] 請求の範囲第 1項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 160<t ≤200、— 100≤d<— 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 2<k≤3. 0の範囲であることを特 徴とするフォトマスク。
[8] 請求の範囲第 1項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 60<t≤ 120、 一 50≤d< 0、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 4<k≤3. 0の範囲であることを特徴とする フォトマスク。
[9] 請求の範囲第 1項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 120<t ≤160、 一 50≤d< 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 2<k≤3. 0の範囲であることを特徴と するフォトマスク。
[10] 請求の範囲第 1項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 160<t ≤200、 一 50≤d< 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 0<k≤3. 0の範囲であることを特徴と するフォトマスク。
[11] 請求の範囲第 1項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 40<t≤ 60、 0≤d< 50、 0. 5≤η< 1. 3、 2. 2<k≤3. 0の範囲であることを特徴とするフ才 卜マスク。
[12] 請求の範囲第 1項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 60<t≤ 80、 0≤d< 50、 0. 5≤n< 2. 5、 0. 4<k≤3. 0の範囲であることを特徴とするフ才 卜マスク。
[13] 請求の範囲第 1項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 80<t≤ 120、 0≤d< 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 4<k≤3. 0の範囲であることを特徴とするフ オトマスク。
[14] 請求の範囲第 1項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 140<t ≤160、 50≤d< 100、 0. 5≤n< 0. 7、 2. 2<k< 2. 8の範囲であることを特徴とす るフォトマスク。
[15] 請求の範囲第 1項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 160<t ≤180、 50≤d< 100、 0. 5≤η< 1. 5、 1. 2<k< 2. 8の範囲であることを特徴とす るフォトマスク。
[16] 請求の範囲第 1項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 180<t ≤200、 50≤d< 100、 0. 5≤n< 2. 1、 0. 0<k< 2. 8の範囲であることを特徴とす るフォトマスク。
[17] 請求の範囲第 1項に記載のフォトマスクにおいて、前記フォトマスクが位相シフト効 果を使わな 、場合であって、
前記遮光膜または半透明膜の膜厚を tnm、屈折率を n、消衰係数を k、前記マスク パターンのスペース部のバイアスを dnmとしたとき、 t、 d、 nおよび kを調整し、前記フ オトマスクを前記フォトリソグラフィに用いたときの光学像のコントラストが 0. 612を超 える値であることを特徴とするフォトマスク。
[18] 請求の範囲第 17項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 20<t ≤40、— 100≤d<— 50、 0. 5≤η< 1. 9、 1. 8<k≤3. 0の範囲であることを特徴 とするフォトマスク。
[19] 請求の範囲第 17項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 40<t ≤60、— 100≤d<— 50、 0. 5≤n< 2. 3、 1. 0<k≤3. 0の範囲であることを特徴 とするフォトマスク。
[20] 請求の範囲第 17項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 60<t ≤80、 一 100≤d< 0、 0. 5≤n< 2. 9、 0. 6<k≤3. 0の範囲であることを特徴とす るフォトマスク。
[21] 請求の範囲第 17項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 80<t ≤100、 一 100≤d< 0、 0. 5≤n< 2. 9、 0. 4<k≤3. 0の範囲であることを特徴と するフォトマスク。
[22] 請求の範囲第 17項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 100く t≤120、 一 100≤d< 0、 0. 5≤n< 2. 7、 0. 4<k≤3. 0の範囲であることを特徴と するフォトマスク。
[23] 請求の範囲第 17項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 120く t≤140、— 100≤d< 50、 0. 5≤n< 2. 9、 0. 4<k≤3. 0の範囲であることを特徴 とするフォトマスク。
[24] 請求の範囲第 17項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 140く t≤180、— 100≤d<— 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 4<k≤3. 0の範囲であることを特 徴とするフォトマスク。
[25] 請求の範囲第 17項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 180く t≤200、— 100≤d<— 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 2<k≤3. 0の範囲であることを特 徴とするフォトマスク。
[26] 請求の範囲第 17項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 20<t ≤40、 一 50≤d< 0、 0. 5≤η< 1. 1、 1. 8<k≤3. 0の範囲であることを特徴とする フォトマスク。
[27] 請求の範囲第 17項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 40<t ≤60、 一 50≤d< 0、 0. 5≤n< 2. 3、 1. 2<k≤3. 0の範囲であることを特徴とする フォトマスク。
[28] 請求の範囲第 17項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 140く t≤200、 一 50≤d< 50、 0. 5≤n≤2. 9、 0. 2<k≤3. 0の範囲であることを特徴と するフォトマスク。
[29] 請求の範囲第 17項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 60<t ≤80、 0≤d< 50、 0. 5≤η< 1. 1、 2. 2<k≤3. 0の範囲であることを特徴とするフ オトマスク。
[30] 請求の範囲第 17項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 80<t ≤100、 0≤d< 50、 0. 5≤η< 1. 7、 0. 8<k≤3. 0の範囲であることを特徴とする フォトマスク。
[31] 請求の範囲第 17項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 100く t≤120、 0≤d< 50、 0. 5≤n< 2. 3、 0. 6<k≤3. 0の範囲であることを特徴とする フォトマスク。
[32] 請求の範囲第 17項に記載のフォトマスクにおいて、前記 t、 d、 nおよび kが、 180く t≤200、 50≤d< 100、 0. 5≤η< 1. 3、 1. 2<k< 2. 6の範囲であることを特徴と するフォトマスク。
[33] 前記フォトマスク力 ハーフピッチ 60nm以下の半導体デバイス用のマスクパターン を有することを特徴とする請求の範囲第 1項〜請求の範囲第 32項のいずれ力 1項に 記載のフォトマスク。
[34] 前記高 NAレンズの開口数が 1以上であることを特徴とする請求の範囲第 1項〜請 求の範囲第 33項のいずれか 1項に記載のフォトマスク。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009251460A (ja) * 2008-04-09 2009-10-29 Toshiba Corp シミュレーション方法及びプログラム
US8230369B2 (en) 2008-02-27 2012-07-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Simulation method and simulation program
US9513551B2 (en) 2009-01-29 2016-12-06 Digiflex Ltd. Process for producing a photomask on a photopolymeric surface

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5239799B2 (ja) * 2008-12-05 2013-07-17 大日本印刷株式会社 ハーフトーン型位相シフトマスク
DE112014003849T5 (de) 2013-08-21 2016-05-12 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Maskenrohling, Maskenrohling mit negativem Resistfilm, Phasenverschiebungsmaske und Verfahren zur Herstellung eines durch ein Muster gebildeten Körpers unter Verwendung derselben
CN109212890B (zh) * 2018-08-31 2022-01-18 京东方科技集团股份有限公司 掩膜版、显示基板及其制作方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0675361A (ja) * 1991-11-13 1994-03-18 Toshiba Corp 露光用マスク、露光用マスクの製造方法及びこの露光用マスクを用いた露光方法
JP2003005349A (ja) * 2001-06-21 2003-01-08 Toppan Printing Co Ltd ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクおよびハーフトーン型位相シフトマスク
JP2003084418A (ja) * 2001-09-10 2003-03-19 Toppan Printing Co Ltd ハーフトーン型位相シフトマスクおよびブランク
JP2004111678A (ja) 2002-09-19 2004-04-08 Canon Inc 露光方法
JP2005093522A (ja) * 2003-09-12 2005-04-07 Canon Inc 照明光学系及びそれを用いた露光装置
WO2005076045A1 (ja) * 2004-02-06 2005-08-18 Nikon Corporation 偏光変換素子、照明光学装置、露光装置、および露光方法
JP2005268489A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Canon Inc 照明装置、露光装置及びデバイス製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5660956A (en) * 1990-11-29 1997-08-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Reticle and method of fabricating reticle
JP3177404B2 (ja) * 1995-05-31 2001-06-18 シャープ株式会社 フォトマスクの製造方法
TWI247339B (en) * 2003-02-21 2006-01-11 Asml Holding Nv Lithographic printing with polarized light
US7029803B2 (en) * 2003-09-05 2006-04-18 Schott Ag Attenuating phase shift mask blank and photomask
EP2657768B1 (en) * 2004-06-16 2020-08-05 Hoya Corporation Photomask blank and photomask

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0675361A (ja) * 1991-11-13 1994-03-18 Toshiba Corp 露光用マスク、露光用マスクの製造方法及びこの露光用マスクを用いた露光方法
JP2003005349A (ja) * 2001-06-21 2003-01-08 Toppan Printing Co Ltd ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクおよびハーフトーン型位相シフトマスク
JP2003084418A (ja) * 2001-09-10 2003-03-19 Toppan Printing Co Ltd ハーフトーン型位相シフトマスクおよびブランク
JP2004111678A (ja) 2002-09-19 2004-04-08 Canon Inc 露光方法
JP2005093522A (ja) * 2003-09-12 2005-04-07 Canon Inc 照明光学系及びそれを用いた露光装置
WO2005076045A1 (ja) * 2004-02-06 2005-08-18 Nikon Corporation 偏光変換素子、照明光学装置、露光装置、および露光方法
JP2005268489A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Canon Inc 照明装置、露光装置及びデバイス製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2056161A4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8230369B2 (en) 2008-02-27 2012-07-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Simulation method and simulation program
JP2009251460A (ja) * 2008-04-09 2009-10-29 Toshiba Corp シミュレーション方法及びプログラム
US9513551B2 (en) 2009-01-29 2016-12-06 Digiflex Ltd. Process for producing a photomask on a photopolymeric surface

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