フォトマスクの製造方法
【課題】解像限界の良いポジ型レジストを使用してネガ型の所望のパターンを形成し、ポジ型レジストと同程度の解像限界を得ることにある。
【解決手段】透光性基板３００上に成膜された遮光性膜２００上に、所望パターンのスペース部に第一被覆膜パターン１００を形成した後、その上面を第二被覆膜１１０で被覆する。引き続き、第二被覆膜を研磨によって第一被覆膜パターンを露出させて剥離した後、第二被覆膜をハードマスクとして遮光膜をエッチングして所望パターンを形成するフォトマスクの製造方法である。
【解決手段】透光性基板３００上に成膜された遮光性膜２００上に、所望パターンのスペース部に第一被覆膜パターン１００を形成した後、その上面を第二被覆膜１１０で被覆する。引き続き、第二被覆膜を研磨によって第一被覆膜パターンを露出させて剥離した後、第二被覆膜をハードマスクとして遮光膜をエッチングして所望パターンを形成するフォトマスクの製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスを含むフォトマスクの所望とするパターンを形成するフォトマスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）等の半導体デバイスの高集積化に伴って、回路パターン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に形成する技術が求められている。
【０００３】
半導体デ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に縮小投影し、半導体デバイスへパターン転写するのが一般的であるため、フォトマスクのパターンのサイズは、半導体デバイスパターンの４倍程度の大きさとなる。
【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、収差などの影響を受け、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のが困難である（非特許文献１）。
【０００５】
そのため、実際の半導体デ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の回路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と解像性が要求される（非特許文献２）。
【０００６】
これら半導体の回路パターンやその原版となるフォトマスクパターンの作製には、基板上にコートされたフォトレジストや電子線レジストにパターンを描画（または露光）し、その後、現像処理により所望のパターンが形成される。
【０００７】
ところで、以上のように基板上に施されるレジストとしては、ポジ型とネガ型の二つのタイプがある。ポジ型レジストは、露光されると現像液に対して溶解性が増大し露光部が除去されるタイプである。ネガ型レジストは、露光されると現像液に対して溶解性が低下し露光部が残るタイプである。
【０００８】
その結果、レジスト特性の違いなどから、現像後のパターニングされたレジストの断面形状は互いに異なり、その形状の違いから所望パターンの解像限界に違いが出てくることが確認されている。
【０００９】
つまり、ポジ型レジストは、遮光性膜との境界部が裾引き形状を有しており、外部からのストレス（現像液の液圧など）に対して強く倒れにくい形状となっている。一方、ネガ型レジストは、遮光性膜との境界部がポジ型レジストとは逆の形状、すなわち、アンダーカット形状になっていることから、外部からのストレスに対して弱く倒れやすい形状となっている。このようなレジスト特性の違いは、周知の事実であり、ネガ型レジストは、ポジ型レジストよりも解像限界が悪いことが知られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【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、菊地正典著、日本実業出版社、１９９８年１０月発行
【非特許文献２】入門フォトマスク技術、工業調査会、田逧 功・竹花 洋一・法元盛久共著、２００６年発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、従来は、以上のようにレジスト特性に違いが有るにも拘らず、描画密度や描画時間などの条件によってレジストタイプを決めているフォトマスクの製造方法では、レジストタイプによる解像限界が考慮されないため、半導体デバイスの高集積化に伴った回路パターンの微細化に対応することが困難になってきている。
【００１２】
そこで、本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、解像限界の良いポジ型レジストを使用してネガ型の所望のパターンを形成することで解像限界を向上させるフォトマスクの製造方法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】
【００１３】
上記課題を解決するために、請求項１に対応する発明は、透光性基板上の遮光性膜パターンが形成されるフォトマスクにおいて、前記透光性基板の遮光性膜上に形成される所望パターンの非パターン部に第一被覆膜パターンを形成し、該第一被覆膜パターンを所定の材料を用いて第二被覆膜で被覆した後、該第二被覆膜の膜厚を前記第一被覆膜パターンの膜厚以下の膜厚まで減少させることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
【００１４】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明に記載のフォトマスクの製造方法において、前記第二被覆膜の膜厚を減少させた後、前記第一被覆膜パターンを剥離し、前記第二被覆膜をハードマスクとし、前記遮光性膜に対して、パターニングされた前記第一被覆膜パターンとは逆のパターンを形成することを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
【００１５】
請求項３に対応する発明は、請求項１又は請求項２に対応する発明に記載のフォトマスクの製造方法において、前記第一被覆膜パターンは、所定膜厚のフォトマスクブランクにパターニングされたポジ型レジストのレジストパターンであることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
【００１６】
請求項４に対応する発明は、請求項１乃至請求項３の何れか一項に対応する発明に記載のフォトマスクの製造方法において、前記第二被覆膜が感光性レジスト又は遷移金属の酸化物もしくは窒化物もしくは酸窒化物であることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
【００１７】
また、請求項５に対応する発明は、請求項１乃至請求項４の何れか一項に対応する発明に記載のフォトマスクの製造方法において、パターニングされた前記第一被覆膜を覆う前記第二被覆膜の材料は、前記第一被覆膜とエッチングの選択性があることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
【００１８】
さらに、請求項６に対応する発明は、請求項１乃至請求項５の何れか一項に対応する発明に記載のフォトマスクの製造方法において、前記第二被覆膜の膜厚は、研磨もしくは化学的研削処理によって前記第一被覆膜パターンの膜厚以下の膜厚まで減少させる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】
【００１９】
本発明に係るフォトマスクの製造方法によれば、ポジ型レジストを使用するにも拘らず、ネガ型レジストを使用して製造されるフォトマスクと同じトーンのフォトマスクの製造が可能である。よって、レジスト特性がもたらす解像限界の違いを有するにも拘らず、ネガ型レジストよりもポジ型レジストの解像限界が良いという点を利用することができ、従来のネガ型レジストを使用したフォトマスクの製造方法よりも高い解像性を得ることができる。また、ポジ型レジストを使用してネガ型トーンのフォトマスクを製造するにも拘らず、レジストをパターン化する描画時間は、ネガ型レジストを使用する場合と同程度に短縮が可能となるだけでなく、半導体デバイスの高集積化に伴う回路パターンの微細化に対応でき、半導体やフォトマスクの品質や収率の向上に貢献できる。
【００２０】
従って、以上のように所望パターンの高い解像限界が得られるため、半導体デバイスの高集積化に伴う回路パターンの微細化に対応でき、半導体やフォトマスクの品質や収率を大きく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態に係るフォトマスクの製造方法における製造工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
先ず、本発明の実施の形態を説明するに先立ち、発明をするに至った経緯を説明する。
このフォトマスクは、ガラス基板上に１０００Å（オングストローム）程度の膜厚の遮光性膜をドライエッチング等の方法によりパターニングすることで形成される部材であって、その用途としては、例えば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。
【００２３】
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る。そのため、ガラス基板上に形成されるパターンは、設計値に対する寸法や位置の許容誤差が激しい規格によって決められている。さらに、近年の更なる微細化に伴い、メインパターンやＳＲＡＦ等においても厳しい解像限界が要求されるようになってきた。
【００２４】
また、パターン形成に使用されるレジストとしては、前述したようにポジ型レジストとネガ型レジストの二つのタイプがある。ポジ型レジストは、露光されると現像液に対して溶解性が増大して露光部が除去されるタイプのレジストであり、ネガ型レジストは、露光されると現像液に対して溶解性が低下して露光部が残るタイプのレジストである。
【００２５】
これら二つのタイプのレジストは、異なった特性を有することから、遮光性膜との界面形状が互いに異なることが知られている。すなわち、ポジ型レジストは、遮光性膜との境界部が裾引き形状を有しており、外部からのストレス（現像液の液圧など）に対して強く倒れにくい形状となる。一方、ネガ型レジストは、遮光性膜との境界部がポジ型レジストとは逆の形状、すなわち、アンダーカット形状になるため外部からのストレスに対して弱く倒れやすい形状となる。
【００２６】
従って、一般的にポジ型レジストの方がネガ型レジストよりも解像限界が良いことが知られている。
【００２７】
そこで、本発明者は、以上の点に注目し、ポジ型レジストを使用してネガ型レジストのトーンを形成することで、ポジ型レジストと同程度の解像限界を得るフォトマスクを実現することにある。
【００２８】
次に、本発明の要点（ポイント）について説明する。
本発明は、透光性基板上に成膜された遮光性膜上に、所望パターンのスペース部に第一被覆膜（レジスト膜）パターンを形成した後、その上面を第二被覆膜（感光性レジスト、遷移金属の酸化物もしくは窒化物もしくは酸窒化物）で被覆する。次に、第二被覆膜を物理的研磨又は化学的研磨手法によって第一被覆膜パターンを露出させて剥離した後、前記第二被覆膜をハードマスクとして遮光膜をエッチングして所望パターンを形成するフォトマスクの製造方法である。
【００２９】
すなわち、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、透光性基板上の遮光性膜に塗布されたポジ型レジストのマスクブランクに所望のパターンを形成した後、当該レジスト膜を覆うようにＳｉＯ2又はＴｉＯ2の被覆膜を施した後、該レジスト膜を露出する程度に除去し、かつ前記レジスト膜を剥離することにより、前記遮光性膜には、パターニングされたレジストとは逆のパターン（ネガ型レジストのトーン）を形成することにより、ポジ型レジストと同程度の解像限界を得るように実現するものである。
【００３０】
次に、本発明に係るフォトマスクの製造方法の一実施の形態について、図１を参照して説明する。
【００３１】
本発明に係るフォトマスク製造方法としては、先ず、透光性基板３００上に遮光性膜２００を形成した後、その遮光性膜２００の有効領域内（露光領域）にパターンを形成するためのポジ型レジスト膜１００を塗布したマスクブランクが用いられる（図１（ａ）参照）。
【００３２】
次に、ポジ型レジスト膜１００に所望のパターンを描画Ａした後（図１（ｂ）参照）、ポジ型レジスト１００に形成されたレジスト膜パターン１０１（図１（ｃ）参照）を覆うように、化学蒸着を利用して被覆膜１１０を成膜する（図１（ｄ）参照）。
【００３３】
しかる後、被覆膜１１０に対して、アッシングＢやエッチングを利用し（図１（ｅ）参照）、パターニングされたレジスト膜と同程度の高さになるまで除去し、初めにパターニングしたポジ型レジスト膜とは逆トーンのパターニングされた被覆膜１１１を得る（図１（ｆ）参照）。
【００３４】
さらに、本発明に係るフォトマスクの製造方法に関する処理手順について、図１を参照しながら具体的に説明する。
【００３５】
透光性基板３００上の遮光性膜２００に図１（ａ）に示すようにポジ型レジスト膜（第一被覆膜）１００を塗布したマスクブランクを作成する。そして、ポジ型レジスト膜１００が塗布されたマスクブランクに対して、電子線を照射・現像して最終的な所望のパターンとは逆トーンのレジスト膜パターン１０１を形成する（図１（ｃ）参照）。
【００３６】
そして、レジスト膜パターン１０１が形成されたマスクブランクにレジスト剥離液と遮光性膜のエッチングガスに耐性のある無機もしくは有機材料をＣＶＤ，スパッタリングやスピンコートなどにより被覆膜（第二被覆膜）１１０を形成する（図１（ｄ）参照）。
【００３７】
この時、第二被覆膜の無機材料のターゲットとしては、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＴｉＯ2などが挙げられ、有機材料としては、レジストと選択性のあるポリマーが挙げられる。
【００３８】
引き続き、パターンが形成されたレジスト膜（第一被覆膜）上に成膜された被覆膜（第二被覆膜）１１０を研磨もしくはアッシングＢやエッチングを利用し、被覆膜（第二被覆膜）１１０を削っていく（図１（ｅ）参照）。この時、パターニングされたレジスト膜（第一被覆膜）が露出されるのに十分で、さらに、レジスト膜（第一被覆膜）、被覆膜（第二被覆膜）が全て除去されない程度の時間にわたって削っていく（図１（ｆ）参照）。アッシングやエッチングガスとしては、ＣＦ4、ＣＦ6、ＮＦ3、ＣＨＦ3や酸素と希釈用不活性ガス（窒素やアルゴン）を用いたガスなどが挙げられる。
【００３９】
アッシング後、レジスト膜（第一被覆膜）１００を剥離し（図１（ｇ）参照）、アッシング後の被覆膜１１１だけを残す。これにより、遮光性膜にはポジ型レジストで形成したパターンとは逆トーンのパターニング膜が得られる（図１（ｈ）〜（ｉ）参照）。
【実施例１】
【００４０】
次に、本発明に係る実施例１によってさらに具体的に説明し、同時にネガ型レジストを使用した比較対照サンプルの作製を行い、両データから本発明の有用性について比較検討する。
【００４１】
初めに、本発明の製造方法で作製されたフォトマスクの実施例を説明する。
【００４２】
６インチ角の石英ガラス基板３００上に遮光性膜２００が成膜されたフォトマスク基板にポジ型レジスト膜（第一被覆膜）１００が１５００Åの膜厚で塗布されたフォトマスクブランクに電子線描画機（ＥＢＭ５０００／ニューフレア社製）を使ってパターンサイズ２０〜２０００ｎｍのパターンを描画した。
【００４３】
このパターンの描画後、ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）及び現像機（ＡＣＴ−Ｍ／東京エレクトロン社製）による現像を行い、現像後のレジスト膜パターン１０１を形成した。
【００４４】
レジスト膜パターニング後、上記マスクブランクに化学蒸着を利用してパターニングされたレジスト膜パタ―ン１０１が覆い被さるのに十分な量のＳｉＯ2膜（第二被覆膜）を１５分間被覆処理し、２４００Åほどの被覆膜１１０を成膜した。尚、成膜方法としては化学蒸着以外にもスパッタ等物理的成膜法を用いても良い。
【００４５】
その後、アッシング装置を用いて第二被覆膜であるＳｉＯ2膜（被覆膜）をアッシングした。この時、ＳＦ4をアッシングガスとして用いた。更に、アッシングは、パターニングされたレジスト膜が露出するのに十分な時間、今回は１０分間アッシングを行い、第二被覆膜１１１の残膜の膜厚を１４００Åほどに形成した。なお、第一被覆膜が露出するほどに第二被腹膜を取り除く方法としては、研磨を用いたポリッシングでも同様に用いることができる。
【００４６】
アッシング後、ポジ型レジスト膜（第一被覆膜）１００の剥膜を行い（図１（ｇ）参照）、最終的に化学蒸着で成膜したＳｉＯ2膜（第二被覆膜）のみが遮光性膜上に形成されている状態にした。
【００４７】
最後に、上記マスクブランクを、塩素系ガスを用いたエッチャーで遮光性膜をエッチングした（図１（ｈ）参照）。次いで、アッシング後の表層のＳｉＯ2膜１１１を、再度ＣＦ4を用いて除去しパターニングされた遮光性膜２０１を形成した（図１（ｉ）参照）。
【００４８】
次に、ネガ型レジストを使用した比較対照サンプルの作製実施例を説明する。
【００４９】
６インチ角の石英ガラス基板上に遮光性膜が成膜されたフォトマスク基板にネガ型レジストが１５００Åの膜厚で塗布されたフォトマスクブランクに電子線描画機（ＥＢＭ５０００／ニューフレア社製）を使ってパターンサイズ２０〜２０００ｎｍのパターンを描画した。
【００５０】
パターンの描画後、ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）及び現像機（ＡＣＴ−Ｍ／東京エレクトロン社製）による現像を行い、レジストパターンを形成した。
【００５１】
レジストパターニング後、上記マスクブランクに塩素系ガスを用いたエッチャーで遮光性膜をエッチングした。次いで、表層のレジスト膜を剥膜し、パターニングされた遮光性膜２０１を形成した。
【００５２】
このように作製された二つのフォトマスクの同一パターンについて、測長ＳＥＭ（ＬＷＭ９０００／Ｖｉｓｔｅｃ社製）を用いて、孤立ライン・・密集スペース・孤立スペースの線幅を測長し、解像限界の比較を行った。この比較結果は表１に示す通りである。表１は測長ＳＥＭにて測ったラインの最小線幅（解像限界）を表している。
【００５３】
この比較結果によれば、どのパターン種類においても、最小仕上がり寸法がネガ型レジストを使用して作製した表1上段のフォトマスクよりも、本発明で作製した表1下段のフォトマスクの方で高く、解像限界の向上が確認できた。
【表１】
【実施例２】
【００５４】
実施例２は、実施例１と同様に、６インチ角の石英ガラス基板３００上に遮光性膜２００が成膜されたフォトマスク基板に第一被覆膜であるポジ型レジスト膜１００が１５００Åの膜厚で塗布されたフォトマスクブランクに電子線描画機（ＥＢＭ５０００／ニューフレア社製）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）及び現像機（ＡＣＴ−Ｍ／東京エレクトロン社製）による現像を行い、レジスト膜パターン１０１を形成した。
【００５５】
実施例２では、レジスト膜パターン１０１のパターニング後、上記マスクブランクに熱プラズマ蒸着装置でパターニングされた第一被覆膜が覆い被さるのに十分な量のＴｉＯ2膜（第二被覆膜）１１０を成膜した。実際には、４０秒間蒸着処理を行い、２６７０Åほどの被覆膜１１０の成膜を行った。
【００５６】
その後、アッシング装置を用いて、蒸着された第二被覆膜１１０をアッシングした。この時、酸素と不活性ガスを用いて行った。更に、アッシングは、パターニングされたレジスト膜（第一被覆膜）が露出するのに十分な時間、今回は４０秒間ほどアッシングを行い、このアッシング後被覆膜１１１の残膜の膜厚を１４００Åほどにした。なお、実施例２においても、実施例１と同様に第一被覆膜であるレジスト膜が露出するほどに第二被覆膜を取り除く方法としては、研磨を用いたポリッシングでも同様に用いることが出来る。
【００５７】
アッシング後、ポジ型レジスト膜（第一被覆膜）の剥膜を行い、最終的に化学蒸着で成膜したＴｉＯ2膜（第二被覆膜）１１１のみが遮光性膜上に形成されている状態にした。
【００５８】
最後に、上記マスクブランクを、塩素系ガスを用いたエッチャーで遮光性膜をエッチングした。次いで、アッシング後の表層のＳｉＯ2膜１１１を、再度ＣＦ4を用いて除去し、パターニングされた遮光性膜２０１を形成した。
【００５９】
次に、ネガ型レジストを使用した比較対照サンプルの作製に関する実施例を説明する。
【００６０】
６インチ角の石英ガラス基板上に遮光性膜が成膜されたフォトマスク基板にネガ型レジストが１５００Åの膜厚で塗布されたフォトマスクブランクに電子線描画機（ＥＢＭ５０００／ニューフレア社製）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）及び現像機（ＡＣＴ−Ｍ／東京エレクトロン社製）による現像を行い、レジストパターンを形成した。
【００６１】
レジストパターニング後、上記マスクブランクを、塩素系ガスを用いたエッチャーで遮光性膜をエッチングした。次いで、アッシング後の表層のＳｉＯ2膜１１１を剥膜し、パターニングされた遮光性膜を形成した。
【００６２】
このようにして作製された二つのフォトマスクの同一パターンについて、測長ＳＥＭ（ＬＷＭ９０００／Ｖｉｓｔｅｃ社製）を用いて、孤立ライーン・密集スペース・孤立スペースの線幅を測長し、解像限界の比較を行った。その比較結果は表２に示す通りである。表２は測長ＳＥＭにて測ったラインの最小線幅（解像限界）を表している。
【００６３】
この比較結果によれば、ＴｉＯ2膜を用いた場合でも、どのパターン種類においても最小仕上がり寸法がネガ型レジストを使用して作製した表２上段のフォトマスクよりも、本発明で作製した表２下段のフォトマスクの方で高く、解像限界の向上が確認できた。
【表２】
【実施例３】
【００６４】
実施例３は、実施例１と同様に、６インチ角の石英ガラス基板３００上に遮光性膜２００が成膜されたフォトマスク基板に第一被覆膜であるポジ型レジスト膜１００が１５００Åの膜厚で塗布されたフォトマスクブランクに電子線描画機（ＥＢＭ５０００／ニューフレア社製）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）及び現像機（ＡＣＴ−Ｍ／東京エレクトロン社製）による現像を行い、レジスト膜パターン１０１を形成した。
【００６５】
実施例１、２では、第二被覆膜としてＳｉＯ２やＴｉＯ２を成膜したが、この被覆膜中の一部にボイドなどの欠陥が確認されたため、実施例３では次のように二段階に分けて第二被覆膜を成膜した。すなわち、レジスト現像後に表面を数ｎｍ程度の導電性遷移金属をスパッタ後、液相成膜法により第二被覆膜を成膜した。
【００６６】
具体的には、まず、第一被覆膜のレジスト現像後にカーボンコータを用いてフォトマスク全面で平均５ｎｍ程度のカーボン膜をスパッタした。本被覆膜には、カーボンの他にオスミウムやプラチナ、パラジウムなども用いる事が出来る。その後、めっき装置を用いて銅を第一被覆膜が覆うに十分な量をめっきした。めっきの金属としては、金・銀・亜鉛・錫・カドミウム・クロムなどを用いても良い。
【００６７】
そして、アッシング装置を用いて第二被覆膜を研削した。研削は、パターニングされたレジスト膜（第一被覆膜）が露出するのに十分な量を行い、被覆膜１１１の残膜の膜厚は実施例１・２と同等の１４００Åほどにした。
【００６８】
研削後、ポジ型レジスト膜（第一被覆膜）の剥膜を行い、最終的にスパッタとめっきで成膜された第二被覆膜のみが遮光性膜上に形成された状態とした。
【００６９】
最後に、上記マスクブランクを、塩素系ガスを用いたエッチャーで遮光性膜をエッチングし、次いで、表層の第二被覆膜を、再度ＣＦ４を用いて除去しパターニングされた遮光性膜２０１を形成した。
【００７０】
次に、ネガ型レジストを使用した比較対照サンプルの作製実施例を説明する。
【００７１】
６インチ角の石英ガラス基板上に遮光性膜が成膜されたフォトマスク基板にネガ型レジストが１５００Åの膜厚で塗布されたフォトマスクブランクに電子線描画機（ＥＢＭ５０００／ニューフレア社製）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）及び現像機（ＡＣＴ−Ｍ／東京エレクトロン社製）による現像を行い、レジストパターンを形成した。
【００７２】
レジストパターニング後、上記マスクブランクを、塩素系ガスを用いたエッチャーで遮光性膜をエッチングした。次いで、アッシング後の表層のＳｉＯ2膜１１１を剥膜し、パターニングされた遮光性膜を形成した。
【００７３】
このように作製した二つのフォトマスクの同一パターンを、測長ＳＥＭ（ＬＷＭ９０００／Ｖｉｓｔｅｃ社製）にて、孤立ライン、密集スペース、孤立スペースの線幅を測長し、解像限界の比較を行った。その比較結果は表３に示す通りである。表３は測長ＳＥＭにて測ったラインの最小線幅（解像限界）を表している。
【００７４】
この比較結果によれば、スパッタとめっきを用いた場合でも、どのパターン種類においても最小仕上がり寸法がネガ型レジストを使用して作製したフォトマスクより本発明で作製したフォトマスクの方で高く、解像限界の向上が確認できた。
【表３】
【００７５】
その他、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００７６】
例えば、上記実施の形態及び実施例の説明から、先の出願の特許請求の範囲に記載された次のようなフォトマスクの発明及びフォトマスクの製造方法の発明を実現することができる。
【００７７】
（１） フォトマスクの発明としては、透光性基板上の遮光性膜に塗布されたポジ型レジストのマスクブランクに所望のパターンを形成し、当該レジスト膜を覆うように設けられたＳｉＯ2又はＴｉＯ2の被覆膜を該レジスト膜が露出する程度に除去し、かつ前記レジスト膜を剥離することにより、前記遮光性膜に前記パターニングされたレジストとは逆のパターンを形成することにより実現できる。
【００７８】
（２） また、フォトマスクの製造方法の発明としては、透光性基板上に遮光性膜パターンを形成するフォトマスクの製造方法であって、透光性基板上に形成される遮光性膜上にレジストを塗布し、描画・現像を行ってレジストをパターニングする工程と、前記パターニングされたレジストと同程度または該レジストを覆う膜厚となるように被覆膜を成膜する工程と、前記パターニングされた前記レジストを研磨もしくはアッシングまたはエッチングによって露出するように前記被覆膜を除去する工程と、前記レジストのみをＯ2もしくはプラズマで除去して前記被覆膜のみを残す工程と、前記被覆膜をハードマスクとして前記遮光性膜をウェットもしくはドライエッチングする工程とによって、前記遮光性膜に始めに形成したレジストとは逆のパターンを形成することにより実現できる。
【００７９】
（３） さらに、上記実施の形態及び実施例には種々の上位，下位段階の発明が含まれており、開示された複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得るものである。例えば問題点を解決するための手段に記載される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されうることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。
【符号の説明】
【００８０】
１００…レジスト膜（第一被覆膜）、１０１…現像後レジスト膜パターン、１１０…被覆膜（第二被覆膜）、１１１…アッシング後被覆膜、２００…遮光性膜、２０１…エッチング後遮光性膜、３００…フォトマスク石英基板（透光性基板）、Ａ…電子線、Ｂ…アッシング。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスを含むフォトマスクの所望とするパターンを形成するフォトマスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）等の半導体デバイスの高集積化に伴って、回路パターン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に形成する技術が求められている。
【０００３】
半導体デ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に縮小投影し、半導体デバイスへパターン転写するのが一般的であるため、フォトマスクのパターンのサイズは、半導体デバイスパターンの４倍程度の大きさとなる。
【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、収差などの影響を受け、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のが困難である（非特許文献１）。
【０００５】
そのため、実際の半導体デ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の回路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と解像性が要求される（非特許文献２）。
【０００６】
これら半導体の回路パターンやその原版となるフォトマスクパターンの作製には、基板上にコートされたフォトレジストや電子線レジストにパターンを描画（または露光）し、その後、現像処理により所望のパターンが形成される。
【０００７】
ところで、以上のように基板上に施されるレジストとしては、ポジ型とネガ型の二つのタイプがある。ポジ型レジストは、露光されると現像液に対して溶解性が増大し露光部が除去されるタイプである。ネガ型レジストは、露光されると現像液に対して溶解性が低下し露光部が残るタイプである。
【０００８】
その結果、レジスト特性の違いなどから、現像後のパターニングされたレジストの断面形状は互いに異なり、その形状の違いから所望パターンの解像限界に違いが出てくることが確認されている。
【０００９】
つまり、ポジ型レジストは、遮光性膜との境界部が裾引き形状を有しており、外部からのストレス（現像液の液圧など）に対して強く倒れにくい形状となっている。一方、ネガ型レジストは、遮光性膜との境界部がポジ型レジストとは逆の形状、すなわち、アンダーカット形状になっていることから、外部からのストレスに対して弱く倒れやすい形状となっている。このようなレジスト特性の違いは、周知の事実であり、ネガ型レジストは、ポジ型レジストよりも解像限界が悪いことが知られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【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、菊地正典著、日本実業出版社、１９９８年１０月発行
【非特許文献２】入門フォトマスク技術、工業調査会、田逧 功・竹花 洋一・法元盛久共著、２００６年発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、従来は、以上のようにレジスト特性に違いが有るにも拘らず、描画密度や描画時間などの条件によってレジストタイプを決めているフォトマスクの製造方法では、レジストタイプによる解像限界が考慮されないため、半導体デバイスの高集積化に伴った回路パターンの微細化に対応することが困難になってきている。
【００１２】
そこで、本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、解像限界の良いポジ型レジストを使用してネガ型の所望のパターンを形成することで解像限界を向上させるフォトマスクの製造方法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】
【００１３】
上記課題を解決するために、請求項１に対応する発明は、透光性基板上の遮光性膜パターンが形成されるフォトマスクにおいて、前記透光性基板の遮光性膜上に形成される所望パターンの非パターン部に第一被覆膜パターンを形成し、該第一被覆膜パターンを所定の材料を用いて第二被覆膜で被覆した後、該第二被覆膜の膜厚を前記第一被覆膜パターンの膜厚以下の膜厚まで減少させることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
【００１４】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明に記載のフォトマスクの製造方法において、前記第二被覆膜の膜厚を減少させた後、前記第一被覆膜パターンを剥離し、前記第二被覆膜をハードマスクとし、前記遮光性膜に対して、パターニングされた前記第一被覆膜パターンとは逆のパターンを形成することを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
【００１５】
請求項３に対応する発明は、請求項１又は請求項２に対応する発明に記載のフォトマスクの製造方法において、前記第一被覆膜パターンは、所定膜厚のフォトマスクブランクにパターニングされたポジ型レジストのレジストパターンであることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
【００１６】
請求項４に対応する発明は、請求項１乃至請求項３の何れか一項に対応する発明に記載のフォトマスクの製造方法において、前記第二被覆膜が感光性レジスト又は遷移金属の酸化物もしくは窒化物もしくは酸窒化物であることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
【００１７】
また、請求項５に対応する発明は、請求項１乃至請求項４の何れか一項に対応する発明に記載のフォトマスクの製造方法において、パターニングされた前記第一被覆膜を覆う前記第二被覆膜の材料は、前記第一被覆膜とエッチングの選択性があることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
【００１８】
さらに、請求項６に対応する発明は、請求項１乃至請求項５の何れか一項に対応する発明に記載のフォトマスクの製造方法において、前記第二被覆膜の膜厚は、研磨もしくは化学的研削処理によって前記第一被覆膜パターンの膜厚以下の膜厚まで減少させる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】
【００１９】
本発明に係るフォトマスクの製造方法によれば、ポジ型レジストを使用するにも拘らず、ネガ型レジストを使用して製造されるフォトマスクと同じトーンのフォトマスクの製造が可能である。よって、レジスト特性がもたらす解像限界の違いを有するにも拘らず、ネガ型レジストよりもポジ型レジストの解像限界が良いという点を利用することができ、従来のネガ型レジストを使用したフォトマスクの製造方法よりも高い解像性を得ることができる。また、ポジ型レジストを使用してネガ型トーンのフォトマスクを製造するにも拘らず、レジストをパターン化する描画時間は、ネガ型レジストを使用する場合と同程度に短縮が可能となるだけでなく、半導体デバイスの高集積化に伴う回路パターンの微細化に対応でき、半導体やフォトマスクの品質や収率の向上に貢献できる。
【００２０】
従って、以上のように所望パターンの高い解像限界が得られるため、半導体デバイスの高集積化に伴う回路パターンの微細化に対応でき、半導体やフォトマスクの品質や収率を大きく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態に係るフォトマスクの製造方法における製造工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
先ず、本発明の実施の形態を説明するに先立ち、発明をするに至った経緯を説明する。
このフォトマスクは、ガラス基板上に１０００Å（オングストローム）程度の膜厚の遮光性膜をドライエッチング等の方法によりパターニングすることで形成される部材であって、その用途としては、例えば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。
【００２３】
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る。そのため、ガラス基板上に形成されるパターンは、設計値に対する寸法や位置の許容誤差が激しい規格によって決められている。さらに、近年の更なる微細化に伴い、メインパターンやＳＲＡＦ等においても厳しい解像限界が要求されるようになってきた。
【００２４】
また、パターン形成に使用されるレジストとしては、前述したようにポジ型レジストとネガ型レジストの二つのタイプがある。ポジ型レジストは、露光されると現像液に対して溶解性が増大して露光部が除去されるタイプのレジストであり、ネガ型レジストは、露光されると現像液に対して溶解性が低下して露光部が残るタイプのレジストである。
【００２５】
これら二つのタイプのレジストは、異なった特性を有することから、遮光性膜との界面形状が互いに異なることが知られている。すなわち、ポジ型レジストは、遮光性膜との境界部が裾引き形状を有しており、外部からのストレス（現像液の液圧など）に対して強く倒れにくい形状となる。一方、ネガ型レジストは、遮光性膜との境界部がポジ型レジストとは逆の形状、すなわち、アンダーカット形状になるため外部からのストレスに対して弱く倒れやすい形状となる。
【００２６】
従って、一般的にポジ型レジストの方がネガ型レジストよりも解像限界が良いことが知られている。
【００２７】
そこで、本発明者は、以上の点に注目し、ポジ型レジストを使用してネガ型レジストのトーンを形成することで、ポジ型レジストと同程度の解像限界を得るフォトマスクを実現することにある。
【００２８】
次に、本発明の要点（ポイント）について説明する。
本発明は、透光性基板上に成膜された遮光性膜上に、所望パターンのスペース部に第一被覆膜（レジスト膜）パターンを形成した後、その上面を第二被覆膜（感光性レジスト、遷移金属の酸化物もしくは窒化物もしくは酸窒化物）で被覆する。次に、第二被覆膜を物理的研磨又は化学的研磨手法によって第一被覆膜パターンを露出させて剥離した後、前記第二被覆膜をハードマスクとして遮光膜をエッチングして所望パターンを形成するフォトマスクの製造方法である。
【００２９】
すなわち、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、透光性基板上の遮光性膜に塗布されたポジ型レジストのマスクブランクに所望のパターンを形成した後、当該レジスト膜を覆うようにＳｉＯ2又はＴｉＯ2の被覆膜を施した後、該レジスト膜を露出する程度に除去し、かつ前記レジスト膜を剥離することにより、前記遮光性膜には、パターニングされたレジストとは逆のパターン（ネガ型レジストのトーン）を形成することにより、ポジ型レジストと同程度の解像限界を得るように実現するものである。
【００３０】
次に、本発明に係るフォトマスクの製造方法の一実施の形態について、図１を参照して説明する。
【００３１】
本発明に係るフォトマスク製造方法としては、先ず、透光性基板３００上に遮光性膜２００を形成した後、その遮光性膜２００の有効領域内（露光領域）にパターンを形成するためのポジ型レジスト膜１００を塗布したマスクブランクが用いられる（図１（ａ）参照）。
【００３２】
次に、ポジ型レジスト膜１００に所望のパターンを描画Ａした後（図１（ｂ）参照）、ポジ型レジスト１００に形成されたレジスト膜パターン１０１（図１（ｃ）参照）を覆うように、化学蒸着を利用して被覆膜１１０を成膜する（図１（ｄ）参照）。
【００３３】
しかる後、被覆膜１１０に対して、アッシングＢやエッチングを利用し（図１（ｅ）参照）、パターニングされたレジスト膜と同程度の高さになるまで除去し、初めにパターニングしたポジ型レジスト膜とは逆トーンのパターニングされた被覆膜１１１を得る（図１（ｆ）参照）。
【００３４】
さらに、本発明に係るフォトマスクの製造方法に関する処理手順について、図１を参照しながら具体的に説明する。
【００３５】
透光性基板３００上の遮光性膜２００に図１（ａ）に示すようにポジ型レジスト膜（第一被覆膜）１００を塗布したマスクブランクを作成する。そして、ポジ型レジスト膜１００が塗布されたマスクブランクに対して、電子線を照射・現像して最終的な所望のパターンとは逆トーンのレジスト膜パターン１０１を形成する（図１（ｃ）参照）。
【００３６】
そして、レジスト膜パターン１０１が形成されたマスクブランクにレジスト剥離液と遮光性膜のエッチングガスに耐性のある無機もしくは有機材料をＣＶＤ，スパッタリングやスピンコートなどにより被覆膜（第二被覆膜）１１０を形成する（図１（ｄ）参照）。
【００３７】
この時、第二被覆膜の無機材料のターゲットとしては、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＴｉＯ2などが挙げられ、有機材料としては、レジストと選択性のあるポリマーが挙げられる。
【００３８】
引き続き、パターンが形成されたレジスト膜（第一被覆膜）上に成膜された被覆膜（第二被覆膜）１１０を研磨もしくはアッシングＢやエッチングを利用し、被覆膜（第二被覆膜）１１０を削っていく（図１（ｅ）参照）。この時、パターニングされたレジスト膜（第一被覆膜）が露出されるのに十分で、さらに、レジスト膜（第一被覆膜）、被覆膜（第二被覆膜）が全て除去されない程度の時間にわたって削っていく（図１（ｆ）参照）。アッシングやエッチングガスとしては、ＣＦ4、ＣＦ6、ＮＦ3、ＣＨＦ3や酸素と希釈用不活性ガス（窒素やアルゴン）を用いたガスなどが挙げられる。
【００３９】
アッシング後、レジスト膜（第一被覆膜）１００を剥離し（図１（ｇ）参照）、アッシング後の被覆膜１１１だけを残す。これにより、遮光性膜にはポジ型レジストで形成したパターンとは逆トーンのパターニング膜が得られる（図１（ｈ）〜（ｉ）参照）。
【実施例１】
【００４０】
次に、本発明に係る実施例１によってさらに具体的に説明し、同時にネガ型レジストを使用した比較対照サンプルの作製を行い、両データから本発明の有用性について比較検討する。
【００４１】
初めに、本発明の製造方法で作製されたフォトマスクの実施例を説明する。
【００４２】
６インチ角の石英ガラス基板３００上に遮光性膜２００が成膜されたフォトマスク基板にポジ型レジスト膜（第一被覆膜）１００が１５００Åの膜厚で塗布されたフォトマスクブランクに電子線描画機（ＥＢＭ５０００／ニューフレア社製）を使ってパターンサイズ２０〜２０００ｎｍのパターンを描画した。
【００４３】
このパターンの描画後、ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）及び現像機（ＡＣＴ−Ｍ／東京エレクトロン社製）による現像を行い、現像後のレジスト膜パターン１０１を形成した。
【００４４】
レジスト膜パターニング後、上記マスクブランクに化学蒸着を利用してパターニングされたレジスト膜パタ―ン１０１が覆い被さるのに十分な量のＳｉＯ2膜（第二被覆膜）を１５分間被覆処理し、２４００Åほどの被覆膜１１０を成膜した。尚、成膜方法としては化学蒸着以外にもスパッタ等物理的成膜法を用いても良い。
【００４５】
その後、アッシング装置を用いて第二被覆膜であるＳｉＯ2膜（被覆膜）をアッシングした。この時、ＳＦ4をアッシングガスとして用いた。更に、アッシングは、パターニングされたレジスト膜が露出するのに十分な時間、今回は１０分間アッシングを行い、第二被覆膜１１１の残膜の膜厚を１４００Åほどに形成した。なお、第一被覆膜が露出するほどに第二被腹膜を取り除く方法としては、研磨を用いたポリッシングでも同様に用いることができる。
【００４６】
アッシング後、ポジ型レジスト膜（第一被覆膜）１００の剥膜を行い（図１（ｇ）参照）、最終的に化学蒸着で成膜したＳｉＯ2膜（第二被覆膜）のみが遮光性膜上に形成されている状態にした。
【００４７】
最後に、上記マスクブランクを、塩素系ガスを用いたエッチャーで遮光性膜をエッチングした（図１（ｈ）参照）。次いで、アッシング後の表層のＳｉＯ2膜１１１を、再度ＣＦ4を用いて除去しパターニングされた遮光性膜２０１を形成した（図１（ｉ）参照）。
【００４８】
次に、ネガ型レジストを使用した比較対照サンプルの作製実施例を説明する。
【００４９】
６インチ角の石英ガラス基板上に遮光性膜が成膜されたフォトマスク基板にネガ型レジストが１５００Åの膜厚で塗布されたフォトマスクブランクに電子線描画機（ＥＢＭ５０００／ニューフレア社製）を使ってパターンサイズ２０〜２０００ｎｍのパターンを描画した。
【００５０】
パターンの描画後、ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）及び現像機（ＡＣＴ−Ｍ／東京エレクトロン社製）による現像を行い、レジストパターンを形成した。
【００５１】
レジストパターニング後、上記マスクブランクに塩素系ガスを用いたエッチャーで遮光性膜をエッチングした。次いで、表層のレジスト膜を剥膜し、パターニングされた遮光性膜２０１を形成した。
【００５２】
このように作製された二つのフォトマスクの同一パターンについて、測長ＳＥＭ（ＬＷＭ９０００／Ｖｉｓｔｅｃ社製）を用いて、孤立ライン・・密集スペース・孤立スペースの線幅を測長し、解像限界の比較を行った。この比較結果は表１に示す通りである。表１は測長ＳＥＭにて測ったラインの最小線幅（解像限界）を表している。
【００５３】
この比較結果によれば、どのパターン種類においても、最小仕上がり寸法がネガ型レジストを使用して作製した表1上段のフォトマスクよりも、本発明で作製した表1下段のフォトマスクの方で高く、解像限界の向上が確認できた。
【表１】
【実施例２】
【００５４】
実施例２は、実施例１と同様に、６インチ角の石英ガラス基板３００上に遮光性膜２００が成膜されたフォトマスク基板に第一被覆膜であるポジ型レジスト膜１００が１５００Åの膜厚で塗布されたフォトマスクブランクに電子線描画機（ＥＢＭ５０００／ニューフレア社製）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）及び現像機（ＡＣＴ−Ｍ／東京エレクトロン社製）による現像を行い、レジスト膜パターン１０１を形成した。
【００５５】
実施例２では、レジスト膜パターン１０１のパターニング後、上記マスクブランクに熱プラズマ蒸着装置でパターニングされた第一被覆膜が覆い被さるのに十分な量のＴｉＯ2膜（第二被覆膜）１１０を成膜した。実際には、４０秒間蒸着処理を行い、２６７０Åほどの被覆膜１１０の成膜を行った。
【００５６】
その後、アッシング装置を用いて、蒸着された第二被覆膜１１０をアッシングした。この時、酸素と不活性ガスを用いて行った。更に、アッシングは、パターニングされたレジスト膜（第一被覆膜）が露出するのに十分な時間、今回は４０秒間ほどアッシングを行い、このアッシング後被覆膜１１１の残膜の膜厚を１４００Åほどにした。なお、実施例２においても、実施例１と同様に第一被覆膜であるレジスト膜が露出するほどに第二被覆膜を取り除く方法としては、研磨を用いたポリッシングでも同様に用いることが出来る。
【００５７】
アッシング後、ポジ型レジスト膜（第一被覆膜）の剥膜を行い、最終的に化学蒸着で成膜したＴｉＯ2膜（第二被覆膜）１１１のみが遮光性膜上に形成されている状態にした。
【００５８】
最後に、上記マスクブランクを、塩素系ガスを用いたエッチャーで遮光性膜をエッチングした。次いで、アッシング後の表層のＳｉＯ2膜１１１を、再度ＣＦ4を用いて除去し、パターニングされた遮光性膜２０１を形成した。
【００５９】
次に、ネガ型レジストを使用した比較対照サンプルの作製に関する実施例を説明する。
【００６０】
６インチ角の石英ガラス基板上に遮光性膜が成膜されたフォトマスク基板にネガ型レジストが１５００Åの膜厚で塗布されたフォトマスクブランクに電子線描画機（ＥＢＭ５０００／ニューフレア社製）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）及び現像機（ＡＣＴ−Ｍ／東京エレクトロン社製）による現像を行い、レジストパターンを形成した。
【００６１】
レジストパターニング後、上記マスクブランクを、塩素系ガスを用いたエッチャーで遮光性膜をエッチングした。次いで、アッシング後の表層のＳｉＯ2膜１１１を剥膜し、パターニングされた遮光性膜を形成した。
【００６２】
このようにして作製された二つのフォトマスクの同一パターンについて、測長ＳＥＭ（ＬＷＭ９０００／Ｖｉｓｔｅｃ社製）を用いて、孤立ライーン・密集スペース・孤立スペースの線幅を測長し、解像限界の比較を行った。その比較結果は表２に示す通りである。表２は測長ＳＥＭにて測ったラインの最小線幅（解像限界）を表している。
【００６３】
この比較結果によれば、ＴｉＯ2膜を用いた場合でも、どのパターン種類においても最小仕上がり寸法がネガ型レジストを使用して作製した表２上段のフォトマスクよりも、本発明で作製した表２下段のフォトマスクの方で高く、解像限界の向上が確認できた。
【表２】
【実施例３】
【００６４】
実施例３は、実施例１と同様に、６インチ角の石英ガラス基板３００上に遮光性膜２００が成膜されたフォトマスク基板に第一被覆膜であるポジ型レジスト膜１００が１５００Åの膜厚で塗布されたフォトマスクブランクに電子線描画機（ＥＢＭ５０００／ニューフレア社製）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）及び現像機（ＡＣＴ−Ｍ／東京エレクトロン社製）による現像を行い、レジスト膜パターン１０１を形成した。
【００６５】
実施例１、２では、第二被覆膜としてＳｉＯ２やＴｉＯ２を成膜したが、この被覆膜中の一部にボイドなどの欠陥が確認されたため、実施例３では次のように二段階に分けて第二被覆膜を成膜した。すなわち、レジスト現像後に表面を数ｎｍ程度の導電性遷移金属をスパッタ後、液相成膜法により第二被覆膜を成膜した。
【００６６】
具体的には、まず、第一被覆膜のレジスト現像後にカーボンコータを用いてフォトマスク全面で平均５ｎｍ程度のカーボン膜をスパッタした。本被覆膜には、カーボンの他にオスミウムやプラチナ、パラジウムなども用いる事が出来る。その後、めっき装置を用いて銅を第一被覆膜が覆うに十分な量をめっきした。めっきの金属としては、金・銀・亜鉛・錫・カドミウム・クロムなどを用いても良い。
【００６７】
そして、アッシング装置を用いて第二被覆膜を研削した。研削は、パターニングされたレジスト膜（第一被覆膜）が露出するのに十分な量を行い、被覆膜１１１の残膜の膜厚は実施例１・２と同等の１４００Åほどにした。
【００６８】
研削後、ポジ型レジスト膜（第一被覆膜）の剥膜を行い、最終的にスパッタとめっきで成膜された第二被覆膜のみが遮光性膜上に形成された状態とした。
【００６９】
最後に、上記マスクブランクを、塩素系ガスを用いたエッチャーで遮光性膜をエッチングし、次いで、表層の第二被覆膜を、再度ＣＦ４を用いて除去しパターニングされた遮光性膜２０１を形成した。
【００７０】
次に、ネガ型レジストを使用した比較対照サンプルの作製実施例を説明する。
【００７１】
６インチ角の石英ガラス基板上に遮光性膜が成膜されたフォトマスク基板にネガ型レジストが１５００Åの膜厚で塗布されたフォトマスクブランクに電子線描画機（ＥＢＭ５０００／ニューフレア社製）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）及び現像機（ＡＣＴ−Ｍ／東京エレクトロン社製）による現像を行い、レジストパターンを形成した。
【００７２】
レジストパターニング後、上記マスクブランクを、塩素系ガスを用いたエッチャーで遮光性膜をエッチングした。次いで、アッシング後の表層のＳｉＯ2膜１１１を剥膜し、パターニングされた遮光性膜を形成した。
【００７３】
このように作製した二つのフォトマスクの同一パターンを、測長ＳＥＭ（ＬＷＭ９０００／Ｖｉｓｔｅｃ社製）にて、孤立ライン、密集スペース、孤立スペースの線幅を測長し、解像限界の比較を行った。その比較結果は表３に示す通りである。表３は測長ＳＥＭにて測ったラインの最小線幅（解像限界）を表している。
【００７４】
この比較結果によれば、スパッタとめっきを用いた場合でも、どのパターン種類においても最小仕上がり寸法がネガ型レジストを使用して作製したフォトマスクより本発明で作製したフォトマスクの方で高く、解像限界の向上が確認できた。
【表３】
【００７５】
その他、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００７６】
例えば、上記実施の形態及び実施例の説明から、先の出願の特許請求の範囲に記載された次のようなフォトマスクの発明及びフォトマスクの製造方法の発明を実現することができる。
【００７７】
（１） フォトマスクの発明としては、透光性基板上の遮光性膜に塗布されたポジ型レジストのマスクブランクに所望のパターンを形成し、当該レジスト膜を覆うように設けられたＳｉＯ2又はＴｉＯ2の被覆膜を該レジスト膜が露出する程度に除去し、かつ前記レジスト膜を剥離することにより、前記遮光性膜に前記パターニングされたレジストとは逆のパターンを形成することにより実現できる。
【００７８】
（２） また、フォトマスクの製造方法の発明としては、透光性基板上に遮光性膜パターンを形成するフォトマスクの製造方法であって、透光性基板上に形成される遮光性膜上にレジストを塗布し、描画・現像を行ってレジストをパターニングする工程と、前記パターニングされたレジストと同程度または該レジストを覆う膜厚となるように被覆膜を成膜する工程と、前記パターニングされた前記レジストを研磨もしくはアッシングまたはエッチングによって露出するように前記被覆膜を除去する工程と、前記レジストのみをＯ2もしくはプラズマで除去して前記被覆膜のみを残す工程と、前記被覆膜をハードマスクとして前記遮光性膜をウェットもしくはドライエッチングする工程とによって、前記遮光性膜に始めに形成したレジストとは逆のパターンを形成することにより実現できる。
【００７９】
（３） さらに、上記実施の形態及び実施例には種々の上位，下位段階の発明が含まれており、開示された複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得るものである。例えば問題点を解決するための手段に記載される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されうることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。
【符号の説明】
【００８０】
１００…レジスト膜（第一被覆膜）、１０１…現像後レジスト膜パターン、１１０…被覆膜（第二被覆膜）、１１１…アッシング後被覆膜、２００…遮光性膜、２０１…エッチング後遮光性膜、３００…フォトマスク石英基板（透光性基板）、Ａ…電子線、Ｂ…アッシング。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板上の遮光性膜パターンが形成されるフォトマスクにおいて、
前記透光性基板の遮光性膜上に形成される所望パターンの非パターン部に第一被覆膜パターンを形成し、該第一被覆膜パターンを所定の材料を用いて第二被覆膜で被覆した後、該第二被覆膜の膜厚を前記第一被覆膜パターンの膜厚以下の膜厚まで減少させることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のフォトマスクの製造方法において、
前記第二被覆膜の膜厚を減少させた後、前記第一被覆膜パターンを剥離し、前記第二被覆膜をハードマスクとし、前記遮光性膜に対して、パターニングされた前記第一被覆膜パターンとは逆のパターンを形成することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のフォトマスクの製造方法において、
前記第一被覆膜パターンは、所定膜厚のフォトマスクブランクにパターニングされたポジ型レジストのレジストパターンであることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のフォトマスクの製造方法において、
前記第二被覆膜が感光性レジスト又は遷移金属の酸化物もしくは窒化物もしくは酸窒化物であることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のフォトマスクの製造方法において、
パターニングされた前記第一被覆膜を覆う前記第二被覆膜の材料は、前記第一被覆膜とエッチングの選択性があることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のフォトマスクの製造方法において、
前記第二被覆膜の膜厚は、研磨もしくは化学的研削処理によって前記第一被覆膜パターンの膜厚以下の膜厚まで減少させることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項１】
透光性基板上の遮光性膜パターンが形成されるフォトマスクにおいて、
前記透光性基板の遮光性膜上に形成される所望パターンの非パターン部に第一被覆膜パターンを形成し、該第一被覆膜パターンを所定の材料を用いて第二被覆膜で被覆した後、該第二被覆膜の膜厚を前記第一被覆膜パターンの膜厚以下の膜厚まで減少させることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のフォトマスクの製造方法において、
前記第二被覆膜の膜厚を減少させた後、前記第一被覆膜パターンを剥離し、前記第二被覆膜をハードマスクとし、前記遮光性膜に対して、パターニングされた前記第一被覆膜パターンとは逆のパターンを形成することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のフォトマスクの製造方法において、
前記第一被覆膜パターンは、所定膜厚のフォトマスクブランクにパターニングされたポジ型レジストのレジストパターンであることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のフォトマスクの製造方法において、
前記第二被覆膜が感光性レジスト又は遷移金属の酸化物もしくは窒化物もしくは酸窒化物であることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のフォトマスクの製造方法において、
パターニングされた前記第一被覆膜を覆う前記第二被覆膜の材料は、前記第一被覆膜とエッチングの選択性があることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のフォトマスクの製造方法において、
前記第二被覆膜の膜厚は、研磨もしくは化学的研削処理によって前記第一被覆膜パターンの膜厚以下の膜厚まで減少させることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−８３９２０（Ｐ２０１３−８３９２０Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９５４５１（Ｐ２０１２−９５４５１）
【出願日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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