JP6420975B2 - レジスト感度評価方法、転写用マスクの製造方法、インプリント用モールドの製造方法、およびレジスト付基材の供給方法 - Google Patents
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Description
また、微細な凹凸をフォトリソグラフィー法によって形成するインプリントモールドに関連する技術も同様に、寸法精度に対する要求事項が厳しくなっている。
このような要求に応じるためには、レジストパターンの基になるレジスト層について、そのレジスト感度の面内分布を適切に評価し得るようにすることが必要である。
例えば、特許文献1に開示された方法は、レジスト層に現像処理を施すことを必要とするため、そのレジスト層にとっては破壊検査となる。そのため、検査後のレジスト層に対してパターニング等を行うことができず、必ずしもレジスト層に対する感度評価を適切に行えるとは言えない。
また、例えば、特許文献2に開示された方法は、レジスト層に紫外線光を照射する必要があるため、例えばレジスト層の表面全体を紫外線光の照射対象領域とした場合には、レジスト材の種類によってはレジスト層のパターン形成領域に悪影響が及ぶおそれがあり、一部のマスクブランクに対して抜き取り検査を行わざるを得ない。また、パターン形成領域以外を紫外線光の照射対象領域とした場合には、パターン形成領域におけるレジスト感度の面内分布を把握することができない。つまり、いずれの場合も、レジスト層に対する感度評価を適切に行えるとは言えない。
レジスト組成物は、主として、感光性樹脂、光酸発生剤(PAG)、塩基性化合物、界面活性剤、及び、溶媒である有機溶剤等から構成される。このようなレジスト組成物は、レジスト材として基材上に塗布されレジスト塗布膜を形成した後、そのレジスト塗布膜に対して行われる露光前ベーク(プリベーク)と呼ばれる加熱処理を経て、レジスト層を形成することになる。このとき、レジスト組成物としての溶媒は、加熱処理によって取り除かれる。そのため、溶媒を除く他のレジスト組成物に偏在が生じていると、その偏在が加熱処理によって顕在化する。つまり、レジスト塗布膜に対して加熱処理を行ってレジスト層とする際には、その加熱処理によってレジスト膜厚が減少するが、レジスト組成物に偏在が生じていると、その偏在が加熱処理によって顕在化するので、その偏在に応じてレジスト減膜率に変動が生じてしまうことになる。
このことは、レジスト層を得る際の面内におけるレジスト減膜率の変動と、そのレジスト層の面内におけるレジスト感度の変動との間に、相関関係が存在することを意味すると考えられる。このような相関関係の存在は、本願発明者が鋭意検討の結果から得た新規な知見である。
本発明は、上述した本願発明者による新規な知見に基づいてなされたものである。
本発明の第一の構成は、基材の面上にレジスト塗布膜を形成する工程と、前記レジスト塗布膜の膜厚を測定して第一の膜厚マップを作成する工程と、前記レジスト塗布膜を加熱処理してレジスト層とする工程と、前記レジスト層の膜厚を測定して第二の膜厚マップを作成する工程と、前記第一の膜厚マップと前記第二の膜厚マップとを用いて加熱処理前後におけるレジスト減膜率マップを作成する工程と、前記レジスト減膜率マップに基づいて前記レジスト層のレジスト感度分布の評価を行う工程と、を備えることを特徴とするレジスト感度評価方法である。
本発明の第二の構成は、転写用マスクの製造方法であって、薄膜を有するマスクブランクの薄膜側表面上にレジスト塗布膜を形成する工程と、前記レジスト塗布膜の膜厚を測定して第一の膜厚マップを作成する工程と、前記レジスト塗布膜を加熱処理してレジスト層とする工程と、前記レジスト層の膜厚を測定して第二の膜厚マップを作成する工程と、前記第一の膜厚マップと前記第二の膜厚マップとを用いて加熱処理前後におけるレジスト減膜率マップを作成する工程と、前記レジスト減膜率マップまたは前記レジスト減膜率マップに基づいて作成される前記レジスト層のレジスト感度分布マップを利用して露光強度を決定し前記レジスト層に対するパターン露光を行う工程と、を備えることを特徴とする転写用マスクの製造方法である。
本発明の第三の構成は、第二の構成に記載の転写用マスクの製造方法において、前記薄膜側表面にレジスト材を塗布する工程を備え、前記レジスト塗布膜を形成する工程では、前記レジスト材を粗乾燥して前記レジスト塗布膜とすることを特徴とする。
本発明の第四の構成は、インプリント用モールドの製造方法であって、インプリント用モールドブランクの面上にレジスト塗布膜を形成する工程と、前記レジスト塗布膜の膜厚を測定して第一の膜厚マップを作成する工程と、前記レジスト塗布膜を加熱処理してレジスト層とする工程と、前記レジスト層の膜厚を測定して第二の膜厚マップを作成する工程と、前記第一の膜厚マップと前記第二の膜厚マップとを用いて加熱処理前後におけるレジスト減膜率マップを作成する工程と、前記レジスト減膜率マップまたは前記レジスト減膜率マップに基づいて作成される前記レジスト層のレジスト感度分布マップを利用して露光強度を決定し前記レジスト層に対するパターン露光を行う工程と、を備えることを特徴とするインプリント用モールドの製造方法である。
本発明の第五の構成は、第四の構成に記載のインプリント用モールドの製造方法において、前記面上にレジスト材を塗布する工程を備え、前記レジスト塗布膜を形成する工程では、前記レジスト材を粗乾燥して前記レジスト塗布膜とすることを特徴とする。
本発明の第六の構成は、基材の面上にレジスト塗布膜を形成した後に前記レジスト塗布膜を加熱処理してレジスト層とすることで得られるレジスト付基材について、前記レジスト付基材を供給する際に用いられるレジスト付基材の供給方法であって、前記レジスト塗布膜の膜厚を測定して得られる第一の膜厚マップと、前記レジスト層の膜厚を測定して得られる第二の膜厚マップとを用いて、加熱処理前後におけるレジスト減膜率マップを作成し、前記レジスト減膜率マップまたは前記レジスト減膜率マップに基づいて作成される前記レジスト層のレジスト感度分布マップの少なくとも一方を、前記レジスト付基材に添付して供給することを特徴とするレジスト付基材の供給方法である。
本発明の第七の構成は、基材の面上にレジスト塗布膜を形成した後に前記レジスト塗布膜を加熱処理してレジスト層とすることで得られるレジスト付基材であって、前記レジスト塗布膜の膜厚を測定して得られる第一の膜厚マップと、前記レジスト層の膜厚を測定して得られる第二の膜厚マップとを用いて作成された、加熱処理前後におけるレジスト減膜率マップ、または前記レジスト減膜率マップに基づいて作成される前記レジスト層のレジスト感度分布マップ、の少なくとも一方が添付されていることを特徴とするレジスト付基材である。
本実施形態では、以下の順序で項分けをして説明を行う。
1.転写用マスク
2.レジスト付マスクブランク
3.レジスト感度評価方法
4.レジスト付マスクブランク供給方法
5.転写用マスク製造方法
6.本実施形態の効果
7.変形例等
先ず、転写用マスクについて簡単に説明する。
本実施形態で説明する転写用マスクは、例えば半導体デバイスの製造工程において、半導体基板上への微細パターン形成のために用いられるものである。
次に、転写用マスクの製造に用いられるマスクブランクについて説明する。
図1は、本実施形態におけるレジスト付マスクブランクの構成例を示す模式図である。
また、基材2は、光反射型の転写用マスクに用いられる場合には、マスク使用時の露光光に対する光透過率を必要としない。ただし、EUV露光光は、例えば波長13.5nmといったように高エネルギーであるため、そのエネルギーによって基材2の温度が上昇することが考えられる。そのため、基材2としては、熱膨張による影響でパターンにズレが生じるおそれがあることから、低膨張ガラスが用いられる。具体的には、低膨張ガラスとして、SiO2−TiO2系ガラスが挙げられる。
また、薄膜3は、光反射型の転写用マスクに用いられる場合には、光吸収性のある金属膜が用いられる。金属膜の具体例については後述する。
かかるバイナリマスクブランクは、透光性基板からなる基材上に遮光膜として機能する薄膜を有する形態のものである。この遮光膜は、クロム、タンタル、ルテニウム、タングステン、チタン、ハフニウム、モリブデン、ニッケル、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、パラジウム、ロジウム等の遷移金属単体、あるいはその化合物を含む材料からなる。例えば、クロムや、クロムに酸素、窒素、炭素などの元素から選ばれる1種以上の元素を添加したクロム化合物で構成した遮光膜が挙げられる。また、例えば、タンタルに、酸素、窒素、ホウ素などの元素から選ばれる1種以上の元素を添加したタンタル化合物で構成した遮光膜が挙げられる。
かかるバイナリマスクブランクは、遮光膜を、遮光層と表面反射防止層の2層構造や、さらに遮光層と基板との間に裏面反射防止層を加えた3層構造としたものなどがある。
また、遮光膜の膜厚方向における組成が連続的または段階的に異なる組成傾斜膜としてもよい。
かかる位相シフトマスクブランクとしては、透光性基板(ガラス基板)からなる基材上に光半透過膜として機能する薄膜を有する形態のものであり、その光半透過膜をパターニングしてシフタ部を設けるタイプであるハーフトーン型位相シフトマスク用のマスクブランクが挙げられる。かかる位相シフトマスクにおいては、光半透過膜を透過した光に基づき転写領域に形成される光半透過膜パターンによる被転写基板のパターン不良を防止するために、透光性基板上に光半透過膜とその上の遮光膜(遮光帯)とを有する形態とするのが好ましい。また、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクのほかに、透光性基板をエッチング等により掘り込んでシフタ部を設ける基板掘り込みタイプであるレベンソン型位相シフトマスク用やエンハンサー型位相シフトマスク用のマスクブランクが挙げられる。
また、光半透過膜上に遮光膜を有する形態の場合、光半透過膜の材料が遷移金属およびケイ素を含むので、遮光膜の材料としては、光半透過膜に対してエッチング選択性を有する(エッチング耐性を有する)特にクロムや、クロムに酸素、窒素、炭素などの元素を添加したクロム化合物で構成することが好ましい。
この遮光膜は、遷移金属およびケイ素の化合物を含む材料からなり、これらの遷移金属およびケイ素と、酸素および/または窒素を主たる構成要素とする材料が挙げられる。また、遮光膜は、遷移金属と、酸素、窒素および/またはホウ素を主たる構成要素とする材料が挙げられる。遷移金属には、モリブデン、タンタル、タングステン、チタン、ハフニウム、ニッケル、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、クロム等が適用可能である。
特に、遮光膜をモリブデンシリサイドの化合物で形成する場合であって、遮光層(MoSi等)と表面反射防止層(MoSiON等)の二層構造や、さらに遮光層と基板との間に裏面反射防止層(MoSiON等)を加えた三層構造がある。
また、遮光膜の膜厚方向における組成が連続的または段階的に異なる組成傾斜膜としてもよい。
半透過膜の材料については、上述したハーフトーン型位相シフトマスクブランクの光半透過膜と同様の元素のほか、クロム、タンタル、チタン、アルミニウムなどの金属単体や合金あるいはそれらの化合物を含む材料も含まれる。各元素の組成比や膜厚は、露光光に対して所定の透過率となるように調整される。遮光膜の材料についても、上述したバイナリマスクブランクの遮光膜が適用可能であるが、半透過膜との積層構造で、所定の遮光性能(光学濃度)となるように、遮光膜材料の組成や膜厚は調整される。
反射型マスクは、EUVリソグラフィに用いられるマスクである。反射型マスクは、基板上に露光光を反射する多層反射膜が形成され、多層反射膜上に露光光を吸収する吸収体膜がパターン状に形成された構造を有する。露光機(パターン転写装置)に搭載された反射型マスクに入射した光(EUV光)は、吸収体膜のある部分では吸収され、吸収体膜のない部分では多層反射膜により反射された光像が反射光学系を介して半導体基板上に転写される。
次に、レジスト付マスクブランク5におけるレジスト層4について、そのレジスト感度を評価する手順を説明する。なお、ここでは、レジスト感度の評価手順について、レジスト層4の形成手順も含めて、その説明を行うものとする。
図2は、本実施形態におけるレジスト感度の評価手順の一例を示すフロー図である。
レジスト層4におけるレジスト感度を評価するためには、評価対象となるレジスト層4の形成が必要である。そのために、塗布工程(S11)では、基材2の一面の上方側に、より具体的には基材2の面上に薄膜3を有して構成されたマスクブランク1の薄膜側表面に、レジスト層4の形成材料であるレジスト材を塗布する。
塗布工程(S11)の終了後は、続いて、粗乾燥工程(S12)として、マスクブランク1の面上に塗布したレジスト材を粗乾燥する。これにより、マスクブランク1の面上には、レジスト塗布膜が形成されることになる。
粗乾燥工程(S12)を行ってレジスト塗布膜を形成したら、その後は、第一測定工程(S13)として、形成したレジスト塗布膜の膜厚を測定して、第一の膜厚マップを作成する。
第一測定工程(S13)で第一の膜厚マップを作成したら、その後は、加熱処理工程(S14)として、マスクブランク1の面上のレジスト塗布膜に対して、露光前ベーク(プリベーク)と呼ばれる加熱処理を行う。加熱処理の温度および時間は、レジスト塗布膜の基となったレジスト材の種類に応じて予め決定されたものであればよい。このような加熱処理(プリベーク)を経ることで、マスクブランク1の面上には、レジスト層4が形成されることになる。
加熱処理工程(S14)を行ってレジスト層4を形成したら、その後は、第二測定工程(S15)として、形成したレジスト層4の膜厚を測定して、第二の膜厚マップを作成する。
第二測定工程(S15)で第二の膜厚マップを作成したら、第一測定工程(S13)で得た第一の膜厚マップと合わせて、加熱処理前後における膜厚測定結果が揃うことになる。そこで、第二測定工程(S15)の後は、マップ作成工程(S16)として、第一の膜厚マップと第二の膜厚マップとを用いて、加熱処理前後におけるレジスト減膜率マップを作成する。
マップ作成工程(S16)でレジスト減膜率マップを作成した後は、必要に応じて(例えばレジスト層4をパターニングするための露光を行う前の時点で)、評価工程(S17)を行う。評価工程(S17)では、レジスト減膜率マップに基づいて、レジスト層4のレジスト感度分布の評価を行う。
次に、レジスト付マスクブランク5の供給方法について説明する。本実施形態で説明する供給方法は、レジスト付マスクブランク5の製造元側から使用者側に対して当該レジスト付マスクブランク5を供給する際に用いられる方法である。供給するレジスト付マスクブランク5は、基材2の面上にレジスト塗布膜を形成した後にそのレジスト塗布膜を加熱処理してレジスト層4とすることで得られるものである。ここでいう基材2の面上には、薄膜3を介した場合の面上、すなわちマスクブランク1の薄膜3側表面上をも含む。したがって、レジスト付マスクブランク5は、本発明における「レジスト付基材」の一具体例に相当する。
次に、レジスト付マスクブランク5を用いて行う転写用マスクの製造方法について説明する。
本実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
したがって、本実施形態によれば、レジスト層4に対して現像処理を施したり紫外線光を照射したりする必要がなく、レジスト層4のレジスト感度を評価することが可能となる。また、膜厚測定結果を基にしてレジスト減膜率を把握すればよいので、レジスト層4の面内全域(パターン形成領域を含む)について、感度評価を行うことができる。つまり、本実施形態によれば、レジスト層4におけるレジスト感度の面内分布を適切にかつ短時間に評価することができる。
したがって、本実施形態によれば、例えばCDUが5nm以下、好ましくは3nm以下といった厳しい要求であっても、これを満足する寸法精度のレジストパターンを形成することが可能となり、その結果として半導体デバイスの微細構造化の進展にも好適に対応することができる。
したがって、本実施形態によれば、レジスト付マスクブランク5が供給された使用者側では、添付されたレジスト減膜率マップまたはレジスト層のレジスト感度分布マップを参照することで、そのレジスト付マスクブランク5のレジスト層4におけるレジスト感度の面内分布を適切に評価することができる。つまり、使用者側にとっては、非常に利便性に優れたものとなり、添付されたレジスト減膜率マップ等を用いてレジスト層4におけるレジスト感度の面内分布を適切に評価することで、レジストパターンの高精度化や半導体デバイスの微細構造化等にも好適に対応することができるようになる。
以上に本発明の実施形態を説明したが、上記の開示内容は、本発明の例示的な実施形態を示すものである。すなわち、本発明の技術的範囲は、上記の例示的な実施形態に限定されるものではない。
図3は、レジスト減膜率マップの一具体例を示す説明図である。
図例のレジスト減膜率マップは、レジスト層の面内全域を複数に分割し、それぞれの分割領域におけるレジスト減膜率を、レジスト層の面内に対応する二次元座標平面上で表したものである。各分割領域に表示されている数値は、レジスト減膜率の値であり、例えば(加熱処理前後の膜厚差/加熱処理前膜厚)×100という演算式を用いて算出したものである。また、レジスト減膜率マップ上では、レジスト減膜率の値の違いに対応させて、各分割領域の表示明度を相違させている。
このようなレジスト減膜率マップによれば、レジスト層の面内全域におけるレジスト減膜率の分布状態を容易に把握することができ、その結果からレジスト層の面内全域におけるレジスト感度についても一意に推認することが可能となる。
図4は、レジスト感度の測定結果の一具体例を示す説明図である。
図例のレジスト感度の測定結果は、レジスト層の面内全域のクリティカルディメンジョン(CD)を測定することによって得られた、いわゆるCDUマップと呼ばれるものである。
Claims (12)
- 基材の面上に、感光性樹脂、光酸発生剤、塩基性化合物、界面活性剤および溶媒を含むレジスト材を用い、スピンコート法によってレジスト塗布膜を形成する工程と、
前記レジスト塗布膜の膜厚を測定して第一の膜厚マップを作成する工程と、
前記レジスト塗布膜を加熱処理してレジスト層とする工程と、
前記レジスト層の膜厚を測定して第二の膜厚マップを作成する工程と、
前記第一の膜厚マップにおける前記レジスト塗布膜の膜厚と前記第二の膜厚マップにおける前記レジスト層の膜厚との差である減膜量を前記レジスト塗布膜の膜厚で除して減膜率を算出することによって加熱処理前後におけるレジスト減膜率マップを作成する工程と、
前記レジスト減膜率マップに基づいて前記レジスト層のレジスト感度分布の評価を行う工程と、
を備えることを特徴とするレジスト感度評価方法。 - 前記レジスト材は、化学増幅型レジスト材であることを特徴とする請求項1記載のレジスト感度評価方法。
- 前記加熱処理は、前記レジスト塗布膜中の溶剤を取り除く処理であることを特徴とする請求項1または2に記載のレジスト感度評価方法。
- 転写用マスクの製造方法であって、
薄膜を有するマスクブランクの薄膜側表面上に、感光性樹脂、光酸発生剤、塩基性化合物、界面活性剤および溶媒を含むレジスト材を用い、スピンコート法によってレジスト塗布膜を形成する工程と、
前記レジスト塗布膜の膜厚を測定して第一の膜厚マップを作成する工程と、
前記レジスト塗布膜を加熱処理してレジスト層とする工程と、
前記レジスト層の膜厚を測定して第二の膜厚マップを作成する工程と、
前記第一の膜厚マップにおける前記レジスト塗布膜の膜厚と前記第二の膜厚マップにおける前記レジスト層の膜厚との差である減膜量を前記レジスト塗布膜の膜厚で除して減膜率を算出することによって加熱処理前後におけるレジスト減膜率マップを作成する工程と、
前記レジスト減膜率マップまたは前記レジスト減膜率マップに基づいて作成される前記レジスト層のレジスト感度分布マップを利用して露光強度を決定し前記レジスト層に対するパターン露光を行う工程と、
を備えることを特徴とする転写用マスクの製造方法。 - 前記レジスト材は、化学増幅型レジスト材であることを特徴とする請求項4記載の転写用マスクの製造方法。
- 前記加熱処理は、前記レジスト塗布膜中の溶剤を取り除く処理であることを特徴とする請求項4または5に記載の転写用マスクの製造方法。
- インプリント用モールドの製造方法であって、
インプリント用モールドブランクの面上に、感光性樹脂、光酸発生剤、塩基性化合物、界面活性剤および溶媒を含むレジスト材を用い、スピンコート法によってレジスト塗布膜を形成する工程と、
前記レジスト塗布膜の膜厚を測定して第一の膜厚マップを作成する工程と、
前記レジスト塗布膜を加熱処理してレジスト層とする工程と、
前記レジスト層の膜厚を測定して第二の膜厚マップを作成する工程と、
前記第一の膜厚マップにおける前記レジスト塗布膜の膜厚と前記第二の膜厚マップにおける前記レジスト層の膜厚との差である減膜量を前記レジスト塗布膜の膜厚で除して減膜率を算出することによって加熱処理前後におけるレジスト減膜率マップを作成する工程と、
前記レジスト減膜率マップまたは前記レジスト減膜率マップに基づいて作成される前記レジスト層のレジスト感度分布マップを利用して露光強度を決定し前記レジスト層に対するパターン露光を行う工程と、
を備えることを特徴とするインプリント用モールドの製造方法。 - 前記レジスト材は、化学増幅型レジスト材であることを特徴とする請求項7記載のインプリント用モールドの製造方法。
- 前記加熱処理は、前記レジスト塗布膜中の溶剤を取り除く処理であることを特徴とする請求項7または8に記載のインプリント用モールドの製造方法。
- 基材の面上に、感光性樹脂、光酸発生剤、塩基性化合物、界面活性剤および溶媒を含むレジスト材を用い、スピンコート法によってレジスト塗布膜を形成した後に前記レジスト塗布膜を加熱処理してレジスト層とすることで得られるレジスト付基材について、前記レジスト付基材を供給する際に用いられるレジスト付基材の供給方法であって、
前記レジスト塗布膜の膜厚を測定して得られる第一の膜厚マップにおける前記レジスト塗布膜の膜厚と、前記レジスト層の膜厚を測定して得られる第二の膜厚マップにおける前記レジスト層の膜厚との差である減膜量を前記レジスト塗布膜の膜厚で除して減膜率を算出することによって、加熱処理前後におけるレジスト減膜率マップを作成し、前記レジスト減膜率マップまたは前記レジスト減膜率マップに基づいて作成される前記レジスト層のレジスト感度分布マップの少なくとも一方を、前記レジスト付基材に添付して供給する
ことを特徴とするレジスト付基材の供給方法。 - 前記レジスト材は、化学増幅型レジスト材であることを特徴とする請求項10記載のレジスト付基材の供給方法。
- 前記加熱処理は、前記レジスト塗布膜中の溶剤を取り除く処理であることを特徴とする請求項10または11に記載のレジスト付基材の供給方法。
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