JP2005275138A - Phase shift mask and pattern exposing method using same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、位相シフトマスクと、これを用いたパターン露光方法に関し、特に、クロムレス型位相シフトマスクにおいて微細パターンの高解像度露光を可能とする位相シフトマスクとこれに用いるパターン露光方法に関する。 The present invention relates to a phase shift mask and a pattern exposure method using the same, and more particularly to a phase shift mask that enables high resolution exposure of a fine pattern in a chromeless type phase shift mask and a pattern exposure method used therefor.
近年、半導体集積回路の高密度化にともなうパターンの微細化とともに、露光波長の短波長化も進んできている。現在、主流となっているのは、波長248nmのフッ化クリプトン(KrF)エキシマレーザである。これに続いて、波長193nmのフッ化アルゴン(ArF)エキシマレーザ、波長157nmのF2レーザが候補として挙げられている。また、光の波長から決定される解像限界を超える技術として、光の位相差を利用して高解像度を得る位相シフトマスクがある。 In recent years, with the miniaturization of patterns accompanying the increase in the density of semiconductor integrated circuits, the exposure wavelength has been shortened. At present, the mainstream is a krypton fluoride (KrF) excimer laser with a wavelength of 248 nm. Subsequently, an argon fluoride (ArF) excimer laser with a wavelength of 193 nm and an F2 laser with a wavelength of 157 nm are listed as candidates. Further, as a technique that exceeds the resolution limit determined from the wavelength of light, there is a phase shift mask that obtains high resolution using the phase difference of light.
この位相シフトマスクの代表的なものとして、レベルソン型位相シフトマスクがある。 図13は、波長157nm・NA0.85・σ0.30・パターンサイズ65nm・レベルソン型位相シフトマスクの露光光の空間像を表した図表である。
マスパターンは、周期的な65nmのラインアンドスペース(L/S(1:1))のものを使用している。光強度はレジスト上に形成されるパターン形状に対応するため、例えば図中に示したWをパターン幅とすると、約65nmのラインとピッチが形成されているのが分かる。ポジ型もしくはネガ型のレジストに露光処理を行い、図中に表すパターンを得るためには、光のコントラストが重要になる。光強度の明/暗差が大きく、変化が急峻であることが望ましい。このパターンの光コントラストを評価する値として、NILS(Normalized Image Log-Slope)がある。NILSとは、以下の式で表される。
As the mass pattern, a periodic 65 nm line and space (L / S (1: 1)) pattern is used. Since the light intensity corresponds to the pattern shape formed on the resist, for example, when W shown in the figure is a pattern width, it can be seen that a line and a pitch of about 65 nm are formed. In order to perform exposure processing on a positive type or negative type resist and obtain a pattern shown in the drawing, the contrast of light is important. It is desirable that the light intensity has a large light / dark difference and the change is steep. There is NILS (Normalized Image Log-Slope) as a value for evaluating the optical contrast of this pattern. NILS is expressed by the following equation.
しかし、レベンソン型位相シフトマスクの場合、2重露光が必要となり軸合わせ精度が厳しくなることから、2重露光の必要ないクロムレス型位相シフトマスクが注目されるようになってきた。 However, in the case of the Levenson type phase shift mask, double exposure is required and the alignment accuracy becomes strict, so that a chromeless type phase shift mask that does not require double exposure has been attracting attention.
図14は、クロムレス型位相シフトマスクと、これと等価なハーフトーン型位相シフトマスクの断面構造を表した断面図である。
クロムレス型位相シフトマスク1401は、図14に表すように、ハーフトーン型位相シフトマスク1402の180°位相差をもった透過部1403の透過率を100%としたものと等価である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a chromeless type phase shift mask and a halftone type phase shift mask equivalent thereto.
As shown in FIG. 14, the chromeless
図15は、図14に表すハーフトーン型位相シフトマスクの180°位相差をもった透過部1403の透過率とNILS値との関係を表した図表である。マスクパターンは、周囲のパターンと近接しない孤立パターンと、線幅35nmのラインアンドスペースパターンでピッチは1:2.2〜1:3のものを用意し、照明は、図16に表す、輪帯照明1600(波長157nm、NA0.85、0.80/0.53)を用いた。
図15より、図14に表す180°位相差をもった透過部1403の透過率が上昇するにつれ、NILS値も上昇しているのが分かる。
FIG. 15 is a chart showing the relationship between the transmittance of the
From FIG. 15, it can be seen that the NILS value increases as the transmittance of the
図17は、クロムレス型位相シフトマスクを用いた場合の、露光光の空間像を表した図表である。マスクパターンは孤立パターンであり、図16に表す輪帯照明を用いた。縦軸に光強度、横軸にポジションをとり、図表中には、先に説明したNILSを決定する対数勾配(δIn I/δX)と対象パターン幅(W)が示してある。
位相シフトマスクは、マスクの光透過部分の位相を180°反転することによって、0次回析光を相殺し、2つの±1次回折光を干渉させて結像するものである。このような技術を用いることにより、パターンの高解像度化を実現している。
FIG. 17 is a chart showing an aerial image of exposure light when a chromeless type phase shift mask is used. The mask pattern is an isolated pattern, and annular illumination shown in FIG. 16 was used. The light intensity is plotted on the vertical axis and the position is plotted on the horizontal axis, and the logarithmic gradient (δIn I / δX) and the target pattern width (W) for determining the NILS described above are shown in the chart.
The phase shift mask reverses the phase of the light transmission portion of the mask by 180 °, thereby canceling out the 0th-order analysis light and causing two ± 1st-order diffracted lights to interfere with each other to form an image. By using such a technique, high resolution of the pattern is realized.
図18は、図16に表す輪帯照明(波長157nm、NA0.85、0.80/0.53)を用いて、クロムレス型位相シフトマスクで孤立パターンを露光処理した場合の、光学シミュレーションの結果を表した図表である。
横軸にマスク寸法、縦軸に光学像の各スライスレベルでの寸法として、光強度を0.1〜0.9まで段階的に変化させてプロットしたものである。例えば、マスク寸法35nmの場合、その縦軸上にプロットされる値は、図17に示すWに相当すると考えられる。
FIG. 18 shows the result of an optical simulation when an isolated pattern is exposed with a chromeless phase shift mask using the annular illumination (wavelength 157 nm, NA 0.85, 0.80 / 0.53) shown in FIG. It is a chart showing.
The horizontal axis represents the mask dimension, and the vertical axis represents the optical image at each slice level. The light intensity is plotted in a stepwise manner from 0.1 to 0.9. For example, when the mask dimension is 35 nm, the value plotted on the vertical axis is considered to correspond to W shown in FIG.
この場合、図18に表すように、光強度(スレッシュホールド)0.2となる点が、マスク寸法35〜50nmの範囲で、ほぼ適正寸法となっている。マスク寸法50nm以上でマスク寸法は横ばいとなり、パターンのリニアリティは崩れるが、この範囲での対策は種々検討されているので、本発明においては議論しない。 In this case, as shown in FIG. 18, the point where the light intensity (threshold) is 0.2 is almost an appropriate dimension within a mask dimension of 35 to 50 nm. When the mask size is 50 nm or more, the mask size becomes flat and the linearity of the pattern is lost. However, various countermeasures in this range have been studied, and therefore will not be discussed in the present invention.
図19は、図16に表す輪帯照明(波長157nm、NA0.85、0.80/0.53)を用いて、クロムレス型位相シフトマスクで孤立パターンを露光処理した場合の、各マスク寸法におけるNILS値の変化の様子を表した図表である。
マスク寸法が50nm以下では、NILS値が急激に悪化しているのが分かる。
FIG. 19 shows each mask size when an isolated pattern is exposed with a chromeless phase shift mask using the annular illumination (wavelength 157 nm, NA 0.85, 0.80 / 0.53) shown in FIG. It is a chart showing a change of a NILS value.
It can be seen that the NILS value deteriorates rapidly when the mask dimension is 50 nm or less.
図20は、図16に表す輪帯照明(波長157nm、NA0.85、0.80/0.53)を用いて、クロムレス型位相シフトマスクで孤立パターンを露光処理した場合の、各マスク寸法における光学像を表した図表である。
マスク寸法が50nm以下で、光学像の底部(光の強度が最も弱くなる部分)が、徐々に上方にシフトされていく様子が見られる。これは、光学像の「暗」の部分が、十分に暗くならないことを示している。すなわち、光のコントラストが不十分ということであり、このため、図19に見られるように、NILS値が悪化する。
FIG. 20 shows each mask size when an isolated pattern is exposed with a chromeless phase shift mask using the annular illumination (wavelength 157 nm, NA 0.85, 0.80 / 0.53) shown in FIG. It is a chart showing an optical image.
It can be seen that when the mask dimension is 50 nm or less, the bottom of the optical image (the portion where the light intensity is the weakest) is gradually shifted upward. This indicates that the “dark” portion of the optical image is not sufficiently dark. That is, the light contrast is insufficient, and as a result, as shown in FIG. 19, the NILS value deteriorates.
このように、マスク寸法が小さくなると、位相シフト部の光強度が高くなり、十分なNILS値が得られなくなる現象が起こる。これは、位相シフト部と隣接する領域から位相シフト部へと入り込んでくる漏れ光が多くなり、本来遮光部として働くべき位相シフト部の光強度が増すためと考えられる。 As described above, when the mask size is reduced, the light intensity of the phase shift portion is increased, and a phenomenon that a sufficient NILS value cannot be obtained occurs. This is presumably because the amount of leaked light that enters the phase shift unit from the region adjacent to the phase shift unit increases, and the light intensity of the phase shift unit that should originally function as a light blocking unit increases.
以上、説明してきたように、クロムレス型位相シフトマスクを用いた露光処理においては、パターンサイズが小さくなってくると、光学的なリニアリティはあるものの、NILS値が急激に悪化してしまう。そして、このことはパターンの寸法制御性を悪化させていた。 As described above, in the exposure process using the chromeless type phase shift mask, when the pattern size is reduced, the NILS value is rapidly deteriorated although there is optical linearity. This deteriorates the dimensional controllability of the pattern.
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、マスクパターンサイズが50nm以下パターンを露光する場合に、そのNILS値を改善する位相シフトマスクおよび、これを用いたパターン露光方法を提供することにある。 The present invention has been made on the basis of recognition of such a problem, and an object of the present invention is to provide a phase shift mask for improving the NILS value when a pattern having a mask pattern size of 50 nm or less is exposed, and a pattern using the same. It is to provide an exposure method.
本発明の位相シフトマスクは、位相シフト部に隣接する部分に、位相差2nπ(n=0,1,2,3・・・)となる半透明膜を設け、隣接する領域を透過する光の透過率を低くすることにより、この領域からの漏れ光をカットする。マスク寸法が50nm以下の微細パターンにおいて、NILS値の悪化を防止するものである。 The phase shift mask of the present invention is provided with a translucent film having a phase difference of 2nπ (n = 0, 1, 2, 3...) In a portion adjacent to the phase shift portion, and the light transmitted through the adjacent region. Leakage light from this region is cut by reducing the transmittance. The NILS value is prevented from deteriorating in a fine pattern having a mask dimension of 50 nm or less.
本発明によれば、透過する露光光に位相差を与え、透過露光光の相互干渉を利用して解像度の向上を図るクロムレス型位相シフトマスクであって、
透明基板と、
前記透明基板上に形成された位相シフト部と、
前記位相シフト部に隣接して形成され、前記露光光の透過率を低くする透過率調整部と、を備え、
前記透過率調整部は、露光光との位相差が2nπ(n=0,1,2,3・・・)である位相シフトマスクが提供される。
According to the present invention, there is provided a chromeless type phase shift mask which gives a phase difference to transmitted exposure light and improves resolution by utilizing mutual interference of transmitted exposure light,
A transparent substrate;
A phase shift part formed on the transparent substrate;
A transmittance adjusting unit that is formed adjacent to the phase shift unit and lowers the transmittance of the exposure light; and
The transmittance adjusting unit is provided with a phase shift mask having a phase difference of 2nπ (n = 0, 1, 2, 3,...) With exposure light.
また、前記透過率調整部は、入射光の透過率を調整する透過率調整膜と、位相を2nπ(n=0,1,2,3・・・)シフトさせる位相シフター膜と、より形成される位相シフトマスクが提供される。 The transmittance adjusting unit is formed of a transmittance adjusting film that adjusts the transmittance of incident light, and a phase shifter film that shifts the phase by 2nπ (n = 0, 1, 2, 3,...). A phase shift mask is provided.
また、前記位相シフト部は、前記透明基板に、前記露光光に対して180°の位相差を持たせて掘り込まれたトレンチ形状である位相シフトマスクが提供される。 The phase shift portion may be provided with a phase shift mask having a trench shape dug into the transparent substrate with a phase difference of 180 ° with respect to the exposure light.
また、前記位相シフト部は、前記透明基板上に、前記露光光に対して180°の位相差を持たせた位相シフター膜を堆積して形成される位相シフトマスクが供給される。 The phase shift unit is supplied with a phase shift mask formed by depositing a phase shifter film having a phase difference of 180 ° with respect to the exposure light on the transparent substrate.
また、前記位相シフト部を構成する位相シフター膜と、前記透過率調整膜を構成する位相シフター膜とは、同じ材料である位相シフトマスクが提供される。 In addition, a phase shift mask that is the same material as the phase shifter film that forms the phase shift unit and the phase shifter film that forms the transmittance adjusting film is provided.
また、前記透過率調整膜の材料として、タンタルシリサイド(TaSi)を用いる位相シフトマスクが提供される。 A phase shift mask using tantalum silicide (TaSi) as a material for the transmittance adjusting film is provided.
また、前記透過率調整膜の材料として、ジルコンシリサイド(ZrSi)を用いる位相シフトマスクが提供される。 Further, a phase shift mask using zircon silicide (ZrSi) as a material for the transmittance adjusting film is provided.
また、前記透過率調整膜の材料として、モリブデンシリサイド(MoSi)を用いる位相シフトマスクが提供される。 In addition, a phase shift mask using molybdenum silicide (MoSi) as a material of the transmittance adjusting film is provided.
また、前記位相シフター膜の材料として、クロムフロライド(CrF)を用いる位相シフトマスクが提供される。 Further, a phase shift mask using chromium fluoride (CrF) as a material of the phase shifter film is provided.
また、前記位相シフター膜の材料として、シリコンオキサイド(SiO2)を用いる位相シフトマスクが提供される。 In addition, a phase shift mask using silicon oxide (SiO 2 ) as a material of the phase shifter film is provided.
また、前記位相シフター膜の材料として、シリコンオキシナイトライド(SiON)を用いる位相シフトマスクが提供される。 Further, a phase shift mask using silicon oxynitride (SiON) as a material of the phase shifter film is provided.
さらに、位相シフトマスクを用いた露光処理によるパターン露光方法であって、
前記位相マスクが、微細パターンに対応する位相シフト部と、それに隣接する露光光との位相差が2nπ(n=0,1,2,3・・・)の透過率調整部が透明基板上に形成され、
前記位相シフト部のサイズに最適な前記透過率調整部のサイズを選ぶことで、レジスト上に形成されるパターンの光コントラスト値を高めることを特徴とする位相シフトマスクによるパターン露光方法を提供する。
Furthermore, it is a pattern exposure method by an exposure process using a phase shift mask,
The phase mask has a transmittance adjusting unit having a phase difference of 2nπ (n = 0, 1, 2, 3...) Between the phase shift unit corresponding to the fine pattern and the exposure light adjacent thereto on the transparent substrate. Formed,
There is provided a pattern exposure method using a phase shift mask, wherein the optical contrast value of a pattern formed on a resist is increased by selecting an optimal size of the transmittance adjusting unit for the size of the phase shift unit.
本発明によれば、マスク寸法が50nm以下の微細パターンにおいて、隣接する領域から位相シフト部への漏れ光をカットすることにより、位相シフト部におけるコントラストを十分に保つことができる。このようにして、高いNILS値を維持することにより、パターンの寸法制御性を向上させることができる。 According to the present invention, in a fine pattern having a mask dimension of 50 nm or less, it is possible to sufficiently maintain the contrast in the phase shift portion by cutting the leaked light from the adjacent region to the phase shift portion. In this way, by maintaining a high NILS value, the pattern dimension controllability can be improved.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
クロムレス型位相シフトマスクには透明基板上に、位相シフト部を掘り込むトレンチ型と、シフター膜を堆積するメサ型がある。
まず、本発明の第1の実施の形態にかかるクロムレス型位相シフトマスクとして、トレンチ型(1)のクロムレス型位相シフトマスクについて説明する。図1はトレンチ型(1)のクロムレス型位相シフトマスク断面構造を表す模式図である。
従来、トレンチ型のクロムレス型位相シフトマスクは、透明基板に位相シフト部として180°の位相差が生じるように溝を掘り込んだ構造であった。これに対して、図1のクロムレス型位相シフトマスクは、透明基板101上に180°の位相差が生じるように掘り込まれた位相シフト部102の両側に隣接して、透過率調整膜103と位相2nπ(n=0,1,2,3・・・)をもつ位相シフター膜104を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Chromeless type phase shift masks include a trench type that digs a phase shift portion on a transparent substrate and a mesa type that deposits a shifter film.
First, as a chromeless type phase shift mask according to the first embodiment of the present invention, a trench type (1) chromeless type phase shift mask will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a trench type (1) chromeless type phase shift mask.
Conventionally, a trench type chromeless type phase shift mask has a structure in which a groove is dug so that a phase difference of 180 ° is generated as a phase shift portion in a transparent substrate. On the other hand, the chromeless type phase shift mask of FIG. 1 is adjacent to both sides of the
図2は、図1に表すクロムレス型位相シフトマスクのマスク製造工程を表す、模式図である。
まず、透明基板201上に、透過率調整膜202となるタンタル(Ta)を形成し、その上に、位相シフター膜203となるクロムフロライド(CrF)を形成する(図2(a))。
次に、図1に表す位相シフト部102を形成するため、電子線レジスト204に対して第1のパターンニングを行う(図2(b))。
電子線レジスト204のパターンニングの後、位相シフター膜203と透過率調整膜202とのエッチングを行い、同時に、180°位相分だけ掘り込みを行う(図2(c))。
次に、電子線レジスト204を除去した後、掘り込みの両側に所定の線幅の透過率調整膜202と位相シフター膜203を形成するため、電子線レジスト205に対して第2のパターニングを行う(図2(d))。
電子線レジスト205のパターンニングの後、図1に表す位相シフト部102に隣接する領域以外の透過率調整膜202と位相シフター膜203のエッチングを行う(図2(e))。
最後に、電子線レジスト205を除去して完成する(図2(f))。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a mask manufacturing process of the chromeless type phase shift mask shown in FIG.
First, tantalum (Ta) to be the
Next, first patterning is performed on the electron beam resist 204 to form the
After patterning the electron beam resist 204, the
Next, after removing the electron beam resist 204, the electron beam resist 205 is subjected to second patterning in order to form a
After the patterning of the electron beam resist 205, the
Finally, the electron beam resist 205 is removed to complete (FIG. 2F).
図3は、図1に表すクロムレス型位相シフトマスクの、透過率調整膜103と位相シフター膜104を合わせた膜を半透明膜部Cとして、位相シフト部Sの寸法とNILS値の関係を表す図表である。半透明膜部Cは20〜60nmを10nm刻みで、設定した。光学系は、NA0.58、0.80/0.53の輪帯照明で、半透明膜部の透過率は6%である。
FIG. 3 shows the relationship between the dimension of the phase shift portion S and the NILS value, with the semi-transparent film portion C as the film that combines the
図3より、半透明膜部Cのサイズが20nmのとき、位相シフト部Sのサイズを44nmにするとNILS値は3.5でピークとなる。また、半透明膜部Cのサイズを、40、50、60と変化させると、それぞれ位相シフト部Sのサイズが50nm以下でNILS値はピークとなり、その値は3以上を確保できているのが分かる。
このように、半透明膜部Cと位相シフト部Sのサイズを最適化することで、位相シフト部Sのサイズが50nm以下でも、NILS値の悪化が起こっていないことが分かる。
From FIG. 3, when the size of the translucent film part C is 20 nm, the NILS value reaches a peak at 3.5 when the size of the phase shift part S is 44 nm. Further, when the size of the translucent film part C is changed to 40, 50, 60, the NILS value peaks when the size of the phase shift part S is 50 nm or less, and the value can be secured to 3 or more. I understand.
Thus, by optimizing the sizes of the translucent film part C and the phase shift part S, it can be seen that the NILS value does not deteriorate even if the size of the phase shift part S is 50 nm or less.
図4は、図3の半透明膜部Cのサイズに対する、位相シフト部Sの最適寸法をプロットした図表である。半透明膜部Cの材料として、クロム(Cr)、タンタル(Ta)を用い、透過率を3〜20%まで、段階的に変化させてみた。
図4より、半透明膜部Cの透過率が高くなるにつれて、グラフの傾斜が緩やかになっているのが分かる。半透明膜部Cの透過率を高く設定することで、半透明膜部Cの寸法に対する位相シフト部Sの最適値の変化の割合が小さくなる。これは、目的の位相シフトマスクの寸法制御性が得やすくなることを意味している。
FIG. 4 is a chart in which the optimum dimension of the phase shift portion S is plotted with respect to the size of the translucent film portion C of FIG. As the material of the translucent film part C, chromium (Cr) and tantalum (Ta) were used, and the transmittance was changed stepwise from 3 to 20%.
From FIG. 4, it can be seen that the slope of the graph becomes gentler as the transmittance of the translucent film portion C increases. By setting the transmissivity of the semitransparent film part C high, the ratio of the change in the optimum value of the phase shift part S with respect to the dimension of the semitransparent film part C becomes small. This means that dimensional controllability of the target phase shift mask can be easily obtained.
図5は、半透明膜部Cのサイズに対して、図4より最適化した位相シフト部Sを用いた光学像の寸法をプロットした図表である。半透明膜部Cの透過率を0〜20%まで段階的に変化させてみた。
図5より、半透明膜部Cの透過率が高くなるにつれて、曲線の傾斜が穏やかになっているのが分かる。これは、半透明膜部Cの透過率を高く設定することで、半透明膜部Cの寸法がばらついても、目的の光学寸法が得やすいことを意味している。したがって、半透明膜部Cの透過率を高めに調整すれば、パターンの寸法制御性が向上する。また、図5より明らかなように、半透明部Cの寸法を変化させることで、光学像が35〜60nmの範囲において、NILS値の低下を防ぐことができる。
FIG. 5 is a chart in which the dimensions of the optical image using the phase shift portion S optimized from FIG. 4 are plotted against the size of the semitransparent film portion C. The transmittance of the translucent film part C was changed stepwise from 0 to 20%.
FIG. 5 shows that the slope of the curve becomes gentler as the transmittance of the translucent film portion C increases. This means that by setting the transmissivity of the semitransparent film part C to be high, even if the dimensions of the semitransparent film part C vary, the target optical dimensions can be easily obtained. Therefore, if the transmissivity of the translucent film portion C is adjusted to be higher, the pattern dimension controllability is improved. Further, as is clear from FIG. 5, the NILS value can be prevented from decreasing in the optical image range of 35 to 60 nm by changing the size of the translucent portion C.
図6は、図16に表す輪帯照明(波長157nm、NA0.85、0.80/0.53)を用いて、本発明の実施の形態にかかるクロムレス型位相シフトマスクで孤立パターンを露光処理した場合の、各マスク寸法における光学像を表した図表である。このときの半透明膜部の透過率は6%に設定してある。マスク寸法は、20、40、60nmと変化させて、それぞれの光学像を表してある。
図6より、マスク寸法が50nm以下のパターンであっても、NILS値の悪化が見られない。図21と比較することで、その効果は一目瞭然である。
FIG. 6 shows an exposure process of an isolated pattern using the chromeless phase shift mask according to the embodiment of the present invention using the annular illumination (wavelength 157 nm, NA 0.85, 0.80 / 0.53) shown in FIG. It is the graph showing the optical image in each mask dimension at the time of doing. The transmissivity of the translucent film part at this time is set to 6%. The mask dimensions are changed to 20, 40 and 60 nm to represent the respective optical images.
From FIG. 6, even if the mask dimension is 50 nm or less, the NILS value is not deteriorated. The effect is obvious at a glance by comparing with FIG.
次に、本発明の第2実施の形態にかかるクロムレス型位相シフトマスクとして、メサ型(1)のクロムレス型位相シフトマスクについて説明する。図7はメサ型(1)のクロムレス型位相シフトマスク断面構造を表す模式図である。
従来、メサ型のクロムレス型位相シフトマスクは、位相シフト部をシフター膜によって180°の位相差が生じるように堆積させた構造であった。これに対して、図7のクロムレス型位相シフトマスクは、透明基板701上に180°の位相差が生じるように堆積された位相シフト部702の両側に隣接して、透過率調整膜703と位相2nπ(n=0,1,2,3・・・)をもつ位相シフター膜704を備える。
Next, as a chromeless type phase shift mask according to the second embodiment of the present invention, a mesa type (1) chromeless type phase shift mask will be described. FIG. 7 is a schematic view showing a cross-sectional structure of a mesa type (1) chromeless type phase shift mask.
Conventionally, mesa-type chromeless phase shift masks have a structure in which phase shift portions are deposited by a shifter film so that a phase difference of 180 ° is generated. On the other hand, the chromeless phase shift mask of FIG. 7 is adjacent to both sides of the
図8は、図7に表すクロムレス型位相シフトマスクのマスク製造工程を表す、模式図である。
まず、透明基板801上に、透過率調整膜802となるタンタル(Ta)を形成する(図8(a))。
次に、図7に表す位相シフト部702を形成するため、電子線レジスト803に対して第1のパターンニングを行う(図8(b))。
電子線レジスト803のパターンニングの後、透過率調整膜802のエッチングを行う(図8(c))。
FIG. 8 is a schematic view showing a mask manufacturing process of the chromeless type phase shift mask shown in FIG.
First, tantalum (Ta) to be the
Next, in order to form the
After the patterning of the electron beam resist 803, the
次に、電子線レジスト803を除去した後、位相シフター膜804となるクロムフロライド(CrF)を形成する(図8(d))。
次に、図7に表す位相シフト部702の両側に所定の線幅の透過率調整膜802と位相シフター膜804を形成するため、電子線レジスト805に対して第2のパターニングを行う(図8(e))。
電子線レジスト805のパターンニングの後、位相シフター膜804と透過率調整膜802とのエッチングを行う(図8(f))。
次に、電子線レジスト805を除去した後(図8(g))、図7に表す位相シフト部702の位相を180°にするため、電子線レジスト806に対して第3のパターニングを行う(図8(h))。
電子線レジスト806のパターンニングの後、図7に表す位相シフト部702の位相が180°になるまでエッチングを行う。最後に、電子線レジスト806を除去して完成する(図8(i))。
Next, after removing the electron beam resist 803, chromium fluoride (CrF) to be the
Next, in order to form a
After patterning the electron beam resist 805, the
Next, after removing the electron beam resist 805 (FIG. 8G), third patterning is performed on the electron beam resist 806 in order to set the phase of the
After patterning the electron beam resist 806, etching is performed until the phase of the
本発明の第2の実施の形態にかかるメサ型(1)のクロムレス型位相シフトマスクを用いた場合でも、その光学特性は、第1の実施の形態で説明したトレンチ型(1)のクロムレス型位相シフトマスクと同様となる。
また、本実施の形態の場合、位相シフト部を形成する位相シフター膜と透過率調整膜上に形成される位相シフター膜を同一の工程で形成することができる。
Even when the mesa type (1) chromeless phase shift mask according to the second embodiment of the present invention is used, the optical characteristics thereof are the trench type (1) chromeless type described in the first embodiment. This is the same as the phase shift mask.
In the case of this embodiment, the phase shifter film forming the phase shift portion and the phase shifter film formed on the transmittance adjusting film can be formed in the same process.
次に、本発明の第3実施の形態にかかるクロムレス型位相シフトマスクとして、トレンチ型(2)のクロムレス型位相シフトマスクについて説明する。図9はトレンチ型(2)のクロムレス型位相シフトマスク断面構造を表す模式図である。
トレンチ型(2)のクロムレス型位相シフトマスクは、透明基板901上に180°の位相差が生じるように掘り込まれた位相シフト部902の両側に隣接して、透過率調整膜903を備える。ちょうど、図1に表すトレンチ型(1)の位相シフター膜がない形状となっている。ここで、透過率調整膜903として用いられる膜には、透過率を調整し、かつ入射光との位相差を2nπ(n=0,1,2,3・・・)とすることができる材料を採用する。
Next, a trench type (2) chromeless type phase shift mask will be described as a chromeless type phase shift mask according to a third embodiment of the present invention. FIG. 9 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a trench type (2) chromeless type phase shift mask.
The trench-type (2) chromeless type phase shift mask includes a
図10は、図9に表すクロムレス型位相シフトマスクのマスク製造工程を表す、模式図である。
まず、透明基板1001上に、透過率調整膜1002となるタンタルシリサイド(TaSi)を形成する(図10(a))。
次に、図9に表す位相シフト部902を形成するため、電子線レジスト1003に対して第1のパターンニングを行う(図10(b))。
電子線レジスト1003のパターンニングの後、透過率調整膜1002のエッチングを行い、同時に、180°位相分だけ掘り込みを行う(図10(c))。
次に、電子線レジスト1003を除去した(図10(d))後、掘り込みの両側に所定の線幅の透過率調整膜1002を形成するため、電子線レジスト1004に対して第2のパターニングを行う(図10(e))。
電子線レジスト1004のパターンニングの後、図9に表す位相シフト部902に隣接する領域以外の透過率調整膜1002のエッチングを行う(図10(f))。
最後に、電子線レジスト1004を除去して完成する(図10(g))。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a mask manufacturing process of the chromeless type phase shift mask shown in FIG.
First, tantalum silicide (TaSi) to be the
Next, in order to form the
After the patterning of the electron beam resist 1003, the
Next, after removing the electron beam resist 1003 (FIG. 10D), the second patterning is performed on the electron beam resist 1004 in order to form a
After patterning the electron beam resist 1004, the
Finally, the electron beam resist 1004 is removed to complete (FIG. 10G).
本発明の第4の実施の形態にかかるトレンチ型(2)のクロムレス型位相シフトマスクを用いた場合でも、その光学特性は、第1の実施の形態で説明したトレンチ型(1)のクロムレス型位相シフトマスクと同様となる。
また、本実施の形態の場合、透過率調整膜に位相シフター膜の役割ももたせることで、同一の膜としたため、製造工程の簡略化が可能となる。
Even when the trench type (2) chromeless phase shift mask according to the fourth embodiment of the present invention is used, the optical characteristics thereof are the trench type (1) chromeless type described in the first embodiment. This is the same as the phase shift mask.
Further, in the case of the present embodiment, since the transmittance adjusting film also has a role of a phase shifter film, the same film is obtained, so that the manufacturing process can be simplified.
次に、本発明の第4実施の形態にかかるクロムレス型位相シフトマスクとして、メサ型(2)のクロムレス型位相シフトマスクについて説明する。図11はトレンチ型(2)のクロムレス型位相シフトマスク断面構造を表す模式図である。
メサ型(2)のクロムレス型位相シフトマスクは、透明基板1101上に180°の位相差が生じるよう堆積させた位相シフト部1102の両側に隣接して、透過率調整膜1103を備える。ちょうど、図7に表すメサ型(1)において、透過率調整膜上に位相シフター膜がない形状となっている。ここで、透過率調整膜1103として用いられる膜には、透過率を調整し、かつ入射光との位相差を2nπ(n=0,1,2,3・・・)とすることができる材料を採用する。
Next, a mesa type (2) chromeless type phase shift mask will be described as a chromeless type phase shift mask according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 11 is a schematic view showing a cross-sectional structure of a trench type (2) chromeless type phase shift mask.
The mesa type (2) chromeless type phase shift mask includes a
図12は、図13に表すクロムレス型位相シフトマスクのマスク製造工程を表す、模式図である。
まず、透明基板1201上に、透過率調整膜1202となるタンタルシリサイド(TaSi)を形成する(図12(a))。
次に、図11に表す位相シフト部1102を形成するため、電子線レジスト1203に対して第1のパターンニングを行う(図12(b))。
電子線レジスト1203のパターンニングの後、透過率調整膜1202のエッチングを行う(図12(c))。
FIG. 12 is a schematic view showing a mask manufacturing process of the chromeless type phase shift mask shown in FIG.
First, tantalum silicide (TaSi) to be the
Next, first patterning is performed on the electron beam resist 1203 in order to form the
After patterning the electron beam resist 1203, the
次に、電子線レジスト1203を除去した後、位相シフター膜1204となるクロムフロライド(CrF)を位相が180°となるよう形成する(図13(d))。
次に、図11に表す位相シフト部1102を形成するため、電子線レジスト1205に対して第2のパターニングを行う(図12(e))。
電子線レジスト1205のパターンニングの後、位相シフター膜1204のエッチングを行う(図12(f))。最後に、電子線レジスト1205を除去して完成する(図12(g))。
Next, after removing the electron beam resist 1203, chromium fluoride (CrF) to be the
Next, in order to form the
After patterning the electron beam resist 1205, the
本発明の第4の実施の形態にかかるメサ型(2)のクロムレス型位相シフトマスクを用いた場合でも、その光学特性は、第1の実施の形態で説明したトレンチ型(1)のクロムレス型位相シフトマスクと同様となる。
また、本実施の形態の場合、透過率調整膜に位相シフター膜の役割ももたせることで、同一の膜としたため、製造工程の簡略化が可能となる。
これまで説明してきた、第1および第2の実施の形態にかかるクロムレス型位相シフトマスクにおいて、透過率調整膜として、タンタル(Ta)を例に説明したが、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)を用い、位相シフター膜として、クロムフロライド(CrF)以外にも、シリコンオキサイド(SiO2)、シリコンオキシナイトライド(SiON)と組み合わせて用いることができる。
Even when the mesa type (2) chromeless type phase shift mask according to the fourth embodiment of the present invention is used, the optical characteristics thereof are the trench type (1) chromeless type described in the first embodiment. This is the same as the phase shift mask.
Further, in the case of the present embodiment, since the transmittance adjusting film also has a role of a phase shifter film, the same film is obtained, so that the manufacturing process can be simplified.
In the chromeless phase shift masks according to the first and second embodiments described so far, tantalum (Ta) has been described as an example of the transmittance adjusting film. However, tantalum silicide (TaSi), zircon silicide ( ZrSi) and molybdenum silicide (MoSi) can be used, and the phase shifter film can be used in combination with silicon oxide (SiO 2 ) or silicon oxynitride (SiON) in addition to chromium fluoride (CrF).
また、第2および第4の実施の形態にかかるクロムレス型位相シフトマスクにおいて、位相差を2nπ(n=0,1,2,3・・・)ともつ透過率調整膜として、クロムフロライド(CrF)を例に説明してきたが、シリコンオキサイド(SiO2)、シリコンオキシナイトライド(SiON)を用いることができる。 In the chromeless type phase shift mask according to the second and fourth embodiments, a chromium fluoride (as a transmittance adjusting film having a phase difference of 2nπ (n = 0, 1, 2, 3...)) Although description has been made taking CrF) as an example, silicon oxide (SiO 2) or silicon oxynitride (SiON) can be used.
以上説明してきたように、本発明のクロムレス型位相シフトマスクを用いるいることで、マスクサイズが50nm以下の微細パターンにおいても、NILS値のを悪化させることなく、寸法制御が容易な露光方法を提供することができる。
そしてこのことは、半導体の微細加工技術に大きく貢献するものである。
As described above, the use of the chromeless type phase shift mask of the present invention provides an exposure method that allows easy dimension control without deteriorating the NILS value even in a fine pattern having a mask size of 50 nm or less. can do.
This greatly contributes to semiconductor microfabrication technology.
101、201、701、801、901、1001、1001、1101、1201 透明基板
102、702、902、1102 位相シフト部
103、703、903、1103、1202、 透過率調整膜
104、203、704、804、1204 位相シフター膜
202、802、1002 透過率調整膜
204、205、803、805、806、1003、1004、1203、1205 電子線レジスト
1401 クロムレス型位相シフトマスク
1402 ハーフトーン型位相シフトマスク
1403 透過部
C 半透明膜部
S 位相シフト部
W パターン幅
101, 201, 701, 801, 901, 1001, 1001, 1101, 1201
Claims (7)
透明基板と、
前記透明基板上に形成された位相シフト部と、
前記位相シフト部に隣接して形成され、前記露光光の透過率を低くする透過率調整部と、を備え、
前記透過率調整部は、露光光との位相差が2nπ(n=0,1,2,3・・・)であることを特徴とする位相シフトマスク。 A chromeless type phase shift mask that gives a phase difference to the transmitted exposure light and improves the resolution by utilizing the mutual interference of the transmitted exposure light,
A transparent substrate;
A phase shift part formed on the transparent substrate;
A transmittance adjusting unit that is formed adjacent to the phase shift unit and lowers the transmittance of the exposure light; and
The transmittance adjusting unit has a phase shift of 2nπ (n = 0, 1, 2, 3...) With respect to exposure light.
前記位相マスクが、微細パターンに対応する位相シフト部と、それに隣接する露光光との位相差が2nπ(n=0,1,2,3・・・)の透過率調整部が透明基板上に形成され、
前記位相シフト部のサイズに最適な前記透過率調整部のサイズを選ぶことで、レジスト上に形成されるパターンの光コントラスト値を高めることを特徴とする位相シフトマスクによるパターン露光方法。 A pattern exposure method by an exposure process using a phase shift mask,
The phase mask has a transmittance adjusting unit having a phase difference of 2nπ (n = 0, 1, 2, 3...) Between the phase shift unit corresponding to the fine pattern and the exposure light adjacent thereto on the transparent substrate. Formed,
A pattern exposure method using a phase shift mask, wherein an optical contrast value of a pattern formed on a resist is increased by selecting an optimal size of the transmittance adjusting unit for the size of the phase shift unit.
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JP2007241136A (en) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Toppan Printing Co Ltd | Photomask blank for chromeless phase shift mask, chromeless phase shift mask, and method of manufacturing chromeless phase shift mask |
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KR101734644B1 (en) | 2014-05-15 | 2017-05-11 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | Reticle and method of fabricating the same |
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- 2004-03-25 JP JP2004090127A patent/JP2005275138A/en active Pending
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