JP6135105B2 - 反射型マスクの製造方法 - Google Patents
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Description
近年、半導体デバイスの微細化に伴い、波長が13.5nm近傍のEUVを光源に用いたEUVリソグラフィが提案されている。EUVリソグラフィは光源波長が短く光吸収性が非常に高いため、大気に対しても吸収され減衰してしまう。そのため従来のArFエキシマレーザを用いた光学式の投影露光装置によるリソグラフィと異なり真空中で行われる必要がある。またEUVの波長領域においては、ほとんどの物質の屈折率は1よりもわずかに小さい値である。このため、EUVリソグラフィにおいては従来から用いられてきた透過型の屈折光学系を使用することができず、反射光学系となる。従って、原版となるフォトマスク(以下、マスクと呼ぶ)も、従来の透過型のマスクは使用できないため、反射型のマスクとする必要がある。
このような反射型マスクの元となる反射型マスクブランクは、低熱膨張基板の上に露光光源波長に対して高い反射率を示す多層反射層と、露光光源波長の吸収層が順次形成されており、更に基板の裏面には露光機内における静電チャックのための裏面導電膜が形成されている。また、前記多層反射層と、吸収層の間に緩衝層を有する構造を持つEUVマスクもある。反射型マスクブランクから反射型マスクへ加工する際には、EBリソグラフィとエッチング技術により吸収層を部分的に除去し、緩衝層を有する構造の場合はこれも同じく、部分的に除去し、吸収部と反射部からなる回路パターンを形成する。このように作製された前記反射型マスクによって反射された光像が反射光学系を経て半導体基板上に転写される。
反射光学系を用いた露光方法では、マスク面に対して垂直方向から所定角度傾いた入射角(通常6°)で照射されるため、吸収層の膜厚が厚い場合、パターン自身の影が生じてしまい、この影となった部分における反射強度は、影になっていない部分よりも小さいため、コントラストが低下し、転写パターンのエッジ部のぼやけや設計寸法からのずれが生じてしまう。これはシャドーイングと呼ばれ、反射型マスクの原理的課題の一つである。このようなパターンエッジ部のぼやけや設計寸法からのずれを防ぐためには、吸収層の膜厚は小さくし、パターンの高さを低くすることが有効であるが、吸収層の膜厚が小さくなると、吸収層における遮光性が低下し、転写コントラストが低下し、転写パターンの精度低下となる。つまり吸収層を薄くし過ぎると転写パターンの精度を保つための必要なコントラストが得られなくなってしまう。吸収層の膜厚は厚すぎても薄すぎても問題になるので、現在は概ね50〜90nmの間になっており、EUV光の吸収層での反射率は0.5〜2%程度である。
一方、反射型マスクを用いて半導体基板上に転写回路パターンを形成する際、一枚の半導体基板上には複数の回路パターンのチップが形成される。隣接するチップ間において、チップ外周部が重なる領域が存在する場合がある。これはウェハ1枚あたりに取れるチップを出来るだけ増やしたいという生産性向上のために、チップを高密度に配置するためである。この場合、この領域については複数回(最大で4回)に渡り露光(多重露光)されることになる。この転写パターンのチップ外周部はマスク上でも外周部であり、通常、吸収層の部分であるため理想的には多重露光されても問題が無い。しかしながら、上述したように吸収層上でのEUV光の反射率は、0.5〜2%程度あるために、多重露光によりチップ外周部が感光してしまう問題が生じた。このため、マスク上のチップ外周部は通常の吸収層よりもEUV光の遮光性が高く、反射率にして0.3%以下となる低反射率領域(以下、遮光枠と呼ぶ)の必要性が出てきた。
感光性樹脂をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、
パターニングされた感光性樹脂を遮光枠とすることを特徴とする反射型マスクの瀬尾増方法としたものである。
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、遮光領域に遮光枠を有していない反射型マスクを断面で見た部分概略図である。図1では、電子線リソグラフィによりパターニングされた反射型マスク100を示している。この反射型マスク100は、図1からわかるように、低熱膨張基板1の上に、多層反射層2、キャッピング層3、緩衝層4、吸収層5を順次形成した後、低熱膨張基板1の裏面に裏面導電膜6を形成して作製される反射型マスクブランクにパターニング処理を行い、回路パターン部を所望のパターンにキャッピング層3までエッチングを行い作製している。反射型マスク100の緩衝層4はあっても無くても良い。図2は、反射型マスクの上面から見た概略図である。図2では反射型マスク100の主面の回路パターン形成面及び遮光枠形成領域を示している。回路パターン領域7の外周部の遮光領域8の表面は吸収層5、又は多層反射層2で形成される。
次に、本発明の遮光枠10を形成する方法について説明する。図3は、遮光枠形成材料を塗布した第1の実施形態の反射型マスクを断面で見た部分概略図である。図3に示すように遮光枠形成材料9を前記反射型マスク上に塗布を行う。本実施形態では、遮光枠形成材料9として、フォトレジストまたは感光性樹脂などのフォトリソグラフィ技術を用いて露光を行うことでパターニングを行える材料を使用する。この際、材料によってはプリベークを行い、材料の硬化を行う。本実施形態では、ネガフォトレジストを例示している。次に図4に示すように遮光枠形成部分を露光する。図4は、第1の実施形態の反射型マスクに塗布した遮光枠材料を露光した状態を、断面で見た部分概略図である。露光には電子ビーム描画機、レーザ描画機などの描画機やフォトマスクを用いた露光などのパターンを形成できる露光方法を使用する。露光後、材料の必要に応じてPEB(Post Exposure Bake)工程を行い、その後現像工程を行い、遮光枠形成材料9で図5に示す遮光枠10を形成する。図5は、遮光領域に遮光枠を有している第1の実施形態の反射型マスクを断面で見た部分概略図である。現像後、材料によってはポストベークを行い、遮光枠形成材料の硬化、脱水を行う。こうして、回路パターン領域7の外側の遮光領域8上にEUV光に対する反射率が充分に小さい遮光枠10を有する本発明の反射型マスク200が完成する。
第1の実施形態に用いる遮光枠形成材料は、例えばノボラック樹脂、化学増幅レジスト、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂などを用いる既存の感光性樹脂などを単層もしくは積層して用いることが出来る。
本参考形態では、図1の所望の回路パターンが形成された反射型マスク100を用いる。図6は、フォトレジストを塗布した第1の参考形態の反射型マスクを断面で見た部分概略図である。次に図6のように、パターン形成の性能を重視するため主に、遮光枠形成材料9とは異なる、フォトレジスト11を塗布する。図7は、第1の参考形態の反射型マスクに塗布したフォトレジストを露光した状態を、断面で見た部分概略図である。次に図7で例示するように、電子線やレーザ光の描画機、フォトリソグラフィを用いて遮光枠形成部分の露光を行う。その後、PEB工程、また現像工程を行い、図8の遮光枠パターン12を形成する。この際、パターニングする場所は遮光枠形成部分であり、例えばポジ形レジストを使用する事で露光領域を小さくすることが出来る。次に図9のようにウェットプロセスで遮光枠形成材料9を塗布し、遮光枠形成部分に遮光枠形成材料9の充填を行う。遮光枠形成材料9の必要に応じてベーク工程などの材料硬化を行う。フォトレジスト11を除去して、レジスト上に形成された遮光枠形成材料9も同時に除去する(リフトオフ)。これにより、図10のように遮光枠となる部分にのみ遮光枠10が残存することになる。遮光枠形成材料9に応じて研磨工程を行いレジスト上に形成された遮光枠形成材料9を除去し、フォトレジスト除去工程(リフトオフ等)を行うことで遮光枠10を形成しても良い。遮光帯形成材料9がベークなどの硬化工程を経ることで硬い材料になる場合、リフトオフなどで遮光枠パターン上の遮光枠形成材料9の除去が困難になるため、リフトオフを行う前に、研磨して余計な遮光枠形成材料9を除去するという方法を例示できる。こうして、回路パターン領域7の外側の遮光領域8上にEUV光に対する反射率が充分に小さい遮光枠10を有する本発明の反射型マスク200が完成する。
2・・・多層反射層
3・・・キャッピング層
4・・・緩衝層
5・・・吸収層
6・・・裏面導電膜
7・・・回路パターン領域
8・・・遮光領域
9・・・遮光枠形成材料
10・・・遮光枠
11・・・フォトレジスト
12・・・遮光枠パターン
100・・・遮光領域に遮光枠を有していない反射型マスク
200・・・本発明の反射型マスク
Claims (1)
- 回路パターンの形成面に感光性樹脂材料を塗布し、
感光性樹脂をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、
パターニングされた感光性樹脂を遮光枠とすることを特徴とする反射型マスクの製造方法。
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