JP6065549B2 - Photomask manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、任意の透過性および位相シフト効果を利用するフォトマスクにおいて、ウェハ転写の際に転写性悪化の原因となる、所定の位相シフト量以外の光を遮断または減少させることで、ウェハ転写性の向上を実現するフォトマスクの製造方法に関する。 The present invention relates to a photomask using arbitrary transparency and phase shift effect, by blocking or reducing light other than a predetermined phase shift amount, which causes transferability deterioration at the time of wafer transfer. the method of manufacturing a photomask for realizing the improvement of sexual.
位相シフト効果を有するフォトマスクには、支持基板である石英基板をエッチングにより、所定の深さまで掘り込んだシフターを有するレベンソンマスクや、支持基板上に所定量の透過率を有する位相シフト膜からなるパターンを形成することで、位相シフト効果を利用するハーフトーンマスクなどがある。 A photomask having a phase shift effect includes a Levenson mask having a shifter dug to a predetermined depth by etching a quartz substrate as a support substrate, and a phase shift film having a predetermined amount of transmittance on the support substrate. There is a halftone mask that uses a phase shift effect by forming a pattern.
またウェハ転写の際に用いられる照明系において、液浸露光などを利用して開口数NAが1.35と高開口数のものが多く用いられており、図4に示すように任意の位相シフト量以外の斜め入射光がノイズとなり、位相シフト効果を用いたフォトマスクにおいて、前記位相シフト効果が十分に得られなくなってしまい、ウェハ転写に影響を及ぼしている。 In addition, in illumination systems used for wafer transfer, a high numerical aperture NA of 1.35 is often used by using immersion exposure, and an arbitrary phase shift as shown in FIG. Obliquely incident light other than the amount becomes noise, and in the photomask using the phase shift effect, the phase shift effect cannot be obtained sufficiently, which affects wafer transfer.
図4は、従来の位相シフト形のフォトマスクの例の一部分を、断面で見た説明図である。図4のフォトマスクは、基板11に位相シフト膜12のみがパターン状に形成された位相シフトパターン21と、位相シフト膜12上に遮光膜13が形成された遮光部20とを有する。このようなフォトマスクに、基板11側から斜め方向に光16が入射した場合、位相シフト膜に照射される光16のうち、位相シフトパターン21の外側に反射、あるいは透過して基板11の反対側に出射する光が発生し、ノイズとなる。このためシフト効果が十分には、得られなくなってしまう。
FIG. 4 is an explanatory view of a part of an example of a conventional phase shift type photomask as seen in cross section. The photomask of FIG. 4 includes a
またレベンソンマスクのように、石英基板をエッチングにより任意の深さまで掘り込んだシフターを有するフォトマスクについては、シフター内側壁に遮光膜を設けることで、斜め入射光によるノイズを遮断または軽減可能なフォトマスクがある。 For photomasks that have a shifter that has a quartz substrate etched to an arbitrary depth, such as a Levenson mask, a photomask that blocks or reduces noise caused by obliquely incident light by providing a light-shielding film on the inner wall of the shifter. There is a mask.
しかしながら後者のような、支持基板上に所定量の透過率を有する位相シフト膜からなる位相シフトパターンを形成することで、位相シフト効果を利用するハーフトーンマスクにおいては、斜め入射光に対する有効な解決法は提案されていない。 However, by forming a phase shift pattern consisting of a phase shift film having a predetermined amount of transmittance on the support substrate, such as the latter, an effective solution for obliquely incident light in a halftone mask using the phase shift effect No law has been proposed.
そこで、本発明は、所定の透過率および位相シフト効果を有するハーフトーンマスクにおいて、斜め入射光によるノイズを減少した、ウェハ転写性の向上を実現するフォトマスクの製造方法を提供することを課題とする。 An object the present invention provides a halftone mask having a predetermined transmittance and phase shift effect and decreased noise due to the oblique incident light, to provide a method for manufacturing a photo mask to achieve improved wafer transferability And
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本発明のフォトマスクの製造方法は、かかる課題に鑑みなされたもので、請求項1記載の発明は、支持基板上に、所定の透過性および位相シフト効果を有する位相シフト膜と、位相シフト膜上に積層された遮光膜と、が形成されるフォトマスクの製造方法において、支持基板上に位相シフト膜と遮光膜が積層されたマスクブランクにパターン形成した後、レジストを塗布して、描画および現像を行うことでレジストパターンを形成し、前記レジ
ストパターンをマスクに遮光膜をエッチングによって除去して位相シフトパターンと遮光膜パターンとを形成し、酸素プラズマエッチングによって遮光膜パターンの側壁に残余した前記レジストを除去し、側壁膜となる材料を成膜し、異方性エッチングにて前記位相シフトパターンの側壁および前記遮光パターンの側壁を除き前記材料を除去した後、前記レジストの残りの部分を除去することを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
The photomask manufacturing method of the present invention has been made in view of the above problems, and the invention according to
請求項2記載の発明は、請求項1記載の材料を、PVD法またはCVD法によって成膜することを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
According to a second aspect of the invention, the
本発明で製造されたフォトマスクは、所定の透過率および位相シフト効果を有するハーフトーンマスクにおいて、位相シフト効果を有する位相シフト膜からなる位相シフトパターンの両側面に、位相シフト効果を有する位相シフト膜とは異なる材料にて側壁膜が設けられている構成をしている。このような構成、特に位相シフト効果を有する位相シフト膜とは異なる材料によって側壁膜が設けられていることで、ウェハ転写の際に転写性悪化の原因となる、所定の位相シフト量以外の斜め入射光を遮断または減少させ、ノイズを減少させたフォトマスクとすることができる。 The photomask manufactured by the present invention is a halftone mask having a predetermined transmittance and a phase shift effect, and a phase shift having a phase shift effect on both side surfaces of a phase shift pattern made of a phase shift film having a phase shift effect. The side wall film is formed of a material different from that of the film. With such a configuration, in particular, the side wall film is formed of a material different from the phase shift film having the phase shift effect, so that the obliqueness other than the predetermined phase shift amount causes deterioration of transferability during wafer transfer. A photomask in which incident light is blocked or reduced to reduce noise can be obtained.
本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明で製造されたフォトマスクの実施形態例の一部分を断面で見た説明図である。本実施形態では、図で、石英からなる支持基板(11)と所定の透過性および位相シフト効果を有する位相シフト膜(12)と位相シフト膜と接触した状態で透過率が10%以下となる遮光膜(13)から構成されるハーフトーンマスクを前提とする。図1(a)に示すように、位相シフト効果を有する位相シフト膜からなるパターン(14)の両側面に、位相シフト効果を有する位相シフト膜とは異なる材料によって側壁膜(15)が設けられている。これから、図1(b)に示すように、斜め入射光(16)によりウェハ転写する際に、転写性悪化の原因となる所定の位相シフト量以外の光を、遮断または減少させることが可能となり、ウェハ転写性の向上を実現することができる。側壁膜(15)が形成されていない従来の構造では、図4のように所定の位相シフト量以外の斜め入射光(16)を遮断できず、ノイズとしてウェハ転写に影響を及ぼしている。 FIG. 1 is an explanatory view showing a part of an embodiment of a photomask manufactured according to the present invention in a sectional view. In the present embodiment, in the figure, the transmittance is 10% or less in a state where the support substrate (11) made of quartz, the phase shift film (12) having predetermined transparency and phase shift effect, and the phase shift film are in contact with each other. A halftone mask composed of a light shielding film (13) is assumed. As shown in FIG. 1A, sidewall films (15) are provided on both side surfaces of a pattern (14) made of a phase shift film having a phase shift effect by using a material different from that of the phase shift film having a phase shift effect. ing. As shown in FIG. 1B, when transferring the wafer by obliquely incident light (16), it is possible to block or reduce light other than a predetermined phase shift amount that causes deterioration of transferability. Thus, improvement in wafer transfer property can be realized. In the conventional structure in which the sidewall film (15) is not formed, the oblique incident light (16) other than the predetermined phase shift amount cannot be blocked as shown in FIG. 4, and the wafer transfer is affected as noise.
側壁膜(15)としては、ウェハ露光波長光に対して屈折率が1.2以下であることが好ましい。屈折率が1.2を超えると、DOFの悪化が見られる。このようにして、パターン側面からの露光光の反射を抑えることができ、より効果的に任意の位相シフト量以外の斜め入射光(16)を遮断または減少させることが可能となる。 The sidewall film (15) preferably has a refractive index of 1.2 or less with respect to the wafer exposure wavelength light. When the refractive index exceeds 1.2, the DOF is deteriorated. In this way, reflection of exposure light from the pattern side surface can be suppressed, and oblique incident light (16) other than an arbitrary phase shift amount can be blocked or reduced more effectively.
また、側壁膜(15)が、ウェハ露光波長光に対して屈折率が1.2以下、且つ消衰係数が1以上であることで、パターン側面からの露光光の反射を抑えると共に、前記露光光の遮光効果も得ることができ、より効果的に任意の位相シフト量以外の斜め入射光(16)を遮断または減少させることが可能となる。 Further, the sidewall film (15) has a refractive index of 1.2 or less and an extinction coefficient of 1 or more with respect to the wafer exposure wavelength light, thereby suppressing reflection of exposure light from the side surface of the pattern and the exposure. A light blocking effect can also be obtained, and obliquely incident light (16) other than an arbitrary phase shift amount can be blocked or reduced more effectively.
さらに、側壁膜(15)が、ウェハ露光波長に対して30%以下の反射率を有し、側壁膜(15)からの反射を低減させることで、パターン間またはパターン内での乱反射を防ぐことができ、より安定したウェハ転写性を実現することが可能である。 Further, the sidewall film (15) has a reflectance of 30% or less with respect to the wafer exposure wavelength, and the reflection from the sidewall film (15) is reduced to prevent irregular reflection between patterns or within the pattern. Thus, more stable wafer transfer properties can be realized.
側壁膜(15)の膜厚は、2nm以上とすることで、より安定した遮光効果を得ることが可能となる。 By setting the thickness of the side wall film (15) to 2 nm or more, a more stable light shielding effect can be obtained.
側壁膜の材料としては、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸窒化クロム、ジルコニウム、酸化ジルコニウム、インジウム、酸化インジウム、酸化インジウムスズおよびタンタルのうち、1つまたは複数膜組成の材料を含む膜を例示できる。 Examples of the material of the sidewall film include a film containing one or a plurality of film materials of chromium, chromium oxide, chromium nitride, chromium oxynitride, zirconium, zirconium oxide, indium, indium oxide, indium tin oxide, and tantalum. it can.
図2は、本発明のフォトマスクの製造方法のフローの一例を断面で示した説明図である。 FIG. 2 is an explanatory view showing, in section, an example of the flow of the photomask manufacturing method of the present invention.
本実施の形態では、石英からなる支持基板(11)と、任意の透過性および位相シフト効果を有する位相シフト膜(12)と、前記位相シフト膜と接触した状態で透過率が10%以下となる遮光膜(13)から構成されるハーフトーンマスクの製造方法であることを前提とする。 In the present embodiment, a support substrate (11) made of quartz, a phase shift film (12) having arbitrary transparency and phase shift effect, and a transmittance of 10% or less in contact with the phase shift film. It is assumed that the method is a halftone mask manufacturing method comprising the light shielding film (13).
支持基板11上に位相シフト膜と遮光膜が積層されたマスクブランクに、位相シフト膜および遮光膜からなるパターン(20)形成後、図2(a)の様にレジスト(17)を塗布する。 After forming a pattern (20) composed of a phase shift film and a light shielding film on a mask blank in which a phase shift film and a light shielding film are laminated on the support substrate 11, a resist (17) is applied as shown in FIG.
次に、描画および現像を行うことでレジストパターンを形成し、前記レジストパターンをマスクに前記遮光膜をエッチングによって除去を行う。この時点では図2(b)のように、前記位相シフト膜および遮光膜からなるパターン(20)の側面にレジスト(18)が残っている為、酸素プラズマエッチングを用いて(図2(c))、前記レジスト(18)の除去を行う(図2(d))。但し、前記位相シフト膜および遮光膜からなるパターン(20)の側面に付着したレジスト(18)は除去されるが、前記遮光膜上に付着したレジスト(19)はすべて除去されていない。 Next, a resist pattern is formed by performing drawing and development, and the light shielding film is removed by etching using the resist pattern as a mask. At this time, as shown in FIG. 2B, since the resist (18) remains on the side surface of the pattern (20) made of the phase shift film and the light shielding film, oxygen plasma etching is used (FIG. 2C). ), The resist (18) is removed (FIG. 2D). However, the resist (18) adhering to the side surface of the pattern (20) composed of the phase shift film and the light shielding film is removed, but not all the resist (19) adhering to the light shielding film is removed.
次に図2(e)のように、側壁膜となる材料を、前記位相シフト効果を有する位相シフト膜からなるパターン(14)と、前記位相シフト膜および遮光膜からなるパターン(20)上に成膜する。次に異方性エッチングにて前記位相シフト膜および透過部に成膜された前記材料を除去した後、前記レジストの除去を行うことで、図2(f)に示すように側壁膜を形成することが可能となる。 Next, as shown in FIG. 2E, the material to be the sidewall film is formed on the pattern (14) made of the phase shift film having the phase shift effect and the pattern (20) made of the phase shift film and the light shielding film. Form a film. Next, after removing the phase shift film and the material deposited on the transmission part by anisotropic etching, the resist is removed to form a sidewall film as shown in FIG. It becomes possible.
材料の成膜は、PVD法またはCVD法によって成膜されていてもよい。 The material may be formed by a PVD method or a CVD method.
本発明で製造されたフォトマスクの構造の一例を下記に示す。
(フォトマスク構造およびシミュレーション条件)
位相シフト膜 :6%ハーフトーン膜
位相シフト膜厚 :720Å
側壁膜屈折率 :1.0
側壁膜消衰係数 :1.7
側壁膜厚 :160Å
マスクパターン寸法:160nm(側壁膜含む)
マスクパターンピッチ寸法:320nm
露光波長 :193nm
NA :1.35(液浸露光)
照明系 :Diple
σ(In/Out) :0.85/0.97
露光倍率 :×4
偏光 :TE偏光
An example of the structure of the photomask manufactured by the present invention is shown below.
(Photomask structure and simulation conditions)
Phase shift film: 6% halftone film Phase shift film thickness: 720 mm
Side wall film refractive index: 1.0
Side wall film extinction coefficient: 1.7
Side wall thickness: 160 mm
Mask pattern dimension: 160 nm (including sidewall film)
Mask pattern pitch dimension: 320 nm
Exposure wavelength: 193nm
NA: 1.35 (immersion exposure)
Lighting system: Double
σ (In / Out): 0.85 / 0.97
Exposure magnification: × 4
Polarized light: TE polarized light
シミュレーターは、EM−Suite(Panoramic Technology社製)を使用した。グリッドは1nm(マスク上寸法)とし、Aerialにて評価を行っている。Aerialの計算において、Hopkins(近軸近似)を用いないNon Hopkinsにて計算を行っており、これによって精度の高い転写シミュレーションが可能となる。 EM-Suite (manufactured by Panoramic Technology) was used as a simulator. The grid is 1 nm (dimension on the mask), and evaluation is performed by Aero. In the calculation of the aerial, the calculation is performed by Non Hopkins that does not use Hopkins (paraxial approximation), which enables a highly accurate transfer simulation.
図1(a)は本発明で製造されたフォトマスクを示している。側壁膜(15)を160Åとすることで、側壁から透過してくる任意の位相シフト量以外の斜め入射光(16)を減少させることが可能である。 FIG. 1A shows a photomask manufactured by the present invention . By setting the side wall film (15) to 160 mm, it is possible to reduce the oblique incident light (16) other than the arbitrary phase shift amount transmitted from the side wall.
図3(a)に示すシミュレーションによる結果から、本発明で製造されたフォトマスクを用いることで、側壁膜なしの構造と比較してNILSにおいて11%の改善が確認された。 From the result of the simulation shown in FIG. 3 (a), it was confirmed that the use of the photomask manufactured according to the present invention improved 11% in NILS compared to the structure without the sidewall film.
本発明で製造されたフォトマスクを用いてウェハ上にレジストパターンを形成した例を示す。シリコン基板上に、反射防止膜、レジストを塗布し、露光装置を用いてレジストの露光を行った。露光条件は以下の通りである。
遮光膜 :酸化クロムおよびクロム(多層)
遮光膜厚 :440Å
側壁膜材料 :酸化クロム
側壁膜厚 :100Å
レジスト :化学増幅型ポジ型レジスト
レジスト膜厚 :1500Å
露光波長 :193nm
NA :1.35(液浸露光)
σ(In/Out) :0.85/0.97
露光倍率 :×4
偏光 :TE偏光
The example which formed the resist pattern on the wafer using the photomask manufactured by this invention is shown. An antireflection film and a resist were coated on the silicon substrate, and the resist was exposed using an exposure apparatus. The exposure conditions are as follows.
Light-shielding film: Chromium oxide and chromium (multilayer)
Shading film thickness: 440 mm
Side wall film material: Chrome oxide side wall film thickness: 100 mm
Resist: Chemical amplification type positive resist resist Film thickness: 1500mm
Exposure wavelength: 193nm
NA: 1.35 (immersion exposure)
σ (In / Out): 0.85 / 0.97
Exposure magnification: × 4
Polarized light: TE polarized light
支持基板上に位相シフト膜と遮光膜が積層されたマスクブランクにパターン形成した後、レジストを塗布して、描画及び現像を行うことでレジストパターンを形成した。前記レジストパターンをマスクにして遮光膜をエッチングによって除去を行った後、酸素プラズマエッチングによって位相シフト膜及び遮光膜の側壁に付着したレジストの除去を行った。つぎに、側壁膜となる材料を前記レジスト上に成膜し、異方性エッチングにて前記位相シフト膜および前記透過部に成膜された材料を除去した後、レジストを除去することで、フォトマスクを製造した。 A pattern was formed on a mask blank in which a phase shift film and a light-shielding film were laminated on a support substrate, a resist was applied, and a resist pattern was formed by drawing and developing. After removing the light shielding film by etching using the resist pattern as a mask, the resist adhered to the phase shift film and the side wall of the light shielding film was removed by oxygen plasma etching. Next, a material to be a sidewall film is formed on the resist, the material formed on the phase shift film and the transmission part is removed by anisotropic etching, and then the resist is removed to remove the film . A photomask was manufactured.
製造したフォトマスク及びレジストが塗布されたシリコン基板を露光装置に装着し、露光を行った。 Mounting the silicon substrate off Otomasuku and resist produced is applied to the exposure apparatus, exposure was performed.
ウェハ転写においても、シミュレーション同様にNILSの改善が確認された。 Also in the wafer transfer, the NILS improvement was confirmed as in the simulation.
本発明で製造されたフォトマスクの構造の一例を下記に示す。
(フォトマスク構造他)
位相シフト膜 :6%ハーフトーン膜
位相シフト膜厚 :720Å
側壁膜屈折率 :1.0
側壁膜消衰係数 :2.2
側壁膜厚 :160Å
マスクパターン寸法:160nm(側壁膜含む)
マスクパターンピッチ寸法:640nm
露光波長 :193nm
NA :1.35(液浸露光)
照明系 :Diple
σ(In/Out) :0.85/0.97
露光倍率 :×4
偏光 :TE偏光
An example of the structure of the photomask manufactured by the present invention is shown below.
(Photomask structure etc.)
Phase shift film: 6% halftone film Phase shift film thickness: 720 mm
Side wall film refractive index: 1.0
Side wall film extinction coefficient: 2.2
Side wall thickness: 160 mm
Mask pattern dimension: 160 nm (including sidewall film)
Mask pattern pitch dimension: 640 nm
Exposure wavelength: 193nm
NA: 1.35 (immersion exposure)
Lighting system: Double
σ (In / Out): 0.85 / 0.97
Exposure magnification: × 4
Polarized light: TE polarized light
図1(a)は本発明で製造されたフォトマスクを示している。側壁膜(15)の酸化クロムを160Åとすることで、側壁から透過してくる任意の位相シフト量以外の斜め入射光(16)を減少させることが可能である。 FIG. 1A shows a photomask manufactured by the present invention . By setting the chromium oxide of the side wall film (15) to 160 mm, it is possible to reduce the oblique incident light (16) other than the arbitrary phase shift amount transmitted from the side wall.
図3(b)に示すシミュレーションによる結果から、本発明で製造されたフォトマスクを用いることで、側壁膜なしの構造と比較してDOFにおいて6%の改善が確認された。 From the result of the simulation shown in FIG. 3 (b), a 6% improvement in DOF was confirmed by using the photomask manufactured according to the present invention as compared with the structure without the sidewall film.
本発明で製造されたフォトマスクを用いてウェハ上にレジストパターンを形成した例を示す。シリコン基板上に、反射防止膜、レジストを塗布し、露光装置を用いてレジストの露光を行った。露光条件は以下の通りである。
遮光膜 :酸化クロムおよびクロム(多層)
遮光膜厚 :440Å
側壁膜材料 :酸化クロム
レジスト :化学増幅型ポジ型レジスト
レジスト膜厚 :1500Å
露光波長 :193nm
NA :1.35(液浸露光)
σ(In/Out) :0.85/0.97
露光倍率 :×4
偏光 :TE偏光
ウェハ転写においても、シミュレーション同様の改善効果が確認された。
The example which formed the resist pattern on the wafer using the photomask manufactured by this invention is shown. An antireflection film and a resist were coated on the silicon substrate, and the resist was exposed using an exposure apparatus. The exposure conditions are as follows.
Light-shielding film: Chromium oxide and chromium (multilayer)
Shading film thickness: 440 mm
Side wall film material: Chromium oxide resist: Chemically amplified positive resist film thickness: 1500mm
Exposure wavelength: 193nm
NA: 1.35 (immersion exposure)
σ (In / Out): 0.85 / 0.97
Exposure magnification: × 4
Polarization: TE polarization The same improvement effect as in the simulation was confirmed in wafer transfer.
11…支持基板
12…位相シフト膜
13…位相シフト膜と接触した状態で透過率が10%以下となる遮光膜
14…位相シフト効果を有する位相シフト膜からなるパターン
15…側壁膜
16…任意の位相シフト量以外の斜め入射光
17…レジスト
18…位相シフト膜および遮光膜からなるパターンの側面に付着したレジスト
19…遮光膜上に付着したレジスト
20…位相シフト膜および遮光膜からなるパターン
21…任意の位相シフト量の斜め入射光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ...
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