JP2012248676A - Euv mask and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、EUV(Extreme Ultra Violet)マスクおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to an EUV (Extreme Ultra Violet) mask and a manufacturing method thereof.
近年、半導体装置の集積度の増加に伴い、個々の素子の寸法は微小化が進み、各素子を構成する配線やゲートなどの幅も微細化されている。 In recent years, with the increase in the degree of integration of semiconductor devices, the dimensions of individual elements have been miniaturized, and the widths of wirings and gates constituting each element have also been miniaturized.
半導体集積回路の製造においては、レチクルと呼ばれる回路原版をレジストと呼ばれる感光性樹脂に転写してウェハを加工する工程が基本となる。そして、この基本工程を繰り返すことによって、半導体集積回路が製造される。 In the manufacture of a semiconductor integrated circuit, a process of processing a wafer by transferring a circuit original plate called a reticle to a photosensitive resin called a resist is fundamental. Then, by repeating this basic process, a semiconductor integrated circuit is manufactured.
転写工程には、ステッパまたはスキャナと呼ばれる露光装置が用いられる。従来は、転写光源として光を用い、レチクル上の回路パターンをウェハ上に4分の1から5分の1程度に縮小投影して転写する方法が採られてきた。半導体集積回路の微細化のためには、この転写工程での解像性能を向上させることが必要となる。ここで、結像光学系の開口係数をNA、光源の波長をλとすると、解像寸法は(λ/NA)に比例する。したがって、開口係数NAの向上または波長λの短波長化を図ることにより、露光解像度を小さくすることができる。 In the transfer process, an exposure device called a stepper or a scanner is used. Conventionally, a method has been employed in which light is used as a transfer light source, and a circuit pattern on a reticle is projected onto a wafer while being reduced to about one-fourth to one-fifth. In order to miniaturize a semiconductor integrated circuit, it is necessary to improve the resolution performance in this transfer process. Here, if the aperture coefficient of the imaging optical system is NA and the wavelength of the light source is λ, the resolution dimension is proportional to (λ / NA). Therefore, the exposure resolution can be reduced by improving the aperture coefficient NA or shortening the wavelength λ.
しかし、焦点深度は(λ/NA2)に比例するので、開口係数NAを大きくすると、露光解像度は小さくできるものの、焦点深度が低下するという問題を生じる。例えば、100nm以下のデザイン・ルールに対応する微細パターンでの焦点深度は、0.35μm程度である。微細化の進展とともに、焦点深度は今後さらに浅くなることが予想される。そこで、レチクルに斜め方向から光を入射させて焦点深度が深くなるようにする変形照明法が提案されている。 However, since the depth of focus is proportional to (λ / NA 2 ), if the aperture coefficient NA is increased, the exposure resolution can be reduced, but the depth of focus decreases. For example, the depth of focus in a fine pattern corresponding to a design rule of 100 nm or less is about 0.35 μm. With the progress of miniaturization, the depth of focus is expected to become even shallower in the future. Therefore, a modified illumination method has been proposed in which light is incident on the reticle from an oblique direction so that the depth of focus is increased.
一方、短波長(λ=13〜14nm)のEUV(Extreme Ultra Violet;極短紫外)光を用いたEUVリソグラフィ技術の開発も進められている。EUVリソグラフィの開口係数NAは、フォトリソグラフィより小さいが、波長の2.0〜1.5倍程度は解像するので、30nm以下の解像寸法が可能である。 On the other hand, development of EUV lithography technology using EUV (Extreme Ultra Violet) light with a short wavelength (λ = 13 to 14 nm) is also in progress. Although the aperture coefficient NA of EUV lithography is smaller than that of photolithography, the resolution is approximately 2.0 to 1.5 times the wavelength, so that a resolution dimension of 30 nm or less is possible.
特許文献1には、EUVマスクの製造方法が記載されている。それによれば、まず低熱膨張ガラス基板上に、スパッタ法などによって、所望の層数のモリブデンとシリコンからなる多層膜を積層して反射層を形成する。次いで、この反射層の上に緩衝膜を形成する。緩衝膜は、吸収層のパターニングや欠陥修正の際に、多層膜が受けるダメージを軽減する機能を有する。次に、緩衝膜の上に、スパッタ法などにより吸収層となる薄膜を形成する。そして、この薄膜の上にレジストを塗布し、ベーキングを行った後に電子ビームによる描画を行う。その後、描画後のポストベーキングに続いて、現像してレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、上記薄膜のドライエッチングを行う。次いで、レジストを剥離することにより、EUVマスクを得る。
ところで、パターンの線幅が狭くなり、解像限界に近くなってきたことにより、主パターンの周辺に補助パターンを設けて主パターンの解像性を向上させる超解像技術が提案されている。このとき、補助パターンは、主パターンが投影されるときに発生する光近接効果を補償するためだけに使用される。補助パターンとしては、例えば、Scattering Barなどが挙げられる。補助パターンは、それ自身が解像しない寸法と透過率で設計され、主パターンの近傍に配置される。特許文献2には、補助パターンの製造方法が記載されている。
By the way, since the line width of the pattern has become narrow and has approached the resolution limit, a super-resolution technique has been proposed in which an auxiliary pattern is provided around the main pattern to improve the resolution of the main pattern. At this time, the auxiliary pattern is used only to compensate for the optical proximity effect that occurs when the main pattern is projected. Examples of the auxiliary pattern include Scattering Bar. The auxiliary pattern is designed with dimensions and transmittance that do not resolve itself, and is arranged in the vicinity of the main pattern.
解像度(R)は、プロセス係数(k)を用いると、次式で表される。
The resolution (R) is expressed by the following equation using the process coefficient (k).
上記式において、係数(k)は、フォトリソグラフィ条件に関連する転写パターンの複雑さや、フォトリソグラフィ工程を行う際の工程レシピなどによって変動する程度または能力を反映する値である。 In the above equation, the coefficient (k) is a value reflecting the degree or ability of fluctuating depending on the complexity of the transfer pattern related to the photolithography conditions, the process recipe when performing the photolithography process, and the like.
次世代のEUV露光装置では、例えば、k=0.4〜0.5、NA=0.33〜0.5、λ=13.5nmとなることが想定されている。この場合、マスク面上での解像度は60nm程度、試料面上での解像度は15nm程度になると考えられる。そして、この世代で必要とされる補助パターンは、マスク上で15nm以下の寸法になると考えられる。 In the next generation EUV exposure apparatus, for example, it is assumed that k = 0.4 to 0.5, NA = 0.33 to 0.5, and λ = 13.5 nm. In this case, it is considered that the resolution on the mask surface is about 60 nm and the resolution on the sample surface is about 15 nm. The auxiliary pattern required in this generation is considered to have a dimension of 15 nm or less on the mask.
特許文献1に記載されているように、最先端の半導体集積回路で使用されるマスクの製造には、パターンの微細性の点から電子ビーム描画装置が用いられる。しかしながら、電子光学系、プロセスおよびレジストに起因するボケによって、上記寸法の補助パターンを形成することは困難である。以下、この点について詳述する。
As described in
マスク生産においては、解像性とともにスループットが要求されるため、高解像度でかつ高感度のレジストが必要とされ、具体的には化学増幅型レジストが用いられる。化学増幅型レジストは光酸発生剤を含み、光反応によって発生した酸が触媒となって、露光後の加熱工程でレジスト樹脂成分を不溶化させている保護基を脱離させる。これにより、露光部がアルカリ現像液に対して可溶化し、微細パターンが形成される。 In mask production, since throughput is required in addition to resolution, a resist with high resolution and high sensitivity is required. Specifically, a chemically amplified resist is used. The chemically amplified resist contains a photoacid generator, and the acid generated by the photoreaction serves as a catalyst to remove protecting groups that have insolubilized the resist resin component in the heating step after exposure. As a result, the exposed portion is solubilized in the alkaline developer, and a fine pattern is formed.
化学増幅型レジストでは、露光により発生する酸が少量であっても、熱拡散により連鎖的に反応が進行するため、高感度、すなわち、微小な露光量で感光することが可能となっている。しかし、この熱拡散に起因して、実効的な像のボケが生じることが知られている。これは、加熱後の現像液に対する溶解度の分布パターンが、熱拡散によって変化する酸の分布に依存することによる。このためレジストパターンの寸法を予測するには、実効的な光学像のボケの定量が重要になる。現在用いられている化学増幅型レジストの場合、一方のエッジで10〜20nm程度のボケがある。したがって、15nm以下の寸法を有する補助パターンをマスク上に形成しようとしても、かかるパターンの潜像をレジスト上に形成することは困難である。また、たとえ潜像を形成できたとしても、現像処理でコントラストが十分に確保できないため、レジストパターンにすることはさらに困難である。 In the chemically amplified resist, even if a small amount of acid is generated by exposure, the reaction proceeds in a chain manner due to thermal diffusion, so that it can be exposed with high sensitivity, that is, with a very small exposure amount. However, it is known that effective image blur occurs due to this thermal diffusion. This is because the solubility distribution pattern in the developer after heating depends on the acid distribution that changes due to thermal diffusion. Therefore, in order to predict the dimension of the resist pattern, it is important to quantitatively determine the blur of the optical image. In the case of a chemically amplified resist currently used, there is a blur of about 10 to 20 nm at one edge. Therefore, even if an auxiliary pattern having a dimension of 15 nm or less is formed on the mask, it is difficult to form a latent image of the pattern on the resist. Even if a latent image can be formed, it is more difficult to form a resist pattern because a sufficient contrast cannot be ensured by the development process.
本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、超微細な補助パターンを備えたEUVマスクとその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of these points. That is, an object of the present invention is to provide an EUV mask having an ultrafine auxiliary pattern and a method for manufacturing the same.
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。 Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.
本発明の第1の態様は、基板と、
基板の上に形成され、高透過率・低反射層と低透過率・高反射層とが交互に積層された構造によってEUV光を反射する反射層と、
反射層の上に形成され、EUV光を吸収する吸収層とを有するEUVマスクであって、
吸収層は、転写対象面に転写される主パターンの形状に加工されており、
主パターンの近傍には、転写対象面に転写されない補助パターンが形成されていて、
補助パターンは、高透過率・低反射層と低透過率・高反射層の固溶体からなることを特徴とするものである。
A first aspect of the present invention includes a substrate,
A reflective layer that is formed on a substrate and reflects EUV light by a structure in which high transmittance / low reflection layer and low transmittance / high reflection layer are alternately laminated;
An EUV mask formed on the reflective layer and having an absorbing layer for absorbing EUV light,
The absorption layer is processed into the shape of the main pattern transferred to the transfer target surface,
Near the main pattern, an auxiliary pattern that is not transferred to the transfer target surface is formed,
The auxiliary pattern is characterized by comprising a solid solution of a high transmittance / low reflection layer and a low transmittance / high reflection layer.
本発明の第1の態様において、高透過率・低反射層はシリコンからなり、低透過率・高反射層はモリブデンからなることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, the high transmittance / low reflection layer is preferably made of silicon, and the low transmittance / high reflection layer is preferably made of molybdenum.
本発明の第2の態様は、基板上に高透過率・低反射層と低透過率・高反射層とを交互に積層して、EUV光を反射する反射層を形成する工程と、
反射層の上に、EUV光を吸収する吸収層を形成する工程と、
吸収層を、転写対象面に転写される主パターンの形状に加工する工程と、
主パターンの近傍に、転写対象面に転写されない補助パターンを形成する工程とを有し、
補助パターンを形成する工程では、反射層に電子ビームを照射して、高透過率・低反射層と低透過率・高反射層の固溶体を形成することを特徴とするEUVマスクの製造方法に関する。
The second aspect of the present invention includes a step of alternately stacking a high transmittance / low reflection layer and a low transmittance / high reflection layer on a substrate to form a reflection layer that reflects EUV light;
Forming an absorption layer for absorbing EUV light on the reflective layer;
Processing the absorbent layer into the shape of the main pattern transferred to the transfer target surface;
Forming an auxiliary pattern that is not transferred to the transfer target surface in the vicinity of the main pattern,
In the step of forming the auxiliary pattern, the present invention relates to a method for manufacturing an EUV mask, wherein a solid solution of a high transmittance / low reflection layer and a low transmittance / high reflection layer is formed by irradiating the reflective layer with an electron beam.
本発明の第2の態様において、高透過率・低反射層はシリコンからなり、低透過率・高反射層はモリブデンからなり、
電子ビームを照射して反射層の温度を400℃以上とすることにより、シリコンとモリブデンの固溶体を形成することが好ましい。
また、この場合、反射層の温度は500℃以下とすることが好ましい。
In the second aspect of the present invention, the high transmittance / low reflection layer is made of silicon, and the low transmittance / high reflection layer is made of molybdenum,
It is preferable to form a solid solution of silicon and molybdenum by irradiating the electron beam to set the temperature of the reflective layer to 400 ° C. or higher.
In this case, the temperature of the reflective layer is preferably 500 ° C. or lower.
本発明によれば、超微細な補助パターンを備えたEUVマスクとその製造方法が提供される。 According to the present invention, an EUV mask having an ultra-fine auxiliary pattern and a manufacturing method thereof are provided.
EUV光は、波長が短いために、透過・屈折させるレンズを形成する物質が存在しない。このため、従来の可視光または紫外光を用いたフォトリソグラフィのような透過型の屈折光学系を使用することができない。そこで、EUVリソグラフィでは、反射光学系、すなわち、反射型フォトマスクとミラーが用いられる。また、光源からEUVマスクまでEUV光を導く照明光学系と、EUVマスクで反射されたパターン情報を有する光をウェハまで導く結像光学系との干渉を避けるために、マスクに対して斜めに光を入射させる照明系が採用されている。入射角は、例えば、法線方向から6°とすることができる。EUVマスクの裏面には、例えば導電性を有するクロム膜などが形成され、この裏面を静電チャック方式により保持した状態で、表面からEUV光を斜めに入射させる。 Since EUV light has a short wavelength, there is no substance that forms a lens that transmits and refracts it. For this reason, it is not possible to use a conventional transmissive refractive optical system such as photolithography using visible light or ultraviolet light. Therefore, in EUV lithography, a reflective optical system, that is, a reflective photomask and a mirror are used. Further, in order to avoid interference between the illumination optical system that guides the EUV light from the light source to the EUV mask and the imaging optical system that guides the light having the pattern information reflected by the EUV mask to the wafer, the light is inclined with respect to the mask. An illumination system that makes the light incident is adopted. The incident angle can be set to 6 ° from the normal direction, for example. For example, a conductive chromium film is formed on the back surface of the EUV mask, and EUV light is incident obliquely from the front surface while the back surface is held by an electrostatic chuck method.
上記理由から、一般的なEUVマスクは、低熱膨張ガラス基板上に、EUV光を反射する反射層と、EUV光を吸収する吸収層とがこの順に形成された構造を有している。反射層としては、高透過率で低反射の層(高透過率・低反射層とも称する。)と、低透過率で高反射の層(低透過率・高反射層とも称する。)とを交互に積層することで、EUV光を層表面に照射した際の光反射率を高めた多層反射膜が使用される。一方、吸収層としては、EUV光に対する吸収係数の高い材料、例えば、タンタルを主成分とする材料が用いられる。 For the above reason, a general EUV mask has a structure in which a reflective layer that reflects EUV light and an absorption layer that absorbs EUV light are formed in this order on a low thermal expansion glass substrate. As the reflection layer, a layer having a high transmittance and a low reflection (also referred to as a high transmittance / low reflection layer) and a layer having a low transmittance and a high reflection (also referred to as a low transmittance / high reflection layer) are alternately provided. A multilayer reflective film having an increased light reflectivity when EUV light is irradiated onto the layer surface is used. On the other hand, as the absorption layer, a material having a high absorption coefficient for EUV light, for example, a material mainly composed of tantalum is used.
以下では、本実施の形態によるEUVマスクの製造方法について説明する。 Below, the manufacturing method of the EUV mask by this Embodiment is demonstrated.
まず、EUVマスク基板を準備する。 First, an EUV mask substrate is prepared.
EUVマスク基板は、例えば、低熱膨張ガラス基板上に、EUV光を反射する反射層と、EUV光を吸収する吸収層とがこの順に形成されており、さらに吸収層の上にレジストが形成されたものである。 In the EUV mask substrate, for example, a reflective layer that reflects EUV light and an absorption layer that absorbs EUV light are formed in this order on a low thermal expansion glass substrate, and a resist is further formed on the absorption layer. Is.
反射層としては、高透過率・低反射層と低透過率・高反射層とを交互に積層することで、EUV光を層表面に照射した際の光反射率を高めた多層反射膜が使用される。例えば、低透過率・高反射層としてのモリブデン層と、高透過率・低反射層としてのシリコン層とからなる2層膜を、40層積層した多層反射膜を用いて、反射層とすることができる。モリブデンの膜厚は、例えば3nmとすることができる。また、シリコンの膜厚は、例えば4nmとすることができる。 As the reflective layer, a multilayer reflective film with high light reflectance when EUV light is irradiated on the surface of the layer by alternately laminating a high transmittance / low reflection layer and a low transmittance / high reflection layer is used. Is done. For example, a reflection layer is formed by using a multilayer reflection film in which two layers of a molybdenum layer as a low transmittance / high reflection layer and a silicon layer as a high transmittance / low reflection layer are laminated. Can do. The film thickness of molybdenum can be 3 nm, for example. The film thickness of silicon can be 4 nm, for example.
吸収層としては、EUV光に対する吸収係数の高い材料、例えばタンタルを主成分とする材料が用いられる。 As the absorption layer, a material having a high absorption coefficient for EUV light, for example, a material mainly composed of tantalum is used.
反射層と吸収層との間には、CrNなどの材料またはルテニウムからなる緩衝膜を設けることができる。緩衝膜は、吸収層のパターニングや欠陥修正の際に、反射層が受けるダメージを軽減する保護膜としての機能を有する。また、緩衝膜と反射層の間に、シリコンからなるキャップ膜を設けてもよい。 A buffer film made of a material such as CrN or ruthenium can be provided between the reflective layer and the absorbing layer. The buffer film has a function as a protective film that reduces damage received by the reflective layer during patterning of the absorption layer and defect correction. Further, a cap film made of silicon may be provided between the buffer film and the reflective layer.
図1は、EUVマスク基板の一例である。 FIG. 1 is an example of an EUV mask substrate.
基板101の光学特性は問わないが、低熱膨張の材料を用いる。例えば、チタニウムドープケイ酸塩ガラスやCu2O−CuO−ZnO−Al2O3−SiO2系の銅亜鉛アルミニウムケイ酸塩ガラスなどが好適である。チタニウムドープケイ酸塩ガラスの熱膨張係数は、<<100ppb/Kであり、熱膨張がゼロに近い材料(NZTE;Near Zero Thermal Expansion)として知られている(例えば、特開昭64−33030号公報参照。)。また、Cu2O−CuO−ZnO−Al2O3−SiO2系の銅亜鉛アルミニウムケイ酸塩ガラスも、最大で15×10−7/Kという低い熱膨張係数を有することが知られている(米国特許第3,498,876号明細書参照)。
The optical characteristics of the
図1において、基板101の上には、モリブデンとシリコンからなる2層膜を多数積層した反射層102が形成されている。EUV光は、物質に容易に吸収されるため、通常の鏡面では反射しない。しかしながら、光の干渉を利用した上記反射層102によれば、EUV光を反射することが可能である。但し、反射層102は均一な厚さとすることが必要であり、基板101上に異物が載ったり、成膜時に異物が混入したりしないよう十分に留意する必要がある。また、異物は、EUV光を吸収したり、散乱したりして、線幅欠陥や位相欠陥を生じさせる要因ともなる。
In FIG. 1, a
反射層102において、モリブデン膜の厚さは、例えば3nmとすることができ、シリコン膜の厚さは、例えば4nmとすることができる。反射層102は、例えば、モリブデンとシリコンからなる2層膜が40〜50層積層された、厚さ300nm程度の膜とすることができる。この場合、反射層102によるEUV光の反射率は60%〜70%である。
In the
反射層102の上には、キャップ膜103が形成されている。キャップ膜103は、例えば、シリコンからなる膜とすることができる。キャップ膜103は、EUVマスクの凹部における最上層となり、反射層102を保護する機能を有する。
A
キャップ膜103の上には、緩衝膜104が形成されている。緩衝膜104は、例えば、CrNまたはルテニウムからなる膜とすることができる。また、SiO2膜とすることもできる。緩衝膜104は、上記したように、吸収層105のパターニングや欠陥修正の際に反射層が受けるダメージを軽減する保護膜としての機能を有する。また、吸収層105のエッチングストッパとしての機能も有する。緩衝膜104は、可視光を用いた検査コントラストが高いものであることが好ましい。EUV光による露光コントラストは、吸収層105と緩衝膜104からなる吸収体積層膜によって決められる。
A
緩衝膜104の上には、吸収層105が形成されている。吸収層105としては、例えば、TaN膜、TaBN膜またはTaGeN膜などを用いることができる。また、吸収層105の膜厚は、例えば40〜70nm程度とすることができる。吸収層105には、EUV光による露光コントラストが高いこと、紫外光を用いた検査コントラストが高いこと、成膜時の応力制御性がよいこと、エッチング加工性がよいこと、さらには、EUV光の照射でイオン化しないことなどの諸特性が要求される。
An
吸収層105の上には、レジスト106が形成されている。レジスト106は、電子ビームに対して感応性を有する材料を用いて構成される。
A resist 106 is formed on the
次に、上記のEUVマスク基板に対して電子ビームリソグラフィ法を行い、吸収層105と緩衝膜104を所定のパターンに加工する。ここで、所定のパターンとは、例えば、LSI(Large Scale Integration)の回路パターンなどの主パターンを言い、主パターンの解像度を向上させる目的で設けられる補助パターンは含まない。本実施の形態において、補助パターンは、後述の通り、主パターンとは別の工程で形成される。尚、電子ビームで主パターンを描画する際には、補助パターンの形成工程で必要となる、パターンの位置合わせマークを併せて描画しておくことが好ましい。
Next, electron beam lithography is performed on the EUV mask substrate to process the
電子ビームリソグラフィ工程では、図2(a)に示すように、まず、レジスト106に対して電子ビームで所定のパターンを描画する。次いで、レジスト106を現像してレジストパターンを形成する。次に、このレジストパターンをマスクとして、下層の膜(吸収層105と緩衝膜104)をエッチングする。その後、不要となったレジストパターンを剥離する。以上の工程によって、図2(b)に示すように、吸収層105と緩衝膜104が、目的とする形状の主パターン107に加工される。
In the electron beam lithography process, as shown in FIG. 2A, first, a predetermined pattern is drawn on the resist 106 with an electron beam. Next, the resist 106 is developed to form a resist pattern. Next, the lower layer films (the
主パターンを形成した後は、補助パターンを形成する。補助パターンは、主パターンの解像度を向上させる目的で設けられるパターンであり、入射光が反射しない部分として形成される。 After the main pattern is formed, an auxiliary pattern is formed. The auxiliary pattern is a pattern provided for the purpose of improving the resolution of the main pattern, and is formed as a portion where incident light is not reflected.
補助パターンの厚みや面積は、主パターンの厚みや面積などに依存して多様に設定される。また、補助パターンは、主パターンの両側(二方向)または主パターンの周囲(四方向)に配置することができる。例えば、主パターンがラインアンドスペースのような1次元的なパターンである場合、補助パターンは主パターンの両側に配置することができる。一方、主パターンがコンタクトホールなどの2次元的なパターンである場合、補助パターンは主パターンの周囲に配置することができる。 The thickness and area of the auxiliary pattern are variously set depending on the thickness and area of the main pattern. In addition, the auxiliary pattern can be arranged on both sides (two directions) of the main pattern or around the main pattern (four directions). For example, when the main pattern is a one-dimensional pattern such as a line and space, the auxiliary pattern can be arranged on both sides of the main pattern. On the other hand, when the main pattern is a two-dimensional pattern such as a contact hole, the auxiliary pattern can be arranged around the main pattern.
電子ビームリソグラフィ法によって、補助パターンを形成する場合、レジスト106に主パターンを描画する工程で補助パターンの描画も行われる。そして、吸収層105と緩衝膜104がこれらのパターン形状に加工される。具体的には、レジスト106に対して電子ビームで主パターンと補助パターンを描画し、次いで、レジスト106を現像してレジストパターンとした後、このレジストパターンをマスクとして、吸収層105と緩衝膜104をエッチングする。その後、レジストパターンを剥離すると、主パターンと補助パターンに加工された吸収層105と緩衝膜104が得られる。しかしながら、この方法では、レジストに起因する光学像のボケによって、超微細な補助パターンを形成するのは困難である。その理由として、目的とする補助パターンに対応した形状のレジストパターンが得られないことが挙げられる。
When the auxiliary pattern is formed by the electron beam lithography method, the auxiliary pattern is also drawn in the step of drawing the main pattern on the resist 106. Then, the
そこで、本実施の形態においては、電子ビームリソグラフィ技術を用いることなしに補助パターンを形成する。以下、この方法について詳述する。 Therefore, in the present embodiment, the auxiliary pattern is formed without using the electron beam lithography technique. Hereinafter, this method will be described in detail.
まず、図2(c)に示すように、補助パターンを形成する箇所に電子ビームを照射する。具体的には、上述の電子ビームリソグラフィ工程で吸収層105(または吸収層105と緩衝膜104)が除去され、キャップ膜103が露出している箇所であって、主パターン107の近傍の所定領域に電子ビームを照射する。この際、主パターン107の描画時に併せて描画した位置合わせマークを用いて、パターンの位置合わせを行い、電子ビームが所望とする位置に照射されるようにする。
First, as shown in FIG. 2C, an electron beam is irradiated to a portion where an auxiliary pattern is formed. Specifically, the absorption layer 105 (or the
キャップ膜103の下層には反射層102が設けられている。上述したように、反射層102は、高透過率・低反射層と、低透過率・高反射層とを交互に積層することで、EUV光を層表面に照射した際の光反射率を高めた多層反射膜である。電子ビームの照射によって多層反射膜が所定温度以上になると、その部分の構造が局所的に変化してEUV光が反射しないようになる。したがって、この部分を補助パターンとして機能させることができる。図2(d)は、電子ビームの直接照射によって、補助パターン108が形成される様子を模式的に示す図である。
A
例えば、モリブデンとシリコンからなる2層膜を40層積層した多層反射膜を用いた場合、補助パターンを形成する箇所に電子ビームを照射して、その部分の温度が所定温度以上となるようにする。すると、モリブデンとシリコンの固溶体が形成され、この部分に入射した光は反射しなくなる。つまり、この方法によれば、レジストを使用せずに、多層反射膜の構造が局所的に乱れた位相欠陥部分を形成することができる。したがって、レジストのボケによる解像度の低下を考慮する必要がない。 For example, when a multilayer reflective film in which 40 layers of two layers of molybdenum and silicon are stacked is used, an electron beam is irradiated to a portion where an auxiliary pattern is to be formed so that the temperature of the portion becomes a predetermined temperature or higher. . Then, a solid solution of molybdenum and silicon is formed, and the light incident on this portion is not reflected. That is, according to this method, a phase defect portion in which the structure of the multilayer reflective film is locally disturbed can be formed without using a resist. Therefore, there is no need to consider a reduction in resolution due to resist blur.
また、電子ビームの直接照射による上記方法によれば、超微細な補助パターンの形成が可能である。例えば、可変成形型電子ビーム描画装置の場合、パターン図形に応じて準備された寸法と形状のショットが成形偏向器により形成される。具体的には、電子銃から出射された電子ビームが、第1のアパーチャで矩形状に成形された後、成形偏向器で第2のアパーチャ上に投影されて、そのビーム形状と寸法を変化させる。その後、副偏向器と主偏向器により偏向されて、ステージ上に載置されたマスクに照射される。ここで、電子ビームのショットは0.1nm単位で成形することが可能である。したがって、マスク上のごく限られた部分に電子ビームを照射して、この部分の膜構造を変化させて15nm以下の寸法の補助パターンを形成することは十分に可能である。 Further, according to the above method by direct irradiation with an electron beam, it is possible to form an ultrafine auxiliary pattern. For example, in the case of a variable shaping type electron beam drawing apparatus, a shot having a size and shape prepared according to a pattern figure is formed by a shaping deflector. Specifically, after the electron beam emitted from the electron gun is shaped into a rectangular shape by the first aperture, it is projected onto the second aperture by the shaping deflector to change the beam shape and dimensions. . Thereafter, the light is deflected by the sub-deflector and the main deflector, and is irradiated onto the mask placed on the stage. Here, the electron beam shot can be formed in units of 0.1 nm. Therefore, it is sufficiently possible to form an auxiliary pattern having a dimension of 15 nm or less by irradiating an extremely limited portion on the mask with an electron beam and changing the film structure of this portion.
モリブデンとシリコンの固溶体を形成するためには、反射層102を局所的に400℃以上の高温にする必要がある。したがって、電子ビームの照射量は、反射層102の温度が400℃以上となるような値とする。尚、一般に、電子ビームリソグラフィ工程における照射量は、レジストの飛散を防ぐ観点から、250℃より低い温度となるように1回の照射当たりの露光量を調整される。一方、補助パターンの形成工程は、レジストを剥離した後であり、レジストの飛散を考慮する必要がない。したがって、固溶体を形成するのに必要な温度まで電子ビームを照射することができる。
In order to form a solid solution of molybdenum and silicon, the
上記の通り、固溶体を形成する際の温度管理は、レジストに電子ビームを照射する際のように厳密である必要はない。しかしながら、温度が高くなりすぎると、シリコンが拡散し、補助パターンを形成すべき箇所以外の箇所にも固溶体が形成されるおそれがある。したがって、電子ビーム照射による温度上昇は、シリコンの拡散が抑制される温度の範囲内とする必要があり、具体的には、500℃以下の温度とすることが好ましい。 As described above, the temperature control when forming the solid solution need not be as strict as when the resist is irradiated with the electron beam. However, if the temperature becomes too high, the silicon diffuses and there is a possibility that a solid solution is formed in a place other than the place where the auxiliary pattern is to be formed. Therefore, the temperature rise due to the electron beam irradiation needs to be within a temperature range in which the diffusion of silicon is suppressed, and specifically, the temperature is preferably 500 ° C. or lower.
以上述べたように、本実施の形態によれば、反射層に電子ビームを照射して局所的にその膜構造を乱す。この部分は、入射光を反射しないので、補助パターンとして機能させることができる。すなわち、この方法では、レジストを使用せずに補助パターンを形成するので、レジストに起因する解像度の低下を考慮する必要がなく、超微細な補助パターンの形成が可能である。 As described above, according to the present embodiment, the reflective layer is irradiated with an electron beam to locally disturb the film structure. Since this part does not reflect incident light, it can function as an auxiliary pattern. That is, in this method, since the auxiliary pattern is formed without using a resist, it is not necessary to consider a reduction in resolution caused by the resist, and an ultrafine auxiliary pattern can be formed.
図3は、本実施の形態において、主パターンの描画や補助パターンの形成に用いられる電子ビーム描画装置の一例である。 FIG. 3 shows an example of an electron beam drawing apparatus used for drawing a main pattern and forming an auxiliary pattern in the present embodiment.
図3に示すように、電子ビーム描画装置の試料室1内には、試料2が設置されるステージ3が設けられている。試料2は、上述したEUVマスク基板であり、本実施の形態では、レジストに対して電子ビームで主パターンなどを描画したり、反射層に電子ビームを照射して局所的に温度を上昇させたりする。
As shown in FIG. 3, a
ステージ3は、ステージ駆動回路4によりX方向とY方向に駆動される。ステージ3の移動位置は、レーザ測長計等を用いた位置回路5により測定される。
The
試料室1の上方には、電子ビーム光学系10が設置されている。この光学系10は、電子銃6、各種レンズ7、8、9、11、12、ブランキング用偏向器13、成形偏向器14、ビーム走査用の主偏向器15、ビーム走査用の副偏向器16、および、2個のビーム成形用のアパーチャ17、18等から構成されている。
An electron beam
図4は、電子ビームによる描画方法の説明図である。この図に示すように、試料2上に描画されるパターン51は、短冊状のフレーム領域52に分割されている。電子ビーム54による描画は、ステージ3が一方向(例えば、X方向)に連続移動しながら、フレーム領域52毎に行われる。フレーム領域52は、さらに副偏向領域53に分割されており、電子ビーム54は、副偏向領域53内の必要な部分のみを描画する。尚、フレーム領域52は、主偏向器15の偏向幅で決まる短冊状の描画領域であり、副偏向領域53は、副偏向器16の偏向幅で決まる単位描画領域である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a drawing method using an electron beam. As shown in this figure, the
副偏向領域の基準位置の位置決めは、主偏向器15で行われ、副偏向領域53内での描画は、副偏向器16によって制御される。すなわち、主偏向器15によって、電子ビーム54が所定の副偏向領域53に位置決めされ、副偏向器16によって、副偏向領域53内での描画位置が決められる。さらに、成形偏向器14とビーム成形用のアパーチャ17、18によって、電子ビーム54の形状と寸法が決められる。
Positioning of the reference position of the sub deflection area is performed by the
EUVマスク基板上のレジストへの主パターンなどの描画は、次のようにして行われる。すなわち、ステージ3を一方向に連続移動させながら、副偏向領域53内を描画し、1つの副偏向領域53の描画が終了したら、次の副偏向領域53を描画する。フレーム領域52内の全ての副偏向領域53の描画が終了したら、ステージ3を連続移動させる方向と直交する方向(例えば、Y方向)にステップ移動させる。その後、同様の処理を繰り返して、フレーム領域52を順次描画して行く。
Drawing of the main pattern and the like on the resist on the EUV mask substrate is performed as follows. That is, the
副偏向領域は、副偏向器16によって、主偏向領域よりも高速に電子ビーム54が走査されて描画される領域であり、一般に最小描画単位となる。副偏向領域内を描画する際には、パターン図形に応じて準備された寸法と形状のショットが成形偏向器14により形成される。具体的には、電子銃6から出射された電子ビーム54が、第1のアパーチャ17で矩形状に成形された後、成形偏向器14で第2のアパーチャ18に投影されて、そのビーム形状と寸法を変化させる。その後、電子ビーム54は、上述の通り、副偏向器16と主偏向器15により偏向されて、ステージ3上に載置された試料2に照射される。
The sub-deflection region is a region where the
電子ビームのショットは、例えば、0.1nm単位で成形することができる。したがって、マスク上のごく限られた部分に電子ビームを照射して、この部分の温度を局所的に上昇させることが可能である。本実施の形態において、補助パターンを形成する際には、反射層の所定領域に電子ビームを照射し、この部分の膜構造を変化させる。これにより、例えば、15nm以下の寸法の微細な補助パターンであっても形成可能である。 The electron beam shot can be formed in units of 0.1 nm, for example. Therefore, it is possible to irradiate an extremely limited part on the mask with an electron beam and raise the temperature of this part locally. In the present embodiment, when the auxiliary pattern is formed, an electron beam is irradiated to a predetermined region of the reflective layer to change the film structure of this portion. Thereby, for example, even a fine auxiliary pattern having a dimension of 15 nm or less can be formed.
試料2に対して、どのような形状と寸法のパターンを、どの位置に、どれくらいの照射量でショットするかは、次のようにして決定される。尚、この決定方法は、主パターンおよび補助パターンのいずれであっても基本的には同様である。
It is determined as follows what pattern of the shape and size of the
試料2上に描画されるパターンデータは、まず、設計者(ユーザ)によってCADデータとして作成される。次いで、このCADデータは、OASISなどの階層化されたフォーマットの設計中間データに変換される。設計中間データには、レイヤ(層)毎に作成されて各マスクに形成される設計パターンデータが格納される。ここで、一般に、電子ビーム描画装置は、OASISデータを直接読み込めるようには構成されていない。すなわち、電子ビーム描画装置の製造メーカ毎に、独自のフォーマットデータが用いられている。このため、OASISデータは、レイヤ毎に各電子ビーム描画装置に固有のフォーマットデータに変換されてから装置に入力される。
The pattern data drawn on the
図3で、符号20は入力部であり、記憶媒体である磁気ディスクを通じて電子ビーム描画装置にフォーマットデータが入力される部分である。設計パターンに含まれる図形は、長方形や三角形を基本図形としたものであるので、入力部20には、例えば、図形の基準位置における座標(x,y)、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報であって、各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納される。
In FIG. 3,
さらに、数十μm程度の範囲に存在する図形の集合を一般にクラスタまたはセルと称するが、これを用いてデータを階層化することが行われている。クラスタまたはセルには、各種図形を単独で配置したり、ある間隔で繰り返し配置したりする場合の配置座標や繰り返し記述も定義される。クラスタまたはセルデータは、さらにフレームまたはストライプと称される、幅が数百μmであって、長さがフォトマスクのX方向またはY方向の全長に対応する100mm程度の短冊状領域に配置される。 Furthermore, a set of figures existing in a range of about several tens of μm is generally called a cluster or a cell, and data is hierarchized using this. In the cluster or cell, arrangement coordinates and repeated description when various figures are arranged alone or repeatedly at a certain interval are also defined. The cluster or cell data is further arranged in a strip-shaped region called a frame or stripe having a width of several hundreds μm and a length of about 100 mm corresponding to the total length of the photomask in the X direction or Y direction. .
図形パターンの分割処理は、電子ビームのサイズにより規定される最大ショットサイズ単位で行われ、併せて、分割された各ショットの座標位置、サイズおよび照射時間が設定される。そして、描画する図形パターンの形状や大きさに応じてショットが成形されるように、描画データが作成される。描画データは、短冊状のフレーム(主偏向領域)単位で区切られ、さらにその中は副偏向領域に分割されている。つまり、チップ全体の描画データは、主偏向領域のサイズにしたがった複数の帯状のフレームデータと、フレーム内で主偏向領域よりも小さい複数の副偏向領域単位とからなるデータ階層構造になっている。 The graphic pattern division processing is performed in units of the maximum shot size defined by the size of the electron beam, and the coordinate position, size, and irradiation time of each divided shot are also set. Then, drawing data is created so that a shot is formed according to the shape and size of the graphic pattern to be drawn. The drawing data is divided into strip-shaped frames (main deflection areas) and further divided into sub-deflection areas. That is, the drawing data of the entire chip has a data hierarchical structure including a plurality of strip-shaped frame data according to the size of the main deflection area and a plurality of sub deflection area units smaller than the main deflection area in the frame. .
電子ビーム描画装置では、描画後のパターン寸法が設計データの寸法と同一になるようにビーム照射量を変動させる補正処理が必要である。パターン寸法変動を引き起こす要因としては、近接効果、かぶり効果およびローディング効果などが挙げられる。これらによって生じる寸法変動を補正するため、各々の現象に対して補正で必要となるパラメータが実験的に決定される。そして、この補正パラメータに基づく補正処理が、図3の描画データ補正部31で行われる。描画データ補正部31は、寸法補正マップ作成部31aと、この寸法補正マップに対応した補正照射量を求める補正照射量算出部31bと、補正照射量からマスクの所定位置における電子ビームの照射量を求める照射量算出部31cとを有する。ここで、補正照射量は、近接効果補正照射量、かぶり補正照射量およびローディング効果補正照射量の少なくとも1つとすることができる。
In the electron beam drawing apparatus, it is necessary to perform correction processing for changing the beam irradiation amount so that the pattern size after drawing becomes the same as the size of the design data. Factors that cause pattern dimension variation include proximity effect, fogging effect, and loading effect. In order to correct the dimensional variations caused by these, parameters necessary for correction are experimentally determined for each phenomenon. And the correction process based on this correction parameter is performed by the drawing
各補正パラメータは、図3の入力部20から入力され、描画データ補正部31の寸法補正マップ作成部31aに送られる。また、入力部20には、既に説明したように、電子ビーム描画装置に固有のフォーマットデータに変換された描画データも入力される。制御計算機19によって入力部20から読み出された描画データは、フレーム領域52毎にパターンメモリ21に一時的に格納される。パターンメモリ21に格納されたフレーム領域52毎のパターンデータ、すなわち、描画位置や描画図形データ等で構成されるフレーム情報は、描画データ補正部31に順次送られ、複数のフレーム情報を考慮して、寸法補正を行う。
Each correction parameter is input from the
描画データ補正部31の照射量算出部31cでは、本実施の形態の補助パターンを形成する際の照射量も求められる。例えば、モリブデンとシリコンからなる2層膜を40層積層した多層反射膜を用いた場合、これらの固溶体を形成するためには、温度を400℃以上にする必要がある。照射量算出部31cでは、この温度とするのに必要な照射量が求められる。補助パターンの厚みや面積は、主パターンの厚みや面積などに依存して多様に設定されるので、必要とされる補助パターンの厚みや面積に応じて照射量を変えることも可能である。
The irradiation amount calculation unit 31c of the drawing
描画データ補正部31で補正されたフレーム情報は、データ解析部であるパターンデータデコーダ22と描画データデコーダ23に送られる。
The frame information corrected by the drawing
パターンデータデコーダ22からの情報は、ブランキング回路24とビーム成形器ドライバ25に送られる。具体的には、パターンデータデコーダ22で上記データに基づいたブランキングデータが作成され、ブランキング回路24に送られる。また、所望とするビーム寸法データも作成されて、ビーム成形器ドライバ25に送られる。そして、ビーム成形器ドライバ25から、光学系10の成形偏向器14に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム54の寸法が制御される。
Information from the pattern data decoder 22 is sent to a blanking
図3の偏向制御部30は、セトリング時間決定部29に接続し、セトリング時間決定部29は、副偏向領域偏向量算出部28に接続し、副偏向領域偏向量算出部28は、パターンデータデコーダ22に接続している。また、偏向制御部30は、ブランキング回路24と、ビーム成形器ドライバ25と、主偏向器ドライバ26と、副偏向器ドライバ27とに接続している。
The
描画データデコーダ23の出力は、主偏向器ドライバ26と副偏向器ドライバ27に送られる。そして、主偏向器ドライバ26から主偏向器15に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム54が所定の主偏向位置に偏向走査される。また、副偏向器ドライバ27から副偏向器16に所定の副偏向信号が印加されて、副偏向領域53内での描画が行われる。
The output of the drawing
上記した電子ビームリソグラフィ技術は、利用する電子ビームが荷電粒子ビームであるために、本質的に優れた解像度を有している。また、焦点深度を大きく確保することができるので、ビームの制御により寸法変動を抑制できるという利点も有している。したがって、微細化が進むレチクルの製造に好適であり、微細な回路パターンなどを精度よく形成することができる。 The electron beam lithography technique described above has an essentially excellent resolution because the electron beam used is a charged particle beam. Further, since a large depth of focus can be secured, there is an advantage that dimensional variation can be suppressed by controlling the beam. Therefore, it is suitable for manufacturing a reticle that is becoming finer, and a fine circuit pattern or the like can be formed with high accuracy.
また、レジストを介さずに電子ビームを照射し、反射層の膜構造を局所的に乱すことによって、超微細な補助パターンを形成することができる。この方法によれば、レジストに起因する解像度の低下を考慮する必要がないうえに、電子ビームのショットは0.1nm単位で成形することが可能であるので、超微細な補助パターンを形成することができる。 Also, an ultrafine auxiliary pattern can be formed by irradiating an electron beam without passing through a resist and locally disturbing the film structure of the reflective layer. According to this method, it is not necessary to consider the resolution reduction caused by the resist, and the electron beam shot can be formed in units of 0.1 nm, so that an ultra-fine auxiliary pattern can be formed. Can do.
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施の形態では電子ビームを用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、イオンビームなどの他の荷電粒子ビームを用いた場合にも適用可能である。 For example, although the electron beam is used in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to the case where another charged particle beam such as an ion beam is used.
1 試料室
2 試料
3 ステージ
4 ステージ駆動回路
5 位置回路
6 電子銃
7、8、9、11、12 各種レンズ
10 光学系
13 ブランキング用偏向器
14 成形偏向器
15 主偏向器
16 副偏向器
17 第1のアパーチャ
18 第2のアパーチャ
19 制御計算機
20 入力部
21 パターンメモリ
22 パターンデータデコーダ
23 描画データデコーダ
24 ブランキング回路
25 ビーム成形器ドライバ
26 主偏向器ドライバ
27 副偏向器ドライバ
28 副偏向領域偏向量算出部
29 セトリング時間決定部
30 偏向制御部
31a 寸法補正マップ作成部
31b 補正照射量算出部
31c 照射量算出部
31 描画データ補正部
51 描画されるパターン
52 フレーム領域
53 副偏向領域
54、204 電子ビーム
101 基板
102 反射層
103 キャップ膜
104 緩衝膜
105 吸収層
106 レジスト
107 主パターン
108 補助パターン
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記基板の上に形成され、高透過率・低反射層と低透過率・高反射層とが交互に積層された構造によってEUV光を反射する反射層と、
前記反射層の上に形成され、EUV光を吸収する吸収層とを有するEUVマスクであって、
前記吸収層は、転写対象面に転写される主パターンの形状に加工されており、
前記主パターンの近傍には、前記転写対象面に転写されない補助パターンが形成されていて、
前記補助パターンは、前記高透過率・低反射層と前記低透過率・高反射層の固溶体からなることを特徴とするEUVマスク。 A substrate,
A reflective layer that is formed on the substrate and reflects EUV light by a structure in which a high transmittance / low reflection layer and a low transmittance / high reflection layer are alternately laminated;
An EUV mask formed on the reflective layer and having an absorbing layer for absorbing EUV light,
The absorption layer is processed into the shape of the main pattern transferred to the transfer target surface,
In the vicinity of the main pattern, an auxiliary pattern that is not transferred to the transfer target surface is formed,
The EUV mask according to claim 1, wherein the auxiliary pattern comprises a solid solution of the high transmittance / low reflection layer and the low transmittance / high reflection layer.
前記反射層の上に、EUV光を吸収する吸収層を形成する工程と、
前記吸収層を、転写対象面に転写される主パターンの形状に加工する工程と、
前記主パターンの近傍に、前記転写対象面に転写されない補助パターンを形成する工程とを有し、
前記補助パターンを形成する工程では、前記反射層に電子ビームを照射して、前記高透過率・低反射層と前記低透過率・高反射層の固溶体を形成することを特徴とするEUVマスクの製造方法。 A step of alternately stacking a high transmittance / low reflection layer and a low transmittance / high reflection layer on a substrate to form a reflection layer that reflects EUV light;
Forming an absorption layer for absorbing EUV light on the reflective layer;
Processing the absorbent layer into the shape of the main pattern transferred to the transfer target surface;
Forming an auxiliary pattern not transferred to the transfer target surface in the vicinity of the main pattern,
In the step of forming the auxiliary pattern, the reflective layer is irradiated with an electron beam to form a solid solution of the high transmittance / low reflection layer and the low transmittance / high reflection layer. Production method.
電子ビームを照射して前記反射層の温度を400℃以上とすることにより、前記シリコンと前記モリブデンの固溶体を形成することを特徴とする請求項3に記載のEUVマスクの製造方法。 The high transmittance / low reflection layer is made of silicon, and the low transmittance / high reflection layer is made of molybdenum,
4. The method of manufacturing an EUV mask according to claim 3, wherein a solid solution of the silicon and the molybdenum is formed by irradiating an electron beam to raise the temperature of the reflective layer to 400 ° C. or higher. 5.
The method of manufacturing an EUV mask according to claim 4, wherein the temperature of the reflective layer is 500 ° C. or less.
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