JP2010009001A - ブランクマスク、フォトマスク及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フォトマスクの粗パターンと密パターン間の大きさの差が発生するローディング効果の減少のために、透明基板上に少なくとも湿式エッチングが可能なエッチング阻止膜と遮光膜または遮光膜と反射防止膜を積層した後、少なくともエッチング阻止膜または遮光膜と同じエッチング特性のハードマスク膜を積層し、フォトレジスト厚さを薄くコーティングしたのち露光、現像及びハードマスク膜のエッチング後に、フォトレジストパターン及びまたはハードマスク膜をマスクとして少なくとも遮光膜パターンの形成時にエッチングマスクとしたハードマスク膜を除去することを特徴とするブランクマスクと、フォトマスク及びその製造方法を提供する。
【選択図】図1b
Description
a1)基板を用意する段階と、
b1)前記a1)段階で用意した基板上に選択的にエッチング阻止膜を形成する段階と、
c1)前記a1)段階で用意した基板またはb1)段階で形成されたエッチング阻止膜上に金属膜を形成する段階と、
d1)前記c1)段階で形成された金属膜上にハードマスク膜を形成する段階と、
e1)前記d1)段階で形成されたハードマスク膜上に選択的にシリコンが含まれた有機物質を用いて表面処理を行う段階と、
f1)前記e1)段階で表面処理されたハードマスク膜上にレジスト膜を形成し、ブランクマスクを製造する段階と、
を含んでなることを特徴とする。
前記c1)段階において、金属膜が金属及びSi含有し、これらの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化炭化物、炭化酸化物から選択された1種からなることを特徴とする。
前記c1)段階において、金属膜が2層膜で構成され、反射防止膜がMoSi化合物で構成される場合、Moが1〜20at%、好ましくは3〜15at%、Siが40〜80at%、好ましくは50〜70at%、酸素が0〜10at%、好ましくは0〜5at%、窒素が10〜50at%、好ましくは20〜40at%、炭素が0〜10at%、好ましくは0〜5at%であることを特徴とする。
第一、化学増幅型レジスト膜の基板依存性現象を解消し、フォトレジストの高精度のパターン度及び高いパターン転写精度を可能にしたため、非常に優れたCDを有するブランクマスクを提供可能になる。
本実施例では、フォトレジストの厚さによる、線形性(Linearity)、密パターン、粗パターン、パターンの形成(LER:Line Edge Roughness)、フィデリティ(Fidelity)の差を調べる目的で、フォトレジストの厚さを異ならせて2種類のブランクマスクを製作した。
2種類のフォトマスクに対してその断面を走査型電子顕微鏡で観察した結果、エッチング断面形状(LER)は良好だったし、遮光膜と反射防止膜との間に段差が確認されなかったし、ふっ素系乾式エッチングにより遮光膜と反射防止膜が一つの操作でパターニング可能であるということが確認できた。フィデリティ、密パターン、粗パターンのCD差は、図2に示す。フィデリティは、コンタクトホールパターンの特定比(測定されたCD面積/設計したCD面積)としたし、密パターン及び粗パターンは、設計されたCDとパターンされたCDとの差で評価した。評価の結果、レジストの厚さが薄い場合に、フィデリティが高く表れて、密パターン及び粗パターンのCD差も小さく表れた。この結果から、CDが減少するにつれてアスペクト比が大きくなるという問題を解決すべく、フォトレジストの厚さを低く塗布することによって優れたCD形成が可能になるということを確認した。また、この結果から、乾式エッチング時に反応性ガスによるパターンの反応性が高まるので、厚さの低いレジストが厚さの高いレジストに比べてアスペクト比が小さく、実際CD差が減るということが確認できた。
本実施例は、上記第1実施例と違い、ハードマスク厚による線形性(Linearity)、密パターン、粗パターン、エッチング断面の形成(LER:Line Edge Roughness)、フィデリティの差を調べる目的で、ハードマスクの厚さを異ならせて2種類のブランクマスクを製作した。ハードマスク膜厚による差のみを調べるだけに、上記と同じ構造で膜を形成し、同じ化学増幅型レジストを塗布した。
本実施例は、上記ブランクマスク工程においてハードマスク膜の積層後に熱処理を実施するか否かによるエッチング耐性特性を評価する。このため、ハードマスク膜積層後に熱処理を350℃で40分間行ったブランクマスクと、熱処理をしなかったブランクマスクを用意し、それぞれ評価を行った。
本実施例では、ブランクマスク工程における表面処理の有無に関するものである。ブランクマスクの製造は、上記実施例1と同様に、透明基板上に遮光膜及び反射防止膜で構成される金属膜を形成し、窒素を必ず含有するハードマスク膜を形成した。次に、ハードマスク膜上に実施例1と同じ表面処理を実施した後、化学増幅型レジストを200nm厚でスピンコーティングすることで、ブランクマスクを製造した。そして、比較のために、表面処理をしなかったブランクマスクを同時に製造した。
本実施例は、エッチング阻止膜が省かれた場合に関する。
まず、基板上に10:90at%のMo:Si組成を持つ単一ターゲットを使用し、DCマグネトロンスパタリングによってMoSiNの組成を持つ遮光膜を約30nmの厚さで形成した。この時、厚さは10〜40nmの範囲で選択的に形成すれば良い。また、MoSiNに限らず、MoSi、MoSiC、MoSiCNの組成を持つ形態にしても良い。
2 エッチング阻止膜
3 遮光膜
4 反射防止膜
5 ハードマスク膜
6 化学増幅型レジスト
7 スカム(scum)
100 ブランクマスク
200 フォトマスク
Claims (43)
- 透明基板上に、金属膜、ハードマスク膜、レジスト膜が順次に形成されたブランクマスクにおいて、
前記金属膜、ハードマスク膜の結晶化状態が非晶質(Amorphous)状態であり、
前記金属膜、ハードマスク膜の密度が2g/cm3以上であること
を特徴とするブランクマスク。 - 透明基板上に、金属膜、ハードマスク膜、レジスト膜が順次にに形成されたブランクマスクにおいて、
前記ハードマスク膜は金属及び窒素を含み、
前記レジスト膜は化学増幅型レジストがコーティングされてなり、
前記ハードマスク膜表面に前記化学増幅型レジストをコーティングする前に、化学増幅型レジストの基板依存性現象を低減するために表面処理を実施すること
を特徴とするブランクマスク。 - 前記ハードマスク膜が、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Hf、Ta、W、Os、Ir、Pt、Auから選択された1種または2種以上の金属を含むことを特徴とする請求項1または2に記載のブランクマスク。
- 前記ハードマスク膜が、前記金属単独からなるか、前記金属の酸化物、炭化物、窒化物、酸化炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、酸化炭化窒化物から選択された1種からなることを特徴とする、請求項3に記載のブランクマスク。
- 前記ハードマスク膜が、Crまたは/及びTaを主成分とする化合物からなる場合に、
Crまたは/及びTaが30〜70at%、炭素が0〜30at%、酸素が0〜20at%、窒素が0〜40at%の組成を有することを特徴とする、請求項4に記載のブランクマスク。 - 前記透明基板と金属膜との間にエッチング阻止膜がさらに形成されることを特徴とする、請求項1または2に記載のブランクマスク。
- 前記エッチング阻止膜の結晶化状態が非晶質状態であり、
前記エッチング阻止膜の密度が2g/cm3以上であることを特徴とする、請求項6に記載のブランクマスク。 - 前記エッチング阻止膜が、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Hf、Ta、W、Os、Ir、Pt、Auから選択された1種または2種以上の金属を含むことを特徴とする、請求項6または請求項7に記載のブランクマスク。
- 前記エッチング阻止膜が、前記金属単独からなるか、それらの酸化物、炭化物、窒化物、酸化炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、酸化炭化窒化物から選択された1種からなることを特徴とする、請求項8に記載のブランクマスク。
- 前記エッチング阻止膜がCrまたは/及びTaを主成分とする化合物からなる場合に、
Crまたは/及びTaが30〜90at%、炭素が0〜30at%、酸素が0〜10at%、窒素が0〜60at%が含まれることを特徴とする、請求項9に記載のブランクマスク。 - 前記エッチング阻止膜及びハードマスク膜のそれぞれの厚さが、3〜30nmであることを特徴とする、請求項6から請求項10の何れかに記載のブランクマスク。
- 前記エッチング阻止膜の厚さが、ハードマスク膜の厚さよりも厚いことを特徴とする、請求項6から請求項11の何れかに記載のブランクマスク。
- 前記エッチング阻止膜の湿式または乾式エッチングに対するエッチング速度が、ハードマスク膜のエッチング速度よりも速いことを特徴とする、請求項6から請求項12の何れかに記載のブランクマスク。
- 前記金属膜が、単一膜または2層膜以上であることを特徴とする、請求項1または2に記載のブランクマスク。
- 前記金属膜が単一膜である場合、単一膜のみで光を遮光できる遮光膜の機能と光の反射を低減する反射防止膜の機能が一緒に提供されることを特徴とする、請求項14に記載のブランクマスク。
- 前記金属膜が2層以上の多層膜である場合、光を遮光できる遮光膜の機能と光の反射を低減する反射防止膜の機能が区分して提供されることを特徴とする、請求項14に記載のブランクマスク。
- 前記金属膜が、Siを必ず含有し、これに加えて1種または2種以上の金属さらにを含む組成のみからなることを特徴とする、請求項1または2に記載のブランクマスク。
- 前記金属膜が、金属及びSiで構成され、これらの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化炭化物、炭化酸化物から選択された1種からなることを特徴とする、請求項1または2に記載のブランクマスク。
- 前記金属膜が、金属及びSiを必須に含有する場合、
前記金属は、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Hf、Ta、W、Os、Ir、Pt、Auから選択された1種または2種以上を含有することを特徴とする、請求項1または2に記載のブランクマスク。 - 前記金属膜は、遮光膜の役割を果たす下部層と、反射防止膜の役割を果たす上部層とから構成され、
前記下部層は、Moが20〜70at%、Siが30〜70at%の組成を有するMoSiのみからなることを特徴とする、請求項16に記載のブランクマスク。 - 前記金属膜が、MoSi化合物からなる下部層と上部層とから構成され、
前記下部層は遮光膜の役割を果たし、前記上部層は反射防止膜の役割を果たし、
前記下部層は、Moが1〜20at%、Siが40〜80at%、窒素が10〜50at%、炭素が0〜10at%の組成を含むことを特徴とする、請求項16に記載のブランクマスク。 - 前記上部層は、Moが1〜20at%、Siが40〜80at%、酸素が0〜10at%、窒素が10〜50at%、炭素が0〜10at%の組成を有することを特徴とする、請求項21に記載のブランクマスク。
- 前記金属膜は、遮光膜の役割を果たす下部層と、反射防止膜の役割を果たす上部層とから構成され、
前記下部層は、Moが10〜60at%、Taが2〜30at%、Siが30〜70at%の組成を有するMoTaSiのみからなることを特徴とする、請求項16に記載のブランクマスク。 - 前記金属膜が、MoTaSi化合物からなる下部層と上部層とから構成され、
前記下部層は遮光膜の役割を果たし、前記上部層は反射防止膜の役割を果たし、
前記下部層は、Moが1〜15at%、Taが1〜15at%、Siが40〜80at%、窒素が10〜50at%、炭素が0〜10at%の組成を有することを特徴とする、請求項16に記載のブランクマスク。 - 前記金属膜が、MoSi化合物からなる下部層と上部層とから構成され、
前記下部層は遮光膜の役割を果たし、前記上部層は反射防止膜の役割を果たし、
前記上部層は、Moが1〜15at%、Taが1〜15at%、Siが40〜80at%、酸素が0〜10at%、窒素が10〜50at%、炭素が0〜10at%の組成を有することを特徴とする、請求項16に記載のブランクマスク。 - 前記上部層は、Moが1〜15at%、Taが1〜15at%、Siが40〜80at%、酸素が0〜5at%、窒素が10〜50at%、炭素が0〜10at%の組成を有することを特徴とする、請求項25に記載のブランクマスク。
- 前記金属膜が2層膜から構成される場合、
前記基板から下部層はMoSiを必須に含む遮光膜からなり、
上部層はMoTaSiを必須に含む反射防止膜からなることを特徴とする、請求項16に記載のブランクマスク。 - 前記金属膜が2層膜から構成される場合、
前記透明基板から下部層は、MoTaSiを必須に含む遮光膜からなり、
上部層は、MoSiを必須に含む反射防止膜からなることを特徴とする、請求項16に記載のブランクマスク。 - 前記エッチング阻止膜は、ふっ素系ガスに乾式エッチングされず、塩素系ガスにエッチングされ、
前記エッチング阻止膜をエッチングするための塩素系ガスが、前記エッチング阻止膜のみを乾式エッチングし、
前記透明基板またはエッチング阻止膜の真上に形成される前記金属膜はエッチングされなく、
前記金属膜上に形成されるハードマスク膜が同時にエッチングされることを特徴とする、請求項6に記載のブランクマスク。 - 前記金属膜は、ふっ素系ガスにより乾式エッチングされ、塩素系ガスにはエッチングされないし、
前記金属膜をエッチングするためのふっ素系ガスは、前記エッチング阻止膜及びハードマスク膜はエッチングしないことを特徴とする、請求項6に記載のブランクマスク。 - 露光波長が193nmの場合における光学密度が2.5以上であることを特徴とする、請求項1から請求項30の何れかに記載のブランクマスク。
- 前記金属膜の厚さが500Å以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載のブランクマスク。
- 前記金属膜の反射率が、193nmの露光波長で25%以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載のブランクマスク。
- 前記エッチング阻止膜と金属膜との総厚さが500Å以下であることを特徴とする、請求項6に記載のブランクマスク。
- 金属膜表面における反射率が、193nmの露光波長で25%以下であることを特徴とする、請求項6に記載のブランクマスク。
- 前記ハードマスク膜が、ふっ素系ガスに乾式エッチングされず、塩素系ガスにエッチングされ、
ハードマスク膜をエッチングするための塩素系ガスがハードマスクのみを乾式エッチングし、ハードマスク膜の真下に形成される金属膜はエッチングされないことを特徴とする、請求項1または2に記載のブランクマスク。 - 前記ハードマスク膜を塩素系ガスを用いて乾式エッチングする時、前記エッチング阻止膜が同時にエッチングされることを特徴とする、請求項6に記載のブランクマスク。
- 前記表面処理が、熱処理によって行なわれ、
前記表面処理のための熱処理は、ホットプレート(Hot−plate)、真空ホットプレート(Vacuum Hot−plate)、真空オーブン(Vacuum Oven)、真空チャンバー(Vacuum Chamber)、ファーネス(Furnace)から選択されたいずれかの装置によって行われることを特徴とする、請求項2に記載のブランクマスク。 - 前記表面処理のための熱処理が、ランプ(Lamp)によって行われる場合、該ランプは、急速熱処理(Rapid Thermal Process;RTP)ランプ、熱線ランプ、紫外線ランプ、ハロゲンランプから選択された1種以上を使用することを特徴とする、請求項38に記載のブランクマスク。
- 前記表面処理は、熱処理に加えてシリコン含有の液体または気体を用いて行うもので、
シリコンを必須に含む媒体は、ヘキサメチルジシラン(Hexamethyldisilane)、トリメチルシリルジエチルアミン(Trimethylsilyldiethylamine)、O−トリメチルシリルアセテート(O−trimethylsilyl−acetate)、O−トリメチルシリルプロプリオネート(O−trimethylsilylproprionate)、O−トリメチルシリルブチレート(O−trimethylsilylbutyrate)、トリメチルシリルトリフルオロアセテート(Trimethylsilyltrifluoroacetate)、トリメチルメトキシシラン(Trimethylmethoxysilane)、N−メチル−N−トリメチルシリルトリフルオロアセトアミド(N−methyl−N−trimethyl−silyltrifluoroacetamide)、O-トリメチルシリルアセチルアセトン(O−trimethylsilylacetylacetone)、イソプロペノキシトリメチルシラン(Isopropenoxytrimethylsilane)、トリメチルシリルトリフルオロアセトアミド(Trimethylsilyltrifluoroacetamide)、メチルトリメチルシリルジメチルケトンアセテート(Methyltrimethylsilyldimethylketoneacetate)、トリメチルエトキシシラン(Trimethylethoxysilane)から選択された1種または2種以上の物質が適用されることを特徴とする、請求項38または請求項39に記載のブランクマスク。 - 請求項1〜40のいずれか1項に記載されたブランクマスクを製造するためのブランクマスクの製造方法。
- 請求項1〜40のいずれか1項に記載されたブランクマスクを用いて製造されるフォトマスク。
- 請求項1〜40のいずれか1項に記載されたブランクマスクを用いて製造されるフォトマスクの製造方法。
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