JP5393972B2 - マスクブランク及び転写用マスクの製造方法 - Google Patents
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Description
近年、位相シフト技術などの超解像技術(Resolution Enhancement Technology:RET)を適用したフォトマスクが使用されている。位相シフトマスクは、位相シフターによる光の干渉作用を利用して転写パターンの解像度を向上できるようにしたフォトマスクである。
また、通常、半導体基板を微細加工する際のフォトリソグラフィーは縮小投影露光で行われるため、転写用マスクに形成されるパターンサイズは、半導体基板上に形成されるパターンサイズの4倍程度の大きさとされている。しかし、半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降でのフォトリソグラフィーにおいては、マスク上の回路パターンのサイズは露光光の波長よりも小さくなってきているため、回路パターンをデザイン通りに転写パターンが形成された転写用マスクを使用して縮小投影露光すると、露光光の干渉などの影響で、転写パターン通りの形状を半導体基板上のレジスト膜に転写することができなくなる。
そこで、超解像技術を使用したマスクとして、光近接効果補正(Optical Proximity Effect Correction:OPC)を行うことで、転写特性を劣化させる光近接効果の補正技術を適用したOPCマスク等が用いれられている(特許文献1)。例えば、OPCマスクには回路パターンの1/2以下サイズのOPCパターン(例えば、100nm未満の線幅のアシストバーやハンマーヘッド等)を形成する必要がある。
液浸露光は、ウエハと露光装置の最下レンズとの間を液体で満たすことで、屈折率が1の空気の場合に比べて、液体の屈折率倍にNAを高められるため、解像度を向上できる露光方法である。開口数(NA:Numerical Aperture)は、NA=n×sinθで表される。θは露光装置の最下レンズの最も外側に入る光線と光軸とがなす角度、nはウエハと露光装置の最下レンズとの間の媒質の屈折率である。
しかし、開口数がNA>1の液浸露光方法を適用し、半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm(以下hp45nmと記す)以降の微細なパターンの形成を行おうとした場合、期待したCD精度が得られない、という課題があることが判明した。
マスクパターンの微細化に伴い、マスクの加工精度の要求も厳しくなっている。
特にhp45nm以降の場合においては、さらなるマスクパターンの微細化に伴い、マスクの加工精度の要求も厳しくなり、マスク加工は困難なものとなり得る。マスクの加工精度を担う要因の1つとして、レジストの解像性が挙げられる。hp45nm以降のマスク加工におけるレジストパターンの形成においては、パターンが微細化し、複雑化することから、高精度の描画が可能なEBで行われる。EB描画を用いたレジストパターンの形成において、チャージアップの問題が挙げられる(特許文献1参照)。これは、レジストのEB描画時、レジストの下地膜がチャージアップし、レジストの解像性に影響を及ぼす。EB描画においては、チャージアップの防止として、ブランクスの表面抵抗を低くすることなどの工夫が必要である。
一般的なブランクスの層構造は基板/遮光膜/レジストとなっており、EB描画機のステージにセットされたブランクスからの接地は、通常、基板の側面又は面取り面でなされる(いずれの面で接地するかは描画装置のタイプによる)。基板端面(基板の側面及び面取り面をいう、以下同様)の構造は、効率良く接地するために、基板側面までCr膜を成膜させ(図1参照)、かつ、基板の側面及び面取り面の近傍のレジストを除去した構造となっている(特許文献2)。
一方、エッチングマスク(ハードマスクともいう)膜付きブランクスの層構造は、例えば、基板/ハーフトーン膜/Cr膜/エッチングマスク膜/レジストの構造となっている。基板の側面又は面取り面の近傍において、エッチングマスク膜がCr膜を被覆すると、エッチングマスク膜の表面抵抗(シート抵抗)はCr膜の表面抵抗率よりも高いため、EB描画時、エッチングマスク膜表面がチャージアップし、レジストの解像性への影響が増し、微細なパターンニングの妨げとなる。このため、パターンの加工制御性が低下することから、hp45nmマスクなどの微細なパターンを有するマスクに使用するエッチングマスク膜において、EB描画によるチャージアップを抑制するには、EB描画機のステージにおいて、ブランクスから効率良く接地する対策が求められる。
EB描画機のステージにおいて、ブランクスから効率的に接地するためには、接地するエリア(基板の側面又は面取り面)ヘエッチングマスク膜の成膜を行うことなく、つまり、基板の端面部(側面又は面取り面)へ成膜させることなく、Cr膜の露出面積を増やすことである。
(構成1)電子線描画によりレジストパターンを形成する電子線描画用のマスクブランクであって、透明基板上に、遮光膜と、前記遮光膜のエッチングに対して耐性を有する無機系材料からなるエッチングマスク膜がこの順に形成されたマスクブランクの製造方法であって、
前記エッチングマスク膜を成膜する際に、前記基板の少なくとも側面には成膜されないように遮蔽板にて遮蔽することを特徴とするマスクブランクの製造方法である。
前記遮光膜は、電子線描画しパターニングする際にチャージアップしない程度に導電性を有する材料とし、かつ前記基板の少なくとも側面に前記エッチングマスク膜が存在しないことを特徴とするマスクブランクである。
上記構成4に係るマスクブランクによれば、基板の少なくとも側面にエッチングマスク膜が存在しないマスクブランクが得られ、このマスクブランクでは、基板の側面で遮光膜を露出することで、EB描画の際、基板の側面で接地を効率良く行うことができ、ブランクスのチャージアップを防止することが可能となりレジストの解像性への影響を小さくすることが可能となる。
このように構成すれば、上記構成1又は4記載の作用効果に加え、エッチングマスク膜を基板端面(基板の側面又は面取り面)へ成膜させることなく、エッチングマスク膜の成膜範囲を広げることができる。このため、エッチングマスク膜のチャージアップを防止することが可能となることに加え、成膜範囲を広げることができるためアライメントマークを確実に形成することができる。
本発明において、EB描画機のステージにおいてブランクスの接地を行う箇所が基板の側面である場合にあっては、基板1の側面Aと平行に一定距離内側の線A’の位置、までエッチングマスク膜の成膜範囲を広げることができる(図1参照)。前記A−A’間の一定距離は1mm以内であることが、アライメントマークを確実に形成するために好ましい。
本発明においては、エッチングマスク膜の成膜範囲は、最も好ましくは、図1に示すように、基板1の主表面の最も外側の辺B(主表面の端B、主表面と面取り面との交線B)まで広げることが好ましい。この態様によると、この態様より成膜範囲が狭い場合に比べ、アライメントマークを更に確実に形成できるため好ましい。また、この態様によると、基板の側面及び面取り面にエッチングマスク膜が成膜されていないので、基板の側面又は面取り面のいずれかで接地を行うことができ、描画機の接地のタイプによらずいずれの描画機についても適用できるマスクを提供できる。
このように構成すれば、エッチングマスク膜を基板端面(基板の側面又は面取り面)へ成膜させることなく、エッチングマスク膜の成膜範囲を広げることができる。
本発明において、 弾力性のある材料としては、ゴム材料の他、フッ素系樹脂(例えばテフロン(登録商標))などが好適に使用できる。
本発明において、遮蔽板の形態としては、例えば、主表面の面積と同じ開口を有するゴム材料からなるシート(板状体)を、基板に押し当てて接触又は密着させて遮蔽する。遮蔽板の開口は拡大・縮小や変形が可能である。また、基板に遮蔽板を僅かな間隙で近接させて遮蔽することが可能である。
本発明において、遮蔽板は、例えば、基板の外周に亘って、基板の側面及び面取り面、と接触又は僅かな間隙で近接し、これらの部分を遮蔽すると共に、主表面はその端Bまで遮蔽しない構造とすることができる(図3参照)。
前記電子線描画用のレジスト層に、電子線描画を施し、現像して、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、前記エッチングマスク膜をエッチングして、レジストパターンを前記エッチングマスク膜に転写して、エッチングマスク膜のパターンを形成する工程と、
前記レジストパターン及び前記エッチングマスク膜のパターンをマスクとして、あるいは、前記エッチングマスク膜のパターンをマスクとして、前記遮光膜をエッチングして、前記パターンを前記遮光膜に転写して、遮光膜の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である。
上記構成5に係る発明によれば、基板の側面や面取り面にエッチングマスク膜が存在しないマスクブランク、即ち、基板の側面や面取り面で遮光膜が露出したマスクブランクを用いているので、EB描画の際、基板の側面や面取り面で接地を効率良く行うことができ、ブランクスのチャージアップを防止することが可能となりレジストの解像性への影響を小さくすることが可能となる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るマスクブランクの一例を示す。本例において、マスクブランクは、バイナリ用のマスクブランクであり、透明基板1、遮光性膜2、エッチングマスク膜3、レジスト膜4をこの順で備える。
遮光性膜2としては、例えば、クロム単体や、クロムに酸素、窒素、炭素、水素からなる元素を少なくとも1種を含むもの(Crを含む材料)、などの材料を用いることができる。遮光性膜の膜構造としては、上記膜材料からなる単層、複数層構造とすることができる。また、異なる組成においては、段階的に形成した複数層構造や、連続的に組成が変化した膜構造とすることができる。
具体的な遮光性膜2は、窒化クロム膜(CrN膜)及び炭化窒化クロム膜(CrCN膜)からなる遮光層と、クロムに酸素及び窒素が含有されている膜(CrON膜)からなる反射防止層との積層膜である。窒化クロム膜は、窒化クロム(CrN)を主成分とする層であり、例えば10〜20nmの膜厚を有する。炭化窒化クロム膜は、炭化窒化クロム(CrCN)を主成分とする層であり、例えば25〜60nmの膜厚を有する。クロムに酸素及び窒素が含有されている膜(CrON膜)は、例えば15〜30nmの膜厚を有する。
本発明において、遮光性膜2は、図1に示すように、基板の主表面から、基板の側面、又は、基板の面取り面までに亘って、形成する。
本発明において、マスクには、フォトマスク、位相シフトマスク、反射型マスク、インプリント用転写プレートが含まれる。マスクにはレチクルが含まれる。位相シフトマスクには、位相シフタが基板の彫り込みによって形成される場合を含む。
位相シフト膜としては、例えば、主に露光光の位相を制御する位相調整層と、主に露光光の透過率を制御する機能を有すると透過率調整層との2層からなるハーフトーン膜を用いることができる
(実施例1及び比較例1、2)
(マスクブランクの作製)
図2を参照して、本発明の第1実施例によるフォトマスクの製造方法について説明する。
まず、石英からなる基板を鏡面研磨し所定の洗浄を施すことにより、6インチ×6インチ×0.25インチの透光性基板1を得た。
次いで、透光性基板1の上に、同一のチャンバ内に複数のクロム(Cr)ターゲットが配置されたインラインスパッタ装置を用いて、CrN膜、CrC膜、及びCrON膜からなる遮光性クロム膜2を成膜した。具体的には、まず、アルゴン(Ar)と窒素(N2)の混合ガス雰囲気(Ar:N2=72:28[体積%]、圧力0.3[Pa])中で、反応性スパッタリングを行うことにより、膜厚15[nm]のCrN膜を成膜した。続けて、アルゴン(Ar)とメタン(CH4)の混合ガス雰囲気(Ar:CH4=96.5:3.5[体積%]、圧力0.3[Pa])中で、反応性スパッタリングを行うことにより、CrN膜の上に、膜厚20[nm]のCrC膜を成膜した。続けて、アルゴン(Ar)と一酸化窒素(NO)の混合ガス雰囲気(Ar:NO=87.5:12.5[体積%]、圧力0.3[Pa])中で、反応性スパッタリングを行うことにより、CrC膜の上に、膜厚が20[nm]のCrON膜を成膜した。以上のCrN膜、CrC膜、及びCrON膜は、インラインスパッタ装置を用いて連続的に成膜されたものであり、これらCrN、CrC、及びCrONを含んでなる遮光性クロム膜2は、その厚み方向に向かって当該成分が連続的に変化して構成されている。
次いで、遮光性クロム膜2の上に、モリブデン(Mo)とシリコン(Si)の混合ターゲット(Mo:Si=1:9[原子%])を用いて、アルゴン(Ar)と窒素(N2)の混合ガス雰囲気(Ar:N2=10:90[体積%]、圧力0.3[Pa])中で、反応性スパッタリングを行うことにより、膜厚が20[nm]のMoSiN系の無機系エッチングマスク用膜3を成膜した。
この際、実施例1においては、主表面の面積と同じ開口を有するシリコンゴム材料からなるシート(板状体)を、基板に押し当てて密着させて、基板の側面及び面取り面を遮蔽して、エッチングマスク用膜3を成膜した。これにより、エッチングマスク膜3の成膜範囲は、図1に示すように、基板1の主表面の最も外側の辺Bまで広げることができた。
また、比較例においては、特許文献3の図2に記載の遮蔽板を用いて、エッチングマスク用膜3を成膜した。しかし、マスク上のアライメントマークの位置を考慮してエッチングマスク膜の成膜範囲を広げようとした場合には、エッチングマスク膜が基板の側面又は面取り面に成膜されてしまった(比較例1)。また、エッチングマスク膜が基板の側面又は面取り面に成膜されないようにした場合には、エッチングマスク膜の成膜範囲は狭く(例えばB’より内側)なってしまった(比較例2)。
次いで、無機系エッチングマスク用膜3の上に、電子線描画(露光)用化学増幅型ポジレジスト4(FEP171:富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)をスピンコート法により膜厚が200[nm]となるように塗布した(図2(d)参照)。
以上により、透光性基板1上に、Cr系材料からなる遮光性クロム膜2と、MoSiN系材料からなる無機系エッチングマスク用膜3と、レジスト4が順次形成されたマスクブランクを準備した。
尚、遮光性クロム膜2を形成した段階における試料についてシート抵抗を測定したところ、120Ω/□であった。
また、エッチングマスク用膜3まで形成した段階における試料についてシート抵抗を測定したところ、170Ω/□であった。
次いで、レジスト4に対し、日本電子社製のJBX9000によって電子線描画し、現像して、レジストパターンを形成した。この際、実施例1及び比較例1、2においては、EB描画機のステージにおいて、ブランクスの側面又は面取り面から接地した。
次いで、レジストパターンをマスクにして、無機系エッチングマスク用膜3を、SF6とHeの混合ガスを用い、圧力:5[mmTorr]の条件にてイオン性主体のドライエッチングを行い、無機系エッチングマスクパターンを形成した。
次いで、レジストパターンを除去した後、無機系エッチングマスクパターンのみをマスクにして、遮光性クロム膜2を、Cl2とO2の混合ガスを用い、圧力:3mmTorrの条件にて、イオン性を限りなく高めた(=イオンとラジカルがほぼ同等となる程度までイオン性を高めた)ラジカル主体のドライエッチングを行い、遮光性クロムパターンを形成した。
次いで、無機系エッチングマスクパターンを剥離し、所定の洗浄を施してフォトマスク10を得た。
上記で得られたマスクを評価した。
その結果、実施例1に係るマスクでは、マスクの作製工程で、チャージアップは見られず、チャージアップが原因と考えられるCD精度の低下は認められなかった。これにより、hp45nmマスクに見られる微細なパターンを高精度に加工することが可能となることを確認した。また、アライメントマーク(図2参照)は欠けることなく、アライメントマークを確実に形成することができた。
比較例1に係るマスクでは、マスクの作製工程で、チャージアップが認められ、チャージアップが原因と考えられるCD精度の低下は認められた。
比較例2に係るマスクでは、アライメントマーク(図2参照)の欠けがあり、アライメントに支障をきたした。
実施例1おいて無機系エッチングマスク用膜3としてMoSiNの替わりにSiONを成膜したこと以外は実施例1と同様とした。
同様の評価の結果は、実施例1と同様であった。
2 遮光性膜
3 エッチングマスク膜
4 レジスト膜
5 アライメントマーク
Claims (11)
- 電子線描画によりレジストパターンを形成する電子線描画用のマスクブランクであって、透明基板上に、遮光膜と、前記遮光膜のエッチングに対して耐性を有する無機系材料からなるエッチングマスク膜がこの順に形成されたマスクブランクの製造方法であって、
前記遮光膜は、前記基板の主表面から基板の側面又は面取り面までに亘って形成され、 前記エッチングマスク膜をスパッタリングにより成膜する際に、前記基板の少なくとも側面には成膜されず、前記遮光膜が露出するように遮蔽板にて遮蔽し、
前記遮光膜は、電子線描画しパターニングする際にチャージアップしない程度に導電性を有する材料とし、
前記エッチングマスク膜のシート抵抗は、前記遮光膜のシート抵抗よりも高いことを特徴とするマスクブランクの製造方法。 - 前記エッチングマスク膜の成膜範囲は、前記基板の少なくとも側面よりも内側であって、転写用マスクとしたときにエッチングマスク膜を利用して前記遮光膜に形成されるアライメントマークの欠けを生じさせないようアライメントマークの外側まで成膜されることを特徴とする請求項1記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記遮蔽板は、弾力性のある材料で形成され、前記基板に接触又は近接させて遮蔽することを特徴とする請求項1又は2記載のマスクブランクの製造方法。
- 電子線描画の際に、前記遮光膜が露出した基板の側面又は面取り面で接地することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のマスクブランクの製造方法。
- 電子線描画によりレジストパターンを形成する電子線描画用のマスクブランクであり、該マスクブランクは、透明基板上に、遮光膜と、前記遮光膜のエッチングに対して耐性を有する無機系材料からなるエッチングマスク膜がこの順に形成されたマスクブランクあって、
前記遮光膜は、電子線描画しパターニングする際にチャージアップしない程度に導電性を有する材料とし、前記基板の主表面から、基板の側面又は面取り面までに亘って形成され、
前記エッチングマスク膜は、前記基板の少なくとも側面に存在せず、前記遮光膜が露出するようにスパッタリングにより形成され、
前記エッチングマスク膜のシート抵抗は、前記遮光膜のシート抵抗よりも高いことを特徴とするマスクブランク。 - 電子線描画の際に、基板の側面又は面取り面で接地するように前記遮光膜を露出させることを特徴とする請求項5記載のマスクブランク。
- 前記遮光膜は、クロム、タンタル、モリブデン、チタン、ハフニウム、タングステン、又は、これらの元素を含む合金、又は、前記元素又は前記合金を含む材料からなる膜であることを特徴とする請求項5又は6記載のマスクブランク。
- 前記エッチングマスク膜は、珪素膜、又は、珪素とクロム、タンタル、モリブデン、チタン、ハフニウム、タングステンの金属とを含む金属シリサイド膜、又は、前記珪素膜又は金属シリサイド膜に、酸素、窒素、炭素の少なくとも一つを含む膜であることを特徴とする請求項5乃至7の何れかに記載のマスクブランク。
- 前記透明基板と遮光膜との間に、ハーフトーン膜を有することを特徴とする請求項5乃至8の何れかに記載のマスクブランク。
- 前記エッチングマスク膜上にレジスト膜が形成されていることを特徴とする請求項5乃至9の何れかに記載のマスクブランク。
- 請求項5乃至9の何れかに記載のマスクブランクにおけるエッチングマスク膜の上に、電子線描画用のレジスト層を形成する工程と、
前記電子線描画用のレジスト層に、電子線描画を施し、現像して、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、前記エッチングマスク膜をエッチングして、レジストパターンを前記エッチングマスク膜に転写して、エッチングマスク膜のパターンを形成する工程と、
前記レジストパターン及び前記エッチングマスク膜のパターンをマスクとして、あるいは、前記エッチングマスク膜のパターンをマスクとして、前記遮光膜をエッチングして、前記パターンを前記遮光膜に転写して、遮光膜の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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