JP2011070068A - フォトマスクおよびフォトマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エキシマレーザーのフォトマスクへの照射はフォトマスクの回路パターン面のパターン膜を改質させ、素子線幅を変動させてしまう不都合が生じる。また、一度納品したフォトマスクがフォトマスクメーカーに戻り再度洗浄される再洗浄品は、回路パターン膜が改質しているため、洗浄により素子線幅が更に変動する不都合が生じる。更に、洗浄による回路パターン膜の破壊や回路パターン膜と膜の間に異物がはまり込む等の理由から納品時の外観品質維持が極めて困難となる。
【解決手段】石英基板1aの回路パターン膜1b上に、石英もしくは金属とシリコンの金属間化合物等からなる透明な保護膜1cを回路パターン膜1bの膜厚以上の高さで成膜し、保護膜成膜時に形成される表面凹凸を研磨することにより除去してフォトマスク1を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトマスク、および該フォトマスクの製造に適したフォトマスクの製造方法に関する。

半導体用回路原版となるフォトマスクは、縮小投影露光によりフォトマスク上の回路パターンをシリコンウエハ上に形成させる。遮光性の微細パターン膜である回路パターンはメモリの大容量化、高速化、小型化、省電力化のため微細化が進んでいる。回路パターンの微細化には縮小投影露光装置の光源の短波長化が必要であり、高圧水銀灯のg線（波長436nm）、i線（波長365nm）、KrFエキシマレーザー（波長248nm）の世代を経て、現在はArFエキシマレーザー（波長193nm）が主流となっている。
フォトマスク材料は、スパッタ法によりクロムやモリブデンやケイ素、及びその酸化物や窒化物を石英板表面上に薄膜生成させたものが主流である。

特開平１０−３１６２号公報

半導体プロセスでは、露光波長が短いほどレーザー光は小さく絞れ、効率的な微細加工が可能になる。現在はArFエキシマレーザーが主流となっている。しかし、ArFエキシマレーザーはエネルギー密度が高く、フォトマスクに照射を続けるとフォトマスクの回路パターン面のパターン膜が改質し、素子線幅を変動させてしまう不都合が生じる。

フォトマスクには、一度納品したフォトマスクの汚れやペリクル破損等の理由によりフォトマスクメーカーに戻り再度洗浄される再洗浄品がある。先ず、ペリクルをフォトマスクから剥がしてから洗浄工程に進めることとなるが、フォトマスクの回路パターン膜面にはペリクルの剥がし跡として糊が残るため、異物除去能力が高い洗浄工程を通す必要があり、フォトマスクの回路パターン膜に与えるダメージが極めて大きくなるため回路パターン膜が破壊され易い。また、回路パターンは改質しているため洗浄工程により素子線幅が更に変動する不都合が生じる。更に、微細加工された回路パターン膜と膜の間には異物がはまり込み易く、納品時の外観品質を維持することが極めて困難となる。

上記の課題を解決するための手段として、本発明は、フォトマスクの回路パターン膜面上に、石英もしくは金属とシリコンの金属間化合物等からなる透明性な保護膜をフォトマスクの回路パターン膜厚以上の高さで成膜し、保護膜成膜時に形成される表面凹凸を研磨することにより除去する工程を有することを特徴とする。
前記保護膜は、成膜前後におけるフォトマスクの平坦度変化量がフォトマスク面内132mm□エリアにおいてTIR≦30nmを満たす組成であることを特徴とする。

すなわち、請求項１記載の発明は、光透過性基板の上に遮光性の微細パターン膜を形成する工程と、前記光透過性基板上で前記微細パターン膜を覆うように光透過性を有する保護膜を形成する工程と、前記保護膜の表面を研磨し前記微細パターン膜の膜厚方向で前記微細パターン膜から離れた箇所に位置する平坦面からなる表面を形成する工程とを備えるフォトマスクの製造方法である。
また、請求項２記載の発明は、前記保護膜は、石英もしくは金属とシリコンの金属間化合物で形成されている請求項１記載のフォトマスクの製造方法である。
また、請求項３記載の発明は、前記平坦面からなる保護膜の表面は、平坦度変化量がフォトマスク面内132mm□エリアにおいてTIR≦30nmを満たしていることを特徴とする請求項１または２記載のフォトマスクの製造方法である。
また、請求項４記載の発明は、光透過性基板の上に設けられた遮光性の微細パターン膜と、前記光透過性基板上で前記微細パターン膜を覆うように設けられた光透過性を有する保護膜とを備え、前記保護膜の表面は、前記微細パターン膜の膜厚方向で前記回路パターン膜から離れた箇所に位置する平坦面で形成されているフォトマスクである。
また、請求項５記載の発明は、前記保護膜は、石英もしくは金属とシリコンの金属間化合物で形成されている請求項４記載のフォトマスクである。
また、請求項６記載の発明は、前記平坦面からなる保護膜の表面は、平坦度変化量がフォトマスク面内132mm□エリアにおいてTIR≦30nmを満たしていることを特徴とする請求項４または５記載のフォトマスクである。

本発明によれば、保護膜により縮小投影型露光装置の光照射によるフォトマスクの回路パターン膜の改質が抑制され、素子線幅の維持が可能になる。また、保護膜を成膜することによるフォトマスクの平坦度変化は抑えられているため、回路パターンの位置精度への影響も抑制されている。また、フォトマスクの回路パターン膜表面の凹凸を除去することで、洗浄による回路パターン膜の破壊や回路パターン膜への異物はまり込みを防ぐことが可能になり外観品質を良好に維持し易くなる。

本発明の実施の形態の凹凸の無い透明性な保護膜付きフォトマスクの構成を示す図である。

以下、本発明の保護膜付きフォトマスクについて図面を参照して説明する。
図1は保護層付きフォトマスクを示す図である。
フォトマスク１は、光透過性基板１ａと微細パターン膜１ｂと保護膜１ｃとを備えている。
光透過性基板１ａは例えば石英で形成されている。
微細パターン膜１ｂは遮光性を有し光透過性基板１ａ上に設けられている。微細パターン膜１ｂは、本実施の形態では、所定の回路パターン形成用の回路パターン膜として形成されている。微細パターン膜１ｂは、例えば、クロムやモリブデンやケイ素、及びその酸化物や窒化物等からなる。
保護膜１ｃは光透過性を有し、石英もしくは金属とシリコンの金属間化合物等からなる。
保護膜１ｃは、光透過性基板１ａ上で微細パターン膜１ｂを覆うように設けられている。
保護膜１ｃの表面１ｆは、微細パターン膜１ｂの膜厚方向で微細パターン膜１ｂから離れた箇所に位置し光透過性基板１ａと平行な平坦面として形成されている。

次に、フォトマスク１の製造方法について説明する。
まず、光透過性基板１ａの上に遮光性の微細パターン膜１ｂを形成する。この微細パターン膜１ｂの形成には従来公知の様々な方法が採用可能である。
次に、光透過性基板１ａ上で微細パターン膜１ｂを覆うように光透過性を有する保護膜１ｃを形成する。
この保護膜１ｃの形成には、例えば、スパッタリング法やCVD法、蒸着法、スピンコーティング等の薄膜形成方法が採用可能である。
保護膜１ｃは、微細パターン膜１ｂの膜厚以上の値の膜厚１ｅで形成する。
成膜後の保護膜1cの表面は、光透過性基板１ａと微細パターン膜１ｂの関係と同様に凹凸が形成されている。
そのため、保護膜１ｃの表面を研磨することで膜表面の凹凸を除去し、微細パターン膜１ｂの膜厚方向で微細パターン膜１ｂから離れた箇所に位置する平坦面からなる表面１ｆを形成する。すなわち、微細パターン膜１ｂを露出させることのない平坦面からなる表面１ｆを有する保護膜１ｃを形成する。
保護膜1cの表面ばらつき1dは小さい程望ましい。
このようにしてフォトマスク１を得る。
また、フォトマスク面内132mm□エリアにおける平坦度変化TIR≦30nmは、位置精度への影響が無いことがわかっているため、保護膜１ｃを成膜することによる平坦度変化量はTIR≦30nmであることが望ましい。すなわち、保護膜１ｃの表面１ｆの平坦度変化量はTIR≦30nmであることが望ましい。

石英基板とモリブデン、及びケイ素からなるフォトマスクブランクス材料を用いて、フォトマスクプロセスを進行させることにより石英基板（光透過性基板１ａ）上に回路パターン（微細パターン膜１ｂ）を形成させた。回路パターン膜の膜厚は約60nmである。素子線幅測定、位置精度測定、平坦度測定を行い、作製したフォトマスクの品質を確認した。素子線幅測定においては、保護膜成膜後では膜表面に凹凸がないため走査電子顕微鏡による測定が行えないので、DUV光源を使った光学測定を行った。

次に、回路パターンが形成されている膜面上に透明性な保護膜（保護膜１ｃ）として石英（SiO2）を選択し、回路パターン膜厚以上となる約80nm成膜した。成膜においては、あらかじめ石英（SiO2）の成膜レートを算出しておき、分光エリプソメータにより膜厚測定を行った。成膜直後の保護膜の表面は凹凸があるため、膜表面の凹凸が除去できるまでとして、回路パターン膜上の保護膜の膜厚が約10nmになる様に保護膜研磨を行うことにより、表面凹凸の無い表面（表面１ｆ）を備えた透明性な保護膜を有するフォトマスクの作製を完了させた。

続いて、露光加速実験装置を用いて、作製したフォトマスクの照射実験を行ったところ、素子線幅変動が生じなかったことから、照射による回路パターン膜の改質も起こっていないことを確認した。また、位置精度測定、平坦度測定も同様に保護膜成膜前と比較して変動が見られていないことを確認した。

本発明は、図形や素子、回路パターンなどの量産用のフォトマスク全般に適用可能である。

1・・・フォトマスク
1a・・・石英基板
1b・・・回路パターン膜
1c・・・保護膜
1d・・・保護膜の表面ばらつき
1e・・・保護膜の膜厚
1ｆ・・・保護膜の表面

Claims (6)

1. 光透過性基板の上に遮光性の微細パターン膜を形成する工程と、
   前記光透過性基板上で前記微細パターン膜を覆うように光透過性を有する保護膜を形成する工程と、
   前記保護膜の表面を研磨し前記微細パターン膜の膜厚方向で前記微細パターン膜から離れた箇所に位置する平坦面からなる表面を形成する工程と、
   を備えることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
2. 前記保護膜は、石英もしくは金属とシリコンの金属間化合物で形成されていること
   を特徴とする請求項１記載のフォトマスクの製造方法。
3. 前記平坦面からなる保護膜の表面は、平坦度変化量がフォトマスク面内132mm□エリアにおいてTIR≦30nmを満たしていること
   を特徴とする請求項１または２記載のフォトマスクの製造方法。
4. 光透過性基板の上に設けられた遮光性の微細パターン膜と、
   前記光透過性基板上で前記微細パターン膜を覆うように設けられた光透過性を有する保護膜とを備え、
   前記保護膜の表面は、前記微細パターン膜の膜厚方向で前記回路パターン膜から離れた箇所に位置する平坦面で形成されていること、
   を特徴とするフォトマスク。
5. 前記保護膜は、石英もしくは金属とシリコンの金属間化合物で形成されていること
   を特徴とした請求項４記載のフォトマスク。
6. 前記平坦面からなる保護膜の表面は、平坦度変化量がフォトマスク面内132mm□エリアにおいてTIR≦30nmを満たしていることを特徴とする請求項４または５記載のフォトマスク。

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