JP2012145630A - Photomask and exposure method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はフォトマスク及び露光方法に関し、特に半導体製造プロセスの露光装置で使用されるフォトマスク及び露光方法に関する。 The present invention relates to a photomask and an exposure method, and more particularly to a photomask and an exposure method used in an exposure apparatus in a semiconductor manufacturing process.
半導体素子の製造プロセスでは、基板上に半導体素子のパターンを形成するプロセスが存在する。一般に、半導体素子のパターン形成技術として、フォトリソグラフィ技術が知られている。近年では、素子の寸法の小型化が進展しているため、フォトリソグラフィ技術に起因する困難が克服されなければ、半導体素子及びその製造技術の発展は妨げられると考えられる。 In the manufacturing process of a semiconductor element, there is a process for forming a pattern of a semiconductor element on a substrate. In general, a photolithography technique is known as a pattern formation technique for semiconductor elements. In recent years, since the miniaturization of elements has progressed, it is considered that the development of semiconductor elements and their manufacturing techniques will be hindered unless the difficulties resulting from photolithography technology are overcome.
レイリーの解像力基準によると、光学システムが識別できる最小幅(即ち、解像度)は、光線の波長(λ)に比例し、開口数に逆比例する。波長が短い露光光源又は開口数が大きいレンズを用いると、理論的には解像度が向上し、より小さなパターン幅を実現することができる。しかし、この場合、焦点深度が小さくなるという問題が生じる。 According to Rayleigh resolution criteria, the minimum width (ie, resolution) that the optical system can discern is proportional to the wavelength (λ) of the light beam and inversely proportional to the numerical aperture. When an exposure light source having a short wavelength or a lens having a large numerical aperture is used, the resolution is theoretically improved and a smaller pattern width can be realized. However, in this case, there arises a problem that the depth of focus becomes small.
また、フォトリソグラフィ処理における超解像技術(Resolution Enhancement Technology:RET)として、変型照明(Off−Axis Illumination:OAI)、位相シフトマスク(Phase Shift Mask:PSM)及び光近接効果補正(Optical Proximity Correction:OPC)などが知られている。 Moreover, as a super-resolution technique (Resolution Enhancement Technology: RET) in the photolithography process, a modified illumination (Off-Axis Illumination: OAI), a phase shift mask (Phase Shift Mask: PSM), and an optical proximity effect correction (Optical Proximity Cryptography: Optical Optix). OPC) is known.
光近接効果補正(OPC)は、光の回折による影響を補償する技術である。パターン幅が露光光線の波長に近い場合、露光光線は、マスクを透過するときに回折効果を生ずることがある。その結果、回折光の集積により、露光したパターンに歪みが生じる。光近接効果補正(OPC)は、回折効果を考慮し、露光したパターンの歪みを補償する。具体的には、マスク上のパターンを修正することにより、集積した回折光が所定のパターン及び幅に一致するようにする。 Optical proximity effect correction (OPC) is a technique that compensates for the effects of light diffraction. If the pattern width is close to the wavelength of the exposure light beam, the exposure light beam may produce a diffraction effect when passing through the mask. As a result, the exposure pattern is distorted by the accumulation of diffracted light. Optical proximity effect correction (OPC) takes into account diffraction effects and compensates for distortion of the exposed pattern. Specifically, the pattern on the mask is corrected so that the accumulated diffracted light matches a predetermined pattern and width.
また、他にも超解像技術が提案されている(特許文献1及び2)。例えば、特許文献1では、フォトニック結晶を用いたマスクが提案されている。特許文献1に記載のマスクは、露光光線を遮光する領域に、その露光波長をフォトニックバンドギャップとするフォトニック結晶を有する。これにより、的確な遮光が可能となり、透光部を透過する露光光線の回折効果を低減させることができる。 Other super-resolution techniques have been proposed (Patent Documents 1 and 2). For example, Patent Document 1 proposes a mask using a photonic crystal. The mask described in Patent Document 1 has a photonic crystal whose exposure wavelength is a photonic band gap in a region that blocks exposure light. As a result, accurate light shielding is possible, and the diffraction effect of the exposure light beam transmitted through the light transmitting portion can be reduced.
特許文献2では、位相マスクが提案されている。特許文献2に記載の位相マスクには、特定波長の露光光線が入射する。そして、位相マスクから出射した0次光と±1次光とによりパターンが形成される。これにより、±1次光の干渉を利用した周期構造と0次光による一様な構造とを同時に作製できる。 In Patent Document 2, a phase mask is proposed. An exposure light beam having a specific wavelength is incident on the phase mask described in Patent Document 2. A pattern is formed by the zero-order light and the ± first-order light emitted from the phase mask. As a result, a periodic structure using interference of ± first-order light and a uniform structure using zero-order light can be simultaneously produced.
近年、半導体素子の微細化に起因したフォトリソグラフィにおける課題は、先端のCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:CMOS)に限ったことではなくなってきている。光通信や光情報処理に適用する半導体光デバイス分野では、微細な屈折率の周期構造(フォトニック結晶構造)を用いることで、特性の著しい改善や新しい機能創出を狙った提案が数多くなされている。フォトニック結晶構造の作製技術としては、例えば、電子線描画(Electron Beam lithography:EB)による2次元又は3次元の屈折率周期構造(多次元回折格子)の作製方法が示されている(特許文献3)。 In recent years, problems in photolithography due to miniaturization of semiconductor elements are not limited to advanced CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor: CMOS). In the field of semiconductor optical devices applied to optical communication and optical information processing, many proposals have been made to significantly improve characteristics and create new functions by using a periodic structure (photonic crystal structure) with a fine refractive index. . As a technique for producing a photonic crystal structure, for example, a method for producing a two-dimensional or three-dimensional refractive index periodic structure (multidimensional diffraction grating) by electron beam lithography (EB) is shown (Patent Literature). 3).
ところが、発明者らは、半導体光デバイスにおける微細構造の作製においては、以下のような課題が有ることを見出した。上述のように、微細なフォトリソグラフィには、理論的な解像の限界、プロセス歩留まりの低下及びコスト上昇といった課題がある。特に、光通信や光情報処理用に適用する半導体光デバイス分野では、使用するウエハ及び作製プロセスがCMOSとは異なっている。そのため、半導体光デバイス分野では、先端CMOSプロセスに導入されている最先端の作製装置を用いて素子を作製することができない。よって、半導体光デバイスの作製には、一般に、先端CMOSプロセスと比べて、技術的に古い作製装置及び作製プロセスが適用される。 However, the inventors have found that there are the following problems in the production of a fine structure in a semiconductor optical device. As described above, fine photolithography has problems such as the limit of theoretical resolution, a decrease in process yield, and an increase in cost. In particular, in the field of semiconductor optical devices applied for optical communication and optical information processing, the wafer used and the manufacturing process are different from those of CMOS. For this reason, in the field of semiconductor optical devices, it is impossible to fabricate elements using the most advanced fabrication equipment introduced in advanced CMOS processes. Therefore, a manufacturing apparatus and a manufacturing process that are technically older than those of the advanced CMOS process are generally applied to the manufacturing of the semiconductor optical device.
また、フォトリソグラフィにおける素子の最小寸法は、露光装置の解像限界により決定される。ところが、光通信や光情報処理用に適用するフォトニック結晶構造は、0.1〜0.4μm程度の微細な空孔の周期構造である。このような微細構造パターンを得るためには、例えば、露光波長がパターン寸法と同程度又はパターン寸法よりも短い、高価な露光装置が必要である。このような高価な装置としては、例えば、先端CMOSプロセスで用いられる、KrF(Krypton Fluoride laser:KrF)やArF(Argon Fluoride laser:ArF)などの光源を用いる露光装置が挙げられる。さらに、近接効果補正や位相シフトなどの超解像技術を適用したフォトマスクが必要である。 The minimum element size in photolithography is determined by the resolution limit of the exposure apparatus. However, the photonic crystal structure applied for optical communication and optical information processing is a periodic structure of fine pores of about 0.1 to 0.4 μm. In order to obtain such a fine structure pattern, for example, an expensive exposure apparatus whose exposure wavelength is about the same as the pattern dimension or shorter than the pattern dimension is required. As such an expensive apparatus, for example, an exposure apparatus using a light source such as KrF (Krypton Fluoride Laser: KrF) or ArF (Argon Fluoride Laser: ArF) used in a leading-edge CMOS process can be cited. Furthermore, a photomask to which super-resolution techniques such as proximity effect correction and phase shift are applied is necessary.
しかしながら、光近接効果補正を適用すれば、フォトマスクの複雑さが増大し、プロセスのコストが上昇してしまうという欠点が有る。また、特許文献1に記載のマスクの場合も、微細なフォトニック結晶を有するフォトマスクを作製すること自体が高コストである。つまり、従来の位相シフトマスクや光近接効果補正などの超解像技術を適用するには、高価なフォトマスクを作製しなければいけない。さらに、特許文献2に記載の位相マスクの場合も、位相マスクが高価である。加えて、特許文献2に記載の位相マスクは、光の干渉を利用するため、露光波長に依存した一定周期の構造しか作製できないという課題がある。従って、上述のような高価な装置やフォトマスクを用いた半導体光素子の作製は、現状の半導体光素子の販売価格から考えると、現実的ではない。 However, if optical proximity effect correction is applied, the complexity of the photomask increases and the cost of the process increases. Also in the case of the mask described in Patent Document 1, it is expensive to produce a photomask having a fine photonic crystal. That is, in order to apply a super-resolution technique such as a conventional phase shift mask or optical proximity effect correction, an expensive photomask must be manufactured. Further, in the case of the phase mask described in Patent Document 2, the phase mask is expensive. In addition, since the phase mask described in Patent Document 2 uses light interference, there is a problem that only a structure with a constant period depending on the exposure wavelength can be produced. Therefore, the production of the semiconductor optical device using the above-described expensive apparatus or photomask is not realistic in view of the current sales price of the semiconductor optical device.
一方、光によるリソグラフィ以外にも、EBリソグラフィを用いた半導体光素子の作製が考えられる。電子線の波長はpmオーダーであり、光の波長の1/100000程度である。よって、高価なフォトマスクを用いることなく、0.1〜0.4μm程度の微細な空孔の周期構造パターンが、十分に解像可能である。しかし、EBリソグラフィは、電子銃から発生した電子ビームにより露光パターンを直接描画するため、スループットが低いことが課題となっている。現状、EBリソグラフィのスループットは、200mmウエハで3〜10枚 / 毎時程度であり、フォトリソグラフィで用いられる縮小投影露光装置のスループットの1/20〜1/100に過ぎない。 On the other hand, in addition to lithography using light, it is conceivable to manufacture a semiconductor optical device using EB lithography. The wavelength of the electron beam is on the order of pm, which is about 1/100000 of the wavelength of light. Therefore, a periodic structure pattern of fine pores of about 0.1 to 0.4 μm can be sufficiently resolved without using an expensive photomask. However, EB lithography has a problem of low throughput because an exposure pattern is directly drawn by an electron beam generated from an electron gun. At present, the throughput of EB lithography is about 3 to 10 wafers / hour for a 200 mm wafer, which is only 1/20 to 1/100 of the throughput of a reduction projection exposure apparatus used in photolithography.
つまり、現状では、微細な半導体光デバイスの量産に適用可能な低コストかつ高スループットな作製方法は確立されていない。 That is, at present, a low-cost and high-throughput manufacturing method applicable to mass production of fine semiconductor optical devices has not been established.
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたものであり、露光光線の波長以下の大きさの露光パターンを、低コストかつ高スループットに得ることができるフォトマスク及び露光方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a photomask and an exposure method that can obtain an exposure pattern having a size equal to or smaller than the wavelength of the exposure light beam at low cost and high throughput. Objective.
本発明の一態様であるフォトマスクは、入射する露光光線が被転写体へ向けて透過する基板と、前記基板上に形成された、前記露光光線を遮光する遮光膜と、を備え、前記遮光膜には、格子状に配置される正n(nは、3以上の整数)角形の複数の開口部が形成されているものである。 A photomask which is one embodiment of the present invention includes a substrate through which incident exposure light is transmitted toward a transfer target, and a light-shielding film which is formed on the substrate and shields the exposure light. The film is formed with a plurality of positive n (n is an integer of 3 or more) rectangular openings arranged in a lattice pattern.
本発明の一態様であるフォトマスクは、露光光線を所定の透光率以上透光させる、形状が凸m角形(mは3以上の整数)の第1の透光部と、前記露光光線を前記透光率以上透光させる、前記第1の遮光部が配置された面と同一の面内で前記第1の遮光部に隣接し、形状が凸n角形(nは3以上の整数)の第2の透光部と、前記第1の透光部の外周および前記第2の透光部の外周に接し、前記露光光線を所定の遮光率以上遮光する遮光部と、を備え、前記第2の透光部に最も近い前記凸m角形の頂点を含む前記凸m角形の第1の辺と、第1の透光部に最も近い前記凸n角形の頂点を含む前記凸n角形の第2の辺と、が平行でない、又は、前記第1の辺と前記第2の辺が平行であるときは前記第1の辺および前記第2の辺は互いに対向しない部分を含み、mが3に等しい場合は前記凸m角形の最長の辺の長さを、mが4以上の場合は前記凸m角形の最も長い対角線の長さを第1の開口部径とし、nが3に等しい場合は前記凸n角形の最長の辺の長さを、nが4以上の場合は前記凸n角形の最も長い対角線の長さを第2の開口部径とするとき、前記第1の開口部径及び前記第2の開口部径の短い方の長さは、前記露光光線の波長を前記露光光線を発生する縮小露光装置の縮小倍率で割った長さ以下であるものである。 A photomask which is one embodiment of the present invention transmits a first light-transmitting portion having a convex m-gon shape (m is an integer of 3 or more), which transmits an exposure light beam with a predetermined transmissivity or more, and the exposure light beam. It is adjacent to the first light-shielding part in the same plane as the surface on which the first light-shielding part is disposed, and the shape is a convex n-gon (n is an integer of 3 or more). A second light-transmitting portion; and a light-shielding portion that is in contact with an outer periphery of the first light-transmitting portion and an outer periphery of the second light-transmitting portion and shields the exposure light beam by a predetermined light-shielding rate, A first side of the convex m-gon that includes the apex of the convex m-gon that is closest to the two translucent parts, and a first side of the convex n-gon that includes the apex of the convex n-gon that is closest to the first translucent part. The first side and the second side are not opposed to each other when the two sides are not parallel, or when the first side and the second side are parallel The length of the longest side of the convex m-gon is the first opening diameter when m is equal to 3, and the longest diagonal of the convex m-gon is the first opening diameter when m is 4 or more. When the second opening diameter is the length of the longest side of the convex n-gonal shape when the second opening diameter is equal to 3, and the longest diagonal length of the convex n-gonal shape when n is 4 or more. The shorter length of the aperture diameter of 1 and the diameter of the second aperture is equal to or less than the length obtained by dividing the wavelength of the exposure light beam by the reduction magnification of the reduction exposure apparatus that generates the exposure light beam. .
本発明の一態様である露光方法は、露光光線を所定の透光率以上透光させる、形状が凸m角形(mは3以上の整数)の第1の透光部と、前記露光光線を前記透光率以上透光させる、前記第1の遮光部と、が配置された面と同一の面内で前記第1の遮光部に隣接し、形状が凸n角形(nは3以上の整数)の第2の透光部と、前記第1の透光部の外周および前記第2の透光部の外周に接し、前記露光光線を所定の遮光率以上遮光する遮光部と、を備え、前記第2の透光部に最も近い前記凸m角形の頂点を含む前記凸m角形の第1の辺と、第1の透光部に最も近い前記凸n角形の頂点を含む前記凸n角形の第2の辺とが平行でない、又は、前記第1の辺と前記第2の辺が平行であるときは前記第1の辺および前記第2の辺は互いに対向しない部分を含むフォトマスクに、mが3に等しい場合は前記凸m角形の最長の辺の長さを、mが4以上の場合は前記凸m角形の最も長い対角線の長さを第1の開口部径とし、nが3に等しい場合は前記凸n角形の最長の辺の長さを、nが4以上の場合は前記凸n角形の最も長い対角線の長さを第2の開口部径とするとき、前記第1の開口部径および前記第2の開口部径の短い方の長さに、前記露光光線を発生する縮小露光装置の縮小倍率を掛けた長さ以上の波長の前記露光光線を照射するものである。 An exposure method according to one embodiment of the present invention includes: a first translucent part having a convex m-gon shape (m is an integer of 3 or more) that transmits an exposure light beam with a predetermined transmissivity or more; and the exposure light beam. Adjacent to the first light-shielding part in the same plane as the first light-shielding part that transmits the light more than the light transmittance, and the shape is a convex n-gon (n is an integer of 3 or more) A second light-transmitting portion, and a light-shielding portion that is in contact with the outer periphery of the first light-transmitting portion and the outer periphery of the second light-transmitting portion and shields the exposure light beam by a predetermined light-shielding rate, The first side of the convex m-gon that includes the apex of the convex m-gon that is closest to the second light-transmitting part, and the convex n-gon that includes the apex of the convex n-angle that is closest to the first light-transmitting part The second side is not parallel, or when the first side and the second side are parallel, the first side and the second side are not opposed to each other. In the photomask, when m is equal to 3, the length of the longest side of the convex m-gon is the first opening diameter, and when m is 4 or more, the length of the longest diagonal line of the convex m-gon is When n is equal to 3, the length of the longest side of the convex n-gon is the second opening diameter when the length of the longest diagonal of the convex n-gon is the second opening diameter. Irradiating the exposure light beam having a wavelength longer than a length obtained by multiplying the shorter length of the first opening diameter and the second opening diameter by the reduction magnification of the reduction exposure apparatus that generates the exposure light beam To do.
本発明によれば、露光光線の波長以下の大きさの露光パターンを、低コストかつ高スループットに得ることができるフォトマスク及び露光方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the photomask and exposure method which can obtain the exposure pattern of the magnitude | size below the wavelength of an exposure light beam at low cost and high throughput can be provided.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as necessary.
まず、本発明を理解するための準備として、フォトマスクを用いた露光プロセスの概要について説明する。図1は、フォトマスクを用いた露光プロセスの概要を説明するための一般的な半導体露光装置600の要部断面図である。一般的な半導体露光装置としては、ステッパやスキャナなどの縮小投影露光装置が広く用いられる。縮小投影露光装置は、フォトマスクに描画されたパターンを被転写体に縮小投影することにより、露光パターンを形成する。半導体基板1は、半導体露光装置内のステージ(不図示)上に保持される。例えば、半導体基板1は、Si、SiGe、InP又はGaAsなどの材料からなる。 First, an outline of an exposure process using a photomask will be described as preparation for understanding the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a general semiconductor exposure apparatus 600 for explaining an outline of an exposure process using a photomask. As general semiconductor exposure apparatuses, reduction projection exposure apparatuses such as steppers and scanners are widely used. The reduction projection exposure apparatus forms an exposure pattern by reducing and projecting a pattern drawn on a photomask onto a transfer target. The semiconductor substrate 1 is held on a stage (not shown) in the semiconductor exposure apparatus. For example, the semiconductor substrate 1 is made of a material such as Si, SiGe, InP, or GaAs.
図1に示すように、半導体基板1上には、誘電体膜2が成膜されている。誘電体膜2上には、フォトレジスト膜3が形成されている。フォトレジスト膜3は、例えば、スピン塗付により形成される。但し、フォトレジスト膜3の形成方法については、スピン塗付に限定されない。 As shown in FIG. 1, a dielectric film 2 is formed on the semiconductor substrate 1. A photoresist film 3 is formed on the dielectric film 2. The photoresist film 3 is formed by, for example, spin coating. However, the method for forming the photoresist film 3 is not limited to spin coating.
フォトレジスト膜3の上方には、例えばマスクホルダー(不図示)により、フォトマスク10が固定される。フォトマスク10は、透過性基板4上に遮光膜5が形成されている。透過性基板4は、露光光線6を透過させる基板であり、一般に、ガラスや合成石英により構成される。遮光膜5は、露光光線6を遮光する膜であり、一般に、クロムにより構成される。 A photomask 10 is fixed above the photoresist film 3 by, for example, a mask holder (not shown). In the photomask 10, a light shielding film 5 is formed on a transmissive substrate 4. The transmissive substrate 4 is a substrate that transmits the exposure light beam 6 and is generally made of glass or synthetic quartz. The light shielding film 5 is a film that shields the exposure light beam 6 and is generally made of chromium.
つまり、露光光線6は、遮光膜5が形成されていない部分である開口部7を透過して、フォトレジスト膜3に到達する。また、露光光線6は、遮光膜5が形成されている部分である遮光部8によって遮られる。従って、露光光線6は、遮光部8の下方のフォトレジスト膜3には到達しない。これにより、フォトレジスト膜3には、開口部7を透過した露光光線6が明暗パターンとして照射される。これにより、現像後のフォトレジスト膜3には、フォトマスク10に対応した露光パターンが形成される。 That is, the exposure light beam 6 passes through the opening 7 which is a portion where the light shielding film 5 is not formed, and reaches the photoresist film 3. Further, the exposure light beam 6 is blocked by the light shielding portion 8 which is a portion where the light shielding film 5 is formed. Therefore, the exposure light beam 6 does not reach the photoresist film 3 below the light shielding portion 8. Thereby, the exposure light beam 6 transmitted through the opening 7 is irradiated to the photoresist film 3 as a bright and dark pattern. Thus, an exposure pattern corresponding to the photomask 10 is formed on the developed photoresist film 3.
なお、開口部7は、厳密には露光光線6のすべてを透過させる必要はなく、フォトレジスト膜3が露光される以上の量の露光光線を透過させればよい。すなわち、フォトレジスト膜3が露光される光の量を「感光しきい値Ith」、露光光線6の量に対する透過光の量の比を「透過率」と定義すると、開口部7の透過率は、Ithを露光光線6の量で割った値以上であればよい。 Strictly speaking, it is not necessary for the opening 7 to transmit all of the exposure light beam 6, and it is sufficient to transmit an exposure light beam in an amount larger than that for exposing the photoresist film 3. That is, if the amount of light to which the photoresist film 3 is exposed is defined as “photosensitive threshold Ith” and the ratio of the amount of transmitted light to the amount of exposure light 6 is defined as “transmittance”, the transmittance of the opening 7 is , Ith may be equal to or greater than the value obtained by dividing the exposure light beam 6 amount.
また、遮光部5も、厳密には露光光線6のすべてを遮光する必要はなく、感光しきい値Ithよりも少ない量の露光光線であれば透過させてもよい。すなわち、露光光線6の量に対する、遮光光される露光光線の量の比を「遮光率」と定義すると、開口部7の遮光率は、Ithを露光光線6の量で割った値よりも小さい値であればよい。 Strictly speaking, it is not necessary for the light-shielding portion 5 to shield all of the exposure light beam 6, and it may be transmitted as long as the exposure light beam is smaller than the photosensitive threshold value Ith. That is, if the ratio of the amount of exposure light beam that is shielded against the amount of exposure light beam 6 is defined as “light shielding rate”, the light shielding rate of the opening 7 is smaller than the value obtained by dividing Ith by the amount of exposure light beam 6. Any value is acceptable.
なお、図1は半導体露光装置の模式図である。従って、図1に示す半導体露光装置600は、実際の半導体露光装置とは異なる寸法比率で示されている。また、図面の簡略化のため、図1では、露光光線6が通過するコンデンサレンズや投影レンズなどが省略されている。 FIG. 1 is a schematic diagram of a semiconductor exposure apparatus. Accordingly, the semiconductor exposure apparatus 600 shown in FIG. 1 is shown with a dimensional ratio different from that of an actual semiconductor exposure apparatus. Further, for simplification of the drawing, in FIG. 1, a condenser lens and a projection lens through which the exposure light beam 6 passes are omitted.
比較例1
続いて、本発明の実施の形態にかかるフォトマスクの技術的効果を理解するための準備として、比較例1にかかるフォトマスク400について説明する。図2は、フォトマスク400の要部を拡大した上面図である。フォトマスク400は、図2に示すように、円形の開口部41が三角形の格子状に形成されている。遮光部42は、開口部41の間を覆っている。なお、開口部41は図1に示す開口部7に対応し、遮光部42は図1に示す遮光部8に対応する。フォトマスク400の断面構成については、一般的なフォトマスク10と同様であるので、説明を省略する。
Comparative Example 1
Next, as a preparation for understanding the technical effect of the photomask according to the embodiment of the present invention, a photomask 400 according to Comparative Example 1 will be described. FIG. 2 is an enlarged top view of the main part of the photomask 400. As shown in FIG. 2, the photomask 400 has circular openings 41 formed in a triangular lattice shape. The light shielding portion 42 covers the space between the openings 41. The opening 41 corresponds to the opening 7 shown in FIG. 1, and the light shielding part 42 corresponds to the light shielding part 8 shown in FIG. Since the cross-sectional configuration of the photomask 400 is the same as that of the general photomask 10, description thereof is omitted.
フォトマスク400では、格子状配置の一例として、開口部41が三角格子状に配置されている。これにより、開口部41は、代表的なフォトニック結晶構造パターンを構成している。以下、開口部41の直径をd4とし、開口部41間の周期をa4とする。以後、断りがない限り、上面図におけるフォトマスクにかかる寸法表示は、フォトマスク上における実寸法を示す。なお、被転写体(図1の半導体基板1上のフォトレジスト膜3)にかかる寸法表示は、フォトマスクにおける寸法に半導体露光装置の縮小投影倍率を乗算した値を示す。 In the photomask 400, the openings 41 are arranged in a triangular lattice as an example of the lattice-like arrangement. Thereby, the opening part 41 comprises the typical photonic crystal structure pattern. Hereinafter, the diameter of the opening 41 and d 4, the period between the opening 41 and a 4. Thereafter, unless otherwise specified, the dimension display on the photomask in the top view shows the actual dimension on the photomask. In addition, the dimension display concerning a to-be-transferred body (photoresist film 3 on the semiconductor substrate 1 of FIG. 1) shows the value which multiplied the reduction projection magnification of the semiconductor exposure apparatus to the dimension in a photomask.
フォトマスク400において、開口部41の開口サイズ(直径d4)を露光光線の波長λの近傍まで小さくすると、露光光線の回折効果が大きくなる。ここで、フォトマスク400から被転写体(例えば、図1のフォトレジスト膜3)までの実効的な焦点距離をRとする。また、被転写体上における、露光光線の光軸からの距離をrとする。この場合、1つの円形の開口部41を透過した露光光線が被転写体上に作る光強度分布I(r)は、以下の式(1)及び(2)で表される。
式(1)で表される光強度分布I(r)は、一般にエアリーディスクと呼ばれ、同心円上に光強度分布が広がる。この広がりの尺度を示す、光強度の最初の零点の光軸からの距離r0は、以下の式(3)で表される。
式(3)より、開口部41の直径d4が、露光光線の波長λに対して十分大きくない場合には、被転写体上における光強度分布I(r)の開口径(開口部41の直径d4)に対する広がりが顕著になる。図3は、図2のIII−III断面における、開口部を透過した露光光線のレジスト上での光強度分布を示す図である。この計算においては、露光光線の波長λを365nm(水銀ランプのi線の露光波長)、縮小投影露光装置の縮小倍率を1/5、とし、直径d4を1.0、1.25、1.5μmと変化させた。式(3)に示すように、開口部の直径が小さくなると、被転写体上の光が広がることがわかる。以下、特に断りが無い限り、上記の条件と同じ露光光線の波長及び縮小倍率を用いて、計算結果を示すこととする。 From Expression (3), when the diameter d 4 of the opening 41 is not sufficiently large with respect to the wavelength λ of the exposure light beam, the opening diameter (of the opening 41 of the light intensity distribution I (r) on the transfer target is determined. The spread with respect to the diameter d 4 ) becomes significant. FIG. 3 is a view showing the light intensity distribution on the resist of the exposure light beam transmitted through the opening in the III-III cross section of FIG. In this calculation, the wavelength λ of the exposure light beam is 365 nm (exposure wavelength of the i-line of the mercury lamp), the reduction magnification of the reduction projection exposure apparatus is 1/5, and the diameter d 4 is 1.0, 1.25, 1 It was changed to 5 μm. As shown in Expression (3), it can be seen that the light on the transfer medium spreads when the diameter of the opening is reduced. Hereinafter, unless otherwise specified, calculation results are shown using the same exposure light wavelength and reduction magnification as those described above.
実際の被転写体上の光強度分布は、複数の開口部41を透過した露光光線の重ね合わせである。よって、実際の被転写体上での光強度分布Itotalは、以下の式(4)及び(5)で表される。
ここで、被転写体上における露光光線の光強度分布の計算結果を示す。図4は、図2のIV−IV断面における、開口部を透過した露光光線のレジスト上での光強度分布図である。すなわち、図4は、3つの開口部を透過した露光光線の重ね合わせによる、レジスト上での光強度分布を示している。この計算においては、直径d4を1.2μmで一定とし、三角格子の周期a4を、2.0、2.5、3.0、3.5μmと変化させた。図4に示すように、周期a4が小さくなるほど、すなわち隣接する開口部間の距離が小さくなるほど、干渉の影響で開口部と遮蔽部での光強度のコントラスト差が小さくなり、解像しなくなっていくことがわかる。 Here, the calculation result of the light intensity distribution of the exposure light beam on the transfer medium is shown. FIG. 4 is a light intensity distribution diagram on the resist of the exposure light beam transmitted through the opening in the IV-IV cross section of FIG. That is, FIG. 4 shows the light intensity distribution on the resist due to the superposition of the exposure light beams transmitted through the three openings. In this calculation, the diameter d 4 was constant at 1.2 μm, and the period a 4 of the triangular lattice was changed to 2.0, 2.5, 3.0, and 3.5 μm. As shown in FIG. 4, as the cycle a 4 decreases, i.e. as the distance between adjacent openings becomes smaller, the contrast difference of the light intensity at the opening shielding part is reduced by the influence of the interference, no longer resolved You can see that
次に、図5は、フォトマスク400を用いた場合の被転写体上の2次元的な光強度分布の計算結果を示す図である。なお、この計算においては、三角格子の周期a4を2.1μmとした。この条件において、開口部41の直径d4が1.2μm及び1.4μmの場合について、光強度分布を計算した。 Next, FIG. 5 is a diagram illustrating a calculation result of a two-dimensional light intensity distribution on the transfer target when the photomask 400 is used. Incidentally, in this calculation, and the period a 4 of a triangular lattice and 2.1 .mu.m. Under these conditions, the light intensity distribution was calculated when the diameter d 4 of the opening 41 was 1.2 μm and 1.4 μm.
図5において、白い部分は光強度が強いことを示し、黒い部分は光強度が弱いことを示す。また、白線で示した等光強度線は、フォトレジスト膜の感光しきい値Ithを示す。すなわち、感光しきい値Ithよりも光強度が強い領域(図5の白線の内部)のフォトレジスト膜が感光し、露光パターンが形成される。 In FIG. 5, the white portion indicates that the light intensity is high, and the black portion indicates that the light intensity is low. Further, an equal light intensity line indicated by a white line indicates a photosensitive threshold value Ith of the photoresist film. That is, the photoresist film in a region (inside the white line in FIG. 5) where the light intensity is higher than the photosensitive threshold value Ith is exposed to form an exposure pattern.
開口部41の直径d4が小さい場合(d4=1.2μm)では、光の回折が顕著になり、隣り合う開口部41間で干渉が起きる。この場合、正三角形の頂点に配置された開口部41は、それぞれ式(1)で示される同心円状のエアリーディスクを形成する。そのため、被転写体上において、正三角形の頂点に配置された3つの開口部41のそれぞれから等距離の点では、露光光線の回折光が同位相で重ね合わされる。また、被転写体上において、2つの開口部41から等距離の点についても、2つの開口部41からの回折光が、同位相で重ねあわされる。これにより、開口部41間の被転写体上では、光強度が強い領域及び光強度が弱い領域が周期的に形成され、コントラストの低下を招いてしまう。その結果、図4及び5に示すように、光強度のコントラスト低下により、円形の露光パターンが解像できない。 When the diameter d 4 of the opening 41 is small (d 4 = 1.2 μm), light diffraction becomes significant, and interference occurs between the adjacent openings 41. In this case, the openings 41 arranged at the vertices of the equilateral triangle form concentric Airy disks represented by the formula (1). Therefore, the diffracted light of the exposure light beam is superimposed in the same phase at a point equidistant from each of the three openings 41 arranged at the apex of the equilateral triangle on the transfer object. In addition, the diffracted light from the two openings 41 is overlapped at the same phase even at a point equidistant from the two openings 41 on the transfer target. As a result, a region having a high light intensity and a region having a low light intensity are periodically formed on the transfer medium between the openings 41, leading to a decrease in contrast. As a result, as shown in FIGS. 4 and 5, a circular exposure pattern cannot be resolved due to a decrease in contrast of light intensity.
一方、開口部41の直径d4が大きい場合(d4=1.4μm)では、光の回折が小さくなり、隣り合う開口部41間での干渉が抑制される。その結果、図5に示すように、円形の露光パターンを解像できる。しかしながら、開口部41の直径d4を大きくしてしまうと、露光パターンも大きくなってしまう。そのため、フォトニック結晶作製に要する微細な露光パターンを形成することができなくなってしまう。 On the other hand, when the diameter d 4 of the opening 41 is large (d 4 = 1.4 μm), light diffraction becomes small, and interference between adjacent openings 41 is suppressed. As a result, a circular exposure pattern can be resolved as shown in FIG. However, it results in increasing the diameter d 4 of the opening 41, the exposure pattern is also increased. For this reason, it becomes impossible to form a fine exposure pattern required for producing a photonic crystal.
実施の形態1
次に、本発明の実施の形態1にかかるフォトマスク100について説明する。上述のフォトマスク400での現象を回避してフォトニック結晶構造を得るためには、開口部を透過した後の露光光線の回折効果による広がりを低減する必要がある。そのため、本実施の形態にかかるフォトマスク100では、開口部の形状が、円形ではなく、正多角形となっている。以下、本実施の形態にかかるフォトマスク100の構成について、具体的に説明する。
Embodiment 1
Next, the photomask 100 according to the first embodiment of the present invention will be described. In order to avoid the phenomenon in the photomask 400 described above and obtain a photonic crystal structure, it is necessary to reduce the spread due to the diffraction effect of the exposure light beam that has passed through the opening. Therefore, in photomask 100 according to the present embodiment, the shape of the opening is not a circle but a regular polygon. Hereinafter, the configuration of the photomask 100 according to this embodiment will be specifically described.
図6は、実施の形態1にかかるフォトマスク100の要部を拡大した上面図である。フォトマスク100は、図6に示すように、正方形の開口部11が格子状に形成されている。遮光部12は、開口部11の間を覆っている。図6では、格子状配置の一例として、開口部11が三角格子状に配置されている。これにより、開口部11は、代表的なフォトニック結晶構造パターンを構成している。以下、開口部11の対角線の長さをd1とし、開口部11間の周期をa1とする。その他の構成は、比較例1にかかるフォトマスク400と同様であるので、説明を省略する。 FIG. 6 is an enlarged top view of the main part of the photomask 100 according to the first embodiment. As shown in FIG. 6, the photomask 100 has square openings 11 formed in a lattice pattern. The light shielding portion 12 covers the space between the openings 11. In FIG. 6, the openings 11 are arranged in a triangular lattice shape as an example of the lattice-like arrangement. Thereby, the opening part 11 comprises the typical photonic crystal structure pattern. Hereinafter, the length of a diagonal line of the opening 11 and d 1, the period between the opening 11 and a 1. Other configurations are the same as those of the photomask 400 according to the comparative example 1, and thus the description thereof is omitted.
図7は、実施の形態1にかかるフォトマスク100の要部を更に拡大した上面図である。図7では、隣接する開口部を識別するため、隣接する開口部にそれぞれ111、112及び113の符号を付している。また、図7では、フォトマスク100上における位置を示すため、符号A〜Rを付している。符号A〜Dは、それぞれ開口部111の頂点を示す。符号E〜Hは、それぞれ開口部112の頂点を示す。符号K〜Nは、それぞれ開口部113の頂点を示す。符号I、J、O〜Rは、それぞれ線分の端点を示す。さらに、図7では、符号を明瞭に表示するため、遮光部12のハッチングを省略している。 FIG. 7 is an enlarged top view of the main part of the photomask 100 according to the first embodiment. In FIG. 7, in order to identify the adjacent openings, the adjacent openings are denoted by reference numerals 111, 112, and 113, respectively. In FIG. 7, reference signs A to R are attached to indicate positions on the photomask 100. Reference signs A to D denote apexes of the opening 111, respectively. Reference signs E to H denote apexes of the opening 112, respectively. Reference numerals K to N denote apexes of the opening 113, respectively. Reference numerals I, J, and O to R denote end points of line segments, respectively. Further, in FIG. 7, the hatching of the light shielding portion 12 is omitted in order to clearly display the code.
図7に示すように、開口部111〜113の形状は正方形である。そのため、同一の列(図7の縦方向の列)においては、隣接する2つの開口部の端、すなわち、開口部111の辺AD及びと開口部112の辺FGから等距離となる被転写体上の線分IJ上で、露光光線の光波が同位相で重ねあわされる。これにより、被転写体上の線分IJ上では、光強度分布が強くなる。 As shown in FIG. 7, the shapes of the openings 111 to 113 are square. Therefore, in the same row (vertical row in FIG. 7), the transfer target is equidistant from the ends of two adjacent openings, that is, the side AD of the opening 111 and the side FG of the opening 112. On the upper line segment IJ, the light wave of the exposure light beam is superimposed in the same phase. Thereby, the light intensity distribution becomes stronger on the line segment IJ on the transfer target.
しかし、異なる列間における被転写体上の点においては、隣接する開口部113の辺NM及び開口部111の辺ABから等距離となり、露光光線の光波が同位相で重ねあわされる線分の長さが、辺ABおよび辺NMの長さより短くなる。図7の線分OPは、辺ABおよび辺NMからの距離が等しい線分である。このとき、辺ABと辺NMから等距離となり、かつ露光光線の光波が同位相で重ねあわされる線OPの部分は、線分QRのみである。その他の線分OQおよび線分RP上の点については、辺ABと辺NMからの距離が等しいものの、露光光線の光波が同位相で重ねあわされる、すなわち、辺AB及び辺NM上と対向する区間が存在しない。そのため、重ねあわされる露光光線の光波の位相の同一性が緩和される。従って、隣接する異なる列の開口部11の間における被転写体上の点では、露光光線の光波の干渉の影響を抑制することができる。 However, the points on the transfer target between different rows are equidistant from the side NM of the adjacent opening 113 and the side AB of the opening 111, and the length of the line segment in which the light waves of the exposure light are overlapped in the same phase Is shorter than the length of the side AB and the side NM. The line segment OP in FIG. 7 is a line segment having the same distance from the side AB and the side NM. At this time, the part of the line OP which is equidistant from the side AB and the side NM and where the light waves of the exposure light beam are overlapped in the same phase is only the line segment QR. Regarding the other points on the line segment OQ and the line segment RP, although the distances from the side AB and the side NM are equal, the light wave of the exposure light beam is overlapped in the same phase, that is, on the side AB and the side NM. There is no section. Therefore, the phase uniformity of the light waves of the exposure light beams that are superimposed is relaxed. Therefore, the influence of the light wave interference of the exposure light beam can be suppressed at a point on the transfer medium between the openings 11 in the adjacent different rows.
以上のように、開口部111〜113の各辺は、隣接する開口部の辺と平行であるが、一部の辺は隣接する開口部の辺と完全には対向していない。その結果、隣接する開口部の辺がすべて平行かつ対向している場合と比較して、干渉の影響は少ない。従って、開口部の形状が円形である場合と比べて、干渉の影響を抑制することができる。 As described above, each side of the openings 111 to 113 is parallel to the side of the adjacent opening, but some of the sides are not completely opposed to the side of the adjacent opening. As a result, the influence of interference is less than in the case where the sides of the adjacent openings are all parallel and opposed. Therefore, the influence of interference can be suppressed as compared with the case where the shape of the opening is circular.
なお、以上の説明から明らかなように、図6の開口部11の各辺が、隣接する開口部の辺と完全に対向していなくてもよい。さらには、開口部11の各辺は、隣接する開口部のすべての辺と平行でなくてもよい。要するに、開口部11の各辺と、隣接する開口部の各辺が対向する部分の長さ、あるいは平行である部分の長さが短いほど、干渉の影響は抑制される。 As is clear from the above description, each side of the opening 11 in FIG. 6 may not completely face the side of the adjacent opening. Furthermore, each side of the opening 11 may not be parallel to all the sides of the adjacent opening. In short, the influence of interference is suppressed as the length of the portion where each side of the opening 11 and each side of the adjacent opening are opposed or the length of the parallel portion is shorter.
従って、フォトマスク100によれば、被転写体上におけるコントラスト低下を防止し、露光光線の波長よりも小さな直径を有するスポット状の露光パターンを得ることが可能となる。すなわち、フォトマスク100によれば、露光光線の波長よりも小さな直径を有するスポットパターンにより構成された、フォトニック結晶構造パターンを得ることができる。 Therefore, according to the photomask 100, it is possible to prevent a decrease in contrast on the transfer target and to obtain a spot-like exposure pattern having a diameter smaller than the wavelength of the exposure light beam. That is, according to the photomask 100, a photonic crystal structure pattern constituted by a spot pattern having a diameter smaller than the wavelength of the exposure light beam can be obtained.
フォトマスク100では、被転写体上における、隣接する開口部間の回折光による影響を低減することができる。換言すれば、開口透過による回折効果が現れる条件下で、隣接する開口部間の回折効果を利用して、露光光線の波長λ以下の寸法を有する露光パターンが得られる。従って、回折の効果が現れるためには、開口部11の対角線の長さd1が、露光光線の波長λを縮小投影露光装置の縮小倍率M(0<M<1)で割った値以下であることが必要である。 In the photomask 100, the influence of diffracted light between adjacent openings on the transfer target can be reduced. In other words, an exposure pattern having a dimension equal to or smaller than the wavelength λ of the exposure light beam can be obtained using the diffraction effect between adjacent openings under the condition that the diffraction effect due to the aperture transmission appears. Therefore, in order for the diffraction effect to appear, the length d 1 of the diagonal line of the opening 11 is equal to or less than the value obtained by dividing the wavelength λ of the exposure light beam by the reduction magnification M (0 <M <1) of the reduction projection exposure apparatus. It is necessary to be.
一方、開口部11の対角線の長さd1を小さくし過ぎると、回折効果が顕著になり過ぎるとともに、露光光線の照度低下を招いてしまい、露光パターンが得られなくなる。対角線の長さd1が露光光線の波長以下となると、露光光線の伝搬する成分は透過できなくなる。そのため、開口部11の対角線の長さd1が、露光光線の波長λ以上であることが必要である。 On the other hand, too small diagonal length d 1 of the opening 11, together with the diffraction effect becomes too pronounced, which could lead to decrease in illuminance of the exposure light beam, the exposure pattern can not be obtained. When the diagonal length d 1 is equal to or less than the wavelength of the exposure light beam, propagating components of the exposure light beam is unable transmission. Therefore, it is necessary that the length d 1 of the diagonal line of the opening 11 is not less than the wavelength λ of the exposure light beam.
以上より、本実施の形態において、本発明の効果が得られる対角線の長さd1の条件は、以下の式(6)で表される。
また、本実施の形態では、開口部の形状を正方形としているが、開口部の形状はこれに限定されない。すなわち、開口部の形状は、正方形を含む任意の正n(nは、3以上の整数)角形(すなわち、正多角形)とすることができる。その一例として、正六角形の場合について示す。図8は、開口部が正六角形の場合の被転写体上の2次元的な光強度分布の計算結果を示す図である。この計算においては、三角格子の周期aは2.1μm、開口部の対角線の長さdは1.2μmであり、円形の場合の計算例である図5左図と同じ条件を用いた。すなわち、円形の場合は開口部の直径が1.2μmのときに干渉によってパターンが形成されなかったのに対し、開口部の形状を正六角形とすることで、干渉の影響が抑制され、パターンが形成されることがわかる。 Moreover, in this Embodiment, although the shape of the opening part is made into the square, the shape of an opening part is not limited to this. That is, the shape of the opening can be any positive n (n is an integer of 3 or more) square (that is, a regular polygon) including a square. As an example, a case of a regular hexagon is shown. FIG. 8 is a diagram illustrating a calculation result of a two-dimensional light intensity distribution on the transfer target when the opening is a regular hexagon. In this calculation, the period a of the triangular lattice is 2.1 μm, the length d of the diagonal line of the opening is 1.2 μm, and the same conditions as those in the left diagram of FIG. That is, in the case of a circle, the pattern was not formed by interference when the diameter of the opening was 1.2 μm, but by making the shape of the opening a regular hexagon, the influence of interference was suppressed, and the pattern was It can be seen that it is formed.
以下では、正n角形の最も長い対角線の長さを、開口部の最大径と定義する。フォトマスク100では、開口部11の対角線の長さd1が、開口部の最大径に相当する。 Hereinafter, the length of the longest diagonal line of the regular n-gon is defined as the maximum diameter of the opening. In the photomask 100, the diagonal length d 1 of the opening 11 corresponds to the maximum diameter of the opening.
また、本実施の形態にかかるフォトマスクは、通常のフォトマスク作製方法により、開口部及び遮光部のパターン配置を変更するのみで作製が可能である。つまり、位相シフトマスクなどの高価なマスクや、電子線照射装置、先端プロセスに適用される露光装置などの高価な装置を要することなく、フォトニック結晶を作製することができる。従って、安価かつ技術的に簡易なプロセスにより、フォトニック結晶を作製することが可能となる。 In addition, the photomask according to this embodiment can be manufactured only by changing the pattern arrangement of the opening and the light shielding portion by a normal photomask manufacturing method. That is, a photonic crystal can be manufactured without requiring an expensive mask such as a phase shift mask, an expensive apparatus such as an electron beam irradiation apparatus or an exposure apparatus applied to a leading edge process. Accordingly, it is possible to produce a photonic crystal by an inexpensive and technically simple process.
さらに、本実施の形態にかかるフォトマスクは、開口部の形状が正方形を含む正n角形であるので、開口部が円形で有る場合に比べ、より作製が容易である。一般に、フォトマスク上のパターンは、電子線描画装置やレーザ描画装置などを用いて描画される。よって、パターン形状が正n角形などの直線の多い形状の場合、描画グリッドを大きくすることができる。これにより、本実施の形態にかかるフォトマスクは、より短時間かつ低コストに作製することができる。 Furthermore, since the photomask according to this embodiment has a regular n-square shape including a square shape, the photomask is easier to manufacture than when the aperture shape is circular. In general, a pattern on a photomask is drawn using an electron beam drawing apparatus, a laser drawing apparatus, or the like. Therefore, when the pattern shape is a shape with many straight lines such as a regular n-gon, the drawing grid can be enlarged. Thereby, the photomask according to this embodiment can be manufactured in a shorter time and at a lower cost.
実施の形態2
次に、本発明の実施の形態2について、具体的な構成例を示して説明する。図9は、実施の形態2にかかるフォトマスク200の要部を拡大した上面図である。フォトマスク200は、実施の形態1にかかるフォトマスク100と比べ、開口部の形状及び配置が異なる。フォトマスク200は、正多角形の一つである正六角形の開口部21を有する。遮光部22は、開口部21の間を覆っている、以下、開口部21の最も長い対角線の長さをd2とし、開口部21間の周期をa2とする。フォトマスク200のその他の構成は、フォトマスク100と同様であるので、説明を省略する。
Embodiment 2
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described by showing a specific configuration example. FIG. 9 is an enlarged top view of a main part of the photomask 200 according to the second embodiment. The photomask 200 differs from the photomask 100 according to the first embodiment in the shape and arrangement of the openings. The photomask 200 has a regular hexagonal opening 21 that is one of regular polygons. The light shielding part 22 covers the space between the openings 21, and hereinafter, the length of the longest diagonal line of the openings 21 is d 2 and the period between the openings 21 is a 2 . Since the other structure of the photomask 200 is the same as that of the photomask 100, description thereof is omitted.
フォトマスク200では、1つの開口部21と、1つの開口部21に隣接する、中心が正六角形の頂点上に配置された開口部21とが、互いに異なる回転角を有する。図9では、開口部21_0〜21_6が、それぞれ異なる回転角を有している。フォトマスク300は、開口部21_0〜21_6に相当する、それぞれ回転角が異なる7つの開口部からなる群が、ハニカム状に配置されている。 In the photomask 200, one opening 21 and the opening 21 adjacent to the one opening 21 and arranged on the vertex of the regular hexagonal center have different rotation angles. In FIG. 9, the openings 21_0 to 21_6 have different rotation angles. In the photomask 300, a group of seven openings having different rotation angles corresponding to the openings 21_0 to 21_6 is arranged in a honeycomb shape.
図9では、基準となる回転角をΔθとすると、開口部21_m(mは、0以上6以下の整数)の回転角θmは、以下の式(8)により表される。
フォトマスク200では、隣接する開口部の回転角はそれぞれ異なる。そのため、m×Δθの回転角を有する開口部は、mがいかなる整数の場合でも、開口部を平行移動させても互いに重ならないようにする必要がある。正n(nは3以上の整数)角形は、360°/nの回転対称性を有するため、回転角の異なる開口部が互いに重ならない条件は、以下の式(9)で表される。
なお、図9では、基準となる回転角Δθを5°とした。また、中心の開口部21_0に対して、周囲の開口部21の回転角が反時計回り増加する例を掲載した。ただし、図9の構成はあくまで例示であって、整数mの選び方はこれに限定されない。また、開口部21の回転角は時計回りに増加してもよいし、開口部21_0〜21_6は、正六角形の中心及び頂点の上にランダムに配置されてもよい。 In FIG. 9, the reference rotation angle Δθ is 5 °. In addition, an example in which the rotation angle of the peripheral opening 21 increases counterclockwise with respect to the central opening 21_0 has been described. However, the configuration of FIG. 9 is merely an example, and the method of selecting the integer m is not limited to this. Further, the rotation angle of the opening 21 may be increased clockwise, and the openings 21_0 to 21_6 may be randomly arranged on the center and apex of the regular hexagon.
フォトマスク200によれば、フォトマスク100と比べて、同一の列(図9の縦方向の列)の隣接する2つの開口部21の間の被転写体上においても、開口部の端からの距離が異なる。従って、同一の列(図9の縦方向の列)の隣接する2つの開口部21の間における、露光光線の光波の干渉の影響を抑制することができる。また、隣接する異なる列の開口部21の間においても、それぞれの開口部21の端からの距離がランダムになり、被転写体上において重ねあわされる露光光線の光波の位相の同一性がより緩和される。従って、隣接する異なる列の開口部21の間における、露光光線の光波の干渉の影響をさらに抑制することができる。 According to the photomask 200, as compared with the photomask 100, the transfer from the end of the opening is also performed on the transfer target body between two adjacent openings 21 in the same row (vertical row in FIG. 9). The distance is different. Accordingly, it is possible to suppress the influence of the light wave interference of the exposure light beam between the two adjacent openings 21 in the same row (vertical row in FIG. 9). In addition, the distance from the end of each opening 21 is also random between the openings 21 in different rows adjacent to each other, and the phase of the light wave of the exposure light beam superimposed on the transfer body is more relaxed. Is done. Therefore, it is possible to further suppress the influence of the interference of the light wave of the exposure light beam between the adjacent openings 21 in different rows.
その結果、フォトマスク200によれば、フォトマスク100と同じ作用及び効果を奏するのみならず、被転写体上におけるコントラスト低下を更に防止し、露光光線の波長よりも小さな直径を有するスポット像を、より容易に得ることが可能となる。すなわち、フォトマスク200によれば、露光光線の波長よりも小さな直径を有するスポットにより構成されたフォトニック結晶構造パターンを、より容易に得ることができる。 As a result, according to the photomask 200, not only the same action and effect as the photomask 100 are exhibited, but also a contrast reduction on the transfer object is further prevented, and a spot image having a diameter smaller than the wavelength of the exposure light beam, It can be obtained more easily. That is, according to the photomask 200, a photonic crystal structure pattern composed of spots having a diameter smaller than the wavelength of the exposure light beam can be obtained more easily.
比較例2
次に、後述する本発明の実施の形態3にかかるフォトマスクの技術的効果を理解するための準備として、比較例2にかかるフォトマスクについて説明する。図10は、比較例2にかかるフォトマスク500の要部を拡大した上面図である。フォトマスク500は、図10に示すように、円形の開口部51が格子状に形成されている。開口部51内には、開口部51と同心円の形状(相似形状)を有する遮光板53形成されている。遮光部52は、開口部51の間を覆っている。これにより、開口部51と遮光板53とは、輪帯形状の帯状開口部54を構成する。つまり、露光光線は、帯状開口部54を通じて、被転写体に到達する。なお、遮光板53は、例えば遮光部52と同じ材料で形成される。以下、開口部51の直径をd51、遮光板の直径をd53、開口部51間の周期をa5とする。フォトマスク500のその他の構成は、比較例1にかかるフォトマスク400と同様であるので、説明を省略する。
Comparative Example 2
Next, as a preparation for understanding the technical effect of the photomask according to the third embodiment of the present invention described later, a photomask according to comparative example 2 will be described. FIG. 10 is an enlarged top view of the main part of the photomask 500 according to Comparative Example 2. As shown in FIG. 10, the photomask 500 has circular openings 51 formed in a lattice shape. A light shielding plate 53 having a concentric shape (similar shape) with the opening 51 is formed in the opening 51. The light shielding part 52 covers the space between the openings 51. Thereby, the opening 51 and the light shielding plate 53 constitute a ring-shaped band-shaped opening 54. That is, the exposure light beam reaches the transfer target through the strip-shaped opening 54. The light shielding plate 53 is formed of the same material as the light shielding portion 52, for example. Hereinafter, the diameter of the opening 51 is d 51 , the diameter of the light shielding plate is d 53 , and the period between the openings 51 is a 5 . Since the other structure of the photomask 500 is the same as that of the photomask 400 according to Comparative Example 1, description thereof is omitted.
比較例2にかかるフォトマスク500の開口部の形状を円形としているが、開口部の形状はこれに限定されない。すなわち、開口部の形状は、真円形ではなく、楕円形であってもよい。また、開口部の形状は、任意の正n(nは、3以上の整数)角形とすることができる。 Although the shape of the opening of the photomask 500 according to Comparative Example 2 is circular, the shape of the opening is not limited to this. That is, the shape of the opening may not be a perfect circle but an ellipse. The shape of the opening can be any positive n (n is an integer of 3 or more) square.
フォトマスク500では、遮光板53の大きさにより、帯状開口部54の大きさが変化する。ここで、遮光板53による遮光率tを定義する。遮光率tは、開口部51の面積と遮光板53の面積との比により、下記の式(10)で表される。
このときの被転写体上の光強度分布I(r)は、第1種1次Bessel関数J1を用いて、以下の式(11)及び(12)で表される。
ここで、フォトマスク500を用いた場合の、被転写体上での露光光線の光強度分布の計算結果を示す。なお、この計算においては、露光光線の波長λを365nm(水銀ランプのi線の露光波長)、縮小投影露光装置の縮小倍率を1/5、三角格子の周期a5を2.1μm、開口部51の直径d51を1.4μmとして光強度分布を計算した。 Here, the calculation result of the light intensity distribution of the exposure light beam on the transfer object when the photomask 500 is used is shown. In this calculation, the wavelength λ of the exposure light beam is 365 nm (exposure wavelength of i-line of the mercury lamp), the reduction magnification of the reduction projection exposure apparatus is 1/5, the period a 5 of the triangular lattice is 2.1 μm, and the aperture The light intensity distribution was calculated with the diameter d 51 of 51 being 1.4 μm.
図11は、フォトマスク500を用いた場合の単一の開口部が作る光強度分布の遮光率t依存性を示す光強度分布図である。図11では、遮光率tが0、0.25、0.5及び0.75の場合を示している。図11において、白い部分は光強度が強いことを示し、黒い部分は光強度が弱いことを示す。また、白線で示した等光強度線は、フォトレジスト膜の感光しきい値Ithを示す。すなわち、感光しきい値Ithよりも光強度が強い領域(図11の白線の内側部分)のフォトレジスト膜が感光することにより、露光パターンが形成される。 FIG. 11 is a light intensity distribution diagram showing the dependency of the light intensity distribution formed by a single opening when the photomask 500 is used on the light blocking rate t. FIG. 11 shows the cases where the light blocking ratio t is 0, 0.25, 0.5, and 0.75. In FIG. 11, a white part indicates that the light intensity is high, and a black part indicates that the light intensity is low. Further, an equal light intensity line indicated by a white line indicates a photosensitive threshold value Ith of the photoresist film. That is, an exposure pattern is formed by exposing the photoresist film in a region where the light intensity is higher than the photosensitive threshold value Ith (the inner portion of the white line in FIG. 11).
フォトマスク500を用いた場合、図11に示すように、開口部51が遮光されていない場合(遮光率t=0、すなわち開口部51が単純な円形開口である場合)では、フォトレジスト膜が感光する円形領域の直径が最大となる。一方、遮光率tの値が大きくなるに従って、フォトレジスト膜が感光する円形領域の直径が小さくなる。つまり、遮光率を大きくする、すなわち、遮光板を大きくすることによって、開口部51の直径が同じであっても、実効的にフォトレジスト膜が感光する円形領域の直径を小さくすることができる。よって、フォトマスク500によれば、開口部内に相似形状の遮光板を設けることで、単一の開口部により形成される露光パターンのサイズを縮小することが可能となる。 When the photomask 500 is used, as shown in FIG. 11, when the opening 51 is not shielded from light (light shielding rate t = 0, that is, when the opening 51 is a simple circular opening), the photoresist film is The diameter of the exposed circular area is maximized. On the other hand, as the light shielding ratio t increases, the diameter of the circular region where the photoresist film is exposed decreases. That is, by increasing the light shielding rate, that is, by increasing the size of the light shielding plate, it is possible to effectively reduce the diameter of the circular region where the photoresist film is exposed even if the diameter of the opening 51 is the same. Therefore, according to the photomask 500, it is possible to reduce the size of the exposure pattern formed by a single opening by providing a similar light shielding plate in the opening.
また、露光に用いる縮小投影露光装置の縮小倍率を1/5倍とすると、開口部51の直径1.4μmは、フォトレジスト膜3上では380nmに対応する。つまり、遮光板が無い場合には、直径が380nm以下の露光パターンを形成することはできない。しかし、上述のように、フォトマスク500によれば、遮光板により露光パターンのサイズを縮小できるので、露光波長(365nm)以下の直径を有する露光パターンを得ることが可能となる。これにより、フォトマスク500によれば、露光波長以下の大きさを有する露光パターンを得ることが可能となる。 If the reduction magnification of the reduction projection exposure apparatus used for exposure is 1/5, the diameter of the opening 51 of 1.4 μm corresponds to 380 nm on the photoresist film 3. That is, when there is no light shielding plate, an exposure pattern having a diameter of 380 nm or less cannot be formed. However, as described above, according to the photomask 500, since the size of the exposure pattern can be reduced by the light shielding plate, an exposure pattern having a diameter of the exposure wavelength (365 nm) or less can be obtained. Thereby, according to the photomask 500, it is possible to obtain an exposure pattern having a size equal to or smaller than the exposure wavelength.
実施の形態3
次に、本発明の実施の形態3にかかるフォトマスクについて説明する。図12は、実施の形態3にかかるフォトマスク300の要部を拡大した上面図である。フォトマスク300は、正六角形の開口部31の内部に、開口部31と同心かつ相似形(正六角形)の遮光板33が形成される。遮光部32は、開口部31の間を覆っている、以下、開口部31の最も長い対角線の長さをd31、遮光板33の最も長い対角線の長さをd33、開口部31間の周期をa3とする。これにより、開口部31と遮光板33とは、輪帯形状の帯状開口部34を構成する。つまり、露光光線は、帯状開口部34を通じて、被転写体に到達する。フォトマスク300のその他の構成は、実施の形態2にかかるフォトマスク200と同様であるので、説明を省略する。
Embodiment 3
Next, a photomask according to the third embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is an enlarged top view of the main part of the photomask 300 according to the third embodiment. In the photomask 300, a light shielding plate 33 concentric with and similar to the opening 31 (regular hexagon) is formed inside the opening 31 having a regular hexagon. The light shielding portion 32 covers the space between the openings 31. Hereinafter, the length of the longest diagonal line of the opening portion 31 is d 31 , the length of the longest diagonal line of the light shielding plate 33 is d 33 , and the space between the openings 31. the period and a 3. Thereby, the opening 31 and the light shielding plate 33 constitute a ring-shaped band-shaped opening 34. That is, the exposure light beam reaches the transfer target through the strip opening 34. Since the other structure of the photomask 300 is the same as that of the photomask 200 according to the second embodiment, the description thereof is omitted.
フォトマスク300は、開口部31の内部に遮光板33を有する。よって、フォトマスク300は、フォトマスク200と同じ作用及び効果を奏するのみならず、単一の開口部により形成される露光パターンのサイズを縮小することが可能となる。従って、フォトマスク300によれば、露光光線の波長よりも小さなサイズの露光パターンを、より容易に得ることが可能となる。すなわち、フォトマスク300によれば、露光光線の波長よりも小さな直径を有するスポットパターンにより構成されたフォトニック結晶構造パターンを、より容易に得ることができる。 The photomask 300 has a light shielding plate 33 inside the opening 31. Therefore, the photomask 300 not only has the same operation and effect as the photomask 200, but also can reduce the size of the exposure pattern formed by a single opening. Therefore, according to the photomask 300, an exposure pattern having a size smaller than the wavelength of the exposure light beam can be obtained more easily. That is, according to the photomask 300, a photonic crystal structure pattern composed of a spot pattern having a diameter smaller than the wavelength of the exposure light beam can be obtained more easily.
ちなみに、本実施の形態において、被転写体上における露光光線の照度を大きくしたい場合には、図11に示すように、遮光率tを、0.25以上0.50以下の範囲とすればよい。また、被転写体上においてフォトレジスト膜が感光する領域をなるべく狭めたい場合には、図11に示すように、遮光率tを、0.50以上0.75以下の範囲とすればよい。 Incidentally, in the present embodiment, when it is desired to increase the illuminance of the exposure light beam on the transfer object, the light shielding rate t may be set in the range of 0.25 to 0.50 as shown in FIG. . In addition, when it is desired to narrow the region exposed to the photoresist film on the transferred material as much as possible, the light shielding rate t may be set in the range of 0.50 to 0.75 as shown in FIG.
その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態では、周期的なフォトニック結晶構造を形成するためのパターンを示したが、例示であって本発明のフォトマスクで形成するパターンはこれに限定されない。例えば、一般的な電子回路に加え、イメージセンサや液晶パネルなど大面積を低コストかつ高スループットにパターンニングする際に有効である。
Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, a pattern for forming a periodic photonic crystal structure is shown. However, the pattern formed by the photomask of the present invention is not limited to this example. For example, it is effective when patterning a large area such as an image sensor or a liquid crystal panel at low cost and high throughput in addition to a general electronic circuit.
上述の実施の形態におけるフォトマスクの断面構成及び材料はあくまで例示であって、フォトマスクの構成及び材料はこれに限定されない。 The cross-sectional configuration and material of the photomask in the above embodiment are merely examples, and the configuration and material of the photomask are not limited thereto.
上述の実施の形態における露光光線の波長を365nmとしたが、あくまで例示である。すなわち、水銀ランプのg線又はh線又はエキシマレーザ(例えば、ArF、KrF又はF2)によるレーザ光などの、他の波長の露光光線を用いることができる。また縮小倍率を1/5としたが、あくまで例示であって、他の縮小倍率も適用可能である。一般に、縮小倍率が低い方が、解像度が高くなる。 Although the wavelength of the exposure light beam in the above-described embodiment is 365 nm, this is merely an example. That is, exposure light beams having other wavelengths such as g-line or h-line of a mercury lamp or laser light by excimer laser (for example, ArF, KrF, or F 2 ) can be used. Although the reduction ratio is 1/5, it is merely an example, and other reduction ratios can be applied. Generally, the lower the reduction magnification, the higher the resolution.
上述の実施の形態では、開口部の配置の例として、三角格子について説明したが、四角格子などの他の格子配置を適用することも可能である。 In the above-described embodiment, the triangular lattice has been described as an example of the arrangement of the openings. However, other lattice arrangements such as a square lattice can be applied.
以上の説明から明らかなように、本発明の開口部は、隣接する開口部の辺同士の配置が所定の条件を満たせばよく、開口部の形状自体は特に限定されない。すなわち、開口部の形状は、正n角形にも限定されず、辺の長さが異なる多角形であってもよい。ただし、多角形は凸多角形であることが望ましい。一般の凸多角形の場合は、最も長い対角線の長さを開口部の最大径とすればよい。 As is clear from the above description, in the opening of the present invention, the arrangement of the sides of the adjacent openings only needs to satisfy a predetermined condition, and the shape of the opening itself is not particularly limited. That is, the shape of the opening is not limited to a regular n-gon, and may be a polygon with different side lengths. However, the polygon is preferably a convex polygon. In the case of a general convex polygon, the length of the longest diagonal line may be the maximum diameter of the opening.
そして、開口部の辺の配置に関しては、隣接する開口部の辺同士が平行でなければよい。あるいは、隣接する開口部の辺同士が平行であっても、一方の辺の一部でも相手の辺に対向していなければよい。本発明では、「辺が対向する」とは、ある辺の上の点から、相手側の辺に垂線を下ろすことができることを意味する。従って、「一方の辺の一部が相手の辺に対向していない」とは、ある辺に、相手側の辺に垂線を下ろすことができない点が含まれることを意味する。 And about the arrangement | positioning of the edge | side of an opening part, the edge | sides of an adjacent opening part should not be parallel. Or even if the edge | sides of an adjacent opening part are parallel, even if a part of one side does not oppose the other party's edge | side. In the present invention, “sides oppose” means that a perpendicular line can be drawn from a point on a certain side to the other side. Therefore, “a part of one side does not face the other side” means that a certain side includes a point where a perpendicular cannot be drawn to the other side.
上記の条件を満たす、隣接する典型的な開口部の例を示す。図13及び14は、隣接する典型的な開口部の例を示す図である。図13の符号A〜Eは、それぞれ開口部61の頂点を示し、符号F〜Hは、それぞれ開口部62の頂点を示す。図14の符号A〜Eは、それぞれ開口部71の頂点を示し、符号F〜Iは、それぞれ開口部72の頂点を示す。また、図4の符号Jは辺ED上において頂点Jに対向する点を示し、符号Kは辺FG上において頂点Eに対向する点を示す。なお、図7、13及び14では、符号としてアルファベットを用いているが、図7、13及び14の同一のアルファベットは、それぞれ異なる点を示していることは言うまでもない。 An example of a typical adjacent opening satisfying the above conditions is shown. 13 and 14 are diagrams showing examples of typical adjacent openings. Reference signs A to E in FIG. 13 indicate apexes of the opening 61, and reference signs F to H indicate apexes of the opening 62, respectively. Reference signs A to E in FIG. 14 indicate apexes of the opening 71, and reference signs F to I indicate apexes of the opening 72, respectively. 4 indicates a point facing the vertex J on the side ED, and K indicates a point facing the vertex E on the side FG. 7, 13 and 14, alphabets are used as symbols, but it goes without saying that the same alphabets in FIGS. 7, 13 and 14 indicate different points.
例えば、図13に示すように、隣接する開口部61及び62については、開口部61の辺DEと開口部62の辺GFとが平行でなければよい。 For example, as shown in FIG. 13, for the adjacent openings 61 and 62, the side DE of the opening 61 and the side GF of the opening 62 need not be parallel.
あるいは、図14に示すように、隣接する開口部71及び72について、開口部71の辺DEと開口部72の辺GFとが平行であっても、辺DEまたは辺GFの全体が他方に対向していない、すなわち、辺DEと辺GFとが対向する部分が一部であればよい。図14に示す例では、辺DEについては線分DJが辺GFに対向しておらず、辺GFについては線分KFが辺DEに対向していない。隣接する開口部の辺が、上記のような位置関係で配置されていれば、大小の差はあるものの、本発明の効果を得ることができる。 Alternatively, as shown in FIG. 14, for the adjacent openings 71 and 72, even if the side DE of the opening 71 and the side GF of the opening 72 are parallel, the side DE or the entire side GF faces the other. In other words, it is only necessary that the part where the side DE and the side GF face each other is a part. In the example illustrated in FIG. 14, for the side DE, the line segment DJ does not face the side GF, and for the side GF, the line segment KF does not face the side DE. If the sides of the adjacent openings are arranged in the above positional relationship, the effect of the present invention can be obtained although there is a difference in size.
なお、前述のように、本発明の効果を得るためには、開口部の対角線の長さが、露光光線の波長λを縮小投影露光装置の縮小倍率Mで割った値以下であることが必要である。開口部の形状が一般の凸多角形の場合は、最も長い対角線の長さが、露光光線の波長λを縮小投影露光装置の縮小倍率Mで割った値以下であることが必要である。 As described above, in order to obtain the effect of the present invention, the length of the diagonal line of the opening must be equal to or smaller than the value obtained by dividing the wavelength λ of the exposure light beam by the reduction magnification M of the reduction projection exposure apparatus. It is. When the shape of the opening is a general convex polygon, it is necessary that the length of the longest diagonal line is equal to or less than the value obtained by dividing the wavelength λ of the exposure light beam by the reduction magnification M of the reduction projection exposure apparatus.
さらに、開口部の形状が異なる形状の凸多角形である場合は、まず各凸多角形について最も長い対角線(最長対角線)の長さを求める。そして、各多角形の最長対角線の長さを比較したときに最も短い最長対角線の長さが、露光光線の波長λを縮小投影露光装置の縮小倍率Mで割った値以下であることが必要である。なお、開口部の形状が三角形の場合は、最も長い辺の長さが、露光光線の波長λを縮小投影露光装置の縮小倍率Mで割った値以下であることが必要である。 Further, in the case of a convex polygon having a different shape of the opening, first, the length of the longest diagonal (longest diagonal) is obtained for each convex polygon. When the lengths of the longest diagonal lines of the polygons are compared, it is necessary that the shortest longest diagonal line length is equal to or less than the value obtained by dividing the wavelength λ of the exposure light beam by the reduction magnification M of the reduction projection exposure apparatus. is there. When the shape of the opening is a triangle, it is necessary that the length of the longest side is equal to or less than the value obtained by dividing the wavelength λ of the exposure light beam by the reduction magnification M of the reduction projection exposure apparatus.
上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。 A part or all of the above embodiment can be described as in the following supplementary notes, but is not limited thereto.
(付記1)入射する露光光線が被転写体へ向けて透過する基板と、前記基板上に形成された、前記露光光線を遮光する遮光膜と、を備え、前記遮光膜には、格子状に配置される正n(nは、3以上の整数)角形の複数の開口部が形成されている、フォトマスク。 (Additional remark 1) It is provided with the board | substrate which the incident exposure light beam permeate | transmits toward a to-be-transferred body, and the light shielding film which shielded the said exposure light beam formed on the said board | substrate, A photomask in which a plurality of positive n (n is an integer of 3 or more) rectangular openings are formed.
(付記2)前記開口部の最大径が、当該フォトマスクを用いて露光する露光装置の波長λ以上、その波長λを縮小倍率で割った値以下であることを特徴とする、付記1に記載のフォトマスク。 (Supplementary note 2) The supplementary note 1, wherein a maximum diameter of the opening is not less than a wavelength λ of an exposure apparatus that performs exposure using the photomask and not more than a value obtained by dividing the wavelength λ by a reduction magnification. Photo mask.
(付記3)前記複数の開口部のうちの一の開口部と、前記一の開口部に隣接する他の開口部とは、それぞれ異なる回転角で配置されることを特徴とする、付記1又は2に記載のフォトマスク。 (Supplementary Note 3) One of the plurality of openings, and the other opening adjacent to the one opening are arranged at different rotation angles, respectively. 2. The photomask according to 2.
(付記4)前記複数の開口部は、三角格子状に配置されることを特徴とする、付記3に記載のフォトマスク。 (Supplementary note 4) The photomask according to supplementary note 3, wherein the plurality of openings are arranged in a triangular lattice pattern.
(付記5)前記複数の開口部のうちの第1の開口部と、前記第1の開口部に隣接する6つ開口部とが、それぞれ異なる回転角で配置されることを特徴とする、付記4に記載のフォトマスク。 (Supplementary Note 5) The first opening of the plurality of openings and the six openings adjacent to the first opening are arranged at different rotation angles, respectively. 4. The photomask according to 4.
(付記6)前記6つの開口部は、中心が正六角形のそれぞれの頂点に配置された第2乃至第7の開口部からなり、前記第1乃至第7の開口部のそれぞれの回転角は、所定の角度ピッチで、この順に増加することを特徴とする、付記5に記載のフォトマスク。 (Appendix 6) The six openings are composed of second to seventh openings arranged at the apexes of which the centers are regular hexagons, and the rotation angles of the first to seventh openings are: The photomask according to appendix 5, wherein the photomask increases in this order at a predetermined angular pitch.
(付記7)前記第2乃至第7の開口部は、右回り又は左回りに、この順で配置されることを特徴とする、付記6に記載のフォトマスク。 (Supplementary note 7) The photomask according to supplementary note 6, wherein the second to seventh openings are arranged clockwise or counterclockwise in this order.
(付記8)前記複数の開口部は、前記第1乃至第7の開口部からなる群がハニカム状に配置されることにより構成されることを特徴とする、付記6又は7に記載のフォトマスク。 (Appendix 8) The photomask according to appendix 6 or 7, wherein the plurality of openings are configured by arranging a group of the first to seventh openings in a honeycomb shape. .
(付記9)前記複数の開口部のそれぞれの内側に形成された、前記前記複数の開口部のそれぞれと同心かつ相似形の遮光板、を更に備え、前記複数の開口部及び前記遮光板のそれぞれにより形成される帯状開口部を通じて、前記露光光線が前記基板に入射することを特徴とする、付記1乃至8のいずれか一項に記載のフォトマスク。 (Supplementary Note 9) A light shielding plate that is concentric with and similar to each of the plurality of openings, and is formed inside each of the plurality of openings, and each of the plurality of openings and the light shielding plate The photomask according to any one of appendices 1 to 8, wherein the exposure light beam is incident on the substrate through a band-shaped opening formed by the step (1).
(付記10)前記遮光板の面積を前記開口部の面積で除した値が、0.25以上0.75以下であることを特徴とする、付記1乃至9のいずれか一項に記載のフォトマスク。 (Additional remark 10) The value which remove | divided the area of the said light shielding board by the area of the said opening part is 0.25 or more and 0.75 or less, The photo as described in any one of Additional remark 1 thru | or 9 characterized by the above-mentioned. mask.
(付記11)露光光線を所定の透光率以上透光させる、形状が凸m角形(mは3以上の整数)の第1の透光部と、前記露光光線を前記透光率以上透光させる、前記第1の遮光部が配置された面と同一の面内で前記第1の遮光部に隣接し、形状が凸n角形(nは3以上の整数)の第2の透光部と、前記第1の透光部の外周および前記第2の透光部の外周に接し、前記露光光線を所定の遮光率以上遮光する遮光部と、を備え、前記第2の透光部に最も近い前記凸m角形の頂点を含む前記凸m角形の第1の辺と、第1の透光部に最も近い前記凸n角形の頂点を含む前記凸n角形の第2の辺と、が平行でない、又は、前記第1の辺と前記第2の辺が平行であるときは前記第1の辺および前記第2の辺は互いに対向しない部分を含み、mが3に等しい場合は前記凸m角形の最長の辺の長さを、mが4以上の場合は前記凸m角形の最も長い対角線の長さを第1の開口部径とし、nが3に等しい場合は前記凸n角形の最長の辺の長さを、nが4以上の場合は前記凸n角形の最も長い対角線の長さを第2の開口部径とするとき、前記第1の開口部径及び前記第2の開口部径の短い方の長さは、前記露光光線の波長を前記露光光線を発生する縮小露光装置の縮小倍率で割った長さ以下である、フォトマスク。 (Supplementary Note 11) A first translucent part having a convex m-gon shape (m is an integer of 3 or more) that transmits the exposure light beam at a predetermined transmissivity or higher, and the exposure light beam is transmitted at the transmissivity or higher. A second light-transmitting portion that is adjacent to the first light-shielding portion in the same plane as the surface on which the first light-shielding portion is disposed and has a convex n-gon (n is an integer of 3 or more). A light shielding portion that is in contact with an outer periphery of the first light transmitting portion and an outer periphery of the second light transmitting portion and shields the exposure light beam at a predetermined light shielding ratio or more. A first side of the convex m-gon that includes the vertex of the convex m-gon that is close to the second side of the convex n-gon that includes a vertex of the convex n-gon that is closest to the first light-transmitting portion is parallel to the first side. Or when the first side and the second side are parallel, the first side and the second side include portions that do not face each other, and m is equal to 3. Is the length of the longest side of the convex m-gon, the length of the longest diagonal line of the convex m-gon is the first opening diameter when m is 4 or more, and the convexity when n is equal to 3. When the length of the longest side of the n-gon is the second opening diameter when n is 4 or more and the length of the longest diagonal line of the convex n-gon is the second opening diameter, The photomask having a shorter length of the opening diameter of 2 is equal to or less than a length obtained by dividing the wavelength of the exposure light beam by the reduction magnification of a reduction exposure apparatus that generates the exposure light beam.
(付記12)露光光線を所定の透光率以上透光させる、形状が凸m角形(mは3以上の整数)の第1の透光部と、前記露光光線を前記透光率以上透光させる、前記第1の遮光部と、が配置された面と同一の面内で前記第1の遮光部に隣接し、形状が凸n角形(nは3以上の整数)の第2の透光部と、前記第1の透光部の外周および前記第2の透光部の外周に接し、前記露光光線を所定の遮光率以上遮光する遮光部と、を備え、前記第2の透光部に最も近い前記凸m角形の頂点を含む前記凸m角形の第1の辺と、第1の透光部に最も近い前記凸n角形の頂点を含む前記凸n角形の第2の辺とが平行でない、又は、前記第1の辺と前記第2の辺が平行であるときは前記第1の辺および前記第2の辺は互いに対向しない部分を含むフォトマスクに、mが3に等しい場合は前記凸m角形の最長の辺の長さを、mが4以上の場合は前記凸m角形の最も長い対角線の長さを第1の開口部径とし、nが3に等しい場合は前記凸n角形の最長の辺の長さを、nが4以上の場合は前記凸n角形の最も長い対角線の長さを第2の開口部径とするとき、前記第1の開口部径および前記第2の開口部径の短い方の長さに、前記露光光線を発生する縮小露光装置の縮小倍率を掛けた長さ以上の波長の前記露光光線を照射する、露光方法。 (Supplementary Note 12) A first translucent portion that transmits exposure light more than a predetermined transmissivity and has a convex m-gon shape (m is an integer of 3 or more), and transmits the exposure light more than translucency. The second light-transmitting light is adjacent to the first light-shielding portion in the same plane as the surface on which the first light-shielding portion is disposed, and has a convex n-gonal shape (n is an integer of 3 or more). And a light shielding part that contacts the outer periphery of the first light transmitting part and the outer periphery of the second light transmitting part and shields the exposure light beam by a predetermined light shielding rate or more, A first side of the convex m-gon that includes the apex of the convex m-gon that is closest to the first translucent part, and a second side of the convex n-gon that includes the apex of the convex n-gon that is closest to the first translucent part. When the first side and the second side are not parallel or when the first side and the second side are parallel, the photomask includes a portion where the first side and the second side do not face each other, Is equal to 3, the length of the longest side of the convex m-gon is the first opening diameter, and the length of the longest diagonal line of the convex m-gon is the first opening diameter. If the length of the longest side of the convex n-gon is the second opening diameter when n is 4 or more, the length of the longest diagonal line of the convex n-gon is the second opening diameter. An exposure method of irradiating the exposure light beam having a wavelength longer than a length obtained by multiplying a shorter length of the part diameter and the second opening diameter by a reduction magnification of the reduction exposure apparatus that generates the exposure light beam.
1 半導体基板
2 誘電体膜
3 フォトレジスト膜
4 透過性基板
5 遮光膜
6 露光光線
7、11、21、21_0〜21_6、31、41、51、61、62、71、72、111〜113 開口部
8、12、22、32、42、52 遮光部
34、54 帯状開口部
10、100、200、300、400、500 フォトマスク
600 半導体露光装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Dielectric film 3 Photoresist film 4 Transparent substrate 5 Light-shielding film 6 Exposure light beam 7, 11, 21, 21_0-21_6, 31, 41, 51, 61, 62, 71, 72, 111-113 Opening 8, 12, 22, 32, 42, 52 Light-shielding part 34, 54 Band-shaped opening 10, 100, 200, 300, 400, 500 Photomask 600 Semiconductor exposure apparatus
Claims (10)
前記基板上に形成された、前記露光光線を遮光する遮光膜と、を備え、
前記遮光膜には、格子状に配置される正n(nは、3以上の整数)角形の複数の開口部が形成されている、
フォトマスク。 A substrate through which the incident exposure light beam is transmitted toward the transfer object;
A light shielding film formed on the substrate for shielding the exposure light beam,
The light shielding film is formed with a plurality of positive n (n is an integer of 3 or more) rectangular openings arranged in a lattice pattern.
Photo mask.
請求項1に記載のフォトマスク。 The maximum diameter of the opening is equal to or greater than a wavelength λ of an exposure apparatus that performs exposure using the photomask, and is equal to or less than a value obtained by dividing the wavelength λ by a reduction magnification.
The photomask according to claim 1.
請求項1又は2に記載のフォトマスク。 One opening of the plurality of openings and another opening adjacent to the one opening are arranged at different rotation angles, respectively.
The photomask according to claim 1 or 2.
請求項3に記載のフォトマスク。 The plurality of openings are arranged in a triangular lattice shape,
The photomask according to claim 3.
請求項4に記載のフォトマスク。 The first opening of the plurality of openings and the six openings adjacent to the first opening are arranged at different rotation angles, respectively.
The photomask according to claim 4.
前記第1乃至第7の開口部のそれぞれの回転角は、所定の角度ピッチで、この順に増加することを特徴とする、
請求項5に記載のフォトマスク。 The six openings are composed of second to seventh openings arranged at the vertices of a regular hexagon at the center,
The rotation angles of the first to seventh openings are increased in this order at a predetermined angular pitch.
The photomask according to claim 5.
請求項6に記載のフォトマスク。 The second to seventh openings are arranged in this order, clockwise or counterclockwise,
The photomask according to claim 6.
請求項6又は7に記載のフォトマスク。 The plurality of openings are configured by arranging a group of the first to seventh openings in a honeycomb shape,
The photomask according to claim 6 or 7.
前記露光光線を前記透光率以上透光させる、前記第1の遮光部が配置された面と同一の面内で前記第1の遮光部に隣接し、形状が凸n角形(nは3以上の整数)の第2の透光部と、
前記第1の透光部の外周および前記第2の透光部の外周に接し、前記露光光線を所定の遮光率以上遮光する遮光部と、を備え、
前記第2の透光部に最も近い前記凸m角形の頂点を含む前記凸m角形の第1の辺と、第1の透光部に最も近い前記凸n角形の頂点を含む前記凸n角形の第2の辺と、が平行でない、又は、前記第1の辺と前記第2の辺が平行であるときは前記第1の辺および前記第2の辺は互いに対向しない部分を含み、
mが3に等しい場合は前記凸m角形の最長の辺の長さを、mが4以上の場合は前記凸m角形の最も長い対角線の長さを第1の開口部径とし、nが3に等しい場合は前記凸n角形の最長の辺の長さを、nが4以上の場合は前記凸n角形の最も長い対角線の長さを第2の開口部径とするとき、前記第1の開口部径及び前記第2の開口部径の短い方の長さは、前記露光光線の波長を前記露光光線を発生する縮小露光装置の縮小倍率で割った長さ以下である、
フォトマスク。 A first translucent part having a convex m-gon shape (m is an integer of 3 or more), which transmits exposure light more than a predetermined transmissivity;
Adjacent to the first light-shielding portion in the same plane as the surface on which the first light-shielding portion is disposed, which transmits the exposure light beam at the light transmittance or more. The second translucent part),
A light-shielding portion that is in contact with an outer periphery of the first light-transmitting portion and an outer periphery of the second light-transmitting portion and shields the exposure light beam by a predetermined light-shielding rate,
The first side of the convex m-gon that includes the apex of the convex m-gon that is closest to the second light-transmitting part, and the convex n-gon that includes the apex of the convex n-angle that is closest to the first light-transmitting part The second side is not parallel, or when the first side and the second side are parallel, the first side and the second side include portions that do not face each other,
When m is equal to 3, the length of the longest side of the convex m-gon is the first opening diameter, and when m is 4 or more, the length of the longest diagonal line of the convex m-gon is the first opening diameter. When the length of the longest side of the convex n-gon is the second opening diameter, the length of the longest diagonal line of the convex n-gon is the second opening diameter. The shorter length of the opening diameter and the second opening diameter is equal to or shorter than the length obtained by dividing the wavelength of the exposure light beam by the reduction magnification of the reduction exposure apparatus that generates the exposure light beam.
Photo mask.
mが3に等しい場合は前記凸m角形の最長の辺の長さを、mが4以上の場合は前記凸m角形の最も長い対角線の長さを第1の開口部径とし、nが3に等しい場合は前記凸n角形の最長の辺の長さを、nが4以上の場合は前記凸n角形の最も長い対角線の長さを第2の開口部径とするとき、前記第1の開口部径および前記第2の開口部径の短い方の長さに、前記露光光線を発生する縮小露光装置の縮小倍率を掛けた長さ以上の波長の前記露光光線を照射する、
露光方法。 A first translucent part having a convex m-gon shape (m is an integer of 3 or more) that transmits exposure light more than a predetermined transmissivity, and the first light transmitting part that transmits the exposure light more than the transmissivity. A second light-transmitting part adjacent to the first light-shielding part and having a convex n-gon shape (n is an integer of 3 or more), A light-shielding portion that is in contact with an outer periphery of the first light-transmitting portion and an outer periphery of the second light-transmitting portion and shields the exposure light beam by a predetermined light-shielding rate or more, and is closest to the second light-transmitting portion. The first side of the convex m-gon that includes the vertex of the convex m-gon and the second side of the convex n-gon that includes the vertex of the convex n-gon that is closest to the first light transmission part are not parallel, or When the first side and the second side are parallel to each other, the photomask includes a portion where the first side and the second side do not face each other.
When m is equal to 3, the length of the longest side of the convex m-gon is the first opening diameter, and when m is 4 or more, the length of the longest diagonal line of the convex m-gon is the first opening diameter. When the length of the longest side of the convex n-gon is the second opening diameter, the length of the longest diagonal line of the convex n-gon is the second opening diameter. Irradiating the exposure light beam having a wavelength equal to or longer than a length obtained by multiplying a shorter length of the opening diameter and the second opening diameter by a reduction magnification of the reduction exposure apparatus that generates the exposure light beam;
Exposure method.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2011001887A JP2012145630A (en) | 2011-01-07 | 2011-01-07 | Photomask and exposure method |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9989857B2 (en) | 2014-10-20 | 2018-06-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photomask and method of forming the same and methods of manufacturing electronic device and display device using the photomask |
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2011
- 2011-01-07 JP JP2011001887A patent/JP2012145630A/en active Pending
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| US9989857B2 (en) | 2014-10-20 | 2018-06-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photomask and method of forming the same and methods of manufacturing electronic device and display device using the photomask |
| US10474034B2 (en) | 2014-10-20 | 2019-11-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Phase shift mask |
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