JP2021004920A - Mask blank, method for manufacturing transfer mask and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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亨 福井
Toru Fukui
亨 福井
雅広 橋本
Masahiro Hashimoto
雅広 橋本
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Abstract

To provide a mask blank capable of resolving a pattern with a line width narrower than a wavelength of a laser beam of a laser drawing device onto a resist film.SOLUTION: A mask blank has a structure including a thin film 2 for transfer pattern formation and a resist film 3, laminated on a substrate 1 in this order. The thin film 2 is composed of a material containing a metal element. If an in-plane distribution of a reflective index to exposure light within a transfer pattern formation area on a surface of the resist film 3 is ΔR[%] and an in-plane distribution of a film thickness within the transfer pattern formation area of the resist film 3 is Δd[nm], ΔR/Δd[%/nm] is 0.1 or less, Δd[nm] is larger than zero, and a wavelength of the exposure light is a wavelength selected from a wavelength region of 350-420 nm.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、マスクブランク、転写用マスクの製造方法、及び半導体デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a mask blank, a transfer mask, and a method for manufacturing a semiconductor device.

一般に、半導体装置の製造工程では、フォトリソグラフィー法を用いて微細パターンの形成が行われている。また、この微細パターンの形成には通常何枚もの転写用マスクが使用される。この転写用マスクは、一般に透光性のガラス基板上に、金属薄膜等からなる遮光性の微細パターンを設けたものであり、この転写用マスクの製造においてもフォトリソグラフィー法が用いられている。 Generally, in the manufacturing process of a semiconductor device, a fine pattern is formed by using a photolithography method. In addition, a number of transfer masks are usually used to form this fine pattern. This transfer mask generally has a light-shielding fine pattern made of a metal thin film or the like provided on a translucent glass substrate, and a photolithography method is also used in the manufacture of this transfer mask.

フォトリソグラフィー法による転写用マスクの製造には、ガラス基板等の透光性基板上に遮光膜を有するマスクブランクが用いられる。このマスクブランクを用いた転写用マスクの製造では、マスクブランク上に形成されたレジスト膜に対し、所望のパターン露光を施す露光工程と、所望のパターン露光に従って前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する現像工程と、レジストパターンに沿って前記遮光膜をエッチングするエッチング工程と、残存したレジストパターンを剥離除去する工程を行う。上記現像工程では、マスクブランク上に形成されたレジスト膜に対し所望のパターン露光を施した後に現像液を供給して、現像液に可溶なレジスト膜の部位を溶解し、レジストパターンを形成する。また、上記エッチング工程では、このレジストパターンをマスクとして、ドライエッチングによって、レジストパターンの形成されていない遮光膜が露出した部位を溶解し、これにより所望のマスクパターンを透光性基板上に形成する。こうして、転写用マスクが出来上がる。 A mask blank having a light-shielding film on a translucent substrate such as a glass substrate is used for manufacturing a transfer mask by a photolithography method. In the production of a transfer mask using this mask blank, an exposure step of applying a desired pattern exposure to a resist film formed on the mask blank and a resist film being developed according to a desired pattern exposure to obtain a resist pattern. A developing step of forming, an etching step of etching the light-shielding film along the resist pattern, and a step of peeling and removing the remaining resist pattern are performed. In the above developing step, a resist film formed on a mask blank is exposed to a desired pattern, and then a developing solution is supplied to dissolve a portion of the resist film soluble in the developing solution to form a resist pattern. .. Further, in the etching step, using this resist pattern as a mask, a portion where the light-shielding film on which the resist pattern is not formed is exposed is melted by dry etching, whereby a desired mask pattern is formed on the translucent substrate. .. In this way, the transfer mask is completed.

例えば、特許文献1では、クロム系材料の遮光膜を備えるマスクブランクが開示されている。また、特許文献2では、クロム系材料の遮光膜の上に、i線レジスト膜を形成する工程、レーザー露光装置でパターンを露光する工程、現像処理等を行ってレジストパターンを形成する工程、レジストパターンをマスクとするエッチングを行って遮光膜にパターンを形成する工程が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a mask blank provided with a light-shielding film made of a chrome-based material. Further, in Patent Document 2, a step of forming an i-line resist film on a light-shielding film made of a chromium-based material, a step of exposing a pattern with a laser exposure apparatus, a step of forming a resist pattern by performing a developing process, and the like, a resist. A step of forming a pattern on a light-shielding film by performing etching using the pattern as a mask is disclosed.

特許第3276954号Patent No. 3276954 特開2004−077800号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-07780

レジスト膜に微細なパターンを露光する(感光させる)には、電子線による露光描画が適している。しかし、従来の電子線描画装置は、レジスト膜上にパターンを露光描画するのに多くの時間が掛かるという問題がある。電子線照射器(電子銃)はいわゆる一筆書きでパターンを露光描画する原理であることと、通常の電子線描画装置には、1つの電子線照射器しか搭載していないことがその大きな理由である。 In order to expose (expose) a fine pattern on the resist film, exposure drawing with an electron beam is suitable. However, the conventional electron beam writing apparatus has a problem that it takes a lot of time to expose and draw a pattern on a resist film. The main reason is that the electron beam irradiator (electron gun) is based on the principle of exposing and drawing a pattern with a so-called one-stroke writing, and that a normal electron beam drawing device is equipped with only one electron beam irradiator. is there.

一方、レーザー描画装置は、1つのレーザー光源から複数のレーザー光をレジスト膜に対して照射することができる機構を備えている。このため、レーザー光による露光描画の速度は、電子線による露光描画に比べて大幅に速いというメリットがある。また、電子線による露光描画の線幅はレーザー光の線幅に比べて大幅に小さいが、電子線の線幅で転写パターンを作成することが常に求められている訳ではなく、電子線による露光描画は必須ではない場合がある。マスクブランクのレジスト膜への露光描画に電子線露光描画装置を使用しなくても済むケースが増えれば、リソースの有効利用が図れる。また、マスクブランクのレジスト膜に対するパターンの露光描画のスループットも大幅に向上する。 On the other hand, the laser drawing apparatus includes a mechanism capable of irradiating a plurality of laser beams from one laser light source onto the resist film. Therefore, there is an advantage that the speed of exposure drawing by laser light is significantly faster than that of exposure drawing by electron beam. In addition, although the line width of exposure drawing with an electron beam is significantly smaller than the line width of a laser beam, it is not always required to create a transfer pattern with the line width of an electron beam, and exposure with an electron beam is not always required. Drawing may not be required. If the number of cases in which it is not necessary to use an electron beam exposure drawing apparatus for exposure drawing of a mask blank on a resist film increases, resources can be effectively used. In addition, the throughput of exposure drawing of the pattern on the resist film of the mask blank is also significantly improved.

しかし、レーザー描画装置に用いられているレーザー光の波長は短くても350nm程度である。一方で、転写パターンの線幅としては、より小さい300nm程度のものが要求される場合がある。従来、レーザー描画装置による露光描画では、それに用いられているレーザー光の波長よりも狭い線幅のパターンをマスクブランクのレジスト膜に露光描画しても、露光描画後のレジスト膜を現像処理したときに露光描画したパターンをレジスト膜に解像させることが困難であった。 However, the wavelength of the laser light used in the laser drawing apparatus is about 350 nm at the shortest. On the other hand, the line width of the transfer pattern may be smaller than that of about 300 nm. Conventionally, in exposure drawing by a laser drawing device, even if a pattern having a line width narrower than the wavelength of the laser beam used for exposure drawing is exposed on a mask blank resist film, when the resist film after exposure drawing is developed. It was difficult to resolve the pattern drawn by exposure on the resist film.

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、レーザー描画装置のレーザー光の波長よりも狭い線幅のパターンをレジスト膜に解像させることができるマスクブランク、転写用マスクの製造方法、及び半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and is a mask blank and a transfer mask capable of resolving a pattern having a line width narrower than the wavelength of the laser beam of a laser drawing apparatus on a resist film. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method of a semiconductor device and a manufacturing method of a semiconductor device.

前記の課題を達成するため、本発明は以下の構成を有する。
(構成1)
基板上に、転写パターン形成用の薄膜とレジスト膜が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、
前記薄膜は、金属元素を含有する材料からなり、
前記レジスト膜の表面の転写パターン形成領域内における露光光に対する反射率の面内分布をΔR[%]とし、前記レジスト膜の転写パターン形成領域内における膜厚の面内分布をΔd[nm]としたとき、ΔR/Δd[%/nm]が0.1以下であり、Δd[nm]はゼロより大きく、
前記露光光の波長は、350nm以上420nm以下の波長領域から選択された波長であることを特徴とするマスクブランク。
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
(Structure 1)
A mask blank having a structure in which a thin film for forming a transfer pattern and a resist film are laminated in this order on a substrate.
The thin film is made of a material containing a metal element.
The in-plane distribution of the reflectance with respect to the exposure light in the transfer pattern forming region on the surface of the resist film is ΔR [%], and the in-plane distribution of the film thickness in the transfer pattern forming region of the resist film is Δd [nm]. When, ΔR / Δd [% / nm] is 0.1 or less, and Δd [nm] is larger than zero.
A mask blank characterized in that the wavelength of the exposure light is a wavelength selected from a wavelength region of 350 nm or more and 420 nm or less.

(構成2)
前記反射率の面内分布ΔRは、0.4%以下であることを特徴とする構成1記載のマスクブランク。
(Structure 2)
The mask blank according to the configuration 1, wherein the in-plane distribution ΔR of the reflectance is 0.4% or less.

(構成3)
前記レジスト膜の前記露光光に対する反射率は、5%以下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。
(Structure 3)
The mask blank according to the configuration 1 or 2, wherein the reflectance of the resist film with respect to the exposure light is 5% or less.

(構成4)
前記転写パターン形成領域は、前記基板の中心を基準とする一辺が132mmの正方形の内側領域であることを特徴とする構成1から3のいずれかに記載のマスクブランク。
(Structure 4)
The mask blank according to any one of configurations 1 to 3, wherein the transfer pattern forming region is an inner region of a square having a side of 132 mm with respect to the center of the substrate.

(構成5)
前記転写パターン形成領域内におけるレジスト膜の膜厚の面内分布は、5nm以下であることを特徴とする構成1から4のいずれかに記載のマスクブランク。
(Structure 5)
The mask blank according to any one of configurations 1 to 4, wherein the in-plane distribution of the film thickness of the resist film in the transfer pattern forming region is 5 nm or less.

(構成6)
前記露光光の波長は、400nm以上420nm以下の波長領域から選択された波長であることを特徴とする構成1から5のいずれかに記載のマスクブランク。
(Structure 6)
The mask blank according to any one of configurations 1 to 5, wherein the wavelength of the exposure light is a wavelength selected from a wavelength region of 400 nm or more and 420 nm or less.

(構成7)
前記レジスト膜の厚さは、260nm以上290nm以下の範囲、320nm以上350nm以下の範囲、385nm以上415nm以下の範囲、または445nm以上475nm以下の範囲のうちのいずれかの範囲にあることを特徴とする構成6記載のマスクブランク。
(Structure 7)
The thickness of the resist film is characterized in that it is in the range of 260 nm or more and 290 nm or less, 320 nm or more and 350 nm or less, 385 nm or more and 415 nm or less, or 445 nm or more and 475 nm or less. The mask blank according to the configuration 6.

(構成8)
前記レジスト膜は、前記波長領域の露光光で感光する材料で形成されていることを特徴とする構成1から7のいずれかに記載のマスクブランク。
(Structure 8)
The mask blank according to any one of configurations 1 to 7, wherein the resist film is made of a material that is exposed to exposure light in the wavelength region.

(構成9)
前記薄膜は、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から8のいずれかに記載のマスクブランク。
(Structure 9)
The mask blank according to any one of configurations 1 to 8, wherein the thin film is made of a material containing chromium.

(構成10)
前記薄膜は、厚さ方向で前記クロムの含有量が変化する組成傾斜膜であることを特徴とする構成9記載のマスクブランク。
(Structure 10)
The mask blank according to the configuration 9, wherein the thin film is a composition gradient film in which the chromium content changes in the thickness direction.

(構成11)
前記薄膜は、前記露光光に対する光学濃度が3以上の遮光膜であることを特徴とする構成1から10のいずれかに記載のマスクブランク。
(Structure 11)
The mask blank according to any one of configurations 1 to 10, wherein the thin film is a light-shielding film having an optical density of 3 or more with respect to the exposure light.

(構成12)
構成1から11のいずれかに記載のマスクブランクを用いる転写用マスクの製造方法であって、
前記レジスト膜に対し、前記露光光で転写パターンを露光した後、現像処理を行って、転写パターンを有するレジスト膜を形成する工程と、
前記転写パターンを有するレジスト膜をマスクとするエッチングにより、前記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。
(Structure 12)
A method for manufacturing a transfer mask using the mask blank according to any one of configurations 1 to 11.
A step of exposing the resist film with the transfer pattern with the exposure light and then performing a developing process to form a resist film having the transfer pattern.
A method for producing a transfer mask, which comprises a step of forming a transfer pattern on the thin film by etching using a resist film having the transfer pattern as a mask.

(構成13)
前記薄膜に転写パターンを形成する工程は、塩素を含有するガスを用いたドライエッチングにより、前記薄膜に転写パターンを形成することを特徴とする構成12記載の転写用マスクの製造方法。
(Structure 13)
The method for producing a transfer mask according to Configuration 12, wherein the step of forming the transfer pattern on the thin film is to form the transfer pattern on the thin film by dry etching using a gas containing chlorine.

(構成14)
構成12または13に記載の転写用マスクの製造方法によって製造した転写用マスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
(Structure 14)
A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of exposing and transferring a transfer pattern to a resist film on a semiconductor substrate using the transfer mask manufactured by the method for manufacturing a transfer mask according to the configuration 12 or 13.

本発明に係るマスクブランクによれば、レーザー描画装置のレーザー光の波長よりも狭い線幅のパターンをレジスト膜に解像させることができる。これにより、マスクブランクのレジスト膜への露光描画に電子線露光描画装置を使用しなくても済むケースを増やすことができ、リソースの有効利用を図ることができる。 According to the mask blank according to the present invention, a pattern having a line width narrower than the wavelength of the laser light of the laser drawing apparatus can be resolved on the resist film. As a result, it is possible to increase the number of cases in which it is not necessary to use an electron beam exposure drawing apparatus for exposure drawing of the mask blank on the resist film, and it is possible to effectively utilize resources.

本発明の実施の形態におけるマスクブランクの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the mask blank in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における転写用マスクの製造工程を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of the transfer mask in embodiment of this invention. 実施例1及び比較例1に対応するマスクブランクの、露光波長413nmでの反射率とレジスト膜厚との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the reflectance at an exposure wavelength of 413 nm and the resist film thickness of the mask blank corresponding to Example 1 and Comparative Example 1. 実施例1及び比較例1に対応するマスクブランクの、露光波長404nmでの反射率とレジスト膜厚との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the reflectance at an exposure wavelength of 404 nm and the resist film thickness of the mask blank corresponding to Example 1 and Comparative Example 1.

まず、本発明に到った経緯について説明する。
本発明者らは、レーザー描画装置のレーザー光の波長よりも狭い線幅のパターンをレジスト膜に解像させるためのマスクブランクの構成について鋭意研究を行った。転写用マスクを製造するためのマスクブランクは、基板上に転写パターン形成用の薄膜を備えており、この薄膜の上にレジスト膜が形成される。また、レーザー描画装置で使用されるレーザー光(すなわち露光光)の露光波長としては、350nm以上420nm以下の波長領域のものが通常使用されている。本発明者は、レジスト膜の成膜条件は変えずに、転写パターン形成用の薄膜の成膜条件を変えて、複数のマスクブランクを作成した。レーザー描画に用いる露光光として、上記の波長領域の範囲から波長の異なる複数のレーザー光を選定した。そして、上記の各マスクブランクのレジスト膜に対し、上記の選定した各レーザー光を用いたレーザー描画を行った。さらに、描画後の各マスクブランクのレジスト膜に対して現像処理を行い、各マスクブランクのレジスト膜に形成されるパターン(レジストパターン)の解像精度を比較した。その結果、同じ材料及び膜厚のレジスト膜であっても、転写パターン形成用の薄膜の特性により、レジストパターンの解像精度に大きな差があることが判明した。
First, the background to the present invention will be described.
The present inventors have diligently studied the configuration of a mask blank for resolving a pattern having a line width narrower than the wavelength of the laser beam of a laser drawing apparatus on a resist film. A mask blank for manufacturing a transfer mask includes a thin film for forming a transfer pattern on a substrate, and a resist film is formed on the thin film. Further, as the exposure wavelength of the laser light (that is, the exposure light) used in the laser drawing apparatus, one having a wavelength region of 350 nm or more and 420 nm or less is usually used. The present inventor created a plurality of mask blanks by changing the film forming conditions of the thin film for forming the transfer pattern without changing the film forming conditions of the resist film. As the exposure light used for laser drawing, a plurality of laser lights having different wavelengths were selected from the above wavelength range. Then, laser drawing was performed on the resist film of each of the above mask blanks using each of the above selected laser beams. Further, the resist film of each mask blank after drawing was subjected to development processing, and the resolution accuracy of the pattern (resist pattern) formed on the resist film of each mask blank was compared. As a result, it was found that even if the resist film has the same material and film thickness, there is a large difference in the resolution accuracy of the resist pattern due to the characteristics of the thin film for forming the transfer pattern.

本発明者は、レジストパターンの解像精度に影響を及ぼす要因をさらに検討したところ、転写パターン形成用の薄膜の特性により、レジスト膜の転写パターン形成領域内における、膜厚の面内分布(厚さのばらつき)に対する反射率の面内分布(反射率のばらつき)が大きく影響することを見出した。レジスト膜は、矩形状の成膜された薄膜にスピンコートで通常形成する。このため、膜厚の面内分布をゼロにすることは非常に困難であり、一定程度の膜厚の面内分布が生じてしまう。しかしながら、同程度の膜厚の面内分布を有するレジスト膜であっても、転写パターン形成用の薄膜の特性によっては、レジスト膜の反射率の面内分布が非常に大きくなり、解像性が悪化してしまうことが分かった。そして、本発明者は、薄膜上に形成されたレジスト膜の転写パターン形成領域内における反射率の面内分布を、レジスト膜の転写パターン形成領域内における膜厚の面内分布で割った値が一定以内であるように、薄膜を構成することで、レジスト膜の解像性を向上できることを突き止めた。 The present inventor further investigated the factors that affect the resolution accuracy of the resist pattern, and found that the in-plane distribution (thickness) of the film thickness in the transfer pattern formation region of the resist film was due to the characteristics of the thin film for forming the transfer pattern. It was found that the in-plane distribution of reflectance (variation of reflectance) has a great influence on (variation of reflectance). The resist film is usually formed by spin coating on a rectangular thin film. Therefore, it is very difficult to make the in-plane distribution of the film thickness zero, and an in-plane distribution of a certain degree of film thickness occurs. However, even if the resist film has an in-plane distribution of the same film thickness, the in-plane distribution of the reflectance of the resist film becomes very large depending on the characteristics of the thin film for forming a transfer pattern, and the resolution is improved. It turned out to be worse. Then, the present inventor divides the in-plane distribution of the reflectance in the transfer pattern forming region of the resist film formed on the thin film by the in-plane distribution of the film thickness in the transfer pattern forming region of the resist film. It was found that the resolution of the resist film can be improved by forming the thin film so that it is within a certain range.

すなわち、本発明のマスクブランクは、基板上に、転写パターン形成用の薄膜とレジスト膜が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、薄膜は、金属元素を含有する材料からなり、レジスト膜の表面の転写パターン形成領域内における露光光に対する反射率の面内分布をΔR[%]とし、レジスト膜の転写パターン形成領域内における膜厚の面内分布をΔd[nm]としたとき、ΔR/Δd[%/nm]が0.1以下であり、Δd[nm]はゼロより大きく、露光光の波長は、350nm以上420nm以下の波長領域から選択された波長であることを特徴とするものである。露光光の波長は、400nm以上420nm以下の波長領域から選択された波長であることがより好ましい。なお、本実施形態の説明においては、特に断りの無い限り、露光光は、レーザー描画装置で使用されるレーザー光を指すものとする。 That is, the mask blank of the present invention is a mask blank having a structure in which a thin film for forming a transfer pattern and a resist film are laminated in this order on a substrate, and the thin film is made of a material containing a metal element and is a resist film. When the in-plane distribution of the reflectance with respect to the exposure light in the transfer pattern forming region of the surface is ΔR [%] and the in-plane distribution of the film thickness in the transfer pattern forming region of the resist film is Δd [nm], ΔR It is characterized in that / Δd [% / nm] is 0.1 or less, Δd [nm] is larger than zero, and the wavelength of the exposure light is a wavelength selected from a wavelength region of 350 nm or more and 420 nm or less. Is. The wavelength of the exposure light is more preferably a wavelength selected from a wavelength region of 400 nm or more and 420 nm or less. In the description of this embodiment, unless otherwise specified, the exposure light refers to the laser light used in the laser drawing apparatus.

図1は、以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述する。
図1は本発明の実施の形態におけるマスクブランクの構成を示す模式図である。図1のマスクブランク10は、透光性基板1上に遮光膜2とレジスト膜3がこの順に積層した構造を備えるものである。ここで、透光性基板1としては、ガラス基板が一般的である。ガラス基板は、平坦度及び平滑度に優れるため、転写用マスクを使用して半導体基板上へのパターン転写を行う場合、転写パターンの歪み等が生じないで高精度のパターン転写を行える。なお、ガラス基板の材料としては、合成石英ガラス、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(SiO−TiOガラス等)を用いることができる。
FIG. 1 details embodiments of the present invention with reference to the following drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of a mask blank according to the embodiment of the present invention. The mask blank 10 of FIG. 1 has a structure in which a light-shielding film 2 and a resist film 3 are laminated in this order on a translucent substrate 1. Here, as the translucent substrate 1, a glass substrate is generally used. Since the glass substrate is excellent in flatness and smoothness, when pattern transfer is performed on a semiconductor substrate using a transfer mask, high-precision pattern transfer can be performed without distortion of the transfer pattern. As the material of the glass substrate, synthetic quartz glass, aluminosilicate glass, soda-lime glass, low thermal expansion glass (SiO 2- TiO 2 glass, etc.) can be used.

本実施の形態におけるマスクブランク10は、転写パターン形成用の薄膜として遮光膜2を備えている。遮光膜2は、金属元素を含有する材料からなる。金属元素としては、クロムを含有する材料で形成されていることが好ましい。クロムを含有する材料としては、クロム単体でもよく、クロムと添加元素とを含むものであってもよい。このような添加元素としては、酸素及び/又は窒素が、ドライエッチング速度を速くできる点で好ましい。なお、遮光膜2は、他に炭素、水素、ホウ素、インジウム、スズ、モリブデン等の元素を含んでもよい。なお、遮光膜2は、以降に述べる光学特性を満たすのであれば、クロム系材料以外の材料を用いてもよい。例えば、求められる光学特性を満たす範囲で遮光膜2を形成する材料に、ケイ素系材料、遷移金属シリサイド系材料、タンタル系材料などを適用してもよい。 The mask blank 10 in the present embodiment includes a light-shielding film 2 as a thin film for forming a transfer pattern. The light-shielding film 2 is made of a material containing a metal element. As the metal element, it is preferable that the metal element is formed of a material containing chromium. As the material containing chromium, it may be a simple substance of chromium, or it may be a material containing chromium and an additive element. As such an additive element, oxygen and / or nitrogen are preferable in that the dry etching rate can be increased. The light-shielding film 2 may also contain elements such as carbon, hydrogen, boron, indium, tin, and molybdenum. The light-shielding film 2 may be made of a material other than the chromium-based material as long as it satisfies the optical characteristics described below. For example, a silicon-based material, a transition metal silicide-based material, a tantalum-based material, or the like may be applied to the material that forms the light-shielding film 2 within the range that satisfies the required optical characteristics.

遮光膜2は、レジスト膜が積層していない状態(すなわち、遮光膜2の上面が露出した状態)でのレーザー描画波長(上記波長領域内の波長のレーザー光)に対する膜面反射率が15%以下、更には13%以下となるように制御された膜であることが好ましい。また、遮光膜2は、レーザー描画波長(上記波長領域内の波長のレーザー光)に対する透過率が0.1%以下、更には0.05%以下となるように制御された膜であることが好ましい。 The light-shielding film 2 has a film surface reflectance of 15% with respect to a laser drawing wavelength (laser light having a wavelength within the above wavelength region) when the resist film is not laminated (that is, the upper surface of the light-shielding film 2 is exposed). Hereinafter, it is preferable that the film is controlled so as to be 13% or less. Further, the light-shielding film 2 is a film controlled so that the transmittance with respect to the laser drawing wavelength (laser light having a wavelength within the above wavelength region) is 0.1% or less, further 0.05% or less. preferable.

上記遮光膜2の形成方法は、特に制約する必要はないが、インライン型スパッタリング装置による成膜法が好ましく挙げられる。インライン型スパッタリング装置により成膜することで、膜中に酸化層が形成されないので、光学特性(反射率等)を厳密に制御しやすくなる。また、遮光膜2は、厚さ方向で前記クロムの含有量が変化する組成傾斜膜であることが、インライン型スパッタリング装置で成膜できる点で好ましい。ただし、遮光膜2の構成はこれに限定されるものではなく、単層膜や積層膜であってもよい。 The method for forming the light-shielding film 2 is not particularly limited, but a film forming method using an in-line sputtering apparatus is preferable. By forming a film with an in-line sputtering apparatus, an oxide layer is not formed in the film, so that it becomes easy to strictly control the optical characteristics (reflectance, etc.). Further, the light-shielding film 2 is preferably a composition gradient film in which the chromium content changes in the thickness direction, because it can be formed by an in-line sputtering apparatus. However, the configuration of the light-shielding film 2 is not limited to this, and may be a single-layer film or a laminated film.

上記遮光膜2の膜厚は、150nm以下であることが好ましく、120nm以下であるとより好ましい。膜厚をある程度薄くすることによって、パターンのアスペクト比(パターン幅に対するパターン深さの比)の低減を図ることができ、グローバルローディング現象及びマイクロローディング現象による線幅エラーを低減することができる。本発明における遮光膜2は、350nm以上420nm以下の露光波長においては、膜厚を150nm以下の薄膜としても所望の光学濃度(通常3.0以上)を得ることができる。遮光膜2の膜厚の下限については、所望の光学濃度が得られる限りにおいては薄くすることができる。 The film thickness of the light-shielding film 2 is preferably 150 nm or less, and more preferably 120 nm or less. By reducing the film thickness to some extent, the aspect ratio of the pattern (ratio of the pattern depth to the pattern width) can be reduced, and line width errors due to the global loading phenomenon and the microloading phenomenon can be reduced. The light-shielding film 2 in the present invention can obtain a desired optical density (usually 3.0 or more) even if the film thickness is 150 nm or less at an exposure wavelength of 350 nm or more and 420 nm or less. The lower limit of the film thickness of the light-shielding film 2 can be reduced as long as a desired optical density can be obtained.

高い解像度を得るために、レジスト膜3の材料は前記波長領域の露光光で感光する材料で形成されていることが好ましい。レジスト材料は、特に限定されるものではないが、ポジ型レジスト材料でも、ネガ型レジスト材料でもよく、非化学増幅型レジストでも、化学増幅型レジストでもよい。レジスト膜3は、350nm以上420nm以下の波長領域の光に対する屈折率nが1.90以下であることが好ましく、1.80以下であるとより好ましい。また、レジスト膜3は、上記波長領域の光に対する屈折率nが1.50以上であることが好ましく、1.60以上であるとより好ましい。一方、レジスト膜3は、上記波長領域の光に対する消衰係数kが0.01以上であることが好ましく、0.02以上であるとより好ましい。また、レジスト膜3は、上記波長領域の光に対する消衰係数kが0.06以下であることが好ましく、0.05以下であるとより好ましい。 In order to obtain a high resolution, the material of the resist film 3 is preferably formed of a material that is exposed to the exposure light in the wavelength region. The resist material is not particularly limited, but may be a positive resist material, a negative resist material, a non-chemically amplified resist, or a chemically amplified resist. The resist film 3 preferably has a refractive index n of 1.90 or less with respect to light in a wavelength region of 350 nm or more and 420 nm or less, and more preferably 1.80 or less. Further, the resist film 3 preferably has a refractive index n with respect to light in the wavelength region of 1.50 or more, and more preferably 1.60 or more. On the other hand, the resist film 3 preferably has an extinction coefficient k of 0.01 or more, and more preferably 0.02 or more, with respect to light in the wavelength region. Further, the resist film 3 preferably has an extinction coefficient k with respect to light in the wavelength region of 0.06 or less, and more preferably 0.05 or less.

上記マスクブランク10の遮光膜2が設けられている側の主表面は、転写パターンが形成される転写パターン形成領域と、該転写パターン形成領域の外側に位置する非転写パターン形成領域とを有する。上記転写パターン形成領域は、マスクブランク用基板が例えば6インチ角(約152mm×約152mmの四角形)のガラス基板の場合、基板1の中心を基準とする一辺が132mmの正方形の内側領域であることが好ましい。また、132mm×104mmの範囲の領域、または104mm×132mmの範囲の領域を転写パターン形成領域とすることもある。勿論、これらは一例であって、このマスクブランクを用いて製造する転写用マスクの構成に応じて適宜設定することができる。 The main surface of the mask blank 10 on the side where the light-shielding film 2 is provided has a transfer pattern-forming region in which a transfer pattern is formed and a non-transfer pattern-forming region located outside the transfer pattern-forming region. When the mask blank substrate is, for example, a 6-inch square (square of about 152 mm × about 152 mm) glass substrate, the transfer pattern forming region is an inner region of a square having a side of 132 mm with respect to the center of the substrate 1. Is preferable. Further, a region having a range of 132 mm × 104 mm or a region having a range of 104 mm × 132 mm may be used as a transfer pattern forming region. Of course, these are examples, and can be appropriately set according to the configuration of the transfer mask produced by using this mask blank.

マスクブランク10は、レジスト膜3の表面の転写パターン形成領域内における露光光に対する反射率の面内分布をΔR[%]とし、レジスト膜3の転写パターン形成領域内における膜厚の面内分布をΔd[nm]としたとき、ΔR/Δd[%/nm]が0.1以下であり、また0.09以下であることがより好ましい。膜厚の面内分布Δdの測定は、転写パターン形成領域において、格子状に測定点を所定の間隔で設定して、各測定点でレジスト膜3の膜厚を測定し、測定された膜厚の最大値から最小値を差し引いて、Δdを測定することができる。また、反射率の面内分布ΔRの測定は、転写パターン形成領域において、格子状に測定点を6mm間隔で設定して、各測定点でレジスト膜3の反射率を測定し、測定された反射率の最大値から最小値を差し引いて、ΔRを測定することができる。ここで、所定の間隔としては、4mm以下であると好ましく、1mm以下であるとより好ましい。なお、上記の測定手法はあくまでも一例であり、これに限定されるものでないことはもちろんである。
ΔR/Δdの上記条件を満たした上で、反射率の面内分布ΔRは、0.4%以下であることが好ましく、0.38以下であることがより好ましい。また、膜厚の面内分布Δdは、5nm以下であることが好ましく、4nm以下であることがより好ましい。
In the mask blank 10, the in-plane distribution of the reflectance with respect to the exposure light in the transfer pattern forming region on the surface of the resist film 3 is ΔR [%], and the in-plane distribution of the film thickness in the transfer pattern forming region of the resist film 3 is set. When Δd [nm], ΔR / Δd [% / nm] is 0.1 or less, and more preferably 0.09 or less. The in-plane distribution Δd of the film thickness is measured by setting measurement points in a grid pattern at predetermined intervals in the transfer pattern forming region and measuring the film thickness of the resist film 3 at each measurement point. Δd can be measured by subtracting the minimum value from the maximum value of. Further, in the measurement of the in-plane distribution ΔR of the reflectance, the reflectance of the resist film 3 is measured at each measurement point by setting the measurement points in a grid pattern at 6 mm intervals in the transfer pattern forming region, and the measured reflectance is measured. ΔR can be measured by subtracting the minimum value from the maximum value of the rate. Here, the predetermined interval is preferably 4 mm or less, and more preferably 1 mm or less. It should be noted that the above measurement method is merely an example, and it goes without saying that the measurement method is not limited to this.
After satisfying the above conditions of ΔR / Δd, the in-plane distribution ΔR of the reflectance is preferably 0.4% or less, and more preferably 0.38 or less. The in-plane distribution Δd of the film thickness is preferably 5 nm or less, and more preferably 4 nm or less.

レジスト膜3の露光光に対する反射率は、5%以下であることが好ましく、4%以下であることがより好ましい。反射率を小さくすることで、レジスト膜の感光効率を高めることができるためである。
また、遮光膜2上に形成されたレジスト膜3の厚さとレーザー光の反射率との間には、周期的な相関関係が見出された。400nm以上420nm以下の波長を有する露光光においては、レジスト膜3が275nm、335nm、400nm、460nm、若しくはこれらの近辺(±15nm)の厚さで、反射率の周期的なピーク(山)若しくはバレイ(谷)が見られた。このため、反射率の面内分布ΔR[%]を低減するために、レジスト膜3の厚さは、260nm以上290nm以下の範囲、320nm以上350nm以下の範囲、385nm以上415nm以下の範囲、または445nm以上475nm以下の範囲のうちのいずれかの範囲にあることが好ましい。
The reflectance of the resist film 3 with respect to the exposure light is preferably 5% or less, and more preferably 4% or less. This is because the photosensitivity of the resist film can be increased by reducing the reflectance.
In addition, a periodic correlation was found between the thickness of the resist film 3 formed on the light-shielding film 2 and the reflectance of the laser beam. In exposure light having a wavelength of 400 nm or more and 420 nm or less, the resist film 3 has a thickness of 275 nm, 335 nm, 400 nm, 460 nm, or a vicinity thereof (± 15 nm), and has a periodic peak (peak) or valley of reflectance. (Valley) was seen. Therefore, in order to reduce the in-plane distribution ΔR [%] of the reflectance, the thickness of the resist film 3 is in the range of 260 nm or more and 290 nm or less, in the range of 320 nm or more and 350 nm or less, in the range of 385 nm or more and 415 nm or less, or 445 nm. It is preferably in the range of 475 nm or less.

なお、マスクブランク10において、透光性基板1と遮光膜2の間に位相シフト膜を設けてもよい。この場合のマスクブランクから製造される転写用マスク(位相シフトマスク)は、位相シフト膜に転写パターンを備えるが、遮光膜2には遮光帯等の比較的疎なパターンに限られる。しかし、この場合のマスクブランクであっても、レジスト膜に位相シフト膜に形成すべき転写パターンをレーザー光で露光描画する際、そのレジスト膜の直下には遮光膜2が存在している。このため、レジスト膜にそのレーザー光の波長よりも狭い線幅の転写パターンを解像させるには、遮光膜2に上記の光学特性を有することが求められる。 In the mask blank 10, a phase shift film may be provided between the translucent substrate 1 and the light shielding film 2. The transfer mask (phase shift mask) manufactured from the mask blank in this case has a transfer pattern on the phase shift film, but the light shielding film 2 is limited to a relatively sparse pattern such as a light shielding band. However, even with the mask blank in this case, when the transfer pattern to be formed on the phase shift film is exposed and drawn on the resist film with laser light, the light-shielding film 2 exists directly under the resist film. Therefore, in order for the resist film to resolve a transfer pattern having a line width narrower than the wavelength of the laser light, the light-shielding film 2 is required to have the above optical characteristics.

次に、図1に示すマスクブランク10を用いた転写用マスク20の製造方法を説明する。このマスクブランク10を用いた転写用マスク20の製造方法は、レジスト膜3に対し、露光光で転写パターンを露光した後、現像処理を行って、転写パターンを有するレジスト膜(レジストパターン3a)を形成する工程と、レジストパターン3aをマスクとするエッチングにより、遮光膜2に転写パターンを形成する工程とを有する。 Next, a method of manufacturing the transfer mask 20 using the mask blank 10 shown in FIG. 1 will be described. In the method of manufacturing the transfer mask 20 using the mask blank 10, the resist film 3 is exposed to the transfer pattern with exposure light and then developed to obtain a resist film (resist pattern 3a) having the transfer pattern. It includes a step of forming and a step of forming a transfer pattern on the light-shielding film 2 by etching using the resist pattern 3a as a mask.

図2は、マスクブランク10を用いた転写用マスク20の製造工程を順に示す模式図である。
図2(a)は、図1のマスクブランク10の遮光膜2上にレジスト膜3を形成した状態を示している。
次に、図2(b)は、マスクブランク10上に形成されたレジスト膜3に対し、所望のパターン露光を施す露光工程を示す。パターン露光は、レーザー描画装置などを用いて行われる。上述のレジスト材料は、レーザー露光光に対応する感光性を有するものが使用される。
次に、図2(c)は、所望のパターン露光に従ってレジスト膜3を現像してレジストパターン3aを形成する現像工程を示す。該現像工程では、マスクブランク10上に形成したレジスト膜3に対し所望のパターン露光を施した後に現像液を供給して、現像液に可溶なレジスト膜の部位を溶解し、レジストパターン3aを形成する。
FIG. 2 is a schematic view showing in order the manufacturing process of the transfer mask 20 using the mask blank 10.
FIG. 2A shows a state in which the resist film 3 is formed on the light-shielding film 2 of the mask blank 10 of FIG.
Next, FIG. 2B shows an exposure step of applying a desired pattern exposure to the resist film 3 formed on the mask blank 10. The pattern exposure is performed using a laser drawing apparatus or the like. As the above-mentioned resist material, a material having photosensitivity corresponding to laser exposure light is used.
Next, FIG. 2C shows a developing step of developing the resist film 3 according to a desired pattern exposure to form a resist pattern 3a. In the developing step, the resist film 3 formed on the mask blank 10 is exposed to a desired pattern, and then a developing solution is supplied to dissolve the portion of the resist film soluble in the developing solution to form the resist pattern 3a. Form.

次いで、図2(d)は、上記レジストパターン3aに沿って遮光膜2をエッチングするエッチング工程を示す。本発明ではドライエッチングを用いることが好適である。該エッチング工程では、上記レジストパターン3aをマスクとして、ドライエッチングによって、レジストパターン3aの形成されていない遮光膜2が露出した部位を溶解し、これにより所望の遮光パターン2aを透光性基板1上に形成する。
この遮光膜2に遮光パターン2aを形成する工程は、塩素を含有するガスを用いたドライエッチングにより、行うことが好ましい。上記のドライエッチングガスを用いてドライエッチングを行うことにより、ドライエッチング速度を高めることができ、ドライエッチング時間の短縮化を図ることができ、断面形状の良好な遮光パターン2aを形成することができる。ドライエッチングガスに用いる塩素系ガスとしては、例えば、Cl,SiCl,HCl、CCl、CHCl等が挙げられる。また、ドライエッチングには、塩素系ガスに加えて、酸素ガス等を含む混合ガスからなるドライエッチングガスを用いてもよい。
Next, FIG. 2D shows an etching step of etching the light-shielding film 2 along the resist pattern 3a. In the present invention, it is preferable to use dry etching. In the etching step, using the resist pattern 3a as a mask, the portion where the light-shielding film 2 on which the resist pattern 3a is not formed is exposed is melted by dry etching, whereby the desired light-shielding pattern 2a is formed on the translucent substrate 1. Form to.
The step of forming the light-shielding pattern 2a on the light-shielding film 2 is preferably performed by dry etching using a gas containing chlorine. By performing dry etching using the above dry etching gas, the dry etching rate can be increased, the dry etching time can be shortened, and a light-shielding pattern 2a having a good cross-sectional shape can be formed. .. Examples of the chlorine-based gas used for the dry etching gas include Cl 2 , SiCl 4 , HCl, CCl 4 , CHCl 3, and the like. Further, for dry etching, a dry etching gas composed of a mixed gas containing oxygen gas or the like may be used in addition to the chlorine-based gas.

図2(e)は、残存したレジストパターン3aを剥離除去することにより得られた転写用マスク20を示す。こうして、断面形状の良好な遮光パターン2aが精度良く形成された転写用マスクが出来上がる。
尚、本発明は以上説明した実施の形態には限定されない。即ち、透光性基板上に遮光膜を形成した、所謂バイナリマスク用マスクブランクに限らず、例えば、ハーフトーン型位相シフトマスク或いはレベンソン型位相シフトマスクの製造に用いるためのマスクブランクであってもよい。この場合、透光性基板上のハーフトーン位相シフト膜上に遮光膜が形成される構造となり、ハーフトーン位相シフト膜と遮光膜とを合わせて所望の光学濃度(好ましくは3.0以上)が得られればよいため、遮光膜自体の光学濃度は例えば3.0よりも小さい値とすることもできる。
FIG. 2E shows a transfer mask 20 obtained by peeling and removing the remaining resist pattern 3a. In this way, a transfer mask in which the light-shielding pattern 2a having a good cross-sectional shape is formed with high accuracy is completed.
The present invention is not limited to the embodiments described above. That is, it is not limited to the so-called binary mask mask blank in which a light-shielding film is formed on a translucent substrate, and for example, a mask blank for use in manufacturing a halftone type phase shift mask or a Levenson type phase shift mask. Good. In this case, the structure is such that a light-shielding film is formed on the halftone phase-shift film on the translucent substrate, and the desired optical density (preferably 3.0 or more) can be obtained by combining the halftone phase-shift film and the light-shielding film. As long as it is obtained, the optical density of the light-shielding film itself can be set to a value smaller than, for example, 3.0.

本発明の半導体デバイスの製造方法は、前記の転写用マスク20の製造方法によって製造した転写用マスク20を用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備えることを特徴としている。このため、この転写用マスク20を露光装置にセットし、その転写用マスク20の透光性基板1側からKrFエキシマレーザーやi線を照射して転写対象物(半導体ウェハ上のレジスト膜等)へ露光転写を行っても、高い精度で転写対象物に所望のパターンを転写することができる。 The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is characterized by comprising a step of exposing and transferring a transfer pattern to a resist film on a semiconductor substrate using the transfer mask 20 manufactured by the method for manufacturing the transfer mask 20 described above. .. Therefore, the transfer mask 20 is set in an exposure apparatus, and a KrF excimer laser or i-ray is irradiated from the translucent substrate 1 side of the transfer mask 20 to transfer an object (resist film on a semiconductor wafer, etc.). Even if the exposure transfer is performed on a wafer, a desired pattern can be transferred to the transfer target with high accuracy.

以下、実施例により、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。
(実施例1)
[マスクブランクの製造]
主表面の寸法が約152mm×約152mmで、厚さが約6.35mmの合成石英ガラスからなる透光性基板1を準備した。この透光性基板1は、端面及び主表面を所定の表面粗さに研磨され、その後、所定の洗浄処理および乾燥処理を施されたものであった。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
(Example 1)
[Manufacturing of mask blank]
A translucent substrate 1 made of synthetic quartz glass having a main surface size of about 152 mm × about 152 mm and a thickness of about 6.35 mm was prepared. The translucent substrate 1 had an end face and a main surface polished to a predetermined surface roughness, and then subjected to a predetermined cleaning treatment and a drying treatment.

この透光性基板1上に、インライン型スパッタリング装置を使用し、組成傾斜構造を有する遮光膜2の成膜を行った。インライン型スパッタリング装置内に基板搬送方向に対して連続して配置された各スペース(スパッタ室)にCrターゲットを各々配置し、透光性基板1を各スペースで搬送しながら反応性スパッタリングを行うことで遮光膜2を形成した。具体的には、まずArガスとNガスをスパッタリングガスとしてCrNを主成分とする遮光膜2の下部領域を16nmの厚さで形成した。次いで、ArガスとCHガスをスパッタリングガスとしてCrCを主成分とする中部領域を63nmの厚さで形成した。さらに、ArガスとNOガスをスパッタリングガスとしてCrONを主成分とする上部領域を24nmの厚さで形成した。以上の工程によって、透光性基板1上に遮光膜2を103nmの厚さで形成した。 A light-shielding film 2 having a composition-inclined structure was formed on the translucent substrate 1 by using an in-line sputtering apparatus. A Cr target is arranged in each space (sputtering chamber) continuously arranged in the in-line sputtering apparatus in the substrate conveying direction, and reactive sputtering is performed while conveying the translucent substrate 1 in each space. The light-shielding film 2 was formed in. Specifically, first, the lower region of the light-shielding film 2 containing CrN as a main component was formed with a thickness of 16 nm using Ar gas and N 2 gas as sputtering gases. Next, Ar gas and CH 4 gas were used as sputtering gases, and a central region containing CrC as a main component was formed with a thickness of 63 nm. Further, an upper region containing CrON as a main component was formed with a thickness of 24 nm using Ar gas and NO gas as sputtering gases. By the above steps, a light-shielding film 2 was formed on the translucent substrate 1 with a thickness of 103 nm.

遮光膜2の中部領域は、下部領域や上部領域の成膜の際に使用したNガスやNOガスによりN(窒素)が含まれており、上記下部領域、中部領域、上部領域の全てにCrとNが含まれていた。遮光膜2の3つの領域のクロム含有量は、上部領域、下部領域、中部領域の順に多くなっていた。なお、遮光膜2の下部領域の平均含有量は、クロムが約60原子%、窒素が約34原子%、炭素が約6原子%であった。遮光膜2の中部領域の平均含有量は、クロムが約70原子%、炭素が約10原子%、窒素が約20原子%であった。遮光膜2の上部領域の平均含有量は、クロムが約36原子%、酸素が約40原子%、窒素が約22原子%、炭素が約2原子%であった。 The central region of the light-shielding film 2 contains N (nitrogen) due to the N 2 gas and NO gas used for film formation in the lower region and the upper region, and all of the lower region, the central region, and the upper region include N (nitrogen). Cr and N were included. The chromium content of the three regions of the light-shielding film 2 increased in the order of the upper region, the lower region, and the middle region. The average content of the lower region of the light-shielding film 2 was about 60 atomic% for chromium, about 34 atomic% for nitrogen, and about 6 atomic% for carbon. The average content of the central region of the light-shielding film 2 was about 70 atomic% of chromium, about 10 atomic% of carbon, and about 20 atomic% of nitrogen. The average content of the upper region of the light-shielding film 2 was about 36 atomic% for chromium, about 40 atomic% for oxygen, about 22 atomic% for nitrogen, and about 2 atomic% for carbon.

後述のレジスト膜3を形成する前の表面が露出した状態で遮光膜2の反射率を測定した。その結果、波長413nmの光に対する反射率は、11.820%、波長404nmの光に対する反射率は、11.695%、波長365nmの光に対する反射率は、11.894%であった。
続いて、スピン塗布法によって、遮光膜2の表面に接して、膜厚290nmを目標としてポジ型レジスト(THMR−iP3500,東京応化工業製)からなるレジスト膜3を形成し、実施例1のマスクブランク10を作製した。
The reflectance of the light-shielding film 2 was measured in a state where the surface before forming the resist film 3 described later was exposed. As a result, the reflectance for light having a wavelength of 413 nm was 11.820%, the reflectance for light having a wavelength of 404 nm was 11.695%, and the reflectance for light having a wavelength of 365 nm was 11.894%.
Subsequently, by a spin coating method, a resist film 3 made of a positive resist (THMR-iP3500, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was formed in contact with the surface of the light-shielding film 2 with a target thickness of 290 nm, and the mask of Example 1 was formed. Blank 10 was made.

膜厚計を用いてレジスト膜3の転写パターン形成領域(主表面の中心を基準とした一辺が132mmの四角形の内側領域)における膜厚を測定した。具体的には、転写パターン形成領域において、格子状に測定点を6mm間隔で設定して、各測定点でレジスト膜3の膜厚を測定した。測定された膜厚の最小値dminは、284.2nmであった。また、測定された膜厚の最大値から最小値を差し引いて、膜厚の面内分布Δdを測定したところ、4.9nmであり、5nm以下であった。また、反射率測定器によって、波長413nmの露光光におけるレジスト膜3の転写パターン形成領域における反射率を測定した。具体的には、転写パターン形成領域において、格子状に測定点を6mm間隔で設定して、各測定点でレジスト膜3の反射率を測定した。測定された反射率の最大値Rmaxは、2.792%であった。また、測定された反射率の最大値から最小値を差し引いて、反射率の面内分布ΔRを測定したところ、0.352%であった。これらの結果から、ΔR/Δd[%/nm]を算出したところ、0.072であり、0.1以下の条件を満たしていた。 The film thickness in the transfer pattern forming region of the resist film 3 (the inner region of a quadrangle having a side of 132 mm with respect to the center of the main surface) was measured using a film thickness meter. Specifically, in the transfer pattern forming region, measurement points were set at intervals of 6 mm in a grid pattern, and the film thickness of the resist film 3 was measured at each measurement point. The minimum value d min of the measured film thickness was 284.2 nm. Further, when the in-plane distribution Δd of the film thickness was measured by subtracting the minimum value from the maximum value of the measured film thickness, it was 4.9 nm, which was 5 nm or less. Further, the reflectance in the transfer pattern forming region of the resist film 3 in the exposure light having a wavelength of 413 nm was measured by a reflectance measuring device. Specifically, in the transfer pattern forming region, measurement points were set at intervals of 6 mm in a grid pattern, and the reflectance of the resist film 3 was measured at each measurement point. The maximum value R max of the measured reflectance was 2.792%. Further, when the in-plane distribution ΔR of the reflectance was measured by subtracting the minimum value from the maximum value of the measured reflectance, it was 0.352%. When ΔR / Δd [% / nm] was calculated from these results, it was 0.072, which satisfied the condition of 0.1 or less.

[転写用マスクの製造]
次に、同様の手順で実施例1のマスクブランク10を別に製造し、それを用いて、以下の手順で実施例1の転写用マスク20を製造した。なお、別に製造したマスクブランク10は、レジスト膜3の膜厚の最小値dminが283.9nm、膜厚の面内分布Δdは、4.9nmであった。
[Manufacturing of transfer mask]
Next, the mask blank 10 of Example 1 was separately manufactured by the same procedure, and the transfer mask 20 of Example 1 was manufactured by using the mask blank 10 according to the following procedure. In the separately manufactured mask blank 10, the minimum value d min of the film thickness of the resist film 3 was 283.9 nm, and the in-plane distribution Δd of the film thickness was 4.9 nm.

まず、レジスト膜3に対して、遮光膜2に形成すべき転写パターンを、波長413nmの露光光でレーザー描画した。このレーザー描画した転写パターンには、線幅が300nmのライン・アンド・スペースのパターンが含まれていた。そして、レーザー描画を行った後のマスクブランク10のレジスト膜3に対し、所定の現像処理を行い、レジストパターン3aを形成した。形成されたレジストパターン3aをCD−SEM(Critical Dimension-Scanning Electron Microscope)により観察したところ、レーザー描画装置のレーザー光の波長よりも狭い線幅を含むパターン3aをレジスト膜3に解像させることができていた。そして、マスクブランク10上に形成したレジストパターン3aをマスクとし、遮光膜2に対してドライエッチングを行った。ドライエッチングガスとして、ClとOの混合ガス(Cl:O=4:1)を用いた。ドライエッチングによって、基板1上に遮光膜2のパターン2aを形成した後、残存するレジストパターン3aは熱濃硫酸を用いて剥離除去して、実施例1の転写用マスク20を得た。 First, a transfer pattern to be formed on the light-shielding film 2 was laser-drawn on the resist film 3 with exposure light having a wavelength of 413 nm. The laser-drawn transfer pattern included a line-and-space pattern with a line width of 300 nm. Then, a predetermined development process was performed on the resist film 3 of the mask blank 10 after the laser drawing was performed to form the resist pattern 3a. When the formed resist pattern 3a was observed by a CD-SEM (Critical Dimension-Scanning Electron Microscope), the resist film 3 could resolve the pattern 3a containing a line width narrower than the wavelength of the laser beam of the laser drawing apparatus. It was done. Then, the resist pattern 3a formed on the mask blank 10 was used as a mask, and the light-shielding film 2 was dry-etched. As the dry etching gas, a mixed gas of Cl 2 and O 2 (Cl 2 : O 2 = 4: 1) was used. After the pattern 2a of the light-shielding film 2 was formed on the substrate 1 by dry etching, the remaining resist pattern 3a was peeled off and removed using hot concentrated sulfuric acid to obtain the transfer mask 20 of Example 1.

この実施例1の転写用マスク20における遮光膜のパターン2aをCD−SEMで観察したところ、設計パターンからの位置ずれ量は、面内でいずれも許容範囲内であった。続いて、この実施例1の転写用マスク20に対し、KrFエキシマレーザーを露光光とする露光装置のマスクステージにセットし、転写用マスク20の透光性基板1側からKrF露光光を照射し、半導体デバイス上のレジスト膜にパターンを露光転写した。そして、露光転写後のレジスト膜に対して所定の処理を行ってレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをCD−SEMで観察した。その結果、設計パターンからの位置ずれ量は、面内でいずれも許容範囲内であった。この結果から、このレジストパターンをマスクとして半導体デバイス上に回路パターンを高精度に形成することができるといえる。 When the pattern 2a of the light-shielding film in the transfer mask 20 of Example 1 was observed by CD-SEM, the amount of misalignment from the design pattern was within the permissible range in the plane. Subsequently, the transfer mask 20 of Example 1 is set on the mask stage of the exposure apparatus using the KrF excimer laser as the exposure light, and the KrF exposure light is irradiated from the translucent substrate 1 side of the transfer mask 20. , The pattern was exposed and transferred to the resist film on the semiconductor device. Then, a predetermined treatment was performed on the resist film after the exposure transfer to form a resist pattern, and the resist pattern was observed by CD-SEM. As a result, the amount of misalignment from the design pattern was within the permissible range in the plane. From this result, it can be said that the circuit pattern can be formed on the semiconductor device with high accuracy by using this resist pattern as a mask.

(比較例1)
[マスクブランクの製造]
この比較例1のマスクブランクは、遮光膜以外については、実施例1と同様の手順で製造した。この比較例1の遮光膜も、実施例1で用いたものと同様のインライン型スパッタリング装置を使用して形成されたものであり、組成傾斜構造を有している。具体的には、まずArガスとNガスをスパッタリングガスとしてCrNを主成分とする遮光膜の下部領域を20nmの厚さで形成した。次いで、ArガスとCHガスをスパッタリングガスとしてCrCを主成分とする中部領域を38nmの厚さで形成した。さらに、ArガスとNOガスをスパッタリングガスとしてCrONを主成分とする上部領域を15nmの厚さで形成した。以上の工程によって、透光性基板上に遮光膜を73nmの厚さで形成し、比較例1のマスクブランクを作製した。遮光膜の中部領域は、下部領域や上部領域の成膜の際に使用したNガスやNOガスによりN(窒素)が含まれており、上記下部領域、中部領域、上部領域の全てにCrとNが含まれていた。遮光膜の3つの領域のクロム含有量は、上部領域、下部領域、中部領域の順に多くなっていた。
(Comparative Example 1)
[Manufacturing of mask blank]
The mask blank of Comparative Example 1 was manufactured in the same procedure as in Example 1 except for the light-shielding film. The light-shielding film of Comparative Example 1 is also formed by using the same in-line sputtering apparatus as that used in Example 1, and has a composition gradient structure. Specifically, first, the lower region of the light-shielding film containing CrN as a main component was formed with a thickness of 20 nm using Ar gas and N 2 gas as sputtering gases. Next, Ar gas and CH 4 gas were used as sputtering gases, and a central region containing CrC as a main component was formed with a thickness of 38 nm. Further, an upper region containing CrON as a main component was formed with a thickness of 15 nm using Ar gas and NO gas as sputtering gases. By the above steps, a light-shielding film was formed on the translucent substrate with a thickness of 73 nm to prepare a mask blank of Comparative Example 1. Central region of the light-shielding film, the N 2 gas and NO gas used during the formation of the lower region and the upper region includes N (nitrogen), Cr to all of the lower region, middle region, the upper region And N were included. The chromium content of the three regions of the light-shielding film increased in the order of the upper region, the lower region, and the middle region.

なお、この比較例1の遮光膜の下部領域の平均含有量は、クロムが約61原子%、窒素が約32原子%、炭素が約7原子%であった。遮光膜の中部領域の平均含有量は、クロムが約71原子%、炭素が約11原子%、窒素が約18原子%であった。遮光膜の上部領域の平均含有量は、クロムが約37原子%、酸素が約41原子%、窒素が約21原子%、炭素が約1原子%であった。 The average content of the lower region of the light-shielding film of Comparative Example 1 was about 61 atomic% of chromium, about 32 atomic% of nitrogen, and about 7 atomic% of carbon. The average content of the central region of the light-shielding film was about 71 atomic% for chromium, about 11 atomic% for carbon, and about 18 atomic% for nitrogen. The average content of the upper region of the light-shielding film was about 37 atomic% for chromium, about 41 atomic% for oxygen, about 21 atomic% for nitrogen, and about 1 atomic% for carbon.

実施例1と同様に、レジスト膜を形成する前の表面が露出した状態でこの比較例1の遮光膜の反射率を測定した。その結果、波長413nmの光に対する反射率は、31.165%、波長404nmの光に対する反射率は、29.981%、波長365nmの光に対する反射率は、26.036%であった。 Similar to Example 1, the reflectance of the light-shielding film of Comparative Example 1 was measured in a state where the surface before forming the resist film was exposed. As a result, the reflectance for light having a wavelength of 413 nm was 31.165%, the reflectance for light having a wavelength of 404 nm was 29.981%, and the reflectance for light having a wavelength of 365 nm was 26.036%.

次に、実施例1と同様に、スピン塗布法によって、遮光膜の表面に接して、膜厚290nmを目標としてポジ型レジストからなるレジスト膜を形成し、比較例1のマスクブランクを作製した。実施例1と同様に、膜厚計を用いてレジスト膜の転写パターン形成領域における膜厚を測定した。測定された膜厚の最小値dminは、285.0nm、膜厚の面内分布Δdは4.8nmであり、実施例1と同様に5nm以下であった。また、実施例1と同様の手順で、反射率測定器によって、波長413nmの露光光におけるレジスト膜の転写パターン形成領域における反射率を測定した。測定された反射率の最大値Rmaxは1.494%、反射率の面内分布ΔRは0.649%であった。これらの結果から、ΔR/Δd[%/nm]を算出したところ、0.135であり、0.1以下の条件を満たすものではなかった。 Next, in the same manner as in Example 1, a resist film made of a positive resist was formed in contact with the surface of the light-shielding film by a spin coating method with a target thickness of 290 nm, and a mask blank of Comparative Example 1 was prepared. In the same manner as in Example 1, the film thickness in the transfer pattern forming region of the resist film was measured using a film thickness meter. The minimum value d min of the measured film thickness was 285.0 nm, and the in-plane distribution Δd of the film thickness was 4.8 nm, which was 5 nm or less as in Example 1. Further, in the same procedure as in Example 1, the reflectance in the transfer pattern forming region of the resist film in the exposure light having a wavelength of 413 nm was measured by a reflectance measuring device. The maximum value R max of the measured reflectance was 1.494%, and the in-plane distribution ΔR of the reflectance was 0.649%. When ΔR / Δd [% / nm] was calculated from these results, it was 0.135, which did not satisfy the condition of 0.1 or less.

[転写用マスクの製造]
次に、同様の手順で、この比較例1のマスクブランクを別に製造し、それを用いて実施例1と同様の手順で比較例1の転写用マスクを製造した。なお、別に製造したマスクブランクは、レジスト膜の膜厚の最小値dminが284.7nm、膜厚の面内分布Δdは、4.9nmであった。形成されたレジストパターンをCD−SEMにより検査したところ、レーザー描画装置のレーザー光の波長よりも狭い線幅のパターンをレジスト膜に解像させることができていなかった。このため、実施例1と同様に、形成されたレジストパターンをマスクとするドライエッチングを遮光膜に対して行っても、所望の遮光パターンを形成することができなかった。このように、比較例1のマスクブランクを用いて、レーザー描画装置のレーザー光の波長よりも狭い線幅の遮光パターンを備えた転写用マスクを作製することができず、半導体デバイス上に回路パターンを形成することもできなかった。
[Manufacturing of transfer mask]
Next, the mask blank of Comparative Example 1 was separately manufactured by the same procedure, and the transfer mask of Comparative Example 1 was manufactured by using it in the same procedure as that of Example 1. In the separately manufactured mask blank, the minimum value d min of the film thickness of the resist film was 284.7 nm, and the in-plane distribution Δd of the film thickness was 4.9 nm. When the formed resist pattern was inspected by CD-SEM, it was not possible to resolve a pattern having a line width narrower than the wavelength of the laser light of the laser drawing apparatus on the resist film. Therefore, as in Example 1, even if dry etching using the formed resist pattern as a mask is performed on the light-shielding film, a desired light-shielding pattern cannot be formed. As described above, using the mask blank of Comparative Example 1, it is not possible to produce a transfer mask having a light-shielding pattern having a line width narrower than the wavelength of the laser beam of the laser drawing apparatus, and a circuit pattern can be produced on the semiconductor device. Could not be formed either.

(実施例2)
[マスクブランクの製造]
実施例2のマスクブランク10は、レジスト膜3の膜厚以外については、実施例1と同様の手順で製造した。具体的には、スピン塗布法によって、遮光膜の表面に接して、膜厚280nmを目標としてポジ型レジストからなるレジスト膜を形成し、実施例2のマスクブランク10を作製した。
(Example 2)
[Manufacturing of mask blank]
The mask blank 10 of Example 2 was manufactured in the same procedure as in Example 1 except for the film thickness of the resist film 3. Specifically, the mask blank 10 of Example 2 was produced by contacting the surface of the light-shielding film by a spin coating method to form a resist film made of a positive resist with a target film thickness of 280 nm.

実施例1と同様に、膜厚計を用いてレジスト膜の転写パターン形成領域における膜厚を測定した。測定された膜厚の最小値dminは、276.6nm、膜厚の面内分布Δdは3.3nmであり、実施例1と同様に5nm以下であった。また、実施例1と同様の手順で、反射率測定器によって、波長404nmの露光光におけるレジスト膜3の転写パターン形成領域における反射率を測定した。測定された反射率の最大値Rmaxは2.836%、反射率の面内分布ΔRは0.169%であった。これらの結果から、ΔR/Δd[%/nm]を算出したところ、0.051であり、0.1以下の条件を満たしていた。 In the same manner as in Example 1, the film thickness in the transfer pattern forming region of the resist film was measured using a film thickness meter. The minimum value d min of the measured film thickness was 276.6 nm, and the in-plane distribution Δd of the film thickness was 3.3 nm, which was 5 nm or less as in Example 1. Further, in the same procedure as in Example 1, the reflectance in the transfer pattern forming region of the resist film 3 in the exposure light having a wavelength of 404 nm was measured by a reflectance measuring device. The maximum value R max of the measured reflectance was 2.863%, and the in-plane distribution ΔR of the reflectance was 0.169%. When ΔR / Δd [% / nm] was calculated from these results, it was 0.051, which satisfied the condition of 0.1 or less.

[転写用マスクの製造]
次に、同様の手順で、この実施例2のマスクブランク10を別に製造し、それを用いて実施例1と同様の手順で実施例2の転写用マスク20を製造した。ただし、この実施例2では、波長404nmのレーザー光を用いてレジスト膜3に転写パターンを描画した。なお、別に製造したマスクブランクは、レジスト膜の膜厚の最小値dminが276.9nm、膜厚の面内分布Δdは、3.5nmであった。
[Manufacturing of transfer mask]
Next, the mask blank 10 of Example 2 was separately manufactured by the same procedure, and the transfer mask 20 of Example 2 was manufactured using the mask blank 10 by the same procedure as that of Example 1. However, in Example 2, a transfer pattern was drawn on the resist film 3 using a laser beam having a wavelength of 404 nm. In the separately manufactured mask blank, the minimum value d min of the film thickness of the resist film was 276.9 nm, and the in-plane distribution Δd of the film thickness was 3.5 nm.

レーザー描画工程および現像工程を経て形成されたレジストパターン3aをCD−SEMにより検査したところ、レーザー描画装置のレーザー光の波長よりも狭い線幅のパターンをレジスト膜に解像させることができていた。このレジストパターン3aをマスクとするドライエッチングを遮光膜2に対して行い、実施例2の転写用マスク20を製造した。 When the resist pattern 3a formed through the laser drawing step and the developing step was inspected by CD-SEM, a pattern having a line width narrower than the wavelength of the laser beam of the laser drawing device could be resolved on the resist film. .. Dry etching using the resist pattern 3a as a mask was performed on the light-shielding film 2 to manufacture the transfer mask 20 of Example 2.

この実施例2の転写用マスク20における遮光膜のパターン2aをCD−SEMで観察したところ、設計パターンからの位置ずれ量は、面内でいずれも許容範囲内であった。続いて、この実施例2の転写用マスク20に対し、KrFエキシマレーザーを露光光とする露光装置のマスクステージにセットし、転写用マスク20の透光性基板1側からKrF露光光を照射し、半導体デバイス上のレジスト膜にパターンを露光転写した。そして、露光転写後のレジスト膜に対して所定の処理を行ってレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをCD−SEMで観察した。その結果、設計パターンからの位置ずれ量は、面内でいずれも許容範囲内であった。この結果から、このレジストパターンをマスクとして半導体デバイス上に回路パターンを高精度に形成することができるといえる。 When the pattern 2a of the light-shielding film in the transfer mask 20 of Example 2 was observed by CD-SEM, the amount of misalignment from the design pattern was within the permissible range in the plane. Subsequently, the transfer mask 20 of the second embodiment is set on the mask stage of the exposure apparatus using the KrF excimer laser as the exposure light, and the KrF exposure light is irradiated from the translucent substrate 1 side of the transfer mask 20. , The pattern was exposed and transferred to the resist film on the semiconductor device. Then, a predetermined treatment was performed on the resist film after the exposure transfer to form a resist pattern, and the resist pattern was observed by CD-SEM. As a result, the amount of misalignment from the design pattern was within the permissible range in the plane. From this result, it can be said that the circuit pattern can be formed on the semiconductor device with high accuracy by using this resist pattern as a mask.

(比較例2)
[マスクブランクの製造]
比較例2のマスクブランクは、レジスト膜の膜厚以外については、比較例1と同様の手順で製造した。具体的には、スピン塗布法によって、遮光膜の表面に接して、膜厚280nmを目標としてポジ型レジストからなるレジスト膜を形成し、比較例2のマスクブランクを作製した。
(Comparative Example 2)
[Manufacturing of mask blank]
The mask blank of Comparative Example 2 was manufactured in the same procedure as in Comparative Example 1 except for the film thickness of the resist film. Specifically, a resist film made of a positive resist was formed in contact with the surface of the light-shielding film by a spin coating method with a target thickness of 280 nm, and a mask blank of Comparative Example 2 was prepared.

実施例2と同様に、膜厚計を用いてレジスト膜の転写パターン形成領域における膜厚を測定した。測定された膜厚の最小値dminは、275.6nm、膜厚の面内分布Δdは3.2nmであり、実施例2と同様に5nm以下であった。また、実施例2と同様の手順で、反射率測定器によって、波長404nmの露光光におけるレジスト膜の転写パターン形成領域における反射率を測定した。測定された反射率の最大値Rmaxは1.239%、反射率の面内分布ΔRは0.799%であった。これらの結果から、ΔR/Δd[%/nm]を算出したところ、0.250であり、0.1以下の条件を満たすものではなかった。 Similar to Example 2, the film thickness in the transfer pattern forming region of the resist film was measured using a film thickness meter. The minimum value d min of the measured film thickness was 275.6 nm, and the in-plane distribution Δd of the film thickness was 3.2 nm, which was 5 nm or less as in Example 2. Further, in the same procedure as in Example 2, the reflectance in the transfer pattern forming region of the resist film in the exposure light having a wavelength of 404 nm was measured by a reflectance measuring device. The maximum value R max of the measured reflectance was 1.239%, and the in-plane distribution ΔR of the reflectance was 0.799%. When ΔR / Δd [% / nm] was calculated from these results, it was 0.250, which did not satisfy the condition of 0.1 or less.

[転写用マスクの製造]
次に、同様の手順で、この比較例2のマスクブランクを別に製造し、それを用いて実施例1と同様の手順で比較例2の転写用マスクを製造した。この比較例2では、波長404nmのレーザー光を用いてレジスト膜に転写パターンを描画した。なお、別に製造したマスクブランクは、レジスト膜の膜厚の最小値dminが275.8nm、膜厚の面内分布Δdは、3.3nmであった。
[Manufacturing of transfer mask]
Next, the mask blank of Comparative Example 2 was separately manufactured by the same procedure, and the transfer mask of Comparative Example 2 was manufactured by using it in the same procedure as in Example 1. In Comparative Example 2, a transfer pattern was drawn on the resist film using a laser beam having a wavelength of 404 nm. In the separately manufactured mask blank, the minimum value d min of the film thickness of the resist film was 275.8 nm, and the in-plane distribution Δd of the film thickness was 3.3 nm.

レーザー描画工程および現像工程を経て形成されたレジストパターンをCD−SEMにより検査したところ、レーザー描画装置のレーザー光の波長よりも狭い線幅のパターンをレジスト膜に解像させることができていなかった。このため、実施例1と同様に、形成されたレジストパターンをマスクとするドライエッチングを遮光膜に対して行っても、所望の遮光パターンを形成することができなかった。このように、比較例2のマスクブランクを用いて、レーザー描画装置のレーザー光の波長よりも狭い線幅の遮光パターンを備えた転写用マスクを作製することができず、半導体デバイス上に回路パターンを形成することもできなかった。 When the resist pattern formed through the laser drawing step and the developing step was inspected by CD-SEM, it was not possible to resolve the pattern having a line width narrower than the wavelength of the laser beam of the laser drawing device on the resist film. .. Therefore, as in Example 1, even if dry etching using the formed resist pattern as a mask is performed on the light-shielding film, a desired light-shielding pattern cannot be formed. As described above, using the mask blank of Comparative Example 2, it is not possible to produce a transfer mask having a light-shielding pattern having a line width narrower than the wavelength of the laser light of the laser drawing apparatus, and a circuit pattern can be produced on the semiconductor device. Could not be formed either.

(実施例3)
[マスクブランクの製造]
実施例3のマスクブランク10は、レジスト膜3の膜厚以外については、実施例1と同様の手順で製造した。具体的には、スピン塗布法によって、遮光膜の表面に接して、膜厚260nmを目標としてポジ型レジストからなるレジスト膜を形成し、実施例3のマスクブランク10を作製した。
(Example 3)
[Manufacturing of mask blank]
The mask blank 10 of Example 3 was manufactured in the same procedure as in Example 1 except for the film thickness of the resist film 3. Specifically, the mask blank 10 of Example 3 was produced by contacting the surface of the light-shielding film by a spin coating method to form a resist film made of a positive resist with a target film thickness of 260 nm.

実施例1と同様に、膜厚計を用いてレジスト膜の転写パターン形成領域における膜厚を測定した。測定された膜厚の最小値dminは、260.7nm、膜厚の面内分布Δdは4.9nmであり、実施例1と同様に5nm以下であった。また、実施例1と同様の手順で、反射率測定器によって、波長365nmの露光光におけるレジスト膜3の転写パターン形成領域における反射率を測定した。測定された反射率の最大値Rmaxは3.206%、反射率の面内分布ΔRは0.364%であった。これらの結果から、ΔR/Δd[%/nm]を算出したところ、0.074であり、0.1以下の条件を満たしていた。 In the same manner as in Example 1, the film thickness in the transfer pattern forming region of the resist film was measured using a film thickness meter. The minimum value d min of the measured film thickness was 260.7 nm, and the in-plane distribution Δd of the film thickness was 4.9 nm, which was 5 nm or less as in Example 1. Further, in the same procedure as in Example 1, the reflectance in the transfer pattern forming region of the resist film 3 in the exposure light having a wavelength of 365 nm was measured by a reflectance measuring device. The maximum value R max of the measured reflectance was 3.206%, and the in-plane distribution ΔR of the reflectance was 0.364%. When ΔR / Δd [% / nm] was calculated from these results, it was 0.074, which satisfied the condition of 0.1 or less.

[転写用マスクの製造]
次に、同様の手順で、この実施例3のマスクブランク10を別に製造し、それを用いて実施例1と同様の手順で実施例3の転写用マスク20を製造した。ただし、この実施例3では、波長365nmのレーザー光を用いてレジスト膜3に転写パターンを描画した。なお、別に製造したマスクブランクは、レジスト膜の膜厚の最小値dminが260.5nm、膜厚の面内分布Δdは、4.8nmであった。
[Manufacturing of transfer mask]
Next, the mask blank 10 of Example 3 was separately manufactured by the same procedure, and the transfer mask 20 of Example 3 was manufactured using the mask blank 10 by the same procedure as that of Example 1. However, in Example 3, a transfer pattern was drawn on the resist film 3 using a laser beam having a wavelength of 365 nm. In the separately manufactured mask blank, the minimum value d min of the film thickness of the resist film was 260.5 nm, and the in-plane distribution Δd of the film thickness was 4.8 nm.

レーザー描画工程および現像工程を経て形成されたレジストパターン3aをCD−SEMにより検査したところ、レーザー描画装置のレーザー光の波長よりも狭い線幅のパターンをレジスト膜に解像させることができていた。このレジストパターン3aをマスクとするドライエッチングを遮光膜2に対して行い、実施例3の転写用マスク20を製造した。 When the resist pattern 3a formed through the laser drawing step and the developing step was inspected by CD-SEM, a pattern having a line width narrower than the wavelength of the laser beam of the laser drawing device could be resolved on the resist film. .. Dry etching using the resist pattern 3a as a mask was performed on the light-shielding film 2 to manufacture the transfer mask 20 of Example 3.

この実施例3の転写用マスク20における遮光膜のパターン2aをCD−SEMで観察したところ、設計パターンからの位置ずれ量は、面内でいずれも許容範囲内であった。続いて、この実施例3の転写用マスク20に対し、KrFエキシマレーザーを露光光とする露光装置のマスクステージにセットし、転写用マスク20の透光性基板1側からKrF露光光を照射し、半導体デバイス上のレジスト膜にパターンを露光転写した。そして、露光転写後のレジスト膜に対して所定の処理を行ってレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをCD−SEMで観察した。その結果、設計パターンからの位置ずれ量は、面内でいずれも許容範囲内であった。この結果から、このレジストパターンをマスクとして半導体デバイス上に回路パターンを高精度に形成することができるといえる。 When the pattern 2a of the light-shielding film in the transfer mask 20 of Example 3 was observed by CD-SEM, the amount of misalignment from the design pattern was within the permissible range in the plane. Subsequently, the transfer mask 20 of Example 3 is set on the mask stage of the exposure apparatus using the KrF excimer laser as the exposure light, and the KrF exposure light is irradiated from the translucent substrate 1 side of the transfer mask 20. , The pattern was exposed and transferred to the resist film on the semiconductor device. Then, a predetermined treatment was performed on the resist film after the exposure transfer to form a resist pattern, and the resist pattern was observed by CD-SEM. As a result, the amount of misalignment from the design pattern was within the permissible range in the plane. From this result, it can be said that the circuit pattern can be formed on the semiconductor device with high accuracy by using this resist pattern as a mask.

(比較例3)
[マスクブランクの製造]
比較例3のマスクブランクは、レジスト膜の膜厚以外については、比較例1と同様の手順で製造した。具体的には、スピン塗布法によって、遮光膜の表面に接して、膜厚260nmを目標としてポジ型レジストからなるレジスト膜を形成し、比較例3のマスクブランクを作製した。
(Comparative Example 3)
[Manufacturing of mask blank]
The mask blank of Comparative Example 3 was manufactured in the same procedure as in Comparative Example 1 except for the film thickness of the resist film. Specifically, a resist film made of a positive resist was formed in contact with the surface of the light-shielding film by a spin coating method with a target film thickness of 260 nm to prepare a mask blank of Comparative Example 3.

実施例3と同様に、膜厚計を用いてレジスト膜の転写パターン形成領域における膜厚を測定した。測定された膜厚の最小値dminは、261.1nm、膜厚の面内分布Δdは4.8nmであり、実施例2と同様に5nm以下であった。また、実施例2と同様の手順で、反射率測定器によって、波長365nmの露光光におけるレジスト膜の転写パターン形成領域における反射率を測定した。測定された反射率の最大値Rmaxは6.440%、反射率の面内分布ΔRは2.344%であった。これらの結果から、ΔR/Δd[%/nm]を算出したところ、0.488であり、0.1以下の条件を満たすものではなかった。 In the same manner as in Example 3, the film thickness in the transfer pattern forming region of the resist film was measured using a film thickness meter. The minimum value d min of the measured film thickness was 261.1 nm, and the in-plane distribution Δd of the film thickness was 4.8 nm, which was 5 nm or less as in Example 2. Further, in the same procedure as in Example 2, the reflectance in the transfer pattern forming region of the resist film in the exposure light having a wavelength of 365 nm was measured by the reflectance measuring device. The maximum value R max of the measured reflectance was 6.440%, and the in-plane distribution ΔR of the reflectance was 2.344%. When ΔR / Δd [% / nm] was calculated from these results, it was 0.488, which did not satisfy the condition of 0.1 or less.

[転写用マスクの製造]
次に、同様の手順で、この比較例3のマスクブランクを別に製造し、それを用いて実施例1と同様の手順で比較例3の転写用マスクを製造した。この比較例3では、波長365nmのレーザー光を用いてレジスト膜に転写パターンを描画した。なお、別に製造したマスクブランクは、レジスト膜の膜厚の最小値dminが260.7nm、膜厚の面内分布Δdは、4.7nmであった。
[Manufacturing of transfer mask]
Next, the mask blank of Comparative Example 3 was separately manufactured by the same procedure, and the transfer mask of Comparative Example 3 was manufactured by using it in the same procedure as in Example 1. In Comparative Example 3, a transfer pattern was drawn on the resist film using a laser beam having a wavelength of 365 nm. In the separately manufactured mask blank, the minimum value d min of the film thickness of the resist film was 260.7 nm, and the in-plane distribution Δd of the film thickness was 4.7 nm.

レーザー描画工程および現像工程を経て形成されたレジストパターンをCD−SEMにより検査したところ、レーザー描画装置のレーザー光の波長よりも狭い線幅のパターンをレジスト膜に解像させることができていなかった。このため、実施例1と同様に、形成されたレジストパターンをマスクとするドライエッチングを遮光膜に対して行っても、所望の遮光パターンを形成することができなかった。このように、比較例2のマスクブランクを用いて、レーザー描画装置のレーザー光の波長よりも狭い線幅の遮光パターンを備えた転写用マスクを作製することができず、半導体デバイス上に回路パターンを形成することもできなかった。 When the resist pattern formed through the laser drawing step and the developing step was inspected by CD-SEM, it was not possible to resolve the pattern having a line width narrower than the wavelength of the laser beam of the laser drawing device on the resist film. .. Therefore, as in Example 1, even if dry etching using the formed resist pattern as a mask is performed on the light-shielding film, a desired light-shielding pattern cannot be formed. As described above, using the mask blank of Comparative Example 2, it is not possible to produce a transfer mask having a light-shielding pattern having a line width narrower than the wavelength of the laser beam of the laser drawing apparatus, and the circuit pattern is formed on the semiconductor device. Could not be formed either.

一方、実施例1とは別の透光性基板を複数枚用意して、実施例1と同一の成膜条件で遮光膜を成膜し、レジスト膜の膜厚のみを変えて複数のマスクブランクを成膜した。同様に、比較例1とは別の透光性基板を複数枚用意して、比較例1と同一の成膜条件で遮光膜を成膜し、レジスト膜の膜厚のみを変えて複数のマスクブランクを成膜した。そして、実施例1、比較例1にそれぞれ対応する複数のマスクブランクに対して、所定の露光波長における反射率を測定した。図3は、実施例1及び比較例1に対応するマスクブランクの、露光波長413nmでの反射率とレジスト膜厚との関係を示すグラフである。また、図4は、実施例1及び比較例1に対応するマスクブランクの、露光波長404nmでの反射率とレジスト膜厚との関係を示すグラフである。これらの図3、図4に見られるように、いずれの露光波長においても、実施例1に対応するマスクブランクよりも、比較例1に対応するマスクブランクの方が、レジスト膜厚に対する反射率の変動幅が大きい。これらのことからも、実施例1のマスクブランク10において、レジスト膜3の膜厚や露光波長を変えたとしても、レーザー描画装置のレーザー光の波長よりも狭い線幅のパターンをレジスト膜に解像させることができることが見込まれる。一方、比較例1のマスクブランクにおいて、レジスト膜の膜厚や露光波長を変えたとしても、レーザー描画装置のレーザー光の波長よりも狭い線幅のパターンをレジスト膜に解像させることができないことが見込まれる。 On the other hand, a plurality of translucent substrates different from those in Example 1 are prepared, a light-shielding film is formed under the same film-forming conditions as in Example 1, and a plurality of mask blanks are formed by changing only the film thickness of the resist film. Was formed. Similarly, a plurality of translucent substrates different from those of Comparative Example 1 are prepared, a light-shielding film is formed under the same film-forming conditions as in Comparative Example 1, and a plurality of masks are formed by changing only the film thickness of the resist film. A blank was formed. Then, the reflectance at a predetermined exposure wavelength was measured for a plurality of mask blanks corresponding to Example 1 and Comparative Example 1, respectively. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the reflectance and the resist film thickness at the exposure wavelength of 413 nm of the mask blanks corresponding to Example 1 and Comparative Example 1. Further, FIG. 4 is a graph showing the relationship between the reflectance and the resist film thickness of the mask blanks corresponding to Example 1 and Comparative Example 1 at an exposure wavelength of 404 nm. As can be seen in FIGS. 3 and 4, at any exposure wavelength, the mask blank corresponding to Comparative Example 1 has a reflectance with respect to the resist film thickness more than the mask blank corresponding to Example 1. The fluctuation range is large. From these facts, in the mask blank 10 of Example 1, even if the film thickness and the exposure wavelength of the resist film 3 are changed, a pattern having a line width narrower than the wavelength of the laser light of the laser drawing apparatus is solved in the resist film. It is expected that it can be imaged. On the other hand, in the mask blank of Comparative Example 1, even if the film thickness and the exposure wavelength of the resist film are changed, a pattern having a line width narrower than the wavelength of the laser light of the laser drawing apparatus cannot be resolved on the resist film. Is expected.

以上、好ましい実施例を掲げて本発明を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。 Although the present invention has been described above with reference to preferred examples, the present invention is not limited to the above examples.

1…透光性基板、2…遮光膜、2a…遮光パターン(転写パターン)、3…レジスト膜、
3a…レジストパターン、10…マスクブランク、20…転写用マスク
1 ... translucent substrate, 2 ... light-shielding film, 2a ... light-shielding pattern (transfer pattern), 3 ... resist film,
3a ... resist pattern, 10 ... mask blank, 20 ... transfer mask

Claims (14)

基板上に、転写パターン形成用の薄膜とレジスト膜が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、
前記薄膜は、金属元素を含有する材料からなり、
前記レジスト膜の表面の転写パターン形成領域内における露光光に対する反射率の面内分布をΔR[%]とし、前記レジスト膜の転写パターン形成領域内における膜厚の面内分布をΔd[nm]としたとき、ΔR/Δd[%/nm]が0.1以下であり、Δd[nm]はゼロより大きく、
前記露光光の波長は、350nm以上420nm以下の波長領域から選択された波長であることを特徴とするマスクブランク。
A mask blank having a structure in which a thin film for forming a transfer pattern and a resist film are laminated in this order on a substrate.
The thin film is made of a material containing a metal element.
The in-plane distribution of the reflectance with respect to the exposure light in the transfer pattern forming region on the surface of the resist film is ΔR [%], and the in-plane distribution of the film thickness in the transfer pattern forming region of the resist film is Δd [nm]. When, ΔR / Δd [% / nm] is 0.1 or less, and Δd [nm] is larger than zero.
A mask blank characterized in that the wavelength of the exposure light is a wavelength selected from a wavelength region of 350 nm or more and 420 nm or less.
前記反射率の面内分布ΔRは、0.4%以下であることを特徴とする請求項1記載のマスクブランク。 The mask blank according to claim 1, wherein the in-plane distribution ΔR of the reflectance is 0.4% or less. 前記レジスト膜の前記露光光に対する反射率は、5%以下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。 The mask blank according to claim 1 or 2, wherein the reflectance of the resist film with respect to the exposure light is 5% or less. 前記転写パターン形成領域は、前記基板の中心を基準とする一辺が132mmの正方形の内側領域であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のマスクブランク。 The mask blank according to any one of claims 1 to 3, wherein the transfer pattern forming region is an inner region of a square having a side of 132 mm with respect to the center of the substrate. 前記転写パターン形成領域内におけるレジスト膜の膜厚の面内分布は、5nm以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のマスクブランク。 The mask blank according to any one of claims 1 to 4, wherein the in-plane distribution of the film thickness of the resist film in the transfer pattern forming region is 5 nm or less. 前記露光光の波長は、400nm以上420nm以下の波長領域から選択された波長であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のマスクブランク。 The mask blank according to any one of claims 1 to 5, wherein the wavelength of the exposure light is a wavelength selected from a wavelength region of 400 nm or more and 420 nm or less. 前記レジスト膜の厚さは、260nm以上290nm以下の範囲、320nm以上350nm以下の範囲、385nm以上415nm以下の範囲、または445nm以上475nm以下の範囲のうちのいずれかの範囲にあることを特徴とする請求項6記載のマスクブランク。 The thickness of the resist film is characterized in that it is in the range of 260 nm or more and 290 nm or less, 320 nm or more and 350 nm or less, 385 nm or more and 415 nm or less, or 445 nm or more and 475 nm or less. The mask blank according to claim 6. 前記レジスト膜は、前記波長領域の露光光で感光する材料で形成されていることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のマスクブランク。 The mask blank according to any one of claims 1 to 7, wherein the resist film is made of a material that is exposed to exposure light in the wavelength region. 前記薄膜は、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から8のいずれかに記載のマスクブランク。 The mask blank according to any one of claims 1 to 8, wherein the thin film is made of a material containing chromium. 前記薄膜は、厚さ方向で前記クロムの含有量が変化する組成傾斜膜であることを特徴とする請求項9記載のマスクブランク。 The mask blank according to claim 9, wherein the thin film is a composition gradient film in which the content of chromium changes in the thickness direction. 前記薄膜は、前記露光光に対する光学濃度が3以上の遮光膜であることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載のマスクブランク。 The mask blank according to any one of claims 1 to 10, wherein the thin film is a light-shielding film having an optical density of 3 or more with respect to the exposure light. 請求項1から11のいずれかに記載のマスクブランクを用いる転写用マスクの製造方法であって、
前記レジスト膜に対し、前記露光光で転写パターンを露光した後、現像処理を行って、転写パターンを有するレジスト膜を形成する工程と、
前記転写パターンを有するレジスト膜をマスクとするエッチングにより、前記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。
A method for producing a transfer mask using the mask blank according to any one of claims 1 to 11.
A step of exposing the resist film with the transfer pattern with the exposure light and then performing a developing process to form a resist film having the transfer pattern.
A method for producing a transfer mask, which comprises a step of forming a transfer pattern on the thin film by etching using a resist film having the transfer pattern as a mask.
前記薄膜に転写パターンを形成する工程は、塩素を含有するガスを用いたドライエッチングにより、前記薄膜に転写パターンを形成することを特徴とする請求項12記載の転写用マスクの製造方法。 The method for producing a transfer mask according to claim 12, wherein the step of forming the transfer pattern on the thin film is to form the transfer pattern on the thin film by dry etching using a gas containing chlorine. 請求項12または13に記載の転写用マスクの製造方法によって製造した転写用マスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of exposing and transferring a transfer pattern to a resist film on a semiconductor substrate using the transfer mask manufactured by the method for manufacturing a transfer mask according to claim 12 or 13.
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10256149A (en) * 1997-03-14 1998-09-25 Nec Corp Method of forming resist pattern
WO2000007072A1 (en) * 1998-07-31 2000-02-10 Hoya Corporation Photomask blank, photomask, methods of manufacturing the same, and method of forming micropattern
JP2003287875A (en) * 2002-01-24 2003-10-10 Hitachi Ltd Method of manufacturing mask and method of manufacturing semiconductor integrated circuit device
JP2003297713A (en) * 2002-04-02 2003-10-17 Seiko Instruments Inc Method of manufacturing semiconductor device
JP2004296840A (en) * 2003-03-27 2004-10-21 Semiconductor Leading Edge Technologies Inc Method and system for forming resist pattern, and layer forming device
JP2007334316A (en) * 2006-05-15 2007-12-27 Hoya Corp Mask blank and photomask
JP2010122409A (en) * 2008-11-19 2010-06-03 Hoya Corp Photomask blank and photomask blank manufacturing method, and for photomask manufacturing method
US20170031239A1 (en) * 2015-07-30 2017-02-02 Infineon Technologies Ag Structuring over topography
JP2019020712A (en) * 2017-07-14 2019-02-07 Hoya株式会社 Photomask blank and method for manufacturing the same, method for manufacturing photomask, and method for manufacturing display device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10256149A (en) * 1997-03-14 1998-09-25 Nec Corp Method of forming resist pattern
WO2000007072A1 (en) * 1998-07-31 2000-02-10 Hoya Corporation Photomask blank, photomask, methods of manufacturing the same, and method of forming micropattern
JP2003287875A (en) * 2002-01-24 2003-10-10 Hitachi Ltd Method of manufacturing mask and method of manufacturing semiconductor integrated circuit device
JP2003297713A (en) * 2002-04-02 2003-10-17 Seiko Instruments Inc Method of manufacturing semiconductor device
JP2004296840A (en) * 2003-03-27 2004-10-21 Semiconductor Leading Edge Technologies Inc Method and system for forming resist pattern, and layer forming device
JP2007334316A (en) * 2006-05-15 2007-12-27 Hoya Corp Mask blank and photomask
JP2010122409A (en) * 2008-11-19 2010-06-03 Hoya Corp Photomask blank and photomask blank manufacturing method, and for photomask manufacturing method
US20170031239A1 (en) * 2015-07-30 2017-02-02 Infineon Technologies Ag Structuring over topography
JP2019020712A (en) * 2017-07-14 2019-02-07 Hoya株式会社 Photomask blank and method for manufacturing the same, method for manufacturing photomask, and method for manufacturing display device

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