JP2012211980A - 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

Abstract

【課題】微細なフォトマスクパターンを高精度に形成することが可能で、フォトマスクの生産性を向上させ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。
【解決手段】フォトマスクブランク１０として、このフォトマスクブランク１０を用いて形成するフォトマスク３０の非遮光部とする領域のクロム膜１３の膜厚を遮光部とする領域のクロム膜１３の膜厚よりも薄くしたフォトマスクブランク１０を作製して、そのフォトマスクブランク１０を使用してフォトマスク３０を作製する。非遮光部とする領域のクロム膜１３の膜厚をエッチングにより薄くしてもよく、遮光部とする領域のクロム膜１３の膜厚をスパッタリングによって厚くしてもよい。
【選択図】図３

Description

本発明は、フォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法に関するものであり、特に微細なフォトマスクパターンを高精度に形成することが可能なフォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法に関する。

フォトマスクの製造において、フォトマスクのパターン線幅が小さくなるにつれて、ドライエッチング時に発生するローディング効果と洗浄工程時のパターン倒れが素子寸法特性に大きな影響を及ぼす。ローディング効果とは、被エッチング材料に対するエッチング面積によって、エッチングレートにバラつきが発生して、マスクパターンの寸法が変動してしまう現象である。

ローディング効果を低減する手法として、遮光層の膜厚を薄くする手法が挙げられる。さらに、遮光層を薄くする事により洗浄工程時のパターン倒れも低減できる。しかし、遮光層を薄くすると光学濃度（optical density ）も小さくなり遮光層としての役割を十分果せなくなる可能性がある。

上記問題に対応すべくローディング効果の低減に向けての手法が特許文献１に開示されている。この特許文献１に示す技術は、遮光層のドライエッチング時にレジストにダメージのある酸素系ガスを使用しない手法である。

遮光層のドライエッチング時に酸素系ガスを使用しないことにより、レジストの薄膜化が可能となりドライエッチング時におけるローディング効果を低減できる。

特開２００９−９２８２３号公報

しかし、特許文献１に記載のフォトマスク製造方法では、ローディング効果は低減できるが、遮光層の膜厚に変化がないので洗浄工程時のパターン倒れには効果がない。

そこで、本発明は、このような従来技術の問題点を解決しようとするものであり、微細なフォトマスクパターンを高精度に形成することが可能な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。

本発明の請求項１に記載の発明は、透明基板上に単層又は複数層の薄膜が形成されたフォトマスクブランクにおいて、前記薄膜内で膜厚が異なる領域を有したことを特徴とするフォトマスクブランクである。

本発明の請求項２に記載の発明は、前記フォトマスクブランクを用いて製造するフォトマスクの非遮光部とする領域の膜厚を遮光部とする領域の膜厚よりも薄くした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である。

本発明の請求項３に記載の発明は、前記フォトマスクの前記遮光部とする領域をレジストで保護した状態で、前記フォトマスクの前記非遮光部とする領域の膜厚をエッチングによって減少させて形成したことを特徴とする請求項２に記載のフォトマスクブランクである。

本発明の請求項４に記載の発明は、前記フォトマスクの前記非遮光部とする領域をレジストで保護した状態で、前記フォトマスクの前記遮光部とする領域の膜厚をスパッタリングによって増加させて形成したことを特徴とする請求項２に記載のフォトマスクブランクである。

本発明の請求項５に記載の発明は、前記フォトマスクの前記非遮光部とする領域の前記薄膜の膜厚を１０Ａ°（Ａ°はオンストロームを表す記号、以下同じ。）〜８００Ａ°とし、前記フォトマスクの前記遮光部とする領域の前記薄膜の膜厚を、前記非遮光部とする領域の前記薄膜の膜厚から少なくとも２００Ａ°〜１２００Ａ°厚くしていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のフォトマスクブランクである。

本発明の請求項６に記載の発明は、前記薄膜は、モリブデン、クロム、タンタル、タングステン、シリコンのいずれかを含む材料の膜であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフォトマスクブランクである。

本発明の請求項７に記載の発明は、透明基板上の薄膜にパターンを形成したフォトマスクの製造方法において、前記パターンを形成する前の前記薄膜内に膜厚が異なる領域を有するフォトマスクブランクを使用することを特徴とするフォトマスクの製造方法である。

本発明の請求項８に記載の発明は、前記フォトマスクの非遮光部とする領域の膜厚を遮光部とする領域の膜厚よりも薄くした前記フォトマスクブランクを用いて製造することを特徴とする請求項７に記載のフォトマスクの製造方法である。

本発明の請求項９に記載の発明は、前記フォトマスクの前記遮光部とする領域をレジストで保護した状態で、前記フォトマスクの前記非遮光部とする領域の膜厚をエッチングによって減少させて形成した前記フォトマスクブランクを用いて製造することを特徴とする請求項８に記載のフォトマスク製造方法である。

本発明の請求項１０に記載の発明は、前記フォトマスクの前記非遮光部とする領域をレジストで保護した状態で、前記フォトマスクの前記遮光部とする領域の膜厚をスパッタリングによって増加させて形成した前記フォトマスクブランクを用いて製造することを特徴とする請求項８に記載のフォトマスク製造方法である。

本発明の請求項１１に記載の発明は、前記フォトマスクの前記非遮光部とする領域の前記薄膜の膜厚を１０Ａ°〜８００Ａ°とし、前記フォトマスクの前記遮光部とする領域の前記薄膜の膜厚を、前記非遮光部とする領域の前記薄膜の膜厚から少なくとも２００Ａ°〜１２００Ａ°厚くした前記フォトマスクブランクを用いて製造することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法である。

前記薄膜を、モリブデン、クロム、タンタル、タングステン、シリコンのいずれかを含む材料の膜とした前記フォトマスクブランクを用いて製造することを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法である。

本発明によれば、微細なパターンが要求されるフォトマスクの非遮光部とする領域の膜厚を薄くできるので、ドライエッチング時のローディング効果と洗浄工程時のパターン倒れを低減できる。これにより、今まで達成が困難であった微細パターンの解像性向上と高精度な素子寸法特性の両立が実現できる。

本発明の実施の形態のフォトマスクブランクの断面図である。 実施例１のフォトマスクブランク製造方法の模式断面図である。 実施例１、２のフォトマスクブランクを用いた製造工程の模式断面図である。 実施例２のフォトマスクブランク製造方法の模式断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

まず、図１に示す本発明の実施の形態に係るフォトマスクブランク１０について説明する。

図１は、透明基板１１上にモリブデンシリサイド膜１２、クロム膜１３が順次積層されたフォトマスクブランク１０である。しかし、一般的なフォトマスクブランクとは違いクロム膜１３に面内で段差が設けられている。

図１のクロム膜１３は非遮光部の膜厚を薄くしている。ウエハー転写時にクロム膜１３の膜厚が薄いと光学濃度が小さくなり遮光部で光が透過してしまう恐れがある。しかし、本発明の実施の形態に係るフォトマスクブランク１０では遮光部の膜厚は十分に残せるので問題はない。

本発明の実施の形態に係るフォトマスクブランク１０は、このフォトマスクブランク１０を用いて製造するフォトマスク３０（図３参照）の非遮光部とする領域のクロム膜１３を薄くすることにより、ドライエッチング時におけるローディング効果と洗浄工程時におけるパターン倒れを低減できて微細なフォトマスクパターンを高精度に形成することが可能となるように構成している。
なお、フォトマスクブランク１０は、フォトマスク３０（図３参照）の非遮光部とする領域を単層または積層とし膜厚は１０Ａ°〜８００Ａ°として、フォトマスク３０（図３参照）の遮光部とする領域を単層または積層とし膜厚は非遮光部とする領域の膜厚から少なくとも２００Ａ°〜１２００Ａ°厚くすることが好ましい。
なお、フォトマスク３０（図３参照）の非遮光部とする領域の膜厚が１０Ａ°未満であると、単層または積層成膜時における膜厚の制御が困難になる点で不利であり、８００Ａ°を超えると、ドライエッチング時におけるローディング効果が非常に大きくなる点で不利である。
また、フォトマスク３０（図３参照）の遮光部とする領域の膜厚を非遮光部とする領域の膜厚よりも厚くする度合いが２００Ａ°未満であると、光学濃度の調整が困難になる点で不利であり、１２００Ａ°を超えると、必要となるレジスト膜厚が厚くなり、レジストパターンの解像性が悪化する点で不利である。
さらに、フォトマスクブランク１０の透明基板１１を除く膜は、モリブデン、クロム、タンタル、タングステン、シリコンのいずれかを含む材料の膜とすることが好ましい。

次に、本発明の実施例について説明する。本実施例は、本発明に係る実施例の一つであって、図２は、本発明の実施の形態のフォトマスクブランク製造方法の模式断面図であり、エッチングによって遮光部と非遮光部の膜厚に差をつける方法について説明する。

図２（ａ）は、透明基板１１上にモリブデンシリサイド膜１２、クロム膜１３及びポジ型レジスト膜１４が順次積層されたフォトマスクブランクである。

図２（ｂ）はレジスト膜１４の非遮光部に対応する部分を電子線描画により露光し、その後現像処理を行ってパターンを形成する工程を示している。図２（ｃ）はエッチング処理をして非遮光部のクロム膜１３を掘り込む工程を示している。ここで、非遮光部のクロム膜１３のみ薄くすることができる。図２（ｄ）はレジスト膜１４を剥膜洗浄して除去する工程を示している。これらの工程によって、非遮光部のクロム膜１３を薄くすることが達成できた。次に、このようにして形成したフォトマスクブランク２０を用いたフォトマスクの製造工程について説明する。

図３は図２（ｄ）のフォトマスクブランク２０を用いたフォトマスクの製造工程の模式断面図である。図３（ａ）は図２（ｄ）のフォトマスクブランク２０のクロム膜１３上に図２（ａ）と同じレジスト膜１４をコートした状態である。図３（ｂ）は電子線描画によりレジスト膜１４を露光して、その後現像処理を行ってパターンを形成する工程を示している。図３（ｃ）はパターニングされたレジスト膜１４をエッチングマスクとしてクロム膜１３とモリブデンシリサイド膜１２をエッチングする工程を示している。

図３（ｄ）はエッチング後にレジスト膜１４を剥膜洗浄して製造途中のフォトマスクを形成する工程を示している。図３（ｅ）はポジ型第二レジスト膜１５を製造途中のフォトマスクにコートする工程を示している。図３（ｆ）は製造途中のフォトマスクのポジ型第二レジスト膜１５のうち非遮光部に対応する部分を電子線描画により露光し、その後現像処理を行ってパターンを形成する工程を示している。図３（ｇ）は非遮光部のクロム膜１３をエッチングする工程を示しており、図３（ｈ）は第二レジスト膜１５を剥膜洗浄する工程を示している。これにより、完成品のフォトマスク３０を得ることができる。

ここで、透明基板１１上にモリブデンシリサイド膜１２及びクロム膜１３を積層し、各層の厚さを非遮光部と遮光部とで同じくしたものを、従来の位相シフトマスクブランクとする。これにレジスト膜を積層したものを、図２（ａ）のように形成する。ここで、各層の厚さを、透明基板：０．６ｃｍ、モリブデンシリサイド膜：６３０Ａ°、クロム膜：４２０Ａ°、ポジ型レジスト膜：１５００Ａ°とする。

また、位相シフトマスクブランクを本発明のフォトマスクブランク製造工程（図２（ａ）〜（ｄ））で作製し、これにレジスト膜を積層したものを、図３（ａ）のように形成する。ここで、各層の厚さを、透明基板：０．６ｃｍ、モリブデンシリサイド膜：６３０Ａ°、クロム膜（遮光部）：４２０Ａ°、クロム膜（非遮光部）：５０Ａ°、ポジ型レジスト膜：１５００Ａ°とする。

本発明の効果を確認するため、従来の位相シフトマスクブランクと本発明のフォトマスクブランクを使用してフォトマスクを同条件で作製した。そして、グローバルローディングと洗浄工程によるパターン倒れについて調査した。

グローバルローディングに関しては、本発明のフォトマスクブランクが従来の位相シフトマスクブランクと比較して２７％低減できた。これは、非遮光部のクロム膜の膜厚を薄くした事に起因する。

洗浄工程時によるパターン倒れに関しては、従来の位相シフトマスクブランクでは微細なパターン（６０ｎｍ×１００本）が２７本ほど倒れたのに対して、本発明のフォトマスクブランクではパターンの洗浄倒れが０本であった。これも、非遮光部のクロム膜を薄くした事に起因する。

以上より、本発明のフォトマスクブランクは微細なフォトマスクパターンを高精度に形成することが可能となり、さらにフォトマスクの生産性を向上させることができることが確認できた。

図４は、本発明の実施の形態のフォトマスクブランク製造方法の模式断面図であり、スパッタリングによって遮光部と非遮光部の膜厚に差をつける方法について説明する。

図４（ａ）は、透明基板１１上にモリブデンシリサイド膜１２、クロム膜１３及びポジ型レジスト膜１４が順次積層されたフォトマスクブランクである。この時のクロム膜１３は従来ブランクよりも薄くしておく。図４（ｂ）はレジスト膜１４の遮光部に対応する部分を電子線描画により露光し、その後現像処理を行って遮光部のみクロム膜１３を露出させる工程を示している。図４（ｃ）はスパッタリングによって遮光部のみクロム膜１３の膜厚を厚くしていき、所望の光学濃度が稼げるまで遮光部のクロム膜１３を厚くしていく工程を示している。図４（ｄ）はレジスト膜１４を剥膜洗浄して除去する工程を示している。これらの工程によって、非遮光部のクロム膜１３を薄くすることが達成できる。

図４（ｄ）のフォトマスクブランク４０を用いたフォトマスクの製造工程は、図３を参照して説明した、図２（ｄ）のフォトマスクブランク２０を用いたフォトマスク３０の製造工程と同じである。

ここで、実施例１において説明したのと同じ従来の位相シフトマスクブランクに、レジスト膜を積層したものを、図２（ａ）のように形成した。ここで、各層の厚さは、実施例１と同じく、透明基板：０．６ｃｍ、モリブデンシリサイド膜：６３０Ａ°、クロム膜：４２０Ａ°、ポジ型レジスト膜：１５００Ａ°とした。

また、位相シフトマスクブランクを本発明のフォトマスクブランク製造工程（図４（ａ）〜（ｄ））で作製し、これにレジスト膜を積層したものを、図３（ａ）のように形成する。ここで、各層の厚さを、透明基板：０．６ｃｍ、モリブデンシリサイド膜：６３０Ａ°、クロム膜（遮光部）：４２０Ａ°、クロム膜（非遮光部）：５０Ａ°、ポジ型レジスト膜：１５００Ａ°とする。

本発明の効果を確認するため、従来の位相シフトマスクブランクと本発明のフォトマスクブランクを使用してフォトマスクを同条件で作製した。そして、グローバルローディングと洗浄工程によるパターン倒れについて調査した。

グローバルローディングに関しては、本発明のフォトマスクブランクが従来の位相シフトマスクブランクと比較して２６％低減できた。これは、非遮光部のクロム膜を薄くした事に起因する。

洗浄工程時によるパターン倒れに関しては、従来の位相シフトマスクブランクでは微細なパターン（６０ｎｍ×１００本）が２６本ほど倒れたのに対して、本発明のフォトマスクブランクではパターンの洗浄倒れが０本であった。これも、非遮光部のクロム膜を薄くした事に起因する。

以上より、本発明のフォトマスクブランクは微細なフォトマスクパターンを高精度に形成することが可能となり、さらにフォトマスクの生産性を向上させることができることが確認できた。

１０、２０、４０…フォトマスクブランク、１１…透明基板、１２…モリブデンシリサイド膜、１３…クロム膜、１４…ポジ型レジスト膜、１５…ポジ型第二レジスト膜、３０…フォトマスク

Claims (12)

1. 透明基板上に単層又は複数層の薄膜が形成されたフォトマスクブランクにおいて、前記薄膜内で膜厚が異なる領域を有したことを特徴とするフォトマスクブランク。
2. 前記フォトマスクブランクを用いて製造するフォトマスクの非遮光部とする領域の膜厚を遮光部とする領域の膜厚よりも薄くした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。
3. 前記フォトマスクの前記遮光部とする領域をレジストで保護した状態で、前記フォトマスクの前記非遮光部とする領域の膜厚をエッチングによって減少させて形成したことを特徴とする請求項２に記載のフォトマスクブランク。
4. 前記フォトマスクの前記非遮光部とする領域をレジストで保護した状態で、前記フォトマスクの前記遮光部とする領域の膜厚をスパッタリングによって増加させて形成したことを特徴とする請求項２に記載のフォトマスクブランク。
5. 前記フォトマスクの前記非遮光部とする領域の前記薄膜の膜厚を１０Ａ°（Ａ°はオングストロームを表す記号、以下同じ。）〜８００Ａ°とし、前記フォトマスクの前記遮光部とする領域の前記薄膜の膜厚を、前記非遮光部とする領域の前記薄膜の膜厚から少なくとも２００Ａ°〜１２００Ａ°厚くしていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
6. 前記薄膜は、モリブデン、クロム、タンタル、タングステン、シリコンのいずれかを含む材料の膜であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
7. 透明基板上の薄膜にパターンを形成したフォトマスクの製造方法において、前記パターンを形成する前の前記薄膜内に膜厚が異なる領域を有するフォトマスクブランクを使用することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
8. 前記フォトマスクの非遮光部とする領域の膜厚を遮光部とする領域の膜厚よりも薄くした前記フォトマスクブランクを用いて製造することを特徴とする請求項７に記載のフォトマスクの製造方法。
9. 前記フォトマスクの前記遮光部とする領域をレジストで保護した状態で、前記フォトマスクの前記非遮光部とする領域の膜厚をエッチングによって減少させて形成した前記フォトマスクブランクを用いて製造することを特徴とする請求項８に記載のフォトマスクの製造方法。
10. 前記フォトマスクの前記非遮光部とする領域をレジストで保護した状態で、前記フォトマスクの前記遮光部とする領域の膜厚をスパッタリングによって増加させて形成した前記フォトマスクブランクを用いて製造することを特徴とする請求項８に記載のフォトマスクの製造方法。
11. 前記フォトマスクの前記非遮光部とする領域の前記薄膜の膜厚を１０Ａ°（Ａ°はオングストロームを表す記号、以下同じ。）〜８００Ａ°とし、前記フォトマスクの前記遮光部とする領域の前記薄膜の膜厚を、前記非遮光部とする領域の前記薄膜の膜厚から少なくとも２００Ａ°〜１２００Ａ°厚くした前記フォトマスクブランクを用いて製造することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
12. 前記薄膜を、モリブデン、クロム、タンタル、タングステン、シリコンのいずれかを含む材料の膜とした前記フォトマスクブランクを用いて製造することを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。

Images