JP2013254098A - フォトマスクおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上記フォトマスクが、透明基板11上に露光光を所定の透過率で透過し位相を変える半透明膜パターン12を設けてマスクパターン16を形成したハーフトーンマスク10であって、半透明膜パターン12の側壁部が、露光光を減光する側壁減光膜15で覆われていることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
R=k1×λ/NA ・・・ (1)
NILS=(dI/dx)/(W×Ith) ・・・ (2)
EL(%)=a×(NILS−b) ・・・ (3)
MEEF=ΔウェハCD/ΔマスクCD/4 ・・・ (4)
本発明においては、側壁減光膜追加ハーフトーンマスクの露光裕度を見積もるために、側壁減光膜追加ハーフトーンマスクが効果を示す条件をシミュレーションにより求めた。シミュレーション・ソフトウェアとして、EM−Suite Version v6.00(商品名:Panoramic Technology社製)を用い、3次元(3Dとも記す)シミュレーション条件としては、シミュレーション・モードには3次元電磁界シミュレーションのTEMPEST(EM−Suiteオプション)によるFDTD法(時間領域差分法、有限差分時間領域法とも称する。)を用い、グリッドサイズは1nm(4倍マスクにおいて)とした。2次元(2Dとも記す)シミュレーション条件としては、シミュレーション・モードにキルヒホッフ(Kirchhoff)法を用いた。
2次元及び3次元シミュレーションにおけるリソグラフィ条件として、露光光源はArFエキシマレーザで露光波長は193nm、投影レンズの開口数(NA)は本実施形態では1.35とし、純水を用いた液浸露光とした。照明系は瞳フィルタを用いた斜入射光による露光とし、図3に示す四重極(C−quad)の瞳フィルタを用いた四重極照明を設定した。C−quadの4つの光透過部は、XY軸上に瞳中心からの開口角が30度の扇型(ポーラリゼーションはXY)をなし、瞳フィルタの半径を1としたとき、瞳中心からの距離の外径(外σ)を0.98、内径(内σ)を0.81とした。半透明膜よりなるマスクパターンは1対1のライン&スペースで、ウェハ上に転写したときのピッチは40nm〜500nmの間で13点の値をとり、ターゲットとするラインCDはウェハ上で40nmとした。ハーフトーンマスクの半透明膜は単層とし、露光光透過率6%のモリブデンシリサイド(MoSi)膜を想定した。露光光の斜入射光によるフォトマスクへの入射角度は16度とした。
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係るハーフトーンマスクについて詳細に説明する。
本発明のハーフトーンマスクの転写特性を評価する手順として、側壁減光膜15の膜厚tを変えたときの転写特性として、EMFバイアス、NILSの3次元シミュレーションと2次元シミュレーションによる相違、及びMEEFの3次元シミュレーションと2次元シミュレーションによる相違を評価した。
次に、本発明のハーフトーンマスク10における側壁減光膜15の作用効果について説明する。
図11は、図5に示す本発明の側壁減光膜15を追加したハーフトーンマスク10と、図6に示す従来のハーフトーンマスクと、図7に示す従来のクロムバイナリマスクのラインバイアスを変えたときのコントラストを示す図である。
バイアス(d)=2×a
図12において、バイアスdの値が+の場合はラインCDが広がる方向であり、dの値が−の場合はラインCDが狭くなる方向を意味する。ただし、+の場合には特に+の表示はしていない。本発明においては、マスクパターンのラインCDのバイアスをラインバイアスと称する。
コントラスト=(Itop−Ibottom)/(Itop+Ibottom) …(5)
次に、本発明のフォトマスクを構成する材料について説明する。図1に示す本発明のハーフトーンマスク10を構成する透明基板11としては、従来公知の露光光を高透過率で透過する光学研磨された合成石英ガラス、蛍石、フッ化カルシウムなどを用いることができるが、通常、多用されており品質が安定している合成石英ガラスがより好ましい。
次に、本発明のフォトマスクの製造方法について図面を用いて説明する。
側壁減光膜形成の第1の方法は、側壁減光膜15の形成にALD法を用いる方法である。図4は、図2及び図3における本発明のハーフトーンマスクの製造方法における側壁減光膜の形成方法の一方法を説明する工程断面図である。図4において、図2及び図3と同じ個所を示す場合には、同じ符号を用いている。
次に、金属薄膜パターン13をエッチングして除去し、図3(f)に示すように、半透明膜パターン12の側壁に側壁減光膜15を設けた本発明のハーフトーンマスク10が形成される。
側壁減光膜形成の第2の方法は、図2(d)の工程の後に、酸素ガスまたは窒素ガス雰囲気下で半透明膜パターン12の側壁部を加熱もしくは光照射し、側壁部を変質させて、側壁部に半透明膜材料の酸化膜または窒化膜よりなる側壁減光膜15を形成する方法である。
次に、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。
11 透明基板
12 半透明膜パターン
12a 半透明膜
13 金属薄膜パターン
13a 金属薄膜
14 レジストパターン
14a レジスト膜
15 側壁減光膜
16 マスクパターン
72 遮光膜
121、141 透明基板
122、142 半透明膜パターン
Claims (6)
- ArFエキシマレーザを露光光源とし、露光光の波長をλ、投影レンズの開口数をNA、ウェハ上に転写される最小のパターン寸法をR、定数をk1としたときに、R=k1×λ/NAの関係が成り立ち、瞳フィルタを用いて斜入射光により露光するフォトリソグラフィ技術に用いられるフォトマスクにおいて、
前記フォトマスクが、透明基板上に前記露光光を所定の透過率で透過し位相を変える半透明膜パターンを設けてマスクパターンを形成したハーフトーン型位相シフトマスクであって、
前記半透明膜パターンの側壁が、前記露光光を減光する側壁減光膜で覆われていることを特徴とするフォトマスク。 - 前記側壁減光膜の前記半透明膜パターンの側壁からの厚さが1nm〜60nmの範囲であり、前記側壁減光膜における前記露光光の透過率が0%以上で50%以下の範囲であることを特徴とする請求項1に記載のフォトマスク。
- 前記側壁減光膜が、金属膜、金属酸化膜、金属窒化膜、金属酸化窒化膜のうちのいずれかの膜で形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフォトマスク。
- ArFエキシマレーザを露光光源とし、露光光の波長をλ、投影レンズの開口数をNA、ウェハ上に転写される最小のパターン寸法をR、定数をk1としたときに、R=k1×λ/NAの関係が成り立ち、瞳フィルタを用いて斜入射光により露光するフォトリソグラフィ技術に用いられるフォトマスクの製造方法において、
前記フォトマスクがハーフトーン型位相シフトマスクであって、
透明基板上に前記露光光を所定の透過率で透過し位相を変える半透明膜を形成する工程と、
前記半透明膜上に金属薄膜を形成する工程と、
前記金属薄膜上にレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクにして前記金属薄膜をエッチングして金属薄膜パターンを形成する工程と、
前記レジストパターンを除去する工程と、
前記金属薄膜パターンをマスクにして前記半透明膜をエッチングして半透明膜パターンを形成する工程と、
前記半透明膜パターンの側壁に側壁減光膜を形成する工程と、
前記金属薄膜パターンを除去する工程と、
を含むことを特徴とするフォトマスクの製造方法。 - 前記半透明膜パターンの側壁に側壁減光膜を形成する工程が、
前記金属薄膜パターン、及び前記半透明膜パターンの側壁、並びに前記透明基板の上面を覆うようにALD法を用いて被覆膜を形成する工程と、前記被覆膜をエッチバックして、前記金属薄膜パターン及び前記透明基板を露出させるとともに、前記被覆膜を前記半透明膜パターンの側壁に残して側壁減光膜を形成する工程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。 - 前記半透明膜パターンの側壁に側壁減光膜を形成する工程が、
酸素ガスまたは窒素ガス雰囲気下で前記半透明膜パターンの側壁部を加熱もしくは光照射し、前記側壁部を変質させて前記側壁部に酸化膜または窒化膜よりなる側壁減光膜を形成する工程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。
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