JP2007241065A - フォトマスクブランク及びフォトマスク - Google Patents
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Abstract
【効果】本発明のフォトマスクブランクを用いることにより、遮光膜のドライエッチング加工時において、従来のクロム系材料の遮光膜をもつフォトマスクブランクを用いた場合と比較して、形成するパターンの粗密依存性により生じるパターンサイズ変動を小さくすることができ、より高精度のマスクを製造することが可能になる。
【選択図】図1
Description
請求項1:
透明基板上に露光光に対して透明な領域と実効的に不透明な領域とを有するマスクパターンを設けたフォトマスクの素材となるフォトマスクブランクであって、
透明基板上に他の膜を介して又は介さずに形成されたフッ素系ドライエッチングに対して耐性を有し、かつ塩素を含有するドライエッチングで除去可能な単層又は多層で構成されたエッチングストッパー膜と、
該エッチングストッパー膜に接して積層され、遷移金属とケイ素とを含有する材料で構成された単層、又は遷移金属とケイ素とを含有する材料で構成された層を1層以上含む多層で構成された遮光膜と、
該遮光膜に接して積層され、単層又は多層で構成された反射防止膜とを有することを特徴とするフォトマスクブランク。
請求項2:
上記エッチングストッパー膜が、クロム単体、又はクロムと、酸素、窒素及び炭素から選ばれる1種以上とを含有するクロム化合物からなることを特徴とする請求項1記載のフォトマスクブランク。
請求項3:
上記エッチングストッパー膜が、タンタル単体、又はタンタルを含有し、かつケイ素を含有しないタンタル化合物からなることを特徴とする請求項1記載のフォトマスクブランク。
請求項4:
上記エッチングストッパー膜の膜厚が2〜20nmであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
請求項5:
上記遮光膜の層を構成する遷移金属とケイ素とを含有する材料の遷移金属とケイ素との比が、遷移金属:ケイ素=1:4〜15であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
請求項6:
上記遮光膜の層を構成する遷移金属とケイ素とを含有する材料が、遷移金属とケイ素との合金、又は遷移金属と、ケイ素と、酸素、窒素及び炭素から選ばれる1種以上とを含有する遷移金属ケイ素化合物であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
請求項7:
上記遮光膜の層を構成する遷移金属とケイ素とを含有する材料が、遷移金属とケイ素と窒素とを含む遷移金属ケイ素化合物であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
請求項8:
上記遮光膜の窒素含有率が5原子%以上40原子%以下であることを特徴とする請求項7記載のフォトマスクブランク。
請求項9:
上記遮光膜が、更に、クロムと、酸素、窒素及び炭素から選ばれる1種以上とを含有するクロム化合物からなる層を含む多層であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
請求項10:
上記遮光膜が、上記透明基板側に形成された第1の遮光層と、上記反射防止膜側に形成された第2の遮光層との2層からなり、上記第1の遮光層が遷移金属と、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含有する遷移金属ケイ素化合物からなり、上記第2の遮光層がクロムと、酸素及び/又は窒素とを含有するクロム化合物からなることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
請求項11:
上記遮光膜が多層で構成され、上記反射防止膜と接する層の露光光に対する光の消衰係数kが1.5以上であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
請求項12:
上記遮光膜の膜厚が10〜80nmであることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
請求項13:
上記反射防止膜が遷移金属と、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含有する遷移金属ケイ素化合物からなる層を含むことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
請求項14:
上記反射防止膜がクロム単体、或いはクロムと、酸素及び/又は窒素とを含有するクロム化合物からなる層を含むことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
請求項15:
上記反射防止膜が、上記透明基板側に形成された第1の反射防止層と、上記透明基板から離間する側に形成された第2の反射防止層との2層からなり、上記第1の反射防止層が遷移金属と、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含有する遷移金属ケイ素化合物からなり、上記第2の反射防止層がクロムと、酸素及び/又は窒素とを含有するクロム化合物からなることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
請求項16:
上記反射防止膜を構成する層のクロム化合物のクロム含有率が50原子%以上であることを特徴とする請求項14又は15記載のフォトマスクブランク。
請求項17:
更に、上記反射防止膜に接して積層され、フッ素系ドライエッチングに対して耐性を有し、かつ塩素を含有するドライエッチングで除去可能な単層又は多層で構成されたエッチングマスク膜を有することを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
請求項18:
上記エッチングマスク膜がクロム単体、又はクロムと、酸素、窒素及び炭素から選ばれる1種以上とを含有するクロム化合物からなることを特徴とする請求項17記載のフォトマスクブランク。
請求項19:
上記エッチングマスク膜の膜厚が2〜30nmであることを特徴とする請求項17又は18記載のフォトマスクブランク。
請求項20:
上記遷移金属がチタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル及びタングステンから選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1乃至19のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
請求項21:
上記遷移金属がモリブデンであることを特徴とする請求項1乃至19のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
請求項22:
上記他の膜として位相シフト膜を介して形成されていることを特徴とする請求項1乃至21のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
請求項23:
上記位相シフト膜がハーフトーン位相シフト膜であることを特徴とする請求項22記載のフォトマスクブランク。
請求項24:
請求項1乃至23記載のフォトマスクブランクをパターニングしてなることを特徴とするフォトマスク。
本発明のフォトマスクブランクは、透明基板上に露光光に対して透明な領域と実効的に不透明な領域とを有するマスクパターンを設けたフォトマスクの素材となるフォトマスクブランクであり、透明基板上に他の膜を介して又は介さずに形成されたフッ素系ドライエッチングに対して耐性を有し、かつ塩素を含有するドライエッチングで除去可能な単層又は多層で構成されたエッチングストッパー膜と、エッチングストッパー膜に接して積層され、遷移金属とケイ素とを含有する材料で構成された単層、又は遷移金属とケイ素とを含有する材料で構成された層を1層以上含む多層で構成された遮光膜と、遮光膜に接して積層され、単層又は多層で構成された反射防止膜とを有する。
エッチングマスク膜を使用した場合のレベンソン型マスクへの加工例は以下のとおりである。
第2の態様のフォトマスクブランクのような膜構成が最も効果を発揮するのは、加工された位相シフト膜上に更に複雑な遮光膜パターンを形成するマスク、例えば、ゼブラタイプのクロムレスマスクの製造である。ゼブラタイプのクロムレスマスクへの加工例は以下のとおりである。
モリブデンとケイ素との比を0:100、1:15、1:9、1:4、1:2、1:1(原子比)としたターゲットを各々用い、アルゴン雰囲気でスパッタリングを行って得た膜厚39nmのモリブデンシリサイド膜(モリブデンとケイ素との比は、用いたターゲットの比に相当する)をアンモニア過水(アンモニア水:過酸化水素水:水=1:1:30(容量比))に1時間浸漬して膜厚変化量を測定したところ、膜厚減少量は、それぞれ0.2、0.2、0.7、1.5、17.7、39(nm)であった。また、それぞれの成膜された膜の導電率(三菱化学社製4端針シート抵抗測定器MCP−T600にて測定)は、それぞれ1082、680、486、296、96、38(Ω/□)であった。
図1(A)に示される膜構成のフォトマスクブランクを各々の膜をスパッタリングにより形成して作製した。各々の膜は以下のとおりである。
透明基板:石英基板
エッチングストッパー膜:CrN(Cr:N=9:1(原子比) 膜厚10nm)
遮光膜:MoSi(Mo:Si=1:4(原子比) 膜厚41nm)
反射防止膜:MoSiN(遮光膜側の組成がMo:Si:N=1:3:1.5(原子比)、透明基板と離間する側(表面側)の組成がMo:Si:N=1:5:5(原子比)であり、組成が厚さ方向において傾斜している 膜厚18nm)
図1(A)に示される膜構成のフォトマスクブランクを、遮光膜について、窒素含有率を5原子%(Mo:Si:N=1:3:0.2(原子比) 膜厚23nm)としたMoSiN(実施例2)、又は13原子%(Mo:Si:N=1:3:0.6(原子比) 膜厚23nm)としたMoSiN(実施例3)とした以外は実施例1と同様にしてフォトマスクブランクを作製し、フォトマスク製造工程Aに従って加工してレベンソン型マスクを製造したが、酸素を含む塩素系ドライエッチングに対して十分な耐性を得ることが確認できた。実施例2の加工工程中、レジストパターンを用いて反射防止膜及び遮光膜をパターン加工し、次いでエッチングストッパー膜をエッチング加工した段階でレジスト膜を剥離した加工中間体サンプルを割断して得た遮光パターン断面の顕微鏡写真を図16に示す。図16は、透明基板1上にエッチングストッパー膜9、MoSiNの遮光膜2及びMoSiNの反射防止膜3が順に積層された膜パターン(パターン幅0.2μm)の断面であるが、膜パターンの垂直性が極めて良好であることがわかる。
図1(B)に示される膜構成のフォトマスクブランクを各々の膜をスパッタリングにより形成して作製した。各々の膜は以下のとおりである。
透明基板:石英基板
ハーフトーン位相シフト膜:MoSiON(Mo:Si:O:N=1:4:1:4(原子比) 膜厚75nm)
エッチングストッパー膜:CrN(Cr:N=9:1(原子比) 膜厚10nm)
遮光膜:MoSiN(Mo:Si:N=1:3:1.5(原子比) 膜厚23nm)
反射防止膜としてMoSiN(遮光膜側の組成がMo:Si:N=1:3:1.5(原子比)、透明基板と離間する側(表面側)の組成がMo:Si:N=1:5:5(原子比)であり、組成が厚さ方向において傾斜している 膜厚18nm)
図2(A)に示される膜構成のフォトマスクブランクを各々の膜をスパッタリングにより形成して作製した。各々の膜は以下のとおりである。
透明基板:石英基板
エッチングストッパー膜:CrN(Cr:N=9:1(原子比) 膜厚10nm)
遮光膜:MoSiN(Mo:Si:N=1:3:1.5(原子比) 膜厚41nm)
反射防止膜:MoSiN(遮光膜側の組成がMo:Si:N=1:3:1.5(原子比)、透明基板と離間する側(エッチングマスク膜側)の組成がMo:Si:N=1:5:5(原子比)であり、組成が厚さ方向において傾斜している 膜厚18nm)
エッチングマスク膜:CrN(Cr:N=9:1(原子比) 膜厚10nm)
図2(A)に示される膜構成のフォトマスクブランクを各々の膜をスパッタリングにより形成して作製した。各々の膜は以下のとおりである。
透明基板:石英基板
エッチングストッパー膜:CrN(Cr:N=9:1(原子比) 膜厚10nm)
遮光膜:MoSiN(Mo:Si:N=1:3:1.5(原子比) 膜厚41nm)
反射防止膜:MoSiN(遮光膜側の組成がMo:Si:N=1:3:1.5(原子比)、透明基板と離間する側(エッチングマスク膜側)の組成がMo:Si:N=1:5:5(原子比)であり、組成が厚さ方向において傾斜している 膜厚18nm)
エッチングマスク膜:CrN(Cr:N=9:1(原子比) 膜厚10nm)
図2(B)に示される膜構成のフォトマスクブランクを各々の膜をスパッタリングにより形成して作製した。各々の膜は以下のとおりである。
透明基板:石英基板
ハーフトーン位相シフト膜:MoSiON膜(Mo:Si:O:N=1:4:1:4(原子比) 膜厚75nm)
エッチングストッパー膜:CrN(Cr:N=9:1(原子比) 膜厚10nm)
遮光膜:MoSiN(Mo:Si:N=1:3:1.5(原子比) 膜厚41nm)
反射防止膜:MoSiN(遮光膜側の組成がMo:Si:N=1:3:1.5(原子比)、透明基板と離間する側(エッチングマスク膜側)の組成がMo:Si:N=1:5:5(原子比)であり、組成が厚さ方向において傾斜している 膜厚18nm)
エッチングマスク膜:CrN(Cr:N=4:1(原子比) 膜厚10nm)
図3(A)に示される膜構成のフォトマスクブランクを各々の膜をスパッタリングにより形成して作製した。各々の膜は以下のとおりである。
透明基板:石英基板
エッチングストッパー膜:CrN(Cr:N=9:1(原子比) 膜厚10nm)
遮光膜:MoSiN(Mo:Si:N=1:3:1.5(原子比) 膜厚41nm)
第1の反射防止層:MoSiN(遮光膜側の組成がMo:Si:N=1:3:1.5(原子比)、透明基板と離間する側(第2の反射防止層側)の組成がMo:Si:N=1:5:5(原子比)であり、組成が厚さ方向において傾斜している 膜厚10nm)
第2の反射防止層:CrON(Cr:O:N=4:5:1(原子比) 膜厚8nm)
図3(B)に示される膜構成のフォトマスクブランクを各々の膜をスパッタリングにより形成して作製した。各々の膜は以下のとおりである。
透明基板:石英基板
ハーフトーン位相シフト膜:MoSiON(Mo:Si:O:N=1:4:1:4(原子比) 膜厚75nm)
エッチングストッパー膜:CrN(Cr:N=9:1(原子比) 膜厚10nm)
遮光膜:MoSiN(Mo:Si:N=1:3:1.5(原子比) 膜厚23nm)
第1の反射防止層:MoSiN(遮光膜側の組成がMo:Si:N=1:3:1.5(原子比)、透明基板と離間する側(第2の反射防止層側)の組成がMo:Si:N=1:5:5(原子比)であり、組成が厚さ方向において傾斜している 層厚10nm)
第2の反射防止層:CrON(Cr:O:N=4:5:1 層厚8nm)
図4(B)に示される膜構成のフォトマスクブランクを各々の膜をスパッタリングにより形成して作製した。各々の膜は以下のとおりである。
透明基板:石英基板
ハーフトーン位相シフト膜:MoSiON(Mo:Si:O:N=1:4:1:4(原子比) 膜厚75nm)
エッチングストッパー膜:CrN(Cr:N=9:1(原子比) 膜厚10nm)
遮光膜:MoSiN(Mo:Si:N=1:3:1.5(原子比) 膜厚23nm)
反射防止膜:CrON(Cr:O:N=4:5:1(原子比) 膜厚18nm)
図5(B)に示される膜構成のフォトマスクブランクを各々の膜をスパッタリングにより形成して作製した。各々の膜は以下のとおりである。
透明基板:石英基板
ハーフトーン位相シフト膜:MoSiON(Mo:Si:O:N=1:4:1:4(原子比) 膜厚75nm)
エッチングストッパー膜:CrN(Cr:N=9:1(原子比) 膜厚10nm)
第1の遮光層:MoSiN(Mo:Si:N=1:3:1.5(原子比) 層厚20nm)
第2の遮光層:CrN(Cr:N=4:1(原子比) 層厚5nm)
反射防止層:CrON(Cr:O:N=4:5:1(原子比) 膜厚20nm)
2,20,23 遮光膜
21 第1の遮光層
22 第2の遮光層
3,30,5 反射防止膜
31 第1の反射防止層
4 エッチングマスク膜
51 第2の反射防止層
6 第1のレジスト膜
7 第2のレジスト膜
8 位相シフト膜
9 エッチングストッパー膜
Claims (24)
- 透明基板上に露光光に対して透明な領域と実効的に不透明な領域とを有するマスクパターンを設けたフォトマスクの素材となるフォトマスクブランクであって、
透明基板上に他の膜を介して又は介さずに形成されたフッ素系ドライエッチングに対して耐性を有し、かつ塩素を含有するドライエッチングで除去可能な単層又は多層で構成されたエッチングストッパー膜と、
該エッチングストッパー膜に接して積層され、遷移金属とケイ素とを含有する材料で構成された単層、又は遷移金属とケイ素とを含有する材料で構成された層を1層以上含む多層で構成された遮光膜と、
該遮光膜に接して積層され、単層又は多層で構成された反射防止膜とを有することを特徴とするフォトマスクブランク。 - 上記エッチングストッパー膜が、クロム単体、又はクロムと、酸素、窒素及び炭素から選ばれる1種以上とを含有するクロム化合物からなることを特徴とする請求項1記載のフォトマスクブランク。
- 上記エッチングストッパー膜が、タンタル単体、又はタンタルを含有し、かつケイ素を含有しないタンタル化合物からなることを特徴とする請求項1記載のフォトマスクブランク。
- 上記エッチングストッパー膜の膜厚が2〜20nmであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
- 上記遮光膜の層を構成する遷移金属とケイ素とを含有する材料の遷移金属とケイ素との比が、遷移金属:ケイ素=1:4〜15であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
- 上記遮光膜の層を構成する遷移金属とケイ素とを含有する材料が、遷移金属とケイ素との合金、又は遷移金属と、ケイ素と、酸素、窒素及び炭素から選ばれる1種以上とを含有する遷移金属ケイ素化合物であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
- 上記遮光膜の層を構成する遷移金属とケイ素とを含有する材料が、遷移金属とケイ素と窒素とを含む遷移金属ケイ素化合物であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
- 上記遮光膜の窒素含有率が5原子%以上40原子%以下であることを特徴とする請求項7記載のフォトマスクブランク。
- 上記遮光膜が、更に、クロムと、酸素、窒素及び炭素から選ばれる1種以上とを含有するクロム化合物からなる層を含む多層であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
- 上記遮光膜が、上記透明基板側に形成された第1の遮光層と、上記反射防止膜側に形成された第2の遮光層との2層からなり、上記第1の遮光層が遷移金属と、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含有する遷移金属ケイ素化合物からなり、上記第2の遮光層がクロムと、酸素及び/又は窒素とを含有するクロム化合物からなることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
- 上記遮光膜が多層で構成され、上記反射防止膜と接する層の露光光に対する光の消衰係数kが1.5以上であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
- 上記遮光膜の膜厚が10〜80nmであることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
- 上記反射防止膜が遷移金属と、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含有する遷移金属ケイ素化合物からなる層を含むことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
- 上記反射防止膜がクロム単体、或いはクロムと、酸素及び/又は窒素とを含有するクロム化合物からなる層を含むことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
- 上記反射防止膜が、上記透明基板側に形成された第1の反射防止層と、上記透明基板から離間する側に形成された第2の反射防止層との2層からなり、上記第1の反射防止層が遷移金属と、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含有する遷移金属ケイ素化合物からなり、上記第2の反射防止層がクロムと、酸素及び/又は窒素とを含有するクロム化合物からなることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
- 上記反射防止膜を構成する層のクロム化合物のクロム含有率が50原子%以上であることを特徴とする請求項14又は15記載のフォトマスクブランク。
- 更に、上記反射防止膜に接して積層され、フッ素系ドライエッチングに対して耐性を有し、かつ塩素を含有するドライエッチングで除去可能な単層又は多層で構成されたエッチングマスク膜を有することを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
- 上記エッチングマスク膜がクロム単体、又はクロムと、酸素、窒素及び炭素から選ばれる1種以上とを含有するクロム化合物からなることを特徴とする請求項17記載のフォトマスクブランク。
- 上記エッチングマスク膜の膜厚が2〜30nmであることを特徴とする請求項17又は18記載のフォトマスクブランク。
- 上記遷移金属がチタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル及びタングステンから選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1乃至19のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
- 上記遷移金属がモリブデンであることを特徴とする請求項1乃至19のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
- 上記他の膜として位相シフト膜を介して形成されていることを特徴とする請求項1乃至21のいずれか1項記載のフォトマスクブランク。
- 上記位相シフト膜がハーフトーン位相シフト膜であることを特徴とする請求項22記載のフォトマスクブランク。
- 請求項1乃至23記載のフォトマスクブランクをパターニングしてなることを特徴とするフォトマスク。
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