(57)【要約】【課題】段差を持つフォトマスクや、透明基板にエッチングによってシフター掘り込みの段差部を形成した基板にも、表面平滑で、且つ膜厚を均一に感光性樹脂を塗布し、補助パターンの寸法精度を格段に向上させるようにしたフォトマスク、又はレベンソン型の位相シフトのフォトマスクの製造方法を提供する。【解決手段】マスクパターンが２種類以上の高さの段差部から形成されるフォトマスクの製造方法において、２番目以降に形成される少なくとも１種類の段差部形成工程の前に、前工程によって形成された段差部に感光性樹脂を塗布し、次いで研磨を行うことにより基板表面を平滑にする工程を含むフォトマスクの製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクパターンが２種類以上の高さの段差部から形成されるフォトマスクの製造方法において、２番目以降に形成される少なくとも１種類の段差部形成工程の前に、前工程によって形成された段差部に感光性樹脂をパターン形成し、基板表面を平滑にする工程を含むフォトマスクの製造方法。
【請求項２】
マスクパターンが２種類以上の高さの段差部から形成されるフォトマスクの製造方法において、２番目以降に形成される少なくとも１種類の段差部形成工程の前に、前工程によって形成された段差部に感光性樹脂を塗布し、次いで研磨によって基板表面を平滑にする工程を含むフォトマスクの製造方法。
【請求項３】
前記フォトマスクは少なくとも透明基板を含み、前記段差部の最初に形成される第１段差部は、透明基板を彫り込んで形成される段差部であって、基板表面を平滑にする工程の後に形成される第２段差部は、第１段差部の周辺に設けられた補助パターンを形成する段差部である請求項１、又は２記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項４】
マスクパターンが２種類以上の高さの段差部から形成されるフォトマスクにおいて、少なくとも１種類の段差部が、前工程によって形成された段差部に感光性樹脂をパターン形成し、基板表面を平滑にする工程の後に、該段差部が形成されていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項５】
マスクパターンが２種類以上の高さの段差部から形成されるフォトマスクにおいて、少なくとも１種類の段差部が、前工程によって形成された段差部に感光性樹脂を塗布し、次いで研磨によって基板表面を平滑にする工程の後に、該段差部が形成されていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項６】
透明基板、半透過膜を有する基板に２種類以上の段差部を設けたフォトマスクにおいて、前記透明基板を彫り込んで形成される段差部からなる第１段差部と、該段差部の表面を、前記半透過膜の表面と同じ高さとする平滑化工程後に形成される第２段差部を有し、該第２段差部は、前記第１段差部の周辺に設けられていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか１項記載のフォトマスクに紫外線を照射し、転写パターンの形状に成形された紫外線を感応基板上の感光性樹脂に照射する工程を備える紫外線の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフォトマスクの製造方法に関し、特に、補助パターン付きの位相シフトマスク等を寸法精度良く形成するフォトマスクの製造方法及びそのフォトマスク及びその露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の高集積化にともなって、この回路作製に用いられるレチクルにも、一層の微細化が求められるようになってきた。例えば、ＤＲＡＭを例に挙げると、１６ＭのＤＲＡＭ用レチクルから転写されるデバイスパターンの線幅は０．５μｍと微細になる。更に、６４ＭＤＲＡＭのデバイスパターンの場合には、０．３５μｍの線幅の解像が必要となってきており、従来のステッパーを用いた露光方式では限界に近づいている。この為、実用レベルでデバイスパターンの解像性を上げることができる位相シフトフォトマスク等のフォトマスクが注目されている。
【０００３】
種々の位相シフトのフォトマスクが提案されているが、その中でもレベンソン型位相シフトのフォトマスクが最も効果が高く実用レベルで使用されている。図２は透明基板１０１に掘り込みをいれて半波長変化を行う方式で基板掘り込み型と言われるレベンソンのフォトマスクである。
【０００４】
図３（ａ）は、従来のレベンソン型位相シフトマスクの一例の平面図で、（ｂ）は、側断面図である。
【０００５】
図３（ａ）〜（ｂ）において、透明基板１０１上に、遮光膜１０２の左右には、シフター部２３と開口パターン２１とが形成されている。図３（ｂ）では、シフター部２３、遮光膜１０２、開口パターン３１と順番に配列されているが、レベンソンマスクでは透明基板の位相差はエッチング部（シフター部２３）の側壁を境として０〜１８０度に完全に分かれるのではなく、側壁近傍でその中間の位相となる領域が存在する。また、実際には
マスクに斜めに入射する光もあるため、段差部側壁では反射等も起こり、複雑な位相変化が行っている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００６】
そこで、図４（ａ）に示すように、透明基板１０１のエッチング側壁を遮光膜１０２の下に隠す、例えばアンダーカット２４を形成する方法や、図５（ａ）に示す透明基板１０１上に半透明膜１０３を形成し、近傍に補助パターン２２を設けるなどの手法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００７】
図６（ａ）〜（ｇ）は、図５（ａ）に示す位相シフトマスクの製造工程を示した。マスクブランク（パターンの形成されていないフォトマスク用基板）としては、合成石英の透明基板１０１上に半透明膜１０３としてＭｏＳｉ（膜厚３０ｎｍ）を成膜したマスクブランクを用いる。まず、図６（ａ）に示すように、このマスクブランク上に感光性樹脂１０４を塗布し、半透明膜に開口パターン２１の描画を行う。
【０００８】
次に、図６（ｂ）に示すように、現像工程で感光性樹脂１０４のパターンを形成した後、フッ素を含むガス（Ｃ2Ｆ6、ＣＨＦ3、ＳＦ6等）と酸素（Ｏ2）を用いたドライエッチングにより、半透明膜１０３をエッチングし開口パターン２１を形成する。
【０００９】
次に、図６（ｃ）に示すように、いったん電子線感光性樹脂を剥離した後、再び感光性樹脂１０４を塗布し、２回目の電子線描画を行う。ここでは、先に形成したアライメント
マークを用いた重ね合わせを行い、開口パターン２１を掘り込むシフターパターンの描画を行う。
【００１０】
そして、図６（ｄ）に示すように、現像後、フッ素を含むガス（Ｃ２Ｆ6、ＣＨＦ3、ＳＦ6等）と酸素（Ｏ2）を用いたドライエッチングで所定深さのシフター部２３をエッチング形成する。この時のエッチング量は、例えば１８０度の位相差を生じさせる深さに設定する。
【００１１】
続いて、図６（ｅ）に示すように、感光性樹脂１０４を剥離後、再度感光性樹脂１０４を塗布し、３回目の電子線描画を行う。ここでは、同様に先に形成したアライメントマークを用いた重ね合わせを行い、補助パターン２２を形成する。この工程では、感光性樹脂１０４を再塗布するとシフター部２３の溝に感光性樹脂が追随してレジスト表面が凹状になり、該感光性樹脂１０４の膜厚が不均一となる問題がある。
【００１２】
図６（ｆ）に示すように、現像工程で感光性樹脂１０４に補助パターン２２を形成した後、フッ素を含むガス（Ｃ２Ｆ6、ＣＨＦ3、ＳＦ6等）と酸素（Ｏ2）を用いたドライエッチングにより、半透明膜１０３をエッチングし補助パターン２２を形成する。この工程では、現像後の感光性樹脂１０４の解像性が不安定となり、パターン形状や寸法にばらつきが発生する問題がある。
【００１３】
そして、図６（ｇ）に示すように、感光性樹脂１０４を剥離し、マスク洗浄（硝酸および過酸化水素水の混合液）を行う。すなわち、図６（ｅ）〜（ｇ）迄の製造では、形成するパターン（図中ａ，ｂ，ｃ，ｄ）の寸法及び形状が不均一となる問題がある。すなわち、補助パターン２２の寸法がばらつく問題がある。
【００１４】
尚、補助パターン２２と開口パターン２１を一括描画して形成するプロセスも可能であるが、補助パターンと開口部パターンのスペースが狭いマスクの場合、石英基板１０１の掘り込みプロセスでレジスト描画機重ね合わせズレや、レジストサイドエッチングにより補助パターン領域まで基板掘り込みが進行してしまう場合がある為、別々に形成する事が一般的である。
【００１５】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】特開平２０００−２０６６６７号公報
【特許文献２】特開平２００２−７２４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
以上説明したように、従来の位相シフトマスクの製造においては、シフター等の段差部近傍に補助パターンを設けるタイプの場合、描画プロセスを繰り返し製造していた。しかし、段差部形成後に感光性樹脂を再塗布すると段差部の溝に感光性樹脂が追随してレジスト表面が凹状になり、該感光性樹脂の膜厚が不均一となってしまい、隣接する補助パターンの解像性、リニアリティーなど寸法精度に影響を与える場合があった。すなわち、補助パターンの寸法形状がばらつく問題がある。また、通常フォトマスクの製造方法では、感光性樹脂の膜厚を均一に形成する方法の提供が重要な課題である。
【００１７】
本発明の目的は、段差を持つフォトマスクや、透明基板にエッチングによってシフター掘り込みの段差部を形成した基板にも、表面平滑で、且つ膜厚を均一に感光性樹脂を塗布し、補助パターンの寸法精度を格段に向上させるようにしたフォトマスク、又はレベンソ
ン型位相シフトフォトマスクの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の請求項１に係る発明は、マスクパターンが２種類以上の高さの段差部から形成されるフォトマスクの製造方法において、２番目以降に形成される少なくとも１種類の段差部形成工程の前に、前工程によって形成された段差部に感光性樹脂をパターン形成し、基板表面を平滑にする工程を含むフォトマスクの製造方法である。
【００１９】
本発明の請求項２に係る発明は、マスクパターンが２種類以上の高さの段差部から形成されるフォトマスクの製造方法において、２番目以降に形成される少なくとも１種類の段差部形成工程の前に、前工程によって形成された段差部に感光性樹脂を塗布し、次いで研磨によって基板表面を平滑にする工程を含むフォトマスクの製造方法である。
【００２０】
本発明の請求項３に係る発明は、前記フォトマスクは少なくとも透明基板を含み、前記段差部の最初に形成される第１段差部は、透明基板を彫り込んで形成される段差部であって、基板表面を平滑にする工程の後に形成される第２段差部は、第１段差部の周辺に設けられた補助パターンを形成する段差部である請求項１、又は２記載のフォトマスクの製造方法である。
【００２１】
本発明の請求項４に係る発明は、マスクパターンが２種類以上の高さの段差部から形成されるフォトマスクにおいて、少なくとも１種類の段差部が、前工程によって形成された段差部に感光性樹脂をパターン形成し、基板表面を平滑にする工程の後に、該段差部が形成されていることを特徴とするフォトマスクである。
【００２２】
本発明の請求項５に係る発明は、マスクパターンが２種類以上の高さの段差部から形成されるフォトマスクにおいて、少なくとも１種類の段差部が、前工程によって形成された段差部に感光性樹脂を塗布し、次いで研磨によって基板表面を平滑にする工程の後に、該段差部が形成されていることを特徴とするフォトマスクである。
【００２３】
本発明の請求項６に係る発明は、透明基板、半透過膜を有する基板に２種類以上の段差部を設けたフォトマスクにおいて、前記透明基板を彫り込んで形成される段差部からなる第１段差部と、該段差部の表面を、前記半透過膜の表面と同じ高さとする平滑化工程後に形成される第２段差部を有し、該第２段差部は、前記第１段差部の周辺に設けられていることを特徴とするフォトマスクである。
【００２４】
前記目的を達成するため、本発明の請求項７に係る発明は、請求項４乃至６のいずれか１項記載のフォトマスクに紫外線を照射し、転写パターンの形状に成形された紫外線を感応基板上の感光性樹脂に照射する工程を備える紫外線の露光方法である。
【００２５】
係るフォトマスクや位相シフトマスクを用いた露光方法によると、半導体装置用基板上に形成された感光性樹脂に対し、精度良いパターン露光が可能となり、その結果、半導体装置等のパターンの製造を、高い歩留まりで行うことができる。
【００２６】
本発明のフォトマスク製造方法では、ドライエッチングで所定深さのシフター部２３を形成した部分にのみ感光性樹脂を塗布充填し、次いで研磨によって表面平滑化する。この後、補助パターン形成の為の感光性樹脂を再塗布し電子線描画を行う。この為、シフター凹部に追随する感光性樹脂の面内膜厚分布の変動が解消され、補助パターンをシフター部近傍に寸法精度良く形成できる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように本発明によれば、シフター内部、又はフォトマスクの段差内部へ感光性樹脂を塗布、次いで研磨を行い表面を平滑化する。この為、シフター部等の段差部
に近接する補助パターンは、面内均一なレジストを塗布できるため、寸法精度やＣＤリニアリティ良く形成できる効果を有する。この結果、半透明膜や遮光膜を精度良く得ることが可能になる。更に、本発明の露光方法によると、半導体装置用基板上に形成された感光性樹脂に対し、精度良いパターン露光が長時間で、且つ連続して可能となり、その結果、半導体装置等のパターンの製造を、効率良く且つ高い歩留まりで行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明の実施の形態を図によって説明する。本発明に係る位相シフトマスクの製造方法について説明する。図１（ａ）〜（ｉ）は、本発明の位相シフトマスクの一例の製造方法を示す工程の側断面図である。
【００２９】
まず、図１（ａ）に示すように、透明基板１０１上に半透明膜１０３が成膜された通常のマスクブランクを用い、その上にポジ型感光性樹脂１０４を塗布し、開口パターン２１の描画を行う。
【００３０】
次に、図１（ｂ）に示すように、現像工程を経て感光性樹脂１０４のパターンを形成した後、フッ素を含むガス（Ｃ2Ｆ6、ＣＨＦ3、ＳＦ6等）と酸素（Ｏ2）を用いたドライエッチングにより、半透明膜１０３をエッチングする。
【００３１】
次に、図１（ｃ）に示すように、感光性樹脂１０４を剥離し、再び図１（ｃ）に示すように、感光性樹脂１０４を塗布した後、シフター部２３の描画を行う。
【００３２】
次に、図１（ｄ）に示すように、現像を行った後、今度はＣＨＦ3と、酸素（Ｏ2）ガスの混合ガス等を用いたドライエッチングにより透明基板１０１のエッチングを行いシフター部２３を形成する。ここでは、ＫｒＦ（波長２４６ｎｍ）に対して位相差１８０度の位相シフトマスクを製造する場合は、シフター部２３の掘り込み深さを２４６ｎｍとした。
【００３３】
次に、図１（ｅ）に示すように、いったんパターンニングされた感光性樹脂１０４を剥離した後、再び感光性樹脂１０４を塗布し、３回目の電子線描画を行う。ここでは、先に形成したアライメントマークを用いた重ね合わせを行い、開口パターンを掘り込んだシフター部２３に合わせて描画後、現像を行う。なお、言及する迄もなく、レジストの品種を変更し、開口パターンを掘り込んだシフター部２３以外を描画、現像し、シフター部２３のみに充填してもよい。
【００３４】
尚、再度塗布する感光性樹脂は、次プロセスの補助パターンを形成した後剥離除去する為、全面紫外線露光などで分解するポジ型レジストを用いる事が好ましいが、これに限定されず感光性を有しないコート性良好なワニス樹脂を用いて、シフター部２３のみに充填してもよい。
【００３５】
そして、図１（ｆ）に示すシフター部２３に感光性樹脂１０４を充填し表面平滑化した状態のブランクを得る。
【００３６】
続いて、図１（ｇ）に示すように、感光性樹脂１０４を再塗布し４回目の描画を行う。ここでは、同様に先に形成したアライメントマークを用いた重ね合わせを行い、補助パターン用を形成する。
【００３７】
図１（ｈ）に示すように、現像工程で感光性樹脂１０４のパターンを形成した後、フッ素を含むガス（Ｃ２Ｆ6、ＣＨＦ3、ＳＦ6等）と酸素（Ｏ2）を用いたドライエッチングに
より、半透明膜１０３をエッチングし補助パターン２２を形成する。
【００３８】
そして、図１（ｉ）に示すように、最後に感光樹脂１０４を剥離除去し、マスク洗浄（硝酸及び過酸化水素水の混合液）を行う。
【００３９】
このようにして、製造した位相シフトマスクを図１（ｉ）に示した。本位相シフトマスクの製造方法においてはシフター内部へ感光樹脂をパターニングにより充填し表面を平滑化する。この為、次工程でレジストを面内均一に塗布でき、シフター部に近接する補助パターンを寸法精度やＣＤリニアリティ良く形成できる利点を有する。なお、上記は補助パターンが必要な位相シフトマスクについて説明したが、特に限定されず、例えば、隣接する開口パターンの一方のみをエッチングするマスク（シングルトレンチ構造）や両方をエッチングしたマスク（ダブルトレンチ構造）の遮光膜をパターニングする際にも用いる事が可能である。なお、透明基板上表面の段差部の近傍に補助パターンを形成する場合は、図１（ｆ）及び（ｇ）及び（ｈ）に示す製造方法を用いておこなうことが好ましい。
【００４０】
また、本発明の表面平滑化の方法としては、シフター内部へ感光性樹脂を充填し、且つ研磨することにより表面を平滑化する製造方法もある。以下図を用いて説明する。なお、製造方法は、図１の工程が基本であり、異なる工程のみを説明し、その他の工程は重複するため省略する。
【００４１】
図２（ａ）〜（ｂ）は、感光性樹脂１０４のコート膜厚によって、ナノオーダーの表面段差が残る表面を平滑化する製造方法を説明する概念図で、側断面図である。図２（ａ）〜（ｂ）は、図１（ｆ）工程での一実施例であり、前述した図１（ｅ）工程の本発明感光性樹脂を塗布後、感光性樹脂１０４のコート膜厚によって、ナノオーダーの表面段差が残る場合で、さらに完全に平滑化する製造方法である。図２（ａ）に示すように、透明基盤１０１上に半透明膜１０３及び感光性樹脂１０４が形成されている。該半透明膜１０３の表面は、感光性樹脂１０４の表面に比べて、ナノオーダーの表面段差２５がある。
【００４２】
そして、前記透明基盤１０１表面を、金属酸化物を配合した研磨スラリーを用いて感光性樹脂１０４を遮光膜１０３が露出する迄研磨を行い表面平滑化した状態のブランクを得る。感光性樹脂１０４の研磨は遮光膜１０３が露出する程度まで行うが、遮光膜１０３上全面に膜厚が残るよう用途に応じて研磨を終了させてもよい。なお、研磨剤はＣｅＯ2、ＳｉＯ2、Ｆｅ3Ｏ4、ＭｎＯ2といった金属酸化物やこれらの金属酸化物に希土類化合物、希土類元素を多く含んだ微粒鉱石のバストネサイト或いはダイヤモンドパウダー等であるが、特に限定される訳ではない。これらの研磨剤をサブミクロン以下の粒径にしたものを水などの中性溶媒に分散し研磨スラリーとして用いる。上記研磨スラリーは、圧力、回転速度の変更が可能な研磨パッドと、マスクブランクとの間に連続的に供給し、マスクブランク面を研磨するものである。
【００４３】
図２（ｂ）に示すように、感光性樹脂１０４の研磨工程前に、シフター部２３のみに感光性樹脂１０４が選択的に残るようにリソグラフィープロセスでパターン形成し、表面平滑化する事が可能であるが、感光性樹脂１０４のコート膜厚によって、ナノオーダーの表面段差２５が残る場合は、研磨工程を行い完全に平滑化する事が可能である。前記研磨装置により、研磨スラリーを用いて感光性樹脂１０４を遮光膜１０３の表面迄研磨を行い表面平滑化した状態のブランクを得る。
【００４４】
この工程では、マスク表面のナノオーダーの段差を完全に取り除ける為、次工程でレジストを面内均一に塗布でき、シフター部に近接する補助パターンを寸法精度やＣＤリニアリティ良く形成できる利点を有する。
【００４５】
尚、上記は補助パターンが必要な位相シフトマスクにについて説明したが、特に限定されず、例えば、隣接する開口パターンの一方のみをエッチングするマスク（シングルトレンチ構造）や両方をエッチングしたマスク（ダブルトレンチ構造）の遮光膜をパターニングする際にも用いる事が可能である。
【００４６】
なお、透明基板上表面の段差部の近傍に補助パターンを形成する場合は、図１（ｆ）及び（ｇ）及び（ｈ）に示す製造方法を用いておこなうことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】（ａ）〜（ｉ）は、本発明の位相シフトマスクの一例の製造方法を示す工程の側断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｂ）は、本発明の位相シフトマスクの一例の製造方法を示す工程の側断面図であり、ナノオーダーの表面段差が残る場合の表面を平滑化する製造方法を説明する概念図である
【図３】従来のレベンソン型の位相シフトマスクの一例であり、（ａ）は、平面図で、（ｂ）は、ｘ−ｙの側断面図である。
【図４】従来のレベンソン型の位相シフトマスクの一例であり、（ａ）は平面図で、アンダーカットを形成した場合の側断面図である。
【図５】従来のレベンソン型の位相シフトマスクの一例であり、（ａ）は、平面図で、（ｂ）は、半透明膜を形成した場合の側断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｇ）は、従来のレベンソン型の位相シフトマスクの一例の製造方法を示す工程の側断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…マスクブランクス
１０１…透明基板
１０２…遮光膜
１０３…半透明膜
１０４…感光性樹脂
２１…開口パターン
２２…補助パターン（解像しない）
２３…シフター部
２４…アンダーカット
２５…ナノオーダー表面段差
３１…開口パターン
【図１】
2005099655.tif 000003
【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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