JP7219010B2 - phase shift mask blank - Google Patents
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Description
本発明は半導体デバイス等の製造において使用される位相シフト型フォトマスクを作製するための位相シフト型フォトマスクブランク、及びそれを用いた位相シフト型フォトマスクの製造方法に関する。 The present invention relates to a phase shift photomask blank for manufacturing a phase shift photomask used in the manufacture of semiconductor devices and the like, and a phase shift photomask manufacturing method using the same.
近年の半導体デバイスの微細化に伴い、フォトマスクを用いた投影露光による転写パターンの解像性向上が要求されている。この解像性向上のための手法の一つに位相シフト法がある。位相シフト法とは、フォトマスク開口部の透過光の位相と、開口部に隣接した部分の半透過光の位相を略180度反転するように設定することで、コントラストの高い転写パターンを得ることができるものである。位相シフト法に用いるフォトマスクのことを位相シフト型フォトマスク(以下位相シフトマスクと略記)と呼ぶ。 2. Description of the Related Art Along with the recent miniaturization of semiconductor devices, there is a demand for improvement in the resolution of a transferred pattern by projection exposure using a photomask. One method for improving the resolution is the phase shift method. The phase shift method is to obtain a transfer pattern with high contrast by setting the phase of the light transmitted through the photomask opening and the phase of the semi-transmitted light in the area adjacent to the opening to be inverted by approximately 180 degrees. is possible. A photomask used in the phase shift method is called a phase shift photomask (hereinafter abbreviated as a phase shift mask).
一般的な位相シフトマスクの作製方法は、以下のようにして行われる。まず位相シフトマスクブランクのモリブデンシリコン(MoSi)などの位相シフト膜上に形成したクロム系膜からなる遮光膜上にレジスト層を形成し、電子線を用いて回路パターンを描画し、現像することによってレジストパターンを形成する。次に、このレジストパターンをエッチングマスクとして、酸素含有の塩素系ガスを用いて遮光膜をエッチングして遮光膜パターンを形成し、さらに遮光膜パターンをエッチングマスクとしてフッ素系ガスを用いて位相シフト膜をエッチングすることにより、位相シフト膜パターンを形成する。 A general method of manufacturing a phase shift mask is performed as follows. First, a resist layer is formed on a light shielding film made of a chromium-based film formed on a phase shift film such as molybdenum silicon (MoSi) of a phase shift mask blank, and a circuit pattern is drawn using an electron beam and developed. A resist pattern is formed. Next, using this resist pattern as an etching mask, the light-shielding film is etched using an oxygen-containing chlorine-based gas to form a light-shielding film pattern. is etched to form a phase shift film pattern.
前記位相シフト膜パターンの解像度を向上させる手法として、レジスト層の薄膜化が挙げられる。しかし、遮光膜の膜厚はマスク外周部に形成する遮光枠の光学濃度を確保するために40~60nm程度必要であり、遮光膜エッチング時にレジストも同時に削られて膜減りするため、薄膜化には限界がある。尚、遮光枠はマスクパターンの転写時に露光光が露光領域外に漏れてウエハを露光する現象を防ぐ役割を果たすものである。 A technique for improving the resolution of the phase shift film pattern includes thinning the resist layer. However, the thickness of the light-shielding film needs to be about 40 to 60 nm in order to secure the optical density of the light-shielding frame formed around the mask. is limited. The light-shielding frame plays a role of preventing exposure light from leaking out of the exposure area and exposing the wafer when the mask pattern is transferred.
そこで、遮光膜エッチング時に使用する酸素含有の塩素系ガスに対して耐性があるハードマスク層を遮光膜上に形成する手法が提案されている(特許文献1)。図2に、遮光膜3上にハードマスク層5を有する位相シフトマスクブランク50の構造を示す。尚、図2、(及び後述の図1)では、レジスト層7を有する形態を示しているが、通常レジスト層7を塗布形成する前の形態もブランク(ここでは位相シフトマスクブランク)と呼ばれ、本願でも両方の形態をブランクと呼称する。
Therefore, a technique has been proposed in which a hard mask layer resistant to oxygen-containing chlorine-based gas used for etching the light-shielding film is formed on the light-shielding film (Patent Document 1). FIG. 2 shows the structure of a phase shift mask blank 50 having a hard mask layer 5 on a
ハードマスク層5としては、通常、フッ素系ガスでエッチング可能な材料であり、かつ塩素系ガスに対するエッチング耐性が高い材料、例えば酸化シリコン(SiOx)や酸窒化ケイ素(SiON)が選択される。従って、遮光膜3のエッチング時に使用する酸素含有の塩素系ガスで膜減りしないため、ハードマスク層5自体の薄膜化が可能である。従って、ハードマスク層5上に使用するレジスト層7の薄膜化も実現でき、レジストの解像性を向上することができる、というのが本来期待されたコンセプトである。
As the hard mask layer 5, a material that can be etched with a fluorine-based gas and has a high etching resistance to a chlorine-based gas, such as silicon oxide (SiOx) or silicon oxynitride (SiON), is usually selected. Therefore, the hard mask layer 5 itself can be made thinner because the thickness of the hard mask layer 5 is not reduced by the oxygen-containing chlorine-based gas used for etching the light-
しかしながら、ハードマスク層5上に直接レジスト層7を形成する構成は、SiOxなどのハードマスク層5の材質に対するレジスト層7の密着性が悪く、現像工程でレジストパターンの倒壊が起きてしまう。そこで通常はハードマスク層5表面の疎水化処理を行い、レジスト層7との密着性を上げる必要がある。この疎水化処理には、HMDS(ヘキサメチレンジシラザン)等を用いるのが一般的である。以上の理由により、従来の位相シフトマスクブランク50は、事実上図2のように、ハードマスク層5とレジスト層7の層間に疎水化処理層6を有する構成を採る必要がある。
However, in the structure in which the
HMDSによる疎水化処理は、時間が長すぎると外観欠陥になる確率が上がり、反対に短すぎるとレジストとの密着性が不十分となってレジストパターン倒壊となるため、最適な条件を見極めて設定しなければならない。また、装置やHMDS液の状態変化によって、条件の最適化がその都度必要になるため、制御が難しく不安定な処理である。 Hydrophobic treatment with HMDS, if the time is too long, the probability of appearance defects increases, and if it is too short, the adhesion with the resist is insufficient and the resist pattern collapses, so the optimal conditions are determined and set. Must. In addition, the process is difficult to control and unstable because the conditions need to be optimized each time the state of the apparatus or the HMDS liquid changes.
製品仕様に応じてレジスト膜厚を厚くすると、さらにレジストパターン倒壊が発生しやすくなり、解像性と外観欠陥とのトレードオフが一層厳しくなる。また、逆に解像性を良くするためにレジスト膜厚を薄くすると、エッチングマスクの膜厚が薄くなるためにエッチング時間が制約を受け、寸法精度の悪化にもなる。 If the resist film thickness is increased in accordance with product specifications, resist pattern collapse is more likely to occur, and the trade-off between resolution and appearance defects becomes even more severe. Conversely, if the resist film is made thinner in order to improve the resolution, the film thickness of the etching mask becomes thinner, which restricts the etching time and deteriorates the dimensional accuracy.
上記のように、現行のSiOxなどのハードマスク層に対するレジスト層の密着性の低さと、それを補うためのHMDS処理の最適条件の不安定さが、レジストパターンの解像性や寸法精度の向上、さらには外観欠陥の低減という目標の下で、位相シフトマスクの製造を難しくさせている。 As described above, the low adhesion of the resist layer to the current hard mask layer such as SiOx and the instability of the optimum conditions for HMDS processing to compensate for it are the reasons for the improvement of the resolution and dimensional accuracy of the resist pattern. Furthermore, with the goal of reducing appearance defects, it makes the manufacture of phase shift masks difficult.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、HMDSを使用せずともレジストの密着性が向上し、レジストの膜厚変更への対応も容易となり、マスクパターンの解像性や寸法精度が向上するとともに、HMDSに起因する外観欠陥が改善される位相シフトマスクの製造方法、及びそれに用いる位相シフトマスクブランクを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to improve the adhesion of the resist without using HMDS, to easily cope with changes in the film thickness of the resist, and to improve the mask pattern. To provide a phase shift mask manufacturing method and a phase shift mask blank used in the method, in which the resolution and dimensional accuracy of a mask are improved and appearance defects caused by HMDS are improved.
上記の課題を解決するために、本発明に係る位相シフトマスクブランクは、
露光波長に対して透過性を有する基板と、位相シフト膜と、遮光膜と、ハードマスク層と、をこの順に有し、
前記ハードマスク層は、前記遮光膜に近い側から第1ハードマスク層、第2ハードマスク層を有し、
前記第2ハードマスク層は、二種類以上の金属元素を含む複合化合物であって、フッ素系ガスによるドライエッチングよりも塩素系ガスによるドライエッチングの方がエッチングされやすい材料により形成されている位相シフトマスクブランクとしたものである。
In order to solve the above problems, the phase shift mask blank according to the present invention is
having a substrate transparent to an exposure wavelength, a phase shift film, a light shielding film, and a hard mask layer in this order;
The hard mask layer has a first hard mask layer and a second hard mask layer from the side closer to the light shielding film,
The second hard mask layer is a composite compound containing two or more kinds of metal elements, and is formed of a material that is more easily etched by dry etching with a chlorine-based gas than by dry etching with a fluorine-based gas. It is a mask blank.
さらに本発明に係る位相シフトマスクブランクは、前記第2ハードマスク層は、クロム、アルミニウム、ジルコニウム、ハフニウム、スズからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素を含む請求項1に記載の位相シフトマスクブランクとすることが好ましい。
2. The phase shift mask blank according to
さらに本発明に係る位相シフトマスクブランクは、前記第2ハードマスク層は、さらに酸素、窒素、炭素から選択される少なくとも一種を含む請求項1または2に記載の位相シフトマスクブランクとすることが好ましい。
Further, the phase shift mask blank according to the present invention is preferably the phase shift mask blank according to
本発明に係る位相シフトマスクブランクの製造方法は、請求項1~3のいずれか一項に
記載の位相シフトマスクブランクを用いる位相シフトマスクの製造方法であって、
前記第2ハードマスク層上に形成されたレジストパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いるドライエッチングにより、前記第2ハードマスク層のパターンを形成する工程と、前記第2ハードマスク層のパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いるドライエッチングにより、前記第1ハードマスク層のパターンを形成する工程と、
前記第1ハードマスク層のパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いるドライエッチングにより、前記遮光膜のパターンを形成する工程を含む位相シフトマスクの製造方法としたものである。
A method for manufacturing a phase shift mask blank according to the present invention is a method for manufacturing a phase shift mask using the phase shift mask blank according to any one of
forming a pattern of the second hard mask layer by dry etching using a chlorine-based gas using a resist pattern formed on the second hard mask layer as a mask; and forming a pattern of the second hard mask layer as a mask. As a step of forming a pattern of the first hard mask layer by dry etching using a fluorine-based gas;
The method of manufacturing a phase shift mask includes the step of forming the pattern of the light shielding film by dry etching using a chlorine-based gas using the pattern of the first hard mask layer as a mask.
本発明の位相シフトマスクブランクによれば、HMDSを使用せずともレジストの密着性が向上し、レジストの膜厚変更への対応も容易となるとともに、位相シフト膜のエッチングマスクとなるハードマスク層のエッチング精度が向上するので、マスクパターンの解像性や寸法精度が向上する。それとともに、HMDSに起因する外観欠陥が改善された位相シフトマスクを製造することができる。 According to the phase shift mask blank of the present invention, the adhesion of the resist is improved without using HMDS, it becomes easy to cope with changes in the film thickness of the resist, and the hard mask layer serves as an etching mask for the phase shift film. Since the etching precision is improved, the resolution and dimensional precision of the mask pattern are improved. At the same time, it is possible to manufacture a phase shift mask with improved appearance defects caused by HMDS.
以下、本発明の位相シフト型フォトマスクブランク、及びそれを用いた位相シフトマスクの製造方法に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、同一の構成要素については便宜上の理由がない限り同一の符号を付ける。また、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じではない。 Embodiments of a phase shift type photomask blank of the present invention and a method of manufacturing a phase shift mask using the same will be described below with reference to the drawings. Identical components are denoted by the same reference numerals unless there is a reason for convenience. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easier to understand, there are cases in which the characteristic parts are shown in an enlarged manner, and the dimensional ratio of each component is not the same as the actual one.
[位相シフトマスクブランク]
図1に、本発明の位相シフトマスクブランクの実施形態に係る模式断面図を示す。ここではレジスト層7を備えているが、既述のように、レジスト層7を備えない(塗布前の)形態であってもよい。
[Phase shift mask blank]
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of an embodiment of the phase shift mask blank of the present invention. Here, the
本発明の位相シフトマスクブランク10は、露光波長に対して透過性を有する透明性基板1と、透明性基板1上に少なくとも位相シフト膜2と、位相シフト膜2上に形成された遮光膜3と、遮光膜3上に形成されたハードマスク層を備え、ハードマスク層は遮光膜3に近い側から第1ハードマスク層4-1、第2ハードマスク層4-2の順に積層された2層膜構成となっている。
The phase shift mask blank 10 of the present invention comprises a
本発明の位相シフトマスクブランク10において、第1ハードマスク層4-1は、酸化シリコン(SiOx)などのフッ素系ガスでエッチングされ、塩素系ガスに対するエッチング耐性が高い材料である。
In the phase
第2ハードマスク層4-2は、塩素系ガスを用いたドライエッチングでエッチングされるとともに、フッ素系ガスを用いたドライエッチングでエッチング困難な材料で構成されていることを特徴としている。これにより、第1ハードマスク層4-1をフッ素系ガスでエッチングする際に、第2ハードマスク層4-2は第1ハードマスク層4-1のエッチングマスクとなることができる。 The second hard mask layer 4-2 is etched by dry etching using a chlorine-based gas, and is made of a material that is difficult to etch by dry etching using a fluorine-based gas. This allows the second hard mask layer 4-2 to serve as an etching mask for the first hard mask layer 4-1 when etching the first hard mask layer 4-1 with a fluorine-based gas.
第2ハードマスク層4-2は、レジスト層7との密着性を向上させる必要がある。同時に、第2ハードマスク層4-2は、塩素系ガスを用いたドライエッチングではエッチングされやすく、フッ素系ガスを用いたドライエッチングではエッチング困難な材料である必要がある。そのためには、第2ハードマスク層4-2は、主要な成分として少なくとも一種類の金属元素を含む。加えて、含有金属元素のうちの主要な金属元素の塩化物または酸塩化物の沸点は、その金属元素のフッ化物の沸点の2分の1以下であることが望ましい。
尚、フッ化物、酸化物、酸塩化物の形態(化学式)は一種類とは限らないが、少なくとも一種類の塩化物または酸塩化物の沸点がフッ化物の沸点の2分の1以下であればよい。
The second hard mask layer 4-2 needs to improve adhesion to the resist
The forms (chemical formulas) of fluorides, oxides, and acid chlorides are not limited to one type. Just do it.
一般に、ドライエッチングは、プラズマ中で導入ガスが電子と衝突し、活性ラジカルや種々の形に解離した反応性イオンが発生してエッチングを引き起こす。ここで、エッチング表面に低沸点の揮発性生成物を形成するほどエッチングがされやすいことが知られている。その指標となるのは、被エッチング材料と導入ガスによる反応生成物の沸点や蒸気圧である。すなわち、沸点が低い反応生成物ほど気化して蒸気圧は高くなり排気されやすくなる。 Generally, in dry etching, an introduced gas collides with electrons in plasma to generate active radicals and reactive ions dissociated into various forms to cause etching. Here, it is known that the more a volatile product with a low boiling point is formed on the etching surface, the easier it is to etch. The index is the boiling point and vapor pressure of the reaction product of the material to be etched and the introduced gas. That is, the lower the boiling point of the reaction product, the higher the vapor pressure and the easier it is to be exhausted.
以上に鑑みた上で、本発明の実施形態における第2ハードマスク層4-2の条件に見合う金属を調査した。表1に、第2ハードマスク層4-2の材料として好適な候補となる金属元素の代表的なフッ化物、塩化物、酸塩化物の沸点を示す。表1の数値は、各種文献(CRC Handbook of Chemistry and Physics, 78th. Editionなど)及びウェブサイトで見られる値をまとめたものである。 In view of the above, metals that meet the conditions of the second hard mask layer 4-2 in the embodiment of the present invention were investigated. Table 1 shows the boiling points of typical fluorides, chlorides, and acid chlorides of metal elements that are suitable candidates for the material of the second hard mask layer 4-2. The numerical values in Table 1 summarize values found in various literatures (CRC Handbook of Chemistry and Physics, 78th. Edition, etc.) and websites.
表1に示す金属元素は、いずれも塩化物(CrはCrO2Cl2の酸塩化物)の沸点が、その金属元素のフッ化物の沸点の2分の1以下である。すなわち、本発明における第2ハードマスク層4-2における主要な金属元素としては、クロム、アルミニウム、ジルコニウム、ハフニウム、スズからなる群より選択されることが好ましい。 In all metal elements shown in Table 1, the boiling points of chlorides (Cr is an acid chloride of CrO 2 Cl 2 ) are half or less that of fluorides of the metal elements. That is, the main metal element in the second hard mask layer 4-2 in the present invention is preferably selected from the group consisting of chromium, aluminum, zirconium, hafnium and tin.
第2ハードマスク層4-2では、クロム、アルミニウム、ジルコニウム、ハフニウム、スズを一種類ではなく、二種類以上含んでもよい。また、第1ハードマスク層4-1をエッチングする際のエッチングマスクとなる機能を有する限りにおいて、2番目に多く含む元素としては、クロム、アルミニウム、ジルコニウム、ハフニウム、スズ以外の元素であってもよく、酸素、窒素、炭素であってもよい。これらの複合化合物とすることにより、結晶性、電気的特性、エッチング性、洗浄液耐性等を調整することができる。 The second hard mask layer 4-2 may contain two or more kinds of chromium, aluminum, zirconium, hafnium, and tin instead of one kind. In addition, as long as it functions as an etching mask when etching the first hard mask layer 4-1, the second most abundant element may be an element other than chromium, aluminum, zirconium, hafnium, and tin. It may be oxygen, nitrogen or carbon. Crystallinity, electrical properties, etchability, washing solution resistance and the like can be adjusted by using these composite compounds.
例えば電気抵抗を低くするには、酸素や窒素を含まない方が良いが、洗浄液耐性を高くするには、酸素や窒素を含むことが好ましい。一般に、化学量論比の金属酸化物、金属窒化物は酸素や窒素の含有量が多く電気抵抗が高い場合が多いため、化学量論比よりも金属を多めに含有した金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物とすることが好ましい。 For example, in order to lower the electric resistance, it is better not to contain oxygen or nitrogen, but in order to increase the cleaning solution resistance, it is preferable to contain oxygen or nitrogen. In general, metal oxides and metal nitrides with a stoichiometric ratio contain a large amount of oxygen and nitrogen and often have high electrical resistance. It is preferable to use a material or a metal oxynitride.
遮光膜3がクロム系の材料である場合、第2ハードマスク層4-2としてもクロムを主要な金属元素とするクロム系の材料を選択する。これにより、遮光膜3をエッチングする際に近しいエッチングレートで第2ハードマスク層4-2もエッチングされ、第2ハード
マスク層4-2を剥離する工程を不要とすることができる。つまり、プロセスの効率性を上げることが可能になる。第2ハードマスク層4-2がクロム系の材料である場合、膜厚は2nm~10nmとすることができ、解像性に拘らない仕様であればさらに厚くすることも可能である。また、2nmにした場合、レジスト膜厚は40~60nm前後で十分であり、レジストの解像性をさらに向上することができる。
When the light-shielding
以上のように、本実施形態の 位相シフトマスクブランクでは、金属元素を主要な成分とする第2ハードマスク層を導入することにより、HMDSを使用しなくともレジストの密着性が向上する。また、ガス種に対するドライエッチング特性が好適な材料を選択することでレジストの薄膜化や厚膜化の膜厚変更への対応も容易となる。かつ、HMDSに起因する外観欠陥が減少する。さらに本実施形態では、表層から二層目は遮光性を期待していないシリコン層が設けられている。従って、表層(つまり第1層)のクロム層を厚くする必要がなくなり、可能な限り薄くすることができる。これにより、表層上に追って形成されるレジスト層も薄くすることが可能になる。結果として、パターンの微細化とサイドエッチング防止という効果が得られる。 As described above, in the phase shift mask blank of this embodiment, by introducing the second hard mask layer containing a metal element as a main component, the adhesion of the resist is improved without using HMDS. In addition, by selecting a material that has suitable dry etching characteristics with respect to gas species, it becomes easy to cope with changes in film thickness, such as thinning or thickening of the resist. In addition, appearance defects caused by HMDS are reduced. Furthermore, in this embodiment, the second layer from the surface is provided with a silicon layer which is not expected to have a light shielding property. Therefore, it is not necessary to thicken the chromium layer of the surface layer (that is, the first layer), and it can be made as thin as possible. This makes it possible to thin the resist layer that is subsequently formed on the surface layer. As a result, the effects of miniaturization of the pattern and prevention of side etching can be obtained.
以下、本発明の実施形態の位相シフトマスクブランクを構成するその他の要素について説明する。 Other elements constituting the phase shift mask blank of the embodiment of the present invention will be described below.
(透明性基板)
露光波長に対して透明性を有する透明性基板1の材料は特に限定されないが、石英ガラスやアルミノシリケートガラスなどを使用することができる。
(transparent substrate)
Although the material of the
(位相シフト膜)
位相シフト膜2の材料はシリコンもしくはモリブデンの酸化物、窒化物、酸窒化物、あるいはそれらを複合させたものが望ましく、含有量の比率と膜厚を調整することによって、露光波長に対する所望の透過率と位相差を得ることができる。透過率の値は、最終的なフォトマスク製品の仕様に合わせ2%以上40%以下とすることが望ましい。下限値である2%を下回ると、既存のバイナリマスクと実質同一といえ効果を奏し得ない。上限値である40%を上回ると、マスクの効果が低下するためやはり好ましくない。本実施形態では、6%前後が好適値として設定される。位相差の値は170度以上190度以下とすることが望ましい。膜厚は、透過率にも寄与することになるため30nm以上80nm以下に設定される。また、フッ素系ガスによるエッチングが可能であり、酸素含有の塩素系ガスによるエッチング耐性を有している必要がある。何故なら、位相シフト膜2の上層である遮光膜3を酸素含有の塩素系ガスによってエッチングする際に、下層である位相シフト膜が過度に削られてしまうことを防ぐためである。
(Phase shift film)
The material of the
(遮光膜)
遮光膜3の材料はクロムの酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含むものが望ましい。遮光膜3により形成する遮光枠は、マスクパターン転写時に露光光が露光領域外に漏れてウエハを露光する現象を防ぐために、位相シフト膜と合わせて光学濃度が2以上、好ましくは3以上になるように膜厚を設定する必要がある。また、酸素含有の塩素系ガスによるエッチングが可能である必要があり、同時にフッ素系ガスによるエッチング耐性を有している必要がある。これは前述した位相シフト膜2と同様の理由であり、上層である第1ハードマスク層4-1をフッ素系ガスによってエッチングする際に、下層である遮光膜3が過度に削られてしまうことを防ぐためである。
(Light shielding film)
The material of the
本実施形態の位相シフトマスクブランクの作製は、スパッタリング技術を用いて、透明性基板1に対して位相シフト膜2、遮光膜3、第1ハードマスク層4-1、第2ハードマスク層4-2を順次成膜される。
The phase shift mask blank of the present embodiment is produced by using a sputtering technique to form a
[位相シフトマスクの製造方法]
図3は、本発明の実施形態の位相シフトマスクブランクを用いた位相シフトマスクの作製工程のうち、レジスト塗布後から第2ハードマスクパターン形成までを示す模式断面図である。図3(a)は、本発明の位相シフトマスクブランクを準備し、第2ハードマスク層4-2の表面に電子線(またはレーザ。以下、電子線で代表する)に反応する化学増幅型あるいは非化学増幅型のレジスト(ネガ型と仮定する)を塗布した形態である。その後、所望の回路パターンを形成するように電子線を照射し、電子線を照射しない部分のレジストをアルカリ現像液などで除去することにより、図3(b)に示すようなレジストパターン7aを形成する。尚、ポジ型レジストを使用した場合は、電子線を照射した部分のレジストを現像により除去する。
[Manufacturing method of phase shift mask]
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing steps from resist coating to second hard mask pattern formation in the phase shift mask manufacturing process using the phase shift mask blank of the embodiment of the present invention. FIG. 3(a) shows that the phase shift mask blank of the present invention is prepared, and a chemically amplified or chemically amplified layer reacting with an electron beam (or a laser, hereinafter represented by an electron beam) is applied to the surface of the second hard mask layer 4-2. It is a form coated with a non-chemically amplified resist (assumed to be a negative type). Thereafter, an electron beam is irradiated so as to form a desired circuit pattern, and the resist in the portion not irradiated with the electron beam is removed with an alkaline developer or the like, thereby forming a resist
次に、図3(c)に示すように、レジストパターン7aをエッチングマスクとして、塩素系エッチングガスを用いて第2ハードマスク層4-2をドライエッチングし、第2ハードマスクパターン4-2aを形成する。
Next, as shown in FIG. 3C, using the resist
図4は、本発明の実施形態の位相シフトマスクブランクを用いた位相シフトマスクの作製工程のうち、図3に 続く、第1ハードマスクパターン形成から位相シフト膜パターン形成までを示す模式断面図である。まず、レジストパターン7aと第2ハードマスクパターン4-2aをエッチングマスクとして、またはレジストパターン7aを除去後、第2ハードマスクパターン4-2aをエッチングマスクとしてフッ素系エッチングガスを用いて、図4(a)のように、第1ハードマスク層4-1をドライエッチングし、第1ハードマスクパターン4-1aを形成する。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing steps from forming a first hard mask pattern to forming a phase shift film pattern subsequent to FIG. be. First, using the resist
次に、第2ハードマスクパターン4-2aと第1ハードマスクパターン4-1aをエッチングマスクとして(図4(a))、または第1ハードマスクパターン4-1aをエッチングマスクとして(図4(b))、(遮光膜3がCr系の場合は酸素を含有した)塩素系エッチングガスを用いて遮光膜3をドライエッチングし、遮光膜パターン3aを形成する(図4(c))。第2ハードマスクパターン4-2aと第1ハードマスクパターン4-1aをエッチングマスクとした場合、この工程の途中で塩素系エッチングガスにより第2ハードマスクパターン4-2aは消失し、その後は第1ハードマスクパターン4-1aがエッチングマスクとなる。
Next, using the second hard mask pattern 4-2a and the first hard mask pattern 4-1a as an etching mask (FIG. 4A), or using the first hard mask pattern 4-1a as an etching mask (FIG. 4B )), the light-shielding
次に、第1ハードマスクパターン4-1aを剥離除去した後(または残したまま)、図4(d)に示すように、フッ素系エッチングガスを用いて位相シフト膜2をドライエッチングし、上部に遮光膜パターン3aをもつ位相シフト膜パターン2aを形成する。この際、第1ハードマスクパターン4-1aを残したまま位相シフト膜2をドライエッチングする場合は、工程の途中でフッ素系エッチングガスにより第1ハードマスクパターン4-1aは概ね消失し、その後は遮光膜パターン3aがエッチングマスクとなる。遮光膜パターン3aはエッチングマスクとなる分膜減りするが、あらかじめ膜減り後に必要な光学濃度を確保できる膜厚で成膜しておく。
Next, after removing the first hard mask pattern 4-1a (or leaving it as it is), as shown in FIG. Then, a phase
図5は、本発明の実施形態の位相シフトマスクブランクを用いた位相シフトマスクの作製工程のうち、図4に 続く、第2のレジスト塗布後から遮光枠形成までを示す模式断面図である。図5(a)に示すように、図4(d)の形態の表面に、ポジレジスト(またはネガレジスト)8を塗布する。その後、マスク外周部のみレジストが残るように電子線照射(またはレーザ照射、もしくは光露光)し現像することで図5(b)に示すような第2のレジストパターン8aを形成する。その後、遮光枠3bとなる領域以外の遮光膜パターン3aをエッチングによって除去し、図5(c)のような形態にする。最後に余剰なレジストパターン8aを除去することによって、位相シフトマスク100が完成する(図5(
d))。
5A and 5B are schematic cross-sectional views showing steps from the second resist application to the formation of a light shielding frame subsequent to FIG. As shown in FIG. 5(a), a positive resist (or negative resist) 8 is applied to the surface of the configuration shown in FIG. 4(d). After that, electron beam irradiation (or laser irradiation or light exposure) and development are performed so that the resist remains only on the outer peripheral portion of the mask, thereby forming a second resist
d)).
以上のように、本実施形態の位相シフトマスクの製造方法では、従来の位相シフトマスクブランクのハードマスク層5(図2参照)にあたるSiOx等の第1ハードマスク層のエッチングにおいて、従来はレジストパターンをマスクとして行わざるを得なかったのに対し、レジストパターンまたは第2ハードマスクパターンを選択的にエッチングマスクとすることができる。従って、レジストの薄膜化や厚膜化の膜厚変更が容易となるとともに、位相シフト膜のエッチングマスクとなるハードマスク層のエッチング精度が向上するので、マスクパターンの解像性や寸法精度が向上する。 As described above, in the method for manufacturing a phase shift mask according to the present embodiment, in etching the first hard mask layer such as SiOx corresponding to the hard mask layer 5 (see FIG. 2) of the conventional phase shift mask blank, conventionally, the resist pattern has to be used as a mask, the resist pattern or the second hard mask pattern can be selectively used as an etching mask. Therefore, it becomes easier to change the film thickness of the resist to make it thinner or thicker, and the etching accuracy of the hard mask layer, which serves as an etching mask for the phase shift film, is improved, so that the resolution and dimensional accuracy of the mask pattern are improved. do.
1・・・透明性基板
2・・・位相シフト膜
2a・・・位相シフト膜パターン
3・・・遮光膜
3a・・・遮光膜パターン
3b・・・遮光枠
4-1・・・第1ハードマスク層
4-1a・・・第1ハードマスクパターン
4-2・・・第2ハードマスク層
4-2a・・・第2ハードマスクパターン
5・・・ハードマスク層
6・・・疎水化処理層
7・・・レジスト層
7a・・・レジストパターン
8・・・第2のレジスト層
8a・・・第2のレジストパターン
10・・・位相シフトマスクブランク(本発明)
50・・・位相シフトマスクブランク(従来)
100・・・位相シフトマスク
50 ... phase shift mask blank (conventional)
100... phase shift mask
Claims (2)
位相シフト膜と、
遮光膜と、
ハードマスク層と、をこの順に有し、
前記ハードマスク層は、前記遮光膜に近い側から第1ハードマスク層、第2ハードマスク層を有し、
前記第1ハードマスク層は、酸化シリコンで形成されており、
前記第2ハードマスク層は、二種類以上の金属元素を含む複合化合物であって、フッ素系ガスによるドライエッチングよりも塩素系ガスによるドライエッチングの方がエッチングされやすい材料により形成されており、
前記複合化合物は、クロム、アルミニウム、ジルコニウム、ハフニウム、及びスズから選択される少なくとも二種類の金属元素を含む位相シフトマスクブランク。 a substrate transparent to the exposure wavelength;
a phase shift film;
a light shielding film;
a hard mask layer, in this order;
The hard mask layer has a first hard mask layer and a second hard mask layer from the side closer to the light shielding film,
The first hard mask layer is made of silicon oxide,
The second hard mask layer is a composite compound containing two or more kinds of metal elements, and is formed of a material that is more easily etched by dry etching with a chlorine-based gas than by dry etching with a fluorine-based gas ,
The phase shift mask blank , wherein the composite compound contains at least two metal elements selected from chromium, aluminum, zirconium, hafnium, and tin .
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