JP2012211948A - Photomask and pattern forming method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、フォトマスク及びフォトマスクを用いたパターン形成方法
に関する。
Embodiments described herein relate generally to a photomask and a pattern forming method using the photomask.
従来から、半導体装置の微細パターン形成のため、フォトリソグラフィ法が用いられている。フォトリソグラフィ法に用いられるフォトマスクには、通常、完全な遮光膜と透過部を有するものが用いられているが、パターンの高解像化のため、遮光膜を半透過膜にしたハーフトーンマスクも用いられている。 Conventionally, a photolithography method has been used for forming a fine pattern of a semiconductor device. Photomasks used for photolithography are usually those that have a complete light-shielding film and transmission part, but a halftone mask that uses a light-shielding film as a semi-transmissive film for high pattern resolution. Are also used.
近年、フォトリソグラフィ法において、露光波長が短くなるに伴い、露光エネルギーが大きくなっている。ハーフトーンマスクのようなフォトマスクに高エネルギーな光が照射されると、半透明膜中の原子のうち例えばモリブデン原子や窒素原子が昇華し、また不純物イオンや周辺環境の不純物イオンの化学反応が起こり、フォトマスクの表面にモリブデン原子を含んだ硫酸アンモニウム系の成長性欠陥が発生するといった問題が生じていた。 In recent years, in the photolithography method, the exposure energy is increased as the exposure wavelength is shortened. When high-energy light is irradiated onto a photomask such as a halftone mask, for example, molybdenum atoms and nitrogen atoms in the translucent film sublimate, and chemical reactions of impurity ions and impurity ions in the surrounding environment occur. As a result, there has been a problem that an ammonium sulfate-based growth defect containing molybdenum atoms occurs on the surface of the photomask.
本発明が解決しようとする課題は、フォトマスクの表面に成長性欠陥が発生することを抑制するフォトマスク及びフォトマスクを用いたパターン形成方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a photomask that suppresses the occurrence of growth defects on the surface of the photomask and a pattern formation method using the photomask.
上記課題を解決するために、実施形態のフォトマスクでは、露光光を透過する透明基板を持つ。前記露光光に対して前記透明基板より透過率が低く、かつ第1の原子を含む半透明膜が、前記透明基板上に周期的に設けられる。前記半透明膜の表面を覆い、前記露光光を透過する保護膜が設けられる。前記露光光が前記半透明膜に照射されたとき、前記第1の原子が前記保護膜にトラップされる。 In order to solve the above problems, the photomask of the embodiment has a transparent substrate that transmits exposure light. A translucent film having a lower transmittance than the transparent substrate with respect to the exposure light and containing the first atoms is periodically provided on the transparent substrate. A protective film that covers the surface of the translucent film and transmits the exposure light is provided. When the exposure light is applied to the translucent film, the first atoms are trapped in the protective film.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態に係るフォトマスクについて以下説明する。 The photomask according to this embodiment will be described below.
図1乃至図3は、本実施形態に係るフォトマスクの例を示す断面図である。 1 to 3 are cross-sectional views showing examples of the photomask according to the present embodiment.
図1のように、本実施形態に係るフォトマスク1においては、露光光を透過する透明基板2が設けられる。露光光は、例えば波長248nmのKrFエキシマレーザ光又は波長193nmのArFエキシマレーザ光等が用いられる。透明基板2としては、露光光を透過するものとして、例えば石英基板が用いられる。
As shown in FIG. 1, in the
透明基板2の主面上には、露光光に対して透明基板2より透過率が低く、周期的に凹凸パターンを有する半透明膜3が設けられる。半透明膜3は、第1の原子として窒素原子を含むものであり、第2の原子としてモリブデン原子が含まれていてもよい。半透明膜3には、例えば MoSiN, MoSiON等が用いられ、これらは露光光の波長によって使い分ける。半透明膜3は、半透明膜3を透過した露光光の位相をシフトするものである。
On the main surface of the
さらに、半透明膜3の表面を覆うように、露光光を透過する保護膜4が設けられる。保護膜4として、例えばSiOH基を有するSiOx(シリコン酸化膜)又はSiON膜が用いられる。半透明膜3に第1の原子が含まれている場合には、露光光を照射した際に、窒素原子がSiOx膜に含まれるSiOH基にトラップされる。このとき、SiOH基の水素原子が、窒素原子を含む基に置換される。これにより、硫酸アンモニウム系の成長性欠陥の原因となる窒素原子の昇華を抑制することができる。その結果、保護膜4に第1の原子として窒素原子が含まれることになる。
Further, a protective film 4 that transmits exposure light is provided so as to cover the surface of the
保護膜4は、図2に示すように、透明基板2の主面上の半透明膜3のみでなく、透明基板2の側面及び裏面を覆うように設けられていてもよい。このように、透明基板2全体を覆う場合には、透明基板2を介して第1の原子が昇華することを抑制することができる。
As shown in FIG. 2, the protective film 4 may be provided so as to cover not only the
さらに、図3(a)に示すように、保護膜4は、窒素原子の昇華を抑制するためのSiOH基を有するSiOx膜を含む保護膜4aと、モリブデン原子の昇華を抑制する多孔質SiOx膜(ポーラスシリコン酸化膜)等を含む保護膜4bとの積層膜であってもよい。半透明膜3に第1の原子及び第2の原子が含まれている場合には、露光光を照射した際に、窒素原子が保護膜4aであるSiOx膜のSiOH基にトラップされ、モリブデン原子が保護膜4bである多孔質SiOx膜にトラップされる。これにより、露光光照射による半透明膜3に含まれる第1の原子及び第2の原子の昇華を抑制することができ、成長性欠陥の発生をさらに抑制することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 3A, the protective film 4 includes a
また、図3(b)に示すように、保護膜4は、透明基板2の主面上に、透明基板2の主面上の半透明膜3のみでなく、透明基板2の側面及び裏面を覆うように設けられていてもよい。このように、透明基板2全体を覆う場合には、透明基板2を介して第1の原子及び第2の原子が昇華することを抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 3B, the protective film 4 has not only the
本発明の本実施形態に係るフォトマスク1によれば、半透明膜3の表面を覆う保護膜4が設けられている。これにより、露光光の照射により半透明膜3から拡散する第1の原子をトラップすることができ、硫酸アンモニウム系の成長性欠陥の原因となる第1の原子としての窒素原子の昇華を抑制することができる。
According to the
さらに、保護膜4が透明基板2の主面だけでなく、透明基板2の側面及び裏面に設けられている場合には、第1の原子の昇華をさらに抑制することができ、第1の原子を含む成長性欠陥の発生を抑制することができる。
Furthermore, when the protective film 4 is provided not only on the main surface of the
さらに、本実施形態において、保護膜4が第1の原子の昇華を抑制する保護膜4aと第2の原子の昇華を抑制する保護膜4bの積層膜である場合には、半透明膜3に含まれる第1の原子及び第2の原子の昇華を抑制することができ、成長性欠陥の発生をさらに抑制することができる。
Furthermore, in this embodiment, when the protective film 4 is a laminated film of the
本実施形態に係るフォトマスク1の製造方法について以下説明する。
A method for manufacturing the
図4は、本実施形態に係るフォトマスク1の製造方法を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the
図4(a)に示すように、本実施形態に係るフォトマスク1においては、露光光を透過する透明基板2としての石英基板の主面上に、露光光に対して透明基板2より透過率が低い半透明膜3を成膜する。半透明膜3は、第1の原子として例えば窒素原子を含むものであり、第2の原子としてモリブデン原子を含むものであってもよい。半透明膜3には、例えばMoSiON膜が用いられる。
As shown in FIG. 4A, in the
その後、図4(b)に示すように、半透明膜3上にレジスト膜5を塗布し、電子線リソグラフィ法により、レジスト膜5を加工し、レジスト膜5をマスクパターンの形状に成型する。マスクパターンの形状は、例えばラインアンドスペースパターンである。
Thereafter, as shown in FIG. 4B, a
その後、図4(c)に示すように、加工したレジスト膜5をマスクとして半透明膜3をエッチングする。このエッチングは、例えば塩素系のエッチングガスを用いたRIE(Reactive Ion Etching)を用いて行う。
Thereafter, as shown in FIG. 4C, the
次いで、図4(d)に示すように、レジスト膜5を、例えば酸素アッシングにより除去し、周期的に凹凸パターンを有する半透明膜3が形成される。
Next, as shown in FIG. 4D, the resist
次に、図1に示すように、半透明膜3の表面を覆うように例えば熱CVD(Chemical Vapor Deposition)法により保護膜4を形成する。保護膜4の形成方法は、他にもALD法、プラズマCVD法等を用いてもよい。図2のように、保護膜4は、透明基板2の主面上の半透明膜3のみでなく、透明基板2の側面及び裏面を覆うように形成してもよい。保護膜4は、露光光として用いられる例えばArFエキシマレーザ光を透過するものである。保護膜4には、第1の原子が昇華することを抑制するものとして、例えばSiOx膜又はSiON膜が用いられる。
Next, as shown in FIG. 1, a protective film 4 is formed by, for example, a thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) method so as to cover the surface of the
さらに、保護膜4として、窒素原子の昇華を抑制するためのSiOH基を有するSiOx膜を含む保護膜4aと、モリブデン原子の昇華を抑制する多孔質SiOx膜等を含む保護膜4bとの積層膜を形成してもよい。この場合、半透明膜3に含まれる第1の原子及び第2の原子の昇華を抑制することができ、成長性欠陥の発生をさらに抑制することができる。
Further, as the protective film 4, a laminated film of a
以上により、図1に示すように、本実施形態に係るフォトマスク1の製造工程が完了する。
Thus, as shown in FIG. 1, the manufacturing process of the
本実施形態に係るフォトマスク1を用いたパターン形成方法について以下説明する。図5及び図6は、本実施形態に係るフォトマスク1を用いたパターン形成方法を説明するための断面図を示す。
A pattern forming method using the
まず、図5(a)のように、基板6上に被加工膜7として例えばSiOx膜を形成する。SiOx膜は、例えばCVD法により形成する。その後、被加工膜7上に塗布法によりレジスト膜8を塗布する。
First, as shown in FIG. 5A, for example, a SiOx film is formed on the
次に、図5(b)のように、フォトマスク1を所定の位置に配置し、レジスト膜8にフォトマスク1を介して露光光を照射する。このとき、露光光として、例えば波長248nmのKrFエキシマレーザ光又は波長193nmのArFエキシマレーザ光等が用いられる。露光光に用いられる波長が短波長であるため、半透明膜3中に含まれる第1の原子としての窒素原子や第2の原子としてのモリブデン原子が拡散されるが、保護膜4によりトラップされる。これにより、成長性欠陥の原因となる原子をフォトマスク1からの昇華を抑制することができ、成長性欠陥の発生を抑制することができる。
Next, as shown in FIG. 5B, the
本実施形態に係るフォトマスク1では、透明基板2上に、遮光膜でなく、半透明膜3を形成しているため、露光光が半透明膜3の表面だけでなく、半透明膜3中にも侵入する。そのため、透明基板2上に遮光膜を形成している場合と比べて、半透明膜3中の原子が昇華されやすい。この場合においても、半透明膜3の表面を覆う保護膜4により、半透明膜3からの拡散原子をトラップし、成長性欠陥の発生を抑制することができる。
In the
その後、図5(c)のように、被加工膜7上のレジスト膜8を現像し、フォトマスク1のマスクパターンを転写する。
Thereafter, as shown in FIG. 5C, the resist
次に、図5(d)のように、パターンが転写されたレジスト膜8をマスクとして被加工膜7を例えばRIEによりエッチングする。その後、例えば酸素アッシングによりレジスト膜8を除去する。
Next, as shown in FIG. 5D, the
以上により、本実施形態に係るフォトマスク1を用いたパターン形成が完了される。
Thus, the pattern formation using the
また、図6のように、保護膜4が、窒素原子の昇華を抑制するためのSiOH基を有するSiOx膜等の保護膜4aと、モリブデン原子の昇華を抑制する多孔質SiOx膜等を含む保護膜4bの積層膜である場合には、レジスト膜8にフォトマスク1を介して露光光を照射する際、保護膜4は、半透明膜3から昇華する第1の原子及び第2の原子をトラップすることができる。
Further, as shown in FIG. 6, the protective film 4 includes a
以上のように、本発明の本実施形態によれば、半透明膜3の表面を覆う保護膜4が設けられている。これにより、露光光により半透明膜3から拡散する第1の原子をトラップすることができ、第1の原子を含む成長性欠陥の発生を抑制することができる。
As described above, according to this embodiment of the present invention, the protective film 4 that covers the surface of the
さらに、保護膜4が透明基板2の主面だけでなく、透明基板2の側面及び裏面に設けられている場合には、第1の原子の昇華をさらに抑制することができ、第1の原子を含む成長性欠陥の発生を抑制することができる。
Furthermore, when the protective film 4 is provided not only on the main surface of the
さらに、本実施形態において、保護膜4が第1の原子の昇華を抑制する保護膜4aと第2の原子の昇華を抑制する保護膜4bの積層膜である場合には、半透明膜3に含まれる第1の原子及び第2の原子の昇華を抑制することができ、成長性欠陥の発生をさらに抑制することができる。
Furthermore, in this embodiment, when the protective film 4 is a laminated film of the
なお、本発明は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although the embodiment of the present invention has been described, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. This embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope of the present invention and the gist thereof, and are also included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1…フォトマスク
2…透明基板
3…半透明膜
4…保護膜
4a…保護膜
4b…保護膜
5、8…レジスト膜
6…基板
7…被加工膜
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記透明基板上に周期的に設けられ、前記露光光に対して前記透明基板より透過率が低く、かつ第1の原子を含む半透明膜と、
前記半透明膜の表面を覆い、前記露光光を透過する保護膜と、
を備えたフォトマスクであって、
前記露光光が前記半透明膜に照射されたとき、前記第1の原子が前記保護膜にトラップされることを特徴とするフォトマスク。 A transparent substrate that transmits exposure light;
A translucent film that is periodically provided on the transparent substrate, has a lower transmittance than the transparent substrate with respect to the exposure light, and includes a first atom;
A protective film that covers the surface of the translucent film and transmits the exposure light;
A photomask comprising:
The photomask, wherein the first atoms are trapped in the protective film when the exposure light is irradiated onto the semitransparent film.
前記透明基板上に周期的に設けられ、前記露光光に対して前記透明基板より透過率が低く、かつ第1の原子を含む半透明膜と、
前記半透明膜の表面を覆い、前記露光光を透過し、SiOH基を有する保護膜と、
を備えたフォトマスク。 A transparent substrate that transmits exposure light;
A translucent film that is periodically provided on the transparent substrate, has a lower transmittance than the transparent substrate with respect to the exposure light, and includes a first atom;
Covering the surface of the translucent film, transmitting the exposure light, and a protective film having a SiOH group;
Photomask with
基板上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に前記フォトマスクを介して前記露光光を照射し、前記半透明膜に含まれる前記第1の原子が前記保護膜にトラップされる工程と、
を備えたことを特徴とするパターン形成方法。 On the transparent substrate that transmits the exposure light, a translucent film having a transmittance lower than that of the transparent substrate with respect to the exposure light and including the first atoms is formed, covers the surface of the translucent film, and the exposure light A pattern forming method using a photomask in which a protective film that transmits light is formed,
Forming a resist film on the substrate;
Irradiating the resist film with the exposure light through the photomask, and trapping the first atoms contained in the translucent film in the protective film;
A pattern forming method comprising:
基板上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に前記フォトマスクを介して前記露光光を照射し、前記半透明膜に含まれる前記第1の原子が前記第1の保護膜にトラップされ、前記第2の原子が前記第2の保護膜にトラップされる工程と、
を備えたことを特徴とするパターン形成方法。 On the transparent substrate that transmits the exposure light, a translucent film having a lower transmittance than the transparent substrate with respect to the exposure light and including the first atom and the second atom is formed. A pattern forming method using a photomask that covers and is laminated with a first protective film and a second protective film that transmit the exposure light,
Forming a resist film on the substrate;
The resist film is irradiated with the exposure light through the photomask, the first atoms contained in the translucent film are trapped in the first protective film, and the second atoms are trapped in the second film. A process trapped in a protective film;
A pattern forming method comprising:
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KR20170112550A (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-12 | 주식회사 엘지화학 | Photomask, laminate comprising the photomask and method for manufacturing the photomask |
JP2021157114A (en) * | 2020-03-27 | 2021-10-07 | 三井化学株式会社 | Photomask and exposure method |
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