JP2010197799A - フォトマスクの製造方法及びパターン転写方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明基板上に、互いに素材の異なる光半透過膜及び遮光膜を順次成膜したフォトマスクブランクを準備する工程と、該フォトマスクブランク上に所望のレジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜及び前記光半透過膜を、主成分とするエッチングガス種を変更しないで用いる条件にて連続的にエッチングして、前記遮光膜と前記光半透過膜のパターンを形成する工程と、を有するフォトマスクの製造方法である。
【選択図】図1
Description
合成石英ガラス基板等の透明基板1の上に、光半透過膜2及び遮光膜3を順に成膜したフォトマスクブランクを準備し、まずこのフォトマスクブランクの上に、電子線描画用のレジスト膜4を形成する(図5(a)参照)。上記光半透過膜2の材質としては、例えばMoSiN、MoSiON、或いはそれらの積層膜などが用いられ、上記遮光膜3の材質としては、例えばCr、CrO、或いはそれらの積層膜などが用いられる。
フォトマスクを用いて半導体基板上にデバイスパターンを形成する場合、被転写体である半導体基板上に所望のデバイスパターンが設計通りに転写されるように、フォトマスクには無欠陥化が求められる。フォトマスクの製造工程の中で欠陥の発生要因は多数存在するが、その中でもドライエッチング工程におけるダスト発生による欠陥発生確率が高く、その対策が課題となってきた。特に、遮光膜として塩素と酸素の混合ガス系でエッチングを行うCr系膜を用い、光半透過膜としてフッ素系ガスでエッチングを行うMoSi系膜を用いる一般的なハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程においては、1つのパターンを形成するために2回の異なったガス種でのエッチングを施す必要がある。ガス種が異なる場合にはエッチング装置において別々のチャンバにて処理を行うのが一般的であり、Cr系膜のエッチングの後で引き続きMoSi系膜をエッチングする場合には、チャンバからチャンバへの搬送中のダスト発生や、各エッチング放電中または放電開始直前後のダスト発生、舞い上げと付着による欠陥発生確率が高いことが致命的な問題点となってきた。また、Cr系膜のエッチング後に一旦基板を装置から取り出して、レジストを除去し、CrパターンをマスクにMoSi系膜をエッチングする場合でも、欠陥発生機会が2回あることには変わりが無く、同様の問題点があった。更に、パターンの微細化、密集化の動向が著しく、従来は修正可能であった欠陥であっても、パターンの密度が高いため修正不可能となり、或いは、修正に要する時間が課題となる不都合が生じてきた。
本発明者は、以上の解明事実に基づき、さらに鋭意研究を続けた結果、本発明を完成したものである。
すなわち、上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
(構成3)前記遮光膜及び前記光半透過膜を連続的にエッチングする際に塩素を主成分とするガスを用い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の製造方法である。主成分とは、塩素の含有量がもっとも多く、好ましくは塩素が含有率50%を超える。
(構成5)更に前記フォトマスクに所定の深さの掘り込みエッチングを施すことにより位相シフタを形成する工程を含むことを特徴とする構成1乃至4のいずれか一項に記載のフォトマスクの製造方法である。
(構成7)前記光半透過膜の露光光透過率は、40%以下であることを特徴とする構成1乃至6のいずれか一項に記載のフォトマスクの製造方法である。
(構成8)前記形成された遮光膜のパターンの一部又は全部を除去する工程を含むことを特徴とする構成1乃至7のいずれか一項に記載のフォトマスクの製造方法である。
本発明は、構成1の発明にあるように、透明基板上に、薄膜をパターニングしてなる転写パターンを有するフォトマスクの製造方法であって、前記透明基板上に、互いに素材の異なる光半透過膜及び遮光膜を順次成膜したフォトマスクブランクを準備する工程と、該フォトマスクブランク上に所望のレジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜及び前記光半透過膜を、主成分とするエッチングガス種を変更しないで用いる条件にて連続的にエッチングして、前記遮光膜と前記光半透過膜のパターンを形成する工程と、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。
上記光半透過膜は、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40%以下、好ましくは30%以下、更に好ましくは20%以下である)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り、この光半透過膜をパターニングした光半透過部と、光半透過膜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込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。
更に、他の位相シフトマスクとして、ステッパによる露光を繰り返した時に、光半透光膜からなる転写パターンの周縁部に対応する被転写体上において、意図しない多重の露光によるレジストの感光を防止するために、転写パターンを取り囲む位置に、遮光膜による遮光帯を設けたものが挙げられる。
まず、透明基板上に、互いに素材の異なる光半透過膜及び遮光膜を順次成膜したフォトマスクブランクを準備する。
透明基板は、使用する露光装置の露光波長に対して透明性を有するものであれば特に制限されない。本発明では、例えば石英基板を用いることができるが、この石英基板は、ArFエキシマレーザー又はそれよりも短波長の領域で透明性が高いので特に好適である。
このため、膜厚は50nm以下とすることが好ましく、膜質は、MoSi系の光半透過膜の場合、窒素や、酸素の含有率によって、最適化を行うこともできる。
1.エッチング工程の最初から最後まで同じエッチングガスを使用し、ドライエッチング装置のRFパワーを高くして上記連続エッチングを行う。例えば、上述の従来のMoSi系光半透過膜に10W程度を適用していた場合、20〜50%上げて、12〜15Wにすることで、膜に対するエッチング特性を変化させることができる。
2.エッチング工程の最初から最後まで同じエッチングガスを使用し、ドライエッチング装置のRFパワーを途中で変更する。例えば、Cr系遮光膜とMoSi系光半透過膜のエッチングにおいて、塩素と酸素の混合ガス(但し、塩素ガスを主成分とする)を使用し、例えば遮光膜のエッチングがほぼ終了する段階で、RFパワーを例えば20〜50%程度上げて、引き続き、連続して光半透過膜のエッチングを行う。
また、RFパワーやエッチングガスの混合比の変更は、エッチング工程の途中で連続的に行ってもよいし、段階的に行ってもよい。
また、本発明は、遮光帯付きフォトマスクとするため、形成された遮光膜のパターンの一部又は全部を除去する工程を含むことができる。
(実施例1)
図1は、本発明の実施例1に係るフォトマスクの製造工程を示す断面図である。
透明基板11としてサイズ6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英ガラス基板を用い、表面は鏡面研磨を施し、研磨後、所定の洗浄を行ったものである。
以上のようにして、フォトマスクブランク(位相シフトマスクブランク)10を作製した。
次に、残存したレジストパターン14aを剥離して、フォトマスクが完成した(同図(d)参照)。
図2は、本発明の実施例2に係るフォトマスクの製造工程を示す断面図である。本実施例は、遮光帯付きフォトマスクとした例である。
まず、図1の(a)〜(d)とまったく同様にしてフォトマスクを作製する。
次に、このフォトマスクの全面に電子線描画用ポジ型のレジスト膜15を400nmの膜厚に形成した(図2(a)参照)。レジスト膜15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。
残存するレジストパターン15aを剥離して、遮光帯付き位相シストマスク21が出来上がる(同図(d)参照)。
図3は、本発明の実施例3に係るフォトマスクの製造工程を示す断面図である。本実施例は、透明基板に所定の深さの掘り込みエッチングを施して位相シフト層を形成するフォトマスクとした例である。
まず、図1の(a)〜(d)とまったく同様にしてフォトマスクを作製する。
次に、このフォトマスクの全面に電子線描画用ポジ型のレジスト膜16を400nmの膜厚に形成した(図3(a)参照)。レジスト膜16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。
次に、このレジストパターン16aをマスクとして、透明基板11を、CF4とO2との混合ガス(CF4:O2=95:5)を用いてドライエッチングして、所定の深さを掘り込み、基板の掘り込みパターン11aを形成した(同図(c)参照)。
残存するレジストパターン16aを剥離して、位相シストマスク22が出来上がる(同図(d)参照)。
図4は、本発明の実施例4に係るフォトマスクの製造工程を示す断面図である。本実施例は、遮光帯付きフォトマスクとした例である。
まず、図1の(a)〜(d)及び図3の(a)〜(d)とまったく同様にして、基板を掘り込んだ位相シフトマスク22を作製する。
次に、この位相シフトマスク22の全面に電子線描画用ポジ型のレジスト膜17を400nmの膜厚に形成した(図4(a)参照)。レジスト膜17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。
残存するレジストパターン17aを剥離して、基板掘り込みタイプの遮光帯付き位相シストマスク23が出来上がる(同図(d)参照)。
2 光半透過膜
3 遮光膜
4 レジスト膜
10 フォトマスクブランク(位相シフトマスクブランク)
11 透明基板
12 光半透過膜
13 遮光膜
14〜17 レジスト膜
20〜23 フォトマスク(位相シフトマスク)
Claims (9)
- 透明基板上に、薄膜をパターニングしてなる転写パターンを有するフォトマスクの製造方法であって、
前記透明基板上に、互いに素材の異なる光半透過膜及び遮光膜を順次成膜したフォトマスクブランクを準備する工程と、該フォトマスクブランク上に所望のレジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜及び前記光半透過膜を、主成分とするエッチングガス種を変更しないで用いる条件にて連続的にエッチングして、前記遮光膜と前記光半透過膜のパターンを形成する工程と、を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。 - 前記光半透過膜の膜厚は、50nm以下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の製造方法。
- 前記遮光膜及び前記光半透過膜を連続的にエッチングする際に塩素を主成分とするガスを用い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の製造方法。
- 前記遮光膜の材質としてクロムを主成分として含む材料を用い、前記光半透過膜の材質としてモリブデンシリサイド化合物を含む材料を用いることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のフォトマスクの製造方法。
- 更に前記フォトマスクに所定の深さの掘り込みエッチングを施すことにより位相シフタを形成する工程を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のフォトマスクの製造方法。
- 前記光半透過膜の露光光に対する位相差の絶対値が30度以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のフォトマスクの製造方法。
- 前記光半透過膜の露光光透過率は、40%以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のフォトマスクの製造方法。
- 前記形成された遮光膜のパターンの一部又は全部を除去する工程を含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のフォトマスクの製造方法。
- 請求項1乃至8のいずれか一項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用い、露光機によって前記転写パターンを被転写体上に転写することを特徴とするパターン転写方法。
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