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JPH0750243A - Exposure method and mask used for the same as well as manufacturing method of semiconductor device using the same - Google Patents

Exposure method and mask used for the same as well as manufacturing method of semiconductor device using the same

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Publication number
JPH0750243A
JPH0750243A JP19464393A JP19464393A JPH0750243A JP H0750243 A JPH0750243 A JP H0750243A JP 19464393 A JP19464393 A JP 19464393A JP 19464393 A JP19464393 A JP 19464393A JP H0750243 A JPH0750243 A JP H0750243A
Authority
JP
Japan
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pattern
mask
phase
light
exposure
Prior art date
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Application number
JP19464393A
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Japanese (ja)
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JP3268692B2 (en
Inventor
Yoshihiko Okamoto
好彦 岡本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH0750243A publication Critical patent/JPH0750243A/en
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable the title exposure method to be performed without fail while facilitating the pattern design by a method wherein the exposure method is performed by aligning the relative positions of the two different masks of the pattern part defining boundaries of phase inversion on transmission light and the other parttern part excluding the former pattern part. CONSTITUTION:A mask base material 9 is produced by depositing a metallic thin film 11 comprising Cr, etc., on a main surface of a transparent substrate 10 so as to be coated with an electron beam resist 12 later. Next, the whole surface is irradiated with the electron beams. Next, the glass substrate 10 is etched away in a specific depth using the Cr film 11 as a mask. Next, the Cr film 11 is removed. Furthermore, another metallic thin film 13 comprising Cr, etc., is deposited on the main surface of the transparent substrate 10 to be spin-coated with another electron beam resist 14. Besides, the coordinate bases of stepped patterns formed on the transparent substrate 10 are joined together to irradiate a specific pattern with electron beams. Furthermore, the pattern for alignment mark with wafer is exposed in the ambient part of the transfer region of the transparent substrate 10. Later, the exposed Cr film 13 is etched away to remove the electron beam resist 14.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路などの
製造に用いる露光技術、特に、露光光に位相差を与えて
露光する位相シフトマスクに適用して効果のある技術に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure technique used for manufacturing semiconductor integrated circuits and the like, and more particularly to a technique effective when applied to a phase shift mask for exposing by exposing a phase difference to exposure light.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の高密度実装に伴って回路の
微細化が高度に進み、回路素子や配線の設計ルールもサ
ブミクロン域に入ってきている。このため、露光に用い
る光の波長も露光装置の性能限界であるi線(波長36
5nm)に及んできている。このような波長域の光を用
い、フォトマスク上の集積回路パターンを半導体ウェハ
に転写するフォトリソ工程では、パターンの精度の低下
は深刻な問題になってくる。
2. Description of the Related Art As semiconductor devices are mounted at high density, circuit miniaturization has advanced to a high degree, and the design rules for circuit elements and wirings have entered the submicron range. Therefore, the wavelength of the light used for exposure is the i-line (wavelength 36
5 nm). In the photolithography process of transferring an integrated circuit pattern on a photomask onto a semiconductor wafer by using light in such a wavelength range, deterioration of pattern accuracy becomes a serious problem.

【0003】図11は位相シフトを有しないマスクの構
造を示す断面図であり、図12はそのマスクの光強度分
布を示す特性図である。また、図13は位相シフトマス
クの構造を示す断面図であり、図14は図13のマスク
の光強度分布を示す特性図である。
FIG. 11 is a sectional view showing the structure of a mask having no phase shift, and FIG. 12 is a characteristic diagram showing the light intensity distribution of the mask. 13 is a sectional view showing the structure of the phase shift mask, and FIG. 14 is a characteristic diagram showing the light intensity distribution of the mask of FIG.

【0004】図11に示すように、微細化を要しないマ
スク(またはレチクル)は、ガラス板1の片面にパター
ンにしたい部分以外を覆うようにクロム膜2(金属マス
ク)が形成されている。パターンを形成したい部分は、
光を透過できるように素通し(P1,P2 が光透過領域)
にされ、これ以外の部分がクロム膜2で遮蔽された遮光
領域Nとなる。
As shown in FIG. 11, a mask (or reticle) which does not require miniaturization has a chrome film 2 (metal mask) formed on one surface of the glass plate 1 so as to cover portions other than the portion to be patterned. The part you want to form a pattern is
Transparent so that light can be transmitted (P 1 and P 2 are light transmission areas)
And a portion other than this is a light shielding region N shielded by the chromium film 2.

【0005】このような構造のマスクにあっては、遮光
領域Nを挟む一対の光透過領域P1,P2 の位相は、それ
らの位相が同一であるため、半導体ウェハでは2つの光
がそれらの境界部で互いに干渉しあって強め合うように
作用する。このため、遮光領域Nの幅が露光波長よりも
狭い場合、半導体ウェハ上におけるパターンの投影像の
コントラストは図12のように低下し、焦点深度が浅く
なる結果、微細なパターンであると、その転写精度は大
幅に低下し、パターン間を分離して露光できないことが
わかる。
In the mask having such a structure, since the pair of light transmitting regions P 1 and P 2 sandwiching the light shielding region N have the same phase, two light beams are generated on the semiconductor wafer. At the boundary of the, they interfere with each other and act to strengthen each other. For this reason, when the width of the light shielding region N is narrower than the exposure wavelength, the contrast of the projected image of the pattern on the semiconductor wafer is lowered as shown in FIG. 12, and the depth of focus becomes shallow, resulting in a fine pattern. It can be seen that the transfer accuracy is significantly reduced and the patterns cannot be separated and exposed.

【0006】このような問題を解決する手段として、マ
スクを透過する光の位相を変えることにより、投影像の
コントラストの低下の防止を図った位相シフト技術が注
目されている。
As a means for solving such a problem, attention has been paid to a phase shift technique in which the contrast of a projected image is prevented from being lowered by changing the phase of light passing through a mask.

【0007】この方式の具体例には、例えば特公昭62
−50811号公報に示すものがあり、図13に示すよ
うに、遮光領域Nを挟む一対の光透過領域P1,P2 の一
方に位相シフタ3(例えば透明なガラス膜等)が設けら
れた構造を有しており、一対の光透過領域を透過した直
後の2つの光の位相が互いに反転するように膜厚を調整
する。
A specific example of this system is, for example, Japanese Patent Publication Sho 62.
As shown in FIG. 13, a phase shifter 3 (for example, a transparent glass film or the like) is provided in one of a pair of light transmitting regions P 1 and P 2 that sandwich a light shielding region N, as shown in FIG. It has a structure, and the film thickness is adjusted so that the phases of the two lights immediately after passing through the pair of light transmission regions are mutually inverted.

【0008】これによって図14に示すように、半導体
ウェハ上では2つの光がそれらの境界部で互いに干渉し
合って弱め合うので、パターンの投影像のコントラスト
が大幅に向上し、パターン相互を分離して露光すること
が可能になる。このように、位相シフトマスクは半導体
集積回路の微細化に適したマスクであることがわかる。
As a result, as shown in FIG. 14, on the semiconductor wafer, the two lights interfere with each other at their boundaries and weaken each other, so that the contrast of the projected images of the patterns is greatly improved and the patterns are separated from each other. Exposure becomes possible. Thus, it can be seen that the phase shift mask is a mask suitable for miniaturization of semiconductor integrated circuits.

【0009】また、特開昭62−67514号公報に
は、マスク上の第1の光透過領域の周囲に微小な光透過
領域を設けると共に、一対の光透過領域を透過した2つ
の光の位相を互いに反転させることにより、パターンの
転写精度を向上させる位相シフト技術が開示されてい
る。
Further, in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 62-67514, a minute light transmitting region is provided around the first light transmitting region on the mask, and the phase of two lights transmitted through the pair of light transmitting regions is set. There is disclosed a phase shift technique for improving the pattern transfer accuracy by reversing the two.

【0010】さらに、特開平2−140743号公報に
示すように、光透過領域内の一部に位相シフタを設け、
この位相シフタを設けた部分と設けない部分とを透過し
た2つの光の位相を互いに反転させ、例えば、遮光領域
の端に近接させることによってパターンの転写精度を向
上させる位相シフト露光技術も提案されている。
Further, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-140743, a phase shifter is provided in a part of the light transmission region,
A phase shift exposure technique has also been proposed in which the phases of two lights transmitted through a portion provided with the phase shifter and a portion not provided with the phase shifter are inverted to each other, for example, by bringing the light closer to the end of the light shielding region to improve the pattern transfer accuracy. ing.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところが、半導体ウェ
ハ上に転写される集積回路の回路パターンは、実際には
複雑に入り組んで設けられており、縦、横にパターンを
単純に引いた構成ではないため、上記したような位相シ
フトマスクを用いても、効果的な露光を行えないという
問題のあることが本発明者によって見出された。
However, the circuit pattern of the integrated circuit transferred onto the semiconductor wafer is actually complicated and intricate, and the pattern is not simply drawn vertically and horizontally. Therefore, the present inventor has found that there is a problem that effective exposure cannot be performed even if the above-mentioned phase shift mask is used.

【0012】例えば、図11に示した位相シフトマスク
においては、露光波長としてi線(波長365nm)、
コヒーレンシσ=0.3、投影光学レンズの特性NA=0.
5を用い、遮光領域の幅=0.5μmで著しく効果のあっ
たものが、遮光領域の幅を0.5μmまで広げると、殆ど
効果が認められない状態になる。これは、特公昭62−
50811号公報に記載の位相シフトマスクの重要な問
題である。
For example, in the phase shift mask shown in FIG. 11, the exposure wavelength is i-line (wavelength 365 nm),
Coherency σ = 0.3, projection optical lens characteristic NA = 0.
5, the effect was remarkably effective when the width of the light-shielding region was 0.5 μm, but when the width of the light-shielding region was increased to 0.5 μm, almost no effect was observed. This is Japanese Examiner's Sho 62-
This is an important problem of the phase shift mask described in Japanese Patent No. 50811.

【0013】また、特開昭62−67514号公報及び
特開平2−140743号公報に記載の位相シフトマス
ク及び露光方式では、位相シフトパターンの配置の問題
は解消され、また、転写露光面の焦点深度も改善される
が、パターンの解像度を改善する効果が少ないという問
題のあることが本発明者により見出された。
Further, in the phase shift mask and the exposure method described in JP-A-62-67514 and JP-A-2-140743, the problem of arrangement of the phase shift pattern is solved, and the focus of the transfer exposure surface is eliminated. Although the depth is also improved, the present inventors have found that there is a problem that the effect of improving the resolution of the pattern is small.

【0014】そこで、本発明の目的は、パターン設計を
容易にしながら確実な露光が可能な技術を提供すること
にある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a technique capable of performing reliable exposure while facilitating pattern design.

【0015】本発明の前記ならびに他の目的と新規な特
徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.

【0017】すなわち、露光波長より短い間隔で複数の
パターンが形成されたマスクの光透過領域の所定位置に
設けた位相シフタによって透過光に位相差を生じさせて
試料上に前記パターンの投影像を露光する露光方法であ
って、前記露光によって形成される少なくとも1つの連
続したパターンに対し、その光透過領域を通過した透過
光に位相反転の境界が生じるパターン部分と、これ以外
のパターン部分とを異なるマスクに分割して形成し、こ
の2つのマスクの相対位置を合致させて露光が行われ
る。
That is, a phase shifter provided at a predetermined position in a light transmission region of a mask in which a plurality of patterns are formed at intervals shorter than the exposure wavelength causes a phase difference in transmitted light to form a projected image of the pattern on a sample. An exposure method for exposing, wherein, for at least one continuous pattern formed by the exposure, a pattern portion where a boundary of phase inversion occurs in transmitted light that has passed through the light transmission region and a pattern portion other than this Exposure is performed by dividing the mask into different masks and matching the relative positions of the two masks.

【0018】[0018]

【作用】上記した手段によれば、投影露光によって露光
波長より短い間隔で少なくとも3以上の回路パターンを
半導体ウェハ上に露光する際、複数のパターンの内の少
なくとも1つのパターンをx方向、またはy方向に所定
間隔毎に分割して、その他のパターンを含めてグループ
分けする。このグループ分けに対応させて、マスク上
で、透過する光の位相を所定間隔毎に順次反転させる第
1のマスク(位相シフトマスク)を形成する。
According to the above means, when at least three or more circuit patterns are exposed on the semiconductor wafer by projection exposure at intervals shorter than the exposure wavelength, at least one of the plurality of patterns is exposed in the x direction or the y direction. The pattern is divided at predetermined intervals in the direction, and is divided into groups including other patterns. Corresponding to this grouping, a first mask (phase shift mask) that sequentially inverts the phase of transmitted light at predetermined intervals is formed on the mask.

【0019】さらに、分割の境界領域を覆う領域のパタ
ーンデータを作成し、前記パターンデータにより、第2
のマスク(遮光マスク)を形成し、この第2のマスクと
第1のマスクとを用い、両者の相対位置を変えずに各々
のマスクのパターンの投影像を露光装置の投影光学系を
介して、試料上に結像させる。
Further, pattern data of an area covering the boundary area of division is created, and the pattern data is used to generate a second pattern data.
Masks (light-shielding masks) are formed, and the projected images of the patterns of the respective masks are transmitted through the projection optical system of the exposure device using the second mask and the first mask without changing the relative positions of the two. , Image on the sample.

【0020】これにより、半導体ウェハ上の光感光レジ
スト膜上に結像させる解像度と焦点深度を大幅に向上さ
せることができる。そして、位相シフタを設ける際の制
約を無くすことができるため、位相シフトマスクのパタ
ーン設計が容易になる。
As a result, the resolution and the depth of focus for forming an image on the photosensitive resist film on the semiconductor wafer can be greatly improved. Further, since it is possible to remove the restriction when the phase shifter is provided, the pattern design of the phase shift mask becomes easy.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】図1は本発明による露光方法を示すフロー
チャートである。
FIG. 1 is a flow chart showing an exposure method according to the present invention.

【0023】実施例の説明の前に、図13に示したよう
な位相シフト技術を用いて図2のようなパターンのマス
クMを作成した場合について説明する。この場合、公知
技術に従えば、X1、X2、X3の3本のパターンに相
当する透過領域T(図の白抜き部分、なお、斜線部分は
遮光領域Sである)の内、X1とX3に位相シフタを設
けることになる。ところが、パターンの幅及び間隔が狭
いと、X1とX2が近接している垂直部分が同相になる
ため、この間の遮光部分が形成されず、パターンショー
トを生じさせる。
Prior to the description of the embodiment, a case where a mask M having a pattern as shown in FIG. 2 is formed by using the phase shift technique as shown in FIG. 13 will be described. In this case, according to the known technique, X1 and X3 are included in the transmissive region T (the white portion in the figure, the shaded portion is the light shielding region S) corresponding to the three patterns X1, X2, and X3. A phase shifter will be provided. However, if the width and interval of the patterns are narrow, the vertical portions where X1 and X2 are close to each other have the same phase, so that the light-shielding portion between them is not formed and a pattern short circuit occurs.

【0024】この不具合を解決するため、本発明では、
図3に示すようにマスクを2枚に分けて露光を行ってい
る。すなわち、図3の(a)に示すような第1のマスク
と、図3の(b)に示すような第2のマスクとを用いて
露光を行うようにしている。図3の(b)の1つの透過
領域内で透過光の位相が逆相となる部分に影が生じる
が、この影の生じる部分に図3の(b)を重ね露光して
パターン寸断を防止している。
In order to solve this problem, in the present invention,
As shown in FIG. 3, the mask is divided into two pieces for exposure. That is, exposure is performed using the first mask as shown in FIG. 3A and the second mask as shown in FIG. 3B. A shadow is generated in a portion where the phase of the transmitted light is in the opposite phase in one transmission region of FIG. 3B, and the pattern is prevented by overlapping exposure of FIG. is doing.

【0025】しかし、実際の回路パターンは複雑である
ため、このような組み合わせによるマスク使用はコンピ
ュータによる自動設計に頼らざるを得ない。その処理の
具体例を示したのが図1のフローチャートである。以
下、図1及びその他の図面を用いて本発明の露光方法を
説明する。なお、以下の実施例では、少なくとも3つの
連続したパターンを、投影露光によって互いに露光波長
より短い間隔で近接させて形成する場合について例示し
ている。
However, since the actual circuit pattern is complicated, the use of the mask by such a combination must rely on automatic design by a computer. The specific example of the processing is shown in the flowchart of FIG. The exposure method of the present invention will be described below with reference to FIG. 1 and other drawings. In the following embodiments, at least three continuous patterns are formed by projection exposure so as to be close to each other at intervals shorter than the exposure wavelength.

【0026】図1の処理の概略に付いて説明すると、ま
ず、レジストパターンを半導体ウェハ上に形成する際、
前記3つのパターンの内の少なくとも1つのパターンを
x方向、またはy方向に所定間隔毎に分割して、その他
のパターンを含めてグループ分けし、このグループ分け
に対応させて、マスク上で透過する光の位相を所定間隔
毎に順次反転させる位相シフトマスクを形成する。
The outline of the process of FIG. 1 will be explained. First, when forming a resist pattern on a semiconductor wafer,
At least one of the three patterns is divided at predetermined intervals in the x direction or the y direction, and is divided into groups including the other patterns, and the patterns are transmitted according to this grouping. A phase shift mask for sequentially inverting the phase of light at predetermined intervals is formed.

【0027】次に、分割した境界領域を覆う領域のパタ
ーンデータを作成し、前記パターンデータにより遮光マ
スクを形成する。この遮光マスクと位相シフトマスクを
用い、露光装置の投影光学系を通してマスクパターンの
投影像を、それらの相対位置関係を変えずに半導体ウェ
ハ上の感光レジスト膜上に結像させるものである。
Next, pattern data of an area covering the divided boundary area is created, and a light-shielding mask is formed by the pattern data. By using this light-shielding mask and phase shift mask, a projected image of a mask pattern is formed on a photosensitive resist film on a semiconductor wafer through a projection optical system of an exposure apparatus without changing their relative positional relationship.

【0028】次に、パターンの形成方法について図1の
フローチャートを参照しながら説明する。
Next, a pattern forming method will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0029】半導体集積回路などのパターンは、例えば
矩形の図形の組合せとし、パターン幅W、長さH、その
中心座標(X,Y)などの情報を記載したデータの組合
せで表現することができる(ステップ101)。それら
のデータによって、組合される半導体集積回路などのパ
ターンデータが図形の重ね合わせ(別の表現をすれば、
図形と図形のオーバーラップ)による場合、重ね除去処
理(転写領域の切り出し)が行われる(ステップ10
2)。重ね除去処理は、例えば、パターンデータによっ
て形成される図形をメモリマップ上に展開し、論理和
(OR)処理する。また、近接するパターンが含まれる
領域にウィンドウを設けて、計算機の処理時間の短縮を
図っている。
A pattern of a semiconductor integrated circuit or the like can be represented by a combination of rectangular figures, for example, and a combination of data in which information such as pattern width W, length H, and its center coordinates (X, Y) is described. (Step 101). The pattern data of the semiconductor integrated circuit or the like to be combined is superposed on the figures by these data (in other words,
In the case of a figure-to-figure overlap), an overlap removal process (cutout of a transfer area) is performed (step 10).
2). In the overlap removal process, for example, a figure formed by the pattern data is developed on the memory map and a logical sum (OR) process is performed. In addition, a window is provided in an area including a pattern that is adjacent to the pattern to reduce the processing time of the computer.

【0030】ついで、図形をX,Yの各方向へ並び変え
るソート処理を行う(ステップ103)。このソート
は、パターンデータを近接するパターンの面積比率が大
きい方向(例えば、X軸方向またはY軸方向)に、所定
の間隔(例えば、半導体集積回路パターンの配線ピッ
チ)でグループ分けして並び替えるものである。
Then, sort processing is performed for rearranging the graphics in each of the X and Y directions (step 103). In this sort, the pattern data is grouped and rearranged in a direction having a large area ratio of adjacent patterns (for example, the X-axis direction or the Y-axis direction) at predetermined intervals (for example, wiring pitch of the semiconductor integrated circuit pattern). It is a thing.

【0031】そして、図形が重なった点で、再度X軸方
向またはY軸方向に分割する処理(パターン分割)を行
う(ステップ104)。即ち、n個の図形Pi (i=1
〜n、但しnは整数)に分割する(但し、Xi ≦X<X
i+1 またはYi≦Y<Yi+1。ついで、iをi=1に初
期設定し(ステップ105)、1つの図形Pi の読み込
みを行う(ステップ106)。
Then, at the point where the figures overlap, the process of dividing in the X-axis direction or the Y-axis direction (pattern division) is performed again (step 104). That is, n figures P i (i = 1
To n, where n is an integer) (where X i ≤X <X
i + 1 or Yi ≦ Y <Y i + 1 . Then, i is initialized to i = 1 (step 105), and one figure P i is read (step 106).

【0032】次に、並び替え処理した1つのグループに
含まれる図形について位相シフタの形成処理が行われる
が、その図形グループが奇数番目か偶数番目か(i=2
m、但しmは整数)によって以降の処理が異なる(ステ
ップ107)。偶数番目の場合、上記のグループ内の図
形について、パターンの相対位置座標は変えないで、こ
れによって決まる図形領域を透過するマスクパターンの
透過光位相をφ=0にする(ステップ108)。
Next, the phase shifter forming process is performed on the figures included in one group that has been rearranged. Whether the figure group is an odd number or an even number (i = 2)
The subsequent processing differs depending on m, where m is an integer (step 107). In the case of an even number, the relative position coordinates of the patterns of the figures in the above group are not changed, and the transmitted light phase of the mask pattern which transmits the figure area determined by this is set to φ = 0 (step 108).

【0033】ここで、上記のグループ内の図形が、これ
に隣接するグループの図形と境を接する場合は、以下の
処理を行う。境を接するか否かの判定は、例えば、次の
グループの各図形のx座標が前グループの図形のx座標
に配線ピッチを加えた値となるか否かによって行うこと
ができる。
Here, when the graphic in the above group touches the boundary of the graphic of the adjacent group, the following processing is performed. Whether or not the boundaries are in contact can be determined by, for example, whether or not the x coordinate of each figure in the next group becomes a value obtained by adding the wiring pitch to the x coordinate of the figure in the previous group.

【0034】上記の隣接するグループの図形によって決
まる図形領域を透過するマスクパターンの位相がφ=π
(180°)となり、前グループの図形との位相差によ
って、回折投影像が生じる。このため、この回折投影像
の影響を無くする必要がある。そこで、上記の図形の境
界部を覆う図形のパターンデータを作成し、このパター
ンデータにより、この図形を転写する遮光マスク(第2
のマスク)を作成する。このマスクを用い、上記の回折
投影像が生じた部分に重ね露光を行う。
The phase of the mask pattern passing through the figure area determined by the figures of the adjacent groups is φ = π.
(180 °), and a diffractive projection image is generated due to the phase difference from the figure in the previous group. Therefore, it is necessary to eliminate the influence of this diffraction projection image. Therefore, pattern data of a figure that covers the boundary portion of the figure is created, and with this pattern data, a light-shielding mask (second
Mask). Using this mask, overlapping exposure is performed on the portion where the diffraction projection image is generated.

【0035】ステップ107で偶数番目であることが判
定された場合、上記のグループ内の図形について、パタ
ーンの相対位置座標を変えることなく、これによって決
まる図形領域を透過するマスクパターンの位相をφ=0
にする(ステップ109)。このステップ109及びス
テップ108の処理の具体例が図3の(b)のマスクM
であり、位相シフタの形成例を示したのが図3の(c)
である(なお、図中、Tは透過領域、Sは遮光領域、F
は位相シフタである)。
If it is determined in step 107 that the pattern is an even number, the phase of the mask pattern transmitted through the figure region determined by the figure in the above group without changing the relative position coordinates of the pattern is φ =. 0
(Step 109). A concrete example of the processing of steps 109 and 108 is the mask M of FIG.
FIG. 3C shows an example of forming the phase shifter.
(In the figure, T is a transmissive region, S is a light-shielding region, and F is
Is a phase shifter).

【0036】また、上記のグループ内の図形が、これに
隣接するグループの図形と境を接する場合には、図形の
境界部を覆う図形のパターンデータを作成し、このパタ
ーンデータにより、この図形を転写する遮光マスクを作
成して、上記の回折投影像が生じた部分に重ね露光す
る。
When the figure in the above group is in contact with the figure in the adjacent group, pattern data of the figure that covers the boundary portion of the figure is created, and this figure is used to form this figure. A light-shielding mask to be transferred is created, and the portion where the above-mentioned diffraction projection image is generated is overlaid and exposed.

【0037】n個の図形に対する処理の終了が判定され
ると(ステップ110)、マスクパターン形成を実行し
(ステップ112)、半導体ウェハに対する露光を行う
(ステップ113)。一方、(i=i+1)でない場合
には、次のグループのデータを読み込み(ステップ11
1)、X座標に対する位置、 Pi+1 (X)−Pi (X)≦pW を判定し(ステップ114)、YESであれば図3の
(a)に示すような遮光用図形Qi+1 (ΔW,H+Δ
H,X+pW/2,Y)を作成する(ステップ11
5)。また、判定がNoであれば、図形の発生は無いも
のと見なし、次のステップへ移行する。(ただし、Pi
は図形Pi の位相φ=0、Pi+1 は図形Pi+1 の位相φ
=π、Pi (X)は図形Pi のX座標、Pi+1 (X)は
図形Pi+1 のX座標、pWはX方向パターンピッチであ
る)。
When it is determined that the processing for n figures is completed (step 110), mask pattern formation is executed (step 112), and the semiconductor wafer is exposed (step 113). On the other hand, if (i = i + 1) is not satisfied, the data of the next group is read (step 11
1), the position with respect to the X coordinate, P i + 1 (X) −P i (X) ≦ pW is determined (step 114), and if YES, the shading figure Q i as shown in FIG. +1 (ΔW, H + Δ
H, X + pW / 2, Y) is created (step 11)
5). On the other hand, if the determination is No, it is considered that no figure is generated, and the process proceeds to the next step. (However, P i
Is the phase φ of the figure P i = 0, P i + 1 is the phase φ of the figure P i + 1
= Π, P i (X) is the X coordinate of the figure P i , P i + 1 (X) is the X coordinate of the figure P i + 1 , and pW is the X-direction pattern pitch).

【0038】さらに、ステップ114,115の処理の
後、Y座標に対する位置、 Pi+1 (Y)−Pi (Y)≦pH を判定し(ステップ116)、図3の(a)に示すよう
な遮光用図形Qi+1 (W+ΔW,ΔH,X,Y+pH/
2)を作成し(ステップ117)、処理をステップ10
6へ戻し、以降の処理を繰り返し実行する。
Further, after the processing of steps 114 and 115, the position with respect to the Y coordinate, P i + 1 (Y) −P i (Y) ≦ pH, is determined (step 116) and shown in FIG. Such a shading figure Q i + 1 (W + ΔW, ΔH, X, Y + pH /
2) is created (step 117), and the process proceeds to step 10
The process returns to 6 and the subsequent processes are repeatedly executed.

【0039】なお、ステップ104によるパターン分割
(X方向領域分割)、遮光用図形の作成処理の流れを図
化したのが図4である。すなわち、X方向とY方向が連
結された部分で垂直部と水平部との境界部分で分割し、
ついで、水平部分の中間で領域分割し、パターン分割を
行っている。さらに、Qi+1 の光透過領域を有する遮光
用図形の作成要領が示されている。
FIG. 4 illustrates the flow of pattern division (X-direction region division) and light-shielding figure creation processing in step 104. That is, the part where the X direction and the Y direction are connected is divided at the boundary part between the vertical part and the horizontal part,
Then, the area is divided at the middle of the horizontal portion to perform the pattern division. Furthermore, the procedure for creating a light-shielding figure having a light transmission area of Q i + 1 is shown.

【0040】ここで、図3の(b)に示したマスクの構
造について説明する。このマスクは、例えば屈折率が1.
47程度の透明な合成石英ガラスがベース材に用いられ
ている。マスクの主面には、露光光に対して実質的に透
明である光透過領域(図示の白抜領域)が不透明な遮光
領域(図示の斜線域)を挾んで形成され、図3の(c)
に示すように、透過領域の一方に透過光の位相を反転さ
せる位相シフト手段を備えている。
Now, the structure of the mask shown in FIG. 3B will be described. This mask has a refractive index of 1.
About 47 transparent synthetic quartz glass is used as the base material. On the main surface of the mask, a light transmissive region (white region shown in the drawing) that is substantially transparent to the exposure light is formed with an opaque light shielding region (hatched region shown in the drawing) sandwiched therebetween. )
As shown in, the phase shift means for inverting the phase of the transmitted light is provided in one of the transmission regions.

【0041】そして、透過領域には、第1の透過領域
と、これに近接すると共に第1透過領域に対して、その
透過光の位相が反転している少なくとも第2の透過領域
とが設けられている。
The transmissive region is provided with a first transmissive region and at least a second transmissive region which is close to the first transmissive region and whose phase of transmitted light is inverted with respect to the first transmissive region. ing.

【0042】上記のマスクは、例えばシリコン単結晶か
らなる半導体ウェハに所定の集積回路パターンを転写す
るマスク、例えば、実寸の5倍の寸法の集積回路パター
ンの原画が形成されたレチクルである。この集積回路パ
ターンは、縮小投影光学系を通して半導体ウェハに転写
される。
The above mask is a mask for transferring a predetermined integrated circuit pattern onto a semiconductor wafer made of, for example, a silicon single crystal, for example, a reticle on which an original image of an integrated circuit pattern having a size five times the actual size is formed. This integrated circuit pattern is transferred onto a semiconductor wafer through a reduction projection optical system.

【0043】次に、図5は図2の回路パターンを得るた
めの他のマスク組み合わせを示しており、そのマスク構
造について説明する。単純繰り返し方式による位相シフ
タの形成では、図2で説明したようにパターン間隔が狭
いと水平部分に影が生じ、パターンが寸断される。
Next, FIG. 5 shows another mask combination for obtaining the circuit pattern of FIG. 2, and the mask structure will be described. In the formation of the phase shifter by the simple repetition method, as described with reference to FIG. 2, when the pattern interval is narrow, a shadow is generated in the horizontal portion and the pattern is cut off.

【0044】この実施例は、図3の代替例に相当し、水
平部は(a)に示すように細い幅の位相シフタ4を額縁
状に設けたマスクと、(b)に示すように3列の透過領
域を左から順にφ=π、φ=0、φ=πとなるように位
相シフタ5を設けたマスクとを使用し、これを重ね合わ
せ露光することにより、影の生じないパターン露光が可
能になる。なお、(c),(d)は断面図であり、(e),
(f)は試料上における振幅波形、(g),(h)は半導
体ウェハ上における光強度特性を示している。
This embodiment corresponds to the alternative example of FIG. 3, in which the horizontal portion has a mask provided with a phase shifter 4 having a narrow width in a frame shape as shown in (a) and 3 as shown in (b). A mask provided with a phase shifter 5 so that the transmissive regions of the columns are arranged in order from the left to φ = π, φ = 0, and φ = π, and by superimposing and exposing the mask, pattern exposure without shadows is performed. Will be possible. Note that (c) and (d) are cross-sectional views, and (e) and
(F) shows the amplitude waveform on the sample, and (g) and (h) show the light intensity characteristics on the semiconductor wafer.

【0045】図3の実施例と比較して、図5の(a)の
実効的な転写パターンの寸法を小さくし、焦点深度を大
きくすることができる。
As compared with the embodiment of FIG. 3, the size of the effective transfer pattern of FIG. 5A can be reduced and the depth of focus can be increased.

【0046】さらに、図6は第2の回路パターン例を示
すもので、このようなパターンのマスクが必要な場合、
従来方式による位相シフタの形成ではパターン間隔が狭
いと、水平方向または垂直方向の一方のパターン間の遮
光部が形成されずにショートしてしまう。
Further, FIG. 6 shows a second circuit pattern example. When a mask having such a pattern is required,
In the formation of the phase shifter according to the conventional method, if the pattern interval is narrow, the light shielding portion between the patterns in one of the horizontal direction and the vertical direction is not formed, and a short circuit occurs.

【0047】そこで、このようなケースでは図7に示す
ように、(a)のようなサブ位相シフタ6を有するマス
クと(b)のような位相シフタ7を有するマスクとを重
ね合わせ露光すると、図6の如き形状の希望するパター
ンが得られることになる。(a)では図6のQの部分を
取り囲むようにして細い幅のサブ位相シフタ6を4つ設
け、これをφ=πの領域にしている。この結果、図3の
実施例と比較して、図6の(a)の実効的な転写パター
ンの寸法を小さくし、焦点深度を大きくすることができ
る。
Therefore, in such a case, as shown in FIG. 7, when a mask having the sub-phase shifter 6 as shown in FIG. 7A and a mask having the phase shifter 7 as shown in FIG. A desired pattern having a shape as shown in FIG. 6 can be obtained. In (a), four sub-phase shifters 6 having a narrow width are provided so as to surround the portion Q in FIG. 6, and this is set to the region of φ = π. As a result, the size of the effective transfer pattern of FIG. 6A can be reduced and the depth of focus can be increased as compared with the embodiment of FIG.

【0048】また、(b)では左側の上下2本と右側に
垂直に1本の計3本の透過領域T(白抜き部分)が存在
するが、この内、左側の上側をφ=πとなるように位相
シフタ7を設けると共に、右側の透過領域の下半分を取
り囲むように位相シフタ8を設け、同様にφ=πの領域
にしている。他は、位相シフタを設けないφ=0の領域
である。なお、(c),(d)はマスクの断面図、(e),
(f)は半導体ウェハにおける振幅波形であり、(g),
(h)は半導体ウェハ上における光強度特性を示してい
る。
Further, in (b), there are two transmission regions T (white portions), one on the left and two on the left side, and one on the right side, and there are three transmission regions T (white portions). Of these, the upper side on the left side is φ = π. The phase shifter 7 is provided so that the phase shifter 8 is provided so as to surround the lower half of the transmission region on the right side, and similarly, the region of φ = π is set. The other is a region of φ = 0 where no phase shifter is provided. Note that (c) and (d) are cross-sectional views of the mask, and (e) and
(F) is an amplitude waveform in the semiconductor wafer, and (g),
(H) shows the light intensity characteristic on the semiconductor wafer.

【0049】図8は、投影光学系(光学露光装置)を介
して、半導体ウェハ面上に投影した光の振幅と強度の説
明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of the amplitude and intensity of light projected on the surface of a semiconductor wafer via a projection optical system (optical exposure device).

【0050】上記の構成によって、図8の(a)に示す
ように、マスクM上に形成された遮光領域Nを挟む透過
領域P1,2 の一方に形成された位相シフタSにより通
過光を位相反転させ、それらの間の光の干渉を利用する
ことで、光学投影システムを通して、露光波長より近接
したパターンを半導体ウェハ上の感光レジスト膜上に結
像させることができる。
With the above configuration, as shown in FIG. 8A, the transmitted light is transmitted by the phase shifter S formed in one of the transmission regions P 1 and P 2 sandwiching the light shielding region N formed on the mask M. , And by utilizing the light interference between them, a pattern closer to the exposure wavelength can be imaged on the photosensitive resist film on the semiconductor wafer through the optical projection system.

【0051】マスクMの第1透過領域P1 を透過した直
後の光L1 は、第2透過領域P2 を透過した直後の光L
2 の位相とが(b)のように互いに反転する。マスクの
通過直後の振幅は矩形波形であるが、試料(半導体ウェ
ハ)上での振幅は(c)のような波形になる。そして、
試料上(半導体ウェハ)では、2つの光がそれらの境界
部となる遮光領域で互いに干渉し合って弱め合い、
(d)のような光強度波形になる。
The light L 1 immediately after passing through the first transmitting region P 1 of the mask M is the light L immediately after passing through the second transmitting region P 2.
The phase of 2 is opposite to that of (b). The amplitude immediately after passing through the mask has a rectangular waveform, but the amplitude on the sample (semiconductor wafer) has a waveform as shown in (c). And
On the sample (semiconductor wafer), the two lights interfere with each other in the light-shielding region that is the boundary between them and weaken each other.
The light intensity waveform is as shown in (d).

【0052】本実施例では、遮光領域を挟んで隣接する
一方の第1透過領域Pと他方の第2透過領域Pとを互い
に位相反転させている。このように、露光波長の1/2
程度離すことで、透過光の強度を互いに増加させること
ができる。そこで、前記分割の境界領域を覆う領域のパ
ターンデータを作成し、このパターンデータに基づいて
遮光マスクを形成し、位相シフト手段の投影によって生
じた影の部分に重ね露光させる。
In this embodiment, one first transmission region P and the other second transmission region P, which are adjacent to each other with the light-shielding region in between, are phase-inverted to each other. Thus, half the exposure wavelength
When they are separated from each other, the intensities of the transmitted lights can be mutually increased. Therefore, pattern data of a region that covers the boundary region of the division is created, a light-shielding mask is formed based on this pattern data, and a shadow portion generated by the projection of the phase shift means is overlaid and exposed.

【0053】図15は本実施例のマスク(レチクル)の
全体構成を示したものである。図15に示すように、露
光に用いる転写領域A1,2 の周囲に不透明な遮光領域
Nが設けられている。この遮光領域Nにマスクのアライ
メントマークB1,2 、マスクと被露光試料であるウェ
ハとの位置合わせマークB3,4 を形成してあり、これ
によって前記マスクとウェハとを位置合わせして露光す
ることができる。なお、B5,6 は位相シフト層及び遮
光層アライメントマークである。
FIG. 15 shows the entire structure of the mask (reticle) of this embodiment. As shown in FIG. 15, an opaque light-shielding region N is provided around the transfer regions A 1 and A 2 used for exposure. Alignment marks B 1 and B 2 of the mask and alignment marks B 3 and B 4 of the mask and the wafer which is the sample to be exposed are formed in the light-shielded region N, and the mask and the wafer are aligned with each other. Can be exposed. Incidentally, B 5, B 6 is a phase shift layer and a light-shielding layer alignment mark.

【0054】上記の位相シフトマスクと遮光マスクとを
同一のガラス基板に構成しておくことで、露光の際、露
光装置のマスクブラインドにより、マスク面に照射する
露光光を遮蔽することで、効率よく露光することができ
る。この点は、二枚のガラスに構成すれば、同様に露光
することは可能であるが、その分、露光効率は低下す
る。
By constructing the above-mentioned phase shift mask and the light-shielding mask on the same glass substrate, during exposure, the mask blind of the exposure device shields the exposure light applied to the mask surface, thereby improving efficiency. Can be well exposed. Regarding this point, if two glasses are used, it is possible to perform the same exposure, but the exposure efficiency is reduced accordingly.

【0055】単に遮光領域を挟む透過領域の一方に位相
差を与える従来方式では、微細な転写パターンの配置に
制約があったが、本方式により、露光の実行スループッ
トを低下させないで、前記の制約を無くすことができ
る。
In the conventional method in which the phase difference is simply applied to one of the transmissive areas sandwiching the light-shielding area, there is a restriction on the arrangement of the fine transfer pattern, but this method does not reduce the execution throughput of the exposure, and the above restriction is imposed. Can be eliminated.

【0056】次に、マスクの作成方法、露光方法につい
て、以下に説明する。
Next, a mask forming method and an exposing method will be described below.

【0057】図9は本発明にかかるマスクの製造方法を
示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a mask manufacturing method according to the present invention.

【0058】まず、マスク素材9を作成する。マスク素
材9は、石英ガラスなどの透明基板10の主面に、例え
ばスパッタ法を用いてCr(クロム)などの金属薄膜1
1を堆積して作成される。このマスク素材9の主面に、
(a)のように電子線レジスト12がスピン塗布され
る。
First, the mask material 9 is prepared. The mask material 9 is formed on the main surface of a transparent substrate 10 such as quartz glass by using, for example, a sputtering method and a metal thin film 1 such as Cr (chrome).
It is created by depositing 1. On the main surface of this mask material 9,
The electron beam resist 12 is spin-coated as in (a).

【0059】次に電子線描画装置を用い、このマスク素
材9に(b)のように電子線を照射する。電子線描画装
置は、集積回路パターンの図形情報や位置座標などのパ
ターンデータに基づいて、コンピュータ制御により電子
線を走査する。ここで用いるパターンデータは、例えば
図1のステップ109に示した透過光の位相を反転させ
る領域(φ=π)に対応したものである。
Next, using an electron beam drawing apparatus, the mask material 9 is irradiated with an electron beam as shown in (b). The electron beam drawing apparatus scans an electron beam by computer control based on pattern data such as graphic information of an integrated circuit pattern and position coordinates. The pattern data used here corresponds to, for example, the region (φ = π) where the phase of the transmitted light is inverted shown in step 109 of FIG.

【0060】回路パターンの他、図15に示すように、
透明基板の周辺部の対角に後述の遮光パターン加工のた
めの2つの位置合わせマークのパターンも露光される。
このパターンは、300μm程度の大きさのクロスマー
クである。ついで、電子線レジストがポジ型であるかネ
ガ型であるかに応じて、その露光部分または未露光部分
を現像液により除去し、(c)のように露出したCr膜
をエッチングする。Cr膜のエッチングは、例えば、硝
酸セリウム第二アンモニウムなどの湿式エッチングを用
いて行うことができる。
Besides the circuit pattern, as shown in FIG.
A pattern of two alignment marks for processing a light-shielding pattern, which will be described later, is also exposed on the diagonal of the peripheral portion of the transparent substrate.
This pattern is a cross mark having a size of about 300 μm. Then, depending on whether the electron beam resist is a positive type or a negative type, the exposed portion or the unexposed portion is removed by a developing solution, and the exposed Cr film is etched as shown in (c). The Cr film can be etched using, for example, wet etching with cerium diammonium nitrate or the like.

【0061】なお、次の工程である透明基板10のエッ
チングでCr膜上のレジストは通常除去されるが、この
場合、酸素プラズマエッチングなどによって除去し、マ
スク洗浄して、マスクの外観検査をすることが望まし
い。この外観検査で発見された微小なCr膜の残り欠陥
は、例えばレーザ光の照射により除去される。また、C
r膜の欠け欠陥は、例えばネガ型のフォトレジストを用
いて当該欠陥箇所にスポット露光し、現像してフォトレ
ジストを残しておく。このようにして、実質的に無欠陥
な位相シフト層形成のためのCr膜パターンが形成でき
る。
The resist on the Cr film is usually removed in the next step of etching the transparent substrate 10. In this case, the resist is removed by oxygen plasma etching or the like, the mask is washed, and the appearance of the mask is inspected. Is desirable. The remaining defects of the minute Cr film found by this visual inspection are removed by, for example, irradiation with laser light. Also, C
The defect of the r film is spot-exposed to the defective portion by using, for example, a negative photoresist, and is developed to leave the photoresist. In this way, a Cr film pattern for forming a substantially defect-free phase shift layer can be formed.

【0062】次に、Cr膜をマスクとして、ガラス基板
を所定の深さだけ、CF4 (フレオンガス)のプラズマ
エッチングなどを用いてエッチングする。ここで、透明
基板10の深さdは、露光光の波長をλ、透明基板10
の屈折率をnとすると、次式で表される。或いは、この
奇数倍の関係を満たすように設定する。
Next, using the Cr film as a mask, the glass substrate is etched to a predetermined depth by using CF 4 (Freon gas) plasma etching or the like. Here, the depth d of the transparent substrate 10 is the wavelength of the exposure light is λ,
When the refractive index of is n, it is expressed by the following equation. Alternatively, it is set so as to satisfy this odd multiple relationship.

【0063】d=λ/2(n−1) 例えば、光の波長を365nm(i線)、透明基板10
の屈折率を1.47とすると、透明基板10の深さdは3
90nm程度にすればよい。CF4 のプラズマエッチン
グでは、エッチング時間などで深さの制御ができる。な
お、このプラズマエッチングによって、特定の場所が所
定の深さとなっていない欠陥については、収束イオンビ
ーム法によって当該欠陥箇所に照射し、基板のエッチン
グを行う。また、透明基板10の代りに、透明基板10
上に所定の膜厚の透明膜と遮光膜を堆積しておくこと
で、深さの加工精度を向上させることができる。
D = λ / 2 (n−1) For example, the wavelength of light is 365 nm (i line), the transparent substrate 10
If the refractive index of 1. is 1.47, the depth d of the transparent substrate 10 is 3
It may be about 90 nm. In plasma etching of CF 4 , the depth can be controlled by the etching time or the like. Note that, with respect to a defect in which a specific depth does not reach a predetermined depth by this plasma etching, the defect is irradiated by the focused ion beam method to etch the substrate. Also, instead of the transparent substrate 10, the transparent substrate 10
By depositing the transparent film and the light-shielding film having a predetermined film thickness on the top, the processing accuracy of the depth can be improved.

【0064】次に、湿式エッチングを用い、(d)のよ
うに、Cr膜を除去する。さらに、透明基板10の主面
上に、例えばスパッタ法を用いてCrなどの金属薄膜1
3を(e)のように堆積させる。ついで、この主面の金
属薄膜13上に電子線レジスト14を(e)のようにス
ピン塗布する。
Next, by wet etching, the Cr film is removed as shown in (d). Further, on the main surface of the transparent substrate 10, a metal thin film 1 of Cr or the like is formed by using, for example, a sputtering method.
3 is deposited as in (e). Then, an electron beam resist 14 is spin-coated on the metal thin film 13 on the main surface as shown in (e).

【0065】さらに、上記の位置合わせ用クロスマーク
を電子線描画装置を用いて、位置検出し、この透明基板
10上に形成した段差パターンの座標系を合わせ、所望
のパターンを所定の位置に電子線照射する。ここで、電
子線照射するパターンは、例えば図1に示した透過領域
(φ=πとφ=0との合成領域)のポジネガ反転領域で
ある遮光領域となるパターンである。電子線描画装置の
描画精度に関しては、パターンの重ね合わせを0.1μm
以下にすることができるので、この方式は、例えば縮小
率1/5の露光装置のマスク(レチクル)に適用可能で
ある。
Further, the position of the above-mentioned alignment cross mark is detected by using an electron beam drawing apparatus, the coordinate system of the step pattern formed on the transparent substrate 10 is aligned, and the desired pattern is electronically aligned at a predetermined position. Irradiate with rays. Here, the electron beam irradiation pattern is, for example, a pattern serving as a light-shielding region that is a positive / negative reversal region of the transmissive region (combined region of φ = π and φ = 0) shown in FIG. 1. Regarding the drawing accuracy of electron beam drawing equipment, the pattern superposition is 0.1 μm.
Since it can be set as follows, this method can be applied to, for example, a mask (reticle) of an exposure apparatus with a reduction rate of 1/5.

【0066】また、回路パターンに加えて、透明基板1
0の転写領域の周辺部にウェハとの位置合わせマークの
ためのパターンを露光する。この位置合わせマークのパ
ターンは、縮小投影露光装置によって指定されるもので
ある。その後、電子線レジストがポジ型であるかネガ型
であるかに応じて、その露光部分または未露光部分を現
像液により除去し、(f)のように、露出したCr膜を
エッチングする。
In addition to the circuit pattern, the transparent substrate 1
The pattern for the alignment mark with the wafer is exposed to the periphery of the 0 transfer area. The pattern of this alignment mark is specified by the reduction projection exposure apparatus. Then, depending on whether the electron beam resist is a positive type or a negative type, the exposed portion or the unexposed portion is removed by a developing solution, and the exposed Cr film is etched as shown in (f).

【0067】最後に上記の電子線レジストを除去する。
そして、Cr膜パターンの外観検査をする。Cr膜パタ
ーンは、微小なCr膜の残り欠陥は、例えばレーザ光を
照射して除去し、Cr膜の欠け欠陥は、例えば収束イオ
ンビーム法により、有機ガスを添加して当該欠陥箇所に
照射して、カーボン膜の遮光膜を形成することで、欠陥
を修正することができる。
Finally, the above electron beam resist is removed.
Then, the appearance of the Cr film pattern is inspected. In the Cr film pattern, minute defects remaining in the Cr film are removed by, for example, irradiating laser light, and defective defects in the Cr film are irradiated by irradiating the defective portion with an organic gas added, for example, by a focused ion beam method. Thus, the defect can be corrected by forming the light shielding film of the carbon film.

【0068】上記の説明では、透過光の位相を反転させ
る方式として、透明基板10をエッチングする方式を示
したが、透明ガラス基板10上に透明膜を堆積しても良
い。この透明膜としては、例えばスピンオングラス(Spi
n On Glass) などの手段を用いることができる。
In the above description, the method of etching the transparent substrate 10 is shown as the method of inverting the phase of the transmitted light, but a transparent film may be deposited on the transparent glass substrate 10. As this transparent film, for example, spin-on-glass (Spi
n On Glass) or other means can be used.

【0069】図10は本発明が適用される縮小投影方式
の露光装置の光学系を示す構成図である。
FIG. 10 is a block diagram showing the optical system of a reduction projection type exposure apparatus to which the present invention is applied.

【0070】露光装置15は、光源16と試料17とを
結ぶ光路上には、ビームエクスパンダ18、ミラー1
9、ハーフミラー20(またはビームスプリッタ)、レ
ンズ21、ミラー22、及び対物レンズ23が配設され
ている。また、ハーフミラー20の反射光路上には、ミ
ラー24、レンズ25、ミラー26、対物レンズ27の
各々が順次配設されている。
The exposure device 15 includes a beam expander 18 and a mirror 1 on the optical path connecting the light source 16 and the sample 17.
9, a half mirror 20 (or a beam splitter), a lens 21, a mirror 22, and an objective lens 23 are provided. Further, a mirror 24, a lens 25, a mirror 26, and an objective lens 27 are sequentially arranged on the reflection optical path of the half mirror 20.

【0071】そして、マスクM1,M2 の位置に、例えば
図7の(a)及び(b)のように位相シフタを設けたマ
スクを配設する。光源16は、例えばi線(波長365
nm)などの光Lを放射する高圧水銀ランプである。ま
た、試料17(半導体ウェハ)は、X,Yステージ28
上に露光に先行して正確に位置決めしてセットされる。
なお、試料17の表面には、光に感光するフォトレジス
トがスピン塗布されている。
At the positions of the masks M 1 and M 2 , a mask provided with a phase shifter as shown in FIGS. 7A and 7B is arranged. The light source 16 is, for example, i-line
(nm) and a high pressure mercury lamp that emits light L. Further, the sample 17 (semiconductor wafer) has an X, Y stage 28.
It is accurately positioned and set on the top prior to exposure.
A photoresist that is sensitive to light is spin-coated on the surface of the sample 17.

【0072】光源16からの光Lはビームエクスパンダ
18によって拡大され、ミラー19によって屈折された
後、ハーフミラー20によって2つの光L1,L2 に分割
される。その後、2つの光L1,L2 の内の一方の光(L
1)は、そのまま直進してマスクM1 に入射し、もう一方
の光(L2)はミラー24によって屈折された後、マスク
2 に入射する。
The light L from the light source 16 is expanded by the beam expander 18, refracted by the mirror 19, and then split into two lights L 1 and L 2 by the half mirror 20. After that, one of the two lights L 1 and L 2 (L
1 ) goes straight on and enters the mask M 1 , and the other light (L 2 ) is refracted by the mirror 24 and then enters the mask M 2 .

【0073】マスクM1 を透過した光は、レンズ21で
集光されミラー22で屈折された後、対物レンズ23に
よって試料17上に露光される。一方、ハーフミラー2
0の反射光路上の光L2 は、ミラー24で屈折される。
さらに、ミラー24の出射光はマスクM2 を透過し、レ
ンズ25で集光され、さらにミラー26で屈折された
後、対物レンズ27により試料17上に露光される。
The light transmitted through the mask M 1 is condensed by the lens 21, refracted by the mirror 22, and then exposed on the sample 17 by the objective lens 23. On the other hand, half mirror 2
The light L 2 on the reflected optical path of 0 is refracted by the mirror 24.
Further, the light emitted from the mirror 24 passes through the mask M 2 , is condensed by the lens 25, is refracted by the mirror 26, and is then exposed on the sample 17 by the objective lens 27.

【0074】なお、図10の露光装置15においては、
2つの光L1,L2 の干渉を防ぐため、光L2 の光軸上に
インコヒーレント変換器(不図示)を挿入してもよい。
また、2つの光L1,L2 の光路差を可干渉距離以上にす
るような透明ガラスを挿入してもよい。さらには、ハー
フミラー20及びミラー24の後段にシャッターを設
け、マスクM1 とマスクM2 の一方を露光後に他方の露
光を行うようにしてもよい。
In the exposure apparatus 15 of FIG. 10,
In order to prevent the interference of the two lights L 1 and L 2, an incoherent converter (not shown) may be inserted on the optical axis of the light L 2 .
Further, transparent glass may be inserted so that the optical path difference between the two lights L 1 and L 2 is equal to or longer than the coherence length. Further, a shutter may be provided in the latter stage of the half mirror 20 and the mirror 24 so that one of the mask M 1 and the mask M 2 is exposed and then the other is exposed.

【0075】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。
The invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

【0076】例えば、上記実施例においては、マスクが
1枚の場合と、2枚の組み合わせから成る場合とを示し
たが、3枚以上の組み合わせであってもよい。
For example, in the above embodiment, the case where the number of masks is one and the case where the number of masks is two are shown, but the number of masks may be three or more.

【0077】[0077]

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in this application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0078】すなわち、露光波長より短い間隔で複数の
パターンが形成されたマスクの光透過領域の所定位置に
設けた位相シフタによって透過光に位相差を生じさせて
試料上に前記パターンの投影像を露光する露光方法であ
って、前記光透過領域を通過した透過光に位相反転の境
界が生じるパターン部分と、これ以外のパターン部分と
を異なるマスクに分割して形成し、この2つのマスクの
相対位置を一致させて露光を行うようにしたので、半導
体ウェハ上の光感光レジスト膜上に結像させる解像度と
焦点深度を大幅に向上させることができると共に、位相
シフタの配置上の制約を無くし、位相差マスクのパター
ン設計を容易にすることができる。
That is, a phase shifter provided at a predetermined position in the light transmission region of the mask in which a plurality of patterns are formed at intervals shorter than the exposure wavelength causes a phase difference in the transmitted light to form a projected image of the pattern on the sample. An exposure method for exposing, wherein a pattern portion where a boundary of phase inversion occurs in transmitted light that has passed through the light transmitting region and a pattern portion other than this are formed by being divided into different masks, and the two masks are relative to each other. Since the exposure is performed by matching the positions, it is possible to significantly improve the resolution and the depth of focus for forming an image on the photosensitive resist film on the semiconductor wafer, and eliminate the restrictions on the arrangement of the phase shifter. The pattern design of the retardation mask can be facilitated.

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

【図1】本発明による露光方法を示すフローチャートで
ある。
FIG. 1 is a flowchart showing an exposure method according to the present invention.

【図2】本発明の実施例で実現しようとする回路パター
ンに相当するマスクの一例を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing an example of a mask corresponding to a circuit pattern to be realized in the embodiment of the invention.

【図3】図2の回路パターンを得るためのマスクの組み
合わせを示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a combination of masks for obtaining the circuit pattern of FIG.

【図4】図1におけるステップ104,114〜117
の処理内容を図化した説明図である。
FIG. 4 shows steps 104, 114 to 117 in FIG.
It is explanatory drawing which illustrated the processing content of.

【図5】図2の回路パターンに対応する他のマスク組み
合わせを示す説明図である。
5 is an explanatory diagram showing another mask combination corresponding to the circuit pattern of FIG.

【図6】第2の回路パターン例を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a second circuit pattern example.

【図7】図6の回路パターンを得るためのマスクの組み
合わせを示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a combination of masks for obtaining the circuit pattern of FIG.

【図8】投影光学系を介して、半導体ウェハ面上に投影
した光の振幅と強度の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of amplitude and intensity of light projected on the surface of a semiconductor wafer via a projection optical system.

【図9】本発明にかかるマスクの製造方法を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing a method of manufacturing a mask according to the present invention.

【図10】本発明が適用される縮小投影露光装置の光学
系を示す構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram showing an optical system of a reduction projection exposure apparatus to which the present invention is applied.

【図11】位相シフトを有しないマスクの構造を示す断
面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the structure of a mask having no phase shift.

【図12】図11のマスクの光強度分布を示す特性図で
ある。
12 is a characteristic diagram showing a light intensity distribution of the mask of FIG.

【図13】位相シフトマスクの構造を示す断面図であ
る。
FIG. 13 is a sectional view showing a structure of a phase shift mask.

【図14】図13の光強度分布を示す特性図である。FIG. 14 is a characteristic diagram showing the light intensity distribution of FIG.

【図15】一般的なマスクの形状例を示す平面図であ
る。
FIG. 15 is a plan view showing an example of the shape of a general mask.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス板 2 クロム膜 3 位相シフタ 4 位相シフタ 5 位相シフタ 6 サブ位相シフタ 7 位相シフタ 8 位相シフタ 9 マスク素材 10 透明基板 11 金属薄膜 12 電子線レジスト 13 金属薄膜 14 電子線レジスト 15 露光装置 16 光源 17 試料 18 ビームエクスパンダ 19 ミラー 20 ハーフミラー 21 レンズ 22 ミラー 23 対物レンズ 24 ミラー 25 レンズ 26 ミラー 27 対物レンズ 28 X,Yステージ 1 Glass Plate 2 Chromium Film 3 Phase Shifter 4 Phase Shifter 5 Phase Shifter 6 Sub Phase Shifter 7 Phase Shifter 8 Phase Shifter 9 Mask Material 10 Transparent Substrate 11 Metal Thin Film 12 Electron Beam Resist 13 Metal Thin Film 14 Electron Beam Resist 15 Exposure Device 16 Light Source 17 Sample 18 Beam Expander 19 Mirror 20 Half Mirror 21 Lens 22 Mirror 23 Objective Lens 24 Mirror 25 Lens 26 Mirror 27 Objective Lens 28 X, Y Stage

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 露光波長程度またはそれより短い間隔で
複数のパターンが形成されたマスクの光透過領域の所定
位置に設けた位相シフタによって透過光に位相差を生じ
させて試料上に前記パターンの投影像を露光する露光方
法であって、前記露光によって形成される少なくとも1
つの連続したパターンに対し、その光透過領域を通過し
た透過光に位相反転の境界が生じるパターン部分と、こ
れ以外のパターン部分とを異なるマスクに分割して形成
し、この2つのマスクの相対位置を合致させて露光を行
うことを特徴とする露光方法。
1. A phase shifter provided at a predetermined position in a light transmission region of a mask in which a plurality of patterns are formed at intervals of about the exposure wavelength or shorter than the exposure wavelength causes a phase difference in the transmitted light to form the pattern on the sample. An exposure method for exposing a projected image, comprising at least one formed by the exposure.
For two continuous patterns, a pattern portion in which a boundary of phase inversion in the transmitted light passing through the light transmission region is generated and a pattern portion other than this are divided into different masks, and the relative positions of the two masks are formed. An exposure method characterized in that the exposure is performed by matching the values.
【請求項2】 露光波長程度またはそれより短い間隔を
もって3以上のパターンが形成され、かつ少なくとも1
つのパターンがX,Y方向に連続する部分を有すると共
に透過光に位相差を生じさせる為に光透過領域の所定位
置に位相シフタが設けられたマスクであって、隣接する
パターンに対する位相が略逆位相になるように前記位相
シフタを設けることのできるパターンのみが形成された
第1のマスクと、前記位相シフタを設けた場合に位相が
反転する境界領域のパターンが形成されると共に前記第
1のマスクのパターンとの位置合わせが可能な第2のマ
スクとを具備することを特徴とするマスク。
2. Three or more patterns are formed at intervals of about the exposure wavelength or shorter, and at least one pattern is formed.
A mask in which two patterns have a continuous portion in the X and Y directions and a phase shifter is provided at a predetermined position of a light transmission region to generate a phase difference in transmitted light, and a phase with respect to an adjacent pattern is substantially opposite. A first mask in which only a pattern in which the phase shifter can be provided so as to be in phase is formed, and a pattern in a boundary region in which the phase is inverted when the phase shifter is provided are formed together with the first mask. A second mask which can be aligned with the pattern of the mask.
【請求項3】 前記第2のマスクは、境界領域のパター
ンの周囲を取り巻くように少なくともその一部に配置さ
れ、前記境界領域に対する位相が略逆位相になるように
位相シフタを設けることを特徴とする請求項2記載のマ
スク。
3. The second mask is disposed in at least a part of the second mask so as to surround the periphery of the pattern of the boundary region, and a phase shifter is provided so that the phase with respect to the boundary region is approximately opposite phase. The mask according to claim 2.
【請求項4】 光透過領域の所定位置に位相シフタを設
けたマスクを用い、該マスクに形成されたパターンの投
影像を半導体ウェハ上に露光して配線パターンを形成す
る半導体装置の製造方法であって、隣接するパターンに
対する位相が略逆位相になるように前記位相シフタを設
けることのできるパターンのみが形成された第1のマス
クを用いて前記半導体ウェハ上のネガ型レジスト膜へそ
のパターン像を光学投影系を介して露光すると共に、前
記位相シフタを設けた場合に位相が反転する境界領域を
覆うパターンが形成された第2のマスクを前記第1のマ
スクのパターンに位置合わせし、この状態で前記光学投
影系を介して前記第2のマスクのパターンの露光を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a mask provided with a phase shifter at a predetermined position of a light transmitting region is used, and a projected image of a pattern formed on the mask is exposed on a semiconductor wafer to form a wiring pattern. Then, the pattern image is formed on the negative resist film on the semiconductor wafer by using the first mask in which only the pattern capable of providing the phase shifter is formed so that the phase with respect to the adjacent pattern is substantially opposite phase. Is exposed through an optical projection system, and a second mask having a pattern covering a boundary region where the phase is inverted when the phase shifter is provided is aligned with the pattern of the first mask. In the state, the pattern of the second mask is exposed through the optical projection system, and the method for manufacturing a semiconductor device.
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