JP4535241B2 - ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク、ハーフトーン型位相シフトマスク及びパターン転写方法 - Google Patents
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Description
請求項1:
露光光に対して透明な基板上に位相差及び透過率を調整したハーフトーン型位相シフト膜を設けたハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクであって、上記ハーフトーン型位相シフト膜が、主に透過率を調整する少なくとも1層の遮光性層と、主に位相差を調整する少なくとも1層の透明性層とが交互に積層され、かつ最表面層が透明性層である多層で構成されると共に、上記遮光性層が、構成元素としてSiと、Moである第1金属成分と、Zr、Hf又はその両方である第2金属成分と、酸素、窒素又はその両方である軽元素成分とを含有し、
上記Siと第1金属成分と第2金属成分との合計に対するSiの含有比率が90atom%以上99atom%以下であって、第1金属成分と第2金属成分との原子比(第1金属成分/第2金属成分)が5以下であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。
請求項2:
露光光に対して透明な基板上に位相差及び透過率を調整したハーフトーン型位相シフト膜を設けたハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクであって、上記ハーフトーン型位相シフト膜が、主に透過率を調整する少なくとも1層の遮光性層と、主に位相差を調整する少なくとも1層の透明性層とが交互に積層され、かつ最表面層が透明性層である多層で構成されると共に、上記遮光性層が、構成元素としてSiと、Moである第1金属成分と、Zr、Hf又はその両方である第2金属成分と、酸素、窒素又はその両方である軽元素成分とを含有し、
上記Siと第1金属成分と第2金属成分との合計に対するSiの含有比率が95atom%以上99atom%以下であって、第1金属成分と第2金属成分との原子比(第1金属成分/第2金属成分)が6以下であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。
請求項3:
更に、上記透明性層が、構成元素としてSiと、上記第1金属成分と、上記第2金属成分と、酸素、窒素又はその両方である軽元素成分とを含有することを特徴とする請求項1又は2記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。
請求項4:
上記ハーフトーン型位相シフト膜を構成する上記多層が、該多層の各々の層を構成するSiと、第1金属成分及び第2金属成分の合計との原子比
(第1金属成分+第2金属成分)/(Si)
が基板側から基板と離間する側に向かって減少するように積層されていることを特徴とする請求項3記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。
請求項5:
上記多層の各々の層を構成するSi、第1金属成分、第2金属成分及び軽元素成分の合計と、上記軽元素成分との原子比
(軽元素成分)/(Si+第1金属成分+第2金属成分+軽元素成分)
が基板側から基板と離間する側に向かって増加するように積層されていることを特徴とする請求項3又は4記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。
請求項6:
上記ハーフトーン型位相シフト膜を構成する上記多層が、該多層の各々の層の消衰係数が基板側から基板と離間する側に向かって減少するように積層されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。
請求項7:
上記ハーフトーン型位相シフト膜を構成する上記多層が、該多層の各々の層の導電率が基板側から基板と離間する側に向かって減少するように積層されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。
請求項8:
上記ハーフトーン型位相シフト膜を構成する上記多層が、該多層の各々の層のフッ素系ガスに対するエッチングレートが基板側から基板と離間する側に向かって増加し、かつ塩素系ガスに対するエッチングレートが基板側から基板と離間する側に向かって減少するように積層されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。
請求項9:
KrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザ又はF2レーザ露光用のハーフトーン型位相シフトマスクであって、請求項1乃至8のいずれか1項記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクのハーフトーン型位相シフト膜をパターン形成してなることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。
請求項10:
請求項9記載のハーフトーン型位相シフトマスクを用いてフォトレジストにパターン露光を行うことを特徴とするパターン転写方法。
本発明のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクは、露光光に対して透明な基板上に位相差及び透過率を調整したハーフトーン型位相シフト膜を設けたハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクであり、ハーフトーン型位相シフト膜が、主に透過率を調整する少なくとも1層の遮光性層と、主に位相差を調整する少なくとも1層の透明性層とが交互に積層され、かつ最表面層が透明性層である多層で構成されると共に、遮光性層、好ましくは、遮光性層と共に透明性層が、構成元素としてSiと、Moである第1金属成分と、Zr、Hf又はその両方である第2金属成分とを含有するものである。
F2レーザ(波長157nm)に対して十分に透明な6インチ角形の合成石英基板上に、2層で構成されたハーフトーン型位相シフト膜を成膜してハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを得た。
遮光性層(第1層)
Mo5Zr1Si20ターゲット=200[W],Siターゲット=800[W]
透明性層(第2層)
Mo5Zr1Si20ターゲット=100[W],Siターゲット=900[W]
遮光性層(第1層)
Ar=20.0SCCM,N2=10.0SCCM,O2=4.0SCCM
透明性層(第2層)
Ar=5.0SCCM,N2=50.0SCCM,O2=4.0SCCM
遮光性層(第1層):
Si=94.6atom%,Mo=4.5atom%,Zr=0.9atom%
(Mo+Zr)/Si=3.5/61.4=0.057
Mo/Zr=2.9/0.6=4.8
透明性層(第2層):
Si=98.7atom%,Mo=1.0atom%,Zr=0.3atom%
(Mo+Zr)/Si=0.5/37.8=0.013
Mo/Zr=0.4/0.1=4.0
遮光性層(第1層):(O+N)/(Si+Mo+Zr+O+N)=0.351
透明性層(第2層):(O+N)/(Si+Mo+Zr+O+N)=0.617
レジスト:FEP171(富士フィルムアーチ社製)
レジスト膜厚:2,500Å
エッチングガス:C2F6/O2/He=5/5/40SCCM
圧力:3mTorr(0.4Pa)
印加電力:RIE=50W、ICP=100W
ドライエッチング条件(塩素ガス条件)
レジスト:FEP171(富士フィルムアーチ社製)
レジスト膜厚:2,500Å
エッチングガス:Cl2/He=40/65SCCM
圧力:5mTorr(0.67Pa)
印加電力:RIE=40W、ICP=500W
F2レーザ(波長157nm)に対して十分に透明な6インチ角形の合成石英基板上に、2層で構成されたハーフトーン型位相シフト膜を成膜してハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを得た。
遮光性層(第1層)
Mo5Zr1Si20ターゲット=200[W],Siターゲット=800[W]
透明性層(第2層)
Mo5Zr1Si20ターゲット=200[W],Siターゲット=800[W]
遮光性層(第1層)
Ar=20.0SCCM,N2=15.0SCCM
透明性層(第2層)
Ar=5.0SCCM,N2=50.0SCCM,O2=5.0SCCM
遮光性層(第1層):
Si=94.3atom%,Mo=4.7atom%,Zr=1.0atom%
(Mo+Zr)/Si=4.7/78.4=0.060
Mo/Zr=3.9/0.8=4.9
透明性層(第2層):
Si=95.7atom%,Mo=3.5atom%,Zr=0.8atom%
(Mo+Zr)/Si=1.6/35.5=0.045
Mo/Zr=1.3/0.3=4.3
遮光性層(第1層):(O+N)/(Si+Mo+Zr+O+N)=0.169
透明性層(第2層):(O+N)/(Si+Mo+Zr+O+N)=0.629
シリコン(Si)と金属を構成元素として含むハーフトーン型位相シフト膜のSi及び金属の合計に対するSiの比率(シリコン比率)を変化させたときのドライエッチングレートへの影響を評価した。
エッチングガス:C2F6=50SCCM
圧力:5mTorr(0.67Pa)
印加電力:RIE=150W、ICP=300W
シリコン(Si),モリブデン(Mo)及びジルコニウム(Zr)を構成元素として含むハーフトーン型位相シフト膜のSi、Mo及びZrの合計に対するSiの比率(シリコン比率)を変化させたときのシート抵抗への影響を評価した。
F2レーザ(波長157nm)に対して十分に透明な6インチ角形の合成石英基板上に、2層で構成されたハーフトーン型位相シフト膜を成膜してハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを得た。
第1層
Ar=30.0SCCM,N2=5.0SCCM,O2=0.3〜0.5SCCM
第2層
Ar=20.0SCCM,N2=20.0SCCM,O2=2.0〜2.5SCCM
条件(A) SPM(硫酸過水溶液)
硫酸:過酸化水素水=1:4(体積比)に80℃で1時間浸漬
条件(B)
APM(アンモニア過水溶液)
アンモニア水:過酸化水素水:純水=1:3:15(体積比)に35℃で1時間浸
漬
F2レーザ(波長157nm)に対して十分に透明な6インチ角形の合成石英基板上に、2層で構成されたハーフトーン型位相シフト膜を成膜してハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを得た。
遮光性層(第1層)
Mo1Si9ターゲット=150[W],Zr1Si9=150[W]
透明性層(第2層)
Siターゲット=250[W]
遮光性層(第1層)
Ar=30.0SCCM,N2=8.0SCCM
透明性層(第2層)
Ar=5.0SCCM,N2=20.0SCCM,O2=0.5SCCM
遮光性層(第1層):
Si=90.0atom%,Mo=5.0atom%,Zr=5.0atom%
(Mo+Zr)/Si=10.0/90.0=0.1
Mo/Zr=5.0/5.0=1
F2レーザ(波長157nm)に対して十分に透明な6インチ角形の合成石英基板上に、2層で構成されたハーフトーン型位相シフト膜を成膜してハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを得た。
遮光性層(第1層)
Mo5Zr1Si20ターゲット=200[W],Siターゲット=800[W]
透明性層(第2層)
Siターゲット=1000[W]
遮光性層(第1層)
Ar=20.0SCCM,N2=10.0SCCM,O2=4.0SCCM
透明性層(第2層)
Ar=5.0SCCM,N2=20.0SCCM,O2=0.5SCCM
遮光性層(第1層):
Si=93.7atom%,Mo=5.2atom%,Zr=1.1atom%
(Mo+Zr)/Si=3.4/50.3=0.068
Mo/Zr=2.8/0.6=4.7
遮光性層(第1層):(O+N)/(Si+Mo+Zr+O+N)=0.463
透明性層(第2層):(O+N)/(Si+O+N)=0.499
F2レーザ(波長157nm)に対して十分に透明な6インチ角形の合成石英基板上に、2層で構成されたハーフトーン型位相シフト膜を成膜してハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを得た。
遮光性層(第1層)
Mo5Hf1Si20ターゲット=200[W],Siターゲット=800[W]
透明性層(第2層)
Mo5Hf1Si20ターゲット=100[W],Siターゲット=900[W]
遮光性層(第1層)
Ar=20.0SCCM,N2=15.0SCCM
透明性層(第2層)
Ar=5.0SCCM,N2=50.0SCCM,O2=4.0SCCM
遮光性層(第1層):
Si=94.3atom%,Mo=4.7atom%,Hf=1.0atom%
(Mo+Hf)/Si=4.7/78.4=0.060
Mo/Hf=3.9/0.8=4.9
透明性層(第2層):
Si=98.6atom%,Mo=1.1atom%,Hf=0.3atom%
(Mo+Hf)/Si=0.5/35.3=0.014
Mo/Hf=0.4/0.1=4.0
遮光性層(第1層):(O+N)/(Si+Mo+Hf+O+N)=0.169
透明性層(第2層):(O+N)/(Si+Mo+Hf+O+N)=0.576
1a 透明領域
2 ハーフトーン型位相シフト膜
2a 半透明領域
21 遮光性層
22 透明性層
Claims (10)
- 露光光に対して透明な基板上に位相差及び透過率を調整したハーフトーン型位相シフト膜を設けたハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクであって、上記ハーフトーン型位相シフト膜が、主に透過率を調整する少なくとも1層の遮光性層と、主に位相差を調整する少なくとも1層の透明性層とが交互に積層され、かつ最表面層が透明性層である多層で構成されると共に、上記遮光性層が、構成元素としてSiと、Moである第1金属成分と、Zr、Hf又はその両方である第2金属成分と、酸素、窒素又はその両方である軽元素成分とを含有し、
上記Siと第1金属成分と第2金属成分との合計に対するSiの含有比率が90atom%以上99atom%以下であって、第1金属成分と第2金属成分との原子比(第1金属成分/第2金属成分)が5以下であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。 - 露光光に対して透明な基板上に位相差及び透過率を調整したハーフトーン型位相シフト膜を設けたハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクであって、上記ハーフトーン型位相シフト膜が、主に透過率を調整する少なくとも1層の遮光性層と、主に位相差を調整する少なくとも1層の透明性層とが交互に積層され、かつ最表面層が透明性層である多層で構成されると共に、上記遮光性層が、構成元素としてSiと、Moである第1金属成分と、Zr、Hf又はその両方である第2金属成分と、酸素、窒素又はその両方である軽元素成分とを含有し、
上記Siと第1金属成分と第2金属成分との合計に対するSiの含有比率が95atom%以上99atom%以下であって、第1金属成分と第2金属成分との原子比(第1金属成分/第2金属成分)が6以下であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。 - 更に、上記透明性層が、構成元素としてSiと、上記第1金属成分と、上記第2金属成分と、酸素、窒素又はその両方である軽元素成分とを含有することを特徴とする請求項1又は2記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。
- 上記ハーフトーン型位相シフト膜を構成する上記多層が、該多層の各々の層を構成するSiと、第1金属成分及び第2金属成分の合計との原子比
(第1金属成分+第2金属成分)/(Si)
が基板側から基板と離間する側に向かって減少するように積層されていることを特徴とする請求項3記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。 - 上記多層の各々の層を構成するSi、第1金属成分、第2金属成分及び軽元素成分の合計と、上記軽元素成分との原子比
(軽元素成分)/(Si+第1金属成分+第2金属成分+軽元素成分)
が基板側から基板と離間する側に向かって増加するように積層されていることを特徴とする請求項3又は4記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。 - 上記ハーフトーン型位相シフト膜を構成する上記多層が、該多層の各々の層の消衰係数が基板側から基板と離間する側に向かって減少するように積層されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。
- 上記ハーフトーン型位相シフト膜を構成する上記多層が、該多層の各々の層の導電率が基板側から基板と離間する側に向かって減少するように積層されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。
- 上記ハーフトーン型位相シフト膜を構成する上記多層が、該多層の各々の層のフッ素系ガスに対するエッチングレートが基板側から基板と離間する側に向かって増加し、かつ塩素系ガスに対するエッチングレートが基板側から基板と離間する側に向かって減少するように積層されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。
- KrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザ又はF2レーザ露光用のハーフトーン型位相シフトマスクであって、請求項1乃至8のいずれか1項記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクのハーフトーン型位相シフト膜をパターン形成してなることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。
- 請求項9記載のハーフトーン型位相シフトマスクを用いてフォトレジストにパターン露光を行うことを特徴とするパターン転写方法。
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