JP2012204409A

JP2012204409A - フォトマスクの製造方法及び半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2012204409A
Application number: JP2011065023A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Hagiwara; 一希萩原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2012-10-22

Abstract

【課題】的確に遮光枠を形成することが可能なフォトマスクの製造方法を提供する。
【解決手段】実施形態に係るフォトマスクの製造方法は、マスクパターンが形成されたハーフトーン型位相シフトマスクを用意する工程Ｓ１２と、マスクパターンが形成された領域の周囲の領域に選択的に遮光材を塗布して遮光枠を形成する工程Ｓ１５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、フォトマスクの製造方法及び半導体装置の製造方法に関する。

ＥＵＶ光を用いたリソグラフィに用いる反射型のハーフトーン型位相シフトマスクが提案されている。この反射型のハーフトーン型位相シフトマスクでは、基板上に形成された反射膜と、反射膜上に形成された吸収層とを有するマスクブランクが用いられる。反射膜は露光光を反射する多層膜で形成され、吸収層は露光光を吸収する材料で形成される。このようなマスクブランクに対し、吸収層を部分的に除去することで、反射型のハーフトーン型位相シフトマスクが形成される。

上述したような反射型マスクを用いたフォトリソグラフィでは、マスク表面に垂直な方向に対して数度程度傾いた方向から露光光が入射する。そのため、パターンの寸法精度の悪化を防止するために、吸収層の厚さをできるだけ薄くすることが望ましい。しかしながら、吸収層を薄くすると、数パーセント程度の露光光が吸収層を透過してしまう。その結果、多層反射膜で露光光が反射し、以下のような問題が生じる。

フォトリソグラフィでは、半導体ウェハ表面の複数箇所にマスクパターンが転写される。そのため、隣接する転写領域の境界部には複数回の露光が行われることになる。例えば、隣接する４つの転写領域がオーバーラップした部分では、４回の露光が行われる。そのため、境界部（オーバーラップ部分）に過剰な露光光が照射されてしまい、高精度のパターンが得られないという問題が生じる。

上記のような問題に対し、マスクパターン（転写パターン）が形成された領域の周囲の領域に遮光枠を形成することが提案さている。具体的には、レジストをマスクとして用い、プラズマエッチングによって遮光枠領域の多層膜を除去して基板表面を露出させる。遮光枠領域では多層膜が除去されて基板表面が露出するため、遮光枠領域での反射を抑制することができる。その結果、上述したような境界部での過剰露光の問題を防止することが可能である。

しかしながら、上述したような方法では、以下のような問題が生じる。すなわち、マスクパターンが形成された領域にレジストを塗布するため、レジストを除去する際にマスクパターン領域にレジストが残って欠陥の原因になる。また、異なった材料で形成された多層膜を除去するため、加工精度を確保することが難しいという問題もある。また、多層膜を除去する際に基板に応力変化が生じるという問題もある。さらに、遮光枠領域と非遮光枠領域との境界で多層反射膜の側面が露出するため、洗浄の際に薬液によって多層反射膜の側面が浸食され、パーティクルが発生するといった問題もある。

なお、境界部に過剰な露光光が照射されて、高精度のパターンが得られないという問題は、反射型マスクのみならず、透過型マスクでも生じ得る。

以上のように、フォトマスクの製造に際しては、マスクパターン領域（転写パターン領域）の周囲の領域に遮光枠を形成することが望ましいが、従来は的確に遮光枠を形成することが困難であった。

特開２００９−２１２２２０号公報

的確に遮光枠を形成することが可能なフォトマスクの製造方法等を提供する。

実施形態に係るフォトマスクの製造方法は、マスクパターンが形成されたハーフトーン型位相シフトマスクを用意する工程と、前記マスクパターンが形成された領域の周囲の領域に選択的に遮光材を塗布して遮光枠を形成する工程と、を備える。

実施形態に係るフォトマスクの製造方法の概略を示したフローチャートである。実施形態に係るフォトマスクの製造方法の一部を示した断面図である。実施形態に係るフォトマスクの製造方法の一部を示した断面図である。実施形態に係るフォトマスクの製造方法の一部を示した断面図である。実施形態に係るフォトマスクの製造方法の一部を示した断面図である。実施形態に係るフォトマスクの製造方法の一部を示した平面図である。実施形態に係るフォトマスクの製造方法の一部を示した断面図である。実施形態に係るフォトマスクの製造方法の一部を示した断面図である。実施形態に係るフォトマスクの製造方法の一部を示した斜視図である。実施形態に係るフォトマスクの製造方法の一部を示した断面図である。実施形態に係る半導体装置の製造方法を示したフローチャートである。

以下、実施形態を図面を参照して説明する。

図１は、実施形態に係るフォトマスクの製造方法の概略を示したフローチャートである。

まず、反射型のハーフトーン型位相シフトマスクを製造するためのマスクブランクを用意する（Ｓ１１）。

図２は、上記マスクブランクの構成を示した断面図である。図２に示すように、ガラス基板１１上に多層反射膜１２が形成されている。この多層反射膜１２は、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）が交互に積層されたものであり、露光光（ＥＵＶ光）を反射するものである。多層反射膜１２上には、中間層１３が形成されている。中間層１３上には、吸収層１４が形成されている。この吸収層１４は、露光光（ＥＵＶ光）を吸収するものである。また、ガラス基板１１の裏面には導電膜１５が形成されている。

次に、上述したマスクブランクを用いて、マスクパターン（転写パターン）が形成されたハーフトーン型位相シフトマスクを作製する（Ｓ１２）。以下、図３〜図５に示した断面図を参照して、マスクパターンの形成方法について説明する。

まず、図３に示すように、図２に示したマスクブランク上にＥＢレジスト２１を塗布する。さらに、ＥＢレジストに対して、ＥＢ露光、ベーク及び現像を行い、図４に示すように、レジストパターン２１を形成する。次に、レジストパターン２１をマスクとして用いて、吸収層１４をエッチングする。さらに、レジストパターン２１を除去することで、図５に示すように、回路パターンを形成するためのマスクパターン（転写パターン）２２が得られる。

次に、以下のようにして、マスクパターン２２が形成された領域の周囲の領域に遮光枠を形成する。

まず、遮光枠のレイアウトデータを取得する（Ｓ１３）。次に、レイアウトデータに基づいて、遮光材を塗布すべき領域の位置制御情報を生成する（Ｓ１４）。図６は、遮光材を塗布すべき領域、すなわち遮光枠形成領域３１を示した平面図であり、図７は、遮光枠形成領域３１を示した断面図である。

次に、生成された位置制御情報に基づいて、マスクパターンが形成された領域の周囲の領域に選択的に遮光材を塗布して、遮光枠を形成する（Ｓ１５）。以下、図８〜図１０を参照して、遮光材の塗布方法について説明する。遮光材の塗布は、インクジェット法によって行われる。

まず、図８に示すように、Ｓ１４のステップで生成された位置制御情報に基づき、インクジェット用のノズル３２をスタート位置に移動させる。続いて、図９に示すように、位置制御情報に基づいてノズル３２を移動させながら、ノズル３２から遮光枠形成領域３１上に遮光材３３を吐出する。

遮光材は、所定の液体中に金属粒子を分散させたものである。金属粒子には、露光光（ＥＵＶ光）の波長に対する反射率が０．５％以下の金属材料が用いられる。具体的には、金属材料として、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、カドミウム（Ｃｄ）、錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、ヨウ素（Ｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）及び金（Ａｕ）を用いることが可能である。また、これらの金属を含む合金を用いることも可能である。

遮光枠形成領域３１の全体に遮光材を塗布した後、金属粒子を分散させた液体を蒸発させ、遮光材３３を硬化させる。遮光材の硬化方法としては、加熱法、光照射法等があげられる。これにより、図１０に示すように、遮光枠３３が形成される。

以上のように、本実施形態では、インクジェット法を用いて遮光材を選択的に塗布することで、遮光枠が形成される。そのため、従来のように、遮光枠を形成する際にマスクパターン形成領域をレジストでマスクする必要がない。したがって、レジスト残りに起因するマスクパターン領域（回路パターン領域）での欠陥の発生を防止することができる。また、遮光枠を形成する際に多層反射膜をエッチングする必要がないため、多層反射膜の加工精度を確保することが難しいといった問題もない。また、多層膜を除去する際に基板に応力変化が生じるといった問題も防止できる。さらに、遮光枠領域と非遮光枠領域との境界で多層反射膜の側面が露出することがないため、多層反射膜の側面が浸食されてパーティクルが発生するといった問題もない。したがって、本実施形態の方法を用いることにより、的確に遮光枠を形成することが可能となる。

また、本実施形態によれば、遮光枠のレイアウトデータに基づいて遮光材を塗布するので、レイアウトデータを変更するだけで所望の領域に遮光枠を形成することが可能である。

また、本実施形態によれば、金属粒子の吐出量を調整することにより、所望の厚さを有する遮光枠を形成することが可能である。

なお、上述した実施形態では、反射型のハーフトーン型位相シフトマスクについて説明したが、上述した実施形態の方法は、透過型のハーフトーン型位相シフトマスクについても適用可能である。この場合、金属粒子には、露光光の波長に対する透過率が０．５％以下の金属材料が用いることが好ましい。具体的な金属材料としては、上述した反射型の実施形態で述べた各種の金属を用いることが可能である。

また、上述した実施形態の方法は、半導体装置の製造方法に適用することが可能である。図１１は、半導体装置の製造方法を示したフローチャートである。

まず、上述した方法によって製造されたフォトマスクを用意する（Ｓ２１）。次に、フォトマスク上に形成されたマスクパターンを半導体ウェハ（半導体基板）上のフォトレジストに転写する（Ｓ２２）。マスクパターンの転写は複数の領域に対して行われるが、隣接する領域の境界には遮光枠が形成されているため、境界部（転写領域がオーバーラップした部分）に過剰な露光光が照射されることはない。フォトレジストを現像してフォトレジストパターンを形成した後、フォトレジストパターンをマスクとして用いてエッチングを行うことで、半導体ウェハ上にパターンが形成される（Ｓ２３）。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１…ガラス基板１２…多層反射膜１３…中間層
１４…吸収層１５…導電膜２１…ＥＢレジスト
２２…マスクパターン３１…遮光枠形成領域
３２…ノズル３３…遮光材（遮光枠）

Claims

マスクパターンが形成されたハーフトーン型位相シフトマスクを用意する工程と、
前記マスクパターンが形成された領域の周囲の領域に選択的に遮光材を塗布して遮光枠を形成する工程と、
を備えたことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
前記遮光材を塗布する工程の前に、
前記遮光枠のレイアウトデータを取得する工程と、
前記レイアウトデータに基づいて、前記遮光材を塗布すべき領域の位置制御情報を生成する工程と、
をさらに備え、
前記遮光材は、前記位置制御情報に基づいて塗布される
ことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの製造方法。
前記遮光材は、インクジェット法によって塗布される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフォトマスクの製造方法。
前記遮光材は、金属粒子を含有している
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフォトマスクの製造方法。
前記金属粒子は、露光光の波長に対する反射率が０．５％以下である
ことを特徴とする請求項４に記載のフォトマスクの製造方法。
前記金属粒子は、露光光の波長に対する透過率が０．５％以下である
ことを特徴とする請求項４に記載のフォトマスクの製造方法。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載された方法によって製造されたフォトマスクを用意する工程と、
前記フォトマスクに形成されたマスクパターンを半導体基板上に転写する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。