(57)【要約】【課題】精度の良い露光を簡単な構成で実現することが可能な露光用マスクおよびその製造方法を提供する。【解決手段】一の実施形態によれば、露光用マスクは、基板と、前記基板上に交互に設けられた複数の第１膜および複数の第２膜とを備える。さらに、前記露光用マスクは、前記第１および第２膜上に設けられた第３膜を備える。さらに、前記第１、第２、および第３膜は、前記第１、第２、および第３膜を含まない第１パターンと、前記第１および第２膜を含み、前記第３膜を含まない第２パターンと、前記第１、第２、および第３膜を含む第３パターンとを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に交互に設けられた複数の第１膜および複数の第２膜と、
前記第１および第２膜上に設けられた第３膜とを備え、
前記第１、第２、および第３膜は、
前記第１、第２、および第３膜を含まない第１パターンと、
前記第１および第２膜を含み、前記第３膜を含まない第２パターンと、
前記第１、第２、および第３膜を含む第３パターンとを含む、
露光用マスク。
【請求項２】
前記第１および第２膜はそれぞれ、露光用の電磁波を反射する第１および第２反射層であり、前記第３膜は、前記露光用の電磁波を吸収する吸収体層である、請求項１に記載の露光用マスク。
【請求項３】
前記第３パターンの反射率は、前記第１パターンの反射率よりも大きく、前記第２パターンの反射率よりも小さい、請求項１または２に記載の露光用マスク。
【請求項４】
前記第１および第２パターンは、レジスト膜の第１領域に複数の第１レジストパターンを形成するパターンであり、
前記第２および第３パターンは、前記レジスト膜の第２領域に前記複数の第１レジストパターンよりも密度が低い複数の第２レジストパターンを形成するパターンである、
請求項１から３のいずれか１項に記載の露光用マスク。
【請求項５】
前記第１および第２領域はそれぞれ、半導体記憶装置のメモリセル領域および周辺回路領域に対応する、請求項４に記載の露光用マスク。
【請求項６】
前記第３パターンの幅は、前記第１パターンの幅よりも広い、請求項１から５のいずれか１項に記載の露光用マスク。
【請求項７】
前記基板上に前記第１および第２膜に隣接して設けられた第４膜をさらに含み、
前記第１パターンは、前記第１、第２、および第３膜を含まず、前記第４膜を含む、
請求項１から６のいずれか１項に記載の露光用マスク。
【請求項８】
基板上に複数の第１膜と複数の第２膜とを交互に形成し、
前記第１および第２膜上に第３膜を形成し、
前記第３膜を貫通する第１開口部を形成し、前記第１開口部内に前記第１および第２膜を貫通する第２開口部を形成することで、前記第１、第２、および第３膜に第１、第２、および第３パターンを形成する、
ことを含み、
前記第１パターンは、前記第１、第２、および第３膜を含まず、
前記第２パターンは、前記第１および第２膜を含み、前記第３膜を含まず、
前記第３パターンは、前記第１、第２、および第３膜を含む、
露光用マスクの製造方法。
【請求項９】
前記第３膜は、前記第１および第２膜上に金属膜を介して形成される、請求項８に記載の露光用マスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、露光用マスクおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＴＤ（Dual Tone Development）技術では、ポジ現像とネガ現像により中間露光部のレジスト膜を残存させることにより、ハーフピッチのレジストパターンを形成する。この場合、精度の良い露光、例えば、大面積のレジストパターンを正しく残存させる露光が可能な露光用マスクを製造するのが難しいことが問題となる。そのため、精度の良い露光を行うことが可能な露光用マスクを簡単な構成で実現することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１３３５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
精度の良い露光を簡単な構成で実現することが可能な露光用マスクおよびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一の実施形態によれば、露光用マスクは、基板と、前記基板上に交互に設けられた複数の第１膜および複数の第２膜とを備える。さらに、前記露光用マスクは、前記第１および第２膜上に設けられた第３膜を備える。さらに、前記第１、第２、および第３膜は、前記第１、第２、および第３膜を含まない第１パターンと、前記第１および第２膜を含み、前記第３膜を含まない第２パターンと、前記第１、第２、および第３膜を含む第３パターンとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態の露光用マスクの説明のための断面図である。
【図２】第１実施形態の第１比較例の露光用マスクの説明のための断面図である。
【図３】第１実施形態の第２比較例の露光用マスクの説明のための断面図である。
【図４】第１実施形態の第３比較例の露光用マスクの説明のための断面図である。
【図５】第１実施形態の露光用マスクの製造方法を示す断面図(1/3)である。
【図６】第１実施形態の露光用マスクの製造方法を示す断面図(2/3)である。
【図７】第１実施形態の露光用マスクの製造方法を示す断面図(3/3)である。
【図８】第２実施形態の露光用マスクの製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の露光用マスクの説明のための断面図である。図１(ａ)は、この露光用マスクの構造を示す断面図である。図１(ｂ)は、この露光用マスクを使用して形成されるレジストパターンを示す断面図である。
【０００９】
本実施形態の露光用マスクは、基板１１と、第１膜の一例である複数の第１反射層１２と、第２膜の一例である複数の第２反射層１３と、第３膜の一例である吸収体層１４とを備えている（図１(ａ)）。この露光用マスクは、ＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光などの電磁波を使用したリソグラフィで使用される。ＥＵＶ光の波長は、例えば１３ｎｍ程度である。
【００１０】
基板１１は、例えば低熱膨張ガラス基板である。図１(ａ)は、基板１１の表面に平行で互いに垂直なＸ方向およびＹ方向と、基板１１の表面に垂直なＺ方向とを示している。本明細書では、＋Ｚ方向を上方向として取り扱い、−Ｚ方向を下方向として取り扱う。−Ｚ方向は、重力方向と一致していてもよいし、重力方向と一致していなくてもよい。
【００１１】
複数の第１反射層１２と複数の第２反射層１３は、露光用の電磁波を反射する作用を有する層であり、基板１１上に交互に積層されている。第１反射層１２の例は、Ｍｏ（モリブデン）層である。第１反射層１２の層数は、例えば４０層である。第２反射層１３の例は、Ｓｉ（シリコン）層である。第２反射層１３の層数は、例えば４０層である。
【００１２】
吸収体層１４は、露光用の電磁波を吸収する作用を有する層であり、第１および第２反射層１２、１３上に形成されている。吸収体層１４は、本実施形態の露光用マスクの製造時にハードマスク層としても機能する。本実施形態の吸収体層１４は、無機膜であり、例えば、ＴａＮ（窒化タンタル）膜または／およびＴａＯ（酸化タンタル）膜を含む膜である。第１および第２反射層１２、１３のうちの最上位層（ここでは、最上位の第２反射層１２）の表面には不図示の保護膜が形成されており、この最上位層および保護膜上に吸収体層１４が形成されている。本実施形態の保護膜は、金属膜であり、例えば、Ｒｕ（ルテニウム）を主成分とする膜である。保護膜の膜厚は、例えば２．５ｎｍである。
【００１３】
第１および第２反射層１２、１３は、符号Ｘ１、Ｘ２で示す部分が除去されるように加工されている。一方、吸収体層１４は、符号Ｘ３、Ｘ４で示す部分が残存するように加工されている。その結果、第１反射層１２、第２反射層１３、および吸収体層１４は、第１から第３パターンＰ１〜Ｐ３を含むように加工されている。
【００１４】
第１パターンＰ１は、第１反射層１２、第２反射層１３、および吸収体層１４を含まないパターンである。第２パターンＰ２は、第１反射層１２と第２反射層１３とを含み、吸収体層１４を含まないパターンである。第３パターンＰ３は、第１反射層１２、第２反射層１３、および吸収体層１４を含むパターンである。
【００１５】
よって、露光用の電磁波は、第１パターンＰ１に吸収されやすいのに対し、第２パターンＰ２で反射されやすい。すなわち、露光用の電磁波の反射に関し、第１パターンＰ１の反射率は小さく、第２パターンＰ２の反射率は大きい。
【００１６】
また、吸収体層１４の膜厚は、吸収体層１４の反射率が、第１および第２反射層１２、１３の反射率の約１／２になるように設定されている。よって、第３パターンＰ３の反射率は、第１パターンＰ１の反射率よりも大きく、第２パターンＰ２の反射率よりも小さくなっている。その結果、本実施形態の露光用マスクは、電磁波の反射率の異なる第１から第３パターンＰ１〜Ｐ３を含むトライトーンマスクとして機能する。
【００１７】
図１(ｂ)は、基板１と、基板１上に形成された被加工層２と、被加工層２上に形成されたレジスト膜３とを示している。レジスト膜３は、レジストパターン３ａ〜３ｅに加工されている。これらのレジストパターン３ａ〜３ｅは、上記の露光用マスクを使用してレジスト膜３を露光し、レジスト膜３のポジ現像とネガ現像によりレジスト膜３を残存させることで形成される。なお、残存したレジスト膜３は、中間露光部と呼ばれる。
【００１８】
符号Ｙ１〜Ｙ４の部分はそれぞれ、符号Ｘ１〜Ｘ４の部分に対応している。そのため、符号Ｙ１の部分の側面近傍や、符号Ｙ２の部分の側面近傍が中間露光部となり、レジストパターン３ａ〜３ｃが形成される。理由は、これらの中間露光部は、第１パターンＰ１と第２パターンＰ２の両方の影響を受けるからである。加えて、符号Ｙ３の部分とその近傍や、符号Ｙ４の部分とその近傍も中間露光部となり、レジストパターン３ｄ、３ｅが形成される。理由は、これらの中間露光部は、第３パターンＰ３の影響を受けるからである。
【００１９】
図１(ｂ)は、ＮＡＮＤメモリ等の半導体記憶装置のメモリセル領域Ｒ１と周辺回路領域Ｒ２とを加工する様子を示している。被加工層２は例えば、ゲート絶縁膜、電荷蓄積層、ゲート間絶縁膜、および制御電極を形成するための積層膜である。メモリセル領域Ｒ１は第１領域の一例であり、周辺回路領域Ｒ２は第２領域の一例である。レジストパターン３ａ〜３ｃは、セルトランジスタを形成するためのパターンであり、第１レジストパターンの一例である。レジストパターン３ｄ、３ｅは周辺トランジスタを形成するためのパターンであり、第２レジストパターンの一例である。よって、レジストパターン３ｄ、３ｅの密度は、レジストパターン３ａ〜３ｃの密度よりも低くなっている。
【００２０】
図１(ａ)および図１(ｂ)から理解されるように、レジストパターン３ａ〜３ｃは第１および第２パターンＰ１、Ｐ２から形成され、レジストパターン３ｄ、３ｅは第２および第３パターンＰ２、Ｐ３から形成される。そのため、図１(ａ)に示すように、各第３パターンＰ３の幅（Ｘ３やＸ４の幅）は、各第１パターンＰ１の幅（Ｘ１やＸ２の幅）よりも広く設定されている。
【００２１】
次に、第１実施形態の露光用マスクの詳細を、第１から第３比較例と比較しながら説明する。
【００２２】
図２は、第１実施形態の第１比較例の露光用マスクの説明のための断面図である。
【００２３】
図２(ａ)は、本比較例の露光用マスクを使用して形成したいレジストパターンを示している。これは、図１(ｂ)と同一のレジストパターンである。一方、図２(ｃ)は、本比較例の露光用マスクを使用して現実に形成されるレジストパターンを示している。レジストパターン３ｄが、レジストパターン３ｄ１、３ｄ２に分断されている。
【００２４】
図２(ｂ)は、本比較例の露光用マスクを示している。吸収体層１４は、符号Ａ１〜Ａ４で示す部分が残存するように加工されている。一方、第１および第２反射層１２、１３は加工されていない。
【００２５】
図２(ｃ)において、符号Ｂ１〜Ｂ４の部分はそれぞれ、符号Ａ１〜Ａ４の部分に対応している。そのため、符号Ｂ１〜Ｂ４の部分の側面近傍が中間露光部となり、レジストパターン３ａ〜３ｅが形成される。理由は、これらの中間露光部は、吸収体層１４を含むパターンと吸収体層１４を含まないパターンの両方の影響を受けるからである。
【００２６】
ただし、本比較例では、大面積のレジストパターンが正しく残存していない。図２(ｃ)は、大面積のレジストパターン３ｄの中央部分が残存せずに、レジストパターン３ｄ１、３ｄ２に分断された様子を示している。理由は、この中央部分は、吸収体層１４を含むパターンのみの影響を受けるからである。そのため、本比較例の露光用マスクを改良することが望まれる。
【００２７】
図３は、第１実施形態の第２比較例の露光用マスクの説明のための断面図である。
【００２８】
図３(ａ)は、本比較例の露光用マスクを示している。吸収体層１４は、符号Ｃ１〜Ｃ４で示す部分が残存するように加工されている。一方、第１および第２反射層１２、１３は加工されていない。また、符号Ｃ１、Ｃ２で示す部分は、下部吸収体層１５、ストッパ層１６、および上部吸収体層１７を含み、符号Ｃ３、Ｃ４で示す部分は、下部吸収体層１５およびストッパ層１６のみを含んでいる。ストッパ層１６は、符号Ｃ３、Ｃ４で示す部分から上部吸収体層１７を除去する際にエッチングストッパとして使用される。
【００２９】
図３(ｂ)において、符号Ｄ１〜Ｄ４の部分はそれぞれ、符号Ｃ１〜Ｃ４の部分に対応している。ここで、大面積のレジストパターン３ｄの中央部分が残存していることに留意されたい。理由は、この中央部分は、吸収体層１４を含むパターンのみの影響を受けるものの、当該パターンが薄膜化されているためである。このように、本比較例の露光用マスクは、所望のレジストパターンを形成することができるが、吸収体層１４の膜厚が薄い領域と厚い領域とを形成するためストッパ層１６を含むことが必要となる。そのため、露光用マスクの製造工程の増加や性能の変化など、所望の露光用マスクを製造することが難しくなることが問題となる。
【００３０】
図４は、第１実施形態の第３比較例の露光用マスクの説明のための断面図である。
【００３１】
図４(ａ)は、本比較例の露光用マスクを示している。本比較例の露光用マスクは、吸収体層１４を備えておらず、第１および第２反射層１２、１３の積層体中にストッパ層１８を備えている。一方、第１および第２反射層１２、１３は、符号Ｅ１〜Ｅ４で示す部分が除去されるように加工されている。また、符号Ｅ１、Ｅ２で示す部分は、第１および第２反射層１２、１３を含んでおらず、符号Ｅ３、Ｅ４で示す部分は、一部の第１および第２反射層１２、１３とストッパ層１８とを含んでいる。ストッパ層１８は、符号Ｅ３、Ｅ４で示す部分から一部の第１および第２反射層１２、１３を除去する際にエッチングストッパとして使用される。
【００３２】
図４(ｂ)において、符号Ｆ１〜Ｆ４の部分はそれぞれ、符号Ｅ１〜Ｅ４の部分に対応している。ここで、大面積のレジストパターン３ｄの中央部分が残存していることに留意されたい。理由は、この中央部分は、第１および第２反射層１２、１３を含むパターンのみの影響を受けるものの、当該パターンが薄膜化されているためである。このように、本比較例の露光用マスクは、所望のレジストパターンを形成することができるが、第１および第２反射層１２、１３の積層数が多い領域と少ない領域とを形成するためストッパ層１８を含むことが必要となる。そのため、露光用マスクの製造工程の増加や性能の変化など、所望の露光用マスクを製造することが難しくなることが問題となる。
【００３３】
一方、本実施形態の露光用マスクは、ストッパ層１６やストッパ層１８を含まずに、大面積のレジストパターン３ｄの中央部分を残存させることができる。よって、本実施形態によれば、所望の露光用マスクを簡単に製造することが可能となる。
【００３４】
図５〜図７は、第１実施形態の露光用マスクの製造方法を示す断面図である。
【００３５】
まず、基板１１上に、複数の第１反射層１２と複数の第２反射層１３とを交互に形成する（図５(ａ)）。次に、第１および第２反射層１２、１３上に、保護膜１９と、吸収体層１４と、レジスト膜２１とを順番に形成する（図５(ａ)）。こうして、ＥＵＶマスクブランクが準備される。保護膜１９の例は、Ｒｕを主成分とする金属膜である。吸収体層１４の例は、第１反射層１２、第２反射層１３、および保護膜１９を選択的にエッチング可能な無機膜である。レジスト膜２１の例は、電子線描画用の化学増幅型ポジレジスト膜である。
【００３６】
次に、電子線を用いたリソグラフィにより、レジスト膜２１に複数の第１開口部Ｈ１を形成する（図５(ｂ)）。さらに、レジスト膜２１をマスクとして吸収体層１４をエッチングし、第１開口部Ｈ１を保護膜１９に到達させる（図５(ｃ)）。レジスト膜２１はその後除去する（図６(ａ)）。こうして、吸収体層１４を貫通する第１開口部Ｈ１が形成される。
【００３７】
続いて、基板１１の全面にレジスト膜２２を形成する（図６(ｂ)）。レジスト膜２２の例は、レーザー描画用のポジレジスト膜である。
【００３８】
次に、レーザーを用いたリソグラフィにより、一部の第１開口部Ｈ１からレジスト膜２２を除去する（図６(ｃ)）。さらに、レジスト膜２２および吸収体層１４をマスクとして、第１開口部Ｈ１内の保護膜１９、第１反射層１２、および第２反射層１３をエッチングする（図７(ａ)）。その結果、保護膜１９や第１および第２反射層１２、１３の積層体を貫通する複数の第２開口部Ｈ２が形成される。次に、レジスト膜２２外の吸収体層１４をエッチングにより除去する（図７(ｂ)）。レジスト膜２２はその後除去する（図７(ｃ)）。
【００３９】
こうして、基板１１上に第１から第３パターンＰ１〜Ｐ３が形成され、図１(ａ)の露光用マスクが製造される。
【００４０】
以上のように、本実施形態の露光用マスクは、第１反射層１２、第２反射層１３、および吸収体層１４を含まない第１パターンＰ１と、第１反射層１２と第２反射層１３とを含み、吸収体層１４を含まない第２パターンＰ２と、第１反射層１２、第２反射層１３、および吸収体層１４を含む第３パターンＰ３とを備えるよう製造される。
【００４１】
よって、本実施形態によれば、この露光用マスクにより、精度の良い露光、例えば、大面積のレジストパターンを正しく残存させる露光を行うことが可能となる。また、本実施形態によれば、精度の良い露光を行うことが可能な露光用マスクを簡単な構成で実現することが可能となる。例えば、ストッパ層１６やストッパ層１８を形成する必要がなくなることで、露光用マスクの製造プロセス上の裕度を高めることが可能となる。
【００４２】
なお、吸収体層１４の反射率は、図１(ｂ)のレジストパターンを形成可能な反射率であれば、第１および第２反射層１２、１３の反射率の１／２でなくても構わない。ただし、吸収体層１４の反射率を、第１および第２反射層１２、１３の反射率の１／２に近付けることで、露光の精度が高まる場合が多いと考えられる。吸収体層１４の反射率は例えば、図５(ａ)の工程で吸収体層１４を形成する際に、吸収体層１４の膜厚を所望の膜厚に制御することで調整可能である。
【００４３】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態の露光用マスクの製造方法を示す断面図である。
【００４４】
本実施形態では、図７(ｃ)の工程後に、基板１１の全面に塗布膜２３を形成し、第１および第２開口部Ｈ１、Ｈ２を塗布膜２３で埋め込む（図８(ａ)）。塗布膜２３の例は、シリコンを含有する膜である。
【００４５】
次に、塗布膜２３をベークして、塗布膜２３を酸化膜２４に変質させる（図８(ｂ)）。塗布膜２３は例えば、１５０℃で２４時間ベークされる。酸化膜２４の例は、シリコン酸化膜である。酸化膜２４は、絶縁膜でも導電膜でもよい。
【００４６】
次に、酸化膜２４をエッチバックすることで、第１開口部Ｈ１等から酸化膜２４を除去する（図８(ｃ)）。こうして、第２開口部Ｈ２が酸化膜２４で埋め込まれた露光用マスクが製造される。酸化膜２４は、基板１１上に第１および第２反射層１２、１３の積層体に隣接して設けられ、図１(ａ)の第１パターンＰ１は、酸化膜２４を含むこととなる。酸化膜２４は、第４膜の一例である。
【００４７】
以上のように、本実施形態の露光用マスクは、第２開口部Ｈ２内に埋め込まれた酸化膜２４を備える。よって、本実施形態によれば、第２パターンＰ２等が倒壊することをこの酸化膜２４により防止することが可能となる。
【００４８】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規なマスクおよび方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明したマスクおよび方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【００４９】
１：基板、２：被加工層、３：レジスト膜、
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｄ１、３ｄ２、３ｅ：レジストパターン、
１１：基板、１２：第１反射層、１３：第２反射層、
１４：吸収体層、１５：下部吸収体層、１６：ストッパ層、
１７：上部吸収体層、１８：ストッパ層、１９：保護膜、
２１：レジスト膜、２２：レジスト膜、２３：塗布膜、２４：酸化膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2019053229.tif 000007
【図６】
2019053229.tif 000008
【図７】
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【図８】
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