(57)【要約】【課題】フォトマスクのガラス基板の歪みなどにより撓んだフォトマスクを使用することにより、マスク製造工程での電子ビームによる描画パターンの位置ズレ誤差の発生や、回路パターンが半導体ウエハに転写される際のパターンの位置ズレ発生による歩留まりが低下するのを防ぐ。【解決手段】フォトマスクの製造工程において、フェムト秒パルスレーザを照射することによりマスク６内にクラック１６の分布からなるクラック集合領域１７を形成させ、そこに働く引張応力によってマスク６の平坦度を改善することで、回路パターン５の描画位置精度および回路パターンが形成される半導体ウエハの歩留まりを向上させることができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ガラス基板の片面に金属膜を蒸着したマスクブランクスを用意し、前記金属膜上にフォトレジスト膜を形成する工程、
（ｂ）前記フォトレジスト膜に電子ビームを照射し、前記フォトレジスト膜を露光および現像することによって、フォトレジストパターンを形成する工程、
（ｃ）前記フォトレジストパターンをマスクとして前記金属膜を加工し、回路パターンを形成してマスクを形成する工程、
を含むフォトマスクの製造方法であって、
前記（ａ）工程の前か、もしくは前記（ｃ）工程の後に、コンピュータ制御されたフェムト秒パルスレーザを照明光学系および反射ミラーで結像光学系に入射させ、前記フェムト秒パルスレーザを前記ガラス基板内部に集光してクラックを発生させ、前記マスクブランクスまたは前記マスクの撓みの変化が所定の状態に達するまでレーザ照射することにより、前記クラックの集合からなる領域を前記マスクブランクス内部または前記マスク内部に分布させることで、前記マスクブランクスまたは前記マスクの歪みを制御することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスク（以下、単にマスクという）の製造技術に関し、特に、歪みの修正が必要なマスクに適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の集積回路は、露光装置によってマスクの集積回路パターンがウエハに転写されることによって製造される。マスクは、ガラス基板の上部に金属の薄膜を蒸着してマスクブランクスとした後、フォトレジスト膜をコーティングし、ガラス基板上の金属膜に電子ビームを使用して所望の回路パターンを描画することによって作製されている。マスクの回路パターンの大きさは製品回路の２倍から４倍または５倍の寸法に拡大されている。製造中の半導体装置に塗布されたフォトレジスト膜への露光は、マスクの回路パターンをレンズにて縮小して転写することで行われる。
【０００３】
特開平９−３０６８１２号公報（特許文献１）には、レーザ、電子ビーム、イオンビーム、荷電粒子、電磁波などの熱源によりＸ線吸収体を加熱してＸ線吸収体パターンの内部応力を調整するＸ線マスクの製造方法が開示されている。
【０００４】
特開平９−２３２２１６号公報（特許文献２）には、Ｘ線マスクの吸収体の面内応力を測定し、光ビームの熱源により吸収体を局所的に加熱して吸収体の応力を調整するＸ線マスクの製造方法が開示されている。
【０００５】
特開平５−２３４８５８号公報（特許文献３）には、メンブレンのＸ線吸収体が存在する、あるいは存在しない領域の裏面側を部分的に除去して薄くすることで、内部応力を調整するＸ線露光マスクの製造方法が開示されている。
【０００６】
特開２００２−１５９８１号公報（特許文献４）には、下地基板と反射多層膜との間に、反射多層膜および吸収体膜の内部応力から生じるマスクの歪みを是正するような内部応力を備えた応力調整膜を成膜することで内部応力を調整する半導体プロセス用マスクの製造方法が開示されている。
【特許文献１】特開平９−３０６８１２号公報
【特許文献２】特開平９−２３２２１６号公報
【特許文献３】特開平５−２３４８５８号公報
【特許文献４】特開２００２−１５９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のマスクの製造工程では、薄膜パターンの内部応力や、基板材料の歪みが原因となりマスクが撓むことがある。マスクが撓んだ状態で回路パターンがウエハに転写されると、パターンの位置ズレにより重ね合わせに不具合が発生する。その結果、集積回路の特性に重大な影響を与え、歩留まりの低下に繋がる。また、マスクを製作する段階の電子ビーム描画の際にも、マスクブランクスが撓んでいると描画パターンの位置ズレ誤差が発生する。
【０００８】
特許文献１および特許文献２によれば、吸収体のアニーリング（焼きなまし）によって成膜時の歪みを小さくできる可能性がある。しかし、基板材料と吸収体の熱膨張率に違いがあることから、基板と吸収体が熱平衡状態であっても常に熱膨張率の違いによる歪みが残る。アニーリングは加熱した状態からゆっくりと冷却する事で電子の高いエネルギー状態から低いエネルギー状態へ変化できる利点がある。しかし、特許文献２における局所的なアニーリングでは、急速冷却の可能性があるので不安定である高いエネルギー状態が残留する。
【０００９】
特許文献３は基板の裏面を選択的に除去する方法であるが、基板除去に伴う複雑な加工によって吸収体へのダメージが避けられない。
【００１０】
また、特許文献４は、マスク全体の歪みを打ち消す膜を積層するが、成膜条件で大まかな応力制御は可能であるが、細かい制御が不可能である。
【００１１】
本発明の目的は、マスクブランクスまたはマスクの歪みを改善し、回路パターン描画の位置精度をより正確にし、歩留まり向上させることができる技術を提供することにある。
【００１２】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１４】
本発明の一実施の形態によるフォトマスクの製造方法は、
（ａ）ガラス基板の片面に金属膜を蒸着したマスクブランクスを用意し、前記金属膜上にフォトレジスト膜を形成する工程、
（ｂ）前記フォトレジスト膜に電子ビームを照射し、前記フォトレジスト膜を露光および現像することによって、フォトレジストパターンを形成する工程、
（ｃ）前記フォトレジストパターンをマスクとして前記金属膜を加工し、回路パターンを形成してマスクを形成する工程、
を含むフォトマスクの製造方法であって、
前記（ａ）工程の前か、もしくは前記（ｃ）工程の後に、コンピュータ制御されたフェムト秒パルスレーザを照明光学系および反射ミラーで結像光学系に入射させ、前記フェムト秒パルスレーザを前記ガラス基板内部に集光してクラックを発生させ、前記マスクブランクスまたは前記マスクの撓みの変化が所定の状態に達するまでレーザ照射することにより、前記クラックの集合からなる領域を前記マスクブランクス内部または前記マスク内部に分布させることで、前記マスクブランクスまたは前記マスクの歪みを制御するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１６】
フォトマスクの製造工程において、フェムト秒パルスレーザを用いてマスクブランクス内またはマスク内にクラックを形成し分布させ、マスクブランクスまたはマスクの平坦度を改善することにより、回路パターンの描画位置精度および歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００１８】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００１９】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、実施例等において構成要素等について、「Ａからなる」、「Ａよりなる」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。
【００２０】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２１】
また、材料等について言及するときは、特にそうでない旨明記したとき、または、原理的または状況的にそうでないときを除き、特定した材料は主要な材料であって、副次的要素、添加物、付加要素等を排除するものではない。たとえば、シリコン部材は特に明示した場合等を除き、純粋なシリコンの場合だけでなく、添加不純物、シリコンを主要な要素とする２元、３元等の合金（たとえばＳｉＧｅ）等を含むものとする。
【００２２】
また、以下の実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２３】
また、以下の実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするために部分的にハッチングを付す場合がある。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態は、マスクの製造方法に適用したものであり、図１〜図６を用いて説明する。マスク基板サイズの実施例として、一般に普及している6インチ（152.4mmの正方形）サイズを仮定する。
【００２５】
まず、図１に示すように、マスクの基板となる厚さ６．２５〜６．３５ｍｍの酸化シリコンを含むガラス基板１の片面に、クロムまたはケイ化モリブデンを含む金属薄膜２をスパッタリングにより蒸着したマスクブランクス３を用意する。そして、金属薄膜２の上にポジ型のフォトレジスト膜４を塗布する。
【００２６】
次に、図２に示すように、電子ビームを用いてフォトレジスト膜４に所望の回路パターンを描画する。現像により溶解せず残ったフォトレジスト膜４をマスクとして金属薄膜２をドライエッチングすることにより、金属薄膜２からなる回路パターン５が形成される。
【００２７】
次に、図３に示すように、フォトレジスト膜４を除去することで、マスク６を形成する。このとき、金属薄膜２の内部応力や、ガラス基板１の歪みによりマスク６が撓んでいることがある。ガラス基板１が歪んでいると、マスクブランクス３上部のフォトレジスト膜４に電子ビームで回路パターン５を描画する際、描画パターンの位置ズレ誤差が発生する。さらに、回路パターン５が半導体ウエハに転写される際にパターンの位置ズレが発生する原因となり、歩留まりの低下に繋がる。
【００２８】
なお、本実施の形態では電子ビームをフォトレジスト膜４に照射する面積を減らすために、回路パターン５を形成する際ポジ型のフォトレジスト膜４を使用したが、場合によっては作業効率を考慮してネガ型のフォトレジスト膜を使用してもよい。
【００２９】
次に、マスク平坦化システム１５の構成を図４に示す。本システムは、フェムト秒パルスレーザ光源７、照明光学系８、反射ミラー９、縮小投影光学系１０、ＣＣＤカメラ（観察光学系）１１、マスクステージ（Ｘ−Ｚ−Ｙステージ）１２、マスク６、ステージコントローラ１３と、これらを統括制御するコンピュータ１４からなる。
【００３０】
本実施の形態では、フェムト秒パルスレーザの仕様は波長７７５ｎｍ、パルス幅１６０ｆｓ、エネルギー０．００５ｍＪ〜０．０３ｍＪとし、レンズ焦点距離１５０ｍｍ、集光レンズ径２０ｍｍの光学系を仮定する。必要な曲げモーメントに応じて基本となるエネルギーをベースに照射エネルギーを調整する。
【００３１】
次に、本実施の形態のマスク平坦化システムの動作説明をする。まず、コンピュータ１４で制御されたフェムト秒パルスレーザが照明光学系８を通り反射ミラー９で縮小投影光学系１０に入射する。次に、縮小投影光学系１０からのレーザ光はマスク６内部の所要の位置に集光する。マスク５内部のレーザ光の焦点位置はコンピュータ１４で制御されたマスクステージ１２の上下微動によって調整される。レーザ光が集光された領域には応力の変化が生じる。この応力の変化でマスク６の撓みに変化が生じる。マスク６の撓みの変化が所要の状態に達するまでマスクステージ１２を面内移動してレーザ照射を行う。
【００３２】
ここで、マスク６がパターン側の面内で凸がある場合に、これを平坦にする前記マスク平坦化システム１５による修正工程を、図５、図６にマスク６の断面図を示して説明する。
【００３３】
まず、図５に示すように、パターン側の面内で凸があるマスク６のパターン面を下向きにして、マスク６をマスクステージ１２に設置する。
【００３４】
次に、図６に示すように、ガラス基板１のパターン側の面の近傍のガラス基板１内部にレーザ照射の焦点位置を決めたら、ガラス基板１の厚み方向に一定のピッチでレーザを照射する。ガラス基板１内にパワー密度が１０７Ｗ／ｍｍ２程度以上のレーザが照射されると、レーザの照射点近傍は多光子吸収により、クラック１６が生じる。ＣＣＤカメラ１１によってクラックのその場観察と形成状況の確認が可能である。
【００３５】
このとき生じるクラック１６はガラス基板１の厚み方向に入る亀裂であり、その縦の長さは約０．０５ｍｍ程である。クラック１６の分布からなるクラック集合領域１７が所要の形状にできあがることにより、引張応力の分布が形成される。それによって、パターン側に凸であったマスク６の形状が平坦になり、本実施の形態のマスク６が完成する。
【００３６】
この工程において、マスク６内にレーザ光でクラック１６の集合領域１７の大きさと分布を調整して引張応力の分布を形成することで、ガラス基板１の歪みや、薄膜の応力制御で失敗したマスク６の歪みを修正できる。その結果、集積回路パターンの重ね合わせ精度および歩留まりを向上させることができる。
【００３７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００３８】
なお、前記実施の形態では、パターン面側に凸に歪んだマスクを平坦に修正した。一方、マスクがガラス面側に凸に歪んでいる場合は、クラック分布領域をガラス基板内のガラス面側に形成して歪みを修正することになる。
【００３９】
また、本発明は前記実施の形態のような透過型のマスクに使用することも可能であるが、ＥＵＶ(Extreme Ultra Violet)マスクなどの反射型のマスクブランクスまたはマスクに使用してもよい。さらに、前記実施の形態のようにマスクの歪みを修正してもよいが、マスクに加工される前のマスクブランクスまたはガラス基板の状態で歪みを修正してもよい。さらに実施の方法として露光装置に本発明の平坦度修正装置を組み込んで使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のフォトマスクの製造方法は、歪みを持つフォトマスクの製造工程に幅広く利用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態であるフォトマスクの製造方法を説明する要部断面図である。
【図２】図１に続くフォトマスクの製造工程中の要部断面図である。
【図３】図２に続くフォトマスクの製造工程中の要部断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態であるフォトマスクのマスク平坦化システムの構成図である。
【図５】本発明の一実施の形態であるフォトマスクの製造工程中の要部断面図である。
【図６】図５に続くフォトマスクの製造工程中の要部断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ガラス基板
２  金属薄膜
３  マスクブランクス
４  フォトレジスト膜
５  回路パターン
６  マスク
７  フェムト秒パルスレーザ光源
８  照明光学系
９  反射ミラー
１０  縮小投影光学系
１１  ＣＣＤカメラ（観察光学系）
１２  マスクステージ（Ｘ−Ｚ−Ｙステージ）
１３  ステージコントローラ
１４  コンピュータ
１５  マスク平坦化システム
１６  クラック
１７  クラック集合領域（構造変質領域）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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