JP6252623B2 - Photomask blanks - Google Patents

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Description

本発明は、半導体デバイスのパターン形成に用いられるフォトリソグラフィ技術、特に、ハーフピッチ65nm以降のフォトリソグラフィ技術に用いられるフォトマスクブランクスに関する。   The present invention relates to a photolithography technique used for pattern formation of a semiconductor device, and more particularly to a photomask blank used for a photolithography technique with a half pitch of 65 nm or more.

ハーフピッチ65nmから45nm、さらに32nmへと進展する近年の半導体デバイスの高集積化・超微細化を実現するために、フォトリソグラフィにおいては、露光装置での高解像技術として、高NA露光技術、偏光照明搭載露光技術、更には液浸露光技術の開発が急速に進められている。
一方、フォトリソグラフィに用いられるフォトマスク(レチクルとも称する)における解像度向上のために、光を通過させる部分と遮光する部分で構成された従来のバイナリマスクの微細化、高精度化が進められているとともに、光の干渉を利用して解像度向上を図るため光を透過させる部分と半透過させる部分で構成されたハーフトーン型位相シフトマスクなどの位相シフトマスクの実用化が進行している。
In order to realize high integration and ultra-miniaturization of recent semiconductor devices that progress from a half pitch of 65 nm to 45 nm and further to 32 nm, in photolithography, as a high resolution technique in an exposure apparatus, a high NA exposure technique, Development of exposure technology with polarized illumination, and further immersion exposure technology is rapidly progressing.
On the other hand, in order to improve the resolution of a photomask (also referred to as a reticle) used for photolithography, miniaturization and high accuracy of a conventional binary mask composed of a light transmitting portion and a light shielding portion are being promoted. At the same time, a phase shift mask such as a halftone type phase shift mask composed of a light transmitting portion and a semi-transmitting portion is being put into practical use in order to improve resolution by utilizing light interference.

微細パターンを有する半導体デバイスを形成するためのフォトマスクは、原版としてパターン線幅の微細化と共に高精度化が求められ、ゲートパターン線幅などの重要寸法はCD(Critical Dimension)として厳密に管理されており、そのため予めパターンの目標許容値が設定されている。
また、1枚のフォトマスク内におけるCDの面内分布の均一性(Critical Dimension Uniformity:以後、CDUとも記す)も重要である。
CDUの定義は様々であり、同一CDでありながらピッチを変化させた形状を含んで定義する場合もある。
しかし、CDは、マスクパターン作成に用いる電子線描画装置などの描画装置の精度、電子線レジストなどのレジストの特性、遮光膜などの被エッチング加工物の特性、エッチング加工精度などの様々な要因により、設計寸法通りにはならずにCD誤差(CDEとも称する:Critical Dimension Error)を生じている。
特にピッチを変化させた形状におけるCDUは、エッチング条件および加工物の特性によりCDEが大きい。
A photomask for forming a semiconductor device having a fine pattern is required to have high precision along with fine pattern line width as an original, and critical dimensions such as gate pattern line width are strictly managed as CD (Critical Dimension). Therefore, the target allowable value of the pattern is set in advance.
Also, the uniformity of the in-plane distribution of CD within one photomask (Critical Dimension Uniformity: hereinafter also referred to as CDU) is important.
The definition of the CDU is various, and there are cases where the CDU is defined to include a shape in which the pitch is changed while being the same CD.
However, CD is caused by various factors such as the accuracy of a drawing device such as an electron beam drawing device used for mask pattern creation, the characteristics of a resist such as an electron beam resist, the characteristics of an object to be etched such as a light shielding film, and the etching processing accuracy. However, the CD dimension (also referred to as CDE: Critical Dimension Error) does not occur as designed.
Particularly, a CDU having a shape in which the pitch is changed has a large CDE depending on etching conditions and characteristics of a workpiece.

従来のフォトマスク製造方法では、例えば、ハーフトーン材料膜の上に遮光膜を形成した2層構造のハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを用い、このブランクスに電子線レジストを塗布し、電子線でパターン描画し、現像後、遮光膜、ハーフトーン材料膜を順次ドライエッチングしてマスクパターンを作製している(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。
しかし、この従来の方法では、45nmノード(ハーフピッチ65nm)以降のフォトマスクを製造するのがすでに困難になってきている。
一例としては、前記の粗密特性を含んだCDUが挙げられ、従来の方法では異なるピッチを含んだCDUは3σで4.8nm(ITRS2005:the International Technology Roadmap for Semiconductors)が求められ、同一ピッチ・同一線幅のCDUは3σ2.6nmから換算し、ピッチ成分によるCDEが4nm以下が期待されているのに対し、ピッチ成分によるCDEは8nm程度(260nm1対1〜孤立パターンまで)であり、要求されるであろうCDUが許容範囲に入らないという問題が生じている。
In a conventional photomask manufacturing method, for example, a half-tone phase shift mask blank having a two-layer structure in which a light-shielding film is formed on a halftone material film is used, an electron beam resist is applied to the blank, and a pattern is formed with an electron beam. After drawing and developing, the light shielding film and the halftone material film are sequentially dry etched to produce a mask pattern (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
However, with this conventional method, it has already become difficult to manufacture a photomask of 45 nm node (half pitch 65 nm) or later.
As an example, a CDU including the above-mentioned density characteristics can be cited. In the conventional method, a CDU including a different pitch is required to be 4.8 nm (ITRS2005: the International Technology for Semiconductors) at 3σ. The CDU of the line width is calculated from 3σ2.6 nm and the CDE due to the pitch component is expected to be 4 nm or less, whereas the CDE due to the pitch component is about 8 nm (from 260 nm 1 to 1 to the isolated pattern), which is required. A problem has arisen that CDUs that are not within the allowable range.

フォトマスクの超微細化の実現のためには、電子線レジストなどのレジストにおける解像力向上と、遮光膜などのドライエッチング加工時の解像力向上とが求められている。
レジストに関しては、高解像性、安定性などが要求されているが、しかし、ハーフピッチ45nmの半導体デバイス開発を間近に控えた現在、解像性、安定性などの諸特性に優れた新しいレジストの実用化の目処は立っていない。
また、ドライエッチング装置・条件に関しても、均一性、解像性を高め且つ対レジスト高選択比の装置・条件が期待されているが、現在実用化の目処は立っていない。
そこで、現在のレジストの解像性を最大限に発揮し、遮光膜などのドライエッチングを含むフォトマスク加工側での解像性向上を図る方法の開発が求められている。
In order to realize ultra-fine photomasks, it is required to improve the resolution of resists such as electron beam resists and to improve the resolution of dry etching processes such as light shielding films.
With regard to resists, high resolution and stability are required, but new resists with excellent characteristics such as resolution and stability are now being prepared for semiconductor devices with a half pitch of 45 nm. There is no prospect of practical use.
Further, with respect to dry etching apparatus and conditions, it is expected to improve uniformity and resolution and to have a high resist selectivity ratio. However, there is no prospect for practical use at present.
Therefore, development of a method for maximizing the resolution of the current resist and improving the resolution on the photomask processing side including dry etching such as a light shielding film is required.

ドライエッチングにおける問題点として、マスクパターンの疎密差による微細パターン部におけるエッチングバイアスの低下が挙げられる。
エッチングバイアスは、レジストパターン寸法に対するエッチング後の被エッチング対象物の寸法変化量として定義される(サイドエッチング量)。
すなわち、エッチングされる部分が小さい場合、大きい部分と比較し、エッチングバイアスが小さくなるという現象が生じ、CDUが損なわれる。この現象をドライエッチング条件を変更することによって改善しようとすると、例えば、異方性エッチング性を高めたエッチング条件にすると、パターンの疎密差によるCDEは改善されるが、レジストのドライエッチング耐性が問題となり、エッチングの最中にレジストパターンが消失してしまうという問題が生じる。
また同手法を適用した場合、同一ピッチ・同一寸法によるCDUの低下という問題も生じる。ドライエッチング条件を含め装置の開発が必要である。
A problem in dry etching is a decrease in etching bias in a fine pattern portion due to a difference in density between mask patterns.
The etching bias is defined as the dimensional change amount of the etching target after etching with respect to the resist pattern dimension (side etching amount).
That is, when the portion to be etched is small, a phenomenon that the etching bias becomes smaller than that of the large portion occurs, and the CDU is impaired. If this phenomenon is improved by changing the dry etching conditions, for example, if the anisotropic etching property is increased, the CDE due to the difference in density of the pattern is improved, but the dry etching resistance of the resist is a problem. Thus, there arises a problem that the resist pattern disappears during the etching.
In addition, when this method is applied, there is a problem that the CDU is lowered due to the same pitch and the same size. It is necessary to develop equipment including dry etching conditions.

レジストのドライエッチング耐性を補強するためにはレジストの膜厚を厚くすればよいが、厚膜化すると現像後のレジスト自体の解像力低下、特に現像後にレジストが倒れてしまうことによりパターン未形成が問題であった。
一方、ドライエッチング耐性を上げるためにシリコン系電子線レジストが提案されているが、シリコン含有量を増やしてドライエッチング耐性を上げるとレジストの解像力が低下し、エッチング耐性と解像力が相反する関係にあり、ハーフピッチ65nm以降のテクノロジーに対する実用化の目処も立っていない。
現在、各種のレジスト材料が検討されているが、上記のように高解像、高耐ドライエッチング性などの良い特性を具えたレジスト材料は未だ見出されていない。
In order to reinforce the dry etching resistance of the resist, it is sufficient to increase the thickness of the resist. However, when the film thickness is increased, the resolution of the resist itself after development is lowered, and the resist collapses after development. Met.
On the other hand, silicon-based electron beam resists have been proposed to increase dry etching resistance, but increasing the silicon content to increase dry etching resistance decreases the resist resolution, and there is a relationship between etching resistance and resolution. There is no prospect of practical application for technologies with a half pitch of 65 nm or more.
Currently, various resist materials are being studied, but no resist material having good characteristics such as high resolution and high dry etching resistance has been found yet.

そこで、遮光膜の膜厚も薄くして高解像と遮光膜エッチング時間の短縮を図る方法が検討されている。
しかし、遮光膜としての本来の光学特性を維持するためには、遮光膜を一定の膜厚以下に薄くすることは困難であるという問題があった。
Therefore, a method for reducing the film thickness of the light shielding film to achieve high resolution and shortening the etching time of the light shielding film has been studied.
However, in order to maintain the original optical characteristics as the light shielding film, there is a problem that it is difficult to make the light shielding film thinner than a certain thickness.

特開平8−101493号公報JP-A-8-101493 特開平11−15135号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-15135

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。
すなわち、ハーフピッチ65nm以降のフォトリソグラフィ技術に用いられ、微小パターンの寸法精度に優れ、かつ寸法の面内分布の均一性が高いマスクパターンを有するマスクを安価に製造するフォトマスクの製造方法に用いられるフォトマスクブランクスを提供するものである。
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems.
That is, it is used in a photomask manufacturing method for manufacturing a mask having a mask pattern that is used in a photolithography technique with a half pitch of 65 nm or more, has a fine pattern dimensional accuracy, and has a high uniformity of dimensional in-plane distribution at low cost. Photomask blanks are provided.

上記の課題を解決するために、請求項1の発明に係るフォトマスクブランクスは、透明基板の一主面上に少なくとも遮光膜が形成された、フォトマスクブランクスであって、前記遮光膜上に非感光性のシリコン系ポリマー層が、10nm〜100nmの範囲の膜厚で形成されており、前記シリコン系ポリマー層の上に電子線レジスト膜が積層されており、前記シリコン系ポリマー層が、シロキサンラダーポリマー、または、トリアルキルシリル構造、トリアルコキシシリル構造、若しくはポリシラン構造のうちのいずれかの構造のシリコン系ポリマーを含むことを特徴とするものである。   In order to solve the above-mentioned problems, a photomask blank according to the invention of claim 1 is a photomask blank in which at least a light-shielding film is formed on one main surface of a transparent substrate, and is not on the light-shielding film. A photosensitive silicon polymer layer is formed with a film thickness ranging from 10 nm to 100 nm, an electron beam resist film is laminated on the silicon polymer layer, and the silicon polymer layer is a siloxane ladder. It is characterized by containing a polymer or a silicon-based polymer having any one of a trialkylsilyl structure, a trialkoxysilyl structure, and a polysilane structure.

請求項2の発明に係るフォトマスクブランクスは、請求項1に記載のフォトマスクブランクスにおいて、前記遮光膜が、クロムを含むことを特徴とするものである。   A photomask blank according to a second aspect of the present invention is the photomask blank according to the first aspect, wherein the light shielding film contains chromium.

請求項3の発明に係るフォトマスクブランクスは、請求項1または請求項2に記載のフォトマスクブランクスにおいて、前記遮光膜が、ハーフトーン材料膜上に積層して形成されていることを特徴とするものである。   A photomask blank according to a third aspect of the present invention is the photomask blank according to the first or second aspect, wherein the light shielding film is laminated on a halftone material film. Is.

請求項4の発明に係るフォトマスクブランクスは、請求項3に記載のフォトマスクブランクスにおいて、前記シリコン系ポリマー層の膜厚が、前記ハーフトーン材料膜の膜厚よりも小さいことを特徴とするものである。   A photomask blank according to a fourth aspect of the present invention is the photomask blank according to the third aspect, wherein the film thickness of the silicon-based polymer layer is smaller than the film thickness of the halftone material film. It is.

請求項5の発明に係るフォトマスクブランクスは、請求項3または請求項4に記載のフォトマスクブランクスにおいて、前記ハーフトーン材料膜が、フッ素系ガスによりドライエッチングできる化合物を含むことを特徴とするものである。   A photomask blank according to a fifth aspect of the present invention is the photomask blank according to the third or fourth aspect, wherein the halftone material film contains a compound that can be dry-etched by a fluorine-based gas. It is.

請求項6の発明に係るフォトマスクブランクスは、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のフォトマスクブランクスにおいて、前記電子線レジスト膜の膜厚が、100nm〜300nmの範囲であることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明に係るフォトマスクブランクスは、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のフォトマスクブランクスにおいて、前記シリコン系ポリマー層の塩素系ガスによるドライエッチング耐性が、前記電子線レジスト膜の2倍以上であることを特徴とするものである。
A photomask blank according to a sixth aspect of the present invention is the photomask blank according to any one of the first to fifth aspects, wherein the electron beam resist film has a thickness in the range of 100 nm to 300 nm. It is characterized by.
The photomask blank according to claim 7 is the photomask blank according to any one of claims 1 to 6, wherein the dry etching resistance of the silicon-based polymer layer by a chlorine-based gas is It is characterized by being at least twice that of the electron beam resist film.

本発明に関わる第1のフォトマスクの製造方法は、透明基板と、この透明基板の一主面上に少なくとも遮光膜が形成され、前記遮光膜上に塩素系ガスによるドライエッチング耐性が大きい非感光性のシリコン系ポリマー層が塗布形成されたフォトマスクブランクスを用いたフォトマスクの製造方法であって、順に、(1)前記シリコン系ポリマー層の上にレジスト膜を薄層で塗布形成する工程と、(2)前記レジスト膜をパターニングしてレジストパターンを形成する工程と、(3)前記レジストパターンをマスクとして前記シリコン系ポリマー層をフッ素系ガスによりドライエッチングしてシリコン系ポリマーパターンを形成する工程と、(4)前記レジストパターンを剥膜する工程と、(5)前記シリコン系ポリマーパターンをマスクとして前記遮光膜を塩素系ガスによりドライエッチングして遮光膜パターンを形成する工程と、を有することを特徴とするものである。   A first photomask manufacturing method according to the present invention is a non-photosensitive material having a transparent substrate and at least a light-shielding film formed on one main surface of the transparent substrate, and having a high resistance to dry etching by a chlorine-based gas on the light-shielding film. A method for producing a photomask using a photomask blank in which a conductive silicon polymer layer is applied and formed, in order: (1) a step of applying and forming a thin resist film on the silicon polymer layer; (2) patterning the resist film to form a resist pattern; and (3) forming a silicon polymer pattern by dry etching the silicon polymer layer with a fluorine gas using the resist pattern as a mask. And (4) a step of stripping the resist pattern, and (5) the silicon polymer pattern as a mask. It is characterized in that it has a step of forming a light-shielding film pattern is dry-etched by chlorine-based gas the light shielding film Te.

本発明に関わる第2のフォトマスクの製造方法は、第1のフォトマスクの製造方法において、前記工程(4)と前記工程(5)を入れ替えたことを特徴とするものである。   A second photomask manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in the first photomask manufacturing method, the step (4) and the step (5) are interchanged.

本発明に関わる第3のフォトマスクの製造方法は、第1または第2のフォトマスクの製造方法において、前記遮光膜が、ハーフトーン材料膜上に積層して形成されており、前記工程(1)〜(5)に続いて、順に、(6)前記遮光膜パターンをマスクとして前記ハーフトーン材料膜をフッ素系ガスによりドライエッチングしてハーフトーンマスクパターンを形成し、同時に、前記シリコン系ポリマーパターンをドライエッチングにより除去する工程と、(7)前記遮光膜パターンの一部または全部を除去する工程と、を有することを特徴とするものである。   A third photomask manufacturing method according to the present invention is the first or second photomask manufacturing method, wherein the light shielding film is formed by being laminated on a halftone material film, and the step (1 ) To (5), in order, (6) The halftone material film is dry-etched with a fluorine-based gas using the light-shielding film pattern as a mask to form a halftone mask pattern, and at the same time, the silicon-based polymer pattern And (7) a step of removing a part or all of the light-shielding film pattern.

本発明に関わる第4のフォトマスクの製造方法は、第1〜第3のいずれかのフォトマスクの製造方法において、前記レジスト膜の膜厚が、100nm〜300nmの範囲であることを特徴とするものである。   A fourth photomask manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in any of the first to third photomask manufacturing methods, the thickness of the resist film is in a range of 100 nm to 300 nm. Is.

本発明に関わる第5のフォトマスクの製造方法は、第1〜第4のいずれかのフォトマスクの製造方法において、前記シリコン系ポリマー層の塩素系ガスによるドライエッチング耐性が、前記レジスト膜の2倍以上であることを特徴とする。   A fifth photomask manufacturing method according to the present invention is the photomask manufacturing method according to any one of the first to fourth photomasks, wherein the silicon-based polymer layer has a resistance to dry etching by a chlorine-based gas of 2 of the resist film. It is characterized by being more than double.

本発明のフォトマスクブランクスは、バイナリマスクブランクスの遮光膜上あるいはハーフトーン型位相シフトマスクブランクスのハーフトーン材料膜の上に積層された遮光膜上に、シリコン系ポリマー層が塗布形成により設けられているものであり、微細パターンの寸法精度に優れ、かつ寸法の面内分布の均一性が高いマスクパターンを形成するマスクブランクスを安価に提供することができる。
本発明のフォトマスクブランクスによれば、現状のレジストを変更することなく、解像力、ピッチ依存のCD特性が向上したフォトマスクを得ることが可能となる。
In the photomask blank of the present invention, a silicon-based polymer layer is formed by coating formation on a light shielding film laminated on a light shielding film of a binary mask blank or a halftone material film of a halftone phase shift mask blank. Therefore, it is possible to provide mask blanks that form a mask pattern that is excellent in dimensional accuracy of a fine pattern and that has a high uniformity of in-plane distribution of dimensions at low cost.
According to the photomask blank of the present invention, it is possible to obtain a photomask having improved resolution and pitch-dependent CD characteristics without changing the current resist.

本発明に関わるフォトマスクの製造方法によれば、本発明のマスクブランクスのシリコン系ポリマー層は塩素系ガスによるドライエッチング耐性が大きいので、その上に塗布形成するレジスト膜を従来の方法よりも薄膜で形成することが可能となり、マスクパターンの解像力を向上させることができる。
また、マスク製造プロセスの余裕度が大幅に増えるため、ドライエッチングにおけるパターンの疎密差によるCD誤差(シフト量)が低減され、微細でCD寸法精度に優れ、CDの面内分布の均一性が高いマスクパターンを有するフォトマスクを得ることができる。
According to the photomask manufacturing method according to the present invention, the silicon-based polymer layer of the mask blank of the present invention has a high resistance to dry etching with a chlorine-based gas, so that a resist film coated and formed thereon is thinner than the conventional method. Thus, the resolution of the mask pattern can be improved.
Further, since the margin of the mask manufacturing process is greatly increased, the CD error (shift amount) due to the pattern density difference in the dry etching is reduced, and it is fine and excellent in CD dimensional accuracy, and the uniformity of the in-plane distribution of the CD is high. A photomask having a mask pattern can be obtained.

本発明に関わる製造方法によれば、現状のレジストを変更することなく、解像力、粗密CD特性の向上が可能となる。
また、フッ素系ガスによりドライエッチングできる化合物を主成分とするハーフトーン材料膜を用いた本発明のフォトマスクの製造方法では、下層のハーフトーン材料膜をドライエッチングしてパターニングするときに、遮光膜上のシリコン系ポリマー層も同時にエッチングされ、完成されたフォトマスク上にはシリコン系ポリマー層が残ることがなく、シリコン系ポリマー層の除去が不要であるという製造工程上の効果を奏する。
According to the manufacturing method according to the present invention, it is possible to improve the resolution and the CD density characteristic without changing the current resist.
Further, in the photomask manufacturing method of the present invention using a halftone material film whose main component is a compound that can be dry-etched by a fluorine-based gas, a light-shielding film is formed when the lower halftone material film is patterned by dry etching. The upper silicon-based polymer layer is also etched at the same time, so that the silicon-based polymer layer does not remain on the completed photomask, and there is an effect on the manufacturing process that the removal of the silicon-based polymer layer is unnecessary.

本発明に関わるフォトマスクの製造方法は、ハーフピッチ65nm以降の半導体素子用フォトマスクの製造技術として用いることができ、さらにハーフピッチ45nm、32nm用のフォトマスク製造技術にまで適用することができ、レジストを変えることにより様々なレジストプロセスに対応できるものである。
したがって、フォトマスク製造だけでなく半導体デバイス製造などにも適用することが可能である。
The photomask manufacturing method according to the present invention can be used as a manufacturing technique of a semiconductor element photomask having a half pitch of 65 nm or more, and can be further applied to a photomask manufacturing technique for a half pitch of 45 nm and 32 nm. Various resist processes can be handled by changing the resist.
Therefore, it can be applied not only to photomask manufacturing but also to semiconductor device manufacturing.

本発明のフォトマスクブランクスの第1の実施形態の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of 1st Embodiment of the photomask blank of this invention. 本発明のフォトマスクブランクスの第2の実施形態の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of 2nd Embodiment of the photomask blank of this invention. 本発明の第1の実施形態のフォトマスクブランクスを用いたフォトマスクの製造方法の一実施形態を示す工程断面模式図である。It is process cross-sectional schematic diagram which shows one Embodiment of the manufacturing method of the photomask using the photomask blank of the 1st Embodiment of this invention. 図3に続くフォトマスクの製造方法の一実施形態を示す工程断面模式図である。FIG. 4 is a process cross-sectional schematic diagram illustrating one embodiment of a photomask manufacturing method following FIG. 3. 本発明の第2の実施形態のフォトマスクブランクスを用いたフォトマスクの製造方法の一実施形態を示す工程断面模式図である。It is process cross-sectional schematic diagram which shows one Embodiment of the manufacturing method of the photomask using the photomask blank of the 2nd Embodiment of this invention. 図5に続くフォトマスクの製造方法の一実施形態を示す工程断面模式図である。FIG. 6 is a process cross-sectional schematic diagram illustrating an embodiment of a photomask manufacturing method following FIG. 5. 本発明の実施例および比較例に用いた評価用パターンの拡大図である。It is an enlarged view of the pattern for evaluation used for the Example and comparative example of this invention. 本発明の実施例と比較例のドライエッチングにおけるCDシフト量である。It is CD shift amount in the dry etching of the Example of this invention, and a comparative example.

以下、図面を参照して、本発明のフォトマスクブランクスおよびそれを用いたフォトマスクの製造方法の実施形態について説明する。   Hereinafter, with reference to the drawings, an embodiment of a photomask blank of the present invention and a method of manufacturing a photomask using the same will be described.

(フォトマスクブランクス)
(第1の実施形態)
図1は、本発明のフォトマスクブランクスの第1の実施形態の一例を示す断面模式図である。
図1に示すように、本発明のフォトマスクブランクスは、透明基板11と、この透明基板11の一主面上に形成された遮光膜13と、遮光膜13上に非感光性のシリコン系ポリマー層14が塗布形成により設けられており、シリコン系ポリマー層14は塩素系ガスによるドライエッチング耐性が大きいことを特徴とするものである。
また、本発明のフォトマスクブランクスの形態としては、シリコン系ポリマー層14の上にさらに電子線レジストが積層されたレジスト付きフォトマスクブランクスであってもよい。
(Photomask blanks)
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the first embodiment of the photomask blank of the present invention.
As shown in FIG. 1, the photomask blank of the present invention includes a transparent substrate 11, a light shielding film 13 formed on one main surface of the transparent substrate 11, and a non-photosensitive silicon-based polymer on the light shielding film 13. The layer 14 is provided by coating formation, and the silicon-based polymer layer 14 is characterized by having high resistance to dry etching by chlorine-based gas.
Moreover, as a form of the photomask blank of the present invention, a photomask blank with a resist in which an electron beam resist is further laminated on the silicon-based polymer layer 14 may be used.

(第2の実施形態)
図2は本発明のフォトマスクブランクスの第2の実施形態の一例を示す断面模式図である。
図2に示すように、本発明のフォトマスクブランクスは、透明基板21と、この透明基板21の一主面上に積層されたハーフトーン材料膜22と、このハーフトーン材料膜22上に積層された遮光膜23と、遮光膜23上に非感光性のシリコン系ポリマー層24が塗布形成により設けられており、シリコン系ポリマー層24は塩素系ガスによるドライエッチング耐性が大きいことを特徴とするものである。
また、本発明のフォトマスクブランクスの形態としては、シリコン系ポリマー層24の上にさらに電子線レジストが積層されたレジスト付きフォトマスクブランクスであってもよい。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the second embodiment of the photomask blank of the present invention.
As shown in FIG. 2, the photomask blank of the present invention is laminated on a transparent substrate 21, a halftone material film 22 laminated on one main surface of the transparent substrate 21, and the halftone material film 22. The light-shielding film 23 and a non-photosensitive silicon-based polymer layer 24 are formed on the light-shielding film 23 by coating, and the silicon-based polymer layer 24 has a high resistance to dry etching with a chlorine-based gas. It is.
Moreover, as a form of the photomask blank of the present invention, a photomask blank with a resist in which an electron beam resist is further laminated on the silicon-based polymer layer 24 may be used.

次に、本発明の第1の実施形態および第2の実施形態のフォトマスクブランクスを構成する各要素について述べる。
本発明のフォトマスクブランクスにおいて、透明基板11、21としては、光学研磨された合成石英ガラス、蛍石、フッ化カルシウムなどを用いることができるが、通常、多用されており品質が安定し、短波長の露光光の透過率の高い合成石英ガラスがより好ましい。
Next, each element constituting the photomask blank of the first embodiment and the second embodiment of the present invention will be described.
In the photomask blank of the present invention, optically polished synthetic quartz glass, fluorite, calcium fluoride, or the like can be used as the transparent substrates 11 and 21. However, the transparent substrates 11 and 21 are usually used frequently, have stable quality, and are short. Synthetic quartz glass having a high transmittance for exposure light having a wavelength is more preferable.

本発明のフォトマスクブランクスにおいて、遮光膜13、23としては、最も使用実績のあるクロムを主成分としたクロム系膜がマスクブランクのコスト、品質上からより好ましい。
クロム系膜は、通常、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロムの中から選ばれる材料の単層膜が用いられるが、それらのクロム系材料の中でも、成膜が容易で汎用性の高いクロム膜、または膜応力の低減が容易な窒化クロム膜がより好ましい。
たとえば、クロムを遮光膜とした場合には、45nm〜100nm程度の範囲の膜厚で用いられるが、微細パターンを形成するためには、膜厚は小さいほうがより好ましい。
遮光膜13、23の膜厚が45nm未満では、マスク作製後の遮光性が不十分となり、一方、膜厚が100nmを超えると遮光膜パターンとしての解像力が低下するからである。
In the photomask blank of the present invention, as the light shielding films 13 and 23, a chromium-based film mainly composed of chromium that has been used most frequently is more preferable from the viewpoint of cost and quality of the mask blank.
As the chromium-based film, a single layer film made of a material selected from chromium, chromium oxide, chromium nitride, and chromium oxynitride is usually used. Among these chromium-based films, film formation is easy and versatile. A chromium film or a chromium nitride film that can easily reduce film stress is more preferable.
For example, when chromium is used as the light-shielding film, the film thickness is in the range of about 45 nm to 100 nm. In order to form a fine pattern, it is more preferable that the film thickness is smaller.
This is because if the thickness of the light shielding films 13 and 23 is less than 45 nm, the light shielding performance after the mask fabrication is insufficient, while if the film thickness exceeds 100 nm, the resolving power as the light shielding film pattern decreases.

本発明の第2の実施形態のフォトマスクブランクスにおいて、遮光膜23は電子線描画時には帯電防止層として機能し、ハーフトーン材料膜22のドライエッチング時にはマスクとして用いられ、マスクパターン形成後は必要に応じて部分的に残して半導体デバイス露光時の遮光用に用いられるものである。   In the photomask blank of the second embodiment of the present invention, the light shielding film 23 functions as an antistatic layer at the time of electron beam drawing, is used as a mask at the time of dry etching of the halftone material film 22, and is necessary after the mask pattern is formed. Accordingly, it is partially left and used for light shielding during semiconductor device exposure.

本発明の第2の実施形態のフォトマスクブランクスにおいて、ハーフトーン材料膜22としては、所望のハーフトーン特性が得やすく、フッ素系ガスによりドライエッチングできる化合物を主成分とし、ドライエッチング加工特性に優れ、遮光膜23とのエッチング選択比が大きい薄膜が好ましい。
例えば、モリブデンシリサイド化合物を主成分とするハーフトーン材料膜22として、モリブデンシリサイド酸化膜(MoSiO)、モリブデンシリサイド窒化膜(MoSiN)、モリブデンシリサイド酸化窒化膜(MoSiON)などの光半透過膜が挙げられる。
またハーフトーン材料膜として、タンタルハフニウム膜などのタンタル系膜、あるいは酸化窒化シリコンなどの薄膜も挙げられる。
In the photomask blank of the second embodiment of the present invention, the halftone material film 22 is mainly composed of a compound that can easily obtain a desired halftone characteristic and can be dry etched with a fluorine-based gas, and has excellent dry etching processing characteristics. A thin film having a large etching selectivity with the light shielding film 23 is preferable.
For example, as the halftone material film 22 mainly composed of a molybdenum silicide compound, a light semi-transmissive film such as a molybdenum silicide oxide film (MoSiO), a molybdenum silicide nitride film (MoSiN), a molybdenum silicide oxynitride film (MoSiON), or the like can be given. .
Further, examples of the halftone material film include a tantalum film such as a tantalum hafnium film, and a thin film such as silicon oxynitride.

ハーフトーン材料膜22の膜厚は、例えば、モリブデンシリサイド化合物を用いた場合には、60nm〜100nm程度の範囲の膜厚で用いられ、より好ましくは、露光光がKrFエキシマレーザの場合には、80nm〜90nm程度の範囲の膜厚、ArFエキシマレーザの場合には、70nm程度の膜厚が用いられる。   The film thickness of the halftone material film 22 is, for example, a film thickness in the range of about 60 nm to 100 nm when a molybdenum silicide compound is used. More preferably, when the exposure light is a KrF excimer laser, In the case of an ArF excimer laser, a film thickness in the range of about 80 nm to 90 nm is used.

本発明のフォトマスクブランクスにおいて、シリコン系ポリマー層14、24としては、シロキサン構造(Si−O−Si)またはトリアルキルシリル構造またはトリアルコキシシリル構造またはポリシラン構造のうちのいずれかの構造のシリコン系ポリマーを主成分とするものが好ましい。
これらのシリコン系ポリマー層14、24は、上記の構造を主成分とするポリマーを含む溶液を遮光膜13、23上にスピン塗布などの方法で塗布形成することで得ることができる。
上記のポリマーを含む溶液は、ポリマー、架橋剤および溶剤からなり、さらに必要に応じて架橋触媒、界面活性剤などを含有してもよい。
本発明において、シリコン系ポリマー層14、24はドライエッチングによりパターン状に形成するので感光性は必要とせず、操作性の点から通常の紫外光や可視光領域で非感光性であることが望ましい。
また、シリコン系ポリマー層14、24はマスク描画用の電子線に対しても感度は不必要であり、非感電子線性であることが望ましい。
本発明では、非感光性と非感電子線性を併せて非感光性と称する。
In the photomask blank of the present invention, the silicon-based polymer layers 14 and 24 include a siloxane structure (Si—O—Si), a trialkylsilyl structure, a trialkoxysilyl structure, or a polysilane structure. What has a polymer as a main component is preferable.
These silicon-based polymer layers 14 and 24 can be obtained by coating and forming a solution containing a polymer having the above structure as a main component on the light shielding films 13 and 23 by a method such as spin coating.
The solution containing the polymer is composed of a polymer, a crosslinking agent and a solvent, and may further contain a crosslinking catalyst, a surfactant and the like as necessary.
In the present invention, since the silicon-based polymer layers 14 and 24 are formed in a pattern by dry etching, photosensitivity is not required, and it is desirable that they are non-photosensitive in a normal ultraviolet light or visible light region from the viewpoint of operability. .
Further, the silicon-based polymer layers 14 and 24 need not be sensitive to an electron beam for mask drawing, and are preferably non-electron sensitive.
In the present invention, non-photosensitivity and non-electron-sensitive are collectively referred to as non-photosensitivity.

シロキサン構造を有するシリコン系ポリマーは、一般にシラン化合物の加水分解反応により合成して得ることができる。
本発明で用いるシロキサン構造を有するシリコン系ポリマーの構造の細部は特に限定されないが、緻密な塗布膜を形成しやすい点でシロキサンラダーポリマーがより好ましく、シリコン原子上の置換基として有機基を有するオルガノシロキサンポリマーであることがより好ましい。
例えば、シロキサン構造を有するシリコン系ポリマーの具体例として、メチルシロキサン、メチルシルセスキオキサン、フェニルシロキサン、フェニルシルセスキオキサン、メチルフェニルシロキサン、メチルフェニルシルセスキオキサンのそれぞれのポリマー、およびハイドロジェンシロキサンポリマー、およびハイドロジェンシルセスキオキサンポリマーなどが挙げられる。
A silicon-based polymer having a siloxane structure can be generally obtained by synthesis by a hydrolysis reaction of a silane compound.
The details of the structure of the silicon-based polymer having a siloxane structure used in the present invention are not particularly limited, but a siloxane ladder polymer is more preferable in terms of easy formation of a dense coating film, and an organo group having an organic group as a substituent on a silicon atom. More preferred is a siloxane polymer.
For example, specific examples of silicon-based polymers having a siloxane structure include methyl siloxane, methyl silsesquioxane, phenyl siloxane, phenyl silsesquioxane, methyl phenyl siloxane, methyl phenyl silsesquioxane polymers, and hydrogen. Examples thereof include siloxane polymers and hydrogen silsesquioxane polymers.

トリアルキルシリル構造またはトリアルコキシシリル構造を有するシリコン系ポリマーとしては、含シリコンモノマー成分として、例えば、ビニルトリメトキシシラン、アリルトリメチルシラン、2−(トリメチルシロキシ)エチルメタクリレート、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、アリルアミノトリメチルシラン、アリルジメチルピペリジノメチルシランなどを挙げることができる。   As a silicon-based polymer having a trialkylsilyl structure or a trialkoxysilyl structure, examples of the silicon-containing monomer component include vinyltrimethoxysilane, allyltrimethylsilane, 2- (trimethylsiloxy) ethyl methacrylate, and 3-methacryloxypropylmethyldimethoxy. Silane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, allylaminotrimethyl Examples include silane and allyldimethylpiperidinomethylsilane.

ポリシラン構造を有するシリコン系ポリマーとしては、主鎖にSi−Si結合を持つシリコン系ポリマーが好適であり、鎖状、環状、分岐状のいずれであってもよい。
上記のポリシラン構造において、側鎖には、水素原子または置換もしくは非置換の炭化水素基、アルコシキ基等を有するのが好ましく、炭化水素基としては、脂肪族、脂環式または芳香族炭化水素基が用いられる。
脂肪族または脂環式炭化水素基の場合、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
また、芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
なお、置換炭化水素基としては、上記に例示した非置換の炭化水素基の水素原子の一部または全部をアルコキシ基等で置換したものが挙げられる。
アルコキシ基としてはメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基等が挙げられる。
As the silicon-based polymer having a polysilane structure, a silicon-based polymer having a Si—Si bond in the main chain is suitable, and may be any of a chain, a ring, and a branch.
In the above polysilane structure, the side chain preferably has a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted hydrocarbon group, an alkoxy group or the like. Examples of the hydrocarbon group include an aliphatic, alicyclic or aromatic hydrocarbon group. Is used.
In the case of an aliphatic or alicyclic hydrocarbon group, examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group.
Examples of the aromatic hydrocarbon group include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, a benzyl group, and a phenethyl group.
In addition, as a substituted hydrocarbon group, what substituted a part or all of the hydrogen atom of the unsubstituted hydrocarbon group illustrated above by the alkoxy group etc. is mentioned.
Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, and an isopropoxy group.

また、本発明のシリコン系ポリマー層の形成に用いるシリコン系ポリマーとしては、必要に応じて他のモノマー成分を共重合させたポリマーを用いることもできる。
例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル化合物、メタクリル酸エステル化合物、ビニル化合物などを挙げることができる。
Moreover, as a silicon type polymer used for formation of the silicon type polymer layer of this invention, the polymer which copolymerized the other monomer component as needed can also be used.
For example, acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid ester compounds, methacrylic acid ester compounds, vinyl compounds and the like can be mentioned.

本発明に用いるシリコン系ポリマーはさらに架橋剤を含むものが好ましい。
架橋剤としては、例えば、ヘキサメトキシメチルメラミン、またはテトラメトキシメチルグリコールウリルなどのメラミン系、置換尿素系架橋剤が挙げられる。
The silicon polymer used in the present invention preferably further contains a crosslinking agent.
Examples of the crosslinking agent include melamine-based and substituted urea-based crosslinking agents such as hexamethoxymethylmelamine or tetramethoxymethylglycoluril.

本発明に用いるシリコン系ポリマーなどの固形分を溶解させる溶剤としては、例えば、メタノール、プロパノールなどの一価アルコール、エチル−3−エトキシプロピオネートなどのアルキルカルボン酸エステル、エチレングリコール、ジエチレングリコールなどの多価アルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルなどの多価アルコールのモノエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどの多価アルコールエーテル類などが挙げられる。
上記の有機溶剤は単独もしくは2種以上を組み合わせて用いられる。
有機溶剤の含有量は特に限定されず、塗布特性、塗布膜厚に応じて適宜設定することができる。
一般的には、溶剤を除いたシリコン系ポリマーを主とする固形分濃度が1〜30重量%程度の範囲で用いられる。
Examples of the solvent for dissolving solids such as a silicon-based polymer used in the present invention include monohydric alcohols such as methanol and propanol, alkylcarboxylic acid esters such as ethyl-3-ethoxypropionate, ethylene glycol, and diethylene glycol. Polyhydric alcohols, monoethers of polyhydric alcohols such as ethylene glycol monomethyl ether and diethylene glycol monomethyl ether, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, polyvalents such as ethylene glycol dimethyl ether and diethylene glycol dimethyl ether Examples include alcohol ethers.
Said organic solvent is used individually or in combination of 2 or more types.
The content of the organic solvent is not particularly limited, and can be appropriately set according to coating characteristics and coating film thickness.
Generally, it is used in the range whose solid content concentration mainly includes a silicon-based polymer excluding a solvent is about 1 to 30% by weight.

本発明のフォトマスクブランクスにおいては、遮光膜13、23上に塗布形成されたシリコン系ポリマー層14、24は、塗布後加熱処理をして溶剤成分を除去しておくのが好ましい。
本発明のフォトマスクブランクスにおいては、シリコン系ポリマー層14、24の膜厚は、10nm〜100nmの範囲であるのが好ましい。
シリコン系ポリマー層14、24の膜厚が10nm未満であると、下層の遮光膜13、23をドライエッチングするときの耐性が不十分であり、一方、膜厚が100nmを超えると、シリコン系ポリマー層14、24のパターン加工時の解像力が低下してくるからである。
In the photomask blank of the present invention, it is preferable that the silicon-based polymer layers 14 and 24 formed on the light-shielding films 13 and 23 are heat-treated after application to remove the solvent component.
In the photomask blank of the present invention, the film thickness of the silicon-based polymer layers 14 and 24 is preferably in the range of 10 nm to 100 nm.
When the film thickness of the silicon-based polymer layers 14 and 24 is less than 10 nm, the resistance to dry etching of the lower light-shielding films 13 and 23 is insufficient. On the other hand, when the film thickness exceeds 100 nm, the silicon-based polymer layers This is because the resolving power at the time of pattern processing of the layers 14 and 24 decreases.

また、本発明の第2の実施形態のフォトマスクブランクスにおいては、シリコン系ポリマー層24の膜厚はハーフトーン材料膜22の膜厚よりも小さいことが好ましい。
ハーフトーン材料膜22のパターンエッチング時に、同時に、より確実にシリコン系ポリマー層24をエッチング除去し得るからである。
Moreover, in the photomask blank of the second embodiment of the present invention, the film thickness of the silicon-based polymer layer 24 is preferably smaller than the film thickness of the halftone material film 22.
This is because the silicon-based polymer layer 24 can be more reliably removed by etching simultaneously with the pattern etching of the halftone material film 22.

また、本発明におけるブランクスの形態としては、シリコン系ポリマー層14、24の上にさらに電子線レジスト(図1、図2には図示せず)などのレジストが積層されたレジスト付きフォトマスクブランクスであってもよい。
この場合、レジストの膜厚はシリコン系ポリマー層14、24を用いない通常の膜厚よりも薄層とすることができ、膜厚100nm〜300nmの範囲にして用いることが可能である。
In addition, as a form of the blank in the present invention, a photomask blank with a resist in which a resist such as an electron beam resist (not shown in FIGS. 1 and 2) is further laminated on the silicon-based polymer layers 14 and 24. There may be.
In this case, the film thickness of the resist can be made thinner than a normal film thickness that does not use the silicon-based polymer layers 14 and 24, and can be used in the film thickness range of 100 nm to 300 nm.

(フォトマスクの製造方法)
(第1の実施形態)
図3およびそれに続く図4は、上記の本発明の第1の実施形態のフォトマスクブランクスを用いたフォトマスクの製造方法の一実施形態を示す工程断面模式図である。
図3及び図4においては、図1に示すフォトマスクブランクスを用いてフォトマスクを製造する場合を示すので、図1と同じ箇所は同じ符号を用いている。
以下、図面を参照しながら、順に説明する。
(Photomask manufacturing method)
(First embodiment)
FIG. 3 and subsequent FIG. 4 are process cross-sectional schematic diagrams showing an embodiment of a photomask manufacturing method using the photomask blank of the first embodiment of the present invention.
3 and 4 show a case where a photomask is manufactured using the photomask blanks shown in FIG. 1, the same reference numerals are used for the same portions as those in FIG. 1.
Hereinafter, it demonstrates in order, referring drawings.

図3(a)に示すように、透明基板11上に遮光膜13を積層して成膜形成する。遮光膜13の形成は、従来公知の方法が適用でき、例えばクロムの場合は、クロムターゲットを用い、スパッタリング法により形成することができる。   As shown in FIG. 3A, a light shielding film 13 is laminated on the transparent substrate 11 to form a film. The light shielding film 13 can be formed by a conventionally known method. For example, in the case of chromium, the light shielding film 13 can be formed by a sputtering method using a chromium target.

次に、図3(b) に示すように、遮光膜13の上にシリコン系ポリマーをスピン塗布などの方法により塗布形成し、加熱処理してシリコン系ポリマー層14を設ける。
上記のように、シリコン系ポリマー層14の膜厚は10nm〜100nmの範囲であるのが好ましい。
Next, as shown in FIG. 3B, a silicon polymer is applied and formed on the light shielding film 13 by a method such as spin coating, and a silicon polymer layer 14 is provided by heat treatment.
As described above, the film thickness of the silicon-based polymer layer 14 is preferably in the range of 10 nm to 100 nm.

次に、図3(c) に示すように、シリコン系ポリマー層の上に電子線レジストなどのレジスト膜15をスピン塗布などの方法により塗布形成する。
電子線レジストなどのレジストとしては、ネガ型、ポジ型のいずれも適用できる。
本製造方法では、レジスト膜15はシリコン系ポリマー層14のドライエッチング加工のみに用いるので、レジスト膜15を通常の塗布膜厚よりも薄く塗布し、薄層として用いることができる。
例えば、シリコン系ポリマー層14を用いない通常のドライエッチングの場合、レジスト膜の膜厚は300nm程度は必要であり、300nm未満では場合によっては遮光膜13のドライエッチング中にレジスト膜が膜減りし、甚だしい場合にはエッチング加工途中で消失してしまう危険性がある。
これに対し、本製造方法では、レジスト膜15の膜厚を100nm〜300nmの範囲にしても、シリコン系ポリマー層14のドライエッチング中にレジスト膜15ほとんど損傷せず微細パターンを形成できる。
レジスト膜15の膜厚が100nm未満では、ドライエッチングの耐性が不十分となり、且つ一方、膜厚が300nmを超えるとレジストパターンの解像力が低下してくるからである。
Next, as shown in FIG. 3C, a resist film 15 such as an electron beam resist is formed on the silicon polymer layer by a method such as spin coating.
As a resist such as an electron beam resist, either a negative type or a positive type can be applied.
In this manufacturing method, since the resist film 15 is used only for dry etching of the silicon-based polymer layer 14, the resist film 15 can be applied thinner than a normal coating thickness and used as a thin layer.
For example, in the case of normal dry etching not using the silicon-based polymer layer 14, the thickness of the resist film needs to be about 300 nm, and if it is less than 300 nm, the resist film may be reduced during the dry etching of the light shielding film 13 in some cases. In severe cases, there is a risk of disappearance during the etching process.
On the other hand, in this manufacturing method, even if the film thickness of the resist film 15 is in the range of 100 nm to 300 nm, a fine pattern can be formed with almost no damage to the resist film 15 during dry etching of the silicon-based polymer layer 14.
This is because when the film thickness of the resist film 15 is less than 100 nm, the resistance to dry etching is insufficient, and when the film thickness exceeds 300 nm, the resolution of the resist pattern decreases.

次に、レジスト膜をプリベーク後、電子線描画装置により電子線16でパターン描画し(図3(d))、レジスト所定の現像液で現像してレジストパターン15aを形成する(図3(e))。
電子線描画時、遮光膜13は基板の帯電を防止し、描画パターンを精密に描く効果を示す。
Next, after the resist film is pre-baked, a pattern is drawn with an electron beam 16 by an electron beam drawing apparatus (FIG. 3D), and the resist is developed with a predetermined developer to form a resist pattern 15a (FIG. 3E). ).
At the time of electron beam drawing, the light shielding film 13 prevents the substrate from being charged and exhibits the effect of drawing the drawing pattern precisely.

次に、図4(f) に示すように、レジストパターン15aをマスクとしてシリコン系ポリマー層14をドライエッチングによってパターニングし、シリコン系ポリマーパターン14aを形成する。
シリコン系ポリマー層14は、CF4、CHF3、C26などのガス、あるいはこれらの混合ガス、あるいはこれらのガスに酸素を混合したガスをエッチングガスとして用いることによりドライエッチングを行うことができる。
Next, as shown in FIG. 4F, the silicon-based polymer layer 14 is patterned by dry etching using the resist pattern 15a as a mask to form a silicon-based polymer pattern 14a.
The silicon-based polymer layer 14 can be dry-etched by using a gas such as CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , a mixed gas thereof, or a gas obtained by mixing oxygen in these gases as an etching gas. it can.

次に、レジストパターン15aを剥膜した後(図4(g))、シリコン系ポリマーパターン14aをマスクとして遮光膜13をドライエッチングして遮光膜パターン13aを形成する(図4(h))。
遮光膜13がクロムである場合には、従来公知の塩素、あるいは塩素と酸素の混合ガスをエッチングガスとして用いることによりドライエッチングを行うことができる。
本製造方法においては、シリコン系ポリマーパターン14aの塩素系ガスによるドライエッチング耐性は、通常用いられるレジスト膜、例えば前記のレジストパターン15aの2倍以上の耐性を示すものである。
このため、遮光膜13を微細にパターンエッチングすることができる。
Next, after stripping the resist pattern 15a (FIG. 4G), the light shielding film 13 is dry-etched using the silicon-based polymer pattern 14a as a mask to form the light shielding film pattern 13a (FIG. 4H).
When the light shielding film 13 is chromium, dry etching can be performed by using conventionally known chlorine or a mixed gas of chlorine and oxygen as an etching gas.
In this manufacturing method, the dry etching resistance of the silicon-based polymer pattern 14a with chlorine-based gas is more than twice that of a commonly used resist film, for example, the resist pattern 15a.
For this reason, the light shielding film 13 can be finely patterned.

次に、図4(i)に示すように、遮光膜パターン13a上のシリコン系ポリマーパターン14aをエッチング除去し、透明基板11上に遮光膜パターン13aを形成したバイナリ型のフォトマスクを得る。   Next, as shown in FIG. 4I, the silicon-based polymer pattern 14a on the light shielding film pattern 13a is removed by etching to obtain a binary photomask in which the light shielding film pattern 13a is formed on the transparent substrate 11.

上記の製造方法において、図4(g)に示すレジストパターン15aを剥膜する工程は、図4(h)に示す遮光膜13をドライエッチングして遮光膜パターン13aを形成する工程と入れ替え、遮光膜パターン13a形成後にレジストパターン15a剥膜することも可能である。   In the above manufacturing method, the step of stripping the resist pattern 15a shown in FIG. 4G is replaced with the step of dry-etching the light shielding film 13 shown in FIG. 4H to form the light shielding film pattern 13a. It is also possible to strip the resist pattern 15a after forming the film pattern 13a.

(第2の実施形態)
図5およびそれに続く図6は、上記の本発明の第2の実施形態のフォトマスクブランクスを用いたフォトマスクの製造方法の一実施形態を示す工程断面模式図である。
図5および図6においては、図2に示すフォトマスクブランクスを用いてフォトマスクを製造する場合を示すので、図2と同じ箇所は同じ符号を用いている。
第2の実施形態においては、ハーフトーン材料膜上に積層された遮光膜をパターン形成する工程までは、上記の第1の実施形態において説明した遮光膜パターンを形成する工程と同じであるが、以下、図面を参照しながら、あらためて順に説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 and subsequent FIG. 6 are process cross-sectional schematic diagrams showing an embodiment of a photomask manufacturing method using the photomask blank of the second embodiment of the present invention.
5 and 6 show a case where a photomask is manufactured using the photomask blank shown in FIG. 2, and the same reference numerals are used for the same portions as in FIG.
In the second embodiment, the process up to patterning the light shielding film laminated on the halftone material film is the same as the process of forming the light shielding film pattern described in the first embodiment. Hereafter, it demonstrates again in order, referring drawings.

図5(a)に示すように、透明基板21上にハーフトーン材料膜22を形成し、さらにその上に遮光膜23を積層して形成する。遮光膜23は、ハーフトーン材料膜22のドライエッチング時に選択比の高い材料が好ましい。   As shown in FIG. 5A, a halftone material film 22 is formed on a transparent substrate 21, and a light shielding film 23 is further formed thereon. The light shielding film 23 is preferably made of a material having a high selectivity when the halftone material film 22 is dry-etched.

ハーフトーン材料膜22の形成は、従来公知の方法が適用でき、例えばモリブデンシリサイド酸化膜(MoSiO)の場合は、モリブデンとシリコンとの混合ターゲット(Mo:Si=1:2mol%)を用い、アルゴンと酸素との混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング法により形成することができる。   The halftone material film 22 can be formed by a conventionally known method. For example, in the case of a molybdenum silicide oxide film (MoSiO), a mixed target of molybdenum and silicon (Mo: Si = 1: 2 mol%) is used, and argon is used. It can be formed by a reactive sputtering method in a mixed gas atmosphere of oxygen and oxygen.

遮光膜23の形成は、従来公知の方法が適用でき、例えばクロムの場合は、クロムターゲットを用い、スパッタリング法により形成することができる。   The light shielding film 23 can be formed by a conventionally known method. For example, in the case of chromium, the light shielding film 23 can be formed by a sputtering method using a chromium target.

次に、図5(b) に示すように、遮光膜23の上にシリコン系ポリマーをスピン塗布などの方法により塗布形成し、加熱処理してシリコン系ポリマー層24を設ける。
上記のように、シリコン系ポリマー層24の膜厚はハーフトーン材料膜22の膜厚よりも小さく、シリコン系ポリマー層24の膜厚が10nm〜100nmの範囲であるのが好ましい。
Next, as shown in FIG. 5B, a silicon-based polymer is applied and formed on the light-shielding film 23 by a method such as spin coating, and a silicon-based polymer layer 24 is provided by heat treatment.
As described above, the film thickness of the silicon-based polymer layer 24 is smaller than the film thickness of the halftone material film 22, and the film thickness of the silicon-based polymer layer 24 is preferably in the range of 10 nm to 100 nm.

次に、図5(c) に示すように、シリコン系ポリマー層の上に電子線レジストなどのレジスト膜25をスピン塗布などの方法により塗布形成する。電子線レジストなどのレジストとしては、ネガ型、ポジ型のいずれも適用できる。
本製造方法では、レジスト膜25はシリコン系ポリマー層24のドライエッチング加工のみに用いるので、レジスト膜25を通常の塗布膜厚よりも薄く塗布し、薄層として用いることができる。
例えば、シリコン系ポリマー層24を用いない通常のドライエッチングの場合、レジスト膜の膜厚は300nm程度は必要であり、300nm未満では場合によっては遮光膜23のドライエッチング中にレジスト膜が膜減りし、甚だしい場合にはエッチング加工途中で消失してしまう危険性がある。
これに対し、本製造方法では、レジスト膜25の膜厚を100nm〜300nmの範囲にしても、シリコン系ポリマー層24のドライエッチング中にレジスト膜25ほとんど損傷せず微細パターンを形成できる。
レジスト膜25の膜厚が100nm未満では、ドライエッチングの耐性が不十分となり、且つ一方、膜厚が300nmを超えるとレジストパターンの解像力が低下してくるからである。
Next, as shown in FIG. 5C, a resist film 25 such as an electron beam resist is formed on the silicon-based polymer layer by a method such as spin coating. As a resist such as an electron beam resist, either a negative type or a positive type can be applied.
In this manufacturing method, since the resist film 25 is used only for dry etching of the silicon-based polymer layer 24, the resist film 25 can be applied thinner than a normal coating thickness and used as a thin layer.
For example, in the case of normal dry etching that does not use the silicon-based polymer layer 24, the thickness of the resist film needs to be about 300 nm, and if it is less than 300 nm, the resist film may be reduced during the dry etching of the light shielding film 23 depending on the case. In severe cases, there is a risk of disappearance during the etching process.
On the other hand, in this manufacturing method, even if the film thickness of the resist film 25 is in the range of 100 nm to 300 nm, a fine pattern can be formed with almost no damage to the resist film 25 during dry etching of the silicon-based polymer layer 24.
This is because when the film thickness of the resist film 25 is less than 100 nm, the resistance to dry etching is insufficient, and when the film thickness exceeds 300 nm, the resolution of the resist pattern decreases.

次に、レジスト膜をプリベーク後、電子線描画装置により電子線26でパターン描画し(図5(d))、レジスト所定の現像液で現像してレジストパターン25aを形成する(図5(e))。
電子線描画時、遮光膜23は基板の帯電を防止し、描画パターンを精密に描く効果を示す。
Next, after the resist film is pre-baked, a pattern is drawn with an electron beam 26 by an electron beam drawing apparatus (FIG. 5D), and the resist is developed with a predetermined developer to form a resist pattern 25a (FIG. 5E). ).
At the time of electron beam drawing, the light shielding film 23 prevents the substrate from being charged and exhibits an effect of drawing a drawing pattern precisely.

次に、図6(f)に示すように、レジストパターン25aをマスクとしてシリコン系ポリマー層24をドライエッチングによってパターニングし、シリコン系ポリマーパターン24aを形成する。
シリコン系ポリマー層24は、CF4、CHF3、C26などのガス、あるいはこれらの混合ガス、あるいはこれらのガスに酸素を混合したガスをエッチングガスとして用いることによりドライエッチングを行うことができる。
Next, as shown in FIG. 6F, the silicon-based polymer layer 24 is patterned by dry etching using the resist pattern 25a as a mask to form a silicon-based polymer pattern 24a.
The silicon-based polymer layer 24 can be dry-etched by using a gas such as CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , a mixed gas thereof, or a gas obtained by mixing oxygen in these gases as an etching gas. it can.

次に、レジストパターン25aを剥膜した後(図6(g))、シリコン系ポリマーパターン24aをマスクとして遮光膜23をドライエッチングして遮光膜パターン23aを形成する(図6(h))。
遮光膜23がクロムである場合には、従来公知の塩素、あるいは塩素と酸素の混合ガスをエッチングガスとして用いることによりドライエッチングを行うことができる。
本製造方法においては、シリコン系ポリマーパターン24aの塩素系ガスによるドライエッチング耐性は、通常用いられるレジスト膜、例えば前記のレジストパターン25aの2倍以上の耐性を示すものである。
このため、遮光膜23を微細にパターンエッチングすることができる。
Next, after stripping the resist pattern 25a (FIG. 6G), the light shielding film 23 is dry-etched using the silicon-based polymer pattern 24a as a mask to form the light shielding film pattern 23a (FIG. 6H).
When the light shielding film 23 is chromium, dry etching can be performed by using conventionally known chlorine or a mixed gas of chlorine and oxygen as an etching gas.
In this manufacturing method, the dry etching resistance of the silicon-based polymer pattern 24a by the chlorine-based gas is twice or more that of a resist film that is usually used, for example, the resist pattern 25a.
For this reason, the light shielding film 23 can be finely patterned.

上記の製造方法において、図6(g)に示すレジストパターン25aを剥膜する工程は、図6(h)に示す遮光膜23をドライエッチングして遮光膜パターン23aを形成する工程と入れ替え、遮光膜パターン23a形成後にレジストパターン25a剥膜することも可能である。   In the above manufacturing method, the step of stripping the resist pattern 25a shown in FIG. 6G is replaced with the step of forming the light shielding film pattern 23a by dry etching the light shielding film 23 shown in FIG. It is also possible to strip the resist pattern 25a after forming the film pattern 23a.

次に、図6(i)に示すように、遮光膜パターン23aをマスクとしてハーフトーン材料膜22をドライエッチングによりパターニングする。
このとき、同時に、遮光膜パターン23a上のシリコン系ポリマーパターン24aもドライエッチングされる。図6(i)は、ドライエッチングの中間段階を示す図であり、ハーフトーン材料膜22がエッチングされると共に、シリコン系ポリマーパターン24aもエッチングされて膜減りしている状態を示す。
Next, as shown in FIG. 6I, the halftone material film 22 is patterned by dry etching using the light shielding film pattern 23a as a mask.
At the same time, the silicon-based polymer pattern 24a on the light shielding film pattern 23a is also dry etched. FIG. 6 (i) is a diagram showing an intermediate stage of dry etching, and shows a state where the halftone material film 22 is etched and the silicon-based polymer pattern 24a is also etched to reduce the film thickness.

次に、図6(j)に示すように、遮光膜パターン23aをマスクとしてハーフトーン材料膜22をドライエッチングによりパターニングしてハーフトーンマスクパターン22aを形成し、同時に、遮光膜パターン23a上のシリコン系ポリマーパターン24aをドライエッチングにより除去する。
通常、シリコン系ポリマーパターン24aはハーフトーン材料膜22よりも早くエッチングされ、さらに本製造方法の好ましい形態においては、シリコン系ポリマー層の膜厚はハーフトーン材料膜の膜厚よりも小さい。
そのため、シリコン系ポリマーパターン24aが残存することによりハーフトーン材料膜22が過剰にエッチングされてサイドエッチングが入ったり、あるいは露出した透明基板21表面を損なうようなことがなく、ハーフトーン材料膜22を適正エッチングでパターン化することができる。
Next, as shown in FIG. 6J, the halftone material film 22 is patterned by dry etching using the light shielding film pattern 23a as a mask to form a halftone mask pattern 22a, and at the same time, silicon on the light shielding film pattern 23a is formed. The system polymer pattern 24a is removed by dry etching.
Normally, the silicon-based polymer pattern 24a is etched faster than the halftone material film 22, and in the preferred form of the present manufacturing method, the film thickness of the silicon-based polymer layer is smaller than the film thickness of the halftone material film.
Therefore, the half-tone material film 22 is not etched due to excessive etching of the half-tone material film 22 due to the remaining silicon-based polymer pattern 24a or damage to the exposed transparent substrate 21 surface. It can be patterned with proper etching.

ハーフトーン材料膜22は、通常モリブデンシリサイド化合物よりなるハーフトーン材料膜に使用されるCF4、CHF3、C26などのガス、あるいはこれらの混合ガス、あるいはこれらのガスに酸素を混合したガスをエッチングガスとして用いることによりドライエッチングを行うことができる。 The halftone material film 22 is a gas such as CF 4 , CHF 3 , or C 2 F 6 that is usually used for a halftone material film made of a molybdenum silicide compound, a mixed gas thereof, or a mixture of these gases with oxygen. Dry etching can be performed by using a gas as an etching gas.

すなわち、本製造方法では、ハーフトーン材料膜22のエッチングガスとシリコン系ポリマーパターン24aのエッチングガスを同一とし、ハーフトーン材料膜22とシリコン系ポリマーパターン24aとを同時にドライエッチングすることにより、位相シフトマスクのマスクパターン22a形成と不要になったシリコン系ポリマーパターン24aの除去を同時に行い、製造工程の短縮と品質の向上を図るものである。   That is, in this manufacturing method, the etching gas for the halftone material film 22 and the etching gas for the silicon-based polymer pattern 24a are made the same, and the halftone material film 22 and the silicon-based polymer pattern 24a are simultaneously dry-etched to thereby achieve phase shift. The formation of the mask pattern 22a of the mask and the removal of the unnecessary silicon-based polymer pattern 24a are simultaneously performed to shorten the manufacturing process and improve the quality.

次に、図6(k)に示すように、遮光膜パターン23aの一部または全部をエッチング除去して、ハーフトーンマスクパターン22aを有するハーフトーン型位相シフトマスクを得る。
一般に、遮光膜パターン23aはマスク外周部などに部分的に残して半導体デバイス露光時の遮光用に用いられることが多い。
Next, as shown in FIG. 6K, part or all of the light shielding film pattern 23a is removed by etching to obtain a halftone phase shift mask having the halftone mask pattern 22a.
In general, the light shielding film pattern 23a is often used for light shielding at the time of exposure of a semiconductor device, while remaining partially on the outer periphery of the mask.

(実施例1)
光学研磨した6インチ角、0.25インチ厚の透明な合成石英基板を洗浄し、その一主面上にハーフトーン材料膜としてモリブデンシリサイド化合物を主成分とし、かつ、酸素を含む層を以下の条件で形成した。ここで膜厚は、ArFエキシマレーザ用で透過率6%および位相差180度とするため70nmとした。
<ハーフトーン材料膜のスパッタリング条件>
成膜装置:プレーナ型DCマグネトロンスパッタリング装置
ターゲット:モリブデン:シリコン=1:4(原子比)
ガス及び流量:アルゴンガス50sccm+酸素ガス50sccm
スパッタ圧力:0.3パスカル
スパッタ電流:3.5アンペア
Example 1
An optically polished 6 inch square, 0.25 inch thick transparent synthetic quartz substrate is cleaned, and a layer containing molybdenum silicide compound as a main component and containing oxygen as a halftone material film on one main surface is as follows: Formed under conditions. Here, the film thickness was set to 70 nm for an ArF excimer laser in order to obtain a transmittance of 6% and a phase difference of 180 degrees.
<Sputtering conditions for halftone material film>
Film forming apparatus: Planar type DC magnetron sputtering apparatus Target: Molybdenum: Silicon = 1: 4 (atomic ratio)
Gas and flow rate: argon gas 50 sccm + oxygen gas 50 sccm
Sputtering pressure: 0.3 Pascal Sputtering current: 3.5 Ampere

次いで、上記のハーフトーン材料膜上に、クロムよりなる遮光膜を下記条件にて、厚さ50nmに積層して形成した。
<遮光膜のスパッタリング条件>
成膜装置:プレーナ型DCマグネトロンスパッタリング装置
ターゲット:金属クロム
ガス及び流量:アルゴンガス50sccm
スパッタ圧力:0.3パスカル
スパッタ電流:3.5アンペア
Next, a light shielding film made of chromium was laminated on the halftone material film to a thickness of 50 nm under the following conditions.
<Sputtering conditions for light shielding film>
Film forming apparatus: Planar type DC magnetron sputtering apparatus Target: Metal chromium Gas and flow rate: Argon gas 50 sccm
Sputtering pressure: 0.3 Pascal Sputtering current: 3.5 Ampere

次に、上記の遮光膜の上にシリコン系ポリマーをスピン塗布した後、190℃で16分加熱して、厚さ40nmのシリコン系ポリマー層を形成し、ArFエキシマレーザ露光用のハーフトーン位相シフトマスクブランクスとした。
シリコン系ポリマーとしては、テトラメトキシシランとメチルトリメトキシシランを反応させて得たシロキサンポリマーをn−ブタノールとメチル−3−メトキシプロピオネートを等量含む混合溶剤に溶解した溶液を用いた。
Next, a silicon-based polymer is spin-coated on the light-shielding film, and then heated at 190 ° C. for 16 minutes to form a silicon-based polymer layer having a thickness of 40 nm. Halftone phase shift for ArF excimer laser exposure Mask blanks were used.
As the silicon-based polymer, a solution in which a siloxane polymer obtained by reacting tetramethoxysilane and methyltrimethoxysilane was dissolved in a mixed solvent containing equal amounts of n-butanol and methyl-3-methoxypropionate was used.

次に、上記のマスクブランクス上に電子線レジストを、厚さ300nmに塗布し、プリベーク後、電子線描画装置にてパターン露光し、現像し、所望形状のレジストパターンを形成した。
本製造方法においては、シリコン系ポリマー層と電子線レジストとのインターミキシングは起こらず、レジストの解像性に影響はなかった。
Next, an electron beam resist was applied on the mask blanks to a thickness of 300 nm, prebaked, and then subjected to pattern exposure with an electron beam drawing apparatus and developed to form a resist pattern having a desired shape.
In this production method, intermixing between the silicon-based polymer layer and the electron beam resist did not occur, and the resolution of the resist was not affected.

次に、上記のレジストパターンをマスクとして、ドライエッチング装置によりレジストパターンから露出しているシリコン系ポリマー層を下記条件によりドライエッチングし、パターニングした。
<シリコン系ポリマー層のエッチング条件>
エッチングガス CF4
ガス圧力 10mTorr
ICPパワー(高密度プラズマ発生) 950W
バイアスパワー(引き出しパワー) 50W
Next, using the resist pattern as a mask, the silicon-based polymer layer exposed from the resist pattern was dry-etched and patterned under the following conditions using a dry etching apparatus.
<Silicon polymer layer etching conditions>
Etching gas CF 4
Gas pressure 10mTorr
ICP power (high density plasma generation) 950W
Bias power (drawer power) 50W

次に、上記のレジストパターンを酸素プラズマで剥膜した後、パターニングされたシリコン系ポリマー層をマスクとして露出しているクロム遮光膜を下記条件でドライエッチングしクロム遮光膜パターンを形成した。
<クロム遮光膜のエッチング条件>
エッチングガス Cl2+O2ガス(2:3)
圧力 10mTorr
ICPパワー(高密度プラズマ発生) 500W
バイアスパワー(引き出しパワー) 25W
Next, after peeling off the resist pattern with oxygen plasma, the exposed chromium light-shielding film with the patterned silicon polymer layer as a mask was dry-etched under the following conditions to form a chromium light-shielding film pattern.
<Chrome light shielding film etching conditions>
Etching gas Cl 2 + O 2 gas (2: 3)
Pressure 10mTorr
ICP power (high density plasma generation) 500W
Bias power (drawer power) 25W

次に、上記の遮光膜パターンをマスクとして露出しているハーフトーン材料膜を下記の条件でドライエッチングによりパターニングしてマスクパターンを形成し、同時に、遮光膜パターン上に積層されているパターニングされたシリコン系ポリマー層をドライエッチングにより除去した。エッチング断面形状は略垂直であり、きわめて微細なマスクパターンが形成された。
<ハーフトーン材料膜およびシリコン系ポリマー層のエッチング条件>
エッチングガス CF4
ガス圧力 10mTorr
ICPパワー(高密度プラズマ発生) 950W
バイアスパワー(引き出しパワー) 50W
Next, the halftone material film exposed by using the light shielding film pattern as a mask was patterned by dry etching under the following conditions to form a mask pattern, and at the same time, patterned to be laminated on the light shielding film pattern. The silicon-based polymer layer was removed by dry etching. The etched cross-sectional shape was substantially vertical, and a very fine mask pattern was formed.
<Etching conditions for halftone material film and silicon polymer layer>
Etching gas CF 4
Gas pressure 10mTorr
ICP power (high density plasma generation) 950W
Bias power (drawer power) 50W

次に、上記の工程を行った基板上に、感光性レジストを塗布し、フォトリソグラフィ法により、クロム遮光膜から露出させたい領域のみを開口したレジストパターン層を形成した後、硝酸セリウム系ウェットエッチャント(ザ・インクテック社製MR−ES)でウェットエッチングを行い、クロム遮光膜を選択的に除去し、ハーフトーン型位相シフトマスクを得た。
本実施例によるハーフトーン型位相シフトマスクは、合成石英基板上にモリブデンシリサイド化合物を主成分とするハーフトーン位相シフト層によりマスクパターンが形成され、さらにその一部にクロム遮光膜が積層された構成をなすものである。
本実施例のハーフトーン型位相シフトマスクには、CDUの評価用に図7に示すようにピッチを変えたパターンを形成した。図7は評価用パターンが有するスペース幅が密なパターン(7−1)と疎なパターン(7−2)とを例示する拡大模式図である。
図7において、紙面黒部がハーフトーン部もしくは遮光部を示す。
Next, a photosensitive resist is applied on the substrate subjected to the above steps, and a resist pattern layer having an opening only in a region to be exposed from the chromium light-shielding film is formed by photolithography, and then a cerium nitrate wet etchant is formed. Wet etching was performed with (MR-ES manufactured by The Inktec Co., Ltd.), and the chromium light-shielding film was selectively removed to obtain a halftone phase shift mask.
The halftone phase shift mask according to the present embodiment has a structure in which a mask pattern is formed by a halftone phase shift layer mainly composed of a molybdenum silicide compound on a synthetic quartz substrate, and a chromium light-shielding film is laminated on a part thereof. It is what makes.
On the halftone phase shift mask of this example, a pattern with a changed pitch was formed for CDU evaluation as shown in FIG. FIG. 7 is an enlarged schematic view illustrating a pattern (7-1) having a dense space width and a sparse pattern (7-2) included in the evaluation pattern.
In FIG. 7, the black portion on the paper indicates a halftone portion or a light shielding portion.

(比較例)
実施例1で示したモリブデンシリサイド化合物を主成分とするハーフトーン材料膜の上にクロムよりなる遮光膜を形成した段階までの基板を比較例とし、比較例のハーフトーン位相シフトマスクブランクスとした。シリコン系ポリマー層を設けていない比較例としたこのブランクスは従来公知の構成である。シリコン系ポリマー層を設けていない比較例のブランクスを用いて、従来法により加工してハーフトーン型位相シフトマスクを得た。
比較例としたこのハーフトーン型位相シフトマスクの外観は、実施例1のハーフトーン型位相シフトマスクと同じであり、合成石英基板上にモリブデンシリサイド化合物を主成分とするハーフトーン位相シフト層によりマスクパターンが形成され、さらにその一部にクロム遮光膜が積層された構成をなすものである。
実施例1と比較例は、ブランクスとしては外観上相違があるものの、フォトマスクとした場合には外観上差異は無かった。
比較例のハーフトーン型位相シフトマスクも、実施例1と同様に、CDUの評価用に図7に示すようにピッチを変えたパターンを形成した。
(Comparative example)
The substrate up to the stage where the light shielding film made of chromium was formed on the halftone material film mainly composed of the molybdenum silicide compound shown in Example 1 was used as a comparative example, and the halftone phase shift mask blank of the comparative example was used. This blank as a comparative example in which no silicon polymer layer is provided has a conventionally known configuration. A halftone phase shift mask was obtained by processing by a conventional method using a blank of a comparative example in which no silicon polymer layer was provided.
The appearance of this halftone phase shift mask as a comparative example is the same as that of the halftone phase shift mask of Example 1, and is masked by a halftone phase shift layer mainly composed of a molybdenum silicide compound on a synthetic quartz substrate. A pattern is formed, and further a chromium light shielding film is laminated on a part of the pattern.
Example 1 and the comparative example differed in appearance as blanks, but there was no difference in appearance when used as a photomask.
Similarly to Example 1, the halftone phase shift mask of the comparative example also formed a pattern with a changed pitch as shown in FIG. 7 for CDU evaluation.

上記の実施例1と比較例のハーフトーン型位相シフトマスクのスペース幅を変えたパターンのCDを測定した。
その結果を図8に示す。
図8は、隣接するパターンのスペース幅が略200nm〜10000nmの範囲において、ドライエッチングによる寸法シフト差をレジストパターンのCDからマスクパターンのCDまでのCD誤差(シフト量)として示したものである。
図8の横軸は図7に示したパターンのスペース幅(nm)、縦軸はCDシフト量(nm)を示し、実施例1および比較例において、それぞれのパターンのラインが3本の場合と、7本の場合を図示してある。
The CD of the pattern in which the space width of the halftone phase shift mask of Example 1 and the comparative example was changed was measured.
The result is shown in FIG.
FIG. 8 shows the dimensional shift difference due to dry etching as the CD error (shift amount) from the resist pattern CD to the mask pattern CD when the space width of the adjacent pattern is in the range of approximately 200 nm to 10000 nm.
The horizontal axis of FIG. 8 shows the space width (nm) of the pattern shown in FIG. 7, and the vertical axis shows the CD shift amount (nm). In Example 1 and Comparative Example, each pattern has three lines. , Seven cases are illustrated.

また、図8において、スペース幅280nm〜4000nmの微細な領域におけるCDシフト量の読み取り数値を表1に示す。
表1では、パターンのラインが7本の場合と、3本の場合に分けて、実施例1の場合(A:7本、B:3本)と比較例の場合(C:7本、D:3本)のCDシフト量を示す。
In addition, in FIG. 8, reading values of the CD shift amount in a fine region having a space width of 280 nm to 4000 nm are shown in Table 1.
In Table 1, in the case of Example 1 (A: 7 lines, B: 3 lines) and the comparative example (C: 7 lines, D lines), the pattern lines are divided into 7 cases and 3 lines. : 3) shows the CD shift amount.

Figure 0006252623
Figure 0006252623

図8および表1に示されるように、本発明の実施例1(A、B)によるCDシフト量は、比較例(C、D)とした従来法に比べ、パターンのスペース幅の相違によるシフト量は約1/3と大幅に低減しており、パターンの疎密にあまり依存せずに均一なエッチングがなされ、微小寸法を含めてCDの均一性が良いことが示された。
一方、従来法はパターンの疎密に大きく依存しており、特にスペース幅が小さい領域において、CDシフト量の変化が著しいことが示された。
すなわち、従来法では粗密パターンを含むCD均一性の高いフォトマスクの製造は困難であったが、本発明のマスクブランクスを用い、本発明の製造方法によれば、微細パターンの精度に優れ、粗密を含むCD均一性の高いマスクパターンを有するフォトマスクを得ることができた。
なお、本実施例では、全体のシフト量が従来法より約5nm程度大きいが、これはパターン設計時に予めオフセットしておく、または本材料に対するエッチング条件の最適化により改善は容易である。
As shown in FIG. 8 and Table 1, the CD shift amount according to Example 1 (A, B) of the present invention is shifted due to the difference in the space width of the pattern as compared with the conventional method as Comparative Example (C, D). The amount was greatly reduced to about 1/3, and uniform etching was performed without depending much on the density of the pattern, and it was shown that the uniformity of CD including a minute dimension was good.
On the other hand, it has been shown that the conventional method greatly depends on the density of the pattern, and the change in the CD shift amount is remarkable particularly in the region where the space width is small.
That is, although it has been difficult to produce a photomask with high CD uniformity including a dense pattern by the conventional method, the mask blank of the present invention is used, and the production method of the present invention is excellent in the precision of fine patterns, It was possible to obtain a photomask having a mask pattern with high CD uniformity including
In the present embodiment, the total shift amount is about 5 nm larger than that of the conventional method, but this can be easily improved by offsetting the pattern design in advance or by optimizing the etching conditions for this material.

上記のように、本発明のフォトマスクブランクスを用い、本発明の製造方法によれば、重要な微小パターンの寸法精度に優れ、かつ寸法の面内分布の均一性が高いマスクパターンを有するマスクを安価に製造することができ、ハーフピッチ65nm以降、特に45nm以降のフォトマスクの製造に有効な方法であることが示された。   As described above, according to the manufacturing method of the present invention using the photomask blanks of the present invention, a mask having a mask pattern having excellent dimensional accuracy of important micropatterns and high uniformity of in-plane distribution of dimensions. It has been shown that it can be manufactured at low cost and is an effective method for manufacturing a photomask with a half pitch of 65 nm or more, particularly 45 nm or more.

11、21 透明基板
13、23 遮光膜
13a、23a 遮光膜パターン
14、24 シリコン系ポリマー層
14a、24a シリコン系ポリマーパターン
15、25 レジスト膜
15a、25a レジストパターン
16、26 電子線
22 ハーフトーン材料膜
22a ハーフトーンマスクパターン
11, 21 Transparent substrate 13, 23 Light shielding film 13a, 23a Light shielding film pattern 14, 24 Silicon polymer layer 14a, 24a Silicon polymer pattern 15, 25 Resist film 15a, 25a Resist pattern 16, 26 Electron beam 22 Halftone material film 22a Halftone mask pattern

Claims (8)

透明基板の一主面上に少なくとも遮光膜が形成された、フォトマスクブランクスであって、
前記遮光膜上に非感光性のシリコン系ポリマー層が、10nm〜100nmの範囲の膜厚で形成されており、
前記シリコン系ポリマー層の上に電子線レジスト膜が積層されており、
前記シリコン系ポリマー層が、シロキサンラダーポリマーを含み、
前記シリコン系ポリマー層の塩素系ガスによるドライエッチング耐性が、前記電子線レジスト膜の2倍以上であることを特徴とするフォトマスクブランスクス。
A photomask blank in which at least a light shielding film is formed on one main surface of a transparent substrate,
A non-photosensitive silicon-based polymer layer is formed on the light-shielding film with a thickness in the range of 10 nm to 100 nm,
An electron beam resist film is laminated on the silicon polymer layer,
The silicon-based polymer layer comprises a siloxane ladder polymers over,
The photomask brands, wherein the silicon-based polymer layer has a resistance to dry etching by a chlorine-based gas at least twice that of the electron beam resist film .
前記シロキサンラダーポリマーがオルガノシロキサンポリマーであり、かつメチルシロキサン、メチルシルセスキオキサン、フェニルシロキサン、フェニルシルセスキオキサン、メチルフェニルシロキサン、メチルフェニルシルセスキオキサンのそれぞれのポリマー、およびハイドロジェンシロキサンポリマー、およびハイドロジェンシルセスキオキサンポリマーのいずれかであることを特徴とする請求項1に記載のマスターテンプレート。The siloxane ladder polymer is an organosiloxane polymer, and each of methylsiloxane, methylsilsesquioxane, phenylsiloxane, phenylsilsesquioxane, methylphenylsiloxane, methylphenylsilsesquioxane, and hydrogensiloxane polymer And a hydrogensilsesquioxane polymer. The master template according to claim 1, wherein the master template is a hydrogensilsesquioxane polymer. 前記遮光膜が、クロムを含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のマスターテンプレート。 The light-shielding film, the master template according to claim 1 or claim 2, characterized in that it comprises chromium. 前記遮光膜が、ハーフトーン材料膜上に積層して形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3までのうちのいずれか1項に記載のフォトマスクブランクス。 The photomask blank according to any one of claims 1 to 3 , wherein the light shielding film is formed by being laminated on a halftone material film. 前記シリコン系ポリマー層の膜厚が、前記ハーフトーン材料膜の膜厚よりも小さいことを特徴とする請求項に記載のフォトマスクブランクス。 5. The photomask blank according to claim 4 , wherein a film thickness of the silicon-based polymer layer is smaller than a film thickness of the halftone material film. 前記ハーフトーン材料膜が、フッ素系ガスによりドライエッチングできる化合物を含むことを特徴とする請求項または請求項に記載のフォトマスクブランクス。 The halftone material film, the photomask blank according to claim 4 or claim 5, characterized in that it comprises a compound capable of dry etching by fluorine-based gas. 前記電子線レジスト膜の膜厚が、100nm〜300nmの範囲であることを特徴とする請求項1〜請求項のいずれか1項に記載のフォトマスクブランクス。 The photomask blank according to any one of claims 1 to 6 , wherein a thickness of the electron beam resist film is in a range of 100 nm to 300 nm. 透明基板と、この透明基板の一主面上に少なくとも遮光膜が形成され、前記遮光膜上に塩素系ガスによるドライエッチング耐性が大きい非感光性のシリコン系ポリマー層が塗布形成されたフォトマスクブランクスを用いたフォトマスクの製造方法であって、順に、A photomask blank comprising a transparent substrate and a light-shielding film formed on at least one main surface of the transparent substrate, and a non-photosensitive silicon-based polymer layer having a high resistance to dry etching by a chlorine-based gas applied to the light-shielding film. A method of manufacturing a photomask using
(1)前記シリコン系ポリマー層の上に電子線レジスト膜を薄層で塗布形成する工程と、(1) applying and forming an electron beam resist film as a thin layer on the silicon-based polymer layer;
(2)前記レジスト膜をパターニングしてレジストパターンを形成する工程と、(2) patterning the resist film to form a resist pattern;
(3)前記レジストパターンをマスクとして前記シリコン系ポリマー層をフッ素系ガスによりドライエッチングしてシリコン系ポリマーパターンを形成する工程と、(3) forming a silicon-based polymer pattern by dry etching the silicon-based polymer layer with a fluorine-based gas using the resist pattern as a mask;
(4)前記レジストパターンを剥膜する工程と、(4) stripping the resist pattern;
(5)前記シリコン系ポリマーパターンをマスクとして前記遮光膜を塩素系ガスによりドライエッチングして遮光膜パターンを形成する工程と、(5) forming a light-shielding film pattern by dry etching the light-shielding film with a chlorine-based gas using the silicon-based polymer pattern as a mask;
を有し、Have
前記シリコン系ポリマー層が、シロキサンラダーポリマー、または、トリアルキルシリル構造、トリアルコキシシリル構造、若しくはポリシラン構造のうちのいずれかの構造のシリコン系ポリマーを含み、The silicon-based polymer layer includes a siloxane ladder polymer, or a silicon-based polymer having any one of a trialkylsilyl structure, a trialkoxysilyl structure, and a polysilane structure,
前記シリコン系ポリマー層の塩素系ガスによるドライエッチング耐性が、前記電子線レジスト膜の2倍以上であることを特徴とするフォトマスクの製造方法。A method for producing a photomask, wherein the silicon-based polymer layer has a resistance to dry etching by a chlorine-based gas that is twice or more that of the electron beam resist film.
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