JP2021110770A - フォトマスク - Google Patents
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Abstract
Description
近年では、例えば2[μm]以下の微細なホールパターンの形成を可能とするために、ホールのパターニング用のフォトマスクとして、位相シフトマスクが提案されている。位相シフトマスクは、従来のバイナリーマスクに比べ、解像度の向上だけでなく焦点深度(DOF)の改善効果があることが知られている。(例えば特許文献1の第4段落参照)
そのため、従来のフォトマスクは、電子デバイスを製造するためのリソグラフィー工程での実使用条件のさらなる厳しい要求に対して、十分に満足できるものではない。
また、LSI等の半導体装置製造工程で要求されるDOFより1桁高いDOFが要求されるため、半導体装置製造用の微細化技術(半導体プロセス技術)によりこのような厳しい要求を満足させることもできない。
透過部と第1の位相シフト部と第2の位相シフト部とを備え、
前記第1の位相シフト部及び前記第2の位相シフト部は、前記透過部を囲み、
前記第2の位相シフト部は、前記第1の位相シフト部と前記透過部との間に介在し、
前記第2の位相シフト部及び前記第1の位相シフト部は、露光光の位相を反転し、
前記第2の位相シフト部は前記第1の位相シフト部より透過率が低い
ことを特徴とする。
前記第1の位相シフト部の透過率は8〜15%であり、
前記第2の位相シフト部の透過率は3〜7%であることを特徴とする。
前記第1の位相シフト部及び前記第2の位相シフト部の位相シフト量は、160[°]以上、210[°]以下の範囲であることを特徴とする。
前記第1の位相シフト部の位相シフト量は、160[°]以上、190[°]以下の範囲、
前記第2の位相シフト部の位相シフト量は、180[°]以上、210[°]以下の範囲であることを特徴とする。
前記第2の位相シフト部は、前記第1の位相シフト部を構成する位相シフト膜と半透過膜との積層であることを特徴とする。
図1(a)は、本発明に係るフォトマスク100を示す平面図であり、図1(b)、(c)はフォトレジストを露光する場合のDOF及び必要露光量について、本フォトマスク100の改善効果を説明するグラフである。フォトマスク100をリソグラフィー工程に用いることにより、露光対象であるフォトレジストに微細ホール(特に1.5[μm]〜2.0[μm]のサイズ)を安定的に解像することが可能となる。
第1の位相シフト部102及び第2の位相シフト部103は、電子デバイス製造のためのリソグラフィー工程で使用される露光光を反転することができる位相シフト量を有している。
第1の位相シフト部102の、露光光(i線)に対する位相シフト量(位相差)は略180[°]であり、透過率は8〜15%(8%≦透過率≦15%)である。
第2の位相シフト部103の、露光光(i線)に対する位相シフト量は略180[°]であり、透過率は3〜7%(3%≦透過率≦7%)である。
上記のとおり第1の位相シフト部102及び第2の位相シフト部103は、ともに略180[°](具体的には160[°]≦位相シフト量≦210[°])であり、露光光の位相を反転する。また、第2の位相シフト部103は第1の位相シフト部102に対して透過率が低い。
なお、後述するように、例えば第1の位相シフト部102を単層構造、第2の位相シフト部103を積層構造により構成する場合、第1の位相シフト部102及び第2の位相シフト部103の位相シフト量は、それぞれ、例えば160[°]≦位相シフト量≦190[°]及び180[°]≦位相シフト量≦210[°]としてもよい。これらの位相シフト量の仕様にすることで、第1の位相シフト部102及び第2の位相シフト部103の位相シフト量を調整することが容易になり、またフォトマスクの製造も容易になる。
本発明によれば、このような厳しい条件を満足することができることを確認し、さらに、特許文献1に開示された最小の必要露光量(EOP)より、さらなる低減効果を得ることが確認された。
また第2の位相シフト部103の幅Rについて調査した結果、特に好適な幅Rは、0.5〜1.0[μm]であることが確認され。
図1(b)、(c)において「PS」は、露光光(i線)に対する透過率が5%の単体の(第2の位相シフト部103を有しない)位相シフト膜を用いたフォトマスクを意味する。「PS+PS−Rim」は、高透過率の第1の位相シフト部102と低透過率の第2の位相シフト部103とを備えるフォトマスクを意味し、第1の位相シフト部102の透過率は12%であり、第2の位相シフト部103の透過率は5%である。
なお、位相シフト量はいずれも180[°]である。
「PS+PS−Rim」の場合、DOFは従来のバイナリマスクと比較して約1.9倍に増加し、「PS」と比較しても、更なる改善効果を有することが確認された。その一方、EOPは約1.1倍であり、従来のバイナリマスクと同程度である。
すなわち、第1の位相シフト部102と第2の位相シフト部103を備えるフォトマスクにより、必要露光量の増大を抑え(軽減し)ながら、DOFの大幅な改善効果を得ることが確認された。
なお、上記の傾向は、第2の位相シフト部103の透過率が3〜7%の範囲でも同様である。
一方、低透過率の第2の位相シフト部103を備えない単体の位相シフト膜のみを用いた位相シフトマスクの場合、EOPの位相シフト膜の透過率に対する依存性が高く、位相シフト膜の透過率が変動することによる影響を受けやすいことが確認された。
図2(a)に示すように、合成石英ガラス等の透過性基板1を準備し、透過性基板1上に、例えばCr系金属化合物等からなる半透過膜2(ハーフトーン膜)をスパッタ法、蒸着法等により(例えば膜厚5[nm]〜20[nm])成膜する。
このとき、半透過膜2の露光光(i線)に対する透過率は、例えば、組成及び膜厚を調整することにより、40〜70%になるよう設定する。
パターン3の断面の幅は、図1(a)の第2の位相シフト部の幅Rに設定する。
なお、後続するリソグラフィのため、半透過膜2をパターニングしてアライメントマークを適宜形成してもよい。
例えば2.0[μm]のホールパターンをフォトレジスト膜に転写する場合、フォトマスク100の開口部4の好適なサイズS(辺の長さ)は2.2〜2.4[μm]である。
例えば、パターン3(半透過膜2)と位相シフト膜5とは、好適には同じ膜種(同じ組成)を使用することができるが、異なる膜種であってもよい。例えば、Ti系金属化合物であってもよい。
図3(c)に示すように、位相シフト膜5からなる第1の位相シフト領域7、及びパターン3を構成する半透過膜2と位相シフト膜5との積層からなる第2の位相シフト領域8が形成される。また、開口部4において、透過性基板1が露出する。
第1の位相シフト領域7は、図1の第1の位相シフト部102に相当し、第2の位相シフト領域8は、第2の位相シフト部103に相当し、開口部4は透過部101に相当する。
第2の位相シフト領域8は、半透過膜2と位相シフト膜5との積層からなり、露光光に対する透過率は3〜7%となり、位相シフト量は180〜210[°]となる。半透過膜2と位相シフト膜5との積層の位相シフト量が180〜210[°]となるように設定できればよく、半透過膜2自体の位相シフト量は特に限定されない。例えば、半透過膜2自体の位相シフト量は小さく(略0[°]、例えば0〜20[°])設定することができる。半透過膜2が位相シフト膜5と同じ膜種の場合でも、半透過膜2での位相シフト量を少なく(膜厚を薄く)設定し、積層構造の第2の位相シフト領域8における位相シフト量を略180[°]とし、透過率を低くなるよう調整することができる。
<条件1>
:材質 :膜種 :膜厚 :透過率 :位相差
下層膜:Cr系化合物:ハーフトーン膜 :7nm :60% : −
上層膜:Cr系化合物:位相シフト膜 :75nm:10% :185°
積層 : :積層構造 : :5% :194°
<条件2>
:材質 :膜種 :膜厚 :透過率 :位相差
下層膜:Cr系化合物:ハーフトーン膜 :15nm:47% : −
上層膜:Cr系化合物:位相シフト膜 :67nm:12% :174°
積層 : :積層構造 : :5% :185°
<条件3>
:材質 :膜種 :膜厚 :透過率 :位相差
下層膜:Cr系化合物:ハーフトーン膜 :17nm:44% : −
上層膜:Cr系化合物:位相シフト膜 :62nm:12% :180°
積層 : :積層構造 : :5% :200°
位相シフト膜5は、位相シフト量の波長依存性の低い、例えば位相シフトの変動が20[°]以内の非波長依存型ハーフトーン膜(所謂「フラット膜」)が好適に使用できる。ただし、上記条件を満足すればよいため、非波長依存型ハーフトーン膜に限定するものではない。また、半透過膜2については、例えば位相シフト量が小さい条件(膜厚等)を採用することも可能であり、特に非波長依存型ハーフトーン膜を採用する必要性はなく、通常の半透過膜(波長依存型ハーフトーン膜)又は非波長依存型ハーフトーン膜のいずれの膜を採用してもよい。
上記実施形態1では、半透過膜2を透過性基板1上に形成し、パターニングした後に、位相シフト膜5を形成し、フォトマスク100を製造する方法を説明した。
しかし、位相シフト膜5を透過性基板1上に形成した後に半透過膜2を形成してもよい。即ち、第2の位相シフト部103において、半透過膜2と位相シフト膜5との上下関係を、実施形態1と反対に構成してもよい。
以下、実施形態2のフォトマスク100の製造工程について説明する。
なお、後続するリソグラフィのため、半透過膜2及び位相シフト膜5の積層をパターニングし、アライメントマークを適宜形成してもよい。
なお、オーバーラップ幅は、後続する半透過膜2のエッチング工程でのサイドエッチング量を考慮して、Rにサイドエッチング量を加えた値に設定してもよい。
その後、アッシング法又はレジスト剥離液に浸漬することによりレジスト膜10を除去する。
なお、位相シフト膜5を残置し、位相シフト膜5上の半透過膜2をエッチングするため、好適には、位相シフト膜5と半透過膜2とを異なる材料で構成することができる。例えば、位相シフト膜5と半透過膜2の一方をCr系金属化合物、他方をTi系金属化合物で構成する組み合わせを使用できる。その結果、位相シフト膜5上の半透過膜2を選択的にエッチングすることが可能になる。
また、位相シフト膜5と半透過膜2とを同じ材料で構成し、エッチング時間を半透過膜2のエッチング時間と同じに設定することで、位相シフト膜5上の半透過膜2を除去してもよい。
開口部4を囲むように幅Rの第2の位相シフト領域8が形成され、さらに第2の位相シフト領域8を囲むように第1の位相シフト領域7が形成されている。
図3(d)に示す第2の位相シフト領域8は半透過膜2上に位相シフト膜5が形成されているのと異なり、図5(b)に示す第2の位相シフト領域8は、位相シフト膜5上に半透過膜2が形成されている。
本実施形態2においても、DOFと露光量の改善効果が得られることは言うまでもない。
この場合、図5(a)の工程において、位相シフト膜51のエッチング量(エッチング時間)を調整し、第2の位相シフト領域8は、第1の位相シフト領域7よりも所望の厚さだけ厚く構成することができる。その結果、第2の位相シフト領域8の透過率を第1の位相シフト領域7よりも低く設定できる。
特に表示装置用電子デバイスの製造のような、DOFについての要求値が厳しい、リソグラフィー工程で、好適に利用することができる。
2 半透過膜
3 パターン
4 開口部
5 位相シフト膜
6 レジスト膜
7 第1の位相シフト領域
8 第2の位相シフト領域
9 レジスト膜
10 レジスト膜
51 位相シフト膜
100 フォトマスク
101 透過部
102 第1の位相シフト部
103 第2の位相シフト部
Claims (5)
- 透過部と第1の位相シフト部と第2の位相シフト部とを備え、
前記第1の位相シフト部及び前記第2の位相シフト部は、前記透過部を囲み、
前記第2の位相シフト部は、前記第1の位相シフト部と前記透過部との間に介在し、
前記第2の位相シフト部及び前記第1の位相シフト部は、露光光の位相を反転し、
前記第2の位相シフト部は前記第1の位相シフト部より透過率が低い
ことを特徴とするフォトマスク。 - 前記第1の位相シフト部の透過率は、8〜15%であり、
前記第2の位相シフト部の透過率は、3〜7%であることを特徴とする請求項1記載のフォトマスク。 - 前記第1の位相シフト部及び前記第2の位相シフト部の位相シフト量は、160[°]以上、210[°]以下の範囲であることを特徴とする請求項1又は2記載のフォトマスク。
- 前記第1の位相シフト部の位相シフト量は、160[°]以上、190[°]以下の範囲、
前記第2の位相シフト部の位相シフト量は、180[°]以上、210[°]以下の範囲であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のフォトマスク。 - 前記第2の位相シフト部は、前記第1の位相シフト部を構成する位相シフト膜と半透過膜との積層であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載のフォトマスク。
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