JP2010008604A - マスクブランク及び転写用マスク - Google Patents
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Abstract
【課題】遮蔽効果(シャドーイング)と位相ズレの問題を低減でき、高解像度が可能な転写用マスク及びその素材としてのマスクブランクを提供する。
【解決手段】開口数がNA>1の露光方法及び200nm以下の露光光波長を利用して半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細パターンを形成する際に使用されるマスクの素材となるマスクブランクであり、透明基板の上にマスクパターン3aを形成するための薄膜3を備えるマスクブランクであって、
前記透明基板1と前記薄膜3との間に、前記透明基板1の裏面側から斜めに入射しマスクパターン3aの側壁と側壁との間を通過する露光光の方向を制御する機能を有する光路補正層を備えることを特徴とする
【選択図】図2
【解決手段】開口数がNA>1の露光方法及び200nm以下の露光光波長を利用して半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細パターンを形成する際に使用されるマスクの素材となるマスクブランクであり、透明基板の上にマスクパターン3aを形成するための薄膜3を備えるマスクブランクであって、
前記透明基板1と前記薄膜3との間に、前記透明基板1の裏面側から斜めに入射しマスクパターン3aの側壁と側壁との間を通過する露光光の方向を制御する機能を有する光路補正層を備えることを特徴とする
【選択図】図2
Description
本発明は、半導体デバイスや表示デバイス(表示パネル)等の製造において使用されるマスクブランク及び転写用マスクに関する。
半導体デバイス等の微細化は、性能、機能の向上(高速動作や低消費電力化等)や低コスト化をもたらす利点があり、微細化はますます加速されている。この微細化を支えているのがリソグラフィー技術であり、転写用マスクは、露光装置、レジスト材料とともにキー技術となっている。
近年、位相シフト技術などの超解像技術(Resolution Enhancement Technology:RET)を適用したフォトマスクが使用されている。位相シフトマスクは、位相シフターによる光の干渉作用を利用して転写パターンの解像度を向上できるようにしたフォトマスクである。
また、通常、半導体基板を微細加工する際のフォトリソグラフィーは縮小投影露光で行われるため、転写用マスクに形成されるパターンサイズは、半導体基板上に形成されるパターンサイズの4倍程度の大きさとされている。しかし、半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降でのフォトリソグラフィーにおいては、マスク上の回路パターンのサイズは露光光の波長よりも小さくなってきているため、回路パターンをデザイン通りに転写パターンが形成された転写用マスクを使用して縮小投影露光すると、露光光の干渉などの影響で、転写パターン通りの形状を半導体基板上のレジスト膜に転写することができなくなる。
そこで、超解像技術を使用したマスクとして、光近接効果補正(Optical Proximity Effect Correction:OPC)を行うことで、転写特性を劣化させる光近接効果の補正技術を適用したOPCマスク等が用いれられている。例えば、OPCマスクには回路パターンの1/2以下サイズのOPCパターン(例えば、100nm未満の線幅のアシストバーやハンマーヘッド等)を形成する必要がある。
近年、位相シフト技術などの超解像技術(Resolution Enhancement Technology:RET)を適用したフォトマスクが使用されている。位相シフトマスクは、位相シフターによる光の干渉作用を利用して転写パターンの解像度を向上できるようにしたフォトマスクである。
また、通常、半導体基板を微細加工する際のフォトリソグラフィーは縮小投影露光で行われるため、転写用マスクに形成されるパターンサイズは、半導体基板上に形成されるパターンサイズの4倍程度の大きさとされている。しかし、半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降でのフォトリソグラフィーにおいては、マスク上の回路パターンのサイズは露光光の波長よりも小さくなってきているため、回路パターンをデザイン通りに転写パターンが形成された転写用マスクを使用して縮小投影露光すると、露光光の干渉などの影響で、転写パターン通りの形状を半導体基板上のレジスト膜に転写することができなくなる。
そこで、超解像技術を使用したマスクとして、光近接効果補正(Optical Proximity Effect Correction:OPC)を行うことで、転写特性を劣化させる光近接効果の補正技術を適用したOPCマスク等が用いれられている。例えば、OPCマスクには回路パターンの1/2以下サイズのOPCパターン(例えば、100nm未満の線幅のアシストバーやハンマーヘッド等)を形成する必要がある。
半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細パターンの形成には、開口数がNA>1の超高NA(Hyper-NA)露光方法、例えば液浸露光を利用する必要がある。
液浸露光は、ウエハと露光装置の最下レンズとの間を液体で満たすことで、屈折率が1の空気の場合に比べて、液体の屈折率倍にNAを高められるため、解像度を向上できる露光方法である。開口数(NA:Numerical Aperture)は、NA=n×sinθで表される。θは露光装置の最下レンズの最も外側に入る光線と光軸とがなす角度、nはウエハと露光装置の最下レンズとの間の媒質の屈折率である。
しかし、開口数がNA>1の液浸露光方法を適用し、半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細なパターンの形成を行おうとした場合、従来のハーフトーン位相シフトマスクを使用した場合、マスクCDリニアリティとウェハ上のCDリニアリティの誤差が大きくなるという課題があることが判明した。
その原因としては、マスクパターンのパターン幅を露光波長より小さくしていくと、マスクへの入射角度(基板の法線と入射光のなす角)が小さい場合(垂直入射に近い場合)マスクから射出する±1次回折光の射出角度が大きくなり±1次回折光が有限の径のレンズに入射しなくなり解像しなくなる。これを避けるために、マスクへの入射角度を大きくする(斜め入射にする)と、マスクから射出する±1次回折光の射出角度が小さくなり、±1次回折光が有限の径のレンズに入射し、解像するようになる。
しかし、このようにマスクへの入射角度を大きくしていくと、遮蔽効果(シャドーイング)や位相ズレという問題が発生し、解像度に悪影響を及ぼすものとなる。具体的には図6に示すように遮光パターンの側壁に対して露光光が斜め入射されると、遮光パターンの3次元的構造(特に高さ)から影ができる。この影によって、マスク上のサイズが正確に転写されなくなり、また、光量が小さくなる(暗くなる)。また位相シフトマスクの場合、パターン部での位相を180°反転する必要があるが、斜入射による光路ズレが起こり、結果として位相シフト効果を十分に発揮することができなくなる。
このシャドウイングと位相ズレは、パターンピッチを狭くすることによってより顕在化し、コントラストを悪化させる。その結果、ウェハ上のCDリニアリティが悪化するため、マスクCDリニアリティを補正する必要がある。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、遮蔽効果(シャドーイング)と位相ズレの問題を低減でき、高解像が可能な転写用マスク及びマスクブランクを提供することにある。
液浸露光は、ウエハと露光装置の最下レンズとの間を液体で満たすことで、屈折率が1の空気の場合に比べて、液体の屈折率倍にNAを高められるため、解像度を向上できる露光方法である。開口数(NA:Numerical Aperture)は、NA=n×sinθで表される。θは露光装置の最下レンズの最も外側に入る光線と光軸とがなす角度、nはウエハと露光装置の最下レンズとの間の媒質の屈折率である。
しかし、開口数がNA>1の液浸露光方法を適用し、半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細なパターンの形成を行おうとした場合、従来のハーフトーン位相シフトマスクを使用した場合、マスクCDリニアリティとウェハ上のCDリニアリティの誤差が大きくなるという課題があることが判明した。
その原因としては、マスクパターンのパターン幅を露光波長より小さくしていくと、マスクへの入射角度(基板の法線と入射光のなす角)が小さい場合(垂直入射に近い場合)マスクから射出する±1次回折光の射出角度が大きくなり±1次回折光が有限の径のレンズに入射しなくなり解像しなくなる。これを避けるために、マスクへの入射角度を大きくする(斜め入射にする)と、マスクから射出する±1次回折光の射出角度が小さくなり、±1次回折光が有限の径のレンズに入射し、解像するようになる。
しかし、このようにマスクへの入射角度を大きくしていくと、遮蔽効果(シャドーイング)や位相ズレという問題が発生し、解像度に悪影響を及ぼすものとなる。具体的には図6に示すように遮光パターンの側壁に対して露光光が斜め入射されると、遮光パターンの3次元的構造(特に高さ)から影ができる。この影によって、マスク上のサイズが正確に転写されなくなり、また、光量が小さくなる(暗くなる)。また位相シフトマスクの場合、パターン部での位相を180°反転する必要があるが、斜入射による光路ズレが起こり、結果として位相シフト効果を十分に発揮することができなくなる。
このシャドウイングと位相ズレは、パターンピッチを狭くすることによってより顕在化し、コントラストを悪化させる。その結果、ウェハ上のCDリニアリティが悪化するため、マスクCDリニアリティを補正する必要がある。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、遮蔽効果(シャドーイング)と位相ズレの問題を低減でき、高解像が可能な転写用マスク及びマスクブランクを提供することにある。
本発明者は、透明基板とマスクパターンとの間に、透明基板の裏面側から斜めに入射しマスクパターンの側壁と側壁との間を通過する露光光の方向を制御する機能を有する光路補正層を設けた場合、その分だけガラス部(透過部)の透過率は低下するものの、所定の世代(DRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の超高NA世代)では、光路補正層の導入により「超高NAに伴う斜め入射に起因して生じるシャドウイングと位相ズレによるコントラスト低下」を防止してCDリニアリティを確保する機能などの「超高NA世代への適応に適した機能」があることを見い出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、以下の構成を有する。
(構成1)開口数がNA>1の露光方法及び200nm以下の露光光波長を利用して半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細パターンを形成する際に使用されるマスクの素材となるマスクブランクであり、透明基板の上にマスクパターンを形成するための薄膜を備えるマスクブランクであって、
前記透明基板と前記薄膜との間に、前記透明基板の裏面側から斜めに入射しマスクパターンの側壁と側壁との間を通過する露光光の方向を制御する機能を有する光路補正層を備えることを特徴とするマスクブランク。
(構成2)前記透明基板と前記光路補正層の屈折率の差が0.01以上あることを特徴とする構成1に記載のマスクブランク。
(構成3)前記光路補正層の透過率が30%以上であることを特徴とする構成1又は2に記載のマスクブランク。
(構成4)200nm以下の露光光波長を利用して半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細パターンを形成する際に使用される転写用マスクであって、
基板上に転写パターンを有する転写用マスクにおいて、基板と転写パターンとの間に光路補正層を有することを特徴とする転写用マスク。
(構成5)200nm以下の露光光波長を利用して半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細パターンを形成する際に使用される転写用マスクであって、
基板上に転写パターンを有する転写用マスクについて、転写パターンが形成された面に転写パターンを覆うように光路補正層を形成した構造を有することを特徴とする転写用マスク。
(構成1)開口数がNA>1の露光方法及び200nm以下の露光光波長を利用して半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細パターンを形成する際に使用されるマスクの素材となるマスクブランクであり、透明基板の上にマスクパターンを形成するための薄膜を備えるマスクブランクであって、
前記透明基板と前記薄膜との間に、前記透明基板の裏面側から斜めに入射しマスクパターンの側壁と側壁との間を通過する露光光の方向を制御する機能を有する光路補正層を備えることを特徴とするマスクブランク。
(構成2)前記透明基板と前記光路補正層の屈折率の差が0.01以上あることを特徴とする構成1に記載のマスクブランク。
(構成3)前記光路補正層の透過率が30%以上であることを特徴とする構成1又は2に記載のマスクブランク。
(構成4)200nm以下の露光光波長を利用して半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細パターンを形成する際に使用される転写用マスクであって、
基板上に転写パターンを有する転写用マスクにおいて、基板と転写パターンとの間に光路補正層を有することを特徴とする転写用マスク。
(構成5)200nm以下の露光光波長を利用して半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細パターンを形成する際に使用される転写用マスクであって、
基板上に転写パターンを有する転写用マスクについて、転写パターンが形成された面に転写パターンを覆うように光路補正層を形成した構造を有することを特徴とする転写用マスク。
本発明によれば、光路補正層の導入により、「超高NAに伴う斜め入射に起因して生じるシャドウイングと位相ズレによるコントラスト低下」を防止してCDリニアリティを確保する機能などの「超高NA世代への適応に適した機能」が得られる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のマスクブランクは、開口数がNA>1の露光方法及び200nm以下の露光光波長を利用して半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細パターンを形成する際に使用されるマスクの素材となるマスクブランクであり、透明基板の上にマスクパターンを形成するための薄膜を備えるマスクブランクであって、
前記透明基板と前記薄膜との間に、前記透明基板の裏面側から斜めに入射しマスクパターンの側壁と側壁との間を通過する露光光の方向を制御する機能を有する光路補正層を備えることを特徴とする(構成1)。
また、本発明の転写用マスクは、200nm以下の露光光波長を利用して半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細パターンを形成する際に使用される転写用マスクであって、
基板上に転写パターンを有する転写用マスクにおいて、基板と転写パターンとの間に光路補正層を有することを特徴とする(構成4)。
構成1、4に係る発明によれば、所定の世代(DRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の超高NA世代)において「超高NAに伴う斜め入射に起因して生じるシャドウイングと位相ズレによるコントラスト低下」を防止してCDリニアリティを確保する機能などの「超高NA世代への適応に適した機能」が得られる転写用マスク(構成4)及びその素材としてのマスクブランク(構成1)を提供できる。
ここで、所定の世代(DRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の超高NA世代)では、光路補正層の挿入により「シャドウイングや位相ズレによるコントラスト低下」を防止しCDリニアリティを確保する作用などの「超高NA世代への適応に適した機能」を有することは、マスクを用いた露光転写のシミュレーション機(ZEISS製:AIMSTM fab 193)により確認した。
本発明は、透明基板と、マスクパターンを形成するための薄膜又は転写パターンとの間に、「超高NA世代への適応に適した機能」を有する層を介在させたものである。
本発明において、光路補正層は、遮蔽効果(シャドウイング)や位相ズレによる影響を低減し、解消する目的で形成される層である。光路補正層は、マスクCDリニアリティと転写CDリニアリティの差を小さくすることを目的で形成される層である。
本発明は、透明基板と、マスクパターンを形成するための薄膜又は転写パターンとの間に、シャドウイングや位相ズレを低減する機能を有する層を介在させたものである。
本発明のマスクの世代は、使用されるマスクのパターン幅よりも長い露光波長を利用する世代のマスクであり、露光波長以下のサイズのマスクパターンの形成が必要となる世代のマスクである。
本発明のマスクの世代は、斜め入射の角度θ(入射光と裏面の法線とのなす角θ)を、より大きくする必要がある世代のマスクである。
本発明のマスクの世代は、NAを1.0より大きくする必要がある世代のマスクである。
本発明のマスクブランクは、開口数がNA>1の露光方法及び200nm以下の露光光波長を利用して半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細パターンを形成する際に使用されるマスクの素材となるマスクブランクであり、透明基板の上にマスクパターンを形成するための薄膜を備えるマスクブランクであって、
前記透明基板と前記薄膜との間に、前記透明基板の裏面側から斜めに入射しマスクパターンの側壁と側壁との間を通過する露光光の方向を制御する機能を有する光路補正層を備えることを特徴とする(構成1)。
また、本発明の転写用マスクは、200nm以下の露光光波長を利用して半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細パターンを形成する際に使用される転写用マスクであって、
基板上に転写パターンを有する転写用マスクにおいて、基板と転写パターンとの間に光路補正層を有することを特徴とする(構成4)。
構成1、4に係る発明によれば、所定の世代(DRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の超高NA世代)において「超高NAに伴う斜め入射に起因して生じるシャドウイングと位相ズレによるコントラスト低下」を防止してCDリニアリティを確保する機能などの「超高NA世代への適応に適した機能」が得られる転写用マスク(構成4)及びその素材としてのマスクブランク(構成1)を提供できる。
ここで、所定の世代(DRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の超高NA世代)では、光路補正層の挿入により「シャドウイングや位相ズレによるコントラスト低下」を防止しCDリニアリティを確保する作用などの「超高NA世代への適応に適した機能」を有することは、マスクを用いた露光転写のシミュレーション機(ZEISS製:AIMSTM fab 193)により確認した。
本発明は、透明基板と、マスクパターンを形成するための薄膜又は転写パターンとの間に、「超高NA世代への適応に適した機能」を有する層を介在させたものである。
本発明において、光路補正層は、遮蔽効果(シャドウイング)や位相ズレによる影響を低減し、解消する目的で形成される層である。光路補正層は、マスクCDリニアリティと転写CDリニアリティの差を小さくすることを目的で形成される層である。
本発明は、透明基板と、マスクパターンを形成するための薄膜又は転写パターンとの間に、シャドウイングや位相ズレを低減する機能を有する層を介在させたものである。
本発明のマスクの世代は、使用されるマスクのパターン幅よりも長い露光波長を利用する世代のマスクであり、露光波長以下のサイズのマスクパターンの形成が必要となる世代のマスクである。
本発明のマスクの世代は、斜め入射の角度θ(入射光と裏面の法線とのなす角θ)を、より大きくする必要がある世代のマスクである。
本発明のマスクの世代は、NAを1.0より大きくする必要がある世代のマスクである。
本発明においては、透明基板と光路補正層の屈折率の差は0.01以上あることが好ましい(構成2)。
上述した光路補正層としての機能や、「超高NAに伴う斜め入射に起因して生じるシャドウイングや位相ズレによるコントラスト低下」を防止してCDリニアリティを確保する機能などの「超高NA世代への適応に適した機能」を十分に発揮させ、実質的に十分な効果を得るためである。
透明基板と光路補正層の屈折率の差が0.01未満であると、実質的な効果はほとんど得られない。
透明基板と光路補正層の屈折率の差は0.8以上、更には1.0以上あることがより望ましい。
例えば、透明基板として合成石英基板(SiO2、屈折率1.57)を用いる場合においては、光路補正層の屈折率は、1.8以上が好ましく、2.0以上が更に好ましく、2.3以上、2.4以上、2.5以上、2.6以上、2.7以上、が更に望ましい。
上述した光路補正層としての機能や、「超高NAに伴う斜め入射に起因して生じるシャドウイングや位相ズレによるコントラスト低下」を防止してCDリニアリティを確保する機能などの「超高NA世代への適応に適した機能」を十分に発揮させ、実質的に十分な効果を得るためである。
透明基板と光路補正層の屈折率の差が0.01未満であると、実質的な効果はほとんど得られない。
透明基板と光路補正層の屈折率の差は0.8以上、更には1.0以上あることがより望ましい。
例えば、透明基板として合成石英基板(SiO2、屈折率1.57)を用いる場合においては、光路補正層の屈折率は、1.8以上が好ましく、2.0以上が更に好ましく、2.3以上、2.4以上、2.5以上、2.6以上、2.7以上、が更に望ましい。
本発明においては、光路補正層の透過率が30%以上であることが好ましい(構成3)。光路補正層の挿入による透過光量の低下を、極力低減するためである。
本発明では、光路補正層の吸収係数kは、小さいことが好ましい。光路補正層の吸収係数kは、透過率Tと膜厚dの実測値を介して求まる。
本発明では、光路補正層の吸収係数kは、小さいことが好ましい。光路補正層の吸収係数kは、透過率Tと膜厚dの実測値を介して求まる。
本発明の光路補正層は、露光波長に対し、屈折率が高く、しかも透過率も高い(吸収係数kが小さい)ことが好ましい。いずれか一方が劣っても、本発明の光路補正層としては適さない。
本発明においては、光路補正層の膜厚は、薄くした方が屈折率が上がるので好ましい。また、本発明においては、光路補正層の膜厚は、薄くした方が透過率が上がるので好ましい。
したがって、本発明において、光路補正層の具体的材料としては、膜厚の低減や制御によって、屈折率、透過率、本願効果の3者を追求できる材料であることが好ましい。
したがって、本発明において、光路補正層の具体的材料としては、膜厚の低減や制御によって、屈折率、透過率、本願効果の3者を追求できる材料であることが好ましい。
本発明において、光路補正層の具体的材料の選定に当たっては、薄膜の屈折率は、データベースに出ておらず、データベースを参考にして選択することができない。また、屈折率は膜厚によって変わり、波長によっても変わるので、実際に膜を作製し屈折率を調べることが重要である。
本発明においては、透明基板として合成石英基板(SiO2、屈折率1.57)を用い露光波長としてArF(193nm)を用いる場合において、透明基板と光路補正層の屈折率の差は0.8以上、更には1.0以上あることがより望ましい。また、本発明において、光路補正層の具体的材料としては、膜厚の低減や制御によって、屈折率、透過率、本願効果の3者を追求できる材料であることが好ましい。
このような光路補正層の具体的材料としては、例えば、MoSiN(屈折率2.44)、CrON(屈折率=2.52、但し屈折率は膜厚によって2.7まで上がる)、などが好ましい。
尚、TaBO、TaO、ZrO、TaHfなどは、本発明の光路補正層として、ある程度の効果がある。
また、Al2O3,MgO等の金属酸化物、Ta、Mo、W等の金属や,SiNは、透明基板との屈折率差が小さく、あるいは、200nm以下の露光は長に対する透過性が低い、ので本発明の光路補正層としては適さない。CrN(屈折率1.5)は屈折率が低く、使用に適さない。
このような光路補正層の具体的材料としては、例えば、MoSiN(屈折率2.44)、CrON(屈折率=2.52、但し屈折率は膜厚によって2.7まで上がる)、などが好ましい。
尚、TaBO、TaO、ZrO、TaHfなどは、本発明の光路補正層として、ある程度の効果がある。
また、Al2O3,MgO等の金属酸化物、Ta、Mo、W等の金属や,SiNは、透明基板との屈折率差が小さく、あるいは、200nm以下の露光は長に対する透過性が低い、ので本発明の光路補正層としては適さない。CrN(屈折率1.5)は屈折率が低く、使用に適さない。
本発明の転写用マスクは、200nm以下の露光光波長を利用して半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細パターンを形成する際に使用される転写用マスクであって、
基板上に転写パターンを有する転写用マスクについて、転写パターンが形成された面に転写パターンを覆うように光路補正層を形成した構造を有することを特徴とする(構成5)。
構成5に係る転写用マスクでは、所定の世代(DRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の超高NA世代)では、「超高NA世代への適応に適した機能」を有する。この理由は、転写パターン間を通過する露光光の方向(基板の法線と通過露光光のなす角)が、光路補正層の導入によって導入前に比べ小さくなり、したがって例えば「シャドウイングによる光量低下」を防止し光量を確保することが可能となるためと考えられる。
また、位相シフトマスクにおいては、透明基板の表面側(マスクパターン側)から射出する露光光の射出方向(基板の法線と射出露光光のなす角)が、光路補正層の導入によって導入前に比べ小さくなり、したがって例えば露光光間の位相ずれを低減することが可能となる効果が得られる。
構成5に係る転写用マスクは、基板上に転写パターンを有する転写用マスクを作製後、転写パターンが形成された面に転写パターンを覆うように光路補正層を形成して作製できる。
基板上に転写パターンを有する転写用マスクについて、転写パターンが形成された面に転写パターンを覆うように光路補正層を形成した構造を有することを特徴とする(構成5)。
構成5に係る転写用マスクでは、所定の世代(DRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の超高NA世代)では、「超高NA世代への適応に適した機能」を有する。この理由は、転写パターン間を通過する露光光の方向(基板の法線と通過露光光のなす角)が、光路補正層の導入によって導入前に比べ小さくなり、したがって例えば「シャドウイングによる光量低下」を防止し光量を確保することが可能となるためと考えられる。
また、位相シフトマスクにおいては、透明基板の表面側(マスクパターン側)から射出する露光光の射出方向(基板の法線と射出露光光のなす角)が、光路補正層の導入によって導入前に比べ小さくなり、したがって例えば露光光間の位相ずれを低減することが可能となる効果が得られる。
構成5に係る転写用マスクは、基板上に転写パターンを有する転写用マスクを作製後、転写パターンが形成された面に転写パターンを覆うように光路補正層を形成して作製できる。
構成5に係る転写用マスクの一態様としては、図3(1)に示すように、基板1上に転写パターン3aを有する転写用マスクを作製後、転写パターン3aが形成された面に光路補正層4を形成した態様が挙げられる。光路補正層は、転写パターン3aが形成された面に光路補正層4を公知の薄膜形成方法を用いて形成できる。薄膜形成方法としては、例えば、スパッタ法、塗布法などが挙げられる。
構成5に係る転写用マスクの他の態様としては、図3(2)に示すように、基板1上に転写パターン3aを有する転写用マスクを作製後、転写パターン3aが形成された面に、転写パターン3aを覆うように均一の高さの光路補正層4を形成した態様が挙げられる。
構成4に係る転写用マスクの更に他の態様としては、図3(3)に示すように、基板1上に転写パターン3aを有する転写用マスクを作製後、転写パターン3aが形成された面に転写パターン3aと同じ高さで且つ均一の高さの光路補正層4を形成した態様が挙げられる。
図3(2)又は(3)に示す態様のマスクは、例えば、図3(1)に示すように、転写パターン3aが形成された面を覆うように光路補正層4を形成した後、例えば化学機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing)などの研磨手段を適用して得ることができる。
構成5に係る転写用マスクの他の態様としては、図3(2)に示すように、基板1上に転写パターン3aを有する転写用マスクを作製後、転写パターン3aが形成された面に、転写パターン3aを覆うように均一の高さの光路補正層4を形成した態様が挙げられる。
構成4に係る転写用マスクの更に他の態様としては、図3(3)に示すように、基板1上に転写パターン3aを有する転写用マスクを作製後、転写パターン3aが形成された面に転写パターン3aと同じ高さで且つ均一の高さの光路補正層4を形成した態様が挙げられる。
図3(2)又は(3)に示す態様のマスクは、例えば、図3(1)に示すように、転写パターン3aが形成された面を覆うように光路補正層4を形成した後、例えば化学機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing)などの研磨手段を適用して得ることができる。
本発明において、マスクブランクには、フォトマスクブランク、位相シフトマスクブランク、反射型マスクブランク、インプリント用転写プレート基板も含まれる。また、マスクブランクには、レジスト膜付きマスクブランク、レジスト膜形成前のマスクブランクが含まれる。位相シフトマスクブランクには、ハーフトーン膜上にクロム系材料等の遮光性膜が形成される場合を含む。尚、この場合、マスクパターンを形成するための薄膜は、ハーフトーン膜や遮光性膜を指す。また、反射型マスクブランクの場合は、多層反射膜上、又は多層反射膜上に設けられたバッファ層上に、転写パターンとなるタンタル系材料やクロム系材料の吸収体膜が形成される構成、インプリント用転写プレートの場合には、転写プレートとなる基材上にクロム系材料等の転写パターン形成用薄膜が形成される構成を含む。マスクには、フォトマスク、位相シフトマスク、反射型マスク、インプリント用転写プレートが含まれる。マスクにはレチクルが含まれる。位相シフトマスクには、位相シフタが基板の彫り込みによって形成される場合を含む。
本発明において、マスクパターンを形成するための薄膜としては、露光光等を遮断する遮光膜、露光光等の透過量を調整・制御する半透光性膜、露光光等の反射率を調整・制御する反射率制御膜(反射防止膜を含む)、露光光等に対する位相を変化させる位相シフト膜、遮光機能と位相シフト機能を有するハーフトーン膜等が含まれる。
本発明において、マスクパターンを形成するための薄膜としては、金属膜が挙げられる。金属膜としては、クロム、タンタル、モリブデン、チタン、ハフニウム、タングステンや、これらの元素を含む合金、又は上記元素や上記合金を含む材料からなる膜、例えば、上記元素や上記合金と、酸素、窒素、炭素の少なくとも一つと、を含む膜、が挙げられる。
本発明において、マスクパターンを形成するための薄膜としては、珪素を含む珪素含有膜が挙げられる。珪素含有膜としては、珪素膜や、珪素とクロム、タンタル、モリブデン、チタン、ハフニウム、タングステンの金属を含む金属シリサイド膜、さらに、珪素膜や金属シリサイド膜に、酸素、窒素、炭素の少なくとも一つを含む膜とすることができる。
本発明において、マスクパターンを形成するための薄膜としては、金属膜が挙げられる。金属膜としては、クロム、タンタル、モリブデン、チタン、ハフニウム、タングステンや、これらの元素を含む合金、又は上記元素や上記合金を含む材料からなる膜、例えば、上記元素や上記合金と、酸素、窒素、炭素の少なくとも一つと、を含む膜、が挙げられる。
本発明において、マスクパターンを形成するための薄膜としては、珪素を含む珪素含有膜が挙げられる。珪素含有膜としては、珪素膜や、珪素とクロム、タンタル、モリブデン、チタン、ハフニウム、タングステンの金属を含む金属シリサイド膜、さらに、珪素膜や金属シリサイド膜に、酸素、窒素、炭素の少なくとも一つを含む膜とすることができる。
本発明において、基板としては、合成石英基板、ソーダライムガラス基板、無アルカリガラス基板、低熱膨張ガラス基板などが挙げられる。
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図4は、本発明の第1の実施形態に係るマスクブランク10の一例を示す。本例において、マスクブランク10は、バイナリ用のマスクブランクであり、透明基板1、光路補正層2、マスクパターンを形成するための薄膜3を備える。
本発明のマスクブランク及びマスクは、図2に示すように、透明基板1の裏面側から斜めに入射し(裏面の法線とのなす角θ)、マスクパターン3aの側壁と側壁との間を通過する露光光の方向を制御する機能を有する光路補正層2が、透明基板1と前記薄膜3又は転写パターン3aとの間に、介在していることを特徴とする。
透明基板1は、例えば、合成石英基板等の材料からなる。
光路補正層2は、例えば、MoSiN(屈折率2.44)、CrON(屈折率=2.52、但し屈折率は膜厚によって2.7まで上がる)、TaBO(屈折率=2.49)等の材料からなる。
マスクパターンを形成するための薄膜3は、遮光性膜32で構成される。
遮光性膜32は、クロム単体や、クロムに酸素、窒素、炭素、水素からなる元素を少なくとも1種を含むもの(Crを含む材料)、などの材料からなる。遮光性膜13の膜構造としては、上記膜材料からなる単層、複数層構造とすることができる。また、異なる組成においては、段階的に形成した複数層構造や、連続的に組成が変化した膜構造とすることができる。
具体的な遮光性膜32は、窒化クロム膜(CrN膜)33及び炭化窒化クロム膜(CrCN膜)34からなる遮光層と、クロムに酸素及び窒素が含有されている膜(CrON膜)35からなる反射防止層との積層膜である。窒化クロム膜33は、窒化クロム(CrN)を主成分とする層であり、例えば10〜20nmの膜厚を有する。炭化窒化クロム膜34は、炭化窒化クロム(CrCN)を主成分とする層であり、例えば25〜60nmの膜厚を有する。クロムに酸素及び窒素が含有されている膜(CrON膜)35は、例えば15〜30nmの膜厚を有する。
図4は、本発明の第1の実施形態に係るマスクブランク10の一例を示す。本例において、マスクブランク10は、バイナリ用のマスクブランクであり、透明基板1、光路補正層2、マスクパターンを形成するための薄膜3を備える。
本発明のマスクブランク及びマスクは、図2に示すように、透明基板1の裏面側から斜めに入射し(裏面の法線とのなす角θ)、マスクパターン3aの側壁と側壁との間を通過する露光光の方向を制御する機能を有する光路補正層2が、透明基板1と前記薄膜3又は転写パターン3aとの間に、介在していることを特徴とする。
透明基板1は、例えば、合成石英基板等の材料からなる。
光路補正層2は、例えば、MoSiN(屈折率2.44)、CrON(屈折率=2.52、但し屈折率は膜厚によって2.7まで上がる)、TaBO(屈折率=2.49)等の材料からなる。
マスクパターンを形成するための薄膜3は、遮光性膜32で構成される。
遮光性膜32は、クロム単体や、クロムに酸素、窒素、炭素、水素からなる元素を少なくとも1種を含むもの(Crを含む材料)、などの材料からなる。遮光性膜13の膜構造としては、上記膜材料からなる単層、複数層構造とすることができる。また、異なる組成においては、段階的に形成した複数層構造や、連続的に組成が変化した膜構造とすることができる。
具体的な遮光性膜32は、窒化クロム膜(CrN膜)33及び炭化窒化クロム膜(CrCN膜)34からなる遮光層と、クロムに酸素及び窒素が含有されている膜(CrON膜)35からなる反射防止層との積層膜である。窒化クロム膜33は、窒化クロム(CrN)を主成分とする層であり、例えば10〜20nmの膜厚を有する。炭化窒化クロム膜34は、炭化窒化クロム(CrCN)を主成分とする層であり、例えば25〜60nmの膜厚を有する。クロムに酸素及び窒素が含有されている膜(CrON膜)35は、例えば15〜30nmの膜厚を有する。
図5は、本発明の第2の実施形態に係るマスクブランク10の一例を示す。本例において、マスクブランク10は、位相シフトマスク用のマスクブランクであり、透明基板1、光路補正層2、マスクパターンを形成するための薄膜3をこの順で備える。
マスクパターンを形成するための薄膜3は、位相シフト膜31、遮光性膜32で構成される。
位相シフト膜31としては、例えば、クロム系(CrO、CrF等)、モリブデン系(MoSiON、MoSiN、MoSiO等)、タングステン系(WSiON、WSiN、WSiO等)、シリコン系(SiN、SiON等)の各種公知のハーフトーン膜を用いることができる。
透明基板1、光路補正層2、遮光性膜32に関しては、上記第1の実施形態と同様である。
尚、本実施形態の変形例において、位相シフトマスク用のマスクブランク10は、位相シフト膜31を、遮光性膜32上に備えても良い。
マスクパターンを形成するための薄膜3は、位相シフト膜31、遮光性膜32で構成される。
位相シフト膜31としては、例えば、クロム系(CrO、CrF等)、モリブデン系(MoSiON、MoSiN、MoSiO等)、タングステン系(WSiON、WSiN、WSiO等)、シリコン系(SiN、SiON等)の各種公知のハーフトーン膜を用いることができる。
透明基板1、光路補正層2、遮光性膜32に関しては、上記第1の実施形態と同様である。
尚、本実施形態の変形例において、位相シフトマスク用のマスクブランク10は、位相シフト膜31を、遮光性膜32上に備えても良い。
以下、本発明の実施例及び比較例を示す。
(実施例1)
透明基板1としてサイズ6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英基板を用い、透明基板1上に、光路補正層2、遮光性膜32、を順次形成して、マスクブランク10を作製した(図4)。
ここで、光路補正層2は、Mo:Si=10:90(原子%比)のターゲットを用い、ArとN2をスパッタリングガスとして、モリブデン、シリコン、窒素からなる膜(MoSiN)を5nmの膜厚で形成した。
遮光性膜32は、遮光層として、窒化クロム膜33及び炭化窒化クロム膜34をそれぞれスパッタリング法で形成した。続いて、反射防止層として、酸化窒化クロム膜35を形成した。遮光性膜32は、膜厚方向の略全域に窒素を含むものであった。遮光性膜32の膜厚は68nmとした。
次に、上記で作製したマスクブランク上に、化学増幅型レジスト膜として、電子線露光用化学増幅型ポジレジスト(FEP171:富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を回転塗布法で厚さ300nm塗布し、その後、ホットプレートで130℃で10分熱処理して、化学増幅型レジスト膜を乾燥させ、ArFエキシマレーザー露光用のレジスト膜付きフォトマスクブランクであるマスクブランクを得た。
(実施例1)
透明基板1としてサイズ6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英基板を用い、透明基板1上に、光路補正層2、遮光性膜32、を順次形成して、マスクブランク10を作製した(図4)。
ここで、光路補正層2は、Mo:Si=10:90(原子%比)のターゲットを用い、ArとN2をスパッタリングガスとして、モリブデン、シリコン、窒素からなる膜(MoSiN)を5nmの膜厚で形成した。
遮光性膜32は、遮光層として、窒化クロム膜33及び炭化窒化クロム膜34をそれぞれスパッタリング法で形成した。続いて、反射防止層として、酸化窒化クロム膜35を形成した。遮光性膜32は、膜厚方向の略全域に窒素を含むものであった。遮光性膜32の膜厚は68nmとした。
次に、上記で作製したマスクブランク上に、化学増幅型レジスト膜として、電子線露光用化学増幅型ポジレジスト(FEP171:富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を回転塗布法で厚さ300nm塗布し、その後、ホットプレートで130℃で10分熱処理して、化学増幅型レジスト膜を乾燥させ、ArFエキシマレーザー露光用のレジスト膜付きフォトマスクブランクであるマスクブランクを得た。
(比較例1)
光路補正層2を形成しなかった以外は実施例1と同様にして、比較例1に係るマスクブランクを得た。
光路補正層2を形成しなかった以外は実施例1と同様にして、比較例1に係るマスクブランクを得た。
実施例1及び比較例1で作製したマスクブランクを用い、遮光性膜32をパターニングして、マスクを作製した。
上記で作製したマスクの評価を、マスクを用いた露光転写のシミュレーション機(AIMS)により行った。露光条件は、露光光:ArFエキシマレーザー(193nm)、液浸による開口数1.4とした。パターンサイズはhp40−90nmとした。
その結果、実施例1に係るマスク(図2参照)を使用した場合、所定の世代(DRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の高NA世代)では、光路補正層2の挿入により「シャドウイングと位相ズレによるコントラスト低下」を防止しCDリニアリティを確保する作用などの「超高NA世代への適応に適した機能」があることがわかった。
また、実施例1に係るマスクは、比較例1に係る通常のバイナリマスク(光路補正層なし)に比べ、hp40−90nmの範囲でリニアリティが高く、マスク上のCDバイアス(CD精度を満たすためパターンサイズに応じて行う補正)を小さくできることがわかった。また、hp40−90nmの範囲でパターンサイズによるコントラスト差が小さくなることがわかった。
上記で作製したマスクの評価を、マスクを用いた露光転写のシミュレーション機(AIMS)により行った。露光条件は、露光光:ArFエキシマレーザー(193nm)、液浸による開口数1.4とした。パターンサイズはhp40−90nmとした。
その結果、実施例1に係るマスク(図2参照)を使用した場合、所定の世代(DRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の高NA世代)では、光路補正層2の挿入により「シャドウイングと位相ズレによるコントラスト低下」を防止しCDリニアリティを確保する作用などの「超高NA世代への適応に適した機能」があることがわかった。
また、実施例1に係るマスクは、比較例1に係る通常のバイナリマスク(光路補正層なし)に比べ、hp40−90nmの範囲でリニアリティが高く、マスク上のCDバイアス(CD精度を満たすためパターンサイズに応じて行う補正)を小さくできることがわかった。また、hp40−90nmの範囲でパターンサイズによるコントラスト差が小さくなることがわかった。
(実施例2)
光路補正層2を形成せず、その代わりにマスク作成後光路補正層をマスクパターンを覆うように形成した以外は実施例1と同様にして、実施例2に係るマスクを得た(図3(2)参照)。
上記で作製したマスクの評価を、マスクを用いた露光転写のシミュレーション機(AIMS)により行った。露光条件は、露光光:ArFエキシマレーザー(193nm)、液浸による開口数1.4とした。パターンサイズはhp40−90nmとした。
その結果は、実施例2に係るマスク(図3(2)参照)を使用した場合、所定の世代(DRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の高NA世代)では、光路補正層4の挿入により「シャドウイングと位相ズレによるコントラスト低下」を防止しCDリニアリティを確保する作用などの「超高NA世代への適応に適した機能」があることがわかった。
光路補正層2を形成せず、その代わりにマスク作成後光路補正層をマスクパターンを覆うように形成した以外は実施例1と同様にして、実施例2に係るマスクを得た(図3(2)参照)。
上記で作製したマスクの評価を、マスクを用いた露光転写のシミュレーション機(AIMS)により行った。露光条件は、露光光:ArFエキシマレーザー(193nm)、液浸による開口数1.4とした。パターンサイズはhp40−90nmとした。
その結果は、実施例2に係るマスク(図3(2)参照)を使用した場合、所定の世代(DRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の高NA世代)では、光路補正層4の挿入により「シャドウイングと位相ズレによるコントラスト低下」を防止しCDリニアリティを確保する作用などの「超高NA世代への適応に適した機能」があることがわかった。
(実施例3)
透明基板1としてサイズ6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英基板を用い、透明基板1上に、光路補正層2、ハーフトーン位相シフト層31、遮光性膜32、を順次形成して、マスクブランク10を作製した(図5)。
ここで、光路補正層2は、Crターゲットを用い、ArとO2とN2をスパッタリングガスとして、クロム、酸素、窒素からなる膜(CrON)を23nmの膜厚で形成した。
ハーフトーン位相シフト層31は、Mo:Si=10:90(原子%比)のターゲットを用い、ArとN2をスパッタリングガスとして、モリブデン、シリコン、窒素からなる膜(MoSiN)を69nmの膜厚で形成した。
遮光性膜32は、遮光層として、窒化クロム膜33及び炭化窒化クロム膜34をそれぞれスパッタリング法で形成した。続いて、反射防止層として、酸化窒化クロム膜35を形成した。遮光性膜32は、膜厚方向の略全域に窒素を含むものであった。遮光性膜32の膜厚は48nmとした。
次に、上記で作製したマスクブランク上に、化学増幅型レジスト膜として、電子線露光用化学増幅型ポジレジスト(FEP171:富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を回転塗布法で厚さ300nm塗布し、その後、ホットプレートで130℃で10分熱処理して、化学増幅型レジスト膜を乾燥させ、ArFエキシマレーザー露光用のレジスト膜付きフォトマスクブランクであるマスクブランクを得た。
透明基板1としてサイズ6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英基板を用い、透明基板1上に、光路補正層2、ハーフトーン位相シフト層31、遮光性膜32、を順次形成して、マスクブランク10を作製した(図5)。
ここで、光路補正層2は、Crターゲットを用い、ArとO2とN2をスパッタリングガスとして、クロム、酸素、窒素からなる膜(CrON)を23nmの膜厚で形成した。
ハーフトーン位相シフト層31は、Mo:Si=10:90(原子%比)のターゲットを用い、ArとN2をスパッタリングガスとして、モリブデン、シリコン、窒素からなる膜(MoSiN)を69nmの膜厚で形成した。
遮光性膜32は、遮光層として、窒化クロム膜33及び炭化窒化クロム膜34をそれぞれスパッタリング法で形成した。続いて、反射防止層として、酸化窒化クロム膜35を形成した。遮光性膜32は、膜厚方向の略全域に窒素を含むものであった。遮光性膜32の膜厚は48nmとした。
次に、上記で作製したマスクブランク上に、化学増幅型レジスト膜として、電子線露光用化学増幅型ポジレジスト(FEP171:富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を回転塗布法で厚さ300nm塗布し、その後、ホットプレートで130℃で10分熱処理して、化学増幅型レジスト膜を乾燥させ、ArFエキシマレーザー露光用のレジスト膜付きフォトマスクブランクであるマスクブランクを得た。
上記で作製したマスクの評価を、マスクを用いた露光転写のシミュレーション機(AIMS)により行った。露光条件は、露光光:ArFエキシマレーザー(193nm)、液浸による開口数1.4とした。パターンサイズはhp40−90nmとした。
その結果は、実施例3に係るマスク(図3(2)参照)を使用した場合、所定の世代(DRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の超高NA世代)では、光路補正層4の挿入により、「シャドウイングと位相ズレによるコントラスト低下」を防止しCDリニアリティを確保する作用などの「超高NA世代への適応に適した機能」があることがわかった。
その結果は、実施例3に係るマスク(図3(2)参照)を使用した場合、所定の世代(DRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の超高NA世代)では、光路補正層4の挿入により、「シャドウイングと位相ズレによるコントラスト低下」を防止しCDリニアリティを確保する作用などの「超高NA世代への適応に適した機能」があることがわかった。
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることは、当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
1 基板
2 光路補正層
3 マスクパターンを形成するための薄膜
3a 転写パターン
4 光路補正層
10 マスクブランク
2 光路補正層
3 マスクパターンを形成するための薄膜
3a 転写パターン
4 光路補正層
10 マスクブランク
Claims (5)
- 開口数がNA>1の露光方法及び200nm以下の露光光波長を利用して半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細パターンを形成する際に使用されるマスクの素材となるマスクブランクであり、透明基板の上にマスクパターンを形成するための薄膜を備えるマスクブランクであって、
前記透明基板と前記薄膜との間に、前記透明基板の裏面側から斜めに入射しマスクパターンの側壁と側壁との間を通過する露光光の方向を制御する機能を有する光路補正層を備えることを特徴とするマスクブランク。 - 前記透明基板と前記光路補正層の屈折率の差が0.01以上あることを特徴とする請求項1に記載のマスクブランク。
- 前記光路補正層の透過率が30%以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のマスクブランク。
- 200nm以下の露光光波長を利用して半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細パターンを形成する際に使用される転写用マスクであって、
基板上に転写パターンを有する転写用マスクにおいて、基板と転写パターンとの間に光路補正層を有することを特徴とする転写用マスク。 - 200nm以下の露光光波長を利用して半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細パターンを形成する際に使用される転写用マスクであって、
基板上に転写パターンを有する転写用マスクについて、転写パターンが形成された面に転写パターンを覆うように光路補正層を形成した構造を有することを特徴とする転写用マスク。
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