JP3472022B2 - How to make a photomask - Google Patents
How to make a photomaskInfo
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子等をリ
ソグラフィー技術を用いて製造する際に使用されるフォ
トマスクの作成方法に係り、特に、露光の際に透過光に
対して所定の位相差を与える位相シフトマスクの作成方
法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a photomask used when manufacturing a semiconductor device or the like by using a lithographic technique, and more particularly to a predetermined phase difference with respect to transmitted light during exposure. And a method for producing a phase shift mask that gives
【0002】[0002]
【従来の技術】図1にリソグラフィープロセスにおいて
露光に使用されるステッパの概要を示す。フォトマスク
14はステッパにセットされ、光源11から発射された
光は、フライアイレンズ13及びコンデンサレンズ14
を通って平行光線としてフォトマスク14に入射し、更
に投影レンズ15を通ってウェハ16上に集光される。
これによって、フォトマスク14上に形成されているパ
ターンがウェハ16上に塗布されているレジストに縮小
転写される。最近の半導体素子の高集積化を目的とする
微細加工技術に対する要求の高度化に伴い、ステッパの
光学系及びフォトマスクについて、パターン解像力向
上、露光焦点深度増大などを目指して改良が行われてい
る。2. Description of the Related Art FIG. 1 shows an outline of a stepper used for exposure in a lithography process. The photomask 14 is set on the stepper, and the light emitted from the light source 11 is emitted by the fly-eye lens 13 and the condenser lens 14.
Is incident on the photomask 14 as parallel rays of light through the projection lens 15 and is focused on the wafer 16 through the projection lens 15.
As a result, the pattern formed on the photomask 14 is reduced and transferred to the resist applied on the wafer 16. Along with the recent sophistication of the demand for fine processing technology aiming at high integration of semiconductor devices, improvements have been made to the stepper optical system and photomask with the aim of improving pattern resolution and increasing the depth of focus of exposure. .
【0003】その中で、フォトマスクについては、マス
クパターン面上の一部に位相シフタを設けることによっ
て、光学像の一部の位相を反転させて非位相反転部と重
ね合わせ、それによって解像度を向上させ且つ焦点深度
を増加させる位相シフトマスクが開発されている。Among them, with respect to the photomask, a phase shifter is provided on a part of the mask pattern surface to invert the phase of a part of the optical image and superimpose it on the non-phase inversion part, thereby increasing the resolution. Phase shift masks have been developed that improve and increase depth of focus.
【0004】位相シフトマスクの1つにレベンソンマス
クがある。レベンソンマスクの構造として、例えば、特
開昭62−189468号公報においては、図2に示さ
れる様な基板堀込み型レベンソンマスクが開示されてい
る。図2において、21は石英基板、22は遮光膜、2
4は位相シフタを表しており、石英基板21を所定のパ
ターンに合わせて深さdだけ堀込むことによって位相シ
フタ24が形成されている。A Levenson mask is one of the phase shift masks. As a structure of the Levenson mask, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-189468 discloses a substrate-engraved Levenson mask as shown in FIG. In FIG. 2, 21 is a quartz substrate, 22 is a light-shielding film, 2
Reference numeral 4 denotes a phase shifter, and the phase shifter 24 is formed by digging the quartz substrate 21 by a depth d according to a predetermined pattern.
【0005】図3に基板堀込み型レベンソンマスクの製
造工程の概要を示す。先ず、遮光膜32によりパターン
が形成された石英基板31の光透過部36の一つ置きに
レジスト33のパターンを形成する。この石英基板を反
応性イオン37などによってエッチングすることによ
り、位相シフタ34が形成される。その後、レジスト3
3を除去してレベンソンマスクを得る。FIG. 3 shows an outline of the manufacturing process of a substrate-engraved Levenson mask. First, the pattern of the resist 33 is formed every other one of the light transmitting portions 36 of the quartz substrate 31 on which the pattern is formed by the light shielding film 32. The phase shifter 34 is formed by etching the quartz substrate with reactive ions 37 or the like. Then resist 3
3 is removed to obtain a Levenson mask.
【0006】また、同様の位相シフタ構造・製造方法に
より、図4に示される様なシフタエッジ型マスクが作成
される。なお、図4において、41は石英基板、43は
レジスト、47は反応性イオン、44は位相シフタを表
している。Further, by the same phase shifter structure and manufacturing method, a shifter edge type mask as shown in FIG. 4 is produced. In FIG. 4, 41 is a quartz substrate, 43 is a resist, 47 is a reactive ion, and 44 is a phase shifter.
【0007】位相シフトマスクを使用して、透過光の光
学像を位相反転させて重ね合わせ、解像力を向上させ且
つ焦点深度を増加させるためには、位相シフタにより与
えられる位相差を180度近傍の目標値に調整する必要
がある。In order to improve the resolving power and increase the depth of focus by using the phase shift mask, the optical images of the transmitted light are phase-inverted and superposed, and the phase difference provided by the phase shifter is set to about 180 degrees. It is necessary to adjust to the target value.
【0008】図5は、透過光の強度分布に与えるフォー
カスの条件の影響を示したもので、縦軸は透過光の強
度、横軸はウエハ表面上の位置、54は位相シフタ部、
55は非シフタ部を表す。図5に示す様に、位相差が目
標値(180度)から外れた場合、露光の際のデフォー
カス時に、隣合う開口部を透過した光強度の間で差異が
生ずる。このために、露光装置においてフォーカスズレ
がある部分あるいは基板上において段差がある部分で
は、パターン寸法の制御性が悪くなり、デバイス特性を
劣化させる要因となる。位相シフタにより与えられる位
相差は、主として基板堀込み深さに比例する。従って、
フォトマスクの作成工程では、基板堀込深さを目標値に
近付けるべく高精度の加工が要求される。FIG. 5 shows the influence of the focus condition on the intensity distribution of the transmitted light. The vertical axis represents the intensity of the transmitted light, the horizontal axis represents the position on the wafer surface, 54 represents the phase shifter portion,
55 represents a non-shifter part. As shown in FIG. 5, when the phase difference deviates from the target value (180 degrees), a difference occurs between the light intensities that have passed through the adjacent apertures during defocusing during exposure. For this reason, in a portion where there is a focus shift in the exposure apparatus or a portion where there is a step on the substrate, the controllability of the pattern size becomes poor, which causes a deterioration in device characteristics. The phase difference provided by the phase shifter is mainly proportional to the substrate digging depth. Therefore,
In the photomask making process, highly accurate processing is required to bring the substrate engraving depth closer to the target value.
【0009】基板掘込み深さを高精度に調整するために
は、シフタエッチング途中にエッチング深さを測定し、
目標エッチング量との差を評価して、更に、シフタエッ
チングを付加するといった手法を取る必要がある。大き
なパターンを測定するとエッチング速度のパターン依存
性(マイクロローディング効果)によるエッチング量の
変化が考慮されないため、位相差の測定には無視し得な
い誤差が含まれる。そのため、デバイスパターンに類似
した微細パターン部分の位相差を測定する必要がある。
そのような位相差測定方法には、光学的測定方法、AF
M、接触式段差測定装置を用いる方法などがある。In order to adjust the substrate digging depth with high accuracy, the etching depth is measured during the shifter etching,
It is necessary to evaluate the difference from the target etching amount and then add a shifter etching. When a large pattern is measured, the change in the etching amount due to the pattern dependence of the etching rate (microloading effect) is not taken into consideration, and therefore the measurement of the phase difference includes a non-negligible error. Therefore, it is necessary to measure the phase difference of the fine pattern portion similar to the device pattern.
Such phase difference measuring methods include optical measuring methods, AF
M, a method using a contact type step measuring device, and the like.
【0010】ところが、位相シフタエッチングの途中の
マスクでは、レジストなどのエッチングマスクが残って
おり、光学的位相差測定方法では、レジストを含めた位
相差を測定していることとなり、位相差測定値の誤差が
大きくなっていた。However, an etching mask such as a resist remains in the mask during the phase shifter etching, and the optical phase difference measuring method means that the phase difference including the resist is measured. The error of was increasing.
【0011】また、AFM、接触式段差測定装置によっ
てCr遮光膜などのエッチングマスクを含めて段差測定
して、その後、予め測定しておいたCr遮光膜の厚さを
差し引いて位相差を求めた場合でも、Cr遮光膜のエッ
チング量が未知であるため位相差測定値に誤差を生じて
いた。A step difference is measured by an AFM or a contact type step measuring device including an etching mask such as a Cr light shielding film, and then the thickness of the Cr light shielding film measured in advance is subtracted to obtain a phase difference. Even in this case, since the etching amount of the Cr light-shielding film was unknown, an error occurred in the phase difference measurement value.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の様な問
題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、露光光
学像の解像力及び焦点深度を向上させるべく、フォトマ
スクに位相シフタを加工する際、主としてエッチング深
さによって決定される位相差を高精度に調整することを
可能にしたフォトマスクの作成方法を提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a phase shifter for a photomask in order to improve the resolution and depth of focus of an exposure optical image. It is an object of the present invention to provide a method for producing a photomask which enables highly accurate adjustment of the phase difference mainly determined by the etching depth when processing the.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明のフォトマスクの
作成方法は、透光性基板の表面の掘込み深さを制御する
ことによって、露光の際に透過光に対して所定の位相差
を生じさせるフォトマスクの製造方法において、透光性
基板上の露光領域内に、素子の回路として使用されるパ
ターンを配置した領域に加えて、素子の回路としては使
用されないパターンを配置した位相差評価用領域を形成
し、透光性基板の表面をエッチングする工程の途中で、
前記位相差評価用領域のエッチングマスクの一部を選択
的に除去して、透過光に対する位相差を測定することに
より、位相差の目標値に対する誤差を評価する工程を少
なくとも1回有することを特徴とする。In the method for producing a photomask of the present invention, a predetermined phase difference is imparted to transmitted light at the time of exposure by controlling the digging depth of the surface of the transparent substrate. In the manufacturing method of the photomask to be generated, in addition to the area where the pattern used as the circuit of the element is arranged in the exposure area on the transparent substrate, the phase difference evaluation in which the pattern not used as the circuit of the element is arranged In the process of forming a region for etching and etching the surface of the transparent substrate,
At least one step of evaluating an error with respect to a target value of the phase difference by selectively removing a part of the etching mask in the phase difference evaluation region and measuring the phase difference with respect to transmitted light is provided. And
【0014】なお、前記エッチングマスクが有機被膜の
場合、光アシストエッチング法、レーザーアブレーショ
ン法、又は収束イオンビームを用いて、前記エッチング
マスクの一部を選択的に除去することをが望ましい。When the etching mask is an organic film, it is desirable to selectively remove a part of the etching mask by using a photo-assisted etching method, a laser ablation method or a focused ion beam.
【0015】また、前記エッチングマスクは遮光性また
は半透過性の被膜の場合、光アシストエッチング法、レ
ーザーアブレーション法、又は収束イオンビームを用い
て、前記透光性基板を削ることなく、前記エッチングマ
スクの一部を選択的に除去することが望ましい。In the case where the etching mask is a light-shielding or semi-transmissive film, the etching mask can be formed by using a photo-assisted etching method, a laser ablation method, or a focused ion beam without scraping the transparent substrate. It is desirable to selectively remove a part of
【0016】また、前記位相差評価用領域に配置される
パターンのデザインルールとしては、素子の回路として
使用される領域のパターンと同一のデザインルールを用
いることが望ましい。As the design rule of the pattern arranged in the phase difference evaluation region, it is desirable to use the same design rule as the pattern of the region used as the circuit of the element.
【0017】本発明のフォトマスクの作成方法によれ
ば、透光性基板上の露光領域内にエッチング量を評価す
るため位相差評価用領域を設け、この領域に位相差評価
用のパターンを配置する。基板に位相シフタをエッチン
グする工程の途中で、上記の位相差評価用領域の一部に
おいてエッチングマスクを選択的に除去して、透過光に
対する位相差を測定する。この様にして得られた測定結
果に基いて、追加すべきエッチング量、具体的にはエッ
チングの時間を決定する。以上の様に、(1) 基板のエッ
チング、(2) 位相差評価用領域の一部におけるエッチン
グマスクの選択除去、(3) 形成された位相差の測定、の
各工程を繰返し行うことによって、エッチレートのパタ
ーン依存性、あるいはエッチング装置及びエッチングプ
ロセスの持つ不安定要因に起因するエッチレートの変動
などの影響を取除いて、位相差精度の高いフォトマスク
(位相シフトマスク)の作成が可能になる。According to the method for producing a photomask of the present invention, a phase difference evaluation area is provided in the exposure area on the transparent substrate to evaluate the etching amount, and a phase difference evaluation pattern is arranged in this area. To do. During the process of etching the phase shifter on the substrate, the etching mask is selectively removed in a part of the phase difference evaluation region, and the phase difference with respect to the transmitted light is measured. Based on the measurement results thus obtained, the etching amount to be added, specifically, the etching time is determined. As described above, by repeating the steps of (1) etching the substrate, (2) selectively removing the etching mask in a part of the phase difference evaluation region, and (3) measuring the formed phase difference, It is possible to create a photomask (phase shift mask) with high phase difference accuracy by removing the influence of pattern dependence of the etch rate or fluctuations in the etch rate due to instability factors of the etching equipment and etching process. Become.
【0018】また、位相シフタ部により生ずる位相差の
測定の際、光学的な方法を用いて実際に使用される透過
光の波長に対する位相差を直接、測定することによっ
て、微細パターンにおけるエッチングデポ物、エッチン
グ面荒れ、導波路効果などの影響を包含した位相差を、
レジスト等のエッチングマスクの影響を受けずに、直
接、測定することが可能となり、位相シフタ部により生
ずる位相差精度を向上させることができる。Further, when measuring the phase difference caused by the phase shifter portion, the phase difference with respect to the wavelength of the transmitted light actually used is directly measured by using an optical method, so that the etching deposit in the fine pattern is , The etching surface roughness, the phase difference including the effects of the waveguide effect,
The measurement can be performed directly without being affected by an etching mask such as a resist, and the phase difference accuracy caused by the phase shifter portion can be improved.
【0019】なお、予め、位相差と接触式の段差計によ
る段差測定値との間で相関を求めておいて、位相差を段
差測定値から換算することも可能である。なお、最適な
エッチング量の値の一例としては、特願平6−2221
90に記載されている様に、遮光膜の側壁と位相シフタ
の側壁とがおおむね一致し、隣接する開口部で交互に基
板堀込み量を変化させた位相シフトマスクでは、露光波
長248nm、石英基板の屈折率を1.50としたと
き、位相シフタ部でほぼ488nm、非シフタ部で24
8nmとすることが望ましい。この位相差に合わせて位
相シフトマスクを作成すれば、露光光学像の焦点深度を
大きくすることができる。また、位相シフタの側壁が遮
光膜の側壁の内側に隠される形状を持つ位相シフトマス
クでは、上述と同様の条件で、位相シフタ部のエッチン
グ量をほぼ248nmとすることが望ましい。このタイ
プの位相シフトマスクでも、目標値通りの位相差に合わ
せて作成すれば、露光光学像の焦点深度を大きくするこ
とができる。前者(両掘り込み型)では、導波路効果に
より位相が進むので後者より所望のエッチング深さは小
さくなる。It is also possible to obtain the correlation between the phase difference and the step difference measured by the contact type step meter in advance and convert the phase difference from the step difference measured value. As an example of the optimum etching amount value, Japanese Patent Application No. 6-2221
90, the side wall of the light-shielding film and the side wall of the phase shifter are substantially aligned with each other, and the substrate engraving amount is changed alternately in the adjacent openings, the exposure wavelength is 248 nm, the quartz substrate is used. When the refractive index of 1. is set to 1.50, it is approximately 488 nm in the phase shifter part and 24 in the non-shifter part.
It is desirable to set it to 8 nm. If the phase shift mask is created according to this phase difference, the depth of focus of the exposure optical image can be increased. Further, in the phase shift mask having a shape in which the side wall of the phase shifter is hidden inside the side wall of the light-shielding film, it is desirable that the etching amount of the phase shifter portion be approximately 248 nm under the same conditions as described above. Even with this type of phase shift mask, the depth of focus of the exposure optical image can be increased if it is created in accordance with the phase difference as the target value. In the former (double-dip type), the desired etching depth is smaller than that in the latter because the phase advances due to the waveguide effect.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。
(例1)図6に本発明の実施の形態の一例を示す。図6
は、レベンソンマスクの作成工程の説明図であり、この
例では、波長248nmの光を露光光源として使用して
いる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Example 1) FIG. 6 shows an example of an embodiment of the present invention. Figure 6
[FIG. 3] is an explanatory diagram of a Levenson mask forming process, and in this example, light having a wavelength of 248 nm is used as an exposure light source.
【0021】先ず、石英基板上に遮光膜パターンを以下
の様に形成する。石英基板61上に、露光波長に対して
十分不透明な物質をスパッタなどの方法によって成膜
し、その上に、レジストなどのエッチングマスク材をス
ピンコータなどにより塗布し、電子線描画装置あるいは
レーザー描画装置などを用いてパターニングを行った
後、エッチングを行って、図6(a)に示す様な遮光膜
パターン62を形成する。First, a light shielding film pattern is formed on a quartz substrate as follows. A substance sufficiently opaque to the exposure wavelength is formed into a film on the quartz substrate 61 by a method such as sputtering, and an etching mask material such as a resist is applied onto the quartz substrate 61 by a spin coater or the like, and an electron beam drawing apparatus or a laser drawing apparatus. After patterning is performed by using, etc., etching is performed to form a light shielding film pattern 62 as shown in FIG.
【0022】この遮光膜パターンには、デバイスとして
機能するパターンに加えて、少なくとも一箇所の位相差
評価用領域を含める。図7に、位相差評価用領域の一例
を示す。この例では、作成するマスクをDRAM(ダイ
ナミックRAM)のビット線形成用の露光マスクとし、
位相差評価用領域77にはラインアンドスペース(L&
S)を基本とするパターン76を形成した。この例で作
成した位相差評価用のパターンサイズでは、マスク上の
最小パターンピッチを1.44μm(ウェハ上では0.
36μm)とした。この例では、この位相差評価用のパ
ターンをマスク基板のほぼ中央部及び周辺部の、デバイ
スパターン78が無い部分にそれぞれ5個ずつ配置し
た。In addition to the pattern functioning as a device, this light-shielding film pattern includes at least one phase difference evaluation region. FIG. 7 shows an example of the phase difference evaluation area. In this example, the mask to be created is an exposure mask for forming a bit line of DRAM (dynamic RAM),
The line and space (L &
A pattern 76 based on S) was formed. In the pattern size for phase difference evaluation created in this example, the minimum pattern pitch on the mask is 1.44 μm (0.
36 μm). In this example, five patterns for evaluating the phase difference are arranged in the central portion and the peripheral portion of the mask substrate, respectively, in the portions where the device pattern 78 is not provided.
【0023】次に、マスク基板全面にレジスト等のエッ
チングマスク材を全面塗布する。この例では、スピンコ
ータを用いてi線レジストを膜厚1μmで塗布した。次
に、レベンソンマスクの位相シフタ加工用のパターンを
形成する。これは、図6(b)に示す様に、遮光膜パタ
ーン62の光透過部の1つ置きに開口域が配置されたパ
ターン67であり、レベンソンマスクの位相シフタ部6
4のレジスト63を電子線描画あるいはレーザー描画等
の描画手法により除去して、石英基板を露出させる。こ
の例ではレーザー描画装置を用いて描画を行った。Next, an etching mask material such as a resist is applied over the entire surface of the mask substrate. In this example, an i-line resist was applied with a film thickness of 1 μm using a spin coater. Next, a pattern for processing the phase shifter of the Levenson mask is formed. As shown in FIG. 6B, this is a pattern 67 in which an opening area is arranged every other light transmitting portion of the light shielding film pattern 62, and the phase shifter portion 6 of the Levenson mask is formed.
The resist 63 of No. 4 is removed by a drawing technique such as electron beam drawing or laser drawing to expose the quartz substrate. In this example, drawing was performed using a laser drawing device.
【0024】次に、このマスク基板をエッチングして位
相シフタ64を形成する。石英基板61のエッチングに
は、ウェットエッチング、CDE(ケミカルドライエッ
チング)、RIE(反応性イオンエッチング)等の方法
を適用することができる。この例ではCF4ガスを用い
た平行平板型RIEを用いた。この例で用いた平行平板
型RIEの概略図を図8に示す。本装置は、チャンバー
85、対向電極86、87、高周波電源88、反応ガス
供給口83、及び真空ポンプ82などからなる。対向電
極の間に露光マスク89をセットして、反応ガスを流し
ながら対向電極間に高周波電圧を与え、プラズマ84を
発生させて、石英基板の表面をエッチングする。エッチ
ングの条件は、CF4の流量を10sccm、ガス圧力
を2Pa、電極に印加するRFパワーを0.28W/c
m2 とした。この条件で、石英基板のエッチング速度は
25nm/min程度であった。作成されたフォトマス
クは、図6(c)に示す様に、遮光膜側壁と位相シフタ
側壁とが概略、一致し、開口部において交互に基板堀込
み量を変化させたフォトマスクである。所望の位相差を
得るためのエッチング深さは、露光波長248nm及び
石英の屈折率を考慮すると、ほぼ240nmとなること
から、エッチング時間は9分間とした。Next, this mask substrate is etched to form a phase shifter 64. For the etching of the quartz substrate 61, methods such as wet etching, CDE (chemical dry etching), RIE (reactive ion etching) can be applied. In this example, a parallel plate type RIE using CF4 gas was used. A schematic diagram of the parallel plate type RIE used in this example is shown in FIG. This apparatus comprises a chamber 85, counter electrodes 86 and 87, a high frequency power supply 88, a reaction gas supply port 83, a vacuum pump 82 and the like. An exposure mask 89 is set between the opposing electrodes, a high frequency voltage is applied between the opposing electrodes while flowing a reaction gas, plasma 84 is generated, and the surface of the quartz substrate is etched. The etching conditions were that the flow rate of CF4 was 10 sccm, the gas pressure was 2 Pa, and the RF power applied to the electrodes was 0.28 W / c.
It was set to m 2 . Under this condition, the etching rate of the quartz substrate was about 25 nm / min. As shown in FIG. 6C, the produced photomask is a photomask in which the side wall of the light shielding film and the side wall of the phase shifter are substantially aligned with each other and the amount of substrate engraving is alternately changed in the opening. Considering the exposure wavelength of 248 nm and the refractive index of quartz, the etching depth for obtaining the desired phase difference is approximately 240 nm, so the etching time was set to 9 minutes.
【0025】次に、図6(d)に示す様に、位相差評価
用領域の中のエッチングマスク63の内の一部を選択的
に除去して、位相差を測定する。この例では、光アシス
トエッチング法を用いて位相差評価用パターン上のレジ
ストを除去した。図9に、この例で用いた光アシストエ
ッチング装置の概略図を示す。本装置は、石英窓94を
備えたチャンバー95、光源91、集光レンズ96、O
2 ガス供給口93、及び真空ポンプ92からなる。チャ
ンバー95内にマスク基板99をセットして、O2 ガス
を流しながらレジスト上の所定の範囲に光を集光照射す
ることによって、光が集光照射された範囲のレジストが
除去される。この例では、O2 ガス圧力を100tor
rとし、光源としてHg−Xeランプ(200W、波長
200nm〜450nm)を用い、これを直径200μ
m程度に集光した。この時のレジストのエッチレート
は、ほぼ20nm/min程度であった。レジストコー
ト時のレジストの厚さは1μmであったが、位相シフタ
エッチングの際、レジストも一部、削られているため、
レジストの厚さは600nm程度であった。そのため、
レジストを完全に除去するために必要なエッチング時間
(レーザー光照射時間)は30分であった。Next, as shown in FIG. 6D, a part of the etching mask 63 in the phase difference evaluation region is selectively removed to measure the phase difference. In this example, the resist on the phase difference evaluation pattern was removed by using the photo-assisted etching method. FIG. 9 shows a schematic view of the photo-assisted etching apparatus used in this example. This apparatus includes a chamber 95 having a quartz window 94, a light source 91, a condenser lens 96, an O
It is composed of two gas supply ports 93 and a vacuum pump 92. By setting the mask substrate 99 in the chamber 95 and focusing and irradiating light on a predetermined area on the resist while flowing O 2 gas, the resist in the area to which the light is focused and irradiated is removed. In this example, the O 2 gas pressure is 100 torr.
r, a Hg-Xe lamp (200 W, wavelength 200 nm to 450 nm) was used as a light source, and this was 200 μm in diameter.
It was focused to about m. The etching rate of the resist at this time was about 20 nm / min. The thickness of the resist at the time of resist coating was 1 μm, but at the time of phase shifter etching, the resist was also partially removed,
The resist thickness was about 600 nm. for that reason,
The etching time (laser light irradiation time) required to completely remove the resist was 30 minutes.
【0026】次に、エッチングマスクが除去された部分
の位相差評価用パターンを用いて、位相シフタ64の位
相差を測定する。この例では、位相差測定には光学的位
相差測定器を用いた。図10に、この例で用いた光学的
位相差測定装置の概略図を示す。本装置では、エキシマ
レーザ光源101を用いて発生させた光を、プリズム1
02で2つの光束に分離し、それらをフォトマスク10
3の位相シフタ部104及び非シフタ部105に入射さ
せる。位相変調プリズム106を機械的に走査させなが
ら、フォトマスク103を透過した2つの光束を干渉さ
せると、2つの光束の位相変化に対応して光増幅装置1
07で観測される干渉強度が変化する。この干渉強度の
変化と位相変調プリズム106の位相変調度の相関か
ら、フォトマスク103の位相シフタ部104と非シフ
タ部105との間の位相差が求められる。この例では使
用するエキシマレーザー光源の波長を248nmとし
た。Next, the phase difference of the phase shifter 64 is measured using the phase difference evaluation pattern of the portion where the etching mask is removed. In this example, an optical phase difference measuring device was used for the phase difference measurement. FIG. 10 shows a schematic view of the optical phase difference measuring device used in this example. In this apparatus, the light generated by using the excimer laser light source 101 is converted into the prism 1
The light beam is separated into two light fluxes by 02 and these are separated by the photomask 10
The phase shifter unit 104 and the non-shifter unit 105 of No. 3 are made incident. When the two light fluxes transmitted through the photomask 103 are interfered with each other while mechanically scanning the phase modulation prism 106, the optical amplifier 1 responds to the phase change of the two light fluxes.
The interference intensity observed at 07 changes. The phase difference between the phase shifter portion 104 and the non-shifter portion 105 of the photomask 103 is obtained from the correlation between the change in the interference intensity and the phase modulation degree of the phase modulation prism 106. In this example, the wavelength of the excimer laser light source used was 248 nm.
【0027】本装置で図6(d)のフォトマスクの位相
差を求めたところ、所望位相差との誤差が5°であっ
た。これを石英基板の段差に換算すると、段差の目標値
からの誤差は7nmとなる。そこで、このフォトマスク
に対して、更に、追加の位相シフタ加工を施した。石英
基板のエッチングに使用した装置は、前回と同様、図8
に示した平行平板型RIEであり、エッチング条件も前
回と同様に、CF4の流量を10sccm、ガス圧力を
2Pa、電極に印加するRFパワーを0.28W/cm
2 とした。前回のエッチレートは25nm/minであ
ったので、今回のエッチング時間は15秒とした。When the phase difference of the photomask of FIG. 6 (d) was obtained by this apparatus, the error from the desired phase difference was 5 °. Converting this to a step of the quartz substrate, the error from the target value of the step is 7 nm. Therefore, an additional phase shifter process was further applied to this photomask. The equipment used for etching the quartz substrate is the same as in the previous time.
The parallel plate type RIE shown in Fig. 4, the etching conditions are the same as the previous time, the flow rate of CF4 is 10 sccm, the gas pressure is 2 Pa, and the RF power applied to the electrodes is 0.28 W / cm.
2 Since the previous etching rate was 25 nm / min, this etching time was set to 15 seconds.
【0028】次に、このフォトマスクの位相差を再び測
定する。先ず、フォトマスク上の位相差評価用領域の
内、未だレジストが除去されていないパターン部分の一
部のレジストを選択除去する。この例では、図6(e)
に示す様に、前回の位相差測定に用いたパターンの隣の
部分のレジストを除去した。レジストの除去には前回と
同様に、図9に示した光アシストエッチング装置を用い
た。レーザー光照射時間は前回と同じく30分とし、位
相差測定には前回と同様に、図10に示した位相差測定
装置を使用した。その結果、所望位相差との誤差1°を
得た。位相差の目標値に対する誤差が許容範囲内に収ま
ったため、位相シフタエッチングの工程を終了した。Next, the phase difference of this photomask is measured again. First, a part of the resist of the pattern portion where the resist has not been removed yet is selectively removed from the phase difference evaluation region on the photomask. In this example, FIG.
As shown in, the resist on the part adjacent to the pattern used for the previous phase difference measurement was removed. As in the previous case, the photo-assisted etching apparatus shown in FIG. 9 was used to remove the resist. The laser light irradiation time was set to 30 minutes as in the previous time, and the phase difference measuring device shown in FIG. 10 was used for the phase difference measurement, as in the previous time. As a result, an error of 1 ° from the desired phase difference was obtained. Since the error of the phase difference with respect to the target value was within the allowable range, the phase shifter etching process was completed.
【0029】次に、エッチングマスクを除去する。この
例では、SH処理によって硫酸と過酸化水素の混合溶液
によりレジストを酸化して除去した。さらに、この例で
は、フォトマスクの全開口領域をほぼ露光波長1波長分
だけエッチングした。この時の目標エッチング量は、2
48nmであった。このエッチングには、位相シフタエ
ッチングと同様に、図8に示された平行平板型RIEを
使用した。エッチングガスとしてCF4を用い、反応室
ガス圧力を2Pa、電極に印加するRFパワーを0.2
8W/cm2 、エッチング時間を9分30秒とした。こ
れにより、図14に示される様な、隣接する開口部で堀
込量を交互に変化させた両堀込型レベンソンマスクが完
成した。なお、図14において、141は石英基板、1
44は位相シフタ部(位相差π部)、145は非シフタ
部(位相差0部)を表す。Next, the etching mask is removed. In this example, the resist was oxidized and removed by a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide by SH treatment. Further, in this example, the entire opening area of the photomask is etched by about one exposure wavelength. The target etching amount at this time is 2
It was 48 nm. Similar to the phase shifter etching, the parallel plate type RIE shown in FIG. 8 was used for this etching. CF4 was used as an etching gas, the reaction chamber gas pressure was 2 Pa, and the RF power applied to the electrodes was 0.2.
The etching time was 8 W / cm 2 , and the etching time was 9 minutes and 30 seconds. As a result, a double engraved Levenson mask in which the engraving amount was alternately changed in the adjacent openings as shown in FIG. 14 was completed. In FIG. 14, 141 is a quartz substrate and 1 is a quartz substrate.
Reference numeral 44 represents a phase shifter portion (phase difference π portion), and 145 represents a non-shifter portion (phase difference 0 portion).
【0030】この例で得られた位相誤差1°のフォトマ
スクを用いて、NA=0.5、σ=0.3、波長248
nmの露光装置で投影露光したところ、0.18μmL
&Sパターンの焦点深度として1.5μmが得られた。
なお、従来のエッチングレート及びエッチング時間に基
く位相差コントロールによってフォトマスクを作成する
場合には、位相制御の精度が低く、上記の様な焦点深度
の大きなフォトマスクを作成するのは困難であった。Using the photomask having a phase error of 1 ° obtained in this example, NA = 0.5, σ = 0.3, wavelength 248.
When projected and exposed with an exposure device of 0.1 nm, 0.18 μmL
The depth of focus of the & S pattern was 1.5 μm.
When a photomask is prepared by conventional phase difference control based on etching rate and etching time, the accuracy of phase control is low, and it is difficult to prepare a photomask with a large depth of focus as described above. .
【0031】次に、本発明によるフォトマスクの作成方
法を実デバイスパターンに適用するため、1G−DRA
Mのメモリセル部配線層マスクを作成した。位相差評価
用領域には最小線幅0.15μmのL&Sを用いた。こ
のフォトマスクに、本発明の方法で位相シフタを形成し
たところ、位相誤差2°のフォトマスクが得られた。こ
のフォトマスクを上述の露光装置で投影露光した結果、
配線パターンを寸法精度良く解像することができ、デバ
イスの電気的特性を向上することができた。
(例2)次に、本発明の実施の形態の第二の例について
説明する。Next, in order to apply the photomask forming method according to the present invention to an actual device pattern, 1G-DRA
A memory cell portion wiring layer mask of M was prepared. L & S having a minimum line width of 0.15 μm was used for the phase difference evaluation region. When a phase shifter was formed on this photomask by the method of the present invention, a photomask having a phase error of 2 ° was obtained. As a result of projection exposure of this photomask with the above-mentioned exposure apparatus,
The wiring pattern could be resolved with high dimensional accuracy, and the electrical characteristics of the device could be improved. (Example 2) Next, a second example of the embodiment of the present invention will be described.
【0032】先ず、石英基板上に遮光膜パターンを以下
の様に形成する。石英基板上に、露光波長に対して十分
不透明な物質をスパッタなどの方法によって成膜し、そ
の上に、レジストなどのエッチングマスク材をスピンコ
ータなどにより塗布し、電子線描画装置あるいはレーザ
ー描画装置などを用いてパターニングを行った後、エッ
チングを行う(図6(a))。First, a light shielding film pattern is formed on a quartz substrate as follows. A material that is sufficiently opaque to the exposure wavelength is formed on a quartz substrate by a method such as sputtering, and an etching mask material such as a resist is applied on the quartz substrate by a spin coater, etc. After performing patterning by using, etching is performed (FIG. 6A).
【0033】この遮光膜パターンには、デバイスとして
機能するパターンに加えて、少なくとも一箇所の位相差
評価用領域を含める。この例では、作成するマスクをD
RAM(ダイナミックRAM)の素子分離領域形成用露
光マスクとし、位相差評価用領域にはライン&スペース
(L&S)を基本とするパターンを形成した。この例で
作成した位相差評価用領域のパターンサイズはマスク上
の最小パターンピッチ1.44μm(ウエハ上では0.
36μm)とした。この例では、この位相差評価用パタ
ーンをマスク基板ほぼ中央部及び周辺部の、デバイスパ
ターンが無い部分(光透過部)にそれぞれ5個ずつ配置
した(図7)。In addition to the pattern functioning as a device, this light-shielding film pattern includes at least one phase difference evaluation region. In this example, the mask to be created is D
An exposure mask for forming an element isolation region of a RAM (dynamic RAM) was used, and a pattern based on line & space (L & S) was formed in the phase difference evaluation region. The pattern size of the phase difference evaluation region created in this example has a minimum pattern pitch of 1.44 μm on the mask (0.
36 μm). In this example, five phase difference evaluation patterns are arranged in the central portion and the peripheral portion of the mask substrate, respectively, in a portion where there is no device pattern (light transmitting portion) (FIG. 7).
【0034】次に、マスク基板全面にレジスト等のエッ
チングマスク材を全面塗布する。この例では、スピンコ
ータを用いてi線レジストを膜厚1μmで塗布した。次
に、このマスク基板にレベンソンマスクの位相シフタ加
工用の開口域を形成する。これは、遮光膜パターンの光
透過部の1つ置きに開口域が配置されたパターンであ
り、レベンソンマスクの位相シフタ部のレジストを、電
子線描画、レーザー描画等の描画手法により除去して、
石英基板を露出させる。この例では、レーザー描画装置
を用いて描画を行った(図6(b))。Next, an etching mask material such as a resist is applied over the entire surface of the mask substrate. In this example, an i-line resist was applied with a film thickness of 1 μm using a spin coater. Next, an opening region for processing the phase shifter of the Levenson mask is formed on this mask substrate. This is a pattern in which openings are arranged every other light-transmitting portion of the light-shielding film pattern, and the resist of the phase shifter portion of the Levenson mask is removed by a drawing method such as electron beam drawing or laser drawing,
Expose the quartz substrate. In this example, drawing was performed using a laser drawing device (FIG. 6B).
【0035】次に、このマスク基板をエッチングして、
位相シフタを形成する。石英基板のエッチングには、ウ
ェットエッチング、CDE(ケミカルドライエッチン
グ)、RIE(反応性イオンエッチング)等の方法を適
用することができる。この例では、第一の例と同様に図
8に示したCF4ガスを用いた平行平板型RIEを用い
た。エッチングの条件は、CF4の流量を10scc
m、ガス圧力を2Pa、電極に印加するRFパワーを
0.28W/cm2とした。この条件で石英基板のエッ
チレートは25nm/min程度であった。作成された
フォトマスクは、位相シフタ側壁が遮光膜側壁の内側に
隠される形状を持つ位相シフトマスクで、目標位相差と
して180°を得るためのエッチング深さは、露光波長
248nm及び石英の屈折率を考慮すると248nmと
なることから、エッチング時間は9分間とした。Next, this mask substrate is etched to
Form a phase shifter. For etching the quartz substrate, methods such as wet etching, CDE (chemical dry etching) and RIE (reactive ion etching) can be applied. In this example, as in the first example, the parallel plate type RIE using CF4 gas shown in FIG. 8 was used. The etching condition is that the flow rate of CF4 is 10 scc.
m, gas pressure was 2 Pa, and RF power applied to the electrode was 0.28 W / cm 2. Under this condition, the etching rate of the quartz substrate was about 25 nm / min. The created photomask is a phase shift mask having a shape in which the side wall of the phase shifter is hidden inside the side wall of the light shielding film, and the etching depth for obtaining a target phase difference of 180 ° is an exposure wavelength of 248 nm and a refractive index of quartz. Considering the above, the etching time is set to 9 minutes because it becomes 248 nm.
【0036】以上の工程までは、デバイスパターン、形
成された位相シフトマスクの形状、及び、目標位相差を
除いては、第一の例と同様である。次に、図15に示す
部分的レジスト剥離兼位相差測定装置を使用して、位相
差評価用領域の内の1つのエッチングマスク(レジス
ト)を除去し、位相差を測定した。The above steps are the same as those in the first example except for the device pattern, the shape of the formed phase shift mask, and the target phase difference. Next, using the partial resist stripping / retardation measuring device shown in FIG. 15, one etching mask (resist) in the retardation evaluation region was removed, and the retardation was measured.
【0037】図15は、この例で使用した部分的レジス
ト剥離兼位相差測定装置の概念図である。試料チャンバ
には、O2 ガスの供給口163及び真空ポンプ162が
接続され、試料チャンバの上面に配置された石英ガラス
製の窓の外側にはアシストエッチング用光源161が配
置され、試料チャンバの側面に配置された2枚の石英ガ
ラス製の窓の外側には、それぞれ、位相差測定用光源1
58及び光増幅装置159が配置されている。また、位
相差測定用光源158の前面には位相変調プリズム15
7が、光増幅装置159の前面には位相変調プリズム1
56が、それぞれ配置されている。チャンバの内部に
は、フォトマスク153を保持するマスクステージ15
2、位相差測定用光源158からの光を裏面側からフォ
トマスク153に照射する切替えミラー151b、フォ
トマスク153を透過した光を光増幅装置159へ入射
させる切替えミラー151aが配置されている。更に、
この装置は、切替えミラー151a及び151bを移動
することによって、アシストエッチング用光源161か
らの光を表面側からフォトマスク153に照射させる様
に切替えることが可能である。FIG. 15 is a conceptual diagram of the partial resist peeling / phase difference measuring device used in this example. An O 2 gas supply port 163 and a vacuum pump 162 are connected to the sample chamber, an assist etching light source 161 is arranged outside a quartz glass window arranged on the upper surface of the sample chamber, and a side surface of the sample chamber is provided. The light sources for phase difference measurement 1 are respectively provided on the outer sides of the two quartz glass windows arranged in
58 and an optical amplifier 159 are arranged. Further, the phase modulation prism 15 is provided on the front surface of the phase difference measuring light source 158.
7 is a phase modulation prism 1 on the front surface of the optical amplifier 159.
56 are arranged respectively. A mask stage 15 holding a photomask 153 is provided inside the chamber.
2. A switching mirror 151b that irradiates the photomask 153 with light from the phase difference measurement light source 158 from the back surface side, and a switching mirror 151a that allows light transmitted through the photomask 153 to enter the optical amplification device 159 are arranged. Furthermore,
By moving the switching mirrors 151a and 151b, this apparatus can be switched so that the photomask 153 is irradiated with light from the light source 161 for assist etching from the front surface side.
【0038】次に、この装置の使用法を説明する。先
ず、この部分的レジスト剥離兼位相差測定装置にフォト
マスク153をセットする。切替えミラー151a及び
151bをアシストエッチング用光源161の光軸の外
に移動した後、マスクステージ152を微動して、露光
マスク153の位相差評価用領域に、表面側からアシス
トエッチング用光源161が照射される様にアライメン
トする。次に、チャンバ内にエッチングガスであるO2
ガスを流す。この例では、O2 ガスの圧力を100to
rrとした。この状態で、アシストエッチング用光源1
61を露光マスク153上に集光照射する。この例で
は、光源にはHg−Xeランプ(200W、波長200
nm〜450nm)を用い、この光をマスク上で直径2
00μm程度に集光した。このときのレジストエッチレ
ートは20nm/minであり、30分の光照射時間で
パターン部のレジストが除去された。Next, the usage of this device will be described. First, the photomask 153 is set in the partial resist peeling / phase difference measuring device. After moving the switching mirrors 151a and 151b out of the optical axis of the assist etching light source 161, the mask stage 152 is finely moved to irradiate the phase difference evaluation region of the exposure mask 153 with the assist etching light source 161 from the surface side. Align as you would. Next, O 2 which is an etching gas is introduced into the chamber.
Let the gas flow. In this example, the pressure of O 2 gas is 100 to
rr. In this state, the assist etching light source 1
61 is focused and irradiated on the exposure mask 153. In this example, the light source is a Hg-Xe lamp (200 W, wavelength 200
nm-450 nm) and this light is
The light was focused to about 00 μm. At this time, the resist etching rate was 20 nm / min, and the resist in the pattern portion was removed by the light irradiation time of 30 minutes.
【0039】次に、ガス供給と集光照射光を停止して、
切替えミラー151a及び151bをアシストエッチン
グ用光源161の光軸を遮断する位置に移動して、切替
えミラー151a及び151bによって位相差測定系を
構成する。即ち、位相差測定用光源158からの光が、
位相変調プリズム157を介して、切替えミラー151
bに入射し、切替えミラー151bによって反射された
光が、フォトマスク153を通って、切替えミラー15
1aに入射し、切替えミラー151aによって反射され
た光が、位相変調プリズム156を介して、光増幅装置
159に入射する様にする。Next, the gas supply and the focused irradiation light are stopped,
The switching mirrors 151a and 151b are moved to a position where the optical axis of the light source 161 for assist etching is blocked, and the switching mirrors 151a and 151b constitute a phase difference measuring system. That is, the light from the phase difference measurement light source 158 is
Switching mirror 151 via phase modulation prism 157
Light incident on the switching mirror 151b and reflected by the switching mirror 151b passes through the photomask 153,
The light that is incident on the laser light 1a and reflected by the switching mirror 151a is incident on the optical amplification device 159 via the phase modulation prism 156.
【0040】次に、マスクステージ152を微動して、
位相差検査光学系にマスク上の位相シフタ部154と非
シフタ部155をアライメントする。本装置では、位相
差測定光源158より発射された光を位相変調プリズム
157で2つの光束に分離し、それをフォトマスク15
3の位相シフタ部154、及び非シフタ部155に入射
させる。位相変調プリズム157を機械的に走査させな
がら、フォトマスク153を透過した2つの光束を干渉
させると、2つの2光束の位相変化に対して、光増幅装
置159で観測される干渉強度が変化する。この干渉強
度の変化と位相変調プリズム157の位相変調度の相関
からフォトマスク153の位相シフタ部154、非シフ
タ部155の位相差が求められる。この例では、位相差
測定光源158をエキシマレーザー光源とし、波長を2
48nmとした。Next, the mask stage 152 is finely moved to
The phase shifter portion 154 and the non-shifter portion 155 on the mask are aligned with the phase difference inspection optical system. In this device, the light emitted from the phase difference measuring light source 158 is separated into two light fluxes by the phase modulation prism 157, and the two light fluxes are separated.
The third phase shifter unit 154 and the non-shifter unit 155 are made to enter. When the two light fluxes transmitted through the photomask 153 are interfered with each other while mechanically scanning the phase modulation prism 157, the interference intensity observed by the optical amplifier 159 changes with respect to the phase change of the two two light fluxes. . The phase difference between the phase shifter portion 154 and the non-shifter portion 155 of the photomask 153 is obtained from the correlation between the change in the interference intensity and the phase modulation degree of the phase modulation prism 157. In this example, the phase difference measuring light source 158 is an excimer laser light source, and the wavelength is 2
It was set to 48 nm.
【0041】測定の結果、位相シフタの位相差が179
°で、目標値(180°)との誤差が非常に小さい、高
精度なフォトマスクを得た。この例では1回のエッチン
グで位相差が誤差の許容値内に収まったので、位相シフ
タエッチングを終了した。As a result of the measurement, the phase difference of the phase shifter is 179.
A highly accurate photomask with a very small error from the target value (180 °) was obtained. In this example, the phase difference was within the allowable value of the error in one etching, so the phase shifter etching was completed.
【0042】その後、レジストをSH処理により酸化し
て除去し、フォトマスクを完成した。なお、SH処理の
代りにO2 プラズマによる酸化を用いたO2 アッシャー
によってレジストを除去しても良い。Then, the resist was oxidized and removed by SH treatment to complete a photomask. The resist may be removed by an O 2 asher using oxidation by O 2 plasma instead of the SH treatment.
【0043】更に、この例では、マスク全体を希弗酸溶
液でウェットエッチングを施した。濃度10%の溶液で
2分間処理を行った結果、Cr遮光膜をエッチングする
ことなく、石英基板のみがほぼ20nmエッチングされ
た。この結果、位相シフタ側壁が遮光膜側壁内側に隠れ
たタイプのレベンソンマスクが完成した。Further, in this example, the entire mask was wet-etched with a dilute hydrofluoric acid solution. As a result of performing the treatment for 2 minutes with a solution having a concentration of 10%, only the quartz substrate was etched by about 20 nm without etching the Cr light shielding film. As a result, a Levenson mask was completed in which the side wall of the phase shifter was hidden inside the side wall of the light shielding film.
【0044】この例で得られた位相差179°のフォト
マスクを用いて、NA=0.6、σ=0.3、波長24
8nmの露光装置で投影露光したところ、0.15μm
L&Sパターンで焦点深度として0.9μmを得た。な
お、従来のエッチレートとエッチング時間に基く位相差
コントロールにより作成されるフォトマスクでは、位相
制御の精度が低く、焦点深度の大きなフォトマスクを作
成するのは困難であった。Using the photomask having a phase difference of 179 ° obtained in this example, NA = 0.6, σ = 0.3, wavelength 24
Projection exposure with an exposure device of 8 nm gave 0.15 μm
A depth of focus of 0.9 μm was obtained in the L & S pattern. Incidentally, in the conventional photomask produced by the phase difference control based on the etching rate and the etching time, the precision of the phase control is low, and it is difficult to produce a photomask having a large depth of focus.
【0045】次に、この例のフォトマスクの作成方法を
実デバイスパターンに適用するために1G−DRAMの
メモリセル部配線層マスクを作成した。位相差評価用領
域には最小線幅0.15μmのL&Sを用いた。この例
の方法でフォトマスクに対して位相シフタを形成したと
ころ、位相差179°のフォトマスクを得た。このフォ
トマスクを図1に示した露光装置で投影露光した結果、
配線パターンを寸法精度良く解像することができ、デバ
イスの電気的特性を向上することができた。
(本発明の他の適用例について)本発明による効果は以
上に述べた例に限定されるものではない。例えば、位相
差評価用領域の形状及びフォトマスク上への配置方法な
どは、図7に示した例に限定されるものではない。ま
た、作成するマスクは、第一の例(図6、図14)ある
いは第二の例に示した様なタイプのレベンソンマスクに
限定されない、例えば、図13に示す様なシフタエッジ
マスク(ここで、131は石英基板、137はシフタパ
ターン、134は位相シフタを表す)など、基板自体を
エッチングして位相を変化させるフォトマスクの全てに
対して適用できる。Next, in order to apply the photomask forming method of this example to an actual device pattern, a memory cell portion wiring layer mask of 1G-DRAM was formed. L & S having a minimum line width of 0.15 μm was used for the phase difference evaluation region. When a phase shifter was formed on the photomask by the method of this example, a photomask having a phase difference of 179 ° was obtained. As a result of projection exposure of this photomask with the exposure apparatus shown in FIG.
The wiring pattern could be resolved with high dimensional accuracy, and the electrical characteristics of the device could be improved. (Regarding Other Application Examples of the Present Invention) The effects of the present invention are not limited to the examples described above. For example, the shape of the phase difference evaluation region and the method of arranging it on the photomask are not limited to the example shown in FIG. 7. Further, the mask to be created is not limited to the Levenson mask of the type as shown in the first example (FIGS. 6 and 14) or the second example. For example, a shifter edge mask as shown in FIG. 13 (here, , 131 is a quartz substrate, 137 is a shifter pattern, and 134 is a phase shifter), and the like can be applied to all photomasks that change the phase by etching the substrate itself.
【0046】位相シフタをエッチングするためのエッチ
ング装置に付いても、以上の例で用いた平行平板型RI
E装置(図8)に限定されるものではなく、マグネトロ
ンRIE装置、ECR−RIE装置など他のエッチング
装置も使用できる。Even if the etching apparatus for etching the phase shifter is attached, the parallel plate type RI used in the above example is used.
The etching apparatus is not limited to the E apparatus (FIG. 8), and other etching apparatuses such as a magnetron RIE apparatus and an ECR-RIE apparatus can be used.
【0047】位相差評価用パターン部のエッチングマス
ク選択除去に用いる装置に付いても、以上の例で用いた
光アシストエッチング装置(図9)に限定されるもので
はなく、図11に示される高出力パルスレーザーを用い
たレーザーアブレーション法(ここで、115はチャン
バ、111は光源、116は集光レンズ、114は石英
窓、119は防着板、113はフォトマスクを表す)、
あるいは、図12に示されるIBAE法(イオンビーム
アシストエッチング、ここで、125はチャンバ、12
9はFIB(収束イオンビーム)、124はプラズマ、
123はフォトマスクを表す)なども使用できる。The apparatus used for selective removal of the etching mask of the phase difference evaluation pattern portion is not limited to the photo-assisted etching apparatus (FIG. 9) used in the above example, and the height shown in FIG. A laser ablation method using an output pulse laser (here, 115 is a chamber, 111 is a light source, 116 is a condenser lens, 114 is a quartz window, 119 is a protective plate, and 113 is a photomask),
Alternatively, the IBAE method (ion beam assisted etching, where 125 is a chamber, 12
9 is FIB (focused ion beam), 124 is plasma,
123 represents a photomask) or the like can also be used.
【0048】位相シフタのエッチングと位相差の測定の
回数に付いては、以上の例では2回及び1回であった
が、位相シフタの位相差が目標の解像力及び焦点深度を
得るために必要な位相誤差許容範囲に収まれば、これよ
り多くても少なくても良い。The number of times the phase shifter is etched and the phase difference is measured is two and one in the above example, but the phase difference of the phase shifter is necessary to obtain the target resolving power and the depth of focus. If it is within the allowable range of phase error, it may be larger or smaller than this.
【0049】位相シフタの位相差測定方法に付いても、
上記の例で示した2つの光束を干渉させて強度変化を観
察する方法(図10、15)の他に、図16に示す様な
装置を用いてフォトマスクの像を焦点位置を変動させな
がら観察し、光強度差を観察する方法(ここで、201
はCCDカメラ、202は対物レンズ、203はフォト
マスク、204はコンデンサレンズ、205は光増幅装
置を表す)などでも同様の目的が達成できる。Regarding the method of measuring the phase difference of the phase shifter,
In addition to the method of observing the intensity change by interfering the two light fluxes shown in the above example (FIGS. 10 and 15), an apparatus as shown in FIG. 16 is used to change the focal position of the image of the photomask. A method of observing and observing the difference in light intensity (here, 201
Is a CCD camera, 202 is an objective lens, 203 is a photomask, 204 is a condenser lens, and 205 is an optical amplification device).
【0050】[0050]
【発明の効果】本発明の位相シフト型のフォトマスクの
作成方法によれば、基板をエッチングする工程の途中に
おいて、形成された位相シフタの位相差を精密に測定し
て、エッチングの条件を微調整することができるので、
高い寸法精度の位相シフトマスクを容易に且つ再現性良
く作成することが可能となった。この結果、露光光学像
の焦点深度を大幅に向上させる効果が達成された。According to the method for producing a phase shift type photomask of the present invention, the phase difference of the formed phase shifter is precisely measured during the step of etching the substrate, and the etching conditions are finely adjusted. Can be adjusted,
A phase shift mask with high dimensional accuracy can be easily and reproducibly created. As a result, the effect of significantly improving the depth of focus of the exposure optical image was achieved.
【図1】投影露光装置の構造を示す図。FIG. 1 is a diagram showing the structure of a projection exposure apparatus.
【図2】基板掘込み型レベンソンマスクの形状を説明す
る図。FIG. 2 is a diagram for explaining the shape of a substrate digging type Levenson mask.
【図3】従来のレベンソンマスクの作成工程を説明する
図。FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional Levenson mask manufacturing process.
【図4】シフタエッジマスクの作成工程を説明する図。FIG. 4 is a diagram illustrating a step of creating a shifter edge mask.
【図5】レベンソンマスクの位相差の誤差と光強度差と
の関係を説明する図。FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a phase difference error of a Levenson mask and a light intensity difference.
【図6】本発明によるレベンソンマスクの作成工程を説
明する図、(a)〜(f)は位相シフタの量を調整する
工程の順序を表す。6A to 6F are views for explaining a Levenson mask manufacturing process according to the present invention, and FIGS. 6A to 6F show the order of processes for adjusting the amount of the phase shifter.
【図7】位相差評価用領域の一例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing an example of a phase difference evaluation area.
【図8】平行平板型RIEの構造を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a structure of a parallel plate type RIE.
【図9】光アシストエッチング装置の構造を示す図。FIG. 9 is a diagram showing the structure of an optically assisted etching apparatus.
【図10】光学的位相差測定装置の一例を示す図。FIG. 10 is a diagram showing an example of an optical phase difference measuring device.
【図11】レーザーアブレーション装置の構造を示す
図。FIG. 11 is a view showing the structure of a laser ablation device.
【図12】IBAEの構造を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a structure of IBAE.
【図13】本発明によるシフタエッジマスクの作成工程
を説明する図。FIG. 13 is a diagram illustrating a step of forming a shifter edge mask according to the present invention.
【図14】本発明による両堀込型レベンソンマスクの作
成工程を説明する図。FIG. 14 is a diagram illustrating a process of making a double-ditch Levenson mask according to the present invention.
【図15】本発明による部分的レジスト剥離兼位相差測
定装置の概略図。FIG. 15 is a schematic view of a partial resist peeling and phase difference measuring device according to the present invention.
【図16】光学的位相差測定装置の別の例の概略図。FIG. 16 is a schematic view of another example of the optical phase difference measuring device.
11、91、101、111・・・光源、
12・・・フライアイレンズ、
13・・・コンデンサレンズ、
14、89、99、103、113、123・・・フォ
トマスク、
15・・・投影レンズ、
16・・・半導体ウェハ、
21、31、41、61、71、131、141・・・
石英基板、
22、32、62、72・・・遮光膜、
24、34、44、64、134・・・位相シフタ、
33、43、63、73・・・レジスト(エッチングマ
スク)、
36・・・光透過部、
37、47・・・反応性イオン、
54、104、144、154・・・位相シフタ部、
55、105、145、155・・・非シフタ部、
67、137・・・シフタパターン、
76・・・位相差評価用パターン、
77・・・位相差評価用領域、
78・・・デバイスパターン、
82、92・・・真空ポンプ、
83・・・反応ガス供給口、
84、124・・・プラズマ、
85、95、115、125・・・チャンバ、
86、87・・・対向電極
88・・・高周波電源、
93、163・・・O2 ガス供給口、
94、114・・・石英窓、
96、116・・・集光レンズ、
102・・・プリズム、
106・・・位相変調プリズム、
107・・・光増幅装置、
119・・・防着板、
129・・・FIB、
151a、151b・・・切替えミラー、
152・・・マスクステージ、
153、203・・・フォトマスク、
156、157・・・位相変調プリズム、
158・・・位相差測定用光源、
159・・・光増幅装置、
161・・・アシストエッチング光源、
162・・・真空ポンプ、
163・・・O2 ガス供給口、
201・・・CCDカメラ、
202・・・対物レンズ、
204・・・コンデンサレンズ、
205・・・光源。11, 91, 101, 111 ... Light source, 12 ... Fly-eye lens, 13 ... Condenser lens, 14, 89, 99, 103, 113, 123 ... Photomask, 15 ... Projection lens , 16 ... Semiconductor wafer, 21, 31, 41, 61, 71, 131, 141, ...
Quartz substrate, 22, 32, 62, 72 ... Shading film, 24, 34, 44, 64, 134 ... Phase shifter, 33, 43, 63, 73 ... Resist (etching mask), 36 ... -Light transmitting part, 37, 47 ... Reactive ion, 54, 104, 144, 154 ... Phase shifter part, 55, 105, 145, 155 ... Non-shifter part, 67, 137 ... Shifter Pattern, 76 ... Retardation evaluation pattern, 77 ... Retardation evaluation region, 78 ... Device pattern, 82, 92 ... Vacuum pump, 83 ... Reactive gas supply port, 84, 124 ... Plasma, 85, 95, 115, 125 ... Chamber, 86, 87 ... Counter electrode 88 ... High frequency power supply, 93, 163 ... O 2 gas supply port, 94, 114 ... Quartz window, 96, 16 ... Condensing lens, 102 ... Prism, 106 ... Phase modulation prism, 107 ... Optical amplifying device, 119 ... Adhesion prevention plate, 129 ... FIB, 151a, 151b ... Switching mirror, 152 ... Mask stage, 153, 203 ... Photomask, 156, 157 ... Phase modulation prism, 158 ... Phase difference measuring light source, 159 ... Optical amplification device, 161 ... assist etching source, 162 ... vacuum pump, 163 ... O 2 gas supply port, 201 ... CCD camera, 202 ... objective lens, 204 ... condenser lens, 205 ... light source.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−200149(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 1/00 - 1/16 H01L 21/027 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-3-200149 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G03F 1/00-1/16 H01L 21 / 027
Claims (2)
ることによって、露光の際に透過光に対して所定の位相
差を生じさせるフォトマスクの製造方法において、 透光性基板上に、素子の回路としては使用されないパタ
ーンを配置した位相差評価用領域を設け、この位相差評
価用領域に配置されるパターンのデザインルールを、素
子の回路として使用される領域のパターンのデザインル
ールと同等にし、 透光性基板の表面をエッチングする工程の途中で、前記
位相差評価用領域のエッチングマスクの一部を選択的に
除去して、透過光に対する位相差を測定することによ
り、位相差の目標値に対する誤差を評価する工程を少な
くとも1回有すること、 を特徴するフォトマスクの作成方法。1. A method of manufacturing a photomask, wherein a predetermined phase difference is generated with respect to transmitted light at the time of exposure by controlling a digging depth of the surface of the transparent substrate. in, provided with a phase difference evaluation region arranged a pattern not used as a circuit element, the design rule for the pattern that is disposed on the phase difference evaluation area, design Le pattern region used as a circuit element
In the middle of the step of etching the surface of the translucent substrate, the etching mask in the area for evaluating the phase difference is selectively removed to measure the phase difference with respect to the transmitted light. And a step of evaluating an error of the phase difference with respect to a target value at least once.
用いてレジストにパターンを露光して転写する工程と、 露光されたレジストを現像して、ポジまたはネガのパタ
ーンを基板の表面に形成する工程と、 前記パターンが表面に形成された基板をエッチングする
工程と、 を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。2. A step of applying a resist on a substrate, a step of exposing and transferring a pattern to the resist using the photomask prepared by the method of claim 1, and a step of developing the exposed resist. And a step of forming a positive or negative pattern on the surface of the substrate, and a step of etching the substrate having the pattern formed on the surface.
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