JP2009080381A - Photomask and method for manufacturing electronic device - Google Patents

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Shinji Kobayashi
信次 小林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress misalignment in patterns to be formed in the exposure steps using photomasks in the manufacturing process of a semiconductor element or the like. <P>SOLUTION: A photomask 60 can be commonly used for patterning both of a trench and a contact hole disposed inside the trench in a dual damascene wiring structure. The photomask 60 includes layers of a first light-shielding layer 64 and a second light-shielding layer 66. The first light-shielding layer 64 has light-shielding property against first irradiation light and has an aperture 68 corresponding to the trench. The second light-shielding layer 66 has light-shielding property against second irradiation light, transmitting property for the first irradiation light and an aperture 70 corresponding to the contact hole. When the photomask 60 is irradiated with the first irradiation light, a trench pattern can be formed by the exposure; and when the photomask is irradiated with the second irradiation light, a contact hole pattern can be formed by the exposure. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、フォトリソグラフィー技術に用いるフォトマスク、及び当該フォトマスクを用いて半導体素子や配線基板装置等の電子装置を製造する製造方法に関する。   The present invention relates to a photomask used in photolithography technology and a manufacturing method for manufacturing an electronic device such as a semiconductor element or a wiring board device using the photomask.

近年、半導体素子の配線材料として、比抵抗の小さい銅やタングステンが用いられることが多くなってきている。これらの金属は、反応性イオンエッチングによる加工が困難であるため、それらを配線材料として用いる場合、ダマシン(Damascene)法を用いた配線形成がなされる。ダマシン法としては、コンタクトと配線とを段階的に形成していくシングルダマシン法と、コンタクトおよび配線を同時に形成するデュアルダマシン法が知られている。   In recent years, copper and tungsten having a low specific resistance are often used as wiring materials for semiconductor elements. Since these metals are difficult to process by reactive ion etching, when they are used as a wiring material, wiring is formed using a damascene method. As the damascene method, a single damascene method in which contacts and wirings are formed in stages, and a dual damascene method in which contacts and wirings are formed simultaneously are known.

図5,図6は、半導体素子におけるデュアルダマシン法による配線構造の製造プロセスを示す素子断面図であり、製造プロセスの主要な工程での素子の垂直断面を表している。例えば、コンタクト(ビア)を形成するコンタクトホールと、当該コンタクトホールにオーバーラップして配置される配線部分の溝(トレンチ)とを順次形成し、形成したコンタクトホール及びトレンチに配線材料が埋め込まれる。   5 and 6 are element cross-sectional views showing a manufacturing process of a wiring structure by a dual damascene method in a semiconductor element, and show a vertical cross section of the element in main steps of the manufacturing process. For example, a contact hole for forming a contact (via) and a groove (trench) of a wiring portion disposed so as to overlap the contact hole are sequentially formed, and a wiring material is embedded in the formed contact hole and trench.

図5(a)は、不図示の基板上の第1絶縁膜2に形成されたトレンチに第1配線4が形成され、その上に拡散防止膜6及び第2絶縁膜8がこの順に形成された段階を示している。基板上に第1絶縁膜2を成膜した後、ドライエッチングにより配線溝を形成し、その内部を埋め込むようにバリアメタル膜(不図示)および銅膜をこの順で形成する。そして、CMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械的研磨)により配線溝外部に形成された不要なバリアメタル膜および銅膜を除去することにより、第1配線4が形成される。次に、第1配線4上に拡散防止膜6を形成する。拡散防止膜6は、銅の絶縁膜中への拡散を防止するため、また、コンタクトホール形成時のエッチングストッパ膜として用いるために形成される。そして、拡散防止膜6上に、第2絶縁膜8を形成する。例えば、第2の絶縁膜8には低誘電率層間絶縁膜が用いられる。   In FIG. 5A, the first wiring 4 is formed in the trench formed in the first insulating film 2 on the substrate (not shown), and the diffusion preventing film 6 and the second insulating film 8 are formed in this order on the first wiring 4. Shows the stage. After the first insulating film 2 is formed on the substrate, a wiring trench is formed by dry etching, and a barrier metal film (not shown) and a copper film are formed in this order so as to fill the inside. Then, by removing the unnecessary barrier metal film and copper film formed outside the wiring trench by CMP (Chemical Mechanical Polishing), the first wiring 4 is formed. Next, a diffusion prevention film 6 is formed on the first wiring 4. The diffusion preventing film 6 is formed to prevent diffusion of copper into the insulating film and to be used as an etching stopper film when forming contact holes. Then, a second insulating film 8 is formed on the diffusion preventing film 6. For example, a low dielectric constant interlayer insulating film is used for the second insulating film 8.

続いて、第2絶縁膜8上に不図示の反射防止膜及びフォトレジスト膜10をこの順に形成し、当該フォトレジスト膜10を、露光装置にセットしたフォトマスク12を用いてフォトリソグラフィー技術によりパターニングする(図5(b))。図7は、フォトレジスト膜10をポジ型レジストで形成した場合の、そのパターニングに用いる従来のフォトマスク12の模式図であり、図7(a)は平面図、図7(b)は図7(a)におけるX−X’断面を表している。フォトマスク12は、例えば、KrFエキシマレーザ(波長248nm)を照射光14として用いて露光を行うためのものであり、KrFエキシマレーザを好適に透過するガラス等の基板40の上にクロム(Cr)膜42が遮光膜として形成される。Cr膜42はコンタクトホール16を形成する領域に対応して開口部44が形成される。   Subsequently, an antireflection film and a photoresist film 10 (not shown) are formed in this order on the second insulating film 8, and the photoresist film 10 is patterned by a photolithography technique using a photomask 12 set in an exposure apparatus. (FIG. 5B). 7A and 7B are schematic views of a conventional photomask 12 used for patterning when the photoresist film 10 is formed of a positive resist. FIG. 7A is a plan view, and FIG. The XX 'cross section in (a) is represented. The photomask 12 is for performing exposure using, for example, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) as the irradiation light 14, and chromium (Cr) is formed on a substrate 40 such as glass that suitably transmits the KrF excimer laser. The film 42 is formed as a light shielding film. The Cr film 42 has an opening 44 corresponding to a region where the contact hole 16 is formed.

照射光14はフォトマスク12の開口部を通過し、フォトレジスト膜10を露光する。現像処理を行うことで、フォトレジスト膜10は、露光された部分を選択的に除去され、コンタクトホール16の予定位置に開口部18を形成される(図5(c))。   The irradiation light 14 passes through the opening of the photomask 12 and exposes the photoresist film 10. By performing the development process, the exposed portion of the photoresist film 10 is selectively removed, and an opening 18 is formed at a predetermined position of the contact hole 16 (FIG. 5C).

このフォトレジスト膜10をエッチングマスクとしてドライエッチングを行い、コンタクトホール16を形成する(図5(d))。このとき、第2絶縁膜8と拡散防止膜6とのエッチングレートの差により、拡散防止膜6上にてエッチングを停止させる。これは、第1配線4の露出による銅汚染や、エッチング後のアッシング、洗浄工程における銅へのダメージを防止するためである。エッチング後、アッシングによりフォトレジスト膜10および反射防止膜を除去する。   Using this photoresist film 10 as an etching mask, dry etching is performed to form contact holes 16 (FIG. 5D). At this time, the etching is stopped on the diffusion prevention film 6 due to the difference in etching rate between the second insulating film 8 and the diffusion prevention film 6. This is to prevent copper contamination due to exposure of the first wiring 4, ashing after etching, and damage to copper in the cleaning process. After the etching, the photoresist film 10 and the antireflection film are removed by ashing.

次に、第2絶縁膜8上に不図示の反射防止膜及びフォトレジスト膜20をこの順に形成し、当該フォトレジスト膜20を、露光装置にセットしたフォトマスク22を用いてフォトリソグラフィー技術によりパターニングする(図5(e))。図8は、フォトレジスト膜20をポジ型レジストで形成した場合の、そのパターニングに用いる従来のフォトマスク22の模式図であり、図8(a)は平面図、図8(b)は図8(a)におけるX−X’断面を表している。フォトマスク22は、例えば、KrFエキシマレーザを照射光24として用いて露光を行うためのものであり、KrFエキシマレーザを好適に透過するガラス等の基板46の上にCr膜48が遮光膜として形成される。Cr膜48はトレンチ26を形成する領域に対応して開口部50が形成される。   Next, an antireflection film and a photoresist film 20 (not shown) are formed in this order on the second insulating film 8, and the photoresist film 20 is patterned by a photolithography technique using a photomask 22 set in an exposure apparatus. (FIG. 5E). 8A and 8B are schematic views of a conventional photomask 22 used for patterning when the photoresist film 20 is formed of a positive resist. FIG. 8A is a plan view, and FIG. The XX 'cross section in (a) is represented. The photomask 22 is for performing exposure using, for example, a KrF excimer laser as the irradiation light 24, and a Cr film 48 is formed as a light shielding film on a substrate 46 such as glass that suitably transmits the KrF excimer laser. Is done. The Cr film 48 has an opening 50 corresponding to a region where the trench 26 is formed.

照射光24はフォトマスク22の開口部を通過し、フォトレジスト膜20を露光する(図5(e))。現像処理を行うことで、フォトレジスト膜20は、露光された部分を選択的に除去され、トレンチ26の予定位置に開口部28を形成される(図6(a))。   The irradiation light 24 passes through the opening of the photomask 22 and exposes the photoresist film 20 (FIG. 5E). By performing the development process, the exposed portion of the photoresist film 20 is selectively removed, and an opening 28 is formed at a predetermined position of the trench 26 (FIG. 6A).

このフォトレジスト膜20をエッチングマスクとしてドライエッチングを行い、トレンチ26を形成する(図6(b))。このとき、コンタクトホール16には反射防止膜またはフォトレジスト膜20が埋め込まれているため、コンタクトホール16内にてエッチングは進行しない。エッチング後、アッシングによりフォトレジスト膜20および反射防止膜を除去する。   Using this photoresist film 20 as an etching mask, dry etching is performed to form a trench 26 (FIG. 6B). At this time, since the antireflection film or the photoresist film 20 is embedded in the contact hole 16, the etching does not proceed in the contact hole 16. After the etching, the photoresist film 20 and the antireflection film are removed by ashing.

さらに、コンタクトホール16底部の拡散防止膜6をドライエッチングにより除去し、第1配線4を露出させる(図6(c))。このようにしてコンタクトホール16及びトレンチ26が形成され、それらを含む第2絶縁膜8上全体に、バリアメタル膜30および電界めっきのシード層となる銅膜(不図示)をスパッタによりこの順に形成する。そして、電界めっきによりコンタクトホール16及びトレンチ26に銅膜32を埋め込む(図6(d))。不要部分の銅膜32及びバリアメタル膜30をCMPにより除去し、トレンチ26中の銅膜32すなわち第2配線34、及び第1配線4と第2配線34とを接続するコンタクト36が形成される(図6(e))。
特開2004−179588号公報
Further, the diffusion prevention film 6 at the bottom of the contact hole 16 is removed by dry etching to expose the first wiring 4 (FIG. 6C). In this way, the contact hole 16 and the trench 26 are formed, and a barrier metal film 30 and a copper film (not shown) as an electroplating seed layer are formed in this order on the entire second insulating film 8 including them by sputtering. To do. Then, the copper film 32 is embedded in the contact hole 16 and the trench 26 by electroplating (FIG. 6D). Unnecessary portions of the copper film 32 and the barrier metal film 30 are removed by CMP, and the copper film 32 in the trench 26, that is, the second wiring 34, and the contact 36 connecting the first wiring 4 and the second wiring 34 are formed. (FIG. 6 (e)).
JP 2004-179588 A

上述したデュアルダマシン配線構造の形成におけるコンタクトホール16及びトレンチ26を形成するエッチングマスクはパターンが異なるため、別々のフォトレジスト膜を用いて形成される。このような場合、従来は、各フォトレジスト膜の露光には、図7,図8で示したような別々のフォトマスクが用いられる。   Since the etching masks for forming the contact holes 16 and the trenches 26 in the formation of the dual damascene wiring structure described above have different patterns, they are formed using different photoresist films. In such a case, conventionally, a separate photomask as shown in FIGS. 7 and 8 is used for exposure of each photoresist film.

フォトマスクを露光装置にセットしてウェハを露光する際には、種々の要因によって、ウェハ上に形成されるパターンに誤差が生じる。例えば、フォトマスクの製造ばらつき等により、フォトマスクの基板に対する遮光膜の位置に誤差が生じ得る。また、フォトマスクを露光装置にセットする際の位置合わせにおいても誤差が生じ得る。そしてこれらの誤差は複数のフォトマスクを用いた場合、フォトマスク毎に生じる結果、それら複数のフォトマスクを用いて形成されるパターン間での誤差に起因するばらつきは増加するという問題があった。   When a wafer is exposed with a photomask set in an exposure apparatus, an error occurs in a pattern formed on the wafer due to various factors. For example, an error may occur in the position of the light shielding film with respect to the substrate of the photomask due to manufacturing variations of the photomask. An error may also occur in alignment when the photomask is set in the exposure apparatus. When a plurality of photomasks are used, these errors occur for each photomask. As a result, there is a problem that variations due to errors between patterns formed using the plurality of photomasks increase.

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、複数の露光工程で形成されるパターン間の誤差を低減可能なフォトマスク、及びパターン間のずれが抑制された電子装置を製造する製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and manufactures a photomask capable of reducing errors between patterns formed in a plurality of exposure processes, and an electronic device in which the deviation between patterns is suppressed. An object is to provide a manufacturing method.

本発明に係るフォトマスクは、互いに波長帯域が異なる第1照射光及び第2照射光を透過する基板と、前記基板の一方主面上に積層され、前記第1照射光に対して遮光性を有すると共に、前記第1照射光による目的露光パターンに応じた開口部が形成された第1遮光層と、前記基板の一方主面上に積層され、前記第2照射光に対して遮光性を有し、かつ前記第1照射光に対して透過性を有すると共に、前記第2照射光による目的露光パターンに応じた開口部が形成された第2遮光層と、を有する。また本発明に係る電子装置の製造方法は、当該マスクを用いて行われる。   The photomask according to the present invention includes a substrate that transmits first irradiation light and second irradiation light having different wavelength bands, and is laminated on one main surface of the substrate, and has a light shielding property with respect to the first irradiation light. And a first light-shielding layer in which an opening corresponding to a target exposure pattern by the first irradiation light is formed, and is laminated on one main surface of the substrate, and has a light-shielding property against the second irradiation light. And a second light-shielding layer having transparency to the first irradiation light and having an opening corresponding to a target exposure pattern by the second irradiation light. The method for manufacturing an electronic device according to the present invention is performed using the mask.

本発明によれば、従来、複数のフォトマスクでそれぞれ形成していた複数のパターンを1枚のフォトマスクで形成可能とする。当該フォトマスクには複数のパターンが重ね合わせて形成される。複数のパターンを別々のフォトマスクで形成する場合は、それらパターン間のずれ量はばらつき、変動し得るため制御が難しいが、本発明は、同一のフォトマスク上に複数のパターンを形成するため、相互のずれ量をフォトマスク製造時に抑制することが比較的容易であり、しかも、抑制された状態が保持される。また、同一のフォトマスクで複数のパターンの露光を行うので、フォトマスクを露光装置にセットする回数を減らすことが可能であり、露光装置にフォトマスクをセットする際の位置ずれの影響を軽減することができる。すなわち、本発明によれば、複数のパターン間の位置の合わせ精度を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to form a plurality of patterns, each conventionally formed with a plurality of photomasks, with a single photomask. A plurality of patterns are superimposed on the photomask. When forming a plurality of patterns with separate photomasks, the amount of deviation between the patterns can vary and fluctuate, so it is difficult to control, but the present invention forms a plurality of patterns on the same photomask. It is relatively easy to suppress the mutual shift amount when manufacturing the photomask, and the suppressed state is maintained. Further, since the exposure of a plurality of patterns is performed with the same photomask, the number of times the photomask is set in the exposure apparatus can be reduced, and the influence of the positional deviation when the photomask is set in the exposure apparatus is reduced. be able to. That is, according to the present invention, it is possible to improve the alignment accuracy between a plurality of patterns.

以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)について、図面に基づいて説明する。本実施形態のフォトマスクは、デュアルダマシン配線構造のコンタクトホール及びトレンチのフォトリソグラフィー工程に用いるものである。本実施形態におけるデュアルダマシン配線構造の製造プロセスは、当該フォトリソグラフィー工程以外の部分は、基本的に図5,図6を用いて上述したプロセスと共通である。よって、当該共通部分についての説明は上述の説明を援用し、また、図5,図6に示したものと同様の構成要素については、以下の説明においても同じ符号を付す。   Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings. The photomask of this embodiment is used for a photolithography process of contact holes and trenches of a dual damascene wiring structure. The manufacturing process of the dual damascene wiring structure in this embodiment is basically the same as the process described above with reference to FIGS. 5 and 6 except for the photolithography process. Therefore, the description of the common part uses the above description, and the same components as those shown in FIGS. 5 and 6 are denoted by the same reference numerals in the following description.

本発明に係るフォトマスク60は、露光に用いる照射光の波長を変えることで、レジストに対する露光パターンを切り換えることができる。本フォトマスク60を用いて例えば、KrFエキシマレーザで露光を行うことによりコンタクトホール16の形成に係るフォトレジスト膜10のパターニングが行われ、i線(波長365nm)で露光を行うことによりトレンチ26の形成に係るフォトレジスト膜20のパターニングが行われる。   The photomask 60 according to the present invention can switch the exposure pattern for the resist by changing the wavelength of irradiation light used for exposure. By using the photomask 60, for example, exposure is performed with a KrF excimer laser, thereby patterning the photoresist film 10 related to formation of the contact hole 16, and exposure with the i-line (wavelength 365 nm) is performed. Patterning of the photoresist film 20 is performed.

図1は、フォトレジスト膜10をKrFエキシマレーザに対して感光性を有するポジ型レジストで形成し、フォトレジスト膜20をi線に対して感光性を有するポジ型レジストで形成した場合において、それらのパターニングに用いるフォトマスク60の模式図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は図1(a)におけるX−X’断面を表している。   FIG. 1 shows a case where a photoresist film 10 is formed of a positive resist having photosensitivity to KrF excimer laser and a photoresist film 20 is formed of a positive resist having photosensitivity to i-line. FIG. 1A is a schematic view of a photomask 60 used for patterning, and FIG. 1B shows a cross section taken along line XX ′ in FIG.

フォトマスク60は、例えば、ガラスで構成されKrFエキシマレーザ及びi線を透過する基板62と、基板62の一方主面上に積層された第1遮光層64及び第2遮光層66とを含んで構成される。第1遮光層64は、i線に対して遮光性を有する膜で形成される。例えば、第1遮光層64は、Cr膜で形成される。ちなみに、このCr膜はKrFエキシマレーザに対しても遮光性を有する。第2遮光層66は、KrFエキシマレーザに対して遮光性を有し、かつi線に対して透過性を有する膜で形成される。例えば、第2遮光層66は、位相シフトマスクにシフタとして用いられるSOG(Spin on Glass)のうちi線に対して選択的に透過性を有するもので形成することができる。なお、i線に対する透過性は大きいことが好ましく、例えば、半分以上を透過するようにSOGの調整を行う。また、第2遮光層66は、ダイクロイックフィルタを用いて構成することもできる。   The photomask 60 includes, for example, a substrate 62 made of glass and transmitting a KrF excimer laser and i-line, and a first light shielding layer 64 and a second light shielding layer 66 stacked on one main surface of the substrate 62. Composed. The first light shielding layer 64 is formed of a film having a light shielding property with respect to the i-line. For example, the first light shielding layer 64 is formed of a Cr film. Incidentally, this Cr film has a light shielding property against a KrF excimer laser. The second light shielding layer 66 is formed of a film that has a light shielding property with respect to a KrF excimer laser and is transmissive with respect to i-line. For example, the second light shielding layer 66 can be formed of SOG (Spin on Glass) used selectively as a shifter for the phase shift mask and having transparency selectively to the i-line. In addition, it is preferable that the transmittance | permeability with respect to i line | wire is large, for example, SOG adjustment is performed so that more than half may be permeate | transmitted. The second light shielding layer 66 can also be configured using a dichroic filter.

本実施形態では、トレンチ26のパターンに対応した形状の開口部68が第1遮光層64に設けられる。この開口部68内に、第2遮光層66の開口部70がコンタクトホール16のパターンに対応した形状に形成される。開口部68内には、第2遮光層66で覆われた領域が存在するが、第2遮光層66はi線を透過するので、フォトマスク60を用いi線で露光することで、フォトレジスト膜20は開口部68に対応する領域を露光される。一方、KrFエキシマレーザは第1遮光層64及び第2遮光層66により阻止されるため、フォトマスク60を用いKrFエキシマレーザで露光することで、フォトレジスト膜10は開口部70に対応する領域を露光される。すなわち、フォトマスク60により2種類のパターンを露光することができる。   In the present embodiment, an opening 68 having a shape corresponding to the pattern of the trench 26 is provided in the first light shielding layer 64. An opening 70 of the second light shielding layer 66 is formed in the opening 68 in a shape corresponding to the pattern of the contact hole 16. In the opening 68, there is a region covered with the second light shielding layer 66, but the second light shielding layer 66 transmits i-line. Therefore, the photoresist is exposed to the i-line using the photomask 60. The film 20 is exposed in the area corresponding to the opening 68. On the other hand, since the KrF excimer laser is blocked by the first light-shielding layer 64 and the second light-shielding layer 66, the photoresist film 10 exposes the region corresponding to the opening 70 by using the photomask 60 and exposing with the KrF excimer laser. Exposed. That is, two types of patterns can be exposed by the photomask 60.

図2は、フォトマスク60の製造プロセスを示す断面図であり、製造プロセスの主要な工程でのフォトマスク60の垂直断面を表している。フォトマスク60は、基板62の全面に第2遮光層66i、第1遮光層64i及びフォトレジスト膜72を積層したマスクブランクスを用いて作られる(図2(a))。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the photomask 60, and shows a vertical cross section of the photomask 60 in the main steps of the manufacturing process. The photomask 60 is manufactured using mask blanks in which the second light shielding layer 66i, the first light shielding layer 64i, and the photoresist film 72 are laminated on the entire surface of the substrate 62 (FIG. 2A).

フォトレジスト膜72を電子ビーム(EB)描画装置で露光した後、現像して、第2遮光層66のパターンに対応したエッチングマスク72mを形成する(図2(b))。このエッチングマスク72mを用いて、第1遮光層64i及び第2遮光層66iをエッチングする(図2(c))。これにより、コンタクトホール16の形成領域に対応した部分に、第1遮光層64i及び第2遮光層66iに開口が形成され、開口部70を有する第2遮光層66が形成される。   The photoresist film 72 is exposed by an electron beam (EB) drawing apparatus and then developed to form an etching mask 72m corresponding to the pattern of the second light shielding layer 66 (FIG. 2B). Using the etching mask 72m, the first light shielding layer 64i and the second light shielding layer 66i are etched (FIG. 2C). Thereby, an opening is formed in the first light shielding layer 64 i and the second light shielding layer 66 i in a portion corresponding to the formation region of the contact hole 16, and the second light shielding layer 66 having the opening 70 is formed.

フォトレジスト膜72を剥離した後、改めて、基板62の全面にフォトレジストを塗布し、フォトレジスト膜74を形成する(図2(d))。フォトレジスト膜74を露光・現像して、第1遮光層64のパターンに対応したエッチングマスク74mを形成する(図2(e))。このエッチングマスク74mを用いて、第1遮光層64をエッチングする(図2(f))。このエッチングは、基本的に第2遮光層66がエッチングされない方法・条件で行われる。これにより、トレンチ26の形成領域に対応した部分の第1遮光層64iが除去され、開口部68を有した第1遮光層64が形成される。しかる後、フォトレジスト膜74を剥離して、図1(a)に示すフォトマスク60ができあがる。   After peeling off the photoresist film 72, a photoresist is again applied to the entire surface of the substrate 62 to form a photoresist film 74 (FIG. 2D). The photoresist film 74 is exposed and developed to form an etching mask 74m corresponding to the pattern of the first light shielding layer 64 (FIG. 2E). Using this etching mask 74m, the first light shielding layer 64 is etched (FIG. 2F). This etching is basically performed by a method and conditions in which the second light shielding layer 66 is not etched. As a result, the portion of the first light shielding layer 64 i corresponding to the formation region of the trench 26 is removed, and the first light shielding layer 64 having the opening 68 is formed. Thereafter, the photoresist film 74 is peeled off to complete the photomask 60 shown in FIG.

次に、フォトマスク60を用いて行うデュアルダマシン配線構造のコンタクトホール及びトレンチのフォトリソグラフィー工程について説明する。図3,図4はそれぞれフォトリソグラフィー工程のうち特に露光工程を示す模式図であり、図3は、コンタクトホール16を形成する際の露光工程、図4は、トレンチ26を形成する際の露光工程を示している。図3,図4にはそれぞれ、素子の断面、フォトマスク60、及び露光光が示されている。本実施形態では図5(b)で示す工程に代えて図3で示す工程が行われ、また図5(e)で示す工程に代えて図4で示す工程が行われる。   Next, a photolithographic process of contact holes and trenches having a dual damascene wiring structure performed using the photomask 60 will be described. FIGS. 3 and 4 are schematic views showing an exposure process in the photolithography process. FIG. 3 shows an exposure process when the contact hole 16 is formed, and FIG. 4 shows an exposure process when the trench 26 is formed. Is shown. 3 and 4 show a cross section of the element, a photomask 60, and exposure light, respectively. In this embodiment, the process shown in FIG. 3 is performed instead of the process shown in FIG. 5B, and the process shown in FIG. 4 is performed instead of the process shown in FIG.

まず、図3を用いて、コンタクトホール16の形成時の露光工程を説明する。フォトマスク60を露光装置にセットし、露光装置に対するフォトマスク60の位置合わせを行う。なお、露光装置は、i線及びKrFエキシマレーザを切り換えて照射可能なものを使用する。   First, the exposure process at the time of forming the contact hole 16 will be described with reference to FIG. The photomask 60 is set in the exposure apparatus, and the photomask 60 is aligned with the exposure apparatus. As the exposure apparatus, an apparatus capable of irradiating by switching between i-line and KrF excimer laser is used.

また、露光装置には露光対象のウェハがセットされる。このウェハは、図5(a)に示す第2絶縁膜8の上に、さらに不図示の反射防止膜及びフォトレジスト膜10をこの順に形成したものである。なお、本実施形態では既に述べたように、フォトレジスト膜10はKrFエキシマレーザに対して感光性を有するポジ型レジストで形成される。   A wafer to be exposed is set in the exposure apparatus. In this wafer, an antireflection film and a photoresist film 10 (not shown) are further formed in this order on the second insulating film 8 shown in FIG. In the present embodiment, as already described, the photoresist film 10 is formed of a positive resist having photosensitivity to a KrF excimer laser.

このウェハをフォトマスク60を用いて、KrFエキシマレーザ80で露光する。フォトマスク60に照射されたKrFエキシマレーザ80は、第1遮光層64と第2遮光層66とで阻止され、第2遮光層66の開口部70のみを透過する。これにより、フォトレジスト膜10は開口部70に対応する領域を選択的に露光される。フォトレジスト膜10を現像することにより、図5(c)に示す、コンタクトホール16を形成するためのエッチングマスクが形成される。   This wafer is exposed with a KrF excimer laser 80 using a photomask 60. The KrF excimer laser 80 irradiated to the photomask 60 is blocked by the first light shielding layer 64 and the second light shielding layer 66 and passes only through the opening 70 of the second light shielding layer 66. Thereby, the photoresist film 10 is selectively exposed in a region corresponding to the opening 70. By developing the photoresist film 10, an etching mask for forming the contact hole 16 shown in FIG. 5C is formed.

コンタクトホール16の形成後にトレンチ26が形成される。図4を用いて、トレンチ26の形成時の露光工程を説明する。この露光工程もフォトマスク60を用いて行われる。ここで、同じフォトマスクを用いるので、コンタクトホール16における露光工程後、フォトマスク60を露光装置から取り外さず、そのまま当該露光装置を用いてトレンチ26の露光工程を行うことができる。このようにすれば、トレンチ26の露光に際して、フォトマスク60の位置合わせの手間を省くことができる。また、コンタクトホール16の露光工程とトレンチ26の露光工程とを共通の位置合わせ状態で行うことにより、コンタクトホール16とトレンチ26との間の位置ずれが抑制される。   A trench 26 is formed after the contact hole 16 is formed. The exposure process when forming the trench 26 will be described with reference to FIG. This exposure process is also performed using the photomask 60. Here, since the same photomask is used, after the exposure process in the contact hole 16, the exposure process of the trench 26 can be performed using the exposure apparatus as it is without removing the photomask 60 from the exposure apparatus. In this way, it is possible to save the trouble of aligning the photomask 60 when the trench 26 is exposed. Further, by performing the exposure process of the contact hole 16 and the exposure process of the trench 26 in a common alignment state, the positional deviation between the contact hole 16 and the trench 26 is suppressed.

コンタクトホール16の露光工程にてすでにフォトマスク60がセットされている露光装置に、露光対象のウェハをセットする。このウェハは、コンタクトホール16が形成された第2絶縁膜8の上に、不図示の反射防止膜及びフォトレジスト膜20をこの順に形成したものである。なお、本実施形態では既に述べたように、フォトレジスト膜20はi線に対して感光性を有するポジ型レジストで形成される。   The wafer to be exposed is set in an exposure apparatus in which the photomask 60 has already been set in the exposure process of the contact hole 16. In this wafer, an antireflection film (not shown) and a photoresist film 20 are formed in this order on the second insulating film 8 in which the contact holes 16 are formed. In the present embodiment, as already described, the photoresist film 20 is formed of a positive resist having photosensitivity to i-line.

このウェハをフォトマスク60を用いて、i線82で露光する。フォトマスク60に照射されたi線82は、第1遮光層64では阻止されるが、第2遮光層66は透過する。すなわち、i線82は第1遮光層64の開口部68を透過してウェハに到達する。これにより、フォトレジスト膜20は開口部68に対応する領域を選択的に露光される。フォトレジスト膜20を現像することにより、図6(a)に示す、トレンチ26を形成するためのエッチングマスクが形成される。   The wafer is exposed with i-line 82 using photomask 60. The i-line 82 irradiated to the photomask 60 is blocked by the first light shielding layer 64, but is transmitted through the second light shielding layer 66. That is, the i-line 82 passes through the opening 68 of the first light shielding layer 64 and reaches the wafer. Thereby, the photoresist film 20 is selectively exposed in a region corresponding to the opening 68. By developing the photoresist film 20, an etching mask for forming the trench 26 shown in FIG. 6A is formed.

なお、フォトマスク60の基板62上に積層される第1遮光層64と第2遮光層66との上下関係は逆とすることもできる。すなわち、フォトマスク60は、トレンチ26に対応したパターンを有する上述の第2遮光層66を基板62の上に積層し、その上にコンタクトホール16に対応したパターンを有する上述の第1遮光層64を積層した構造とすることができる。   Note that the vertical relationship between the first light shielding layer 64 and the second light shielding layer 66 stacked on the substrate 62 of the photomask 60 may be reversed. That is, in the photomask 60, the above-described second light shielding layer 66 having a pattern corresponding to the trench 26 is stacked on the substrate 62, and the above-described first light shielding layer 64 having a pattern corresponding to the contact hole 16 thereon. It can be set as the structure which laminated | stacked.

また、上記実施形態では、第1遮光層64はi線(第1照射光)だけでなくKrFエキシマレーザ(第2照射光)に対しても遮光性を有するCr膜としたが、第1遮光層64は、第1照射光に対する遮光性があれば、第2照射光を透過するものであってもよい。なぜならば、第2照射光の透過は第2遮光層66で阻止できるからである。   In the above embodiment, the first light shielding layer 64 is a Cr film having light shielding properties not only for i-line (first irradiation light) but also for KrF excimer laser (second irradiation light). The layer 64 may transmit the second irradiation light as long as it has a light shielding property with respect to the first irradiation light. This is because transmission of the second irradiation light can be blocked by the second light shielding layer 66.

なお、上記実施形態では、第1遮光層64が第1照射光だけでなく第2照射光に対しても遮光性を有するため、第2遮光層66により規定されるパターンの形成位置は、第1遮光層64の開口部68内に限定されていた。しかし、第1遮光層64を第2照射光に対して透過性を有するように構成すれば、その制限がなくなり、第1遮光層64による露光パターンと、第2遮光層66による露光パターンとは互いに独立なパターンとすることが可能となる。すなわち、1つのフォトマスク60で、互いに独立なパターンのフォトリソグラフィーが可能となる。この場合にも、2種類のパターン間の位置の合わせ精度を向上させることができる。   In the above embodiment, since the first light shielding layer 64 has light shielding properties not only for the first irradiation light but also for the second irradiation light, the pattern formation position defined by the second light shielding layer 66 is the first position. The light shielding layer 64 was limited to the opening 68. However, if the first light shielding layer 64 is configured to be transmissive to the second irradiation light, the limitation is eliminated, and the exposure pattern by the first light shielding layer 64 and the exposure pattern by the second light shielding layer 66 are the same. It is possible to make the patterns independent of each other. That is, it is possible to perform photolithography with patterns independent of each other with one photomask 60. Also in this case, the alignment accuracy between the two types of patterns can be improved.

さらに、本発明は、1つのフォトマスクで、n種類のパターンのフォトリソグラフィー工程を行う構成に拡張することができる。そのフォトマスクでは、第1〜第n遮光層(n≧3)が共通の基板62上に積層され、第k遮光層(1≦k≦n)が、互いに波長が異なる第1〜第n照射光(n≧3)のうち第k照射光に対して選択的に遮光性を有する膜で形成される。   Furthermore, the present invention can be extended to a configuration in which n types of photolithography processes are performed with one photomask. In the photomask, first to nth light shielding layers (n ≧ 3) are stacked on a common substrate 62, and kth light shielding layers (1 ≦ k ≦ n) have first to nth irradiations having different wavelengths. Of the light (n ≧ 3), the light is selectively formed with respect to the k-th irradiation light.

本発明の実施形態に係るフォトマスクの模式的な平面図及び断面図である。It is the typical top view and sectional view of the photomask concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るフォトマスクの製造プロセスの主要工程でのフォトマスクの模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the photomask in the main processes of the manufacturing process of the photomask which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るフォトマスクを用いた、コンタクトホールの形成のフォトリソグラフィー工程における露光工程を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the exposure process in the photolithography process of formation of a contact hole using the photomask which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るフォトマスクを用いた、トレンチの形成のフォトリソグラフィー工程における露光工程を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the exposure process in the photolithography process of formation of a trench using the photomask which concerns on embodiment of this invention. デュアルダマシン配線構造の製造プロセスの主要な工程での素子の垂直断面である。It is a vertical section of an element in the main process of the manufacturing process of a dual damascene wiring structure. デュアルダマシン配線構造の製造プロセスの主要な工程での素子の垂直断面である。It is a vertical section of an element in the main process of the manufacturing process of a dual damascene wiring structure. 従来のフォトマスクの模式的な平面図及び断面図である。It is the typical top view and sectional drawing of the conventional photomask. 従来のフォトマスクの模式的な平面図及び断面図である。It is the typical top view and sectional drawing of the conventional photomask.

符号の説明Explanation of symbols

2 第1絶縁膜,4 第1配線、6 拡散防止膜、8 第2絶縁膜、10,20 フォトレジスト膜、16 コンタクトホール、18 開口部、26 トレンチ、30 バリアメタル膜、32 銅膜、34 第2配線、36 コンタクト、60 フォトマスク、62 基板、64,64i 第1遮光層、66,66i 第2遮光層、68,70 開口部、72,74 フォトレジスト膜、72m,74m エッチングマスク、80 KrFエキシマレーザ、82 i線。   2 First insulating film, 4 First wiring, 6 Diffusion prevention film, 8 Second insulating film, 10, 20 Photoresist film, 16 contact hole, 18 opening, 26 trench, 30 barrier metal film, 32 copper film, 34 Second wiring, 36 contacts, 60 photomask, 62 substrate, 64, 64i first light shielding layer, 66, 66i second light shielding layer, 68, 70 opening, 72, 74 photoresist film, 72m, 74m etching mask, 80 KrF excimer laser, 82 i-line.

Claims (4)

互いに波長帯域が異なる第1照射光及び第2照射光を透過する基板と、
前記基板の一方主面上に積層され、前記第1照射光に対して遮光性を有すると共に、前記第1照射光による目的露光パターンに応じた開口部が形成された第1遮光層と、
前記基板の一方主面上に積層され、前記第2照射光に対して遮光性を有し、かつ前記第1照射光に対して透過性を有すると共に、前記第2照射光による目的露光パターンに応じた開口部が形成された第2遮光層と、
を有することを特徴とするフォトマスク 。
A substrate that transmits first irradiation light and second irradiation light having different wavelength bands from each other;
A first light-shielding layer that is laminated on one main surface of the substrate, has a light-shielding property with respect to the first irradiation light, and has an opening corresponding to a target exposure pattern by the first irradiation light;
It is laminated on one main surface of the substrate, has a light-shielding property with respect to the second irradiation light, is transmissive with respect to the first irradiation light, and has a target exposure pattern by the second irradiation light. A second light-shielding layer in which a corresponding opening is formed;
A photomask characterized by comprising:
請求項1に記載のフォトマスクにおいて、
前記第1遮光層は、前記第2照射光に対して透過性を有すること、を特徴とするフォトマスク。
The photomask according to claim 1, wherein
The photomask, wherein the first light shielding layer is transmissive to the second irradiation light.
請求項1又は請求項2に記載のフォトマスクを用いて、電子装置を製造する製造方法であって、
前記電子装置を形成する対象物の表面に、前記第1照射光に対する感光性を有する第1フォトレジスト膜を形成し、前記フォトマスクを用いて前記第1フォトレジスト膜を前記第1照射光により露光するフォトリソグラフィー工程と、
前記対象物に対して、前記第2照射光に対する感光性を有する第2フォトレジスト膜を形成し、前記フォトマスクを用いて前記第2フォトレジスト膜を前記第2照射光により露光するフォトリソグラフィー工程と、
を有することを特徴とする製造方法。
A manufacturing method for manufacturing an electronic device using the photomask according to claim 1,
A first photoresist film having photosensitivity to the first irradiation light is formed on a surface of an object forming the electronic device, and the first photoresist film is formed by the first irradiation light using the photomask. A photolithography process to be exposed;
A photolithography step of forming a second photoresist film having photosensitivity to the second irradiation light on the object and exposing the second photoresist film with the second irradiation light using the photomask. When,
The manufacturing method characterized by having.
請求項3に記載の電子装置の製造方法において、
前記第1照射光及び前記第2照射光を切り換えて照射可能な露光装置に、前記フォトマスクをセットし位置合わせを行い、
前記各フォトリソグラフィー工程での前記第1照射光及び前記第2照射光それぞれによる露光を、前記フォトマスクの位置合わせ状態を同じ状態に保った前記露光装置を用いて行うこと、
を特徴とする製造方法。
In the manufacturing method of the electronic device according to claim 3,
The photomask is set and aligned in an exposure apparatus that can switch and irradiate the first irradiation light and the second irradiation light,
Performing exposure with each of the first irradiation light and the second irradiation light in each of the photolithography steps using the exposure apparatus that maintains the alignment state of the photomask in the same state;
The manufacturing method characterized by this.
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