JP6744100B2 - 転写用マスクの製造方法 - Google Patents
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基板上に、パターニング材料膜と、ケイ素を含有するハードマスク膜とをこの順に成膜する成膜工程と、
有機ケイ素化合物を用いた処理により、前記ハードマスク膜の表面のシラノール基を化学修飾基で修飾する改質処理工程と、
前記改質処理された前記ハードマスク膜上にレジスト膜を形成する工程とを有し、
前記改質処理は、前記レジスト膜のリソグラフィー処理において当該レジスト膜から露出する前記ハードマスク膜の表面の水接触角が、室温23℃において29°以下の範囲となるように行われる
マスクブランクの製造方法。
前記成膜工程では、前記パターニング材料膜として、クロムを含有する材料膜を成膜する
ことを特徴とする構成1に記載のマスクブランクの製造方法。
前記有機ケイ素化合物は、アミンを有している
ことを特徴とする構成1または2に記載のマスクブランクの製造方法。
前記有機ケイ素化合物は、ヘキサメチルジシラザンである
ことを特徴とする構成1〜3の何れかに記載のマスクブランクの製造方法。
前記ハードマスク膜の膜厚は、1.5nm以上15nm未満である
ことを特徴とする構成1〜4の何れかに記載のマスクブランクの製造方法。
前記ハードマスク膜は、酸素および窒素のうちの少なくとも一方とケイ素とからなる
ことを特徴とする構成1〜5の何れかに記載のマスクブランクの製造方法。
構成1〜6の何れかに記載のマスクブランクの製造方法によって製造されたマスクブランクを用いる転写用マスクの製造方法であって、
リソグラフィー法により前記レジスト膜にレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとし、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記ハードマスク膜をパターニングする工程と、
前記パターニングされたハードマスク膜をマスクとして前記パターニング材料膜をエッチングすることにより、当該パターニング材料膜をパターニングする工程とを有する
転写用マスクの製造方法。
前記成膜工程では、前記パターニング材料膜として、クロムを含有する材料膜を成膜し、
前記パターニング材料膜をパターニングする工程では、前記ハードマスク膜をマスクとし、塩素系ガスを用いたドライエッチングより、前記クロムを含有する材料膜をパターニングする
ことを特徴とする構成7記載の転写用マスクの製造方法。
基板上に、パターニング材料膜と、ケイ素を含有するハードマスク膜とがこの順で成膜されたマスクブランクであって、
前記ハードマスク膜は、有機ケイ素化合物を用いた処理によって、表面のシラノール基が化学修飾基で修飾されており、レジスト膜のリソグラフィー処理において当該レジスト膜から露出する前記ハードマスク膜の修飾された表面の水接触角が室温23℃において29°以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
図1は、実施形態のマスクブランクの製造方法を説明するための断面工程図である。以下に、図1に基づき、実施形態のマスクブランクの製造方法を説明する。
ここで用意する基板10は、一般的にガラス材から構成され、ケイ素を含有する材料からなるものが選択される。例えばバイナリマスクや位相シフトマスク用のマスクブランクの基板1であれば、ArFエキシマレーザ光(波長:約193nm)のような露光光に対して透過性を有する材料で構成されればよい。このような材料としては、合成石英ガラスが用いられるが、この他にも、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラスを用いることができる。特に、石英基板は、ArFエキシマレーザ光、またはそれよりも短波長の領域で透明性が高いので、本発明のマスクブランクに特に好適に用いることができる。
また、反射型のマスクブランクの基板1であれば、露光時の発熱による熱膨張が低く抑えられた低熱膨張ガラス(SiO2−TiO2ガラス等)を用いて構成される。
次に、以上のような基板10における処理表面上に、例えばスパッタ法によってハーフトーン膜11を成膜する。ここで成膜するハーフトーン膜11は、例えばケイ素(Si)を含有する材料膜として成膜する。このハーフトーン膜11は、ケイ素の他に、窒素(N)を含有する材料で形成されていることが好ましい。このようなハーフトーン膜11は、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによってパターニングが可能であり、以下に説明するクロム(Cr)を含有する材料で形成された遮光膜13に対して、十分なエッチング選択性を有したパターニングが可能である。
次に、ハーフトーン膜11上に、例えばスパッタ法によって遮光膜13を成膜する。ここで成膜する遮光膜13は、クロムを含有する材料膜であって、単層で成膜してもよく、図示したような下層13aと上層13bとの2層構造で成膜してもよく、さらに多層の複数層で成膜してもよい。遮光膜13を複数層として成膜する場合には、クロム(Cr)の含有量を変化させた各層を成膜する。
よい。
次いで遮光膜13上に、例えばスパッタ法によってハードマスク膜15を成膜する。ここで成膜するハードマスク膜15は、ケイ素(Si)を含有する膜であって、遮光膜13にパターンを形成するためのドライエッチングが終わるまでの間、エッチングマスクとして機能するだけの極薄い膜厚を有して成膜される。
次に、図1Bに示すように、有機ケイ素化合物を用いた処理により、ハードマスク膜15の表面Sのシラノール基を化学修飾基で修飾する改質処理工程を行う。この改質処理工程は、この次に形成するレジストパターン間に露出するハードマスク膜15の表面Sの水接触角が、室温23℃において29°以下の範囲となるように行われるところが重要である。なお、改質処理はレジスト膜17の構成材料によって適宜変更することができる。
ハードマスク膜15の改質処理にHMDSを使用した場合には、表面にトリメチルシリル基が露出するが、上述したレジスト組成液により、この中に含まれるメチル基の数を減少させるか、または、不活化させるかによってハードマスク表面の親水性を高めることができる。
次に図1Cに示すように、化学修飾基の結合によって改質処理されたハードマスク膜15の表面S上に、レジスト膜17を形成する。レジスト膜17の形成は、例えばスピンコート法のような塗布法によるレジスト材料層の成膜と、その後の処理とを行う。ここで形成するレジスト膜17は、特に材料限定されることはないが、微細パターンを形成する場合に有効であるため、化学増幅型レジストに適用することが好ましい。また、ネガ型、ポジ型のいずれのレジストにも適用可能であるが、ネガ型に適用すると効果的である。ただし、ここで形成するレジスト膜17の材質およびその形成方法は、改質処理工程における処理条件を設定した際の材質および形成方法であることとする。
図2および図3は、実施形態の転写用マスクの製造方法を説明するための断面工程図である。これらの図に示す転写用マスクの製造方法は、図1を用いて説明した製造方法によって得られたハーフトーン型のマスクブランク1を用いた転写用マスクの製造方法である。以下に、図2および図3に基づき、転写用マスクの製造方法を説明する。尚、図2および図3においては、図1を用いて説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
先ず、図2Aに示すように、リソグラフィー法によりレジスト膜17に第1のレジストパターン17aを形成する。ここでは先ず、マスクブランク1におけるレジスト膜17に対して、ハーフトーン膜11に形成すべき位相シフトパターンとアライメントマークパターンとを露光描画する。この露光描画には、電子線が用いられる場合が多い。この際、基板10における中央部分を位相シフトパターン形成領域10aとし、ここに位相シフトパターンに対応するパターンを露光描画する。また、位相シフトパターン形成領域10aの外周領域10bには、位相シフトパターンを形成せずアライメントマーク等のパターンを露光描画する。
次いで図2Bに示すように、減圧処理室内において、第1のレジストパターン17aをマスクとして、フッ素系ガスを用いたハードマスク膜15のドライエッチングを行い、ハードマスク膜15をパターニングしてハードマスクパターン15aを形成する。しかる後、第1のレジストパターン17aを除去する。なお、ここで、第1のレジストパターン17aを除去せず残存させたまま、遮光膜13のドライエッチングを行ってもよい。この場合でも、遮光膜13のドライエッチングの途上で第1のレジストパターン17aは消失する。
次に図2Cに示すように、引き続き減圧処理室内において、ハードマスクパターン15aをマスクとして、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガス(酸素含有塩素系ガス)を用いた遮光膜13のドライエッチングを行い、クロムと共にインジウム等金属元素を含有する遮光膜13をパターニングする。これにより、ケイ素を含有するハードマスク膜15に対して、きわめて高いエッチング選択性で遮光膜13をエッチングし、遮光膜パターン13aaを形成する。
以上説明した実施形態のマスクブランクの製造方法によれば、レジスト膜17の下地層となるハードマスク膜15を、ハードマスク膜15の表面Sのシラノール基(−SiOH)と結合可能な官能基と、レジスト膜17との親和性に優れる疎水性の官能基とを有する有機ケイ素化合物によって改質処理を行った後、レジスト膜17を形成する。このため、改質処理工程によってハードマスク膜15の表面が疎水化され、レジスト膜17との密着性を確保することが可能になる。そして、この製造方法によって作製されたマスクブランク1を用いた転写用マスクの製造方法によれば、図2Aを用いて説明したように、リソグラフィー処理によって第1のレジストパターン17aを形成した場合のパターン倒れを防止することが可能になる。
[マスクブランクの製造]
図1を用いて説明した第1実施形態のマスクブランク1を以下のように製造した。先ず図1Aに示すように、主表面の寸法が約152mm×約152mmで、厚さが約6.25mmの合成石英ガラスからなる透光性基板10を準備した。この基板10は、周端面及び主表面Sが所定の表面粗さに研磨され、その後、所定の洗浄処理および乾燥処理を施されたものである。
・下層13a:CrON、膜厚47nm
・上層13b:CrN、膜厚5nm
・ハードマスク膜15:SiON、膜厚5nm
次に、電子線描画機を用いて、レジスト膜17に対して所定のデバイスパターンを描画した。ここでは、デバイスパターンとして、ハーフトーン膜11に形成すべき位相シフトパターンに対応するパターンであって、ラインアンドスペースを含むパターンを描画した。ここでの描画は、SRAFパターンのパターン寸法に対応する40nm幅のラインアンドスペースの位相シフトパターンの形成を目的とした。
以上のようにして形成したハードマスクパターン15aについて、その形状を評価した。ここでは、ハードマスクパターン15aに形成された抜き不良、すなわち第1のレジストパターン17aをマスクとしたハードマスク膜15のエッチング不良のうち、パターン残りによる欠陥数をカウントした。この結果を下記表1に合わせて示す。欠陥数のカウントは、レーザーテック株式会社製マスクブランクス欠陥検査装置(MAGICSシリーズ
M2351)を使用して実施した。尚、表1に示す欠陥数は、カウント10未満を切り捨てた値として示した。
2…転写用マスク
10…基板、
11…ハーフトーン膜(パターニング材料膜)
13…遮光膜(パターニング材料膜、クロムを含有する材料膜)
15…ハードマスク膜
17…レジスト膜
17a…第1のレジストパターン
31…第2のレジストパターン
d…ハードマスク膜の膜厚
Claims (6)
- 基板上に、パターニング材料膜と、ケイ素を含有するハードマスク膜とをこの順に成膜する成膜工程と、
ヘキサメチルジシラザンを用いた処理により、前記ハードマスク膜の表面のシラノール基を化学修飾基で修飾する改質処理工程と、
前記改質処理された前記ハードマスク膜上にレジスト膜を形成する工程と、
テトラメチルアンモニウムハイドライドを含有する水溶液を用いたリソグラフィー処理により前記レジスト膜にレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとし、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記ハードマスク膜をパターニングする工程と、
前記パターニングされたハードマスク膜をマスクとして前記パターニング材料膜をエッチングすることにより、当該パターニング材料膜をパターニングする工程とを有し、
前記改質処理は、前記テトラメチルアンモニウムハイドライドを含有する水溶液を用いたリソグラフィー処理を前記レジスト膜に対して行ったときに当該レジスト膜から露出する前記ハードマスク膜の表面の水接触角が、室温23℃において29°以下の範囲となるように行われる
転写用マスクの製造方法。 - 前記リソグラフィー処理で用いられる前記水溶液は、テトラメチルアンモニウムハイドライドを2.38%の濃度で含有している
ことを特徴とする請求項1記載の転写用マスクの製造方法。 - 前記成膜工程では、前記パターニング材料膜として、クロムを含有する材料膜を成膜する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の転写用マスクの製造方法。 - 前記ハードマスク膜の膜厚は、1.5nm以上15nm未満である
ことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の転写用マスクの製造方法。 - 前記ハードマスク膜は、酸素および窒素のうちの少なくとも一方とケイ素とからなる
ことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の転写用マスクの製造方法。 - 前記パターニング材料膜をパターニングする工程では、前記ハードマスク膜をマスクとし、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記クロムを含有する材料膜をパターニングする
ことを特徴とする請求項3に記載の転写用マスクの製造方法。
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