JP5311326B2 - Photomask, pattern forming method, and electronic device manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、フォトマスク、パターンの形成方法および電子デバイスの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a photomask, a pattern forming method, and an electronic device manufacturing method.
光リソグラフィにおける、ホールパターン形成ではラインパターンと異なり、2次元的に電磁場を局在させる必要があるので、微細化が原理的に困難である。さらに、ホールパターンをポジ型フォトレジストにより形成する場合には、像の実効コントラストが本質的に小さくなる。 Unlike the line pattern, hole pattern formation in photolithography requires the electromagnetic field to be localized two-dimensionally, so that miniaturization is difficult in principle. Furthermore, when the hole pattern is formed of a positive photoresist, the effective contrast of the image is essentially reduced.
なかでも、微小孤立ホールの形成には、有効な超解像技術がないので、その高プロセス余裕下での形成は難しい。このため、微小孤立ホールの形成はデバイスの微細化を抑制する要因の一つとなっている。 In particular, since there is no effective super-resolution technique for forming minute isolated holes, it is difficult to form them with a high process margin. For this reason, the formation of minute isolated holes is one of the factors that suppress the miniaturization of devices.
一方、規則的に配置されたホールパターンにおいては、上記した原理的制約により、形成される光学像の像質は一次元パターンである密集ラインパターンと比べて劣る。しかし、変形照明法に代表される超解像技術が存する。このため、優れた分離性能をもつ高解像フォトレジストの適用により、高プロセス裕度での高密集微細ホールの形成が可能である。 On the other hand, in the regularly arranged hole patterns, the image quality of the formed optical image is inferior to that of the dense line pattern which is a one-dimensional pattern due to the above-mentioned principle restrictions. However, there is a super-resolution technique represented by the modified illumination method. For this reason, the application of a high-resolution photoresist having excellent separation performance makes it possible to form highly dense fine holes with a high process margin.
他方、暗点像の形成においては、本件の発明者が開示しているように(特許文献1および非特許文献1参照)、最適変形照明下での位相シフトマスクによる位相打消し像を適用することで、ランダムな配置のパターンにおいて優れた像質が得られる。 On the other hand, in the formation of a dark spot image, as disclosed by the inventors of the present case (see Patent Document 1 and Non-Patent Document 1), a phase cancellation image using a phase shift mask under optimal deformation illumination is applied. Thus, an excellent image quality can be obtained in a randomly arranged pattern.
また最適像を生成するマスクパターンを(自動)生成するもので、ランダムパターンに対応する技術としては非特許文献2および3に記載のものがある。
従来の位相シフトマスクによる位相反転像を適用したランダム配置のホールパターン形成では、特許文献1および非特許文献1に記したようにネガ型フォトレジストが必要となる。しかしながら、現状の最先端技術であるArFエキシマレーザー露光においては、優れた特性のネガ型フォトレジストは存在しない。このため、従来の方法においては、ArFエキシマレーザー波長においては実用に十分な特性を得ることが難しいという問題点があった。 In forming a hole pattern in a random arrangement using a phase-inverted image by a conventional phase shift mask, a negative photoresist is required as described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1. However, in ArF excimer laser exposure, which is the current state-of-the-art technology, there is no negative photoresist having excellent characteristics. For this reason, the conventional method has a problem that it is difficult to obtain characteristics sufficient for practical use at an ArF excimer laser wavelength.
また非特許文献2および3に示される方法では、ともに複雑なマスクパターンが発生するので、フォトマスクの製造が困難である。 In the methods disclosed in Non-Patent Documents 2 and 3, since a complicated mask pattern is generated, it is difficult to manufacture a photomask.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポジ型のフォトレジスト適用下で、ランダム配置のホールパターンを、簡易なフォトマスクの構成でかつ高フォーカス裕度で形成することができるフォトマスク、パターンの形成方法および電子デバイスの製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to form a randomly arranged hole pattern with a simple photomask configuration and high focus tolerance under the application of a positive photoresist. It is to provide a photomask, a method of forming a pattern, and a method of manufacturing an electronic device.
本実施の形態におけるフォトマスクは、透明基板と、ハーフトーン位相シフト膜と、遮光膜とを備えている。ハーフトーン位相シフト膜は、透明基板上に形成され、かつ複数の開口部を有している。遮光膜は、ハーフトーン位相シフト膜上に形成され、かつ複数の遮光部を形成している。平面視において複数の縦線と複数の横線とが交差してなる格子を仮想したときに、格子の複数の格子点のうち特定の格子点が、遮光膜から露出したハーフトーン位相シフト膜を開口せずにハーフトーン位相シフト膜を残すことによりハーフトーン位相シフト部とされ、かつ複数の格子点以外の部分にはハーフトーン位相シフト膜が形成されている。ハーフトーン位相シフト部とされた特定の格子点に対して単位格子の対角線方向に隣り合う4つの格子点の各々には開口部が形成されている。ハーフトーン位相シフト部とされた特定の格子点に対して縦線方向に隣り合う2つの格子点と横線方向に隣り合う2つの格子点との各々には遮光部が形成されている。 The photomask in this embodiment includes a transparent substrate, a halftone phase shift film, and a light shielding film. The halftone phase shift film is formed on the transparent substrate and has a plurality of openings. The light shielding film is formed on the halftone phase shift film and forms a plurality of light shielding portions. When a lattice formed by intersecting a plurality of vertical lines and a plurality of horizontal lines in a plan view is assumed, a specific lattice point among the plurality of lattice points of the lattice opens a halftone phase shift film exposed from the light shielding film. By leaving the halftone phase shift film without forming a halftone phase shift film, a halftone phase shift film is formed at portions other than the plurality of lattice points . An opening is formed in each of the four lattice points adjacent in the diagonal direction of the unit lattice with respect to the specific lattice point that is the halftone phase shift portion. A light-shielding portion is formed at each of two lattice points adjacent in the vertical line direction and two lattice points adjacent in the horizontal line direction with respect to a specific lattice point set as the halftone phase shift portion.
上記の本実施の形態のフォトマスクを用いることにより、ArFエキシマレーザー露光においてポジ型のフォトレジスト適用下で、ランダム配置のホールパターンを簡易なフォトマスクの構成でかつ高フォーカス裕度で形成することができることを本発明者は見出した。これにより、上記目的を達成することができる。 By using the photomask of the present embodiment described above, a hole pattern in a random arrangement can be formed with a simple photomask configuration and high focus tolerance under the application of a positive photoresist in ArF excimer laser exposure. The present inventor has found that this is possible. Thereby, the said objective can be achieved.
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施の形態におけるフォトマスクの構成を概略的に示す平面図である。図2は、図1のII−II線に沿う概略断面図である。主に図2を参照して、本実施の形態のフォトマスクPMは、透明基板TSと、ハーフトーン位相シフト膜HTと、遮光膜LSとを有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of a photomask in one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line II-II in FIG. Referring mainly to FIG. 2, the photomask PM of the present embodiment has a transparent substrate TS, a halftone phase shift film HT, and a light shielding film LS.
透明基板TSは、露光光を透過するように露光光に対して透明な材質よりなっている。ハーフトーン位相シフト膜HTは、透明基板TS上に形成され、かつ透明基板TSの一部表面を露出する開口部OPを複数個有している。このハーフトーン位相シフト膜HTは、そのハーフトーン位相シフト膜HTを透過した露光光の位相が開口部OPを透過した露光光の位相と異なる位相(たとえば180°異なる位相)となるように構成されている。ハーフトーン位相シフト膜HTの透過率は10%以上30%以下であることが好ましい。 The transparent substrate TS is made of a material transparent to the exposure light so as to transmit the exposure light. The halftone phase shift film HT is formed on the transparent substrate TS and has a plurality of openings OP that expose a part of the surface of the transparent substrate TS. The halftone phase shift film HT is configured such that the phase of the exposure light transmitted through the halftone phase shift film HT is different from the phase of the exposure light transmitted through the opening OP (for example, a phase different by 180 °). ing. The transmittance of the halftone phase shift film HT is preferably 10% or more and 30% or less.
遮光膜LSは、ハーフトーン位相シフト膜HT上に形成されている。この遮光膜LSは、平面視において複数の遮光部SPを形成している。遮光膜LSは、露光光の透過を遮ることができるように構成されており、たとえばクロム(Cr)よりなっている。 The light shielding film LS is formed on the halftone phase shift film HT. The light shielding film LS forms a plurality of light shielding portions SP in plan view. The light shielding film LS is configured to block the transmission of exposure light, and is made of, for example, chromium (Cr).
主に図1を参照して、平面視においてフォトマスクPMの表面に、複数の縦線VLと複数の横線HLとが交差してなる仮想の格子が設定される。この格子はたとえば正方格子である。そして、その格子の複数の格子点LPに開口部OPと遮光部SPとが交互に規則的に配置されている。この配置パターン(市松模様)が基本パターンとされる。この基本パターンにおいては、平面視において開口部OPと遮光部SPとの間にハーフトーン位相シフト膜HTが挟まれている。 Referring mainly to FIG. 1, a virtual lattice in which a plurality of vertical lines VL and a plurality of horizontal lines HL intersect is set on the surface of the photomask PM in plan view. This lattice is, for example, a square lattice. And the opening part OP and the light-shielding part SP are regularly arrange | positioned alternately by several lattice point LP of the grating | lattice. This arrangement pattern (checkered pattern) is taken as a basic pattern. In this basic pattern, the halftone phase shift film HT is sandwiched between the opening OP and the light shielding part SP in plan view.
本実施の形態においては、その基本パターンにおいて、開口部OPとなるべき複数の格子点LPのうち少なくとも1つの格子点LPが、ハーフトーン位相シフト部HTP(図中破線部)とされている。このハーフトーン位相シフト部HTPでは、ハーフトーン位相シフト膜HTの図中破線で示した箇所に開口部が形成されずに、ハーフトーン位相シフト膜HTが残されている。 In the present embodiment, in the basic pattern, at least one lattice point LP among the plurality of lattice points LP to be the opening OP is a halftone phase shift portion HTP (broken line portion in the figure). In the halftone phase shift part HTP, the halftone phase shift film HT is left without an opening being formed at a position indicated by a broken line in the drawing of the halftone phase shift film HT.
ハーフトーン位相シフト部HTPとされた格子点LPに対して単位格子(たとえば図中太線で囲んだ領域)ULの対角線DL方向に隣り合う4つの格子点LPの各々には開口部OPが形成されている。またハーフトーン位相シフト部HTPとされた格子点LPに対して縦線VL方向に隣り合う2つの格子点LPおよび横線HL方向に隣り合う2つの格子点LPの各々には遮光部SPが形成されている。 An opening OP is formed in each of the four lattice points LP adjacent to each other in the diagonal DL direction of the unit lattice (for example, a region surrounded by a thick line in the drawing) with respect to the lattice point LP which is the halftone phase shift portion HTP. ing. In addition, a light shielding portion SP is formed at each of two lattice points LP adjacent to each other in the vertical line VL direction and two lattice points LP adjacent to each other in the horizontal line HL direction with respect to the lattice point LP as the halftone phase shift portion HTP. ing.
上記のパターンにおいて、開口部OPの面積をA0P、ハーフトーン位相シフト部HTPの面積をAHT、ハーフトーン位相シフト部HTPの光透過率をTとしたとき、開口部OPの面積をA0Pは、A0P≒AHT×T1/2の関係を満たしている。 In the above pattern, when the area of the opening OP is A 0P , the area of the halftone phase shift portion HTP is A HT , and the light transmittance of the halftone phase shift portion HTP is T, the area of the opening OP is A 0P. Satisfies the relationship of A 0P ≈A HT × T 1/2 .
上記の仮想の格子ピッチをPとし、フォトマスクに照射する露光光の波長をλとし、投影露光装置における露光系の開口数をNAとしたとき、格子ピッチPが、0.6×λ/NA<P<0.7×λ/NAの関係を満たしている。 When the virtual grating pitch is P, the wavelength of exposure light applied to the photomask is λ, and the numerical aperture of the exposure system in the projection exposure apparatus is NA, the grating pitch P is 0.6 × λ / NA. <P <0.7 × λ / NA is satisfied.
本実施の形態のフォトマスクは、ホールパターンの孤立的配置、または密集的配置、または孤立的配置と密集的配置との双方を含むランダム配置のいずれにも適用され得る。以下、そのことを説明する。 The photomask of this embodiment can be applied to either an isolated arrangement of hole patterns, a dense arrangement, or a random arrangement including both an isolated arrangement and a dense arrangement. This will be described below.
図3は、本発明の一実施の形態におけるフォトマスクの構成であって、ホールパターンをランダム配置できる構成を概略的に示す平面図である。図3を参照して、本実施の形態のフォトマスクPMは、ランダム配置のホールパターンを形成できるようにハーフトーン位相シフト部HTPが孤立的に配置された部分と密集的に配置された部分とを有している。 FIG. 3 is a plan view schematically showing a configuration of a photomask according to an embodiment of the present invention, in which hole patterns can be randomly arranged. Referring to FIG. 3, the photomask PM of the present embodiment includes a portion where halftone phase shift portions HTP are isolated and a portion where they are densely arranged so as to form a randomly arranged hole pattern. have.
ハーフトーン位相シフト部HTPの密集的配置とは、ハーフトーン位相シフト部HTPが縦線VL方向および横線HL方向の少なくともいずれかに遮光部SPを挟んで2つ以上続けて並んでいる配置である。またハーフトーン位相シフト部HTPの孤立的配置とは、ハーフトーン位相シフト部HTPの縦線VL方向および横線HL方向のいずれの隣にも遮光部SPを挟んで開口部OPが設けられた配置である。 The dense arrangement of the halftone phase shift portions HTP is an arrangement in which two or more halftone phase shift portions HTP are arranged in succession with the light shielding portion SP in at least one of the vertical line VL direction and the horizontal line HL direction. . The isolated arrangement of the halftone phase shift part HTP is an arrangement in which an opening OP is provided with the light shielding part SP sandwiched between the vertical line VL direction and the horizontal line HL direction of the halftone phase shift part HTP. is there.
ハーフトーン位相シフト部HTPの密集的配置および孤立的配置のいずれにおいても、ハーフトーン位相シフト部HTPとされた格子点LPに対して単位格子ULの対角線DL方向に隣り合う4つの格子点LPの各々には開口部OPが形成されている。またハーフトーン位相シフト部HTPとされた格子点LPに対して縦線VL方向に隣り合う2つの格子点LPおよび横線HL方向に隣り合う2つの格子点LPの各々には遮光部SPが形成されている。 In both the dense arrangement and the isolated arrangement of the halftone phase shift portions HTP, the four lattice points LP adjacent to each other in the diagonal DL direction of the unit lattice UL with respect to the lattice points LP as the halftone phase shift portions HTP. Each has an opening OP. In addition, a light shielding portion SP is formed at each of two lattice points LP adjacent to each other in the vertical line VL direction and two lattice points LP adjacent to each other in the horizontal line HL direction with respect to the lattice point LP as the halftone phase shift portion HTP. ing.
またハーフトーン位相シフト部HTPの密集的配置においては、複数のハーフトーン位相シフト部HTPのうち互いに最も近くに配置される2つのハーフトーン位相シフト部HTP間の距離が格子ピッチの2倍以上である。 Further, in the dense arrangement of the halftone phase shift units HTP, the distance between two halftone phase shift units HTP arranged closest to each other among the plurality of halftone phase shift units HTP is more than twice the lattice pitch. is there.
このように本実施の形態のフォトマスクPMでは、ハーフトーン位相シフト部HTPを密集的配置と孤立的配置とを含むランダム配置にすることにより、後述するようにランダム配置の微小ホールパターン(開口径80nm以下のホールパターン)をフォトレジストに解像することができる。 As described above, in the photomask PM according to the present embodiment, the halftone phase shift portion HTP is arranged in a random arrangement including a dense arrangement and an isolated arrangement, so that a random arrangement of minute hole patterns (opening diameters) will be described later. 80 nm or less hole pattern) can be resolved into the photoresist.
次に、本実施の形態のフォトマスクにおける光近接効果補正(OPC:Optical Proximity Correction)を用いたパターン設計方法について図3のマスクパターンにOPCを実施する場合を例に挙げて説明する。 Next, a pattern design method using optical proximity correction (OPC: Optical Proximity Correction) in the photomask of this embodiment will be described by taking an example in which OPC is performed on the mask pattern of FIG.
図3に示した、開口部OPとなるべき部分のハーフトーン位相シフト膜を残して単純にハーフトーン位相シフト部HTP(明点部)としただけのマスクパターンで結像・露光を行ったときには、周囲の明点部の存在状況により、形成される像の寸法が異なるようになり、その結果、異なる寸法のホールが形成されることになる。通常の先端デバイスでは微細ホールの寸法は1種類に限定されることが主流で、寸法を同一にすることが必要である。そのためOPCが必要となるが、本実施の形態では、2段階のOPCにより、簡便で高精度の補正が可能となる。 When image formation / exposure is performed with a mask pattern that is merely a halftone phase shift portion HTP (bright spot portion), leaving the portion of the halftone phase shift film to be the opening OP shown in FIG. Depending on the situation of the surrounding bright spot, the size of the formed image will be different, and as a result, holes of different sizes will be formed. In a typical advanced device, the size of the fine hole is mainly limited to one type, and it is necessary to make the size the same. Therefore, OPC is required, but in this embodiment, simple and highly accurate correction is possible by two-stage OPC.
まず、1段階目のOPCとして、予め求めておいた補正ルール(OPCルール)に基づき設計パターンの補正を行なうルール・ベースOPCが実施される。すなわち、最初に配置ルール(状況)だけに基づき、粗(coarse)な補正が実施される。 First, as a first-stage OPC, a rule-based OPC for correcting a design pattern based on a correction rule (OPC rule) obtained in advance is performed. That is, first, coarse correction is performed based only on the arrangement rule (situation).
図4は、粗な補正が実施された後のマスクパターンの構成を示す概略平面図である。図4を参照して、ルール・ベースOPCにおいては、ハーフトーン位相シフト部HTP(明点部)の隣りに位置する遮光部SPの平面形状が補正される。 FIG. 4 is a schematic plan view showing the configuration of the mask pattern after rough correction is performed. Referring to FIG. 4, in the rule-based OPC, the planar shape of the light shielding part SP located adjacent to the halftone phase shift part HTP (bright spot part) is corrected.
この補正においては、2つのハーフトーン位相シフト部HTPの間に挟まれる遮光部SPは、もとのままの遮光パターン(つまり基本パターンにおける遮光部SPのパターン形状)とされる。またハーフトーン位相シフト部HTPおよび開口部OPの間に挟まれる遮光部SPは、基本パターンにおける遮光部SPのパターン形状からハーフトーン位相シフト部HTPに近い側の半分のパターン部分のみを残されて、開口部OPに近い側の半分のパターン部分を除去される。 In this correction, the light shielding portion SP sandwiched between the two halftone phase shift portions HTP is set to the original light shielding pattern (that is, the pattern shape of the light shielding portion SP in the basic pattern). Further, the light-shielding part SP sandwiched between the halftone phase shift part HTP and the opening OP is left with only the half pattern part closer to the halftone phase shift part HTP from the pattern shape of the light-shielding part SP in the basic pattern. The half pattern portion on the side close to the opening OP is removed.
このような簡単なルール・ベースOPCを実施することにより、その補正が行なわれたマスクパターンから得られるホール形成のための明点像の寸法は粗くは同一となる。 By executing such a simple rule-based OPC, the dimensions of the bright spot images for hole formation obtained from the corrected mask pattern are roughly the same.
図5は、上記の粗な補正(ルール・ベースOPC)を行った本実施の形態のフォトマスクにおけるマスクパターンの一例を示す概略平面図である。図5を参照して、このマスクパターンは、図の中心付近から放射線上にホールを形成するためのマスクパターンであり、図の中心付近では密集的配置となり、外側では孤立的配置となっている。 FIG. 5 is a schematic plan view showing an example of a mask pattern in the photomask according to the present embodiment in which the above rough correction (rule-based OPC) is performed. Referring to FIG. 5, this mask pattern is a mask pattern for forming holes on the radiation from the vicinity of the center of the figure, and is densely arranged near the center of the figure and is isolated on the outside. .
次に、2段階目のOPCとして、リソグラフィープロセスにおける現象をモデル化したシミュレータにより設計パターンの補正を行なうモデル・ベースOPCが実施される。すなわち、ハーフトーン位相シフト部HTP(明点部)の隣に位置する遮光部SPのパターンをさらに変形することで、プロセスモデルによる予測寸法と所望の寸法との差があるレベル以下に小さくなるように、精(fine)な補正が実施される。 Next, as the second stage OPC, model-based OPC is performed in which a design pattern is corrected by a simulator that models a phenomenon in the lithography process. That is, by further modifying the pattern of the light-shielding part SP located next to the halftone phase shift part HTP (bright spot part), the difference between the predicted dimension based on the process model and the desired dimension is reduced below a certain level. In addition, fine correction is performed.
図6は、精な補正が実施された後のマスクパターンの構成を示す概略平面図である。図6を参照して、モデル・ベースOPCにおいては、明点像の像寸法が大きいときには、ハーフトーン位相シフト部HTPに隣り合う遮光部SPの平面寸法が大きくされ、また明点像の像寸法が小さいときには、ハーフトーン位相シフト部HTPに隣り合う遮光部SPの平面寸法が小さくされる。 FIG. 6 is a schematic plan view showing the configuration of the mask pattern after precise correction is performed. Referring to FIG. 6, in the model-based OPC, when the image size of the bright point image is large, the planar size of the light shielding portion SP adjacent to the halftone phase shift portion HTP is increased, and the image size of the bright point image is increased. Is small, the planar dimension of the light shielding part SP adjacent to the halftone phase shift part HTP is reduced.
またハーフトーン位相シフト部HTPに隣り合う遮光部SPの位置が、必要に応じて、注目するハーフトーン位相シフト部HTP側に移動される。またハーフトーン位相シフト部HTPに隣り合う遮光部SPでは、疎な補正後の長方形の長辺方向の寸法もしくは位置が必要に応じて変更される。 Further, the position of the light-shielding part SP adjacent to the halftone phase shift part HTP is moved to the target halftone phase shift part HTP side as necessary. In the light-shielding part SP adjacent to the halftone phase shift part HTP, the dimension or position in the long side direction of the sparse corrected rectangle is changed as necessary.
上記の2段階のOPCによれば、1段階目の粗な補正で、およその補正ができているので、2段回目のモデル・ベースOPCの収束性が確保され、少ない回数の逐次調整(iteration)で所望の精度の補正ができるため、補正処理時間の短縮と精度の向上とを図ることができる。 According to the above-described two-stage OPC, the rough correction at the first stage has made an approximate correction. Therefore, the convergence of the model-base OPC at the second stage is ensured, and a small number of sequential adjustments (iteration ) Can correct the desired accuracy, so that the correction processing time can be shortened and the accuracy can be improved.
このように2段階のOPCにより、ハーフトーン位相シフト部HTPの隣りに位置する遮光部SPの平面形状が補正されるため、ハーフトーン位相シフト部HTPに隣り合う遮光部SPと隣り合わない遮光部SPとは、平面視において互いに異なる形状を有する場合がある。 As described above, the two-stage OPC corrects the planar shape of the light shielding portion SP located adjacent to the halftone phase shift portion HTP. Therefore, the light shielding portion not adjacent to the light shielding portion SP adjacent to the halftone phase shift portion HTP. SP may have different shapes in plan view.
また1段階目の補正を実施した結果、ハーフトーン位相シフト部HTPに隣り合う遮光部SPのうち、2つのハーフトーン位相シフト部HTPに隣り合う遮光部SPと1つのハーフトーン位相シフト部HTPに隣り合う遮光部SPとは、平面視において互いに異なる形状を有している場合がある。 Further, as a result of performing the first stage correction, among the light shielding portions SP adjacent to the halftone phase shift portion HTP, the light shielding portions SP adjacent to the two halftone phase shift portions HTP and one halftone phase shift portion HTP. Adjacent light shielding portions SP may have different shapes in plan view.
次に、本実施の形態のフォトマスクを用いたパターンの形成方法(電子デバイスの製造方法)について説明する。 Next, a pattern formation method (electronic device manufacturing method) using the photomask of this embodiment will be described.
図7〜11は、本発明の一実施の形態におけるフォトマスクを用いたパターンの形成方法(電子デバイスの製造方法)を工程順に示す概略断面図である。図7を参照して、半導体基板などの下地基板SBの表面上に被加工膜PFが形成される。この被加工膜PF上に、ポジ型のフォトレジストPRが塗布される。 7 to 11 are schematic cross-sectional views illustrating a pattern forming method (electronic device manufacturing method) using a photomask in one embodiment of the present invention in the order of steps. Referring to FIG. 7, a film to be processed PF is formed on the surface of a base substrate SB such as a semiconductor substrate. A positive photoresist PR is applied on the film PF to be processed.
図8を参照して、図1および図2に示したフォトマスクPMを用いた露光プロセスが行なわれる。この露光においては、たとえば露光光としてArFエキシマレーザ光(波長193nm)が用いられる。この露光により、ハーフトーン位相シフト部HTPに対応する位置に明点像が形成され、この明点像の部分のフォトレジストPRが解像する。 Referring to FIG. 8, an exposure process using photomask PM shown in FIGS. 1 and 2 is performed. In this exposure, for example, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as exposure light. By this exposure, a bright spot image is formed at a position corresponding to the halftone phase shift portion HTP, and the photoresist PR in the bright spot image portion is resolved.
図9を参照して、上記の露光がされたフォトレジストPRが現像されることにより、明点像が露光された部分が除去される。これにより、フォトレジストPRにホールパターンHP1が形成され、そのホールパターンHP1から被加工膜PFの一部表面が露出する。 Referring to FIG. 9, the exposed photoresist PR is developed to remove the exposed portion of the bright spot image. Thereby, a hole pattern HP1 is formed in the photoresist PR, and a part of the surface of the film PF to be processed is exposed from the hole pattern HP1.
図10を参照して、パターニングされたフォトレジストPRをマスクとして、ホールパターンHP1から露出した被加工膜PFの表面にたとえば異方性のエッチングが施される。このエッチングにより被加工膜PFにホールパターンHP2が形成され、そのホールパターンHP2から下地基板SBの一部表面が露出する。この後、フォトレジストPRが、たとえばアッシングなどにより除去される。 Referring to FIG. 10, for example, anisotropic etching is performed on the surface of film to be processed PF exposed from hole pattern HP1 using patterned photoresist PR as a mask. By this etching, a hole pattern HP2 is formed in the film PF to be processed, and a partial surface of the base substrate SB is exposed from the hole pattern HP2. Thereafter, photoresist PR is removed by, for example, ashing.
図11を参照して、上記のフォトレジストPRの除去により、被加工膜PFの表面が露出する。 Referring to FIG. 11, the surface of the film PF to be processed is exposed by removing the photoresist PR.
なお上記においては、下地基板SB上の被加工膜PFにホールパターンHP2が形成される場合について説明したが、被加工膜PFがなく、下地基板SBの表面にホールパターンHP2が形成されてもよい。 In the above description, the case where the hole pattern HP2 is formed in the processed film PF on the base substrate SB has been described. However, the hole pattern HP2 may be formed on the surface of the base substrate SB without the processed film PF. .
次に、上記のパターン形成方法における図8の露光プロセスに用いられる投影露光装置について説明する。 Next, a projection exposure apparatus used in the exposure process of FIG. 8 in the pattern forming method will be described.
図12は、本発明の一実施の形態におけるフォトマスクを投影露光装置に取り付けた様子を示す概略図である。図12を参照して、投影露光装置は、フォトマスクPM上のマスクパターンを基板(たとえばウエハ)WA上のフォトレジストに投影するものである。また投影露光装置は、光源(図示せず)からフォトマスクPMのパターンまでの照明光学系と、フォトマスクPMのパターンから基板WAまでの投影光学系とを有している。 FIG. 12 is a schematic view showing a state in which the photomask according to one embodiment of the present invention is attached to the projection exposure apparatus. Referring to FIG. 12, the projection exposure apparatus projects a mask pattern on photomask PM onto a photoresist on substrate (for example, wafer) WA. The projection exposure apparatus includes an illumination optical system from a light source (not shown) to the pattern of the photomask PM and a projection optical system from the pattern of the photomask PM to the substrate WA.
照明光学系は、光源(図示せず)と、フライアイレンズFRと、照明絞りIAと、集光レンズCRとを主に有している。また投影光学系は、投影レンズPR1、PR2と、瞳面絞りPAとを主に有している。 The illumination optical system mainly includes a light source (not shown), a fly-eye lens FR, an illumination stop IA, and a condenser lens CR. The projection optical system mainly includes projection lenses PR1 and PR2 and a pupil surface stop PA.
その露光動作においては、まず光源から発せられた光(たとえばArFエキシマレーザ光)がフライアイレンズFRの各フライアイ構成レンズに入射し、その後に照明絞りIAを通過する。照明絞りIAを通過した光は、集光レンズCRを透過した後、フォトマスクPMの全面を均一に照射する。この後、フォトマスクPMのパターンで回折した光は、投影レンズPR1、PR2により所定の倍率に縮小され、基板WA上のフォトレジストを露光する。 In the exposure operation, light (for example, ArF excimer laser light) emitted from a light source first enters each fly-eye constituent lens of the fly-eye lens FR, and then passes through the illumination stop IA. The light that has passed through the illumination stop IA passes through the condenser lens CR and then uniformly irradiates the entire surface of the photomask PM. Thereafter, the light diffracted by the pattern of the photomask PM is reduced to a predetermined magnification by the projection lenses PR1 and PR2, and the photoresist on the substrate WA is exposed.
本実施の形態においては、図8の露光プロセスにおいてフォトマスクPMの照明は通常照明ではなく、変形照明により行なわれることが好ましい。また変形照明としては、4重極照明が用いられることが好ましい。つまり、図13に示すように4つの透過部IAaを有し、かつクロスポール照明を45°回転した形状を有する4重極照明絞りIAが図12の照明絞りIAとして用いられることが好ましい。 In the present embodiment, it is preferable that illumination of the photomask PM is performed by modified illumination instead of normal illumination in the exposure process of FIG. As the modified illumination, quadrupole illumination is preferably used. That is, as shown in FIG. 13, a quadrupole illumination stop IA having four transmission portions IAa and having a shape obtained by rotating the cross pole illumination by 45 ° is preferably used as the illumination stop IA in FIG.
またこの4重極照明としては、図14に示すように、センターσ(=r1/r0)が0.8〜0.9で、ラディアスσ(=r2/r0)が0.2以下であることが適当である。ここで、r0は照明絞りIAの半径であり、r1は照明絞りIAの中心と透過部IAaの中心との距離であり、r2は透過部IAaの半径である。 As shown in FIG. 14, the quadrupole illumination has a center σ (= r 1 / r 0 ) of 0.8 to 0.9 and a radius σ (= r 2 / r 0 ) of 0.2. The following is appropriate. Here, r 0 is the radius of the illumination stop IA, r 1 is the distance between the center of the illumination stop IA and the center of the transmission part IAa, and r 2 is the radius of the transmission part IAa.
本実施の形態のフォトマスクPMでは、図1に示すように特定の格子点LPにハーフトーン位相シフト部HTPが配置され、その特定の格子点LPに対して対角線DL方向に隣り合う4つの格子点LPに開口部OPが配置され、その特定の格子点LPに対して縦線VL方向と横線HL方向に隣り合う4つの格子点LPに遮光部SPが配置されている。これにより、このフォトマスクPMをArFエキシマレーザー光で照射してポジ型のフォトレジストPRを露光することにより、ハーフトーン位相シフト部HTPに対応する箇所に微小な明点像を形成でき、かつその明点像にてポジ型のフォトレジストPRを解像することができる。これにより、フォトレジストPRに微小な開口径(80nm以下の開口径)のホールパターンHP1を高フォーカス裕度で形成することができる。 In the photomask PM of the present embodiment, as shown in FIG. 1, a halftone phase shift unit HTP is arranged at a specific lattice point LP, and four lattices adjacent to the specific lattice point LP in the diagonal DL direction. The opening OP is disposed at the point LP, and the light shielding portions SP are disposed at four lattice points LP adjacent to the specific lattice point LP in the vertical line VL direction and the horizontal line HL direction. Thereby, by irradiating the photomask PM with ArF excimer laser light to expose the positive photoresist PR, a fine bright spot image can be formed at a location corresponding to the halftone phase shift portion HTP, and The positive photoresist PR can be resolved with the bright spot image. Thereby, a hole pattern HP1 having a minute opening diameter (opening diameter of 80 nm or less) can be formed in the photoresist PR with a high focus tolerance.
また格子点に規則的に配置された複数の開口部OPと複数の遮光部SPとからなるマスクパターンをベースとして、その開口部OPの一部をハーフトーン位相シフト部HTPに変更するという簡易なフォトマスクの構成で上記の微小な明点像を生成することができる。 Further, based on a mask pattern composed of a plurality of openings OP regularly arranged at lattice points and a plurality of light-shielding portions SP, a part of the openings OP is changed to a halftone phase shift portion HTP. The above-mentioned fine bright spot image can be generated with the configuration of the photomask.
また上記のようなハーフトーン位相シフト部HTPと開口部OPと遮光部SPとの配置構成を図3に示すように適宜組み合わせることにより、密集的配置と孤立的配置とを含むランダムな配置のホールパターンを形成することができる。 Further, by appropriately combining the arrangement of the halftone phase shift part HTP, the opening OP, and the light shielding part SP as shown in FIG. 3, holes having a random arrangement including a dense arrangement and an isolated arrangement are provided. A pattern can be formed.
以上より、ArFエキシマレーザー露光においてポジ型のフォトレジスト適用下で、ランダム配置のホールパターンを簡易なフォトマスクの構成でかつ高フォーカス裕度で形成することができる。 As described above, in ArF excimer laser exposure, a positively arranged hole pattern can be formed with a simple photomask configuration and high focus tolerance under the application of a positive photoresist.
また本実施の形態では、格子点LP上に開口部OPと遮光部SPとのレイアウトが制限されておりパターン配置環境の種類が限られているので、OPCを簡単に行なうことができる。 In the present embodiment, the layout of the opening OP and the light shielding portion SP is limited on the lattice point LP, and the types of pattern arrangement environments are limited. Therefore, OPC can be easily performed.
なお本実施の形態においては、複数の縦線VLおよび複数の横線HLよりなる格子の単位格子ULの形状が正方形(つまり正方格子)の場合について説明したが、単位格子ULの形状は長方形であってもよい。 In the present embodiment, the case where the shape of the unit lattice UL of the lattice composed of the plurality of vertical lines VL and the plurality of horizontal lines HL is a square (that is, a square lattice) is described, but the shape of the unit lattice UL is a rectangle. May be.
また本実施の形態においては、開口部OPおよび遮光部SPの各々の平面形状が矩形(たとえば正方形)の場合について説明したが、開口部OPおよび遮光部SPの各々の平面形状は矩形以外の多角形または円形であってもよく、また矩形の角部がラウンドした形状であってもよい。 In the present embodiment, the case where the planar shape of each of the opening OP and the light shielding portion SP is rectangular (for example, a square) has been described. However, the planar shape of each of the opening OP and the light shielding portion SP is not rectangular. It may be rectangular or circular, and may have a shape with rounded corners of a rectangle.
また図2に示す本実施の形態のフォトマスクPMの構成においては、ハーフトーン位相シフト膜HTの上に遮光膜LSが形成された構成について説明したが、遮光膜LS上にハーフトーン位相シフト膜HTが形成されていてもよい。 In the configuration of the photomask PM of the present embodiment shown in FIG. 2, the configuration in which the light shielding film LS is formed on the halftone phase shift film HT has been described. However, the halftone phase shift film is formed on the light shielding film LS. HT may be formed.
また複数の開口部OPの各々の平面形状は同じであることが作りやすさの点からは好ましい。また遮光部SPの平面形状は、上記のOPCにより適宜設定されてもよい。この場合、遮光部SPが格子点LP上からずれて格子点LP上に位置しない場合もあるが、この格子点LP上からずれた遮光部SPも含めて本明細書においては格子点LPに形成された遮光部SPと称する。 Moreover, it is preferable from the point of the ease of making that the planar shape of each of several opening part OP is the same. Further, the planar shape of the light shielding part SP may be appropriately set by the above OPC. In this case, the light shielding part SP may be displaced from the lattice point LP and not positioned on the lattice point LP. In this specification, the light shielding part SP including the light shielding part SP displaced from the lattice point LP is formed at the lattice point LP. This is referred to as a light-shielding portion SP.
本実施の形態のフォトマスクを用いて製造される電子デバイスは、半導体装置に限定されず、液晶表示装置、薄膜磁気ヘッドなどであってもよい。 An electronic device manufactured using the photomask of this embodiment is not limited to a semiconductor device, and may be a liquid crystal display device, a thin film magnetic head, or the like.
本発明者は、鋭意検討した結果、上記のフォトマスクPMを用いることにより、ArFエキシマレーザー露光においてポジ型のフォトレジスト適用下で、ランダム配置のホールパターンを簡易なフォトマスクの構成でかつ高フォーカス裕度で形成できることを見出した。その検討内容および結果を以下に記す。 As a result of intensive studies, the present inventor has used the above-described photomask PM to form a randomly arranged hole pattern with a simple photomask configuration and high focus under the application of a positive photoresist in ArF excimer laser exposure. I found out that it can be formed with tolerance. The contents and results of the study are described below.
まず本発明者は、図15に示すマスクパターンを結像した場合の光学像を計算により求めた。この図15に示すマスクパターンにおいては、平面視においてハーフトーン位相シフト膜HTに開口部OPと遮光部SPとを市松模様をなすように配置し、図1および図2に示すフォトマスクPMのようなハーフトーン位相シフト部HTPを形成しなかった。なお、このマスクパターンのこれ以外の構成は図1および図2に示したフォトマスクの構成とほぼ同じであるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。 First, the inventor obtained an optical image by calculation when the mask pattern shown in FIG. 15 was formed. In the mask pattern shown in FIG. 15, the opening OP and the light-shielding part SP are arranged in a checkered pattern in the halftone phase shift film HT in a plan view, as in the photomask PM shown in FIGS. No halftone phase shift portion HTP was formed. Since the other configuration of this mask pattern is substantially the same as the configuration of the photomask shown in FIGS. 1 and 2, the same elements are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
結像の際の光学条件としては、露光光をArFエキシマレーザ光(波長193nm)、露光系の開口数NAを1.07、照明絞りを4重極照明(センターσ0.84/ラディアスσ0.10)とした。また上記のパターンは、開口部OPの面積A0Pが、A0P≒AHT×T1/2の関係を満たすものとした。 The optical conditions at the time of imaging are as follows: exposure light is ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), the numerical aperture NA of the exposure system is 1.07, and the illumination stop is quadrupole illumination (center σ0.84 / radius σ0.10). ). In the above pattern, the area A 0P of the opening OP satisfies the relationship of A 0P ≈A HT × T 1/2 .
この図15に示すマスクパターンの結像した場合の光学像計算により求めた光学像を図16に示す。図16を参照して、この光学像においては、像の光強度(relative intensity)が図15の遮光部SPに対応する箇所で低く、かつ開口部OPに対応する箇所で高くなっており、像の光強度の明暗がそれなりに際立っている。しかし、像の光強度は0.02〜0.04の範囲内であり、最も光強度の高い箇所でも光強度が0.04以下であり、後で示す明点像に比べて十分に暗くなっている。このため、この像の光強度ではポジ型のフォトレジストが解像されることはなく、ポジ型のフォトレジストは完全に残り、パターニングされ得ない。 FIG. 16 shows an optical image obtained by optical image calculation when the mask pattern shown in FIG. 15 is formed. Referring to FIG. 16, in this optical image, the light intensity (relative intensity) of the image is low at a location corresponding to light shielding portion SP in FIG. 15 and high at a location corresponding to opening OP. The contrast of the light intensity is outstanding. However, the light intensity of the image is in the range of 0.02 to 0.04, the light intensity is 0.04 or less even at the highest light intensity, and it is sufficiently darker than the bright spot image shown later. ing. Therefore, the positive photoresist is not resolved at the light intensity of this image, and the positive photoresist remains completely and cannot be patterned.
次に本発明者は、図17に示すマスクパターンを結像した場合の光学像を計算により求めた。この図17に示すマスクパターンにおいては、図15に示したマスクパターンの開口部OPの1つを開口せずにハーフトーン位相シフト膜HTを残してハーフトーン位相シフト部HTPとした。さらに、そのハーフトーン位相シフト部HTPに隣り合う遮光部SPに上記のOPCを実施した。これにより、ハーフトーン位相シフト部HTPに隣り合う遮光部SPについては、基本パターンにおける遮光部SPのパターン形状からハーフトーン位相シフト部HTPに近い側の半分のパターン部分のみを残して、開口部OPに近い側の半分のパターン部分を除去した。 Next, the present inventor obtained an optical image when the mask pattern shown in FIG. 17 is formed by calculation. In the mask pattern shown in FIG. 17, one half of the opening OP of the mask pattern shown in FIG. 15 is not opened, and the halftone phase shift film HT is left to form a halftone phase shift portion HTP. Further, the OPC was performed on the light shielding part SP adjacent to the halftone phase shift part HTP. Thereby, for the light-shielding part SP adjacent to the halftone phase shift part HTP, only the half pattern part closer to the halftone phase shift part HTP from the pattern shape of the light-shielding part SP in the basic pattern is left, and the opening OP The half pattern portion on the side close to is removed.
結像の際の光学条件としては、上記と同様、露光光をArFエキシマレーザ光(波長193nm)、露光系の開口数NAを1.07、照明絞りを4重極照明(センターσ0.84/ラディアスσ0.10)とした。また上記のパターンは、開口部OPの面積A0Pが、A0P≒AHT×T1/2の関係を満たすものとした。 As the optical conditions at the time of image formation, the exposure light is ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), the numerical aperture NA of the exposure system is 1.07, and the illumination stop is quadrupole illumination (center σ0.84 / Radius σ0.10). In the above pattern, the area A 0P of the opening OP satisfies the relationship of A 0P ≈A HT × T 1/2 .
この図17に示すマスクパターンを結像した場合の光学像計算により求めた光学像を図18(a)〜(c)に示す。また図19は、得られた光学像の明点像を通る位置(Horizontal Position)における光強度(Relative Intensity)の分布を、フォーカスをパラメータとして示した図である。また図20は、得られた光学像の明点像の寸法、すなわちImage CD(Critical Dimension)をフォーカスに対してプロットした図であり、スライスレベル(露光量に反比例する量)をパラメータとして示した図である。 FIGS. 18A to 18C show optical images obtained by optical image calculation when the mask pattern shown in FIG. 17 is formed. FIG. 19 is a diagram showing a distribution of light intensity (Relative Intensity) at a position (Horizontal Position) passing through a bright spot image of the obtained optical image, with focus as a parameter. FIG. 20 is a diagram in which the dimension of the bright spot image of the obtained optical image, that is, Image CD (Critical Dimension) is plotted with respect to the focus, and the slice level (amount inversely proportional to the exposure amount) is shown as a parameter. FIG.
図18(a)〜(c)を参照して、この光学像においては、像の光強度が図17のハーフトーン位相シフト部HTPに対応する箇所で最も高くなっており、その箇所に孤立明点像が形成された。この孤立明点像の光強度は0.2程度であり、周囲の強度に比べて大きく、ポジ型のフォトレジストを十分に解像できる程度に高い強度であった。 Referring to FIGS. 18A to 18C, in this optical image, the light intensity of the image is highest at a position corresponding to the halftone phase shift portion HTP in FIG. A point image was formed. The light intensity of the isolated bright spot image is about 0.2, which is higher than the surrounding intensity, and is high enough to sufficiently resolve the positive photoresist.
また図18(a)〜(c)および図19を参照して、フォーカスをベストフォーカスから0.00μm〜0.10μmの範囲で変動させても、0.2程度の光強度を有する孤立明点像が得られた。このことから、フォーカス特性に優れた、微細孤立明点像が形成されていることがわかる。 18A to 18C and FIG. 19, an isolated bright spot having a light intensity of about 0.2 even when the focus is varied from 0.00 μm to 0.10 μm from the best focus. An image was obtained. From this, it can be seen that a fine isolated bright spot image having excellent focus characteristics is formed.
なお図19では、フォーカスをベストフォーカスからそれぞれ0μm、0.02μm、0.04μm、0.06μm、0.08μm、0.10μmだけずらして測定したが、それぞれのずれ量における光強度分布は似通った分布を示した。このため、各ずれ量における光強度分布を図19中にまとめて1つの曲線で示している。 In FIG. 19, the focus was shifted from the best focus by 0 μm, 0.02 μm, 0.04 μm, 0.06 μm, 0.08 μm, and 0.10 μm, respectively, but the light intensity distributions at the respective shift amounts were similar. Distribution was shown. For this reason, the light intensity distribution at each shift amount is collectively shown as one curve in FIG.
また図20を参照して、スライスレベル法で求めた像寸法(Image CD)からは、〜60nm径のホールがCD−DOF(Depth Of Focus)〜0.20μmでできることがわかる。 Referring to FIG. 20, it can be seen from the image size (Image CD) obtained by the slice level method that a hole with a diameter of ˜60 nm can be formed with a CD-DOF (Depth Of Focus) of ˜0.20 μm.
以上の結果より、図17に示すマスクパターンを結像して得られる孤立微細ホールの結像性能は、現時点で世界最高レベルと考えられる。 From the above results, the imaging performance of isolated fine holes obtained by imaging the mask pattern shown in FIG. 17 is considered to be the world's highest level at the present time.
さらに本発明者は、図21に示すマスクパターンを結像した場合の光学像を計算により求めた。この図21に示すマスクパターンにおいては、図3に示したマスクパターンの密集的配置と同じ構造とした。 Furthermore, the present inventor obtained an optical image when the mask pattern shown in FIG. 21 is formed by calculation. The mask pattern shown in FIG. 21 has the same structure as the dense arrangement of the mask pattern shown in FIG.
また結像の際の光学条件としては、図17に示すマスクパターンの結像と同様、露光光をArFエキシマレーザ光(波長193nm)、露光系の開口数NAを1.07、照明絞りを4重極照明(センターσ0.84/ラディアスσ0.10)とした。また上記のパターンは、開口部OPの面積A0Pが、A0P≒AHT×T1/2の関係を満たすものとした。 As for the optical conditions for imaging, the exposure light is ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), the numerical aperture NA of the exposure system is 1.07, and the illumination aperture is 4 as in the mask pattern imaging shown in FIG. Multipole illumination (center σ0.84 / radius σ0.10) was used. In the above pattern, the area A 0P of the opening OP satisfies the relationship of A 0P ≈A HT × T 1/2 .
この図21に示すマスクパターンを結像した場合の光学像計算により求めた光学像を図22(a)〜(c)に示す。また図23は、得られた光学像の複数の明点像を通る位置における光強度の分布を、フォーカスをパラメータとして示した図である。また図24は、得られた光学像の明点像の寸法、すなわちImage CDをフォーカスに対してプロットした図であり、スライスレベルをパラメータとして示した図である。 FIGS. 22A to 22C show optical images obtained by optical image calculation when the mask pattern shown in FIG. 21 is formed. FIG. 23 is a diagram showing the light intensity distribution at a position passing through a plurality of bright spot images of the obtained optical image, with focus as a parameter. FIG. 24 is a diagram in which the size of the bright spot image of the obtained optical image, that is, Image CD is plotted with respect to the focus, and the slice level is a parameter.
図22(a)〜(c)を参照して、この光学像においても、像の光強度が図21のハーフトーン位相シフト部HTPに対応する箇所で最も高くなっており、その箇所に明点像が形成された。また密集的に配置された複数のハーフトーン位相シフト部HTPの各々に対応して明点部が形成され、複数の明点部が密集した配置が得られた。この複数の明点像の各々の光強度は0.2程度であり、周囲に比べて大きく、ポジ型のフォトレジストを解像できる程度に高い強度であった。 Referring to FIGS. 22A to 22C, also in this optical image, the light intensity of the image is the highest at the location corresponding to the halftone phase shift portion HTP in FIG. An image was formed. Further, a bright spot portion is formed corresponding to each of the plurality of halftone phase shift portions HTP arranged densely, and an arrangement in which a plurality of bright spot portions are densely obtained is obtained. The light intensity of each of the plurality of bright spot images is about 0.2, which is larger than the surrounding area, and is high enough to resolve a positive type photoresist.
また図22(a)〜(c)および図23を参照して、フォーカスをベストフォーカスから0.00μm〜0.10μmの範囲で変動させても、0.2程度の光強度を有する孤立明点像が得られた。このことから、フォーカス特性に優れた、微細密集明点像が形成されていることがわかる。 Further, referring to FIGS. 22A to 22C and FIG. 23, an isolated bright spot having a light intensity of about 0.2 even if the focus is varied from 0.00 μm to 0.10 μm from the best focus. An image was obtained. From this, it can be seen that a fine dense bright spot image having excellent focus characteristics is formed.
なお図23では、フォーカスをベストフォーカスからそれぞれ0μm、0.02μm、0.04μm、0.06μm、0.08μm、0.10μmだけずらして測定したが、それぞれのずれ量における光強度分布は似通った分布を示した。このため、各ずれ量における光強度分布を図23中にまとめて1つの曲線で示している。 In FIG. 23, the focus was shifted from the best focus by 0 μm, 0.02 μm, 0.04 μm, 0.06 μm, 0.08 μm, and 0.10 μm, respectively, but the light intensity distribution at each shift amount was similar. Distribution was shown. For this reason, the light intensity distribution at each shift amount is collectively shown as one curve in FIG.
また図24を参照して、スライスレベル法で求めた像寸法(Image CD)からは、〜60nm径のホールがCD−DOF(Depth Of Focus)〜0.20μmでできることがわかる。 Referring to FIG. 24, it can be seen from the image size (Image CD) obtained by the slice level method that a hole with a diameter of ˜60 nm can be formed with CD-DOF (Depth Of Focus) of ˜0.20 μm.
以上の結果より、図21に示すマスクパターンを結像して得られる密集微細ホールの結像性能は、現時点で世界最高レベルと考えられる。 Based on the above results, the imaging performance of dense micro holes obtained by imaging the mask pattern shown in FIG. 21 is considered to be the world's highest level at the present time.
このように本発明者は、鋭意検討した結果、市松模様をなす基本パターンの複数の開口部の少なくとも1つをハーフトーン位相シフト部HTPとすることにより、ポジ型のフォトレジストを解像できる程度の光強度を有するランダム配置の微細明点像を簡易なフォトマスクの構成でかつ高フォーカス裕度で形成できることを見出した。 As described above, the present inventor has intensively studied to the extent that a positive photoresist can be resolved by setting at least one of a plurality of openings of a basic pattern having a checkered pattern as a halftone phase shift portion HTP. The present inventors have found that a randomly arranged fine bright spot image having a light intensity of 10 nm can be formed with a simple photomask configuration and a high focus tolerance.
なお、上記の効果が得られる理由を、本発明者は明瞭には説明できていないが、回折次数の異なる光束がデフォーカス時に像の明暗に関して逆の効果を及ぼすからではないかと推定している。 Although the present inventor cannot clearly explain the reason why the above effect can be obtained, it is presumed that light beams having different diffraction orders have the opposite effect on the contrast of the image at the time of defocusing. .
また、図17および図21のいずれのマスクパターンにおいても、ハーフトーン位相シフト部HTPに対して単位格子の対角線方向に隣り合う4つの開口部OPのうちの1つでもハーフトーン位相シフト部HTPに変更すると、結像特性が大きく劣化した。 In any of the mask patterns of FIG. 17 and FIG. 21, any one of the four openings OP adjacent to the halftone phase shift portion HTP in the diagonal direction of the unit cell is also used as the halftone phase shift portion HTP. When changed, the imaging characteristics deteriorated greatly.
またハーフトーン位相シフト部HTPに対して格子の縦線方向および横線方向の各々に隣り合う4つの遮光部SPのうちの1つでも遮光膜LSを削除すると、結像特性が大きく劣化した。 Further, if one of the four light shielding portions SP adjacent to the halftone phase shift portion HTP in each of the vertical line direction and the horizontal line direction of the grating is deleted, the imaging characteristics are greatly deteriorated.
以上より、ハーフトーン位相シフト部HTPは、少なくとも格子ピッチPの2倍以上離して配置する必要があることがわかる。 From the above, it can be seen that the halftone phase shift portion HTP needs to be arranged at least twice the grating pitch P.
今回開示された実施の形態および実施例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て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 and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. 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.
本発明は、疎なパターンが大部分であるロジックデバイスのパターン形成が主な対象になると考えられるが、広くランダム配置のパターン形成のためのフォトマスク、パターンの形成方法および電子デバイスの製造方法に特に有利に適用され得る。 Although the present invention is considered to be mainly targeted for pattern formation of logic devices that are mostly sparse patterns, it is widely used as a photomask, pattern formation method, and electronic device manufacturing method for pattern formation in a random arrangement. It can be applied particularly advantageously.
CR 集光レンズ、DL 対角線、FR フライアイレンズ、HL 横線、HP1,HP2 ホールパターン、HT ハーフトーン位相シフト膜、HTP ハーフトーン位相シフト部、IA 照明絞り、IAa 透過部、LP 格子点、LS 遮光膜、OP 開口部、PF 被加工膜、PM フォトマスク、PR フォトレジスト、PR1,PR2 投影レンズ、SB 下地基板、SP 遮光部、TS 透明基板、UL 単位格子、VL 縦線、WA 基板。 CR condenser lens, DL diagonal line, FR fly-eye lens, HL horizontal line, HP1, HP2 hole pattern, HT halftone phase shift film, HTP halftone phase shift part, IA illumination stop, IAa transmission part, LP lattice point, LS light shielding Film, OP opening, PF film to be processed, PM photomask, PR photoresist, PR1, PR2 projection lens, SB base substrate, SP light shielding unit, TS transparent substrate, UL unit lattice, VL vertical line, WA substrate.
Claims (9)
前記透明基板上に形成され、かつ複数の開口部を有するハーフトーン位相シフト膜と、
前記ハーフトーン位相シフト膜上に形成され、かつ複数の遮光部を形成する遮光膜とを備え、
平面視において複数の縦線と複数の横線とが交差してなる格子を仮想したときに、前記格子の複数の格子点のうち特定の格子点を、前記遮光膜から露出した前記ハーフトーン位相シフト膜を開口せずに前記ハーフトーン位相シフト膜を残すことによりハーフトーン位相シフト部とし、かつ前記複数の格子点以外の部分には前記ハーフトーン位相シフト膜が形成されており、
前記ハーフトーン位相シフト部とされた前記特定の格子点に対して単位格子の対角線方向に隣り合う4つの格子点の各々には前記開口部が形成され、
前記ハーフトーン位相シフト部とされた前記特定の格子点に対して前記縦線方向に隣り合う2つの格子点と前記横線方向に隣り合う2つの格子点との各々には前記遮光部が形成されている、フォトマスク。 A transparent substrate;
A halftone phase shift film formed on the transparent substrate and having a plurality of openings;
A light shielding film formed on the halftone phase shift film and forming a plurality of light shielding portions;
The halftone phase shift in which a specific lattice point among a plurality of lattice points of the lattice is exposed from the light shielding film when a lattice formed by intersecting a plurality of vertical lines and a plurality of horizontal lines in a plan view is assumed. By leaving the halftone phase shift film without opening the film as a halftone phase shift portion, and the halftone phase shift film is formed in a portion other than the plurality of lattice points,
The opening is formed in each of the four lattice points adjacent in the diagonal direction of the unit lattice with respect to the specific lattice point that is the halftone phase shift portion,
The light-shielding portion is formed at each of two lattice points adjacent in the vertical line direction and two lattice points adjacent in the horizontal line direction with respect to the specific lattice point that is the halftone phase shift portion. A photomask.
露光された前記フォトレジストを現像することにより、前記フォトレジストの前記明点像を露光された部分にホールパターンを形成する工程とを備えた、パターンの形成方法。 The process of forming a bright spot image in the position of the said halftone phase shift part by exposing the positive type photoresist on a board | substrate with the exposure light which illuminated the said photomask in any one of Claims 1-5. When,
Forming a hole pattern in a portion where the light spot image of the photoresist is exposed by developing the exposed photoresist.
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