JP2006048033A - フォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法、並びに半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、前記遮光膜は、前記ドライエッチング処理において、前記レジストとの選択比が1を超える材料で構成した。
【選択図】図2
Description
その一方で、フォトマスクやフォトマスクブランクにおいては、フォトマスクに形成されるマスクパターンを微細化するに当たっては、フォトマスクブランクにおけるレジスト膜の薄膜化と、フォトマスク製造の際のパターニング手法として、ドライエッチング加工が必要である。
一つは、フォトマスクブランクのレジスト膜の薄膜化を進める際、遮光膜の加工時間が1つの大きな制限事項となっていることである。遮光膜の材料としては、一般にクロムが用いられ、クロムのドライエッチング加工では、エッチングガスに塩素ガスと酸素ガスの混合ガスが用いられている。レジストパターンをマスクにして遮光膜をドライエッチングでパターニングする際、レジストは有機膜でありその主成分は炭素であるので、ドライエッチング環境である酸素プラズマに対しては非常に弱い。遮光膜をドライエッチングでパターニングする間、その遮光膜上に形成されているレジストパターンは十分な膜厚で残っていなければならない。一つの指標として、マスクパターンの断面形状を良好にするために、ジャストエッチングタイムの2倍(100%オーバーエッチング)程度を行っても残存するようなレジスト膜厚にしなければならない。例えば、一般には、遮光膜の材料であるクロムと、レジスト膜とのエッチング選択比は1以下となっているので、レジスト膜の膜厚は、遮光膜の膜厚の2倍以上の膜厚が必要となることになる。遮光膜の加工時間を短くする方法として、遮光膜の薄膜化が考えられる。遮光膜の薄膜化については、下記特許文献1に提案されている。
第二に、波長200nm以下の露光光を露光光源とする露光装置に用いることで、遮光膜に必要な遮光性能を有しつつ、遮光膜の薄膜化により、断面形状の良好な遮光膜のパターンが形成することができるフォトマスクブランク、及びフォトマスクの製造方法を提供することである。
第三に、遮光膜のパターン精度を向上させるフォトマスクブランク、及びフォトマスクの製造方法を提供することである。
(構成1)透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、前記遮光膜は、前記ドライエッチング処理において、前記レジストとの選択比が1を超える材料で構成したことを特徴とするフォトマスクブランク。
(構成2)透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、前記遮光膜は、前記ドライエッチング処理において、前記レジストの膜減り速度よりエッチング速度が速い材料で構成したことを特徴とするフォトマスクブランク。
(構成3)前記レジスト膜の膜厚が300nm以下とすることを特徴とする構成1又は2記載のフォトマスクブランク。
(構成4)透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、少なくとも前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、前記レジストの膜厚を300nm以下と薄くしても前記遮光膜をパターニングした後に前記遮光膜上にレジストが残存するように、前記遮光膜のドライエッチング速度を速くさせたことを特徴とするフォトマスクブランク。
(構成5)前記遮光膜はクロムを含む材料からなることを特徴とする構成1乃至4の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
(構成7)透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、波長200nm以下の露光光を露光光源とする露光装置に用いられるフォトマスクを製造するためのフォトマスクブランクであって、前記遮光膜は、クロムと、クロム単体よりもドライエッチング速度が速くなる添加元素とを含む材料からなり、所望の遮光性を有するように遮光膜の膜厚が設定されていることを特徴とするフォトマスクブランク。
(構成8)前記遮光膜中に含まれる添加元素は、酸素と窒素の少なくとも一方の元素を含むことを特徴とする構成6又は7に記載のフォトマスクブランク。
(構成9)前記遮光膜の上層部に、酸素を含む反射防止層を有することを特徴とする構成1乃至8の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
(構成10)前記反射防止層には更に炭素が含まれていることを特徴とする構成9記載のフォトマスクブランク。
(構成12)前記ドライエッチング処理は、プラズマ中で処理されることを特徴とする構成1乃至11の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
(構成13)前記遮光膜をパターニングする際に使用するドライエッチングガスは、塩素系ガス、又は、塩素系ガスと酸素ガスとを含む混合ガスからなることを特徴とする構成1乃至12の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
(構成14)前記レジストは電子線描画用レジストであることを特徴とする構成1乃至13の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
(構成15)前記レジストは化学増幅型レジストであることを特徴とする構成1乃至14の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
(構成17)前記遮光膜の膜厚が90nm以下であることを特徴とする構成16記載のフォトマスクブランク。
(構成18)前記透光性基板と前記遮光膜との間に、ハーフトーン型位相シフター膜が形成されていることを特徴とする構成1乃至15の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
(構成19)前記遮光膜は、前記ハーフトーン型位相シフター膜との積層構造において、露光光に対して光学濃度3.0以上となるように設定されていることを特徴とする構成18記載のフォトマスクブランク。
(構成20)前記遮光膜の膜厚が50nm以下であることを特徴とする構成19記載のフォトマスクブランク。
(構成22)前記フォトマスクブランクとして、クロムに少なくとも酸素を含む材料からなる遮光膜を有するフォトマスクブランクを用い、前記ドライエッチングに、塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスからなるドライエッチングガスを用いた際に、前記フォトマスクブランクの遮光膜に含まれる酸素の含有量に応じ、前記ドライエッチングガス中の酸素の含有量を低減させた条件において、ドライエッチングを行うことを特徴とする構成21記載のフォトマスクの製造方法。
(構成23)構成21又は22に記載のフォトマスクの製造方法により得られるフォトマスクを使用して、フォトリソグラフィー法により半導体基板上に回路パターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
遮光膜を、ドライエッチング処理において、レジストとの選択比が1を超える材料としているので、ドライエッチング処理において、レジストよりも遮光膜の方が速くドライエッチングにより除去されるので、遮光膜のパターニングに必要なレジスト膜の膜厚を薄くすることができ、遮光膜のパターン精度(CD精度)が良好になる。また、レジストよりも遮光膜の方が速くドライエッチングにより除去されるので、ドライエッチング時間の短縮化により、断面形状の良好な遮光膜のパターンを形成することができる。
遮光膜を、ドライエッチング処理において、レジストのエッチング速度よりエッチング速度が速い材料としているので、ドライエッチング処理において、レジストよりも遮光膜の方が速くドライエッチングにより除去されるので、遮光膜のパターニングに必要なレジスト膜の膜厚を薄くすることができ、遮光膜のパターン精度(CD精度)が良好になる。また、レジストよりも遮光膜の方が速くドライエッチングにより除去されるので、ドライエッチング時間の短縮により、断面形状の良好な遮光膜のパターンを形成することができる。
また、構成4にあるように、本発明のフォトマスクブランクは、透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、少なくとも前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、前記レジストの膜厚を300nm以下と薄くしても前記遮光膜をパターニングした後に前記遮光膜上にレジストが残存するように、前記遮光膜のドライエッチング速度を速くさせている。
遮光膜をドライエッチング処理によってパターニングする際にレジスト膜の膜減りが起こっても、遮光膜のパターニング終了時点でレジスト膜が残存するように、遮光膜のドライエッチング速度が制御されている。従って、設計どおりの所望の遮光膜パターンを形成することができる。即ち、遮光膜のパターン精度を向上することができる。
更に、遮光膜のドライエッチング速度を高めることで、ドライエッチング時間の短縮化により、断面形状の良好な遮光膜のパターンを形成することができる。
構成5にあるように、本発明において遮光膜は、クロムを含む材料とすることが好ましい。
構成6にあるように、遮光膜のドライエッチング速度を、レジストのドライエッチング速度(膜減り速度)よりも速くなるように、遮光膜中にドライエッチング速度が速くなる添加元素を添加し、その添加元素の含有量を制御することにより、容易に本発明の効果が得られるので好ましい。
本発明においては、遮光膜の膜厚をできるだけ薄くするという従来の考え方ではなく、遮光膜の材料をドライエッチング速度が速くなる材料に変更することで、ドライエッチング時間を短くできる。ところで、ドライエッチング速度が速い材料は、従来露光装置において使用されている波長であるi線(365nm)やKrFエキシマレーザー(248nm)においては、吸収係数が小さいため、所望の光学濃度を得るには膜厚が厚くする必要があり、ドライエッチング時間の短縮は望めなかった。本発明者は、露光波長が200nm以下の、例えばArFエキシマレーザー(193nm)やF2エキシマレーザー(157nm)においては、ドライエッチング速度が速くなる材料においても、ある程度の吸収係数を有するようになり、膜厚を特に厚くしなくてもある程度の薄膜で所望の光学濃度を得ることができることを見い出した。
本発明では、遮光膜は、クロムと、クロム単体よりもドライエッチング速度が速くなる添加元素とを含む材料からなる。
反射防止層に炭素が含まれる場合、ドライエッチング速度が低下する傾向にあるので、本発明の効果を最大限に発揮するためには、構成11にあるように、遮光膜全体に占める反射防止層の割合を0.45以下とすることが望ましい。
構成13にあるように、遮光膜をパターニングする際に使用するドライエッチングガスには、塩素系ガス、又は、塩素系ガスと酸素ガスとを含む混合ガスからなるドライエッチングガスを用いることが本発明にとって好適である。本発明におけるクロムと酸素、窒素等の元素とを含む材料からなる遮光膜に対しては、上記のドライエッチングガスを用いてドライエッチングを行うことにより、ドライエッチング時間の短縮化を図ることができる。
構成14にあるように、本発明において使用するレジストは、電子線描画用レジストとすることにより、レジスト膜の薄膜化が可能となり、遮光膜のパターン精度(CD精度)を向上することができるので好ましい。
構成21にあるように、構成1乃至17の何れかに記載のフォトマスクブランクにおける遮光膜をドライエッチングを用いてパターニングする工程を有するフォトマスクの製造方法によれば、ドライエッチング時間を短縮でき、断面形状の良好な遮光膜パターンが精度良く形成されたフォトマスクを得ることができる。
クロム系材料からなる遮光膜のドライエッチングにおいては、最も一般的には、塩素系ガスを用いて、塩化クロミル(CrCl2O2)を生成させることで行われるため、基本的にエッチングガスには酸素が必要となり、通常は塩素系ガスに酸素ガスを混合したドライエッチングガスが用いられる。しかし、エッチングガス中の酸素は、レジストパターンにダメージを与えることが知られており、そのため、形成される遮光膜のパターン精度に悪影響を与える。そこで、フォトマスクブランクとして、クロムに少なくとも酸素を含む材料からなる遮光膜を有するフォトマスクブランクを用いた場合、遮光膜中の酸素とクロムと塩素系ガスとの反応により塩化クロミルが生成されるため、ドライエッチングガス中の酸素の量を低減もしくはゼロとすることが出来る。その結果、レジストパターンに悪影響を与える酸素の量を低減することが出来るため、ドライエッチングにより形成される遮光膜のパターン精度が向上する。従って、特にサブミクロンレベルのパターンサイズの微細パターンが高精度で形成されたフォトマスクを得ることが可能になる。
さらに、本発明によれば、本発明により得られるフォトマスクを使用して、フォトリソグラフィー法により半導体基板上にパターン精度の良好な回路パターンを形成した半導体装置が得られる。
図1は本発明のフォトマスクブランクの第一の実施の形態を示す断面図である。
図1のフォトマスクブランク10は、透光性基板1上に遮光膜2を有する形態のものである。ここで、透光性基板1としては、ガラス基板が一般的である。ガラス基板は、平坦度及び平滑度に優れるため、フォトマスクを使用して半導体基板上へのパターン転写を行う場合、転写パターンの歪み等が生じないで高精度のパターン転写を行える。
また、遮光膜2中に酸素と窒素の両方を含んでもよい。その場合の含有量は、酸素と窒素の合計が10〜80原子%の範囲とするのが好適である。また、遮光膜2中に酸素と窒素の両方を含む場合の酸素と窒素の含有比は、特に制約はされず、吸収係数等の兼ね合いで適宜決定される。
なお、酸素及び/又は窒素を含む遮光膜2は、他に炭素、水素等の元素を含んでもよい。
また、フォトマスクブランクとしては、後述する図2(a)にあるように、上記遮光膜2の上に、レジスト膜3を形成した形態であっても構わない。レジスト膜3の膜厚は、遮光膜のパターン精度(CD精度)を良好にするためには、できるだけ薄い方が好ましい。本実施の形態のような所謂バイナリマスク用フォトマスクブランクの場合、具体的には、レジスト膜3の膜厚は、300nm以下が好ましい。さらに好ましくは、200nm以下、さらに好ましくは150nm以下とすることが望ましい。レジスト膜の膜厚の下限は、レジストパターンをマスクにして遮光膜をドライエッチングしたときに、レジスト膜が残存するように設定される。また、高い解像度を得るために、レジスト膜3の材料はレジスト感度の高い化学増幅型レジストが好ましい。また、化学増幅型レジストは、従来EB描画で一般に使用されていた高分子型レジストに比べてドライエッチング耐性が良く、レジスト膜厚をさらに薄膜化することができる。よって、CDリニアリティーが向上する。また、高分子型レジストの平均分子量は10万以上で、このような分子量が大きいレジストは、一般に、ドライエッチング中に分子量が小さくなる割合が多いため、ドライエッチング耐性は悪い。従って、レジストの平均分子量が10万未満、好ましくは5万未満のレジストとすることがドライエッチング耐性を良くすることができるので好ましい。
また、同様に、本発明の遮光膜は、ドライエッチング処理において、レジストの膜減り速度より、遮光膜のエッチング速度が速い材料とする。レジストの膜減り速度と、遮光膜のエッチング速度の比(レジストの膜減り速度:遮光膜のエッチング速度)のは、遮光膜パターンの断面形状の悪化防止や、グローバルローディング現象を抑える点から、1:1を超え1:10以下、更に好ましくは、1:1を超え1:5以下とすることが望ましい。
このフォトマスクブランク10を用いたフォトマスクの製造方法は、フォトマスクブランク10の遮光膜2を、ドライエッチングを用いてパターニングする工程を有し、具体的には、フォトマスクブランク10上に形成されたレジスト膜に対し、所望のパターン露光を施す露光工程と、所望のパターン露光に従って前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する現像工程と、レジストパターンに沿って前記遮光膜をエッチングするエッチング工程と、残存したレジストパターンを剥離除去する工程とを有する。
図2(a)は、図1のフォトマスクブランク10の遮光膜2上にレジスト膜3を形成した状態を示している。尚、レジスト材料としては、ポジ型レジスト材料でも、ネガ型レジスト材料でも用いることができる。
次に、図2(b)は、フォトマスクブランク10上に形成されたレジスト膜3に対し、所望のパターン露光を施す露光工程を示す。パターン露光は、電子線描画装置又はレーザー描画装置などを用いて行われる。上述のレジスト材料は、電子線又はレーザーに対応する感光性を有するものが使用される。
次に、図2(c)は、所望のパターン露光に従ってレジスト膜3を現像してレジストパターン3aを形成する現像工程を示す。該現像工程では、フォトマスクブランク10上に形成したレジスト膜3に対し所望のパターン露光を施した後に現像液を供給して、現像液に可溶なレジスト膜の部位を溶解し、レジストパターン3aを形成する。
このドライエッチングには、塩素系ガス、又は、塩素系ガスと酸素ガスとを含む混合ガスからなるドライエッチングガスを用いることが本発明にとって好適である。本発明におけるクロムと酸素、窒素等の元素とを含む材料からなる遮光膜2に対しては、上記のドライエッチングガスを用いてドライエッチングを行うことにより、ドライエッチング速度を高めることができ、ドライエッチング時間の短縮化を図ることができ、断面形状の良好な遮光膜パターンを形成することができる。ドライエッチングガスに用いる塩素系ガスとしては、例えば、Cl2,SiCl4,HCl、CCl4、CHCl3等が挙げられる。
尚、本発明は以上説明した実施の形態には限定されない。即ち、透光性基板上に遮光膜を形成した、所謂バイナリマスク用フォトマスクブランクに限らず、例えば、ハーフトーン型位相シフトマスク或いはレベンソン型位相シフトマスクの製造に用いるためのフォトマスクブランクであってもよい。この場合、後述する第2の実施の形態に示すように、透光性基板上のハーフトーン位相シフト膜上に遮光膜が形成される構造となり、ハーフトーン位相シフト膜と遮光膜とを合わせて所望の光学濃度(好ましくは3.0以上)が得られればよいため、遮光膜自体の光学濃度は例えば3.0よりも小さい値とすることもできる。
図4(a)のフォトマスクブランク30は、透光性基板1上に、ハーフトーン型位相シフター膜4とその上の遮光層5と反射防止層6とからなる遮光膜2を有する形態のものである。透光性基板1、遮光膜2については、上記第1の実施の形態で説明したので省略する。
上記ハーフトーン型位相シフター膜4は、実質的に露光に寄与しない強度の光(例えば、露光波長に対して1%〜20%)を透過させるものであって、所定の位相差を有するものである。このハーフトーン型位相シフター膜4は、該ハーフトーン型位相シフター膜4をパターニングした光半透過部と、ハーフトーン型位相シフター膜4が形成されていない実質的に露光に寄与する強度の光を透過させる光透過部とによって、光半透過部を透過して光の位相が光透過部を透過した光の位相に対して実質的に反転した関係になるようにすることによって、光半透過部と光透過部との境界部近傍を通過し回折現象によって互いに相手の領域に回りこんだ光が互いに打ち消しあうようにし、境界部における光強度をほぼゼロとし境界部のコントラスト即ち解像度を向上させるものである。
この第2の実施の形態における上記遮光膜2は、ハーフトーン型位相シフト膜と遮光膜とを合わせた積層構造において、露光光に対して光学濃度が3.0以上となるように設定する。そのように設定される遮光膜2の膜厚は、50nm以下であることが好ましい。その理由は、上記第1の実施の形態と同様であって、ドライエッチング時のパターンのマイクロローディング現象等によって、微細パターンの形成が困難となる場合が考えられるからである。また、本実施の形態において、上記反射防止層6上に形成するレジスト膜の膜厚は、250nm以下が好ましい。さらに好ましくは、200nm以下、さらに好ましくは150nm以下とすることが望ましい。レジスト膜の膜厚の下限は、レジストパターンをマスクにして遮光膜をドライエッチングしたときに、レジスト膜が残存するように設定される。また、前述の実施の形態の場合と同様、高い解像度を得るために、レジスト膜の材料はレジスト感度の高い化学増幅型レジストが好ましい。
(実施例1〜10、比較例1)
石英ガラス基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、遮光膜を形成した。スパッタターゲットはクロムターゲットを使用し、スパッタガスの組成は、表1のガス流量比のように変更した。こうして、組成の異なる遮光膜をそれぞれ形成したフォトマスクブランク(実施例1〜10、比較例1)を得た。尚、得られたフォトマスクブランクの遮光膜の組成は表1に示したとおりである。また、遮光膜の膜厚についても表1に示したが、波長193nmにおいて、光学濃度(OD:OpticalDensity)が3.0となる膜厚とした。
次に、各フォトマスクブランク上に、化学増幅型レジストである電子線レジスト膜(富士フィルムアーチ(FFA)社製CAR-FEP171)を形成した。レジスト膜の形成は、スピンナー(回転塗布装置)を用いて、回転塗布した。なお、上記レジスト膜を塗布後、加熱乾燥装置を用いて所定の加熱乾燥処理を行なった。
次に、各フォトマスクブランク上に形成したレジストパターンに沿って、遮光膜のドライエッチングを行った。ドライエッチングガスとして、Cl2とO2の混合ガス(Cl2:O2=4:1)を用いた。このときのジャストエッチング時間(エッチングが基板に達した時間)を表1に示した。
尚、遮光膜上に形成されているレジスト膜の膜減り速度は、2.1Å/秒であり、実施例1〜10の遮光膜のドライエッチング速度の方が速い。即ち、レジストとの選択比は1を超えている。
こうして、ドライエッチングにより、基板上に遮光膜のパターンを形成し、残存するレジストパターンは熱濃硫酸を用いて剥離除去して、各フォトマスクを得た。
尚、参考までに、各実施例の遮光膜の分光カーブを図3に纏めて示した。横軸は波長、縦軸は吸収係数である。波長が例えばKrFエキシマレーザー(248nm)かそれより長くなると、吸収係数が小さくなることが示されている。従って、この波長域では、同じ光学濃度(例えば3.0)とするための膜厚が厚くなってしまうことが推測される。
実施例2と同じフォトマスクブランクについて、レジストパターン形成後、ドライエッチングガスとして、Cl2とO2の混合ガス(Cl2:O2=20:1)を用いたこと以外は同様にしてドライエッチングを行った。
その結果、エッチング時間は実施例2と同等であったが、形成した遮光膜のパターンのCDロス(CDエラー)(設計線幅に対する実測線幅のずれ)が20nmで、実施例2で形成したパターンのCDロス(CDエラー)が80nmであったのに対し、大幅に低減することができた。即ち、CDリニアリティーが向上した。これは、ドライエッチングガス中の酸素の量を低減したことにより、レジストパターンのダメージを少なくできたことによるものと考えられる。
図4は、実施例12に係るフォトマスクブランク及びこのフォトマスクブランクを用いたフォトマスクの製造工程を示す断面図である。本実施例のフォトマスクブランク30は、同図(a)に示すように、透光性基板1上に、ハーフトーン型位相シフター膜4とその上の遮光層5と反射防止層6とからなる遮光膜2からなる。
このフォトマスクブランク30は、次のような方法で製造することができる。
石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、スパッタターゲットにモリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混合ターゲット(Mo:Si=8:92mol%)を用い、アルゴン(Ar)と窒素(N2)との混合ガス雰囲気(Ar:N2=10体積%:90体積%)で、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、モリブデン、シリコン、及び窒素を主たる構成要素とする単層で構成されたArFエキシマレーザー(波長193nm)用ハーフトーン型位相シフター膜を形成した。尚、このハーフトーン位相シフター膜は、ArFエキシマレーザー(波長193nm)でおいて、透過率はそれぞれ5.5%、位相シフト量が略180°となっている。
次にフォトマスクブランク30上に形成されたレジスト膜に対し、電子線描画装置を用いて所望のパターン描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターン7を形成した(図4(b)参照)。
次に、上記レジストパターン7に沿って、遮光層5と反射防止層6とからなる遮光膜2のドライエッチングを行って遮光膜パターン2aを形成した(同図(c)参照)。ドライエッチングガスとして、Cl2とO2の混合ガス(Cl2:O2=4:1)を用いた。このときのジャストエッチング時間は129秒、エッチング速度は、遮光膜の総膜厚/エッチング時間で3.6Å/秒であり、非常に速いものであった。尚、上記実施例1〜10と同様に、レジスト膜の膜減り速度は2.1Å/秒であり、レジストの膜減り速度:遮光膜のドライエッチング速度=1:1.7であった。また、遮光膜のレジストとの選択比は1.7であった。このように、遮光膜のレジストとの選択比が1を超える(レジストの膜減り速度よりも遮光膜のエッチング速度が速く、遮光膜2は膜厚が薄い上にエッチング速度が速く)ことにより、エッチング時間も速いことから、遮光膜パターン2aの断面形状も垂直形状となり良好となった。また、遮光膜パターン2a上にはレジスト膜が残存していた。
次に、残存するレジストパターン7を剥離後、再度レジスト膜8を塗布し、転写領域内の不要な遮光膜パターンを除去するためのパターン露光を行った後、該レジスト膜8を現像してレジストパターン8aを形成した(同図(e)、(f)参照)。次いで、ウェットエッチングを用いて不要な遮光膜パターンを除去し、残存するレジストパターンを剥離して、フォトマスク40を得た(同図(g)参照)。
上記実施例12において、化学増幅型レジストである電子線レジストの膜厚を300nm、250nm、200nmと変化させて遮光膜のパターンを形成した。尚、本発明の遮光膜を採用することによって、遮光膜上のレジストパターンをマスクにして遮光膜のパターンを形成しても、形成された遮光膜のパターン上にレジスト膜が残存させることができ、遮光膜のパターン精度(CD精度)を良好にすることができる。尚、CDリニアリティーの評価のため、マスクパターンは、1:1のラインアンドスペースパターン(1:1 L/S)、1:1のコンタクトホールパターン(1:1 C/H)を形成した。尚、1:1 L/S、1:1 C/Hは、400nmL/S、400nmC/Hパターンで評価した。その結果、設計寸法に対するCDシフト量を評価したところ、1:1 L/Sにおいては、300nmにおいて、CDシフト量は23nm、250nmにおいて、CDシフト量は17nm、200nmにおいてCDシフト量は12nmであった。また、1:1 C/Hにおいては、300nmにおいてCDシフト量は23nm、250nmにおいてCDシフト量は21nm、200nmにおいてCDシフト量は19nmであった。以上のように、本発明の遮光膜との組み合わせにより、レジスト膜厚の薄膜化が可能となり、大幅にCDリニアリティーが改善していることがわかる。また、レジスト膜厚が200nmにおいて、半導体デザインルール65nmで要求される80nmのラインアンドスペースパターン(80nmL/S)、300nmのコンタクトホールパターン(300nmC/H)はきちんと解像されており、パターン断面形状も良好であった。従って、遮光膜パターンの断面形状が良好であるので、遮光膜パターンをマスクにして形成されたハーフトーン型位相シフター膜パターンの断面形状も良好となった。
上記実施例12において、遮光膜2の光学特性は維持させた状態で、遮光膜2全体に占める反射防止層6の割合と、遮光膜2上に形成するレジスト膜の膜厚を変化させて、フォトマスクを作製した。
遮光膜2全体に占める反射防止層6の割合(反射防止層の膜厚/遮光膜の膜厚)を、0.45、0.30、0.20の2種類のフォトマスクブランクに対して、遮光膜2上にレジスト膜厚が300nm、250nm、200nmと異なるレジスト膜を形成して、レジストパターンをマスクにして遮光膜をドライエッチングによりパターニングしたときに、遮光膜上に残存しているレジスト膜を観察した。
遮光膜全体に占める反射防止層の割合が0.45の場合、レジスト膜の膜厚が200nmの場合、要求されるパターン精度が達成できなかったのは、反射防止層に炭素が含まれる場合、ドライエッチング速度が低下される傾向にあるため、遮光膜をパターニングするのに必要なエッチング時間が長くなるため、レジスト膜の膜減りが進行したためと考えられる。
尚、上記実施例1〜11では、遮光膜の表層に反射防止機能を持たせた反射防止層を形成しなかったが、遮光膜の表層に含まれる酸素などの含有量を調整して表層に反射防止層を設けた遮光膜としても構わない。
2 遮光膜
3 レジスト膜
4 ハーフトーン型位相シフター膜
5 遮光層
6 反射防止層
2a 遮光膜のパターン
3a レジストパターン
10、30 フォトマスクブランク
20、40 フォトマスク
Claims (23)
- 透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、
前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、
前記遮光膜は、前記ドライエッチング処理において、前記レジストとの選択比が1を超える材料で構成したことを特徴とするフォトマスクブランク。 - 透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、
前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、
前記遮光膜は、前記ドライエッチング処理において、前記レジストの膜減り速度よりエッチング速度が速い材料で構成したことを特徴とするフォトマスクブランク。 - 前記レジスト膜の膜厚が300nm以下とすることを特徴とする請求項1又は2記載のフォトマスクブランク。
- 透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、
前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、少なくとも前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、
前記レジストの膜厚を300nm以下と薄くしても前記遮光膜をパターニングした後に前記遮光膜上にレジストが残存するように、前記遮光膜のドライエッチング速度を速くさせたことを特徴とするフォトマスクブランク。 - 前記遮光膜はクロムを含む材料からなることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
- 前記レジストの膜減り速度より前記遮光膜のドライエッチング速度が速くなる添加元素の量が制御されていることを特徴とする請求項2乃至5の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
- 透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、
前記フォトマスクブランクは、波長200nm以下の露光光を露光光源とする露光装置に用いられるフォトマスクを製造するためのフォトマスクブランクであって、
前記遮光膜は、クロムと、クロム単体よりもドライエッチング速度が速くなる添加元素とを含む材料からなり、所望の遮光性を有するように遮光膜の膜厚が設定されていることを特徴とするフォトマスクブランク。 - 前記遮光膜中に含まれる添加元素は、酸素と窒素の少なくとも一方の元素を含むことを特徴とする請求項6又は7に記載のフォトマスクブランク。
- 前記遮光膜の上層部に、酸素を含む反射防止層を有することを特徴とする請求項1乃至8の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
- 前記反射防止層には更に炭素が含まれていることを特徴とする請求項9記載のフォトマスクブランク。
- 前記遮光膜全体に占める反射防止層の割合を0.45以下とすることを特徴とする請求項9又は10記載のフォトマスクブランク。
- 前記ドライエッチング処理は、プラズマ中で処理されることを特徴とする請求項1乃至11の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
- 前記遮光膜をパターニングする際に使用するドライエッチングガスは、塩素系ガス、又は、塩素系ガスと酸素ガスとを含む混合ガスからなることを特徴とする請求項1乃至12の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
- 前記レジストは電子線描画用レジストであることを特徴とする請求項1乃至13の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
- 前記レジストは化学増幅型レジストであることを特徴とする請求項1乃至14の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
- 前記遮光膜の膜厚は、露光光に対して光学濃度3.0以上となるように設定されていることを特徴とする請求項1乃至15の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
- 前記遮光膜の膜厚が90nm以下であることを特徴とする請求項16記載のフォトマスクブランク。
- 前記透光性基板と前記遮光膜との間に、ハーフトーン型位相シフター膜が形成されていることを特徴とする請求項1乃至15の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
- 前記遮光膜は、前記ハーフトーン型位相シフター膜との積層構造において、露光光に対して光学濃度3.0以上となるように設定されていることを特徴とする請求項18記載のフォトマスクブランク。
- 前記遮光膜の膜厚が50nm以下であることを特徴とする請求項19記載のフォトマスクブランク。
- 請求項1乃至20の何れかに記載のフォトマスクブランクにおける前記遮光膜を、ドライエッチングによりパター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。
- 前記フォトマスクブランクとして、クロムに少なくとも酸素を含む材料からなる遮光膜を有するフォトマスクブランクを用い、前記ドライエッチングに、塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスからなるドライエッチングガスを用いた際に、前記フォトマスクブランクの遮光膜に含まれる酸素の含有量に応じ、前記ドライエッチングガス中の酸素の含有量を低減させた条件において、ドライエッチングを行うことを特徴とする請求項21記載のフォトマスクの製造方法。
- 請求項21又は22に記載のフォトマスクの製造方法により得られるフォトマスクを使用して、フォトリソグラフィー法により半導体基板上に回路パターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
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A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
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