JP2012068314A - Photomask blank and processing method for the same - Google Patents

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable, in patterning that employs a resist film for regular use, processing to be done at a more advantageous etching selection ratio than with a film of chromic material and, in transferring this hard mask film pattern on this silicon oxide-based material to a film containing transition metal, such as molybdenum, and silicon, on a transparent substrate, an effective selection ratio to be obtained by dry etching that uses chlorine gas whose oxygen content ratio is controlled, resulting in achievement of highly accurate transfer of a resist pattern to an optical film, such as a light shielding film formed on a transparent substrate.SOLUTION: There is provided a photomask blank in which a film of a material containing transition metal and silicon via or not via another film is formed over a transparent substrate, and a hard mask film for use in dry etching is disposed over the film. The hard mask film is a film of silicon oxide-based material formed using a composition for forming a silicon oxide material film which contains organic solvent and a hydrolyzed and condensed product of a hydrolytic silane compound.

Description

本発明は、フォトマスクを作製するための素材であり、基板上に成膜された薄膜をエッチング加工する際のハードマスク膜を有するフォトマスクブランク、及びそれを用いたフォトマスクブランクの加工方法に関する。   The present invention relates to a photomask blank which is a material for producing a photomask and has a hard mask film when etching a thin film formed on a substrate, and a photomask blank processing method using the photomask blank. .

近年、半導体加工においては、特に大規模集積回路の高集積化により、回路パターンの微細化がますます必要になってきており、回路を構成する配線パターンの細線化や、セルを構成する層間の配線のためのコンタクトホールパターンの微細化技術への要求がますます高まってきている。そのため、これら配線パターンやコンタクトホールパターンを形成する光リソグラフィーで用いられる、回路パターンが書き込まれたフォトマスクの製造においても、上記微細化に伴い、より微細かつ正確に回路パターンを書き込むことができる技術が求められている。   In recent years, in semiconductor processing, circuit pattern miniaturization has become more and more necessary, especially due to high integration of large-scale integrated circuits. There is an increasing demand for miniaturization technology of contact hole patterns for wiring. For this reason, even in the manufacture of photomasks with circuit patterns written thereon, which are used in photolithography to form these wiring patterns and contact hole patterns, a technique capable of writing circuit patterns more finely and accurately along with the above-mentioned miniaturization. Is required.

より精度の高いフォトマスクパターンをフォトマスク基板上に形成するためには、まず、フォトマスクブランク上に高精度のレジストパターンを形成することが必要になる。実際の半導体基板を加工する際の光リソグラフィーは縮小投影を行うため、フォトマスクパターンは実際に必要なパターンサイズの4倍程度の大きさであるが、それだけ精度が緩くなるというわけではなく、むしろ、原版であるフォトマスクには露光後のパターン精度に求められるものよりも高い精度が求められる。   In order to form a photomask pattern with higher accuracy on the photomask substrate, it is first necessary to form a high-precision resist pattern on the photomask blank. Since optical lithography when processing an actual semiconductor substrate performs reduction projection, the photomask pattern is about four times as large as the actually required pattern size. The photomask that is the original plate is required to have higher accuracy than that required for pattern accuracy after exposure.

更に、既に現在行われているリソグラフィーでは、描画しようとしている回路パターンは、使用する光の波長をかなり下回るサイズになっており、回路の形状をそのまま4倍にしたフォトマスクパターンを使用すると、実際の光リソグラフィーを行う際に生じる光の干渉等の影響で、レジスト膜にフォトマスクパターンどおりの形状は転写されない。そこでこれらの影響を減じるため、フォトマスクパターンは、実際の回路パターンより複雑な形状(いわゆるOPC:Optical Proximity effect Correction(光学近接効果補正)などを適用した形状)に加工する必要が生じる場合もある。そのため、フォトマスクパターンを得るためのリソグラフィー技術においても、現在、更に高精度な加工方法が求められている。リソグラフィー性能については限界解像度で表現されることがあるが、この解像限界としては、フォトマスクを使用した半導体加工工程で使用される光リソグラフィーに必要な解像限界と同等程度、又はそれ以上の限界解像精度がフォトマスク加工工程のリソグラフィー技術に求められている。   Furthermore, in the lithography that is currently being performed, the circuit pattern to be drawn is a size that is considerably smaller than the wavelength of the light to be used, and if a photomask pattern in which the shape of the circuit is four times as it is is used, Due to the influence of light interference or the like generated during the photolithography, the shape according to the photomask pattern is not transferred to the resist film. Therefore, in order to reduce these effects, the photomask pattern may need to be processed into a more complicated shape than an actual circuit pattern (a shape to which so-called OPC: Optical Proximity Effect Correction (optical proximity effect correction) or the like is applied). . Therefore, even in lithography technology for obtaining a photomask pattern, a highly accurate processing method is currently required. Lithographic performance may be expressed with a limit resolution, but this resolution limit is equivalent to or higher than the resolution limit required for optical lithography used in semiconductor processing processes using photomasks. Limiting resolution accuracy is required for the lithography technique in the photomask processing process.

フォトマスクパターンの形成においては、通常、透明基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランク上にフォトレジスト膜を形成し、電子線によるパターンの描画を行い、現像を経てレジストパターンを得、そして、得られたレジストパターンをマスクとして、遮光膜をエッチングして遮光パターンへと加工するが、遮光パターンを微細化する場合にレジスト膜の膜厚を微細化前と同じように維持したままで加工しようとすると、パターンに対する膜厚の比、いわゆるアスペクト比が大きくなって、レジストのパターン形状が劣化してパターン転写がうまく行かなくなったり、場合によってはレジストパターンが倒れや剥れを起こしたりしてしまう。そのため、微細化に伴いレジスト膜厚を薄くする必要がある。   In the formation of a photomask pattern, a photoresist film is usually formed on a photomask blank having a light shielding film on a transparent substrate, a pattern is drawn with an electron beam, a resist pattern is obtained through development, and Using the resist pattern as a mask, the light-shielding film is etched into a light-shielding pattern, but when the light-shielding pattern is miniaturized, an attempt is made to keep the resist film thickness as it was before miniaturization. As a result, the ratio of the film thickness to the pattern, the so-called aspect ratio, increases, the pattern shape of the resist deteriorates and pattern transfer cannot be performed properly, or the resist pattern collapses or peels off in some cases. Therefore, it is necessary to reduce the resist film thickness with miniaturization.

一方、レジストをマスクとしてエッチングを行う遮光膜材料については、これまで多くのものが提案されてきたが、エッチングに対する知見が多く、標準加工工程として確立されていることから、実用上、常にクロム化合物膜が用いられてきた。しかし、目的とするパターンの最小線幅が45nmとなるような露光に使用するためのマスクを製造するためには、上記のような理由で薄膜化されたレジストで直接クロム系材料による遮光膜をエッチング加工する方法では十分な加工精度が確保できなくなりつつある。   On the other hand, many light-shielding film materials that have been etched using a resist as a mask have been proposed so far. However, since there is much knowledge about etching and it has been established as a standard processing step, it is always practically a chromium compound. Membranes have been used. However, in order to manufacture a mask for use in exposure such that the minimum line width of a target pattern is 45 nm, a light-shielding film made of a chromium-based material is directly formed with a resist thinned for the above-described reason. The etching method cannot secure sufficient processing accuracy.

薄膜化されたレジストによって金属系材料膜をドライエッチングする方法としては、該金属系材料膜のドライエッチング条件に耐性があり、比較的レジスト膜にダメージを与えない条件でドライエッチング可能な膜をハードマスク膜として使用する方法が知られている。その一つとして、例えばケイ素系材料による遮光膜を薄膜のレジストでドライエッチング加工するために、ハードマスクとして十分な程度の薄いクロム系材料の膜をハードマスク膜として使用することによって、得られるマスクパターンの高精度化ができることが特開2007−241060号公報(特許文献1)に開示されている。また、同様に、クロム遮光膜に対するハードマスクとしては、ケイ素系材料膜が使用できることが特開2006−146152号公報(特許文献2)に開示されている。   As a method of dry-etching a metal-based material film with a thinned resist, a film that is resistant to the dry-etching conditions of the metal-based material film and that can be dry-etched under conditions that do not relatively damage the resist film is used. A method for use as a mask film is known. For example, a mask obtained by using a thin chromium-based material film as a hard mask as a hard mask film, for example, in order to dry-etch a light-shielding film made of a silicon-based material with a thin resist. JP 2007-214060 A (Patent Document 1) discloses that the pattern can be highly accurate. Similarly, it is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-146152 (Patent Document 2) that a silicon-based material film can be used as a hard mask for the chromium light-shielding film.

一方、ケイ素系材料の膜をクロム系材料膜に対するハードマスク膜として使用する場合、上述のようなスパッタリングによって成膜した膜ではなく、塗布型の酸化ケイ素系膜、いわゆるSOG膜を用いる方法についても検討されている(特許文献3:特開2008−26500号公報)。   On the other hand, when a silicon-based material film is used as a hard mask film for a chromium-based material film, not only a film formed by sputtering as described above but also a method using a coating-type silicon oxide-based film, so-called SOG film. (Patent Document 3: JP 2008-26500 A).

特開2007−241060号公報JP 2007-2441060 A 特開2006−146152号公報JP 2006-146152 A 特開2008−26500号公報JP 2008-26500 A 特開昭63−85553号公報JP-A 63-85553 特開2007−302873号公報JP 2007-302873 A 特開2008−19423号公報JP 2008-19423 A 特開2001−27799号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-27799

フォトマスクブランクの加工におけるスパッタ法によって成膜されたモリブデンシリサイド系材料膜やクロム系材料膜へのレジストパターンの転写では、レジスト膜と被加工膜の間のエッチング選択比が十分には高くなく、更に、微細化の進展によるレジスト膜の薄膜化によって、加工精度をどのように確保するかは重要な命題になってきている。   In the transfer of a resist pattern to a molybdenum silicide material film or a chromium material film formed by sputtering in the processing of a photomask blank, the etching selectivity between the resist film and the film to be processed is not sufficiently high. Furthermore, how to ensure the processing accuracy by thinning the resist film due to the progress of miniaturization has become an important proposition.

高精度のパターン形成を行うための方法として、フォトマスクの製造の際、ハードマスク技術を使用する方法は、かなり以前から取り入れられてきている。例えば、モリブデンシリサイド系化合物によるハーフトーン位相シフト膜の加工では、レジストパターンを一旦ハーフトーン位相シフト膜上に成膜されたクロム系材料による遮光膜に転写し、それをハーフトーン位相シフト膜に転写する方法が行われている。   As a method for forming a highly accurate pattern, a method of using a hard mask technique has been adopted for a long time when manufacturing a photomask. For example, when processing a halftone phase shift film with a molybdenum silicide compound, the resist pattern is temporarily transferred to a light shielding film made of a chromium material formed on the halftone phase shift film and then transferred to the halftone phase shift film. The way to be done.

また、近年の微細化に対応するため、遮光膜そのものを加工する場合にも、ハードマスクを使用する方法が提案されており、例えば、特開2007−241060号公報(特許文献1)では、モリブデンとケイ素を含有する材料による遮光膜を、クロム系の材料によるハードマスク膜を用いて加工しており、モリブデンとケイ素を含有する材料による膜の高精度な加工を可能としている。この方法は、クロム系材料に注目すると、レジストに負担のかかるクロム系材料を極力薄い膜として使用することで加工精度を向上させるというものである。   Further, in order to cope with the recent miniaturization, a method using a hard mask has been proposed even when the light shielding film itself is processed. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-241060 (Patent Document 1), molybdenum is proposed. The light-shielding film made of a material containing silicon and silicon is processed using a hard mask film made of a chromium-based material, and the film made of a material containing molybdenum and silicon can be processed with high accuracy. In this method, when attention is paid to the chromium-based material, the processing accuracy is improved by using the chromium-based material that imposes a burden on the resist as a thin film as much as possible.

また、上記のような、一般的に塩素系ドライエッチング条件で加工されるクロム系材料と、一般的にフッ素系ドライエッチング条件で加工される遷移金属とケイ素を含有する材料を相互にハードマスクとする方法としては、更に、クロム系材料膜を加工する場合のハードマスク膜として、SOG膜を使用することが提案されている(特許文献3:特開2008−26500号公報)。   In addition, a chromium-based material generally processed under chlorine-based dry etching conditions as described above, and a transition metal and silicon-containing material generally processed under fluorine-based dry etching conditions are used as a hard mask. As a method for this, it has been proposed to use an SOG film as a hard mask film when processing a chromium-based material film (Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-26500).

一方、ケイ素系の材料間のエッチング選択性を用いてハードマスクとする方法については、例が少ないが、MoSi2膜をスパッタリングによって成膜したSiO2膜をハードマスク膜に用いる方法が提案されている(特許文献4:特開昭63−85553号公報)。ここでは、レジストパターンをフッ素系ドライエッチングによりSiO2膜に転写し、更に転写されたSiO2膜パターンを、酸素を含有する塩素系ドライエッチングによってMoSi2膜に転写している。 On the other hand, the method of the hard mask using an etching selectivity between the silicon base material, but less example, been proposed a method using a SiO 2 film formed by sputtering MoSi 2 film to the hard mask layer (Patent Document 4: Japanese Patent Laid-Open No. 63-85553). Here, the resist pattern is transferred to the SiO 2 film by fluorine-based dry etching, and the transferred SiO 2 film pattern is transferred to the MoSi 2 film by chlorine-based dry etching containing oxygen.

更に、特開昭63−85553号公報(特許文献4)で提案されている方法は、レジストパターンのハードマスク膜への転写が、レジスト膜に対して有利なエッチング選択比が得られるフッ素系ドライエッチングで加工できること、更に、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)に対して吸収係数の高いケイ素系材料である点で興味深いが、現実的な製品化を行おうとした場合、SiO2膜をスパッタリングにより成膜すると非常に多くの欠陥が発生することが多く、実用化は極めて難しい。 Furthermore, the method proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-85553 (Patent Document 4) is a fluorine-based dry process in which transfer of a resist pattern to a hard mask film provides an advantageous etching selectivity with respect to the resist film. can be processed by etching, furthermore, although an ArF excimer laser beam (wavelength 193 nm) interesting in that it is high absorption coefficient of silicon-based material to, if an attempt is made to realistic commercialized by sputtering SiO 2 film formed When the film is formed, a great number of defects are often generated, and it is extremely difficult to put it to practical use.

ケイ素系材料をドライエッチングする際に使用するハードマスク膜として、より加工性の良い材料を用いてレジストパターンを高精度に転写できることが、フォトマスク技術の更なる高精度化において求められている。   As a hard mask film used when dry-etching a silicon-based material, a resist pattern can be transferred with high accuracy by using a material with better workability, and further improvement in accuracy of photomask technology is required.

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、MoSi系などの遷移金属ケイ素材料膜をドライエッチングにより加工する際に、ハードマスクとして機能し、かつ常用されるフォトレジストを用いるドライエッチングによるパターン加工において、クロム系材料より有利なエッチング選択性を与えるハードマスク膜を有するフォトマスクブランク、及びそれを用いたフォトマスクブランクの加工方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and when a transition metal silicon material film such as a MoSi system is processed by dry etching, a pattern by dry etching that uses a commonly used photoresist that functions as a hard mask. An object of the present invention is to provide a photomask blank having a hard mask film that gives etching selectivity more advantageous than a chromium-based material, and a photomask blank processing method using the photomask blank.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、SOG膜をハードマスクとして、MoSi系などの遷移金属ケイ素材料を塩素系ドライエッチングで加工できること、更に、SOG膜中のSi−O−Si架橋を促進する架橋形成促進剤を含むSOG膜形成用組成物を用いて得たSOG膜が、より薄い膜でもハードマスクとして十分機能することを見出し、本発明をなすに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have been able to process MoSi-based transition metal silicon materials by chlorine-based dry etching using the SOG film as a hard mask, and further, Si— in the SOG film. The present inventors have found that an SOG film obtained using a composition for forming an SOG film containing a crosslinking formation accelerator that promotes O—Si crosslinking can function sufficiently as a hard mask even with a thinner film.

従って、本発明は、以下のフォトマスクブランク及びその加工方法を提供する。
請求項1:
透明基板上に、他の膜を介し又は介さずに、遷移金属とケイ素を含有する材料からなる膜が形成され、該膜上にドライエッチング用のハードマスク膜が設けられたフォトマスクブランクであって、
上記ハードマスク膜が、下記一般式(1)
nSiX4-n (1)
(式中、Rは水素原子、メチル基、又は酸素原子若しくは酸素含有官能基が含まれてもよい炭素数2〜12の脂肪族炭化水素基若しくは芳香族炭化水素基であり、Xは炭素数1〜4のアルコキシ基、ハロゲン原子、又は炭素数2〜5のアルキルカルボニルオキシ基である。また、nは0又は1である。)
で示されるシラン化合物を少なくとも1種以上含む原料を用いて得られる加水分解性シラン化合物の加水分解・縮合物と、有機溶剤とを含む酸化ケイ素系材料膜形成用組成物を用いて成膜した酸化ケイ素系材料膜であることを特徴とするフォトマスクブランク。
請求項2:
上記酸化ケイ素系材料膜形成用組成物が、更に、下記一般式(2)又は(3)
abX (2)
(式中、Lはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム又はセシウム、Xは水酸基、又は炭素数1〜30の1価又は2価以上の有機酸基であり、aは1以上の整数、bは0又は1以上の整数で、a+bは水酸基又は有機酸基の価数である。)
MA (3)
(式中、Mは三級スルホニウム、二級ヨードニウム又は四級アンモニウムであり、Aは非求核性対イオンである。)
で表される架橋形成促進剤を含む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:
上記加水分解性シラン化合物が、上記一般式(1)で示される化合物をケイ素基準で70%以上含有する加水分解性シラン化合物の単体又は2種以上の混合物であることを特徴とする請求項1又は2記載のフォトマスクブランク。
請求項4:
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、2又は3記載のフォトマスクブランク。
請求項5:
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にレジストパターンを形成する工程、
レジストパターンをフッ素系ドライエッチングによって上記ハードマスク膜に転写する工程、及び
該パターン転写により形成されたハードマスク膜パターンを用いて、酸素/塩素が0.001〜0.25(モル比)のガス比率で、塩素系ドライエッチングにより上記遷移金属とケイ素を含有する材料からなる膜にパターンを転写する工程
を含むことを特徴とするフォトマスクブランクの加工方法。
Accordingly, the present invention provides the following photomask blank and processing method thereof.
Claim 1:
A photomask blank in which a film made of a material containing a transition metal and silicon is formed on a transparent substrate with or without another film, and a hard mask film for dry etching is provided on the film. And
The hard mask film has the following general formula (1)
R n SiX 4-n (1)
(In the formula, R is a hydrogen atom, a methyl group, an oxygen atom or an oxygen-containing functional group and an aliphatic hydrocarbon group or aromatic hydrocarbon group having 2 to 12 carbon atoms, and X is the number of carbon atoms. An alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, or an alkylcarbonyloxy group having 2 to 5 carbon atoms, and n is 0 or 1.)
A film is formed using a composition for forming a silicon oxide-based material film containing a hydrolyzable silane compound hydrolyzate / condensate obtained using a raw material containing at least one silane compound represented by formula (II) and an organic solvent. A photomask blank, which is a silicon oxide material film.
Claim 2:
The composition for forming a silicon oxide-based material film further comprises the following general formula (2) or (3):
L a H b X (2)
(Wherein L is lithium, sodium, potassium, rubidium or cesium, X is a hydroxyl group, or a monovalent or divalent or higher organic acid group having 1 to 30 carbon atoms, a is an integer of 1 or more, and b is 0. Or an integer of 1 or more, and a + b is a valence of a hydroxyl group or an organic acid group.)
MA (3)
(Wherein M is tertiary sulfonium, secondary iodonium or quaternary ammonium, and A is a non-nucleophilic counter ion.)
The photomask blank according to claim 1, comprising a crosslinking formation accelerator represented by the formula:
Claim 3:
The hydrolyzable silane compound is a simple substance or a mixture of two or more hydrolyzable silane compounds containing 70% or more of the compound represented by the general formula (1) based on silicon. Or the photomask blank of 2.
Claim 4:
4. The photomask blank according to claim 1, wherein the transition metal is molybdenum.
Claim 5:
Forming a resist pattern on the photomask blank according to any one of claims 1 to 4,
Using a step of transferring the resist pattern to the hard mask film by fluorine-based dry etching and the hard mask film pattern formed by the pattern transfer, a gas having an oxygen / chlorine concentration of 0.001 to 0.25 (molar ratio) A method for processing a photomask blank, comprising a step of transferring a pattern to a film made of a material containing the transition metal and silicon by chlorine dry etching.

本発明のフォトマスクブランクにおけるハードマスク膜は、酸化ケイ素系材料によるハードマスク膜であり、常用のレジスト膜を用いたパターニングにおいて、クロム系材料膜より有利なエッチング選択比で加工することができる。また、この酸化ケイ素系材料によるハードマスク膜パターンを透明基板上のモリブデン等の遷移金属とケイ素とを含有する膜に転写する際、酸素含有比を制御した塩素ガスを用いてドライエッチングすることにより、有効な選択比が得られ、透明基板上に成膜した遮光膜等の光学膜に対するレジストパターンの高精度な転写が可能となる。   The hard mask film in the photomask blank of the present invention is a hard mask film made of a silicon oxide-based material, and can be processed with an etching selectivity that is more advantageous than a chromium-based material film in patterning using a normal resist film. In addition, when transferring the hard mask film pattern of this silicon oxide-based material to a film containing transition metal such as molybdenum and silicon on a transparent substrate, dry etching is performed using chlorine gas with a controlled oxygen content ratio. An effective selection ratio can be obtained, and a resist pattern can be transferred with high accuracy to an optical film such as a light-shielding film formed on a transparent substrate.

以下、本発明について更に詳しく説明する。
本発明のフォトマスクブランクは、透明基板上に、他の膜を介し又は介さずに、遷移金属とケイ素を含有する材料からなる膜が形成され、この遷移金属とケイ素を含有する材料からなる膜の上にドライエッチング用のハードマスク膜が設けられている。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In the photomask blank of the present invention, a film made of a material containing a transition metal and silicon is formed on a transparent substrate with or without another film, and the film made of a material containing the transition metal and silicon. A hard mask film for dry etching is provided thereon.

このハードマスク膜は、下記一般式(1)
nSiX4-n (1)
(式中、Rは水素原子、メチル基、又は酸素原子若しくは酸素含有官能基が含まれてもよい炭素数2〜12の脂肪族炭化水素基若しくは芳香族炭化水素基であり、Xは炭素数1〜4のアルコキシ基、ハロゲン原子、又は炭素数2〜5のアルキルカルボニルオキシ基である。また、nは0又は1である。)
で示されるシラン化合物を少なくとも1種以上含む原料を用いて得られる加水分解性シラン化合物の加水分解・縮合物と、有機溶剤とを含む酸化ケイ素系材料膜形成用組成物を用いて成膜した酸化ケイ素系材料膜である。
This hard mask film has the following general formula (1)
R n SiX 4-n (1)
(In the formula, R is a hydrogen atom, a methyl group, an oxygen atom or an oxygen-containing functional group and an aliphatic hydrocarbon group or aromatic hydrocarbon group having 2 to 12 carbon atoms, and X is the number of carbon atoms. An alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, or an alkylcarbonyloxy group having 2 to 5 carbon atoms, and n is 0 or 1.)
A film is formed using a composition for forming a silicon oxide-based material film containing a hydrolyzable silane compound hydrolyzate / condensate obtained using a raw material containing at least one silane compound represented by formula (II) and an organic solvent. It is a silicon oxide-based material film.

上記一般式(1)中、Xは加水分解性基であり、加水分解反応によってシラノール基となり、更に縮合反応を起こす。Xは炭素数1〜4のアルコキシ基、塩素原子等のハロゲン原子、又は炭素数2〜5のアルキルカルボニルオキシ基から選ばれる。特に、炭素数1〜4のアルコキシ基を有するものは容易に入手でき、ハロゲンに比べて清浄な生成物が得られることから好ましく用いられる。アルコキシ基として具体的には、メトキシ基、エトキシ基や、構造異性体を含むプロポキシ基やブトキシ基を挙げることができる。また、炭素数2〜5のアルキルカルボニルオキシ基としては、アセトキシ基やアルキル部の構造異性体を含むプロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、ペンチリルオキシ基等が挙げられる。   In the general formula (1), X is a hydrolyzable group, which becomes a silanol group by the hydrolysis reaction, and further causes a condensation reaction. X is selected from an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom such as a chlorine atom, or an alkylcarbonyloxy group having 2 to 5 carbon atoms. In particular, those having an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms are readily available, and are preferably used because a cleaner product is obtained compared to halogen. Specific examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group including a structural isomer, and a butoxy group. Examples of the alkylcarbonyloxy group having 2 to 5 carbon atoms include an acetoxy group and a propionyloxy group including a structural isomer of an alkyl part, a butyryloxy group, and a pentyloxy group.

上記一般式(1)中、Rは水素原子、メチル基、又は酸素原子若しくは酸素含有官能基が含まれてもよい炭素数2〜12の脂肪族炭化水素基若しくは芳香族炭化水素基である。脂肪族炭化水素基としては、炭素数は2〜12であり、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等を挙げることができ、直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよく、更に、芳香族基が置換したアラルキル基でもよい。芳香族炭化水素基の場合、炭素数は6〜12である。また、脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基は、酸素原子若しくは酸素含有官能基を有していてもよく、酸素原子及び酸素含有官能基は、脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基の炭素鎖の末端、炭素原子間のいずれに結合していてもよい。酸素原子及び酸素含有官能基としては、−O−,−CO−,−OCO−,−COO−,−OCOO−などを挙げることができる。更に、脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基の水素原子の1又は2以上がハロゲン原子、エーテル結合又はハロゲン置換基を有してもよい、アルキル基等の脂肪族基又はシクロアルキル基等の脂環式基などに置換された基でもよい。   In the general formula (1), R represents a hydrogen atom, a methyl group, an oxygen atom or an oxygen-containing functional group, an aliphatic hydrocarbon group having 2 to 12 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group. The aliphatic hydrocarbon group has 2 to 12 carbon atoms, and may include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, etc., and may be any of linear, branched, and cyclic. It may be an aralkyl group substituted with an aromatic group. In the case of an aromatic hydrocarbon group, the carbon number is 6-12. Further, the aliphatic hydrocarbon group and the aromatic hydrocarbon group may have an oxygen atom or an oxygen-containing functional group, and the oxygen atom and the oxygen-containing functional group are an aliphatic hydrocarbon group and an aromatic hydrocarbon group. The carbon chain may be bonded to either the terminal of the carbon chain or between the carbon atoms. Examples of the oxygen atom and the oxygen-containing functional group include —O—, —CO—, —OCO—, —COO—, —OCOO—, and the like. Furthermore, one or more of the hydrogen atoms of the aliphatic hydrocarbon group and aromatic hydrocarbon group may have a halogen atom, an ether bond or a halogen substituent, an aliphatic group such as an alkyl group, or a cycloalkyl group. A group substituted with an alicyclic group or the like may be used.

Rの具体例としては、特開2007−302873号公報(特許文献5)、特開2008−19423号公報(特許文献6)に数多くが例示されており、それらはいずれも用いることができるが、なかでも水素原子、脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、構造異性体を含むn−プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、芳香族炭化水素基としてフェニル基を好ましく挙げることができる。上記水素原子の置換基としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、アシル基、アシルオキシ基、エポキシ基、エステル基、アセタール基、ヒドロキシ基やラクトン環を含む置換基を好ましい例として挙げることができる。   Specific examples of R include many examples in JP-A-2007-302873 (Patent Document 5) and JP-A-2008-19423 (Patent Document 6), and any of them can be used. Among them, as a hydrogen atom and an aliphatic hydrocarbon group, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group including a structural isomer, an alkyl group such as a butyl group, a pentyl group, and a hexyl group, a cycloalkyl group such as a cyclohexyl group, Preferable examples of the alkenyl group such as vinyl group and allyl group and the aromatic hydrocarbon group include a phenyl group. Examples of the substituent for the hydrogen atom include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom, alkoxy groups such as methoxy group and ethoxy group, acyl group, acyloxy group, epoxy group, ester group, acetal group, Preferred examples include a substituent containing a hydroxy group or a lactone ring.

上記一般式(1)で表わされる加水分解性シラン化合物は、単体で用いても、2種以上の複数種の混合物として用いてもよい。特に、得られるSOG膜のエッチング耐性を高いものとすると共に、安価に高性能で安定した品質のものを得るという観点から上記一般式(1)で表わされる加水分解性シラン化合物の含有量をケイ素基準で70モル%以上とすることが好ましい。   The hydrolyzable silane compound represented by the general formula (1) may be used alone or as a mixture of two or more kinds. In particular, the content of the hydrolyzable silane compound represented by the general formula (1) is silicon from the viewpoint of improving the etching resistance of the obtained SOG film and obtaining a low-cost, high-performance and stable quality product. It is preferable to set it as 70 mol% or more on the basis.

また、上記一般式(1)で表わされる加水分解性シラン化合物の他、上記一般式(1)においてnが2である2価の加水分解性シラン化合物や、微量であれば1価の加水分解性シラン化合物を用いることもできるが、これらのものは得られる酸化ケイ素系材料膜のエッチング耐性を低下させる傾向があり、ケイ素基準で30モル%以下であることが好ましい。また、特開2007−302873号公報(特許文献5)、特開2008−19423号公報(特許文献6)に記載されているような、複数のケイ素原子を含有する加水分解性シランも用いることができる。   In addition to the hydrolyzable silane compound represented by the general formula (1), a divalent hydrolyzable silane compound in which n is 2 in the general formula (1), or a monovalent hydrolyzate if the amount is small. Although a functional silane compound can also be used, these have a tendency to reduce the etching resistance of the resulting silicon oxide-based material film, and is preferably 30 mol% or less based on silicon. Also, hydrolyzable silanes containing a plurality of silicon atoms as described in JP-A-2007-302873 (Patent Document 5) and JP-A-2008-19423 (Patent Document 6) may be used. it can.

上述の加水分解性シラン化合物を、特開2007−302873号公報(特許文献5)、特開2008−19423号公報(特許文献6)などに記載された公知の方法に従い、酸又はアルカリを触媒として加水分解・縮合することにより縮合物が得られる。より高いエッチング耐性を得るためには、酸を触媒として用いたものを主成分、即ち、酸を触媒として縮合したもののみを使用するか、又はアルカリを触媒として縮合したものを混合する場合には、酸で縮合したものが、アルカリを触媒として縮合したものよりも高い質量比で含まれるように混合して使用することが好ましい。   The above-mentioned hydrolyzable silane compound is prepared using an acid or alkali as a catalyst in accordance with known methods described in JP2007-302873 (Patent Document 5), JP2008-19423 (Patent Document 6) and the like. A condensate is obtained by hydrolysis and condensation. In order to obtain higher etching resistance, when using an acid as a main component, that is, using only an acid condensed catalyst or an alkali condensed catalyst In addition, it is preferable to use a mixture such that the product condensed with an acid is contained at a higher mass ratio than the product condensed with an alkali as a catalyst.

上記酸触媒による加水分解縮合に好ましく使用される酸触媒としては、フッ酸、塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸、過塩素酸、リン酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸を挙げることができる。触媒の使用量は、ケイ素モノマー1モルに対して10-6モル〜10モル、好ましくは10-5モル〜5モル、より好ましくは10-4モル〜1モルである。 Examples of the acid catalyst preferably used for the hydrolysis and condensation by the acid catalyst include hydrofluoric acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid, nitric acid, perchloric acid, phosphoric acid, methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, and toluenesulfonic acid. Can be mentioned. The amount of the catalyst used is 10 −6 mol to 10 mol, preferably 10 −5 mol to 5 mol, more preferably 10 −4 mol to 1 mol, relative to 1 mol of silicon monomer.

また、上記加水分解性シラン化合物から加水分解縮合により縮合物を得るために使用する水の量は、加水分解性シラン化合物に結合している加水分解性置換基1モル当たり0.01〜100モル、より好ましくは0.05〜50モル、更に好ましくは0.1〜30モルを添加することが好ましい。100モルを超える添加は、反応に使用する装置が過大になるだけで不経済である。   The amount of water used to obtain a condensate by hydrolysis condensation from the hydrolyzable silane compound is 0.01 to 100 mol per mol of hydrolyzable substituent bonded to the hydrolyzable silane compound. More preferably, 0.05 to 50 mol, and still more preferably 0.1 to 30 mol are added. Addition in excess of 100 moles is uneconomical because only the apparatus used for the reaction becomes excessive.

加水分解の操作方法として具体的には、まず、触媒水溶液にモノマーを添加して加水分解縮合反応を開始させる。このとき、触媒水溶液に有機溶剤を加えてもよいし、モノマーを有機溶剤で希釈しておいてもよいし、両方行ってもよい。反応温度は0〜100℃、好ましくは5〜80℃である。モノマーの滴下時に5〜80℃に温度を保ち、その後20〜80℃で熟成させる方法が好ましい。   Specifically, as an operation method of the hydrolysis, first, a monomer is added to the aqueous catalyst solution to start the hydrolysis condensation reaction. At this time, an organic solvent may be added to the catalyst aqueous solution, the monomer may be diluted with the organic solvent, or both may be performed. The reaction temperature is 0 to 100 ° C, preferably 5 to 80 ° C. A method in which the temperature is maintained at 5 to 80 ° C. when the monomer is dropped and then ripened at 20 to 80 ° C. is preferable.

触媒水溶液に加えることのできる、又は加水分解性シラン化合物を希釈することのできる有機溶剤としては、種々の公知のものを使用できるが、なかでも好ましいものは水可溶性のものである。例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール等のアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール等の多価アルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル等の多価アルコール縮合物誘導体、アセトン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン等を挙げることができる。この中で特に好ましいのは、沸点が100℃以下のものである。なお、有機溶剤の使用量は、モノマー1モルに対して0〜1,000ml、特に0〜500mlが好ましい。有機溶剤の使用量が多いと反応容器が過大となり不経済である。   As the organic solvent that can be added to the catalyst aqueous solution or that can dilute the hydrolyzable silane compound, various known solvents can be used, and among them, a water-soluble one is preferable. For example, alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol and 2-propanol, polyhydric alcohols such as ethylene glycol and propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether And polyhydric alcohol condensate derivatives such as propylene glycol monopropyl ether and ethylene glycol monopropyl ether, acetone, acetonitrile, tetrahydrofuran and the like. Among these, those having a boiling point of 100 ° C. or less are particularly preferable. In addition, the usage-amount of an organic solvent is 0-1,000 ml with respect to 1 mol of monomers, Especially 0-500 ml is preferable. If the amount of organic solvent used is large, the reaction vessel becomes excessive and uneconomical.

その後、必要であれば触媒の中和反応を行い、加水分解縮合反応で生成したアルコールを減圧除去し、反応混合物水溶液を得る。このとき、中和に使用することのできるアルカリ性物質の量は、触媒で使用された酸に対して0.1〜2当量が好ましい。このアルカリ性物質は水中でアルカリ性を示すものであれば、任意の物質でよい。   Thereafter, if necessary, a neutralization reaction of the catalyst is performed, and the alcohol generated by the hydrolysis condensation reaction is removed under reduced pressure to obtain an aqueous reaction mixture solution. At this time, the amount of the alkaline substance that can be used for neutralization is preferably 0.1 to 2 equivalents relative to the acid used in the catalyst. The alkaline substance may be any substance as long as it shows alkalinity in water.

得られた縮合物は、公知の方法による触媒の除去(例えば、特開2007−302873号公報(特許文献5)に記載されたイオン交換による方法、エポキシ化合物による方法や、特開2008−19423号公報(特許文献6)に記載された分液による洗浄)等の精製を行ってもよく、一般的には縮合物を単体で取りだすことなく、反応で生じたアルコール等を減圧除去すると同時に塗布用溶剤に交換することで塗布用組成物とされる。   The obtained condensate is obtained by removing the catalyst by a known method (for example, a method by ion exchange described in JP-A-2007-302873 (Patent Document 5), a method using an epoxy compound, or JP-A-2008-19423. In general, the alcohol used in the reaction is removed under reduced pressure without removing the condensate as a single substance, and at the same time for application. By changing to a solvent, a coating composition is obtained.

溶剤交換を行う際、ケイ素含有化合物が不安定になる場合があり、安定剤を加えてもよい。安定剤は、炭素数が1〜30の1価又は2価以上の有機酸を好ましく用いることができ、特に好ましい安定剤として、シュウ酸、マレイン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、クエン酸等を挙げることができる。また、安定性を保つため、2種類以上の酸を混合して使用してもよい。添加量は組成物に含まれるケイ素含有化合物100質量部に対して0.001〜25質量部、好ましくは0.01〜15質量部、より好ましくは0.1〜5質量部である。   When performing the solvent exchange, the silicon-containing compound may become unstable, and a stabilizer may be added. As the stabilizer, a monovalent or divalent or higher organic acid having 1 to 30 carbon atoms can be preferably used. As a particularly preferred stabilizer, oxalic acid, maleic acid, formic acid, acetic acid, propionic acid, citric acid and the like are used. Can be mentioned. In order to maintain stability, two or more kinds of acids may be mixed and used. The addition amount is 0.001 to 25 parts by mass, preferably 0.01 to 15 parts by mass, and more preferably 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the silicon-containing compound contained in the composition.

このような酸化ケイ素系材料膜形成用組成物を用いて成膜した酸化ケイ素系材料膜をハードマスク膜として用いることにより、モリブデン等の遷移金属とケイ素とを含有する膜を、更に、遷移金属とケイ素と共に、窒素及び/又は酸素が含有されている場合、例えば、反射防止機能を有する膜である場合にも、塩素系のドライエッチング条件を適用することにより選択エッチングすることが可能である。   By using a silicon oxide-based material film formed using such a composition for forming a silicon oxide-based material film as a hard mask film, a film containing a transition metal such as molybdenum and silicon can be further obtained. When nitrogen and / or oxygen is contained together with silicon and silicon, for example, even in the case of a film having an antireflection function, selective etching can be performed by applying chlorine-based dry etching conditions.

上記酸化ケイ素系材料膜をハードマスク膜とした際、Si−O−Si架橋の密度が低い場合には、エッチング耐性が十分に得られない危険性があり、転写パターンのLER(ラインエッジラフネス)が大きくなってしまうことがある。このエッチング耐性の問題は、基本的にはハードマスク膜を厚くすることで解決できるが、膜厚を十分に厚くすると、不用部の膜を除去する際に、残渣を生じる危険性が高くなり、パターン転写後に除去されなければならない膜材料が残る欠陥、いわゆる黒欠陥が増加してしまう危険がある。そこで、上記酸化ケイ素系材料膜は、Si−O−Si架橋密度が高いことが好ましいが、これは、上記酸化ケイ素系材料膜形成用組成物に、更に架橋形成促進剤を添加することによって達成できる。   When the silicon oxide-based material film is used as a hard mask film, if the density of Si—O—Si crosslinks is low, there is a risk that sufficient etching resistance cannot be obtained, and LER (line edge roughness) of the transfer pattern May become large. This problem of etching resistance can be basically solved by increasing the thickness of the hard mask film, but if the film thickness is sufficiently increased, there is a high risk of generating a residue when removing the unused portion film. There is a risk that defects, that is, black defects, remain in the film material that must be removed after pattern transfer. Therefore, it is preferable that the silicon oxide-based material film has a high Si—O—Si cross-linking density. This can be achieved by further adding a cross-linking accelerator to the silicon oxide-based material film forming composition. it can.

上記架橋形成促進剤の好ましい材料としては、下記一般式(2)
abX (2)
(式中、Lはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム又はセシウム、Xは水酸基、又は炭素数1〜30の1価又は2価以上の有機酸基であり、aは1以上の整数、bは0又は1以上の整数で、a+bは水酸基又は有機酸基の価数である。)
又は下記一般式(3)
MA (3)
(式中、Mは三級スルホニウム、二級ヨードニウム又は四級アンモニウムであり、Aは非求核性対イオンである。)
を挙げることができる。
As a preferable material of the crosslinking accelerator, the following general formula (2)
L a H b X (2)
(Wherein L is lithium, sodium, potassium, rubidium or cesium, X is a hydroxyl group, or a monovalent or divalent or higher organic acid group having 1 to 30 carbon atoms, a is an integer of 1 or more, and b is 0. Or an integer of 1 or more, and a + b is a valence of a hydroxyl group or an organic acid group.)
Or the following general formula (3)
MA (3)
(Wherein M is tertiary sulfonium, secondary iodonium or quaternary ammonium, and A is a non-nucleophilic counter ion.)
Can be mentioned.

上記一般式(2)で示される化合物としては、アルカリ金属水酸塩、アルカリ金属有機酸塩を例示できる。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムの水酸塩、ギ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、ブタン酸塩、ペンタン酸塩、ヘキサン酸塩、ヘプタン酸塩、オクタン酸塩、ノナン酸塩、デカン酸塩、オレイン酸塩、ステアリン酸塩、リノール酸塩、リノレン酸塩、安息香酸塩、フタル酸塩、イソフタル酸塩、テレフタル酸塩、サリチル酸塩、トリフルオロ酢酸塩、モノクロロ酢酸塩、ジクロロ酢酸塩、トリクロロ酢酸塩等の1価の塩、1価又は2価のシュウ酸塩、マロン酸塩、メチルマロン酸塩、エチルマロン酸塩、プロピルマロン酸塩、ブチルマロン酸塩、ジメチルマロン酸塩、ジエチルマロン酸塩、コハク酸塩、メチルコハク酸塩、グルタル酸塩、アジピン酸塩、イタコン酸塩、マレイン酸塩、フマル酸塩、シトラコン酸塩、クエン酸塩、炭酸塩等が挙げられる。   Examples of the compound represented by the general formula (2) include alkali metal hydrates and alkali metal organic acid salts. For example, lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium hydrochloride, formate, acetate, propionate, butanoate, pentanoate, hexanoate, heptanoate, octanoate, nonanoate, Decanoate, oleate, stearate, linoleate, linolenate, benzoate, phthalate, isophthalate, terephthalate, salicylate, trifluoroacetate, monochloroacetate, dichloroacetate Salt, monovalent salt such as trichloroacetate, monovalent or divalent oxalate, malonate, methylmalonate, ethylmalonate, propylmalonate, butylmalonate, dimethylmalonate , Diethyl malonate, succinate, methyl succinate, glutarate, adipate, itaconate, maleate, fumarate, citracone Salt, citric acid, and carbonic acid.

上記一般式(3)で示される化合物としては、下記式(Q−1)、(Q−2)又は(Q−3)で示されるスルホニウム化合物、ヨードニウム化合物、アンモニウム化合物を挙げることができる。   Examples of the compound represented by the general formula (3) include a sulfonium compound, an iodonium compound, and an ammonium compound represented by the following formula (Q-1), (Q-2), or (Q-3).

Figure 2012068314
(式中、R204、R205、R206はそれぞれ炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数6〜20の置換又は非置換のアリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基等によって置換されていてもよい。また、R205とR206とは環を形成してもよく、環を形成する場合には、R205、R206はそれぞれ炭素数1〜6のアルキレン基を示す。A-は非求核性対イオンを表す。R207、R208、R209、R210は、R204、R205、R206と同様であるが、水素原子であってもよい。R207とR208、R207とR208とR209とは環を形成してもよく、環を形成する場合には、R207とR208及びR207とR208とR209は炭素数3〜10のアルキレン基を示す。)
Figure 2012068314
(Wherein R 204 , R 205 and R 206 are each a linear, branched or cyclic alkyl group, alkenyl group, oxoalkyl group or oxoalkenyl group having 1 to 12 carbon atoms, and substitution having 6 to 20 carbon atoms. Or an unsubstituted aryl group, an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, or an aryloxoalkyl group, and a part or all of hydrogen atoms of these groups may be substituted with an alkoxy group or the like. 205 and R 206 may form a ring, and in the case of forming a ring, R 205 and R 206 each represent an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, A represents a non-nucleophilic counter ion. R 207 , R 208 , R 209 , and R 210 are the same as R 204 , R 205 , and R 206 , but may be a hydrogen atom, R 207 and R 208 , R 207 and R 208, and R 209 and may form a ring, when they form a ring, R 207 and R 208及R 207, R 208 and R 209 represents an alkylene group having 3 to 10 carbon atoms.)

上記R204、R205、R206、R207、R208、R209、R210は互いに同一であっても異なっていてもよく、具体的にはアルキル基として、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、プロぺニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられる。オキソアルキル基としては、2−オキソシクロペンチル基、2−オキソシクロヘキシル基等が挙げられ、2−オキソプロピル基、2−シクロペンチル−2−オキソエチル基、2−シクロヘキシル−2−オキソエチル基、2−(4−メチルシクロヘキシル)−2−オキソエチル基等を挙げることができる。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等や、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基、メチルナフチル基、エチルナフチル基等のアルキルナフチル基、メトキシナフチル基、エトキシナフチル基等のアルコキシナフチル基、ジメチルナフチル基、ジエチルナフチル基等のジアルキルナフチル基、ジメトキシナフチル基、ジエトキシナフチル基等のジアルコキシナフチル基等が挙げられる。アラルキル基としてはベンジル基、フェニルエチル基、フェネチル基等が挙げられる。アリールオキソアルキル基としては、2−フェニル−2−オキソエチル基、2−(1−ナフチル)−2−オキソエチル基、2−(2−ナフチル)−2−オキソエチル基等の2−アリール−2−オキソエチル基等が挙げられる。A-の非求核性対イオンとしては水酸イオン、ギ酸イオン、酢酸イオン、硝酸イオン、プロピオン酸イオン、ブタン酸イオン、ペンタン酸イオン、ヘキサン酸イオン、ヘプタン酸イオン、オクタン酸イオン、ノナン酸イオン、デカン酸イオン、オレイン酸イオン、ステアリン酸イオン、リノール酸イオン、リノレン酸イオン、安息香酸イオン、フタル酸イオン、イソフタル酸イオン、テレフタル酸イオン、サリチル酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、モノクロロ酢酸イオン、ジクロロ酢酸イオン、トリクロロ酢酸イオン、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭素化物イオン、ヨウ素化物イオン等の1価のイオン、1価又は2価のシュウ酸イオン、マロン酸イオン、メチルマロン酸イオン、エチルマロン酸イオン、プロピルマロン酸イオン、ブチルマロン酸イオン、ジメチルマロン酸イオン、ジエチルマロン酸イオン、コハク酸イオン、メチルコハク酸イオン、グルタル酸イオン、アジピン酸イオン、イタコン酸イオン、マレイン酸イオン、フマル酸イオン、シトラコン酸イオン、クエン酸イオン、炭酸イオン等が挙げられる。 R 204 , R 205 , R 206 , R 207 , R 208 , R 209 , and R 210 may be the same as or different from each other. Specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group. , Isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclopropylmethyl group, 4-methylcyclohexyl Group, cyclohexylmethyl group, norbornyl group, adamantyl group and the like. Examples of the alkenyl group include a vinyl group, an allyl group, a propenyl group, a butenyl group, a hexenyl group, and a cyclohexenyl group. Examples of the oxoalkyl group include 2-oxocyclopentyl group, 2-oxocyclohexyl group, and the like. 2-oxopropyl group, 2-cyclopentyl-2-oxoethyl group, 2-cyclohexyl-2-oxoethyl group, 2- (4 -Methylcyclohexyl) -2-oxoethyl group and the like can be mentioned. Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a p-methoxyphenyl group, an m-methoxyphenyl group, an o-methoxyphenyl group, an ethoxyphenyl group, a p-tert-butoxyphenyl group, and an m-tert-butoxyphenyl group. Alkylphenyl groups such as alkoxyphenyl groups, 2-methylphenyl groups, 3-methylphenyl groups, 4-methylphenyl groups, ethylphenyl groups, 4-tert-butylphenyl groups, 4-butylphenyl groups, dimethylphenyl groups, etc. Alkyl naphthyl groups such as methyl naphthyl group and ethyl naphthyl group, alkoxy naphthyl groups such as methoxy naphthyl group and ethoxy naphthyl group, dialkyl naphthyl groups such as dimethyl naphthyl group and diethyl naphthyl group, dimethoxy naphthyl group and diethoxy naphthyl group Dialkoxynaphthyl group And the like. Examples of the aralkyl group include a benzyl group, a phenylethyl group, and a phenethyl group. As the aryloxoalkyl group, 2-aryl-2-oxoethyl group such as 2-phenyl-2-oxoethyl group, 2- (1-naphthyl) -2-oxoethyl group, 2- (2-naphthyl) -2-oxoethyl group and the like Groups and the like. Non-nucleophilic counter ions of A include hydroxide ion, formate ion, acetate ion, nitrate ion, propionate ion, butanoic acid ion, pentanoic acid ion, hexanoic acid ion, heptanoic acid ion, octanoic acid ion, and nonanoic acid. Ion, decanoate ion, oleate ion, stearate ion, linoleate ion, linolenate ion, benzoate ion, phthalate ion, isophthalate ion, terephthalate ion, salicylate ion, trifluoroacetate ion, monochloroacetate ion, Monovalent ion such as dichloroacetate ion, trichloroacetate ion, fluoride ion, chloride ion, bromide ion, iodide ion, monovalent or divalent oxalate ion, malonate ion, methylmalonate ion, ethyl Malonate ion, propylmalonate ion, Lumalonate ion, dimethylmalonate ion, diethylmalonate ion, succinate ion, methylsuccinate ion, glutarate ion, adipate ion, itaconic acid ion, maleate ion, fumarate ion, citraconic acid ion, citrate ion, Examples include carbonate ions.

なお、上記架橋形成促進剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。酸化ケイ素系材料膜形成用組成物中の架橋形成促進剤の添加量は、上記加水分解性シラン化合物の加水分解・縮合物100質量部に対して、好ましくは0.01〜50質量部、より好ましくは0.1〜40質量部である。   In addition, the said crosslinking formation promoter can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. The addition amount of the crosslinking formation accelerator in the composition for forming a silicon oxide-based material film is preferably 0.01 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydrolyzable / condensate of the hydrolyzable silane compound. Preferably it is 0.1-40 mass parts.

本発明に使用する酸化ケイ素系材料膜形成用組成物の塗布溶剤として使用される有機溶剤は、上述のケイ素含有化合物の製造時に使用した有機溶剤をそのまま用いることが好ましく、特にエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等のモノアルキルエーテルを使用することが好ましい。具体的には、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテルから選ばれる有機溶剤が好ましく、必要に応じて追加希釈にも用いることができる。   The organic solvent used as a coating solvent for the composition for forming a silicon oxide-based material film used in the present invention is preferably the organic solvent used in the production of the above-mentioned silicon-containing compound, particularly ethylene glycol, diethylene glycol, It is preferable to use monoalkyl ethers such as triethylene glycol, propylene glycol and dipropylene glycol. Specifically, an organic solvent selected from propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monopropyl ether is preferable. It can also be used for additional dilution.

更に上記溶剤の他、水など公知の安定化溶剤成分を加えることができるが、152mm(6インチ)角のフォトマスクブランクにおいて、1〜10nm膜厚の酸化ケイ素系材料層を成膜するためには、水を含む全溶剤の使用量は、上記加水分解性シラン化合物の加水分解・縮合物100質量部に対して1,000〜250,000質量部、特に10,000〜200,000質量部が好適である。   Furthermore, in addition to the above solvent, a known stabilizing solvent component such as water can be added. In order to form a silicon oxide-based material layer having a thickness of 1 to 10 nm in a 152 mm (6 inch) square photomask blank. The amount of the total solvent containing water is 1,000 to 250,000 parts by mass, particularly 10,000 to 200,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydrolyzable / condensed product of the hydrolyzable silane compound. Is preferred.

更に、上記酸化ケイ素系材料膜形成用組成物を安定して保管して使用できるようにするためには、安定化剤を添加しておくことが好ましい。安定化剤としては、炭素数が1〜30の1価又は2価以上の有機酸を挙げることができる。このとき添加する酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレン酸、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、サリチル酸、トリフルオロ酢酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、シュウ酸、マロン酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸、プロピルマロン酸、ブチルマロン酸、ジメチルマロン酸、ジエチルマロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、クエン酸等を例示することができる。特にシュウ酸、マレイン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、クエン酸等が好ましい。また、安定性を保つため、2種類以上の酸を混合して使用してもよい。添加量は組成物に含まれる上記加水分解性シラン化合物の加水分解・縮合物100質量部に対して0.001〜25質量部、好ましくは0.01〜15質量部、より好ましくは0.1〜5質量部である。また、上記有機酸を、組成物のpHが、好ましくは0≦pH≦7、より好ましくは0.3≦pH≦6.5、更に好ましくは0.5≦pH≦6となるように配合することも好ましい。   Further, in order to stably store and use the composition for forming a silicon oxide-based material film, it is preferable to add a stabilizer. Examples of the stabilizer include monovalent or divalent or higher organic acids having 1 to 30 carbon atoms. Acids added at this time include formic acid, acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, oleic acid, stearic acid, linoleic acid, linolenic acid, benzoic acid , Phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, salicylic acid, trifluoroacetic acid, monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, oxalic acid, malonic acid, methylmalonic acid, ethylmalonic acid, propylmalonic acid, butylmalonic acid, dimethylmalonic acid , Diethylmalonic acid, succinic acid, methylsuccinic acid, glutaric acid, adipic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, citric acid and the like. In particular, oxalic acid, maleic acid, formic acid, acetic acid, propionic acid, citric acid and the like are preferable. In order to maintain stability, two or more kinds of acids may be mixed and used. The addition amount is 0.001 to 25 parts by mass, preferably 0.01 to 15 parts by mass, more preferably 0.1 to 100 parts by mass of the hydrolyzable / condensate of the hydrolyzable silane compound contained in the composition. -5 parts by mass. The organic acid is blended so that the pH of the composition is preferably 0 ≦ pH ≦ 7, more preferably 0.3 ≦ pH ≦ 6.5, and still more preferably 0.5 ≦ pH ≦ 6. It is also preferable.

上述のように調製された酸化ケイ素系材料膜形成用組成物をスピンコート法等の公知の方法で被加工物である遷移金属とケイ素を含有する材料からなる膜上に塗布成膜し、加熱処理を行うことによって、本発明の酸化ケイ素系材料膜をハードマスク膜として有するフォトマスクブランクが得られる。特に、上記一般式(2)や(3)で示される架橋形成促進剤を添加した場合には、1〜10nmの膜厚とした場合にも十分なエッチング耐性を有するハードマスク膜を有するフォトマスクブランクとなる。   The composition for forming a silicon oxide-based material film prepared as described above is applied onto a film made of a material containing a transition metal and silicon as a workpiece by a known method such as a spin coat method, and heated. By performing the treatment, a photomask blank having the silicon oxide material film of the present invention as a hard mask film is obtained. In particular, when the crosslinking formation accelerator represented by the general formula (2) or (3) is added, a photomask having a hard mask film having sufficient etching resistance even when the film thickness is 1 to 10 nm. It will be blank.

上記成膜では、塗布後、加熱することによって、十分な密度のSi−O−Si架橋を形成させるものであるが、このときの加熱条件としては100〜400℃の温度範囲内で、60〜1,200秒の時間範囲内が好ましく用いられる。特に、上記一般式(2)や(3)で示される架橋形成促進剤が配合されたものでは、フォトマスクブランクが有する光学膜等の、ハードマスク膜の下方に形成された膜に悪影響をほとんど与えない300℃以下の温度で加熱した場合にも、十分な架橋密度が得られ、塩素系ドライエッチング条件に対する高いエッチング耐性を得ることができる。   In the above film formation, a Si—O—Si bridge having a sufficient density is formed by heating after coating. The heating conditions at this time are within the temperature range of 100 to 400 ° C. A time range of 1,200 seconds is preferably used. In particular, when the crosslinking formation accelerator represented by the general formula (2) or (3) is blended, there is almost no adverse effect on the film formed below the hard mask film, such as an optical film of the photomask blank. Even when heated at a temperature of not higher than 300 ° C., a sufficient crosslinking density can be obtained and high etching resistance to chlorine-based dry etching conditions can be obtained.

本発明のフォトマスクブランクは、石英基板等の透明基板上に、1又は2以上の膜が形成され、該膜の少なくとも表面側(基板から離間する側)の膜は、遷移金属とケイ素を含有する材料からなる。そして、この遷移金属とケイ素を含有する層上に、酸化ケイ素系材料膜であるドライエッチング用のハードマスク膜が設けられている。   In the photomask blank of the present invention, one or more films are formed on a transparent substrate such as a quartz substrate, and the film on at least the surface side (side away from the substrate) of the film contains a transition metal and silicon. Made of materials. A hard mask film for dry etching, which is a silicon oxide-based material film, is provided on the layer containing the transition metal and silicon.

上述の酸化ケイ素系材料膜は、遷移金属とケイ素を含有する材料からなる膜上に成膜されるが、遷移金属とケイ素を含有する材料からなる膜の表面側には、フォトマスクを露光に用いる際の露光光に対する反射率を制御するため反射防止層が設けられ、反射防止層には、好ましくは遷移金属とケイ素に、更に窒素及び/又は酸素を含有する材料が選択される。また、遷移金属とケイ素を含有する材料からなる膜は、遮光膜でもハーフトーン位相シフト膜でもよく、更に透明基板と、遷移金属とケイ素を含有する材料からなる膜との間には、その他の機能膜が設けられていてもよい。   The above-mentioned silicon oxide-based material film is formed on a film made of a material containing a transition metal and silicon. On the surface side of the film made of a material containing a transition metal and silicon, a photomask is exposed. In order to control the reflectance with respect to the exposure light when used, an antireflection layer is provided, and a material containing nitrogen and / or oxygen in addition to a transition metal and silicon is preferably selected for the antireflection layer. The film made of a material containing a transition metal and silicon may be a light-shielding film or a halftone phase shift film, and between the transparent substrate and the film made of a material containing a transition metal and silicon, A functional film may be provided.

遷移金属としては、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種以上が好適であるが、特に、ドライエッチング加工性の点からモリブデンが好ましい。   As the transition metal, one or more selected from titanium, vanadium, cobalt, nickel, zirconium, niobium, molybdenum, hafnium, tantalum and tungsten are preferable, but molybdenum is particularly preferable from the viewpoint of dry etching processability.

遮光膜の組成及び遮光膜を構成する遮光層の組成は、ケイ素が10原子%以上95原子%以下、特に30原子%以上85原子%以下、遷移金属が0.5原子%以上35原子%以下、特に1原子%以上20原子%以下とすることが好ましく、更に、軽元素を含む場合は、酸素が0原子%以上50原子%以下、特に0原子%を超えて30原子%以下、窒素が0原子%を超えて50原子%以下、特に0原子%を超えて30原子%以下であることが好ましい。また、5原子%以下であれば、炭素や水素等のその他の軽元素が含まれていてもよい。   The composition of the light shielding film and the composition of the light shielding layer constituting the light shielding film are 10 atomic% or more and 95 atomic% or less, particularly 30 atomic% or more and 85 atomic% or less for silicon, and 0.5 atomic% or more and 35 atomic% or less for transition metal. In particular, it is preferably 1 atomic% or more and 20 atomic% or less. Further, when a light element is included, oxygen is 0 atomic% or more and 50 atomic% or less, especially more than 0 atomic% and 30 atomic% or less, and nitrogen is contained. It is preferably more than 0 atomic% and 50 atomic% or less, particularly preferably more than 0 atomic% and 30 atomic% or less. Moreover, if it is 5 atomic% or less, other light elements, such as carbon and hydrogen, may be contained.

遮光膜を構成する反射防止層の組成は、ケイ素が10原子%以上80原子%以下、特に30原子%以上50原子%以下、遷移金属が0.5原子%以上35原子%以下、特に1原子%以上20原子%以下とすることが好ましく、更に、軽元素を含む場合は、酸素が0原子%以上60原子%以下、特に0原子%を超えて50原子%以下、窒素が0原子%を超えて57原子%以下、特に20原子%以上50原子%以下であり、酸素と窒素の合計は10原子%以上60原子%以下であることが好ましい。また、5原子%以下であれば、炭素や水素等のその他の軽元素が含まれていてもよい。   The composition of the antireflection layer constituting the light-shielding film is as follows: silicon is 10 atomic% to 80 atomic%, particularly 30 atomic% to 50 atomic%, transition metal is 0.5 atomic% to 35 atomic%, particularly 1 atom. % To 20 atomic% or less, and when light elements are included, oxygen is 0 atomic% to 60 atomic%, particularly more than 0 atomic% to 50 atomic% or less, and nitrogen is 0 atomic%. It is preferably 57 atom% or less, particularly 20 atom% or more and 50 atom% or less, and the total of oxygen and nitrogen is preferably 10 atom% or more and 60 atom% or less. Moreover, if it is 5 atomic% or less, other light elements, such as carbon and hydrogen, may be contained.

一方、ハーフトーン位相シフト膜の組成は、ケイ素が30原子%以上70原子%以下、特に30原子%以上50原子%以下、遷移金属が0原子%を超えて30原子%以下、特に1原子%以上20原子%以下とすることが好ましく、更に、軽元素を含む場合は、酸素が0原子%を超えて60原子%以下、特に3原子%以上50原子%以下、窒素が0原子%を超えて57原子%以下、特に5原子%以上50原子%以下であり、酸素と窒素の合計は30原子%以上60原子%以下であることが好ましい。また、5原子%以下であれば、炭素や水素等のその他の軽元素が含まれていてもよい。   On the other hand, the composition of the halftone phase shift film is 30 atomic% or more and 70 atomic% or less of silicon, particularly 30 atomic% or more and 50 atomic% or less, and the transition metal exceeds 0 atomic% and 30 atomic% or less, particularly 1 atomic%. Preferably, the content is 20 atomic% or less, and when light elements are included, oxygen exceeds 0 atomic% to 60 atomic% or less, particularly 3 atomic% to 50 atomic%, and nitrogen exceeds 0 atomic%. It is preferably 57 atom% or less, particularly 5 atom% or more and 50 atom% or less, and the total of oxygen and nitrogen is preferably 30 atom% or more and 60 atom% or less. Moreover, if it is 5 atomic% or less, other light elements, such as carbon and hydrogen, may be contained.

遮光膜を構成する反射防止層及び遮光層はそれぞれ独立に単層構造とすることも多層構造(組成が傾斜する構造を含む)とすることもできる。また、遮光膜全体で組成が傾斜する構造を有するものでもよく、その表面側に反射防止の機能を有するものであってもよい。   Each of the antireflection layer and the light shielding layer constituting the light shielding film may have a single-layer structure or a multilayer structure (including a structure having a gradient composition). Further, the light shielding film may have a structure in which the composition is inclined, or may have an antireflection function on the surface side.

なお、遮光膜は、反射防止層と遮光層の各組成が同一のもの、即ち、反射率を抑制した状態の単一層による遮光膜とすることもできるが、この場合には、遮光膜はかなり厚いものとなる。そのため、高い加工精度を得るためには、遮光膜は互いに組成が異なる反射防止層と遮光層とで構成し、反射防止層中の酸素と窒素の合計の含有率を、遮光層よりも高くすることが好ましい。   The light-shielding film can be a light-shielding film having the same composition of the antireflection layer and the light-shielding layer, that is, a single-layer light-shielding film in a state in which the reflectance is suppressed. It will be thick. Therefore, in order to obtain high processing accuracy, the light shielding film is composed of an antireflection layer and a light shielding layer having different compositions, and the total content of oxygen and nitrogen in the antireflection layer is made higher than that of the light shielding layer. It is preferable.

遮光膜の膜厚は上記の材料を用い、求められる光学特性、即ち、通常、遮光膜の露光光に対する光学濃度が2.5以上、また、遮光膜とは別にハーフトーン位相シフト膜のような光吸収層がある場合には、それと合せて、露光光に対する光学濃度が2.5以上となるように設定すれはよい。具体的には、例えば30〜200nm程度の膜厚に好適な光学濃度を見出すことができる。なお、遮光膜中の反射防止層の層厚は、ArFエキシマレーザー露光用としては4nm以上であることが好ましく、強い反射防止効果を得るためには5〜20nm前後とすることが好ましい。   The film thickness of the light shielding film is the above-mentioned material, and the required optical characteristics, that is, the optical density of the light shielding film with respect to the exposure light is usually 2.5 or more. If there is a light absorbing layer, it may be set so that the optical density with respect to the exposure light is 2.5 or more. Specifically, for example, an optical density suitable for a film thickness of about 30 to 200 nm can be found. Note that the thickness of the antireflection layer in the light shielding film is preferably 4 nm or more for ArF excimer laser exposure, and preferably about 5 to 20 nm in order to obtain a strong antireflection effect.

本発明のフォトマスクブランクの加工方法について、遮光膜を有するものを例として説明すると、以下のとおりである。なお、反射防止層と遮光層を有する遮光膜の場合、また、バイナリーマスク用のフォトマスクブランク、ハーフトーン位相シフト膜を有するハーフトーン位相シフトマスクブランクの場合のいずれも、酸化ケイ素系材料膜によるハードマスクとの関係は同じであり、いずれの場合も同様の効果が得られる。   The processing method of the photomask blank of the present invention will be described as follows by taking an example having a light shielding film. In the case of a light-shielding film having an antireflection layer and a light-shielding layer, and also in the case of a photomask blank for a binary mask and a halftone phase shift mask blank having a halftone phase shift film, the silicon oxide material film is used. The relationship with the hard mask is the same, and the same effect can be obtained in either case.

まず、遷移金属とケイ素を含有する材料による遮光膜の上に形成された、酸化ケイ素系材料のハードマスク膜の上にレジスト膜を形成する。ここで使用するレジストは、パターン露光方法に応じて選択されるが、本発明のフォトマスクブランクを使用するような微細パターンを形成するためには、一般的に電子線露光による方法を用いるため、芳香族系樹脂を用いた化学増幅型電子線レジストが用いられる。このレジストは、パターンの種類によって、ポジ型とネガ型が使い分けられる。このレジスト膜に対し、使用するレジストに応じて電子線をパターン照射し、その後、加熱及び現像工程を経て、レジストパターンが形成される。   First, a resist film is formed on a silicon oxide-based material hard mask film formed on a light-shielding film made of a material containing transition metal and silicon. The resist used here is selected according to the pattern exposure method, but in order to form a fine pattern using the photomask blank of the present invention, generally a method by electron beam exposure is used. A chemically amplified electron beam resist using an aromatic resin is used. Depending on the type of pattern, this resist can be used either positively or negatively. The resist film is irradiated with a pattern of an electron beam according to the resist to be used, and then a resist pattern is formed through a heating and developing process.

得られたレジストパターンは、ドライエッチングによって、まず酸化ケイ素系材料のハードマスク膜にパターンが転写される。ドライエッチング条件は、常用されるフッ素を含有するガス条件によるフッ素系ドライエッチングを用いることができる。フッ素を含有するガスとしては、フッ素ガス、CF4、C26のような炭素とフッ素を含むガス、SF6のような硫黄とフッ素を含むガスが挙げられ、更にはヘリウムなどのフッ素を含まないガスとフッ素を含むガスとの混合ガスでもよい。また、必要に応じて酸素などのガスを添加してもよい。 The obtained resist pattern is first transferred to a hard mask film of silicon oxide-based material by dry etching. As the dry etching conditions, fluorine-based dry etching under a gas condition containing fluorine that is commonly used can be used. Examples of the gas containing fluorine include fluorine gas, gas containing carbon and fluorine such as CF 4 and C 2 F 6 , gas containing sulfur and fluorine such as SF 6 , and fluorine such as helium. It may be a mixed gas of a gas not containing and a gas containing fluorine. Moreover, you may add gas, such as oxygen, as needed.

次に、レジスト膜を剥離し、又は残したままで、得られた酸化ケイ素系材料によるパターンをハードマスクとして用いて、遷移金属とケイ素を含有する材料による遮光膜にパターンを転写する。ここで用いるドライエッチングは、酸素含有比が制御された塩素系ドライエッチングを用いることができる。MoSiON膜が塩素系ドライエッチングで加工可能であることが、特開2001−27799号公報(特許文献7)に開示されているが、この条件を適用した場合、ハードマスク膜である本発明の酸化ケイ素系材料膜は、エッチング耐性を有する材料として有効に機能する。   Next, the resist film is peeled or left, and the pattern is transferred to a light-shielding film made of a material containing a transition metal and silicon using the obtained pattern made of the silicon oxide-based material as a hard mask. As the dry etching used here, chlorine-based dry etching in which the oxygen content ratio is controlled can be used. JP-A-2001-27799 (Patent Document 7) discloses that the MoSiON film can be processed by chlorine-based dry etching. When this condition is applied, the oxidation of the present invention, which is a hard mask film, is disclosed. The silicon-based material film functions effectively as a material having etching resistance.

ドライエッチングの条件は、例えば、塩素ガスと酸素ガスの混合比(Cl2ガス:O2ガス)を、体積比で1:0.001〜1:1、好ましくは1:0.001〜1:0.25とし、必要に応じてヘリウムなどの不活性ガスを混合したガスを用いてドライエッチングを行うことができる。また、その他エッチング条件としては、ガス圧を、例えば0.1〜1,000mtorr、エッチングパワーを、例えば10〜10,000Wとして、エッチング条件を適宜調整することができる。更に、必要に応じてヘリウムなどの不活性ガスを混合したガスを用いてドライエッチングを行うことができる。ガス圧、エッチングパワー等の、塩素ガスと酸素ガスの混合比以外の条件が一定であれば、塩素ガスの混合比を高くすることにより、遷移金属とケイ素を含有する材料のエッチング選択比を上げることができるが、上記エッチング条件の最適条件の選定は、エッチングされるべき材料とエッチングを受けないようにする材料のサンプルを準備し、上記範囲より、適切な条件を選択すればよい。 The dry etching conditions are, for example, a mixing ratio of chlorine gas and oxygen gas (Cl 2 gas: O 2 gas) in a volume ratio of 1: 0.001 to 1: 1, preferably 1: 0.001 to 1: If necessary, dry etching can be performed using a gas mixed with an inert gas such as helium. Further, as other etching conditions, the gas pressure is set to 0.1 to 1,000 mtorr, the etching power is set to 10 to 10,000 W, for example, and the etching conditions can be appropriately adjusted. Furthermore, dry etching can be performed using a gas mixed with an inert gas such as helium as necessary. If conditions other than the mixing ratio of chlorine gas and oxygen gas, such as gas pressure and etching power, are constant, the etching selectivity of the material containing transition metal and silicon is increased by increasing the mixing ratio of chlorine gas. However, the optimum conditions for the etching conditions may be selected by preparing a material sample to be etched and a sample of a material not to be etched, and selecting an appropriate condition from the above range.

上述の塩素系ドライエッチングに対し、特に、架橋形成促進剤を添加して得た酸化ケイ素系材料膜から得たパターンは、酸化ケイ素系材料膜が2〜30nm程度の薄膜であっても、高いSi−O−Si架橋密度をもつことからエッチング耐性が高く、高い精度でパターンが転写される。酸化ケイ素系材料膜は、遮光膜パターン完成後にパターンの一部として残して反射防止膜又は反射防止膜を構成する層の一部としてもよく、また、除去してもよい。   In contrast to the above-mentioned chlorine-based dry etching, the pattern obtained from a silicon oxide-based material film obtained by adding a crosslinking formation accelerator is particularly high even if the silicon oxide-based material film is a thin film of about 2 to 30 nm. Since it has Si—O—Si crosslink density, etching resistance is high, and a pattern is transferred with high accuracy. The silicon oxide-based material film may be left as a part of the pattern after completion of the light shielding film pattern, or may be a part of the layer constituting the antireflection film or the antireflection film, or may be removed.

ドライエッチングによって遮光パターンが完成した後、酸化ケイ素系材料によるパターンの剥離を行う場合、この剥離は、一般のSOG膜同様、ウェットエッチングによって行うことができる。また、ドライエッチングによって除去することもできる。ドライエッチングで除去する場合は、フッ素系のエッチングで除去することもできるが、塩素ガス及び酸素ガスを用いたエッチングにおいて、エッチングガス中の酸素ガスの比率を高くすれば、遷移金属とケイ素を含有する材料のエッチング速度を遅くすることができるので、相対的に酸化ケイ素系材料のエッチング速度が速くなり、酸化ケイ素系材料のみを選択的にエッチング除去することができる。   When the pattern is peeled off by the silicon oxide material after the light shielding pattern is completed by dry etching, the peeling can be carried out by wet etching like a general SOG film. It can also be removed by dry etching. When removed by dry etching, it can also be removed by fluorine-based etching. However, in etching using chlorine gas and oxygen gas, if the ratio of oxygen gas in the etching gas is increased, transition metal and silicon are contained. Therefore, the etching rate of the silicon oxide material can be relatively increased, and only the silicon oxide material can be selectively removed by etching.

以下、合成例及び実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although a synthesis example and an Example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited by the following Example.

[合成例1]
メタノール60g、イオン交換水200g、35%塩酸1gを1,000mlガラスフラスコに仕込み、テトラエトキシシラン50g、メチルトリメトキシシラン100g及びフェニルトリメトキシシラン10gの混合物を室温で加えた。そのまま、8時間室温で加水分解縮合させた後、メタノール及び副生エタノールを減圧で留去した。そこに、酢酸エチル800ml及びプロピレングリコールモノプロピルエーテル300mlを加え、水層を分液し、反応で使用した塩酸を除去した。残った有機層に1%マレイン酸水溶液100mlを加えて撹拌、静置、分液した。これを2回繰り返した後、イオン交換水100mlを加えて撹拌、静置、分液した。これを3回繰り返した。残った有機層にプロピレングリコールモノプロピルエーテルを200ml加えて、減圧で濃縮してケイ素含有化合物1のプロピレングリコールモノプロピルエーテル溶液300g(ポリマー濃度21%)を得た。得られた溶液をイオンクロマトグラフでクロルイオンを分析したが、検出されなかった。ケイ素含有化合物1のポリスチレン換算重量分子量を測定したところMw=2,000であった。
[Synthesis Example 1]
60 g of methanol, 200 g of ion-exchanged water and 1 g of 35% hydrochloric acid were charged into a 1,000 ml glass flask, and a mixture of 50 g of tetraethoxysilane, 100 g of methyltrimethoxysilane and 10 g of phenyltrimethoxysilane was added at room temperature. The product was subjected to hydrolysis and condensation for 8 hours at room temperature, and then methanol and by-product ethanol were distilled off under reduced pressure. Thereto, 800 ml of ethyl acetate and 300 ml of propylene glycol monopropyl ether were added, the aqueous layer was separated, and hydrochloric acid used in the reaction was removed. To the remaining organic layer, 100 ml of a 1% maleic acid aqueous solution was added, stirred, allowed to stand, and separated. After repeating this twice, 100 ml of ion-exchanged water was added, stirred, allowed to stand, and separated. This was repeated three times. 200 ml of propylene glycol monopropyl ether was added to the remaining organic layer and concentrated under reduced pressure to obtain 300 g of a propylene glycol monopropyl ether solution of silicon-containing compound 1 (polymer concentration 21%). The resulting solution was analyzed for chloro ions by ion chromatography, but was not detected. It was Mw = 2,000 when the polystyrene conversion weight molecular weight of the silicon containing compound 1 was measured.

[合成例2]
合成例1のテトラエトキシシラン50g、メチルトリメトキシシラン100g及びフェニルトリメトキシシラン10gの混合物をメチルトリメトキシシラン100g及びフェニルトリメトキシシラン20gに代えた以外は同様の操作でケイ素含有化合物2のプロピレングリコールモノプロピルエーテル溶液300g(ポリマー濃度19%)を得た。得られた溶液をイオンクロマトグラフでクロルイオンを分析したが、検出されなかった。ケイ素含有化合物2のポリスチレン換算重量分子量を測定したところMw=3,000であった。
[Synthesis Example 2]
Propylene glycol of silicon-containing compound 2 in the same manner except that 50 g of tetraethoxysilane, 100 g of methyltrimethoxysilane and 10 g of phenyltrimethoxysilane in Synthesis Example 1 were replaced with 100 g of methyltrimethoxysilane and 20 g of phenyltrimethoxysilane. 300 g of monopropyl ether solution (polymer concentration 19%) was obtained. The resulting solution was analyzed for chloro ions by ion chromatography, but was not detected. It was Mw = 3,000 when the polystyrene conversion weight molecular weight of the silicon-containing compound 2 was measured.

[合成例3]
合成例1のメタノール60g、イオン交換水200g、35%塩酸1g、テトラエトキシシラン50g、メチルトリメトキシシラン100g及びフェニルトリメトキシシラン10gをイオン交換水260g、65%硝酸5g、テトラメトキシシラン70g、メチルトリメトキシシラン70g及びフェニルトリメトキシシラン10gに代えた以外は同様の操作でケイ素含有化合物3のプロピレングリコールモノプロピルエーテル溶液300g(ポリマー濃度20%)を得た。得られた溶液をイオンクロマトグラフで硝酸イオンを分析したが、検出されなかった。ケイ素含有化合物3のポリスチレン換算重量分子量を測定したところMw=2,500であった。
[Synthesis Example 3]
60 g of Synthesis Example 1 methanol, 200 g of ion exchange water, 1 g of 35% hydrochloric acid, 50 g of tetraethoxysilane, 100 g of methyltrimethoxysilane and 10 g of phenyltrimethoxysilane were added to 260 g of ion exchange water, 5 g of 65% nitric acid, 70 g of tetramethoxysilane, and methyl. 300 g of propylene glycol monopropyl ether solution of the silicon-containing compound 3 (polymer concentration 20%) was obtained by the same operation except that 70 g of trimethoxysilane and 10 g of phenyltrimethoxysilane were used. The resulting solution was analyzed for nitrate ions by ion chromatography, but was not detected. It was Mw = 2,500 when the polystyrene conversion weight molecular weight of the silicon-containing compound 3 was measured.

[合成例4]
イオン交換水260g、35%塩酸1gを1,000mlガラスフラスコに仕込み、テトラメトキシシラン70g、メチルトリメトキシシラン25g、下記式[i]のシラン化合物25g及びフェニルトリメトキシシラン10gの混合物を室温で加えた。そのまま、8時間室温で加水分解縮合させた後、副生メタノールを減圧で留去した。そこに、酢酸エチル800ml及びプロピレングリコールモノプロピルエーテル300mlを加え、水層を分液した。残った有機層に、イオン交換水100mlを加えて撹拌、静置、分液した。これを3回繰り返した。残った有機層にプロピレングリコールモノプロピルエーテルを200ml加えて、減圧で濃縮してケイ素含有化合物4のプロピレングリコールモノプロピルエーテル溶液300g(ポリマー濃度20%)を得た。得られた溶液をイオンクロマトグラフでクロルイオンを分析したが、検出されなかった。ケイ素含有化合物4のポリスチレン換算重量分子量を測定したところMw=1,800であった。
[Synthesis Example 4]
Charge ion exchange water 260g, 35% hydrochloric acid 1g into a 1,000ml glass flask, add tetramethoxysilane 70g, methyltrimethoxysilane 25g, silane compound 25g of the following formula [i] and phenyltrimethoxysilane 10g at room temperature. It was. The product was subjected to hydrolysis and condensation for 8 hours at room temperature, and then by-product methanol was distilled off under reduced pressure. Thereto, 800 ml of ethyl acetate and 300 ml of propylene glycol monopropyl ether were added, and the aqueous layer was separated. To the remaining organic layer, 100 ml of ion exchange water was added, stirred, allowed to stand, and separated. This was repeated three times. 200 ml of propylene glycol monopropyl ether was added to the remaining organic layer and concentrated under reduced pressure to obtain 300 g of a propylene glycol monopropyl ether solution of silicon-containing compound 4 (polymer concentration 20%). The resulting solution was analyzed for chloro ions by ion chromatography, but was not detected. It was Mw = 1,800 when the polystyrene conversion weight molecular weight of the silicon-containing compound 4 was measured.

Figure 2012068314
Figure 2012068314

[合成例5]
エタノール200g、イオン交換水100g、メタンスルホン酸3gを1,000mlガラスフラスコに仕込み、テトラメトキシシラン40g、メチルトリメトキシシラン10g、下記式[ii]のシラン化合物50g及びフェニルトリメトキシシラン10gの混合物を室温で加えた。そのまま、8時間室温で加水分解縮合させた後、副生メタノールを減圧で留去した。そこに、酢酸エチル800ml及びプロピレングリコールモノエチルエーテル300mlを加え、水層を分液した。残った有機層に、イオン交換水100mlを加えて撹拌、静置、分液した。これを3回繰り返した。残った有機層にプロピレングリコールモノエチルエーテルを200ml加えて、減圧で濃縮してケイ素含有化合物5のプロピレングリコールモノエチルエーテル溶液300g(ポリマー濃度20%)を得た。得られた溶液をイオンクロマトグラフでメタンスルホン酸イオンを分析したところ、反応に使用したもののうち99%が除去されていることが判った。ケイ素含有化合物5のポリスチレン換算重量分子量を測定したところMw=2,100であった。
[Synthesis Example 5]
200 g of ethanol, 100 g of ion-exchanged water, and 3 g of methanesulfonic acid are charged in a 1,000 ml glass flask, and a mixture of 40 g of tetramethoxysilane, 10 g of methyltrimethoxysilane, 50 g of a silane compound of the following formula [ii] and 10 g of phenyltrimethoxysilane is prepared. Added at room temperature. The product was subjected to hydrolysis and condensation for 8 hours at room temperature, and then by-product methanol was distilled off under reduced pressure. Thereto, 800 ml of ethyl acetate and 300 ml of propylene glycol monoethyl ether were added, and the aqueous layer was separated. To the remaining organic layer, 100 ml of ion exchange water was added, stirred, allowed to stand, and separated. This was repeated three times. 200 ml of propylene glycol monoethyl ether was added to the remaining organic layer and concentrated under reduced pressure to obtain 300 g of a propylene glycol monoethyl ether solution of a silicon-containing compound 5 (polymer concentration 20%). When the resulting solution was analyzed for methanesulfonic acid ions by ion chromatography, it was found that 99% of those used in the reaction had been removed. It was Mw = 2,100 when the polystyrene conversion weight molecular weight of the silicon-containing compound 5 was measured.

Figure 2012068314
Figure 2012068314

[実施例1〜10]
上記ケイ素含有化合物1〜5、酸、架橋形成促進剤、溶剤、添加剤を表1に示す割合で混合し、0.1μmのフッ素樹脂製のフィルターで濾過することによって、ケイ素含有膜形成用組成物溶液をそれぞれ調製し、それぞれSol.1〜10とした。
[Examples 1 to 10]
The composition for forming a silicon-containing film is prepared by mixing the silicon-containing compounds 1 to 5, the acid, the cross-linking formation accelerator, the solvent, and the additive in the proportions shown in Table 1 and filtering with a 0.1 μm fluororesin filter. Each product solution was prepared and Sol. 1-10.

Figure 2012068314
TPSOAc:酢酸トリフェニルスルホニウム(光分解性熱架橋形成促進剤)
TPSOH:水酸化トリフェニルスルホニウム(光分解性熱架橋形成促進剤)
TPS−MA:マレイン酸モノ(トリフェニルスルホニウム)(光分解性熱架橋形成促進剤)
TMAOAc:酢酸テトラメチルアンモニウム(非光分解性熱架橋形成促進剤)
TPS−Nf:トリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート(光酸発生剤)
TPSN:硝酸トリフェニルスルホニウム(光分解性熱架橋形成促進剤)
Figure 2012068314
TPSOAc: Triphenylsulfonium acetate (photodegradable thermal crosslinking formation accelerator)
TPSOH: Triphenylsulfonium hydroxide (photodegradable thermal crosslinking formation accelerator)
TPS-MA: Mono (triphenylsulfonium) maleate (photodegradable thermal crosslinking formation accelerator)
TMAOAc: tetramethylammonium acetate (non-photodegradable thermal crosslinking formation accelerator)
TPS-Nf: Triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate (photoacid generator)
TPSN: Triphenylsulfonium nitrate (photodegradable thermal crosslinking accelerator)

石英基板の上に、2つのターゲットを用いた直流スパッタ装置を用いて、モリブデンとケイ素と窒素とからなる遮光膜(膜厚40nm)を成膜した。スパッタガスとしてはアルゴンガスと窒素ガスを用い、チャンバ内の内圧が0.05Paになるように調整した。ターゲットとしてはケイ素ターゲットとモリブデンシリサイドターゲットの2種類を用い、これらに同時に電力を印加しながらスパッタリングし、基板を回転させながら成膜した。得られた遮光膜の組成をESCAで調べたところ、Mo:Si:N=1:3:1.5(原子比)であった。次に、遮光膜の上に、遮光膜と同様な方法で反射防止膜(膜厚15nm)を成膜した。反射防止膜の組成はMo:Si:N=1:5:5(原子比)であった。更に、反射防止膜の上に、Sol.1〜10の各々を回転塗布し、250℃で10分間ベークして、ハードマスク膜として、膜厚5nmの酸化ケイ素系材料膜を成膜した。   A light shielding film (film thickness: 40 nm) made of molybdenum, silicon, and nitrogen was formed on a quartz substrate using a DC sputtering apparatus using two targets. Argon gas and nitrogen gas were used as the sputtering gas, and the internal pressure in the chamber was adjusted to 0.05 Pa. Two types of targets were used, a silicon target and a molybdenum silicide target. Sputtering was performed while simultaneously applying power to these targets, and deposition was performed while rotating the substrate. When the composition of the obtained light shielding film was examined by ESCA, it was Mo: Si: N = 1: 3: 1.5 (atomic ratio). Next, an antireflection film (film thickness: 15 nm) was formed on the light shielding film by the same method as the light shielding film. The composition of the antireflection film was Mo: Si: N = 1: 5: 5 (atomic ratio). Furthermore, Sol. Each of 1 to 10 was spin-coated and baked at 250 ° C. for 10 minutes to form a 5 nm-thick silicon oxide material film as a hard mask film.

次に、酸化ケイ素系材料膜上に、信越化学工業(株)製電子線用化学増幅型レジスト液SEBP−9012を、スピンコーターを用いて塗布し、90nm膜厚のレジスト膜を形成した。   Next, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. electron beam chemically amplified resist solution SEBP-9902 was applied onto the silicon oxide-based material film using a spin coater to form a 90 nm-thick resist film.

次に、電子線露光装置(NuFLARE社製 EBM5000 加速電圧50keV)を用いて露光し、110℃で10分間ベーク(PEB:post exposure bake)を施し、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液で現像を行い、200nmのライン・アンド・スペース及び100nmのラインパターンを含むポジ型のパターンを得た。なお、上記露光は、得られる200nmのライン・アンド・スペースのトップとボトムを1:1で解像する露光量を最適露光量(感度:Eop)として、露光したものである。   Next, exposure is performed using an electron beam exposure apparatus (EBM5000 acceleration voltage 50 keV manufactured by NuFLARE), baking is performed at 110 ° C. for 10 minutes (PEB: post exposure bake), and 2.38 mass% of tetramethylammonium hydroxide is added. Development was performed with an aqueous solution to obtain a positive pattern including a 200 nm line and space pattern and a 100 nm line pattern. In addition, the said exposure is exposed by making the exposure amount which resolves 1: 1 the top and bottom of the 200 nm line and space obtained as the optimal exposure amount (sensitivity: Eop).

次に、レジストパターンをマスクとして、ドライエッチング装置により、レジストパターンから露出している酸化ケイ素系材料膜を、下記のフッ素系ドライエッチング条件によりドライエッチングし、パターニングした。
RF1(RIE):CW 54W
RF2(ICP):CW 325W
圧力:5mTorr
SF6:18sccm
2:45sccm
エッチング時間:1min
Next, using the resist pattern as a mask, the silicon oxide-based material film exposed from the resist pattern was dry-etched under the following fluorine-based dry etching conditions and patterned by a dry etching apparatus.
RF1 (RIE): CW 54W
RF2 (ICP): CW 325W
Pressure: 5mTorr
SF 6 : 18 sccm
O 2 : 45 sccm
Etching time: 1 min

次に、パターニングされた酸化ケイ素系材料膜をハードマスクとして、露出している反射防止膜及び遮光膜を、下記の酸素を含む塩素系ドライエッチング条件によりドライエッチングし、パターニングした。
RF1(RIE):パルス 700V
RF2(ICP):CW 400W
圧力:6mTorr
Cl2:185sccm
2:1sccm
He:9.25sccm
エッチング時間:15min
Next, using the patterned silicon oxide-based material film as a hard mask, the exposed antireflection film and light shielding film were subjected to dry etching under the following chlorine-based dry etching conditions containing oxygen and patterned.
RF1 (RIE): Pulse 700V
RF2 (ICP): CW 400W
Pressure: 6mTorr
Cl 2 : 185 sccm
O 2 : 1 sccm
He: 9.25 sccm
Etching time: 15 min

更に、パターニングされた酸化ケイ素系材料膜を、下記の酸素を含む塩素系ドライエッチング条件でドライエッチングすることにより除去した。
RF1(RIE):パルス 700V
RF2(ICP):CW 400W
圧力:6mTorr
Cl2:185sccm
2:55sccm
He:9.25sccm
エッチング時間:15min
Further, the patterned silicon oxide-based material film was removed by dry etching under the following chlorine-based dry etching conditions containing oxygen.
RF1 (RIE): Pulse 700V
RF2 (ICP): CW 400W
Pressure: 6mTorr
Cl 2 : 185 sccm
O 2 : 55 sccm
He: 9.25 sccm
Etching time: 15 min

実施例1〜10のいずれの場合においても、酸化ケイ素系材料膜がハードマスク膜として有効に機能し、酸化ケイ素系材料膜が薄い場合においても、塩素系ドライエッチングに対して、ハードマスク膜として十分な耐性があり、遷移金属ケイ素系材料の精密加工が可能であることが確認できた。   In any case of Examples 1 to 10, the silicon oxide-based material film effectively functions as a hard mask film, and even when the silicon oxide-based material film is thin, it is used as a hard mask film for chlorine-based dry etching. It was confirmed that there was sufficient resistance and precision machining of transition metal silicon-based materials was possible.

Claims (5)

透明基板上に、他の膜を介し又は介さずに、遷移金属とケイ素を含有する材料からなる膜が形成され、該膜上にドライエッチング用のハードマスク膜が設けられたフォトマスクブランクであって、
上記ハードマスク膜が、下記一般式(1)
nSiX4-n (1)
(式中、Rは水素原子、メチル基、又は酸素原子若しくは酸素含有官能基が含まれてもよい炭素数2〜12の脂肪族炭化水素基若しくは芳香族炭化水素基であり、Xは炭素数1〜4のアルコキシ基、ハロゲン原子、又は炭素数2〜5のアルキルカルボニルオキシ基である。また、nは0又は1である。)
で示されるシラン化合物を少なくとも1種以上含む原料を用いて得られる加水分解性シラン化合物の加水分解・縮合物と、有機溶剤とを含む酸化ケイ素系材料膜形成用組成物を用いて成膜した酸化ケイ素系材料膜であることを特徴とするフォトマスクブランク。
A photomask blank in which a film made of a material containing a transition metal and silicon is formed on a transparent substrate with or without another film, and a hard mask film for dry etching is provided on the film. And
The hard mask film has the following general formula (1)
R n SiX 4-n (1)
(In the formula, R is a hydrogen atom, a methyl group, an oxygen atom or an oxygen-containing functional group and an aliphatic hydrocarbon group or aromatic hydrocarbon group having 2 to 12 carbon atoms, and X is the number of carbon atoms. An alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, or an alkylcarbonyloxy group having 2 to 5 carbon atoms, and n is 0 or 1.)
A film is formed using a composition for forming a silicon oxide-based material film containing a hydrolyzable silane compound hydrolyzate / condensate obtained using a raw material containing at least one silane compound represented by A photomask blank, which is a silicon oxide material film.
上記酸化ケイ素系材料膜形成用組成物が、更に、下記一般式(2)又は(3)
abX (2)
(式中、Lはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム又はセシウム、Xは水酸基、又は炭素数1〜30の1価又は2価以上の有機酸基であり、aは1以上の整数、bは0又は1以上の整数で、a+bは水酸基又は有機酸基の価数である。)
MA (3)
(式中、Mは三級スルホニウム、二級ヨードニウム又は四級アンモニウムであり、Aは非求核性対イオンである。)
で表される架橋形成促進剤を含む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。
The composition for forming a silicon oxide-based material film further comprises the following general formula (2) or (3):
L a H b X (2)
(Wherein L is lithium, sodium, potassium, rubidium or cesium, X is a hydroxyl group, or a monovalent or divalent or higher organic acid group having 1 to 30 carbon atoms, a is an integer of 1 or more, and b is 0. Or an integer of 1 or more, and a + b is a valence of a hydroxyl group or an organic acid group.)
MA (3)
(Wherein M is tertiary sulfonium, secondary iodonium or quaternary ammonium, and A is a non-nucleophilic counter ion.)
The photomask blank according to claim 1, comprising a crosslinking formation accelerator represented by the formula:
上記加水分解性シラン化合物が、上記一般式(1)で示される化合物をケイ素基準で70%以上含有する加水分解性シラン化合物の単体又は2種以上の混合物であることを特徴とする請求項1又は2記載のフォトマスクブランク。   The hydrolyzable silane compound is a simple substance or a mixture of two or more hydrolyzable silane compounds containing 70% or more of the compound represented by the general formula (1) based on silicon. Or the photomask blank of 2. 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、2又は3記載のフォトマスクブランク。   4. The photomask blank according to claim 1, wherein the transition metal is molybdenum. 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にレジストパターンを形成する工程、
レジストパターンをフッ素系ドライエッチングによって上記ハードマスク膜に転写する工程、及び
該パターン転写により形成されたハードマスク膜パターンを用いて、酸素/塩素が0.001〜0.25(モル比)のガス比率で、塩素系ドライエッチングにより上記遷移金属とケイ素を含有する材料からなる膜にパターンを転写する工程
を含むことを特徴とするフォトマスクブランクの加工方法。
Forming a resist pattern on the photomask blank according to any one of claims 1 to 4,
Using a step of transferring the resist pattern to the hard mask film by fluorine-based dry etching and the hard mask film pattern formed by the pattern transfer, a gas having an oxygen / chlorine concentration of 0.001 to 0.25 (molar ratio) A method for processing a photomask blank, comprising a step of transferring a pattern to a film made of a material containing the transition metal and silicon by chlorine dry etching.
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