(57)【要約】【課題】  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。【解決手段】  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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光を透過する透明基板と、
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。
【請求項２】
前記半透明膜は、第２の原子をさらに含み、前記保護膜は、第１の保護膜及び第２の保護膜が積層された膜であり、かつ前記露光光が、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ことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項３】
露光光を透過する透明基板と、
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。
【請求項４】
前記半透明膜は、第２の原子をさらに含み、前記保護膜は、第１の保護膜及び第２の保護膜が積層された膜であり、前記第１の保護膜は、SiOH基を有するシリコン酸化膜であり、かつ前記第２の保護膜は、多孔質シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項３に記載のフォトマスク。
【請求項５】
露光光を透過する透明基板上に、前記露光光に対して前記透明基板より透過率が低く、第１の原子を含む半透明膜が形成され、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形成されたフォトマスクを用いるパターン形成方法であって、
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。
【請求項６】
露光光を透過する透明基板上に、前記露光光に対して前記透明基板より透過率が低く、第１の原子及び第２の原子を含む半透明膜が形成され、前記半透明膜の表面を覆い、前記露光光を透過する第１の保護膜及び第２の保護膜が積層されたフォトマスクを用いるパターン形成方法であって、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１８６０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係るフォトマスクの例を示す断面図。
【図２】本実施形態に係るフォトマスクの例を示す断面図。
【図３】本実施形態に係るフォトマスクの例を示す断面図。
【図４】本実施形態に係るフォトマスクの製造方法を示す断面図。
【図５】本実施形態に係るフォトマスクを用いたパターン形成方法を示す断面図。
【図６】本実施形態に係るフォトマスクを用いたパターン形成方法を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
【０００９】
本実施形態に係るフォトマスクについて以下説明する。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【符号の説明】
【００４２】
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
【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】
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【図６】
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