JP2011075624A - フォトマスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バイナリフォトマスクにおける微細ホールパターンの解像性の向上を実現して、低コスト及び高スループット化であるフォトマスク及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基板と、基板上に形成されたウェハの露光光に対して遮光性を有する遮光膜と、を備え、遮光膜に囲まれた透過性を有する主パターンが形成され、遮光膜の周辺に主パターンに対して同位相、且つウェハ上に転写しない複数の補助パターンを、主パターンより主パターン寸法分以上の距離に配置されることを特徴とするフォトマスク。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトマスク及びその製造方法に関し、特に、微細ホールパターンのウェハ上への転写性が向上したフォトマスク及びその製造方法に関する。

近年の半導体素子作製において、微細ホールパターンをウェハ上に転写する際に、フォトマスク上に補助パターンを使用せずに主パターンのみ形成した場合、特にバイナリマスクにおける転写性の劣化が懸念されている。

一方、特許文献１に記載のハーフトーンマスクにおいては、微細ホールパターンの周囲に位相シフト効果のある補助パターンを配置することで、ウェハへの転写性を向上する方法が開示されている（特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１の方法において、良好な転写性を得るには、主パターンと位相シフト効果のある補助パターンとを接近させる必要がある。そのため、主パターンと補助パターンとの間の幅が小さくなり、且つ、位相シフト効果のある補助パターンのウェハへの転写を防ぎ、補助パターンの寸法も主パターンに比べて小さなパターンが必要となり、微細ホールパターンを含むフォトマスクの作製が困難なものとなっている。

また、特許文献１の方法では、ハーフトーンマスクについて改善効果が期待できるものの、バイナリマスクにおける改善効果は期待できない。

さらに、ハーフトーンマスクはバイナリマスクに比べてブランク価格が高価なものとなり、且つ、作製工程が複雑化しているため、低コスト・高スループット化は困難である。

特開２００５−１７４３３号公報

本発明は、バイナリフォトマスクにおける微細ホールパターンの解像性の向上を実現して、低コスト及び高スループット化であるフォトマスク及びその製造方法を提供することである。

本発明の請求項１に係る発明は、基板と、基板上に形成されたウェハの露光光に対して遮光性を有する遮光膜と、を備え、遮光膜に囲まれた透過性を有する主パターンが形成され、遮光膜の周辺に主パターンに対して同位相、且つウェハ上に転写しない複数の補助パターンを、主パターンより主パターン寸法分以上の距離に配置されることを特徴とするフォトマスクとしたものである。

本発明の請求項２に係る発明は、補助パターンはライン状に形成され、主パターンと同等の面積且つ透過性を有することを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクパターンとしたものである。

本発明の請求項３に係る発明は、補助パターンは方形状に形成され、主パターンと同等の面積且つ透過性を有することを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクとしたものである。

本発明の請求項４に係る発明は、主パターン間の距離が、主パターン寸法の３倍以上の孤立及び準孤立である請求項１に記載のフォトマスクとしたものである。

本発明の請求項５に係る発明は、遮光膜が、クロム、酸化クロム、モリブデン、シリコン、モリブデンシリコン、ジルコニウムおよびタンタルのうち、１つまたは複数の組成からなることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクとしたものである。

本発明の請求項６に係る発明は、遮光膜の透過率が０．１％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のフォトマスクとしたものである。

本発明の請求項７に係る発明は、基板を準備し、前記基板上に露光光に対して遮光性を有する遮光膜を形成し、前記遮光膜に囲まれた透過性を有する主パターンおよび補助パターンを形成し、前記補助パターンは、前記遮光膜の周辺に前記主パターンに対して同位相、且つ前記ウェハ上に転写しない複数の補助パターンであり、前記補助パターンは、主パターンより主パターン寸法分以上の距離に配置することを特徴とするフォトマスクの製造方法としたものである。

本発明の請求項８に係る発明は、補助パターンはライン状に形成され、主パターンと同等の面積且つ透過性を有することを特徴とする請求項７に記載のフォトマスクの製造方法としたものである。

本発明の請求項９に係る発明は、補助パターンは方形状に形成され、主パターンと同等の面積且つ透過性を有することを特徴とする請求項７に記載のフォトマスクの製造方法としたものである。

本発明の請求項１０に係る発明は、主パターン間の距離が、主パターン寸法の３倍以上の孤立および準孤立である請求項７に記載のフォトマスクの製造方法としたものである。

本発明の請求項１１に係る発明は、遮光膜が、クロム、酸化クロム、モリブデン、シリコン、モリブデンシリコン、ジルコニウムおよびタンタルのうち、１つまたは複数の組成からなることを特徴とする請求項７に記載のフォトマスクの製造方法としたものである。

本発明の請求項１２に係る発明は、遮光膜の透過率が０．１％以下であることを特徴とする請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法としたものである。

本発明の請求項１３に係る発明は、請求項７乃至請求項１２のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法において、ドライエッチング処理によりパターンニングする工程を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法としたものである。

本発明によれば、バイナリフォトマスクにおける微細ホールパターンの解像性の向上を実現して、低コスト及び高スループット化であるフォトマスク及びその製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るフォトマスクを示す概略構造図である。 本発明の実施の形態に係るフォトマスクをウェハ転写した場合の光強度を示す図である。 本発明の実施の形態に係るフォトマスクをウェハ転写した場合のＤＯＦを示す図である。 本発明の実施の形態に係るフォトマスクをウェハ転写した場合のＭＥＥＦを示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るフォトマスクを示す概略構造図である。図１に示すように、本発明の実施の形態に係るフォトマスクは、基板と、基板上に形成されたウェハ露光光に対して遮光性を有する遮光膜１１とを備える。遮光膜１１には、主パターン１２、補助パターン１３が形成される。

基板には、Ｑｕａｒｔｚ基板を用いることが好ましい。遮光膜１１には、クロム、酸化クロム、モリブデン、シリコン、モリブデンシリコン、ジルコニウム及びタンタルのうち、１つまたは複数の組成からなるいずれかの材料を選択して用いることが好ましい。このいずれかの材料を遮光膜１１に用いることにより、遮光性に優れ、かつ、耐液性に強いため、パターンの形成が容易にできる。

次に、遮光膜１１に形成する主パターン１２及び補助パターン１３について図１を参照して説明する。図１において、ウェハ露光光に対して遮光性を有する遮光膜１１に囲まれた透過性を有する主パターン１２、主パターン１２の周囲に配置され、主パターン１２に対して同位相、且つウェハ上に転写しない複数の補助パターン１３を主パターン１２の寸法１４と同等またはそれ以上の位置１５に配置する。

複数の補助パターン１３を主パターン１２の寸法１４と同等またはそれ以上の位置１５に配置することによって、図２に示すように、補助パターン１３から透過光の主パターン１２への回りこみによる最適な補助効果２１により、主パターン１２における露光強度２２の低下を防ぐことができる。なお、図２は、縦軸に露光強度を示し、横軸に位置を示す。

複数の補助パターン１３は、ライン状または方形状の形状であり、主パターン１２と同等の面積且つ透過性を有することで、さらに良好な転写性を得ることができる。

ウェハ露光波長において透過率が０．１％以下である遮光膜１１を有するバイナリマスクの場合、補助パターン１３が主パターン１２に近づくことで転写性が損なわれるが、補助パターン１３を主パターン寸法１４と同等またはそれ以上の位置１５に配置することで、コントラストを損なわずに、補助パターン１３から解像しない程度の透過光を得ることができる。

上述したように、補助パターン１３を主パターン寸法１４と同等またはそれ以上の位置１５に配置することで、主パターン１２において十分な透過光の確保ができ、露光強度の改善が見込まれ、図３に示すようにバイナリマスクにおいて問題であったＤＯＦ（Ｄｅｐｔｈ Ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）の劣化の大幅な改善ができる。図３は、縦軸にＥＬ［％］を示し、横軸にＤＯＦ［ｎｍ×１］を示す。また、図３に示した実線が本発明の実施の形態における補助パターンありを示し、点線が補助パターンなしを示す。

上述したように、補助パターン１３を主パターン寸法１４と同等またはそれ以上の位置１５に配置することで、主パターン１２において十分な透過光の確保ができ、露光強度の改善が見込まれ、図４に示すようにバイナリマスクにおいて問題であったＭＥＥＦ（Ｍａｓｋ Ｅｒｒｏｒ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆａｃｔｏｒ）の劣化の大幅な改善ができる。図４は、縦軸にＭＥＥＦを示し、横軸に補助パターン１３を形成した場合と、補助パターンなしの場合を示す。また、前述した補助パターン１３の配置によって２パターン間の幅を広くすることができるためパターンの作製が容易となる。

本発明の実施の形態における主パターン１２間の距離が、主パターン１２寸法の３倍以上の孤立及び準孤立であることで、露光強度の低下を防ぐことができ、ウェハ上での転写性が向上する。

本発明の実施の形態における主パターン１２間の距離が、主パターン１２寸法の３倍未満のパターンでは、前述した、主パターン１２に対して同位相、且つウェハ上に転写しない補助パターン１３を削除し、隣接する主パターン１２を補助パターン１３の代替とすることが好ましい。密集パターンにおいても隣接する主パターンによる補助効果により、良好な解像性を得ることができる。

本発明の実施の形態において、バイナリマスクの使用ができるため、ハーフトーンマスクと比較してブランクの低価格化によるコストパフォーマンスの向上、マスク作製工程の簡略化による高スループット化の実現ができる。

以下、本発明の実施例について具体的に説明する。

本発明の実施例では、孤立微細ホールパターンについて、主パターン１２に対して最適な主パターンの寸法１４、主パターン１２からの配置位置１５をウェハ上への転写シミュレーションから求め、フォトマスクの作製を行う。具体的には、主パターン１２を２４０ｎｍ、補助パターン１３を２２８ｎｍ×２０８ｎｍとし、主パターン１２と補助パターン１３の間距離を３０４ｎｍとして、フォトマスクの作製を行った。

本発明の実施例における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。

露光波長：１９３ｎｍ
ＮＡ：１．３５（液浸露光）
σ（Ｉｎ／Ｏｕｔ）：０．５７／０．８５
露光倍率：×４
偏光：ＴＥ偏光

この後、現像を行い、レジストパターンを形成した。

作製した本発明の実施例におけるフォトマスクを評価すると、孤立及び密集微細ホールパターンの解像性が向上した。

本発明は、微細ホールパターンのウェハ上への転写性が向上したフォトマスクを好適に提供できる。

１１…遮光膜、１２…主パターン、１３…補助パターン、１４…主パターンの寸法、１５…主パターンの寸法と同等またはそれ以上の位置、２１…補助パターンからの透過光、２２…主パターンにおける露光強度

Claims (13)

1. 基板と、
   前記基板上に形成されたウェハの露光光に対して遮光性を有する遮光膜と、を備え、
   前記遮光膜に囲まれた透過性を有する主パターンが形成され、前記遮光膜の周辺に前記主パターンに対して同位相、且つ前記ウェハ上に転写しない複数の補助パターンを、主パターンより主パターン寸法分以上の距離に配置されることを特徴とするフォトマスク。
2. 前記補助パターンはライン状に形成され、前記主パターンと同等の面積且つ透過性を有することを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクパターン。
3. 前記補助パターンは方形状に形成され、前記主パターンと同等の面積且つ透過性を有することを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
4. 前記主パターン間の距離が、前記主パターン寸法の３倍以上の孤立及び準孤立である請求項１に記載のフォトマスク。
5. 前記遮光膜が、クロム、酸化クロム、モリブデン、シリコン、モリブデンシリコン、ジルコニウムおよびタンタルのうち、１つまたは複数の組成からなることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
6. 前記遮光膜の透過率が０．１％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のフォトマスク。
7. 基板を準備し、
   前記基板上に露光光に対して遮光性を有する遮光膜を形成し、
   前記遮光膜に囲まれた透過性を有する主パターンおよび補助パターンを形成し、
   前記補助パターンは、前記遮光膜の周辺に前記主パターンに対して同位相、且つ前記ウェハ上に転写しない複数の補助パターンであり、
   前記補助パターンは、主パターンより主パターン寸法分以上の距離に配置することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
8. 前記補助パターンはライン状に形成され、前記主パターンと同等の面積且つ透過性を有することを特徴とする請求項７に記載のフォトマスクの製造方法。
9. 前記補助パターンは方形状に形成され、前記主パターンと同等の面積且つ透過性を有することを特徴とする請求項７に記載のフォトマスクの製造方法。
10. 前記主パターン間の距離が、前記主パターン寸法の３倍以上の孤立および準孤立である請求項７に記載のフォトマスクの製造方法。
11. 前記遮光膜が、クロム、酸化クロム、モリブデン、シリコン、モリブデンシリコン、ジルコニウムおよびタンタルのうち、１つまたは複数の組成からなることを特徴とする請求項７に記載のフォトマスクの製造方法。
12. 前記遮光膜の透過率が０．１％以下であることを特徴とする請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
13. 請求項７乃至請求項１２のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法において、
    ドライエッチング処理によりパターンニングする工程を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。