JP2017172000A - 成膜装置の立ち上げ方法、マスクブランクの製造方法、転写用マスクの製造方法および半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(構成1)
成膜室内に、遷移金属およびケイ素を含有する材料からなるターゲットとシールドを備えた成膜装置の立ち上げ方法であって、
前記成膜室内に貴ガスおよび反応性ガスを導入し、反応性スパッタリングによって前記シールドの表面上に前記遷移金属、ケイ素および前記反応性ガス由来の元素を含有する材料からなり、ナノインデンテーション法によって導き出される押込み硬さが5000MPa以上である下層膜を形成する工程と、
前記成膜室内に貴ガスおよび反応性ガスを導入し、反応性スパッタリングによって前記シールドの前記下層膜上に前記遷移金属、ケイ素および前記反応性ガス由来の元素を含有する材料からなり、ナノインデンテーション法によって導き出される押込み硬さが5000MPa未満である上層膜を形成する工程とを有する
ことを特徴とする成膜装置の立ち上げ方法。
前記貴ガスは、アルゴン、クリプトンおよびキセノンから選ばれる1以上のガスとヘリウムとの混合ガスであることを特徴とする構成1記載の成膜装置の立ち上げ方法。
前記下層膜を形成する工程における前記成膜室内に導入する前記貴ガス中のヘリウムガスの単位時間当たりの流量を前記貴ガスの単位時間当たりの合計流量で除した比率は、前記上層膜を形成する工程における前記成膜室内に導入する前記貴ガス中のヘリウムガスの単位時間当たりの流量を前記貴ガスの単位時間当たりの合計流量で除した比率よりも大きいことを特徴とする構成2記載の成膜装置の立ち上げ方法。
前記下層膜を形成する工程および前記上層膜を形成する工程における前記反応性ガスは、窒素を含有するガスを少なくとも含むことを特徴とする構成1から3のいずれかに記載の成膜装置の立ち上げ方法。
前記ターゲットにおける前記遷移金属およびケイ素の合計含有量で前記遷移金属の含有量を除した比率は、34%未満であることを特徴とする構成1から4のいずれかに記載の成膜装置の立ち上げ方法。
構成1から5のいずれかに記載の成膜装置の立ち上げ方法で立ち上げられた後の成膜装置を用いるマスクブランクの製造方法であって、
前記マスクブランクは、基板上に少なくともパターン形成用薄膜を備え、
前記立ち上げられた後の成膜装置内に設けられている基板ステージに前記基板を設置し、前記成膜室内に貴ガスおよび反応性ガスを導入し、反応性スパッタリングによって前記基板の主表面上に前記遷移金属、ケイ素および前記反応性ガス由来の元素を含有する材料からなり、ナノインデンテーション法によって導き出された押込み硬さが5000MPa未満であるパターン形成用薄膜を形成する工程を有する
ことを特徴とするマスクブランクの製造方法。
成膜室内に、遷移金属およびケイ素を含有する材料からなるターゲットとシールドと基板ステージを備えた成膜装置を用いるマスクブランクの製造方法であって、
前記マスクブランクは、基板上に少なくともパターン形成用薄膜を備え、
前記成膜室内に貴ガスおよび反応性ガスを導入し、反応性スパッタリングによって前記シールドの表面上に前記遷移金属、ケイ素および前記反応性ガス由来の元素を含有する材料からなり、ナノインデンテーション法によって導き出される押込み硬さが5000MPa以上である下層膜を形成する工程と、
前記成膜室内の基板ステージ上に前記基板を設置し、前記成膜室内に貴ガスおよび反応性ガスを導入し、反応性スパッタリングによって前記基板の主表面上に、前記遷移金属、ケイ素および前記反応性ガス由来の元素を含有する材料からなり、ナノインデンテーション法によって導き出された押込み硬さが5000MPa未満であるパターン形成用薄膜を形成する工程とを有する
ことを特徴とするマスクブランクの製造方法。
前記パターン形成用薄膜を形成する工程時、前記パターン形成用薄膜を構成する材料と同じ材料からなる堆積膜が前記シールドの下層膜上にも形成されることを特徴とする構成7記載のマスクブランクの製造方法。
前記貴ガスは、アルゴン、クリプトンおよびキセノンから選ばれる1以上のガスとヘリウムとの混合ガスであることを特徴とする構成7または8に記載のマスクブランクの製造方法。
前記下層膜を形成する工程における前記成膜室内に導入する前記貴ガス中のヘリウムガスの単位時間当たりの流量を前記貴ガスの単位時間当たりの合計流量で除した比率は、前記パターン形成用薄膜を形成する工程における前記成膜室内に導入する前記貴ガス中のヘリウムガスの単位時間当たりの流量を前記貴ガスの単位時間当たりの合計流量で除した比率よりも大きいことを特徴とする構成9記載のマスクブランクの製造方法。
前記下層膜を形成する工程および前記パターン形成用薄膜を形成する工程における前記反応性ガスは、窒素を含有するガスを少なくとも含むことを特徴とする構成7から10のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
前記ターゲットにおける前記遷移金属およびケイ素の合計含有量で前記遷移金属の含有量を除した比率は、34%未満であることを特徴とする構成7から11のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
構成6から12のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法によって製造されたマスクブランクを用い、ドライエッチングにより前記パターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程を有することを特徴とする転写用マスクの製造方法。
構成13記載の転写用マスクの製造方法により製造された転写用マスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
これらのことを考慮した結果、成膜装置でスパッタリング法によって押込み硬さが5000MPa未満の薄膜を基板上に形成する場合、エージング工程を以下の2つの工程に分けて行う成膜装置の立ち上げ方法にすればよいという結論に至った。すなわち、本発明の第1実施形態は、成膜室内に、遷移金属およびケイ素を含有する材料からなるターゲットとシールドを備えた成膜装置の立ち上げ方法であって、成膜室内に貴ガスおよび反応性ガスを導入し、反応性スパッタリングによってシールド内壁面に遷移金属、ケイ素および反応性ガス由来の元素を含有する材料からなり、ナノインデンテーション法によって導き出される押込み硬さが5000MPa以上である下層膜を形成する工程と、成膜室内に貴ガスおよび反応性ガスを導入し、反応性スパッタリングによってシールド内壁面に形成された下層膜上に遷移金属、ケイ素および反応性ガス由来の元素を含有する材料からなり、ナノインデンテーション法によって導き出される押込み硬さが5000MPa未満である上層膜を形成する工程とを有することを特徴とするものである。
一方、本発明には、成膜装置1のエージング工程において、シールド7の内壁面に上記の下層膜を形成する工程を行った後、上層膜を形成する工程を行わずにその成膜装置1で基板100上にパターン形成用薄膜を形成してマスクブランクを製造する第2実施形態が含まれる。すなわち、この第2実施形態のマスクブランクの製造方法は、成膜室2内に、遷移金属およびケイ素を含有する材料からなるターゲット9とシールド7と基板ステージ3を備えた成膜装置1を用いるマスクブランクの製造方法であって、マスクブランクは、基板100上に少なくともパターン形成用薄膜を備え、成膜室2内に貴ガスおよび反応性ガスを導入し、反応性スパッタリングによってシールド7の表面上に遷移金属、ケイ素および反応性ガス由来の元素を含有する材料からなり、ナノインデンテーション法によって導き出される押込み硬さが5000MPa以上である下層膜を形成する工程と、成膜室2内の基板ステージ3上に基板100を設置し、貴ガスおよび反応性ガスを導入し、反応性スパッタリングによって基板100の主表面上に、遷移金属、ケイ素および反応性ガス由来の元素を含有する材料からなり、ナノインデンテーション法によって導き出された押込み硬さが5000MPa未満であるパターン形成用薄膜を形成する工程とを有することを特徴とする。
(実施例および比較例)
[成膜装置の立ち上げ]
この実施例では、ArF露光光が適用されるハーフトーン位相シフトマスク用のマスクブランクを製造する。そのマスクブランクは、合成石英ガラス基板100(主表面の寸法が約152mm×約152mmで、厚さが約6.35mm)上に位相シフト膜、遮光膜およびハードマスク膜がこの順に積層した構造を備える。この中で、位相シフト膜は、遷移金属、ケイ素および窒素からなるパターン形成用薄膜である。この位相シフト膜は、ArF露光光に対する透過率が6%、位相差が177度の光学特性を有する。
[マスクブランクの製造]
次に、この実施例の成膜装置の立ち上げ方法で立ち上げられた後の成膜装置によって製造されたマスクブランクを用い、以下の手順で実施例の位相シフトマスクを作製した。最初に、ハードマスク膜の表面にHMDS処理を施した。続いて、スピン塗布法によって、ハードマスク膜の表面に接して、電子線描画用化学増幅型レジストからなるレジスト膜を膜厚100nmで形成した。次に、このレジスト膜に対して、位相シフト膜に形成すべき位相シフトパターンである第1のパターンを電子線描画し、所定の現像処理を行い、第1のパターンを有する第1のレジストパターンを形成した。
2 成膜室
3 基板ステージ
31 回転軸
4 カソード
5 ガス流入部
6 ガス排出部
7 シールド
71 下側シールド
72 上側シールド
8 バッキングプレート
9 ターゲット
21 中心軸
22 直線
Claims (14)
- 成膜室内に、遷移金属およびケイ素を含有する材料からなるターゲットとシールドを備えた成膜装置の立ち上げ方法であって、
前記成膜室内に貴ガスおよび反応性ガスを導入し、反応性スパッタリングによって前記シールドの表面上に前記遷移金属、ケイ素および前記反応性ガス由来の元素を含有する材料からなり、ナノインデンテーション法によって導き出される押込み硬さが5000MPa以上である下層膜を形成する工程と、
前記成膜室内に貴ガスおよび反応性ガスを導入し、反応性スパッタリングによって前記シールドの前記下層膜上に前記遷移金属、ケイ素および前記反応性ガス由来の元素を含有する材料からなり、ナノインデンテーション法によって導き出される押込み硬さが5000MPa未満である上層膜を形成する工程とを有する
ことを特徴とする成膜装置の立ち上げ方法。 - 前記貴ガスは、アルゴン、クリプトンおよびキセノンから選ばれる1以上のガスとヘリウムとの混合ガスであることを特徴とする請求項1記載の成膜装置の立ち上げ方法。
- 前記下層膜を形成する工程における前記成膜室内に導入する前記貴ガス中のヘリウムガスの単位時間当たりの流量を前記貴ガスの単位時間当たりの合計流量で除した比率は、前記上層膜を形成する工程における前記成膜室内に導入する前記貴ガス中のヘリウムガスの単位時間当たりの流量を前記貴ガスの単位時間当たりの合計流量で除した比率よりも大きいことを特徴とする請求項2記載の成膜装置の立ち上げ方法。
- 前記下層膜を形成する工程および前記上層膜を形成する工程における前記反応性ガスは、窒素を含有するガスを少なくとも含むことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の成膜装置の立ち上げ方法。
- 前記ターゲットにおける前記遷移金属およびケイ素の合計含有量で前記遷移金属の含有量を除した比率は、34%未満であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の成膜装置の立ち上げ方法。
- 請求項1から5のいずれかに記載の成膜装置の立ち上げ方法で立ち上げられた後の成膜装置を用いるマスクブランクの製造方法であって、
前記マスクブランクは、基板上に少なくともパターン形成用薄膜を備え、
前記立ち上げられた後の成膜装置内に設けられている基板ステージに前記基板を設置し、前記成膜室内に貴ガスおよび反応性ガスを導入し、反応性スパッタリングによって前記基板の主表面上に前記遷移金属、ケイ素および前記反応性ガス由来の元素を含有する材料からなり、ナノインデンテーション法によって導き出された押込み硬さが5000MPa未満であるパターン形成用薄膜を形成する工程を有する
ことを特徴とするマスクブランクの製造方法。 - 成膜室内に、遷移金属およびケイ素を含有する材料からなるターゲットとシールドと基板ステージを備えた成膜装置を用いるマスクブランクの製造方法であって、
前記マスクブランクは、基板上に少なくともパターン形成用薄膜を備え、
前記成膜室内に貴ガスおよび反応性ガスを導入し、反応性スパッタリングによって前記シールドの表面上に前記遷移金属、ケイ素および前記反応性ガス由来の元素を含有する材料からなり、ナノインデンテーション法によって導き出される押込み硬さが5000MPa以上である下層膜を形成する工程と、
前記成膜室内の基板ステージ上に前記基板を設置し、前記成膜室内に貴ガスおよび反応性ガスを導入し、反応性スパッタリングによって前記基板の主表面上に、前記遷移金属、ケイ素および前記反応性ガス由来の元素を含有する材料からなり、ナノインデンテーション法によって導き出された押込み硬さが5000MPa未満であるパターン形成用薄膜を形成する工程とを有する
ことを特徴とするマスクブランクの製造方法。 - 前記パターン形成用薄膜を形成する工程時、前記パターン形成用薄膜を構成する材料と同じ材料からなる堆積膜が前記シールドの下層膜上にも形成されることを特徴とする請求項7記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記貴ガスは、アルゴン、クリプトンおよびキセノンから選ばれる1以上のガスとヘリウムとの混合ガスであることを特徴とする請求項7または8に記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記下層膜を形成する工程における前記成膜室内に導入する前記貴ガス中のヘリウムガスの単位時間当たりの流量を前記貴ガスの単位時間当たりの合計流量で除した比率は、前記パターン形成用薄膜を形成する工程における前記成膜室内に導入する前記貴ガス中のヘリウムガスの単位時間当たりの流量を前記貴ガスの単位時間当たりの合計流量で除した比率よりも大きいことを特徴とする請求項9記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記下層膜を形成する工程および前記パターン形成用薄膜を形成する工程における前記反応性ガスは、窒素を含有するガスを少なくとも含むことを特徴とする請求項7から10のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記ターゲットにおける前記遷移金属およびケイ素の合計含有量で前記遷移金属の含有量を除した比率は、34%未満であることを特徴とする請求項7から11のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
- 請求項6から12のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法によって製造されたマスクブランクを用い、ドライエッチングにより前記パターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程を有することを特徴とする転写用マスクの製造方法。
- 請求項13記載の転写用マスクの製造方法により製造された転写用マスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
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