(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＫｒＦエキシマレーザを用いたフォトリソグラフィを行うために使用されるフォトマスクの製造方法であって、
透明基板上に遮光膜として、ＫｒＦエキシマレーザを用いた露光に際しての透過率が急激な光学的変化のない０．５％以下になるように膜厚が６０ｎｍ乃至７０ｎｍのクロム膜のみが形成されたブランクマスクの上記クロム膜表面上に直接、電子ビーム用レジストを膜厚が２８０ｎｍ乃至３５０ｎｍとなるように形成し、次に、露光量を２．３μＣ／ｃｍ２乃至２．６μＣ／ｃｍ２とした電子ビーム描画及び現像することによって、上記レジストをパターニングした後、該パターニングしたレジストをマスクに上記クロム膜をドライエッチングによりエッチング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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトマスクの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、フォトマスクの製造に使用されるブランクマスクは、透明基板上に遮光膜をつけた２層構造からなる。ブランクマスクに使用される透明基板材料には、主に石英が用いられており、遮光膜材料には主にクロムが用いられている。ブランクマスクのクロム膜厚は通常約１１０ｎｍであり、真空蒸着やスパッタリング法により形成されている。
【０００３】
次に、フォトマスクの形成方法について説明する。まず、ブランクマスクからフォトマスクの加工に必要な保護膜材料には、主に電子ビーム（以下、「ＥＢ」とする。（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ））用レジストが用いられている。このＥＢ用レジストの膜厚は約５００ｎｍであり、スピン・オン法によりブランクマスクに塗布される。ＥＢ用レジストはＥＢ描画と現像によりパターニングされる。
【０００４】
次いで、このレジストマスクに基づき、遮光膜はウエットエッチングにより、パターニングされる。尚、ウエットエッチング法には、浸漬法とスプレイ法とがある。また、レジストの膜厚とクロムの膜厚との比を３：１にすることが望ましいとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、フォトマスクの加工にウエットエッチング法を用いる場合、上記２つの方法ともにサイドエッチングによるアンダーカットが０．１μｍ以上生じ、クロム膜パターン寸法がレジストパターン寸法より細くなってしまう現象が生じる。このアンダーカットとは、従来技術の課題の説明に供する図である図８に示すように、窓開き部分の縁からエッチング液がレジスト膜の下へ回り込んで、横方向にもエッチングが進む現象である。尚、図８において、１は透明基板、２はクロム膜、３はレジストを示す。
【０００６】
そして、クロム膜パターン寸法が１μｍ程度まで細くなると、このアンダーカットのためにフォトマスクの寸法精度が悪くなり、図７（ｂ）の従来技術によるＯＰＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）マスクパターンへの適用例に示すように、パターンのコーナーラウンド（丸み）が顕著になる。尚、図７（ｃ）は設計上のＯＰＣマスクパターンを示す図であり、図７（ｃ）において、４はＯＰＣマスクパターンを示す。
【０００７】
しかし、ｉ線（ｉ−ｌｉｎｅ）、ｇ線（ｇ−ｌｉｎｅ）を用いたリソグラフィにおいては、クロム膜パターン最小寸法は２μｍ程度であり、ウエットエッチングを用いても、所望のパターン寸法に十分対応できるフォトマスク精度が得られていたが、ＫｒＦエキシマレーザを用いたフォトリソグラフィにおいて、クロム膜パターンの最小寸法が１μｍ程度であるため、フォトマスクの寸法精度が得られないという問題が生じる。
【０００８】
遮光パターン（主としてクロム膜パターン）を微細化するためにウエットエッチングではなく、プラズマやスパッタ等のドライエッチング法を用いる技術が提案されている。ドライエッチング法は、０．０５μｍ以下のアンダーカットで抑えられ、且つ、レジストマスク通りのパターンが形成されるという利点があり、ウエットエッチング法に比べて優れている。
【０００９】
しかし、ＥＢ用レジストのドライエッチング耐性が悪いため、レジスト膜減りが大きいこと及びレジストマスク通りのクロム膜パターンが形成されるにはレジストの解像度が低いことの２点がクロム膜のパターニングに影響し、加工できてもＫｒＦエキシマリソグラフィに必要なフォトマスクの寸法精度が得られないという問題を有する。
【００１０】
本発明は、フォトマスクの寸法精度を向上させる技術を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のフォトマスクの製造方法は、ＫｒＦエキシマレーザを用いたフォトリソグラフィを行うために使用されるフォトマスクの製造方法であって、透明基板上に遮光膜として、ＫｒＦエキシマレーザを用いた露光に際しての透過率が急激な光学的変化のない０．５％以下になるように膜厚が６０ｎｍ乃至７０ｎｍのクロム膜のみが形成されたブランクマスクの上記クロム膜表面上に直接、電子ビーム用レジストを膜厚が２８０ｎｍ乃至３５０ｎｍとなるように形成し、次に、露光量を２．３μＣ／ｃｍ２乃至２．６μＣ／ｃｍ２とした電子ビーム描画及び現像することによって、上記レジストをパターニングした後、該パターニングしたレジストをマスクに上記クロム膜をドライエッチングによりエッチングすることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に基づいて本発明について詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施の形態のフォトマスクの製造工程図であり、図２はクロム膜厚と各露光波長における透過率の相関関係図であり、図３はレジスト膜厚を変えた場合の露光量と線幅の寸法（ＣＤ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）シフト量（設計データに対する実測データのずれ）との特性を示す図であり、図４は図３において、ＣＤシフト量ゼロとなるＥＢ露光量をレジスト感度（実用感度）と定義し、プロットした図であり、図５はレジスト膜厚と寸法リニアリティ限界値との相関関係図であり、図６はレジスト膜厚と面内寸法精度との相関関係図であり、図７（ａ）は本発明のＯＰＣマスクパターンへの適用例を示す図である。また、図１において、１は透明基板、２はクロム膜、３はＥＢ用レジストを示す。
【００１８】
尚、図７において、使用したレジストは日本ゼオン株式会社製「ＺＥＰ８１０Ｓ」であり、図７（ａ）においてはレジストの膜厚を３００ｎｍ、クロム膜の膜厚を６０ｎｍ、露光量を２．３（１．１５×２）μＣ／ｃｍ2として、ドライエッチングによりエッチングした場合を示し、図７（ｂ）において、レジストの膜厚を５００ｎｍ、クロム膜の膜厚を１１０ｎｍ、露光量を３．３０（１．６５×２）μＣ／ｃｍ2として、ウエットエッチングによりエッチングした場合を示す。
【００１９】
本発明は、クロム膜厚を可能な限り薄くすることでドライエッチング時間を短くし、ドライエッチングによるレジスト膜減りを低減する。図２に示すように、短波長化に伴い、同一の透過率設定では、ＥＢ描画にＫｒＦエキシマレーザを用いる場合が最もクロム膜の薄膜が容易になる。遮光膜の性能として必要な透過率を、急激な光学的変化のない０．５％以下に設定すると、ＫｒＦエキシマレーザを用いた場合、クロム膜厚は６０ｎｍまで薄膜化できる。
【００２０】
また、図４に示すように、レジスト膜厚と感度とはほぼリニアの関係にあり、レジストの薄膜化により、容易に高感度のレジストパターンを得ることができるので、レジスト膜厚は可能な限り薄くする必要がある。
【００２１】
そして、寸法リニアリティ限界値は１．０００μｍ以下にすることが望ましいので、図５に示すように、レジストの膜厚は、寸法リニアリティ限界値が１．０００μｍ以下となる約２８０ｎｍ乃至３５０ｎｍが最適である。また、この際用いるレジストは、ＥＢ用レジストであれば効果がある。
【００２２】
そして、この最適レジスト膜厚を２８０ｎｍ乃至３５０ｎｍとした場合のＥＢ露光量の最適値は、図３に示すように、２．３μＣ／ｃｍ2乃至２．６μＣ／ｃｍ2となる。微細パターン形成では、寸法リニアリティ（解像度マージン）の劣化をＥＢ露光量増加により補正する必要があるが、薄膜レジストは感度が高いため、補正露光量に十分に余裕がある。
【００２３】
また、図６に示すように、面内寸法精度は寸法リニアリティと同じ挙動を示し、解像力マージンが大きく、パターン形状が良好なレジストパターン（膜厚２８０ｎｍ乃至３５０ｎｍ）で面内寸法精度０．０２０μｍ以下とすることができる。
【００２４】
また、クロム膜厚が薄くなったことで、クロムパターンのテーパ形状が抑えられ、ドライエッチングを用いたことでエッジラフネスも小さくできる。
【００２５】
以下、図１を用いて、本発明の一実施の形態のフォトマスクの製造工程を説明する。
まず、透明基板１上にスパッタ、真空蒸着等によりクロム膜２を約６０ｎｍ成膜し、続いて、レジスト３を３００ｎｍ塗布する（図１（ａ））。尚、レジスト３としては、クロム膜２のエッチングの際、エッチング耐性に優れたものでなければならない。本実施の形態においては、日本ゼオン株式会社製「ＺＥＰ８１０Ｓ」を使用した。
【００２６】
次に、ＥＢ描画工程において、遮光領域は未描画であり、透過領域には完全にレジスト３を除去し得る必要電荷量に設定された電子ビームを照射する。レジスト３にはネガ形とポジ形とがあり、図１に示したのはポジ形レジストを使用した場合であって、電子ビームの照射された部分は現像液に溶解し、クロム膜２が部分的に露出される（図１（ｂ））。
【００２７】
現像した後、露出したクロム膜２のドライエッチングを行う。エッチングは平行平板式反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）を用いた。エッチングガスはＣＣｌ4（テトラクロロメタン）とＯ2（酸素）との混合ガス或いはＣＨ2Ｃｌ2（ジクロロメタン）とＯ2（酸素）との混合ガスを流量比を２５ｓｃｃｍ（ＣＣｌ4或いはＣＨ2Ｃｌ2）：７５ｓｃｃｍ（Ｏ2）に制御し使用した。また、ＲＦパワーは２００Ｗ（５００Ｗ以内であれば使用可能となる。）、圧力を０．２５０Ｔｏｒｒ（３３．２５Ｐａ）、放電周波数は１３．５６ＭＨｚとする。
【００２８】
上記条件でのクロム（Ｃｒ）と石英との選択比は２５〜３０であり、Ｃｒのエッチングレートは５５ｎｍ／ｍｉｎである。また、レジスト３はエッチングに対する保護膜として働き、レジストに覆われていない部分のクロム膜２のみが除去され、透明基板１が部分的に露出する（図１（ｃ））。尚、クロム膜２のドライエッチングに塩素系ガスを用いた場合、レジスト３のドライエッチング耐性は十分である。
【００２９】
次に、クロム膜２のエッチング後、レジスト３の全面除去を行う（図１（ｄ））。レジストの剥離は、ジメチルホルムアミド、アセトン、硫酸過水の順に薬液に浸して行う。この場合、上記薬液に対する透明基板１及びクロム膜２の耐性は十分である。
【００３０】
本実施の形態では、３００ｎｍの膜厚のレジストを用いて膜厚約６０ｎｍのクロム膜２のパターングを行った結果、図７（ａ）に示すような矩形の良好なパターニング形状が得られた。但し、更に薄いレジスト膜厚（２５０ｎｍ）の場合では、エッチング時のレジスト膜厚が不十分となるため、コーナー部がラウンド形状となり、パターン形状が劣化する。
【００３１】
この場合、図５に示すように、寸法リニアリティが悪いだけでなく、図６に示すように、面内寸法精度も悪くなる。このことから、２８０ｎｍ乃至３５０ｎｍの膜厚のレジストが寸法リニアリティ及び面内寸法精度を確保することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明を用い、レジストを薄膜化する事により、高感度及び高解像度のレジストパターンを得ることができる。特に、クロム膜厚６０ｎｍとレジスト膜厚２８０ｎｍ乃至３５０ｎｍの組み合わせにおいて、寸法リニアリティが１μｍ以下まで可能となる。尚、上記２８０ｎｍ乃至３５０ｎｍの薄膜レジストは感度が高いため、補正露光量に十分に余裕がある。
【００３３】
また、本発明を用い、クロム膜を膜厚６０ｎｍ乃至７０ｎｍの薄膜化することにより、クロム膜の透過率を急激な光学的変化の無い０．５％以下に維持した状態で、エッチング時間を短くでき、ドライエッチング時のレジスト膜減りを低減できる。
【００３４】
更に、本発明を用い、遮光膜のエッチングにドライエッチングを用いることにより、エッジラフネスが小さくなり、クロム膜厚を従来より薄くしたことにより、テーパが少なくなり、クロムパターンの形状が良くなり、レジストの膜厚が薄いことで、パターンのコーナーラウンド（丸み）が進行しないため、良好なパターン形状が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のフォトマスクの製造工程図である。
【図２】クロム膜厚と各露光波長における透過率の相関関係図である。
【図３】レジスト膜厚を変えた場合の露光量とＣＤシフト量との特性を示す図である。
【図４】図３において、ＣＤシフト量ゼロとなるＥＢ露光量をプロットした図である。
【図５】レジスト膜厚と寸法リニアリティ限界値との相関関係図である。
【図６】レジスト膜厚と面内寸法精度との関係図である。
【図７】（ａ）は本発明のマスクパターンへの適用例を示す図であり、（ｂ）は従来技術のマスクパターンへの適用例であり、（ｃ）は設計上のマスクパターンを示す図である。
【図８】従来技術の課題の説明に供する図である。
【符号の説明】
１  透明基板
２  クロム膜
３  レジスト
４  ＯＰＣパターン
【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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【図７】
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【図８】
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