(57)【要約】【課題】高精細かつウェハーへの転写特性への悪影響が小さいフォトマスクを提供する。【解決手段】透明基板１の一方側表面に金属層２と第１レジスト層３とをその順に積層し、第１レジスト層３をパターニングする。その第１レジスト層３をマスクとして、開口領域である領域Ａの金属層２をエッチングする。その金属層２をマスクとして、エッチングにより透明基板１に凹部を形成する。金属層２を剥離した後、透明基板１の凹部も含めて表面全面に遮光層４を電解メッキ法を用いて形成する。透明基板１の表面と遮光層４の表面が面一になるように平坦化する。熱酸化処理を施して遮光層表面を酸化させ反射防止膜５形成する。以上の工程により、基板１上に設けられた凹部に遮光層４が形成され、透明基板１と遮光層４の表面は面一であり、遮光層４の表面にのみ反射防止膜５を有するフォトマスクが得られる。【選択図】図１
2011186379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の表面に凹部を有する透明基板と、
前記凹部に積層され、前記透明基板の表面と面一の表面を有する遮光層と、
前記遮光層の表面のみに設けられた反射防止膜を有し、
前記透明基板の表面のうち、遮光層が積層された領域が遮光領域であることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
透明基板の一方の表面に金属層、第１レジスト層を順に積層する第１積層工程と、
前記第１レジスト層に、第１レジスト層開口領域を含むパターンを形成する第１レジスト層パターニング工程と、
前記第１レジスト層をマスクとして、前記第１レジスト層開口領域の金属層をエッチングして、エッチングした箇所を金属層開口領域とするパターンを形成する金属層パターニング工程と、
前記第１レジスト層を剥離する第１レジスト層剥離工程と、
前記金属層をマスクとして、前記金属層開口領域の透明基板をエッチングして、透明基板に凹部を形成する透明基板エッチング工程と、
前記金属層を剥離する金属層剥離工程と、
前記エッチングにより形成された透明基板の凹部に遮光層を積層する遮光層積層工程と、
前記遮光層の表面と、前記透明基板の凹部以外の表面とが略面一になるように遮光層表面を平坦化する遮光層平坦化工程と、
前記遮光層の表面を熱酸化処理により酸化させて反射防止膜を形成する反射防止膜形成工程とを有する、
ことを特徴とするフォトマスク製造方法。
【請求項３】
透明基板の一方の表面に金属層、第１レジスト層を順に積層する第１積層工程と、
前記第１レジスト層に、第１レジスト層開口領域を含むパターンを形成する第１レジスト層パターニング工程と、
前記第１レジスト層をマスクとして、前記第１レジスト層開口領域の金属層をエッチングして、エッチングした箇所を金属層開口領域とするパターンを形成する金属層パターニング工程と、
前記第１レジスト層を剥離する第１レジスト層剥離工程と、
前記金属層をマスクとして、前記金属層開口領域の透明基板をエッチングして、透明基板に凹部を形成する透明基板エッチング工程と、
前記金属層を剥離する金属層剥離工程と、
前記エッチングにより形成された透明基板の凹部に遮光層を積層する遮光層積層工程と、
前記遮光層の表面と、前記透明基板の凹部以外の表面とが略面一になるように遮光層表面を平坦化する遮光層平坦化工程と、
前記透明基板と遮光層の前記表面に反射防止膜、第２レジスト層を順に積層する第２積層工程と、
前記遮光層が形成された領域以外の領域を第２レジスト層開口領域とするパターンを形成する第２レジストパターニング工程と、
前記第２レジスト層をマスクとして、第２レジスト層開口領域の反射防止膜をエッチングして、前記遮光層が形成された領域に反射防止膜を残存させる反射防止膜エッチング工程とを有する、
ことを特徴とするフォトマスク製造方法。
【請求項４】
前記遮光層積層工程における遮光層の形成には、電解メッキ法を用いることを特徴とする請求項２又は３に記載のフォトマスク製造方法。
【請求項５】
前記第２レジストパターニング工程における第２レジストのパターン形成には、前記透明基板の前記表面と逆側の裏面から露光することによりなされることを特徴とする請求項３又は４に記載のフォトマスク製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスクおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、大規模集積回路の高集積化に伴う回路パターンの微細化要求に応えるために、高度の半導体微細加工技術が極めて重要な要素技術となってきている。例えば、大規模集積回路の高集積化は、回路を構成する配線パターンの細線化技術を必須のものとして要求する。大規模集積回路のパターン微細化が加速されるのは、その高速動作と低消費電力化のためであり、その最も有効な手段がパターンの微細化だからである。
【０００３】
このような高度の微細加工の殆どはフォトマスクを用いるフォトリソグラフィ技術により施されるものであるため、フォトマスクは露光装置やレジスト材料とともに微細化技術を支える基本技術となっている。このため、上述の細線化された配線パターンを有するフォトマスクを実現する目的で、より微細且つより正確なパターンをフォトマスク基板上に形成するための技術開発が進められてきた。
【０００４】
高精度のフォトマスクパターンをフォトマスク基板上に形成するためには、フォトマスクブランク上に形成するレジストパターンを高精度でパターニングすることが前提となる。半導体基板を微細加工する際のフォトリソグラフィは縮小投影法により実行されるため、フォトマスクに形成されるパターンのサイズは半導体基板上に形成されるパターンサイズの4倍程度の大きさとされるが、このことはフォトマスクに形成されるパターンの精度が緩和されることを意味するものではなく、むしろ露光後に半導体基板上に得られるパターン精度よりも高い精度でフォトマスクパターンを形成することが求められる。
【０００５】
また、現在では、フォトリソグラフィで半導体基板上に形成される回路パターンのサイズは露光光の波長よりもかなり小さいものとなってきているため、回路パターンをそのまま4倍に拡大したフォトマスクパターンが形成されたフォトマスクを使用して縮小露光を行なうと、露光光の干渉などの影響により、フォトマスクパターン通りの形状をレジスト膜に転写することはできない。
【０００６】
そこで、超解像マスクとして、いわゆる光近接効果補正（Optical Proximity Effect Correction : OPC）を行なうことで転写特性を劣化させる光近接効果の補正技術を適用したＯＰＣマスクが標準的に用いられている。例えば、ＯＰＣマスクには回路パターンの１／２以下のサイズのＯＰＣパターン（アシストパターンなど）を形成する必要がある。
【０００７】
マスクパターンは、通常は、図３に示す工程により形成される。透明基板１１上に遮光層１２を設けたフォトマスクブランクの上にレジスト層１３を形成し（図３（ａ））、このレジスト層３に電子線を照射してパターン描画を行い（図３（ｂ））、レジストを現像してレジストパターンを得る（図３（ｃ））。そして、このレジストパターンを遮光層１２用のエッチングマスクとして遮光層１２をエッチングする（図３（ｄ））。その後、レジストの剥離・洗浄を行うことでフォトマスクパターンを得ることとなる（図３（ｅ））。従って、微細なフォトマスクパターンを得るためには、レジストパターンの微細化が必要である。
【０００８】
レジストパターンを微細化すると、遮光性膜用のエッチングマスクとして機能するレジスト部のアスペクト比（レジスト膜厚とパターン幅との比）が大きくなってしまう。一般に、レジストパターンのアスペクト比が大きくなると、レジストパターンの一部が倒れたり剥離を起こしてパターン抜けが生じたりすることが起こる。また、このような方法で作成された微細なレジストパターンをエッチングマスクとしてパターニングされたフォトマスクパターンも、洗浄工程において、例えば、メガソニック洗浄等による異物除去処理において剥がれる場合があり、フォトマスクの品質が低下する。
【０００９】
このため、より高精細のフォトマスクパターンを形成するためには、フォトマスクの構造を変更することが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２０６６７１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
高精細のフォトマスクを形成するためのフォトマスクの構造については、既に検討例があり、例えば特許文献１には、透明基板１１と遮光層１２の表面は面一である構造が報告されている（図４）。しかし、遮光層１２の表面に反射防止膜が無く、ウェハーへの転写特性に影響を及ぼすという問題がある。
【００１２】
この問題を回避するために、透明基板１１と遮光層１２の表面に反射防止膜１４を形成する構造が報告されている（図５）。しかし、透明基板１１上の反射防止膜１４に膜厚ばらつきが生じた場合、露光時の透過光の光量にばらつきが生じ、ウェハーへの転写特性に影響を及ぼすという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、高精細かつウェハーへの転写特性への悪影響が小さいフォトマスクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の発明は、一方の表面に凹部を有する透明基板と、前記凹部に積層され、前記透明基板の表面と面一の表面を有する遮光層と、前記遮光層の表面のみに設けられた反射防止膜を有し、前記透明基板の表面のうち、遮光層が積層された領域が遮光領域であることを特徴とするフォトマスクである。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、透明基板の一方の表面に金属層、第１レジスト層を順に積層する第１積層工程と、前記第１レジスト層に、第１レジスト層開口領域を含むパターンを形成する第１レジスト層パターニング工程と、前記第１レジスト層をマスクとして、前記第１レジスト層開口領域の金属層をエッチングして、エッチングした箇所を金属層開口領域とするパターンを形成する金属層パターニング工程と、前記第１レジスト層を剥離する第１レジスト層剥離工程と、前記金属層をマスクとして、前記金属層開口領域の透明基板をエッチングして、透明基板に凹部を形成する透明基板エッチング工程と、前記金属層を剥離する金属層剥離工程と、前記エッチングにより形成された透明基板の凹部に遮光層を積層する遮光層積層工程と、前記遮光層の表面と、前記透明基板の凹部以外の表面とが略面一になるように遮光層表面を平坦化する遮光層平坦化工程と、前記遮光層の表面を熱酸化処理により酸化させて反射防止膜を形成する反射防止膜形成工程とを有することを特徴とするフォトマスク製造方法である。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、透明基板の一方の表面に金属層、第１レジスト層を順に積層する第１積層工程と、前記第１レジスト層に、第１レジスト層開口領域を含むパターンを形成する第１レジスト層パターニング工程と、前記第１レジスト層をマスクとして、前記第１レジスト層開口領域の金属層をエッチングして、エッチングした箇所を金属層開口領域とするパターンを形成する金属層パターニング工程と、前記第１レジスト層を剥離する第１レジスト層剥離工程と、前記金属層をマスクとして、前記金属層開口領域の透明基板をエッチングして、透明基板に凹部を形成する透明基板エッチング工程と、前記金属層を剥離する金属層剥離工程と、前記エッチングにより形成された透明基板の凹部に遮光層を積層する遮光層積層工程と、前記遮光層の表面と、前記透明基板の凹部以外の表面とが略面一になるように遮光層表面を平坦化する遮光層平坦化工程と、前記透明基板と遮光層の前記表面に反射防止膜、第２レジスト層を順に積層する第２積層工程と、前記遮光層が形成された領域以外の領域を第２レジスト層開口領域とするパターンを形成する第２レジストパターニング工程と、前記第２レジスト層をマスクとして、第２レジスト層開口領域の反射防止膜をエッチングして、前記遮光層が形成された領域に反射防止膜を残存させる反射防止膜エッチング工程とを有することを特徴とするフォトマスク製造方法である。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記遮光層積層工程における遮光層の形成には、電解メッキ法を用いることを特徴とする請求項２又は３に記載のフォトマスク製造方法である。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、前記第２レジストパターニング工程における第２レジストのパターン形成には、前記透明基板の前記表面と逆側の裏面から露光することによりなされることを特徴とする請求項３又は４に記載のフォトマスク製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のフォトマスクは、透明基板上に遮光層が設けられ、透明基板と遮光層の表面は面一であり、遮光層の表面に反射防止膜を有することを特徴とすることにより、高精細かつウェハーへの転写特性への悪影響が小さいフォトマスクを提供することが可能となる。
【００２０】
また、本発明のフォトマスク製造方法は、遮光層を形成する際、電解メッキ法を用いること、また、熱酸化処理により遮光層表面を酸化させ反射防止膜を形成すること、また、遮光層上に塗布したレジストをパターニングする際、裏面露光を用いることにより、高精細かつウェハーへの転写特性への悪影響が小さいフォトマスクを、安定して製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１に係るフォトマスクの製造方法を説明する側断面図である。
【図２】実施の形態２に係るフォトマスクの製造方法を説明する側断面図である。
【図３】従来のフォトマスクの製造方法を説明する側断面図である。
【図４】従来のフォトマスクの側断面図である。
【図５】従来のフォトマスクの側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図１を用いて本発明の実施の形態１を説明する。
図１は、この発明の実施の形態１によるフォトマスクの製造工程の一例を順に示す説明図である。なお、各図はパターンが延在する方向に垂直な面で切断した側断面図である。
【００２３】
まず、図１（ａ）に示すように、透明基板１の一方側表面に金属層２と第１レジスト層３とをその順に積層する。
【００２４】
次に、図１（ｂ）に示すように、第１レジスト層３の基板と逆側の表面に、最終的に作成されるフォトマスクにおいて遮光領域となる領域Ａに、電子線等を照射して、パターンを描画する。
【００２５】
次に、図１（ｃ）に示すように、描画された第１レジスト層３を現像し、最終的に作成されるフォトマスクにおいて遮光部となる領域Ａが開口したレジストパターンを作成する。
【００２６】
次に、図１（ｄ）に示すように、パターニングした第１レジスト層３をマスクとして、開口領域である領域Ａの金属層２をエッチングする。
【００２７】
次に、図１（ｅ）に示すように、第１レジスト層３を剥離して、金属層２のパターンを形成する。ここでの金属層２のパターンは、最終的に作成されるフォトマスクと逆のパターンとなっている。
【００２８】
次に、図１（ｆ）に示すように、パターニングした金属層２をマスクとして、金属層の開口領域Ａの透明基板１をエッチングにより凹部を形成する。
【００２９】
次に、図１（ｇ）に示すように、金属層２を剥離する。
【００３０】
次に、図１（ｈ）に示すように、透明基板１の凹部も含めて表面全面に遮光層４の薄膜をスパッタにより形成する。
【００３１】
次に、図１（ｉ）に示すように、遮光層４の薄膜をシードレイヤとして、電解メッキ法により遮光層４を形成する。
【００３２】
次に、図１（ｊ）に示すように、ＣＭＰ（化学的機械研磨）又はエッチングを実施して、透明基板１表面と遮光層４の表面が面一になるように平坦化する。このとき、所望のフォトマスクの遮光部となる領域Ａにのみ遮光層が残ることになる。
【００３３】
最後に、図１（ｋ）に示すように、熱酸化処理を施して遮光層表面を酸化させ、遮光層上に第１反射防止膜５を形成する。
以上の工程により、透明基板１の領域Ａに設けられた凹部に遮光層４が形成され、透明基板１と遮光層４の表面は略面一であり、遮光層４の上にのみ第１反射防止膜を有するフォトマスクを得ることができる。
【００３４】
以下に、図２を用いて本発明の実施の形態２を説明する。
図２は、この発明の実施の形態２によるフォトマスクの製造工程の一例を順に示す説明図である。図１と同様に、各図はパターンが延在する方向に垂直な面で切断した側断面図である。
【００３５】
実施の形態２に係る工程のうち、図２（ａ）乃至（ｊ）に示す工程は、実施の形態１と同じであるので説明を省略する。
【００３６】
（ｊ）までの工程により、所望のフォトマスクの遮光部となる領域Ａにのみ遮光層が積層されている。図２（ｋ）に示すように、面一に平坦化された透明基板と遮光層表面に、第２反射防止膜６と第２レジスト層７とをその順に積層する。
【００３７】
次に、図２（ｌ）に示すように、第２レジスト層７のうち、遮光層以外の箇所のレジストが露光されるように、裏面から全面露光を実施する。
【００３８】
次に、図２（ｍ）に示すように、裏面露光により露光されたレジストを現像することにより、領域Ａの遮光層上にレジストパターンを形成する。
【００３９】
次に、図２（ｎ）に示すように、形成されたレジストパターンをマスクに、領域Ａ以外の領域の第２反射防止膜６をエッチングする。
【００４０】
最後に、図２（ｏ）に示すように、レジストを剥離することにより、領域Ａの遮光層上に選択的に第２反射防止膜６を形成する。
以上の工程により、透明基板１の領域Ａに設けられた凹部に遮光層４が形成され、透明基板１と遮光層４の表面は略面一であり、遮光層４の上にのみ第２反射防止膜６が形成されたフォトマスクを得ることができる。
【実施例１】
【００４１】
以下に本発明の実施の形態１によるフォトマスク作製の実施例１を説明する。
透明基板１の一方側表面からクロムの金属層２と電子線レジストを塗布した第１レジスト層３とをその順に積層した。（図１（ａ）参照）
【００４２】
次に、第１レジスト層３に、最終的に作成されるフォトマスクにおいて遮光部となるパターンを、電子線描画装置を用いて描画した。（図１（ｂ）参照）
【００４３】
次に、描画された第１レジスト層３を、公知のプロセスを用いて現像した。（図１（ｃ）参照）
【００４４】
次に、パターニングした第１レジスト層３をマスクとして、金属層２をエッチングした。エッチングには酸素と塩素の混合ガスを用いたドライエッチング方式を用いた。（図１（ｄ）参照）
【００４５】
次に、第１レジスト層３を、硫酸と過酸化水素水の混合液を用いて剥離した。（図１（ｅ）参照）
【００４６】
次に、パターニングした金属層２をマスクとして透明基板１をエッチングした。エッチングには四フッ化メタンと酸素の混合ガスを用いたドライエッチング方式を用いた。（図１（ｆ）参照）
【００４７】
次に、金属層２を剥離した。剥離には酸素と塩素の混合ガスを用いたドライエッチング方式を用いた。（図１（ｇ）参照）
【００４８】
次に、クロム薄膜の遮光層４をスパッタ法を用いて成膜した。（図１（ｈ）参照）
【００４９】
次に、クロム薄膜をシードレイヤとして、クロム遮光層４を電解メッキ法を用いて成膜した。（図１（ｉ）参照）
【００５０】
次に、ＣＭＰ（化学的機械研磨）法を用いて、透明基板１の表面と遮光層４が面一になるように平坦化した。（図１（ｊ）参照）
【００５１】
次に、熱酸化処理を施し、クロム遮光層４の表面を酸化させ、酸化クロムの第１反射防止膜５を形成した。（図１（ｋ）参照）
【実施例２】
【００５２】
以下に本発明の実施の形態２によるフォトマスク作製の実施例２を説明する。
透明基板１の一方側表面からクロムの金属層２と電子線レジストを塗布した第１レジスト層３とをその順に積層した。（図２（ａ）参照）
【００５３】
次に、第１レジスト層３に、最終的に作成されるフォトマスクにおいて遮光部となるパターンを、電子線描画装置を用いて描画した。（図２（ｂ）参照）
【００５４】
次に、描画された第１レジスト層３を、公知のプロセスを用いて現像した。（図２（ｃ）参照）
【００５５】
次に、パターニングした第１レジスト層３をマスクとして、金属層２をエッチングした。エッチングには酸素と塩素の混合ガスを用いたドライエッチング方式を用いた。（図２（ｄ）参照）
【００５６】
次に、第１レジスト層３を、硫酸と過酸化水素水の混合液を用いて剥離した。（図２（ｅ）参照）
【００５７】
次に、パターニングした金属層２をマスクとして透明基板１をエッチングした。エッチングには四フッ化メタンと酸素の混合ガスを用いたドライエッチング方式を用いた。（図２（ｆ）参照）
【００５８】
次に、金属層２を剥離した。剥離には酸素と塩素の混合ガスを用いたドライエッチング方式を用いた。（図２（ｇ）参照）
【００５９】
次に、クロム薄膜の遮光層４をスパッタ法を用いて成膜した。（図２（ｈ）参照）
【００６０】
次に、クロム剥膜をシードレイヤとして、クロム遮光層４を電解メッキ法を用いて成膜した。（図２（ｉ）参照）
【００６１】
次に、ＣＭＰ（化学的機械研磨）法を用いて、透明基板１の表面と遮光層４が面一になるように平坦化した。（図２（ｊ）参照）
【００６２】
次に、面一に平坦化された透明基板１と遮光層４の表面に、ＳｉＯ２の第２反射防止膜６と第２レジスト層７とをその順に積層した。ＳｉＯ２の第２反射防止膜６は、ＣＶＤ法を用いて成膜した。（図２（ｋ）参照）
【００６３】
次に、遮光層以外の箇所の第２レジスト層７が露光されるように、裏面露光を実施した。（図２（ｌ）参照）
【００６４】
次に、露光された第２レジスト層７を、公知のプロセスを用いて現像した。（図２（ｍ）参照）
【００６５】
次に、パターニングされた第２レジスト層７をマスクに、第２反射防止膜６をエッチングした。エッチングには四フッ化メタンと酸素の混合ガスを用いたドライエッチング方式を用いた。（図２（ｎ）参照）
【００６６】
次に、第２レジスト層７を、硫酸と過酸化水素水の混合液を用いて剥離した。（図２（ｏ）参照）
【符号の説明】
【００６７】
１……透明基板
２……金属層
３……第１レジスト層
４……遮光層
５……第１反射防止膜
６……第２反射防止膜
７……第２レジスト層
１１……透明基板
１２……遮光層
１３……レジスト層
１４……反射防止膜
【図１】
2011186379.tif 000003
【図２】
2011186379.tif 000004
【図３】
2011186379.tif 000005
【図４】
2011186379.tif 000006
【図５】
2011186379.tif 000007