JP2006064968A - Phase shift mask and exposure method using the same - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phase shift mask for achieving a large depth of focus when a transparent insulating substrate is exposed to transfer a fine line-and-space pattern. <P>SOLUTION: The purpose of the phase shift mask is to transfer a line-and-space pattern by an actual size projection exposure using a mask pattern having a phase shifter 11 which inverts the phase of light but without using a light shielding film. When the line-and-space pattern has 0.5 μm to 0.8 μm line width L and 2L pitch, the mask pattern consists of linear phase shifters 11 arranged in parallel to each other with 0.5L to 0.75L width W and 2L pitch P. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

Translated fromJapanese

本発明は、位相シフトマスク及びそれを用いた露光方法に関する。  The present invention relates to a phase shift mask and an exposure method using the same.

ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の性能を上げるために、ＴＦＴを微細化することが検討されている。ＴＦＴを微細化し、製造するには、そこで使用される露光装置の解像度を上げる必要がある。ＴＦＴ用露光装置の解像度は、現在１．５μｍから３μｍ程度である。解像度をそれ以上に上げようとすると、焦点深度が浅くなってしまう。例えば、解像度が０．８μｍ程度を越えるようになると、その焦点深度がＴＦＴを形成する基板であるガラスの板厚偏差（９μｍ程度／１００ｍｍ□）より浅くなり、所望のレジストパターンを形成できなくなる。例えば、ラインの幅が太くなり、隣り合ったライン同士がくっついてしまう。  In order to improve the performance of TFT (Thin Film Transistor), it has been studied to make the TFT finer. In order to miniaturize and manufacture a TFT, it is necessary to increase the resolution of an exposure apparatus used there. The resolution of the exposure apparatus for TFT is currently about 1.5 μm to 3 μm. If you try to increase the resolution further, the depth of focus will become shallower. For example, when the resolution exceeds about 0.8 μm, the depth of focus becomes shallower than the thickness deviation (about 9 μm / 100 mm □) of the glass that is the substrate on which the TFT is formed, and a desired resist pattern cannot be formed. For example, the width of the line becomes thick, and adjacent lines stick to each other.

「超微細加工技術」（オーム社発行，ｐｐ．２９−４１）には、位相シフト法を用いて解像度及び焦点深度を向上させるための様々な方法が記載されている。その中で、「遮光効果強調型」と呼ばれている位相シフトマスクの中の一つ例（上記文献中の図２．２３）を図６に示す。この例では、細い線幅の位相シフタを用いて、位相シフタを通過する光とそれに隣接する領域を通過する光を干渉させることにより、単一の狭い遮光パターンを形成している。このように、細い線幅の位相シフタを用いることによって、Ｃｒ膜のような遮光膜を使用せずに、位相シフタのみで、単一の狭いライン状の遮光部分を形成することができる。  Various methods for improving the resolution and the depth of focus using the phase shift method are described in “Ultrafine processing technology” (published by Ohm, pp. 29-41). Among them, FIG. 6 shows an example (FIG. 2.23 in the above-mentioned document) of a phase shift mask called “light shielding effect enhancement type”. In this example, a single narrow light-shielding pattern is formed by using a phase shifter having a thin line width to cause interference between light passing through the phase shifter and light passing through a region adjacent thereto. In this way, by using a phase shifter having a thin line width, a single narrow line-shaped light shielding portion can be formed by using only the phase shifter without using a light shielding film such as a Cr film.

但し、上記文献中に示されている条件は、ＬＳＩを製造する場合、即ち、Ｓｉ基板上に回路パターンを形成する場合の条件の一例であり、記載されている具体的な数値は、開口数ＮＡが０．５、コヒーレンス・ファクタσが０．２である。しかし、上記文献中には、ガラス基板上にＴＦＴを形成する場合の適切な位相シフタの幅、露光光学系の開口数ＮＡ及びコヒーレンス・ファクタσなどの具体的な値については示されていない。  However, the conditions shown in the above document are examples of conditions for manufacturing an LSI, that is, for forming a circuit pattern on a Si substrate, and the specific numerical values described are numerical apertures. NA is 0.5 and coherence factor σ is 0.2. However, the above document does not show specific values such as an appropriate phase shifter width, a numerical aperture NA of the exposure optical system, and a coherence factor σ when a TFT is formed on a glass substrate.

ＴＦＴを形成する場合、解像度も重要であるが、それ以上に焦点深度が重要になる。その理由は、先に述べたように、ガラス基板の板厚偏差が、ＬＳＩ用のＳｉウエーハと比べて遥かに大きいからである。
応用物理学会編、「超微細加工技術」、オーム社発行，ｐｐ．２９−４１When forming a TFT, the resolution is also important, but the depth of focus is more important than that. The reason is that, as described above, the thickness deviation of the glass substrate is much larger than that of the Si wafer for LSI.
“Applied Physics Society”, “Ultra-fine processing technology”, published by Ohmsha, pp. 29-41

本発明は、以上のような遮光効果強調型の位相シフトマスクについての問題点に鑑み成されたもので、本発明の目的は、透明絶縁性基板上に微細なラインアンドスペース・パターンを露光する際に、深い焦点深度を実現することが可能な遮光効果強調型の位相シフトマスクを提供することにある。  The present invention has been made in view of the problems associated with the light-shielding effect-enhanced phase shift mask as described above, and an object of the present invention is to expose a fine line and space pattern on a transparent insulating substrate. In particular, it is an object of the present invention to provide a light shielding effect-enhanced phase shift mask capable of realizing a deep focal depth.

本発明の位相シフトマスクは、
光の位相を反転させる位相シフタを配置したマスクパターンを用いて、遮光膜を併用せずに、等倍投影露光でラインアンドスペース・パターンを露光するための位相シフトマスクであって、
前記ラインアンドスペース・パターンのライン幅Ｌが０．５μｍ以上０．８μｍ以下であって、ピッチが２Ｌであるとき、前記マスクパターンは、ライン状の位相シフタを互いに平行に並べたものであって、その幅が０．５Ｌ以上０．７５Ｌ以下、ピッチが２Ｌであることを特徴とする。The phase shift mask of the present invention is
A phase shift mask for exposing a line-and-space pattern in the same magnification projection exposure without using a light shielding film, using a mask pattern in which a phase shifter for inverting the phase of light is arranged,
When the line width L of the line and space pattern is not less than 0.5 μm and not more than 0.8 μm and the pitch is 2 L, the mask pattern includes line-shaped phase shifters arranged in parallel to each other. The width is 0.5L or more and 0.75L or less, and the pitch is 2L.

本発明の位相シフトマスクでは、ラインアンドスペース・パターンを露光するためのマスクパターンを、ライン状の位相シフタを上記のような条件で配置することによって構成する。本発明の位相シフトマスクによれば、Ｃｒ薄膜などの遮光膜を使用せずに、位相シフタ部の配置パターンのみを用いて、位相の異なる光を露光面で互いに干渉させることによって、ラインパターンを露光することができる。  In the phase shift mask of the present invention, the mask pattern for exposing the line and space pattern is configured by arranging the line-shaped phase shifter under the above conditions. According to the phase shift mask of the present invention, by using only the arrangement pattern of the phase shifter portion without using a light shielding film such as a Cr thin film, the line patterns are made to interfere with each other on the exposure surface. Can be exposed.

本発明の位相シフトマスクによれば、位相シフト法の原理に基づき光の干渉を利用しているので、露光の際の解像度及び焦点深度に優れている。また、ラインパターンを露光するためのマスクパターンを、遮光膜を使用せずに、位相シフタ部を加工することのみで作ることができるので、露光用のマスクの製造工程を簡素化することができる。  According to the phase shift mask of the present invention, since the interference of light is used based on the principle of the phase shift method, the resolution and the depth of focus at the time of exposure are excellent. In addition, since the mask pattern for exposing the line pattern can be made only by processing the phase shifter portion without using the light shielding film, the manufacturing process of the mask for exposure can be simplified. .

なお、前記位相シフタは、位相シフトマスクの基盤の表面に凹部または凸部を加工することによって形成される。このとき、位相シフタの位相差の目標値は、光の干渉によって最大の遮光効果が得られる１８０度であるが、位相シフタの加工精度の限界及びその許容差を考慮すると、１８０度±１０％程度であれば十分な遮光効果を実現することができる。  The phase shifter is formed by processing a concave portion or a convex portion on the surface of the base of the phase shift mask. At this time, the target value of the phase difference of the phase shifter is 180 degrees at which the maximum light shielding effect can be obtained by light interference. However, considering the limit of the processing accuracy of the phase shifter and its tolerance, 180 degrees ± 10% If it is a grade, a sufficient light shielding effect can be realized.

ここで、本発明に基づく位相シフトマスクを用いて露光を行う場合、従来の位相シフトマスクを使用する場合と同様に、開口数ＮＡ及びコヒーレンス・ファクタσの値を適切に設定することによって、高い解像度及び焦点深度を実現することができる。なお、コヒーレンス・ファクタσは、ＮＡ_ｉ／ＮＡで定義される（但し、ＮＡ_ｉは照明系の開口数、ＮＡは投影レンズ系の開口数である）。また、上記の値（ＮＡ、σ）の最適値は、シミュレーション計算を行って光強度分布を求めることにより、探し出すことができる。Here, when exposure is performed using the phase shift mask according to the present invention, as in the case of using the conventional phase shift mask, the numerical aperture NA and the coherence factor σ are appropriately set to be high. Resolution and depth of focus can be achieved. The coherence factor σ is defined by NA_i / NA (where NA_i is the numerical aperture of the illumination system and NA is the numerical aperture of the projection lens system). Further, the optimum value of the above values (NA, σ) can be found by calculating the light intensity distribution by performing simulation calculation.

なお、本発明に基づく位相シフトマスクを用いて露光を行う場合、開口数ＮＡの適正値は、従来のＣｒ薄膜のみのマスクを用いた場合のＮＡの約６／７であり、コヒーレンス・ファクタσの適正値は、従来のＣｒ薄膜のみのマスクを用いた場合と同程度である。  When exposure is performed using the phase shift mask according to the present invention, the appropriate value of the numerical aperture NA is about 6/7 of NA when a conventional mask of only a Cr thin film is used, and the coherence factor σ The appropriate value of is about the same as the case where a conventional mask of only a Cr thin film is used.

例えば、本発明に基づく位相シフトマスクを使用し、等倍投影露光で、露光光源としてｉ線（波長：３６５ｎｍ）を、レジストには化学増幅型レジストを用いて、ライン幅０．５μｍ、ピッチ１μｍのラインアンドスペース・パターンを露光する場合には、開口数ＮＡの好ましい範囲は０．３以上０．３３以下であり、コヒーレンス・ファクタσの好ましい範囲は０．７５以上０．８５以下である。  For example, the phase shift mask according to the present invention is used, and at the same magnification projection exposure, i-line (wavelength: 365 nm) is used as the exposure light source, the resist is a chemically amplified resist, the line width is 0.5 μm, and the pitch is 1 μm. When the line and space pattern is exposed, a preferable range of the numerical aperture NA is 0.3 to 0.33, and a preferable range of the coherence factor σ is 0.75 to 0.85.

同様に、ライン幅０．８μｍ、ピッチ１．７μｍのラインアンドスペース・パターンを露光する場合には、開口数ＮＡの好ましい範囲は０．１８以上０．２１以下であり、コヒーレンス・ファクタσの好ましい範囲は０．７５以上０．８５以下である。  Similarly, when a line and space pattern having a line width of 0.8 μm and a pitch of 1.7 μm is exposed, the preferable numerical aperture NA is 0.18 or more and 0.21 or less, and the coherence factor σ is preferable. The range is from 0.75 to 0.85.

本発明の位相シフトマスクを用いることによって、従来のＣｒ薄膜などの遮光膜のみのマスクを用いる場合と比べて深い焦点深度が得られる。特に、薄膜トランジスタの製造プロセスでは、比較的大きな板厚偏差を有するガラス基板の表面で露光が行われるため、深い焦点深度が要求される。従って、本発明に基づく位相シフトマスクは、薄膜トランジスタの微細化を実現する手段として、特に有用である。  By using the phase shift mask of the present invention, a deep depth of focus can be obtained as compared with the case of using a mask of only a light shielding film such as a conventional Cr thin film. In particular, in a thin film transistor manufacturing process, exposure is performed on the surface of a glass substrate having a relatively large plate thickness deviation, so that a deep depth of focus is required. Therefore, the phase shift mask according to the present invention is particularly useful as a means for realizing miniaturization of a thin film transistor.

また、本発明の位相シフトマスクによれば、ラインパターンを露光するためのマスクパターンを、遮光膜を使用せずに、位相シフタ部を加工することのみで作ることができるので、露光用のマスクの製造コストを低減することができる。  In addition, according to the phase shift mask of the present invention, a mask pattern for exposing a line pattern can be formed only by processing the phase shifter portion without using a light shielding film. The manufacturing cost can be reduced.

また、本発明の位相シフトマスクによれば、従来の遮光膜のみのマスクを用いる場合と比べて、小さな開口数ＮＡの投影レンズ系を用いて、より深い焦点深度が得られる。従って、投影レンズ系の設計や製造が容易になる。従来の遮光膜のみのマスクを用いる場合と同じＮＡ（ライン幅０．８μｍの場合の０．２１）であってもより深い焦点深度が得られる。  In addition, according to the phase shift mask of the present invention, a deeper depth of focus can be obtained by using a projection lens system having a smaller numerical aperture NA than in the case of using a conventional mask of only a light shielding film. This facilitates the design and manufacture of the projection lens system. A deeper depth of focus can be obtained even with the same NA (0.21 when the line width is 0.8 μm) as in the case of using a conventional mask having only a light shielding film.

図１（ａ）及び（ｂ）に、本発明に基づく遮光効果強調型の位相シフトマスクの一例を示す。ここで、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。  FIGS. 1A and 1B show an example of a light-shielding effect-enhanced phase shift mask according to the present invention. Here, FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view along the cutting line AA.

この位相シフトマスクは、ガラス基板上にＴＦＴを形成する際に、ラインアンドスペース・パターンの露光工程で使用されるものである。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、透明基板１０上に、光の位相を１８０°回転させるライン状の位相シフタ１１が形成され、各位相シフタ１１は、幅がＷ、ピッチがＰで、互い平行に並べられて配置されている。  This phase shift mask is used in a line-and-space pattern exposure process when a TFT is formed on a glass substrate. As shown in FIGS. 1A and 1B, a line-shaped phase shifter 11 that rotates the phase of light by 180 ° is formed on atransparent substrate 10, and eachphase shifter 11 has a width W and a pitch. P are arranged in parallel to each other.

本発明の位相シフトマスクでは、等倍投影露光の場合、露光されるラインアンドスペース・パターンのライン幅をＬ、ピッチを２Ｌとするとき、ライン状の位相シフタ１１の幅Ｗを０．５Ｌ以上０．７５Ｌ以下、ピッチＰを２Ｌとする。なお、焦点深度が極大となるのは、Ｗ＝０．６Ｌの時である。  In the phase shift mask of the present invention, in the case of the same size projection exposure, when the line width of the exposed line and space pattern is L and the pitch is 2L, the width W of the line-shaped phase shifter 11 is 0.5L or more. 0.75L or less and the pitch P is 2L. Note that the depth of focus is maximized when W = 0.6L.

例えば、目標とするレジストパターンの幅Ｌが０．５μｍで、ピッチが１μｍの場合、等倍投影露光用の位相シフトマスクの位相シフタ１１の幅Ｗは０．２５〜０．３７５μｍとなり、最適値は０．３μｍとなる。また、目標とするレジストパターンの幅Ｌが０．８μｍで、ピッチが１．６μｍの場合、位相シフトマスクの位相シフタ１１の幅Ｗは０．４〜０．６μｍとなり、最適値は０．４８μｍとなる。なお、位相シフタ１１の幅Ｗの好ましい範囲については、後にシミュレーション計算の結果を用いて更に説明する。  For example, when the width L of the target resist pattern is 0.5 μm and the pitch is 1 μm, the width W of thephase shifter 11 of the phase shift mask for equal magnification projection exposure is 0.25 to 0.375 μm, which is the optimum value. Is 0.3 μm. When the target resist pattern width L is 0.8 μm and the pitch is 1.6 μm, the width W of thephase shifter 11 of the phase shift mask is 0.4 to 0.6 μm, and the optimum value is 0.48 μm. It becomes. Note that the preferable range of the width W of thephase shifter 11 will be further described later using the results of simulation calculation.

位相シフタ１１の深さｄは、露光光源の波長をλ、位相シフタが形成される透明基板１０の屈折率をｎとするとき、次式により与えられる：
ｄ＝λ／２（ｎ-１）
即ち、位相シフタ１１の深さｄは、露光光源がｉ線（波長３６５ｎｍ）、透明基板１０が石英ガラス（ｎ＝１．４６）の場合、約４００ｎｍである。The depth d of thephase shifter 11 is given by the following equation, where λ is the wavelength of the exposure light source and n is the refractive index of thetransparent substrate 10 on which the phase shifter is formed:
d = λ / 2 (n−1)
That is, the depth d of thephase shifter 11 is about 400 nm when the exposure light source is i-line (wavelength 365 nm) and thetransparent substrate 10 is quartz glass (n = 1.46).

なお、図１（ｂ）に示した例では、位相シフタ１１を、溝（凹部）を加工することによって形成しているが、図１（ｃ）に示すように、位相シフタ１２以外の領域に溝を加工し、位相シフタ１２を凸部とすることもできる
図２に、本発明に基づく位相シフトマスクを用いて露光を行う際の光学系の概要を示す。図中、２１は位相シフトマスク、２２はフォトレジストが表面に塗布されたガラス基板、２３は照明系、２４は投影レンズ系、２５はＮＡ絞り、２６は瞳面、２７は露光光源、２８はインテグレータ、２９はコンデンサレンズを表わす。露光光源２７は、例えば波長が３６５ｎｍの水銀ランプである。照明光学系２３は、例えばインテグレータ２８と、コンデンサレンズ２９などからなる。インテグレータ２８は、光源２７からの光を集光し、均一化する光学系である。コンデンサレンズ２９は、均一化された光により位相シフトマスク２１を照明する光学系である。露光光は、その焦点が、照明系２３によって位相シフトマスク２１上に合わされる。位相シフトマスク２１を通った露光光は、投影レンズ系２４及びその途中に配置されたＮＡ絞り２５を通って、被露光ガラス基板２２の表面で再び焦点を結ぶ。In the example shown in FIG. 1B, thephase shifter 11 is formed by processing a groove (concave portion). However, as shown in FIG. The groove can be processed and thephase shifter 12 can be formed as a convex portion. FIG. 2 shows an outline of an optical system when exposure is performed using the phase shift mask according to the present invention. In the figure, 21 is a phase shift mask, 22 is a glass substrate coated with a photoresist, 23 is an illumination system, 24 is a projection lens system, 25 is an NA stop, 26 is a pupil plane, 27 is an exposure light source, and 28 is an exposure light source. Anintegrator 29 represents a condenser lens. Theexposure light source 27 is, for example, a mercury lamp having a wavelength of 365 nm. The illuminationoptical system 23 includes, for example, anintegrator 28 and acondenser lens 29. Theintegrator 28 is an optical system that collects light from thelight source 27 and makes it uniform. Thecondenser lens 29 is an optical system that illuminates thephase shift mask 21 with uniformized light. The exposure light is focused on thephase shift mask 21 by theillumination system 23. The exposure light that has passed through thephase shift mask 21 passes through theprojection lens system 24 and the NA stop 25 disposed in the middle thereof, and is again focused on the surface of theglass substrate 22 to be exposed.

この図において、開口数ＮＡ（一般的に、投影レンズ系２４の開口数を意味する）は、“ｓｉｎθ”で定義され、照明系２３の開口数ＮＡ_ｉは、“ｓｉｎφ”で定義される。更に、コヒーレンス・ファクタσは、“ＮＡ_ｉ／ＮＡ”で定義される。In this figure, the numerical aperture NA (generally meaning the numerical aperture of the projection lens system 24) is defined by “sin θ”, and the numerical aperture NA_i of theillumination system 23 is defined by “sin φ”. Further, the coherence factor σ is defined by “NA_i / NA”.

本発明に基づく位相シフトマスクを用いて露光を行う場合、従来の位相シフトマスクを使用する場合と同様に、開口数ＮＡ及びコヒーレンス・ファクタσの値を適切に設定することによって、高い解像度及び深い焦点深度を実現することができる。また、上記の値（ＮＡ、σ）の最適値は、シミュレーション計算を行って露光面及びその近傍での光強度分布を求めることにより、探し出すことができる。なお、上記の値（ＮＡ、σ）の最適値は、レジストの種類によっても若干変わるが、以下においては化学増幅型レジストを使用した場合について説明する。  When exposure is performed using the phase shift mask according to the present invention, as in the case of using the conventional phase shift mask, by setting the numerical aperture NA and the coherence factor σ appropriately, high resolution and deep A depth of focus can be realized. In addition, the optimum values of the above values (NA, σ) can be found by performing a simulation calculation to obtain the light intensity distribution on the exposed surface and its vicinity. Note that the optimum value of the above values (NA, σ) varies slightly depending on the type of resist, but the case where a chemically amplified resist is used will be described below.

図３〜５に、本発明に基づく位相シフトマスクを用いて露光を行った場合の焦点深度を、シミュレーション計算によって求めた結果を示す。なお、これらの計算は、先に図１に示したマスクパターンを用いてラインアンドスペース・パターンを露光する場合を想定したもので、等倍投影露光で、露光光源としてｉ線を用いた場合のものである。  FIGS. 3 to 5 show results obtained by simulation calculation of the depth of focus when exposure is performed using the phase shift mask according to the present invention. These calculations are based on the assumption that the line-and-space pattern is exposed using the mask pattern shown in FIG. 1, and the case where i-line is used as the exposure light source in the same magnification projection exposure. Is.

図３に、開口数ＮＡと焦点深度との関係を示す。但し、ここでは、ライン幅Ｌが０．８μｍ、ピッチ（２Ｌ）が１．６μｍの等間隔ラインアンドスペース・パターンの露光を行う場合を想定し、位相シフタ１１の幅Ｗを０．４８μｍ、ピッチＰを１．６μｍとし、開口数ＮＡを０．１４から０．２１の間で変化させて、各場合についての焦点深度を求めた。なお、コヒーレンス・ファクタσの値は０．８で一定とした。  FIG. 3 shows the relationship between the numerical aperture NA and the depth of focus. However, here, it is assumed that the exposure of an equidistant line and space pattern with a line width L of 0.8 μm and a pitch (2L) of 1.6 μm is performed, and the width W of thephase shifter 11 is 0.48 μm and the pitch P was 1.6 μm, and the numerical aperture NA was varied between 0.14 and 0.21, and the depth of focus for each case was determined. Note that the value of the coherence factor σ is constant at 0.8.

図３から分かるように、焦点深度の極大値は、ＮＡ＝０．１８のときに現れ、その値は±７．１μｍであった。また、ＮＡ＝０．１８〜０．２１の間で、６μｍ以上の比較的大きな焦点深度が得られることが分かった。なお、図中で、符号Ｃで示されている点は、従来のＣｒ薄膜のみのマスクの場合の、焦点深度の極大値である。従来のＣｒ薄膜のみのマスクの場合の場合、極大値は、ＮＡ＝０．２１のときに現れ、その値は±５μｍ程度であった。  As can be seen from FIG. 3, the maximum value of the depth of focus appears when NA = 0.18, and the value is ± 7.1 μm. It was also found that a relatively large depth of focus of 6 μm or more can be obtained between NA = 0.18 and 0.21. In the figure, the point indicated by the symbol C is the maximum value of the depth of focus in the case of a conventional mask with only a Cr thin film. In the case of the conventional mask of only a Cr thin film, the maximum value appears when NA = 0.21, and the value is about ± 5 μm.

図４に、位相シフタ１１の幅Ｗと焦点深度の関係を示す。但し、ここでは、ライン幅０．８μｍ、ピッチ１．６μｍの等間隔ラインアンドスペース・パターンの露光を行う場合を想定し、位相シフタ１１のピッチＰを１．６μｍ、開口数ＮＡを０．１８とし、位相シフタ１１の幅Ｗを０．３５μｍから０．８μｍの間で変化させて、各場合についての焦点深度を求めた。なお、コヒーレンス・ファクタσの値は０．８で一定とした。  FIG. 4 shows the relationship between the width W of thephase shifter 11 and the depth of focus. However, here, it is assumed that exposure is performed with a line-and-space pattern having a line width of 0.8 μm and a pitch of 1.6 μm, and the pitch P of thephase shifter 11 is 1.6 μm and the numerical aperture NA is 0.18. The depth of focus for each case was determined by changing the width W of thephase shifter 11 between 0.35 μm and 0.8 μm. Note that the value of the coherence factor σ is constant at 0.8.

図４から分かるように、焦点深度の極大値は、Ｗ＝０．４８のときに現れ、その値は±７．１μｍであった。本発明に基づく位相シフトマスクは、従来のＣｒ薄膜のみのマスクと比べて良好な特性を示している。この図に示したケースでは、従来のＣｒ薄膜のみのマスクと比べて、本発明に基づく位相シフトマスクの焦点深度が深くなる位相シフタ１１の幅Ｗの範囲は、ライン幅Ｌの５０％〜７５％程度である。  As can be seen from FIG. 4, the maximum value of the depth of focus appears when W = 0.48, and the value is ± 7.1 μm. The phase shift mask according to the present invention shows better characteristics than a conventional mask made of only a Cr thin film. In the case shown in this figure, the range of the width W of thephase shifter 11 in which the depth of focus of the phase shift mask according to the present invention is deeper than that of a conventional mask of only a Cr thin film is 50% to 75% of the line width L. %.

図５に、コヒーレンス・ファクタσと焦点深度の関係を示す。但し、ここでは、ライン幅０．８μｍ、ピッチ１．６μｍの等間隔ラインアンドスペース・パターンの露光を行う場合を想定し、位相シフタ１１の幅Ｗを０．４８μｍ、ピッチＰを１．６μｍ、開口数ＮＡを０．１８とし、コヒーレンス・ファクタσの値を０．７から０．９の間で変化させて、各場合についての焦点深度を求めた。  FIG. 5 shows the relationship between the coherence factor σ and the depth of focus. However, here, assuming that exposure is performed with a line-and-space pattern having a line width of 0.8 μm and a pitch of 1.6 μm, the width W of thephase shifter 11 is 0.48 μm, the pitch P is 1.6 μm, The numerical aperture NA was set to 0.18, and the value of the coherence factor σ was changed between 0.7 and 0.9, and the depth of focus for each case was obtained.

図５から分かるように、コヒーレンス・ファクタσが０．７５以上の場合に、６μｍ以上の比較的大きな焦点深度が得られる。なお、コヒーレンス・ファクタσが大きくなるに従い、露光装置の照明系の製作が難しくなるので、コヒーレンス・ファクタσの値の適切な範囲は、０．７５〜０．８５程度である。  As can be seen from FIG. 5, when the coherence factor σ is 0.75 or more, a relatively large depth of focus of 6 μm or more can be obtained. As the coherence factor σ increases, it becomes difficult to manufacture the illumination system of the exposure apparatus, so an appropriate range of the value of the coherence factor σ is about 0.75 to 0.85.

本発明に基づく位相シフトマスクにおけるマスクパターンの一例を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は切断線Ａ−Ａに沿った断面図、（ｃ）は断面形状の他の例である。It is a figure which shows an example of the mask pattern in the phase shift mask based on this invention, Comprising: (a) is a top view, (b) is sectional drawing along AA, (c) is other sectional shape It is an example.本発明に基づく位相シフトマスクを用いて露光を行う際の光学系の概要を示す図。The figure which shows the outline | summary of the optical system at the time of performing exposure using the phase shift mask based on this invention.本発明に基づく位相シフトマスクを用いて、ライン幅０．８μｍの等間隔ラインアンドスペース・パターンの等倍投影露光を行った場合の開口数ＮＡと焦点深度の関係を示す図。The figure which shows the relationship between numerical aperture NA and a focal depth at the time of performing equal magnification projection exposure of the equidistant line and space pattern with a line width of 0.8 micrometer using the phase shift mask based on this invention.本発明に基づく位相シフトマスクを用いて、ライン幅０．８μｍの等間隔ラインアンドスペース・パターンの等倍投影露光を行った場合の位相シフタの幅Ｗと焦点深度の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the width | variety W of a phase shifter, and the depth of focus at the time of performing equal magnification projection exposure of the equidistant line and space pattern with a line width of 0.8 micrometer using the phase shift mask based on this invention.本発明に基づく位相シフトマスクを用いて、ライン幅０．８μｍの等間隔ラインアンドスペース・パターンの等倍投影露光を行った場合の露光装置のコヒーレンス・ファクタσと焦点深度の関係を示す図。The figure which shows the relationship between coherence factor (sigma) and the depth of focus of the exposure apparatus at the time of performing equal magnification projection exposure of the equidistant line and space pattern with a line width of 0.8 micrometer using the phase shift mask based on this invention.従来の遮光効果強調型の位相シフトマスクの一例について説明する図。The figure explaining an example of the conventional light-shielding effect emphasis type phase shift mask.

符号の説明Explanation of symbols

１０・・・透明基盤、１１・・・位相シフタ、１２・・・位相シフタ、２１・・・位相シフトマスク、２２・・・ガラス基板、２３・・・照明系、２４・・・投影レンズ系、２５・・・ＮＡ絞り、２６・・・瞳面、２７・・・露光光源、２８・・・インテグレータ、２９・・・コンデンサレンズ。  DESCRIPTION OFSYMBOLS 10 ... Transparent base | substrate, 11 ... Phase shifter, 12 ... Phase shifter, 21 ... Phase shift mask, 22 ... Glass substrate, 23 ... Illumination system, 24 ... Projection lens system , 25 ... NA stop, 26 ... pupil plane, 27 ... exposure light source, 28 ... integrator, 29 ... condenser lens.

Claims (4)

Translated fromJapanese

光の位相を反転させる位相シフタを配置したマスクパターンを用いて、遮光膜を併用せずに、等倍投影露光でラインアンドスペース・パターンを露光するための位相シフトマスクであって、
前記ラインアンドスペース・パターンのライン幅Ｌが０．５μｍ以上０．８μｍ以下であって、ピッチが２Ｌであるとき、前記マスクパターンは、ライン状の位相シフタを互いに平行に並べたものであって、その幅が０．５Ｌ以上０．７５Ｌ以下、ピッチが２Ｌであることを特徴とする位相シフトマスク。A phase shift mask for exposing a line-and-space pattern in the same magnification projection exposure without using a light shielding film, using a mask pattern in which a phase shifter for inverting the phase of light is arranged,
When the line width L of the line and space pattern is not less than 0.5 μm and not more than 0.8 μm and the pitch is 2 L, the mask pattern includes line-shaped phase shifters arranged in parallel to each other. A phase shift mask having a width of 0.5L or more and 0.75L or less and a pitch of 2L. 前記位相シフタは、位相差が１８０度±１０％の凹部または凸部のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスク。  2. The phase shift mask according to claim 1, wherein the phase shifter is a concave portion or a convex portion having a phase difference of 180 ° ± 10%. 請求項１に記載された位相シフトマスクを使用し、露光光源としてｉ線を用いて、等倍投影露光で、ライン幅０．５μｍ、ピッチ１μｍのラインアンドスペース・パターンを露光するための露光方法であって、
露光光学系の開口数ＮＡを０．３以上０．３３以下とし、コヒーレンス・ファクタσを０．７５以上０．８５以下とすることを特徴とする位相シフトマスクを用いた露光方法。An exposure method for exposing a line-and-space pattern having a line width of 0.5 μm and a pitch of 1 μm by equal magnification projection exposure using the phase shift mask according to claim 1 and using i-line as an exposure light source. Because
An exposure method using a phase shift mask, characterized in that the numerical aperture NA of the exposure optical system is 0.3 to 0.33 and the coherence factor σ is 0.75 to 0.85. 請求項１に記載された位相シフトマスクを使用し、露光光源としてｉ線を用いて、等倍投影露光で、ライン幅０．８μｍ、ピッチ１．７μｍのラインアンドスペース・パターンを露光するための露光方法であって、
露光光学系の開口数ＮＡを０．１８以上０．２１以下とし、コヒーレンス・ファクタσを０．７５以上０．８５以下とすることを特徴とする位相シフトマスクを用いた露光方法A line-and-space pattern having a line width of 0.8 μm and a pitch of 1.7 μm is exposed by equal magnification projection exposure using the phase shift mask according to claim 1 and using i-line as an exposure light source. An exposure method comprising:
An exposure method using a phase shift mask, wherein the numerical aperture NA of the exposure optical system is 0.18 or more and 0.21 or less, and the coherence factor σ is 0.75 or more and 0.85 or less

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