JP2016173384A

JP2016173384A - フォトマスクブランクおよびその加工方法

Info

Publication number: JP2016173384A
Application number: JP2015052026A
Authority: JP
Inventors: 至吉田; Itaru Yoshida
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2015-03-16
Publication date: 2016-09-29

Abstract

【課題】少なくとも透明基板、位相シフト膜、遮光膜、ハードマスク膜、レジスト膜が順次に積層されてなるフォトマスクブランクにおいて、十分なレジスト密着性を有し、ハードマスク膜の帯電を防ぐことで、より高解像かつ高精度なパターン形成を可能とするフォトマスクブランクおよびその加工方法を提供する。
【解決手段】少なくとも透明基板、位相シフト膜、遮光膜、ハードマスク膜、レジスト膜が順次に積層されてなるフォトマスクブランクにおいて、ハードマスク膜とレジスト膜の間に導電性高分子からなる導電膜を設けることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトマスクブランクおよびその加工方法に関し、特に、少なくとも透明基板、位相シフト膜、遮光膜、ハードマスク膜、レジスト膜が順次に積層されてなるフォトマスクブランクおよびその加工方法に関する。

（ハードマスクブランクの説明）
近年、半導体デバイスの微細化に伴い、フォトマスクで求められる解像力や精度は更に厳しくなってきている。レジストの解像力の向上も重要であるが、ブランクの構造を工夫することで、解像性の向上を図ったものが、ハードマスク膜を有するフォトマスクブランクで（以降ハードマスクブランクと記述する。）、少なくとも透明基板、位相シフト膜、遮光膜、ハードマスク膜、レジスト膜が順次に積層されてなるフォトマスクブランクである。

（ハードマスクブランク構造の説明）
このハードマスクブランクは、従来のフォトマスクブランクと異なり、ハードマスク膜が遮光膜上に追加されている。このハードマスク膜は遮光膜をエッチングする際のマスクとなるため、遮光膜をエッチングするガスではエッチングされない材料か、十分な選択比の取れる材料を採用する必要がある。例えば、珪素系材料に対するハードマスク膜としては、薄いクロム膜が使用できることが特開２００７−２４１０６０号公報（特許文献１）に開示されている。現状は遮光膜として、クロムまたはクロム化合物膜が主に使われているが、それに対するハードマスク膜としては、ＳｉＯｘやＳｉＯＮ、ＳｉＮなどの珪素系材料を使用できることが特開２００６−１４６１５２号公報（特許文献２）に開示されており、実際に、多く採用されている。ハードマスク膜の上層のレジスト膜はハードマスク膜をエッチングするだけの厚さで十分となるため、ハードマスク膜を５ｎｍから１０ｎｍと非常に薄く成膜することで、レジスト膜を薄くすることができる。これにより、レジストパターンのアスペクト比を小さくすることができるため、従来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上で、解像力低下の要因となっていたレジスト倒れを改善することができる。

特開２００７−２４１０６０号公報特開２００６−１４６１５２号公報

上述したハードマスクブランクにおいて、次に挙げる２つの問題がある。１つ目は、ハードマスク膜として採用されているＳｉＯｘやＳｉＯＮ、ＳｉＮなどの珪素系材料は、レジストとの密着性が非常に悪いため、それによる解像力の低下が発生するという点である。２つ目は珪素系材料の導電性の低さが問題となっており、ＥＢ照射をした際のチャージにより描画精度の低下を引き起こし、また、水処理を行った際の摩擦等でチャージし、下層の遮光膜の溶解を引き起こすという事例が発生している。

本発明は、以上の問題点を解決するものであり、レジストの密着性不足による解像性の低下およびハードマスク膜の帯電を防ぐことが可能なハードマスクブランクおよびその加工方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１の発明は、
少なくとも透明基板、位相シフト膜、遮光膜、ハードマスク膜、レジスト膜が順次に積層されてなるフォトマスクブランクであって、前記ハードマスク膜とレジスト膜の間に導電膜を有することを特徴とするフォトマスクブランクとしたものである。

本発明の請求項２の発明は、
前記ハードマスク膜は、珪素系材料からな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としたものである。

本発明の請求項３の発明は、
前記導電膜は、導電性高分子からな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としたものである。

本発明の請求項４の発明は、
前記導電性高分子は、アルカリ水溶液に対して不溶であることを特徴とする請求項３に記載のフォトマスクブランクとしたものである。

本発明の請求項５の発明は、
前記導電膜は、ハードマスク膜をエッチングする際のガスでエッチング可能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の加工方法としたものである。

本発明は、少なくとも透明基板、位相シフト膜、遮光膜、ハードマスク膜、レジスト膜が順次に積層されてなるフォトマスクブランクにおいて、ハードマスク膜とレジスト膜の間に設けた導電性高分子で成膜された導電膜によって、十分なレジスト密着性と導電性を得ることができ、これにより高解像かつ高精度なフォトマスクを作製することができる。

従来のハードマスクブランク（ａ）と本発明のハードマスクブランク（ｂ）の概略断面図。本発明の実施例１のハードマスクブランクの部分作製工程図。本発明の実施例１のハードマスクブランクの他の部分作製工程図。本発明のハードマスクブランクを用いた実施例１のフォトマスクの部分作製工程図。本発明のハードマスクブランクを用いた実施例１のフォトマスクの部分作製工程図。

図１は本発明にかかるハードマスクブランクの構成を示す概略断面図である。図１に示すように、本発明のハードマスクブランク１０１は、少なくとも透明基板１、位相シフト膜２、遮光膜３、ハードマスク膜４、導電膜６、およびレジスト膜５を順次積層した構造を有する。

一般的なフォトマスクブランクは、透明基板１上に、位相シフト膜２、遮光膜３、およびレジスト膜５が形成された構造となっているが、遮光膜３とレジスト膜５の間にハードマスク膜４を設けたものが従来のハードマスクブランク１００である。

遮光膜３はクロムまたはクロム化合物膜が主に用いられており、それに対するハードマ
スク膜４としては、主に、ＳｉＯｘやＳｉＯＮ、ＳｉＮなどの珪素系材料が採用されている。

本発明のハードマスクブランク１０１は、従来のハードマスクブランク１００のハードマスク膜４とレジスト膜５の間に、更に導電膜６を設けた構造となっている。

本発明の導電膜６は、レジストとの密着性向上という観点から、導電性高分子を用いることが望ましい。この導電性高分子は現像処理時に使用されるＴＭＡＨには不溶で、ハードマスク膜をエッチングする際のガスでエッチング可能な材料である必要がある。安定性、導電性という点からポリチオフェン系材料が特に好ましい。

図２〜５に本発明のハードマスクブランクの製造工程とそれを用いたフォトマスクの製造工程を説明する。

基板としては、平坦度がよく、表面粗さが小さい材料が好ましく、例えば図２（ａ）に示すように石英ガラスを平坦に研磨して表面を清浄にしたガラス基板１を用意する。

次いで、基板１の上にスパッタ法によりＭｏＳｉ（モリブデンシリサイド）を成膜して、図２（ｂ）に示すように、位相シフト膜２を形成する。

次いで、図２（ｃ）に示すように、スパッタ法によりクロムまたはクロム化合物の遮光膜３を成膜する。

次いで、図２（ｄ）に示すように、遮光膜３上に、クロムまたはクロム化合物に対してエッチングの選択比を取ることができる珪素系材料を用いたハードマスク膜４をスパッタ法により成膜する。珪素系材料としてはＳｉＯｘまたはＳｉＯＮもしくはＳｉＮなどが挙げられる。

図３（ｅ）に示すように、ハードマスク膜４上に、スピンコーターを用いて導電膜６を成膜する。導電膜６の導電性高分子は、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレン、ポリフルオレン、ポリビチオフェン、ポリイソチオフェン、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリイソチアナフテン、ポリイソナフトチオフェン、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリアセン、ポリチアジル、ポリエチレンビニレン、ポリパラフェニレン、ポリドデシルチオフェン、ポリフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリフェニレンスルフィド等やこれらの誘導体が例示できる。これらのうち、安定性、導電性の観点から、ポリチオフェン系材料が特に好ましい。また、現像処理時に用いるＴＭＡＨ（Tetramethylammonium hydroxide）に不溶である疎水性ポリチオフェン材料が好ましい。

導電膜６上には、図３（ｆ）に示すように、レジストをスピンコートなどでコートし、加熱して乾燥させることでレジスト膜５を形成し、本発明のハードマスクブランクを作製する。

本発明のハードマスクブランクを用いたフォトマスク２０１は、図５（ｇ）に示すように、前記の本発明のハードマスクブランクから、リソグラフィとエッチングによりパターン加工され、パターニングされた位相シフト膜２ａが露光の際の透過領域Ａを構成しており、遮光膜が残された部分は遮光帯３ｂとなる。

以下、具体的な数値例を用いて本実施例をより詳細に説明する。
まず、図２（ａ）に示す透明基板１として、６インチ×６インチ×０．２５インチの大きさの石英ガラス基板を用意した。

次に、図２（ｂ）において、基板１上に、マグネトロンスパッタ装置を用いてモリブデンシリサイドのターゲットを使用し、基板温度２５℃、アルゴン雰囲気で、位相シフト膜２を形成した。

次に、図２（ｃ）において、位相シフト膜２の上に、マグネトロンスパッタ装置を用いてクロムをターゲットとして、基板温度２５℃、アルゴン雰囲気下で遮光膜３を成膜した。

その後、図２（ｄ）では、遮光膜３の上に、シリコンをターゲットとし、アルゴンと酸素を混合したガス雰囲気下でのＤＣマグネトロンスパッタリングにより、ハードマスク膜４を１０ｎｍの膜厚に形成した。

さらに、図３（ｅ）では、スピンコーターを用いて５ｎｍの導電膜６を形成した。
最後に、導電膜６上にスピンコートを用いてネガ型化学増幅レジスト（ＳＥＢＮ２０１４：信越化学工業）を８０ｎｍの膜厚で塗布することで、レジスト膜５を形成し、図３（ｆ）に示す本発明のハードマスクブランク１０１を得た。

図４（ａ）に本実施例で作製したハードマスクブランク１０１を用意した。

上記ブランク１０１に対し、電子線描画機（ＥＢＭ６０００：ニューフレアテクノロジー）によって描画後、１１０℃、１０分のPost-Exposure Bake（ＰＥＢ）およびパドル現像（ＡＣＴ−Ｍ：東京エレクトロン）により、レジスト部分にラインアンドスペースのレジストパターン５ａを形成した（図４（ｂ））。

次いで、ドライエッチング装置を用いて、ＣＦ₄プラズマにより、導電膜６をエッチングし、続けて同じガスを用いてハードマスク層４をエッチングした後（図４（ｃ））、エッチングガスをＣｌ_２とＯ_２に変更し、遮光膜３を連続してエッチングし（図５（ｄ））、その後、レジスト剥離洗浄を行い、図５（ｅ）の状態になる。次に、ＳＦ_６プラズマを用いて、位相シフト膜２を、導電膜６ａと、ＳｉＯ_２からなるハードマスク膜４ａと一緒にエッチングし（図５（ｆ））、最後に、パターン領域Ａの遮光膜３ａをエッチングし、評価パターンを有するフォトマスク２０１を作製した（図５（ｇ））。評価パターンは、寸法２０ｎｍから２００ｎｍの孤立ライン、ラインアンドスペース、孤立スペースを挿入したパターンチップをマスク中心に配置した。

本実施例で作製した導電膜６を設けたハードマスクブランクを使用し、作製したフォトマスクと、従来のハードマスクブランクを使用し、作製したフォトマスクの両方に関して、解像性の評価と欠陥発生状況の確認を実施した。その結果、従来のハードマスクブランクを使用したマスクでは、ライン系の解像限界が４５ｎｍで、かつ白欠陥が複数見られたのに対し、本実施例１の導電膜６を設けたハードマスクブランクを使用したマスクでは、ライン系の解像限界が３０ｎｍで、かつ白欠陥の発生はなかった。

本発明は、フォトマスク等に有用である。

１透明基板
２位相シフト膜
２a パターニングされた位相シフト膜
３遮光膜
３a パターニングされた遮光膜
３ｂ遮光帯
４ハードマスク膜
４a パターニングされたハードマスク膜
５レジスト膜
５a パターニングされたレジスト膜
６導電膜
６a パターニングされた導電膜
１００従来のハードマスクブランク
１０１本発明のハードマスクブランク
２０１本発明のハードマスクブランクを用いた実施例１のフォトマスク

Claims

少なくとも透明基板、位相シフト膜、遮光膜、ハードマスク膜、レジスト膜が順次に積層されてなるフォトマスクブランクであって、前記ハードマスク膜とレジスト膜の間に導電膜を有することを特徴とするフォトマスクブランク。
前記ハードマスク膜は、珪素系材料からな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。
前記導電膜は、導電性高分子からな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。
前記導電性高分子は、アルカリ水溶液に対して不溶であることを特徴とする請求項３に記載のフォトマスクブランク。
前記導電膜は、ハードマスク膜をエッチングする際のガスでエッチング可能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の加工方法。