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JP2005181721A - Halftone phase shift mask - Google Patents

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JP2005181721A
JP2005181721A JP2003422899A JP2003422899A JP2005181721A JP 2005181721 A JP2005181721 A JP 2005181721A JP 2003422899 A JP2003422899 A JP 2003422899A JP 2003422899 A JP2003422899 A JP 2003422899A JP 2005181721 A JP2005181721 A JP 2005181721A
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Japan
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phase shift
film
halftone phase
light
shift mask
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JP2003422899A
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Japanese (ja)
Inventor
Eiji Kurose
英司 黒瀬
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Semiconductor Leading Edge Technologies Inc
Original Assignee
Semiconductor Leading Edge Technologies Inc
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent film reduction of photoresist of a halftone phase shift mask. <P>SOLUTION: The halftone phase shift mask is provided with a phase shift part formed by using a halftone phase shift film 1 which inverts the phase of transmitted light by 180°, and the phase shift part has a film 2 which does not make the phase of the transmitted light invert at the center part. The halftone phase shift film 1 has 4 to 20% for the light transmissivity and the film 2 has 0 to 100% for the light transmissivity. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ハーフトーン位相シフトマスクに関する。特に、光リソグラフィ装置に用いられるハーフトーン位相シフトマスクの構造、その製造方法、露光方法、露光装置に関する。   The present invention relates to a halftone phase shift mask. In particular, the present invention relates to a structure of a halftone phase shift mask used in an optical lithography apparatus, a manufacturing method thereof, an exposure method, and an exposure apparatus.

図14は、従来のハーフトーン位相シフトマスクの断面構造を示す図である。   FIG. 14 is a view showing a cross-sectional structure of a conventional halftone phase shift mask.

従来のハーフトーン位相シフトマスクは、透明基板3上に選択的にハーフトーン位相シフト膜1を形成した構造を有する(特許文献1参照)。   A conventional halftone phase shift mask has a structure in which a halftone phase shift film 1 is selectively formed on a transparent substrate 3 (see Patent Document 1).

フォトリソグラフィにおいて、157nm以上の波長を有する光を適用し露光を行なう場合は、一般に透明基板材料として石英ガラスが適用され、大きさは6インチ角、厚さは0.25インチである。また、ハーフトーン位相シフト膜1の材料としては、ドライエッチングレートが他の材料と比較して大きいモリブデンシリサイド(MoSi)が適用され、透過率4〜20%の光学特性を有し、位相差180°となる厚さに設定される。ハーフトーン位相シフト膜の厚さDは、露光波長をλ、ハーフトーン位相シフト膜の屈折率をnとすると、次式で表される。   In photolithography, when exposure is performed by applying light having a wavelength of 157 nm or more, quartz glass is generally applied as a transparent substrate material, and the size is 6 inches square and the thickness is 0.25 inches. Further, as a material of the halftone phase shift film 1, molybdenum silicide (MoSi) having a higher dry etching rate than other materials is applied, it has optical characteristics of transmittance of 4 to 20%, and a phase difference of 180. The thickness is set to be °. The thickness D of the halftone phase shift film is expressed by the following equation where λ is the exposure wavelength and n is the refractive index of the halftone phase shift film.

D=λ/2(n−1)
従来のハーフトーン位相シフトマスクを適用し、露光装置を用いてフォトレジストへ転写すると、ハーフトーン位相シフト領域を通った光と、ハーフトーン位相シフト膜のない透過領域を通った光の回折光とが重なり合い、強いサイドローブ光となる。これにより、フォトレジストの膜減りを生じさせる。特にラインパターンや、ラインやホールパターンが密である場合には、ハーフトーン位相シフト領域を挟む複数の透過領域の回折光が重なり合うため、フォトレジストの膜減りが顕著となる。
D = λ / 2 (n−1)
When a conventional halftone phase shift mask is applied and transferred to the photoresist using an exposure apparatus, light passing through the halftone phase shift region and diffracted light of light passing through the transmission region without the halftone phase shift film Overlap to produce strong sidelobe light. As a result, the film thickness of the photoresist is reduced. In particular, when the line pattern or the line or hole pattern is dense, the diffracted light of a plurality of transmission regions sandwiching the halftone phase shift region overlaps, so that the film thickness of the photoresist becomes significant.

図15は、15%の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜で形成された100nm孤立ラインパターンについて、波長157nmの露光光を用いた場合の光強度分布についてシミュレーションにて求めた結果である。ハーフトーン位相シフト膜を透過した光と、ハーフトーン位相シフト膜で形成されたラインを挟む両側の透過領域からの回折光とが重なり合い、ライン中央に光強度の強め合いのピークが発生する。   FIG. 15 shows the result of a simulation for the light intensity distribution when exposure light having a wavelength of 157 nm is used for a 100 nm isolated line pattern formed of a halftone phase shift film having a transmittance of 15%. The light transmitted through the halftone phase shift film and the diffracted light from the transmission regions on both sides sandwiching the line formed by the halftone phase shift film overlap, and a peak of intensity enhancement occurs at the center of the line.

図16は、上記と同様に、15%の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜で形成された100nm孤立ラインパターンについて、波長157nmの露光光を用いた場合のフォトレジストの断面形状をシミュレーションにて求めた結果である。図15に示した光強度分布の、ライン中央の強め合いのピークが転写され、フォトレジストの膜減りが発生する。   FIG. 16 shows a simulation of the cross-sectional shape of a photoresist when exposure light having a wavelength of 157 nm is used for a 100 nm isolated line pattern formed of a halftone phase shift film having a transmittance of 15%, as described above. This is the result obtained. The strengthening peak at the center of the line in the light intensity distribution shown in FIG. 15 is transferred, and the film thickness of the photoresist is reduced.

図17は、従来のハーフトーン位相シフトマスクの断面構造を示す図である。   FIG. 17 is a diagram showing a cross-sectional structure of a conventional halftone phase shift mask.

従来のハーフトーン位相シフトマスクは、透明基板3上に選択的にハーフトーン位相シフト膜1を形成した構造を有する。   A conventional halftone phase shift mask has a structure in which a halftone phase shift film 1 is selectively formed on a transparent substrate 3.

図18は、15%の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜で形成されたピッチ200nmで径100nmのホールパターンについて、波長157nmの露光光を用いた場合の光強度分布についてシミュレーションにて求めた結果である。図18(b)、(c)は、図18(a)に示すラインA−Bでカットした面の断面構造および光強度分布である。ハーフトーン位相シフト膜を透過した光と、ハーフトーン位相シフト膜で形成された透過領域からの回析光とが重なり合い、ホールパターンの脇に強め合いのピークが発生する。   FIG. 18 shows a result obtained by simulation of a light intensity distribution when exposure light having a wavelength of 157 nm is used for a hole pattern having a pitch of 200 nm and a diameter of 100 nm formed of a halftone phase shift film having a transmittance of 15%. It is. 18B and 18C show the cross-sectional structure and light intensity distribution of the surface cut along line AB shown in FIG. The light transmitted through the halftone phase shift film and the diffracted light from the transmission region formed by the halftone phase shift film are overlapped, and a strengthening peak is generated beside the hole pattern.

図19は、上記と同様に、15%の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜で形成されたピッチ200nmで径100nmのホールパターンについて、波長157nmの露光光を用いた場合のフォトレジスト形状をシミュレーションにて求めた結果である。図19(a)は図19(b)に示すラインA−Bでカットした面の断面形状である。図18に示した光強度分布の、ホールパターンの脇の強め合いのピークが転写され、フォトレジストの膜減りが発生する。
特開平4−136854号公報
FIG. 19 shows a simulation of the photoresist shape when exposure light having a wavelength of 157 nm is used for a hole pattern having a pitch of 200 nm and a diameter of 100 nm formed of a halftone phase shift film having a transmittance of 15%, as described above. It is the result obtained by. FIG. 19A shows a cross-sectional shape of a surface cut along a line AB shown in FIG. The strengthening peak beside the hole pattern in the light intensity distribution shown in FIG. 18 is transferred, and the film thickness of the photoresist is reduced.
JP-A-4-136854

上述した通り、従来のハーフトーン位相シフトマスクを適用し、露光装置を用いてフォトレジストへ転写すると、ハーフトーン位相シフト領域を通った光と、透過領域を通った光の回折光とが重なり合い、フォトレジストの膜減りを生じさせる。   As described above, when the conventional halftone phase shift mask is applied and transferred to the photoresist using the exposure apparatus, the light passing through the halftone phase shift region and the diffracted light of the light passing through the transmission region overlap, This causes film loss of the photoresist.

本発明は、ハーフトーン位相シフトマスクにおけるフォトレジストの膜減りを防止することを目的とする。   An object of the present invention is to prevent a film loss of a photoresist in a halftone phase shift mask.

この発明に係るハーフトーン位相シフトマスクは、透過光の位相を180°反転させるハーフトーン位相シフト膜を用いて形成された位相シフト部を備え、
上記位相シフト部は、中央部に上記透過光の位相を反転させない位相無反転部を有することを特徴とする。
The halftone phase shift mask according to the present invention includes a phase shift portion formed using a halftone phase shift film that reverses the phase of transmitted light by 180 °,
The phase shift unit includes a phase non-inversion unit that does not invert the phase of the transmitted light at the center.

上記ハーフトーン位相シフト膜は、光透過率が4〜20%であり、
上記位相無反転部は、光透過率が0〜100%の膜であることを特徴とする。
The halftone phase shift film has a light transmittance of 4 to 20%,
The phase non-inversion part is a film having a light transmittance of 0 to 100%.

上記位相シフト部は、所定のパターン幅に形成され、
上記位相無反転部は、上記所定のパターン幅に対し、10〜50%の幅を有することを特徴とする。
The phase shift portion is formed with a predetermined pattern width,
The non-phase-inverted portion has a width of 10 to 50% with respect to the predetermined pattern width.

上記ハーフトーン位相シフトマスクは、さらに、上記位相シフト部に隣接する、所定のホール幅或いは所定のホール径のホールパターン部を有し、
上記位相無反転部は、上記ホールパターン部の端から所定のホール幅或いは所定のホール径の10〜100%の距離が離れた上記位相シフト部の中央部に配置されたことを特徴とする。
The halftone phase shift mask further has a hole pattern portion adjacent to the phase shift portion and having a predetermined hole width or a predetermined hole diameter,
The phase non-inversion part is arranged in a central part of the phase shift part that is separated from the end of the hole pattern part by a predetermined hole width or a distance of 10 to 100% of a predetermined hole diameter.

上記ハーフトーン位相シフト膜は、250nm以下の波長領域の光に対し耐光性を有する材料を用いることを特徴とする。   The halftone phase shift film is characterized in that a material having light resistance to light in a wavelength region of 250 nm or less is used.

上記ハーフトーン位相シフト膜は、材料として、タンタルシリサイド(TaSi)とジルコンシリサイド(ZrSi)とモリブデンシリサイド(MoSi)とクロムフロライド(CrF)とシリコンオキサイド(SiO2)とのうち少なくとも1つを含有することを特徴とする。   The halftone phase shift film contains at least one of tantalum silicide (TaSi), zircon silicide (ZrSi), molybdenum silicide (MoSi), chromium fluoride (CrF), and silicon oxide (SiO2) as a material. It is characterized by that.

上記位相無反転部は、所定の膜により形成され、
上記所定の膜は、250nm以下の波長領域の光に対し耐光性を有する材料を用いることを特徴とする。
The phase non-inversion part is formed of a predetermined film,
For the predetermined film, a material having light resistance to light in a wavelength region of 250 nm or less is used.

上記位相無反転部は、所定の膜により形成され、
上記所定の膜は、材料として、タンタルシリサイド(TaSi)とジルコンシリサイド(ZrSi)とモリブデンシリサイド(MoSi)とクロムフロライド(CrF)とシリコンオキサイド(SiO2)とのうち少なくとも1つを含有することを特徴とする。
The phase non-inversion part is formed of a predetermined film,
The predetermined film contains at least one of tantalum silicide (TaSi), zircon silicide (ZrSi), molybdenum silicide (MoSi), chromium fluoride (CrF), and silicon oxide (SiO2) as a material. Features.

本発明によれば、位相180°のハーフトーン位相シフト膜を透過した光と、中央部に配置された位相0°の膜を透過した光が相殺され、中央部の光強度を抑えることができる。よって、フォトレジストの膜減りを防止することができ、露光後のフォトレジストの形状を良好な形状に形成することができる。   According to the present invention, the light transmitted through the halftone phase shift film having a phase of 180 ° and the light transmitted through the film having a phase of 0 ° disposed in the center are offset, and the light intensity in the center can be suppressed. . Therefore, the film thickness reduction of the photoresist can be prevented, and the shape of the photoresist after exposure can be formed into a favorable shape.

また、フォトレジストの膜減りを考慮すること無しにハーフトーン位相シフト膜の透過率の最適化が可能となり、さらに、解像度を向上させることができる。   Further, the transmittance of the halftone phase shift film can be optimized without considering the reduction of the photoresist film, and the resolution can be improved.

また、本発明によれば、特に、ラインパターン中央の光強度を抑えることができる。   Moreover, according to the present invention, in particular, the light intensity at the center of the line pattern can be suppressed.

また、本発明によれば、特に、ホールパターン間の残しパターン中央の光強度を抑えることができる。   Further, according to the present invention, in particular, the light intensity at the center of the remaining pattern between the hole patterns can be suppressed.

実施の形態1.
以下に説明するように、実施の形態1では、ハーフトーン位相シフトマスクを用いて露光する際に発生するサイドローブを抑制し、サイドローブの光強度によるフォトレジストの膜減りを著しく低減し、かつ光強度のコントラストを向上させ、フォトレジストの解像度を著しく向上させる。
Embodiment 1 FIG.
As described below, in the first embodiment, side lobes generated when exposure is performed using a halftone phase shift mask is suppressed, and the film thickness reduction of the photoresist due to the light intensity of the side lobes is significantly reduced. Improve contrast of light intensity and significantly improve photoresist resolution.

図1は、実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスクの断面構造を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of the halftone phase shift mask in the first embodiment.

図1において、ハーフトーン位相シフトマスク100は、透明基板3と、透明基板3上に透過光の位相を180°反転させるハーフトーン位相シフト膜1を用いて形成された位相シフト部10とを備えている。透明基板3には、膜が形成されていない部分が存在する。上記位相シフト部10は、中央部に上記透過光の位相を反転させない位相無反転部としての膜2を有し、形成されている。言い換えれば、ハーフトーン位相シフトマスク100は、透過光の位相を180°反転させるハーフトーン位相シフト膜1で形成されたパターンの中央に、ハーフトーン位相シフト膜1に対して逆位相すなわち位相0°の膜2を挿入する形で配置した構造となる。   In FIG. 1, a halftone phase shift mask 100 includes a transparent substrate 3 and a phase shift unit 10 formed on the transparent substrate 3 using a halftone phase shift film 1 that reverses the phase of transmitted light by 180 °. ing. The transparent substrate 3 has a portion where no film is formed. The phase shift unit 10 has a film 2 as a phase non-inversion unit that does not invert the phase of the transmitted light at the center. In other words, the halftone phase shift mask 100 has a phase opposite to the halftone phase shift film 1, that is, a phase of 0 °, at the center of the pattern formed by the halftone phase shift film 1 that reverses the phase of transmitted light by 180 °. The film 2 is inserted and inserted.

上記ハーフトーン位相シフト膜1は、250nm以下の波長領域の光に対し耐光性を有する材料を用いており、例えば、材料として、タンタルシリサイド(TaSi)とジルコンシリサイド(ZrSi)とモリブデンシリサイド(MoSi)とクロムフロライド(CrF)とシリコンオキサイド(SiO2)とのうち少なくとも1つを含有する。   The halftone phase shift film 1 uses a material having light resistance to light in a wavelength region of 250 nm or less. For example, tantalum silicide (TaSi), zircon silicide (ZrSi), and molybdenum silicide (MoSi) are used as the material. And at least one of chromium fluoride (CrF) and silicon oxide (SiO2).

また、膜2も同様に、250nm以下の波長領域の光に対し耐光性を有する材料を用いており、例えば、材料として、タンタルシリサイド(TaSi)とジルコンシリサイド(ZrSi)とモリブデンシリサイド(MoSi)とクロムフロライド(CrF)とシリコンオキサイド(SiO2)とのうち少なくとも1つを含有する。ここで、ハーフトーン位相シフト膜1と膜2とは、同じ材料の膜でも異なる材料の膜でも、膜厚を変えることにより位相を変化させることができる。各膜の屈折率によって所望の位相ずれがおこる膜厚を導き出すことができる。また、ハーフトーン位相シフト膜1と膜2とは、位相を変化させる材料と透過率を制御する材料との2層膜で構成してもよい。   Similarly, the film 2 uses a material having light resistance to light in a wavelength region of 250 nm or less. For example, tantalum silicide (TaSi), zircon silicide (ZrSi), and molybdenum silicide (MoSi) are used as the material. It contains at least one of chromium fluoride (CrF) and silicon oxide (SiO2). Here, whether the halftone phase shift film 1 and the film 2 are the same material film or different material films, the phase can be changed by changing the film thickness. The film thickness at which a desired phase shift occurs can be derived from the refractive index of each film. Further, the halftone phase shift film 1 and the film 2 may be formed of a two-layer film of a material for changing the phase and a material for controlling the transmittance.

膜2の厚さDは、露光波長をλ、ハーフトーン位相シフト膜の屈折率をn、整数をNとすると、次式で表される。   The thickness D of the film 2 is expressed by the following equation, where λ is the exposure wavelength, n is the refractive index of the halftone phase shift film, and N is the integer.

D=2N・λ/2(n−1)
図2は、15%の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜1で形成された100nm孤立ラインパターンの中央に、幅30nmで、15%の透過率を有する位相0°の膜2を挿入する形で配置した実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスクを使用し、波長157nmの露光光を用いた場合の光強度分布についてシミュレーションにて求めた結果を示す図である。
D = 2N · λ / 2 (n−1)
FIG. 2 shows a shape in which a film 2 having a width of 30 nm and a phase of 0 ° having a transmittance of 15% is inserted in the center of a 100 nm isolated line pattern formed of a halftone phase shift film 1 having a transmittance of 15%. FIG. 6 is a diagram showing a result obtained by simulation for a light intensity distribution when using the halftone phase shift mask in the first embodiment arranged in the above and using exposure light having a wavelength of 157 nm.

図2に示すように、位相180°のハーフトーン位相シフト膜1を透過した光と、位相0°の膜2を透過した光が相殺され、ライン中央の光強度が抑えられる。   As shown in FIG. 2, the light transmitted through the halftone phase shift film 1 having a phase of 180 ° and the light transmitted through the film 2 having a phase of 0 ° cancel each other, and the light intensity at the center of the line is suppressed.

図3は、実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスクを使用し、波長157nmの露光光を用いた場合のフォトレジストの断面形状をシミュレーションにて求めた結果を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing a result of obtaining a cross-sectional shape of a photoresist by simulation using the halftone phase shift mask in the first embodiment and using exposure light having a wavelength of 157 nm.

図3に示すように、15%の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜1で形成された100nm孤立ラインパターンの中央に、幅30nmの透過率15%の透過率を有する位相0°の膜2を配置した、本実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスク100を使用することにより、フォトレジストの膜減りは発生せず、良好な形状となる。また、配置される膜2は、上記幅に限らず、ハーフトーン位相シフト膜1で形成されたパターン幅に対し、10〜50%程度の幅を有する膜であれば良好な形状となる。   As shown in FIG. 3, in the center of a 100 nm isolated line pattern formed of a halftone phase shift film 1 having a transmittance of 15%, a film 2 having a transmittance of 15% with a width of 30 nm and a phase of 0 °. By using the halftone phase shift mask 100 according to the first embodiment in which the film is disposed, the film thickness of the photoresist does not occur, and a good shape is obtained. The film 2 to be arranged is not limited to the above width, and has a good shape as long as it has a width of about 10 to 50% of the pattern width formed by the halftone phase shift film 1.

図4は、実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスクを使用した際の、従来技術との対比によるフォーカスマージン向上効果とサイドローブ抑制効果を示した図である。   FIG. 4 is a diagram showing a focus margin improvement effect and a sidelobe suppression effect by comparison with the prior art when the halftone phase shift mask in the first embodiment is used.

図4に示すように、従来のハーフトーン位相シフトマスクに比べ、フォーカスマージンは約20%向上し、ラインパターン中央部の光強度は約10%まで抑制できる。また、位相180°のハーフトーン位相シフト膜1で形成されたラインパターンの中央に挿入される位相0°の膜2の透過率は、0〜100%の範囲で、どの透過率でも同様に効果が得られる。ここで、ハーフトーン位相シフト膜1の光透過率は4〜20%であれば構わない。   As shown in FIG. 4, compared with the conventional halftone phase shift mask, the focus margin is improved by about 20%, and the light intensity at the center of the line pattern can be suppressed to about 10%. Further, the transmittance of the film 2 having a phase of 0 ° inserted in the center of the line pattern formed by the halftone phase shift film 1 having a phase of 180 ° is in the range of 0 to 100%, and any transmittance is similarly effective. Is obtained. Here, the light transmittance of the halftone phase shift film 1 may be 4 to 20%.

以上のように、新規ハーフトーン位相シフトマスクを用いて露光することで、サイドローブを抑制し、サイドローブの影響によるフォトレジストの膜減りを低減し、かつ光強度のコントラストを向上させ、フォトレジストの解像度を向上させることができる。   As described above, exposure using a new halftone phase shift mask suppresses side lobes, reduces photoresist film loss due to side lobe effects, and improves light intensity contrast. Resolution can be improved.

実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスクを用いて、半導体装置の基となる試料、例えばウエハに露光装置により露光することで、サイドローブの影響によるフォトレジストの膜減りを低減し、かつ光強度のコントラストを向上させ、フォトレジストの解像度を向上させることができる。   By using the halftone phase shift mask according to the first embodiment to expose a sample serving as a base of a semiconductor device, for example, a wafer by an exposure apparatus, the film thickness reduction of the photoresist due to the influence of side lobes is reduced and the light intensity is reduced. The contrast of the photoresist can be improved, and the resolution of the photoresist can be improved.

図5は、実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスクの製造工程を示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing manufacturing steps of the halftone phase shift mask in the first embodiment.

図5において、工程(a)は、透明基板3上にハーフトーン位相シフト膜1を堆積させる堆積工程、工程(b)は、エッチストップ膜6を堆積させる堆積工程、工程(c)は、電子線レジスト5を塗布後、電子ビーム4による露光工程、工程(d)は、現像工程、工程(e)は、電子線レジスト5をマスクとしたエッチストップ膜6とハーフトーン位相シフト膜1のエッチング工程、工程(f)は、電子線レジスト5を除去する除去工程、工程(g)は、膜2の堆積工程、工程(h)は、電子線レジスト5を塗布後、電子ビーム4による露光工程、工程(i)は、現像工程、工程(j)は、電子線レジスト5をマスクとした膜2のエッチング工程、工程(k)は、電子線レジスト5の除去工程、工程(l)は、膜2のエッチバック工程、工程(m)は、エッチストップ膜6エッチバック工程を示す。   In FIG. 5, step (a) is a deposition step of depositing the halftone phase shift film 1 on the transparent substrate 3, step (b) is a deposition step of depositing the etch stop film 6, and step (c) is an electron. After applying the line resist 5, the exposure process by the electron beam 4, the process (d) is the development process, and the process (e) is the etching of the etch stop film 6 and the halftone phase shift film 1 using the electron beam resist 5 as a mask. Step, step (f) is a removal step for removing the electron beam resist 5, step (g) is a step for depositing the film 2, and step (h) is an exposure step using the electron beam 4 after applying the electron beam resist 5. Step (i) is a development step, Step (j) is an etching step of the film 2 using the electron beam resist 5 as a mask, Step (k) is a step of removing the electron beam resist 5, and Step (l) is Etch back process of film 2, process m) shows the etch stop film 6 etch-back process.

透明基板(3)上に、スパッタ、真空蒸着等により、ハーフトーン位相シフト膜1を形成し(工程(a))、その上にエッチストップ膜6を成膜する(工程(b))。このエッチストップ膜6は、ハーフトーン位相シフト膜1、膜2とのエッチング選択比が大きい膜が必要で、Poly−Si等が有効である。   A halftone phase shift film 1 is formed on the transparent substrate (3) by sputtering, vacuum vapor deposition or the like (step (a)), and an etch stop film 6 is formed thereon (step (b)). The etch stop film 6 requires a film having a large etching selection ratio with the halftone phase shift film 1 and the film 2, and Poly-Si or the like is effective.

さらに、その上に電子線レジスト5を塗布する(工程(c))。   Furthermore, the electron beam resist 5 is apply | coated on it (process (c)).

透明基板3の材料としては、適用する露光光の波長において、透過率80%以上の高いものでなければならない。例えば、露光光の波長157nm以上において、85%以上の透過率を有する石英ガラスは有効である。ハーフトーン位相シフト膜1の材料としては、上述したようにタンタルシリサイド(TaSi)、ジルコンシリサイド(ZrSi)、モリブデンシリサイド(MoSi)、クロムフロライド(CrF)、シリコンオキサイド(SiO2)が有効である。ハーフトーン位相シフト膜1の成膜の際、膜厚は位相180°が得られ、光透過率が4〜20%となる膜厚で成膜する。   The material of the transparent substrate 3 must have a high transmittance of 80% or more at the wavelength of the exposure light to be applied. For example, quartz glass having a transmittance of 85% or more at an exposure light wavelength of 157 nm or more is effective. As the material for the halftone phase shift film 1, tantalum silicide (TaSi), zircon silicide (ZrSi), molybdenum silicide (MoSi), chromium fluoride (CrF), and silicon oxide (SiO2) are effective as described above. When the halftone phase shift film 1 is formed, the film thickness is such that a phase of 180 ° is obtained and the light transmittance is 4 to 20%.

次に、電子ビーム4による描画と現像工程により、電子線レジストは、レジスト領域と無レジスト領域に区別されてパターニングが行なわれる。   Next, the electron beam resist is patterned into a resist region and a non-resist region by drawing and developing processes using the electron beam 4.

電子線レジスト現像工程においては、ポジ型の電子線レジスト5を適用した場合、電子ビーム4が照射された領域は電子線レジスト5が現像液に溶解し、ハーフトーン位相シフト膜1が露出する。電子ビームが照射されない領域は、電子線レジスト5が現像液に溶解しないので、電子線レジストのパターンが残存する(工程(d))。   In the electron beam resist developing process, when a positive electron beam resist 5 is applied, the electron beam resist 5 is dissolved in the developer in the region irradiated with the electron beam 4, and the halftone phase shift film 1 is exposed. In the region where the electron beam is not irradiated, the electron beam resist 5 is not dissolved in the developer, so that the pattern of the electron beam resist remains (step (d)).

次いで、電子線レジスト5をマスクとして、エッチストップ膜6をエッチングし、その後、エッチストップ膜6をハードマスクとしてハーフトーン位相シフト膜1をエッチングする(工程(e))。この際、ハーフトーン位相シフト膜1と透明基板3のエッチング選択比は十分でなければならない。   Next, the etch stop film 6 is etched using the electron beam resist 5 as a mask, and then the halftone phase shift film 1 is etched using the etch stop film 6 as a hard mask (step (e)). At this time, the etching selectivity between the halftone phase shift film 1 and the transparent substrate 3 must be sufficient.

その後、電子線レジスト5を剥離除去する(工程(f))。   Thereafter, the electron beam resist 5 is peeled and removed (step (f)).

ここまでの説明は、従来のハーフトーン位相シフトマスクの製造工程と同様である。しかし、本実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスク100の場合、工程(c)〜(f)に示す電子線レジスト露光工程〜ハーフトーン位相シフト膜1のエッチング工程において、所望の幅のラインパターンの中央に、以下に説明する膜2を埋め込むためのスペースパターンを形成しておく。スペースの幅8は、所望のラインの幅7の10〜50%の幅がよい。以下、本実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスク100については、さらに膜(2)の成膜以降の工程が続く。   The description so far is the same as the manufacturing process of the conventional halftone phase shift mask. However, in the case of the halftone phase shift mask 100 according to the first embodiment, a line pattern having a desired width in the electron beam resist exposure step to the halftone phase shift film 1 etching step shown in steps (c) to (f). A space pattern for embedding a film 2 to be described below is formed in the center. The space width 8 is preferably 10 to 50% of the desired line width 7. Hereinafter, with respect to the halftone phase shift mask 100 according to the first embodiment, the steps after the film (2) film formation are further continued.

工程(g)に示すように、スパッタ、真空蒸着等により、膜2を形成する。膜2の材料としては、タンタルシリサイド(TaSi)、ジルコンシリサイド(ZrSi)、モリブデンシリサイド(MoSi)、クロムフロライド(CrF)、シリコンオキサイド(SiO2)が有効である。成膜の際、膜厚は少なくとも幅8のスペースを完全に埋め込み、かつ位相0°が得られる膜厚よりも厚めに成膜しておく。   As shown in the step (g), the film 2 is formed by sputtering, vacuum deposition or the like. As a material for the film 2, tantalum silicide (TaSi), zircon silicide (ZrSi), molybdenum silicide (MoSi), chromium fluoride (CrF), and silicon oxide (SiO2) are effective. At the time of film formation, the film thickness is made thicker than a film thickness that completely fills at least a space of width 8 and can obtain a phase of 0 °.

次いで、電子線レジスト5を塗布し、電子ビームで露光する(工程(h))。この露光で形成するパターンは、幅7のラインに精度良く重ね、幅7のラインよりも細い幅9のラインとする。この際、ラインパターンの幅9は以下の式で表される幅にするのが良い。   Next, an electron beam resist 5 is applied and exposed with an electron beam (step (h)). The pattern formed by this exposure is accurately overlapped with a line with a width of 7 and a line with a width of 9 that is narrower than the line with a width of 7. At this time, the width 9 of the line pattern is preferably a width represented by the following expression.

(幅9)=((幅7)+(幅8))/2
次いで、現像し(工程(i))、電子線レジスト5をマスクとして、膜2をエッチングする。この際、エッチストップ膜6がハードマスクとして働き、ハーフトーン位相シフト膜1はエッチングされずに残る(工程(j))。
(Width 9) = ((width 7) + (width 8)) / 2
Next, development (step (i)) is performed, and the film 2 is etched using the electron beam resist 5 as a mask. At this time, the etch stop film 6 functions as a hard mask, and the halftone phase shift film 1 remains without being etched (step (j)).

その後、電子線レジスト5を剥離除去する(工程(k))。   Thereafter, the electron beam resist 5 is peeled and removed (step (k)).

次いで、エッチストップ膜6を利用し、全面エッチバックして、エッチストップ膜6より上部に出ている膜2を取り去る(工程(l))。この際、膜2と透明基板3のエッチング選択比は十分でなければならない。膜2の膜厚は、ハーフトーン位相シフト膜1の膜厚とエッチストップ膜6の膜厚の和となるため、その膜厚が位相0°が得られる膜厚になるように、予めエッチストップ膜6の成膜の際、膜厚を所望の膜厚に設定しておく。   Next, the etch stop film 6 is used to etch back the entire surface, and the film 2 protruding above the etch stop film 6 is removed (step (l)). At this time, the etching selectivity between the film 2 and the transparent substrate 3 must be sufficient. Since the film thickness of the film 2 is the sum of the film thickness of the halftone phase shift film 1 and the film thickness of the etch stop film 6, the etch stop is performed in advance so that the film thickness becomes a film thickness that can obtain a phase of 0 °. When the film 6 is formed, the film thickness is set to a desired film thickness.

その後、エッチストップ膜6を全面エッチバックにより取り去り(工程(m))、本実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスク100が完成する。エッチバックの際、エッチストップ膜6と、ハーフトーン位相シフト膜1、膜2、透明基板3とのエッチング選択比は十分でなければならない。   Thereafter, the etch stop film 6 is removed by etching back the entire surface (step (m)), and the halftone phase shift mask 100 in the first embodiment is completed. At the time of etch back, the etching selection ratio between the etch stop film 6, the halftone phase shift film 1, the film 2 and the transparent substrate 3 must be sufficient.

図6は、実施の形態1における別のハーフトーン位相シフトマスクの断面構造(ラインセンター透過率0%)を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing a cross-sectional structure (line center transmittance of 0%) of another halftone phase shift mask in the first embodiment.

図7は、実施の形態1における別のハーフトーン位相シフトマスクの断面構造(ラインセンター透過率80%以上)を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional structure (line center transmittance of 80% or more) of another halftone phase shift mask in the first embodiment.

図7では、所望のパターン(ここでは、ラインパターン)の中央に解像しない程度の太さの抜きパターンを配置している。   In FIG. 7, an extraction pattern with a thickness that does not resolve is arranged in the center of a desired pattern (here, a line pattern).

ここで、ライン中央に配置する膜2の光透過率は0〜100%で良いので、光透過率0%に設定する場合は、図6(a)に示すように、膜2をハーフトーン位相シフト膜1で形成されたラインの中央に挿入しても、図6(b),(c)に示すように、上層または下層に配置しても良い。光強度0%に設定する場合の膜の材料としては、Cr等が有効である。   Here, since the light transmittance of the film 2 arranged in the center of the line may be 0 to 100%, when the light transmittance is set to 0%, the film 2 is placed in the halftone phase as shown in FIG. Even if it is inserted in the center of the line formed by the shift film 1, it may be arranged in the upper layer or the lower layer as shown in FIGS. 6 (b) and 6 (c). Cr or the like is effective as a film material when the light intensity is set to 0%.

また、透明基板3は80%以上の光透過率を有するものであるから、膜2の光透過率を80%以上に設定する場合は、図7に示すように、ハーフトーン位相シフト膜1で形成されたラインの中央のスペースに如何なる膜も配置せず、開口しておくだけでも効果が得られる。   Further, since the transparent substrate 3 has a light transmittance of 80% or more, when the light transmittance of the film 2 is set to 80% or more, as shown in FIG. An effect can be obtained by simply opening the film without placing any film in the central space of the formed line.

以上のように、従来のハーフトーン位相シフトマスクを適用し、露光装置を用いてフォトレジストへ転写すると、ハーフトーン位相シフト領域を通った光と、透過領域を通った光の回折光とが重なり合い、フォトレジストの膜減りを生じさせる。しかし、実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスクを適用し、露光装置を用いてフォトレジストへ転写すると、ラインパターンを形成する位相180°のハーフトーン位相シフト膜を透過した光と、ラインの中央に配置された位相0°の膜を透過した光が相殺され、ライン中央の光強度が抑えられる。よって、フォトレジストの膜減りは発生せず、良好な形状となる。従来、フォトレジストの膜減りが起こるため、よりコントラストを向上できる高透過率のハーフトーン位相シフト膜が適用できなかったが、この新規ハーフトーン位相シフトマスクを適用することで、フォトレジストの膜減りを考慮すること無しにハーフトーン位相シフト膜の透過率の最適化が可能となり、さらなる解像度向上につながる。   As described above, when the conventional halftone phase shift mask is applied and transferred to the photoresist using the exposure apparatus, the light passing through the halftone phase shift region and the diffracted light of the light passing through the transmission region overlap each other. This causes film loss of the photoresist. However, when the halftone phase shift mask in the first embodiment is applied and transferred to the photoresist using the exposure apparatus, the light transmitted through the halftone phase shift film of 180 ° phase forming the line pattern and the center of the line The light transmitted through the film having a phase of 0 ° arranged at the offset is canceled out, and the light intensity at the center of the line is suppressed. Therefore, the film thickness of the photoresist does not occur and a good shape is obtained. Conventionally, because the film thickness of the photoresist has been reduced, a high-transmission halftone phase shift film that can further improve contrast could not be applied. However, by applying this new halftone phase shift mask, the film thickness of the photoresist can be reduced. It is possible to optimize the transmittance of the halftone phase shift film without considering the above, which leads to further improvement in resolution.

実施の形態2.
実施の形態1では、ラインパターンの場合を説明したが、実施の形態2では、ホールパターンの場合を説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the case of a line pattern has been described, but in the second embodiment, the case of a hole pattern will be described.

図8は、実施の形態2におけるハーフトーン位相シフトマスクの断面構造を示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing a cross-sectional structure of the halftone phase shift mask in the second embodiment.

図8において、実施の形態1と同様、ハーフトーン位相シフトマスク100は、透明基板3と、透明基板3上に透過光の位相を180°反転させるハーフトーン位相シフト膜1を用いて形成された位相シフト部10を備えている。透明基板3には、膜が形成されていない部分である上記位相シフト部10に隣接する、所定のホール幅或いは所定のホール径のホールパターン部が存在する。上記位相シフト部10は、中央部に上記透過光の位相を反転させない位相無反転部としての膜2を有し、形成されている。言い換えれば、ハーフトーン位相マスク100は、透過光の位相を180°反転させるハーフトーン位相シフト膜1で形成されたホールパターンの脇に、ハーフトーン位相シフト膜1に対して逆位相すなわち位相0°の膜2を挿入する形で配置した構造となる。さらに、いいかえれば、ハーフトーン位相シフトマスク100は、透明基板上に透過光の位相を180°反転させるハーフトーン位相膜1で形成されたホールパターン脇の残しパターン部に、ハーフトーン位相シフト膜1に対して逆位相すなわち位相0°の膜2を配置する。   In FIG. 8, as in the first embodiment, the halftone phase shift mask 100 is formed using the transparent substrate 3 and the halftone phase shift film 1 that inverts the phase of transmitted light by 180 ° on the transparent substrate 3. A phase shift unit 10 is provided. The transparent substrate 3 has a hole pattern portion having a predetermined hole width or a predetermined hole diameter adjacent to the phase shift portion 10 which is a portion where no film is formed. The phase shift unit 10 has a film 2 as a phase non-inversion unit that does not invert the phase of the transmitted light at the center. In other words, the halftone phase mask 100 has a phase opposite to the halftone phase shift film 1, that is, a phase of 0 °, beside the hole pattern formed by the halftone phase shift film 1 that reverses the phase of transmitted light by 180 °. The film 2 is inserted and inserted. Furthermore, in other words, the halftone phase shift mask 100 is formed on the remaining pattern portion on the side of the hole pattern formed by the halftone phase film 1 that reverses the phase of transmitted light by 180 ° on the transparent substrate. A film 2 having an opposite phase, that is, a phase of 0 ° is disposed.

図9は、15%の透過率をハーフトーン位相シフト膜1で形成されたピッチ200nmで1辺が100nm角のホールパターンにおいて、隣り合うホールパターン間の残1部の中央に、幅20nmで50%の透過率を有する位相0°の膜2を挿入する形で配置した新規ハーフトーン位相シフトマスクを使用し、波長157nmの露光光を用いた場合の光強度分布についてシミュレーションにて求めた結果を示す図である。   FIG. 9 shows that in a hole pattern having a transmittance of 15% and a pitch of 200 nm formed on the halftone phase shift film 1 and 100 nm square on one side, the width of 20 nm is 50 nm in the center of the remaining portion between adjacent hole patterns. Using a new halftone phase shift mask arranged in the form of inserting a film 2 having a transmittance of 0% and having a phase of 0 °, the result obtained by simulation for the light intensity distribution when exposure light having a wavelength of 157 nm is used FIG.

図9(a)は、新規ハーフトーン位相シフトマスクの平面構造を示す図である。   FIG. 9A is a diagram showing a planar structure of a new halftone phase shift mask.

図9(b)は、新規ハーフトーン位相シフトマスクの断面構造(A−Bのカット面)を示す図である。   FIG. 9B is a diagram showing a cross-sectional structure (A-B cut surface) of the novel halftone phase shift mask.

図9(c)は、新規ハーフトーン位相シフトマスクの光強度分布を示す図である。   FIG. 9C shows the light intensity distribution of the new halftone phase shift mask.

図9(b)、(c)は図9(a)に示すラインA−Bでカットした面の断面構造および光強度分布である。位相180°のハーフトーン位相シフト膜を透過した光と、位相0°の膜を透過した光が相殺され、ホールパターン間の残し部中央の光強度が抑えられる。   FIGS. 9B and 9C show the cross-sectional structure and light intensity distribution of the surface cut along line AB shown in FIG. 9A. The light transmitted through the halftone phase shift film having a phase of 180 ° and the light transmitted through the film having a phase of 0 ° cancel each other, and the light intensity at the center of the remaining portion between the hole patterns is suppressed.

また、図10は、実施の形態2におけるハーフトーン位相シフトマスクを使用し、波長157nmの露光光を用いた場合のフォトレジストの断面形状をシミュレーションにて求めた結果を示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing a result of obtaining the cross-sectional shape of the photoresist by simulation using the halftone phase shift mask in the second embodiment and using exposure light having a wavelength of 157 nm.

なお、図10(a)は図10(b)に示すラインA−Bでカットした面の断面形状である。15%の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜1で形成されたピッチ200nmで径100nmのホールパターンにおいて、隣り合うホールパターン間の残し部の中央に、幅20nmの50%の透過率を有する位相0°の膜2を配置した。実施の形態2におけるハーフトーン位相シフトマスク100を使用することにより、フォトレジストの膜減りは発生せず、良好な形状となる。   In addition, Fig.10 (a) is the cross-sectional shape of the surface cut | disconnected by line AB shown in FIG.10 (b). In a hole pattern having a pitch of 200 nm and a diameter of 100 nm formed by the halftone phase shift film 1 having a transmittance of 15%, a phase having a transmittance of 50% with a width of 20 nm is provided at the center of the remaining portion between adjacent hole patterns. A 0 ° membrane 2 was placed. By using the halftone phase shift mask 100 according to the second embodiment, the film thickness of the photoresist does not occur and a good shape is obtained.

ここで、上記膜2は、上記ホールパターン部の端から所定のホール幅或いは所定のホール径の10〜100%の距離が離れた上記位相シフト部10の中央部に配置されるのが望ましい。図9では、一例として、上記ホールパターン部の端から所定のホール幅100nmの40%の距離(ホールパターン部の1辺と直角方向に40nm、ホールパターン部の直角につながる2辺の端を結ぶ対角方向に56.6nm)が離れた上記位相シフト部10の中央部に配置されている。   Here, it is preferable that the film 2 is disposed at the center of the phase shift portion 10 that is separated from the end of the hole pattern portion by a predetermined hole width or a distance of 10 to 100% of a predetermined hole diameter. In FIG. 9, as an example, a distance of 40% of a predetermined hole width of 100 nm from the end of the hole pattern portion (40 nm in a direction perpendicular to one side of the hole pattern portion, and two ends connected to a right angle of the hole pattern portion are connected. It is arranged at the center of the phase shift unit 10 which is 56.6 nm apart in the diagonal direction.

図11は、実施の形態2におけるハーフトーン位相シフトマスクを使用した際の、フォーカスマージン向上効果とサイドローブ抑制効果を示した図である。   FIG. 11 is a diagram showing a focus margin improvement effect and a sidelobe suppression effect when the halftone phase shift mask in the second embodiment is used.

従来のハーフトーン位相シフトマスクに比べ、フォーカスマージンは約5%向上し、ホールパターン間の残し部中央の光強度は約55〜90%まで抑制できる。また、位相180°のハーフトーン位相シフト膜1で形成されたホールパターン間の残し部の中央に挿入される位相0°の膜2の透過率は、0〜90%の範囲で効果が得られる。   Compared with the conventional halftone phase shift mask, the focus margin is improved by about 5%, and the light intensity at the center of the remaining portion between the hole patterns can be suppressed to about 55 to 90%. Further, the transmittance of the film 0 having a phase of 0 ° inserted in the center of the remaining portion between the hole patterns formed by the halftone phase shift film 1 having a phase of 180 ° is effective in the range of 0 to 90%. .

以上のように、新規ハーフトーン位相シフトマスクを用いて露光することで、サイドローブを抑制し、サイドローブの影響によるフォトレジストの膜減りを低減し、かつ光強度のコントラストを向上させ、フォトレジストの解像度を向上させることができる。   As described above, exposure using a new halftone phase shift mask suppresses side lobes, reduces photoresist film loss due to side lobe effects, and improves light intensity contrast. Resolution can be improved.

実施の形態2におけるハーフトーン位相シフトマスクの製造工程は、図5と同様である。ハーフトーン位相シフト膜1の成膜の際、膜厚は位相180°が得られ、光透過率が4〜20%となる膜厚で、成膜するのも同様である。ただし、本実施の形態2におけるハーフトーン位相シフトマスク100の場合、工程(c)〜(f)に示す電子線レジスト露光工程〜ハーフトーン位相シフト膜1のエッチング工程において、実施の形態1では所望の幅のラインパターンの中央に、以下に説明する膜2を埋め込むためのスペースパターンを形成しておくのに対し、実施の形態2では、ホールパターン間の残しパターンの中央に、図8の工程(g)以下で説明する膜2を埋め込むためのスペースパターンを形成しておく。スペースの幅8は、所望のホールパターン間の残しパターンの幅7の10〜50%の幅がよい。また、ハーフトーン位相シフト膜1で形成されるホールパターンのエッジから、ホールパターン径、或いはホールパターン幅の10〜100%程度の距離をおいて膜2が配置されるようにするとよい。   The manufacturing process of the halftone phase shift mask in the second embodiment is the same as that in FIG. When the halftone phase shift film 1 is formed, the film thickness is such that a phase of 180 ° is obtained and the light transmittance is 4 to 20%. However, in the case of the halftone phase shift mask 100 in the second embodiment, in the electron beam resist exposure process to the halftone phase shift film 1 etching process shown in the steps (c) to (f), the desired in the first embodiment. A space pattern for embedding the film 2 described below is formed in the center of the line pattern having a width of 2 mm, whereas in the second embodiment, the process of FIG. (G) A space pattern for embedding the film 2 described below is formed. The width 8 of the space is preferably 10 to 50% of the width 7 of the remaining pattern between the desired hole patterns. The film 2 may be disposed at a distance of about 10 to 100% of the hole pattern diameter or the hole pattern width from the edge of the hole pattern formed by the halftone phase shift film 1.

図12は、実施の形態2における別のハーフトーン位相シフトマスクの断面構造(膜2の光透過率0%)を示す図である。   FIG. 12 is a diagram showing a cross-sectional structure of another halftone phase shift mask according to Embodiment 2 (light transmittance of film 2 is 0%).

図13は、実施の形態1における別のハーフトーン位相シフトマスクの断面構造(膜2の光透過率80%以上)を示す図である。   FIG. 13 is a diagram showing a cross-sectional structure (an optical transmittance of the film 2 of 80% or more) of another halftone phase shift mask in the first embodiment.

図13では、所望のパターン(ここでは、ホールパターン間の残しパターン)の中央に解像しない程度の太さの抜きパターンを配置している。   In FIG. 13, a removal pattern having a thickness that does not resolve is arranged in the center of a desired pattern (here, a remaining pattern between hole patterns).

ホールパターン間の残しパターン中央に配置する膜2の光透過率は0〜90%で良いので、光透過率0%に設定する場合は、図12に示すように、ハーフトーン位相シフト膜1で形成されたホールパターン間の残しパターンの中央に挿入しても(図12(a))、上層または下層に配置しても良い(図12(b)、(c))。光強度0%に設定する場合の膜の材料としては、Cr等が有効である。   Since the light transmittance of the film 2 disposed in the center of the remaining pattern between the hole patterns may be 0 to 90%, when the light transmittance is set to 0%, the halftone phase shift film 1 is used as shown in FIG. It may be inserted in the center of the remaining pattern between the formed hole patterns (FIG. 12A), or may be arranged in the upper layer or the lower layer (FIGS. 12B and 12C). Cr or the like is effective as a film material when the light intensity is set to 0%.

また透明基板3は、80%以上の光透過率を有するものであるから、膜2の光透過率を80%以上に設定する場合は、図13に示すように、ハーフトーン位相シフト膜1で形成されたホールパターン間の残しパターンの中央のスペースに如何なる膜を配置せず、開口しておくだけでも効果が得られる。   Moreover, since the transparent substrate 3 has a light transmittance of 80% or more, when the light transmittance of the film 2 is set to 80% or more, as shown in FIG. An effect can be obtained by simply opening the film without arranging any film in the central space of the remaining pattern between the formed hole patterns.

以上のように、従来のハーフトーン位相シフトマスクを適用し、露光装置を用いてフォトレジストへ転写すると、ハーフトーン位相シフト領域を通った光と、透過領域を通った光の回析光とが重なり合い、フォトレジストの膜減りを生じさせる。   As described above, when the conventional halftone phase shift mask is applied and transferred to the photoresist using the exposure apparatus, the light passing through the halftone phase shift region and the diffracted light of the light passing through the transmission region are generated. Overlap, resulting in photoresist film loss.

しかし、実施の形態2におけるハーフトーン位相シフトマスクを適用し、露光装置を用いてフォトレジストへ転写すると、ホールパターンを形成する位相180°のハーフトーン位相シフト膜を透過した光と、ホールパターン間の残しパターンの中央に配置された位相0°の膜を透過した光が相殺され、ホールパターン間の残しパターン中央の光強度が抑えられる。よって、フォトレジストの膜減りは発生せず、良好な形状となる。従来、フォトレジストの膜減りが起こるため、よりコントラストを向上できる高透過率のハーフトーン位相シフト膜が適用できなかったが、実施の形態2におけるハーフトーン位相シフトマスクを適用することで、フォトレジストの膜減りを考慮すること無しにハーフトーン位相シフト膜の透過率の最適化が可能となり、さらなる解像度向上につながる。   However, when the halftone phase shift mask in the second embodiment is applied and transferred to the photoresist using the exposure apparatus, the light transmitted through the halftone phase shift film having a phase of 180 ° forming the hole pattern and the hole pattern The light transmitted through the film having a phase of 0 ° arranged at the center of the remaining pattern is canceled out, and the light intensity at the center of the remaining pattern between the hole patterns is suppressed. Therefore, the film thickness of the photoresist does not occur and a good shape is obtained. Conventionally, since the film thickness of the photoresist is reduced, a high-transmittance halftone phase shift film capable of improving the contrast cannot be applied. However, by applying the halftone phase shift mask in the second embodiment, the photoresist This makes it possible to optimize the transmittance of the halftone phase shift film without considering the reduction of the film thickness, leading to further improvement in resolution.

上記実施の形態におけるハーフトーン位相シフトマスクを光リソグラフィ装置、露光装置に用いることで、試料のフォトレジストの膜減りを考慮すること無しにハーフトーン位相シフト膜の透過率の最適化が可能となり、さらなる解像度向上につながる。   By using the halftone phase shift mask in the above embodiment for an optical lithography apparatus and an exposure apparatus, it becomes possible to optimize the transmittance of the halftone phase shift film without considering the film thickness reduction of the photoresist of the sample, This leads to further resolution improvement.

実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスクの断面構造を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure of a halftone phase shift mask in the first embodiment. 15%の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜1で形成された100nm孤立ラインパターンの中央に、幅30nmで、15%の透過率を有する位相0°の膜2を挿入する形で配置した実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスクを使用し、波長157nmの露光光を用いた場合の光強度分布についてシミュレーションにて求めた結果を示す図である。Implementation in which a film 2 having a width of 30 nm and a phase of 0 ° and having a transmittance of 15% is inserted in the center of a 100 nm isolated line pattern formed by the halftone phase shift film 1 having a transmittance of 15% It is a figure which shows the result calculated | required by simulation about the light intensity distribution at the time of using the halftone phase shift mask in the form 1 of this, and using the exposure light of wavelength 157nm. 実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスクを使用し、波長157nmの露光光を用いた場合のフォトレジストの断面形状をシミュレーションにて求めた結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having calculated | required the cross-sectional shape of the photoresist at the time of using the halftone phase shift mask in Embodiment 1, and using the exposure light of wavelength 157nm by simulation. 実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスクを使用した際の、従来技術との対比によるフォーカスマージン向上効果とサイドローブ抑制効果を示した図である。It is the figure which showed the focus margin improvement effect and side lobe suppression effect by contrast with a prior art at the time of using the halftone phase shift mask in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1におけるハーフトーン位相シフトマスクの製造工程を示す図である。6 is a diagram showing a manufacturing process of the halftone phase shift mask in the first embodiment. FIG. 実施の形態1における別のハーフトーン位相シフトマスクの断面構造(ラインセンター透過率0%)を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a cross-sectional structure (line center transmittance of 0%) of another halftone phase shift mask in the first embodiment. 実施の形態1における別のハーフトーン位相シフトマスクの断面構造(ラインセンター透過率80%以上)を示す図である。It is a figure which shows the cross-section (line center transmittance | permeability 80% or more) of another halftone phase shift mask in Embodiment 1. FIG. 実施の形態2におけるハーフトーン位相シフトマスクの断面構造を示す図である。6 is a diagram showing a cross-sectional structure of a halftone phase shift mask in a second embodiment. FIG. 15%の透過率をハーフトーン位相シフト膜1で形成されたピッチ200nmで1辺が100nm角の透過率を有する位相0°の膜2を挿入する形で配置した新規ハーフトーン位相シフトマスクを使用し、波長157nmの露光光を用いた場合の光強度分布についてシミュレーションにて求めた結果を示す図である。Uses a new halftone phase shift mask with a transmittance of 15% formed by inserting a film 2 of phase 0 ° having a transmittance of 100 nm square with a pitch of 200 nm formed by the halftone phase shift film 1 FIG. 6 is a diagram showing a result obtained by simulation for a light intensity distribution when exposure light having a wavelength of 157 nm is used. 実施の形態2におけるハーフトーン位相シフトマスクを使用し、波長157nmの露光光を用いた場合のフォトレジストの断面形状をシミュレーションにて求めた結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having calculated | required the cross-sectional shape of the photoresist at the time of using the halftone phase shift mask in Embodiment 2, and using the exposure light of wavelength 157nm by simulation. 実施の形態2におけるハーフトーン位相シフトマスクを使用した際の、フォーカスマージン向上効果とサイドローブ抑制効果を示した図である。It is the figure which showed the focus margin improvement effect and the sidelobe suppression effect at the time of using the halftone phase shift mask in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における別のハーフトーン位相シフトマスクの断面構造(膜2の光透過率0%)を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a cross-sectional structure (light transmittance of film 2 is 0%) of another halftone phase shift mask in the second embodiment. 実施の形態1における別のハーフトーン位相シフトマスクの断面構造(膜2の光透過率80%以上)を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a cross-sectional structure of another halftone phase shift mask in Embodiment 1 (light transmittance of film 2 is 80% or more). 従来のハーフトーン位相シフトマスクの断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the conventional halftone phase shift mask. 15%の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜で形成された100nm孤立ラインパターンについて、波長157nmの露光光を用いた場合の光強度分布についてシミュレーションにて求めた結果である。It is the result of having calculated | required by simulation about the light intensity distribution at the time of using the exposure light of wavelength 157nm about the 100-nm isolated line pattern formed with the halftone phase shift film | membrane which has a transmittance | permeability of 15%. 上記と同様に、15%の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜で形成された100nm孤立ラインパターンについて、波長157nmの露光光を用いた場合のフォトレジストの断面形状をシミュレーションにて求めた結果である。Similar to the above, for a 100 nm isolated line pattern formed of a halftone phase shift film having a transmittance of 15%, the cross-sectional shape of the photoresist when exposure light having a wavelength of 157 nm is used is obtained by simulation. is there. 従来のハーフトーン位相シフトマスクの断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the conventional halftone phase shift mask. 図18は、15%の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜で形成されたピッチ200nmで径100nmのホールパターンについて、波長157nmの露光光を用いた場合の光強度分布についてシミュレーションにて求めた結果である。FIG. 18 shows a result obtained by simulation of the light intensity distribution when using exposure light having a wavelength of 157 nm for a hole pattern having a pitch of 200 nm and a diameter of 100 nm formed of a halftone phase shift film having a transmittance of 15%. It is. 図19は、上記と同様に、15%の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜で形成されたピッチ200nmで径100nmのホールパターンについて、波長157nmの露光光を用いた場合のフォトレジスト形状をシミュレーションにて求めた結果である。FIG. 19 shows a simulation of the photoresist shape when exposure light having a wavelength of 157 nm is used for a hole pattern having a pitch of 200 nm and a diameter of 100 nm formed of a halftone phase shift film having a transmittance of 15%, as described above. It is the result obtained by.

符号の説明Explanation of symbols

1 ハーフトーン位相シフト膜、2 膜、3 透明基板、4 電子ビーム、5 電子線レジスト、6 エッチストップ膜、7 幅、8 幅、10 位相シフト部、100 ハーフトーン位相シフトマスク。   1 halftone phase shift film, 2 film, 3 transparent substrate, 4 electron beam, 5 electron beam resist, 6 etch stop film, 7 width, 8 width, 10 phase shift part, 100 halftone phase shift mask.

Claims (8)

透過光の位相を180°反転させるハーフトーン位相シフト膜を用いて形成された位相シフト部を備え、
上記位相シフト部は、中央部に上記透過光の位相を反転させない位相無反転部を有することを特徴とするハーフトーン位相シフトマスク。
A phase shift portion formed using a halftone phase shift film that reverses the phase of transmitted light by 180 °,
The halftone phase shift mask, wherein the phase shift unit has a phase non-inversion unit that does not invert the phase of the transmitted light at the center.
上記ハーフトーン位相シフト膜は、光透過率が4〜20%であり、
上記位相無反転部は、光透過率が0〜100%の膜であることを特徴とする請求項1記載のハーフトーン位相シフトマスク。
The halftone phase shift film has a light transmittance of 4 to 20%,
2. The halftone phase shift mask according to claim 1, wherein the phase non-inversion portion is a film having a light transmittance of 0 to 100%.
上記位相シフト部は、所定のパターン幅に形成され、
上記位相無反転部は、上記所定のパターン幅に対し、10〜50%の幅を有することを特徴とする請求項1記載のハーフトーン位相シフトマスク。
The phase shift portion is formed with a predetermined pattern width,
2. The halftone phase shift mask according to claim 1, wherein the phase non-inversion portion has a width of 10 to 50% with respect to the predetermined pattern width.
上記ハーフトーン位相シフトマスクは、さらに、上記位相シフト部に隣接する、所定のホール幅或いは所定のホール径のホールパターン部を有し、
上記位相無反転部は、上記ホールパターン部の端から所定のホール幅或いは所定のホール径の10〜100%の距離が離れた上記位相シフト部の中央部に配置されたことを特徴とする請求項1記載のハーフトーン位相シフトマスク。
The halftone phase shift mask further has a hole pattern portion adjacent to the phase shift portion and having a predetermined hole width or a predetermined hole diameter,
The phase non-inversion part is disposed in a central part of the phase shift part that is separated from an end of the hole pattern part by a predetermined hole width or 10 to 100% of a predetermined hole diameter. Item 15. A halftone phase shift mask according to Item 1.
上記ハーフトーン位相シフト膜は、250nm以下の波長領域の光に対し耐光性を有する材料を用いることを特徴とする請求項1記載のハーフトーン位相シフトマスク。   2. The halftone phase shift mask according to claim 1, wherein the halftone phase shift film is made of a material having light resistance to light in a wavelength region of 250 nm or less. 上記ハーフトーン位相シフト膜は、材料として、タンタルシリサイド(TaSi)とジルコンシリサイド(ZrSi)とモリブデンシリサイド(MoSi)とクロムフロライド(CrF)とシリコンオキサイド(SiO2)とのうち少なくとも1つを含有することを特徴とする請求項1記載のハーフトーン位相シフトマスク。   The halftone phase shift film contains at least one of tantalum silicide (TaSi), zircon silicide (ZrSi), molybdenum silicide (MoSi), chromium fluoride (CrF), and silicon oxide (SiO2) as a material. The halftone phase shift mask according to claim 1. 上記位相無反転部は、所定の膜により形成され、
上記所定の膜は、250nm以下の波長領域の光に対し耐光性を有する材料を用いることを特徴とする請求項1記載のハーフトーン位相シフトマスク。
The phase non-inversion part is formed of a predetermined film,
2. The halftone phase shift mask according to claim 1, wherein the predetermined film is made of a material having light resistance to light in a wavelength region of 250 nm or less.
上記位相無反転部は、所定の膜により形成され、
上記所定の膜は、材料として、タンタルシリサイド(TaSi)とジルコンシリサイド(ZrSi)とモリブデンシリサイド(MoSi)とクロムフロライド(CrF)とシリコンオキサイド(SiO2)とのうち少なくとも1つを含有することを特徴とする請求項1記載のハーフトーン位相シフトマスク。
The phase non-inversion part is formed of a predetermined film,
The predetermined film contains at least one of tantalum silicide (TaSi), zircon silicide (ZrSi), molybdenum silicide (MoSi), chromium fluoride (CrF), and silicon oxide (SiO2) as a material. The halftone phase shift mask according to claim 1, wherein:
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