JPH09204034A - Exposure mask and method of manufacturing the same - Google Patents
Exposure mask and method of manufacturing the sameInfo
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- JPH09204034A JPH09204034A JP1193696A JP1193696A JPH09204034A JP H09204034 A JPH09204034 A JP H09204034A JP 1193696 A JP1193696 A JP 1193696A JP 1193696 A JP1193696 A JP 1193696A JP H09204034 A JPH09204034 A JP H09204034A
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 各パターンに対して最適な堀込み量を設定で
き、寸法制御性の向上をはかり得る。
【解決手段】 透光性基板上に遮光性パターンと透明位
相シフトパターンを具備した露光用マスクにおいて、透
明位相シフトパターンは、前記遮光性パターン間の開口
部の堀込み量が交互に異なるように設定されたパターン
により構成され、かつ堀込み量が浅い部分の堀込み量
を、露光光の波長をλとして、開口パターン寸法が3.
2λより大きいパターンにおいては176〜194度の
位相差を有し、且つマスク開口寸法が3.2λより小さ
いパターンにおいては166〜173度の位相差を有す
るように設定した。
(57) [Abstract] [Problem] An optimum engraving amount can be set for each pattern, and dimensional controllability can be improved. In an exposure mask having a light-shielding pattern and a transparent phase shift pattern on a light-transmissive substrate, the transparent phase shift pattern is such that the engraving amounts of openings between the light-shielding patterns are different from each other. 2. The opening pattern dimension is set to 3. With the wavelength of the exposure light being .lamda.
It was set to have a phase difference of 176 to 194 degrees in a pattern larger than 2λ, and to have a phase difference of 166 to 173 degrees in a pattern having a mask aperture size smaller than 3.2λ.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
におけるリソグラフィ工程に用いられる投影露光技術に
係わり、特に投影露光に用いる投影露光用マスク及びそ
の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure technique used in a lithography process in manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a projection exposure mask used for projection exposure and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体技術の進歩と共に半導体装置、ひ
いては半導体素子の高速化,高集積化が進められてい
る。それに伴い、パターン寸法の微細化,高精度化が要
求されるようになっている。この要求を満たす目的で、
露光光源に遠紫外光など短波長の光が用いられるように
なってきた。また一方で、近年、露光光源を変えずに微
細化する試みが成されてきている。その一手法として位
相シフト法がある。この手法では、光透過部に部分的に
位相反転層を設け、隣接するパターンとの間で生じる光
の回折の悪影響を除去し、パターン精度の向上をはかっ
ている。2. Description of the Related Art With the progress of semiconductor technology, semiconductor devices, and eventually semiconductor elements, are being accelerated and highly integrated. Along with this, finer pattern dimensions and higher precision are required. To meet this demand,
Light having a short wavelength such as far-ultraviolet light has been used as an exposure light source. On the other hand, in recent years, attempts have been made to miniaturize the exposure light source without changing it. There is a phase shift method as one of the methods. In this method, a phase inversion layer is partially provided in the light transmitting portion to eliminate the adverse effect of light diffraction generated between adjacent patterns and improve the pattern accuracy.
【0003】位相シフト法の中でとりわけ解像性能が向
上する手法に、特開昭62−50811号公報に記され
た渋谷レベンソン型位相シフト法がある。この手法で
は、遮光パターンが配置されたマスクにおいて、隣接す
る光透過部に対し交互に位相シフタを設けている。この
位相シフタを透過した光の位相は、位相シフタを配置し
ていない部分を透過した光に対し180°反転する。Among the phase shift methods, there is a Shibuya Levenson type phase shift method described in Japanese Patent Laid-Open No. 62-50811 as a method for improving the resolution performance. In this method, the phase shifters are alternately provided for the adjacent light transmitting portions in the mask in which the light shielding pattern is arranged. The phase of the light transmitted through the phase shifter is inverted by 180 ° with respect to the light transmitted through the portion where the phase shifter is not arranged.
【0004】このように、隣接した透過部の光の位相を
反転させることで、パターン相互で光の負の干渉を生じ
させ解像性能を向上させている。このレベンソン型位相
シフトマスクは、特開昭62−189468号公報に示
される如く基板を堀込み作成する手法が知られている。In this way, by reversing the phase of the light of the adjacent transmitting portions, negative interference of light is generated between the patterns, and the resolution performance is improved. For this Levenson-type phase shift mask, a method is known in which a substrate is formed by engraving as shown in JP-A-62-189468.
【0005】ところで、特開昭62−189468号公
報に示されるマスクでは、開口部寸法が同じであって
も、基板を堀込んだ位相シフト部と堀込まない非位相シ
フト部で光強度に差が生じるという問題があった。この
問題は、 R.L.Kostelak らにより(J.Vac.Sci.Technol
B10(6)(1992)p3055 )における(Exposure characteris
tics of alternate aperture phase-shifting masks fa
blicated using a subtractive process)で論じられて
いるように、位相シフト部で光軸に平行なパターンエッ
ジ部の干渉により開口部寸法が光学的に狭められたこと
による。By the way, in the mask disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-189468, even if the size of the opening is the same, there is a difference in the light intensity between the phase shift portion where the substrate is dug and the non-phase shift portion where the substrate is not dug. There was a problem that. This issue is described by RLKostelak et al. (J.Vac.Sci.Technol
B10 (6) (1992) p3055) (Exposure characteris
tics of alternate aperture phase-shifting masks fa
As discussed in (blicated using a subtractive process), the aperture size is optically narrowed by the interference of the pattern edge part parallel to the optical axis in the phase shift part.
【0006】この問題点に対して Christophe Pierrat
らは(SPIE.Vol.1927(1993)p28)における(Phase-Shif
ting Mask Technology Effect on Lithographic Image
Quality )で示しているように、光強度を補正する手法
として異方性エッチングにより180度位相差分だけ垂
直に堀込んだ後、等方的エッチングにより堀込み部の側
壁をエッチングする手法を提案している。しかし、この
手法では等方的エッチングで形成した空間を検査しにく
く、また遮光膜下の空間に欠陥が生じた場合に修正しに
くいという問題がある。For this problem Christophe Pierrat
Et al. (SPIE. Vol. 1927 (1993) p28) (Phase-Shif
ting Mask Technology Effect on Lithographic Image
Quality), we propose a method to correct the light intensity by anisotropically etching a vertical phase difference of 180 degrees and then using isotropic etching to etch the sidewalls of the concave part. ing. However, this method has a problem that it is difficult to inspect a space formed by isotropic etching and it is difficult to correct a defect in the space under the light-shielding film.
【0007】光強度を補正する別の手法として特願平6
−43618号( → 特開平7−号公報)では、開口
部のどちらも堀込み、且つ深い堀込み部と浅い堀込み部
の深さの差を同じ厚さの透光性基板を透過する露光光に
対してほぼλ/2の位相差を持つように調整し、且つ浅
い堀込み部の深さを同じ厚さの透光性基板を透過する露
光光に対してほぼλ/2の位相差を持つように調整する
ことで、両開口部で均一な光強度を達成する方式が提案
されている。As another method of correcting the light intensity, Japanese Patent Application No.
No. 43618 (→ Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-), an exposure in which both openings are dug and the difference in depth between the deep dug portion and the shallow dug portion is transmitted through a translucent substrate having the same thickness. The phase difference is adjusted so that it has a phase difference of approximately λ / 2 with respect to the light, and the depth of the shallow engraved portion is approximately λ / 2 with respect to the exposure light transmitted through the transparent substrate having the same thickness. A method has been proposed in which a uniform light intensity is achieved in both openings by adjusting so that
【0008】この方式により寸法制御性が向上するが、
本発明者らの実験及び鋭意研究によれば、堀込み量にパ
ターン寸法依存性があり、各パターンに対して最適な堀
込み量が存在するのが判明した。従って、開口寸法の異
なる各パターンに対して最適な堀込み量を設定すること
によって、より一層の寸法制御性の向上が達成できると
考えられる。Although this method improves the dimensional controllability,
According to experiments and earnest research conducted by the present inventors, it has been found that the amount of engraving depends on the pattern size, and that there is an optimal amount of engraving for each pattern. Therefore, it is considered that further improvement in dimensional controllability can be achieved by setting the optimum engraving amount for each pattern having different opening dimensions.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】このように、開口部の
どちらも堀込み、且つ両堀込み部の深さの差を露光光に
対してほぼλ/2の位相差を持つように深さを調整する
露光用マスクにおいては、堀込み量のパターン寸法依存
性があり、各パターンに対して最適な堀込み量を設定す
ることにより寸法制御性のより一層の向上を実現できる
と期待される。As described above, both of the openings are dug, and the depth difference between the two dug portions is set so as to have a phase difference of approximately λ / 2 with respect to the exposure light. In the exposure mask that adjusts, the engraving amount depends on the pattern dimension, and it is expected that further improvement of the dimension controllability can be realized by setting the optimal engraving amount for each pattern. .
【0010】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、開口部のどちらも堀込
んだレベンソン型位相シフトマスクにおいて、各パター
ンに対して最適な堀込み量を設定することができ、寸法
制御性のより一層の向上をはかり得る露光用マスク及び
その製造方法を提供することにある。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to make an optimum engraving for each pattern in a Levenson type phase shift mask in which both openings are engraved. It is an object of the present invention to provide an exposure mask which can set the amount and can further improve the dimensional controllability, and a method for manufacturing the same.
【0011】[0011]
(構成)上記課題を解決するために本発明は、次のよう
な構成を採用している。即ち本発明は、透光性基板上に
遮光性パターンと透明位相シフトパターンを具備した露
光用マスクにおいて、前記透明位相シフトパターンは、
前記遮光性パターン間の開口部の堀込み量が交互に異な
るように設定されたパターンにより構成され、かつ堀込
み量が浅い部分の堀込み量を、露光光の波長をλとし
て、開口パターン寸法が3.2λより大きいか小さいか
に応じて可変設定してなることを特徴とする。(Structure) In order to solve the above problem, the present invention employs the following structure. That is, the present invention is an exposure mask comprising a light-shielding pattern and a transparent phase shift pattern on a transparent substrate, wherein the transparent phase shift pattern is
The opening pattern size is constituted by a pattern in which the engraving amount of the openings between the light-shielding patterns is set to be different from each other, and the engraving amount of a portion with a small engraving amount is defined as the wavelength of the exposure light λ. Is variably set according to whether the value is larger or smaller than 3.2λ.
【0012】ここで、本発明の望ましい実施態様として
次のものがあげられる。 (1) 透光性基板の屈折率n及び露光波長λに対して、堀
込み量が交互に異なる開口部のうち浅い部分の堀込み量
が、開口パターン寸法が3.2λより大きいパターンに
おいてはほぼλ/(2×(n−1))であり、且つ開口
パターン寸法が3.2λより小さいパターンにはいては
ほぼ0.95λ/(2×(n−1))であるように設定
したこと。また、露光波長としては、436nm,36
5nm,248nm,193nmのいずれかを用いるこ
とが好ましい。さらに、透光性基板には、SiO2 ,C
aF2 ,MgF2 ,Al2 O3 ,Si3 N4 等を用いる
ことが好ましい。 (2) 透光性基板のパターン面における非加工領域を透過
する光に対して、堀込み量が交互に異なる開口部のうち
浅い部分の堀込み量が、開口パターン寸法が3.2λよ
り大きいパターンにおいては177〜194度の位相差
を有し、且つ開口パターン寸法が3.2λより小さいパ
ターンにおいてはほぼ166〜173度の位相差を有す
るように設定されたこと。 (3) 波長248nmを露光光源とし、透光性基板に石英
を用いた場合、堀込み量が交互に異なる開口部のうち浅
い部分の堀込み量は、開口パターン寸法が0.8μmよ
り大きいパターン(0.8μmを含む)においては22
0nm〜250nmの範囲にあって、且つ開口パターン
寸法が0.8μmより小さいパターンにおいては235
nm〜265nmの範囲にあるように設定している。 (4) 波長248nmを露光光源とし、透光性基板に石英
を用いた場合、堀込み量が交互に異なる開口部の深い部
分と浅い部分との堀込み量の差は235nm〜245n
mとなるように設定している。 (5) 波長365nmを露光光源とし、透光性基板に石英
を用いた場合、堀込み量が交互に異なる開口部のうち浅
い部分の堀込み量は、開口パターン寸法が1.2μmよ
り大きいパターンにおいては350nm〜380nmの
範囲にあって、且つ開口パターン寸法が1.2μmより
小さいパターンにおいては370nm〜400nmの範
囲にあるように設定している。 (6) 波長365nmを露光光源とし、透光性基板に石英
を用いた場合、堀込み量が交互に異なる開口部の深い部
分と浅い部分との堀込み量の差は365nm〜380n
mとなるように設定している。 (7) 波長193nmを露光光源とし、透光性基板に石英
を用いた場合、堀込み量が交互に異なる開口部のうち浅
い部分の堀込み量は、開口パターン寸法が0.6μmよ
り大きいパターンにおいては170nm〜190nmの
範囲にあって、且つ開口パターン寸法が0.6μmより
小さいパターンにおいては180nm〜200nmの範
囲にあるように設定している。 (8) 波長193nmを露光光源とし、透光性基板に石英
を用いた場合、堀込み量が交互に異なる開口部の深い部
分と浅い部分との堀込み量の差は180nm〜190n
mとなるように設定している。Here, the following are preferred embodiments of the present invention. (1) In the pattern in which the opening pattern size is larger than 3.2λ, the depth of the shallow part of the opening is different with respect to the refractive index n and the exposure wavelength λ of the transparent substrate. It was set to be approximately λ / (2 × (n-1)) and approximately 0.95λ / (2 × (n-1)) for a pattern having an opening pattern size smaller than 3.2λ. thing. The exposure wavelength is 436 nm, 36
It is preferable to use any one of 5 nm, 248 nm and 193 nm. Further, the transparent substrate is made of SiO 2 , C.
It is preferable to use aF 2 , MgF 2 , Al 2 O 3 , Si 3 N 4 or the like. (2) With respect to the light transmitted through the non-processed area on the pattern surface of the light-transmissive substrate, the depth of the shallow portion of the opening is different from that of the opening pattern dimension is larger than 3.2λ. The pattern is set to have a phase difference of 177 to 194 degrees, and the aperture pattern size is set to have a phase difference of approximately 166 to 173 degrees in a pattern smaller than 3.2λ. (3) When the exposure light source has a wavelength of 248 nm and quartz is used as the light-transmissive substrate, the depth of the shallow part of the opening is different when the size of the opening pattern is larger than 0.8 μm. 22 (including 0.8 μm)
235 in a pattern in the range of 0 nm to 250 nm and having an opening pattern size smaller than 0.8 μm
It is set to be in the range of nm to 265 nm. (4) When the wavelength of 248 nm is used as the exposure light source and quartz is used as the translucent substrate, the difference in the engraving amount between the deep portion and the shallow portion of the opening where the engraving amount is different is 235 nm to 245 n.
m. (5) When the wavelength of 365 nm is used as the exposure light source and quartz is used as the light-transmissive substrate, the amount of engraving in the shallow part of the opening portion where the engraving amount is alternately different is a pattern in which the opening pattern dimension is larger than 1.2 μm. In the range of 350 nm to 380 nm, and in the case of a pattern having an opening pattern size smaller than 1.2 μm, the range is set to 370 nm to 400 nm. (6) When a wavelength of 365 nm is used as an exposure light source and quartz is used as a light-transmissive substrate, the difference in the engraving amount between the deep portion and the shallow portion of the opening is different from 365 nm to 380 n.
m. (7) When the wavelength of 193 nm is used as the exposure light source and quartz is used as the translucent substrate, the depth of the shallow part of the opening is different from the pattern of the opening pattern size larger than 0.6 μm. In the range of 170 nm to 190 nm, and in the case of a pattern having an opening pattern size smaller than 0.6 μm, the range is set to 180 nm to 200 nm. (8) When the wavelength of 193 nm is used as the exposure light source and quartz is used as the translucent substrate, the difference in the engraving amount between the deep portion and the shallow portion of the opening where the engraving amount is different is 180 nm to 190 n.
m.
【0013】また本発明は、上記構成の露光用マスクの
製造方法において、透光性基板上に遮光性パターンを形
成する工程と、露光波長λに対して開口パターン寸法が
3.2λより大きい開口パターンと開口パターン寸法が
3.2λより小さく隣接する開口部より深く堀込まれる
開口パターンを同時にエッチングする工程と、露光波長
λに対して開口パターン寸法が3.2λより大きく隣接
する開口部より深く堀込まれる開口パターンと開口パタ
ーン寸法が3.2λより小さい開口パターンを同時にエ
ッチングする工程とを含むことを特徴とする。According to the present invention, in the method of manufacturing an exposure mask having the above structure, a step of forming a light-shielding pattern on a translucent substrate and an opening having an opening pattern size larger than 3.2λ with respect to the exposure wavelength λ. Simultaneously etching the pattern and the opening pattern whose opening pattern dimension is smaller than 3.2λ and deeper than the adjacent opening, and the opening pattern dimension is larger than 3.2λ and deeper than the adjacent opening for the exposure wavelength λ. The method is characterized by including the step of simultaneously etching an opening pattern to be dug and an opening pattern having an opening pattern size smaller than 3.2λ.
【0014】より望ましくは、開口パターン寸法が3.
2λより大きい開口パターンのエッチング速度が開口パ
ターン寸法が3.2λより小さい開口パターンのエッチ
ング速度より1.7〜6.7%速いこと。 (作用)図2は、波長248nmを露光光源に用いた場
合の最適な相対堀込み量及び浅い部分の堀込み量の関係
を、ウエハ上寸法0.15μmライン&スペース及び
0.18μmライン&スペースパターンのそれぞれにつ
いて求めたものである。図2の(a)は0.15μmの
ライン&スペース、(b)は0.18μmのライン&ス
ペースである。なお、マスクは5倍体(ウエハパターン
に対してマスク上でウエハパターンの5倍に寸法を設
定)で作られている。また、NA=0.5、σ=0.
3、寸法裕度±10%、露光裕度10%としている。More preferably, the opening pattern size is 3.
The etching rate of the opening pattern larger than 2λ is 1.7 to 6.7% faster than the etching rate of the opening pattern whose opening pattern dimension is smaller than 3.2λ. (Operation) FIG. 2 shows the relationship between the optimum relative engraving amount and the engraving amount of a shallow portion when a wavelength of 248 nm is used as an exposure light source, showing a wafer size of 0.15 μm line & space and 0.18 μm line & space. These are obtained for each of the patterns. 2A shows a line and space of 0.15 μm, and FIG. 2B shows a line and space of 0.18 μm. The mask is made of a quintuple (the size of the wafer pattern is set to five times the wafer pattern). Further, NA = 0.5, σ = 0.
3, dimensional margin ± 10%, exposure margin 10%.
【0015】図2に見られる如く、相対堀込み量(深堀
込み部分−浅堀込み部分)はパターン寸法に殆ど依存し
ない。しかし、浅い部分の堀込み量はパターン寸法に大
きく依存する。なお、0.16〜0.30μm以上のラ
イン&スペースパターンについては0.18μmパター
ンと同様の傾向が見られた。0.16μm〜0.15μ
mのパターンでパターン寸法に応じて浅堀込み量の最適
値は変化した。As shown in FIG. 2, the relative engraving amount (deep engraving portion-shallow engraving portion) hardly depends on the pattern size. However, the amount of engraving in the shallow portion largely depends on the pattern size. The same tendency as the 0.18 μm pattern was observed for the line & space pattern of 0.16 to 0.30 μm or more. 0.16 μm to 0.15 μ
In the pattern of m, the optimum value of the shallow engraving amount changed depending on the pattern size.
【0016】図3は、両堀込み型レベンソンマスクの堀
込み量が浅い部分の位相バイアス依存性を示す図であ
る。図3の(a)は0.15μmのライン&スペース、
(b)は0.18μmのライン&スペースである。な
お、横軸の位相バイアス(度)に対して縦軸のDOFは
規格化して示した。また、露光光源の波長λ,NA,σ
等の条件は図2の場合と同じとした。FIG. 3 is a diagram showing the phase bias dependence of a portion of the double-drilling type Levenson mask in which the amount of engraving is shallow. FIG. 3A shows a line and space of 0.15 μm,
(B) is a line & space of 0.18 μm. The DOF on the vertical axis is standardized with respect to the phase bias (degree) on the horizontal axis. Also, the wavelengths of the exposure light source λ, NA, σ
The conditions such as are the same as those in the case of FIG.
【0017】この図から、0.15μmのライン&スペ
ースの場合、166〜173度の位相差でDOFが0.
9以上となり、0.18μmのライン&スペースの場
合、176〜194度の位相差でDOFが0.9以上と
なるのが分る。また、0.15μmより小さいパターン
は0.15μmとほぼ同様の特性を示し、0.16μm
より大きいパターンは0.18μmとほぼ同様の特性を
示した。From this figure, in the case of a line and space of 0.15 μm, the DOF is 0..0 with a phase difference of 166 to 173 degrees.
It can be seen that the DOF is 0.9 or more with a phase difference of 176 to 194 degrees when the line and space is 0.18 μm or more. Further, a pattern smaller than 0.15 μm shows almost the same characteristics as 0.15 μm, and a pattern of 0.16 μm
The larger pattern showed almost the same characteristics as 0.18 μm.
【0018】ここで、マスクは5倍体であることから、
0.16μm×5=0.8μmは約3.2λ(λ=24
8nm)である。従って、透光性基板のパターン面にお
ける非加工領域を透過する光に対して、堀込み量が交互
に異なる開口部のうち浅い部分の堀込み量が、開口パタ
ーン寸法が3.2λより大きいパターンにおいては17
6〜194度の位相差を有し、且つ開口パターン寸法が
3.2λより小さいパターンにおいてはほぼ166〜1
73度の位相差を有するように設定することにより、常
に寸法制御性良いパターンを形成することが可能とな
る。Since the mask is a pentaploid,
0.16 μm × 5 = 0.8 μm is about 3.2λ (λ = 24
8 nm). Therefore, with respect to the light transmitted through the non-processed area on the pattern surface of the translucent substrate, the depth of the shallow portion of the opening portion having different depths of the pattern is larger than 3.2λ. At 17
Approximately 166 to 1 in a pattern having a phase difference of 6 to 194 degrees and an opening pattern size smaller than 3.2λ.
By setting so as to have a phase difference of 73 degrees, it is possible to always form a pattern with good dimensional controllability.
【0019】一方、微細パターンをエッチングする際に
はパターン寸法に応じてエッチングレートが変化する。
その一例を図4に示す。図4では例えばマスク上寸法
0.6μmと0.8μmでは2%程度の速度差が生じ
る。ここで、従来の製造工程で作成した場合と本手法で
作成した場合の4倍体位相シフト部の精度について比較
すると、下記の(表1)のようになる。On the other hand, when etching a fine pattern, the etching rate changes according to the pattern size.
An example is shown in FIG. In FIG. 4, for example, a speed difference of about 2% occurs between the mask size of 0.6 μm and 0.8 μm. Here, when the precision of the tetraploid phase shift part when compared with the conventional manufacturing process and the case where it is created according to the present method are compared, the following (Table 1) is obtained.
【0020】[0020]
【表1】 [Table 1]
【0021】従来法では、ウェハ0.15μm(マスク
0.6μm)に各々のエッチング条件を合わせた場合、
ウェハ0.20μm(マスク0.8μm)パターンで最
適値から大きくはずれることが判る。図2と比較して焦
点深度の劣化を求めると0.20μmパターンの焦点深
度はエッチング量を最適にした場合と比較し80%程度
に低下する。一方、本発明によれば、各々のパターン寸
法においても殆ど焦点深度の劣化を生じなくすることが
可能である。In the conventional method, when each etching condition is adjusted to a wafer of 0.15 μm (mask of 0.6 μm),
It can be seen that a pattern of a wafer 0.20 μm (mask 0.8 μm) largely deviates from the optimum value. When the deterioration of the depth of focus is calculated in comparison with FIG. 2, the depth of focus of the 0.20 μm pattern is reduced to about 80% compared with the case where the etching amount is optimized. On the other hand, according to the present invention, it is possible to prevent deterioration of the depth of focus in each pattern size.
【0022】ここで、本手法を達成するための最適なエ
ッチング条件について詳細を説明する。本発明では以下
の2条件のエッチングを行う必要がある。 (a)3.2λより小さい寸法で174度とし、3.2
λより大きい寸法で177〜194度とする。 (b)3.2λより小さい寸法で166〜173度と
し、3.2λより大きい寸法で174度とする。 (a)を満たすための相対的エッチング速度は1.01
7〜1.115となる。一方、(b)を満たすための相
対的エッチング速度は1.005〜1.048を得る。
(a)(b)の各々のエッチングについて3.2λより
大きいパターンと小さいパターンでエッチング速度を調
整しても良いが、同一条件でエッチングする場合エッチ
ング速度比は一通りに定まると考えて良い。その場合、
両エッチングの共通する有効な速度比が必要であるから
3.2λ以上のパターンのエッチング速度を3.2λ以
下のパターンエッチング速度に比べ1.7〜4.8%と
することが望ましいと言える。Here, the optimum etching conditions for achieving this method will be described in detail. In the present invention, it is necessary to carry out etching under the following two conditions. (A) A dimension smaller than 3.2λ is set to 174 degrees and 3.2.
The dimension larger than λ is 177 to 194 degrees. (B) The dimension smaller than 3.2λ is 166 to 173 degrees, and the dimension larger than 3.2λ is 174 degrees. Relative etching rate to satisfy (a) is 1.01
It becomes 7-1.115. On the other hand, the relative etching rate for satisfying (b) is 1.005 to 1.048.
For each of the etchings (a) and (b), the etching rate may be adjusted with a pattern larger than 3.2λ and a pattern smaller than 3.2λ, but it can be considered that the etching rate ratio is generally determined when etching is performed under the same conditions. In that case,
Since an effective rate ratio common to both etchings is required, it can be said that it is desirable to set the etching rate of a pattern of 3.2λ or more to 1.7 to 4.8% as compared with the pattern etching rate of 3.2λ or less.
【0023】なお、前記(表1)を248nmにおける
石英の屈折率1.5を用い石英板の非加工面に対する相
対位相差を用いて、下記の(表2)のように表すことが
できる。The above (Table 1) can be expressed as shown in the following (Table 2) by using the refractive index of quartz at 248 nm of 1.5 and the relative phase difference with respect to the non-processed surface of the quartz plate.
【0024】[0024]
【表2】 [Table 2]
【0025】[0025]
【発明の実施の形態】以下、発明の詳細について実施形
態を用いて説明する。 (実施形態1)本実施形態は0.15μmルールのセル
回路と0.20μmルールの周辺回路を実現するために
作成されたレベンソン型位相シフトマスクに関するもの
で、マスクパターンデータ作成方法に関する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Details of the present invention will be described below with reference to embodiments. (Embodiment 1) This embodiment relates to a Levenson-type phase shift mask created to realize a cell circuit of 0.15 μm rule and a peripheral circuit of 0.20 μm rule, and a mask pattern data creating method.
【0026】データ作成手順を次の通り行った。 (1)遮光性パターン全てを選択し、これを第1のパタ
ーン群として第1のマスクデータを作成した。 (2)開口部の中で、位相シフトパターンが配設され且
つ0.15μmルールとして選択された第2のパターン
群と、開口部の中で0.20μmルール(0.20μm
以上を含む)の全てを選択した第3のパターン群とで構
成される第二のマスクデータを作成した。 (3)開口部の中で、位相シフトパターンが配設され且
つ0.15μmルールの全パターンを選択した第4のパ
ターン群と、開口部の中で位相シフトパターンが配設さ
れ且つ0.20μmルールとして選択された第5のパタ
ーン群とで構成される第3のマスクデータを作成した。 (実施形態2)本実施形態は0.15μmルールのセル
回路と0.20μmルールの周辺回路を実現するために
作成された4倍体248nm露光用レベンソン位相シフ
トマスクに関するもので、実施形態1で作成したマスク
データを用いたレベンソン位相シフトマスクの作成方法
に関する。The data preparation procedure was performed as follows. (1) All the light-shielding patterns were selected, and this was used as a first pattern group to create first mask data. (2) A second pattern group in which a phase shift pattern is arranged in the opening and selected as a 0.15 μm rule, and a 0.20 μm rule (0.20 μm in the opening)
The second mask data composed of the third pattern group including all of the above (including the above) was created. (3) A fourth pattern group in which the phase shift pattern is arranged in the opening and all the patterns of the rule of 0.15 μm are selected, and the phase shift pattern is arranged in the opening and 0.20 μm Third mask data composed of the fifth pattern group selected as a rule was created. (Embodiment 2) This embodiment relates to a quadruple 248 nm exposure Levenson phase shift mask created to realize a 0.15 μm rule cell circuit and a 0.20 μm rule peripheral circuit. The present invention relates to a method for creating a Levenson phase shift mask using created mask data.
【0027】まず、図1(a)に示すように、透光性基
板上101にCrとCrOxが順次積層された遮光膜1
02を有する面に感光性樹脂材料を塗布し、第1のマス
クデータを用いて電子線による描画を行い現像すること
で、遮光性パターンを形成した。ここで、領域aは0.
15μmパターン領域、領域bは0.20μmパターン
領域である。First, as shown in FIG. 1A, a light shielding film 1 in which Cr and CrOx are sequentially laminated on a transparent substrate 101.
A light-shielding pattern was formed by applying a photosensitive resin material to the surface having No. 02, drawing with an electron beam using the first mask data, and developing. Here, the area a is 0.
The 15 μm pattern region and the region b are 0.20 μm pattern regions.
【0028】次いで、図1(b)に示すように、この面
に感光性樹脂材料を塗布し、第2のマスクデータを用い
てレーザ光による描画を行い現像することで、レジスト
パターン103を形成した。Then, as shown in FIG. 1B, a resist pattern 103 is formed by applying a photosensitive resin material on this surface, drawing with laser light using the second mask data, and developing. did.
【0029】次いで、図1(c)に示すように、レジス
トパターン103及び遮光膜102をマスクに透光性基
板101のエッチングを、フロロカーボン系ガス(例え
ばCF4 ガス)を用いて行った。このときのエッチング
量は領域aで透光性基板101の非加工領域に対して2
39.3nmの深さとなるように調整した。このとき、
領域bで透光性基板面に対して247nm程度の深さと
なるようにエッチング速度についても調整を行った。こ
こで、領域aはマスク開口部0.6μm(ウエハ上0.
15μm)パターン領域を示し、領域bはマスク開口部
0.8μm(ウエハ上0.20μm)のパターン領域を
示している。Then, as shown in FIG. 1C, the translucent substrate 101 was etched by using a fluorocarbon gas (for example, CF 4 gas) with the resist pattern 103 and the light shielding film 102 as a mask. The etching amount at this time is 2 in the region a with respect to the non-processed region of the transparent substrate 101.
The depth was adjusted to 39.3 nm. At this time,
The etching rate was also adjusted so that the depth in the region b was about 247 nm with respect to the transparent substrate surface. Here, the area a is a mask opening of 0.6 μm (0.
15 μm) pattern area, and area b shows a pattern area of a mask opening 0.8 μm (0.20 μm on the wafer).
【0030】次いで、図1(d)に示すように、レジス
トパターン103を除去したのち、図1(e)に示すよ
うに、この基板に対して更に感光性樹脂材料を塗布し、
第3のマスクデータを用いてレーザ光による描画を行い
現像することで、レジストパターン104を形成した。Then, after removing the resist pattern 103 as shown in FIG. 1D, a photosensitive resin material is further applied to this substrate as shown in FIG.
A resist pattern 104 was formed by drawing and developing with laser light using the third mask data.
【0031】次いで、図1(f)に示すように、このレ
ジストパターン104及び遮光膜102をマスクに透光
性基板101のエッチングを、フロロカーボン系のガス
(例えばCF4 ガス)を用いて行った。このときのエッ
チング量は、領域bで透光性基板101の非加工領域に
対して239.3nmの深さとなるように調整した。こ
のとき、領域aで透光性基板面に対して235nm程度
の深さとなるようにエッチング速度についても調整を行
った。Next, as shown in FIG. 1F, the translucent substrate 101 is etched using the resist pattern 104 and the light-shielding film 102 as a mask by using a fluorocarbon gas (for example, CF 4 gas). . The etching amount at this time was adjusted so that the depth in the region b was 239.3 nm with respect to the non-processed region of the transparent substrate 101. At this time, the etching rate was also adjusted so that the region a had a depth of about 235 nm with respect to the transparent substrate surface.
【0032】次いで、図1(g)に示すように、レジス
トパターン104を除去し所望の露光用マスクを得た。
なお、本実施形態では、遮光膜としてCrとCrOxの
積層膜を用いたがこれに限るものではなく、MoSi
系,Si系等の酸化物,窒化物,酸窒化物,フッ化物等
を単層又は積層で用いた遮光性膜を用いても同様の効果
を得ることができる。Then, as shown in FIG. 1G, the resist pattern 104 was removed to obtain a desired exposure mask.
Although the laminated film of Cr and CrOx is used as the light-shielding film in the present embodiment, the present invention is not limited to this.
The same effect can be obtained by using a light-shielding film using a single layer or a laminated layer of oxides, nitrides, oxynitrides, fluorides, etc. of a system type, a Si type or the like.
【0033】また、本実施形態では遮光性基板として石
英を用いたが、CaF2 ,MgF2,Al2 O3 ,Si3
N4 等を用いても良い。この場合の堀込み量は露光波
長における屈折率から算出すれば良い。Further, although quartz is used as the light-shielding substrate in this embodiment, CaF 2 , MgF 2 , Al 2 O 3 and Si 3 are used.
N 4 or the like may be used. The engraving amount in this case may be calculated from the refractive index at the exposure wavelength.
【0034】本実施形態では248nmを露光光源に用
いているが、本実施形態に示したマスク製造方法は36
5nm,193nmなど、如何なる露光波長に用いるマ
スクにも適用可能である。その場合、露光波長λに対し
て3.2λより小さいマスク開口寸法を有する領域aに
ついては透光性基板面に対する浅堀込み部の堀込み量差
が透光性基板の屈折率nに対してほぼ0.95λ/(2
×(n−1))に調整され、且つ3.2λより大きいパ
ターンにおいて、その差がほぼλ/(2×(n−1))
となるように調整すれば良い。また、同時に領域a、領
域bのいずれに於いても深堀込み量と浅堀込み量差がほ
ぼ0.975λ/(2×(n−1))であるように設定
してすれば良い。Although 248 nm is used as the exposure light source in this embodiment, the mask manufacturing method shown in this embodiment is 36
It can be applied to a mask used for any exposure wavelength such as 5 nm and 193 nm. In that case, in the region a having a mask opening size smaller than 3.2λ with respect to the exposure wavelength λ, the difference in the engraving amount of the shallow engraved portion with respect to the transparent substrate surface is relative to the refractive index n of the transparent substrate. Almost 0.95λ / (2
X (n-1)) and the pattern is larger than 3.2λ, the difference is approximately λ / (2 × (n-1)).
It should be adjusted so that At the same time, the difference between the deep digging amount and the shallow digging amount in both the regions a and b may be set to be approximately 0.975λ / (2 × (n−1)).
【0035】本実施形態では位相シフト部の加工を第2
のマスクデータ、第3のマスクデータを順次用いて作成
したがこの順番に限るものではなく、第3のマスクデー
タ、第2のマスクデータの順に用い、対応するレジスト
パターンを作成し、対応するエッチング量を与えること
でも作成することができる。 (実施形態3)本実施形態は、0.15μmルールのセ
ル回路と0.20μmルールの周辺回路が存在するパタ
ーンを、実施形態2により作成した248nm露光用レ
ベンソン位相シフトマスクを用い作成する手法に関する
もので、本露光用マスクのデバイス作成に対する有効性
を示したものである。In this embodiment, the processing of the phase shift portion is the second step.
The mask data and the third mask data are sequentially used, but the order is not limited to this, and the third mask data and the second mask data are used in this order to form a corresponding resist pattern and perform a corresponding etching. It can also be created by giving a quantity. (Embodiment 3) This embodiment relates to a method of creating a pattern in which a cell circuit of a 0.15 μm rule and a peripheral circuit of a 0.20 μm rule are present, using the 248 nm exposure Levenson phase shift mask created according to the second embodiment. This shows the effectiveness of the mask for main exposure for device fabrication.
【0036】下地基板上に露光光反射防止を目的とした
膜を塗布法により形成した後、感光性樹脂材料を膜厚5
00nmで形成した。なお、下地基板の高低差は0.5
μm程度であった。After forming a film for the purpose of preventing exposure light reflection on the base substrate by a coating method, a photosensitive resin material is formed to a film thickness of 5
It was formed with a thickness of 00 nm. The height difference of the base substrate is 0.5.
It was about μm.
【0037】この下地基板に対して位置合わせ露光を行
い、感光性樹脂材料で現像液に溶解性を示す部分を現像
除去し回路パターンを形成した。ここで、露光はNA=
0.6、σ=0.3の条件で行った。その結果、0.1
5μm及び0.20μmの各パターン領域でも良好なレ
ベンソン効果が得られ。いずれのパターン領域も線幅制
御±5%以内で作成することができた。The underlying substrate was subjected to alignment exposure, and the portion of the photosensitive resin material that was soluble in the developing solution was developed and removed to form a circuit pattern. Here, the exposure is NA =
The condition was 0.6 and σ = 0.3. As a result, 0.1
A good Levenson effect can be obtained even in each pattern area of 5 μm and 0.20 μm. All pattern areas could be created within ± 5% of line width control.
【0038】一方、従来法で作成したマスク(堀込み深
さは(表1)の従来法数値を参照)を用いた場合におい
ては0.15μm領域で線幅制御±5%以内で抑えるこ
とができた反面、0.20μm領域では線幅が±10%
の範囲を有しており、本検討で用いたマスクの優位性が
確認された。On the other hand, in the case of using the mask prepared by the conventional method (for the depth of engraving, refer to the numerical values of the conventional method in (Table 1)), the line width control can be suppressed within ± 5% in the 0.15 μm region. On the other hand, the line width is ± 10% in the 0.20 μm region.
, And the superiority of the mask used in this study was confirmed.
【0039】[0039]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
スク開口部の交互に堀込み深さを変えることで作成され
たレベンソン型位相シフトマスク法で、開口パターン寸
法に応じ最適な深さを与えることができ、これを用いた
露光マスクを用いて作成された配線等の寸法制御性が格
段に向上しデバイスとしての信頼性を大幅に向上させる
ことができた。As described above, according to the present invention, the Levenson-type phase shift mask method, which is created by alternately changing the engraving depth of the mask opening, has an optimum depth according to the opening pattern size. The dimensional controllability of the wiring and the like formed by using the exposure mask using the same can be remarkably improved, and the reliability as a device can be greatly improved.
【0040】また本発明によれば、マスク開口部の交互
に堀込み深さを変えることで作成されたレベンソン型位
相シフトマスク法で、開口パターン寸法に応じ最適な深
さが与えられるよう高精度の加工を行うことを可能にし
た。Further, according to the present invention, the Levenson type phase shift mask method, which is created by alternately changing the engraving depth of the mask opening, is highly accurate so that the optimum depth can be given according to the opening pattern size. Made it possible to process.
【図1】本発明の第1の実施形態に係わる露光用マスク
の製造工程を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing process of an exposure mask according to a first embodiment of the present invention.
【図2】(深い堀込み部−浅い堀込み部)と(浅い堀込
み部−透光性基板面)のマスクパターン寸法依存性を示
す図。FIG. 2 is a diagram showing mask pattern dimension dependence of (deep engraved portion-shallow engraved portion) and (shallow engraved portion-transparent substrate surface).
【図3】両堀込み型レベンソンマスクの堀込み量が浅い
部分の位相バイアス依存性を示す図。FIG. 3 is a diagram showing the phase bias dependency of a shallowly dug-out Levenson mask in a dug-down type mask.
【図4】パターン寸法に対するエッチング速度の違いを
示す図。FIG. 4 is a diagram showing a difference in etching rate with respect to a pattern dimension.
101…透光正基板 102…遮光性膜 103,104…レジストパターン a…3.2λより小さいマスク開口部 b…3.2λより大きいマスク開口部 101 ... Transparent positive substrate 102 ... Shading film 103, 104 ... Resist pattern a ... Mask opening smaller than 3.2λ b ... Mask opening larger than 3.2λ
Claims (5)
シフトパターンを具備した露光用マスクにおいて、 前記透明位相シフトパターンは、前記遮光性パターン間
の開口部の堀込み量が交互に異なるように設定されたパ
ターンにより構成され、かつ堀込み量が浅い部分の堀込
み量を、露光光の波長をλとして、開口パターン寸法が
3.2λより大きいか小さいかに応じて可変設定してな
ることを特徴とする露光用マスク。1. An exposure mask comprising a light-shielding pattern and a transparent phase shift pattern on a light-transmissive substrate, wherein the transparent phase shift pattern has different amounts of openings dug between the light-shielding patterns. The digging amount of a portion having a shallow digging amount is variably set according to whether the opening pattern size is larger or smaller than 3.2λ, where λ is the wavelength of the exposure light. An exposure mask that is characterized by
に対して、前記堀込み量が交互に異なる開口部のうち浅
い部分の堀込み量が、開口パターン寸法が3.2λより
大きいパターンにおいてはほぼλ/(2×(n−1))
であって、且つ開口パターン寸法が3.2λより小さい
パターンにおいてはほぼ0.95λ/(2×(n−
1))であることを特徴とする請求項1記載の露光用マ
スク。2. The refractive index n and the exposure wavelength λ of the transparent substrate.
On the other hand, in the pattern in which the opening pattern size is larger than 3.2 λ, the digging amount of the shallow portion of the opening portion having the different digging amount is approximately λ / (2 × (n−1)).
And a pattern having an opening pattern size smaller than 3.2λ is approximately 0.95λ / (2 × (n−
The exposure mask according to claim 1, which is 1)).
工領域を透過する光に対して、前記堀込み量が交互に異
なる開口部のうち浅い部分の堀込み量が、開口パターン
寸法が3.2λより大きいパターンにおいては177〜
194度の位相差を有し、且つ開口パターン寸法が3.
2λより小さいパターンにおいては166〜173度の
位相差を有するように設定されたことを特徴とする請求
項1記載の露光用マスク。3. With respect to light transmitted through a non-processed area on the pattern surface of the translucent substrate, the shallow engraving amount of the opening portions having different engraving amounts and the opening pattern dimension is 3 177 for patterns larger than 2λ
It has a phase difference of 194 degrees and the opening pattern size is 3.
The exposure mask according to claim 1, wherein the exposure mask is set to have a phase difference of 166 to 173 degrees in a pattern smaller than 2λ.
シフトパターンを具備した露光用マスクの製造方法にお
いて、 透光性基板上に遮光性パターンを形成する工程と、露光
波長λに対して開口寸法が3.2λより大きい開口パタ
ーンと開口寸法が3.2λより小さく隣接する開口部よ
り深く堀込まれる開口パターンを同時にエッチングする
工程と、露光波長λに対して開口寸法が3.2λより大
きく隣接する開口部より深く堀込まれる開口パターンと
開口寸法が3.2λより小さい開口パターンを同時にエ
ッチングする工程とを含むことを特徴とする露光用マス
クの製造方法。4. A method of manufacturing an exposure mask comprising a light-shielding pattern and a transparent phase shift pattern on a light-transmitting substrate, the step of forming the light-shielding pattern on the light-transmitting substrate, and the exposure wavelength λ. Simultaneously etching an opening pattern having an opening size larger than 3.2λ and an opening pattern having an opening size smaller than 3.2λ and being dug deeper than an adjacent opening, and an opening size of 3.2λ for the exposure wavelength λ. A method of manufacturing an exposure mask, comprising the step of simultaneously etching an opening pattern which is deeper than a larger adjacent opening and an opening pattern having an opening size smaller than 3.2λ.
ターンのエッチング速度が、前記開口寸法が3.2λよ
り小さい開口パターンのエッチング速度より1.7〜
6.7%速いことを特徴とする請求項4記載の露光用マ
スクの製造方法。5. The etching rate of an opening pattern having an opening size larger than 3.2λ is 1.7 to 10 times higher than the etching rate of an opening pattern having an opening size smaller than 3.2λ.
The method for manufacturing an exposure mask according to claim 4, wherein the method is 6.7% faster.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1193696A JPH09204034A (en) | 1996-01-26 | 1996-01-26 | Exposure mask and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1193696A JPH09204034A (en) | 1996-01-26 | 1996-01-26 | Exposure mask and method of manufacturing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09204034A true JPH09204034A (en) | 1997-08-05 |
Family
ID=11791551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1193696A Pending JPH09204034A (en) | 1996-01-26 | 1996-01-26 | Exposure mask and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09204034A (en) |
-
1996
- 1996-01-26 JP JP1193696A patent/JPH09204034A/en active Pending
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