JP6089667B2 - レジスト付きフォトマスクブランクスの製造方法、および、フォトマスクの製造方法 - Google Patents
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Description
パドル現像では、毎回新鮮な現像液でレジスト膜を処理するため、浸漬現像法に比べて現像液の劣化を抑制することが可能になる。また、新鮮な現像液が中央部から外周部へ流動するスプレー現像法に比べて、レジストパターンの面内均一性を向上させ、その中央値を目標寸法に仕上げ易い等の利点を有している。
このように両者の濡れ性が悪い場合、上記のパドル現像においては、現像前にレジスト膜の表面に供給した現像液が均一に広がらないことに起因して、レジストパターンに寸法分布が生じたり、パターン解像性が低下したり、欠陥が発生してしまうという問題があった。
それゆえ、本発明によれば、従来よりも、欠陥数が少なく、マスクパターンの寸法均一性が高く、パターン解像性が向上したフォトマスクを製造することができ、さらなる微細化の要求に応じることができる。
まず、本発明に係るレジスト付きフォトマスクブランクス、および、その製造方法について、図1および図2を用いて説明する。
ここで、図1は、本発明に係るレジスト付きフォトマスクブランクスの一例を示す概略断面図である。また、図2は、本発明に係るレジスト付きフォトマスクブランクスの製造方法の一例を示す概略工程図である。
なお、本発明に係るレジスト付きフォトマスクブランクスは、図1(b)に示すように、電子線やレーザーを用いたパターン描画によって、レジスト膜20Bの中に感光領域Rが形成された形態も含むものである。
例えば、目的とするフォトマスクがバイナリー型マスクの場合には、本発明に係るフォトマスクブランクスは光透過性基板の上に遮光膜を有する構成になり、目的とするフォトマスクがハーフトーン型マスクの場合には、本発明に係るフォトマスクブランクスは、光透過性基板の上に光の位相が反転する半透明膜を有する構成になる。
また、目的とするフォトマスクがクロムレス型マスクの場合には、本発明に係るフォトマスクブランクスは、光透過性基板の上に光透過性基板をエッチング加工する際のハードマスク層を有する構成になる。
また、上記の遮光膜や半透明膜、およびハードマスク層を構成する材料としては、フォトマスクに用いることができるものであれば特に限定されないが、例えば、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、シリコン(Si)、タンタル(Ta)を含むものや、それらの酸化膜、窒化膜、酸窒化膜を用いることができる。
本発明におけるレジスト膜20Bは、濡れ性において特性の異なる2種の層(表面層とその他の部分)から構成されていると言えることから、図1(a)および(b)においては、レジスト膜20Bの構成を、濡れ性が高い表面層22Bと、その下層21Bに分けて示している。
ここで、図2(b)に示すレジスト膜20Aには、例えば、従来から用いられているフォトマスク用のレジストを用いることができる。
すなわち、フォトマスクの製造に本発明に係るレジスト付きフォトマスクブランクスを用いれば、従来において、レジスト膜の表面に供給した現像液が均一に広がらないことによって生じていたレジストパターンの寸法分布を低減することができ、パターン解像性を向上し、欠陥の発生を低減することができる。
ここで、従来、フォトマスクブランクスの上に形成するレジスト膜に化学増幅型レジストを用いる場合は、空気中のアミン等の影響によって酸が失活することにより、例えば、ポジ型においては、その表面が現像液に対して難溶化して所望のレジストパターンを得ることが困難な場合も生じていたが、本発明においては、レジスト膜表面に施すプラズマ処理により、難溶化した表面層を除去することも可能になるからである。
上記の混合ガスを用いることでプラズマを安定して発生させることができ、また、上記の混合ガスを用いることで酸素の量を減らして、酸素イオンによるレジストのエッチング速度を小さくすることができ、所望の膜厚を残しつつ、レジスト表面を改質する制御を、より容易に行うことができるからである。
次に、本発明に係るフォトマスクの製造方法について、図3〜図9を用いて説明する。
ここで、図3は、本発明に係るフォトマスクの製造方法の第1の実施形態の一例を示すフローチャートである。また、図4は、本発明に係るフォトマスクの製造方法の第1の実施形態の一例を示す概略工程図である。また、図5は、本発明に係るフォトマスクの製造方法の第1の実施形態の他の例を示すフローチャートである。また、図6は、本発明に係るフォトマスクの製造方法の第2の実施形態の一例を示すフローチャートである。また、図7および図8は、本発明に係るフォトマスクの製造方法の第2の実施形態の一例を示す概略工程図である。また、図9は、本発明に係るフォトマスクの製造方法の第2の実施形態の他の例を示すフローチャートである。
まず、本発明に係るフォトマスクの製造方法の第1の実施形態について説明する。この第1の実施形態は、図3に示すように、フォトマスクブランクスを準備する工程(S11)と、フォトマスクブランクスの主面上にレジスト膜を形成する工程(S12)と、レジスト膜の表面に酸素を含むガスを用いたプラズマ処理を施す工程(S13)と、プラズマ処理を施したレジスト膜に電子線またはレーザーを用いてパターン描画を行う工程(S14)と、レジスト膜をアルカリ性水溶液の現像液で現像してレジストパターンを形成する工程(S15)と、を順に備えるものである。
なお、図4においては、フォトマスクブランクス10として、光透過性基板11Aの上に遮光膜12Aを有する構成を例示し、フォトマスク30として、光透過性基板11Aの上に遮光パターン(マスクパターン)12Pを有する構成のバイナリー型マスクを例示した。
その後、レジストパターン20Pをエッチングマスクに用いて遮光膜12Aをエッチングし(図4(d))、次いで、レジストパターン20Pを除去することにより、光透過性基板11Aの上に遮光パターン(マスクパターン)12Pを有するフォトマスク30を得る(図4(e))。
それゆえ、現像方法にパドル現像を用いる場合であっても、水溶液系の現像液は、レジスト膜20Bの表面を従来よりも均一に広がることになる。すなわち、本実施形態の製造方法を用いれば、従来において、レジスト膜の表面に供給した現像液が均一に広がらないことによって生じていたレジストパターンの寸法分布を低減し、パターン解像性を向上し、欠陥の発生を低減することができる。
したがって、本実施形態の製造方法により得られるフォトマスクは、従来よりも、欠陥数が少なく、マスクパターン寸法均一性が高く、パターン解像性が向上したものとなり、微細化の要求に応じることができるものとなる。
従来、フォトマスクブランクスの上に形成するレジスト膜に化学増幅型レジストを用いる場合は、空気中のアミン等の影響によって酸が失活することにより、例えば、ポジ型においては、その表面が現像液に対して難溶化して所望のレジストパターンを得ることが困難な場合も生じていたが、本実施形態においては、レジスト膜表面に施すプラズマ処理により、難溶化した表面層を除去することも可能になる。
上記の混合ガスを用いることでプラズマを安定して発生させることができ、また、上記の混合ガスを用いることで酸素の量を減らして、酸素イオンによるレジストのエッチング速度を小さくすることができ、所望の膜厚を残しつつ、レジスト表面を改質する制御を、より容易に行うことができるからである。
次に、本発明に係るフォトマスクの製造方法の第2の実施形態について説明する。この第2の実施形態は、図6に示すように、フォトマスクブランクスを準備する工程(S21)と、フォトマスクブランクスの主面上にレジスト膜を形成する工程(S22)と、レジスト膜に電子線またはレーザーを用いてパターン描画を行う工程(S23)と、レジスト膜の表面に酸素を含むガスを用いたプラズマ処理を施す工程(S24)と、プラズマ処理を施したレジスト膜をアルカリ性水溶液の現像液で現像してレジストパターンを形成する工程(S25)と、を順に備えるものである。
なお、図7および図8においても、フォトマスクブランクス10として、光透過性基板11Aの上に遮光膜12Aを有する構成を例示し、フォトマスク30として、光透過性基板11Aの上に遮光パターン(マスクパターン)12Pを有する構成のバイナリー型マスクを例示した。
次に、図7(c)に示すように、レジスト膜20Aに電子線61やレーザーを用いてパターン描画を行って、レジスト膜20Aの中に感光領域Rを形成し(図7(d))、次いで、レジスト膜20Aの表面に酸素を含むガス51を用いたプラズマ処理を施して(図7(e))、表面の濡れ性が改善されたレジスト膜20Bを形成する(図8(f))。
なお、この図8(f)に示す形態、すなわち、電子線やレーザーを用いたパターン描画によって、レジスト膜20Bの中に感光領域Rが形成された形態が、上述の図1(b)に示すレジスト付きフォトマスクブランクス2に相当する。
それゆえ、現像方法にパドル現像を用いる場合であっても、水溶液系の現像液は、レジスト膜20Bの表面を従来よりも均一に広がることになる。すなわち、本実施形態の製造方法を用いれば、従来において、レジスト膜の表面に供給した現像液が均一に広がらないことによって生じていたレジストパターンの寸法分布を低減し、パターン解像性を向上し、欠陥の発生を低減することができる。
したがって、本実施形態の製造方法により得られるフォトマスクは、従来よりも、欠陥数が少なく、マスクパターン寸法均一性が高く、パターン解像性が向上したものとなり、微細化の要求に応じることができるものとなる。
さらに、プラズマ処理工程(S24)の後の現像工程(S25)における現像液で前記異物を除去することも可能である。
従来、フォトマスクブランクスの上に形成するレジスト膜に化学増幅型レジストを用いる場合は、空気中のアミン等の影響によって酸が失活することにより、例えば、ポジ型においては、その表面が現像液に対して難溶化して所望のレジストパターンを得ることが困難な場合も生じていたが、本実施形態においては、レジスト膜表面に施すプラズマ処理により、難溶化した表面層を除去することも可能になる。
上記の混合ガスを用いることでプラズマを安定して発生させることができ、また、上記の混合ガスを用いることで酸素の量を減らして、酸素イオンによるレジストのエッチング速度を小さくすることができ、所望の膜厚を残しつつ、レジスト表面を改質する制御を、より容易に行うことができるからである。
サイズ6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英ガラス基板からなる光透過性基板11Aと、膜厚50nmのCr膜からなる遮光膜12Aと、を有するフォトマスクブランクス10を準備した。
次に、遮光膜12Aの上にレジスト膜20Aとして、ポジ型の化学増幅型レジストを膜厚300nmで形成し、このレジスト膜20Aの表面に、酸素と窒素とヘリウムを含む混合ガスを用いたプラズマ処理を施すことにより、表面の濡れ性が改善されたレジスト膜20Bを有するレジスト付きフォトマスクブランクス1を得た。
実施例1において得られたレジスト付きフォトマスクブランクス1に対して、加速電圧50kVの可変成形方式の電子線描画装置を用いて設計寸法70nm〜400nmのホールパターンを描画し、次いで、ホットプレートで120℃、10分加熱処理(PEB処理)した。
上記のパドル現像では、フォトマスクブランクス10が有する四辺の中の一の辺の側から現像液を供給したが、現像液はレジスト膜20Bの表面上を均一に広がり、レジスト膜20Bの全面に現像液を良好に盛ることができた。
このフォトマスク30の遮光パターン(マスクパターン)12Pを寸法検査したところ、設計寸法80nm以上のホールパターンが、全面に渡って仕様内の寸法分布で良好に形成されていた。
サイズ6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英ガラス基板からなる光透過性基板11Aと、膜厚50nmのCr膜からなる遮光膜12Aと、を有するフォトマスクブランクス10を準備した。
次に、遮光膜12Aの上にレジスト膜20Aとして、ポジ型の化学増幅型レジストを膜厚300nmで形成し、加速電圧50kVの可変成形方式の電子線描画装置を用いて設計寸法70nm〜400nmのホールパターンを描画し、次いで、ホットプレートで120℃、10分加熱処理(PEB処理)した。
次に、レジスト膜20Aの表面に、酸素と窒素とヘリウムを含む混合ガスを用いたプラズマ処理を5秒間施すことにより、表面の濡れ性が改善されたレジスト膜20Bを有するレジスト付きフォトマスクブランクス2を得た。
上記のパドル現像では、フォトマスクブランクス10が有する四辺の中の一の辺の側から現像液を供給したが、現像液はレジスト膜20Bの表面上を均一に広がり、レジスト膜20Bの全面に現像液を良好に盛ることができた。
このフォトマスク30の遮光パターン(マスクパターン)12Pを寸法検査したところ、設計寸法80nm以上のホールパターンが、全面に渡って仕様内の寸法分布で良好に形成されていた。
サイズ6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英ガラス基板からなる光透過性基板11Aと、膜厚60nmのMoSi膜からなる遮光膜12Aと、遮光膜12Aの上に形成された膜厚5nmのCr膜からなるハードマスク層と、を有するフォトマスクブランクス10を準備した。
次に、上記のCr膜からなるハードマスク層の上にレジスト膜20Aとして、ネガ型の化学増幅型レジストを膜厚100nmで形成し、加速電圧50kVの可変成形方式の電子線描画装置を用いて、設計寸法300nm〜600nmのホールパターンと設計寸法160nmの1:1ラインアンドスペースパターンを描画し、次いで、ホットプレートで110℃、10分加熱処理(PEB処理)した。
次に、レジスト膜20Aの表面に、酸素と窒素とヘリウムを含む混合ガスを用いたプラズマ処理を80秒間施すことにより、表面の濡れ性が改善されたレジスト膜20Bを有するレジスト付きフォトマスクブランクス2を得た。
上記のパドル現像では、フォトマスクブランクス10が有する四辺の中の一の辺の側から現像液を供給したが、現像液はレジスト膜20Bの表面上を均一に広がり、レジスト膜20Bの全面に現像液を良好に盛ることができた。
このフォトマスク30の遮光パターン(マスクパターン)12Pを欠陥検査したところ、欠陥は検出されなかった。
実施例1と同様に、サイズ6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英ガラス基板からなる光透過性基板111Aと、膜厚50nmのCr膜からなる遮光膜112Aと、を有するフォトマスクブランクス110を準備した。
次に、遮光膜112Aの上にレジスト膜120Aとして、ポジ型の化学増幅型レジストを膜厚300nmで形成し、比較例1のレジスト付きフォトマスクブランクスを得た。
この、レジスト付きフォトマスクブランクスのレジスト膜120Aの表面の接触角を、実施例1と同じ方法で測定したところ、水(蒸留水)に対しては65.1°でありTMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)を2.38重量%含むアルカリ性水溶液の現像液に対しては66.4°であった。
比較例1において得られたレジスト付きフォトマスクブランクスに対して、実施例2と同様に、加速電圧50kVの可変成形方式の電子線描画装置を用いて設計寸法70nm〜400nmのホールパターンを描画し、次いで、ホットプレートで120℃、10分加熱処理(PEB処理)した。
上記のパドル現像では、フォトマスクブランクス10が有する四辺の中の一の辺の側から現像液を供給するだけではレジスト膜120Aの表面上を現像液が均一に広がらないため、現像液の供給ノズルを操作して、強制的に現像液をレジスト膜の表面に広げる方法を用いた。
このフォトマスク130の遮光パターン(マスクパターン)112Pを寸法検査したところ、設計寸法80nmを含むホールパターンが、仕様の寸法分布に納まらず不良であった。
実施例4と同様に、サイズ6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英ガラス基板からなる光透過性基板111Aと、膜厚60nmのMoSi膜からなる遮光膜112Aと、遮光膜112Aの上に形成された膜厚5nmのCr膜からなるハードマスク層と、を有するフォトマスクブランクス10を準備した。
この、レジスト付きフォトマスクブランクスのレジスト膜120Aの表面の接触角を、実施例1と同じ方法で測定したところ、水溶系前処理液に対しては75.5°であった。
上記のパドル現像では、フォトマスクブランクス110が有する四辺の中の一の辺の側から現像液を供給するだけではレジスト膜120Aの表面上を現像液が均一に広がらないため現像液の供給ノズルを操作して、強制的に現像液をレジスト膜の表面に広げる方法を用いた。
このフォトマスク130の遮光パターン(マスクパターン)112Pを欠陥検査したところ、150個を超える欠陥を検出した。
10・・・フォトマスクブランクス
11A・・・光透過性基板
12A・・・遮光膜
12P・・・遮光パターン
20A・・・レジスト膜
20B・・・レジスト膜
21B・・・下層
22B・・・表面層
20P・・・レジストパターン
21P・・・下層パターン
22P・・・表面層パターン
30・・・フォトマスク
51・・・ガス
61・・・電子線
110・・・フォトマスクブランクス
111A・・・光透過性基板
112A・・・遮光膜
112P・・・遮光パターン
120A・・・レジスト膜
120P・・・レジストパターン
130・・・フォトマスク
161・・・電子線
Claims (3)
- フォトマスクの製造に用いられるレジスト付きフォトマスクブランクスの製造方法であって、
フォトマスクブランクスを準備する工程と、
前記フォトマスクブランクスの主面上に、酸発生剤を含む化学増幅型レジストのレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜の表面に、酸素に加えて、窒素、ヘリウム、フッ素、水素、またはアルゴンの少なくともいずれか一種を含む混合ガスを用いたプラズマ処理を施す工程と、
を順に備え、
前記プラズマ処理を施す工程が、誘導結合型プラズマ方式のフォトマスク用ドライエッチャーを用いて真空領域で行うことを特徴とするレジスト付きフォトマスクブランクスの製造方法。 - フォトマスクブランクスを準備する工程と、
前記フォトマスクブランクスの主面上に、酸発生剤を含む化学増幅型レジストのレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜の表面に、酸素に加えて、窒素、ヘリウム、フッ素、水素、またはアルゴンの少なくともいずれか一種を含む混合ガスを用いたプラズマ処理を施す工程と、
前記プラズマ処理を施したレジスト膜に電子線またはレーザーを用いてパターン描画を行う工程と、
前記レジスト膜を加熱処理する工程と、
前記レジスト膜をアルカリ性水溶液の現像液で現像してレジストパターンを形成する工程と、
を順に備え、
前記プラズマ処理を施す工程が、誘導結合型プラズマ方式のフォトマスク用ドライエッチャーを用いて真空領域で行うことを特徴とするフォトマスクの製造方法。 - フォトマスクブランクスを準備する工程と、
前記フォトマスクブランクスの主面上に、酸発生剤を含む化学増幅型レジストのレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に電子線またはレーザーを用いてパターン描画を行う工程と、
前記レジスト膜を加熱処理する工程と、
前記レジスト膜の表面に、酸素に加えて、窒素、ヘリウム、フッ素、水素、またはアルゴンの少なくともいずれか一種を含む混合ガスを用いたプラズマ処理を施す工程と、
前記プラズマ処理を施したレジスト膜をアルカリ性水溶液の現像液で現像してレジストパターンを形成する工程と、
を順に備え、
前記プラズマ処理を施す工程が、誘導結合型プラズマ方式のフォトマスク用ドライエッチャーを用いて真空領域で行うことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
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