JP2009086389A - フォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透光性基板1上に遮光膜2を有するフォトマスクブランク10であって、前記遮光膜2は、金属と珪素(Si)を含み、該金属の含有量が、金属と珪素(Si)との合計に対し6原子%未満である。また、このフォトマスクブランク10における上記遮光膜2をドライエッチング処理によりパターニングすることにより、フォトマスクを製造する。
【選択図】図1
Description
上述のように、従来の遮光膜の材料としては、一般にクロム系の材料が用いられており、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非常に弱い。それゆえ、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が、単にレジスト膜厚を厚くすると、特に微細なパターンを形成する場合、アスペクト比が大きくなり、パターン倒れなどの問題が生じる。さらに、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たドライエッチングは、指向性に乏しく等方的にエッチングが進行するため、たとえば45nmハーフピッチ程度の微細パターンを高精度で形成する場合に不利である。
そこで、本発明は、パターン転写時の露光装置に高NAの露光方法を利用した場合の焦点深度による影響に対応でき、デバイス上にハーフピッチ45nm以下の高精度の微細パターンを形成するのに好適な遮光膜を備えた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を目的とする。
(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であって、前記遮光膜は、金属と珪素(Si)を含み、該金属の含有量が、金属と珪素(Si)との合計に対し6原子%未満であることを特徴とするフォトマスクブランクである。
(構成2)前記金属の含有量が、金属と珪素(Si)との合計に対し3原子%未満であることを特徴とする構成1に記載のフォトマスクブランクである。
(構成3)前記金属がモリブデン(Mo)であることを特徴とする構成1又は2に記載のフォトマスクブランクである。
(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であって、前記遮光膜は、実質的に珪素(Si)からなることを特徴とするフォトマスクブランクである。
(構成5)前記遮光膜は、前記金属と前記珪素(Si)を含む遮光層、または、実質的に前記珪素(Si)からなる遮光層と、該遮光層の上に形成した酸素と窒素の少なくともいずれか一方を含有するクロム系化合物からなる反射防止層を有することを特徴とする構成1乃至4のいずれか一に記載のフォトマスクブランクである。
(構成6)前記遮光膜と前記透光性基板との間に裏面反射防止膜を有することを特徴とする構成5に記載のフォトマスクブランクである。
(構成7)構成1乃至6のいずれか一に記載のフォトマスクブランクを用い、前記遮光膜をドライエッチング処理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である。
このように、金属と珪素(Si)を含む遮光膜に含まれる金属の含有量が、金属と珪素(Si)との合計に対し6原子%未満であることにより、透光性基板上に上記遮光膜を形成したフォトマスクブランクを用いて作製したフォトマスクにおいて、露光装置に高NAの露光方法を利用してパターン転写を行う場合に、焦点深度の影響により焦点位置がズレても、そのズレ(の影響)をどの程度許容できるのかを示す特性値(ExposureLatitude:以下「EL値」と呼ぶ。)を大きくすることができる。
また、構成3にあるように、前記金属がモリブデン(Mo)であることが好ましい。モリブデンシリサイド化合物におけるモリブデンの含有量を6原子%未満とすることにより、本発明による作用効果が好ましく得られるとともに、微細パターンを形成する上で望ましい平滑性の良好な遮光膜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であって、前記遮光膜は、実質的に珪素(Si)からなるものである。構成4の発明によっても、本発明による作用効果を好適に発揮させることができる。
また、構成6にあるように、前記遮光膜と前記透光性基板との間に裏面反射防止膜を有することができる。このように、裏面反射防止膜を有することにより、フォトマスクの裏面側における露光光反射を防止できるので、特に高NAの露光方法を利用する露光装置によりパターン転写を行う場合に好適である。
すなわち、本発明により得られるフォトマスクは、露光装置に高NAの露光方法を利用した場合の焦点深度による影響に対応でき、デバイス上に高精度でハーフピッチ45nm以下の微細パターン転写を行うのに好適である。
図1は本発明により得られるフォトマスクブランクの一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を有するバイナリマスク用フォトマスクブランクの形態のものである。
本実施の形態の上記フォトマスクブランク10は、前記遮光膜2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2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に好適なフォトマスクブランクである。
このように、金属と珪素(Si)を含む遮光膜に含まれる金属の含有量を、金属と珪素(Si)との合計に対し6原子%未満とすることにより、透光性基板上に上記遮光膜を形成したフォトマスクブランクを用いて作製したフォトマスクにおいて、露光装置に高NAの露光方法を利用してパターン転写を行う場合に、焦点深度の影響により焦点位置がズレても、そのズレ(の影響)をどの程度許容できるのかを示す特性値(ExposureLatitude:EL値)を大きくすることができる。なお、Siの量が増えるにつれ、もしくは金属の量が減るにつれ、光学上の値、nやkが小さくなる。また、nやkが小さくなると、EL値が高くなる。ここでEL値が本発明の効果を奏するために必要な好ましいnとk値としては、n≦1かつk≧2.5である。
また、上記遮光膜2は、モリブデン等の金属と珪素の含有量が深さ方向で段階的又は連続的に異なる組成傾斜膜としても良い。
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、所望のパターン描画を施す工程と、所望のパターン描画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工程と、レジストパターンに従って前記遮光膜をドライエッチングする工程と、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。なお、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、所望の露光(パターン描画)を施す工程を示す。パターン描画は、電子線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、所望のパターン描画に従ってレジスト膜3を現像してレジストパターン3aを形成する工程を示す。該工程では、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描画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、金属と珪素(Si)を含む遮光層に対しては、エッチングガスとしてフッ素系ガスを用いることができ、クロム系化合物を含む反射防止層に対しては、塩素系ガス、又は、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ることができる。
このように本発明のフォトマスクブランクを用いてフォトマスクを作製することにより、フォトマスク上に例えばデバイス上における45nmハーフピッチ以下相当の微細パターンを精度良く形成することができる。
また、EL値が大きく、露光装置に高NAの露光方法を利用する場合、焦点深度の影響により焦点位置がズレても、そのズレ(の影響)を許容できるようなフォトマスクが得られる。すなわち、本発明により得られるフォトマスクは、露光装置に高NAの露光方法を利用した場合の焦点深度による影響に対応でき、ハーフピッチ45nm以下の微細パターンを被転写体上に高精度でパターン転写を行うのに好適である。
(実施例1)
本実施例のフォトマスクブランクは、透光性基板上に、遮光膜と反射防止膜を形成したものである。
このフォトマスクブランクは、次のような方法で製造することができる。
次に、上記レジストパターンに沿って、まず反射防止層のドライエッチングを行って反射防止層パターンを形成した。このときの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。
次に、残存するレジストパターンを剥離して、フォトマスクを得た。
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)は20nmと小さく、フォトマスク上の遮光膜パターンのパターン精度も設計通り良好であった。
実施例1と同じ合成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=3:97原子%)を用い、アルゴン(Ar)ガス雰囲気で、スパッタリング(DCスパッタリング)により、モリブデンとシリコンを主たる構成要素とする遮光層を膜厚33nmに形成した。その後、500℃、3時間で加熱処理を行った。
本実施例のフォトマスクブランクは、露光波長193nmにおける光学濃度が3.0以上であった。また、この露光波長193nmにおける反射率は19%と低く抑えることができた。
本実施例においても、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)は20nmと小さく、フォトマスク上の遮光膜パターンのパターン精度も設計通り良好であった。
実施例1と同じ合成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=5:95原子%)を用い、アルゴン(Ar)と酸素と窒素の混合ガス(Ar:10体積%、O2:10体積%、N2:80体積%)雰囲気で、スパッタリング(DCスパッタリング)により、モリブデンとシリコンに酸素及び窒素を含む裏面反射防止膜を膜厚10nmに形成した。
次に、上記裏面反射防止膜上に、実施例1と同様にして遮光層及び反射防止層を形成し、フォトマスクブランクを作製した。但し、本実施例の遮光層の膜厚は35nm、反射防止層の膜厚は20nmとした。
次に、残存するレジストパターンを剥離して、フォトマスクを得た。
本実施例においても、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)は20nmと小さく、フォトマスク上の遮光膜パターンのパターン精度も設計通り良好であった。
実施例1と同じ合成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=7:93原子%)を用い、アルゴン(Ar)ガス雰囲気で、スパッタリング(DCスパッタリング)により、モリブデンとシリコンを主たる構成要素とする遮光層を膜厚42nmに形成した。
次に、上記遮光層上に、実施例1と同様にして反射防止層を形成し、フォトマスクブランクを作製した。但し、本比較例の反射防止層の膜厚は20nmとした。
遮光膜中のMo含有量を7原子%とした本比較例のフォトマスクのEL値を実施例1と同様にして求めた結果、低い値であった。この値は、遮光膜中のMo含有量を6原子%未満とした上述の各実施例のフォトマスクのEL値と比べると小さいため、このフォトマスクを使用して、高NAの露光方法を用いた露光装置により半導体基板上へのパターン転写を行うと、光学系の焦点深度の影響を許容できず、45nmハーフピッチ相当の微細パターンを設計通りに高精度で半導体基板上に形成することが困難である。
実施例1と同じ合成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=7:93原子%)を用い、アルゴン(Ar)と窒素と酸素の混合ガス(Ar:10体積%、N2:80体積%、O2:10体積%)雰囲気で、スパッタリング(DCスパッタリング)により、モリブデンとシリコンに酸素及び窒素を含む裏面反射防止膜を膜厚10nmに形成した。
次に、上記遮光層上に、実施例1と同様にして反射防止層を形成し、フォトマスクブランクを作製した。但し、本比較例の反射防止層の膜厚は20nmとした。
本比較例のフォトマスクのEL値を実施例1と同様にして求めた結果、低い値であった。この値は、遮光膜中のMo含有量を6原子%未満とした上述の各実施例のフォトマスクのEL値と比べると小さいため、このフォトマスクを使用して、高NAの露光方法を用いた露光装置により半導体基板上へのパターン転写を行うと、光学系の焦点深度の影響を許容できず、45nmハーフピッチ相当の微細パターンを設計通りに高精度で半導体基板上に形成することが困難である。
2 遮光膜
3 レジスト膜
2a 遮光膜のパターン
3a レジストパターン
10 フォトマスクブランク
20 フォトマスク
Claims (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であって、
前記遮光膜は、金属と珪素(Si)を含み、該金属の含有量が、金属と珪素(Si)との合計に対し6原子%未満であることを特徴とするフォトマスクブランク。 - 前記金属の含有量が、金属と珪素(Si)との合計に対し3原子%未満であることを特徴とする請求項1に記載のフォトマスクブランク。
- 前記金属がモリブデン(Mo)であることを特徴とする請求項1又は2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であって、
前記遮光膜は、実質的に珪素(Si)からなることを特徴とするフォトマスクブランク。 - 前記遮光膜は、前記金属と前記珪素(Si)を含む遮光層、または、実質的に前記珪素(Si)からなる遮光層と、該遮光層の上に形成した酸素と窒素の少なくともいずれか一方を含有するクロム系化合物からなる反射防止層を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一に記載のフォトマスクブランク。
- 前記遮光膜と前記透光性基板との間に裏面反射防止膜を有することを特徴とする請求項5に記載のフォトマスクブランク。
- 請求項1乃至6のいずれか一に記載のフォトマスクブランクを用い、前記遮光膜をドライエッチング処理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。
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