JP2010091624A - Method of maintaining critical dimension of mask - Google Patents

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新一 長谷川
Keiichi Nemoto
慧一 根本
Tsuneaki Kuwajima
常明 桑島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of suppressing loss in critical dimension of a mask pattern during cleaning by irradiating the mask with UV rays. <P>SOLUTION: In a method of maintaining the critical dimension of a mask, loss in the dimensional width (critical dimension) of a pattern is suppressed even when a mask is repeatedly cleaned, the mask which is a halftone phase shift mask having a pattern formed of a MoSi-based molybdenum silicide film essentially containing MoSi, MoSiO, MoSiON or MoSiN and a chromium-based light-shielding film on a quartz substrate, by irradiating the side surface of the pattern with UV ray excimer light at a wavelength of 126 to 222 nm to passivate the side surface while supplying ultraclean air, a mixture gas containing nitrogen and oxygen, or a gas containing oxygen to the mask. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、マスクに紫外線を照射することにより、洗浄時におけるマスクパターンの寸法幅（クリティカルディメンジョン）の損失を抑える方法に関するものである。   The present invention relates to a method of suppressing loss of a dimension width (critical dimension) of a mask pattern during cleaning by irradiating the mask with ultraviolet rays.

組込・減衰型位相シフトマスク（ＥＡＰＳＭ）いわゆるハーフトーン型位相シフトマスク（ＨＴＰＳＭ）は、石英ガラス基板上にモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）系のハーフトーン膜とクロム（Ｃｒ）系の遮光膜を塗布し、光透過部、半透光部及び遮光部からなるパターンを形成することで、半透光部において透過光の位相を１８０°ずらし解像度を向上させることができるマスクである。   Embedded / attenuating phase shift mask (EAPSM) The so-called halftone phase shift mask (HTPSM) consists of a molybdenum silicide (MoSi) -based halftone film and a chromium (Cr) -based light-shielding film coated on a quartz glass substrate. By forming a pattern including a light transmission part, a semi-transmission part, and a light-shielding part, the mask can shift the phase of transmitted light by 180 ° and improve the resolution in the semi-transmission part.

特許文献１に記載されているように、ガラス基板のエッチング時における遮光膜の断面形状の劣化を抑えるマスクブランク及びハーフトーン型位相シフトマスクの発明も公開されている。
特開２００７−２７１６６１号公報 As described in Patent Document 1, an invention of a mask blank and a halftone phase shift mask that suppresses the deterioration of the cross-sectional shape of the light-shielding film at the time of etching a glass substrate is also disclosed.
JP 2007-271661 A

しかしながら、本発明者は、研究及び実験の結果、半導体のＩＣ設計ルールが６５ｎｍノード及びそれ以下のノードのハーフトーン型位相シフトマスクを洗浄すると、有意な寸法幅（クリティカルディメンジョン）の損失が発生していることを発見した。   However, as a result of research and experiment, the present inventor has found that a critical dimension loss occurs when a halftone phase shift mask having a node whose IC design rule is 65 nm or less is cleaned. I found out.

即ち、本発明者は、マスクのパターン形成後、ペリクル貼付前に行う最終洗浄において、多量の薬液、例えば、硫酸、過酸化水素水、高濃度オゾン水、アンモニア水、アルコール類、有機系剥離液などを用いるため、モリブデンシリサイド及びクロムのパターン側表面が少しずつエッチングされることを発見した。   That is, the present inventor made a large amount of chemicals such as sulfuric acid, hydrogen peroxide water, high-concentration ozone water, ammonia water, alcohols, organic stripping solution in the final cleaning performed after mask pattern formation and before pellicle sticking. It has been discovered that the surface of the molybdenum silicide and chromium pattern side is etched little by little.

そこで、本発明は、マスクに紫外線を照射することにより、洗浄時におけるマスクパターンの寸法幅（クリティカルディメンジョン）の損失を抑える方法を提供することを目的とするものである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of suppressing loss of a dimension width (critical dimension) of a mask pattern during cleaning by irradiating the mask with ultraviolet rays.

本発明は、上記の課題を解決するために、石英基板上に主としてＭｏＳｉ又はＭｏＳｉＯ又はＭｏＳｉＯＮ又はＭｏＳｉＮを含むＭｏＳｉ系のモリブデンシリサイド膜とクロム系の遮光膜でパターンを形成したハーフトーン型位相シフトマスクに対し、超クリーンな空気又は窒素と酸素を含む混合気体又は酸素を含む気体を供給しながら、波長が１２６〜２２２ｎｍの紫外線エキシマ光を照射して側表面を不動態化させることで、マスクを繰り返し洗浄してもパターンの寸法幅（クリティカルディメンジョン）の損失を抑えることを特徴とするマスクのクリティカルディメンジョン保持方法の構成とした。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a halftone phase shift mask in which a pattern is formed on a quartz substrate by using a MoSi-based molybdenum silicide film mainly containing MoSi, MoSiO, MoSiON, or MoSiN and a chromium-based light-shielding film. On the other hand, while supplying ultra-clean air, a mixed gas containing nitrogen and oxygen, or a gas containing oxygen, the side surface is passivated by irradiating ultraviolet excimer light having a wavelength of 126 to 222 nm. The mask has a critical dimension holding method characterized by suppressing a loss of the dimension width (critical dimension) of the pattern even after repeated cleaning.

本発明は、超クリーンな空気等を供給しながら紫外線エキシマ光を照射することによりハーフトーン型位相シフトマスクのモリブデンシリサイド膜の側表面を不動態化するので、マスクの洗浄に伴うパターンのクリティカルディメンジョンの損失を抑えることができる。   In the present invention, the side surface of the molybdenum silicide film of the halftone phase shift mask is passivated by irradiating ultraviolet excimer light while supplying ultra-clean air or the like, so that the critical dimension of the pattern accompanying the cleaning of the mask is increased. Loss can be suppressed.

本発明は、洗浄時におけるマスクパターンのクリティカルディメンジョンの損失を抑えるという目的を、石英基板上に主としてＭｏＳｉ又はＭｏＳｉＯ又はＭｏＳｉＯＮ又はＭｏＳｉＮを含むＭｏＳｉ系のモリブデンシリサイド膜とクロム系の遮光膜でパターンを形成したハーフトーン型位相シフトマスクに対し、超クリーンな空気又は窒素と酸素を含む混合気体又は酸素を含む気体を供給しながら、波長が１２６〜２２２ｎｍの紫外線エキシマ光を照射して側表面を不動態化させることで実現した。   The purpose of the present invention is to form a pattern with a MoSi-based molybdenum silicide film mainly containing MoSi, MoSiO, MoSiON, or MoSiN on a quartz substrate and a chromium-based light-shielding film for the purpose of suppressing loss of the critical dimension of the mask pattern during cleaning. The surface is passivated by irradiating ultraviolet excimer light having a wavelength of 126 to 222 nm while supplying ultra-clean air, a mixed gas containing nitrogen and oxygen, or a gas containing oxygen to the halftone phase shift mask. It was realized by making it.

以下に、添付図面に基づいて、本発明であるマスクのクリティカルディメンジョン保持方法について詳細に説明する。   Hereinafter, a mask critical dimension holding method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

マスクのクリティカルディメンジョン保持方法は、石英基板上に主としてＭｏＳｉ又はＭｏＳｉＯ又はＭｏＳｉＯＮ又はＭｏＳｉＮを含むＭｏＳｉ系のモリブデンシリサイド膜とクロム系の遮光膜でパターンを形成したハーフトーン型位相シフトマスクに対し、超クリーンな空気又は窒素と酸素を含む混合気体又は酸素を含む気体を供給しながら、波長が１２６〜２２２ｎｍの紫外線エキシマ光を照射して側表面を不動態化させることで、マスクを繰り返し洗浄してもパターンの寸法幅（クリティカルディメンジョン）の損失を抑えることを特徴とする。   The critical dimension retention method of the mask is ultra-clean for halftone phase shift masks that are patterned on a quartz substrate with a MoSi-based molybdenum silicide film mainly containing MoSi, MoSiO, MoSiON, or MoSiN and a chromium-based light-shielding film. Even if the mask is repeatedly cleaned, the side surface is passivated by irradiating ultraviolet excimer light having a wavelength of 126 to 222 nm while supplying pure air, a mixed gas containing nitrogen and oxygen, or a gas containing oxygen. It is characterized by suppressing the loss of the dimension width (critical dimension) of the pattern.

また、紫外線照射に伴い発生する１００ｐｐｍ以上のオゾンガスをオゾンガス減衰フィルタで０ｐｐｍにして排出すると共に、排出圧力を利用して超クリーンな空気又は窒素と酸素を含む混合気体を供給することを特徴とする。   Further, 100 ppm or more of ozone gas generated by ultraviolet irradiation is discharged to 0 ppm with an ozone gas attenuation filter, and ultra-clean air or a mixed gas containing nitrogen and oxygen is supplied using the discharge pressure. .

さらに、紫外線の強度、又は紫外線の照射時間、又は強度と照射時間の両方を制御することにより、ハーフトーン型位相シフトマスクのモリブデンシリサイド膜の側表面を適切に不動態化することを特徴とし、紫外線の照射温度は、２０℃から４００℃が好ましい。   Furthermore, by controlling the intensity of the ultraviolet light, or the irradiation time of the ultraviolet light, or both the intensity and the irradiation time, the side surface of the molybdenum silicide film of the halftone phase shift mask is appropriately passivated, The irradiation temperature of ultraviolet rays is preferably 20 ° C to 400 ° C.

図１は、本発明であるマスクのクリティカルディメンジョン保持方法を実現するための表面保護膜作成装置の概略図である。表面保護膜作成装置１は、チャンバー３、紫外線照射装置４、及び給気部５等からなり、超クリーン空間６内に設置される。   FIG. 1 is a schematic view of a surface protection film forming apparatus for realizing the critical dimension holding method for a mask according to the present invention. The surface protective film creation apparatus 1 includes a chamber 3, an ultraviolet irradiation apparatus 4, an air supply unit 5, and the like, and is installed in an ultra-clean space 6.

チャンバー３は、クリーン度がＣｌａｓｓ−１の超クリーン密閉空間であり、内部に設けたステージ３ａ上に処理対象のマスク２を載置する。給気部５から空気５ｃを供給し、排気部３ｂからオゾンガス等を排出する。   The chamber 3 is an ultra-clean sealed space with a clean degree of Class-1, and the mask 2 to be processed is placed on the stage 3a provided inside. Air 5c is supplied from the air supply unit 5, and ozone gas or the like is discharged from the exhaust unit 3b.

紫外線照射装置４は、紫外線４ｂをマスク２に対して照射するランプモジュール４ａを備えており、カバー４ｃで覆って内部の冷却した空気が外側に漏れないように密閉したものである。尚、紫外線４ｂは、波長が１２６〜２２２ｎｍのエキシマ光を使用する。   The ultraviolet irradiation device 4 includes a lamp module 4a that irradiates the mask 2 with ultraviolet rays 4b. The lamp module 4a is covered with a cover 4c and hermetically sealed so that the cooled air inside does not leak outside. The ultraviolet ray 4b uses excimer light having a wavelength of 126 to 222 nm.

給気部５は、取入口５ａから超クリーン空間６内の空気５ｃを取り込んで、３箇所のノズル５ｂから空気５ｃを噴射することにより、チャンバー３内に超クリーンな空気５ｃを供給する。   The air supply unit 5 supplies the ultra-clean air 5c into the chamber 3 by taking in the air 5c in the ultra-clean space 6 from the intake port 5a and injecting the air 5c from the three nozzles 5b.

ノズル５ｂは、マスク２の周囲三方に設けられ、マスク２の周辺を超クリーンな雰囲気にすることができる。尚、空気５ｃには、窒素と酸素を含む混合気体（例えば、窒素と酸素の混合比が８０：２０）や酸素を含む気体等も含むものとする。   The nozzles 5b are provided in three directions around the mask 2, and the periphery of the mask 2 can be made into an ultra-clean atmosphere. Note that the air 5c includes a mixed gas containing nitrogen and oxygen (for example, a mixing ratio of nitrogen and oxygen is 80:20), a gas containing oxygen, and the like.

超クリーン空間６は、クリーンルーム等を利用する。４層のフィルタ６ｂを設けたファンユニット６ａを備えており、内部のクリーン度をＣｌａｓｓ−１の超クリーンな状態に維持することができる。   The ultra clean space 6 uses a clean room or the like. A fan unit 6a provided with a four-layer filter 6b is provided, and the internal cleanliness can be maintained in an ultra-clean state of Class-1.

紫外線４ｂの照射は、マスク２の周囲に超クリーンな空気５ｃが供給された状態で、適切な強度で、温度を２０℃から４００℃の範囲で制御しながら、５〜３０分間行い、マスク２の側表面に不動態による保護膜９ａを形成する。   Irradiation of ultraviolet rays 4b is performed for 5 to 30 minutes while controlling the temperature within a range of 20 ° C. to 400 ° C. with an appropriate intensity in a state where ultra-clean air 5c is supplied around the mask 2. A passivation film 9a is formed on the side surface of the substrate by passivation.

マスク２の周囲が窒素だけであると、マスク２の側表面に保護膜９ａを形成することができないので、酸素も存在している必要がある。尚、酸素が存在していると、紫外線４ｂの照射により、オゾンガスも発生する。   If the periphery of the mask 2 is only nitrogen, the protective film 9a cannot be formed on the side surface of the mask 2, so oxygen must also be present. If oxygen is present, ozone gas is also generated by irradiation with ultraviolet rays 4b.

そこで、チャンバー３からオゾンガスを排出するが、その排気圧力を利用して超クリーン空間６の超クリーンな空気５ｃを導入することも可能である。尚、オゾンガスは、オゾンガス減衰フィルタ６ｃを介すことにより、１００ｐｐｍ以上あるオゾンガスの濃度を０ｐｐｍに減衰させて排出する。   Therefore, ozone gas is discharged from the chamber 3, but it is also possible to introduce the ultra-clean air 5c in the ultra-clean space 6 using the exhaust pressure. The ozone gas is discharged through the ozone gas attenuation filter 6c after the ozone gas concentration of 100 ppm or more is attenuated to 0 ppm.

その他に、マスク２の側表面に酸化保護膜９ａを形成する手段としては、プラズマアッシャーを用いて、酸素プラズマ等を発生させて、マスク２の側表面をパッシベーション（不動態化）する方法などもある。   In addition, as a means for forming the oxidation protection film 9a on the side surface of the mask 2, there is a method in which oxygen plasma or the like is generated using a plasma asher to passivate (passivate) the side surface of the mask 2. is there.

即ち、本発明の実施例では、ハーフトーン型位相シフトマスクのモリブデンシリサイド膜の不動態化の手段として、紫外光を用いた例を示しているが、ハーフトーン型位相層の不動態化（酸化、酸素化）は、酸素又は酸素を含む流体をプラズマ化して処理することで達成されることは自明であり、本発明の技術的範囲に含まれると解すべきである。   That is, in the embodiment of the present invention, an example in which ultraviolet light is used as a means for passivating the molybdenum silicide film of the halftone phase shift mask is shown, but the halftone phase layer is passivated (oxidized). (Oxygenation) is obvious that it can be achieved by plasma-treating oxygen or a fluid containing oxygen, and should be understood as being within the technical scope of the present invention.

図２は、本発明であるマスクのクリティカルディメンジョン保持方法により保護膜を形成したマスクの断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view of a mask in which a protective film is formed by the critical dimension holding method for a mask according to the present invention.

マスク２は、露光時にパターンをウエハに転写するために使用するハーフトーン型位相シフトマスクであり、石英ガラスの基板７上にモリブデンシリサイド層９でパターンを形成し、その上にクロム層８でパターンを形成したものである。   The mask 2 is a halftone type phase shift mask used for transferring a pattern to a wafer at the time of exposure. A pattern is formed by a molybdenum silicide layer 9 on a quartz glass substrate 7 and a pattern is formed by a chromium layer 8 thereon. Is formed.

基板７においてモリブデンシリサイド層９及びクロム層８が無い部分は光透過部２ａであり、露光時に光が１００％通過する。モリブデンシリサイド層９及びクロム層８が有る部分は遮光部２ｃであり、光が１００％遮断される。   A portion of the substrate 7 where the molybdenum silicide layer 9 and the chromium layer 8 are not present is the light transmitting portion 2a, and 100% of light passes through during exposure. A portion where the molybdenum silicide layer 9 and the chromium layer 8 are provided is a light shielding portion 2c, and light is blocked by 100%.

モリブデンシリサイド層９のみの部分は半透光部２ｂであり、光の透過率を４〜６％にし、位相を１８０°反転させることにより、位相の変わっていない光と位相の変わった光との干渉を利用して解像度を向上させたものである。   Only the molybdenum silicide layer 9 is a semi-translucent portion 2b, and the light transmittance is set to 4 to 6% and the phase is inverted by 180 °, so that the light having the phase not changed and the light having the phase changed. The resolution is improved by using interference.

尚、クロム層８は、モリブデンシリサイド層９の上にＣｒ（クロム）やＣｒ２Ｏ３（酸化クロム）などクロム系の薄膜を塗布し、遮光部２ｃにする部分が残るように、パターン形成したものである。   The chromium layer 8 is formed by applying a chromium-based thin film such as Cr (chromium) or Cr2O3 (chromium oxide) on the molybdenum silicide layer 9 so as to leave a portion to be a light shielding portion 2c. .

モリブデンシリサイド層９は、主としてＭｏＳｉ（モリブデンシリサイド）又はＭｏＳｉＯ（モリブデンシリサイド酸化物）又はＭｏＳｉＯＮ（モリブデンシリサイド酸化窒化物）又はＭｏＳｉＮ（モリブデンシリサイド窒化物）などを含むモリブデンシリサイド系の薄膜を塗布し、半透光部２ｂにする部分が残るように、パターン形成したものである。   The molybdenum silicide layer 9 is formed by applying a molybdenum silicide-based thin film mainly containing MoSi (molybdenum silicide), MoSiO (molybdenum silicide oxide), MoSiON (molybdenum silicide oxynitride), MoSiN (molybdenum silicide nitride), or the like. The pattern is formed so that the portion to be the light transmitting portion 2b remains.

マスク２は、露光前にオゾン水やその他の薬液（硫酸、過酸化水素水、高濃度オゾン水、アンモニア水、アルコール類、有機系剥離液など）で洗浄されるが、洗浄時にモリブデンシリサイド層９及びクロム層８の側表面がエッチングされる。   The mask 2 is cleaned with ozone water or other chemicals (sulfuric acid, hydrogen peroxide water, high-concentration ozone water, ammonia water, alcohols, organic stripping solution, etc.) before exposure. And the side surface of the chromium layer 8 is etched.

即ち、マスク２の洗浄を繰り返すと、徐々にパターンの線幅２ｄは狭窄し、パターン間のスペース２ｅは増大する。パターンの線幅２ｄ及びスペース２ｅの寸法幅（クリティカルディメンジョン）の変動は出来るだけ抑える必要がある。   That is, when the cleaning of the mask 2 is repeated, the line width 2d of the pattern gradually narrows and the space 2e between the patterns increases. It is necessary to suppress fluctuations in the dimension width (critical dimension) of the pattern line width 2d and space 2e as much as possible.

そこで、モリブデンシリサイド層９及びクロム層８の側表面をパッシベーションし保護膜９ａを形成することで、洗浄時に薬液等でエッチングされにくくなり、ＣＤ（クリティカルディメンジョン）ロスを抑えることができ、マスク２を繰り返し使用することが可能となる。   Accordingly, the side surfaces of the molybdenum silicide layer 9 and the chromium layer 8 are passivated to form the protective film 9a, thereby making it difficult to etch with chemicals or the like at the time of cleaning, suppressing CD (critical dimension) loss, and mask 2 It can be used repeatedly.

図３は、本発明であるマスクのクリティカルディメンジョン保持方法を実験するための評価用マスクを示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing an evaluation mask for experimenting with a method for maintaining a critical dimension of a mask according to the present invention.

評価用マスク１０は、本実施例のＴＥＧであり、テストパターンの寸法幅が２００ｎｍから６８０ｎｍまでの長さの異なる１３本のモリブデンシリサイド層９のライン１０ａを形成したものである。   The evaluation mask 10 is the TEG of this embodiment, and is formed with 13 molybdenum silicide layer 9 lines 10a having different test pattern dimensional widths from 200 nm to 680 nm.

図４は、本発明であるマスクのクリティカルディメンジョン保持方法を適用した場合のクリティカルディメンジョンの変動を示すグラフである。   FIG. 4 is a graph showing changes in critical dimensions when the mask critical dimension holding method according to the present invention is applied.

露光時の光源がＡｒＦ（フッ化アルゴン）用の組込・減衰型位相シフトマスクについての評価用マスク１０を使用してヘイズフリー（曇り無し）洗浄を３回行い、ＣＤ（クリティカルディメンジョン）シフトについて計測した。   About the CD (critical dimension) shift, the haze-free (no fogging) cleaning is performed three times using the evaluation mask 10 for the built-in / attenuation type phase shift mask for ArF (argon fluoride) as the light source during exposure. Measured.

図４の上段のグラフは、ＡｉｒＵＶを施さないマスクを使用した場合の結果を示したものであり、図４の下段のグラフは、ＡｉｒＵＶを施したマスクを使用した場合の結果を示したものである。   The upper graph in FIG. 4 shows the results when using a mask without AirUV, and the lower graph in FIG. 4 shows the results when using a mask with AirUV. is there.

尚、ＡｉｒＵＶは、超クリーンな空気又は窒素と酸素を含む混合気体又は酸素を含む気体を供給しながら波長が１２６〜２２２ｎｍの紫外線エキシマ光を照射する技術のことであり、本実施例では空気雰囲気下で１７２ｎｍＵＶを使用した。   AirUV is a technology for irradiating ultraviolet excimer light having a wavelength of 126 to 222 nm while supplying ultra-clean air, a mixed gas containing nitrogen and oxygen, or a gas containing oxygen. In this embodiment, the air atmosphere is used. Below 172 nm UV was used.

図５は、本発明であるマスクのクリティカルディメンジョン保持方法を適用した場合のクリティカルディメンジョンの変動を示す表であり、本実施例では流量１００ｃｃ／ｍｉｎの空気で行った。   FIG. 5 is a table showing the variation of critical dimensions when the mask critical dimension holding method of the present invention is applied. In this embodiment, the measurement was performed with air at a flow rate of 100 cc / min.

尚、本実施例においては、強度を４０ｍＷ／ｃｍ２ 、照射時間を３０分、照射温度を１２０℃として、波長が１７２ｎｍの紫外線エキシマ光を照射した場合と、照射しない場合とを比較する。 In this embodiment, the intensity is set to 40 mW / cm 2 , the irradiation time is set to 30 minutes, the irradiation temperature is set to 120 ° C., and irradiation with ultraviolet excimer light having a wavelength of 172 nm is compared with the case without irradiation.

洗浄については、まず紫外線を照射しながらオゾン水で洗浄し、次に水酸化アンモニウムと過酸化水素水で洗浄するＳＣ−１洗浄を行い、次に加温した超純水で洗浄し、最後に常温の超純水で洗浄する。   As for cleaning, first cleaning is performed with ozone water while irradiating ultraviolet rays, then SC-1 cleaning is performed with ammonium hydroxide and hydrogen peroxide water, and then cleaning is performed with warm ultrapure water. Wash with room-temperature ultrapure water.

尚、硫酸と過酸化水素で洗浄するＳＰＭ洗浄については、硫黄分が含まれるので、ヘイズ（もや）が発生してマスク２が曇る場合があるため、サルファフリーの洗浄を行うことが好ましい。   In addition, about SPM washing | cleaning wash | cleaned with a sulfuric acid and hydrogen peroxide, since a sulfur content is contained, since haze (haze) may generate | occur | produce and the mask 2 may become cloudy, it is preferable to perform sulfur free washing | cleaning.

実験結果は、各ラインのＣＤロスの平均を取って比較する。尚、１回の洗浄におけるＣＤロスは小さいため、３回洗浄してＣＤロスを計測した上で、１回当たりのＣＤロスを算出した。   The experimental results are compared by taking the average of CD loss for each line. In addition, since CD loss in one washing | cleaning is small, after wash | cleaning 3 times and measuring CD loss, CD loss per time was computed.

マスク２の側表面に不動態処理を施していない状態では、モリブデンシリサイド層９は、３回の洗浄で平均約５．８ｎｍ狭窄しており、１回当たりの洗浄にすると平均約１．９ｎｍ狭窄することとなる。   When the side surface of the mask 2 is not subjected to the passivation treatment, the molybdenum silicide layer 9 is narrowed by about 5.8 nm on average by three cleanings, and is averaged by about 1.9 nm when cleaning is performed once. Will be.

それに対し、波長が１７２ｎｍのＡｉｒＵＶを施した場合は、３回の洗浄におけるＣＤロスの平均は約０．１ｎｍで、１回当たりでは平均約０．０３ｎｍであり、ＡｉｒＵＶを施さない場合に比べて１０分の１以下に改善される。   On the other hand, when AirUV having a wavelength of 172 nm is applied, the average CD loss in the three washings is about 0.1 nm, and the average is about 0.03 nm per time, compared to the case where AirUV is not applied. It is improved to 1/10 or less.

即ち、マスク２のパターン側面も不動態化し保護膜９ａを形成することにより、洗浄によるクリティカルディメンジョンの変動を抑え、パターンの劣化を防ぐことができるので、マスク２の寿命が延び、繰り返し使用することが可能となる。   That is, since the pattern side surface of the mask 2 is also passivated to form the protective film 9a, the critical dimension fluctuation due to the cleaning can be suppressed and the deterioration of the pattern can be prevented. Is possible.

図６は、本発明であるマスクのクリティカルディメンジョン保持方法を適用した場合のクリティカルディメンジョンの変動を示す表であり、本実施例では流量１５０ｃｃ／ｍｉｎの酸素ガスでチャンバー３内を満たして行った。   FIG. 6 is a table showing changes in critical dimensions when the method for maintaining a critical dimension of a mask according to the present invention is applied. In this embodiment, the chamber 3 was filled with oxygen gas at a flow rate of 150 cc / min.

尚、本実施例においては、強度を４０ｍＷ／ｃｍ２ 、照射時間を２０分、照射温度を１２５℃として、波長が１７２ｎｍの紫外線エキシマ光を照射した場合と、照射しない場合とを比較する。 In this embodiment, the intensity is 40 mW / cm 2 , the irradiation time is 20 minutes, the irradiation temperature is 125 ° C., and the case of irradiation with ultraviolet excimer light having a wavelength of 172 nm is compared with the case of no irradiation.

マスク２の側表面に不動態処理を施していない状態では、モリブデンシリサイド層９は、３回の洗浄で平均約５．０ｎｍ狭窄しており、１回当たりの洗浄にすると平均約１．６ｎｍ狭窄することとなる。   In a state where the side surface of the mask 2 is not subjected to the passivation treatment, the molybdenum silicide layer 9 is narrowed by about 5.0 nm on average by three cleanings, and is averaged by about 1.6 nm when cleaning is performed once. Will be.

それに対し、波長が１７２ｎｍの紫外線を照射した場合は、３回の洗浄におけるＣＤロスの平均は約０．５ｎｍで、１回当たりでは平均約０．１６ｎｍであり、紫外線を照射しない場合に比べて１０分の１以下に改善される。   On the other hand, when the ultraviolet ray having a wavelength of 172 nm is irradiated, the average CD loss in the three washings is about 0.5 nm, and the average is about 0.16 nm per one time. It is improved to 1/10 or less.

図７は、本発明であるマスクのクリティカルディメンジョン保持方法を実現するための表面保護膜作成装置の概略図であり、本実施例ではアッシング装置１１を用いる。   FIG. 7 is a schematic diagram of a surface protective film forming apparatus for realizing the mask critical dimension holding method according to the present invention. In this embodiment, an ashing apparatus 11 is used.

アッシング装置１１は、マスク２に対しプラズマ処理を施すための装置であり、水蒸気雰囲気、又は、酸素及び水蒸気雰囲気下でヘリコン波プラズマを発生させ、モリブデンシリサイド層９及びクロム層８の側表面を不動態化させて保護膜９ａを形成する。   The ashing device 11 is a device for performing a plasma treatment on the mask 2 and generates helicon wave plasma in a water vapor atmosphere or an oxygen and water vapor atmosphere so that the side surfaces of the molybdenum silicide layer 9 and the chromium layer 8 are not formed. The protective film 9a is formed by mobilization.

まず、チャンバ１１ａ内に設けたステージ１１ｄにマスク２を載置し、チャンバ１１ａ内を真空ポンプ等を用いて真空化する。次に、ガス導入口１１ｂからガスノズル１１ｃを介してガス（水蒸気や酸素等）をチャンバ１１ａ内に注入する。   First, the mask 2 is placed on the stage 11d provided in the chamber 11a, and the inside of the chamber 11a is evacuated using a vacuum pump or the like. Next, gas (water vapor, oxygen, etc.) is injected into the chamber 11a from the gas inlet 11b through the gas nozzle 11c.

チャンバ１１ａ上部に突出した石英ベルジャ１１ｇの周りに配置したコイル１１ｉで磁場を作り、ＲＦ導入口１１ｊから高周波電源を供給して、マッチングボックス１１ｆでインピーダンスを整合した上で、アンテナ１１ｈに印加することでプラズマを発生させる。   A magnetic field is generated by a coil 11i arranged around a quartz bell jar 11g protruding above the chamber 11a, a high frequency power is supplied from an RF introduction port 11j, impedance is matched by a matching box 11f, and then applied to an antenna 11h. To generate plasma.

尚、ステージ１１ｄに設けたヒータ１１ｅでチャンバ１１ａ内の温度を上げることでアッシング率を向上させることができるが、逆に、温度が上がり過ぎてポッピング現象が起きないように冷却水導入口１１ｋから冷却水を供給して調整する。   Although the ashing rate can be improved by raising the temperature in the chamber 11a with the heater 11e provided on the stage 11d, conversely, from the cooling water inlet 11k so that the popping phenomenon does not occur because the temperature rises too much. Adjust by supplying cooling water.

図８は、本発明であるマスクのクリティカルディメンジョン保持方法を適用した場合のクリティカルディメンジョンの変動を示す表である。   FIG. 8 is a table showing changes in critical dimensions when the method for maintaining a critical dimension of a mask according to the present invention is applied.

真空減圧下で酸素ガス（１８０ｃｃ／ｍｉｎ）と水（６０ｍｇ／ｍｉｎ）を流入させ、ヘリコン波プラズマを発生させた。入力するＲＦ（高周波）パワーは１０００Ｗ、プラズマ処理時間は２０分、チャンバ１１ａ内の圧力は１０ｍＴｏｒｒで、モリブデンシリサイド層９の側表面の不動態化を行った。尚、マスク２を載せるステージ１１ｄの温度は６０℃に保持した。   Oxygen gas (180 cc / min) and water (60 mg / min) were introduced under vacuum and reduced pressure to generate helicon wave plasma. The input RF (high frequency) power was 1000 W, the plasma treatment time was 20 minutes, the pressure in the chamber 11a was 10 mTorr, and the side surface of the molybdenum silicide layer 9 was passivated. The temperature of the stage 11d on which the mask 2 is placed was kept at 60 ° C.

マスク２の側表面に不動態処理を施していない状態では、モリブデンシリサイド層９は、３回の洗浄で平均約５．５ｎｍ狭窄しており、１回当たりの洗浄にすると平均約１．８３ｎｍ狭窄することとなる。   In a state in which the side surface of the mask 2 is not subjected to the passivation treatment, the molybdenum silicide layer 9 is confined by about 5.5 nm on average by three cleanings, and is averaged by about 1.83 nm when cleaning is performed once. Will be.

それに対し、プラズマ処理を施した場合は、３回の洗浄におけるＣＤロスの平均は約０．７ｎｍで、１回当たりでは平均約０．２３ｎｍであり、プラズマ処理を施さない場合に比べて約１０分の１に改善される。   On the other hand, when the plasma treatment is performed, the average CD loss in the three cleanings is about 0.7 nm, and the average is about 0.23 nm per time, which is about 10 as compared with the case where the plasma treatment is not performed. It is improved by a factor.

本発明であるマスクのクリティカルディメンジョン保持方法を実現するための表面保護膜作成装置の概略図である。It is the schematic of the surface protective film preparation apparatus for implement | achieving the critical dimension holding method of the mask which is this invention. 本発明であるマスクのクリティカルディメンジョン保持方法により保護膜を形成したマスクの断面図である。It is sectional drawing of the mask which formed the protective film with the critical dimension holding | maintenance method of the mask which is this invention. 本発明であるマスクのクリティカルディメンジョン保持方法を実験するための評価用マスクを示す図である。It is a figure which shows the mask for evaluation for experimenting the critical dimension holding | maintenance method of the mask which is this invention. 本発明であるマスクのクリティカルディメンジョン保持方法を適用した場合のクリティカルディメンジョンの変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation | variation of the critical dimension at the time of applying the critical dimension holding method of the mask which is this invention. 本発明であるマスクのクリティカルディメンジョン保持方法を適用した場合のクリティカルディメンジョンの変動を示す表である。It is a table | surface which shows the fluctuation | variation of the critical dimension at the time of applying the critical dimension holding method of the mask which is this invention. 本発明であるマスクのクリティカルディメンジョン保持方法を適用した場合のクリティカルディメンジョンの変動を示す表である。It is a table | surface which shows the fluctuation | variation of the critical dimension at the time of applying the critical dimension holding method of the mask which is this invention. 本発明であるマスクのクリティカルディメンジョン保持方法を実現するための表面保護膜作成装置の概略図である。It is the schematic of the surface protective film preparation apparatus for implement | achieving the critical dimension holding method of the mask which is this invention. 本発明であるマスクのクリティカルディメンジョン保持方法を適用した場合のクリティカルディメンジョンの変動を示す表である。It is a table | surface which shows the fluctuation | variation of the critical dimension at the time of applying the critical dimension holding method of the mask which is this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 表面保護膜作成装置
２ マスク
２ａ 光透過部
２ｂ 半透光部
２ｃ 遮光部
２ｄ 線幅
２ｅ スペース
３ チャンバー
３ａ ステージ
３ｂ 排気部
４ 紫外線照射装置
４ａ ランプモジュール
４ｂ 紫外線
４ｃ カバー
５ 給気部
５ａ 取入口
５ｂ ノズル
５ｃ 空気
６ 超クリーン空間
６ａ ファンユニット
６ｂ フィルタ
６ｃ オゾンガス減衰フィルタ
７ 基板
８ クロム層
９ モリブデンシリサイド層
９ａ 保護膜
１０ 評価用マスク
１０ａ ライン
１１ アッシング装置
１１ａ チャンバ
１１ｂ ガス導入口
１１ｃ ガスノズル
１１ｄ ステージ
１１ｅ ヒータ
１１ｆ マッチングボックス
１１ｇ ベルジャ
１１ｈ アンテナ
１１ｉ コイル
１１ｊ ＲＦ導入口
１１ｋ 冷却水導入口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Surface protective film production apparatus 2 Mask 2a Light transmission part 2b Semi-transmission part 2c Light-shielding part 2d Line width 2e Space 3 Chamber 3a Stage 3b Exhaust part 4 Ultraviolet irradiation apparatus 4a Lamp module 4b Ultraviolet light 4c Cover 5 Supply part 5a Inlet 5b Nozzle 5c Air 6 Ultra-clean space 6a Fan unit 6b Filter 6c Ozone gas attenuation filter 7 Substrate 8 Chrome layer 9 Molybdenum silicide layer 9a Protective film 10 Mask for evaluation 10a Line 11 Ashing device 11a Chamber 11b Gas inlet 11c Gas nozzle 11d Stage 11e Heater 11f Matching box 11g Berjah 11h Antenna 11i Coil 11j RF inlet 11k Cooling water inlet

Claims (4)

石英基板上に主としてＭｏＳｉ又はＭｏＳｉＯ又はＭｏＳｉＯＮ又はＭｏＳｉＮを含むＭｏＳｉ系のモリブデンシリサイド膜とクロム系の遮光膜でパターンを形成したハーフトーン型位相シフトマスクに対し、超クリーンな空気又は窒素と酸素を含む混合気体又は酸素を含む気体を供給しながら、波長が１２６〜２２２ｎｍの紫外線エキシマ光を照射して側表面を不動態化させることで、マスクを繰り返し洗浄してもパターンの寸法幅（クリティカルディメンジョン）の損失を抑えることを特徴とするマスクのクリティカルディメンジョン保持方法。   Containing ultra-clean air or nitrogen and oxygen for a halftone phase shift mask that is patterned with a MoSi-based molybdenum silicide film containing MoSi, MoSiO, MoSiON, or MoSiN and a chromium-based light-shielding film on a quartz substrate. While supplying a mixed gas or oxygen-containing gas, the side surface is passivated by irradiating ultraviolet excimer light having a wavelength of 126 to 222 nm, so that the pattern dimension width (critical dimension) even if the mask is repeatedly washed A critical dimension retention method for a mask characterized by suppressing loss of the mask. 紫外線の強度及び紫外線の照射時間及び紫外線の照射温度を制御することにより、ハーフトーン型位相シフトマスクのモリブデンシリサイド膜の側表面を適切に不動態化することを特徴とする請求項１に記載のマスクのクリティカルディメンジョン保持方法。   The side surface of the molybdenum silicide film of the halftone phase shift mask is appropriately passivated by controlling the intensity of ultraviolet rays, the irradiation time of ultraviolet rays, and the irradiation temperature of ultraviolet rays. How to maintain the critical dimension of the mask. 紫外線照射に伴い発生する１００ｐｐｍ以上のオゾンガスをオゾンガス減衰フィルタで０ｐｐｍにして排出すると共に、排出圧力を利用して４層フィルターにより超クリーンにした空気又は窒素と酸素を含む混合気体又は酸素を含む気体を供給することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマスクのクリティカルディメンジョン保持方法。   100 ppm or more of ozone gas generated by UV irradiation is discharged to 0 ppm with an ozone gas attenuating filter, and is made ultra-clean with a four-layer filter using a discharge pressure, or a mixed gas containing nitrogen and oxygen, or a gas containing oxygen The method for maintaining a critical dimension of a mask according to claim 1 or 2, wherein: 石英基板上に主としてＭｏＳｉ又はＭｏＳｉＯ又はＭｏＳｉＯＮ又はＭｏＳｉＮを含むＭｏＳｉ系のモリブデンシリサイド膜とクロム系の遮光膜でパターンを形成したハーフトーン型位相シフトマスクに対し、真空減圧下で酸素と水を流入させ高周波を入力することで発生させたプラズマにより側表面を不動態化させることで、マスクを繰り返し洗浄してもパターンの寸法幅（クリティカルディメンジョン）の損失を抑えることを特徴とするマスクのクリティカルディメンジョン保持方法。   Oxygen and water are allowed to flow under a vacuum under reduced pressure to a halftone phase shift mask in which a pattern is formed with a MoSi-based molybdenum silicide film mainly containing MoSi, MoSiO, MoSiON, or MoSiN and a chromium-based light-shielding film on a quartz substrate. Maintaining critical dimension of mask, which suppresses the loss of pattern dimension (critical dimension) even if the mask is repeatedly cleaned by passivating the side surface with plasma generated by high frequency input Method.
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