JP2008089835A - Halftone mask - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子のパターン形成に用いられるフォトリソグラフィ技術、特に、高ＮＡ露光装置を使用し、露光波長とほぼ同程度のサイズのマスクパターンをウェハ上に縮小転写するとき、ウェハ上の最小ハーフピッチ（本明細書において、ハーフピッチは全てウェハ上の寸法にて表記する。以後、単にハーフピッチと記す。）６０ｎｍ以下の最先端のフォトリソグラフィ技術に用いられるハーフトーンマスクに関する。 The present invention uses a photolithographic technique used for patterning of semiconductor elements, particularly when a high NA exposure apparatus is used to reduce and transfer a mask pattern having a size almost the same as the exposure wavelength onto the wafer. Half pitch (In this specification, all half pitches are expressed in dimensions on the wafer. Hereinafter, they are simply referred to as half pitch.) The present invention relates to a halftone mask used in a state-of-the-art photolithography technique of 60 nm or less.
ハーフピッチ６５ｎｍから４５ｎｍへと進展する半導体素子の高集積化・超微細化を実現するために、フォトリソグラフィにおいては、露光装置での高解像技術として、投影レンズの開口数を高くした高ＮＡ化技術、投影レンズと露光対象の間に高屈折率媒体を介在させて露光を行なう液浸露光技術、変形照明搭載露光技術などの開発が急速に進められている。
一方、フォトリソグラフィに用いられるフォトマスク（レチクルとも称する。）における解像度向上策としては、光を通過させる部分と遮光する部分で構成された従来のバイナリマスクの微細化、高精度化とともに、光の干渉を利用した位相シフト効果により解像度向上を図るレベンソン型（渋谷・レベンソン型とも称する。）位相シフトマスク、光を透過させる部分と半透過させる部分で構成されたハーフトーン型位相シフトマスク（以後、ハーフトーンマスクと記す。）、クロムなどの遮光層を設けないクロムレス型位相シフトマスクなどの位相シフトマスクの開発、実用化が進行している。
In order to realize high integration and ultraminiaturization of semiconductor elements that progress from a half pitch of 65 nm to 45 nm, in photolithography, as a high resolution technique in an exposure apparatus, a high NA with a high numerical aperture of a projection lens is used. Developments such as, for example, an immersion exposure technique in which exposure is performed by interposing a high refractive index medium between a projection lens and an object to be exposed, and an exposure technique with modified illumination are being advanced.
On the other hand, as a resolution improvement measure in a photomask (also referred to as a reticle) used for photolithography, a conventional binary mask composed of a light transmitting portion and a light shielding portion is miniaturized and highly accurate, Levenson-type (also called Shibuya / Levenson-type) phase shift mask that improves resolution by phase shift effect using interference, a halftone phase shift mask composed of a light transmitting part and a semi-transmitting part Development of a phase shift mask such as a chromeless type phase shift mask that does not have a light-shielding layer such as chromium has been developed and put into practical use.
フォトリソグラフィ技術においては、投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系のレンズの開口数（ＮＡ）に反比例するため、半導体素子の微細化への要求に伴い、露光光の短波長化及び投影光学系の高ＮＡ化が進んでいるが、短波長化及び高ＮＡ化だけでこの要求を満足するには限界となっている。 In photolithography technology, the minimum dimension (resolution) that can be transferred by a projection exposure apparatus is proportional to the wavelength of light used for exposure and inversely proportional to the numerical aperture (NA) of the lens of the projection optical system. With the demand for the reduction in the wavelength of exposure light, the NA of the projection optical system is increasing, but there is a limit to satisfying this requirement only by the shortening of the wavelength and the increase of the NA.
そこで解像度を上げるために、プロセス定数ｋ1（ｋ1＝解像線幅×投影光学系の開口数／露光光の波長）の値を小さくすることによって微細化を図る超解像技術が近年提案されている。このような超解像技術として、露光光学系の特性に応じてマスクパターンに補助パターンや線幅オフセットを与えてマスクパターンを最適化する方法、あるいは変形照明法（斜入射照明法とも称する。）と呼ばれる方法等がある。変形照明法には、通常、瞳フィルタを用いた輪帯照明、二重極（二極、２点、またはダイポールとも称する。）照明および四重極（四極、４点またはクォードラポールとも称する。）照明等が用いられている。 Therefore, in order to increase the resolution, a super-resolution technique for miniaturization by reducing the value of the process constant k 1 (k 1 = resolution line width × numerical aperture of the projection optical system / exposure light wavelength) has recently been proposed. Has been. As such a super-resolution technique, a mask pattern is optimized by giving an auxiliary pattern or a line width offset to the mask pattern in accordance with the characteristics of the exposure optical system, or a modified illumination method (also referred to as an oblique incidence illumination method). There is a method called. In the modified illumination method, usually, annular illumination using a pupil filter, dipole (also referred to as dipole, two-point, or dipole) illumination and quadrupole (also referred to as quadrupole, four-point, or quadrupole) are used. Lighting etc. are used.
また、フォトマスクを使用してパターンを転写するフォトリソグラフィ技術においては、パターンをウェハ上に良好に結像するための所定の偏光状態があることも知られている。 It is also known that in a photolithography technique in which a pattern is transferred using a photomask, there is a predetermined polarization state for favorably imaging a pattern on a wafer.
上記のように、ハーフピッチ６０ｎｍ以下のフォトリソグラフィでは、ＡｒＦエキシマレーザを露光光源とし、高ＮＡレンズで液浸露光するフォトリソグラフィ技術が有望視されているが、同じプロセス定数ｋ1であっても、高ＮＡ光学系による「ベクトル効果」と呼ばれる偏光依存性が顕著になる問題のために、結像性能が劣化してウェハ上のフォトレジスト内（以下、レジスト内と記す）での光学像のコントラストが低下してしまい、ウェハ上のフォトレジストの微細パターンが解像しないという問題が生じている（例えば、特許文献１参照。）。 As described above, in photolithography with a half pitch of 60 nm or less, a photolithography technique in which an ArF excimer laser is used as an exposure light source and immersion exposure is performed with a high NA lens is promising, but even with the same process constant k 1 Due to the problem of the polarization dependence called “vector effect” due to the high NA optical system, the imaging performance deteriorates and the optical image in the photoresist on the wafer (hereinafter referred to as “resist”) is deteriorated. There is a problem that the contrast is lowered and the fine pattern of the photoresist on the wafer is not resolved (see, for example, Patent Document 1).
例えば、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）をフォトマスクパターン（以後、マスクパターンと記す）の形成材料とした従来のハーフトーンマスクの光学像のコントラストとマスクパターンのライン部の補正値であるバイアス（後段で説明する）との関係を図１９に示す。図１９において、マスクパターンの膜厚は６８ｎｍ、屈折率は２．３〜２．４、消衰係数は０．５８〜０．５９の範囲である。図１９に示されるように、従来のハーフトーンマスクでは、バイアス調整後の光学像のコントラストは最大で０．５８の値であった。 For example, the contrast of an optical image of a conventional halftone mask using molybdenum silicide (MoSi) as a material for forming a photomask pattern (hereinafter referred to as a mask pattern) and a bias that is a correction value of a line portion of the mask pattern (described later) 19 is shown in FIG. In FIG. 19, the mask pattern has a thickness of 68 nm, a refractive index of 2.3 to 2.4, and an extinction coefficient of 0.58 to 0.59. As shown in FIG. 19, in the conventional halftone mask, the contrast of the optical image after the bias adjustment is a maximum value of 0.58.
上記の高ＮＡ化によるレジスト内での光学像のコントラスト低下の問題に対処するために、フォトマスクにおいては、フォトマスク材料やマスクパターンの断面形状などの立体構造を変更する方法などが考えられている。
しかしながら、ハーフピッチ６０ｎｍ以下のフォトリソグラフィにおいては、レジスト内での光学像のコントラストに関係する種々のパラメータが複雑に関係し、また超微細パターンゆえに実験での実証も困難であり、コントラスト向上効果が大きいフォトマスクのパラメータおよびそれに基づくフォトマスク構造を容易に見出すことができないという問題があった。
In order to cope with the above-described problem of a decrease in the contrast of the optical image in the resist due to the increase in NA, a method of changing the three-dimensional structure such as the photomask material or the cross-sectional shape of the mask pattern in the photomask is considered. Yes.
However, in photolithography with a half-pitch of 60 nm or less, various parameters related to the contrast of the optical image in the resist are complicatedly related, and because of the ultra-fine pattern, it is difficult to verify by experiments, and the contrast enhancement effect is achieved. There is a problem that a large photomask parameter and a photomask structure based thereon cannot be easily found.
また、上記のコントラスト低下の問題の解決策として、マスクパターンの遮光膜の膜厚を厚くしたバイナリマスクが提案されているが、この遮光膜を厚くした厚膜バイナリマスクは厚膜ゆえにマスクパターン形成時の加工性が良くなく、マスクパターンの断面形状が台形状となり、使用するパターンに制約があるという問題があった。一方、ハーフトーンマスクは種々のパターンに適用できるが、高ＮＡ化によるレジスト内での光学像のコントラスト低下の問題に対処するための好適なマスク構成が未だ見出されていないという問題があった。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、ハーフピッチ６０ｎｍ以下のフォトリソグラフィにおいて、フォトマスクの持つ結像性能を向上させ、光学像のコントラストが向上した良好な微細画像をウェハ上に形成するため、種々のパターンに適用でき、光学像のコントラストの高いハーフトンマスクを提供するものである。 The present invention has been made in view of the above problems. That is, in photolithography with a half pitch of 60 nm or less, the imaging performance of the photomask is improved, and a good fine image with improved contrast of the optical image is formed on the wafer. A halfton mask with high contrast is provided.
本発明者は、本発明のハーフトンマスクが対象とするハーフピッチ６０ｎｍ以下のフォトリソグラフィでは、例えば、四重極照明のそれぞれの開口部からの照明光について、投影光学系の瞳を通過してウェハに到達するハーフトンマスクの回折光強度のバランスを最適化することで、コントラストが高い光学像をウェハ上にて得ることができるものと考え、ハーフトンマスクとして実現可能な範囲において、透明基板上に半透明または透明膜よりなるマスクパターンを有するハーフトンマスクにおいて、半透明または透明膜の構成、膜厚、およびマスクパターンのライン部のバイアスを変化させ、光学像のコントラストが高い条件を見出し、本発明を完成させたものである。 In the photolithography with a half pitch of 60 nm or less targeted by the halftone mask of the present invention, the inventor passes, for example, illumination light from each opening of the quadrupole illumination through the pupil of the projection optical system. By optimizing the balance of the diffracted light intensity of the halftone mask that reaches the wafer, it is thought that an optical image with high contrast can be obtained on the wafer. In a halftone mask having a mask pattern made of a translucent or transparent film on top, find the conditions for high optical image contrast by changing the configuration of the translucent or transparent film, the film thickness, and the bias of the line part of the mask pattern. The present invention has been completed.
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係るハーフトンマスクは、ＡｒＦエキシマレーザを露光光源とし、高ＮＡレンズで四重極偏光照明により液浸露光するフォトリソグラフィに用いられるフォトマスクにおいて、該フォトマスクが透明基板上に２層の半透明または透明膜より構成されるマスクパターンを有するハーフトーンマスクであって、 前記２層の半透明または透明膜が、前記透明基板側より、クロム、タンタル、タンタルハフニウム、モリブデンシリサイドのいずれかを主成分とする材料よりなる下層半透明膜と、酸化シリコンまたは酸窒化シリコンのいずれかを主成分とする材料よりなる上層半透明または透明膜とで構成され、前記ハーフトーンマスクを前記フォトリソグラフィに用いたときの光学像のコントラストが０．５８を超える値であることを特徴とするものである。
In order to solve the above-described problems, a halftone mask according to the invention of
請求項２の発明に係るハーフトンマスクは、請求項１に記載のハーフトンマスクにおいて、前記２層の半透明または透明膜の総膜厚が１２０ｎｍ〜２２０ｎｍの範囲であり、前記下層半透明膜の屈折率が１．４〜２．２、消衰係数が１．６〜３．０の範囲であり、前記上層半透明または透明膜の屈折率が１．６〜１．９、消衰係数が０〜０．１の範囲であることを特徴とするものである。
The halftone mask according to the invention of
請求項３の発明に係るハーフトンマスクは、ＡｒＦエキシマレーザを露光光源とし、高ＮＡレンズで四重極偏光照明により液浸露光するフォトリソグラフィに用いられるフォトマスクにおいて、該フォトマスクが透明基板上に２層の半透明または透明膜より構成されるマスクパターンを有するハーフトーンマスクであって、前記２層の半透明または透明膜が、前記透明基板側より、酸化シリコンまたは酸窒化シリコンのいずれかを主成分とする材料よりなる下層半透明または透明膜と、クロム、タンタル、タンタルハフニウム、モリブデンシリサイドのいずれかを主成分とする材料よりなる上層半透明膜とで構成され、 前記ハーフトーンマスクを前記フォトリソグラフィに用いたときの光学像のコントラストが０．５８を超える値であることを特徴とするものである。 A halftone mask according to a third aspect of the present invention is a photomask used for photolithography in which an ArF excimer laser is used as an exposure light source and immersion exposure is performed with a high NA lens by quadrupole polarization illumination. A halftone mask having a mask pattern composed of two layers of semitransparent or transparent film, wherein the two layers of semitransparent or transparent film are either silicon oxide or silicon oxynitride from the transparent substrate side. A lower semi-transparent or transparent film made of a material containing as a main component and an upper semi-transparent film made of a material containing chromium, tantalum, tantalum hafnium, or molybdenum silicide as a main component, and the halftone mask The contrast of the optical image when used in the photolithography is a value exceeding 0.58. The one in which the features.
請求項４の発明に係るハーフトンマスクは、請求項３に記載のハーフトンマスクにおいて、前記２層の半透明または透明膜の総膜厚が１２０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であり、前記下層半透明または透明膜の屈折率が１．６〜１．９、消衰係数が０〜０．１の範囲であり、前記上層半透明膜の屈折率が１．４〜２．２、消衰係数が１．６〜３．０の範囲であることを特徴とするものである。
The halftone mask according to the invention of
請求項５の発明に係るハーフトーンマスクは、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のハーフトーンマスクにおいて、前記ハーフトーンマスクが、ウェハ上の最小ハーフピッチ６０ｎｍ以下の半導体デバイス用のマスクパターンを有することを特徴とするものである。 A halftone mask according to a fifth aspect of the present invention is the halftone mask according to any one of the first to fourth aspects, wherein the halftone mask is for a semiconductor device having a minimum half pitch of 60 nm or less on a wafer. It is characterized by having the following mask pattern.
請求項６の発明に係るハーフトーンマスクは、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のハーフトーンマスクにおいて、前記高ＮＡレンズの開口数が１以上であることを特徴とするものである。 A halftone mask according to a sixth aspect of the present invention is the halftone mask according to any one of the first to fifth aspects, wherein the numerical aperture of the high NA lens is one or more. It is.
本発明のハーフトーンマスクは、ＡｒＦエキシマレーザを露光光源とし、高ＮＡレンズで四重極偏光照明により液浸露光するハーフピッチ６０ｎｍ以下のフォトリソグラフィにおいて、種々のパターンに適用でき、レジスト内での光学像のコントラストが向上し、従来のハーフトーンマスクのコントラスト０．５８を超え、良好な微細画像をウェハ上に形成することが可能となる。 The halftone mask of the present invention can be applied to various patterns in photolithography with a half pitch of 60 nm or less, which uses an ArF excimer laser as an exposure light source and is subjected to immersion exposure with quadrupole polarized illumination with a high NA lens. The contrast of the optical image is improved, and the contrast of the conventional halftone mask exceeds 0.58, and a good fine image can be formed on the wafer.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明のハーフトーンマスクの一例を示す断面模式図である。図１に示すように、本発明のハーフトーンマスクは、透明基板１１上に下層半透明または透明膜１２と上層半透明または透明膜１３の２層の半透明または透明膜より構成されるマスクパターン１４を有するハーフトーンマスクであって、ＡｒＦエキシマレーザを露光光源とし、高ＮＡレンズで四重極偏光照明により液浸露光するフォトリソグラフィに用いられ、レジスト内での光学像のコントラストが少なくとも０．５８を超える値を示すハーフトーンマスクである。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the halftone mask of the present invention. As shown in FIG. 1, the halftone mask of the present invention is a mask pattern composed of two layers of a semi-transparent or transparent film of a lower layer semi-transparent or
本発明においては、ハーフトーンマスクの２層の半透明または透明膜の構成と各々の膜厚を最適化することにより、ハーフトーンマスクの有する結像性能を高め、レジスト内での光学像のコントラストの向上を図るものである。そのために、露光における照明条件と評価条件を設定し、三次元リソグラフィシミュレーションを使用して２層構成のハーフトーンマスクの最良の形態を求めた。 In the present invention, by optimizing the configuration of the two-layer semitransparent or transparent film of the halftone mask and the respective film thicknesses, the imaging performance of the halftone mask is enhanced, and the contrast of the optical image in the resist is increased. It is intended to improve. For this purpose, the illumination conditions and the evaluation conditions in the exposure were set, and the best form of the halftone mask having a two-layer structure was obtained using a three-dimensional lithography simulation.
本発明において、透明基板の露光光透過領域の光の透過率を１００％としたとき、半透明膜は、露光光の光透過率が１〜８５％の範囲にある薄膜であり、透明膜は、露光光の光透過率が８５％を超える範囲にある薄膜を意味するものである。 In the present invention, when the light transmittance of the exposure light transmission region of the transparent substrate is 100%, the translucent film is a thin film having a light transmittance of 1 to 85% of the exposure light. Means a thin film in which the light transmittance of exposure light is in a range exceeding 85%.
次に、本発明で用いているバイアスについて、図１を例にして定義する。透明基板１１上の下層半透明または透明膜１２と上層半透明または透明膜１３の２層構成の半透明または透明膜よりなるマスクパターン１４のライン部ｘの寸法の補正値であるバイアスｄｎｍは、下記のように定義する。
バイアス（ｄ）＝２×ａ
図１において、マスクは４倍体のレチクルであるので、ｘは目標とする線幅寸法（ターゲットＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）と称する）の４倍の数値を示す。図１において、バイアスｄの値が＋の場合はｘが広がる方向であり、ｄの値が−の場合はｘが狭くなる方向を意味する。ただし、＋の場合には特に＋の表示はしていない。
Next, the bias used in the present invention will be defined with reference to FIG. A bias dnm, which is a correction value of the dimension of the line portion x of the
Bias (d) = 2 × a
In FIG. 1, since the mask is a tetraploid reticle, x represents a value that is four times the target line width dimension (referred to as a target CD (Critical Dimension)). In FIG. 1, when the value of the bias d is +, the direction of x is widened, and when the value of d is −, the direction of x is narrowed. However, in the case of +, there is no particular indication of +.
本発明のハーフトーンマスクのマスクパターンの寸法として、ハーフピッチ６５ｎｍ前後の半導体デバイス用のマスクパターンを用いた場合には、投影レンズにＮＡが１未満のＮＡの小さいレンズを用いて露光を行うことが可能なので、高ＮＡレンズによる露光を対象にした本発明のハーフトーンマスクの影響度合いは小さく、本発明によるハーフトーンマスクと従来技術によるハーフトーンマスクとの差は顕著ではないと考えられる。したがって、本発明は高ＮＡレンズによる露光が必要なハーフピッチ４５ｎｍを含めて、ハーフピッチ６０ｎｍ以下の半導体デバイス用のマスクパターンを有するハーフトーンマスクに適用するのが好ましい。 When a mask pattern for a semiconductor device having a half pitch of around 65 nm is used as the mask pattern dimension of the halftone mask of the present invention, exposure is performed using a lens having a small NA with an NA of less than 1 as a projection lens. Therefore, the degree of influence of the halftone mask of the present invention intended for exposure with a high NA lens is small, and it is considered that the difference between the halftone mask of the present invention and the halftone mask of the prior art is not significant. Therefore, the present invention is preferably applied to a halftone mask having a mask pattern for a semiconductor device with a half pitch of 60 nm or less, including a half pitch of 45 nm that requires exposure with a high NA lens.
（リソグラフィ条件）
ハーフトーンマスクの照明条件として、本発明では、ハーフピッチ６０ｎｍ以下のフォトリソグラフィにおいて、露光波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを用い、投影レンズの開口数（ＮＡ）を１．３とし、純水を用いた液浸露光を用いた。ただし、実施形態の一例としてＮＡ＝１．３の高ＮＡレンズを用いた場合について説明するが、本発明のハーフトーンマスクにおいては、ＮＡが１以上の高ＮＡレンズであればＮＡ＝１．３と同様にコントラスト向上効果が得られるものであり、例えば高屈折率液体を用いた液浸露光においてもコントラスト向上効果が得られる。
(Lithography conditions)
As illumination conditions for the halftone mask, in the present invention, in photolithography with a half pitch of 60 nm or less, an ArF excimer laser with an exposure wavelength of 193 nm is used, the numerical aperture (NA) of the projection lens is 1.3, and pure water is used. Immersion exposure was used. However, a case where a high NA lens with NA = 1.3 is used as an example of the embodiment will be described. However, in the halftone mask of the present invention, NA = 1.3 if the NA is a high NA lens of 1 or more. The contrast improvement effect can be obtained in the same manner as in the above. For example, the contrast improvement effect can also be obtained in immersion exposure using a high refractive index liquid.
本発明のハーフトーンマスクを用いる場合、照明系としては、図２に示すような四重極方位角（Ａｚｉｍｕｔｈａｌ）偏光照明を設定した。図２に四重極照明に用いた瞳フィルタの上面模式図を示す。図２に示すように、四重極瞳フィルタは４つの透光部２１を備え、４つの透光部２１は、瞳フィルタの中心から所定の等距離に瞳フィルタの直径上に対称の扇状形状をなし、縦・横のマスクパターンを高解像で転写し得るように、マスクパターンに対し透光部２１が０度、９０度の配置をとり、この４つの透光部２１以外の箇所は遮光部２２（斜線部分）としている。
図２では、一例として四重極瞳フィルタの寸法を記載しており、瞳径を１とした時に開口部の外径０．９５、内径０．７、角度：２０°の扇状形状の瞳を示す。
When the halftone mask of the present invention is used, a quadrupole azimuth (Azimuthal) polarized illumination as shown in FIG. 2 is set as the illumination system. FIG. 2 shows a schematic top view of a pupil filter used for quadrupole illumination. As shown in FIG. 2, the quadrupole pupil filter includes four
In FIG. 2, the dimensions of a quadrupole pupil filter are shown as an example. When the pupil diameter is 1, a fan-shaped pupil having an outer diameter of 0.95, an inner diameter of 0.7, and an angle of 20 ° is shown. Show.
図２に示すような、四重極照明を用いたのは、四重極照明は、縦・横のパターンが同時に解像でき、二重極照明に比べて普遍性が高くて一般的なマスクパターン転写に適用できるからである。また、図２に示すように、ある点での電場の振幅方向が瞳の中心と結ぶ線分と９０°の方向にある、方位角（Ａｚｉｍｕｔｈａｌ）偏光照明とし、解像力の向上を図っている。図２では、四重極瞳の４つの透光部２１は扇型の形状をしているが、他の形状、例えば、円形、矩形、楕円形等とすることもできる。
The quadrupole illumination shown in Fig. 2 is used because the quadrupole illumination can resolve both vertical and horizontal patterns at the same time, and is more general than dipole illumination. This is because it can be applied to pattern transfer. In addition, as shown in FIG. 2, the azimuthal polarized illumination is used in which the amplitude direction of the electric field at a certain point is in the direction of 90 ° with the line segment connecting to the center of the pupil to improve the resolution. In FIG. 2, the four
（評価方法）
ハーフトーンマスクの評価方法として、本発明においては、上記のフォトリソグラフィにおけるマスクパターンの転写特性を見積もるために、シミュレーション・ソフトウェアとしてＥＭ−Ｓｕｉｔｅ（商品名：Ｐａｎｏｒａｍｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製）を用いた。また、ハーフトーンマスクの三次元電磁界シミュレーションにはＴＥＭＰＥＳＴｐｒ２（ＥＭ−Ｓｕｉｔｅオプション）によるＦＤＴＤ法（時間領域差分法、有限差分時間領域法とも称する。）で、Ｎｏｎ−ｃｏｎｓｔａｎｔ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔモデルを用いた。マスク中の電磁場解析のシミュレーショングリッドは、マスク寸法上で２ｎｍとし、解像性能評価にはＡｅｒｉａｌ ｉｎ Ｒｅｓｉｓｔモデルを使用し、レジスト内での光学像のコントラストを求めた。また、レジストの屈折率は１．７２とした。ＦＤＴＤ法は、Ｍａｘｗｅｌｌ方程式を時間と空間について差分化し、その差分方程式を領域内の電磁場が安定するまで、磁界と電界について交互に計算する方法で、高精度で、ハーフトーンマスク構造による影響などの各種現象の再現が可能な方法である。
(Evaluation methods)
As an evaluation method of a halftone mask, in the present invention, EM-Suite (trade name: manufactured by Panoramic Technology) was used as simulation software in order to estimate the transfer characteristics of the mask pattern in the photolithography. Further, a non-constant scattering coefficient model was used for the three-dimensional electromagnetic field simulation of the halftone mask by the FDTD method (also referred to as a time-domain difference method or a finite-difference time-domain method) by TEMPESTpr2 (EM-Suite option). The simulation grid for analyzing the electromagnetic field in the mask was set to 2 nm on the mask dimension, and the contrast in the optical image in the resist was obtained using the Aerial in Resist model for the resolution performance evaluation. The refractive index of the resist was 1.72. The FDTD method is a method in which the Maxwell equation is differentiated with respect to time and space, and the difference equation is alternately calculated for a magnetic field and an electric field until the electromagnetic field in the region is stabilized. It is a method that can reproduce various phenomena.
本発明においては、上記のシミュレーションを用いることにより、従来のハーフトーンマスクを用いた場合のレジスト内での光学像のコントラストの最大値０．５８を超える値を得ることが可能な２層構成の新しいハーフトーンマスク構造を求めた。ハーフトーンマスク構造としては、コントラストに大きな影響を与える要素として、ハーフトーンマスク材料とその構成、２層構成の半透明膜の各々の膜厚を設定し、光学像のコントラストが０．５８を超える値の範囲を求める。コントラストが最大となるパターンバイアスは膜ごとに異なるため、図１に示すライン部のパターンバイアスが−４０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲での最大コントラストを比較する。 In the present invention, by using the above simulation, a two-layer structure capable of obtaining a value exceeding the maximum contrast value 0.58 of the optical image in the resist when the conventional halftone mask is used. A new halftone mask structure was sought. In the halftone mask structure, the halftone mask material and its structure are set as the elements that have a great influence on the contrast, and the thickness of each of the two-layered semitransparent film is set. The contrast of the optical image exceeds 0.58. Find the range of values. Since the pattern bias at which the contrast is maximized differs from film to film, the maximum contrast is compared when the pattern bias of the line portion shown in FIG. 1 is in the range of −40 nm to 40 nm.
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態のハーフトーンマスクは、ＡｒＦエキシマレーザを露光光源とし、高ＮＡレンズで四重極偏光照明により液浸露光するフォトリソグラフィに用いられるフォトマスクにおいて、透明基板上に２層構成の半透明または透明膜よりなるマスクパターンを有するハーフトーンマスクであって、上記の２層の半透明または透明膜が、透明基板側より、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、タンタルハフニウム（ＴａＨｆ）、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）のいずれかを主成分とする材料よりなる下層半透明膜と、酸化シリコン（ＳｉＯ2）または酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）のいずれかを主成分とする材料よりなる上層半透明または透明膜とで構成され、このハーフトーンマスクを上記のフォトリソグラフィに用いたときの光学像のコントラストが０．５８を超えるハーフトーンマスクである。
(First embodiment)
The halftone mask according to the first embodiment of the present invention is a photomask used for photolithography in which an ArF excimer laser is used as an exposure light source and immersion exposure is performed with quadrupole polarized illumination using a high NA lens. A halftone mask having a mask pattern made of a layered semi-transparent or transparent film, wherein the two layers of the semi-transparent or transparent film are chromium (Cr), tantalum (Ta), and tantalum hafnium from the transparent substrate side. (TaHf), lower layer translucent film made of a material mainly containing molybdenum silicide (MoSi), and a material mainly made of silicon oxide (SiO 2 ) or silicon oxynitride (SiON) When the halftone mask is used for the above photolithography The contrast of the optical image is a half tone mask more than 0.58.
本発明において、上記のクロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、タンタルハフニウム（ＴａＨｆ）、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）は、少量の酸素や窒素などが添加されていてもよい。また、タンタルハフニウム（ＴａＨｆ）、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）の金属合金、および酸化シリコン（ＳｉＯ2）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）は、必ずしも化学量論的な組成比でなくてもよい。
上記の下層半透明膜および上層半透明または透明膜は、通常のスパッタリング法などの成膜方法により透明基板上に形成してマスクブランクスとして得ることができる。また、マスクパターンは、上記のマスクブランクス上に電子線レジストなどを塗布し、電子線などで描画し、ドライエッチングする従来公知の方法で形成し、ハーフトーンマスクとして得ることができる。
In the present invention, chromium (Cr), tantalum (Ta), tantalum hafnium (TaHf), and molybdenum silicide (MoSi) may contain a small amount of oxygen, nitrogen, or the like. Further, the metal alloy of tantalum hafnium (TaHf), molybdenum silicide (MoSi), silicon oxide (SiO 2 ), and silicon oxynitride (SiON) may not necessarily have a stoichiometric composition ratio.
The lower layer semi-transparent film and the upper layer semi-transparent film or transparent film can be obtained as mask blanks by being formed on a transparent substrate by a film forming method such as a normal sputtering method. The mask pattern can be obtained as a half-tone mask by applying an electron beam resist or the like on the mask blank, drawing with an electron beam, etc., and dry etching.
本発明のハーフトーンマスクの下層および上層膜とするの代表的な屈折率（ｎと記す）、消衰係数（ｋと記す）を表１に示す。 Table 1 shows the typical refractive index (denoted as n) and extinction coefficient (denoted as k) for the lower layer and the upper layer of the halftone mask of the present invention.
また、本発明の第１の実施形態におけるハーフトーンマスクの下層半透明膜および上層半透明または透明膜の材料構成および膜厚を変えたとき、各々のハーフトーンマスクを用いたリソグラフィにおける光学像のコントラストとの関係を図３〜図１０に示す。図３〜図１０は、いずれの図も縦軸に光学像のコントラスト、横軸に上層半透明または透明膜の膜厚（単位：ｎｍ）を示し、下層半透明膜の膜厚（単位：ｎｍ）を３段階の範囲で変えたときのコントラスト曲線を示す。また、各図の右上に、下層半透明膜および上層半透明または透明膜の屈折率（ｎ）と消衰係数（ｋ）の値を、（ｎ，ｋ）＝（下層半透明膜の屈折率，消衰係数）／（上層半透明または透明膜の屈折率，消衰係数）、として示す。 Further, when the material configuration and film thickness of the lower semitransparent film and the upper semitransparent or transparent film of the halftone mask in the first embodiment of the present invention are changed, the optical image in lithography using each halftone mask is changed. The relationship with contrast is shown in FIGS. 3 to 10, the vertical axis represents the contrast of the optical image, the horizontal axis represents the thickness of the upper semitransparent or transparent film (unit: nm), and the thickness of the lower semitransparent film (unit: nm). ) Shows a contrast curve when changing in a three-step range. In addition, in the upper right of each figure, the refractive index (n) and extinction coefficient (k) of the lower semitransparent film and the upper semitransparent or transparent film are expressed as (n, k) = (refractive index of the lower semitransparent film) , Extinction coefficient) / (refractive index of upper layer semitransparent or transparent film, extinction coefficient).
第１の実施形態においては、下層半透明膜が主として透過率を制御し、上層半透明または透明膜が主として位相差を制御する機能を有する。本実施形態では、コントラストが０．５８を超えるハーフトーンマスクであるためには、２層の半透明または透明膜の各々の膜厚の合計を総膜厚とすれば、総膜厚が７０ｎｍ〜２２０ｎｍの範囲であり、下層半透明膜の屈折率（ｎ）が１．４〜２．２、消衰係数（ｋ）が１．６〜３．０の範囲であり、上層半透明または透明膜の屈折率（ｎ）が１．６〜１．９、消衰係数（ｋ）が０〜０．１の範囲であるのが好ましい。 In the first embodiment, the lower semi-transparent film mainly has a function of controlling the transmittance, and the upper semi-transparent or transparent film has a function of mainly controlling the phase difference. In the present embodiment, in order to be a halftone mask having a contrast exceeding 0.58, the total film thickness is 70 nm to 70 nm when the total film thickness of each of the two semi-transparent or transparent films is the total film thickness. The lower semi-transparent film has a refractive index (n) of 1.4 to 2.2 and the extinction coefficient (k) of 1.6 to 3.0, and the upper semi-transparent or transparent film. The refractive index (n) is preferably in the range of 1.6 to 1.9 and the extinction coefficient (k) in the range of 0 to 0.1.
（実施例１）
図３は、マスクパターンが下層半透明膜にクロム（Ｃｒ）、上層半透明または透明膜に酸化シリコン（ＳｉＯ2）よりなる２層構成のハーフトーンマスクである。図３において、下層半透明膜の膜厚と上層半透明または透明膜の膜厚を適切に選択することにより、コントラストが０．５８を超える光学像が得られることが示された。
(Example 1)
FIG. 3 shows a halftone mask having a two-layer structure in which a mask pattern is made of chromium (Cr) as a lower semitransparent film and silicon oxide (SiO 2 ) as an upper semitransparent or transparent film. In FIG. 3, it was shown that an optical image with a contrast exceeding 0.58 can be obtained by appropriately selecting the film thickness of the lower semi-transparent film and the film thickness of the upper semi-transparent or transparent film.
（実施例２）
図４は、マスクパターンが下層半透明膜にクロム（Ｃｒ）、上層半透明または透明膜に酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）よりなる２層構成のハーフトーンマスクである。図４において、下層半透明膜の膜厚と上層半透明または透明膜の膜厚を適切に選択することにより、コントラストが０．５８を超える光学像が得られることが示された。
(Example 2)
FIG. 4 shows a halftone mask having a two-layer structure in which the mask pattern is made of chromium (Cr) as a lower semitransparent film and silicon oxynitride (SiON) as an upper semitransparent or transparent film. In FIG. 4, it was shown that an optical image having a contrast exceeding 0.58 can be obtained by appropriately selecting the film thickness of the lower semi-transparent film and the film thickness of the upper semi-transparent or transparent film.
（実施例３）
図５は、マスクパターンが下層半透明膜にタンタル（Ｔａ）、上層半透明膜に酸化シリコン（ＳｉＯ2）よりなる２層構成のハーフトーンマスクである。図５において、下層半透明膜の膜厚と上層半透明膜の膜厚を適切に選択することにより、コントラストが０．５８を超える光学像が得られることが示された。
(Example 3)
FIG. 5 shows a halftone mask having a two-layer structure in which the mask pattern is made of tantalum (Ta) for the lower semi-transparent film and silicon oxide (SiO 2 ) for the upper semi-transparent film. In FIG. 5, it was shown that an optical image having a contrast exceeding 0.58 can be obtained by appropriately selecting the film thickness of the lower semi-transparent film and the film thickness of the upper semi-transparent film.
（実施例４）
図６は、マスクパターンが下層半透明膜にタンタル（Ｔａ）、上層半透明または透明膜に酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）よりなる２層構成のハーフトーンマスクである。図６において、下層半透明膜の膜厚と上層半透明または透明膜の膜厚を適切に選択することにより、コントラストが０．５８を超える光学像が得られることが示された。
Example 4
FIG. 6 shows a halftone mask having a two-layer structure in which the mask pattern is made of tantalum (Ta) as the lower semitransparent film and silicon oxynitride (SiON) as the upper semitransparent or transparent film. FIG. 6 shows that an optical image with a contrast exceeding 0.58 can be obtained by appropriately selecting the film thickness of the lower semi-transparent film and the film thickness of the upper semi-transparent or transparent film.
（実施例５）
図７は、マスクパターンが下層半透明膜にタンタルハフニウム（ＴａＨｆ）、上層半透明または透明膜に酸化シリコン（ＳｉＯ2）よりなる２層構成のハーフトーンマスクである。図７において、下層半透明膜の膜厚と上層半透明または透明膜の膜厚を適切に選択することにより、コントラストが０．５８を超える光学像が得られることが示された。
(Example 5)
FIG. 7 shows a halftone mask having a two-layer structure in which the mask pattern is made of tantalum hafnium (TaHf) as a lower semitransparent film and silicon oxide (SiO 2 ) as an upper semitransparent or transparent film. In FIG. 7, it was shown that an optical image having a contrast exceeding 0.58 can be obtained by appropriately selecting the film thickness of the lower layer semitransparent film and the film thickness of the upper layer semitransparent or transparent film.
（実施例６）
図８は、マスクパターンが下層半透明膜にタンタルハフニウム（ＴａＨｆ）、上層半透明または透明膜に酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）よりなる２層構成のハーフトーンマスクである。図８において、下層半透明膜の膜厚と上層半透明または透明膜の膜厚を適切に選択することにより、コントラストが０．５８を超える光学像が得られることが示された。
(Example 6)
FIG. 8 shows a halftone mask having a two-layer structure in which the mask pattern is made of tantalum hafnium (TaHf) as a lower semitransparent film and silicon oxynitride (SiON) as an upper semitransparent or transparent film. FIG. 8 shows that an optical image with a contrast exceeding 0.58 can be obtained by appropriately selecting the film thickness of the lower semitransparent film and the film thickness of the upper semitransparent or transparent film.
（実施例７）
図９は、マスクパターンが下層半透明膜にモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）、上層半透明または透明膜に酸化シリコン（ＳｉＯ2）よりなる２層構成のハーフトーンマスクである。図９において、下層半透明膜の膜厚と上層半透明または透明膜の膜厚を適切に選択することにより、コントラストが０．５８を超える光学像が得られることが示された。
(Example 7)
FIG. 9 shows a halftone mask having a two-layer structure in which a mask pattern is made of molybdenum silicide (MoSi) as a lower semi-transparent film and silicon oxide (SiO 2 ) as an upper semi-transparent or transparent film. In FIG. 9, it was shown that an optical image with a contrast exceeding 0.58 can be obtained by appropriately selecting the film thickness of the lower semi-transparent film and the film thickness of the upper semi-transparent or transparent film.
（実施例８）
図１０は、マスクパターンが下層半透明膜にモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）、上層半透明または透明膜に酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）よりなる２層構成のハーフトーンマスクである。図１０において、下層半透明膜の膜厚と上層半透明または透明膜の膜厚を適切に選択することにより、コントラストが０．５８を超える光学像が得られることが示された。
(Example 8)
FIG. 10 shows a halftone mask having a two-layer structure in which a mask pattern is made of molybdenum silicide (MoSi) as a lower semitransparent film and silicon oxynitride (SiON) as an upper semitransparent or transparent film. In FIG. 10, it was shown that an optical image having a contrast exceeding 0.58 can be obtained by appropriately selecting the film thickness of the lower semi-transparent film and the film thickness of the upper semi-transparent or transparent film.
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態のハーフトーンマスクは、ＡｒＦエキシマレーザを露光光源とし、高ＮＡレンズで四重極偏光照明により液浸露光するフォトリソグラフィに用いられるフォトマスクにおいて、透明基板上に２層構成の半透明または透明膜より構成されるマスクパターンを有するハーフトーンマスクであって、上記の２層の半透明または透明膜が、透明基板側より、酸化シリコン（ＳｉＯ2）または酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）のいずれかを主成分とする材料よりなる下層半透明または透明膜と、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、タンタルハフニウム（ＴａＨｆ）、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）のいずれかを主成分とする材料よりなる上層半透明膜とで構成され、このハーフトーンマスクを上記のフォトリソグラフィに用いたときの光学像のコントラストの値が０．５８を超えるハーフトーンマスクである。
(Second Embodiment)
The halftone mask according to the second embodiment of the present invention is a photomask used for photolithography in which ArF excimer laser is used as an exposure light source and immersion exposure is performed by quadrupole polarization illumination with a high NA lens. A halftone mask having a mask pattern composed of a layer-structured semi-transparent or transparent film, wherein the two-layer semi-transparent or transparent film is formed of silicon oxide (SiO 2 ) or silicon oxynitride from the transparent substrate side. (SiON) and a lower layer semi-transparent or transparent film made of a material whose main component is one of chromium (Cr), tantalum (Ta), tantalum hafnium (TaHf), and molybdenum silicide (MoSi). This halftone mask is used for the above photolithography. The value of the contrast of the optical image when there is a half-tone mask in excess of 0.58.
本発明において、上記のタンタルハフニウム（ＴａＨｆ）、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）の金属合金、および酸化シリコン（ＳｉＯ2）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）は必ずしも化学量論的な組成比でなくてもよい。また、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、タンタルハフニウム（ＴａＨｆ）、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）は、少量の酸素や窒素などが添加されていてもよい。
上記の下層半透明または透明膜および上層半透明膜は、通常のスパッタリング法などの成膜方法により透明基板上に形成してマスクブランクスとして得ることができる。また、マスクパターンは、上記のマスクブランクス上に電子線レジストなどを塗布し、電子線などで描画し、ドライエッチングする従来公知の方法で形成し、ハーフトーンマスクとして得ることができる。
In the present invention, the metal alloy of tantalum hafnium (TaHf), molybdenum silicide (MoSi), silicon oxide (SiO 2 ), and silicon oxynitride (SiON) may not necessarily have a stoichiometric composition ratio. Further, chromium (Cr), tantalum (Ta), tantalum hafnium (TaHf), and molybdenum silicide (MoSi) may contain a small amount of oxygen, nitrogen, or the like.
The lower layer semi-transparent or transparent film and the upper layer semi-transparent film can be formed on a transparent substrate by a film forming method such as a normal sputtering method to obtain mask blanks. The mask pattern can be obtained as a half-tone mask by applying an electron beam resist or the like on the mask blank, drawing with an electron beam, etc., and dry etching.
本発明の第２の実施形態におけるハーフトーンマスクの下層半透明または透明膜および上層半透明膜の材料構成および膜厚を変えたとき、各々のハーフトーンマスクを用いたリソグラフィにおける光学像のコントラストとの関係を図１１〜図１８に示す。図１１〜図１８は、いずれの図も縦軸に光学像のコントラスト、横軸に上層半透明膜の膜厚（単位：ｎｍ）を示し、下層半透明または透明膜の膜厚（単位：ｎｍ）を３段階で変えたときのコントラスト曲線を示す。また、各図の右上に、下層半透明または透明膜および上層半透明膜の屈折率（ｎ）と消衰係数（ｋ）の値を、（ｎ，ｋ）＝（下層半透明または透明膜の屈折率，消衰係数）／（上層半透明膜の屈折率，消衰係数）、として示す。 When the material configuration and film thickness of the lower semitransparent or transparent film and the upper semitransparent film of the halftone mask in the second embodiment of the present invention are changed, the contrast of the optical image in lithography using each halftone mask and The relationship is shown in FIGS. 11 to 18, in each figure, the vertical axis represents the contrast of the optical image, the horizontal axis represents the film thickness (unit: nm) of the upper semitransparent film, and the film thickness (unit: nm) of the lower semitransparent film or transparent film. ) Shows a contrast curve when three steps are changed. Also, in the upper right of each figure, the refractive index (n) and extinction coefficient (k) of the lower layer semitransparent or transparent film and the upper layer semitransparent film are expressed as (n, k) = (lower layer semitransparent or transparent film (Refractive index, extinction coefficient) / (refractive index, extinction coefficient of upper semi-transparent film).
第２の実施形態においては、下層半透明または透明膜が主として位相差を制御し、上層半透過膜が主として透過率を制御する機能を有する。本実施形態では、コントラストが０．５８を超えるハーフトーンマスクであるためには、２層の半透明または透明膜の各々の膜厚の合計を総膜厚とすれば、総膜厚が１２０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であり、下層の半透明または透明膜の屈折率（ｎ）が１．５〜１．９、消衰係数（ｋ）が０〜０．１の範囲であり、上層の半透明膜の屈折率（ｎ）が１．４〜２．２、消衰係数（ｋ）が１．６〜３．０の範囲であるのが好ましい。 In the second embodiment, the lower semi-transparent or transparent film mainly has a function of controlling the phase difference, and the upper semi-transmissive film has a function of mainly controlling the transmittance. In the present embodiment, in order to be a halftone mask having a contrast exceeding 0.58, if the total thickness of each of the two semi-transparent or transparent films is the total thickness, the total thickness is 120 nm to The lower semi-transparent or transparent film has a refractive index (n) of 1.5 to 1.9 and an extinction coefficient (k) of 0 to 0.1. The refractive index (n) is preferably 1.4 to 2.2 and the extinction coefficient (k) is preferably 1.6 to 3.0.
（実施例９）
図１１は、マスクパターンが下層半透明または透明膜に酸化シリコン（ＳｉＯ2）、上層半透明膜にクロム（Ｃｒ）よりなる２層構成のハーフトーンマスクである。図１１において、下層半透明または透明膜の膜厚と上層半透明膜の膜厚を適切に選択することにより、コントラストが０．５８を超える光学像が得られることが示された。
Example 9
FIG. 11 shows a half-tone mask having a two-layer structure in which the mask pattern is made of silicon oxide (SiO 2 ) as a lower semi-transparent or transparent film and chromium (Cr) as an upper semi-transparent film. In FIG. 11, it was shown that an optical image having a contrast exceeding 0.58 can be obtained by appropriately selecting the film thickness of the lower layer semitransparent or transparent film and the film thickness of the upper layer semitransparent film.
（実施例１０）
図１２は、マスクパターンが下層半透明または透明膜に酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、上層半透明膜にクロム（Ｃｒ）よりなる２層構成のハーフトーンマスクである。図１２において、下層半透明または透明膜の膜厚と上層半透明膜の膜厚を適切に選択することにより、コントラストが０．５８を超える光学像が得られることが示された。
(Example 10)
FIG. 12 shows a halftone mask having a two-layer structure in which a mask pattern is made of silicon oxynitride (SiON) as a lower layer semitransparent or transparent film and chromium (Cr) as an upper layer semitransparent film. In FIG. 12, it was shown that an optical image with a contrast exceeding 0.58 can be obtained by appropriately selecting the film thickness of the lower layer semitransparent or transparent film and the film thickness of the upper layer semitransparent film.
（実施例１１）
図１３は、マスクパターンが下層半透明または透明膜に酸化シリコン（ＳｉＯ2）、上層半透明膜にタンタルハフニウム（ＴａＨｆ）よりなる２層構成のハーフトーンマスクである。図３において、下層半透明または透明膜の膜厚と上層半透明膜の膜厚を適切に選択することにより、コントラストが０．５８を超える光学像が得られることが示された。
(Example 11)
FIG. 13 shows a halftone mask having a two-layer structure in which a mask pattern is made of silicon oxide (SiO 2 ) as a lower semitransparent or transparent film and tantalum hafnium (TaHf) as an upper semitransparent film. In FIG. 3, it was shown that an optical image having a contrast exceeding 0.58 can be obtained by appropriately selecting the film thickness of the lower semi-transparent or transparent film and the film thickness of the upper semi-transparent film.
（実施例１２）
図１４は、マスクパターンが下層半透明または透明膜に酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、上層半透明膜にタンタル（Ｔａ）よりなる２層構成のハーフトーンマスクである。図１４において、下層半透明または透明膜の膜厚と上層半透明膜の膜厚を適切に選択することにより、コントラストが０．５８を超える光学像が得られることが示された。
(Example 12)
FIG. 14 shows a half-tone mask having a two-layer structure in which a mask pattern is made of silicon oxynitride (SiON) as a lower semitransparent or transparent film and tantalum (Ta) as an upper semitransparent film. In FIG. 14, it was shown that an optical image having a contrast exceeding 0.58 can be obtained by appropriately selecting the film thickness of the lower layer semitransparent or transparent film and the film thickness of the upper layer semitransparent film.
（実施例１３）
図１５は、マスクパターンが下層半透明または透明膜に酸化シリコン（ＳｉＯ2）、上層半透明膜にタンタルハフニウム（ＴａＨｆ）よりなる２層構成のハーフトーンマスクである。図１５において、下層半透明または透明膜の膜厚と上層半透明膜の膜厚を適切に選択することにより、コントラストが０．５８を超える光学像が得られることが示された。
(Example 13)
FIG. 15 shows a halftone mask having a two-layer structure in which a mask pattern is made of silicon oxide (SiO 2 ) as a lower semitransparent or transparent film and tantalum hafnium (TaHf) as an upper semitransparent film. In FIG. 15, it was shown that an optical image with a contrast exceeding 0.58 can be obtained by appropriately selecting the film thickness of the lower layer semitransparent or transparent film and the film thickness of the upper layer semitransparent film.
（実施例１４）
図１６は、マスクパターンが下層半透明または透明膜に酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、上層半透明膜にタンタルハフニウム（ＴａＨｆ）よりなる２層構成のハーフトーンマスクである。図１５において、下層半透明または透明膜の膜厚と上層半透明膜の膜厚を適切に選択することにより、コントラストが０．５８を超える光学像が得られることが示された。
(Example 14)
FIG. 16 shows a halftone mask having a two-layer structure in which the mask pattern is made of silicon oxynitride (SiON) as the lower semi-transparent or transparent film and tantalum hafnium (TaHf) as the upper semi-transparent film. In FIG. 15, it was shown that an optical image with a contrast exceeding 0.58 can be obtained by appropriately selecting the film thickness of the lower layer semitransparent or transparent film and the film thickness of the upper layer semitransparent film.
（実施例１５）
図１７は、マスクパターンが下層半透明または透明膜に酸化シリコン（ＳｉＯ2）、上層半透明膜にモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）よりなる２層構成のハーフトーンマスクである。図１５において、下層半透明または透明膜の膜厚と上層半透明膜の膜厚を適切に選択することにより、コントラストが０．５８を超える光学像が得られることが示された。
(Example 15)
FIG. 17 shows a halftone mask having a two-layer structure in which a mask pattern is made of silicon oxide (SiO 2 ) as a lower semitransparent or transparent film and molybdenum silicide (MoSi) as an upper semitransparent film. In FIG. 15, it was shown that an optical image with a contrast exceeding 0.58 can be obtained by appropriately selecting the film thickness of the lower layer semitransparent or transparent film and the film thickness of the upper layer semitransparent film.
（実施例１６）
図１８は、マスクパターンが下層半透明または透明膜に酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、上層半透明膜にモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）よりなる２層構成のハーフトーンマスクである。図１５において、下層半透明または透明膜の膜厚と上層半透明膜の膜厚を適切に選択することにより、コントラストが０．５８を超える光学像が得られることが示された。
(Example 16)
FIG. 18 shows a half-tone mask having a two-layer structure in which a mask pattern is made of silicon oxynitride (SiON) as a lower semi-transparent or transparent film and molybdenum silicide (MoSi) as an upper semi-transparent film. In FIG. 15, it was shown that an optical image with a contrast exceeding 0.58 can be obtained by appropriately selecting the film thickness of the lower layer semitransparent or transparent film and the film thickness of the upper layer semitransparent film.
上記の実施例１〜実施例１６に示すように、本発明の２層構成のハーフトーンマスクを用いることにより、レジストの光学像のコントラストが０．５８を超えて向上し、良好な微細画像をウェハ上に形成することが可能となった。 As shown in Examples 1 to 16 , by using the two-layer halftone mask of the present invention, the contrast of the optical image of the resist is improved to exceed 0.58, and a good fine image is obtained. It became possible to form on a wafer.
１１ 透明基板
１２ 下層半透明または透明膜
１３ 上層半透明または透明膜
１４ マスクパターン
２１ 透光部
２２ 遮光部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
Claims (6)
前記２層の半透明または透明膜が、前記透明基板側より、クロム、タンタル、タンタルハフニウム、モリブデンシリサイドのいずれかを主成分とする材料よりなる下層半透明膜と、酸化シリコンまたは酸窒化シリコンのいずれかを主成分とする材料よりなる上層半透明または透明膜とで構成され、
前記ハーフトーンマスクを前記フォトリソグラフィに用いたときの光学像のコントラストが０．５８を超える値であることを特徴とするハーフトーンマスク。 In a photomask used for photolithography in which an ArF excimer laser is used as an exposure light source and immersion exposure is performed with a high NA lens by quadrupole polarization illumination, the photomask is composed of two layers of translucent or transparent film on a transparent substrate. A halftone mask having a mask pattern,
The two-layer semi-transparent or transparent film is formed of a lower semi-transparent film made of a material mainly composed of chromium, tantalum, tantalum hafnium, or molybdenum silicide from the transparent substrate side, and silicon oxide or silicon oxynitride. It is composed of an upper layer translucent or transparent film made of a material mainly composed of either
A halftone mask, wherein the contrast of an optical image when the halftone mask is used for the photolithography is a value exceeding 0.58.
前記２層の半透明または透明膜が、前記透明基板側より、酸化シリコンまたは酸窒化シリコンのいずれかを主成分とする材料よりなる下層半透明または透明膜と、クロム、タンタル、タンタルハフニウム、モリブデンシリサイドのいずれかを主成分とする材料よりなる上層半透明膜とで構成され、
前記ハーフトーンマスクを前記フォトリソグラフィに用いたときの光学像のコントラストが０．５８を超える値であることを特徴とするハーフトーンマスク。 In a photomask used for photolithography in which an ArF excimer laser is used as an exposure light source and immersion exposure is performed with a high NA lens by quadrupole polarization illumination, the photomask is composed of two layers of translucent or transparent film on a transparent substrate. A halftone mask having a mask pattern,
The two-layer semi-transparent or transparent film is a lower-layer semi-transparent or transparent film made of a material mainly composed of silicon oxide or silicon oxynitride, and chromium, tantalum, tantalum hafnium, molybdenum from the transparent substrate side. It is composed of an upper translucent film made of a material mainly composed of any of silicide,
A halftone mask, wherein the contrast of an optical image when the halftone mask is used for the photolithography is a value exceeding 0.58.
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