(57)【要約】【課題】従来の方法で作製されたフォトマスクは、193nmの波長の光を使って露光されるうちにマスク上に形成された素子が太くなることが報告されていた。このような現状から、素子寸法変動が抑制されたフォトマスクおよびその製造方法の確立が本発明の課題である。【解決手段】透光性基板１００上に遮光性膜パターン１１１が形成されたフォトマスクであって、少なくとも遮光性膜パターン１１１が形成された側のフォトマスク表面における硫酸イオンや硫酸塩の残渣量を０．３０ｐｐｂ未満とすることによって素子寸法変動を抑制させられることが確認できた。これにより、素子寸法変動を懸念することなくフォトマスクを使用できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板上に遮光性膜パターンが形成されたフォトマスクであって、少なくとも遮光性膜パターンが形成された側のフォトマスク表面における硫酸イオンまたは硫酸塩の残渣量が、０．３０ｐｐｂ未満であることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
透光性基板上に遮光性膜パターンが形成されたフォトマスクの製造方法であって、少なくとも遮光性膜パターンが形成された側のフォトマスク表面における硫酸イオンまたは硫酸塩の残渣量を０．３０ｐｐｂ未満にするため、レジストコート前のマスクブランク洗浄において硫酸溶液を用いないことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項３】
透光性基板上に遮光性膜パターンが形成されたフォトマスクの製造方法であって、少なくとも遮光性膜パターンが形成された側のフォトマスク表面における硫酸イオンまたは硫酸塩の残渣量を０．３０ｐｐｂ未満にするため、レジスト剥膜洗浄に硫酸溶液を用いないことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項４】
透光性基板上に遮光性膜パターンが形成されたフォトマスクの製造方法であって、少なくとも遮光性膜パターンが形成された側のフォトマスク表面における硫酸イオンまたは硫酸塩の残渣量を０．３０ｐｐｂ未満にするため、最終洗浄に硫酸溶液を用いないことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項５】
透光性基板上に遮光性膜パターンが形成されたフォトマスクの製造方法であって、少なくとも遮光性膜パターンが形成された側のフォトマスク表面における硫酸イオンまたは硫酸塩の残渣量を０．３０ｐｐｂ未満にするため、レジストコート前のマスクブランク洗浄および最終洗浄に硫酸溶液を用いない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、フォトマスクおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模集積回路（LSI）等の半導体ディバイスの高集積化に伴って、回路パターン（素子）のさらなる微細化が進んでいる。このような微細な回路パターンを実現するためには、回路を構成する配線パターンやコンタクトホールパターンの細線化が要求されている。これらのパターニングはフォトマスクを用いた光リソグラフィにより形成されるため、原版となるフォトマスクパターンも微細かつ高精度で形成する技術が求められている。
【０００３】
半導体ディバイス製造における光リソグラフィは、通常、ステッパーやスキャナーと呼ばれる露光装置を用いて、フォトマスクパターンを４分の１にして縮小投影し、半導体ディバイスへパターン転写されるのが一般的であるため、フォトマスクのパターンサイズは、半導体ディバイスパターンの４倍程度の大きさである。
【０００４】
しかしながら、近年の光リソグラフィで転写される回路パターンのサイズは露光波長（先端の露光装置で波長193nm）以下のサイズとなっており、露光の際に生じる光の干渉や回折、収差などの影響で、フォトマスクパターン通りの形状を半導体基板上のレジスト膜に転写することは困難である（非特許文献１）。
【０００５】
このため、実際の半導体ディバイスパターンよりも複雑な形状のフォトマスクパターン（いわゆるＯＰＣパターン）や、半導体ディバイスに直接転写されることのない微細な補助パターン（例えばSRAF: Sub Resolution Assist Feature）などが必要とされる。これにより、実際には、フォトマスクパターンは半導体パターンと同等もしくはそれ以上の、高いパターン加工精度（寸法精度）と解像性が求められる（非特許文献２）。
【０００６】
しかしながら、193nmの波長を使って露光されるフォトマスクは、露光を繰り返すうちに遮光膜の素子寸法が変動することが確認されていて、それに伴ってフォトマスクを使用してパターンを形成する半導体ディバイスのパターン寸法も変動する問題が報告されている。
したがって、露光におけるフォトマスクの素子寸法変動を抑えられるマスク作製技術が求められている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】入門ビジュアルテクノロジー 半導体のすべて  日本実業出版社 (1998)
【非特許文献２】入門フォトマスク技術  工業調査会 (2006)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の方法で作製されたフォトマスクは、193nmの波長の光を使って露光されるうちにマスク上に形成された素子が太くなることが報告されていた。このような現状から、素子寸法変動が抑制されたフォトマスクおよびその製造方法の確立が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、透光性基板上に遮光性膜パターンが形成されたフォトマスクであって、少なくとも遮光性膜パターンが形成された側のフォトマスク表面における硫酸イオンまたは硫酸塩の残渣量が、０．３０ｐｐｂ未満であることを特徴とするフォトマスクである。
請求項２に記載の発明は、透光性基板上に遮光性膜パターンが形成されたフォトマスクの製造方法であって、少なくとも遮光性膜パターンが形成された側のフォトマスク表面における硫酸イオンまたは硫酸塩の残渣量を０．３０ｐｐｂ未満にするため、レジストコート前のマスクブランク洗浄において硫酸溶液を用いないことを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
請求項３に記載の発明は、透光性基板上に遮光性膜パターンが形成されたフォトマスクの製造方法であって、少なくとも遮光性膜パターンが形成された側のフォトマスク表面における硫酸イオンまたは硫酸塩の残渣量を０．３０ｐｐｂ未満にするため、レジスト剥膜洗浄に硫酸溶液を用いないことを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
請求項４に記載の発明は、透光性基板上に遮光性膜パターンが形成されたフォトマスクの製造方法であって、少なくとも遮光性膜パターンが形成された側のフォトマスク表面における硫酸イオンまたは硫酸塩の残渣量を０．３０ｐｐｂ未満にするため、最終洗浄に硫酸溶液を用いないことを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
請求項５に記載の発明は、透光性基板上に遮光性膜パターンが形成されたフォトマスクの製造方法であって、少なくとも遮光性膜パターンが形成された側のフォトマスク表面における硫酸イオンまたは硫酸塩の残渣量を０．３０ｐｐｂ未満にするため、レジストコート前のマスクブランク洗浄および最終洗浄に硫酸溶液を用いないことを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、露光による素子の寸法変化が抑制されたフォトマスクを提供することができる。これにより、フォトマスクの素子寸法変動を懸念することなくマスクを長きに渡って使用できるようになる。また、フォトマスクの素子寸法の変動量が少ないことから、これまでより安定した半導体ディバイスの生産に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】フォトマスクの概要を示す断面図である。
【図２】レジストパターン形成手順を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。本発明に用いられるフォトマスクは、例えばガラス基板上に１０００Å程度の金属膜をドライエッチング等の公知の方法によりパターニングすることで構成された部材であり、用途としては半導体装置に用いられるシリコーンウエハー上に回路形成するための露光処理時にその回路の原版として使用される。
【００１３】
フォトマスクは、使用される用途から非常に高精細且つ高品質である必要があり、形成されるパターン（素子）は、設計値に対する寸法や位置の許容誤差が厳しい規格によって決められている。しかし、スペックを満たしたマスクであってもこれまで影響を与えなかった要素が原因で素子の寸法変動が発生しており、素子の寸法変動の抑制はこの分野の大きな課題とされてきた。
【００１４】
素子寸法変動の事例として、露光を重ねる事によって素子寸法が大きくなることが報告されている。これは、半導体ディバイスの高集積化に伴って短波長化された光のエネルギーと露光環境中の化学物質イオン、もしくは、フォトマスク表面の化学物質イオン残渣が原因と考えられる。
【００１５】
本発明者らは、この問題を改善するにあたり、少なくとも遮光性膜パターンが形成された側のフォトマスク表面における硫酸イオンや硫酸塩の残渣量を０．３０ｐｐｂ未満にすることでフォトマスクの素子寸法変動の抑制が可能な事を突き止めた。
【００１６】
素子太りを抑制させるためには上記残渣量は０．３０ｐｐｂ以上では好ましくなく、０．３０ｐｐｂ未満が好ましいが、０．０４ｐｐｂ前後（具体的には０〜０．０６ｐｐｂ）の方がより好ましい。
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を記述する。
図１（ａ） は、ガラス基板上に遮光性膜パターンが形成されたフォトマスク、図１（ｂ） は、遮光性膜パターン側にペリクルを設置したペリクル付きフォトマスクを示す断面図である。図１（ａ） に示す本発明に係るフォトマスクは、合成石英ガラスなどからなるガラス基板１００と、該ガラス基板１００の表面上にMoSi半遮光性膜１１０と、Cr遮光性膜１２０からなる膜が形成されている。本発明に係るフォトマスクは、例えば半導体ディバイスを作製するためのフォトマスクであって、半遮光性膜パターン１１１の線幅は数十nmから1000nm 以上とさまざまなサイズと形状のものが形成されている。図１（ｂ） に示す本発明に係るフォトマスクは、上述の図１（ａ） に示すフォトマスクの遮光性膜にパターンが形成されたMoSi膜であって、半遮光性膜側にペリクル１３０を設けたものである。なお、図１（ｂ）に示すフォトマスクの表面の硫酸イオンや硫酸塩の残渣量は、以下に示すフォトマスクの製造方法によって０．３０ｐｐｂ未満に抑えられる。
【００１８】
本発明に係るフォトマスクの製造方法は、前述したように製造されるフォトマスクの最終的な状態で、少なくとも遮光性膜パターンが形成された側のフォトマスク表面における硫酸イオンや硫酸塩の残渣量を０．３０ｐｐｂ未満にするため、遮光性膜にパターンを形成した後に行うレジスト剥膜洗浄に洗浄液として硫酸溶液を使用しないことが望ましい。レジスト剥膜液としては、テトラメトキシシランやテトラエトキシシランなどのアルコキシシラン化合物、アセトンなどのケトン、塩化エチレン、メチルセロソルブ、メチルエチルケトン、ハロゲン化炭化水素、トリクロロエチレン、苛性ソーダ水溶液など硫黄を成分として含んでいない溶剤が挙げられる。
【００１９】
また、少なくとも遮光性膜パターンが形成された側のフォトマスク表面における硫酸イオンや硫酸塩の残渣量を０．３０ｐｐｂ未満にするため、フォトマスクの最終洗浄に洗浄液として硫酸溶液を使用しないことが望ましい。
【００２０】
更に、少なくとも遮光性膜パターンが形成された側のフォトマスク表面における硫酸イオンや硫酸塩の残渣量を０．３０ｐｐｂ未満にするため、マスクブランクにレジストをコートする際、レジストコート前のマスクブランク洗浄に硫酸溶液ではない洗浄液を使用することが望ましい。
また、少なくとも遮光性膜パターンが形成された側のフォトマスク表面における硫酸イオンまたは硫酸塩の残渣量を０．３０ｐｐｂ未満にするため、レジストコート前のマスクブランク洗浄および最終洗浄に硫酸溶液を用いないことがさらに好ましい。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されない。
【実施例１】
【００２２】
６インチ角の石英ガラス基板２００上にMoSi膜２１０とCr膜２２０が成膜されたフォトマスクブランク図２（ａ）を、レジストコート前洗浄として硫酸溶液ではない洗浄液（具体的にはオゾン）で洗浄した。次いで、レジストコーターを用いてフォトマスクブランク図２（ａ）に電子線レジストをコートしレジスト膜２３０を形成し（図２（ｂ））、電子線描画機（JBX9000/日本電子）を使ってパターンサイズ20〜2000nmのパターンを描画した。描画後、PEB（Post Exposure Bake）及び現像（SFG3000/シグマメルテック社）を行い、レジストパターン２３１を形成した（図２（ｃ））。このようにしてレジストにパターンを形成したブランクを、次の３通りの方法を用いてCrエッチングから最終洗浄まで行った。
【００２３】
（１）上記マスクブランクを、ドライエッチング装置を用いてCr膜をエッチングした。次いで、表面のレジスト層を硫酸溶液（具体的には硫酸）を用いた洗浄液で除去した。そして、MoSi膜をドライエッチング装置を用いてエッチングした。MoSi膜をエッチングしたのちCr膜を剥膜し、最後に硫酸溶液（具体的には硫酸）を用いて最終洗浄を行った。
【００２４】
（２）上記マスクブランクを、ドライエッチング装置を用いてCr膜をエッチングした。次いで、表面のレジスト層を硫酸溶液（具体的には硫酸）を用いた洗浄液で除去した。そして、MoSi膜をドライエッチング装置を用いてエッチングした。MoSi膜をエッチングしたのちCr膜を剥膜し、最後に硫酸溶液ではない洗浄液（具体的にはオゾン水）を用いて最終洗浄を行った。
【００２５】
（３）上記マスクブランクを、ドライエッチング装置を用いてCr膜をエッチングした。次いで、表面のレジスト層を硫酸溶液ではない洗浄液（具体的にはオゾン水）で除去した。そして、MoSi膜をドライエッチング装置を用いてエッチングした。MoSi膜をエッチングしたのちCr膜を剥膜し、最後に硫酸溶液ではない洗浄液（具体的にはオゾン水）を用いて最終洗浄を行った。
【００２６】
このように（１）〜（３）の３通りの方法でフォトマスクサンプル１〜３を作製した。作製後、露光前にターゲットパターンの素子寸法をCD-SEMにて測定した。そして、これらのサンプルを露光加速評価機（リソテック・ジャパン製）にて露光の加速評価を行った。
【００２７】
加速露光を行った後、露光前にCD-SEMにて測定した同一箇所のパターンを再度測定した。そして、素子寸法測定後、イオンクロマトグラフにてマスク表面における残渣物質の分析を行った。分析は、次のように行った。フォトマスクのMoSi膜面を１００ｃｃの純水で残渣物質を洗い流し、その流水をイオンクロマトグラフにかけた。
【００２８】
フォトマスクサンプル１〜３のイオンクロマトグラフにおける硫酸イオンの残渣量の結果と、フォトマスクサンプルに50kJ露光した後の素子寸法変動量を表１に示す。これによれば、サンプル２は外部より報告された素子寸法変動量と同程度であった。その時の硫酸イオンの残渣量は、０．３０ｐｐｂであった。サンプル１は、硫酸イオンの残渣量２．８２ｐｐｂで素子の寸法変動量＋２７．９ｎｍと非常に大きな変動量であった。一方、サンプル３は硫酸イオンの残渣量０．０４ｐｐｂで素子の寸法変動量＋１．３ｎｍと、外部から報告された太り量に対して大きく抑制された結果であった。すなわち、硫酸イオンの残渣量を少なくとも０．３０ｐｐｂ未満にすることで素子の寸法変動を既存のマスクよりも抑えられることが分かった。
【００２９】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明によれば、露光における素子寸法変動を抑えられるフォトマスクを得ることができ、半導体ディバイスを安定性よく製造できる。またフォトマスクの長寿命化にも有利である。
【符号の説明】
【００３１】
１００…ガラス基板
１１０…MoSi半遮光性膜
１１１…パターンニングされたMoSi半遮光性膜
１２０…Cr遮光性膜
１２１…パターンニングされたCr遮光性膜
１３０…ペリクル
２００…石英ガラス基板
２１０…MoSi半遮光性膜
２２０…Cr遮光性膜
２３０…レジスト膜
２３１…パターンニングされたレジスト膜
【図１】
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【図２】
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