JP2016029458A - バイナリフォトマスクブランク、その製造方法、及びバイナリフォトマスクの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(A)遮光膜の膜厚を47nm以下として、遷移金属、ケイ素及び窒素の組成が、式(1)
B≦0.68×A+0.23 (1)
(式中、AはSiに対するMの原子比、BはSiに対するNの原子比である。)
を満たす層、
(B)遮光膜の膜厚を43nm以下として、遷移金属、ケイ素及び窒素の組成が、式(2)
B≦1.19×A−0.19 (2)
(式中、A,Bは、式(1)と同じ。)
を満たす層、又は
(C)遮光膜の膜厚を41nm以下として、遷移金属、ケイ素及び窒素の組成が、式(3)
B≦2.12×A−0.70 (3)
(式中、A,Bは、式(1)と同じ。)
を満たす層からなる単層又は前記式を満たす層を含む複数層で構成することにより、遮光膜として必要な遮光性が確保され、かつより薄膜の遮光膜を備えるバイナリフォトマスクブランクとなり、更に、前記式を構成元素の組成の設計に適用することにより、より薄膜の遮光膜を得るために必要な構成元素、特に、遷移金属、ケイ素及び窒素の組成を、膜厚に応じて効果的に設計できることを見出し、本発明をなすに至った。
請求項1:
透明基板上に、遷移金属Mとケイ素Si又は遷移金属Mとケイ素Siと窒素Nを主成分として含有し、かつ単層又は複数層からなる光学濃度3.0以上の遮光膜を有するバイナリフォトマスクブランクであって、
前記遮光膜が、遷移金属、ケイ素及び窒素の組成が、式(1)
B≦0.68×A+0.23 (1)
(式中、AはSiに対するMの原子比、BはSiに対するNの原子比である。)
を満たす層を含み、前記遮光膜の膜厚が47nm以下であることを特徴とするバイナリフォトマスクブランク。
請求項2:
透明基板上に、遷移金属Mとケイ素Si又は遷移金属Mとケイ素Siと窒素Nを主成分として含有し、かつ単層又は複数層からなる光学濃度3.0以上の遮光膜を有するバイナリフォトマスクブランクであって、
前記遮光膜が、遷移金属、ケイ素及び窒素の組成が、式(2)
B≦1.19×A−0.19 (2)
(式中、AはSiに対するMの原子比、BはSiに対するNの原子比である。)
を満たす層を含み、前記遮光膜の膜厚が43nm以下であることを特徴とするバイナリフォトマスクブランク。
請求項3:
透明基板上に、遷移金属Mとケイ素Si又は遷移金属Mとケイ素Siと窒素Nを主成分として含有し、かつ単層又は複数層からなる光学濃度3.0以上の遮光膜を有するバイナリフォトマスクブランクであって、
前記遮光膜が、遷移金属、ケイ素及び窒素の組成が、式(3)
B≦2.12×A−0.70 (3)
(式中、AはSiに対するMの原子比、BはSiに対するNの原子比である。)
を満たす層を含み、前記遮光膜の膜厚が41nm以下であることを特徴とするバイナリフォトマスクブランク。
請求項4:
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乃至3のいずれか1項記載のバイナリフォトマスクブランク。
請求項5:
前記遮光膜上に、該遮光膜をエッチングする際にエッチング耐性のある材料で形成されたハードマスク膜を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のバイナリフォトマスクブランク。
請求項6:
前記遷移金属がモリブデンであり、前記ハードマスク膜がクロムを含むことを特徴とする請求項5記載のバイナリフォトマスクブランク。
請求項7:
バイナリフォトマスクブランクからバイナリフォトマスクを製造する方法であって、
請求項1乃至4記載のバイナリフォトマスクブランクの遮光膜上に、膜厚150nm以下のレジスト膜を形成する工程、
該レジスト膜のエッチングマスクパターンを形成する工程、
該レジスト膜のエッチングマスクパターンを用いて、遮光膜にフォトマスクパターンを形成する工程、及び
前記レジスト膜のエッチングマスクパターンを除去する工程を含むことを特徴とするバイナリフォトマスクの製造方法。
請求項8:
バイナリフォトマスクブランクからバイナリフォトマスクを製造する方法であって、
請求項5又は6記載のバイナリフォトマスクブランクのハードマスク膜上に、膜厚150nm以下のレジスト膜を形成する工程、
該レジスト膜のエッチングマスクパターンを形成する工程、
該レジスト膜のエッチングマスクパターンを用いて、ハードマスク膜にエッチングマスクパターンを形成する工程、
該ハードマスク膜のエッチングマスクパターンを用いて、遮光膜にフォトマスクパターンを形成する工程、及び
前記レジスト膜のエッチングマスクパターン及びハードマスク膜のエッチングマスクパターンを除去する工程を含むことを特徴とするバイナリフォトマスクの製造方法。
請求項9:
透明基板上に、遷移金属Mとケイ素Si又は遷移金属Mとケイ素Siと窒素Nを主成分として含有し、かつ単層又は複数層からなる光学濃度3.0以上の遮光膜を有するバイナリフォトマスクブランクを製造する方法であって、
前記遮光膜を、遷移金属、ケイ素及び窒素の組成が、式(1)
B≦0.68×A+0.23 (1)
(式中、AはSiに対するMの原子比、BはSiに対するNの原子比である。)
を満たす層を含むように形成して、遮光膜の膜厚を47nm以下に形成することを特徴とするバイナリフォトマスクブランクの製造方法。
請求項10:
透明基板上に、遷移金属Mとケイ素Si又は遷移金属Mとケイ素Siと窒素Nを主成分として含有し、かつ単層又は複数層からなる光学濃度3.0以上の遮光膜を有するバイナリフォトマスクブランクを製造する方法であって、
前記遮光膜を、遷移金属、ケイ素及び窒素の組成が、式(2)
B≦1.19×A−0.19 (2)
(式中、AはSiに対するMの原子比、BはSiに対するNの原子比である。)
を満たす層を含むように形成して、遮光膜の膜厚を43nm以下に形成することを特徴とするバイナリフォトマスクブランクの製造方法。
請求項11:
透明基板上に、遷移金属Mとケイ素Si又は遷移金属Mとケイ素Siと窒素Nを主成分として含有し、かつ単層又は複数層からなる光学濃度3.0以上の遮光膜を有するバイナリフォトマスクブランクを製造する方法であって、
前記遮光膜を、遷移金属、ケイ素及び窒素の組成が、式(3)
B≦2.12×A−0.70 (3)
(式中、AはSiに対するMの原子比、BはSiに対するNの原子比である。)
を満たす層を含むように形成して、遮光膜の膜厚を41nm以下に形成することを特徴とするバイナリフォトマスクブランクの製造方法。
請求項12:
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9乃至11のいずれか1項記載のバイナリフォトマスクブランクの製造方法。
本発明のバイナリフォトマスクブランクは、透光部と遮光部の2種の部分からなるバイナリフォトマスクの素材となるものであり、石英基板等の透明基板上に、波長193nmでの光学濃度が3.0以上の遮光膜を有する。バイナリフォトマスクにおいては、遮光膜が除去された透明基板のみの部分が透光部となり、透明基板上に遮光膜が存在する(残存している)部分が遮光部となる。この遮光膜は、バイナリフォトマスク用であるため、光学濃度が3.0以上であることが要求され、好ましくは3.5以下とされる。本発明の遮光膜は、膜厚を47nm以下、特に43nm以下、とりわけ41nm以下とした場合であっても、所定の遮光性が確保される。一方、遮光膜の膜厚の下限は、通常10nm以上である。
B≦0.68×A+0.23 (1)
(式中、AはSiに対するMの原子比(M/Si、以下同じ)、BはSiに対するNの原子比(N/Si、以下同じ)である。)
を満たすようにすれば、遮光膜の膜厚(遮光膜全体の膜厚)を47nm以下として、遮光膜として必要な3.0以上の光学濃度を有する遮光膜とすることができる。
B≦1.19×A−0.19 (2)
(式中、AはSiに対するMの原子比、BはSiに対するNの原子比である。)
を満たすようにすれば、遮光膜の膜厚(遮光膜全体の膜厚)を43nm以下として、遮光膜として必要な3.0以上の光学濃度を有する遮光膜とすることができる。
B≦2.12×A−0.70 (3)
(式中、AはSiに対するMの原子比、BはSiに対するNの原子比である。)
を満たすようにすれば、遮光膜の膜厚(遮光膜全体の膜厚)を41nm以下として、遮光膜として必要な3.0以上の光学濃度を有する遮光膜とすることができる。
石英基板上に、スパッタ法にて、MoSiターゲットとSiターゲットを用い、スパッタガスにアルゴンガスと窒素ガスを用い、MoSiターゲットに印加する電力、Siターゲットに印加する電力並びにアルゴンガス及び窒素ガスの流量を変化させることにより、組成の異なる6種のMoSiNの膜を、光学濃度が3.0となる膜厚に成膜し、Mo、Si及びNの組成をXPS(X線光電子分光法)により測定した。また、各々の膜において、得られた組成から、A値(ケイ素Siに対する遷移金属Mの原子比)及びB値(ケイ素Siに対する窒素Nの原子比)を算出し、A値を用いて、前記式(1)〜(3)の右辺に相当する値C1〜C3
C1=0.68×A+0.23
C2=1.19×A−0.19
C3=2.12×A−0.70
を算出した。結果を表1及び図5に示す。
石英基板上に、基板側で、モリブデンが20原子%、ケイ素が58原子%、窒素が20原子%(この層の基板側の各値はA=0.34、B=0.34、C1=0.46である。)、基板から離間する側で、モリブデンが22原子%、ケイ素が62原子%、窒素が15原子%(この層の基板から離間する側の各値はA=0.35、B=0.24、C1=0.47である。)となるように窒素ガス濃度を連続的に減少させながら厚さ43nmの組成傾斜層であるMoSiN層を形成した。続けて、モリブデンが7原子%、ケイ素が48原子%、窒素が37原子%(この層の各値はA=0.15、B=0.77、C1=0.33である。)となる条件で厚さ4nmのMoSiN層を形成し、2層からなる遮光膜を形成した。
石英基板上に、基板側に、モリブデンが20原子%、ケイ素が70原子%で、窒素が6原子%(この層の各値はA=0.29、B=0.09、C2=0.15である。)となる条件で厚さ39nmのMoSiN層を形成した。続けて、モリブデンが6原子%、ケイ素が54原子%で、窒素が22原子%(この層の各値はA=0.11、B=0.41、C2=−0.06である。)となる条件で厚さ4nmのMoSiN層を形成し、2層からなる遮光膜を形成した。
石英基板上に、モリブデンが33原子%、ケイ素が65原子%で、窒素が2原子%(この層の各値はA=0.51、B=0.03、C3=0.38である。)となる条件で厚さ40nmのMoSiN層を形成し、1層からなる遮光膜を形成した。
石英基板上に、モリブデンが17原子%、ケイ素が55原子%、窒素が28原子%(この層の各値はA=0.31、B=0.51、C1=0.44である。)となる条件で厚さ48nmのMoSiN層を形成し、1層からなる遮光膜を形成した。
2 遮光膜
21 透明基板側の層
22 透明基板から離間する側の層
3 エッチングマスク膜
Claims (12)
- 透明基板上に、遷移金属Mとケイ素Si又は遷移金属Mとケイ素Siと窒素Nを主成分として含有し、かつ単層又は複数層からなる光学濃度3.0以上の遮光膜を有するバイナリフォトマスクブランクであって、
前記遮光膜が、遷移金属、ケイ素及び窒素の組成が、式(1)
B≦0.68×A+0.23 (1)
(式中、AはSiに対するMの原子比、BはSiに対するNの原子比である。)
を満たす層を含み、前記遮光膜の膜厚が47nm以下であることを特徴とするバイナリフォトマスクブランク。 - 透明基板上に、遷移金属Mとケイ素Si又は遷移金属Mとケイ素Siと窒素Nを主成分として含有し、かつ単層又は複数層からなる光学濃度3.0以上の遮光膜を有するバイナリフォトマスクブランクであって、
前記遮光膜が、遷移金属、ケイ素及び窒素の組成が、式(2)
B≦1.19×A−0.19 (2)
(式中、AはSiに対するMの原子比、BはSiに対するNの原子比である。)
を満たす層を含み、前記遮光膜の膜厚が43nm以下であることを特徴とするバイナリフォトマスクブランク。 - 透明基板上に、遷移金属Mとケイ素Si又は遷移金属Mとケイ素Siと窒素Nを主成分として含有し、かつ単層又は複数層からなる光学濃度3.0以上の遮光膜を有するバイナリフォトマスクブランクであって、
前記遮光膜が、遷移金属、ケイ素及び窒素の組成が、式(3)
B≦2.12×A−0.70 (3)
(式中、AはSiに対するMの原子比、BはSiに対するNの原子比である。)
を満たす層を含み、前記遮光膜の膜厚が41nm以下であることを特徴とするバイナリ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1乃至3のいずれか1項記載のバイナリフォトマスクブランク。
- 前記遮光膜上に、該遮光膜をエッチングする際にエッチング耐性のある材料で形成されたハードマスク膜を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のバイナリフォトマスクブランク。
- 前記遷移金属がモリブデンであり、前記ハードマスク膜がクロムを含むことを特徴とする請求項5記載のバイナリフォトマスクブランク。
- バイナリフォトマスクブランクからバイナリフォトマスクを製造する方法であって、
請求項1乃至4記載のバイナリフォトマスクブランクの遮光膜上に、膜厚150nm以下のレジスト膜を形成する工程、
該レジスト膜のエッチングマスクパターンを形成する工程、
該レジスト膜のエッチングマスクパターンを用いて、遮光膜にフォトマスクパターンを形成する工程、及び
前記レジスト膜のエッチングマスクパターンを除去する工程を含むことを特徴とするバイナリフォトマスクの製造方法。 - バイナリフォトマスクブランクからバイナリフォトマスクを製造する方法であって、
請求項5又は6記載のバイナリフォトマスクブランクのハードマスク膜上に、膜厚150nm以下のレジスト膜を形成する工程、
該レジスト膜のエッチングマスクパターンを形成する工程、
該レジスト膜のエッチングマスクパターンを用いて、ハードマスク膜にエッチングマスクパターンを形成する工程、
該ハードマスク膜のエッチングマスクパターンを用いて、遮光膜にフォトマスクパターンを形成する工程、及び
前記レジスト膜のエッチングマスクパターン及びハードマスク膜のエッチングマスクパターンを除去する工程を含むことを特徴とするバイナリフォトマスクの製造方法。 - 透明基板上に、遷移金属Mとケイ素Si又は遷移金属Mとケイ素Siと窒素Nを主成分として含有し、かつ単層又は複数層からなる光学濃度3.0以上の遮光膜を有するバイナリフォトマスクブランクを製造する方法であって、
前記遮光膜を、遷移金属、ケイ素及び窒素の組成が、式(1)
B≦0.68×A+0.23 (1)
(式中、AはSiに対するMの原子比、BはSiに対するNの原子比である。)
を満たす層を含むように形成して、遮光膜の膜厚を47nm以下に形成することを特徴とするバイナリフォトマスクブランクの製造方法。 - 透明基板上に、遷移金属Mとケイ素Si又は遷移金属Mとケイ素Siと窒素Nを主成分として含有し、かつ単層又は複数層からなる光学濃度3.0以上の遮光膜を有するバイナリフォトマスクブランクを製造する方法であって、
前記遮光膜を、遷移金属、ケイ素及び窒素の組成が、式(2)
B≦1.19×A−0.19 (2)
(式中、AはSiに対するMの原子比、BはSiに対するNの原子比である。)
を満たす層を含むように形成して、遮光膜の膜厚を43nm以下に形成することを特徴とするバイナリフォトマスクブランクの製造方法。 - 透明基板上に、遷移金属Mとケイ素Si又は遷移金属Mとケイ素Siと窒素Nを主成分として含有し、かつ単層又は複数層からなる光学濃度3.0以上の遮光膜を有するバイナリフォトマスクブランクを製造する方法であって、
前記遮光膜を、遷移金属、ケイ素及び窒素の組成が、式(3)
B≦2.12×A−0.70 (3)
(式中、AはSiに対するMの原子比、BはSiに対するNの原子比である。)
を満たす層を含むように形成して、遮光膜の膜厚を41nm以下に形成することを特徴とするバイナリフォトマスクブランクの製造方法。 - 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9乃至11のいずれか1項記載のバイナリフォトマスクブランクの製造方法。
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