JP2019053229A - 露光用マスクおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】精度の良い露光を簡単な構成で実現することが可能な露光用マスクおよびその製造方法を提供する。【解決手段】一の実施形態によれば、露光用マスクは、基板と、前記基板上に交互に設けられた複数の第1膜および複数の第2膜とを備える。さらに、前記露光用マスクは、前記第1および第2膜上に設けられた第3膜を備える。さらに、前記第1、第2、および第3膜は、前記第1、第2、および第3膜を含まない第1パターンと、前記第1および第2膜を含み、前記第3膜を含まない第2パターンと、前記第1、第2、および第3膜を含む第3パターンとを含む。【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、露光用マスクおよびその製造方法に関する。
DTD(Dual Tone Development)技術では、ポジ現像とネガ現像により中間露光部のレジスト膜を残存させることにより、ハーフピッチのレジストパターンを形成する。この場合、精度の良い露光、例えば、大面積のレジストパターンを正しく残存させる露光が可能な露光用マスクを製造するのが難しいことが問題となる。そのため、精度の良い露光を行うことが可能な露光用マスクを簡単な構成で実現することが望まれる。
精度の良い露光を簡単な構成で実現することが可能な露光用マスクおよびその製造方法を提供する。
一の実施形態によれば、露光用マスクは、基板と、前記基板上に交互に設けられた複数の第1膜および複数の第2膜とを備える。さらに、前記露光用マスクは、前記第1および第2膜上に設けられた第3膜を備える。さらに、前記第1、第2、および第3膜は、前記第1、第2、および第3膜を含まない第1パターンと、前記第1および第2膜を含み、前記第3膜を含まない第2パターンと、前記第1、第2、および第3膜を含む第3パターンとを含む。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の露光用マスクの説明のための断面図である。図1(a)は、この露光用マスクの構造を示す断面図である。図1(b)は、この露光用マスクを使用して形成されるレジストパターンを示す断面図である。
図1は、第1実施形態の露光用マスクの説明のための断面図である。図1(a)は、この露光用マスクの構造を示す断面図である。図1(b)は、この露光用マスクを使用して形成されるレジストパターンを示す断面図である。
本実施形態の露光用マスクは、基板11と、第1膜の一例である複数の第1反射層12と、第2膜の一例である複数の第2反射層13と、第3膜の一例である吸収体層14とを備えている(図1(a))。この露光用マスクは、EUV(Extreme Ultra Violet)光などの電磁波を使用したリソグラフィで使用される。EUV光の波長は、例えば13nm程度である。
基板11は、例えば低熱膨張ガラス基板である。図1(a)は、基板11の表面に平行で互いに垂直なX方向およびY方向と、基板11の表面に垂直なZ方向とを示している。本明細書では、+Z方向を上方向として取り扱い、−Z方向を下方向として取り扱う。−Z方向は、重力方向と一致していてもよいし、重力方向と一致していなくてもよい。
複数の第1反射層12と複数の第2反射層13は、露光用の電磁波を反射する作用を有する層であり、基板11上に交互に積層されている。第1反射層12の例は、Mo(モリブデン)層である。第1反射層12の層数は、例えば40層である。第2反射層13の例は、Si(シリコン)層である。第2反射層13の層数は、例えば40層である。
吸収体層14は、露光用の電磁波を吸収する作用を有する層であり、第1および第2反射層12、13上に形成されている。吸収体層14は、本実施形態の露光用マスクの製造時にハードマスク層としても機能する。本実施形態の吸収体層14は、無機膜であり、例えば、TaN(窒化タンタル)膜または/およびTaO(酸化タンタル)膜を含む膜である。第1および第2反射層12、13のうちの最上位層(ここでは、最上位の第2反射層12)の表面には不図示の保護膜が形成されており、この最上位層および保護膜上に吸収体層14が形成されている。本実施形態の保護膜は、金属膜であり、例えば、Ru(ルテニウム)を主成分とする膜である。保護膜の膜厚は、例えば2.5nmである。
第1および第2反射層12、13は、符号X1、X2で示す部分が除去されるように加工されている。一方、吸収体層14は、符号X3、X4で示す部分が残存するように加工されている。その結果、第1反射層12、第2反射層13、および吸収体層14は、第1から第3パターンP1〜P3を含むように加工されている。
第1パターンP1は、第1反射層12、第2反射層13、および吸収体層14を含まないパターンである。第2パターンP2は、第1反射層12と第2反射層13とを含み、吸収体層14を含まないパターンである。第3パターンP3は、第1反射層12、第2反射層13、および吸収体層14を含むパターンである。
よって、露光用の電磁波は、第1パターンP1に吸収されやすいのに対し、第2パターンP2で反射されやすい。すなわち、露光用の電磁波の反射に関し、第1パターンP1の反射率は小さく、第2パターンP2の反射率は大きい。
また、吸収体層14の膜厚は、吸収体層14の反射率が、第1および第2反射層12、13の反射率の約1/2になるように設定されている。よって、第3パターンP3の反射率は、第1パターンP1の反射率よりも大きく、第2パターンP2の反射率よりも小さくなっている。その結果、本実施形態の露光用マスクは、電磁波の反射率の異なる第1から第3パターンP1〜P3を含むトライトーンマスクとして機能する。
図1(b)は、基板1と、基板1上に形成された被加工層2と、被加工層2上に形成されたレジスト膜3とを示している。レジスト膜3は、レジストパターン3a〜3eに加工されている。これらのレジストパターン3a〜3eは、上記の露光用マスクを使用してレジスト膜3を露光し、レジスト膜3のポジ現像とネガ現像によりレジスト膜3を残存させることで形成される。なお、残存したレジスト膜3は、中間露光部と呼ばれる。
符号Y1〜Y4の部分はそれぞれ、符号X1〜X4の部分に対応している。そのため、符号Y1の部分の側面近傍や、符号Y2の部分の側面近傍が中間露光部となり、レジストパターン3a〜3cが形成される。理由は、これらの中間露光部は、第1パターンP1と第2パターンP2の両方の影響を受けるからである。加えて、符号Y3の部分とその近傍や、符号Y4の部分とその近傍も中間露光部となり、レジストパターン3d、3eが形成される。理由は、これらの中間露光部は、第3パターンP3の影響を受けるからである。
図1(b)は、NANDメモリ等の半導体記憶装置のメモリセル領域R1と周辺回路領域R2とを加工する様子を示している。被加工層2は例えば、ゲート絶縁膜、電荷蓄積層、ゲート間絶縁膜、および制御電極を形成するための積層膜である。メモリセル領域R1は第1領域の一例であり、周辺回路領域R2は第2領域の一例である。レジストパターン3a〜3cは、セルトランジスタを形成するためのパターンであり、第1レジストパターンの一例である。レジストパターン3d、3eは周辺トランジスタを形成するためのパターンであり、第2レジストパターンの一例である。よって、レジストパターン3d、3eの密度は、レジストパターン3a〜3cの密度よりも低くなっている。
図1(a)および図1(b)から理解されるように、レジストパターン3a〜3cは第1および第2パターンP1、P2から形成され、レジストパターン3d、3eは第2および第3パターンP2、P3から形成される。そのため、図1(a)に示すように、各第3パターンP3の幅(X3やX4の幅)は、各第1パターンP1の幅(X1やX2の幅)よりも広く設定されている。
次に、第1実施形態の露光用マスクの詳細を、第1から第3比較例と比較しながら説明する。
図2は、第1実施形態の第1比較例の露光用マスクの説明のための断面図である。
図2(a)は、本比較例の露光用マスクを使用して形成したいレジストパターンを示している。これは、図1(b)と同一のレジストパターンである。一方、図2(c)は、本比較例の露光用マスクを使用して現実に形成されるレジストパターンを示している。レジストパターン3dが、レジストパターン3d1、3d2に分断されている。
図2(b)は、本比較例の露光用マスクを示している。吸収体層14は、符号A1〜A4で示す部分が残存するように加工されている。一方、第1および第2反射層12、13は加工されていない。
図2(c)において、符号B1〜B4の部分はそれぞれ、符号A1〜A4の部分に対応している。そのため、符号B1〜B4の部分の側面近傍が中間露光部となり、レジストパターン3a〜3eが形成される。理由は、これらの中間露光部は、吸収体層14を含むパターンと吸収体層14を含まないパターンの両方の影響を受けるからである。
ただし、本比較例では、大面積のレジストパターンが正しく残存していない。図2(c)は、大面積のレジストパターン3dの中央部分が残存せずに、レジストパターン3d1、3d2に分断された様子を示している。理由は、この中央部分は、吸収体層14を含むパターンのみの影響を受けるからである。そのため、本比較例の露光用マスクを改良することが望まれる。
図3は、第1実施形態の第2比較例の露光用マスクの説明のための断面図である。
図3(a)は、本比較例の露光用マスクを示している。吸収体層14は、符号C1〜C4で示す部分が残存するように加工されている。一方、第1および第2反射層12、13は加工されていない。また、符号C1、C2で示す部分は、下部吸収体層15、ストッパ層16、および上部吸収体層17を含み、符号C3、C4で示す部分は、下部吸収体層15およびストッパ層16のみを含んでいる。ストッパ層16は、符号C3、C4で示す部分から上部吸収体層17を除去する際にエッチングストッパとして使用される。
図3(b)において、符号D1〜D4の部分はそれぞれ、符号C1〜C4の部分に対応している。ここで、大面積のレジストパターン3dの中央部分が残存していることに留意されたい。理由は、この中央部分は、吸収体層14を含むパターンのみの影響を受けるものの、当該パターンが薄膜化されているためである。このように、本比較例の露光用マスクは、所望のレジストパターンを形成することができるが、吸収体層14の膜厚が薄い領域と厚い領域とを形成するためストッパ層16を含むことが必要となる。そのため、露光用マスクの製造工程の増加や性能の変化など、所望の露光用マスクを製造することが難しくなることが問題となる。
図4は、第1実施形態の第3比較例の露光用マスクの説明のための断面図である。
図4(a)は、本比較例の露光用マスクを示している。本比較例の露光用マスクは、吸収体層14を備えておらず、第1および第2反射層12、13の積層体中にストッパ層18を備えている。一方、第1および第2反射層12、13は、符号E1〜E4で示す部分が除去されるように加工されている。また、符号E1、E2で示す部分は、第1および第2反射層12、13を含んでおらず、符号E3、E4で示す部分は、一部の第1および第2反射層12、13とストッパ層18とを含んでいる。ストッパ層18は、符号E3、E4で示す部分から一部の第1および第2反射層12、13を除去する際にエッチングストッパとして使用される。
図4(b)において、符号F1〜F4の部分はそれぞれ、符号E1〜E4の部分に対応している。ここで、大面積のレジストパターン3dの中央部分が残存していることに留意されたい。理由は、この中央部分は、第1および第2反射層12、13を含むパターンのみの影響を受けるものの、当該パターンが薄膜化されているためである。このように、本比較例の露光用マスクは、所望のレジストパターンを形成することができるが、第1および第2反射層12、13の積層数が多い領域と少ない領域とを形成するためストッパ層18を含むことが必要となる。そのため、露光用マスクの製造工程の増加や性能の変化など、所望の露光用マスクを製造することが難しくなることが問題となる。
一方、本実施形態の露光用マスクは、ストッパ層16やストッパ層18を含まずに、大面積のレジストパターン3dの中央部分を残存させることができる。よって、本実施形態によれば、所望の露光用マスクを簡単に製造することが可能となる。
図5〜図7は、第1実施形態の露光用マスクの製造方法を示す断面図である。
まず、基板11上に、複数の第1反射層12と複数の第2反射層13とを交互に形成する(図5(a))。次に、第1および第2反射層12、13上に、保護膜19と、吸収体層14と、レジスト膜21とを順番に形成する(図5(a))。こうして、EUVマスクブランクが準備される。保護膜19の例は、Ruを主成分とする金属膜である。吸収体層14の例は、第1反射層12、第2反射層13、および保護膜19を選択的にエッチング可能な無機膜である。レジスト膜21の例は、電子線描画用の化学増幅型ポジレジスト膜である。
次に、電子線を用いたリソグラフィにより、レジスト膜21に複数の第1開口部H1を形成する(図5(b))。さらに、レジスト膜21をマスクとして吸収体層14をエッチングし、第1開口部H1を保護膜19に到達させる(図5(c))。レジスト膜21はその後除去する(図6(a))。こうして、吸収体層14を貫通する第1開口部H1が形成される。
続いて、基板11の全面にレジスト膜22を形成する(図6(b))。レジスト膜22の例は、レーザー描画用のポジレジスト膜である。
次に、レーザーを用いたリソグラフィにより、一部の第1開口部H1からレジスト膜22を除去する(図6(c))。さらに、レジスト膜22および吸収体層14をマスクとして、第1開口部H1内の保護膜19、第1反射層12、および第2反射層13をエッチングする(図7(a))。その結果、保護膜19や第1および第2反射層12、13の積層体を貫通する複数の第2開口部H2が形成される。次に、レジスト膜22外の吸収体層14をエッチングにより除去する(図7(b))。レジスト膜22はその後除去する(図7(c))。
こうして、基板11上に第1から第3パターンP1〜P3が形成され、図1(a)の露光用マスクが製造される。
以上のように、本実施形態の露光用マスクは、第1反射層12、第2反射層13、および吸収体層14を含まない第1パターンP1と、第1反射層12と第2反射層13とを含み、吸収体層14を含まない第2パターンP2と、第1反射層12、第2反射層13、および吸収体層14を含む第3パターンP3とを備えるよう製造される。
よって、本実施形態によれば、この露光用マスクにより、精度の良い露光、例えば、大面積のレジストパターンを正しく残存させる露光を行うことが可能となる。また、本実施形態によれば、精度の良い露光を行うことが可能な露光用マスクを簡単な構成で実現することが可能となる。例えば、ストッパ層16やストッパ層18を形成する必要がなくなることで、露光用マスクの製造プロセス上の裕度を高めることが可能となる。
なお、吸収体層14の反射率は、図1(b)のレジストパターンを形成可能な反射率であれば、第1および第2反射層12、13の反射率の1/2でなくても構わない。ただし、吸収体層14の反射率を、第1および第2反射層12、13の反射率の1/2に近付けることで、露光の精度が高まる場合が多いと考えられる。吸収体層14の反射率は例えば、図5(a)の工程で吸収体層14を形成する際に、吸収体層14の膜厚を所望の膜厚に制御することで調整可能である。
(第2実施形態)
図8は、第2実施形態の露光用マスクの製造方法を示す断面図である。
図8は、第2実施形態の露光用マスクの製造方法を示す断面図である。
本実施形態では、図7(c)の工程後に、基板11の全面に塗布膜23を形成し、第1および第2開口部H1、H2を塗布膜23で埋め込む(図8(a))。塗布膜23の例は、シリコンを含有する膜である。
次に、塗布膜23をベークして、塗布膜23を酸化膜24に変質させる(図8(b))。塗布膜23は例えば、150℃で24時間ベークされる。酸化膜24の例は、シリコン酸化膜である。酸化膜24は、絶縁膜でも導電膜でもよい。
次に、酸化膜24をエッチバックすることで、第1開口部H1等から酸化膜24を除去する(図8(c))。こうして、第2開口部H2が酸化膜24で埋め込まれた露光用マスクが製造される。酸化膜24は、基板11上に第1および第2反射層12、13の積層体に隣接して設けられ、図1(a)の第1パターンP1は、酸化膜24を含むこととなる。酸化膜24は、第4膜の一例である。
以上のように、本実施形態の露光用マスクは、第2開口部H2内に埋め込まれた酸化膜24を備える。よって、本実施形態によれば、第2パターンP2等が倒壊することをこの酸化膜24により防止することが可能となる。
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規なマスクおよび方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明したマスクおよび方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
1:基板、2:被加工層、3:レジスト膜、
3a、3b、3c、3d、3d1、3d2、3e:レジストパターン、
11:基板、12:第1反射層、13:第2反射層、
14:吸収体層、15:下部吸収体層、16:ストッパ層、
17:上部吸収体層、18:ストッパ層、19:保護膜、
21:レジスト膜、22:レジスト膜、23:塗布膜、24:酸化膜
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14:吸収体層、15:下部吸収体層、16:ストッパ層、
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21:レジスト膜、22:レジスト膜、23:塗布膜、24:酸化膜
Claims (9)
- 基板と、
前記基板上に交互に設けられた複数の第1膜および複数の第2膜と、
前記第1および第2膜上に設けられた第3膜とを備え、
前記第1、第2、および第3膜は、
前記第1、第2、および第3膜を含まない第1パターンと、
前記第1および第2膜を含み、前記第3膜を含まない第2パターンと、
前記第1、第2、および第3膜を含む第3パターンとを含む、
露光用マスク。 - 前記第1および第2膜はそれぞれ、露光用の電磁波を反射する第1および第2反射層であり、前記第3膜は、前記露光用の電磁波を吸収する吸収体層である、請求項1に記載の露光用マスク。
- 前記第3パターンの反射率は、前記第1パターンの反射率よりも大きく、前記第2パターンの反射率よりも小さい、請求項1または2に記載の露光用マスク。
- 前記第1および第2パターンは、レジスト膜の第1領域に複数の第1レジストパターンを形成するパターンであり、
前記第2および第3パターンは、前記レジスト膜の第2領域に前記複数の第1レジストパターンよりも密度が低い複数の第2レジストパターンを形成するパターンである、
請求項1から3のいずれか1項に記載の露光用マスク。 - 前記第1および第2領域はそれぞれ、半導体記憶装置のメモリセル領域および周辺回路領域に対応する、請求項4に記載の露光用マスク。
- 前記第3パターンの幅は、前記第1パターンの幅よりも広い、請求項1から5のいずれか1項に記載の露光用マスク。
- 前記基板上に前記第1および第2膜に隣接して設けられた第4膜をさらに含み、
前記第1パターンは、前記第1、第2、および第3膜を含まず、前記第4膜を含む、
請求項1から6のいずれか1項に記載の露光用マスク。 - 基板上に複数の第1膜と複数の第2膜とを交互に形成し、
前記第1および第2膜上に第3膜を形成し、
前記第3膜を貫通する第1開口部を形成し、前記第1開口部内に前記第1および第2膜を貫通する第2開口部を形成することで、前記第1、第2、および第3膜に第1、第2、および第3パターンを形成する、
ことを含み、
前記第1パターンは、前記第1、第2、および第3膜を含まず、
前記第2パターンは、前記第1および第2膜を含み、前記第3膜を含まず、
前記第3パターンは、前記第1、第2、および第3膜を含む、
露光用マスクの製造方法。 - 前記第3膜は、前記第1および第2膜上に金属膜を介して形成される、請求項8に記載の露光用マスクの製造方法。
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