(57)【要約】      （修正有）【課題】遮光パターンを高精度で加工できると共にフレア起因によるレジスト線幅変化を抑制できるフォトマスクおよびその製造方法を提供する。【解決手段】このフォトマスクによれば、窓幅が小さい遮光パターンのストライプ部Ｓ１では、フレア光の影響が小さいから、透明基板１の凸部１１の側面１１Ａが窪んでいる寸法を大きくすることによって、斜め入射光の干渉による打ち消し合いを少なくする。一方、フレア光の影響が大きくなる窓幅の大きな遮光パターンのストライプ部Ｓ３では、凸部１３の側面１３Ａを窪ませていないことで、斜め入射光の干渉による打ち消し合いを多くしている。これにより、各遮光パターンのストライプ部Ｓ１の線幅を変えることなく、各遮光パターンにおけるレジスト解像に寄与するエネルギー量をバランスさせることができる。【選択図】図２
2008197434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
片側に少なくとも１つの凸部を有する透明基板と、
上記透明基板の少なくとも上記凸部の上を覆って所定のパターン面を露出させる遮光膜とを備え、
少なくとも１つの上記凸部の側面は、この凸部を覆っている遮光膜の遮光パターンの輪郭をなす縁面から上記遮光パターンの輪郭内へ向かって窪んでいることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
側面が上記遮光パターンの輪郭をなす縁面から上記遮光パターンの輪郭内へ向かって第１の寸法だけ窪んでいる第１の凸部と、
側面が上記遮光パターンの輪郭をなす縁面から上記遮光パターンの輪郭内へ向かって第２の寸法だけ窪んでいる第２の凸部とを備え、
上記第１の寸法が上記第２の寸法よりも大きく、
上記遮光膜の遮光パターンのうちの上記第２の凸部を覆っている第２部分と上記遮光パターンの額縁部との間の寸法が、上記遮光膜の遮光パターンのうちの上記第１の凸部を覆っている第１部分と上記遮光パターンの額縁部との間の寸法よりも大きいことを特徴とするフォトマスク。
【請求項３】
請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
上記遮光膜は、クロム、酸化クロム、もしくはクロムフロライドで作製されていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項４】
請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
上記透明基板は、石英で作製されていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項５】
請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
上記遮光膜は、露光光透過率が０.５乃至２０％の半透明膜で作製されていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項６】
請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
上記遮光膜が、半透明膜で形成されており、この半透明膜の材料がＴａＳｉ、ＭｏＳｉ、もしくは、ＺｒＳｉからなることを特徴するフォトマスク。
【請求項７】
請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
上記透明基板のパターン面が上記凸部の突端面から窪んでいる寸法をＤ(ｎｍ)とし、露光光の波長をλ(ｎｍ)とし、上記透明基板をなす材料の屈折率をＮmとし、ｎを整数とすると、
Ｄ＝λ／(Ｎm−１)×ｎ              … (１)
上式(１)で算出した値を、上記寸法Ｄ(ｎｍ)としたことを特徴とするフォトマスク。
【請求項８】
請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
上記凸部の側面が上記遮光膜の縁面からパターンの輪郭内へ窪んでいる寸法を、１０乃至１００ｎｍとしたことを特徴とするフォトマスク。
【請求項９】
請求項１に記載のフォトマスクを製造する方法であって、
透明基板と、この透明基板の一方の主面に設けられた遮光膜層とを有するブランクマスクから、上記遮光膜層の一部をエッチングして、所定の遮光パターンを有する遮光膜を形成し、
上記透明基板のうちの上記遮光膜から露出した領域をエッチングにより掘り込んで、上記透明基板のパターン面とこのパターン面から上記遮光膜に向かって突出している１つ以上の凸部を形成し、
上記透明基板の凸部をサイドエッチングして、この凸部を覆っている遮光膜の遮光パターンの輪郭をなす縁面から上記遮光パターンの輪郭内へ向かって窪ませ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】
この発明は、例えば、半導体製造におけるリソグラフィ工程に用いるフォトマスクおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造において、種々のパターンを形成する際には、屈折光学系、または、反射屈折光学系の投影露光装置を用いている。
【０００３】
ところで、照明光学系のレンズ、マスク、投影レンズ等の表面や内部の反射、散乱、レンズ材料の屈折率の不均一性などにより、所望の光学像とは異なるバックグランドの光が発生している。
【０００４】
この現象はフレアと呼ばれている。このフレアによるフレア光により、特にＡｒＦ光(波長λ＝１９３ｎｍ)を含み、より短波長の露光光を用いる場合においては、パターン面積率に依存して転写するレジストパターンの寸法が変動してしまう問題が生じている。
【０００５】
フレア光の影響によって、露光されるマスクパターンの開口率が大きいときにレジスト線幅が細る現象について、図１１Ａ,図１１Ｂを参照して説明する。フレア光１１０６の発生原因は、レンズ表面１１０３Ａの粗さの不均一性やレンズ１１０３の屈折率の不均一性であると考えられている。このようなレンズのばらつきが発生すると、レンズ１１０３から出ていく光の内で、ウエハ上の所定の場所とは違う場所に散乱してしまう光が生じてしまう。
【０００６】
散乱した光は、例えば、  図１１Ａに示すような場合において、開口パターンを起点としてバックグラウンド光１１０６を生じる。このバックグラウンド光はフレア光と呼ばれている。このようなフレア光１１０６が発生すると、開口率が大きい(パターン面積率が低い)領域でラインパターンが細る現象が発生する。
【０００７】
具体的には、図１２に示すフォトマスク１０１０は、遮光パターンＰ１００１,Ｐ１００２,Ｐ１００３を有している。遮光パターンＰ１００１はストライプ部Ｓ１００１と額縁部Ｔ１００１を有し、遮光パターンＰ１００２はストライプ部Ｓ１００１と額縁部Ｔ１００２を有している。また、遮光パターンＰ１００３はストライプ部Ｓ１００１を有するが額縁部を有していない。
【０００８】
このフォトマスク１０１０では、各遮光パターンＰ１００１〜Ｐ１００３で開口率が異なる。ここで、開口率は、図１２に示すように、ストライプ部Ｓ１００１と開口Ｕ１００１,Ｕ１００２,Ｕ１００３との間の寸法(窓幅)Ｗ１００１,Ｗ１００２,Ｗ１００３を言う。
【０００９】
この開口率(窓幅)が大きい程、上述のフレア光の影響が大きくなるので、例えば、ポジレジストでは、レジスト線幅が小さくなる。具体的一例としては、図１３に示すように、窓幅(開口率)が大きい程、ストライプ部Ｓ１００１の箇所Ｌ１００１,Ｌ１００２,Ｌ１００３に対応するレジスト線幅が小さくなっている。
【００１０】
そこで、このレジスト線幅の変動を解消するための手法として、レジスト線幅の寸法変動を測定し、その測定値を利用して設計データサイズ、もしくは、マスクサイズを補正する方法が、特許文献１(特開２００４−６４０２４号公報)に開示されている。
【００１１】
ところで、この特許文献１に開示されている手法の如く、設計データサイズ、もしくは、マスクサイズでレジスト線幅を補正する場合では、フォトマスクの微細な遮光パターンをさらに細く加工する場合が発生すると、遮光パターン自体が細くなり過ぎて、解像性が悪くなり、遮光パターンの加工精度(形状、寸法リニアリティ、等)が劣化して、レジスト線幅変動の補正量がばらついてしまう。
【特許文献１】特開２００４−６４０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、この発明の課題は、遮光パターンを高精度で加工できると共にフレア起因によるレジスト線幅変化を抑制できるフォトマスクおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、この発明のフォトマスクは、片側に少なくとも１つの凸部を有する透明基板と、
上記透明基板の少なくとも上記凸部の上を覆って所定のパターン面を露出させる遮光膜とを備え、
少なくとも１つの上記凸部の側面は、この凸部を覆っている遮光膜の遮光パターンの輪郭をなす縁面から上記遮光パターンの輪郭内へ向かって窪んでいることを特徴としている。
【００１４】
この発明のフォトマスクによれば、透明基板のパターン面から遮光膜の遮光パターンの開口に向かって入射する直進性の光と、透明基板の凸部の側面から遮光膜の開口に向かって斜め入射すると共に上記直進性の光と位相の異なる斜め入射光とが干渉して打ち消し合う。これにより、レジスト解像に寄与するエネルギー量が低下して、レジストがポジ型の場合は、転写後のレジスト線幅が太る。
【００１５】
したがって、上記透明基板の凸部の突出寸法が大きい程、上記斜め入射光が増大して、上記打ち消し合いが増大し、レジスト解像に寄与するエネルギー量が低下する。一方、上記透明基板の凸部の側面が上記遮光膜の遮光パターンの輪郭をなす縁面から上記遮光パターンの輪郭内へ向かって窪んでいる寸法が大きい程、上記斜め入射光が減少して、上記打ち消し合いが減少し、レジスト解像に寄与するエネルギー量が増大する。
【００１６】
したがって、遮光パターンの額縁部との間の寸法が大きな遮光パターンの箇所における上記第２の凸部の窪んでいる第２の寸法を、遮光パターンの額縁部との間の寸法が小さな遮光パターンの箇所における第１の凸部の窪んでいる第１の寸法よりも小さくすることにより、フレア光の影響と干渉による打ち消し合いとの相殺を図れる。したがって、この発明によれば、フォトマスクの遮光パターンを修正することなく、遮光パターンの開口率の違いに起因するレジスト線幅の変動を抑制できる。
【００１７】
また、一実施形態のフォトマスクでは、側面が上記遮光パターンの輪郭をなす縁面から上記遮光パターンの輪郭内へ向かって第１の寸法だけ窪んでいる第１の凸部と、
側面が上記遮光パターンの輪郭をなす縁面から上記遮光パターンの輪郭内へ向かって第２の寸法だけ窪んでいる第２の凸部とを備え、
上記第１の寸法が上記第２の寸法よりも大きく、
上記遮光膜の遮光パターンのうちの上記第２の凸部を覆っている第２部分と上記遮光パターンの額縁部との間の寸法が、上記遮光膜の遮光パターンのうちの上記第１の凸部を覆っている第１部分と上記遮光パターンの額縁部との間の寸法よりも大きい。
【００１８】
この実施形態のフォトマスクによれば、遮光パターンの額縁部との間の寸法が大きな遮光パターンの箇所における上記第２の凸部の窪んでいる第２の寸法を、遮光パターンの額縁部との間の寸法が小さな遮光パターンの箇所における第１の凸部の窪んでいる第１の寸法よりも小さくした。これにより、フレア光の影響と干渉による打ち消し合いとの相殺を図れる。したがって、この実施形態によれば、フォトマスクの遮光パターンを修正することなく、遮光パターンの開口率の違いに起因するレジスト線幅の変動を抑制できる。
【００１９】
また、一実施形態のフォトマスクでは、上記遮光膜は、クロム、酸化クロム、もしくはクロムフロライドで作製されている。
【００２０】
この実施形態のフォトマスクによれば、Ｆ２レーザ光から近赤外光(波長λ＝６３０ｎｍ)の間の波長域にて０.５％以下の露光光透過率を有する遮光膜とすることが可能になる。
【００２１】
また、一実施形態のフォトマスクでは、上記透明基板は、石英で作製されている。
【００２２】
この実施形態のフォトマスクによれば、Ｆ２レーザ光(波長λ＝１５７ｎｍ)から近赤外光(波長λ＝６３０ｎｍ)の間の波長域にて８５％以上の露光光透過率を示す透明基板とすることが可能になる。
【００２３】
また、一実施形態のフォトマスクでは、上記遮光膜は、露光光透過率が０.５乃至２０％の半透明膜で作製されている。
【００２４】
この実施形態のフォトマスクによれば、露光光透過率が０.５〜２０％のＴａＳｉ(タンタルシリサイド)、ＭｏＳｉ(モリブデンシリサイド)、ＺｒＳｉ(ジルコニウムシリサイド)を遮光膜として用いることができる。
【００２５】
また、一実施形態のフォトマスクでは、上記遮光膜が、半透明膜で形成されており、この半透明膜の材料がＴａＳｉ(タンタルシリサイド)、ＭｏＳｉ(モリブデンシリサイド)、もしくは、ＺｒＳｉ(ジルコニウムシリサイド)からなる。
【００２６】
この実施形態のフォトマスクによれば、遮光膜の露光光透過率を０.５〜２０％とすることができる。
【００２７】
また、一実施形態のフォトマスクでは、上記透明基板のパターン面が上記凸部の突端面から窪んでいる寸法をＤ(ｎｍ)とし、露光光の波長をλ(ｎｍ)とし、上記透明基板をなす材料の屈折率をＮmとし、ｎを整数とすると、
Ｄ＝λ／(Ｎm−１)×ｎ              … (１)
上式(１)で算出した値を、上記寸法Ｄ(ｎｍ)とした。
【００２８】
この実施形態のフォトマスクによれば、上記透明基板のパターン面から出射する光の位相を、上記透明基板のパターン面が窪んでいない場合に上記パターン面から出射する光の位相に合わせることができる。
【００２９】
また、一実施形態のフォトマスクでは、上記凸部の側面が上記遮光膜の縁面からパターンの輪郭内へ窪んでいる寸法を、１０乃至１００ｎｍとした。
【００３０】
この実施形態のフォトマスクによれば、サイドエッチング量の１つの水準は、１０〜１００ｎｍの範囲で設定することで、ＡｒＦ露光装置を使用した場合に、レジスト線幅を１〜１０ｎｍのステップ刻みで補正することが可能になる。
【００３１】
また、一実施形態のフォトマスクの製造方法では、透明基板と、この透明基板の一方の主面に設けられた遮光膜層とを有するブランクマスクから、上記遮光膜層の一部をエッチングして、所定の遮光パターンを有する遮光膜を形成し、
上記透明基板のうちの上記遮光膜から露出した領域をエッチングにより掘り込んで、上記透明基板のパターン面とこのパターン面から上記遮光膜に向かって突出している１つ以上の凸部を形成し、
上記透明基板の凸部をサイドエッチングして、この凸部を覆っている遮光膜の遮光パターンの輪郭をなす縁面から上記遮光パターンの輪郭内へ向かって窪ませる。
【００３２】
この実施形態のフォトマスクの製造方法によれば、露光される遮光パターンの開口率に応じてフォトマスクの透明基板の凸部のサイドエッチング量を変えることによって、遮光膜の遮光パターンのサイズを変えることなく、レジスト線幅を補正することが可能となる。すなわち、レジスト線幅の補正のために、フォトマスクの遮光膜の微細な遮光パターンをさらに細く加工する必要が無くなるので、遮光パターン自体が細くなり過ぎることが無い。したがって、遮光パターンの加工精度(形状,寸法リニアリティ等)が劣化することが無いので、レジスト線幅変動の補正量がばらつくことは無い。
【発明の効果】
【００３３】
この発明のフォトマスクによれば、フレア光の影響が大きくなる開口率の大きな遮光パターンの箇所における透明基板の凸部の側面の窪んでいる寸法を、フレア光の影響が小さくなる開口率の小さな遮光パターンの箇所における透明基板の凸部の側面の窪んでいる寸法よりも小さくすることで、フレア光の影響と斜め入射光の干渉による打ち消し合いとの相殺を図れる。したがって、この発明によれば、フォトマスクの遮光パターンを修正することなく、透明基板の凸部の幅寸法を変えることによって、遮光パターンの開口率の違いに起因するレジスト線幅の変動を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３５】
(第１の実施の形態)
図１の平面図に、この発明のフォトマスクの実施形態を示す。このフォトマスクは、透明基板１と透明基板１上に形成された遮光膜２を備える。遮光膜２は、遮光パターンＰ１,Ｐ２,Ｐ３を有している。遮光パターンＰ１はストライプ部Ｓ１と額縁部Ｔ１を有し、遮光パターンＰ２はストライプ部Ｓ２と額縁部Ｔ２を有している。また、遮光パターンＰ３はストライプ部Ｓ３を有するが額縁部を有していない。なお、ここで、ストライプ部Ｓ１とＳ２とＳ３は、同一のストライプパターンである。
【００３６】
この実施形態のフォトマスクでは、各遮光パターンＰ１〜Ｐ３で開口率が異なる。ここで、開口率は、図１に示すように、ストライプ部Ｓ１と開口Ｕ１,Ｕ２,Ｕ３との間の寸法(窓幅)Ｗ１,Ｗ２,Ｗ３を言う。
【００３７】
ここで、窓幅の大きな遮光パターンほど、ストライプ部Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３の箇所Ｌ１,Ｌ２,Ｌ３でのフレア光の影響が大きくなる。このフレア光の影響を解消するために、この実施形態のフォトマスクでは、図２の断面図に示すような構造を備えている。
【００３８】
図２は、図１のストライプ部Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３の箇所Ｌ１,Ｌ２,Ｌ３での部分断面を示す。図２に示すように、透明基板１は、遮光パターンＰ１,Ｐ２,Ｐ３から露出しているパターン面１Ａとこのパターン面１Ａから遮光パターンＰ１,Ｐ２,Ｐ３に向かって突出していると共に遮光パターンＰ１,Ｐ２,Ｐ３に覆われている凸部１１,１２,１３を有する。
【００３９】
凸部１１は、遮光パターンＰ１のストライプ部Ｓ１の輪郭をなす縁面Ｍ１から上記輪郭内へ向かって窪んでいる側面１１Ａを有する。また、凸部１２は、遮光パターンＰ２のストライプ部Ｓ２の輪郭をなす縁面Ｍ２から上記輪郭内へ向かって窪んでいる側面１２Ａを有する。また、凸部１３は、遮光パターンＰ３のストライプ部Ｓ３の輪郭をなす縁面Ｍ３から上記輪郭内へ向かって窪んでいる側面１３Ａを有する。
【００４０】
図２に示すように、図１の窓幅Ｗ１〜Ｗ３のうちで窓幅が最も小さな遮光パターンＰ１のストライプ部Ｓ１では、透明基板１の凸部１１の側面１１Ａはストライプ部Ｓ１の側面Ｍ１から窪んでいる寸法が最も大きい。また、２番目に大きな窓幅Ｗ２の遮光パターンＰ２のストライプ部Ｓ２では、凸部１２の側面１２Ａはストライプ部Ｓ２の側面Ｍ２から窪んでいる寸法が２番目に大きい。そして、最も大きな窓幅Ｗ３の遮光パターンＰ３のストライプ部Ｓ３では、凸部１３の側面１３Ａはストライプ部Ｓ３の側面Ｍ３から窪んでいる寸法が零である。
【００４１】
このように、フレア光の影響が大きくなる開口率(窓幅)が大きな遮光パターンＰ３に覆われる透明基板１の凸部１３では、ストライプ部Ｓ３の側面Ｍ３から凸部１３の側面１３Ａが窪んでいないことで、透明基板１の凸部１３の側面１３Ａから開口Ｕ３に向かって斜め入射する光が凸部１１〜１３のうちで最大となる。よって、パターン面１Ａから遮光パターンＰ３の開口Ｕ３に向かって入射する直進性の光と、透明基板１の凸部１３の側面１３Ａから開口Ｕ３に向かって斜め入射すると共に上記直進性の光と位相が異なる斜め入射光とが干渉して打ち消し合う効果が凸部１１〜１３のうちで最大となる。これにより、レジスト解像に寄与するエネルギー量を低下させて、フレア光による影響との相殺を図れる。
【００４２】
一方、フレア光の影響が小さくなる開口率(窓幅)が小さな遮光パターンＰ１に覆われる透明基板１の凸部１１では、側面１１Ａがストライプ部Ｓ１の側面Ｍ１から窪んでいる寸法を凸部１１〜１３のうちで最大にすることで、側面１１Ａから開口Ｕ１に向かって斜め入射する光が凸部１１〜１３のうちで最小となる。よって、パターン面１Ａから遮光パターンＰ１の開口Ｕ１に向かって入射する直進性の光と、透明基板１の凸部１１の側面１１Ａから開口Ｕ１に向かって斜め入射すると共に上記直進性の光と位相が異なる斜め入射光とが干渉して打ち消し合う効果が凸部１１〜１３のうちで最小となる。これにより、レジスト解像に寄与するエネルギー量の低下は凸部１１〜１３のうちで最小となる。
【００４３】
このように、窓幅Ｗ１が小さい遮光パターンＰ１では、フレア光の影響が小さいから、凸部１１の側面１１Ａが窪んでいる寸法を大きくすることによって、上記斜め入射光の干渉による打ち消し合いを少なくする一方、フレア光の影響が大きくなる窓幅Ｗ３の大きな遮光パターンＰ３に覆われる凸部１３では、干斜め入射光による打ち消し合いを多くしている。これにより、各遮光パターンＰ１〜Ｐ３のストライプ部Ｓ１の線幅を変えることなく、各遮光パターンＰ１〜Ｐ３におけるレジスト解像に寄与するエネルギー量をバランスさせることが可能となる。
【００４４】
したがって、この実施形態によれば、フォトマスクの遮光パターンを修正することなく、一例として、図３に示すように、遮光パターンＰ１,Ｐ２,Ｐ３の開口率(窓幅Ｗ１,Ｗ２,Ｗ３)の違いに起因するレジスト線幅の変動を抑制できる。
【００４５】
なお、上記実施形態では、透明基板１は、露光光透過率を一例として８０％以上とし、遮光膜２の露光光透過率を０.５％以下とした。また、透明基板１の材料としては、具体的に、Ｆ２レーザ光(波長λ＝１５７ｎｍ)から近赤外光(波長λ＝６３０ｎｍ)の間の波長域にて８５％以上の露光光透過率を示す石英ガラスを用いることができる。
【００４６】
また、遮光膜２の材料としては、具体的に、Ｆ２レーザ光から近赤外光の間の波長域にて０.５％以下の露光光透過率を示すクロム(Ｃｒ)系材料を用いることができ、クロム単体膜以外にも、クロムフロライド(ＣｒＦ)や酸化クロム(ＣｒＯ)からなる膜としてもよい。なお、０.５％以下の露光光透過率とは、実質的には、完全な遮光状態にあるといえる。
【００４７】
さらに、遮光膜２として半透明膜を用いてもよい。この半透明膜の材料としては、露光光透過率が０.５〜２０％のＴａＳｉ(タンタルシリサイド)、ＭｏＳｉ(モリブデンシリサイド)、ＺｒＳｉ(ジルコニウムシリサイド)を用いることができる。
【００４８】
さらに、従来のフォトマスクを作製した後で、レジスト線幅が変動した時に、フォトマスクを新たに再作製することなく、透明基板１をエッチングする追加処理によって、この実施形態のフォトマスクの構造を作製することにより、一度作製したフォトマスクを廃棄せずに救済することができる。
【００４９】
また、上記実施形態のフォトマスクによれば、近接効果補正(ＯＰＣ)は遮光膜２のサイズで制御し、フレア補正は遮光膜直下の透明基板１領域の線幅で制御できる。よって、ＯＰＣとフレアが線幅に及ぼす影響とをそれぞれ個別に補正できる。さらに、この実施形態のフォトマスクを使用することによって、各露光装置内のレンズを変更する必要が無く、マスク構造のみの変更でレジスト線幅を補正できるので、設備コストを抑えることができる。
【００５０】
(第２の実施の形態)
次に、図４Ａ〜図４Ｅおよび図５Ａ〜図５Ｅの工程図を参照して、上記第１実施形態のフォトマスクの製造方法を説明する。
【００５１】
まず、図４Ａに示すように、スパッタ法や真空蒸着法等により、石英ガラスからなる透明基板５０１の一方主面に接して、クロムからなる遮光膜の層５０２を成膜した後、この遮光膜層５０２の上にポジレジストである電子線レジスト５０３を塗布する。その後、遮光膜層５０２の開口部の設計位置を覆う電子線レジスト５０３の部分に電子ビーム５０４を照射する。
【００５２】
続いて、現像液を用いて、電子ビーム５０４を照射した電子線レジスト部分を除去し、遮光膜層５０２の一部を露出させ、図４Ｂに示すような形状に電子線レジスト５０３を加工する。その後、ＲＩＥ法等のドライエッチングにより、遮光膜層５０２を、図４Ｃで示すような形状にエッチング加工して、設計寸法通りの第１の遮光パターンとなるように遮光膜５０２Ａの横幅や開口幅を調整する。
【００５３】
ここで、遮光膜層５０２のエッチングには、テトラクロロメタン(ＣＣｌ４)と酸素(Ｏ２)を流量比率１：３に調整したエッチングガス、あるいは、ジクロロメタン(ＣＨ２Ｃｌ２)と酸素を流量比率１：３に調整したエッチングガスを適用できる。なお、これらのエッチングガスによるエッチング対象の選択性は高く、対象外の膜や電子線レジスト５０３や透明基板５０１等を無用にエッチングしてしまうことはない。また、以後の工程で用いられるエッチングガスや剥離液も、同様にその対象選択性が高い。
【００５４】
続いて、遮光膜５０２Ａのエッチング後、電子線レジスト５０３を剥離し、透明基板５０１のエッチングを行い、図４Ｄに示すような形状に加工する。電子線レジスト５０３の剥離液としては、硫酸と過酸化水素水を３：１の比率で混ぜ合わせた混合液が適用される。この際、露出している透明基板５０１と遮光膜５０２Ａとの剥離耐性は十分である。透明基板５０１のドライエッチングを行う場合、ＲＩＥ法を適用する。
【００５５】
例えば、透明基板５０１が、石英ガラスの場合、エッチングガスは、ＣＦ４(テトラフルオロメタン)とＯ２(酸素)を流量比率２０：１に制御して適用する。エッチングの際、電子線レジスト５０３は、エッチングに対する保護膜として働き、電子線レジスト５０３に覆われていない領域の石英ガラスがエッチングされる。石英ガラスのドライエッチングに、ＣＦ４(テトラフルオロメタン)とＯ２(酸素)を流量比率２０：１に制御して適用した場合、電子線レジスト５０３のドライエッチング耐性は十分である。
【００５６】
フォトマスク上面の透明領域をマスク上面に対して垂直に掘込むエッチング量は、位相変化が無いように、次式(１)で表された掘り込み量Ｄ(ｎｍ)とすることが望ましい。なお、次式(１)において、λ(ｎｍ)は露光光の波長(ｎｍ)、Ｎmは透明基板材料の屈折率である。
Ｄ＝λ ／(Ｎm−１)×(ｎ／２)            … (１)
【００５７】
ここで、ｎは整数で、ｎ＝１が望ましいが、エッチングレートの制御が難しい場合は、ｎは２以上の整数でもよい。
【００５８】
さらに、図４Ｅに示すように、電子線レジスト５０５を塗布し、後にサイドエッチングする領域が露出するように電子線レジスト５０５の部分に電子ビーム５０６を照射する。現像液を用いて、電子ビーム５０６を照射した電子線レジスト部分を除去し、後にエッチングする領域を完全に露出させ、図５Ａで示すような形状に電子線レジスト５０５Ａを加工する。その後、ウエットエッチング法により、遮光膜５０２Ａ−１,５０２Ａ−２直下の透明基板５０１の領域をサイドエッチングし、図５Ｂで示すような形状に加工して、設計寸法通りの加工ができるように遮光膜５０２Ａ−１,５０２Ａ−２直下の石英基板５０１の領域５０１Ａ,５０１Ｂの横幅や開口幅を調整する。遮光膜５０２Ａ−１,５０２Ａ−２直下の石英基板５０１のサイドエッチングに用いる薬液としては、フッ酸などが適用される。
【００５９】
次に、図５Ｃで示すように、電子線レジスト５０８を塗布し、後にサイドエッチングする領域が露出するように電子線レジスト５０８の部分に電子ビーム５１０を照射する。現像液を用いて、電子ビーム５１０を照射した電子線レジスト部分を除去し、後にエッチングする領域を完全に露出させ、図５Ｄで示すような形状に電子線レジスト５０８Ａを加工する。その後、ウエットエッチング法により、遮光膜５０２Ａ−１直下の透明基板５０１の領域５０１Ａをサイドエッチングし、図５Ｅで示すような形状に加工して、設計寸法通りの加工ができるように遮光膜５０２Ａ−１直下の石英基板５０１の領域５０１Ａの横幅や開口幅を調整する。これにより、前記第１実施形態のフォトマスクを作製できる。
【００６０】
上記構造のフォトマスクを、図６で示すような、露光光源６０１と、露光投影系レンズ６０３が最低限備わった投影露光装置に組み込む。露光光源６０１からの露光光を上記構造のフォトマスク６０２に照射して、フォトマスクに設けられた遮光パターンに合致する露光光を透過させる。そして、この透過露光光を露光投影系レンズ６０３にて、１／４、もしくは、１／５のサイズに収束させた後、ウエハ６０４の上に設けられた均一なフォトレジスト層へ露光する。これにより、シリコン基板からなるウエハ６０４の上にフォトレジストパターンを形成できる。この実施形態にかかるフォトマスク６０２を用いて加工したレジストパターンを観察すると、露光されるフォトマスク６０２の開口率が違っていても、それぞれ相似した形状、線幅をなしており、設計寸法通りの高い解像度で、レジストパターン加工が施される。
【００６１】
また、この構造を有するフォトマスク６０２が組み込まれている投影露光装置によれば、露光光源６０１からの露光光を上記構造のフォトマスク６０２に照射して、フォトマスク６０２に設けられた透明パターンに合致する露光光を透過させる。この透過露光光を露光投影系レンズ６０３にて収束させた後、ウエハ６０４の上に設けられた均一なフォトレジスト層へ露光することにより、ウエハ６０４上にフォトレジストパターンを形成する際に、フレアの影響によるレジスト線幅の変化を著しく低減させることができる。
【００６２】
次に、具体的に、ＡｒＦ露光装置に、従来のフォトマスクを搭載して、この従来のフォトマスクの窓幅に対するレジスト線幅の変動を調査した結果、図７に示すような１０ｎｍ弱の線幅変動が生じてしまった場合を一例に取り、この線幅変動を低減させる方法を説明する。
【００６３】
まず、従来のフォトマスクを搭載した場合の各窓幅における最大線幅値Ｌmaxと最小線幅値Ｌminを求める。図７の一例では、Ｌmax＝１２７ｎｍ、Ｌmin＝１１８ｎｍである。
【００６４】
次に、線幅の補正量を求める。線幅の補正量は、補正量の水準数ｍによって異なるが、次の式群(Ｉ)で表される。
式群(Ｉ)
Ｈｍ−１＝(Ｌmax−Ｌmin)×(ｍ−１)/ｍ＋((Ｌmax−Ｌmin)×１/ｍ)/２
Ｈｍ−２＝(Ｌmax−Ｌmin)×(ｍ−２)/ｍ＋((Ｌmax−Ｌmin)×１/ｍ)/２
：
Ｈｍ−(ｍ−１)＝(Ｌmax−Ｌmin)×(ｍ−(ｍ−１))/ｍ
＋((Ｌmax−Ｌmin)×１/ｍ)/２
【００６５】
上記式群(Ｉ)において、ｍは線幅の補正量の水準数である。
【００６６】
この方法の場合は、３水準(ｍ＝３)で説明する。水準数が多くなるとマスク作製工程が多くなるので、マスク作製時間がかかってしまう。また、水準数が少ないとレジスト線幅補正の水準が少なくなるので、線幅変動の低減量が少なくなってしまう。一例として、ＡｒＦ露光装置で発生する、窓幅に対するレジスト線幅の変動量約１０ｎｍを補正する場合、２水準もしくは３水準が適当である。
【００６７】
この実施形態では、３水準であるので、式群(Ｉ)により、補正量はそれぞれＨ１＝４.５ｎｍ、Ｈ２＝７.５ｎｍとなる。各窓幅に対するレジスト線幅補正量は、図８に示す通りとなる。
【００６８】
さらに、この実施形態でのサイドエッチング量を求める。この実施形態のフォトマスクにおける、サイドエッチング量とレジスト線幅細り量との関係を図１０に示す。図１０は、サイドエッチング量を増やすことでレジスト線幅が減少することを表している。図１０において、レジスト線幅補正量Ｈ１に対するサイドエッチング量をＳＥ１、レジスト線幅補正量Ｈ２に対するサイドエッチング量をＳＥ２とすると、投影レンズ倍率が１倍の場合、サイドエッチング量は、それぞれ、ＳＥ１＝８.５ｎｍ、ＳＥ２＝１７ｎｍとなる。
【００６９】
実際に、マスク上においては、露光装置の投影レンズ倍率(４倍、もしくは、５倍)を乗じた量でサイドエッチングを行う必要があるので、例えば、露光装置の投影レンズとして４倍レンズを用いる場合は、ＳＥ１＝３４ｎｍ、ＳＥ２＝６８ｎｍのサイドエッチング量となる。レジスト線幅を３ｎｍ補正するのに必要なサイドエッチング量は３４ｎｍなので、レジスト線幅を１ｎｍ補正するのに必要なサイドエッチング量は約１０ｎｍである。よって、レジスト線幅を１〜１０ｎｍのステップ刻みで補正しようとすると、サイドエッチング量の１つの水準は、ＡｒＦ露光装置の場合、１０〜１００ｎｍの範囲で設定することが望ましい。
【００７０】
上記サイドエッチング量で作製したこの実施形態のフォトマスクを用いて露光すると、レジスト線幅の変動を著しく低減できる。この実施形態のフォトマスクを用いて、遮光膜２の窓幅に対するレジスト線幅変動を補正した結果、図９に示すように、レジスト線幅の変動を４ｎｍ以下に抑制することができた。したがって、この実施形態のフォトマスクを用いると、従来のフォトマスクを用いた場合に比べて、レジスト線幅の変動を１／２以下に抑えることができる。
【００７１】
尚、上記実施形態では、遮光膜が開口率(窓幅)が異なる３つの遮光パターンを有するフォトマスクの一例を説明したが、この発明は開口率が異なる４つ以上の遮光パターンを有する遮光膜を備えたフォトマスクにも適用できることは言うまでもない。また、この発明は、開口率が異なる２つの遮光パターンを有する遮光膜を備えたフォトマスクにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】この発明のフォトマスクの実施形態を示す平面図である。
【図２】上記実施形態の部分断面図である。
【図３】上記実施形態によるレジスト線幅の変動抑制結果の一例を示す図である。
【図４Ａ】この発明のフォトマスクの製造方法の一実施形態の製造工程を示す工程図である。
【図４Ｂ】上記フォトマスクの製造方法の一実施形態の製造工程を示す工程図である。
【図４Ｃ】上記フォトマスクの製造方法の一実施形態の製造工程を示す工程図である。
【図４Ｄ】上記フォトマスクの製造方法の一実施形態の製造工程を示す工程図である。
【図４Ｅ】上記フォトマスクの製造方法の一実施形態の製造工程を示す工程図である。
【図５Ａ】上記フォトマスクの製造方法の一実施形態の製造工程を示す工程図である。
【図５Ｂ】上記フォトマスクの製造方法の一実施形態の製造工程を示す工程図である。
【図５Ｃ】上記フォトマスクの製造方法の一実施形態の製造工程を示す工程図である。
【図５Ｄ】上記フォトマスクの製造方法の一実施形態の製造工程を示す工程図である。
【図５Ｅ】上記フォトマスクの製造方法の一実施形態の製造工程を示す工程図である。
【図６】上記フォトマスクを備えた投影露光装置の一例を示す模式図である。
【図７】従来のフォトマスクを用いた場合において、遮光膜の窓幅とレジスト線幅との関係を示す特性図である。
【図８】この発明の上記実施形態のフォトマスクにおける窓幅とレジスト線幅補正量との関係を示す図である。
【図９】上記実施形態のフォトマスクを使用した場合での窓幅とレジスト線幅との関係を示す図である。
【図１０】上記実施形態のフォトマスクにおける、サイドエッチング量とレジスト線幅細り量との関係を示す図である。
【図１１Ａ】フレア光の発生を説明するための模式図である。
【図１１Ｂ】上記フレア光の発生を説明するための部分拡大模式図である。
【図１２】従来のフォトマスクを模式的に示す平面図である。
【図１３】上記従来のフォトマスクを使用した場合の窓幅とレジスト線幅との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  透明基板
１Ａ  パターン面
２  遮光膜
Ｐ１〜Ｐ３  遮光パターン
Ｓ１〜Ｓ３  ストライプ部
Ｔ１〜Ｔ３  額縁部
Ｕ１〜Ｕ３  開口
Ｗ１〜Ｗ３  窓幅
Ｌ１〜Ｌ３  箇所
１１〜１３  凸部
１１Ａ〜１３Ａ  側面
Ｍ１〜Ｍ３  縁面
５０１  透明基板(石英基板)
５０２  遮光膜層
５０２Ａ  遮光膜
５０３、５０５、５０８  電子線レジスト
５０４、５０６  電子ビーム
６０１  露光光源
６０２  フォトマスク
６０３  露光投影系レンズ
６０４  ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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