JP2019040149A - マスクブランク、マスクブランクの製造方法、および転写用マスクの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
基板の主表面上に、パターン形成用薄膜とネガ型レジスト膜とをこの順に積層した構造を備えるマスクブランクであって、
前記パターン形成用薄膜は、金属およびケイ素から選ばれる1以上の元素を含有する材料で形成され、
前記ネガ型レジスト膜は、有機系材料からなり、前記パターン形成用薄膜の表面に接して形成され、
前記ネガ型レジスト膜を現像液で溶解させて除去したときの前記パターン形成用薄膜の表面の転落速度が9mm/秒未満である
ことを特徴とするマスクブランク。
前記パターン形成用薄膜は、クロムを含有する材料で形成されている
ことを特徴とする構成1に記載のマスクブランク。
前記現像液は、水酸化テトラメチルアンモニウムを含む水溶液である
ことを特徴とする構成1または2に記載のマスクブランク。
前記基板と前記パターン形成用薄膜との間に、ケイ素およびタンタルから選ばれる1以上の元素を含有する材料からなる下層膜が設けられている
ことを特徴とする構成2に記載のマスクブランク。
基板の主表面上に、パターン形成用薄膜とネガ型レジスト膜とをこの順に積層した構造を備えるマスクブランクの製造方法であって、
金属およびケイ素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるパターン形成用薄膜が主表面上に設けられた基板を準備する工程と、
前記パターン形成用薄膜の表面に有機系材料からなるネガ型レジストを塗布した後、ベーク処理を行うことにより、ネガ型レジスト膜を前記パターン形成用薄膜の表面に接して形成する工程とを有し、
前記ベーク処理は、前記ベーク処理後のネガ型レジスト膜を現像液で溶解させて除去したときの前記パターン形成用薄膜の表面の転落速度が9mm/秒未満となるような加熱条件で行われる
ことを特徴とするマスクブランクの製造方法。
前記パターン形成用薄膜は、クロムを含有する材料で形成されている
ことを特徴とする構成5に記載のマスクブランクの製造方法。
前記現像液は、水酸化テトラメチルアンモニウムを含む水溶液である
ことを特徴とする構成5または6に記載のマスクブランクの製造方法。
前記基板と前記パターン形成用薄膜との間に、ケイ素およびタンタルから選ばれる1以上の元素を含有する材料からなる下層膜を形成する工程を有する
ことを特徴とする構成6に記載のマスクブランクの製造方法。
構成1から3のいずれか1項に記載のマスクブランクの前記ネガ型レジスト膜に転写パターンを描画露光する工程と、
前記描画露光後のネガ型レジスト膜に対して前記現像液による現像処理を行って、前記ネガ型レジスト膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンが形成されたネガ型レジスト膜をマスクとするドライエッチングを行い、前記パターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程とを有する
ことを特徴とする転写用マスクの製造方法。
構成4に記載のマスクブランクの前記ネガ型レジスト膜に転写パターンを描画露光する工程と、
前記描画露光後のネガ型レジスト膜に対して前記現像液による現像処理を行って、前記ネガ型レジスト膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンが形成されたネガ型レジスト膜をマスクとするドライエッチングを行い、前記パターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンが形成されたパターン形成用薄膜をマスクとするドライエッチングを行い、前記下層膜に転写パターンを形成する工程とを有する
ことを特徴とする転写用マスクの製造方法。
構成5から7のいずれか1項に記載のマスクブランクの製造方法によって製造されたマスクブランクの前記ネガ型レジスト膜に転写パターンを描画露光する工程と、
前記描画露光後のネガ型レジスト膜に対して前記現像液による現像処理を行って、前記ネガ型レジスト膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンが形成されたネガ型レジスト膜をマスクとするドライエッチングを行い、前記パターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程とを有する
ことを特徴とする転写用マスクの製造方法。
構成8に記載のマスクブランクの製造方法によって製造されたマスクブランクの前記ネガ型レジスト膜に転写パターンを描画露光する工程と、
前記描画露光後のネガ型レジスト膜に対して前記現像液による現像処理を行って、前記ネガ型レジスト膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンが形成されたネガ型レジスト膜をマスクとするドライエッチングを行い、前記パターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンが形成されたパターン形成用薄膜をマスクとするドライエッチングを行い、前記下層膜に転写パターンを形成する工程とを有する
ことを特徴とする転写用マスクの製造方法。
<マスクブランク(バイナリマスク用または反射型マスク用)>
図1は、第1実施形態に係るマスクブランク1の概略構成を示す断面図である。この図に示すマスクブランク1は、転写用マスクとして加工されるものであって、バイナリマスク用または反射型マスク用のマスクブランク1である。なお、バイナリマスク用のマスクブランク1は、掘り込みレベンソン型位相シフトマスクを製造する用途や、CPL(Chromeless Phase Lithography)マスクを製造する用途などにも用いることができる。このようなマスクブランク1は、基板11の一主面上に、下層膜13、パターン形成用薄膜15、およびネガ型レジスト膜21がこの順に設けられている。そして特に、ネガ型レジスト膜21を現像剤によって剥離除去した場合のパターン形成用薄膜15の表面(以下、剥離面Sと記す)の転落速度が、9mm/秒未満のものである。以下、マスクブランク1の詳細な構成を、基板11側の各構成要素から順に説明し、次いでパターン形成用薄膜15の剥離面Sの特性を説明する。
基板11は、ケイ素を含有する材料からなるものが選択される。例えば、マスクブランク1がバイナリマスク用のものであれば、基板11は、例えば、ArFエキシマレーザー光(波長:約193nm)のような露光光に対して透過性を有する材料で構成されればよい。このような材料としては、合成石英ガラスが用いられるが、この他にも、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、低熱膨張ガラス(SiO2−TiO2ガラス等)などのガラス材料を用いることができる。特に、合成石英ガラス基板は、ArFエキシマレーザー光、またはそれよりも短波長の領域で透明性が高いので、基板11として好適に用いることができる。
下層膜13は、このマスクブランク1を用いて転写用マスクを作製する場合に、微細パターンが形成される膜である。このような下層膜13は、マスクブランク1がバイナリマスク用のものであれば遮光膜13aであり、マスクブランク1が反射型マスク用のものであれば吸収体膜13bである。以下、それぞれの下層膜を説明する。
バイナリマスク用の下層膜13として用いられる遮光膜13aは、バイナリマスクとして使用されるときのマスクパターンの露光転写に用いられる露光光に対して遮光性能(所定以上の光学濃度)を有していれば、公知の組成で構成することができる。具体的には、クロム、タンタル、ルテニウム、タングステン、チタン、ハフニウム、モリブデン、ニッケル、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、パラジウム、ロジウム等の遷移金属単体あるいはその化合物を含む材料で構成されていればよい。
反射型マスク用の下層膜13として用いられる吸収体膜13bは、ここでの図示を省略した多層反射膜上に設けられる膜であり、EUV光を吸収する機能を有する。このような吸収体膜13bは、例えばタンタル(Ta)単体またはタンタルを主成分とする材料(タンタル系材料)を好ましく用いることができる。このような吸収体膜13bの結晶状態は、平滑性、平坦性の点から、アモルファス状または微結晶の構造を有しているものが好ましい。
パターン形成用薄膜15は、下層膜13をエッチングする際のエッチングマスク膜として機能するものである。このようなパターン形成用薄膜15は、下層膜13をエッチングする際に用いられるエッチャントに対してエッチング耐性を有する材料で構成する。
ネガ型レジスト膜21は、リソグラフィー処理によってパターニングされる有機系材料膜であり、パターニングされたレジストパターンがパターン形成用薄膜15をエッチングする際のエッチングマスクとなる。このようなネガ型レジスト膜21は、微細なレジストパターンの形成が可能であれば、化学増幅型であってもなくてもよいが、一例として数十nm程度の微細なパターンの形成が可能な化学増幅型レジストが用いられることとする。
以上のような積層構造のマスクブランク1において、ネガ型レジスト膜21を現像液によって剥離した場合のパターン形成用薄膜15の剥離面Sは、転落速度が9mm/秒未満のものである。ここで、ネガ型レジスト膜21は、以降のマスクブランク1の製造方法で説明するように、塗布成膜後のべーク処理(PAB処理:Pre Applied Bake)までを完了させた膜である。またこのネガ型レジスト膜21を剥離する現像液は、ネガ型レジスト膜21をパターン露光した後の現像処理に用いられるものであればよく、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)である。また、転落速度は、好ましくは5mm/秒以下、より好ましくは3mm/秒以下である(下限値は0mm/秒)。なお、転落速度は、滑落速度やせん断速度ということがある。
図3は、第1実施形態に係るマスクブランクの製造方法を説明するための断面工程図である。次に、図3に基づいて、以上説明した構成のマスクブランク1の製造方法を説明する。
図4は、第1実施形態に係る転写用マスクの製造方法を説明するための断面工程図であって、転写用マスクとしてバイナリマスクまたは反射型マスクを製造する方法を示す図である。以下、図4を参照し、図1を用いて説明した第1実施形態のマスクブランク1を用いた転写用マスクの製造方法を説明する。
<マスクブランク(位相シフトマスク用)>
図5は、第2実施形態に係るマスクブランク2の概略構成を示す断面図である。この図に示す、マスクブランク2は、転写用マスクとして加工されるものであって、ハーフトーン型位相シフトマスク用のマスクブランク2である。このようなマスクブランク2は、基板11の一主面上に、下層膜としての光半透過膜43、パターン形成用薄膜45、およびネガ型レジスト膜21がこの順に設けられている。そして特に、ネガ型レジスト膜21を現像剤によって剥離除去した場合のパターン形成用薄膜45の表面(以下、剥離面Sと記す)の転落速度が、9mm/秒未満のものである。マスクブランク2を構成するこれらの各要素のうち、基板11は、上述した第1実施形態のバイナリマスク用のマスクブランク1のものと同様であってよい。またネガ型レジスト膜21は、上述した第1実施形態のものと同様である。このためここでは、光半透過膜43とパターン形成用薄膜45の構成を説明する。
光半透過膜43は、パターン形成用薄膜45に対する下層膜であって、このマスクブランク2を用いて転写用マスクを作製する場合に、微細パターンが形成される膜である。この光半透過膜43は、露光光を実質的に露光に寄与しない強度(たとえば、露光光に対する透過率が1%〜30%)で透過させる。また光半透過膜43は、位相シフト膜でもあり、この光半透過膜43を透過する露光光に対し、その光半透過膜43の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間で、所定の位相差(たとえば、150度〜200度)を生じさせる機能を有していれば、公知の組成で構成されていればよい。
パターン形成用薄膜45は、遮光膜として用いられる薄膜であって、例えばクロムを含有する材料からなる薄膜である。このようなパターン形成用薄膜45は、単層で成膜してもよく、図示したような下層45aと中間層45bと上層45cとの3層構造で成膜してもよく、さらに多層の複数層で成膜してもよい。
以上のような積層構成のマスクブランク2において、ネガ型レジスト膜21を現像液によって剥離した場合のパターン形成用薄膜45の剥離面Sは、第1実施形態における剥離面Sと同様であって、転落速度が9mm/秒未満のものである。
図6は、第2実施形態に係るマスクブランク2の製造方法を説明するための断面工程図である。次に、図6に基づいて、以上説明した構成のマスクブランク2の製造方法を説明する。
図7および図8は、第2実施形態に係る転写用マスクの製造方法を説明するための断面工程図であって、転写用マスクとしてハーフトーン型位相シフトマスクを製造する方法を示す図である。以下、図7および図8を参照し、図5を用いて説明した第2実施形態のマスクブランク2を用いた転写用マスクの製造方法を説明する。
<マスクブランク(インプリントモールド製造用)>
この第3実施形態に係るマスクブランクは、基板の一主方面に接してパターン形成用薄膜が設けられ、その上にネガ型レジスト膜が積層した構成を備えるものである。このマスクブランクは、インプリントモールドを製造するために用いられるものである。パターン形成用薄膜は、基板の主表面に掘り込みパターン(モールドパターン)を形成するときのエッチングマスクとして機能するものであり、掘り込みパターンが形成された後は、除去されるものである。このため、パターン形成用薄膜は、基板を掘り込むときに行われるフッ素系ガスによるドライエッチングに対してエッチング耐性を有する材料で形成されることが求められ、上記のクロム系材料で形成されることが好ましい。
実施例により、本発明のマスクブランクおよびマスクブランクの製造方法をさらに具体的に説明する。ここでは、図6を参照し、下記の手順でPAB温度をファクターとして、ハーフトーン型位相シフトマスク用の各マスクブランク2を作製した。
先ず図6(A)に示したように、主表面の寸法が約152mm×約152mmで、厚さが約6.25mmの合成石英ガラスからなる透光性を有する複数枚の基板11を準備した。
次いで、透光性を有する各基板11上に、光半透過膜(下層膜)43を成膜した。光半透過膜43の成膜は、先ず、枚葉式スパッタ装置を用いた反応性スパッタリング(DCスパッタリング:DC電力3.0kW)により、MoSiN膜を膜厚69nmで成膜した。スパッタターゲットは、モリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混合ターゲット(モル%比 Mo:Si=10:90)を用いた。また、スパッタリングガスは、アルゴン(Ar)、窒素(N2)およびヘリウム(He)の混合ガス(流量比 Ar:N2:He=5:49:46、圧力0.3Pa)を用いた。
次に、光半透過膜43上に3層構造の遮光膜を、パターン形成用薄膜45として成膜した。パターン形成用薄膜45の成膜は、枚葉式DCスパッタ装置を用いた反応性スパッタリング(DCスパッタリング:DC電力1.7kW)により、下層45a、中間層45b、および上層45cの順に各層の成膜を実施した。
以上の後、図6(B)に示したように、パターン形成用薄膜45上に、ネガ型レジスト塗膜21’を形成した。この際先ず、レジスト液として、PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)とPGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)とを用いた混合溶媒を調整した。調整比は、PGME:PGMEA=4:6(体積比)とした。次いで、ポリスチレン系樹脂誘導体(感光性樹脂)、架橋剤、及び、4−メチルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホナート(光酸発生剤)(和光純薬社製WPAG−469)を、上記の混合溶媒に溶解させ、レジスト液を調整した。なお、光酸発生剤と感光性樹脂の質量比は、光酸発生剤:感光性樹脂=10:100とした。
以上のようにして作製した各2枚のマスクブランク2をサンプルとし、そのうちの1枚について以下のようにしてネガ型レジスト膜21にレジストパターンを形成した。
先ず、図7(A)に示すように、マスクブランク2のネガ型レジスト膜21に対して露光処理を行った。ここでは、電子線を用いた描画露光により、ネガ型レジスト膜21に対して、50nm幅のラインアンドスペースのレジストパターンが形成されるように、潜在パターン21aを描画した。この場合、ネガ型レジスト膜21において、50nmのラインパターンとなる部分(現像処理後にレジスト膜が残る部分)に電子線を照射した。
次に図7(B)に示すように、ネガ型レジスト膜21の現像処理を行うことにより、電子線が照射された潜在パターン21aを残し、その他の部分を現像液に溶解させて除去したレジストパターン21bを形成した。この際、現像液としてTMAHを用い、レジストパターン21bの形成面上に現像液を3L/分で供給したスピン現像を60秒間実施した。スピン現像の後には、純水(DIW)によるスピン洗浄を行ってから、高速回転での乾燥を行った。
作製した各2枚のマスクブランク2のうち、上述した露光処理および現像処理を実施していない図5に示したマスクブランク2について、それぞれのネガ型レジスト膜21を、現像液(TMAH)を用いて除去した。この際、ネガ型レジスト膜21上に現像液を3L/分で供給したスピン現像を60秒間実施した。スピン現像の後には、純水(DIW)によるスピン洗浄を行ってから、高速回転での乾燥を行った。
作製した各2枚のマスクブランク2のうち、レジストパターン21bを形成したサンプルについて、電子顕微鏡(CD−SEM)を用いた観察によってレジストパターン21bのパターン倒れを評価した。一辺が約2.8μmである正方形の視野の観察範囲に、レジストパターン21bのパターン倒れが全く無い場合にパターン倒れなし、レジストパターン21bのパターン倒れが1つでもあればパターン倒れ発生として評価した。この結果を、PAB温度および転落速度と共に下記表1に示した。
1a,2a…転写用マスク
11…基板
13…下層膜
13a…遮光膜(下層膜)
13b…吸収体膜(下層膜)
13aa…下層膜パターン
15…パターン形成用薄膜
15a…転写パターン
21…ネガ型レジスト膜
21b…レジストパターン
43…光半透過膜(下層膜)
43a…光半透過パターン
45…パターン形成用薄膜
45aa…転写パターン
45d…遮光パターン
S…剥離面
Claims (12)
- 基板の主表面上に、パターン形成用薄膜とネガ型レジスト膜とをこの順に積層した構造を備えるマスクブランクであって、
前記パターン形成用薄膜は、金属およびケイ素から選ばれる1以上の元素を含有する材料で形成され、
前記ネガ型レジスト膜は、有機系材料からなり、前記パターン形成用薄膜の表面に接して形成され、
前記ネガ型レジスト膜を現像液で溶解させて除去したときの前記パターン形成用薄膜の表面の転落速度が9mm/秒未満である
ことを特徴とするマスクブランク。 - 前記パターン形成用薄膜は、クロムを含有する材料で形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のマスクブランク。 - 前記現像液は、水酸化テトラメチルアンモニウムを含む水溶液である
ことを特徴とする請求項1または2に記載のマスクブランク。 - 前記基板と前記パターン形成用薄膜との間に、ケイ素およびタンタルから選ばれる1以上の元素を含有する材料からなる下層膜が設けられている
ことを特徴とする請求項2に記載のマスクブランク。 - 基板の主表面上に、パターン形成用薄膜とネガ型レジスト膜とをこの順に積層した構造を備えるマスクブランクの製造方法であって、
金属およびケイ素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるパターン形成用薄膜が主表面上に設けられた基板を準備する工程と、
前記パターン形成用薄膜の表面に有機系材料からなるネガ型レジストを塗布した後、ベーク処理を行うことにより、ネガ型レジスト膜を前記パターン形成用薄膜の表面に接して形成する工程とを有し、
前記ベーク処理は、前記ベーク処理後のネガ型レジスト膜を現像液で溶解させて除去したときの前記パターン形成用薄膜の表面の転落速度が9mm/秒未満となるような加熱条件で行われる
ことを特徴とするマスクブランクの製造方法。 - 前記パターン形成用薄膜は、クロムを含有する材料で形成されている
ことを特徴とする請求項5に記載のマスクブランクの製造方法。 - 前記現像液は、水酸化テトラメチルアンモニウムを含む水溶液である
ことを特徴とする請求項5または6に記載のマスクブランクの製造方法。 - 前記基板と前記パターン形成用薄膜との間に、ケイ素およびタンタルから選ばれる1以上の元素を含有する材料からなる下層膜を形成する工程を有する
ことを特徴とする請求項6に記載のマスクブランクの製造方法。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載のマスクブランクの前記ネガ型レジスト膜に転写パターンを描画露光する工程と、
前記描画露光後のネガ型レジスト膜に対して前記現像液による現像処理を行って、前記ネガ型レジスト膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンが形成されたネガ型レジスト膜をマスクとするドライエッチングを行い、前記パターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程とを有する
ことを特徴とする転写用マスクの製造方法。 - 請求項4に記載のマスクブランクの前記ネガ型レジスト膜に転写パターンを描画露光する工程と、
前記描画露光後のネガ型レジスト膜に対して前記現像液による現像処理を行って、前記ネガ型レジスト膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンが形成されたネガ型レジスト膜をマスクとするドライエッチングを行い、前記パターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンが形成されたパターン形成用薄膜をマスクとするドライエッチングを行い、前記下層膜に転写パターンを形成する工程とを有する
ことを特徴とする転写用マスクの製造方法。 - 請求項5から7のいずれか1項に記載のマスクブランクの製造方法によって製造されたマスクブランクの前記ネガ型レジスト膜に転写パターンを描画露光する工程と、
前記描画露光後のネガ型レジスト膜に対して前記現像液による現像処理を行って、前記ネガ型レジスト膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンが形成されたネガ型レジスト膜をマスクとするドライエッチングを行い、前記パターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程とを有する
ことを特徴とする転写用マスクの製造方法。 - 請求項8に記載のマスクブランクの製造方法によって製造されたマスクブランクの前記ネガ型レジスト膜に転写パターンを描画露光する工程と、
前記描画露光後のネガ型レジスト膜に対して前記現像液による現像処理を行って、前記ネガ型レジスト膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンが形成されたネガ型レジスト膜をマスクとするドライエッチングを行い、前記パターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンが形成されたパターン形成用薄膜をマスクとするドライエッチングを行い、前記下層膜に転写パターンを形成する工程とを有する
ことを特徴とする転写用マスクの製造方法。
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