JP5402860B2 - Resist pattern transfer method and photomask manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、半導体集積回路、CCD(電荷結合素子)、LCD(液晶表示素子)用カラーフィルター、磁気ヘッド等の微細加工に用いられるフォトマスクの製造に好適な、フォトマスクブランクなどに形成された膜にレジストパターンを転写する方法、及びこの転写方法を適用したフォトマスクの製造方法に関する。   The present invention is formed on a photomask blank suitable for manufacturing a photomask used for fine processing of a semiconductor integrated circuit, a CCD (charge coupled device), a color filter for LCD (liquid crystal display device), a magnetic head, etc. The present invention relates to a method for transferring a resist pattern to a film and a photomask manufacturing method to which this transfer method is applied.

近年、半導体加工においては、特に大規模集積回路の高集積化により、回路パターンの微細化がますます必要になってきており、回路を構成する配線パターンの細線化や、セルを構成する層間の配線のためのコンタクトホールパターンの微細化技術への要求がますます高まってきている。そのため、これら配線パターンやコンタクトホールパターンを形成する光リソグラフィーで用いられる、回路パターンが書き込まれたフォトマスクの製造においても、上記微細化に伴い、より微細かつ正確に回路パターンを書き込むことができる技術が求められている。   In recent years, in semiconductor processing, circuit pattern miniaturization has become more and more necessary, especially due to high integration of large-scale integrated circuits. There is an increasing demand for miniaturization technology of contact hole patterns for wiring. For this reason, even in the manufacture of photomasks with circuit patterns written thereon, which are used in photolithography to form these wiring patterns and contact hole patterns, a technique capable of writing circuit patterns more finely and accurately along with the above-mentioned miniaturization. Is required.

より精度の高いフォトマスクパターンをフォトマスク基板上に形成するためには、まず、フォトマスクブランク上に高精度のレジストパターンを形成することが必要になる。実際の半導体基板を加工する際の光リソグラフィーは、縮小投影を行うため、フォトマスクパターンは実際に必要なパターンサイズの4倍程度の大きさであるが、それだけ精度が緩くなるというわけではなく、むしろ、原版であるフォトマスクには露光後のパターン精度に求められるものよりも高い精度が求められる。   In order to form a photomask pattern with higher accuracy on the photomask substrate, it is first necessary to form a high-precision resist pattern on the photomask blank. Photolithography when processing an actual semiconductor substrate performs reduction projection, so the photomask pattern is about four times as large as the actually required pattern size, but that does not mean that the accuracy is reduced. Rather, the original photomask is required to have higher accuracy than that required for the pattern accuracy after exposure.

更に、既に現在行われているリソグラフィーでは、描画しようとしている回路パターンは使用する光の波長をかなり下回るサイズになっており、回路の形状をそのまま4倍にしたフォトマスクパターンを使用すると、実際の光リソグラフィーを行う際に生じる光の干渉等の影響で、レジスト膜にフォトマスクパターンどおりの形状は転写されない。そこでこれらの影響を減じるため、フォトマスクパターンは、実際の回路パターンより複雑な形状(いわゆるOPC:Optical Proximity Correction(光学近接効果補正)などを適用した形状)に加工する必要が生じる場合もある。そのため、フォトマスクパターンを得るためのリソグラフィー技術においても、現在、更に高精度な加工方法が求められている。リソグラフィー性能については限界解像度で表現されることがあるが、この解像限界としては、フォトマスクを使用した半導体加工工程で使用される光リソグラフィーに必要な解像限界と同等程度、又はそれ以上の限界解像精度がフォトマスク加工工程のリソグラフィー技術に求められている。   Furthermore, in the lithography that is currently being performed, the circuit pattern to be drawn is a size that is considerably smaller than the wavelength of the light to be used. If a photomask pattern in which the circuit shape is four times as it is is used, Due to the influence of light interference or the like that occurs during photolithography, the shape as in the photomask pattern is not transferred to the resist film. Therefore, in order to reduce these influences, it may be necessary to process the photomask pattern into a more complicated shape than an actual circuit pattern (a shape to which so-called OPC: Optical Proximity Correction (optical proximity effect correction) or the like is applied). Therefore, even in lithography technology for obtaining a photomask pattern, a highly accurate processing method is currently required. Lithographic performance may be expressed with a limit resolution, but this resolution limit is equivalent to or higher than the resolution limit required for optical lithography used in semiconductor processing processes using photomasks. Limiting resolution accuracy is required for the lithography technique in the photomask processing process.

フォトマスクパターンの形成においては、通常、透明基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランク上にフォトレジスト膜を形成し、電子線によるパターンの描画を行い、現像を経てレジストパターンを得、そして、得られたレジストパターンをエッチングマスクとして、遮光膜をエッチングして遮光パターンへと加工するが、遮光パターンを微細化する場合にレジスト膜の膜厚を微細化前と同じように維持したままで加工しようとすると、パターンに対する膜厚の比、いわゆるアスペクト比が大きくなって、レジストのパターン形状が劣化してパターン転写がうまく行かなくなったり、場合によってはレジストパターンが倒れや剥れを起こしたりしてしまう。そのため、微細化に伴いレジスト膜厚を薄くする必要がある。   In the formation of a photomask pattern, a photoresist film is usually formed on a photomask blank having a light shielding film on a transparent substrate, a pattern is drawn with an electron beam, a resist pattern is obtained through development, and Using the resist pattern as an etching mask, the light-shielding film is etched to be processed into a light-shielding pattern. However, when miniaturizing the light-shielding pattern, keep the film thickness of the resist film as it was before miniaturization. If so, the ratio of film thickness to the pattern, the so-called aspect ratio, becomes large, the pattern shape of the resist deteriorates, and pattern transfer does not work well, and in some cases the resist pattern collapses or peels off. . Therefore, it is necessary to reduce the resist film thickness with miniaturization.

一方、遮光膜材料としては、従来使用されてきたクロム系材料に比較して、ケイ素を含む材料、ケイ素と遷移金属を含む材料等のケイ素系材料は、200nm以下の露光光に対する遮光特性が優れ、かつレジストパターンにダメージを与えにくいフッ素系のドライエッチングで加工でき、より高精度の加工を行うことができる(特許文献1:特開2007−241065号公報)。また、更に高精度の加工を行うために、クロム系材料によるハードマスクを使用する技術と組み合わせることにより、より精密な加工が可能となることが見出されている(特許文献2:特開2007−241060号公報)。このため、従来のハーフトーン位相シフト膜用の膜材料としてのケイ素系材料(例えば、特許文献3:特開平7−140635号公報)だけでなく、次世代の遮光膜材料として、ケイ素系材料による膜を用いた遮光膜が有望視されている。   On the other hand, as a light-shielding film material, silicon-based materials such as silicon-containing materials and silicon-and-transition metal-containing materials have superior light-shielding properties against exposure light of 200 nm or less, compared to conventionally used chromium-based materials. In addition, it can be processed by fluorine-based dry etching that hardly damages the resist pattern, and higher-precision processing can be performed (Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-244105). Further, it has been found that, in order to perform processing with higher accuracy, it is possible to perform more precise processing by combining with a technique using a hard mask made of a chromium-based material (Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-2007). -24060 publication). For this reason, not only a silicon-based material as a film material for a conventional halftone phase shift film (for example, Patent Document 3: Japanese Patent Laid-Open No. 7-140635) but also a silicon-based material as a next-generation light-shielding film material A light-shielding film using a film is considered promising.

特開2007−241065号公報JP 2007-2441065 A 特開2007−241060号公報JP 2007-2441060 A 特開平7−140635号公報JP-A-7-140635 特開昭63−85553号公報JP-A 63-85553 特開2001−27799号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-27799 特開平9−167733号公報JP-A-9-167733 特開平4−7829号公報JP-A-4-7829 特開平5−283375号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-283375 特開平10−312991号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-312991 特開平10−312992号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-312992 特開平10−312993号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-312993 特開2003−303789号公報JP 2003-303789 A

フォトマスクに更なる微細化、高精度化が求められた場合、フォトマスクの加工に用いるレジスト膜は、高解像性及び高転写性能を得るために、エッチング耐性を高めることを求められるが、同時にレジスト膜は、上述のとおり薄膜化されなければならない。   When further miniaturization and high precision are required for the photomask, the resist film used for processing the photomask is required to increase etching resistance in order to obtain high resolution and high transfer performance. At the same time, the resist film must be thinned as described above.

一方、上述のクロム系材料によるエッチングマスクを用いるケイ素系材料からなる遮光膜のパターン加工は、エッチング時にレジスト膜に対して負荷の大きな酸素を含有する塩素系ガスを用いる必要があることから、今以上のレジストの薄膜化や高精度化を求められた場合には、要求に応えられない可能性もある。   On the other hand, patterning of a light-shielding film made of a silicon-based material using an etching mask made of a chromium-based material described above requires the use of a chlorine-based gas containing oxygen that has a large load on the resist film during etching. When the above-described resist thinning and high accuracy are required, there is a possibility that the request cannot be met.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、より好ましい光学特性をもち、高精度な加工が可能な遷移金属を含有するケイ素系材料を主体とする遮光膜やハーフトーン位相シフト膜を有するフォトマスクブランクなどにおける光学機能膜のパターニングにおいて、より高精度に、特には、より薄膜のレジストを用いる場合にも、精密な加工を可能とするレジストパターンの転写方法及びフォトマスクの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and has a light shielding film and a halftone phase shift mainly composed of a silicon-based material containing a transition metal having more preferable optical characteristics and capable of high-precision processing. In patterning of an optical functional film in a photomask blank or the like having a film, a resist pattern transfer method and photomask manufacturing capable of precise processing with higher accuracy, particularly when a thinner resist is used. It aims to provide a method.

クロム系材料以外のケイ素系材料による遮光膜の加工に用いることができるエッチングマスク膜としては、酸化ケイ素が知られている。特開昭63−85553号公報(特許文献4)では、モリブデンシリサイド遮光膜の加工を行う際、酸化シリコン(Simn)をハードマスクとして用いているが、工業的生産を目的とした場合、酸化シリコンは、スパッタ成膜時に微細な異物を発生し易い材料であることから、パターン最小線幅が50nm以下のリソグラフィーに使用するための微細構造を有するフォトマスク作製用としては適用が難しい。 Silicon oxide is known as an etching mask film that can be used for processing of a light shielding film using a silicon-based material other than a chromium-based material. In Japanese Patent Laid-Open No. 63-85553 (Patent Document 4), when processing a molybdenum silicide light-shielding film, silicon oxide (Si m O n ) is used as a hard mask, but for industrial production purposes. Since silicon oxide is a material that is liable to generate fine foreign matters during sputter film formation, it is difficult to apply it for producing a photomask having a fine structure for use in lithography with a minimum pattern line width of 50 nm or less.

一方、特開2001−27799号公報(特許文献5)に示されたハーフトーン位相シフト膜の加工では、詳しい組成は不明であるものの、MoSiON膜が酸素を含む塩素系ドライエッチング条件において、かなり広い酸素の含有範囲においてエッチングが可能であることが示されている。このデータは、酸素及び/又は窒素を含有し、かつ遷移金属を含有するケイ素系材料膜が、酸素を含む塩素系ドライエッチング条件でエッチング可能なことを示している一方、酸素及び/又は窒素を含有し、かつ遷移金属を含有するケイ素系材料間では、エッチング選択性を出すことが難しいことを予想させるものでもある。   On the other hand, in the processing of the halftone phase shift film disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-27799 (Patent Document 5), although the detailed composition is unknown, the MoSiON film is considerably wide under chlorine-based dry etching conditions containing oxygen. It has been shown that etching is possible in the oxygen-containing range. This data indicates that a silicon-based material film containing oxygen and / or nitrogen and containing a transition metal can be etched under chlorine-based dry etching conditions containing oxygen, while oxygen and / or nitrogen is used. It is also expected that it is difficult to obtain etching selectivity between silicon-containing materials containing transition metals.

これに対し、本発明者は、酸素及び/又は窒素を含有し、かつ遷移金属を含有するケイ素系材料であっても、材料とドライエッチング条件とを設定して組み合わせることによって、選択エッチングが可能となるのではないかと考えた。   In contrast, the present inventor can perform selective etching by setting and combining materials and dry etching conditions even for silicon-based materials containing oxygen and / or nitrogen and containing transition metals. I thought it would be.

そこで、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、遷移金属を含有するケイ素系材料膜が十分な酸素を含有するものであれば、酸素及び/又は窒素を含有し、遷移金属を含有するケイ素系材料に対するエッチングマスクとして機能することを知見した。   Accordingly, as a result of intensive studies to solve the above problems, if the silicon-based material film containing a transition metal contains sufficient oxygen, it contains oxygen and / or nitrogen and contains a transition metal. It has been found that it functions as an etching mask for silicon-based materials.

また、上記知見に基づき、より薄いレジストパターンを適用してエッチングするための方法として、レジストパターンに対するドライエッチング時の負荷を極力低減する方法を検討した結果、フォトマスクブランクなどに形成される光学機能膜に対して、レジストパターンを形成し、レジストパターンで保護されていない部分に酸化処理を施して、レジストパターンを剥離し、上記酸化処理された部分と、レジストパターンで保護されて酸化処理されていない部分との酸化度の違いによるエッチング速度の差を利用して、レジストパターンで保護されていた部分を、酸素を含有する塩素系ドライエッチングによりエッチングすることにより、レジストパターンを転写(逆転写)できることを見出した。   In addition, based on the above knowledge, as a method for etching by applying a thinner resist pattern, as a result of examining a method for reducing the load during dry etching on the resist pattern as much as possible, an optical function formed on a photomask blank or the like A resist pattern is formed on the film, an oxidation treatment is performed on a portion not protected by the resist pattern, the resist pattern is peeled off, and the oxidation treatment is performed on the oxidized portion and the resist pattern is protected. The resist pattern is transferred (reverse transfer) by etching the portion protected by the resist pattern by chlorine-based dry etching containing oxygen using the difference in the etching rate due to the difference in the degree of oxidation from the unexposed portion. I found out that I can do it.

そして、この方法では、従来のレジストパターンの転写方法とは異なり、レジストパターンで保護されていた部分がエッチングにより除去され、レジストパターンは、酸化処理を施さない部分のマスクとして機能するものであり、レジストパターンをエッチングマスクとしては使用しないものであることから、レジストパターンの厚さを、酸化処理のマスクとして最低限必要な程度に薄膜化でき、より薄膜のレジストでも、精密な加工が可能であることを見出し、本発明をなすに至った。   And, in this method, unlike the conventional resist pattern transfer method, the portion protected by the resist pattern is removed by etching, and the resist pattern functions as a mask for a portion not subjected to oxidation treatment, Since the resist pattern is not used as an etching mask, the thickness of the resist pattern can be reduced to the minimum necessary level as a mask for oxidation treatment, and precise processing is possible even with a thinner resist. As a result, the inventors have made the present invention.

従って、本発明は、下記のレジストパターンの転写方法及びフォトマスクの製造方法を提供する。
請求項1:
基板上に形成された遷移金属を含有するケイ素系材料を含む膜上にレジストパターンを形成する工程、
上記膜のレジストパターンが形成されていない部分の表層を酸化して表層材料組成の酸素含有比を上げる工程、
上記酸化工程後、レジストパターンを非酸化条件で剥離する工程、及び
上記レジストパターン剥離工程後、上記酸化された表層をエッチングマスクとして、レジストパターンが形成されていて上記酸化工程で酸化されなかった部分を、酸素を含有する塩素系ドライエッチングによりエッチングする工程
を含むことを特徴とするレジストパターンの転写方法。
請求項2:
上記酸化が、気相酸化であることを特徴とする請求項1記載のレジストパターンの転写方法。
請求項3:
上記酸化が、液相酸化であることを特徴とする請求項1記載のレジストパターンの転写方法。
請求項4:
上記レジストパターン剥離工程において、レジスト剥離液として有機溶剤を用いることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のレジストパターンの転写方法。
請求項5:
透明基板上に形成された遷移金属を含有するケイ素系材料を含む膜を有するフォトマスクブランクの該膜に、請求項1乃至4のいずれか1項記載の方法によりレジストパターンを転写する工程を含むことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
Accordingly, the present invention provides the following resist pattern transfer method and photomask manufacturing method.
Claim 1:
Forming a resist pattern on a film containing a silicon-based material containing a transition metal formed on a substrate;
A step of oxidizing the surface layer of the part where the resist pattern of the film is not formed to increase the oxygen content ratio of the surface layer material composition;
After the oxidation step, the step of stripping the resist pattern under non-oxidizing conditions, and the portion where the resist pattern is formed using the oxidized surface layer as an etching mask after the resist pattern stripping step and is not oxidized in the oxidation step A method for transferring a resist pattern, comprising: a step of etching by oxygen-containing chlorine-based dry etching.
Claim 2:
2. The resist pattern transfer method according to claim 1, wherein the oxidation is gas phase oxidation.
Claim 3:
2. The resist pattern transfer method according to claim 1, wherein the oxidation is liquid phase oxidation.
Claim 4:
The resist pattern transfer method according to claim 1, wherein an organic solvent is used as a resist stripping solution in the resist pattern stripping step.
Claim 5:
5. A step of transferring a resist pattern to the film of a photomask blank having a film containing a silicon-based material containing a transition metal formed on a transparent substrate by the method according to claim 1. A method of manufacturing a photomask characterized by the above.

本発明のレジストパターンの転写方法を用いることにより、遷移金属を含有するケイ素系材料の加工において、より精細なパターンを、より薄いレジストパターンによって高精度に転写することが可能であり、特に、フォトマスクブランクに形成された光学機能膜を加工するフォトマスクの製造において、高精度加工が適用できる。   By using the resist pattern transfer method of the present invention, a finer pattern can be transferred with a thinner resist pattern with high precision in the processing of a silicon-based material containing a transition metal. In manufacturing a photomask for processing an optical functional film formed on a mask blank, high precision processing can be applied.

実験例1においてO2流量を変えて測定した、エッチング時間に対する膜の反射率の変化を示すグラフである。6 is a graph showing a change in reflectance of a film with respect to etching time, measured by changing an O 2 flow rate in Experimental Example 1. 実験例2においてO2流量を変えて測定した、エッチング時間に対する膜の反射率の変化を示すグラフである。6 is a graph showing a change in reflectance of a film with respect to etching time, measured by changing an O 2 flow rate in Experimental Example 2. 実験例及び実施例で用いたドライエッチング装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the dry etching apparatus used by the experiment example and the Example.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のレジストパターンの転写方法においては、
(1)基板上に形成された遷移金属を含有するケイ素系材料を含む膜上にレジストパターンを形成する工程、
(2)遷移金属を含有するケイ素系材料を含む膜のレジストパターンが形成されていない部分の表層を酸化して表層材料組成の酸素含有比を上げる工程、
(3)酸化工程後、レジストパターンを非酸化条件で剥離する工程、
(4)レジストパターン剥離工程後、酸化された表層をエッチングマスクとして、レジストパターンが形成されていて酸化工程で酸化されなかった部分を、酸素を含有する塩素系ドライエッチングによりエッチングする工程
を含んでいる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the resist pattern transfer method of the present invention,
(1) forming a resist pattern on a film containing a silicon-based material containing a transition metal formed on a substrate;
(2) A step of oxidizing the surface layer of a portion of the film containing a silicon-based material containing a transition metal where the resist pattern is not formed to increase the oxygen content ratio of the surface layer material composition;
(3) A step of stripping the resist pattern under non-oxidizing conditions after the oxidation step,
(4) After the resist pattern peeling step, using the oxidized surface layer as an etching mask, the step of etching the portion where the resist pattern is formed but not oxidized in the oxidation step by chlorine-based dry etching containing oxygen is included. Yes.

〔工程(1)〕
工程(1)は、基板上に形成された遷移金属を含有するケイ素系材料を含む膜上にレジストパターンを形成する工程である。
[Step (1)]
Step (1) is a step of forming a resist pattern on a film containing a silicon-based material containing a transition metal formed on a substrate.

基板としては、フォトマスクブランクに形成された光学機能膜にレジストパターンを転写する場合は、フォトマスクブランクに用いられる石英基板等の透明基板が用いられる。また、遷移金属を含有するケイ素系材料を含む膜としては、具体的には、遷移金属を含有し、好ましくは更に酸素及び/又は窒素を含有するケイ素系材料が用いられる。光学機能膜の機能別に挙げれば、遮光膜、反射防止膜、ハーフトーン位相シフト膜等の位相シフト膜などが挙げられ、遷移金属を含有するケイ素系材料の膜であれば、いずれであってもよい。これらの膜は、全体が遷移金属を含有するケイ素系材料であっても、一部(特に、基板から離間する側の表層)が遷移金属を含有するケイ素系材料であってもよい。   When the resist pattern is transferred to the optical functional film formed on the photomask blank, a transparent substrate such as a quartz substrate used for the photomask blank is used as the substrate. As the film containing a silicon-based material containing a transition metal, specifically, a silicon-based material containing a transition metal, preferably further containing oxygen and / or nitrogen is used. Examples of optical function films include phase shift films such as light shielding films, antireflection films, and halftone phase shift films. Any film of a silicon-based material containing a transition metal may be used. Good. These films may be entirely silicon-based materials containing a transition metal, or a part (particularly, the surface layer on the side away from the substrate) may be a silicon-based material containing a transition metal.

遷移金属を含有するケイ素系材料は、後述する工程(2)の酸化工程で、レジストパターンが形成されていない部分の表層が酸化される。そのため、少なくとも酸化処理される遷移金属を含有するケイ素系材料の表層は、酸化され得る状態、特に、飽和酸化状態ではないことが必要である。そのため、遷移金属を含有するケイ素系材料であっても、酸化させることができないもの(特に、飽和酸化状態であるもの)の場合は、酸化処理によって表層の材質(酸化度)を変化させることができないため、対象とならない。   In the silicon-based material containing the transition metal, the surface layer of the portion where the resist pattern is not formed is oxidized in the oxidation step of step (2) described later. For this reason, at least the surface layer of the silicon-based material containing the transition metal to be oxidized needs to be in a state that can be oxidized, in particular, in a saturated oxidation state. Therefore, even in the case of a silicon-based material containing a transition metal that cannot be oxidized (particularly in a saturated oxidation state), the surface material (degree of oxidation) can be changed by oxidation treatment. Because it is not possible, it is not eligible.

ここで、飽和酸化状態について説明すると、遷移金属を含有するケイ素系材料の酸化度について、遷移金属及びケイ素と、軽元素(特に、酸素、窒素)とが所定の比率にある場合を意味し、遷移金属、例えば、モリブデンに対しては、酸素は3当量(モリブデン原子1モルに対して酸素原子が3モル)、窒素は2当量(モリブデン原子1モルに対して窒素原子が2モル)、ケイ素に対しては、酸素は2当量(ケイ素原子1モルに対して酸素原子が2モル)、窒素は4/3当量(ケイ素原子1モルに対して窒素原子が4/3モル)が、飽和酸化状態に相当し、この比率で遷移金属及びケイ素と、軽元素とが含まれる組成のものが飽和酸化状態である。上記比率より、遷移金属及びケイ素が多い場合が、更なる酸化が可能な状態であり、そのような組成のものが、本発明が対象とする飽和酸化状態ではない遷移金属を含有するケイ素系材料である。   Here, when describing the saturated oxidation state, it means the case where the transition metal and silicon and the light elements (especially oxygen and nitrogen) are in a predetermined ratio with respect to the oxidation degree of the silicon-based material containing the transition metal, For transition metals such as molybdenum, 3 equivalents of oxygen (3 moles of oxygen atom per mole of molybdenum atom), 2 equivalents of nitrogen (2 moles of nitrogen atom per mole of molybdenum atom), silicon Is equivalent to 2 equivalents of oxygen (2 moles of oxygen atom to 1 mole of silicon atom) and 4/3 equivalents of nitrogen (4/3 mole of nitrogen atom to 1 mole of silicon atom). It corresponds to a state, and a composition containing a transition metal, silicon, and a light element at this ratio is a saturated oxidation state. When the amount of transition metal and silicon is larger than the above ratio, it is in a state where further oxidation is possible, and such a composition is a silicon-based material containing a transition metal that is not in the saturated oxidation state targeted by the present invention. It is.

レジストパターンは、公知のいずれの方法で形成してもよいが、フォトマスク用の微細パターンを形成するためには、通常、化学増幅型フォトレジスト組成物より得たレジスト膜を用い、電子線又は紫外線ビームによるパターン露光を行った後、現像操作を経てレジストパターンを得る。但し、本発明のパターン転写方法では、被加工膜上のレジストパターンを設けた位置がエッチングされ、被加工膜にレジストパターンが逆転写されることになる。そのため、ポジ型のレジストを使うと、露光部が遷移金属を含有するケイ素系材料パターンとして残り、ネガ型のレジストを使うと、露光部の遷移金属を含有するケイ素系材料がエッチング除去されることになる。   The resist pattern may be formed by any known method, but in order to form a fine pattern for a photomask, a resist film obtained from a chemically amplified photoresist composition is usually used, and an electron beam or After performing pattern exposure with an ultraviolet beam, a resist pattern is obtained through a development operation. However, in the pattern transfer method of the present invention, the position where the resist pattern is provided on the film to be processed is etched, and the resist pattern is reversely transferred to the film to be processed. Therefore, if a positive resist is used, the exposed part remains as a silicon-based material pattern containing a transition metal, and if a negative resist is used, the silicon-based material containing the transition metal in the exposed part is etched away. become.

〔工程(2)〕
工程(2)は、遷移金属を含有するケイ素系材料を含む膜の、レジストパターンが形成されていない部分の表層を酸化して表層材料組成の酸素含有比を上げる工程である。
[Step (2)]
Step (2) is a step of increasing the oxygen content ratio of the surface layer material composition by oxidizing the surface layer of the portion of the film containing the silicon-based material containing the transition metal where the resist pattern is not formed.

この工程は、上記(1)の工程で得た上記レジストパターンが形成された被加工膜に酸化処理を施す工程である。この工程では、上記レジストパターンを形成した遷移金属を含有するケイ素系材料に対し、レジスト膜開口部を選択的に酸化し、このレジスト開口部内の遷移金属を含有するケイ素系材料を含む膜の表層の酸化度(表層をなす材料がもつ原子組成における酸素含有比)を高める処理を実施する。   This step is a step of oxidizing the film to be processed on which the resist pattern obtained in the step (1) is formed. In this step, the resist film opening is selectively oxidized with respect to the silicon-based material containing the transition metal on which the resist pattern is formed, and the surface layer of the film containing the silicon-based material containing the transition metal in the resist opening To increase the degree of oxidation (the oxygen content ratio in the atomic composition of the material constituting the surface layer).

この酸化方法としては、気相酸化(ドライ条件)による処理を採用できる。この場合、酸素プラズマによる方法、オゾンガスによる方法、酸素ガス中での熱酸化による方法等が知られており、いずれも採用可能であるが、このうち、熱酸化では、150℃を超える処理を行った場合、レジスト剥離が困難な場合もあるため、酸素濃度を上げた、例えば50容積%以上の高酸素濃度下で行うことが好ましい。   As this oxidation method, treatment by gas phase oxidation (dry conditions) can be employed. In this case, a method using oxygen plasma, a method using ozone gas, a method using thermal oxidation in oxygen gas, and the like are known, and any of them can be adopted. Of these, thermal oxidation is performed at a temperature exceeding 150 ° C. In such a case, it may be difficult to remove the resist. Therefore, it is preferable to carry out the resist at a high oxygen concentration of, for example, 50% by volume or more with an increased oxygen concentration.

また、酸素プラズマによる方法やオゾンガスによる方法、特に酸素プラズマによる方法は、レジスト膜を短時間で除去してしまうため、用いるレジスト膜の厚さがどの程度の時間で除去されるかを予めテストしておき、レジスト膜が全部除去される時間よりも短い時間で酸化処理を行うことが好ましい。   In addition, since the method using oxygen plasma and the method using ozone gas, particularly the method using oxygen plasma, removes the resist film in a short time, it is necessary to test in advance how long the thickness of the resist film to be used is removed. It is preferable to perform the oxidation treatment in a time shorter than the time for removing the entire resist film.

気相酸化による酸化方法を用いた場合、遷移金属を含有するケイ素系材料膜の表層に1〜10nm程度の高酸化層を設けることができる。   When the oxidation method by vapor phase oxidation is used, a highly oxidized layer of about 1 to 10 nm can be provided on the surface layer of the silicon-based material film containing a transition metal.

なお、酸素プラズマによる方法は、通常レジスト膜の剥離に用いる酸素アッシングとして知られる方法である。この方法は、高密度プラズマの採用によりレジストパターンの形状を劣化させずに、上方から高い異方性でエッチングが可能であることが知られており、レジスト開口部の反射防止膜の除去等に使用されている(特許文献6:特開平9−167733号公報)。この酸素プラズマによる方法では、レジスト膜が消失してしまう前に酸化処理を終了すればよい。   The method using oxygen plasma is a method known as oxygen ashing that is usually used for stripping a resist film. This method is known to enable etching with high anisotropy from above without degrading the shape of the resist pattern by adopting high-density plasma. (Patent Document 6: JP-A-9-167733). In this method using oxygen plasma, the oxidation process may be terminated before the resist film disappears.

なお、酸素プラズマ中に塩素含有化合物、例えばハロゲン原子を含む雰囲気ガス(特許文献7:特開平4−7829号公報)、ハロゲン原子と炭素原子を含む雰囲気ガス(特許文献8:特開平5−283375号公報)、ハロゲン原子とカルボニル基を含む雰囲気ガス(特許文献9:特開平10−312991号公報)、ハロゲン原子と窒素原子と酸素原子を含む雰囲気ガス(特許文献10:特開平10−312992号公報)、ハロゲン原子とイオウ原子を含む雰囲気ガス(特許文献11:特開平10−312993号公報)等を加える方法は、レジストパターン側壁に薄い保護膜を与え、レジストパターンの細りを抑制できる有機膜の選択的エッチング方法として知られているが、本発明の酸化処理に、これらの方法を適用した場合にも、レジストパターンの膜厚の減少の制御に有効であり、レジストパターンの減膜を遅くして、高精度にレジスト開口部の酸化を進行させることができる。   Note that an atmosphere gas containing a chlorine-containing compound, for example, a halogen atom in an oxygen plasma (Patent Document 7: JP-A-4-7829), an atmosphere gas containing a halogen atom and a carbon atom (Patent Document 8: JP-A-5-283375). ), An atmospheric gas containing a halogen atom and a carbonyl group (Patent Document 9: Japanese Patent Laid-Open No. 10-312991), an atmospheric gas containing a halogen atom, a nitrogen atom and an oxygen atom (Patent Document 10: Japanese Patent Laid-Open No. 10-312992) Patent Document 11), an atmospheric gas containing halogen atoms and sulfur atoms (Patent Document 11: Japanese Patent Laid-Open No. 10-312993), and the like provide an organic film that can provide a thin protective film on the resist pattern side wall and suppress the thinning of the resist pattern However, when these methods are applied to the oxidation treatment of the present invention, It is effective in controlling the reduction of the thickness of the resist pattern, to slow down the film reduction of the resist pattern, it is possible to proceed the oxidation of the resist opening portion with high accuracy.

例えば、雰囲気ガスがCl2とO2の場合、被加工膜のエッチングが進まない程度以上の酸素ガスを含有させることが好ましく、被加工膜の組成によって異なるが、好ましくは酸素ガス/塩素系ガス(モル比)を0.01〜10、より好ましくは0.05〜5、特に好ましくは0.1〜1として酸化処理すると、酸素のみで酸化処理した場合に対して、大幅にレジストの減膜速度を下げて、被加工膜を酸化処理することができ、目的とする遷移金属を含有するケイ素系材料の膜の表層を、プロセス的に余裕をもって、かつ高い寸法精度で酸化することができる。 For example, when the atmospheric gas is Cl 2 and O 2 , it is preferable to contain oxygen gas at a level that does not allow etching of the film to be processed, and it depends on the composition of the film to be processed, but preferably oxygen gas / chlorine gas When the oxidation treatment is performed with a (molar ratio) of 0.01 to 10, more preferably 0.05 to 5, and particularly preferably 0.1 to 1, the film thickness of the resist is greatly reduced compared to the case where the oxidation treatment is performed only with oxygen. The film to be processed can be oxidized at a reduced speed, and the surface layer of the silicon-based material film containing the target transition metal can be oxidized with high process accuracy and high dimensional accuracy.

また、酸化方法としては、液相酸化(ウェット条件)による処理も採用できる。液相酸化によって遷移金属を含有するケイ素系材料膜に高酸化層を設ける方法として、具体的には、オゾン水、過酸化水素水等の酸化剤溶液による方法等を挙げることができる。   Further, as an oxidation method, a treatment by liquid phase oxidation (wet conditions) can be employed. Specific examples of a method for providing a highly oxidized layer on a silicon-based material film containing a transition metal by liquid phase oxidation include a method using an oxidizing agent solution such as ozone water or hydrogen peroxide solution.

この液相酸化による方法でも、レジスト膜はウェットエッチングをある程度受けるため、用いるレジストの物性に合せて、予め処理条件を決定しておくことが好ましい。オゾン水を用いる場合には、濃度が高すぎるとレジスト膜へのエッチング速度が高くなるため、1〜30ppm程度の濃度のオゾン水を用いることが好ましく、処理温度は0〜30℃、1〜10分程度の処理であれば、レジスト膜のエッチングを抑制して寸法精度の高い酸化処理ができる。また、過酸化水素水を用いる場合、0.1〜3%程度の濃度の過酸化水素水を用いることが好ましく、処理温度は0〜30℃、1〜10分程度の処理であれば、レジスト膜のエッチングを抑制して寸法精度の高い酸化処理ができる。   Even in this liquid phase oxidation method, since the resist film is subjected to wet etching to some extent, it is preferable to determine processing conditions in advance according to the physical properties of the resist to be used. When ozone water is used, if the concentration is too high, the etching rate to the resist film is increased. Therefore, it is preferable to use ozone water having a concentration of about 1 to 30 ppm, and the processing temperature is 0 to 30 ° C., 1 to 10 ° C. If the process is of the order of minutes, the etching of the resist film can be suppressed and an oxidation process with high dimensional accuracy can be performed. Further, when using hydrogen peroxide solution, it is preferable to use a hydrogen peroxide solution having a concentration of about 0.1 to 3%. If the processing temperature is 0 to 30 ° C. and about 10 to 10 minutes, the resist Oxidation with high dimensional accuracy can be achieved by suppressing film etching.

この液相酸化では、被加工膜上に酸化剤溶液を供給し、必要に応じて加温した後、表面の反応が終了した時点で、純水等によるリンスを行って酸化剤を除去し、乾燥すればよい。この方法によれば、遷移金属を含有するケイ素系材料膜の表層に1〜10nm程度の高酸化層を設けることができる。   In this liquid phase oxidation, an oxidant solution is supplied onto the film to be processed, heated as necessary, and when the reaction on the surface is completed, rinsing with pure water or the like is performed to remove the oxidant, What is necessary is just to dry. According to this method, a highly oxidized layer of about 1 to 10 nm can be provided on the surface layer of the silicon-based material film containing a transition metal.

酸化処理では、後述する酸素を含有する塩素系ドライエッチングによるエッチング選択性を得るため、酸化される前の遷移金属を含有するケイ素系材料中の酸素の含有率C0(モル%)と、酸化された後の遷移金属を含有するケイ素系材料、即ち、表層中の酸素の含有率C1(モル%)とに十分な差が与えられていることが必要である。そのため、上記含有率C0とC1との差(C1−C0)が、好ましくは2以上、より好ましくは5以上、更に好ましくは10以上となるように酸化処理することが好ましい。 In the oxidation treatment, in order to obtain etching selectivity by chlorine-based dry etching containing oxygen, which will be described later, the oxygen content C 0 (mol%) in the silicon-based material containing the transition metal before being oxidized, and oxidation It is necessary that a sufficient difference is given to the silicon-based material containing the transition metal after being formed, that is, the oxygen content C 1 (mol%) in the surface layer. Therefore, the oxidation treatment is preferably performed so that the difference (C 1 −C 0 ) between the content ratios C 0 and C 1 is preferably 2 or more, more preferably 5 or more, and even more preferably 10 or more.

〔工程(3)〕
工程(3)は、酸化工程後、レジストパターンを非酸化条件で剥離する工程である。
[Step (3)]
Step (3) is a step of stripping the resist pattern under non-oxidizing conditions after the oxidation step.

この工程は、遷移金属を含有するケイ素系材料の膜のエッチング除去する領域を露出させる工程である。レジスト剥離は、非酸化条件のものであれば公知のいずれの方法を用いてもよい。酸素プラズマによるアッシング、熱濃硫酸による剥離、高濃度の過酸化水素水の使用等の酸化条件の処理は、レジスト保護された領域の表面を酸化してしまうため、レジスト保護された領域の表面が露出する段階での使用は避ける必要があるが、レジスト保護された領域の表面が露出する前の段階で、酸化条件の処理でレジストの膜厚を低減した後、残りのレジスト膜を非酸化条件で除去することは可能である。   This step is a step of exposing a region to be removed by etching of the silicon-based material film containing the transition metal. For the resist stripping, any known method may be used as long as it is under non-oxidizing conditions. Oxidation conditions such as ashing with oxygen plasma, stripping with hot concentrated sulfuric acid, and the use of high-concentration hydrogen peroxide solution oxidize the surface of the resist-protected region. Although it is necessary to avoid use in the exposure stage, the resist film thickness is reduced by the oxidation condition treatment before the surface of the resist protected area is exposed, and then the remaining resist film is subjected to non-oxidation conditions. It is possible to remove with.

非酸化条件でのレジスト剥離方法としては、有機溶剤を用い、レジストを溶解させて剥離する方法が好ましい方法として挙げられる。有機溶剤として具体的には、極性溶媒、例えば、イソプロピルアルコール、アセトン、DMF、THF、ジオキサン、乳酸エチル等の比較的高い極性をもつ有機溶剤が好ましく、更にそれらの混合物や、メタノール、エタノール、トルエン等、他の溶剤を混合して用いてもよい。また、有機溶剤によるレジストの溶解を促進するものとして、ヒドロキシルアミンやエタノールアミン等を加えてもよい。   As a resist peeling method under non-oxidizing conditions, a method in which an organic solvent is used and the resist is dissolved and peeled is mentioned as a preferred method. Specific examples of the organic solvent include polar solvents such as isopropyl alcohol, acetone, DMF, THF, dioxane, ethyl lactate and the like, and mixtures thereof, methanol, ethanol, toluene and the like. For example, other solvents may be mixed and used. In addition, hydroxylamine, ethanolamine, or the like may be added to promote the dissolution of the resist with an organic solvent.

有機溶剤を用いるレジスト剥離は、基板上に形成された被処理膜を、有機溶媒中に浸漬させたり、シャワー状に吹きかけたりして行うことができる。温度は10〜60℃、1〜20分間の処理で行うことができ、更に、表面スクラブや超音波処理等の物理的な方法を組み合わせてもよい。   Resist stripping using an organic solvent can be performed by immersing a film to be processed formed on a substrate in an organic solvent or spraying it on a shower. The temperature can be 10 to 60 ° C. for 1 to 20 minutes, and a physical method such as surface scrubbing or ultrasonic treatment may be combined.

また、不活性ガス中でのレーザー照射による方法(特許文献12:特開2003−303789号公報)や、表面スクラブのような物理的な方法を単独で用いてもよい。   Further, a method using laser irradiation in an inert gas (Patent Document 12: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-303789) or a physical method such as surface scrub may be used alone.

〔工程(4)〕
工程(4)は、レジストパターン剥離工程後、酸化された表層をエッチングマスクとして、レジストパターンが形成されていて酸化工程で酸化されなかった部分を、酸素を含有する塩素系ドライエッチングによりエッチングする工程である。
[Step (4)]
In step (4), after the resist pattern peeling step, using the oxidized surface layer as an etching mask, a portion where the resist pattern is formed but not oxidized in the oxidation step is etched by chlorine-based dry etching containing oxygen. It is.

この工程は、工程(2)で酸化された遷移金属を含有するケイ素系材料の膜の表層をエッチングマスクとして、工程(3)で露出した酸化処理されなかった領域の遷移金属を含有するケイ素系材料を選択エッチングする工程である。この選択エッチングは塩素系ドライエッチングの際に、エッチングガス中に制御された濃度の酸素、即ち、酸化された遷移金属を含有するケイ素系材料の表層を構成する酸化度の高い組成と、酸化されていない遷移金属を含有するケイ素系材料の組成との間で、それらの組成に応じて、塩素系ドライエッチングにより選択エッチングできる濃度の酸素を加えることより実施することができる。   This step is performed by using the surface layer of the silicon-based material film containing the transition metal oxidized in the step (2) as an etching mask and containing the transition metal in the region not oxidized in the step (3) exposed in the step (3). This is a step of selectively etching the material. This selective etching is oxidized in a chlorine-based dry etching with a controlled concentration of oxygen in the etching gas, that is, a highly oxidized composition that forms the surface layer of a silicon-based material containing an oxidized transition metal. It can be carried out by adding oxygen at a concentration that can be selectively etched by chlorine-based dry etching, depending on the composition of the silicon-based material containing a transition metal that is not present.

選択比を得るための適切な酸素濃度は、遷移金属を含有するケイ素系材料の組成により異なるため、予め用いる材料を塩素系のドライエッチング条件で、エッチングする際の酸素添加比とエッチング速度の関係を調べておけばよい。   The appropriate oxygen concentration for obtaining the selection ratio varies depending on the composition of the silicon-based material containing the transition metal. Therefore, the relationship between the oxygen addition ratio and the etching rate when etching the material used in advance under chlorine-based dry etching conditions. Check it out.

具体的には、加工対象である遷移金属を含有するケイ素系材料の膜と、この材料に酸化処理を施した膜を準備し、酸素含有量を変えた複数の塩素系ドライエッチング条件でエッチングを行って、それぞれの膜のエッチング速度を測定する。ここで使用する塩素系ドライエッチングは、フォトマスクブランクのクロム系材料膜をエッチングする際に使用する一般的なドライエッチング条件をベースとすることができ、塩素ガス(Cl2)等を用い、酸素添加量(酸素ガスと塩素系ガスとの比率)を減少させていくと、酸化処理を行っていない基板上の遷移金属を含有するケイ素系材料の膜が、まず有効なエッチング速度を示す。この方法で、選択エッチングを行うために必要な最低の酸素濃度が求められる。また、酸素添加量が少なすぎる場合には、酸化処理を行った遷移金属を含有するケイ素系材料の膜もエッチングされてしまうため、選択エッチングを行うために必要な最低の酸素濃度を確認しておく必要もある。 Specifically, a silicon-based material film containing a transition metal to be processed and a film obtained by subjecting this material to oxidation treatment are prepared, and etching is performed under a plurality of chlorine-based dry etching conditions with different oxygen contents. And measure the etch rate of each film. The chlorine-based dry etching used here can be based on the general dry etching conditions used when etching the chromium-based material film of the photomask blank, and using chlorine gas (Cl 2 ) or the like, oxygen As the amount of addition (the ratio of oxygen gas to chlorine gas) is decreased, the silicon-based material film containing the transition metal on the substrate that has not been oxidized first exhibits an effective etching rate. By this method, the minimum oxygen concentration necessary for performing selective etching is obtained. Also, if the amount of oxygen added is too small, the silicon-based material film containing the transition metal that has undergone the oxidation process will also be etched, so check the minimum oxygen concentration required for selective etching. It is also necessary to keep it.

具体的には、選択的なエッチングは、塩素系ガスと酸素ガスとの比率(酸素ガス/塩素系ガス(モル比))が、好ましくは0.0001〜1、より好ましくは0.0003〜0.5、特に好ましくは0.0005〜0.3の間で、選択的エッチングが可能な比率が見出される。塩素ガス及び酸素ガスの流量は、例えば、塩素ガスを100〜300sccm、酸素ガスを0.1〜100sccmとすることができ、また、ヘリウムガスを1〜20sccm添加してもよい。ガス圧は、好ましくは1〜10mtorrが適用される。   Specifically, in the selective etching, the ratio of chlorine gas to oxygen gas (oxygen gas / chlorine gas (molar ratio)) is preferably 0.0001 to 1, more preferably 0.0003 to 0. .5, particularly preferably between 0.0005 and 0.3, a ratio capable of selective etching is found. The flow rates of chlorine gas and oxygen gas may be, for example, 100 to 300 sccm for chlorine gas, 0.1 to 100 sccm for oxygen gas, or 1 to 20 sccm for helium gas. The gas pressure is preferably 1 to 10 mtorr.

本発明のレジストパターンの転写方法は、透明基板上に形成された遷移金属を含有するケイ素系材料を含む膜を有するフォトマスクブランクの加工に好適に用いることができ、フォトマスクブランクに形成される光学機能膜に、上述したレジストパターンを転写する方法により、フォトマスクを製造することができる。   The resist pattern transfer method of the present invention can be suitably used for processing a photomask blank having a film containing a silicon-based material containing a transition metal formed on a transparent substrate, and is formed on the photomask blank. A photomask can be manufactured by the method of transferring the resist pattern described above to the optical functional film.

フォトマスクブランクに形成される遷移金属を含有するケイ素系材料の光学機能膜としては、具体的には、反射防止膜、遮光膜、ハーフトーン位相シフト膜等の位相シフト膜が挙げられる。   Specific examples of the optical functional film of a silicon-based material containing a transition metal formed on a photomask blank include phase shift films such as an antireflection film, a light shielding film, and a halftone phase shift film.

被加工膜が遷移金属を含有するケイ素系材料による反射防止膜である場合、その組成は、ケイ素が好ましくは20原子%以上70原子%以下、酸素が好ましくは0原子%以上60原子%以下、窒素が好ましくは0原子%以上50原子%以下、かつ酸素と窒素の合計が10原子%以上である。また、遷移金属が好ましくは1原子%以上20原子%以下であり、更に5原子%以下であれば炭素等の他の元素を含んでいてもよい。   When the film to be processed is an antireflection film made of a silicon-based material containing a transition metal, the composition of silicon is preferably 20 atomic% to 70 atomic%, oxygen is preferably 0 atomic% to 60 atomic%, Nitrogen is preferably 0 atomic% or more and 50 atomic% or less, and the total of oxygen and nitrogen is 10 atomic% or more. Further, the transition metal is preferably 1 atom% or more and 20 atom% or less, and may further contain other elements such as carbon if it is 5 atom% or less.

また、被加工膜が遷移金属を含有するケイ素系材料による遮光膜である場合、その組成は、ケイ素が好ましくは30原子%以上95原子%以下、酸素が好ましくは0原子%以上60原子%以下、窒素が好ましくは0原子%以上50原子%以下、遷移金属が好ましくは1原子%以上20原子%以下であり、更に5原子%以下であれば炭素等の他の元素を含んでいてもよい。   When the film to be processed is a light-shielding film made of a silicon-based material containing a transition metal, the composition of silicon is preferably 30 atomic% to 95 atomic%, and oxygen is preferably 0 atomic% to 60 atomic%. Nitrogen is preferably 0 atomic% or more and 50 atomic% or less, transition metal is preferably 1 atomic% or more and 20 atomic% or less, and if it is 5 atomic% or less, other elements such as carbon may be included. .

更に、被加工膜が遷移金属を含有するケイ素系材料によるハーフトーン位相シフト膜である場合、その組成は、ケイ素が好ましくは20原子%以上80原子%以下、酸素が好ましくは0原子%以上60原子%以下、窒素が好ましくは0原子%以上50原子%以下、遷移金属が好ましくは1原子%以上20原子%以下であり、更に5原子%以下であれば炭素等の他の元素を含んでいてもよい。   Further, when the film to be processed is a halftone phase shift film made of a silicon-based material containing a transition metal, the composition of silicon is preferably 20 atomic% to 80 atomic%, and oxygen is preferably 0 atomic% to 60 atomic%. Atomic% or less, nitrogen is preferably 0 atomic% or more and 50 atomic% or less, transition metal is preferably 1 atomic% or more and 20 atomic% or less, and if it is 5 atomic% or less, other elements such as carbon are included. May be.

上記遷移金属としては、チタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル及びタングステンから選ばれる1種以上が好適な金属であるが、特に、ドライエッチング加工性の点からモリブデンであることが好ましい。   As the transition metal, one or more selected from titanium, vanadium, cobalt, nickel, zirconium, niobium, molybdenum, hafnium, tantalum and tungsten are suitable metals, and in particular, molybdenum from the viewpoint of dry etching processability. Preferably there is.

フォトマスクブランクが、例えばバイナリーフォトマスクブランクの場合は、遮光膜と反射防止膜(遮光膜の両側を反射防止膜で挟んだものであってもよい)を合わせて、光学濃度が2.0以上、好ましくは2.5以上、更に好ましくは3.0以上になるように、用いる材料の光学濃度と屈折率とに応じて、それぞれの膜厚が設計される。   When the photomask blank is, for example, a binary photomask blank, the optical density is 2.0 or more by combining the light shielding film and the antireflection film (which may be sandwiched between the light shielding films on both sides of the antireflection film). Each film thickness is designed in accordance with the optical density and refractive index of the material to be used, preferably 2.5 or more, more preferably 3.0 or more.

また、フォトマスクブランクが、ハーフトーン位相シフトマスクブランクの場合は、必要な光学濃度と位相シフト量が得られるように、ハーフトーン位相シフト膜を設計すると共に、更に遮光膜、更に必要に応じて反射防止膜を設ける場合には、位相シフト膜と、遮光膜と、反射防止膜がある場合は反射防止膜とを合せた光学濃度が2.0以上、好ましくは2.5以上、更に好ましくは3.0以上になるように、用いる材料の光学濃度と屈折率とに応じて、それぞれの膜厚が設計される。   When the photomask blank is a halftone phase shift mask blank, the halftone phase shift film is designed so that the necessary optical density and phase shift amount can be obtained. When an antireflection film is provided, the optical density of the phase shift film, the light shielding film, and the antireflection film when there is an antireflection film is 2.0 or more, preferably 2.5 or more, more preferably Each film thickness is designed according to the optical density and refractive index of the material used so that it may become 3.0 or more.

また、本発明のレジストパターンの転写方法を用いてフォトマスクブランクからフォトマスクを製造する場合、バイナリーフォトマスクブランクでは、通常、反射防止膜より遮光膜の方が、酸素及び/又は窒素の含有比が低いため、反射防止膜にパターンを選択転写できるドライエッチング条件を用いれば、遮光膜も反射防止膜のエッチング条件と同じ条件でドライエッチングすることができる。   Further, when a photomask is manufactured from a photomask blank using the resist pattern transfer method of the present invention, in a binary photomask blank, the content ratio of oxygen and / or nitrogen is usually higher in the light-shielding film than in the antireflection film. Therefore, if dry etching conditions that can selectively transfer a pattern to the antireflection film are used, the light shielding film can also be dry etched under the same conditions as the etching conditions of the antireflection film.

一方、遮光膜を有するハーフトーン位相シフトマスクブランクでは、反射防止膜とハーフトーン位相シフト膜のうち、酸素及び/又は窒素の含有比の高い方の膜のエッチング条件を適用することで、反射防止膜、遮光膜及びハーフトーン位相シフト膜の3種の膜に、同じエッチング条件で同時にパターンを転写することができる。   On the other hand, in the halftone phase shift mask blank having a light shielding film, the antireflection film and the halftone phase shift film are subjected to the antireflection process by applying the etching condition of the film having the higher oxygen and / or nitrogen content ratio. A pattern can be simultaneously transferred under the same etching conditions to three kinds of films, a film, a light shielding film, and a halftone phase shift film.

更に、通常ハーフトーン位相シフト膜のパターニングの後に実施される不要な遮光膜を除去する工程では、再びレジスト膜を設け、遮光膜を残す部分をレジストパターンで保護して、不要な部分の反射防止膜をエッチング可能な酸素量で塩素系ドライエッチングにより除去し、連続して遮光膜のエッチング除去に入った時点で酸素量を増加させてやることで、ハーフトーン位相シフト膜にダメージを与えずに遮光膜を除去することができる。   Furthermore, in the process of removing the unnecessary light shielding film, which is usually carried out after patterning of the halftone phase shift film, a resist film is provided again, and the portion where the light shielding film is left is protected with a resist pattern, thereby preventing the reflection of unnecessary portions. The film is removed by chlorine-based dry etching with an oxygen amount that can be etched, and the oxygen amount is increased when the light shielding film is continuously etched and removed, so that the halftone phase shift film is not damaged. The light shielding film can be removed.

以下、実験例及び実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an experiment example and an Example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not restrict | limited to the following Example.

[実験例1]
石英基板上に形成した膜厚75nmのMoSiON(Mo:Si:O:N=1:4:1:4(モル比)、酸素と窒素の合計含有率は50モル%)よりなる遷移金属を含有するケイ素系材料の膜を用い、塩素系ドライエッチング条件でのエッチングガス中の酸素量とエッチング速度を評価するため、下記条件に従い、酸素量を0〜10.0sccmの間で変化させ、波長675nmの検査光に対する反射率変化を経時的に測定した。得られた結果を図1に示した。なお、図3に、用いたエッチング装置の概略を示した。図3中、1はチャンバー、2はアース、3は下部電極、4はアンテナコイル、5は被処理基板、RF1,RF2は高周波電源である。
RF1(RIE:リアクティブイオンエッチング):パルス 700V
RF2(ICP:誘導結合プラズマ):CW(連続放電) 400W
圧力:6mTorr
Cl2:185sccm
2:0〜10.0sccm
He:9.25sccm
[Experimental Example 1]
Contains a transition metal made of MoSiON (Mo: Si: O: N = 1: 4: 1: 4 (molar ratio), total content of oxygen and nitrogen is 50 mol%) formed on a quartz substrate with a thickness of 75 nm. In order to evaluate the amount of oxygen in the etching gas and the etching rate under the chlorine-based dry etching conditions using the silicon-based material film, the oxygen amount was changed between 0 and 10.0 sccm according to the following conditions, and the wavelength was 675 nm. The change in reflectance with respect to the inspection light was measured over time. The obtained results are shown in FIG. FIG. 3 shows an outline of the etching apparatus used. In FIG. 3, 1 is a chamber, 2 is a ground, 3 is a lower electrode, 4 is an antenna coil, 5 is a substrate to be processed, and RF1 and RF2 are high-frequency power supplies.
RF1 (RIE: reactive ion etching): Pulse 700V
RF2 (ICP: inductively coupled plasma): CW (continuous discharge) 400W
Pressure: 6mTorr
Cl 2 : 185 sccm
O 2 : 0 to 10.0 sccm
He: 9.25 sccm

図1に示されたドライエッチング時間に対する反射率の変化から、エッチング前の膜表面の反射率は40程度であるのに対して、エッチングが進むと反射率が低下し、膜のエッチングが終了すると、反射率は10程度になることがわかる。また、ここで用いた酸素と窒素の合計の含有率が50モル%であるMoSiON膜では、ドライエッチングにおける雰囲気ガスの酸素量を1sccm以上(酸素ガス/塩素ガス(モル比)を1/185以上)とすれば、ほとんどエッチングされないことがわかる。   From the change in reflectivity with respect to the dry etching time shown in FIG. 1, the reflectivity of the film surface before etching is about 40, whereas the reflectivity decreases as the etching progresses, and the etching of the film ends. It can be seen that the reflectance is about 10. In addition, in the MoSiON film in which the total content of oxygen and nitrogen used here is 50 mol%, the oxygen amount of the atmospheric gas in dry etching is 1 sccm or more (oxygen gas / chlorine gas (molar ratio) is 1/185 or more) ), It can be seen that the film is hardly etched.

[実験例2]
膜を、膜厚46nmのMoSiN(Mo:Si:N=1:3:1.5(モル比)、酸素と窒素の合計の含有率は27モル%)からなる遷移金属を含有するケイ素系材料の膜として、実験例1と同様にして反射率変化を経時的に測定した。得られた結果を図2に示した。
[Experiment 2]
Silicon-based material containing a transition metal made of MoSiN having a film thickness of 46 nm (Mo: Si: N = 1: 3: 1.5 (molar ratio), the total content of oxygen and nitrogen being 27 mol%) The change in reflectance of the film was measured over time in the same manner as in Experimental Example 1. The obtained results are shown in FIG.

図2に示されるように、酸素量を2sccm(酸素ガス/塩素ガス(モル比)を2/185)とした場合には、約5nm/分でエッチングされ、また55sccm(酸素ガス/塩素ガス(モル比)を55/185)とした場合には、全くエッチングが進行しないことが確認された。   As shown in FIG. 2, when the oxygen amount is 2 sccm (oxygen gas / chlorine gas (molar ratio) is 2/185), etching is performed at about 5 nm / min, and 55 sccm (oxygen gas / chlorine gas ( When the molar ratio was 55/185), it was confirmed that etching did not proceed at all.

実験例1及び2に示されるように、用いる材料に応じて、ドライエッチングにおける雰囲気ガスの酸素比とエッチング速度を得ることができ、各材料を選択エッチングするための最適条件を決めることができる。   As shown in Experimental Examples 1 and 2, the oxygen ratio of the atmospheric gas and the etching rate in dry etching can be obtained according to the material used, and the optimum conditions for selectively etching each material can be determined.

[実施例1]
石英基板上に、膜厚60nmのMoSiN(Mo:Si:N=1:3:1.5(原子比))からなる遮光膜を形成したフォトマスクブランクを準備し、遮光膜の上に、スピンコーターを用いて膜厚150nmのEB露光用化学増幅型レジスト膜を形成した。このレジスト膜に、EB露光装置で線幅400nmのパターンを描画後、現像し、遮光膜をエッチングする部位を保護するレジストパターンを形成した。
[Example 1]
A photomask blank in which a light-shielding film made of MoSiN (Mo: Si: N = 1: 3: 1.5 (atomic ratio)) with a film thickness of 60 nm is formed on a quartz substrate, and a spin mask is formed on the light-shielding film. A chemically amplified resist film for EB exposure having a film thickness of 150 nm was formed using a coater. On this resist film, a pattern having a line width of 400 nm was drawn by an EB exposure apparatus and then developed to form a resist pattern that protects a portion where the light shielding film is etched.

次に、下記の条件で、レジスト非保護部の遮光膜表面部を、酸素プラズマによる方法で酸化した。
RF1(RIE):パルス 700V
RF2(ICP):CW 400W
圧力:6mTorr
Cl2:185sccm
2:55sccm
He:9.25sccm
エッチング時間:10分
Next, the light shielding film surface part of the resist non-protection part was oxidized by the method using oxygen plasma under the following conditions.
RF1 (RIE): Pulse 700V
RF2 (ICP): CW 400W
Pressure: 6mTorr
Cl 2 : 185 sccm
O 2 : 55 sccm
He: 9.25 sccm
Etching time: 10 minutes

次に、遮光膜上のレジストパターンを、透明基板ごとアセトン中に浸漬し、超音波を照射して、5分間保持することにより、レジストパターンを剥離した。   Next, the resist pattern on the light shielding film was immersed in acetone together with the transparent substrate, irradiated with ultrasonic waves, and held for 5 minutes to peel off the resist pattern.

次に、酸化処理により形成された高酸化層をマスクとして、下記の条件の酸素を含む塩素系ドライエッチングにより、レジストパターンを剥離して露出した部分の遮光膜をエッチングして、遮光膜パターンを形成した。
RF1(RIE):パルス 700V
RF2(ICP):CW 400W
圧力:6mTorr
Cl2:185sccm
2:2sccm
He:9.25sccm
エッチング時間:18分
Next, using the highly oxidized layer formed by the oxidation treatment as a mask, the exposed light shielding film is etched by peeling off the resist pattern by chlorine-based dry etching containing oxygen under the following conditions. Formed.
RF1 (RIE): Pulse 700V
RF2 (ICP): CW 400W
Pressure: 6mTorr
Cl 2 : 185 sccm
O 2 : 2 sccm
He: 9.25 sccm
Etching time: 18 minutes

本発明の工程(1)〜(4)を適用した処理により、レジストパターンを遮光膜に転写して、遮光膜を所定のパターン形状に精度よく形成することができた。   By applying the steps (1) to (4) of the present invention, the resist pattern was transferred to the light shielding film, and the light shielding film could be accurately formed into a predetermined pattern shape.

1 チャンバー
2 アース
3 下部電極
4 アンテナコイル
5 被処理基板
RF1,RF2 高周波電源
1 Chamber 2 Ground 3 Lower electrode 4 Antenna coil 5 Substrate RF1 and RF2 High frequency power supply

Claims (5)

基板上に形成された遷移金属を含有するケイ素系材料を含む膜上にレジストパターンを形成する工程、
上記膜のレジストパターンが形成されていない部分の表層を酸化して表層材料組成の酸素含有比を上げる工程、
上記酸化工程後、レジストパターンを非酸化条件で剥離する工程、及び
上記レジストパターン剥離工程後、上記酸化された表層をエッチングマスクとして、レジストパターンが形成されていて上記酸化工程で酸化されなかった部分を、酸素を含有する塩素系ドライエッチングによりエッチングする工程
を含むことを特徴とするレジストパターンの転写方法。
Forming a resist pattern on a film containing a silicon-based material containing a transition metal formed on a substrate;
A step of oxidizing the surface layer of the part where the resist pattern of the film is not formed to increase the oxygen content ratio of the surface layer material composition;
After the oxidation step, the step of stripping the resist pattern under non-oxidizing conditions, and the portion where the resist pattern is formed using the oxidized surface layer as an etching mask after the resist pattern stripping step and is not oxidized in the oxidation step A method for transferring a resist pattern, comprising: a step of etching by oxygen-containing chlorine-based dry etching.
上記酸化が、気相酸化であることを特徴とする請求項1記載のレジストパターンの転写方法。   2. The resist pattern transfer method according to claim 1, wherein the oxidation is gas phase oxidation. 上記酸化が、液相酸化であることを特徴とする請求項1記載のレジストパターンの転写方法。   2. The resist pattern transfer method according to claim 1, wherein the oxidation is liquid phase oxidation. 上記レジストパターン剥離工程において、レジスト剥離液として有機溶剤を用いることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のレジストパターンの転写方法。   The resist pattern transfer method according to claim 1, wherein an organic solvent is used as a resist stripping solution in the resist pattern stripping step. 透明基板上に形成された遷移金属を含有するケイ素系材料を含む膜を有するフォトマスクブランクの該膜に、請求項1乃至4のいずれか1項記載の方法によりレジストパターンを転写する工程を含むことを特徴とするフォトマスクの製造方法。   5. A step of transferring a resist pattern to the film of a photomask blank having a film containing a silicon-based material containing a transition metal formed on a transparent substrate by the method according to claim 1. A method of manufacturing a photomask characterized by the above.
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