JP2019040200A5 - マスクブランク、位相シフトマスク、及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

一方、第２の実施形態のマスクブランクの場合、高透過層２２は、ケイ素、窒素及び酸素を含有する材料、好ましくはケイ素、窒素及び酸素からなる材料、または半金属元素及び非金属元素から選ばれる１以上の元素とケイ素と窒素と酸素とからなる材料で形成される。この高透過層２２も、ＡｒＦ露光光に対する耐光性が低下する要因となり得る遷移金属は含有しない。また、この高透過層２２も、遷移金属を除く金属元素についても、ＡｒＦ露光光に対する耐光性が低下する要因となり得る可能性を否定できないため、含有させないことが望ましい。この高透過層２２も、ケイ素に加え、いずれの半金属元素を含有してもよい。この半金属元素の中でも、ホウ素、ゲルマニウム、アンチモン及びテルルから選ばれる１以上の元素を含有させると、スパッタリングターゲットとして用いるケイ素の導電性を高めることが期待できるため、好ましい。

ＥＢ欠陥修正及びＡｒＦエキシマレーザー光の照射処理を行った後の実施例１の位相シフトマスク２００に対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。
このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、設計仕様を十分に満たしていた。また、ＥＢ欠陥修正を行った部分の転写像は、それ以外の領域の転写像に比べてそん色のないものであった。この結果から、ＥＢ欠陥修正及びＡｒＦエキシマレーザーの積算照射を行った後の実施例１の位相シフトマスク２００を露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写した場合でも、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンは高精度で形成できるといえる。また、ＳｉＯ_２よりもＳｉＯＮの方が、ＥＢ修正を幾分しやすいことを考慮すると、第２の実施形態における窒素を含有させた高透過層２２を有する位相シフトマスク２００を用いた場合でも、実施例１の位相シフトマスク２００と同様の効果が得られるものと考えられる。

次に、ＥＢ欠陥修正及びＡｒＦエキシマレーザー光の照射処理を行った後の比較例１の位相シフトマスク２００に対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。
このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、ＥＢ欠陥修正を行った部分以外では、概ね設計仕様を十分に満たしていた。しかし、ＥＢ欠陥修正を行った部分の転写像は、透光性基板へのエッチングの影響等に起因して転写不良が発生するレベルのものであった。この結果から、ＥＢ欠陥修正を行った後の比較例１の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写した場合、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンには、回路パターンの断線や短絡が発生することが予想される。

ＥＢ欠陥修正及びＡｒＦエキシマレーザー光の照射処理を行った後の比較例２の位相シフトマスクに対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。
このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、ＥＢ欠陥修正を行った部分以外では、概ね設計仕様を十分に満たしていた。しかし、ＥＢ欠陥修正を行った部分の転写像は、透光性基板へのエッチングの影響等に起因して転写不良が発生するレベルのものであった。この結果から、ＥＢ欠陥修正を行った後の比較例２の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写した場合、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンには、回路パターンの断線や短絡が発生することが予想される。

Claims (13)

1. 透光性基板上に、位相シフト膜を備えたマスクブランクであって、
   前記位相シフト膜は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光を１０％以上の透過率で透過させる機能と、前記位相シフト膜を透過した前記露光光に対して前記位相シフト膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した前記露光光との間で１５０度以上２００度以下の位相差を生じさせる機能とを有し、
   前記位相シフト膜は、透光性基板側から低透過層と高透過層がこの順で交互に６層以上積層した構造を含み、
   前記低透過層は、ケイ素及び窒素を含有し、窒素の含有量が５０原子％以上である材料で形成されており、
   前記高透過層は、ケイ素、窒素及び酸素を含有し、窒素の含有量が１０原子％以上３０原子％以下かつ酸素の含有量が３０原子％以上である材料で形成されており、
   前記低透過層は、前記露光光の波長における屈折率ｎが２．０以上であり、かつ前記露光光の波長における消衰係数ｋが０．２以上であり、
   前記高透過層は、前記露光光の波長における屈折率ｎが１．８以下であり、かつ前記露光光の波長における消衰係数ｋが０．１５以下であり、
   前記低透過層の厚さは、前記高透過層の厚さよりも厚く、
   前記高透過層は、厚さが４ｎｍ以下である
   ことを特徴とするマスクブランク。
2. 前記低透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料、または半金属元素、非金属元素及び貴ガスから選ばれる１以上の元素とケイ素と窒素とからなる材料で形成されており、
   前記高透過層は、ケイ素、窒素及び酸素からなる材料、または半金属元素、非金属元素及び貴ガスから選ばれる１以上の元素とケイ素と窒素と酸素とからなる材料で形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載のマスクブランク。
3. 前記低透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料で形成されており、前記高透過層は、ケイ素、窒素及び酸素からなる材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載のマスクブランク。
4. 前記低透過層は、厚さが２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のマスクブランク。
5. 前記位相シフト膜は、前記透光性基板から最も離れた位置に、ケイ素、窒素及び酸素からなる材料、または半金属元素、非金属元素及び貴ガスから選ばれる１以上の元素とケイ素と窒素と酸素とからなる材料で形成された最上層を備え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マスクブランク。
6. 前記位相シフト膜上に、遮光膜を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のマスクブランク。
7. 透光性基板上に、転写パターンを有する位相シフト膜を備えた位相シフトマスクであって、
   前記位相シフト膜は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光を１０％以上の透過率で透過させる機能と、前記位相シフト膜を透過した前記露光光に対して前記位相シフト膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した前記露光光との間で１５０度以上２００度以下の位相差を生じさせる機能とを有し、
   前記位相シフト膜は、透光性基板側から低透過層と高透過層がこの順で交互に６層以上積層した構造を含み
   前記低透過層は、ケイ素及び窒素を含有し、窒素の含有量が５０原子％以上である材料で形成されており、
   前記高透過層は、ケイ素、窒素及び酸素を含有し、窒素の含有量が１０原子％以上３０原子％以下かつ酸素の含有量が３０原子％以上である材料で形成されており、
   前記低透過層は、前記露光光の波長における屈折率ｎが２．０以上であり、かつ前記露光光の波長における消衰係数ｋが０．２以上であり、
   前記高透過層は、前記露光光の波長における屈折率ｎが１．８以下であり、かつ前記露光光の波長における消衰係数ｋが０．１５以下であり、
   前記低透過層の厚さは、前記高透過層の厚さよりも厚く、
   前記高透過層は、厚さが４ｎｍ以下である
   ことを特徴とする位相シフトマスク。
8. 前記低透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料、または半金属元素、非金属元素及び貴ガスから選ばれる１以上の元素とケイ素と窒素とからなる材料で形成されており、
   前記高透過層は、ケイ素、窒素及び酸素からなる材料、または半金属元素、非金属元素及び貴ガスから選ばれる１以上の元素とケイ素と窒素と酸素とからなる材料で形成されている
   ことを特徴とする請求項７記載の位相シフトマスク。
9. 前記低透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料で形成されており、前記高透過層は、ケイ素、窒素及び酸素からなる材料で形成されていることを特徴とする請求項７記載の位相シフトマスク。
10. 前記低透過層は、厚さが２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の位相シフトマスク。
11. 前記位相シフト膜は、前記透光性基板から最も離れた位置に、ケイ素、窒素及び酸素からなる材料、または半金属元素、非金属元素及び貴ガスから選ばれる１以上の元素とケイ素と窒素と酸素とからなる材料で形成された最上層を備えることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の位相シフトマスク。
12. 前記位相シフト膜上に、遮光帯を含むパターンを有する遮光膜を備え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位相シフトマスク。
13. 請求項１２記載の位相シフトマスクを用い、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備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。