JP2002536705A - 真空紫外光透過リソグラフィ用オキシフッ化ケイ素ガラス - Google Patents
真空紫外光透過リソグラフィ用オキシフッ化ケイ素ガラスInfo
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Abstract
(57)【要約】
190nm以下の真空紫外波長領域におけるフォトリソグラフィ用途のためのフォトマスク基板として用いるに適する高純度オキシフッ化ケイ素ガラスが開示される。発明のオキシフッ化ケイ素ガラスは約157nmの波長において透過性があり、このことによりオキシフッ化ケイ素ガラスは157nm波長領域におけるフォトマスク基板として特に有用となる。発明のフォトマスク基板は、一般に高純度溶融シリカ にともなう優れた熱的及び物理的特性は維持しながら、真空紫外( VUV) 波長領域において極めて高い透過率を示す、“乾燥”オキシフッ化ケイ素ガラスである。フッ素を含有し、OHをほとんどまたは全く含有しないことに加えて、157nmにおけるフォトマスク基板として用いるに適する、発明のオキシフッ化ケイ素ガラスは1×1017 分子/ cm3 より少ない水素分子を有すること及び塩素レベルが低いことも特徴とする。
Description
【0001】関連出願の説明 本出願は、リサ・A・ムーア(Lisa A. Moore) とシャーリーン・スミス(Charlen
e Smith) の、名称を「157nm透過用溶融シリカ 」とする1999年2月12
日に出願された米国仮特許出願第60/ 119, 805号;リサ・A・ムーアと
シャーリーン・スミスの、 名称を「157nm透過用溶融シリカ 」とする199
9年5月21日に出願された米国仮特許出願第60/ 135, 270号;並び
にリサ・A・ムーアとシャーリーン・スミスの、名称を「真空紫外光透過リソグラフ
ィ用オキシフッ化ケイ素ガラス」とする1999年10月12日に出願された米
国仮特許出願第60/ 159, 076号、 及び名称を「真空紫外光透過リソ
グラフィ用オキシフッ化ケイ素ガラス」とする1999年9月16 日に出願され
た米国特許出願第09/ 397,573号の恩典を特許請求し、 優先権の恩
典が本明細書により主張され、上記出願は本明細書に参照として含まれる。本出
願は、ジョージ・バーキー(George Berkey) ,リサ・A・ムーアとミッシェル・D・
ピアソン(Michelle Pierson) の、名称を「投影リソグラフィ用フォトマスク及び
その作成方法」とする1999年9月16日に同時出願された米国特許出願第0
9/ 397, 572号、及びジョージ・バーキー,リサ・A・ムーアとチャール
ス・C・ユー(Charles C. Yu) の、 名称を「投影リソグラフィ用フォトマスクブ
ランク、プリフォーム及びその作成方法」とする1999年9月16日に同時出
願された米国特許出願第09/ 397, 577 号に関連し、上記出願は本明
細書に参照として含まれる。
e Smith) の、名称を「157nm透過用溶融シリカ 」とする1999年2月12
日に出願された米国仮特許出願第60/ 119, 805号;リサ・A・ムーアと
シャーリーン・スミスの、 名称を「157nm透過用溶融シリカ 」とする199
9年5月21日に出願された米国仮特許出願第60/ 135, 270号;並び
にリサ・A・ムーアとシャーリーン・スミスの、名称を「真空紫外光透過リソグラフ
ィ用オキシフッ化ケイ素ガラス」とする1999年10月12日に出願された米
国仮特許出願第60/ 159, 076号、 及び名称を「真空紫外光透過リソ
グラフィ用オキシフッ化ケイ素ガラス」とする1999年9月16 日に出願され
た米国特許出願第09/ 397,573号の恩典を特許請求し、 優先権の恩
典が本明細書により主張され、上記出願は本明細書に参照として含まれる。本出
願は、ジョージ・バーキー(George Berkey) ,リサ・A・ムーアとミッシェル・D・
ピアソン(Michelle Pierson) の、名称を「投影リソグラフィ用フォトマスク及び
その作成方法」とする1999年9月16日に同時出願された米国特許出願第0
9/ 397, 572号、及びジョージ・バーキー,リサ・A・ムーアとチャール
ス・C・ユー(Charles C. Yu) の、 名称を「投影リソグラフィ用フォトマスクブ
ランク、プリフォーム及びその作成方法」とする1999年9月16日に同時出
願された米国特許出願第09/ 397, 577 号に関連し、上記出願は本明
細書に参照として含まれる。
【0002】発明の属する技術分野 本発明は概ねリソグラフィに関し、特に、157nm領域の波長を利用する
真空紫外光( VUV) 投影リソグラフィシステムのような、193nm以下、好
ましくは175nm以下、さらに好ましくは164nm以下の、VUV波長を利
用する光フォトリソグラフィシステムに用いるための、光フォトリソグラフィ用
ガラスに関する。
真空紫外光( VUV) 投影リソグラフィシステムのような、193nm以下、好
ましくは175nm以下、さらに好ましくは164nm以下の、VUV波長を利
用する光フォトリソグラフィシステムに用いるための、光フォトリソグラフィ用
ガラスに関する。
【0003】 本発明は193nm以下の波長の光を透過させるガラスに関し、特に、真空
紫外( VUV) 157nm波長領域での使用に適するフォトマスク用オキシフッ
化ケイ素ガラスに関する。
紫外( VUV) 157nm波長領域での使用に適するフォトマスク用オキシフッ
化ケイ素ガラスに関する。
【0004】発明の背景 屈折光学系には透過率の高い材料が必要である。小さくなり続ける回路線幅
により248nm及び193nmの波長が望まれる半導体用途に対しては、高純
度溶融シリカ が所要の最小99%/ cmないしこれより高い透過率を示すこと
がわかっている。
により248nm及び193nmの波長が望まれる半導体用途に対しては、高純
度溶融シリカ が所要の最小99%/ cmないしこれより高い透過率を示すこと
がわかっている。
【0005】 193nm以下の真空紫外光波長を利用する投影光フォトリソグラフィシス
テムは、より小さな回路線幅の達成に関して有利である。157nm波長領域の
真空紫外波長を利用するようなシステムは回路線幅をさらに小さくして集積回路
の能力を高める可能性を秘めている。半導体工業で集積回路の製造に現在用いら
れている光リソグラフィシステムは、現在普及している248nm及び193n
m波長のような、より短い光波長に向かって進歩してきたが、157nmのよう
な193nm以下の真空紫外波長の商用化及び採用は、157nm領域の真空紫
外波長の光学材料透過性により妨げられて来た。157nm光のような177n
m以下のVUV光の半導体工業による使用の進展がそのように遅れていることは
、光透過率の高い材料から経済的に製造できるフォトマスクブランクがないこと
にも起因していた。集積回路の製造に利用できるはずのF2 エキシマーレーザ
の発光スペクトルのVUVウインドウのような、157nm領域における真空紫
外光リソグラフィの有利性のため、164nm以下の波長及び157nm波長に
おける高い透過率を含む有益な光学特性を有し、経済的に製造できるマスクブラ
ンクが必要とされている。
テムは、より小さな回路線幅の達成に関して有利である。157nm波長領域の
真空紫外波長を利用するようなシステムは回路線幅をさらに小さくして集積回路
の能力を高める可能性を秘めている。半導体工業で集積回路の製造に現在用いら
れている光リソグラフィシステムは、現在普及している248nm及び193n
m波長のような、より短い光波長に向かって進歩してきたが、157nmのよう
な193nm以下の真空紫外波長の商用化及び採用は、157nm領域の真空紫
外波長の光学材料透過性により妨げられて来た。157nm光のような177n
m以下のVUV光の半導体工業による使用の進展がそのように遅れていることは
、光透過率の高い材料から経済的に製造できるフォトマスクブランクがないこと
にも起因していた。集積回路の製造に利用できるはずのF2 エキシマーレーザ
の発光スペクトルのVUVウインドウのような、157nm領域における真空紫
外光リソグラフィの有利性のため、164nm以下の波長及び157nm波長に
おける高い透過率を含む有益な光学特性を有し、経済的に製造できるマスクブラ
ンクが必要とされている。
【0006】 本発明は従来技術の問題を克服し、集積回路の製造能力を真空紫外波長によ
り向上させるために用いることができる、経済的で高品質の改良されたフォトマ
スクブランク及びリソグラフィ用ガラスを提供する。
り向上させるために用いることができる、経済的で高品質の改良されたフォトマ
スクブランク及びリソグラフィ用ガラスを提供する。
【0007】 フォトリソグラフィシステムにおける光学素子としての高純度溶融シリカ の
使用は、高純度溶融シリカ が赤外領域から深紫外領域に及ぶ広い波長範囲にわ
たり透明であるという事実による。さらに高純度溶融シリカ は、優れた化学的
耐久性及び寸法安定性を示す。これらの特性が、高純度溶融シリカ を光学レン
ズとして、また同時にフォトリソグラフィにおけるフォトマスク基板用としての
使用にも極めて適するものとしていたが、その使用はKrF及びArF波長領域
までに限られていた。
使用は、高純度溶融シリカ が赤外領域から深紫外領域に及ぶ広い波長範囲にわ
たり透明であるという事実による。さらに高純度溶融シリカ は、優れた化学的
耐久性及び寸法安定性を示す。これらの特性が、高純度溶融シリカ を光学レン
ズとして、また同時にフォトリソグラフィにおけるフォトマスク基板用としての
使用にも極めて適するものとしていたが、その使用はKrF及びArF波長領域
までに限られていた。
【0008】 フォトマスク用ガラスの適格性は、フォトマスク用ガラスの厚さが光路に沿
ってわずか数ミリメートルと比較的薄いことを特徴とする点で、フォトリソグラ
フィに用いられる他の光学素子とはかなり異なっている。したがってフォトマス
ク用ガラスは、フォトマスクプレート及びターゲット上に微細な回路パターンを
形成するために必要な極めて高い精度を保証するため、寸法安定性( 反り及び縮
み) に対する非常に厳格な要件を満たさなければならない。また、正に、より小
さい回路線幅への要求がレーザ波長を157nm領域ないしさらに短い波長領域
へと押し下げ続けているので、所要の最小透過率を満たす光学材料の選択が全て
の光学素子について厳しく限定されるようになっているが、フォトマスク基板に
ついては上述の理由によりさらに一層厳しく限定されている。例えばフッ化カル
シウム、フッ化バリウム及びフッ化マグネシウムのような結晶性材料は、157
nm波長用途に適する透過率をもつことがわかっている。残念なことにこれらの
材料は、製造/経済性問題に加えて、これらの材料をそのような用途に不適とす
るある種の欠点をもつ傾向がある。例えば、フッ化カルシウムは157nm波長
領域におけるフォトマスク用途には許容できない高熱膨張特性を示す。他方でフ
ッ化マグネシウムは許容できる熱膨張を示すが、本質的に複屈折性であるため適
していない。
ってわずか数ミリメートルと比較的薄いことを特徴とする点で、フォトリソグラ
フィに用いられる他の光学素子とはかなり異なっている。したがってフォトマス
ク用ガラスは、フォトマスクプレート及びターゲット上に微細な回路パターンを
形成するために必要な極めて高い精度を保証するため、寸法安定性( 反り及び縮
み) に対する非常に厳格な要件を満たさなければならない。また、正に、より小
さい回路線幅への要求がレーザ波長を157nm領域ないしさらに短い波長領域
へと押し下げ続けているので、所要の最小透過率を満たす光学材料の選択が全て
の光学素子について厳しく限定されるようになっているが、フォトマスク基板に
ついては上述の理由によりさらに一層厳しく限定されている。例えばフッ化カル
シウム、フッ化バリウム及びフッ化マグネシウムのような結晶性材料は、157
nm波長用途に適する透過率をもつことがわかっている。残念なことにこれらの
材料は、製造/経済性問題に加えて、これらの材料をそのような用途に不適とす
るある種の欠点をもつ傾向がある。例えば、フッ化カルシウムは157nm波長
領域におけるフォトマスク用途には許容できない高熱膨張特性を示す。他方でフ
ッ化マグネシウムは許容できる熱膨張を示すが、本質的に複屈折性であるため適
していない。
【0009】 248nm及び193nm波長におけるある種のフォトリソグラフィ用途の
ためのフォトマスク基板としての使用に適するためには、直火法でつくられた高
純度溶融シリカ が1017 〜1019 分子/ cm3 の範囲の高濃度の水素
分子を含有していなければならないことが、 欧州特許出願公開第 0 636
586 A1号に示唆されている。同様に、特開平 1−201664号は、ス
パッタリング、プラズマエッチングまたはエキシマーレーザ照射により光学特性
が変えられたフォトマスク材料として用いるための合成石英ガラスを、水素雰囲
気内でそのガラスを熱処理することにより元の状態に回復させ得ることを開示し
ている。特に、この特許明細書には248nm及び193nm波長への露光の合
成石英への効果が記述されている。また、248nm及び193nm波長への露
光の溶融シリカ への効果は、“ジャーナル・オブ・オプティカル・ソサエティ
ー・オブ・アメリカ B(J. Opt. Soc. Am. B) ”誌,第14巻,第7号( 19
97年7月) ,1606〜1615ページの、 ボレッリ(Borrelli) 等による「
193nm励起下での溶融シリカ の緻密化」;及び“オプティックス・レターズ
(Optics Letters) ”誌,第21巻,第24号( 1996年12月5日) ,19
60〜1962ページの、アレン(Allen) 等による「溶融シリカ の193nmエ
キシマーレーザ誘起緻密化」記載されている。
ためのフォトマスク基板としての使用に適するためには、直火法でつくられた高
純度溶融シリカ が1017 〜1019 分子/ cm3 の範囲の高濃度の水素
分子を含有していなければならないことが、 欧州特許出願公開第 0 636
586 A1号に示唆されている。同様に、特開平 1−201664号は、ス
パッタリング、プラズマエッチングまたはエキシマーレーザ照射により光学特性
が変えられたフォトマスク材料として用いるための合成石英ガラスを、水素雰囲
気内でそのガラスを熱処理することにより元の状態に回復させ得ることを開示し
ている。特に、この特許明細書には248nm及び193nm波長への露光の合
成石英への効果が記述されている。また、248nm及び193nm波長への露
光の溶融シリカ への効果は、“ジャーナル・オブ・オプティカル・ソサエティ
ー・オブ・アメリカ B(J. Opt. Soc. Am. B) ”誌,第14巻,第7号( 19
97年7月) ,1606〜1615ページの、 ボレッリ(Borrelli) 等による「
193nm励起下での溶融シリカ の緻密化」;及び“オプティックス・レターズ
(Optics Letters) ”誌,第21巻,第24号( 1996年12月5日) ,19
60〜1962ページの、アレン(Allen) 等による「溶融シリカ の193nmエ
キシマーレーザ誘起緻密化」記載されている。
【0010】 欧州特許出願公開第 0 901 989 A1号は、 溶融シリカ を実質的
に塩素フリーにするための製造方法を開示している。直接被着同時ガラス化プロ
セスにおいて四フッ化ケイ素が火炎加水分解されて、フッ素が100ppmから
450ppmの範囲内に、またOH基濃度が600ppmから1300ppmの
範囲に、制御された溶融シリカ が得られる。
に塩素フリーにするための製造方法を開示している。直接被着同時ガラス化プロ
セスにおいて四フッ化ケイ素が火炎加水分解されて、フッ素が100ppmから
450ppmの範囲内に、またOH基濃度が600ppmから1300ppmの
範囲に、制御された溶融シリカ が得られる。
【0011】 米国特許第5, 326, 729号は、エキシマーレーザ耐性を有する溶融
シリカ を開示し、エキシマーレーザ耐性はこのガラスの透明ガラス化温度より
低い温度範囲での脱水処理をこのガラスに施し、続いて透明ガラス化及び所望の
形状への成形を行い、さらに続いて水素雰囲気でドーピング処理を行うことによ
り、生じる。
シリカ を開示し、エキシマーレーザ耐性はこのガラスの透明ガラス化温度より
低い温度範囲での脱水処理をこのガラスに施し、続いて透明ガラス化及び所望の
形状への成形を行い、さらに続いて水素雰囲気でドーピング処理を行うことによ
り、生じる。
【0012】 米国特許第5, 474, 589号は、欠陥を少なくした、UV光透過性の
フッ素ドープ合成石英ガラスを開示している。
フッ素ドープ合成石英ガラスを開示している。
【0013】 出願人等は、248nm波長領域及び193nm波長領域の両者におけるフ
ォトリソグラフィに光学レンズとして使用する場合の、高純度溶融シリカ の光
学特性を改善するために有効ないくつかの方法を先に開示している。例えば、米
国特許第5, 616, 159号、第5, 668, 067号及び第5, 73
5, 921号を参照されたい。これらは全て参照として本明細書に含まれる。
ォトリソグラフィに光学レンズとして使用する場合の、高純度溶融シリカ の光
学特性を改善するために有効ないくつかの方法を先に開示している。例えば、米
国特許第5, 616, 159号、第5, 668, 067号及び第5, 73
5, 921号を参照されたい。これらは全て参照として本明細書に含まれる。
【0014】 したがって本発明の目的は、193nm以下のVUV波長で、好ましくはF
2 エキシマーレーザの157nm領域でフォトマスク基板として用いるための
オキシフッ化ケイ素ガラス、そのようなガラスの作成方法、及びそのようなオキ
シフッ化ケイ素ガラスの特性を決定するための方法を開示することにある。
2 エキシマーレーザの157nm領域でフォトマスク基板として用いるための
オキシフッ化ケイ素ガラス、そのようなガラスの作成方法、及びそのようなオキ
シフッ化ケイ素ガラスの特性を決定するための方法を開示することにある。
【0015】発明の概要 本発明においては、193nm以下のVUV波長における、光学素子として
の使用、レンズとしての使用あるいは好ましくはフォトマスク基板としての使用
に適した、リソグラフィ用オキシフッ化ケイ素ガラスが開示される。特に本発明
のオキシフッ化ケイ素ガラスは、約157nmのエキシマーレーザ波長及び19
3nm以下の、VUV波長領域でのフォトリソグラフィ用途に仕立てられたある
種の特性を示す。
の使用、レンズとしての使用あるいは好ましくはフォトマスク基板としての使用
に適した、リソグラフィ用オキシフッ化ケイ素ガラスが開示される。特に本発明
のオキシフッ化ケイ素ガラスは、約157nmのエキシマーレーザ波長及び19
3nm以下の、VUV波長領域でのフォトリソグラフィ用途に仕立てられたある
種の特性を示す。
【0016】 本発明の目的は、優れた熱特性及び物理特性を示すと同時に真空紫外( VU
V) 波長領域で非常に高い透過率を示す、乾燥−低ヒドロキシラジカル−フッ素
ドープ−溶融合成オキシフッ化ケイ素ガラスの使用により達成される。本明細書
において、“乾燥”とは、OH含有量が重量で50ppm以下であり、好ましく
はOHが重量で10ppm以下まで脱水され、最も好ましくは重量で1ppm以
下であることを意味する。
V) 波長領域で非常に高い透過率を示す、乾燥−低ヒドロキシラジカル−フッ素
ドープ−溶融合成オキシフッ化ケイ素ガラスの使用により達成される。本明細書
において、“乾燥”とは、OH含有量が重量で50ppm以下であり、好ましく
はOHが重量で10ppm以下まで脱水され、最も好ましくは重量で1ppm以
下であることを意味する。
【0017】 別の態様において、本発明の目的はさらに、オキシフッ化ケイ素ガラスが実
質的に塩素フリーであることを保証することにより達成される。
質的に塩素フリーであることを保証することにより達成される。
【0018】 また別の態様において、本発明の目的は、ガラス内の水素分子含有量が少な
いことを保証することにより達成される。水素分子含有量が少ないとは、本明細
書において、水素分子( H2) が1×1017 分子/ cm3 以下であること
を意味する。
いことを保証することにより達成される。水素分子含有量が少ないとは、本明細
書において、水素分子( H2) が1×1017 分子/ cm3 以下であること
を意味する。
【0019】 本発明のさらなる特徴及び利点は以下の詳細な説明で述べられ、ある程度は
詳細な説明から当業者には容易に明らかであろうし、また以下の詳細な説明、特
許請求事項並びに添付図面を含む本明細書に述べられるように本発明を実施する
ことにより認められるであろう。
詳細な説明から当業者には容易に明らかであろうし、また以下の詳細な説明、特
許請求事項並びに添付図面を含む本明細書に述べられるように本発明を実施する
ことにより認められるであろう。
【0020】 上述の概括的説明及び以下の詳細な説明はいずれも本発明の例示に過ぎず、
特許請求される本発明の本質及び特性を理解するための概観ないし枠組を提供す
ることを意図したものであることは当然である。添付図面は本発明のさらなる理
解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて本明細書の一部をなす
。図面は本発明の様々な実施形態を示し、記述とともに本発明の原理及び作用を
説明するに役立つ。
特許請求される本発明の本質及び特性を理解するための概観ないし枠組を提供す
ることを意図したものであることは当然である。添付図面は本発明のさらなる理
解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて本明細書の一部をなす
。図面は本発明の様々な実施形態を示し、記述とともに本発明の原理及び作用を
説明するに役立つ。
【0021】発明の詳細な説明 例が添付図面に描かれている、本発明の現在好ましい実施形態をここで詳細に
参照する。
参照する。
【0022】 発明者等は、190nm以下、特に175nm以下、最も好ましくは約157
nmを中心とするF2エキシマーレーザ出力波長における高透過率を、SiO2 含有オキシフッ化ケイ素ガラスに、ガラスのOHすなわち水の含有量を最小限に
抑えることにより、与え得ることを明らかにした。特に、発明者等は低OH−低
塩素−オキシフッ化ケイ素ガラスが、化学的、物理的及び機械的に有益な特性を
有すると同時に、高い透過率を示すことを実証した。
nmを中心とするF2エキシマーレーザ出力波長における高透過率を、SiO2 含有オキシフッ化ケイ素ガラスに、ガラスのOHすなわち水の含有量を最小限に
抑えることにより、与え得ることを明らかにした。特に、発明者等は低OH−低
塩素−オキシフッ化ケイ素ガラスが、化学的、物理的及び機械的に有益な特性を
有すると同時に、高い透過率を示すことを実証した。
【0023】 ガラスの透過特性は一般にガラスの組成に依存する。純粋なシリカでは、痕跡
レベル(ppmないしそれ以下)の金属汚染物であっても紫外領域における透過率
をかなり低下させ得ることが明らかにされている。このことを背景として、発明
者等はオキシフッ化ケイ素ガラスのVUV透過端を制御するための最も重要な変
数には、金属不純物だけでなく、水すなわちOH含有量及び塩素含有量も含まれ
ることを実証した。特に、発明者等はOH含有量が少なくなるほど透過率が高く
なり、一方、塩素含有量が多くなるほどVUV157nm領域での透過率が低く
なることを見いだした。さらに、発明者等はガラス中の水素分子量が最小限に抑
えられなければならないことを見いだした。SiO2含有オキシフッ化ケイ素ガ
ラスは、少なくとも0.5重量%のフッ素を含有することが最も好ましい。
レベル(ppmないしそれ以下)の金属汚染物であっても紫外領域における透過率
をかなり低下させ得ることが明らかにされている。このことを背景として、発明
者等はオキシフッ化ケイ素ガラスのVUV透過端を制御するための最も重要な変
数には、金属不純物だけでなく、水すなわちOH含有量及び塩素含有量も含まれ
ることを実証した。特に、発明者等はOH含有量が少なくなるほど透過率が高く
なり、一方、塩素含有量が多くなるほどVUV157nm領域での透過率が低く
なることを見いだした。さらに、発明者等はガラス中の水素分子量が最小限に抑
えられなければならないことを見いだした。SiO2含有オキシフッ化ケイ素ガ
ラスは、少なくとも0.5重量%のフッ素を含有することが最も好ましい。
【0024】 好ましい実施形態においては、 2.7μmでのガラスの赤外透過率の測定が
ガラスのOH含有量を定量するために用いられる。
ガラスのOH含有量を定量するために用いられる。
【0025】 以下の表で、発明者等は本発明の低OH−オキシフッ化ケイ素ガラスの物理的
及び機械的特性を対照材料の高OH−溶融シリカの物理的及び機械的特性と比較
する。
及び機械的特性を対照材料の高OH−溶融シリカの物理的及び機械的特性と比較
する。
【0026】 本発明のオキシフッ化ケイ素ガラスは、加水分解/熱分解(火炎加水分解)、熱
分解(スートプロセス)、及びケイ素含有化合物の酸化によるような、様々な方法
を適合させることにより製造することができる。これらの方法のいくつかは、例
えば、 米国特許第2,239,551号及び第2,272,342号(いずれも
本明細書に参照として含まれる)に初めて記載された。後に、上記方法のハロゲ
ン化合物フリーの代替方法が、やはり本明細書に参照として含まれる、 米国特
許第5,043,002号でドビンス(Dobbins)により述べられた。その他の方
法にはゾル−ゲルプロセスがある。これらの方法は以下で簡潔に説明される。上
述のプロセスの様々な改変も当業者に知られており、本発明にしたがうガラスの
作成に容易に用いることができる。
分解(スートプロセス)、及びケイ素含有化合物の酸化によるような、様々な方法
を適合させることにより製造することができる。これらの方法のいくつかは、例
えば、 米国特許第2,239,551号及び第2,272,342号(いずれも
本明細書に参照として含まれる)に初めて記載された。後に、上記方法のハロゲ
ン化合物フリーの代替方法が、やはり本明細書に参照として含まれる、 米国特
許第5,043,002号でドビンス(Dobbins)により述べられた。その他の方
法にはゾル−ゲルプロセスがある。これらの方法は以下で簡潔に説明される。上
述のプロセスの様々な改変も当業者に知られており、本発明にしたがうガラスの
作成に容易に用いることができる。
【0027】 A.シリカ形成プロセス スート被着またはCVDプロセス:このプロセスにおいては一般に、妥当な被
着速度が得られるに十分な蒸気圧が生じる一定温度までケイ素含有化合物が加熱
される。 蒸気はキャリアガス流に乗ってバーナー炎(例えば、天然ガス/酸素混
合気、水素/酸素混合気)を通過し、 蒸気はバーナーを出るときにシリカに転換
されて、揮発性ガスの流れ及び微細に分割された非晶質の球塊(スート)を形成す
る。このプロセスの変形である気相外付け(OVD)法においては、火炎を通って
横移動するマンドレル上にスートが集められて、多孔質シリカスートプリフォー
ム体が堆積される。別の変形である気相軸付け(AVD)法においては、マンドレ
ルの末端上にスートを被着することにより多孔質スートプリフォーム体が堆積さ
れる。いずれの場合にも多孔質シリカプリフォームには引き続いて高温処理が施
され、非晶質粒子が固結されて、無孔モノリシックガラス質溶融石英体になる。
スートプロセスまたはCVDプロセスを本発明に適合させるためには、以下でよ
り十分に説明されるように、最終の固結工程に先立って非晶質SiO2スート粒
子がフッ素雰囲気でフッ素ドープ剤にさらされる。そのようなSiO2へのフッ
素ドープに加えて、SiO2に結びついたOH基を除去するためにSiO2を脱
水することが最も好ましい。
着速度が得られるに十分な蒸気圧が生じる一定温度までケイ素含有化合物が加熱
される。 蒸気はキャリアガス流に乗ってバーナー炎(例えば、天然ガス/酸素混
合気、水素/酸素混合気)を通過し、 蒸気はバーナーを出るときにシリカに転換
されて、揮発性ガスの流れ及び微細に分割された非晶質の球塊(スート)を形成す
る。このプロセスの変形である気相外付け(OVD)法においては、火炎を通って
横移動するマンドレル上にスートが集められて、多孔質シリカスートプリフォー
ム体が堆積される。別の変形である気相軸付け(AVD)法においては、マンドレ
ルの末端上にスートを被着することにより多孔質スートプリフォーム体が堆積さ
れる。いずれの場合にも多孔質シリカプリフォームには引き続いて高温処理が施
され、非晶質粒子が固結されて、無孔モノリシックガラス質溶融石英体になる。
スートプロセスまたはCVDプロセスを本発明に適合させるためには、以下でよ
り十分に説明されるように、最終の固結工程に先立って非晶質SiO2スート粒
子がフッ素雰囲気でフッ素ドープ剤にさらされる。そのようなSiO2へのフッ
素ドープに加えて、SiO2に結びついたOH基を除去するためにSiO2を脱
水することが最も好ましい。
【0028】 ゾル−ゲルプロセス:乾燥−フッ素ドープシリカは、高純度シリカ粉末を鋳型
で固めて多孔質シリカプリフォーム体を形成し、プリフォーム体をフッ素処理ガ
スにさらし、多孔質プリフォ−ム体を焼結してモノリシック溶融シリカ体を形成
することによっても形成できる。高純度シリカ粉末は、気相法によるかあるいは
、米国特許第4,789,389号及び第5,547,482号に記載されてい
るような、 ゾル−ゲル法により作成することができる。これらの特許には、さ
らに、鋳造多孔質プリフォーム体を焼結して無欠陥シリカ体を形成するための方
法が記載されている。ゾル−ゲル法の利点は、スートを鋳型で固め、焼結して、
プレートのような所望の形状にすることができることである。好ましい実施形態
において、シリカ粉末はオキシフッ化ケイ素含有シリカ粉末である。オキシフッ
化ケイ素含有シリカ粉末をそのように鋳型で固めることにより多孔質プリフォ−
ム体をフッ素処理ガスにさらす度合いを少なくでき、あるいはフッ素処理ガスに
さらす必要をなくすために上記の鋳型成形プロセスが用いられる可能性もある。
で固めて多孔質シリカプリフォーム体を形成し、プリフォーム体をフッ素処理ガ
スにさらし、多孔質プリフォ−ム体を焼結してモノリシック溶融シリカ体を形成
することによっても形成できる。高純度シリカ粉末は、気相法によるかあるいは
、米国特許第4,789,389号及び第5,547,482号に記載されてい
るような、 ゾル−ゲル法により作成することができる。これらの特許には、さ
らに、鋳造多孔質プリフォーム体を焼結して無欠陥シリカ体を形成するための方
法が記載されている。ゾル−ゲル法の利点は、スートを鋳型で固め、焼結して、
プレートのような所望の形状にすることができることである。好ましい実施形態
において、シリカ粉末はオキシフッ化ケイ素含有シリカ粉末である。オキシフッ
化ケイ素含有シリカ粉末をそのように鋳型で固めることにより多孔質プリフォ−
ム体をフッ素処理ガスにさらす度合いを少なくでき、あるいはフッ素処理ガスに
さらす必要をなくすために上記の鋳型成形プロセスが用いられる可能性もある。
【0029】 上記方法で得られたガラスが実質的に塩素フリーであることを保証するために
は、シリカ含有出発原料が塩素フリーであることが好ましい。有用な出発原料に
はシラン類及びシロキサン類があり、特に、ポリメチルシクロシロキサン及びヘ
キサメチルジシロキサンのようなポリメチルシロキサン類がある。有用なポリメ
チルシクロシロキサン類には、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチ
ルシクロペンタシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン及びこれらの混
合物がある。塩素フリーの溶融シリカを作成するための別の有用な塩素フリーの
供給原料にはメチルトリメトキシシランがある。塩素を含有する供給原料及び/
または塩素ガス剤が利用される場合は、つくられるガラス内の塩素を最小限に抑
えるようにその後の製造プロセスが制御されるべきであり、フッ素雰囲気でのフ
ッ素ドープのような後プロセスは、十分なレベルのフッ素ドープ剤及びヘリウム
のような十分な塩素除去剤及び塩素を除去するに十分な反応時間/動力学をもっ
て、制御されるべきである。
は、シリカ含有出発原料が塩素フリーであることが好ましい。有用な出発原料に
はシラン類及びシロキサン類があり、特に、ポリメチルシクロシロキサン及びヘ
キサメチルジシロキサンのようなポリメチルシロキサン類がある。有用なポリメ
チルシクロシロキサン類には、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチ
ルシクロペンタシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン及びこれらの混
合物がある。塩素フリーの溶融シリカを作成するための別の有用な塩素フリーの
供給原料にはメチルトリメトキシシランがある。塩素を含有する供給原料及び/
または塩素ガス剤が利用される場合は、つくられるガラス内の塩素を最小限に抑
えるようにその後の製造プロセスが制御されるべきであり、フッ素雰囲気でのフ
ッ素ドープのような後プロセスは、十分なレベルのフッ素ドープ剤及びヘリウム
のような十分な塩素除去剤及び塩素を除去するに十分な反応時間/動力学をもっ
て、制御されるべきである。
【0030】 フッ素は本発明の溶融シリカの望ましい成分であるから、フッ化ケイ素、四フ
ッ化ケイ素及びこれらの混合物のようなフッ素含有出発原料を上記方法に用いる
ことができる。出発原料にフッ化ケイ素を利用することに加えて、CF4及びC 2 F6のようなフッ素源出発材料を、反応させてフッ化ケイ素含有シリカスート
及び粉末のようなフッ素ドープシリカをつくるために、ケイ素含有出発原料とと
もに燃焼/酸化プロセスに用いることができる。
ッ化ケイ素及びこれらの混合物のようなフッ素含有出発原料を上記方法に用いる
ことができる。出発原料にフッ化ケイ素を利用することに加えて、CF4及びC 2 F6のようなフッ素源出発材料を、反応させてフッ化ケイ素含有シリカスート
及び粉末のようなフッ素ドープシリカをつくるために、ケイ素含有出発原料とと
もに燃焼/酸化プロセスに用いることができる。
【0031】 B.乾燥及びフッ素ドーププロセス 本発明にしたがう乾燥石英(すなわちOH基をほとんどまたは全く有していな
い石英)を形成するためには、上述の方法で形成された固結前プリフォーム体が
高温でハロゲン含有雰囲気であることが好ましい脱水ガス剤にさらされ、次いで
さらに高い温度で焼結されて、モノリシック溶融シリカ体にされる。ある実施形
態において、 脱水プロセスは1000から1100℃の間の温度で(ヘリウム/
ハロゲン化合物、ヘリウム/Cl2のような)He/脱水ガス剤雰囲気内で多孔
質シリカプリフォームを加熱してシリカスートから水分を除去し、次いでプリフ
ォームに高温帯(一般に1450〜1500℃)を通過させることによりプリフォ
ームを焼結して無孔モノリシック乾燥溶融シリカ体を形成することを含む。フッ
素ドープガラスをつくるためには、脱水工程後に、スートプリフォームを115
0から1250℃の範囲の温度で、He及びCF4,SiF4,SF6,F2,
C2F6,C3F8及びこれらの混合気のようなフッ素含有ガスの雰囲気にさら
すことが好ましい。フッ素ドープ工程は脱水工程の前、途中、または後のいずれ
でも行い得るが、ガラス中に存在し得るいかなる塩素もフッ素で置換して塩素が
除去されたガラスを得ることができるので、塩素乾燥工程後にフッ素ドープを行
うことが好ましい。またフッ素ドープは一般に脱水工程よりも高温で行われるか
ら、焼結されたガラスはフッ素を“トラップ”する傾向がある。さらに、フッ素
ドープが脱水工程の前または途中で行われる場合には、いくらかのフッ素がフッ
素ドープ温度より低い乾燥温度でブランクからガスになって抜けてしまう傾向を
示すであろう。そのようなプロセスでは、ブランクは有害な残留塩素もより多く
含むであろう。最後に、フッ素処理ガス自体にブランクをさらに乾燥させる傾向
があるから、脱水工程後のフッ素処理によりさらなる利点が得られる。さらに多
孔質プリフォームの作成にオキシフッ化ケイ素シリカ粒子を利用することにより
、フッ素レベルを向上させることができる。そのようなオキシフッ化ケイ素含有
シリカ粒子は(SiCl4またはOMCTS(オクタメチルシクロテトラシロキサ
ン)のような)ケイ素供給原料を(CF4またはC2F6のような)フッ素源ととも
に燃焼させることにより得ることが好ましい。さらに、フッ素ドーププロセスは
無孔体に固結/焼結する前及び途中に大量のフッ素を多孔質プリフォーム内に保
持することにより改善することができる。そのような保持は、多孔質プリフォー
ム体上への(外表面に集束させた高温光熱処理によるような)無孔外層の形成及び
フッ素含有ガスの多孔質プリフォーム内部への注入により、無孔外層が多孔質プ
リフォーム体からのフッ素の抜け出しを抑制するための外殻障壁を形成するよう
にすることで改善することができる。一実施形態において、多孔質プリフォーム
体の外表面は焼結されて無孔殻が形成され、フッ素が多孔質体に注入される。
い石英)を形成するためには、上述の方法で形成された固結前プリフォーム体が
高温でハロゲン含有雰囲気であることが好ましい脱水ガス剤にさらされ、次いで
さらに高い温度で焼結されて、モノリシック溶融シリカ体にされる。ある実施形
態において、 脱水プロセスは1000から1100℃の間の温度で(ヘリウム/
ハロゲン化合物、ヘリウム/Cl2のような)He/脱水ガス剤雰囲気内で多孔
質シリカプリフォームを加熱してシリカスートから水分を除去し、次いでプリフ
ォームに高温帯(一般に1450〜1500℃)を通過させることによりプリフォ
ームを焼結して無孔モノリシック乾燥溶融シリカ体を形成することを含む。フッ
素ドープガラスをつくるためには、脱水工程後に、スートプリフォームを115
0から1250℃の範囲の温度で、He及びCF4,SiF4,SF6,F2,
C2F6,C3F8及びこれらの混合気のようなフッ素含有ガスの雰囲気にさら
すことが好ましい。フッ素ドープ工程は脱水工程の前、途中、または後のいずれ
でも行い得るが、ガラス中に存在し得るいかなる塩素もフッ素で置換して塩素が
除去されたガラスを得ることができるので、塩素乾燥工程後にフッ素ドープを行
うことが好ましい。またフッ素ドープは一般に脱水工程よりも高温で行われるか
ら、焼結されたガラスはフッ素を“トラップ”する傾向がある。さらに、フッ素
ドープが脱水工程の前または途中で行われる場合には、いくらかのフッ素がフッ
素ドープ温度より低い乾燥温度でブランクからガスになって抜けてしまう傾向を
示すであろう。そのようなプロセスでは、ブランクは有害な残留塩素もより多く
含むであろう。最後に、フッ素処理ガス自体にブランクをさらに乾燥させる傾向
があるから、脱水工程後のフッ素処理によりさらなる利点が得られる。さらに多
孔質プリフォームの作成にオキシフッ化ケイ素シリカ粒子を利用することにより
、フッ素レベルを向上させることができる。そのようなオキシフッ化ケイ素含有
シリカ粒子は(SiCl4またはOMCTS(オクタメチルシクロテトラシロキサ
ン)のような)ケイ素供給原料を(CF4またはC2F6のような)フッ素源ととも
に燃焼させることにより得ることが好ましい。さらに、フッ素ドーププロセスは
無孔体に固結/焼結する前及び途中に大量のフッ素を多孔質プリフォーム内に保
持することにより改善することができる。そのような保持は、多孔質プリフォー
ム体上への(外表面に集束させた高温光熱処理によるような)無孔外層の形成及び
フッ素含有ガスの多孔質プリフォーム内部への注入により、無孔外層が多孔質プ
リフォーム体からのフッ素の抜け出しを抑制するための外殻障壁を形成するよう
にすることで改善することができる。一実施形態において、多孔質プリフォーム
体の外表面は焼結されて無孔殻が形成され、フッ素が多孔質体に注入される。
【0032】 発明者等は乾燥及びフッ素処理工程のいずれを含むとして好ましいプロセスを
説明したが、本発明の一実施形態において、発明者等は193nm以下の波長に
適した高透過率溶融シリカが、先立つ乾燥工程なしに、フッ素ドープにより作成
することができることも見いだした。
説明したが、本発明の一実施形態において、発明者等は193nm以下の波長に
適した高透過率溶融シリカが、先立つ乾燥工程なしに、フッ素ドープにより作成
することができることも見いだした。
【0033】 ガラス中に取り込まれるフッ素の量([F])は関係式: [F]=C×e−E/RT×P1/4 にしたがい、フッ素含有ガスの分圧(P)及び温度(T)により制御される。ここで
Cは定数、Rは気体定数、Eはフッ素含有ガスとシリカとの間の反応、例えば: CF4+4SiO2=4SiO1.5F+CO2 SiF4+3SiO2=4SiO1.5F の活性化エネルギーである。乾燥−フッ素ドープスートプリフォームは次いで、
無孔−モノリシック−乾燥−オキシフッ化ケイ素SiO2ガラス体を形成するた
めに、先に述べたように、高温帯(一般に1450〜1500℃)を通過させるこ
とで焼結される。焼結工程中のプリフォーム周囲の雰囲気はHeまたはHe/フ
ッ素含有ガス混合気とすることができるが、SiO2ガラス中への塩素の導入を
最小限に抑えるために、塩素が含まれていないことが好ましい。溶融シリカ中の
フッ素量は、1000ppm以下ではないことが好ましく、2000ppmない
しそれ以上であることがより好ましい。
Cは定数、Rは気体定数、Eはフッ素含有ガスとシリカとの間の反応、例えば: CF4+4SiO2=4SiO1.5F+CO2 SiF4+3SiO2=4SiO1.5F の活性化エネルギーである。乾燥−フッ素ドープスートプリフォームは次いで、
無孔−モノリシック−乾燥−オキシフッ化ケイ素SiO2ガラス体を形成するた
めに、先に述べたように、高温帯(一般に1450〜1500℃)を通過させるこ
とで焼結される。焼結工程中のプリフォーム周囲の雰囲気はHeまたはHe/フ
ッ素含有ガス混合気とすることができるが、SiO2ガラス中への塩素の導入を
最小限に抑えるために、塩素が含まれていないことが好ましい。溶融シリカ中の
フッ素量は、1000ppm以下ではないことが好ましく、2000ppmない
しそれ以上であることがより好ましい。
【0034】 OH基を含まず、フッ素ドープされ、実質的に塩素フリーであることが好まし
いことに加えて、発明者等は、本発明の溶融シリカフォトマスクブランクの水素
分子濃度は低いことが好ましく、 水素分子が1×1017分子/cm3より少
ないことが好ましく、 5×1016分子/cm3より少ないことがより好まし
いことも見いだした。
いことに加えて、発明者等は、本発明の溶融シリカフォトマスクブランクの水素
分子濃度は低いことが好ましく、 水素分子が1×1017分子/cm3より少
ないことが好ましく、 5×1016分子/cm3より少ないことがより好まし
いことも見いだした。
【0035】 低OH(OH含有量<1ppm)改質溶融シリカオキシフッ化ケイ素ガラスフォ
トマスク基板は0.8重量%のフッ素がドープされ、熱膨張が0.52ppm/
℃まで低められ、内部透過率が157nmで約84%/cmであった。
トマスク基板は0.8重量%のフッ素がドープされ、熱膨張が0.52ppm/
℃まで低められ、内部透過率が157nmで約84%/cmであった。
【0036】 OH含有量を50ppmより少なく、好ましくは10ppmより少なく、最も
好ましくは1ppmより少なくし、溶融シリカにフッ素をドープすることにより
、157nmにおける透過率が高められ、熱膨張が小さくなる。好ましい、15
7nm透過−フォトリソグラフィ用−フッ素ドープ−低OH−溶融シリカフォト
マスク基板は、 157nmにおいて少なくとも80%/cm,好ましくは少な
くとも約83%/cmの透過率を有し、 0.55ppm/℃より小さく、好ま
しくは0.53ppm/℃より小さい熱膨張を有する。
好ましくは1ppmより少なくし、溶融シリカにフッ素をドープすることにより
、157nmにおける透過率が高められ、熱膨張が小さくなる。好ましい、15
7nm透過−フォトリソグラフィ用−フッ素ドープ−低OH−溶融シリカフォト
マスク基板は、 157nmにおいて少なくとも80%/cm,好ましくは少な
くとも約83%/cmの透過率を有し、 0.55ppm/℃より小さく、好ま
しくは0.53ppm/℃より小さい熱膨張を有する。
【0037】 フォトマスク基板を、シリカスートプリフォームを形成することで作成した。
シリカスートプリフォームは四塩化ケイ素(シリカ供給原料)をSiO2に転換す
ることで生成させたシリカスートを被着することにより形成した。シロキサンシ
リカ供給原料、好ましくは環状シロキサン類、最も好ましくはオクタメチルシク
ロテトラシロキサンもSiO2に転換できる。そのようなシリカ供給原料の転換
は、供給原料に転換部バーナーの転換部火炎を通過させることにより達成される
ことが好ましい。
シリカスートプリフォームは四塩化ケイ素(シリカ供給原料)をSiO2に転換す
ることで生成させたシリカスートを被着することにより形成した。シロキサンシ
リカ供給原料、好ましくは環状シロキサン類、最も好ましくはオクタメチルシク
ロテトラシロキサンもSiO2に転換できる。そのようなシリカ供給原料の転換
は、供給原料に転換部バーナーの転換部火炎を通過させることにより達成される
ことが好ましい。
【0038】 本発明はさらに、175nm以下のVUVリソグラフィ用ガラスを含む。リソ
グラフィ用ガラスは溶融オキシフッ化ケイ素ガラスを含む。オキシフッ化ケイ素
ガラスのOH含有量は重量で5ppmより少なく、塩素含有量は重量で5ppm
より少なく、H2含有量は1×1017分子/cm3より少なく、フッ素含有量
は少なくとも0.1重量%であり、 本ガラスの157nmにおける内部透過率
は少なくとも80%/cm、好ましくは少なくとも85%/cmである。本オキ
シフッ化ケイ素ガラスの熱膨張係数は溶融シリカより小さく、室温から300℃
の範囲で0.55ppm/℃である。リソグラフィ用ガラスの内部透過率は15
7nmから175nmの波長範囲で少なくとも80%/cmであることが好まし
く、 少なくとも85%/cmであることがより好ましい。 本リソグラフィ用オ
キシフッ化ケイ素ガラスは、157nmの波長を含むF2エキシマーレーザ光を
、4mJ/cm2/パルスで少なくとも0.96×106パルスあてたときに、
215nmにおける吸収の増加が光学濃度(log10[1/透過率])で1mmあたり
0.1より小さいことが好ましく、 215nmにおける吸収の増加が光学濃度
で0.05より小さいことがより好ましく、実質的に215nm吸収帯が形成さ
れないことが最も好ましい。本ガラスのCl含有量は1ppmより少なくかつO
H含有量は1ppmより少ないことが好ましく、本ガラスは実質的にSi,O及
びFからなることが最も好ましい。好ましくは、本ガラスは実質的に金属間Si
−Si結合を含まず、本ガラスは165nmの吸収中心をもたず、165nmに
おける内部透過率は少なくとも85%/cmである。
グラフィ用ガラスは溶融オキシフッ化ケイ素ガラスを含む。オキシフッ化ケイ素
ガラスのOH含有量は重量で5ppmより少なく、塩素含有量は重量で5ppm
より少なく、H2含有量は1×1017分子/cm3より少なく、フッ素含有量
は少なくとも0.1重量%であり、 本ガラスの157nmにおける内部透過率
は少なくとも80%/cm、好ましくは少なくとも85%/cmである。本オキ
シフッ化ケイ素ガラスの熱膨張係数は溶融シリカより小さく、室温から300℃
の範囲で0.55ppm/℃である。リソグラフィ用ガラスの内部透過率は15
7nmから175nmの波長範囲で少なくとも80%/cmであることが好まし
く、 少なくとも85%/cmであることがより好ましい。 本リソグラフィ用オ
キシフッ化ケイ素ガラスは、157nmの波長を含むF2エキシマーレーザ光を
、4mJ/cm2/パルスで少なくとも0.96×106パルスあてたときに、
215nmにおける吸収の増加が光学濃度(log10[1/透過率])で1mmあたり
0.1より小さいことが好ましく、 215nmにおける吸収の増加が光学濃度
で0.05より小さいことがより好ましく、実質的に215nm吸収帯が形成さ
れないことが最も好ましい。本ガラスのCl含有量は1ppmより少なくかつO
H含有量は1ppmより少ないことが好ましく、本ガラスは実質的にSi,O及
びFからなることが最も好ましい。好ましくは、本ガラスは実質的に金属間Si
−Si結合を含まず、本ガラスは165nmの吸収中心をもたず、165nmに
おける内部透過率は少なくとも85%/cmである。
【0039】 好ましい実施形態においてリソグラフィ用ガラスは、VUV光がフォトマスク
を透過し、リソグラフィ用ガラスの表面が透過フォトリソグラフィマスクパター
ンを形成する(Crのような)パターン付被着膜を有することが好ましい、VUV
透過フォトマスクの作成に用いられる(図8)。別の実施形態において、リソグラ
フィ用ガラスは、ガラスを通って進行するVUVリソグラフィ光の位相がシフト
され、強め合う干渉及び/または弱め合う干渉を行うように操作される、VUV
位相シフトフォトマスクを作成するために用いられる(図9)。また別の実施形態
においては、熱膨張が低められ、0.55ppm/℃より小さい熱膨張係数を有
するリソグラフィガラスが、反射パターン型リソグラフィマスクパターンが前記
オキシフッ化ケイ素ガラスに支持される、反射フォトマスクを作成するために用
いられる(図10)。
を透過し、リソグラフィ用ガラスの表面が透過フォトリソグラフィマスクパター
ンを形成する(Crのような)パターン付被着膜を有することが好ましい、VUV
透過フォトマスクの作成に用いられる(図8)。別の実施形態において、リソグラ
フィ用ガラスは、ガラスを通って進行するVUVリソグラフィ光の位相がシフト
され、強め合う干渉及び/または弱め合う干渉を行うように操作される、VUV
位相シフトフォトマスクを作成するために用いられる(図9)。また別の実施形態
においては、熱膨張が低められ、0.55ppm/℃より小さい熱膨張係数を有
するリソグラフィガラスが、反射パターン型リソグラフィマスクパターンが前記
オキシフッ化ケイ素ガラスに支持される、反射フォトマスクを作成するために用
いられる(図10)。
【0040】 本発明はさらに、VUVリソグラフィ用光子を作り出すための164nm以下
の放射光源を準備する工程;重量で5ppmより少ないOH及び重量で5ppm
より少ないClを有し、157nm及び165nmにおける測定透過率が少なく
とも75%/5mmのリソグラフィ用オキシフッ化ケイ素ガラスを準備する工程
;準備されたリソグラフィ用オキシフッ化ケイ素ガラスを通してVUVリソグラ
フィ用光子を透過させる工程;光子でリソグラフィパターンを形成する工程;及
び形成されたリソグラフィパターンを縮小し、形成されたパターンをVUV感光
性リソグラフィ焼付媒体上に投影して、焼き付けられたリソグラフィパターンを
形成する工程(図8);を含むVUVリソグラフィ方法を含む。リソグラフィ用オ
キシフッ化ケイ素ガラスを準備する工程は、ガラス前駆体のH2,OH及びCl
含有量を少なくし、ガラス前駆体のF含有量を多くして、50%透過VUV遮断
波長が160nm以下のオキシフッ化ケイ素ガラスが得られるような、SiO2 ガラス形成前駆体を準備することによりガラスのVUV遮断波長を短くする工程
を含むことが好ましい。得られたガラスは実質的にSi,O及びFからなり、実
質的にSi−Si結合を含まないことが好ましい。
の放射光源を準備する工程;重量で5ppmより少ないOH及び重量で5ppm
より少ないClを有し、157nm及び165nmにおける測定透過率が少なく
とも75%/5mmのリソグラフィ用オキシフッ化ケイ素ガラスを準備する工程
;準備されたリソグラフィ用オキシフッ化ケイ素ガラスを通してVUVリソグラ
フィ用光子を透過させる工程;光子でリソグラフィパターンを形成する工程;及
び形成されたリソグラフィパターンを縮小し、形成されたパターンをVUV感光
性リソグラフィ焼付媒体上に投影して、焼き付けられたリソグラフィパターンを
形成する工程(図8);を含むVUVリソグラフィ方法を含む。リソグラフィ用オ
キシフッ化ケイ素ガラスを準備する工程は、ガラス前駆体のH2,OH及びCl
含有量を少なくし、ガラス前駆体のF含有量を多くして、50%透過VUV遮断
波長が160nm以下のオキシフッ化ケイ素ガラスが得られるような、SiO2 ガラス形成前駆体を準備することによりガラスのVUV遮断波長を短くする工程
を含むことが好ましい。得られたガラスは実質的にSi,O及びFからなり、実
質的にSi−Si結合を含まないことが好ましい。
【0041】 本発明は、図8に示されるように、OH含有量が1ppmより少なく、フッ素
含有量が0.2から1.5重量%の範囲にあり、157nmにおける内部透過率
が少なくとも50%,好ましくは少なくとも65%,最も好ましくは少なくとも
83%で、熱膨張係数が0.55ppm/℃より小さく、 好ましくは0.53
ppm/℃より小さく、最も好ましくは0.52ppm/℃以下であるような、
フッ素ドープ−低OH−オキシフッ化ケイ素シリカガラスフォトマスク基板をも
つ、157nmフォトリソグラフィ用フォトマスク基板フォトマスクステージ及
び157nmフォトリソグラフィ装置(157nm照明系、 フォトマスク−マス
クステージ、157nm投影光学系、157nmウエハステージ)を提供する。
含有量が0.2から1.5重量%の範囲にあり、157nmにおける内部透過率
が少なくとも50%,好ましくは少なくとも65%,最も好ましくは少なくとも
83%で、熱膨張係数が0.55ppm/℃より小さく、 好ましくは0.53
ppm/℃より小さく、最も好ましくは0.52ppm/℃以下であるような、
フッ素ドープ−低OH−オキシフッ化ケイ素シリカガラスフォトマスク基板をも
つ、157nmフォトリソグラフィ用フォトマスク基板フォトマスクステージ及
び157nmフォトリソグラフィ装置(157nm照明系、 フォトマスク−マス
クステージ、157nm投影光学系、157nmウエハステージ)を提供する。
【0042】実施例1 供給原料としてSiCl4を用いたOVD法により重量1209g,長さ70
cmの多孔質シリカプロフォームを作成した。このスートプリフォームを、10
00℃の炉中で60分間、0.066slpm(slpm:標準状態換算リット
ル毎分)のCl2及び40.64slpmのHeの雰囲気で脱水した。雰囲気を
40slpmのHeに変え、炉温を20分かけて1100℃まで一定の割合で上
昇させた。雰囲気を0.4slpmのCF4及び40slpmのHeに変え、ス
ートプリフォームを1100℃に120分間保持した。次いで雰囲気を40sl
pmのHeに変え、スートプリフォームを焼結して十分に緻密なガラス体にする
ため、スートプリフォームを炉の1480℃に保たれた底部域に0.5cm/分
の速度で平行移動させた。ガラスプリフォームから5mm厚の試料を切り出して
研磨した。マイクロプローブ分析で決定した試料の平均F濃度は0.17重量%
(重量で1700ppm)であった。 マイクロプローブ分析で決定した試料の平
均Cl濃度は0.0011重量%(重量で11ppm)であった。FTIR(フー
リエ変換赤外分光)法で測定したOH含有量は検出限界より下(<1ppm)であ
った。 真空紫外分光光度計を用いて測定した157nmにおける透過率は67
.2%/5mmであった。
cmの多孔質シリカプロフォームを作成した。このスートプリフォームを、10
00℃の炉中で60分間、0.066slpm(slpm:標準状態換算リット
ル毎分)のCl2及び40.64slpmのHeの雰囲気で脱水した。雰囲気を
40slpmのHeに変え、炉温を20分かけて1100℃まで一定の割合で上
昇させた。雰囲気を0.4slpmのCF4及び40slpmのHeに変え、ス
ートプリフォームを1100℃に120分間保持した。次いで雰囲気を40sl
pmのHeに変え、スートプリフォームを焼結して十分に緻密なガラス体にする
ため、スートプリフォームを炉の1480℃に保たれた底部域に0.5cm/分
の速度で平行移動させた。ガラスプリフォームから5mm厚の試料を切り出して
研磨した。マイクロプローブ分析で決定した試料の平均F濃度は0.17重量%
(重量で1700ppm)であった。 マイクロプローブ分析で決定した試料の平
均Cl濃度は0.0011重量%(重量で11ppm)であった。FTIR(フー
リエ変換赤外分光)法で測定したOH含有量は検出限界より下(<1ppm)であ
った。 真空紫外分光光度計を用いて測定した157nmにおける透過率は67
.2%/5mmであった。
【0043】実施例2 供給原料としてSiCl4を用いたOVD法により重量1004g,長さ70
cmの多孔質シリカプロフォームを作成した。このスートプリフォームを、10
00℃の炉中で60分間、0.066slpmのCl2及び40.64slpm
のHeの雰囲気で脱水した。雰囲気を40slpmのHeに変え、炉温を45分
かけて1225℃まで一定の割合で上昇させた。雰囲気を0.8slpmのCF 4 及び39.2slpmのHeに変え、 スートプリフォームを1225℃に1
20分間保持した。次いでプリフォームを焼結して十分に緻密なガラス体にする
ため、同じ雰囲気の下でスートスートプリフォームを炉の1480℃に保たれた
底部域に0.5cm/分の速度で平行移動させた。ガラスプリフォームから5m
m厚の試料を切り出して研磨した。マイクロプローブ分析で決定した試料の平均
F濃度は0.80重量%(重量で8000ppm)であった。 マイクロプローブ
分析で決定した平均Cl濃度は0.0010重量%(重量で10ppm)であった
。 FTIR法で測定したOH含有量は検出限界より下(<1ppm)であった。
真空紫外分光光度計を用いて測定した157nmにおける透過率は76.8%/
5mmであった。
cmの多孔質シリカプロフォームを作成した。このスートプリフォームを、10
00℃の炉中で60分間、0.066slpmのCl2及び40.64slpm
のHeの雰囲気で脱水した。雰囲気を40slpmのHeに変え、炉温を45分
かけて1225℃まで一定の割合で上昇させた。雰囲気を0.8slpmのCF 4 及び39.2slpmのHeに変え、 スートプリフォームを1225℃に1
20分間保持した。次いでプリフォームを焼結して十分に緻密なガラス体にする
ため、同じ雰囲気の下でスートスートプリフォームを炉の1480℃に保たれた
底部域に0.5cm/分の速度で平行移動させた。ガラスプリフォームから5m
m厚の試料を切り出して研磨した。マイクロプローブ分析で決定した試料の平均
F濃度は0.80重量%(重量で8000ppm)であった。 マイクロプローブ
分析で決定した平均Cl濃度は0.0010重量%(重量で10ppm)であった
。 FTIR法で測定したOH含有量は検出限界より下(<1ppm)であった。
真空紫外分光光度計を用いて測定した157nmにおける透過率は76.8%/
5mmであった。
【0044】実施例3 供給原料としてSiCl4を用いたOVD法により重量1016g,長さ70
cmの多孔質シリカプロフォームを作成した。このスートプリフォームを、10
00℃の炉中で60分間、0.066slpmのCl2及び20.64slpm
のHeの雰囲気で脱水した。雰囲気を16slpmのHeに変え、炉温を45分
かけて1225℃まで一定の割合で上昇させた。雰囲気を4slpmのCF4及
び12slpmのHeに変え、スートプリフォームを1225℃に180分間保
持した。次いでプリフォームを焼結して十分に緻密なガラス体にするため、同じ
雰囲気の下でスートスートプリフォームを炉の1480℃に保たれた底部域に0
.5cm/分の速度で平行移動させた。 ガラスプリフォームから5mm厚の試
料を切り出して研磨した。マイクロプローブ分析で決定した試料の平均F濃度は
1.48重量%(重量で14800ppm)であった。マイクロプローブ分析で決
定した平均Cl濃度は0.0020重量%(重量で20ppm)であった。 FT
IR法で測定したOH含有量は検出限界より下(<1ppm)であった。真空紫外
分光光度計を用いて測定した157nmにおける透過率は73.5%/5mmで
あった。
cmの多孔質シリカプロフォームを作成した。このスートプリフォームを、10
00℃の炉中で60分間、0.066slpmのCl2及び20.64slpm
のHeの雰囲気で脱水した。雰囲気を16slpmのHeに変え、炉温を45分
かけて1225℃まで一定の割合で上昇させた。雰囲気を4slpmのCF4及
び12slpmのHeに変え、スートプリフォームを1225℃に180分間保
持した。次いでプリフォームを焼結して十分に緻密なガラス体にするため、同じ
雰囲気の下でスートスートプリフォームを炉の1480℃に保たれた底部域に0
.5cm/分の速度で平行移動させた。 ガラスプリフォームから5mm厚の試
料を切り出して研磨した。マイクロプローブ分析で決定した試料の平均F濃度は
1.48重量%(重量で14800ppm)であった。マイクロプローブ分析で決
定した平均Cl濃度は0.0020重量%(重量で20ppm)であった。 FT
IR法で測定したOH含有量は検出限界より下(<1ppm)であった。真空紫外
分光光度計を用いて測定した157nmにおける透過率は73.5%/5mmで
あった。
【0045】実施例4 供給原料としてオクタメチルシクロテトラシロキサンを用いたOVD法により
重量1000g,長さ50cmの多孔質シリカプロフォームを作成した。このス
ートプリフォームを40slpmのHeの雰囲気で1000℃の炉中に入れた。
炉温を45分かけて1225℃まで一定の割合で上昇させた。 雰囲気を0.8
slpmのCF4及び39.2slpmのHeに変え、スートプリフォームを1
225℃に120分間保持した。次いでプリフォームを焼結して十分に緻密なガ
ラス体にするため、同じ雰囲気の下でスートスートプリフォームを炉の1480
℃に保たれた底部域に0.5cm/分の速度で平行移動させた。ガラスプリフォ
ームから5mm厚の試料を切り出して研磨した。マイクロプローブ分析で決定し
た試料の平均F濃度は0.96重量%(重量で9600ppm)であった。 マイ
クロプローブ分析で決定した平均Cl濃度は<0.0010重量%(重量で<1
0ppm)であった。FTIR法で測定したOH含有量は検出限界より下(<1p
pm)であった。真空紫外分光光度計を用いて測定した157nmにおける透過
率は76.8%/5mmであった。
重量1000g,長さ50cmの多孔質シリカプロフォームを作成した。このス
ートプリフォームを40slpmのHeの雰囲気で1000℃の炉中に入れた。
炉温を45分かけて1225℃まで一定の割合で上昇させた。 雰囲気を0.8
slpmのCF4及び39.2slpmのHeに変え、スートプリフォームを1
225℃に120分間保持した。次いでプリフォームを焼結して十分に緻密なガ
ラス体にするため、同じ雰囲気の下でスートスートプリフォームを炉の1480
℃に保たれた底部域に0.5cm/分の速度で平行移動させた。ガラスプリフォ
ームから5mm厚の試料を切り出して研磨した。マイクロプローブ分析で決定し
た試料の平均F濃度は0.96重量%(重量で9600ppm)であった。 マイ
クロプローブ分析で決定した平均Cl濃度は<0.0010重量%(重量で<1
0ppm)であった。FTIR法で測定したOH含有量は検出限界より下(<1p
pm)であった。真空紫外分光光度計を用いて測定した157nmにおける透過
率は76.8%/5mmであった。
【0046】実施例5 供給原料としてSiCl4を用いたOVD法により重量3129g,長さ50
cmの多孔質シリカプロフォームを作成した。このスートプリフォームを、10
00℃の炉中で120分間、0.4slpmのCl2及び40slpmのHeの
雰囲気で脱水した。雰囲気を40slpmのHeに変え、炉温を20分かけて1
150℃まで一定の割合で上昇させた。雰囲気を2slpmのO2及び20sl
pmのHeに変え、炉温をさらに20分かけて1200℃に上昇させた。雰囲気
を1.2slpmのSiF4,18.8slpmのHe及び0.2slpmのO 2 に変え、スートプリフォームを1200℃に180分間保持した。次いでプリ
フォームを焼結して十分に緻密なガラス体にするため、同じ雰囲気の下でスート
スートプリフォームを炉の1480℃に保たれた底部域に0.5cm/分の速度
で平行移動させた。ガラスプリフォームから5mm厚の試料を切り出して研磨し
た。マイクロプローブ分析で決定した試料の平均F濃度は1.29重量%(重量
で12900ppm)であった。マイクロプローブ分析で決定した平均Cl濃度
は<0.0010重量%(重量で<10ppm)であった。FTIR法で測定した
OH含有量は検出限界より下(<1ppm)であった。真空紫外分光光度計を用い
て測定した157nmにおける透過率は74.9%/5mmであった。
cmの多孔質シリカプロフォームを作成した。このスートプリフォームを、10
00℃の炉中で120分間、0.4slpmのCl2及び40slpmのHeの
雰囲気で脱水した。雰囲気を40slpmのHeに変え、炉温を20分かけて1
150℃まで一定の割合で上昇させた。雰囲気を2slpmのO2及び20sl
pmのHeに変え、炉温をさらに20分かけて1200℃に上昇させた。雰囲気
を1.2slpmのSiF4,18.8slpmのHe及び0.2slpmのO 2 に変え、スートプリフォームを1200℃に180分間保持した。次いでプリ
フォームを焼結して十分に緻密なガラス体にするため、同じ雰囲気の下でスート
スートプリフォームを炉の1480℃に保たれた底部域に0.5cm/分の速度
で平行移動させた。ガラスプリフォームから5mm厚の試料を切り出して研磨し
た。マイクロプローブ分析で決定した試料の平均F濃度は1.29重量%(重量
で12900ppm)であった。マイクロプローブ分析で決定した平均Cl濃度
は<0.0010重量%(重量で<10ppm)であった。FTIR法で測定した
OH含有量は検出限界より下(<1ppm)であった。真空紫外分光光度計を用い
て測定した157nmにおける透過率は74.9%/5mmであった。
【0047】対照例1 市販のコーニング(Corning)HPFS(登録商標)UVエキシマー級高純度溶融
シリカ(米国,14831,ニューヨーク州コーニング,コーニング・インコーポレー
テッド)の試料を入手した。 このガラスはフッ素及び塩素を含有せず、800p
pmのOHを含有し、H2含有量は>1×1017分子/cm3であった。5m
m厚の試料の157nmにおける透過率は0であった。
シリカ(米国,14831,ニューヨーク州コーニング,コーニング・インコーポレー
テッド)の試料を入手した。 このガラスはフッ素及び塩素を含有せず、800p
pmのOHを含有し、H2含有量は>1×1017分子/cm3であった。5m
m厚の試料の157nmにおける透過率は0であった。
【0048】対照例2 供給原料としてSiCl4を用いたOVD法により重量2788g,長さ70
cmの多孔質シリカプロフォームを作成した。このスートプリフォームを、10
00℃の炉中で50分間、0.066slpmのCl2及び40.64slpm
のHeの雰囲気で脱水した。次いでプリフォームを焼結して十分に緻密なガラス
体にするため、同じ雰囲気の下でスートスートプリフォームを炉の1480℃に
保たれた底部域に0.5cm/分の速度で平行移動させた。ガラスプリフォーム
から5mm厚の試料を切り出して研磨した。試料はフッ素を含有していなかった
。マイクロプローブ分析で決定した平均Cl濃度は0.176重量%(重量で1
760ppm)であった。 FTIR法で測定したOH含有量は検出限界より下(
<1ppm)であった。真空紫外分光光度計を用いて測定した157nmにおけ
る透過率は21.2%/5mmであった。
cmの多孔質シリカプロフォームを作成した。このスートプリフォームを、10
00℃の炉中で50分間、0.066slpmのCl2及び40.64slpm
のHeの雰囲気で脱水した。次いでプリフォームを焼結して十分に緻密なガラス
体にするため、同じ雰囲気の下でスートスートプリフォームを炉の1480℃に
保たれた底部域に0.5cm/分の速度で平行移動させた。ガラスプリフォーム
から5mm厚の試料を切り出して研磨した。試料はフッ素を含有していなかった
。マイクロプローブ分析で決定した平均Cl濃度は0.176重量%(重量で1
760ppm)であった。 FTIR法で測定したOH含有量は検出限界より下(
<1ppm)であった。真空紫外分光光度計を用いて測定した157nmにおけ
る透過率は21.2%/5mmであった。
【0049】 別の実施例において、塩素を含む乾燥処理雰囲気を用いて石英スートプリフォ
ームを脱水(−OHを除去)した。乾燥処理雰囲気は塩素源分子に加えてヘリウム
を含むことが好ましい。ハロゲン化物を含む乾燥処理雰囲気をスートを脱水し、
−OHを除去するために用いることができる。フッ素及び/または臭素及び/ま
たはその他のハロゲン化物を含む乾燥処理雰囲気を、好ましくはヘリウムととも
に、用いることができる。
ームを脱水(−OHを除去)した。乾燥処理雰囲気は塩素源分子に加えてヘリウム
を含むことが好ましい。ハロゲン化物を含む乾燥処理雰囲気をスートを脱水し、
−OHを除去するために用いることができる。フッ素及び/または臭素及び/ま
たはその他のハロゲン化物を含む乾燥処理雰囲気を、好ましくはヘリウムととも
に、用いることができる。
【0050】 CF4及びヘリウムのドープ処理雰囲気を用いて石英スートプリフォームにフ
ッ素をドープした。シリカへのフッ素ドープにおけるフッ素源としてフッ化ケイ
素を用いることもできる。フッ素ドープはスートの脱水後に行われることが好ま
しい。
ッ素をドープした。シリカへのフッ素ドープにおけるフッ素源としてフッ化ケイ
素を用いることもできる。フッ素ドープはスートの脱水後に行われることが好ま
しい。
【0051】 石英スートプリフォームをCF4及びHeの焼結処理雰囲気で固結した。フッ
化ケイ素(SiF4)をフッ素源としてヘリウムとともに固結雰囲気に用いること
もできる。
化ケイ素(SiF4)をフッ素源としてヘリウムとともに固結雰囲気に用いること
もできる。
【0052】 得られたオキシフッ化ケイ素ガラスから、ガラスを切り出し、ガラスを研磨し
て、157nmレーザ光にさらすことにより、フォトマスク基板を形成した。
て、157nmレーザ光にさらすことにより、フォトマスク基板を形成した。
【0053】 本発明は、 157nmにおける測定透過率が73.8%/6.4mmで内部
透過率が87.9%/cmの、低OH含有及び低フッ素レベル−オキシフッ化ケ
イ素改質−溶融シリカを含む。発明者等は、試料の屈折率測定値を外挿すること
により、157nmにおける測定透過率の理論限界(反射損失のみ)を約88%と
計算している。このガラスはレーザ誘起色中心形成に高い耐性を有することがわ
かった。ガラスの熱膨張及びヤング率は市販のコーニングHPFS(登録商標)溶
融シリカより低いが、 熱伝導度は同等である。本発明のオキシフッ化ケイ素ガ
ラスフォトマスク基板は、研磨及びCr膜被着のようなマスク作成プロセスにお
いて標準的溶融シリカ基板と同様の挙動を示すことがわかった。
透過率が87.9%/cmの、低OH含有及び低フッ素レベル−オキシフッ化ケ
イ素改質−溶融シリカを含む。発明者等は、試料の屈折率測定値を外挿すること
により、157nmにおける測定透過率の理論限界(反射損失のみ)を約88%と
計算している。このガラスはレーザ誘起色中心形成に高い耐性を有することがわ
かった。ガラスの熱膨張及びヤング率は市販のコーニングHPFS(登録商標)溶
融シリカより低いが、 熱伝導度は同等である。本発明のオキシフッ化ケイ素ガ
ラスフォトマスク基板は、研磨及びCr膜被着のようなマスク作成プロセスにお
いて標準的溶融シリカ基板と同様の挙動を示すことがわかった。
【0054】 低OHシリカ試料及びフッ素ドープ−低OHシリカ試料を、2ステップスート
固結プロセスで作成した。スートプリフォームを火炎被着法で作成し、次いで、
乾燥し、フッ素をドープして、高温炉内で焼結した。高OH溶融シリカ試料には
、 1ステップ火炎加水分解プロセスで作成されたコーニングHPFS(登録商標
)を用いた。本明細書に記述されるガラスのOHレベルは、赤外分光法を用いて
OHの基本伸縮振動を測定することにより定量した、フッ素レベルはマイクロプ
ローブ分析により測定した。
固結プロセスで作成した。スートプリフォームを火炎被着法で作成し、次いで、
乾燥し、フッ素をドープして、高温炉内で焼結した。高OH溶融シリカ試料には
、 1ステップ火炎加水分解プロセスで作成されたコーニングHPFS(登録商標
)を用いた。本明細書に記述されるガラスのOHレベルは、赤外分光法を用いて
OHの基本伸縮振動を測定することにより定量した、フッ素レベルはマイクロプ
ローブ分析により測定した。
【0055】 マスク作成プロセスの研究に用いるオキシフッ化ケイ素ガラス基板を切り出し
て研磨した。フォトマスク業界で行われている方法にしたがって、洗浄及びCr
膜被着を行った。
て研磨した。フォトマスク業界で行われている方法にしたがって、洗浄及びCr
膜被着を行った。
【0056】 透過率データは、アクトン(Acton)モデルVTMS−502真空透過率測定シ
ステムで記録した。分散及び検出器コンポーネントは、集束重水素光源、調節可
能な入射スリット及び出射スリットをもつ単モノクロメータ並びに光電子増倍管
を用いる検出器インターフェースで構成されていた。VUV透過率測定は真空下
で行った。
ステムで記録した。分散及び検出器コンポーネントは、集束重水素光源、調節可
能な入射スリット及び出射スリットをもつ単モノクロメータ並びに光電子増倍管
を用いる検出器インターフェースで構成されていた。VUV透過率測定は真空下
で行った。
【0057】 157nm露光には、テュイレーザ・エクサイスター(TuiLaser ExciStar)S
200 F2レーザを用いた。モレクトロン(Molectron)社の熱検出器を用いて、
アパーチャを通過するエネルギーをモニターした。真空紫外及び紫外測定は、露
光後に行った。
200 F2レーザを用いた。モレクトロン(Molectron)社の熱検出器を用いて、
アパーチャを通過するエネルギーをモニターした。真空紫外及び紫外測定は、露
光後に行った。
【0058】 屈折率測定はプリズムで行った。 可視波長(634.8nm,589.3nm
,546.1nm,480.0nm及び435.8nm)における屈折率測定は
、ボッシュ・アンド・ローム(Bausch and Lomb)社の狭範囲屈折計をナトリウム
及びHg−Cd発光ランプとともに用いて行った。アメリカ連邦標準・技術局(N
ational Institute of Standards and Technology (NIST))により認定された屈
折率標準を試料とともに測定し、試料の読みを補正するために用いた。 近赤外
波長(777nm,1300nm及び1541nm)の屈折率測定はメトリコン(M
etricon)モデル2010プリズムカップラーをダイオードレーザ源とともに用い
て行った。可視及び近赤外測定の精度は±0.0001と推定される。
,546.1nm,480.0nm及び435.8nm)における屈折率測定は
、ボッシュ・アンド・ローム(Bausch and Lomb)社の狭範囲屈折計をナトリウム
及びHg−Cd発光ランプとともに用いて行った。アメリカ連邦標準・技術局(N
ational Institute of Standards and Technology (NIST))により認定された屈
折率標準を試料とともに測定し、試料の読みを補正するために用いた。 近赤外
波長(777nm,1300nm及び1541nm)の屈折率測定はメトリコン(M
etricon)モデル2010プリズムカップラーをダイオードレーザ源とともに用い
て行った。可視及び近赤外測定の精度は±0.0001と推定される。
【0059】 図1は、 コーニングHPFS(登録商標)UVエキシマー級溶融シリカ(ガラス
A),フッ素を含有しない乾燥シリカ(ガラスB)及び0.94重量%のフッ素を
含有する本発明の乾燥−オキシフッ化ケイ素シリカガラス(ガラスC)のVUV透
過スペクトルを比較している。 ガラスAは重量で約860ppmのOHを含ん
でいたが、一方ガラスB及びCのOH含有量は測定の検出限界より下(<1pp
m)であった。試料は全て5mm厚であり、測定前にいかなる特別な表面洗浄も
受けていない。ガラスAは157nmを透過させない。ガラスBではUV吸収端
が短波長側にシフトし、このガラスは157nmにおいて若干の透過率を示す。
ガラスCではUV吸収端がさらに短波長側にシフトし、このガラスは157nm
において79%/5mmというかなりの透過率を示す。
A),フッ素を含有しない乾燥シリカ(ガラスB)及び0.94重量%のフッ素を
含有する本発明の乾燥−オキシフッ化ケイ素シリカガラス(ガラスC)のVUV透
過スペクトルを比較している。 ガラスAは重量で約860ppmのOHを含ん
でいたが、一方ガラスB及びCのOH含有量は測定の検出限界より下(<1pp
m)であった。試料は全て5mm厚であり、測定前にいかなる特別な表面洗浄も
受けていない。ガラスAは157nmを透過させない。ガラスBではUV吸収端
が短波長側にシフトし、このガラスは157nmにおいて若干の透過率を示す。
ガラスCではUV吸収端がさらに短波長側にシフトし、このガラスは157nm
において79%/5mmというかなりの透過率を示す。
【0060】 ガラスCの157nmにおける内部透過率は、3つの異なる経路長についての
157nmにおける光学濃度の測定値を、厚さに対してプロットすることにより
決定した(図2)。データは5ÅのRA表面をもつ光学研磨した試料で測定した。
直線の傾きから材料の内部透過率の尺度である吸収係数が得られる。直線の“ゼ
ロ厚”交点が、反射、表面散乱及び表面汚染による表面損失の尺度である。直線
の傾きから計算したこのガラスの内部透過率は87.9%/cmであることがわ
かった。 内部及び表面損失を含むガラスCの157nm透過率の測定値は73
.8%/6.4cmであった。 交点からの計算により、測定された損失26.
2%の内20%は試料表面の作製及び洗浄に強く依存する表面損失によるもので
あり、したがって、 わずか6.2%だけがガラスの内部損失機構によるもので
あることが示された。
157nmにおける光学濃度の測定値を、厚さに対してプロットすることにより
決定した(図2)。データは5ÅのRA表面をもつ光学研磨した試料で測定した。
直線の傾きから材料の内部透過率の尺度である吸収係数が得られる。直線の“ゼ
ロ厚”交点が、反射、表面散乱及び表面汚染による表面損失の尺度である。直線
の傾きから計算したこのガラスの内部透過率は87.9%/cmであることがわ
かった。 内部及び表面損失を含むガラスCの157nm透過率の測定値は73
.8%/6.4cmであった。 交点からの計算により、測定された損失26.
2%の内20%は試料表面の作製及び洗浄に強く依存する表面損失によるもので
あり、したがって、 わずか6.2%だけがガラスの内部損失機構によるもので
あることが示された。
【0061】 内部損失機構は材料内の散乱及び吸収である。2つの機構を分離するために、
発明者等は193nmまで下げた波長でオキシフッ化ケイ素ガラスの散乱測定を
行った。散乱強度の測定は、オキシフッ化ケイ素ガラス及びコーニングHPFS
(登録商標)の試料について、垂直偏光させた193nmレーザを用い、90°散
乱角で行った。強度測定値の比は1に近かった。コーニングHPFS(登録商標)
の193nmにおける散乱損失は0.15%/cmであることが以前に決定され
ていた。157nmへのλ−4外挿を用いると、約0.34%/cmの推定散乱
損失値が得られる。これは、ガラスCで測定された12.1%/cmの内部損失
に比べて非常に小さい。したがってガラスCの主要な損失機構はおそらく吸収で
あろう。
発明者等は193nmまで下げた波長でオキシフッ化ケイ素ガラスの散乱測定を
行った。散乱強度の測定は、オキシフッ化ケイ素ガラス及びコーニングHPFS
(登録商標)の試料について、垂直偏光させた193nmレーザを用い、90°散
乱角で行った。強度測定値の比は1に近かった。コーニングHPFS(登録商標)
の193nmにおける散乱損失は0.15%/cmであることが以前に決定され
ていた。157nmへのλ−4外挿を用いると、約0.34%/cmの推定散乱
損失値が得られる。これは、ガラスCで測定された12.1%/cmの内部損失
に比べて非常に小さい。したがってガラスCの主要な損失機構はおそらく吸収で
あろう。
【0062】 図3は、F2光への露光前後の、ガラスB及び本発明のオキシフッ化ケイ素ガ
ラスD(Fが0.2重量%)の吸収スペクトルを比較している。 スペクトルは全
て400nmで透過率を100%として正規化した。ガラスBには4mJ/cm 2 /パルスで0.96×106パルスの露光を加えた。VUV測定は155〜2
20nmの全波長範囲にわたるかなりの吸収の増加、及び215nm帯(E’中
心)の形成を示した。ガラスDには4mJ/cm2/パルスで69×106パル
スというはるかに強い露光を加えたが、このガラスの吸収の増加ははるかに小さ
く、215nm帯は実質的に検出不能であった。
ラスD(Fが0.2重量%)の吸収スペクトルを比較している。 スペクトルは全
て400nmで透過率を100%として正規化した。ガラスBには4mJ/cm 2 /パルスで0.96×106パルスの露光を加えた。VUV測定は155〜2
20nmの全波長範囲にわたるかなりの吸収の増加、及び215nm帯(E’中
心)の形成を示した。ガラスDには4mJ/cm2/パルスで69×106パル
スというはるかに強い露光を加えたが、このガラスの吸収の増加ははるかに小さ
く、215nm帯は実質的に検出不能であった。
【0063】 図4は可視及び近赤外の8つの波長におけるオキシフッ化ケイ素ガラスE(F
が0.8重量%)の屈折率測定値を示す。屈折率と波長との関係は一般に3項セ
ルマイヤー方程式(1):
が0.8重量%)の屈折率測定値を示す。屈折率と波長との関係は一般に3項セ
ルマイヤー方程式(1):
【数1】 により表される。ここでn(λ)は波長λ(単位:μm)における屈折率、Sj,λ j はフィッティングパラメータである。実験的に決定された屈折率値を最小二乗
フィッティングシーケンスを用いてセルマイヤー方程式にフィッティングするこ
とにより、ガラスEのパラメータを:S1=0.69761,λ1=0.066
30,S2=0.39778,λ2=0.11832,S3=0.88059,
及びλ3=9.9118と決定した。方程式(1)を157nmまで外挿すること
により、ガラスEの157nmにおける屈折率を1.6733と計算した。
フィッティングシーケンスを用いてセルマイヤー方程式にフィッティングするこ
とにより、ガラスEのパラメータを:S1=0.69761,λ1=0.066
30,S2=0.39778,λ2=0.11832,S3=0.88059,
及びλ3=9.9118と決定した。方程式(1)を157nmまで外挿すること
により、ガラスEの157nmにおける屈折率を1.6733と計算した。
【0064】 シリカの屈折率はフッ素の添加により低下することが知られている。157n
mでの効果を見るため、発明者等は、0から1.5重量%のFを含有する乾燥−
溶融シリカについて、可視から近赤外までの屈折率測定及び上述のセルマイヤー
解析を行った。 図5はフッ素含有量の関数としての435.8nmにおける屈
折率測定値のプロットを示す。図6はフッ素含有量の関数としての157nm屈
折率の計算値のプロットを示す。図5及び6におけるデータに関して行われた直
線回帰から、屈折率変化(100Δn/n)を、435.8nmで1重量%Fあた
り−0.30%及び157nmで1重量%Fあたり−0.32%と計算した。
mでの効果を見るため、発明者等は、0から1.5重量%のFを含有する乾燥−
溶融シリカについて、可視から近赤外までの屈折率測定及び上述のセルマイヤー
解析を行った。 図5はフッ素含有量の関数としての435.8nmにおける屈
折率測定値のプロットを示す。図6はフッ素含有量の関数としての157nm屈
折率の計算値のプロットを示す。図5及び6におけるデータに関して行われた直
線回帰から、屈折率変化(100Δn/n)を、435.8nmで1重量%Fあた
り−0.30%及び157nmで1重量%Fあたり−0.32%と計算した。
【0065】 発明者等はさらに、上記と同じ範囲のフッ素含有量範囲における、乾燥−溶融
シリカの熱的及び機械的特性を決定した。一例として、図7は熱膨張係数(CT
E)をフッ素レベルの関数として示している。アニール点(粘度=1013.2ポ
アズ)で1時間加熱し、 100℃/時間の割合で室温まで冷却することによりア
ニールした試料についてデータをとった。図7のデータの直線フィッティングか
ら、フッ素により1重量%Fあたり約0.11ppm/℃のCTE低下が生じる
ことがわかった。
シリカの熱的及び機械的特性を決定した。一例として、図7は熱膨張係数(CT
E)をフッ素レベルの関数として示している。アニール点(粘度=1013.2ポ
アズ)で1時間加熱し、 100℃/時間の割合で室温まで冷却することによりア
ニールした試料についてデータをとった。図7のデータの直線フィッティングか
ら、フッ素により1重量%Fあたり約0.11ppm/℃のCTE低下が生じる
ことがわかった。
【0066】 表1に、発明者等の光学的及び物理的特性測定の結果を要約してある。この表
は、 コーニングHPFS(登録商標)(ガラスA)とオキシフッ化ケイ素ガラス(ガ
ラスE)の特性を比較し、 ガラスの特性に関するフッ素含有量の変化の効果を示
している。F含有量にともなう特性の変化は、測定された特性データへの図7と
同様の直線フィッティングにより得た。
は、 コーニングHPFS(登録商標)(ガラスA)とオキシフッ化ケイ素ガラス(ガ
ラスE)の特性を比較し、 ガラスの特性に関するフッ素含有量の変化の効果を示
している。F含有量にともなう特性の変化は、測定された特性データへの図7と
同様の直線フィッティングにより得た。
【0067】
【表1】 オキシフッ化ケイ素ガラスの処理と標準的な高純度溶融シリカフォトマスク基
板の処理との間の何らかの全般的な差を明らかにするため、フォトマスク研磨及
び膜被着実験を行った。
板の処理との間の何らかの全般的な差を明らかにするため、フォトマスク研磨及
び膜被着実験を行った。
【0068】 25mm×25mm×1.5mm厚の研磨基板を、オキシフッ化ケイ素ガラス
から作成した。比較のために、25mm×25mm×6.35mm厚の基板も、
市販の標準的なシリカフォトマスク基板から切り出した。これらの基板を硫酸/
過酸化物溶液及びマスク洗剤で洗浄し、次いでスピン乾燥し、120℃でベーク
して、100nm厚のCr膜をスパッタリングにより被着した。
から作成した。比較のために、25mm×25mm×6.35mm厚の基板も、
市販の標準的なシリカフォトマスク基板から切り出した。これらの基板を硫酸/
過酸化物溶液及びマスク洗剤で洗浄し、次いでスピン乾燥し、120℃でベーク
して、100nm厚のCr膜をスパッタリングにより被着した。
【0069】 膜付着強度の測定は、ナノインデンターII(Nanoindenter II)を用いた押込及
び引掻試験により行った。同じ試験条件の下で、いずれのタイプの基板でもCr
膜の剥離を生じさせることはできなかった。上記の結果は良好な膜付着を示す。
び引掻試験により行った。同じ試験条件の下で、いずれのタイプの基板でもCr
膜の剥離を生じさせることはできなかった。上記の結果は良好な膜付着を示す。
【0070】 コーニングHPFS(登録商標)溶融シリカ基板及びオキシフッ化ケイ素ガラス
基板を化学−機械研磨を用いて0.2nm rmsの表面粗さまで研磨した。
基板を化学−機械研磨を用いて0.2nm rmsの表面粗さまで研磨した。
【0071】 損失が反射だけに起因するとして定義される、オキシフッ化ケイ素ガラスの理
論透過率限界,%T(理論)は、公式(2):
論透過率限界,%T(理論)は、公式(2):
【数2】 を用いて157nmにおける材料の屈折率(n)から計算できる。
【0072】 %T(理論)に対するこの式は、多重内部反射に基づく。図6の実験データへの
直線フィッティングから、 ガラスC(Fが0.94重量%)の157nm屈折率
を1.6730と計算した。 この屈折率を式(2)に用いれば、約88%の15
7nmにおける理論透過率限界が予測される。この限界はセルマイヤー方程式の
外挿から計算された屈折率に基づいているから、利用できる最善のデータに基づ
く近似値と見なすべきである。
直線フィッティングから、 ガラスC(Fが0.94重量%)の157nm屈折率
を1.6730と計算した。 この屈折率を式(2)に用いれば、約88%の15
7nmにおける理論透過率限界が予測される。この限界はセルマイヤー方程式の
外挿から計算された屈折率に基づいているから、利用できる最善のデータに基づ
く近似値と見なすべきである。
【0073】 ガラスCの6.4mmを通した測定透過率は73.8%であった。88%の理
論限界への改善は、表面損失または内部損失の低減から達成できるであろう。表
面損失は試料表面の作製及び洗浄に強く依存する。重要な材料特性はガラスの内
部透過率である。オキシフッ化ケイ素ガラスCの内部透過率は87.9%/cm
であった。157nmはオキシフッ化ケイ素のUV吸収端に極めて近く、ガラス
構造における(OH及びClを含む)残留不純物及びその他の欠陥が、透過率に大
きく影響する。
論限界への改善は、表面損失または内部損失の低減から達成できるであろう。表
面損失は試料表面の作製及び洗浄に強く依存する。重要な材料特性はガラスの内
部透過率である。オキシフッ化ケイ素ガラスCの内部透過率は87.9%/cm
であった。157nmはオキシフッ化ケイ素のUV吸収端に極めて近く、ガラス
構造における(OH及びClを含む)残留不純物及びその他の欠陥が、透過率に大
きく影響する。
【0074】 溶融シリカ構造は、4つの角(かど)の全てで互いに結合され、互いに対してラ
ンダムな方向に向いている、SiO4正四面体の網状組織として表すことができ
る。水は≡Si−OHとしてガラス構造に取り込まれ(≡はSiO4網への結合
を示す)、 よって隣接する正四面体への結合がOH基で断たれる。OHは<17
5nmの深紫外で吸収を生じさせる。 フッ素は同様に≡Si−Fとしてガラス
構造に取り込まれて、網状組織の連結がF原子で断たれる。 Si−F結合にと
もなう電子遷移は、 Si−O網結合からの電子遷移よりも高エネルギー(短波長
)でおこると考えられる。
ンダムな方向に向いている、SiO4正四面体の網状組織として表すことができ
る。水は≡Si−OHとしてガラス構造に取り込まれ(≡はSiO4網への結合
を示す)、 よって隣接する正四面体への結合がOH基で断たれる。OHは<17
5nmの深紫外で吸収を生じさせる。 フッ素は同様に≡Si−Fとしてガラス
構造に取り込まれて、網状組織の連結がF原子で断たれる。 Si−F結合にと
もなう電子遷移は、 Si−O網結合からの電子遷移よりも高エネルギー(短波長
)でおこると考えられる。
【0075】 フッ素ドープシリカ構造は、F2エキシマーレーザ照射による損傷に特に耐性
がある。本明細書で、発明者等は、非常に低濃度のフッ素を含有するシリカであ
ってもフッ素化構造においてはE’色中心の形成が極めて抑制されることを示し
た。フッ素は、 弱いかまたは歪んだ結合及び酸素不足によるSi−Si欠陥の
ような色中心形成前駆部位の数を減少させることができる。
がある。本明細書で、発明者等は、非常に低濃度のフッ素を含有するシリカであ
ってもフッ素化構造においてはE’色中心の形成が極めて抑制されることを示し
た。フッ素は、 弱いかまたは歪んだ結合及び酸素不足によるSi−Si欠陥の
ような色中心形成前駆部位の数を減少させることができる。
【0076】 塩素含有量がオキシフッ化ケイ素ガラスの157nm透過率に強く影響するこ
とが見いだされた。図11に見られるように、5mm厚オキシフッ化ケイ素ガラ
ス試料の157nm吸収対試料の塩素濃度のプロットは、157nm透過率が低
レベルの塩素により、好ましくはガラスを塩素フリーとすることにより、改善さ
れることを示す。
とが見いだされた。図11に見られるように、5mm厚オキシフッ化ケイ素ガラ
ス試料の157nm吸収対試料の塩素濃度のプロットは、157nm透過率が低
レベルの塩素により、好ましくはガラスを塩素フリーとすることにより、改善さ
れることを示す。
【0077】 発明者等の測定はオキシフッ化ケイ素ガラスが、標準的なUVエキシマー級シ
リカと同様の、光学的、熱的及び機械的特性を有することを示す。シリカ構造へ
のフッ素添加は、これらの特性のほとんどに測定可能な変化を生じさせる。熱膨
張、ヤング率、及び剪断弾性率は全てフッ素含有量が多くなるとともに低下し、
一方熱伝導度及び比熱はほとんど影響されない。オキシフッ化ケイ素ガラスの熱
膨張がより低いことは157nm用途に有益であることを証明し、反射型リソグ
ラフィシステム、特に非常に短波長のシステムのようなその他のリソグラフィ及
びフォトマスク用途に利用することができる。このガラスの屈折率もフッ素によ
り低下する。しかし屈折率分散のため、157nmにおけるオキシフッ化ケイ素
ガラスの屈折率は、標準的エキシマー級溶融シリカの193nmにおける屈折率
よりもかなり高い。比較すると、CaF2はシリカより実質的に高い熱伝導度及
び低い157nm屈折率を有し、これらはいずれもフォトマスク用途に有益であ
るが、高熱膨張係数及び結晶性が製造及びマスク化処理を極めて困難にしている
。
リカと同様の、光学的、熱的及び機械的特性を有することを示す。シリカ構造へ
のフッ素添加は、これらの特性のほとんどに測定可能な変化を生じさせる。熱膨
張、ヤング率、及び剪断弾性率は全てフッ素含有量が多くなるとともに低下し、
一方熱伝導度及び比熱はほとんど影響されない。オキシフッ化ケイ素ガラスの熱
膨張がより低いことは157nm用途に有益であることを証明し、反射型リソグ
ラフィシステム、特に非常に短波長のシステムのようなその他のリソグラフィ及
びフォトマスク用途に利用することができる。このガラスの屈折率もフッ素によ
り低下する。しかし屈折率分散のため、157nmにおけるオキシフッ化ケイ素
ガラスの屈折率は、標準的エキシマー級溶融シリカの193nmにおける屈折率
よりもかなり高い。比較すると、CaF2はシリカより実質的に高い熱伝導度及
び低い157nm屈折率を有し、これらはいずれもフォトマスク用途に有益であ
るが、高熱膨張係数及び結晶性が製造及びマスク化処理を極めて困難にしている
。
【0078】 87.9%/cmもの高い内部透過率をもつオキシフッ化ケイ素を作成した。
散乱測定は、157nmにおける散乱損失が極めて少なく、よってガラスの主要
な損失機構が吸収であることを示す。屈折率測定から、157nmにおける測定
透過率の理論限界(反射損失のみ)は約88%であると予測される。オキシフッ化
ケイ素ガラスの光学的、熱的及び機械的特性は、ガラスへのフッ素添加により、
標準的なUVエキシマー級溶融シリカの特性とは異なる。
散乱測定は、157nmにおける散乱損失が極めて少なく、よってガラスの主要
な損失機構が吸収であることを示す。屈折率測定から、157nmにおける測定
透過率の理論限界(反射損失のみ)は約88%であると予測される。オキシフッ化
ケイ素ガラスの光学的、熱的及び機械的特性は、ガラスへのフッ素添加により、
標準的なUVエキシマー級溶融シリカの特性とは異なる。
【0079】 本発明の精神及び範囲から逸脱することなく本発明に様々な改変及び変形がな
され得ることが、当業者には明らかであろう。よって、本発明の改変及び変形が
特許請求事項及びその等価物の範囲に入れば、本発明はそれらの改変及び変形を
包含するとされる。
され得ることが、当業者には明らかであろう。よって、本発明の改変及び変形が
特許請求事項及びその等価物の範囲に入れば、本発明はそれらの改変及び変形を
包含するとされる。
【図1】 本発明にしたがう0. 8重量%のFを含有するガラスCと、 VUVスペク
トルを比較する、%透過率対波長(nm)のグラフである
トルを比較する、%透過率対波長(nm)のグラフである
【図2】 本発明にしたがうFが0. 8重量%のガラスCについての、 光学濃度対経
路長試料厚( mm) の光学濃度のグラフである
路長試料厚( mm) の光学濃度のグラフである
【図3】 Fが0%のガラスB及び本発明にしたがう0. 2重量%のFを含有するガラ
スDの1. 1mm厚試料について、F2 レーザ光露光前後の、光学濃度対波長
( nm) をプロットした吸収スペクトルである
スDの1. 1mm厚試料について、F2 レーザ光露光前後の、光学濃度対波長
( nm) をプロットした吸収スペクトルである
【図4】 3項セルマイヤーフィッティング及び157nmへの外挿を示す、本発明に
したがうガラスE( Fが0. 8重量%) に関する、 波長( nm) の関数とし
ての屈折率のグラフである
したがうガラスE( Fが0. 8重量%) に関する、 波長( nm) の関数とし
ての屈折率のグラフである
【図5】 本発明にしたがうフッ素含有量( Fの重量%) の関数としての435. 8n
m屈折率のグラフである
m屈折率のグラフである
【図6】 本発明にしたがうフッ素含有量( Fの重量%) の関数としての( セルマイヤ
ーフィッティングから計算した) 157nm屈折率のグラフである
ーフィッティングから計算した) 157nm屈折率のグラフである
【図7】 本発明にしたがうフッ素含有量( Fの重量%) の関数としての熱膨張係数(
CTE,300℃〜室温( ppm/ ℃)) のグラフである
CTE,300℃〜室温( ppm/ ℃)) のグラフである
【図8】 本発明にしたがう、方法/リソグラフィシステムを示す
【図9】 本発明にしたがう、方法/リソグラフィシステムを示す
【図10】 本発明にしたがう、方法/リソグラフィシステムを示す
【図11】 本発明にしたがう、5mm厚試料の157nm吸収対塩素濃度( Clの重量
%) のグラフである
%) のグラフである
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 09/397,573 (32)優先日 平成11年9月16日(1999.9.16) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),JP,KR Fターム(参考) 2H095 BA07 BC27 BC28 2H097 AA03 CA13 CA17 JA02 LA10 4G062 AA04 BB02 DA08 DB01 DC01 DD01 DE01 DF01 EA01 EA10 EB01 EC01 ED01 EE01 EF01 EG01 FA01 FA10 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GB01 GC01 GD01 GE02 GE03 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM02 MM27 NN01 NN16
Claims (35)
- 【請求項1】 約157nmの波長におけるフォトリソグラフィのための
、波長が193nm以下のVUV( 真空紫外) 用フォトマスク基板において:O
H含有量が重量で50ppm以下及び水素含有量が1×1017 分子/ cm3 以下であり、フッ素含有量が0. 1から2重量%の範囲にある、高純度オキシ
フッ化ケイ素ガラスを含むことを特徴とするVUV用フォトマスク基板。 - 【請求項2】 前記ガラスのCl含有量が重量で5ppm以下であること
を特徴とする請求項1記載のVUV用フォトマスク基板。 - 【請求項3】 前記水素分子含有量が3×1016 分子/ cm3 以下で
あることを特徴とする請求項1記載のVUV用フォトマスク基板。 - 【請求項4】 前記ガラスが検出可能な量の水素分子を含有しないことを
特徴とする請求項1記載のVUV用フォトマスク基板。 - 【請求項5】 前記OH含有量が重量で10ppm以下であることを特徴
とする請求項1記載のVUV用フォトマスク基板。 - 【請求項6】 前記フッ素含有量が0. 2から1. 2重量%の範囲にあ
ることを特徴とする請求項1記載のVUV用フォトマスク基板。 - 【請求項7】 157nm波長領域における透過率が少なくとも50%/
cmであることをさらに特徴とする請求項1記載のVUV用フォトマスク基板。 - 【請求項8】 前記フォトマスク基板の厚さを通して測定される透過率が
少なくとも65%であることを特徴とする請求項7記載のVUV用フォトマスク
基板。 - 【請求項9】 前記厚さが約5mmであることを特徴とする請求項8記載
のVUV用フォトマスク基板。 - 【請求項10】 実質的に塩素を含有しないことをさらに特徴とする請求
項1記載のVUV用フォトマスク基板。 - 【請求項11】 前記オキシフッ化ケイ素ガラスが実質的にSi,O及び
Fからなり、実質的にOH,Cl及びH2 を含有しないことを特徴とする請求
項1記載のVUV用フォトマスク基板。 - 【請求項12】 前記ガラスが、真空下で約1000度まで加熱されたと
きに放出される水素分子が1018 分子/ m2 より少ないような、低量のH
2 を含有することを特徴とする請求項1記載のVUV用フォトマスク基板。 - 【請求項13】 前記フォトマスク基板に、4, 100cm−1 におけ
る吸収ピークが存在しないことを特徴とする請求項1記載のVUV用フォトマス
ク基板。 - 【請求項14】 157nm波長領域におけるエキシマーレーザ光に対す
る光損傷耐性が高いフォトマスク基板を作成するプロセスにおいて、前記プロセ
スが: a) SiO2 粒子を準備する工程; b) 前記粒子を脱水する工程; c) 前記脱水工程の前、途中、または後のいずれかにおいて、前記粒子にフ
ッ素をドープする工程;及び d) 前記粒子を固結して、透明溶融オキシフッ化ケイ素ガラスの乾燥−無孔
−モノリシック体を形成する工程; を含むことを特徴とするプロセス。 - 【請求項15】 前記ドープ工程において、固結の結果前記ガラスに取り
込まれるフッ素の量が0. 1から2. 0重量%の範囲になるように前記粒子が
フッ素含有ガスと反応させられることを特徴とする請求項14記載のプロセス。 - 【請求項16】 前記フッ素含有ガスがCF4 ,SiF4 ,F2 ,SF 6 ,C2 F6 ,C3 F8 及びこれらの混合気からなる群から選ばれること
を特徴とする請求項14記載のプロセス。 - 【請求項17】 157nm波長領域におけるフォトマスクブランクとし
ての使用に適するオキシフッ化ケイ素ガラスにおいて、前記ガラスが実質的にO
H基を含有せず、 少なくとも2000ppmのフッ素及び5×1016 分子
/ cm3 より少ない水素分子を含有することを特徴とするオキシフッ化ケイ素
ガラス。 - 【請求項18】 オキシフッ化ケイ素ガラスを含むリソグラフィ用ガラス
において:前記オキシフッ化ケイ素ガラスの、OH含有量が重量で5ppm以下
及びCl含有量が重量で5ppm以下であり、H2 含有量が1×1017 分子
/ cm3 より少なく、フッ素含有量が少なくとも0. 1重量%であって、前
記ガラスの157nm内部透過率が少なくとも80%/ cmであることを特徴
とするリソグラフィ用ガラス。 - 【請求項19】 前記ガラスの室温から300℃の温度範囲における熱膨
張係数が0. 55ppm/ ℃より小さいことを特徴とする請求項18記載のリ
ソグラフィ用ガラス。 - 【請求項20】 前記ガラスの157nm内部透過率が少なくとも85%
/ cmであることを特徴とする請求項18記載のリソグラフィ用ガラス。 - 【請求項21】 前記ガラスの157nmから175nmの波長範囲にお
ける内部透過率が少なくとも80%/ cmであることを特徴とする請求項18
記載のリソグラフィ用ガラス。 - 【請求項22】 前記ガラスの157nmから175nmの波長範囲におけ
る内部透過率が少なくとも85%/cmであることを特徴とする請求項18記載
のリソグラフィ用ガラス。 - 【請求項23】 前記ガラスが157nm波長を含む1パルスあたり4m
J/ cm2 のF2 エキシマーレーザ光の少なくとも0. 96×106 パル
スに露光されたときに、前記ガラスの215nmにおける吸収の増加が1mmあ
たりの光学濃度(log10[ 1/ 透過率]) で0. 1より小さいことを特徴とする
請求項18記載のリソグラフィ用ガラス。 - 【請求項24】 215nmにおける吸収の前記増加が1mmあたりの光
学濃度で0. 05より小さいことを特徴とする請求項23記載のガラス。 - 【請求項25】 前記Cl含有量が重量で1ppmより少なく、前記OH
含有量が重量で1ppmより少ないことを特徴とする請求項18記載のガラス。 - 【請求項26】 前記ガラスが実質的にSi, O及びFからなることを特
徴とする請求項18記載のガラス。 - 【請求項27】 請求項18記載のガラスからなることを特徴とするVU
V透過フォトマスク。 - 【請求項28】 請求項18記載のガラスからなることを特徴とするVU
V位相シフトフォトマスク。 - 【請求項29】 請求項19記載のガラスからなることを特徴とする反射
型フォトマスク。 - 【請求項30】 前記ガラスが実質的に金属間Si−Si結合を含まない
ことを特徴とする請求項18記載のガラス。 - 【請求項31】 前記ガラスが165nm吸収中心を含まず、165nm
における内部吸収が少なくとも85%/ cmであることを特徴とする請求項3
0記載のガラス。 - 【請求項32】 VUVリソグラフィ法において、前記方法が: VUVリソグラフィ用光子を作り出すための波長が164nm以下の光源を
準備する工程; 重量で5ppmより少ないOH及び重量で5ppmより少ないClを含み、
157nm及び165nmで測定される透過率が少なくとも75%/ 5mmで
あるオキシフッ化ケイ素リソグラフィ用ガラスを準備する工程; 前記オキシフッ化ケイ素リソグラフィ用ガラスを通して前記VUVリソグラ
フィ用光子を透過させる工程; 前記VUVリソグラフィ用光子によりリソグラフィパターンを形成する工程
;及び 前記リソグラフィパターンを縮小し、前記リソグラフィパターンをVUV感
光性リソグラフィ用焼付媒体上に投影して、焼き付けられたリソグラフィパター
ンを形成する工程; を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項33】 オキシフッ化ケイ素ガラスを準備する前記工程が、Si
O2 形成前駆体を準備し、前記ガラス前駆体の前記H2 含有量,前記OH含有
量及び前記Cl含有量を少なくし、前記ガラス前駆体の前記F含有量を多くして
、50%透過VUV遮断波長が160nm以下にあるオキシフッ化ケイ素ガラス
を準備することにより、前記ガラスのVUV遮断波長を短波長側にシフトさせる
工程を含むことを特徴とする請求項32記載の方法。 - 【請求項34】 前記オキシフッ化ケイ素ガラスが実質的にSi,O及び
Fからなり、実質的にSi−Si結合を含まないことを特徴とする請求項32記
載の方法。 - 【請求項35】 VUV透過オキシフッ化ケイ素ガラスにおいて:OH含
有量が重量で5ppmより少なく、Cl含有量が重量で5ppmより少なく、H 2 含有量が1×1017 分子/ cm3 より少なく、フッ素含有量が少なくと
も0. 1重量%であり;前記ガラスが実質的にSi,O及びFからなり、実質
的に金属間Si−Si結合を含まず;前記ガラスの157nmから175nmの
波長範囲における内部透過率が少なくとも85%/ cmであり、 前記ガラス
が1パルスあたり4mJ/ cm2 の157nmF2 エキシマーレーザ光の少
なくとも0. 96×106 パルスに露光されたときに、前記ガラスの215n
mにおける吸収の増加が1mmあたりの光学濃度で0. 1より小さいことを特
徴とするVUV透過オキシフッ化ケイ素ガラス。
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