JP2018017825A - 位相シフタ膜の製造方法、位相シフトマスクブランクの製造方法、及び、位相シフトマスクの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このような回路パターンの微細化に対応するため、フォトマスクにおいては、単純な遮光膜のパターンのみで形成されたバイナリーマスクから、パターン縁における光干渉を用いて、単波長を用い、より微細なパターン形成が可能な位相シフトマスク(Phase-Shifting Mask:PSM)が使用されるに至っている。
換言すると、図15、図16の結果より、膜厚の面内分布が小さくなるような作製条件を求めても、透過率の面内分布をさらに小さくすることには、必ずしも繋がらないことが明らかとなった。
本発明者らは、消衰係数kと膜厚の面内分布を解析することにより、本発明に係る位相シフタ膜の製造方法の開発に至った。
本発明の請求項2に記載の位相シフタ膜の製造方法は、請求項1において、前記不活性ガスが、アルゴン(Ar)ガスとヘリウム(He)ガスから構成される場合、前記Arガスの流量をFa、前記Heガスの流量をFhと定義したとき、前記Fhを前記Faと前記Fhの和で除してなる値が、66%以上100%以下であることを特徴とする。
本発明の請求項3に記載の位相シフタ膜の製造方法は、請求項1又は2において、前記真空槽内において、前記反応ガスは基板側へ導入され、前記不活性ガスはターゲット側へ導入されることを特徴とする。
本発明の請求項4に記載の位相シフタ膜の製造方法は、請求項1乃至3のいずれか一項において、前記位相シフタ膜が、モリブデンシリサイドの酸化窒化物からなることを特徴とする。
本実施形態では、本発明に係る位相シフタ膜を形成するために用いた、ロングスロースパッタリング(以下、LTSとも呼ぶ)法によるスパッタリング装置について、図1を参照して説明する。
基板56(S)としては平板四角形状のガラス基板(株式会社ファインサーフェス技術社製、型番:FSAN6025−0.5T型、形状:152.4mm角、板厚:6.35mmt)を用いた。位相シフタ膜4を形成する基板56(S)の被成膜面を9×9領域に分割して、各領域ごとに「膜厚と透過率と消衰係数」を測定した。膜厚の測定にはAFM(ブルカー・エイエックスエス社製、型番:D3100)を、透過率の測定には分光光度計(株式会社日立ハイテクノロジーズ社製、自記分光光度計4000)を、消衰係数kの測定には高速分光エリプソメーター(J.A.Woollam社製、M−2000)を、それぞれ用いた。
ステップS1(膜厚制御):前述したスパッタリング装置を用い所望の成膜条件で作製した試料について、各領域ごとに位相シフタ膜の膜厚を測定する工程である。
ステップS2(透過率測定):ステップS1を経た試料について、各領域ごとに透過率を測定する工程である。
ステップS3(消衰係数k測定):ステップS2を経た試料について、各領域ごとに消衰係数kを測定する工程である。
ステップS5(透過率測定):ステップS4を経た試料について、各領域ごとに透過率を測定する工程である。透過率の値のバラツキ(面内透過率バラツキとも呼ぶ)が特定の範囲内(たとえば0.05%以下)に収まっているか否かを判定する。特定の範囲内にあれば、次のステップS6へ進む。特定の範囲外(たとえば0.05%より大きい)にあれば、前述したステップ1へ戻り、S1→S5の各工程を繰り返す。
ステップS6(膜厚・透過率特性最適化完了):ステップS5を経た試料について、面内透過率バラツキが0.05%以下を満たした場合、本発明は図2のプロセスフリーチャートを終了する。
ここで、比較例1により作製したものを試料a、実施例1〜3により作製したものを順に試料b〜dと呼ぶ。
試料a〜dの成膜において、スパッタガス(Arガス、Heガス)の流量(流量比)以外は、次に示すように、同じ作製条件とした。
・スパッタ電流[A]:1.7〜3.2
・スパッタ電圧[V]:530〜570
・スパッタ電力[kW]:1
・基板温度[℃]:50〜120
・膜厚[nm]:70
・スパッタ時間[min]:7〜12(静止成膜)、28〜56(回転成膜)
・ガス分離方式:基板に反応ガス(N2、NO)を吹きつける。ターゲットには不活性ガス(Ar、He)を供給する。
上記の作製条件の下で、ガス流量比(He/(Ar+He)[%])、ガス流量[sccm]、圧力[1.3×10−2Pa]、堆積速度[Å/min]を適宜選択し、成膜したものが、表1に示す試料a(比較例1)、試料b〜d(実施例1−3)である。
表1は、比較例1および実施例1−3におけるガス流量と諸特性の一覧表である。
(A1)スパッタガスとして、Arガスのみ用いた場合に比べて、ArガスとHeガスからなる混合ガスを用いることによって、透過率の面内バラツキとともに、消衰係数の面内バラツキが減少する。
(A2)ガス流量比が増大することにより、透過率の面内バラツキが減少傾向を示し、消衰係数も同じ減少傾向となる。
(A3)この傾向の面内バラツキは、ガス流量比(He/(Ar+He)[%])が66以上100以下の範囲内において確認された。
図6〜図8は実施例1に関する諸特性の測定結果であり、図6が膜厚、図7が透過率、図8が消衰係数である。
図9〜図11は実施例2に関する諸特性の測定結果であり、図9が膜厚、図10が透過率、図11が消衰係数である。
図12〜図14は実施例3に関する諸特性の測定結果であり、図12が膜厚、図13が透過率、図14が消衰係数である。
図15〜図17は比較例1に関する諸特性の測定結果であり、図15が膜厚、図16が透過率、図17が消衰係数である。
(B1)図6〜図17に示した比較例1および実施例1−3の各試料a〜dは、膜厚の面内バラツキが同等(0.2nm)であるにも関わらず、透過率の面内バラツキの状況は異なっている。
(B5)同様に、試料cの場合、基板面内の位置Af、Ag、Hiにおいて透過率の最小値(▼5.20)が確認され、近隣位置Ah、Aiや同じ位置Hiにおいて消衰係数の最大値(△0.641)が得られた。
(B6)同様に、試料dの場合、基板面内の位置Giにおいて透過率の最小値(▼5.19)が確認され、位置Giにおいて消衰係数の最大値(△0.641)が得られた。
本実施形態では、本発明に係る位相シフトマスクブランクの製造方法、および位相シフトマスクの製造方法について説明する。ここでは、位相シフタ膜として、前述したモリブデンシリサイド酸化窒化膜を用いた場合について述べる。
したがって、本発明は、露光波長の短波長化や、露光方法の改善に寄与する、位相シフトマスクブランクの製造方法や位相シフトマスクの製造方法をもたらす。
Claims (6)
- 反応性ロングスロースパッタリング方法を用いて形成する、位相シフトマスクに用いられる位相シフタ膜の製造方法であって、
前記反応性ロングスロースパッタリング方法は、
前記位相シフタ膜を形成するための真空槽内に、反応ガスと不活性ガスとを、それぞれ分離して導入するとともに、前記不活性ガスとしてヘリウム(He)を含むガスを用いることを特徴とする位相シフタ膜の製造方法。 - 前記不活性ガスが、アルゴン(Ar)ガスとヘリウム(He)ガスから構成される場合、前記Arガスの流量をFa、前記Heガスの流量をFhと定義したとき、
前記Fhを前記Faと前記Fhの和で除してなる値が、66%以上100%以下であることを特徴とする請求項1に記載の位相シフタ膜の製造方法。 - 前記真空槽内において、前記反応ガスは基板側へ導入され、前記不活性ガスはターゲット側へ導入されることを特徴とする請求項1又は2に記載の位相シフタ膜の製造方法。
- 前記位相シフタ膜が、モリブデンシリサイドの酸化窒化物からなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の位相シフタ膜の製造方法。
- 反応性ロングスロースパッタリング方法を用いて透明基板の上に位相シフタ膜を形成する工程を有する位相シフトマスクブランクの製造方法であって、
前記反応性ロングスロースパッタリング方法は、
前記位相シフタ膜を形成するための真空槽内に、反応ガスと不活性ガスとを、それぞれ分離して導入するとともに、前記不活性ガスとしてヘリウム(He)を含むガスを用いることを特徴とする位相シフトマスクブランクの製造方法。 - 反応性ロングスロースパッタリング方法を用いて透明基板の上に位相シフタ膜を形成する工程と、前記位相シフタ膜の上に所定のパターンを有するレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜をマスクにして前記位相シフタ膜のパターニングを行う工程と、を含む位相シフトマスクの製造方法であって、
前記反応性ロングスロースパッタリング方法は、
前記位相シフタ膜を形成するための真空槽内に、反応ガスと不活性ガスとを、それぞれ分離して導入するとともに、前記不活性ガスとしてヘリウム(He)を含むガスを用いることを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
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