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JPH10198018A - Attenuation type phase shift mask and its production - Google Patents

Attenuation type phase shift mask and its production

Info

Publication number
JPH10198018A
JPH10198018A JP395197A JP395197A JPH10198018A JP H10198018 A JPH10198018 A JP H10198018A JP 395197 A JP395197 A JP 395197A JP 395197 A JP395197 A JP 395197A JP H10198018 A JPH10198018 A JP H10198018A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase shift
attenuated
light
phase shifter
pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP395197A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Yoshioka
信行 吉岡
Junji Miyazaki
順二 宮崎
Shinichiro Tanaka
真一郎 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Semiconductor Engineering Corp
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Renesas Semiconductor Engineering Corp
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Semiconductor Engineering Corp, Mitsubishi Electric Corp filed Critical Renesas Semiconductor Engineering Corp
Priority to JP395197A priority Critical patent/JPH10198018A/en
Publication of JPH10198018A publication Critical patent/JPH10198018A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the exposure of the circumference of a normal exposure region by providing attenuation type auxiliary phase shift patterns with patterns smaller than the resolution threshold of an exposure device and randomly arranging transmissive parts and phase shifter parts. SOLUTION: Attenuation type phase shift patterns consisting of square regions are formed in approximately the central part on a photomask substrate. The attenuation type auxiliary phase shift patterns are formed in the regions of the entire circumference at the peripheral edges of these attenuation type phase shift patterns. The transmissive parts 37 and the phase shifter parts 34 are randomly arranged in the attenuation type auxiliary phase shift patterns. Then, the images on the semiconductor wafer of the light transmitted through the attenuation type auxiliary phase shift pattern are smaller than the resolution threshold and are, therefore, not imaged. The light rays transmitted through the transmissive parts 37 and the phase shifter parts 34 overlap on each other and since the phases are inverted, these light rays interfere and negate each other, by which the light intensity on the semiconductor wafer may be weakened.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は減衰型位相シフト
マスクおよびその製造方法に関し、特に、減衰型位相シ
フトマスクに形成されるパターンに関するものである。
The present invention relates to an attenuated phase shift mask and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a pattern formed on the attenuated phase shift mask.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路における高集積化
および微細化には目覚ましいものがある。それに伴い、
半導体基板上に形成される回路パターンの微細化も急速
に進んできている。なかでも、フォトリソグラフィ技術
が、パターン形成における基本技術として広く認識され
るところである。よって、今日までに種々の開発、改良
がなされてきているのではあるが、パターンの微細化は
止まるところを知らず、パターンの解像度向上への要求
はさらに強いものとなってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, high integration and miniaturization of semiconductor integrated circuits have been remarkable. with this,
The miniaturization of circuit patterns formed on semiconductor substrates has also been rapidly progressing. Above all, the photolithography technology is widely recognized as a basic technology in pattern formation. Therefore, although various developments and improvements have been made to date, it is not known that pattern miniaturization has stopped, and the demand for improved pattern resolution has become stronger.

【0003】一般に、縮小露光方法を用いたフォトリソ
グラフィ技術における解像限界R(nm)は、 R=K1 ・λ/(NA) …(1) と表わされる。ここで、λは使用する光の波長(n
m)、NAはレンズの開口数、k1 はレジストプロセス
に依存する定数である。
In general, a resolution limit R (nm) in a photolithography technique using a reduction exposure method is expressed as follows: R = K 1 λ / (NA) (1) Here, λ is the wavelength of the light to be used (n
m), NA is the numerical aperture of the lens, and k 1 is a constant depending on the resist process.

【0004】上式からもわかるように、解像限界の向上
を図るためには、k1 およびλの値は小さくし、NAの
値は大きくすればよい。つまり、レジストプロセスに依
存する定数を小さくするとともに、短波長化や高NA化
を進めればよいのである。しかし、光源やレンズの改良
は技術的に難しく、また短波長化および高NA化を進め
ることによって、光の焦点深度δ(δ=k2 ・λ/(N
A)2 )が浅くなり、かえって解像度の低下を招くとい
った問題も生じている。
As can be seen from the above equation, in order to improve the resolution limit, the values of k 1 and λ may be reduced and the value of NA may be increased. In other words, it is only necessary to reduce the constant depending on the resist process and to shorten the wavelength and increase the NA. However, it is technically difficult to improve the light source and the lens, and the depth of focus δ (δ = k 2 · λ / (N
A) There is also a problem that 2 ) becomes shallow and the resolution is rather lowered.

【0005】ここで、図9(a),(b),(c)を参
照して、従来のフォトマスクを使用した場合の、マスク
断面、マスク上の露光光の電場およびウェハ上の露光光
の光強度について説明する。
Referring to FIGS. 9 (a), 9 (b) and 9 (c), when a conventional photomask is used, the cross section of the mask, the electric field of the exposure light on the mask, and the exposure light on the wafer Will be described.

【0006】まず、図9(a)を参照して、フォトマス
クの断面の構造について説明する。石英ガラス基板10
上には、クロムなどからなる金属マスクパターン20が
形成されている。次に、図9(b)を参照して、フォト
マスク上の露光光の電場は、フォトマスクパターンに沿
った電場となる。しかし、ウェハ上の露光光の光強度に
ついては、特に、微細なパターンの転写を考えたとき
は、図9(c)に示すように、フォトマスクを透過した
露光光が、光の回折現象および光の干渉効果により光の
重なり合う隣合ったパターン像において、互いに強め合
うことになる。この結果、ウェハ上の光強度の差が小さ
くなってしまい、解像度が低下するといった問題点があ
った。
First, the structure of the cross section of the photomask will be described with reference to FIG. Quartz glass substrate 10
A metal mask pattern 20 made of chrome or the like is formed thereon. Next, referring to FIG. 9B, the electric field of the exposure light on the photomask is an electric field along the photomask pattern. However, regarding the light intensity of the exposure light on the wafer, especially when considering transfer of a fine pattern, as shown in FIG. 9C, the exposure light transmitted through the photomask causes the light diffraction phenomenon and the light diffraction phenomenon. Due to the light interference effect, adjacent pattern images in which light is superimposed strengthen each other. As a result, there is a problem that the difference in light intensity on the wafer is reduced, and the resolution is reduced.

【0007】これを解決するために、たとえば特開昭5
7−62052号公報および特開昭58−173744
号公報により、位相シフトマスクによる位相シフト露光
法が提案されている。次に、図10(a),(b),
(c)を参照して、特開昭58−173744号公報に
開示された位相シフトマスクによる位相シフト露光法に
ついて説明する。図10(a)は、位相シフトマスクの
断面を示している。図10(b)は、マスク上の露光光
の電場を示している。図10(c)は、ウェハ上の露光
光の光強度が示されている。
To solve this problem, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
7-62052 and JP-A-58-173744.
Discloses a phase shift exposure method using a phase shift mask. Next, FIGS. 10 (a), (b),
A phase shift exposure method using a phase shift mask disclosed in JP-A-58-173744 will be described with reference to FIG. FIG. 10A shows a cross section of the phase shift mask. FIG. 10B shows the electric field of the exposure light on the mask. FIG. 10C shows the light intensity of the exposure light on the wafer.

【0008】まず、図10(a)を参照して、この位相
シフトマスクは、ガラス基板10上に形成されたクロム
マスクパターン20の開口部に、1つおきにシリコン酸
化膜などの透明絶縁膜よりなる位相シフタ60が設けら
れている。
First, referring to FIG. 10A, this phase shift mask is formed at every opening of a chrome mask pattern 20 formed on a glass substrate 10 by a transparent insulating film such as a silicon oxide film. A phase shifter 60 is provided.

【0009】次に、図10(b)を参照して、この位相
シフトマスクを透過した光によるフォトマスク上の露光
光の電場は、交互に180°反転して構成されている。
したがって、光の干渉効果により光の重なり合う隣合っ
たパターン像においては、互いに打ち消し合うことにな
る。この結果、図10(c)に示すようにウェハ上の露
光光の光強度の差は十分となり、パターン像の解像度の
向上を図ることが可能となる。
Next, referring to FIG. 10B, the electric field of the exposure light on the photomask by the light transmitted through the phase shift mask is alternately inverted by 180 °.
Therefore, adjacent pattern images where light overlaps due to the light interference effect cancel each other out. As a result, as shown in FIG. 10C, the difference between the light intensities of the exposure light on the wafer becomes sufficient, and the resolution of the pattern image can be improved.

【0010】しかし、上記位相シフトマスクは、ライン
・アンド・スペースなどの周期的なパターンに対しては
非常に有効ではあるが、パターンが複雑な場合には、位
相シフタの配置等が非常に困難となり、任意のパターン
には設定できないという問題点があった。
However, the above phase shift mask is very effective for a periodic pattern such as line and space, but when the pattern is complicated, it is very difficult to arrange a phase shifter. Therefore, there is a problem that it cannot be set to an arbitrary pattern.

【0011】そこで、さらに上記問題点を解決する位相
シフトマスクとして、たとえば、「JJAP Seri
es5 Proc. of 1991 Intern.
Micro Process Conference
pp.3−9」および「特開平4−136854号公
報」において、減衰型位相シフトマスクが開示されてい
る。以下、特開平4−136854号公報に開示され
た、減衰型位相シフトマスクについて説明する。
Therefore, as a phase shift mask which further solves the above problem, for example, “JJAP Seri”
es5 Proc. of 1991 Intern.
Micro Process Conference
pp. 3-9 and JP-A-4-136854 disclose an attenuated phase shift mask. Hereinafter, the attenuated phase shift mask disclosed in JP-A-4-136854 will be described.

【0012】図11(a)は、上記減衰型の位相シフト
マスク500の断面を示す図である。図11(b)は、
マスク上の露光光の電場を示す図である。図11(c)
は、ウェハ上の露光光の光強度を示す図である。
FIG. 11A is a diagram showing a cross section of the attenuating type phase shift mask 500. As shown in FIG. FIG. 11 (b)
FIG. 3 is a diagram illustrating an electric field of exposure light on a mask. FIG. 11 (c)
FIG. 4 is a diagram showing the light intensity of exposure light on a wafer.

【0013】まず、図11(a)を参照して、位相シフ
トマスク500の構造は、露光光を透過する石英基板1
0と、この石英基板10の主表面上に形成され、上記石
英基板10の主表面を露出する透過部100と、透過す
る露光光の位相を前記透過部100を透過する露光光の
位相に対して180°変換する位相シフタ部200とを
含む所定の露光パターンである位相シフトパターン30
0を備えている。
First, referring to FIG. 11A, the structure of a phase shift mask 500 is a quartz substrate 1 that transmits exposure light.
0, a transmission portion 100 formed on the main surface of the quartz substrate 10 and exposing the main surface of the quartz substrate 10, and a phase of the exposure light transmitted therethrough with respect to a phase of the exposure light transmitted through the transmission portion 100. Shift pattern 30 which is a predetermined exposure pattern including
0 is provided.

【0014】また、上述した位相シフタ部200は、透
過部100を透過する露光光の透過率が、2〜20%と
なるクロム層20と、透過部100を透過する露光光と
の位相差が180°となるシフタ層30との二重構造の
吸収型シフタ膜となっている。
The phase shifter 200 described above has a phase difference between the chromium layer 20 in which the transmittance of the exposure light transmitted through the transmission part 100 is 2 to 20% and the exposure light transmitted through the transmission part 100. This is an absorption type shifter film having a dual structure with the shifter layer 30 having an angle of 180 °.

【0015】なお、上述した位相シフタ部200の、露
光光に対する透過率をリソグラフィにおいて適性な2〜
20%としたのは、図12に示すように、透過率によっ
てレジスト膜の現像後の膜厚を調節するためである。
It should be noted that the transmittance of the above-described phase shifter section 200 with respect to exposure light is set to a value suitable for lithography.
The reason for setting it to 20% is to adjust the film thickness of the resist film after development according to the transmittance as shown in FIG.

【0016】上記構造よりなる位相シフトマスクを透過
する露光光のマスク上の電場は、図11(b)に示すよ
うになる。よって、ウェハ上の露光光の光強度は、図1
1(c)に示すように、露光パターンのエッジで位相が
反転しているので、露光パターンのエッジでの光強度が
図に示すように必ず0となる。その結果、露光パターン
の透過部100と、位相シフタ部200とを透過した露
光光の光強度の差は十分となり、パターン像の解像度を
上げることが可能となる。
The electric field on the mask of the exposure light transmitted through the phase shift mask having the above structure is as shown in FIG. Therefore, the light intensity of the exposure light on the wafer is as shown in FIG.
Since the phase is inverted at the edge of the exposure pattern as shown in FIG. 1C, the light intensity at the edge of the exposure pattern always becomes 0 as shown in the figure. As a result, the difference between the light intensities of the exposure light transmitted through the transmission portion 100 of the exposure pattern and the phase shifter 200 becomes sufficient, and the resolution of the pattern image can be increased.

【0017】しかしながら、上記従来技術においては、
以下に述べる問題点を有している。
However, in the above prior art,
It has the following problems.

【0018】図13(a)は、縮小投影露光型などの露
光装置内にある減衰型位相シフトマスクと、露光装置の
露光領域を決めるためのブラインド70との位置関係を
示す図である。図13(b)は、減衰型位相シフトマス
クとブラインド70との直下の露光光の電場を示す図で
ある。図13(c)は、減衰型位相シフトマスクと、ブ
ラインド70とを透過した光の被露光材上での光の強度
を示す図である。図13(d)は、減衰型位相シフトマ
スクとブラインド70とを透過した光の露光領域を表わ
す図である。
FIG. 13A is a diagram showing a positional relationship between an attenuated phase shift mask in an exposure apparatus such as a reduced projection exposure type and a blind 70 for determining an exposure area of the exposure apparatus. FIG. 13B is a diagram illustrating an electric field of exposure light immediately below the attenuation type phase shift mask and the blind 70. FIG. 13C is a diagram showing the intensity of light transmitted through the attenuation type phase shift mask and the blind 70 on the material to be exposed. FIG. 13D is a diagram illustrating an exposure region of light transmitted through the attenuation type phase shift mask and the blind 70.

【0019】まず、図13(a)を参照して、減衰型位
相シフトマスクのチップパターン形成領域領域(Lc
以外の領域は、パターンの加工が行なわれていない吸収
型シフタ膜20により覆われている。縮小投影型の露光
装置では、露光領域を決めるための光を遮光するブライ
ンド70が、減衰型位相シフトマスクの下方の所定の位
置に設けられている。
First, referring to FIG. 13A, the chip pattern forming region (L c ) of the attenuated phase shift mask
The other area is covered with the absorption type shifter film 20 on which the pattern has not been processed. In the reduction projection type exposure apparatus, a blind 70 for blocking light for determining an exposure area is provided at a predetermined position below the attenuation type phase shift mask.

【0020】このブラインド70の開口幅は、チップパ
ターン領域(Lc )が露光されればよいので、チップパ
ターン領域(Lc )と同じであればよい。しかし、ブラ
インド70の位置制御が、1000μm程度(1mm程
度)であり、さらにブラインド70が、減衰型位相シフ
トマスクと同じフォーカス面にないために、ブラインド
70のエッジ部分が、フォーカスがずれた状態となる。
このため、図13(a)に示すように、ブラインド70
の開口幅(Lb )は、チップパターン領域(L c )に、
ブラインド70が重ならないようにするため、チップパ
ターン領域(L c )よりも約1000μm程度広く設定
する必要がある。
The width of the opening of this blind 70 is
Turn area (Lc) Only needs to be exposed.
Turn area (Lc). But bra
Position control of India 70 is about 1000 μm (about 1 mm
Degree), and the blind 70 is an attenuated phase shifter.
Blinds because they are not on the same focal plane as the mask
The edge portion 70 is in a state where the focus is shifted.
For this reason, as shown in FIG.
Opening width (Lb) Indicates the chip pattern area (L c)
To prevent the blinds 70 from overlapping,
Turn area (L c) About 1000μm wider than
There is a need to.

【0021】以上のような状態において、クロムなどの
遮光膜をチップパターンに用いた通常のフォトマスクで
は、クロムを透過する光は、千分の1以下になるため、
チップパターン領域と、ブラインド70の間を通過する
光が、半導体ウェハ上のレジスト膜を露光してしまうこ
とはない。
In the above state, in a normal photomask using a light-shielding film of chromium or the like for a chip pattern, light transmitted through chromium is 1 / 1,000 or less.
Light passing between the chip pattern region and the blind 70 does not expose the resist film on the semiconductor wafer.

【0022】しかし、減衰型位相シフトマスクの場合、
チップパターン材料である吸収型シフタ膜の透過率が2
〜20%程度あるため、図13(b)のイ部に指示する
ように、チップパターン領域とブラインド70との間に
露光光の2〜20%が通過してしまう。この結果、図1
3(c)を参照して、減衰型位相シフトマスクとブライ
ンド70とを透過した光の強度分布からわかるように、
チップパターン領域L c と、ブラインド70の領域Lb
との間に、透過した光I0 に対して2〜20%の光強度
I′の領域が生じてしまう。このために、図13(d)
を参照して、チップパターン領域30(Lc ×Lc )の
周囲に、幅Ld の光強度(I′)の領域50が生じてし
まう。
However, in the case of an attenuated phase shift mask,
The transmittance of the absorption type shifter film as the chip pattern material is 2
Since it is about 20%, it is instructed to the part A in FIG.
Between the chip pattern area and the blind 70
2 to 20% of the exposure light passes. As a result, FIG.
3 (c), the attenuation type phase shift mask and
As can be seen from the intensity distribution of the light transmitted through the
Chip pattern area L cAnd the area L of the blind 70b
Between the transmitted light I02-20% light intensity
An area I 'occurs. For this purpose, FIG.
, The chip pattern region 30 (Lc× Lc)of
Around the width LdThe region 50 of the light intensity (I ') of
I will.

【0023】次に、上記構成よりなる縮小投影型の露光
装置を用いて、減衰型位相シフトマスクのパターンを半
導体ウェハ上に縮小して転写する場合、チップパターン
サイズLc のピッチで順次露光していく。図14は、チ
ップパターンのサイズが(L c ×Lc )の減衰型位相シ
フトマスクで縮小投影型の露光装置を用いて、半導体ウ
ェハ上に露光した場合の、半導体ウェハ上での露光の領
域の様子を示している。
Next, a reduced projection type exposure having the above configuration
Pattern of the attenuated phase shift mask using the
When transferring in a reduced size on a conductor wafer, the chip pattern
Size LcExposure is performed sequentially at a pitch of FIG.
The size of the top pattern is (L c× Lc) Attenuated phase shifter
Using a reduction projection type exposure device with a
Exposure area on semiconductor wafer when exposure on wafer
The state of the area is shown.

【0024】この場合、縦方向および横方向ともにピッ
チLc で露光を行なうために、図13に示したように、
1つの露光ショットのチップパターンの周囲には、上述
したように光強度(I′)の領域50が生じている。こ
の領域50が、隣の別の露光ショットによって生じた領
域に重なってしまう。さらに、順次露光を繰返していく
と、露光領域のコーナー部においては、隣接する3つの
領域50が重なり合って露光されてしまう。このため、
露光領域において、適性露光量IO に2〜20%の光強
度(I′)の領域が重なった領域31と、2〜20%の
光強度(I′)の領域が3回重なった領域32が生じて
しまう。
[0024] In this case, in order to perform the exposure at a pitch L c in both vertical and horizontal directions, as shown in FIG. 13,
As described above, the area 50 of the light intensity (I ′) is generated around the chip pattern of one exposure shot. This area 50 overlaps with an area generated by another adjacent exposure shot. Further, when the exposure is repeated in sequence, three adjacent regions 50 overlap and are exposed at the corners of the exposure region. For this reason,
In the exposure region, a region 31 in which the region of the light intensity (I ′) of 2 to 20% overlaps the appropriate exposure amount I O and a region 32 in which the region of the light intensity (I ′) of 2 to 20% overlaps three times. Will occur.

【0025】このように、露光光が重なって露光されて
いる領域31,領域32においては、たとえばポジ型レ
ジスト膜を露光している場合においては、現像後のレジ
スト膜の膜減りが生じ、また吸収型シフタ膜の透過率が
高いものにおいては、完全にレジスト膜が露光されてし
まい、レジスト膜が現像により抜けてしまうという問題
点があった。
As described above, in the regions 31 and 32 where the exposure light overlaps and is exposed, for example, when the positive resist film is exposed, the resist film after development is reduced. When the transmittance of the absorption type shifter film is high, there has been a problem that the resist film is completely exposed and the resist film is removed by development.

【0026】この問題点を解決する減衰型位相シフトマ
スクとして、特開平6−175347号公報、特開平7
−181669号公報に開示される技術がある。
As an attenuated phase shift mask for solving this problem, JP-A-6-175347 and JP-A-7-175347.
There is a technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 181669.

【0027】ここで、特開平7−181669号公報に
開示された減衰型位相シフトマスクについて、図15を
参照して説明する。なお、図15(a)は、従来技術に
おける減衰型位相シフトマスクのパターン形成側から見
た図であり、図15(b)は、図15(a)中X−X線
矢視断面図である。
Here, an attenuated phase shift mask disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-181669 will be described with reference to FIG. 15A is a diagram viewed from the pattern forming side of the conventional attenuated phase shift mask, and FIG. 15B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 15A. is there.

【0028】この減衰型位相シフトマスク10において
は、フォトマスク基板4の上の略中央部に、正方形の領
域からなる減衰型位相シフトパターン2が形成されてい
る。また、この減衰型位相シフトパターン2の周縁部の
全周の領域には、減衰型補助位相シフトパターン3が形
成されている。
In the attenuated phase shift mask 10, the attenuated phase shift pattern 2 composed of a square area is formed substantially at the center on the photomask substrate 4. In addition, an attenuated auxiliary phase shift pattern 3 is formed in a region around the entire periphery of the attenuated phase shift pattern 2.

【0029】減衰型位相シフトパターン2は、位相シフ
タ部24と透過部27とから構成されている。位相シフ
タ部24は透過率2〜20%のクロム膜2aと、位相差
180°を与えるSiO2 膜2bからなる。
The attenuated phase shift pattern 2 includes a phase shifter section 24 and a transmission section 27. The phase shifter section 24 includes a chromium film 2a having a transmittance of 2 to 20% and an SiO 2 film 2b providing a phase difference of 180 °.

【0030】減衰型補助位相シフトパターン3は、透過
率(T)が2〜20%のクロム膜3aと、位相差180
°を与えるSiO2 膜3bからなる位相シフタ部34と
透過部37とを有し、露光装置の解像限界より小さいパ
ターンサイズを有している。
The attenuated auxiliary phase shift pattern 3 includes a chromium film 3a having a transmittance (T) of 2 to 20% and a phase difference of 180%.
It has a phase shifter portion 34 made of a SiO 2 film 3b for imparting an angle and a transmission portion 37, and has a pattern size smaller than the resolution limit of the exposure apparatus.

【0031】また、図2に示すように、位相シフタ部3
4の平面面積をSH とし、正方形からなる透過部37の
平面面積をSO とした場合、位相シフタ部34の平面面
積(SO )と、透過部37の平面面積(SH )と、位相
シフタ部34の透過率(T)との3者の関係が、 SO /SH ≒√T を満たすように設けられている。
As shown in FIG. 2, the phase shifter 3
The planar area of 4 and S H, if the planar area of the transmissive portion 37 consisting of a square and the S O, the planar area of the phase shifter portion 34 (S O), a planar area of the transmissive portion 37 (S H), The relationship between the transmittance and the transmittance (T) of the phase shifter unit 34 is set so as to satisfy S O / S H ≒ √T.

【0032】この条件を満たすように設定することで、
透過部37を透過する光の被露光材上での光強度と、位
相シフタ部34を透過する光の被露光材上での光強度と
が重なり打ち消しあって、被露光材上での実質的な光強
度が、透過部37および位相シフタ部34を透過する前
の光強度に対して3%以下となる。
By setting to satisfy this condition,
The light intensity of the light transmitted through the transmission portion 37 on the material to be exposed overlaps the light intensity of the light transmitted through the phase shifter portion 34 on the material to be exposed, and the light intensity substantially cancels out on the material to be exposed. The light intensity is 3% or less of the light intensity before transmitting through the transmission part 37 and the phase shifter part 34.

【0033】したがって、上述の減衰型位相シフトマス
クによれば、減衰型補助位相シフトパターン3を透過す
る光の半導体ウェハ上での像は、露光装置の解像限界よ
り小さいために、解像しない。さらに、透過部と位相シ
フタ部とを透過した光が互いに重なり合い、また位相が
反転しているので、干渉して打ち消し合うことにより、
半導体ウェハ上での光強度を弱めることが可能となる。
Therefore, according to the above-mentioned attenuated phase shift mask, the image of the light transmitted through the attenuated auxiliary phase shift pattern 3 on the semiconductor wafer is not resolved because it is smaller than the resolution limit of the exposure apparatus. . Furthermore, since the light transmitted through the transmission part and the phase shifter part overlap each other and the phase is inverted, they interfere with each other and cancel each other out.
The light intensity on the semiconductor wafer can be reduced.

【0034】これにより、上記減衰型位相シフトパター
ンを用いて、半導体ウェハ上に規則正しく順次露光を行
なった場合、減衰型位相シフトパターンの外縁部を透過
する光が2回以上重なって露光される領域がなくなり、
露光不良を起こすことなく露光を行なうことが可能とな
る。
Thus, when the semiconductor wafer is regularly and sequentially exposed using the above-mentioned attenuated phase shift pattern, the light transmitted through the outer edge of the attenuated phase shift pattern is exposed twice or more times. Disappears,
Exposure can be performed without causing exposure failure.

【0035】[0035]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た減衰型位相シフトマスクにおいては、さらに以下に示
す問題点がある。
However, the above-mentioned attenuated phase shift mask has the following problems.

【0036】一般に、フォトマスクを製造、出荷および
使用する際には、フォトマスクの上に異物(parti
cle)がないかどうかを、図7に示すように、パーテ
ィクルディテクタ(異物検査機)を用いて検査を行なっ
ている。
Generally, when a photomask is manufactured, shipped, and used, a foreign substance (parti) is formed on the photomask.
As shown in FIG. 7, the presence or absence of cle) is inspected using a particle detector (foreign matter inspection machine).

【0037】パーティクルディテクタ(異物検査機)
は、フォトマスクに入射した光L1 の反射した光(散乱
光)L2 ,L3 を、いくつかの光検出器110で検出
し、その反射した光L2 ,L3 が基板4およびマスクパ
ターン2からの反射光L2 か異物111からの反射光L
3 かを判別する。これは、異物111からの反射光L3
の光強度は、他の反射光に比べて強いことを利用してい
る。
Particle detector (foreign matter inspection machine)
Means that the light L 1 and L 2 reflected on the photomask (scattered light) L 2 and L 3 are detected by several photodetectors 110, and the reflected light L 2 and L 3 are detected by the substrate 4 and the mask. reflected light L from the reflected light L 2 or foreign object 111 from the pattern 2
3 is determined. This is because the reflected light L 3 from the foreign substance 111
Utilizes the fact that the light intensity is higher than other reflected light.

【0038】このような、パーティクルディテクタ(異
物検査機)を用いて、上述したように透過部と位相シフ
タ部とが四角形または直線のパターンが等間隔で規則正
しく配置された減衰型補助パターン領域の検査を行なっ
た場合、パーティクルディテクタ(異物検査機)の入射
光L1 は、図18に示すように、一定の方向に回折す
る。その結果、入射光L1 の回折光(0次回折光L10
1次回折光L11、2次回折光L12)は、強い光強度を有
することになる。したがって、その0次回折光L 10〜n
次回折光L1nが光検出器110に入射すると、異物から
の反射光との判別が困難となり、パーティクルディテク
タ(異物検査機)の誤検出を生じさせてしまう。
Such a particle detector (different type)
Object inspection machine), as described above,
Square or straight line pattern at regular intervals
Inspection of properly arranged attenuation type auxiliary pattern area
Incident, particle detector (foreign matter inspection machine)
Light L1Diffracts in a certain direction as shown in FIG.
You. As a result, the incident light L1Diffraction light (0th-order diffraction light LTen,
First order diffracted light L11, Second-order diffracted light L12) Has strong light intensity
Will do. Therefore, the zero-order diffracted light L Ten~ N
Next order diffracted light L1nIs incident on the photodetector 110,
It is difficult to distinguish the reflected light from the
Erroneous detection of the data (foreign matter inspection machine).

【0039】また、誤検出を防ぐために、パーティクル
ディテクタ(異物検査機)の検出感度を低く設定する
と、本来検出すべき異物(たとえば異物の大きさが0.
3μm〜1.0μm)が検出できないという問題が生じ
ている。
When the detection sensitivity of the particle detector (foreign matter inspection device) is set low in order to prevent erroneous detection, foreign matter that should be detected (for example, when the size of the foreign matter is 0. 1).
(3 μm to 1.0 μm) cannot be detected.

【0040】したがって、この発明は、上記問題点を解
決するためになされたもので、減衰型位相シフトマスク
を用いて縮小露光を行なう場合、正規の露光領域の周囲
が露光されることを防止し、特に、移動しながら連続し
て露光を行なう場合に正規の領域に隣接する領域への露
光を防止するパターンを有し、また、異物の発見を確実
に行なうことのできる減衰型位相シフトマスクおよびそ
の製造方法を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and in the case where reduced exposure is performed using an attenuated phase shift mask, it is possible to prevent the area around a regular exposure area from being exposed. In particular, an attenuated phase shift mask having a pattern for preventing exposure to a region adjacent to a regular region when performing continuous exposure while moving, and capable of reliably detecting foreign matter; and It is an object of the present invention to provide a manufacturing method thereof.

【0041】[0041]

【課題を解決するための手段】この発明に基づいた減衰
型位相シフトマスクにおいては、フォトマスク基板上の
所定の位置に形成された減衰型位相シフトパターンと、
上記減衰型位相シフトパターンの周縁部の所定の位置に
形成された、透過部と位相シフタ部とを含む減衰型補助
位相シフトパターンとを備えている。さらに、減衰型補
助位相シフトパターンは、露光装置の解像限界よりも小
さいパターンを有し、かつ、透過部と位相シフタ部とは
ランダムに配置されている。
An attenuated phase shift mask according to the present invention comprises an attenuated phase shift pattern formed at a predetermined position on a photomask substrate;
An attenuated auxiliary phase shift pattern including a transmission part and a phase shifter part is formed at a predetermined position on the periphery of the attenuated phase shift pattern. Further, the attenuation type auxiliary phase shift pattern has a pattern smaller than the resolution limit of the exposure apparatus, and the transmission part and the phase shifter part are randomly arranged.

【0042】したがって、この減衰型位相シフトマスク
によれば、減衰型補助位相シフトパターンを透過する光
の半導体ウェハ上での像は、解像限界よりも小さいため
に結像しない。さらに、透過部と位相シフタ部とを透過
した光が互いに重なり合い、また位相が反転しているた
め、干渉して打ち消し合うことにより、半導体ウェハ上
での光強度を弱めることが可能となる。さらに、透過部
と位相シフタ部とがランダムに配置されているため、位
相シフタ部で散乱する光(迷光)の方向をランダムに
し、特定な方向に散乱する光によって生じる転写パター
ンの劣化を低減することが可能となる。
Therefore, according to this attenuated phase shift mask, the image of the light transmitted through the attenuated auxiliary phase shift pattern on the semiconductor wafer is not formed because it is smaller than the resolution limit. Furthermore, since the light transmitted through the transmission part and the phase shifter part overlap with each other and are inverted in phase, they interfere with each other and cancel each other, so that the light intensity on the semiconductor wafer can be reduced. Further, since the transmission portion and the phase shifter portion are randomly arranged, the direction of light (stray light) scattered by the phase shifter portion is made random, and the deterioration of the transfer pattern caused by the light scattered in a specific direction is reduced. It becomes possible.

【0043】また好ましくは、減衰型補助位相シフトパ
ターンの、透過部の平面面積(SO)と、位相シフタ部
の平面面積(SH )との比SO /SH の値が、位相シフ
タ部の透過率(T)の√Tの値とほぼ同一となるように
設定されている。これにより、減衰型補助位相シフトパ
ターン領域における位相シフタ部を透過する光の強度と
透過部を透過する光の強度とを調節して、半導体ウェハ
上での光強度を制御することが可能となる。
[0043] Also preferably, the attenuated auxiliary phase shift pattern, the plane area of the transmissive portion (S O), the value of the ratio S O / S H of the planar area of the phase shifter portion (S H) is the phase shifter It is set to be substantially the same as the value of ΔT of the transmittance (T) of the section. Accordingly, it is possible to control the light intensity on the semiconductor wafer by adjusting the intensity of light passing through the phase shifter portion and the intensity of light passing through the transmission portion in the attenuation type auxiliary phase shift pattern region. .

【0044】これにより、減衰型位相シフトパターンを
用いて、半導体ウェハ上に規則正しく順次露光を行なっ
た場合、減衰型位相シフトパターンの外縁部を透過する
光が2回以上重なって露光される領域がなくなり、露光
不良を起こすことなく露光を行なうことが可能となる。
Thus, when the semiconductor wafer is regularly and sequentially exposed using the attenuated phase shift pattern, the light transmitted through the outer edge portion of the attenuated phase shift pattern overlaps twice or more to expose the region. And exposure can be performed without causing exposure failure.

【0045】[0045]

【発明の実施の形態】以下、この発明に基づいた減衰型
位相シフトマスクの実施の形態について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an attenuated phase shift mask according to the present invention will be described.

【0046】図1(a)は、この実施の形態における減
衰型位相シフトマスク1のパターン形成側からの見た図
である。図1(b)は、図1(a)中X−X線矢視断面
図である。
FIG. 1A is a diagram of the attenuation type phase shift mask 1 according to this embodiment as viewed from the pattern forming side. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.

【0047】この減衰型位相シフトマスク1において
は、フォトマスク基板4の上の略中央部に、正方形の領
域からなる減衰型位相シフトパターン2が形成されてい
る。また、この減衰型位相シフトパターン2の周縁部の
全周の領域には、減衰型補助位相シフトパターン3が形
成されている。
In the attenuated phase shift mask 1, an attenuated phase shift pattern 2 composed of a square area is formed substantially at the center on the photomask substrate 4. In addition, an attenuated auxiliary phase shift pattern 3 is formed in a region around the entire periphery of the attenuated phase shift pattern 2.

【0048】減衰型位相シフトパターン2は、位相シフ
タ部24と透過部27とから構成されている。位相シフ
タ部24は、透過率2〜20%のクロム膜2aと、位相
差180°を与えるSiO2 膜2bからなる。
The attenuated phase shift pattern 2 is composed of a phase shifter section 24 and a transmission section 27. The phase shifter section 24 is composed of a chromium film 2a having a transmittance of 2 to 20% and a SiO 2 film 2b giving a phase difference of 180 °.

【0049】減衰型補助位相シフトパターン3は、透過
率が2〜20%のクロム膜3aと、位相差180°を与
えるSiO2 膜3bからなる位相シフタ部34と透過部
37とを、露光装置の解像限界より小さいパターンサイ
ズを有している。
The attenuation type auxiliary phase shift pattern 3 is composed of a chromium film 3a having a transmittance of 2% to 20%, a phase shifter portion 34 made of a SiO 2 film 3b giving a phase difference of 180 °, and a transmission portion 37, Has a pattern size smaller than the resolution limit of

【0050】また、図2に示すように、減衰型補助位相
シフトパターン3において、10μm×10μmの領域
を基準とした場合、位相シフタ部34の平面面積
(SH )と透過部37の平面面積(Si )の合計
(SO :SO =ΣSi )がSO /SH =√T(透過率)
を満足するように、透過部37と位相シフタ部34とが
ランダムに配置されている。
Further, as shown in FIG. 2, when the area of 10 μm × 10 μm is used as a reference in the attenuation type auxiliary phase shift pattern 3, the plane area (S H ) of the phase shifter section 34 and the plane area of the transmission section 37. The sum of (S i ) (S O : S O = ΣS i ) is S O / S H = √T (transmittance).
Are satisfied, the transmission part 37 and the phase shifter part 34 are randomly arranged.

【0051】これによって、特開平7−181669号
公報に開示されるように、減衰型補助位相シフトパター
ン3を透過する光の半導体ウェハ上での像は、解像限界
より小さいために結像しない。また、透過部と位相シフ
タ部とを透過した光が互いに重なり合い、また位相が反
転しているので互いに干渉して打ち消し合うことによ
り、半導体ウェハ上での光強度を弱めることが可能とな
る。
As a result, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-181669, the image on the semiconductor wafer of the light passing through the attenuation type auxiliary phase shift pattern 3 is not formed because it is smaller than the resolution limit. . Further, the light transmitted through the transmission part and the phase shifter part overlap each other, and the phases are inverted, so that they interfere with each other and cancel each other, thereby making it possible to weaken the light intensity on the semiconductor wafer.

【0052】さらに、図3に示すように、透過部37と
位相シフタ部34とがランダムに配置された減衰型補助
位相シフトパターン3においては、入射光L1 は、図3
に示すようにランダムな方向に弱い光強度の回折光(L
10〜L1n)に分散する。そのため、パーティクルディテ
クタ(異物検査機)を用いた検査によっても、位相シフ
タ部34を異物として誤検出することはなくなり、ま
た、パーティクルディテクタ(異物検査機)の検出感度
を低く設定する必要もなくなる。
Further, as shown in FIG. 3, in the attenuation type auxiliary phase shift pattern 3 in which the transmission section 37 and the phase shifter section 34 are randomly arranged, the incident light L 1
As shown in the figure, the diffracted light (L
10 to L 1n ). Therefore, the inspection using the particle detector (foreign matter inspection machine) does not erroneously detect the phase shifter section 34 as a foreign matter, and the detection sensitivity of the particle detector (foreign matter inspection machine) does not need to be set low.

【0053】これによって、異物による欠陥のない減衰
型位相シフトマスクを製造することが可能になり、この
減衰型位相シフトマスクを用いた半導体装置の製造にお
ける歩留りの向上を図ることが可能となる。
As a result, it is possible to manufacture an attenuated phase shift mask free from defects due to foreign matter, and it is possible to improve the yield in manufacturing a semiconductor device using this attenuated phase shift mask.

【0054】次に、上記減衰型位相シフトマスクの製造
方法について、図4〜図8を参照して説明する。まず図
4を参照して、石英ガラス基板4の上に、膜厚約200
Åのクロム膜23aを成膜する。その後、このクロム膜
23aの上に、膜厚約4000ÅのSiO2 膜23bを
成膜する。さらに、このSiO2 膜23bの上に、電子
ビームレジスト膜(たとえばZEP−810)25を膜
厚約5000Å成膜する。
Next, a method of manufacturing the attenuated phase shift mask will be described with reference to FIGS. First, referring to FIG. 4, a film thickness of about 200
A chromium film 23a is formed. Thereafter, an SiO 2 film 23b having a thickness of about 4000 ° is formed on the chromium film 23a. Further, an electron beam resist film (for example, ZEP-810) 25 is formed on this SiO 2 film 23b to a thickness of about 5000 °.

【0055】次に、図5を参照して、電子ビームレジス
ト膜25に、可変成形電子ビーム露光装置(たとえば日
本電子 JBX−7000MV,6AIII)を用い
て、EB描画を行なう。このEB描画を行なうときは、
減衰型補助位相シフトパターンを精度よく仕上げるため
に、以下に示すようにEB描画を行なう。
Next, referring to FIG. 5, EB lithography is performed on the electron beam resist film 25 using a variable-shaped electron beam exposure apparatus (for example, JEOL JBX-7000MV, 6AIII). When performing this EB drawing,
In order to accurately finish the attenuation type auxiliary phase shift pattern, EB writing is performed as described below.

【0056】まず、減衰型補助位相シフトパターンの露
光図形に、この露光図形の仕上がり寸法よりも小さめの
寸法バイアスの処理を施すか、減衰型補助位相シフトパ
ターン領域の電子ビームのドーズ量を、減衰型位相シフ
トパターン領域よりも多いドーズ量で処理するか、また
は両方の処理を行なう。その後、EB描画が終了した電
子ビームレジスト膜25の現像を行ない、所定のパター
ンが完成する。
First, the exposed figure of the attenuated auxiliary phase shift pattern is subjected to a processing of a dimensional bias smaller than the finished dimension of the exposed figure, or the dose of the electron beam in the attenuated auxiliary phase shift pattern area is attenuated. Either processing is performed with a larger dose than the mold phase shift pattern area, or both processings are performed. After that, the electron beam resist film 25 after the EB drawing is developed to complete a predetermined pattern.

【0057】次に、図6を参照して、所定のパターンが
形成された電子ビームレジスト膜25をマスクとして、
SiO2 膜23bのエッチングを行なう。このときのエ
ッチングには、マグネトロンRIE装置を用いて、エッ
チングガスとして、CHF3+O2 (CHF3 :O2
90:10)を用い、RFパワーを200W、磁場を1
00G、ガス圧力50mtorrの条件で行なう。これ
により、減衰型位相シフトパターン領域200に、所定
形状のパターンを有するSiO2 膜2bと減衰型補助位
相シフトパターン領域300に、所定の形状を有するS
iO2 膜3bが形成される。
Next, referring to FIG. 6, using the electron beam resist film 25 on which a predetermined pattern is formed as a mask,
The SiO 2 film 23b is etched. The etching at this time was performed using a magnetron RIE apparatus and CHF 3 + O 2 (CHF 3 : O 2 =
90:10), using RF power of 200 W and magnetic field of 1
The process is performed under the conditions of 00G and a gas pressure of 50 mtorr. Thereby, the SiO 2 film 2b having a pattern of a predetermined shape in the attenuation type phase shift pattern region 200 and the S 2 having a predetermined shape in the attenuation type auxiliary phase shift pattern region 300.
An iO 2 film 3b is formed.

【0058】次に、図7を参照して、再び電子ビームレ
ジスト膜25を用いて、クロム膜23aのエッチングを
行なう。このときのエッチングには、上記SiO2 膜と
同様にマグネトロンRIE装置を用いて、エッチングガ
スとして、Cl2 +O2 (Cl2 :O2 =80:20)
を用い、RFパワー100W、磁場100G、ガス圧力
50mtorr条件で行なう。これにより、減衰型位相
シフトパターン領域200に、所定形状のクロム膜2a
が形成され、減衰型補助位相シフトパターン領域300
に所定形状のクロム膜3aが形成される。次に、図8を
参照して、電子ビームレジスト膜25を除去することに
より、本実施の形態における減衰型位相シフトマスク1
が完成する。
Next, referring to FIG. 7, the chromium film 23a is etched again using the electron beam resist film 25. For the etching at this time, a magnetron RIE device is used as in the case of the SiO 2 film, and Cl 2 + O 2 (Cl 2 : O 2 = 80: 20) is used as an etching gas.
At 100 W of RF power, 100 G of magnetic field, and 50 mtorr of gas pressure. Thereby, the chromium film 2a having a predetermined shape is formed in the attenuated phase shift pattern region 200.
Are formed, and the attenuation type auxiliary phase shift pattern region 300 is formed.
Then, a chrome film 3a having a predetermined shape is formed. Next, referring to FIG. 8, by removing electron beam resist film 25, attenuated phase shift mask 1 according to the present embodiment is removed.
Is completed.

【0059】なお、上記実施の形態においては、位相を
制御するSiO2 膜と、透過率を制御するクロム膜の2
層構造としているが、クロムの酸化物、クロムの酸化窒
化物、クロムの酸化窒化炭化物、モリブデンシリサイド
の酸化物およびモリブデンシリサイドの酸化窒化物から
なる群より選択される1種類の材料からなる単層膜を用
いても、位相と透過率とを所定の値に制御することがで
きる。この場合、クロムの酸化物等の膜厚は約1200
〜1600Åと上述した2層構造に比べ薄く形成するこ
とができ、位相シフトパターンの形成を容易に行なうこ
とができる。
In the above embodiment, the SiO 2 film for controlling the phase and the chromium film for controlling the transmittance are used.
It has a layer structure, but is a single layer made of one material selected from the group consisting of chromium oxide, chromium oxynitride, chromium oxynitride carbide, molybdenum silicide oxide, and molybdenum silicide oxynitride Even if a film is used, the phase and the transmittance can be controlled to predetermined values. In this case, the thickness of the chromium oxide or the like is about 1200
1600 °, which is thinner than the two-layer structure described above, and the phase shift pattern can be easily formed.

【0060】以上、この発明に基づいた減衰型位相シフ
トマスクおよびその製造方法によれば、減衰型補助位相
シフトパターンを透過する光の半導体ウェハ上での像
は、解像限界より小さいために結像しない。また、透過
部と位相シフタ部とを透過した光が互いに重なり合い、
また位相が反転しているので互いに干渉して打ち消し合
うことにより、半導体ウェハ上での光強度を弱めること
が可能となる。
As described above, according to the attenuated phase shift mask and the method of manufacturing the same according to the present invention, the image of the light transmitted through the attenuated auxiliary phase shift pattern on the semiconductor wafer is smaller than the resolution limit. Do not image. Also, the light transmitted through the transmission part and the phase shifter part overlap each other,
Further, since the phases are inverted, they interfere with each other and cancel each other out, thereby making it possible to weaken the light intensity on the semiconductor wafer.

【0061】その結果、露光時に露光領域以外の部分が
露光されることを防止し、半導体装置の製造時における
露光状態の改善を図り、半導体装置の製造時における歩
留りの向上を図ることが可能となる。
As a result, it is possible to prevent portions other than the exposure region from being exposed at the time of exposure, to improve the exposure state at the time of manufacturing the semiconductor device, and to improve the yield at the time of manufacturing the semiconductor device. Become.

【0062】また、透過部と位相シフタ部とをランダム
に配置することにより、位相シフタ部で散乱する光(迷
光)の方向をランダムにし、特定な方向に散乱する光に
よって生じる転写パターン(チップパターン)の劣化を
低減することができる。
Further, by randomly arranging the transmission portion and the phase shifter portion, the direction of light (stray light) scattered by the phase shifter portion is made random, and a transfer pattern (chip pattern) generated by light scattered in a specific direction is formed. ) Can be reduced.

【0063】これによって、パーティクルディテクタ
(異物検査機)を用いた検査によっても、位相シフタ部
を異物として誤検出することはなくなり、また、パーテ
ィクルディテクタ(異物検査機)の検出感度を低く設定
する必要もなくなる。
As a result, even if the inspection using the particle detector (foreign substance inspection machine) is performed, the phase shifter section is not erroneously detected as foreign matter, and the detection sensitivity of the particle detector (foreign substance inspection machine) needs to be set low. Is also gone.

【0064】その結果、異物による欠陥のない減衰型位
相シフトマスクを製造することが可能になり、この減衰
型位相シフトマスクを用いた半導体装置の製造における
歩留りの向上を図ることが可能となる。
As a result, it is possible to manufacture an attenuated phase shift mask free from defects due to foreign matter, and it is possible to improve the yield in manufacturing a semiconductor device using this attenuated phase shift mask.

【0065】なお、上記実施の形態においては、減衰型
補助位相シフトパターンをチップ周辺に設けるように形
成しているが、チップ内部においても、遮光部が必要で
あれば、チップ内に同じような方法を用いることによ
り、減衰型補助位相シフトパターンを設けることも可能
である。また、減衰型補助位相シフトパターンを図1に
示すように減衰型位相シフトパターンの全周に設けるだ
けでなく、減衰型位相シフトパターンのコーナ部分や、
その他必要とされる領域にのみ減衰型補助位相シフトパ
ターンを設けるようにしても構わない。
In the above-described embodiment, the attenuated auxiliary phase shift pattern is formed so as to be provided around the chip. By using the method, it is also possible to provide an attenuated auxiliary phase shift pattern. Further, the attenuated auxiliary phase shift pattern is provided not only on the entire circumference of the attenuated phase shift pattern as shown in FIG.
The attenuated auxiliary phase shift pattern may be provided only in other necessary areas.

【0066】さらに、上記実施の形態における減衰型位
相シフトマスクを用いた露光方法によれば、4M,16
M,64M,256MなどのDRAM、SRAM、フラ
ッシュメモリやASIC、マイコン、GaASなどの半
導体装置の製造工程において有効に用いることができ、
さらには半導体デバイスや、液晶ディスプレイの製造工
程においても十分用いることが可能となる。
Further, according to the exposure method using the attenuated phase shift mask in the above embodiment, 4M, 16
M, 64M, 256M, etc. can be effectively used in the manufacturing process of semiconductor devices such as DRAM, SRAM, flash memory, ASIC, microcomputer, GaAs, etc.
Further, it can be sufficiently used in a manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display.

【0067】なお、今回開示した実施の形態はすべての
点で例示であって制限的なものではないと考えられるべ
きである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許
請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意
味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図
される。
It should be understood that the embodiments disclosed this time are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

【0068】[0068]

【発明の効果】この発明に基づいた減衰型位相シフトマ
スクによれば、フォトマスク基板上の所定の位置に形成
された減衰型位相シフトパターンと、上記減衰型位相シ
フトパターンの周縁部の所定の位置に形成された、透過
部と位相シフタ部とを含む減衰型補助位相シフトパター
ンとを備えている。さらに、減衰型補助位相シフトパタ
ーンは、露光装置の解像限界よりも小さいパターンを有
し、かつ、透過部と位相シフタ部とはランダムに配置さ
れている。
According to the attenuated phase shift mask according to the present invention, an attenuated phase shift pattern formed at a predetermined position on a photomask substrate and a predetermined portion of a peripheral portion of the attenuated phase shift pattern are provided. And an attenuated auxiliary phase shift pattern including a transmission portion and a phase shifter portion formed at the position. Further, the attenuation type auxiliary phase shift pattern has a pattern smaller than the resolution limit of the exposure apparatus, and the transmission part and the phase shifter part are randomly arranged.

【0069】したがって、減衰型補助位相シフトパター
ンを透過する光の半導体ウェハ上での像は、解像限界よ
りも小さいために結像しない。さらに、透過部と位相シ
フタ部とを透過した光が互いに重なり合い、また位相が
反転しているため、干渉して打ち消し合うことにより、
半導体ウェハ上での光強度を弱めることが可能となる。
Therefore, the image of the light transmitted through the attenuation type auxiliary phase shift pattern on the semiconductor wafer is not formed because it is smaller than the resolution limit. Furthermore, since the light transmitted through the transmission part and the phase shifter part overlap with each other and the phases are inverted, they interfere with each other and cancel each other out.
The light intensity on the semiconductor wafer can be reduced.

【0070】また、好ましくは、減衰型補助位相シフト
パターンの、透過部の平面面積(S O )と、位相シフタ
部の平面面積(SH )との比SO /SH の値が、位相シ
フタ部の透過率(T)の√Tの値とほぼ同一となるよう
に設定されている。
Preferably, an attenuated auxiliary phase shift is used.
The plane area (S O) And the phase shifter
Area (SH) And the ratio SO/ SHOf the phase shift
The transmittance (T) of the lid portion should be substantially equal to the value of ΔT.
Is set to

【0071】これにより、減衰型補助位相シフトパター
ン領域における位相シフタ部を透過する光の強度と透過
部を透過する光の強度とを調節して、半導体ウェハ上で
の光強度を制御することが可能となる。
Thus, it is possible to control the light intensity on the semiconductor wafer by adjusting the intensity of light transmitted through the phase shifter portion and the intensity of light transmitted through the transmission portion in the attenuation type auxiliary phase shift pattern region. It becomes possible.

【0072】さらに、この減衰型位相シフトマスクを用
いて、半導体ウェハ上に規則正しく順次露光を行なった
場合、減衰型位相シフトパターンの外縁部を透過する光
が2回以上重なって露光される領域がなくなり、露光不
良を起こすことなく露光を行なうことが可能となる。
Further, when a semiconductor wafer is regularly and sequentially exposed using this attenuated phase shift mask, light which passes through the outer edge of the attenuated phase shift pattern overlaps twice or more to expose the region. And exposure can be performed without causing exposure failure.

【0073】また、透過部と位相シフタ部とがランダム
に配置されているため、位相シフタ部で散乱する光(迷
光)の方向をランダムにし、特定な方向に散乱する光に
よって生じる転写パターン(チップパターン)の劣化を
低減することができる。
Further, since the transmission portion and the phase shifter portion are randomly arranged, the direction of light (stray light) scattered by the phase shifter portion is made random, and a transfer pattern (chip) generated by light scattered in a specific direction is formed. Pattern) can be reduced.

【0074】これによって、パーティクルディテクタ
(異物検査機)を用いた検査によっても、位相シフタ部
を異物として誤検出することはなくなり、また、パーテ
ィクルディテクタ(異物検査機)の検出感度を低く設定
する必要もなくなる。
As a result, even when the inspection using the particle detector (foreign substance inspection machine) is performed, the phase shifter portion is not erroneously detected as foreign matter, and the detection sensitivity of the particle detector (foreign substance inspection machine) needs to be set low. Is also gone.

【0075】その結果、異物による欠陥のない減衰型位
相シフトマスクを製造することが可能になり、この減衰
型位相シフトマスクを用いた半導体装置の製造における
歩留りの向上を図ることが可能となる。
As a result, it is possible to manufacture an attenuated phase shift mask free from defects due to foreign matter, and it is possible to improve the yield in manufacturing a semiconductor device using this attenuated phase shift mask.

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

【図1】 (a)は、この発明に基づいた実施の形態に
おける減衰型位相シフトマスクのパターン形成面から見
た図であり、(b)は、(a)中X−X線矢視断面図で
ある。
FIG. 1A is a diagram viewed from a pattern forming surface of an attenuated phase shift mask according to an embodiment based on the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. FIG.

【図2】 この発明に基づいた実施の形態における減衰
型補助位相シフトパターンのパターン形状を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a pattern shape of an attenuated auxiliary phase shift pattern in an embodiment according to the present invention.

【図3】 この発明に基づいた実施の形態における減衰
型補助位相シフトパターンのパーティクルディテクタ
(異物検査機)による検査状態を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an inspection state of an attenuation type auxiliary phase shift pattern by a particle detector (foreign matter inspection machine) in the embodiment based on the present invention.

【図4】 この発明に基づいた実施の形態における減衰
型位相シフトマスクの第1製造工程である。
FIG. 4 is a first manufacturing step of the attenuated phase shift mask in the embodiment based on the present invention.

【図5】 この発明に基づいた実施の形態における減衰
型位相シフトマスクの第2製造工程である。
FIG. 5 shows a second manufacturing step of the attenuation type phase shift mask in the embodiment based on the present invention.

【図6】 この発明に基づいた実施の形態における減衰
型位相シフトマスクの第3製造工程である。
FIG. 6 shows a third manufacturing step of the attenuation type phase shift mask in the embodiment according to the present invention.

【図7】 この発明に基づいた実施の形態における減衰
型位相シフトマスクの第4製造工程である。
FIG. 7 shows a fourth manufacturing step of the attenuated phase shift mask in the embodiment based on the present invention.

【図8】 この発明に基づいた実施の形態における減衰
型位相シフトマスクの第5製造工程である。
FIG. 8 is a fifth manufacturing step of the attenuation type phase shift mask in the embodiment based on the present invention.

【図9】 (a)は、従来のフォトマスクの構造を示す
断面図である。(b)はマスク上の露光光の電場を示す
図である。(c)は、ウェハ上の露光光の強度を示す図
である。
FIG. 9A is a cross-sectional view illustrating a structure of a conventional photomask. (B) is a diagram showing an electric field of exposure light on a mask. (C) is a diagram showing the intensity of exposure light on the wafer.

【図10】 (a)は、従来の位相シフトマスクの構造
を示す断面図である。(b)は、マスク上の露光光の電
場を示す図である。(c)は、ウェハ上の露光光の強度
を示す図である。
FIG. 10A is a cross-sectional view illustrating the structure of a conventional phase shift mask. (B) is a diagram showing an electric field of exposure light on a mask. (C) is a diagram showing the intensity of exposure light on the wafer.

【図11】 (a)は、従来の減衰型位相シフトマスク
の構造を示す図である。(b)は、マスク上の露光光の
電場を示す図である。(c)は、ウェハ上の露光光の強
度を示す図である。
FIG. 11A is a diagram showing a structure of a conventional attenuated phase shift mask. (B) is a diagram showing an electric field of exposure light on a mask. (C) is a diagram showing the intensity of exposure light on the wafer.

【図12】 透過率と現像後のレジスト膜の膜厚の関係
を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between transmittance and the thickness of a resist film after development.

【図13】 (a)は従来の減衰型位相シフトマスクと
ブラインドの位置関係を示す断面図である。(b)は、
フォトマスク基板を透過した直下の露光光の電場を示す
図である。(c)は、半導体ウェハ上での露光光の強度
を示す図である。(d)は、半導体ウェハ上での露光の
状態を示す図である。
FIG. 13A is a cross-sectional view showing a positional relationship between a conventional attenuated phase shift mask and a blind. (B)
FIG. 4 is a diagram illustrating an electric field of exposure light immediately below a photomask substrate. (C) is a diagram showing the intensity of exposure light on the semiconductor wafer. (D) is a figure which shows the state of the exposure on a semiconductor wafer.

【図14】 従来の減衰型位相シフトマスクを用いた場
合の問題点を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a problem when a conventional attenuated phase shift mask is used.

【図15】 (a)は、従来技術における減衰型位相シ
フトマスクのパターン形成面から見た図であり、(b)
は、(a)中X−X線矢視断面図である。
FIG. 15A is a diagram viewed from a pattern formation surface of an attenuated phase shift mask according to a conventional technique, and FIG.
FIG. 3A is a sectional view taken along line XX in FIG.

【図16】 従来技術における減衰型補助位相シフトパ
ターンのパターン形状を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a pattern shape of an attenuated auxiliary phase shift pattern according to the related art.

【図17】 パーティクルディテクタ(異物検査機)に
よるフォトマスクの検査状態を示す第1模式図である。
FIG. 17 is a first schematic diagram showing an inspection state of a photomask by a particle detector (foreign matter inspection machine).

【図18】 パーティクルディテクタ(異物検査機)に
よるフォトマスクの検査状態を示す第2模式図である。
FIG. 18 is a second schematic diagram showing an inspection state of a photomask by a particle detector (foreign matter inspection machine).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 減衰型位相シフトマスク、2 減衰型位相シフトパ
ターン、3 減衰型補助位相シフトパターン、4 フォ
トマスク基板。
1 attenuated phase shift mask, 2 attenuated phase shift pattern, 3 attenuated auxiliary phase shift pattern, 4 photomask substrate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 順二 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 田中 真一郎 兵庫県伊丹市瑞原四丁目1番地 菱電セミ コンダクタシステムエンジニアリング株式 会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Junji Miyazaki 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Shinichiro Tanaka 4-1-1 Mizuhara, Itami-shi, Hyogo Ryoden Semiconductor System Engineering Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フォトマスク基板上の所定の位置に形成
された減衰型位相シフトパターンと、 前記減衰型位相シフトパターンの周縁部の所定の位置に
形成された、透過部と位相シフタ部とを含む減衰型補助
位相シフトパターンと、 を備え、 前記減衰型補助位相シフトパターンは、露光装置の解像
限界より小さいパターンを有し、かつ、前記透過部と前
記位相シフタ部とが不規則に配置された、減衰型位相シ
フトマスク。
1. An attenuated phase shift pattern formed at a predetermined position on a photomask substrate, and a transmission portion and a phase shifter portion formed at a predetermined position on a peripheral portion of the attenuated phase shift pattern. An attenuated auxiliary phase shift pattern, wherein the attenuated auxiliary phase shift pattern has a pattern smaller than the resolution limit of the exposure apparatus, and the transmission unit and the phase shifter unit are arranged irregularly. Attenuated phase shift mask.
【請求項2】 前記減衰型補助位相シフトパターンは、 前記透過部を透過する光の被露光材上での光強度と、上
記位相シフタ部を透過する光の被露光材上での光強度と
が、重なり打ち消し合って、被露光材上での実質的な光
強度が、前記透過部および前記位相シフタ部を透過する
前の光強度に対して3%以下となるように、前記透過部
の平面面積(SO )と、前記位相シフタ部の平面面積
(SH )と、前記位相シフタ部の透過率(T)との3者
の値が設定された、請求項1に記載の減衰型位相シフト
マスク。
2. The attenuated auxiliary phase shift pattern includes a light intensity of light transmitted through the transmission portion on a material to be exposed and a light intensity of light transmitted through the phase shifter portion on a material to be exposed. Are overlapped and cancelled, so that the substantial light intensity on the material to be exposed is 3% or less of the light intensity before transmitting through the transmission portion and the phase shifter portion. The attenuation type according to claim 1, wherein three values of a plane area (S O ), a plane area (S H ) of the phase shifter section, and a transmittance (T) of the phase shifter section are set. Phase shift mask.
【請求項3】 前記減衰型補助位相シフトパターンの、
前記透過部の平面面積(SO )と、前記位相シフタ部の
平面面積(SH )との比SO /SH の値が、前記位相シ
フタ部の透過率(T)の√Tの値とほぼ同一である、請
求項2に記載の減衰型位相シフトマスク。
3. The attenuated auxiliary phase shift pattern,
The value of the ratio S O / S H between the plane area (S O ) of the transmission section and the plane area (S H ) of the phase shifter section is the value of ΔT of the transmittance (T) of the phase shifter section. 3. The attenuated phase shift mask according to claim 2, which is substantially the same as.
【請求項4】 透明基板の上に光の透過率が2〜20%
であり、透過する光の位相を180°変換する減衰型位
相シフタ膜を形成する工程と、 前記減衰型位相シフタ膜の上に減衰型位相シフトパター
ン領域と、この減衰型位相シフトパターン領域の周縁部
の所定の位置に形成された減衰型補助位相シフトパター
ン領域とを含むレジスト膜を形成する工程と、 前記レジスト膜をマスクとして、前記減衰型位相シフタ
膜をエッチングによりパターニングする工程と、を備
え、 前記減衰型補助位相シフトパターン領域は、露光装置の
解像限界より小さいパターンを有し、かつ、前記透過部
と前記位相シフタ部とが不規則に配置された、減衰型位
相シフトマスクの製造方法。
4. A light transmittance of 2 to 20% on a transparent substrate.
Forming an attenuated phase shifter film that converts the phase of transmitted light by 180 °; an attenuated phase shift pattern region on the attenuated phase shifter film; and a periphery of the attenuated phase shift pattern region. Forming a resist film including an attenuated auxiliary phase shift pattern region formed at a predetermined position of the portion, and patterning the attenuated phase shifter film by etching using the resist film as a mask. Manufacturing the attenuation type phase shift mask, wherein the attenuation type auxiliary phase shift pattern region has a pattern smaller than the resolution limit of the exposure apparatus, and the transmission portion and the phase shifter portion are arranged irregularly. Method.
【請求項5】 前記減衰型位相シフタ膜を形成する工程
は、 光の透過率が2〜20%である半遮光膜を形成する工程
と、 透過する光の位相を180°変換する位相シフタ膜を形
成する工程と、を含む、請求項4に記載の減衰型位相シ
フトマスクの製造方法。
5. The step of forming the attenuated phase shifter film includes the steps of forming a semi-shielding film having a light transmittance of 2 to 20%, and a phase shifter film for converting the phase of transmitted light by 180 °. 5. The method of manufacturing an attenuated phase shift mask according to claim 4, comprising the step of:
【請求項6】 前記半遮光膜を形成する工程は、クロム
膜を形成する工程を含み、前記位相シフタ膜を形成する
工程は、酸化シリコン膜を形成する工程を含む、請求項
5に記載の減衰型位相シフトマスクの製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein forming the semi-light-shielding film includes forming a chromium film, and forming the phase shifter film includes forming a silicon oxide film. A method for manufacturing an attenuation type phase shift mask.
【請求項7】 前記減衰型位相シフタ膜を形成する工程
は、 クロムの酸化物、クロムの酸化窒化物、クロムの酸化窒
化炭化物、モリブデンシリサイドの酸化物およびモリブ
デンシリサイドの酸化窒化物からなる群より選択される
1種類の膜を形成する工程を含む、請求項4に記載の減
衰型位相シフトマスクの製造方法。
7. The step of forming the attenuated phase shifter film includes the step of forming a chromium oxide, a chromium oxynitride, a chromium oxynitride carbide, a molybdenum silicide oxide, and a molybdenum silicide oxynitride. 5. The method for manufacturing an attenuated phase shift mask according to claim 4, comprising a step of forming one type of film selected.
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