JP2013130864A - 光パターン照射方法、フォトマスク及びフォトマスクブランク - Google Patents
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Abstract
【効果】従来と比べて、光パターンの大幅なパターン寸法変動劣化なしに、光リソグラフィーにおける光パターン照射を長時間実施することができる。
【選択図】なし
Description
請求項1:
フォトマスクを用い、ArFエキシマレーザー光を光源として、光パターンを露光対象であるレジスト膜に照射する光パターン照射方法において、
前記フォトマスクとして、累積10kJ/cm2以上のArFエキシマレーザー光が照射されたフォトマスクを適用する光パターン照射方法であって、
前記フォトマスクが、
透明基板と、
遷移金属とケイ素と窒素及び/又は酸素とを含有する材料からなる光学膜パターンとを有し、
前記遷移金属が6価をとり得る遷移金属であり、
前記光学膜パターンの遷移金属、ケイ素、窒素及び酸素の含有率が、前記透明基板から離間する側の表面から厚さ10nmの最表面部を除き、下記式(1)及び式(2)
6×CM/100−4×CSi/100≦−0.89 (1)
6CM×3CN/(6CM×6CM+6CM×4CSi+6CM×3CN+6CM×2CO+4CSi×4CSi+4CSi×3CN+4CSi×2CO)≧0.094 (2)
(式中、CMは遷移金属の含有率(原子%)、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CNは窒素の含有率(原子%)、COは酸素の含有率(原子%)を示す)
の双方を満たすことを特徴とする光パターン照射方法。
請求項2:
前記フォトマスクとして、フッ素系ガス雰囲気中での高エネルギー線ビーム照射による欠陥修正処理がなされているフォトマスクを適用することを特徴とする請求項1記載の光パターン照射方法。
請求項3:
前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又は2記載の光パターン照射方法。
請求項4:
ArFエキシマレーザー光を光源として、光パターンを露光対象であるレジスト膜に照射する光パターン照射に用いられ、前記光パターン照射において累積10kJ/cm2以上のArFエキシマレーザー光が照射されるフォトマスクであって、
透明基板と、
遷移金属とケイ素と窒素及び/又は酸素とを含有する材料からなる光学膜がパターニングされた光学膜パターンとを有し、
前記遷移金属が6価をとり得る遷移金属であり、
前記光学膜パターンの遷移金属、ケイ素、窒素及び酸素の含有率が、前記透明基板から離間する側の表面から厚さ10nmの最表面部を除き、下記式(1)及び式(2)
6×CM/100−4×CSi/100≦−0.89 (1)
6CM×3CN/(6CM×6CM+6CM×4CSi+6CM×3CN+6CM×2CO+4CSi×4CSi+4CSi×3CN+4CSi×2CO)≧0.094 (2)
(式中、CMは遷移金属の含有率(原子%)、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CNは窒素の含有率(原子%)、COは酸素の含有率(原子%)を示す)
の双方を満たすことを特徴とするフォトマスク。
請求項5:
前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4記載のフォトマスク。
請求項6:
前記透明基板が酸化ケイ素基板であり、前記光学膜と酸化ケイ素基板とのエッチング選択比が4以上であることを特徴とする請求項4又は5記載のフォトマスク。
請求項7:
ArFエキシマレーザー光を光源として、光パターンを露光対象であるレジスト膜に照射する光パターン照射に用いられ、前記光パターン照射において累積10kJ/cm2以上のArFエキシマレーザー光が照射されるフォトマスクを製造するためのフォトマスクブランクであって、
透明基板と、
遷移金属とケイ素と窒素及び/又は酸素とを含有する材料からなる光学膜とを有し、
前記遷移金属が6価をとり得る遷移金属であり、
前記光学膜の遷移金属、ケイ素、窒素及び酸素の含有率が、前記透明基板から離間する側の表面から厚さ10nmの最表面部を除き、下記式(1)及び式(2)
6×CM/100−4×CSi/100≦−0.89 (1)
6CM×3CN/(6CM×6CM+6CM×4CSi+6CM×3CN+6CM×2CO+4CSi×4CSi+4CSi×3CN+4CSi×2CO)≧0.094 (2)
(式中、CMは遷移金属の含有率(原子%)、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CNは窒素の含有率(原子%)、COは酸素の含有率(原子%)を示す)
の双方を満たすことを特徴とするフォトマスクブランク。
請求項8:
前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7記載のフォトマスクブランク。
請求項9:
前記透明基板が酸化ケイ素基板であり、前記光学膜と酸化ケイ素基板とのエッチング選択比が4以上であることを特徴とする請求項7又は8記載のフォトマスクブランク。
本発明の光パターン照射方法に用いるハーフトーン位相シフトマスク、バイナリーマスク等のフォトマスクを作製するための、ハーフトーン位相シフトマスクブランク、バイナリーマスクブランク等のフォトマスクブランクは、石英基板等の透明基板上に形成された遷移金属とケイ素と窒素及び/又は酸素とを含有する材料からなる遷移金属ケイ素系材料膜を有する。この遷移金属ケイ素系材料膜は、ハーフトーン位相シフト膜、遮光膜などとして形成されるものである。
(1)遷移金属窒化物が、ArFエキシマレーザー光照射によって励起されて、酸化物に変化する化学反応をし、遷移金属は、酸化物への変化の引き金となる光励起による電荷の授受の核になっている。
(2)ケイ素原子は、ArFエキシマレーザー光照射による化学変化の阻害因子となっている。
(3)電荷授受は、軌道が関与するため、それぞれの原子の結合形成可能な結合の数の積を、寸法変動の促進及び抑制の程度の指標とすることが可能である。
そして、このような仮説から、寸法変動の促進と抑制の指標の差をとることによって、寸法変動の大きさを評価できると考えた。
A=6×CM/100−4×CSi/100
(式中、CMは遷移金属の含有率(原子%)、CSiはケイ素の含有率(原子%)を示す)
の値が、湿度がある条件で、累積10kJ/cm2以上のArFエキシマレーザー光を照射した際の寸法変動量と相関し、このAの値がより小さいものが、ArFエキシマレーザー光を照射した際に生じる寸法変動が小さいことがわかった。
(4)電子線照射における修正では、フッ素ラジカルが反応種となって、遷移金属フッ化物及びケイ素フッ化物が生成して、欠陥部分の遷移金属ケイ素系材料が除去されるものであるが、フッ化物の生成は電子移動により反応が開始するから、電荷の移動が起こりやすい部分がある方が、反応が進みやすい。
(5)遷移金属は、結合の状態を変えやすく、電荷の授受が起きやすいと考えられ、ケイ素の反応に、遷移金属からの電子移動が関与する。
(6)遷移金属と窒素の結合が、特に電荷授受の核になっており、反応の進みやすさは、この結合の数に大きく依存する。
(a)遷移金属含有率とその価数(即ち、6)との積、
(b)ケイ素含有率とその価数(即ち、4)との積、
(c)窒素含有率とその価数(即ち、3)との積、
(d)酸素含有率とその価数(即ち、2)との積
について、軽元素間の結合は、ほとんどないと仮定して、2種の元素間の結合量の総量を、
(a)×(a)、(a)×(b)、(a)×(c)、(a)×(d)、(b)×(b)、(b)×(c)、及び(b)×(d)
の和とし、この和に対する、遷移金属−窒素間の結合量、即ち、
(a)×(c)
の割合を反応の進みやすさの指標とすることを考えた。
B=6CM×3CN/(6CM×6CM+6CM×4CSi+6CM×3CN+6CM×2CO+4CSi×4CSi+4CSi×3CN+4CSi×2CO)
(式中、CMは遷移金属の含有率(原子%)、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CNは窒素の含有率(原子%)、COは酸素の含有率(原子%)を示す)
の値が、エッチング選択比と相関し、このBの値がより大きいものが、エッチング選択比が高いことがわかった。
6×CM/100−4×CSi/100≦−0.89 (1)
6CM×3CN/(6CM×6CM+6CM×4CSi+6CM×3CN+6CM×2CO+4CSi×4CSi+4CSi×3CN+4CSi×2CO)≧0.094 (2)
(式中、CMは遷移金属の含有率(原子%)、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CNは窒素の含有率(原子%)、COは酸素の含有率(原子%)を示す)
の双方を満たす。そして、本発明のフォトマスクは、透明基板と、前記光学膜がパターニングされたマスクパターンを有する。
MoSi2ターゲットとSiターゲットの2つのターゲットを設けた直流スパッタ装置を用い、スパッタガスとして、ArガスとO2ガスとN2ガスを用いて、石英基板上に、ハーフトーン位相シフト膜として、モリブデンと、ケイ素と、窒素又は窒素及び酸素とからなる単層の遷移金属ケイ素系材料膜(モリブデンケイ素系材料膜、膜厚約70nm)を、基板を30rpmで回転させながら成膜した。得られた9種の遷移金属ケイ素系材料膜の表面から10nmより内側の組成をESCAで分析した。
(線幅変動量(相対値))=0.92×A+1.60
MoSi2ターゲットとSiターゲットの2つのターゲットを設けた直流スパッタ装置を用い、スパッタガスとして、ArガスとO2ガスとN2ガスを用いて、石英基板上に、ハーフトーン位相シフト膜として、モリブデンと、ケイ素と、窒素又は窒素及び酸素とからなる単層の遷移金属ケイ素系材料膜(モリブデンケイ素系材料膜、膜厚約70nm)を、基板を30rpmで回転させながら成膜した。得られた12種の遷移金属ケイ素系材料膜の表面から10nmより内側の組成をESCAで分析した。
log(エッチング選択比)=33.0×B−1.69
Claims (9)
- フォトマスクを用い、ArFエキシマレーザー光を光源として、光パターンを露光対象であるレジスト膜に照射する光パターン照射方法において、
前記フォトマスクとして、累積10kJ/cm2以上のArFエキシマレーザー光が照射されたフォトマスクを適用する光パターン照射方法であって、
前記フォトマスクが、
透明基板と、
遷移金属とケイ素と窒素及び/又は酸素とを含有する材料からなる光学膜パターンとを有し、
前記遷移金属が6価をとり得る遷移金属であり、
前記光学膜パターンの遷移金属、ケイ素、窒素及び酸素の含有率が、前記透明基板から離間する側の表面から厚さ10nmの最表面部を除き、下記式(1)及び式(2)
6×CM/100−4×CSi/100≦−0.89 (1)
6CM×3CN/(6CM×6CM+6CM×4CSi+6CM×3CN+6CM×2CO+4CSi×4CSi+4CSi×3CN+4CSi×2CO)≧0.094 (2)
(式中、CMは遷移金属の含有率(原子%)、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CNは窒素の含有率(原子%)、COは酸素の含有率(原子%)を示す)
の双方を満たすことを特徴とする光パターン照射方法。 - 前記フォトマスクとして、フッ素系ガス雰囲気中での高エネルギー線ビーム照射による欠陥修正処理がなされているフォトマスクを適用することを特徴とする請求項1記載の光パターン照射方法。
- 前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又は2記載の光パターン照射方法。
- ArFエキシマレーザー光を光源として、光パターンを露光対象であるレジスト膜に照射する光パターン照射に用いられ、前記光パターン照射において累積10kJ/cm2以上のArFエキシマレーザー光が照射されるフォトマスクであって、
透明基板と、
遷移金属とケイ素と窒素及び/又は酸素とを含有する材料からなる光学膜がパターニングされた光学膜パターンとを有し、
前記遷移金属が6価をとり得る遷移金属であり、
前記光学膜パターンの遷移金属、ケイ素、窒素及び酸素の含有率が、前記透明基板から離間する側の表面から厚さ10nmの最表面部を除き、下記式(1)及び式(2)
6×CM/100−4×CSi/100≦−0.89 (1)
6CM×3CN/(6CM×6CM+6CM×4CSi+6CM×3CN+6CM×2CO+4CSi×4CSi+4CSi×3CN+4CSi×2CO)≧0.094 (2)
(式中、CMは遷移金属の含有率(原子%)、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CNは窒素の含有率(原子%)、COは酸素の含有率(原子%)を示す)
の双方を満たすことを特徴とするフォトマスク。 - 前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4記載のフォトマスク。
- 前記透明基板が酸化ケイ素基板であり、前記光学膜と酸化ケイ素基板とのエッチング選択比が4以上であることを特徴とする請求項4又は5記載のフォトマスク。
- ArFエキシマレーザー光を光源として、光パターンを露光対象であるレジスト膜に照射する光パターン照射に用いられ、前記光パターン照射において累積10kJ/cm2以上のArFエキシマレーザー光が照射されるフォトマスクを製造するためのフォトマスクブランクであって、
透明基板と、
遷移金属とケイ素と窒素及び/又は酸素とを含有する材料からなる光学膜とを有し、
前記遷移金属が6価をとり得る遷移金属であり、
前記光学膜の遷移金属、ケイ素、窒素及び酸素の含有率が、前記透明基板から離間する側の表面から厚さ10nmの最表面部を除き、下記式(1)及び式(2)
6×CM/100−4×CSi/100≦−0.89 (1)
6CM×3CN/(6CM×6CM+6CM×4CSi+6CM×3CN+6CM×2CO+4CSi×4CSi+4CSi×3CN+4CSi×2CO)≧0.094 (2)
(式中、CMは遷移金属の含有率(原子%)、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CNは窒素の含有率(原子%)、COは酸素の含有率(原子%)を示す)
の双方を満たすことを特徴とするフォトマスクブランク。 - 前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7記載のフォトマスクブランク。
- 前記透明基板が酸化ケイ素基板であり、前記光学膜と酸化ケイ素基板とのエッチング選択比が4以上であることを特徴とする請求項7又は8記載のフォトマスクブランク。
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