JP2018005102A - 位相シフトマスクブランクおよび位相シフトマスク - Google Patents
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Abstract
Description
ーンの解像性が向上したにも関わらず、この課題によって、最終的な解像性の向上には繋がっていないのが、現状である。
上記の課題を解決する手段として、請求項1に記載の発明は、透明基板上に、フッ素系のガスによってドライエッチング可能な位相シフト膜と、その上にフッ素系のガスでは実質的にエッチングされないクロムを主成分とする遮光膜と、更にその上に、フッ素系のガスでエッチング可能で、かつ塩素系および酸素系のガスにより実質的にエッチングされないハードマスク層と、をこの順に備えた位相シフトマスクブランクにおいて、深さ方向に対し、膜組成の違いによりエッチングレートが調整された遮光膜を有することを特徴とする位相シフトマスクブランクである。
また、請求項2に記載の発明は、遮光膜のエッチングレートが、遮光膜中の炭素含有量と窒素含有量と酸素含有量のいずれか一つ以上を、膜厚方向に変化させることにより、調整されていることを特徴とする請求項1に記載の位相シフトマスクブランクである。
また、請求項3に記載の発明は、遮光膜の上部(ハードマスク層側)から下部(位相シフト膜側)にかけて、エッチングレートが漸次的に速くなる材料からなることを特徴とする請求項1に記載の位相シフトマスクブランクである。
また、請求項4に記載の発明は、遮光膜の炭素含有量が、遮光膜の上部の方が下部よりも少なく、遮光膜の下部においては1〜15at%であることを特徴とする請求項3に記載の位相シフトマスクブランクである。
また、請求項5に記載の発明は、請求項2から4に記載の遮光膜の中から、少なくとも2つ以上を組み合わせた材料からなる遮光膜を備えていることを特徴とする位相シフトマスクブランクである。
また、請求項6に記載の発明は、遮光膜の酸素含有量が、遮光膜の上部の方が下部よりも少なく、遮光膜の下部においては3〜50at%であることを特徴とする請求項3に記載の位相シフトマスクブランクである。
また、請求項7に記載の発明は、遮光膜の窒素含有量が、遮光膜の上部の方が下部よりも少なく、遮光膜の下部においては10〜50at%であることを特徴とする請求項3に記載の位相シフトマスクブランクである。
また、請求項8に記載の発明は、遮光膜の上部(ハードマスク層側)10〜20%の厚さにおけるエッチングレートが、遮光膜の残りの部分のエッチングレートよりも、5%以上速い材料であることを特徴とする請求項1に記載の位相シフトマスクブランクである。
また、請求項9に記載の発明は、遮光膜の炭素含有量が、遮光膜の上部において1〜15at%で、遮光膜の残りの部分においては上部よりも少ないことを特徴とする請求項8に記載の位相シフトマスクブランクである。
また、請求項10に記載の発明は、遮光膜の酸素含有量が、遮光膜の上部において3〜50at%で、遮光膜の残りの部分においては上部よりも少ないことを特徴とする請求項8に記載の位相シフトマスクブランクである。
また、請求項11に記載の発明は、遮光膜の窒素含有量が、遮光膜の上部において10〜50at%で、遮光膜の残りの部分においては上部よりも少ないことを特徴とする請求項8に記載の位相シフトマスクブランクである。
また、請求項12に記載の発明は、遮光膜の下部(位相シフト膜側)10〜20%の厚さにおけるエッチングレートが、遮光膜の残りの部分のエッチングレートよりも、5%以上速い材料であることを特徴とする位相シフトマスクブランクである。
また、請求項13に記載の発明は、遮光膜の炭素含有量が、遮光膜の下部において1〜15at%で、遮光膜の残りの部分においては下部よりも少ないことを特徴とする請求項12に記載の位相シフトマスクブランクである。
また、請求項14に記載の発明は、遮光膜の酸素含有量が、遮光膜の下部において3〜50at%で、遮光膜の残りの部分においては下部よりも少ないことを特徴とする請求項12に記載の位相シフトマスクブランクである。
また、請求項15に記載の発明は、遮光膜の窒素含有量が、遮光膜の下部において10〜50at%で、遮光膜の残りの部分においては下部よりも少ないことを特徴とする請求項12に記載の位相シフトマスクブランクである。
本発明の位相シフトマスクブランクは、透明基板上に、フッ素系のガスによってドライエッチング可能な位相シフト膜と、その上にフッ素系のガスでは実質的にエッチングされないクロムを主成分とする遮光膜と、更にその上に、フッ素系のガスでエッチング可能で、かつ塩素系および酸素系のガスにより実質的にエッチングされないハードマスク層と、をこの順に備えた位相シフトマスクブランクにおいて、深さ方向に対し、膜組成の違いによりエッチングレートが調整された遮光膜を有する。
に示す位相シフトマスクブランク10は、露光波長に対して透明な基板11と、基板11上に成膜された位相シフト膜12と、位相シフト膜12上に成膜された遮光膜13と、遮光膜13上に成膜されたハードマスク層14とからなる。
(1)遮光膜の上部(ハードマスク側)から下部(位相シフト膜側)にかけて、エッチングレートが漸次的に速くなる(図2(b))
(2)遮光膜の上部(ハードマスク側)10〜20%の厚さにおけるエッチングレートが、遮光膜の残りの部分のエッチングレートよりも、5%以上速い(図2(c))
(3)遮光膜の下部(位相シフト膜側)10〜20%の厚さにおけるエッチングレートが、遮光膜の残りの部分のエッチングレートよりも、5%以上速い(図2(d))
(4)(1)から(3)の組み合わせであっても良い(図2(e))。
(1)炭素含有量を変える(増やすほどエッチングレートが速くなる。)。
(2)窒素含有量を変える(増やすほどエッチングレートが速くなる。)。
(3)酸素含有量を変える(増やすほどエッチングレートが速くなる。)。
スパッタ法を用いて成膜を行うことができ、成膜する際に投入するガスの量などを調整することで、含有量をコントロールすることができる。ここでは、含有物の例として炭素、窒素、酸素を挙げたが、Crへの含有物はこれらに限ったものではない。
図3(a)は本発明の位相シフトマスクブランクのハードマスク層の上にフォトレジスト層を形成した状態、図3(b)はフォトレジスト層をパターン化した状態、図3(c)はパターン化したフォトレジスト層をマスクにして下地のハードマスク層をパターン化した状態、図3(d)はパターン化されたハードマスク層の上のフォトレジスト層を除去した状態、図4(e)はパターン化されたハードマスク層をマスクとしてその下地の遮光膜をパターン化した状態、図4(f)はパターン化されたハードマスク層を除去した状態、図4(g)は図4(f)の上からフォトレジスト膜を形成した状態、図4(h)は図4(f)のフォトレジスト膜をパターン化した状態、図5(i)はパターン化されたフォトレジスト膜をマスクとして、露出したパターン化された遮光膜を除去した状態、図5(j)はパターン化されたフォトレジスト膜を除去することによって本発明の位相シフトマスクが完成した状態、を示している。以上の様にして、本発明の位相シフトマスクブランクを用いて、本発明の位相シフトマスクを製造することができる。
(位相シフトマスクブランクの製造プロセス)
本実施例では、本発明の位相シフトマスクブランクを得るための製造プロセスを説明する。特に、遮光膜の下部から上部にかけての酸素含有量を変化させることで、漸次的にエッチングレートを変化させた場合について記載する。
位相シフト膜の成膜は、マグネトロンスパッタリング装置を用いて行った。この位相シフト膜は、珪素の酸化物、窒化物、または酸化窒化物、もしくは珪素と遷移金属の酸化物、窒化物、または酸化窒化物で成膜することが好ましい。したがって、位相シフト膜をどの化合物で形成するかに応じてスパッタリング用のターゲットが選択され、ハードマスク層と概ね同様の条件下で成膜がなされる。
次に位相シフト膜上に成膜する遮光膜の成膜方法を示す。
同じマグネトロンスパッタ装置を用いて真空を破らずに、クロムターゲットを用い、位相シフト膜上にクロムを主な材料とした遮光膜を成膜した。スパッタリングガスとしてはArを用い、流量はArガスを10sccm、N2ガスを2sccm、O2ガスを2sccmから10sccmの範囲でチャンバ内に導入し、チャンバ内ガス圧が0.1Paになるように設定した。そして、成膜前加熱温度を120℃とし、クロムターゲットに直流モードで1000Wの放電電力を印加して、基板を30rpmで回転させながら、膜厚50nmの酸化窒化クロム膜を成膜し、これを遮光膜とした。この際に、O2ガスの流量を、成膜開始時を10sccmに設定し、連続的に徐々に2sccmまで変化させながら成膜を行うことで、O2含有量が漸次的に変化する組成勾配を持った膜(下部の位相シフト膜付近はO2含有量が多く、上部のハードマスク層付近に行くにつれて、O2含有量が少なくなる膜)を作製することができた。なお、この酸化窒化クロム膜の組成は、クロム(Cr)と酸素(O)と窒素(N)の組成比(原子比)が5.5:4.0:0.5〜8.0:1.0:1.0のCrON膜であった。
下部(位相シフト膜側)における組成比⇒ Cr:O:N=5.5:4.0:0.5
上部(ハードマスク側)における組成比⇒ Cr:O:N=8.0:1.0:1.0
続いて、同じマグネトロンスパッタ装置を用いて真空を破らずに、遮光膜上にハードマスク層を成膜した。なお、ここでのスパッタリングターゲットには珪素(Si)単結晶を用いた。成膜中のチャンバ内ガス圧が0.1Paとなるようにガス流量の設定を行い、基板を30rpmで回転させながら、酸化シリコン膜(SiO2膜)を成膜した。
(位相シフトマスクの製造プロセス)
実施例2では、本発明の位相シフトマスクブランクを使用して位相シフトマスクを得るための製造プロセスを説明する。ここでは、遮光膜の上部から下部にかけての酸素含有量を変化させることで、漸次的にエッチングレートを変化させた本発明の位相シフトマスクブランクを用いた場合の例を挙げるが、製造プロセスは従来のものと同様で良い。
11 基板
12 位相シフト膜
12´ 位相シフト膜パターン
13 遮光膜
13a 従来の遮光膜
13b 遮光膜
13b´ 遮光膜パターン
13b´´ 遮光膜パターン
13c 遮光膜
13c−1 高エッチングレート部
13c−2 その他の部分
13d 遮光膜
13d−1 その他の部分
13d−2 高エッチングレート部
13e 遮光膜
13e−1 高エッチングレート部
13e−2 遮光膜
14 ハードマスク層
14´ ハードマスクパターン
15 フォトレジスト膜
15´ レジストパターン
16 フォトレジスト膜
16´ レジストパターン
20 位相シフトマスク
Claims (15)
- 透明基板上に、フッ素系のガスによってドライエッチング可能な位相シフト膜と、その上にフッ素系のガスでは実質的にエッチングされないクロムを主成分とする遮光膜と、更にその上に、フッ素系のガスでエッチング可能で、かつ塩素系および酸素系のガスにより実質的にエッチングされないハードマスク層と、をこの順に備えた位相シフトマスクブランクにおいて、深さ方向に対し、膜組成の違いによりエッチングレートが調整された遮光膜を有することを特徴とする位相シフトマスクブランク。
- 遮光膜のエッチングレートが、遮光膜中の炭素含有量と窒素含有量と酸素含有量のいずれか一つ以上を、膜厚方向に変化させることにより、調整されていることを特徴とする請求項1に記載の位相シフトマスクブランク。
- 遮光膜の上部(ハードマスク層側)から下部(位相シフト膜側)にかけて、エッチングレートが漸次的に速くなる材料からなることを特徴とする請求項1に記載の位相シフトマスクブランク。
- 遮光膜の炭素含有量が、遮光膜の上部の方が下部よりも少なく、遮光膜の下部においては1〜15at%であることを特徴とする請求項3に記載の位相シフトマスクブランク。
- 請求項2から4に記載の遮光膜の中から、少なくとも2つ以上を組み合わせた材料からなる遮光膜を備えていることを特徴とする位相シフトマスクブランク。
- 遮光膜の酸素含有量が、遮光膜の上部の方が下部よりも少なく、遮光膜の下部においては3〜50at%であることを特徴とする請求項3に記載の位相シフトマスクブランク。
- 遮光膜の窒素含有量が、遮光膜の上部の方が下部よりも少なく、遮光膜の下部においては10〜50at%であることを特徴とする請求項3に記載の位相シフトマスクブランク。
- 遮光膜の上部(ハードマスク層側)10〜20%の厚さにおけるエッチングレートが、遮光膜の残りの部分のエッチングレートよりも、5%以上速い材料であることを特徴とする請求項1に記載の位相シフトマスクブランク。
- 遮光膜の炭素含有量が、遮光膜の上部において1〜15at%で、遮光膜の残りの部分においては上部よりも少ないことを特徴とする請求項8に記載の位相シフトマスクブランク。
- 遮光膜の酸素含有量が、遮光膜の上部において3〜50at%で、遮光膜の残りの部分においては上部よりも少ないことを特徴とする請求項8に記載の位相シフトマスクブランク。
- 遮光膜の窒素含有量が、遮光膜の上部において10〜50at%で、遮光膜の残りの部分においては上部よりも少ないことを特徴とする請求項8に記載の位相シフトマスクブランク。
- 遮光膜の下部(位相シフト膜側)10〜20%の厚さにおけるエッチングレートが、遮光膜の残りの部分のエッチングレートよりも、5%以上速い材料であることを特徴とする位相シフトマスクブランク。
- 遮光膜の炭素含有量が、遮光膜の下部において1〜15at%で、遮光膜の残りの部分においては下部よりも少ないことを特徴とする請求項12に記載の位相シフトマスクブランク。
- 遮光膜の酸素含有量が、遮光膜の下部において3〜50at%で、遮光膜の残りの部分においては下部よりも少ないことを特徴とする請求項12に記載の位相シフトマスクブランク。
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