JP5639778B2 - Mask blank, transfer mask, and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、耐光性を向上させたマスクブランク及び転写用マスク並びにそれらの製造方法に関する。特に、波長200nm以下の短波長の露光光を露光光源とする露光装置に好適に用いられる転写用マスクを製造するためのマスクブランク及び転写用マスク並びにそれらの製造方法に関する。   The present invention relates to a mask blank and a transfer mask with improved light resistance, and a method for manufacturing them. In particular, the present invention relates to a mask blank and a transfer mask for manufacturing a transfer mask that is suitably used in an exposure apparatus that uses exposure light having a short wavelength of 200 nm or less as an exposure light source, and a manufacturing method thereof.

一般に、半導体装置の製造工程では、フォトリソグラフィー法を用いて微細パターンの形成が行われている。また、この微細パターンの形成には通常何枚もの転写用マスクと呼ばれている基板が使用される。この転写用マスクは、一般に透光性のガラス基板上に、金属薄膜等からなる微細パターンを設けたものであり、この転写用マスクの製造においてもフォトリソグラフィー法が用いられている。   In general, in a manufacturing process of a semiconductor device, a fine pattern is formed using a photolithography method. Further, a number of substrates called transfer masks are usually used for forming this fine pattern. This transfer mask is generally provided with a fine pattern made of a metal thin film on a translucent glass substrate, and the photolithographic method is also used in the production of this transfer mask.

フォトリソグラフィー法による転写用マスクの製造には、ガラス基板等の透光性基板上に転写パターン(マスクパターン)を形成するための薄膜(例えば遮光膜など)を有するマスクブランクが用いられる。このマスクブランクを用いた転写用マスクの製造は、マスクブランク上に形成されたレジスト膜に対し、所望のパターン描画を施す露光工程と、所望のパターン描画に従って前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する現像工程と、レジストパターンに従って前記薄膜をエッチングするエッチング工程と、残存したレジストパターンを剥離除去する工程とを有して行われている。上記現像工程では、マスクブランク上に形成されたレジスト膜に対し所望のパターン描画を施した後に現像液を供給して、現像液に可溶なレジスト膜の部位を溶解し、レジストパターンを形成する。また、上記エッチング工程では、このレジストパターンをマスクとして、ドライエッチング又はウエットエッチングによって、レジストパターンの形成されていない薄膜が露出した部位を溶解し、これにより所望のマスクパターンを透光性基板上に形成する。こうして、転写用マスクが出来上がる。   In manufacturing a transfer mask by photolithography, a mask blank having a thin film (for example, a light shielding film) for forming a transfer pattern (mask pattern) on a light-transmitting substrate such as a glass substrate is used. In the manufacture of a transfer mask using this mask blank, an exposure process for drawing a desired pattern on the resist film formed on the mask blank, and developing the resist film in accordance with the desired pattern drawing, the resist pattern is developed. The development step is formed, the etching step is to etch the thin film in accordance with the resist pattern, and the step is to remove and remove the remaining resist pattern. In the developing step, a desired pattern is drawn on the resist film formed on the mask blank, and then a developing solution is supplied to dissolve a portion of the resist film that is soluble in the developing solution, thereby forming a resist pattern. . Further, in the above etching process, using this resist pattern as a mask, the exposed portion of the thin film on which the resist pattern is not formed is dissolved by dry etching or wet etching, whereby the desired mask pattern is formed on the translucent substrate. Form. Thus, a transfer mask is completed.

半導体装置のパターンを微細化するに当たっては、転写用マスクに形成されるマスクパターンの微細化に加え、フォトリソグラフィーで使用される露光光源波長の短波長化が必要となる。半導体装置製造の際の露光光源としては、近年ではKrFエキシマレーザー(波長248nm)から、ArFエキシマレーザー(波長193nm)へと短波長化が進んでいる。   When miniaturizing a pattern of a semiconductor device, it is necessary to shorten the wavelength of an exposure light source used in photolithography in addition to miniaturization of a mask pattern formed on a transfer mask. In recent years, as an exposure light source for manufacturing semiconductor devices, the wavelength has been shortened from an KrF excimer laser (wavelength 248 nm) to an ArF excimer laser (wavelength 193 nm).

また、転写用マスクの種類としては、従来の透光性基板上にクロム系材料からなる遮光膜パターンを有するバイナリマスクのほかに、ハーフトーン型位相シフトマスクが知られている。このハーフトーン型位相シフトマスクは、透光性基板上に位相シフト膜を有する構造のもので、この位相シフト膜は、実質的に露光に寄与しない強度の光(例えば、露光波長に対して1%〜20%)を透過させ、所定の位相差を有する光半透過膜であり、例えばモリブデンシリサイド化合物を含む材料等が用いられる。このハーフトーン型位相シフトマスクは、位相シフト膜をパターニングした位相シフト部と、位相シフト膜が形成されていない実質的に露光に寄与する強度の光を透過させる光透過部とによって、位相シフト部を透過した光の位相が光透過部を透過した光の位相に対して実質的に反転した関係になるようにすることによって、位相シフト部と光透過部との境界部近傍を通過し回折現象によって互いに相手の領域に回り込んだ光が互いに打ち消しあうようにし、境界部における光強度をほぼゼロとし境界部のコントラスト、すなわち解像度を向上させるものである。この位相シフト膜の材料としては、モリブデンとケイ素を含む材料であるモリブデンシリサイドの化合物が広く用いられている。   As a type of transfer mask, a halftone phase shift mask is known in addition to a binary mask having a light-shielding film pattern made of a chromium-based material on a conventional translucent substrate. This halftone type phase shift mask has a structure having a phase shift film on a translucent substrate, and this phase shift film has a light intensity that does not substantially contribute to exposure (for example, 1 for the exposure wavelength). % To 20%) and is a light semi-transmissive film having a predetermined phase difference. For example, a material containing a molybdenum silicide compound is used. This halftone type phase shift mask includes a phase shift unit patterned with a phase shift film, and a light transmission unit that does not have a phase shift film and transmits light having an intensity that substantially contributes to exposure. The phase of the light transmitted through the light transmission part is substantially inverted with respect to the phase of the light transmitted through the light transmission part, so that the light passes through the vicinity of the boundary between the phase shift part and the light transmission part and is diffractive. Thus, the lights that have entered each other's area cancel each other out, and the light intensity at the boundary is made almost zero, thereby improving the contrast of the boundary, that is, the resolution. As a material of this phase shift film, a molybdenum silicide compound which is a material containing molybdenum and silicon is widely used.

また、主にエンハンサーマスクのパターン形成用の薄膜として用いられる特殊なタイプの光半透過膜がある。この光半透過膜で形成される光半透過部は、露光光を所定の透過率で透過させるが、ハーフトーン型位相シフト膜とは異なり、光半透過部を透過した露光光の位相が光透過部を透過する露光光との間でほぼ同じ位相となるものである。この光半透膜の材料としても、モリブデンとケイ素を含む材料であるモリブデンシリサイドの化合物が広く用いられている。
さらに、近年では、モリブデンシリサイドの化合物を遮光膜として用いたバイナリマスクなども出現している。
In addition, there is a special type of light semi-transmissive film mainly used as a thin film for forming an enhancer mask pattern. The light semi-transmissive portion formed of the light semi-transmissive film transmits exposure light with a predetermined transmittance, but unlike the halftone phase shift film, the phase of the exposure light transmitted through the light semi-transmissive portion is light. It has substantially the same phase with the exposure light transmitted through the transmission part. As the material of the light semi-transmissive film, a molybdenum silicide compound, which is a material containing molybdenum and silicon, is widely used.
In recent years, binary masks using a molybdenum silicide compound as a light-shielding film have also appeared.

特開2002−156742号公報JP 2002-156742 A 特開2002−258455号公報JP 2002-258455 A

ところが、近年の露光光源波長の短波長化に伴い、転写用マスクの繰返し使用によるマスク劣化が顕著になってきた。特に位相シフトマスクの場合、露光光源のArFエキシマレーザー(波長193nm)照射により、透過率や位相差の変化が起こり、さらに線幅が変化する(太る)という現象も発生している。位相シフトマスクの場合、このような透過率、位相差の変化はマスク性能に影響を与える重要な問題である。透過率の変化が大きくなると転写精度が悪化するとともに、位相差の変化が大きくなると、パターン境界部における位相シフト効果が得られにくくなり、パターン境界部のコントラストが低下し、解像度が大きく低下してしまう。また、線幅変化も転写用マスクのCD精度、最終的には転写されるウェハのCD精度を悪化させることになる。   However, with the recent shortening of the exposure light source wavelength, mask deterioration due to repeated use of a transfer mask has become prominent. In particular, in the case of a phase shift mask, the ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) irradiation of the exposure light source causes a change in transmittance and phase difference, and further a phenomenon that the line width changes (thickens). In the case of a phase shift mask, such changes in transmittance and phase difference are important problems that affect the mask performance. When the change in transmittance increases, the transfer accuracy deteriorates, and when the change in phase difference increases, the phase shift effect at the pattern boundary becomes difficult to obtain, the contrast at the pattern boundary decreases, and the resolution decreases greatly. End up. Further, the line width change also deteriorates the CD accuracy of the transfer mask, and finally the CD accuracy of the transferred wafer.

転写用マスクの繰返し使用によるマスク劣化の問題は、特に、遷移金属及びケイ素を含む材料(遷移金属シリサイド)の化合物がハーフトーン型位相シフト膜などの光半透過膜の材料として用いられる位相シフトマスクにおいて顕著であるが、遷移金属及びケイ素を含む材料の化合物が光半透過膜の材料として用いられるエンハンサーマスクにおいても、光半透過膜の透過率変化、位相差の変化、線幅変化(太り)に係るCD精度の悪化の問題が発生している。また、遷移金属及びケイ素を含む材料やその化合物からなる遮光膜を有するバイナリマスクにおいても、遮光膜の線幅変化(太り)に係るCD精度の悪化の問題が発生している。   The problem of mask deterioration due to repeated use of a transfer mask is particularly a phase shift mask in which a compound of a transition metal and a silicon-containing material (transition metal silicide) is used as a material of a light semi-transmissive film such as a halftone type phase shift film. In the enhancer mask in which a compound of a material containing transition metal and silicon is used as the material of the light semi-transmissive film, the transmittance change, phase difference change, line width change (thickness) of the light semi-transmissive film is also remarkable. The problem of deterioration of CD accuracy has occurred. Further, even in a binary mask having a light-shielding film made of a material containing transition metal and silicon or a compound thereof, there is a problem of deterioration of CD accuracy related to a line width change (thickness) of the light-shielding film.

本発明者の検討によれば、このような転写用マスクの繰返し使用によるマスク劣化の問題の背景は次のように推察される。従来は、例えばヘイズが発生するとヘイズを除去するための洗浄を行っていたが、洗浄による膜減り(溶出)は避けられず、いわば洗浄回数がマスク寿命を決定していた。しかし、近年のヘイズの改善によって洗浄回数が低減したため、マスクの繰返し使用期間が延び、その分露光時間も延びたため、特にArFエキシマレーザーなどの短波長光に対する耐光性の問題が新たに顕在化してきた。   According to the study by the present inventor, the background of the problem of mask deterioration due to repeated use of such a transfer mask is presumed as follows. Conventionally, for example, when haze is generated, cleaning is performed to remove the haze, but film reduction (elution) due to cleaning is unavoidable, and the number of times of cleaning determines the mask life. However, since the number of cleanings has been reduced due to the recent improvement in haze, the repeated use period of the mask has been extended, and the exposure time has also been extended accordingly. It was.

従来においても、位相シフト膜の露光光照射による透過率や位相差の変化を抑制するために、例えば、金属及びシリコンを主成分とする位相シフト膜を大気中又は酸素雰囲気中で250〜350℃、90〜150分加熱処理すること(例えば上記特許文献1)や、金属及びシリコンを主成分とする位相シフト膜上に金属及びシリコンを主成分とするキャップ層を形成すること(例えば上記特許文献2)は行われていた。しかしながら、特許文献1に記載のようにオーブン又はホットプレートによる加熱処理の場合には、パターン形成用薄膜のみならず透光性基板の温度も変動することとなる。つまり、加熱時には透光性基板の周縁部から温度が上昇し、冷却時には透光性基板の周縁部から冷却することとなる。これにより、パターン形成用薄膜の光学特性の面内均一性が低下してしまう。近年の露光光源の短波長化が進む中で、パターン形成用薄膜の面内均一性に優れ、かつ露光光に対する膜の耐光性の更なる向上が求められている。   Conventionally, in order to suppress changes in transmittance and phase difference due to exposure light irradiation of the phase shift film, for example, a phase shift film mainly composed of metal and silicon is 250 to 350 ° C. in the air or in an oxygen atmosphere. Heat treatment for 90 to 150 minutes (for example, Patent Document 1 above), or forming a cap layer mainly composed of metal and silicon on a phase shift film mainly composed of metal and silicon (for example, Patent Document 1 described above). 2) was done. However, in the case of heat treatment using an oven or a hot plate as described in Patent Document 1, not only the pattern forming thin film but also the temperature of the light-transmitting substrate varies. That is, the temperature rises from the periphery of the translucent substrate during heating, and the cooling starts from the periphery of the translucent substrate during cooling. As a result, the in-plane uniformity of the optical characteristics of the pattern forming thin film is lowered. As the exposure light source has been shortened in recent years, there is a demand for further improvement in light resistance of the film with respect to exposure light, which is excellent in in-plane uniformity of the thin film for pattern formation.

そこで本発明は、上述の問題を解決するべくなされたものであり、その目的とするところは、波長200nm以下の露光光に対する遷移金属及びケイ素を含有する材料からなるパターン形成用薄膜(光半透過膜、遮光膜)の耐光性を向上させ、転写パターンの線幅の変化(線幅の太り)を防止し、転写用マスク寿命を改善でき、かつパターン形成用薄膜の面内均一性に優れるマスクブランク及び転写用マスクの製造方法を提供することである。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to form a pattern forming thin film (light semi-transmissive) made of a material containing a transition metal and silicon with respect to exposure light having a wavelength of 200 nm or less. Masks that improve the light resistance of the transfer pattern, prevent changes in the line width of the transfer pattern (thickness of the line width), improve the life of the transfer mask, and have excellent in-plane uniformity of the pattern forming thin film It is to provide a method for manufacturing a blank and a transfer mask.

本発明者は、露光光源波長の短波長化に伴い、転写用マスクの繰返し使用による劣化が顕著になってきた要因を以下のように推測した。なお、本発明は、実施例で述べるように、本発明者らの鋭意努力による実験の結果から、本発明の所定の構成を有することにより本発明の効果を奏することが明らかとなったものなので、以下に述べる推測に拘束されるものではない。   The inventor presumed the following factors that caused the deterioration of the transfer mask due to repeated use as the exposure light source wavelength became shorter. In addition, as described in the Examples, the present invention has been clarified from the results of experiments by the inventors of the present invention that the effects of the present invention can be obtained by having the predetermined configuration of the present invention. It is not bound by the speculation described below.

本発明者は、繰返し使用によって透過率や位相差変化が生じたMoSi系材料からなるハーフトーン型位相シフトマスクのハーフトーン型位相シフト膜パターンを調べた結果、MoSi系膜の表層側にSiとO、若干のMoを含む変質層ができており、これが透過率や位相差の変化、線幅の変化(太り)の主な原因の一つであることが判明した。そして、このような変質層が生じる理由(メカニズム)は次のように考えられる。すなわち、従来のスパッタ成膜されたMoSi系膜(位相シフト膜)は構造的には隙間があり、成膜後にアニールしたとしてもMoSi膜の構造の変化が小さいため、位相シフトマスクの使用過程においてこの隙間に、例えば大気中の酸素(O)や水(HO)、酸素(O)がArFエキシマレーザーと反応することによって発生するオゾン(O)等が入り込んで、位相シフト膜を構成するSiやMoと反応する。つまり、このような環境で位相シフト膜を構成するSi及びMoは露光光(特にArFなどの短波長光)の照射を受けると励起され遷移状態となり、Siが酸化及び膨張する(SiよりもSiOの体積が大きいため)とともに、Moも酸化して位相シフト膜の表層側に変質層が生成される。そして位相シフトマスクの繰返し使用により、露光光の照射を累積して受けると、Siの酸化及び膨張がさらに進行するとともに、酸化されたMoは変質層中を拡散し、表面に析出して、例えばMoOとなって昇華し、その結果、変質層の厚みが次第に大きくなる(MoSi膜中での変質層の占める割合が大きくなる)ものと考えられる。このような変質層が発生し、さらに拡大していく現象は、位相シフト膜を構成するSiやMoの酸化反応のきっかけとなるこれらの構成原子が励起され遷移状態となるのに必要なエネルギーを有するArFエキシマレーザー等の短波長の露光光の場合に顕著に確認される。このような現象は、MoSi系材料に限られたものではなく、他の遷移金属及びケイ素を含む材料からなる位相シフト膜でも同様のことがいえる。また、遷移金属及びケイ素を含む材料からなる光半透過膜を備えるエンハンサーマスク、遷移金属及びケイ素を含む材料からなる遮光膜を備えるバイナリマスクの場合も同様である。 As a result of examining a halftone phase shift film pattern of a halftone phase shift mask made of a MoSi-based material in which transmittance and phase difference change are caused by repeated use, the present inventor found that Si and Si on the surface layer side of the MoSi-based film It has been found that an altered layer containing O and some Mo is formed, which is one of the main causes of changes in transmittance, retardation, and line width (thickening). And the reason (mechanism) which such an altered layer arises is considered as follows. In other words, the conventional sputter-deposited MoSi-based film (phase shift film) has a structural gap, and even when annealed after film formation, the change in the structure of the MoSi film is small. For example, ozone (O 3 ) generated when oxygen (O 2 ), water (H 2 O), oxygen (O 2 ) in the atmosphere reacts with the ArF excimer laser enters the gap, and the phase shift film Reacts with Si and Mo constituting That is, Si and Mo constituting the phase shift film in such an environment are excited and become a transition state when irradiated with exposure light (especially, short wavelength light such as ArF), and Si is oxidized and expanded (SiO rather than Si). together for 2 volume is large), Mo also altered layer is produced on the surface layer side of the phase shift film is oxidized. And by repeatedly using the phase shift mask, when the exposure light is accumulated, the oxidation and expansion of Si further progress, and the oxidized Mo diffuses in the altered layer and precipitates on the surface, for example, It is considered that MoO 3 is sublimated, and as a result, the thickness of the deteriorated layer gradually increases (the proportion of the deteriorated layer in the MoSi film increases). The phenomenon in which such an altered layer is generated and further expanded is that the energy required for the transition of the constituent atoms that trigger the oxidation reaction of Si and Mo constituting the phase shift film to occur. This is remarkably confirmed in the case of exposure light having a short wavelength such as an ArF excimer laser. Such a phenomenon is not limited to MoSi-based materials, and the same can be said for phase shift films made of materials containing other transition metals and silicon. The same applies to an enhancer mask having a light semi-transmissive film made of a material containing transition metal and silicon and a binary mask having a light-shielding film made of a material containing transition metal and silicon.

また、本発明者は、パターン形成用薄膜に対して火炎処理を行うことにより、パターン形成用薄膜自体は温度が上昇するが、透光性基板の温度上昇は抑制することができることを見出した。火炎処理によりパターン形成用薄膜だけを加熱することができるので、透光性基板の温度変化の影響を受けず、パターン形成用薄膜の面内均一性に優れた処理を行うことができる。   Further, the present inventor has found that by performing a flame treatment on the pattern forming thin film, the temperature of the pattern forming thin film itself increases, but the temperature increase of the translucent substrate can be suppressed. Since only the pattern forming thin film can be heated by the flame treatment, it is possible to perform a process excellent in in-plane uniformity of the pattern forming thin film without being affected by the temperature change of the translucent substrate.

本発明者は、以上の解明事実、考察に基づき、さらに鋭意研究を続けた結果、本発明を完成したものである。すなわち、上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。   The present inventor completed the present invention as a result of further intensive studies based on the above elucidated facts and considerations. That is, in order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.

本発明は、下記の構成1〜5であるマスクブランクの製造方法、下記の構成6であるマスクブランク、下記の構成7及び9である転写用マスク並びに下記の構成8である転写用マスクの製造方法である。   The present invention provides a method for manufacturing a mask blank having the following configurations 1 to 5, a mask blank having the following configuration 6, a transfer mask having the following configurations 7 and 9, and a transfer mask having the following configuration 8 Is the method.

(構成1)
透光性基板上にパターン形成用薄膜を備えたマスクブランクの製造方法であって、前記透光性基板上に、遷移金属及びケイ素を含有する材料からなる前記パターン形成用薄膜を成膜する工程と、前記パターン形成用薄膜を火炎処理する工程と、を備えることを特徴とするマスクブランクの製造方法である。
(Configuration 1)
A method of manufacturing a mask blank including a pattern forming thin film on a light transmissive substrate, wherein the pattern forming thin film made of a material containing a transition metal and silicon is formed on the light transmissive substrate. And a step of flame-treating the pattern forming thin film. A method of manufacturing a mask blank, comprising:

(構成2)
前記火炎処理が、局所的に火炎を照射しながらパターン形成用薄膜全面を走査することを含む、構成1記載のマスクブランクの製造方法である。
(Configuration 2)
The mask blank manufacturing method according to Configuration 1, wherein the flame treatment includes scanning the entire surface of the pattern forming thin film while locally irradiating a flame.

(構成3)
前記火炎処理が、前記パターン形成用薄膜の光学特性を測定しながら火炎を照射することを含む、構成1又は2記載のマスクブランクの製造方法である。
(Configuration 3)
The mask blank manufacturing method according to Configuration 1 or 2, wherein the flame treatment includes irradiating a flame while measuring optical characteristics of the pattern forming thin film.

(構成4)
前記光学特性が、透過率及び反射率から選択される少なくとも1つである、構成1〜3のいずれか1項記載のマスクブランクの製造方法である。
(Configuration 4)
It is a manufacturing method of the mask blank of any one of the structures 1-3 whose said optical characteristic is at least 1 selected from the transmittance | permeability and a reflectance.

(構成5)
前記パターン形成用薄膜が、遷移金属及びケイ素に、さらに酸素及び窒素から選ばれる1以上の元素を含有させた化合物を主成分とする材料からなる光半透過膜又は少なくとも遷移金属及びケイ素を含む材料からなるバイナリマスク用遮光膜である、構成1〜4のいずれか1項記載のマスクブランクの製造方法である。
(Configuration 5)
The pattern-forming thin film is a light semi-transmissive film made of a material mainly composed of a compound containing transition metal and silicon and one or more elements selected from oxygen and nitrogen, or a material containing at least a transition metal and silicon 5. A method for manufacturing a mask blank according to any one of configurations 1 to 4, wherein the mask blank is a light shielding film for binary mask.

(構成6)
本発明は、構成1〜5のいずれか1項記載の製造方法によって製造されたマスクブランクである。
(Configuration 6)
This invention is the mask blank manufactured by the manufacturing method of any one of the structures 1-5.

(構成7)
本発明は、構成6記載のマスクブランクのパターン形成用薄膜に、転写パターンを形成した転写用マスクである。
(Configuration 7)
The present invention is a transfer mask in which a transfer pattern is formed on the pattern forming thin film of the mask blank described in Structure 6.

(構成8)
本発明は、透光性基板上に転写パターンを備える転写用マスクの製造方法であって、透光性基板上に、遷移金属及びケイ素を含有する材料からなるパターン形成用薄膜を有するマスクブランクを準備する工程と、前記マスクブランクのパターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程と、前記転写パターンが形成されたパターン形成用薄膜を火炎処理する工程と、を備えることを特徴とする転写用マスクの製造方法である。
(Configuration 8)
The present invention relates to a method for manufacturing a transfer mask having a transfer pattern on a translucent substrate, and a mask blank having a pattern forming thin film made of a material containing a transition metal and silicon on the translucent substrate. A transfer mask comprising: a preparing step; a step of forming a transfer pattern on the pattern forming thin film of the mask blank; and a step of flame-treating the pattern forming thin film on which the transfer pattern is formed. It is a manufacturing method.

(構成9)
本発明は、構成8記載の製造方法によって製造された転写用マスクである。
(Configuration 9)
The present invention is a transfer mask manufactured by the manufacturing method according to Configuration 8.

次に、本発明のマスクブランクの製造方法の構成1〜5について説明する。   Next, configurations 1 to 5 of the mask blank manufacturing method of the present invention will be described.

本発明は、構成1にあるように、透光性基板上にパターン形成用薄膜を備えたマスクブランクの製造方法であって、前記透光性基板上に、遷移金属及びケイ素を含有する材料からなる前記パターン形成用薄膜を成膜する工程と、前記パターン形成用薄膜を火炎処理する工程と、を備えることを特徴とするマスクブランクの製造方法である。   This invention is a manufacturing method of a mask blank provided with a thin film for pattern formation on a light-transmitting substrate as in Configuration 1, wherein a material containing a transition metal and silicon is formed on the light-transmitting substrate. A method of manufacturing a mask blank, comprising: forming a pattern forming thin film; and performing a flame treatment on the pattern forming thin film.

構成1にあるように、本発明のマスクブランクの製造方法では、パターン形成用薄膜を火炎処理する。火炎処理とは、火炎をパターン形成用薄膜に照射する処理である。MoSi膜等に代表される遷移金属及びケイ素を含有する材料からなるパターン形成用薄膜における変質層の発生メカニズムは前述したとおりであるが、遷移金属やケイ素の酸化を抑制するように、薄膜の結合状態や結晶性等の構造自体を変化させることに着目した。そこで、構成1のように、パターン形成用薄膜を火炎処理することにより、遷移金属及びケイ素を含む材料からなるパターン形成用薄膜全体が熱伝導によって加熱されて結合状態等の薄膜自体の構造に変化が生じるため、遷移金属やケイ素の酸化を抑制することができる。例えば、Mo及びSiを含むパターン形成用薄膜の場合には、火炎処理を行うことによって、薄膜中のMo−Mo結合及びSi−Si結合が減少し、Si−N結合やMo−Si結合が増加すると考えられる。この薄膜自体の構造変化により、たとえHO、OやOを含む環境で転写用マスクに対してArFエキシマレーザーなどの露光光照射が行われても、従来のようなSiの酸化及び膨張による変質層の発生、拡大を効果的に抑えることが可能である。そのため、本発明のマスクブランクを用いた転写用マスクの繰返し使用を行い、本発明の製造方法により製造したマスクブランクを用いた転写用マスクの転写パターンに対して波長200nm以下の露光光が累積して照射されても、転写パターンの転写特性、例えばハーフトーン型位相シフト膜などの光半透過膜の透過率や位相差の変化、線幅変化(線幅の太り)などを抑えることができ、遮光膜の遮光性能低下や線幅変化(線幅の太り)などを抑えることができる。また、耐薬性や耐湿水性も向上する。 As in Configuration 1, in the mask blank manufacturing method of the present invention, the pattern forming thin film is flame-treated. The flame treatment is a treatment for irradiating a thin film for pattern formation with a flame. The generation mechanism of the altered layer in the thin film for pattern formation made of a material containing transition metal and silicon represented by MoSi film, etc. is as described above, but bonding of the thin film is suppressed so as to suppress oxidation of the transition metal and silicon. We focused on changing the structure itself, such as state and crystallinity. Therefore, as in Configuration 1, by performing a flame treatment on the pattern forming thin film, the entire pattern forming thin film made of a material containing transition metal and silicon is heated by heat conduction to change into a structure of the thin film itself such as a bonded state. Therefore, oxidation of transition metal and silicon can be suppressed. For example, in the case of a thin film for pattern formation containing Mo and Si, by performing a flame treatment, the Mo-Mo bond and the Si-Si bond in the thin film are decreased, and the Si-N bond and the Mo-Si bond are increased. I think that. Due to the structural change of the thin film itself, even if exposure light irradiation such as ArF excimer laser is performed on the transfer mask in an environment containing H 2 O, O 2 or O 3 , Generation and expansion of the altered layer due to expansion can be effectively suppressed. Therefore, the transfer mask using the mask blank of the present invention is repeatedly used, and exposure light having a wavelength of 200 nm or less accumulates on the transfer pattern of the transfer mask using the mask blank manufactured by the manufacturing method of the present invention. Even when irradiated, the transfer characteristics of the transfer pattern, such as the transmittance and phase difference of a light semi-transmissive film such as a halftone type phase shift film, a change in line width (thickening of the line width), etc. can be suppressed. It is possible to suppress a decrease in the light shielding performance of the light shielding film, a change in line width (thickening of the line width), and the like. In addition, chemical resistance and moisture resistance are improved.

また、構成2にあるように、本発明のマスクブランクの製造方法は、前記火炎処理が、局所的に火炎を照射しながらパターン形成用薄膜全面を走査することを含むことが好ましい。   Further, as described in Structure 2, in the mask blank manufacturing method of the present invention, it is preferable that the flame treatment includes scanning the entire surface of the pattern forming thin film while locally irradiating the flame.

構成2にあるように、局所的に火炎を照射しながらパターン形成用薄膜全面を走査することにより、火炎処理の効果をパターン形成用薄膜全面に対して均一に及ぼすことができる。なお、大きな火炎を発生することが可能な装置を用いて、パターン形成用薄膜全面に対して、一度に火炎処理(全面一括火炎処理)をすることが可能である。全面一括火炎処理を行うことによって、短時間で火炎処理をすることができる。しかしながら、大きな火炎をパターン形成用薄膜全面に対して均一に照射することは容易ではないので、火炎処理の均一性に問題が生じる場合がある。したがって、比較的小さな火炎を発生する装置を用い、局所的に火炎を照射しながらパターン形成用薄膜全面を走査することにより、パターン形成用薄膜全面の処理を均一に行うことができる。   As in Configuration 2, by scanning the entire surface of the pattern forming thin film while locally irradiating a flame, the effect of the flame treatment can be uniformly exerted on the entire surface of the pattern forming thin film. In addition, it is possible to perform flame treatment (entire flame treatment) on the entire surface of the pattern forming thin film at once using an apparatus capable of generating a large flame. By performing the entire surface flame treatment, the flame treatment can be performed in a short time. However, since it is not easy to uniformly irradiate the entire surface of the pattern forming thin film with a large flame, there may be a problem in the uniformity of the flame treatment. Therefore, by using an apparatus that generates a relatively small flame and scanning the entire surface of the pattern forming thin film while locally irradiating the flame, the entire surface of the pattern forming thin film can be uniformly processed.

また、構成3にあるように、本発明のマスクブランクの製造方法は、前記火炎処理が、前記パターン形成用薄膜の光学特性を測定しながら火炎を照射することを含むことが好ましい。   Moreover, as it exists in the structure 3, it is preferable that the manufacturing method of the mask blank of this invention includes irradiating a flame, the said flame treatment measuring the optical characteristic of the said thin film for pattern formation.

構成3にあるように、火炎処理が、前記パターン形成用薄膜の光学特性を測定しながら火炎を照射することにより、火炎処理直後に火炎処理の程度を評価することができる。そのため、もし火炎処理が不十分であるならば、再度の火炎処理を行う等、フィードバックを伴う処理が可能となる。したがって、前記パターン形成用薄膜の光学特性を測定しながら火炎を照射することにより、パターン形成用薄膜全面の処理をより均一に行うことができる。なお、光学特性の測定は、火炎処理を行った場所を火炎処理の直後に測定することも含む。また、光学特性の測定は、火炎処理を行っている場所を火炎処理と同時に行うことも含む。この場合には、測定のための入射光を火炎処理の火炎とは異なる角度となるように、例えば斜めから照射し、パターン形成用薄膜による反射光及び/又は透過光等を測定することができる。   As in the configuration 3, the flame treatment can be evaluated immediately after the flame treatment by irradiating the flame while measuring the optical characteristics of the pattern forming thin film. Therefore, if the flame process is insufficient, a process with feedback, such as performing the flame process again, becomes possible. Therefore, by irradiating the flame while measuring the optical characteristics of the pattern forming thin film, the entire surface of the pattern forming thin film can be more uniformly processed. Note that the measurement of the optical characteristics includes measuring the place where the flame treatment is performed immediately after the flame treatment. Further, the measurement of the optical characteristics includes performing a place where the flame treatment is performed simultaneously with the flame treatment. In this case, incident light for measurement can be irradiated at an angle different from that of the flame of the flame treatment, for example, obliquely, and reflected light and / or transmitted light by the pattern forming thin film can be measured. .

また、構成4にあるように、本発明のマスクブランクの製造方法は、前記光学特性が、透過率及び反射率から選択される少なくとも1つであることが好ましい。   Further, as described in Structure 4, in the mask blank manufacturing method of the present invention, it is preferable that the optical characteristic is at least one selected from transmittance and reflectance.

構成4にあるように、前記光学特性が、透過率及び反射率から選択される少なくとも1つである場合には、公知の装置で簡単に測定を行うことができる。光半透過膜を火炎処理する場合には、透過率及び反射率のいずれの測定を行うことも可能である。バイナリマスク用遮光膜を火炎処理する場合には、遮光膜の透過率が極めて小さいため、反射率の測定を行うことが可能である。   As in Configuration 4, when the optical characteristic is at least one selected from transmittance and reflectance, measurement can be easily performed with a known device. When the light semi-transmissive film is flame-treated, it is possible to measure either transmittance or reflectance. When the light shielding film for binary mask is subjected to flame treatment, the transmittance of the light shielding film is extremely small, so that the reflectance can be measured.

また、構成5にあるように、本発明のマスクブランクの製造方法は、前記パターン形成用薄膜が、遷移金属及びケイ素に、さらに酸素及び窒素から選ばれる1以上の元素を含有させた化合物を主成分とする材料からなる光半透過膜又は少なくとも遷移金属及びケイ素を含む材料からなるバイナリマスク用遮光膜であることが好ましい。パターン形成用薄膜として光半透過膜やバイナリマスク用遮光膜を用いる場合、転写用マスクを作製したときに転写特性に直接影響を及ぼす転写パターンとなるため、光半透過膜やバイナリマスク用遮光膜に対して火炎処理を行うことは特に好適である。   Further, as described in Structure 5, in the method for producing a mask blank of the present invention, the pattern forming thin film is mainly composed of a compound in which one or more elements selected from oxygen and nitrogen are further contained in transition metal and silicon. A light semi-transmissive film made of a material as a component or a light shielding film for binary mask made of a material containing at least a transition metal and silicon is preferable. When a light semi-transmissive film or a binary mask light-shielding film is used as the pattern forming thin film, the transfer pattern directly affects the transfer characteristics when the transfer mask is produced. It is particularly preferable to perform a flame treatment on.

本発明は、構成6にあるように、上記構成1〜5のいずれかの製造方法によって製造されたマスクブランクである。上記構成1〜5のいずれかの製造方法によって製造されたマスクブランクを用いるならば、ArFエキシマレーザーなどの短波長光を露光光源として転写用マスクの繰返し使用を行っても、例えばハーフトーン型位相シフト膜などの光半透過膜の透過率や位相差の変化、線幅変化などを抑えることができる転写用マスクを得ることができる。   This invention is the mask blank manufactured by the manufacturing method in any one of the said structures 1-5 as it exists in the structure 6. If the mask blank manufactured by the manufacturing method of any one of the above configurations 1 to 5 is used, even if the transfer mask is repeatedly used by using short wavelength light such as ArF excimer laser as an exposure light source, for example, a halftone phase It is possible to obtain a transfer mask that can suppress changes in transmittance, phase difference, line width, and the like of a light semi-transmissive film such as a shift film.

本発明は、構成7にあるように、上記構成6のマスクブランクのパターン形成用薄膜に、転写パターンを形成した転写用マスクである。上記構成6のマスクブランクのパターン形成用薄膜に、転写パターンを形成した転写用マスクは、ArFなどの短波長光を露光光源として転写用マスクの繰返し使用を行っても、例えばハーフトーン型位相シフト膜などの光半透過膜の透過率や位相差の変化、線幅変化などを抑えることができる。また、耐薬性や耐湿水性も向上したマスクブランクである。   The present invention is a transfer mask in which a transfer pattern is formed on the pattern forming thin film of the mask blank of the above configuration 6 as in the configuration 7. The transfer mask in which the transfer pattern is formed on the pattern forming thin film of the mask blank having the above-described configuration 6 can be used, for example, even when the transfer mask is repeatedly used with short wavelength light such as ArF as an exposure light source, for example, a halftone phase shift It is possible to suppress changes in transmittance, phase difference, line width, and the like of a light semi-transmissive film such as a film. In addition, the mask blank has improved chemical resistance and moisture resistance.

本発明は、構成8にあるように、透光性基板上に転写パターンを備える転写用マスクの製造方法であって、透光性基板上に、遷移金属及びケイ素を含有する材料からなるパターン形成用薄膜を有するマスクブランクを準備する工程と、前記マスクブランクのパターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程と、前記転写パターンが形成されたパターン形成用薄膜を火炎処理する工程と、を備えることを特徴とする転写用マスクの製造方法である。   The present invention is a method for manufacturing a transfer mask having a transfer pattern on a light-transmitting substrate as in Configuration 8, wherein the pattern formation is made of a material containing a transition metal and silicon on the light-transmitting substrate. A step of preparing a mask blank having a thin film for forming, a step of forming a transfer pattern on the thin film for pattern formation of the mask blank, and a step of performing a flame treatment on the thin film for pattern formation on which the transfer pattern is formed. A method for producing a transfer mask characterized by the above.

構成8にあるように、本発明の転写用マスクの製造方法では、所定のマスクブランクに所定の転写パターンを形成した後に、所定の火炎処理を行うことができる。   As described in Structure 8, with the transfer mask manufacturing method of the present invention, a predetermined flame treatment can be performed after a predetermined transfer pattern is formed on a predetermined mask blank.

構成8にあるように、本発明の転写用マスクの製造方法において、パターン形成用薄膜に対して所定の火炎処理を行うことにより、遷移金属及びケイ素を含む材料からなるパターン形成用薄膜全体が熱伝導によって加熱されて、薄膜自体の構造に変化が生じるため、遷移金属やケイ素の酸化を抑制することができる。例えば、Mo及びSiを含むパターン形成用薄膜の場合には、火炎処理を行うことによって、薄膜中のMo−Mo結合及びSi−Si結合が減少し、Si−N結合やMo−Si結合が増加すると考えられる。そのため、ArFエキシマレーザーなどの波長200nm以下の短波長光を露光光源としてパターン形成用薄膜の繰返し使用を行い、パターン形成用薄膜の転写パターンに対して波長200nm以下の露光光が累積して照射されても、転写パターンの転写特性、例えばハーフトーン型位相シフト膜などの光半透過膜の透過率や位相差の変化、線幅変化などを抑えることができる。また、耐薬性や耐湿水性も向上する。   As described in Structure 8, in the method for manufacturing a transfer mask according to the present invention, the entire pattern forming thin film made of a material containing transition metal and silicon is heated by subjecting the pattern forming thin film to a predetermined flame treatment. Since the structure of the thin film itself is changed by being heated by conduction, oxidation of the transition metal and silicon can be suppressed. For example, in the case of a thin film for pattern formation containing Mo and Si, by performing a flame treatment, the Mo-Mo bond and the Si-Si bond in the thin film are decreased, and the Si-N bond and the Mo-Si bond are increased. I think that. Therefore, the pattern forming thin film is repeatedly used by using short wavelength light of 200 nm or less, such as an ArF excimer laser, as an exposure light source, and exposure light having a wavelength of 200 nm or less is accumulated on the transfer pattern of the pattern forming thin film. However, it is possible to suppress the transfer characteristics of the transfer pattern, for example, the transmittance of the light semi-transmissive film such as the halftone type phase shift film, the change in phase difference, the change in line width, and the like. In addition, chemical resistance and moisture resistance are improved.

本発明は、構成9にあるように、上記構成8の製造方法によって製造された転写用マスクである。上記構成8の製造方法によって製造された転写用マスクは、ArFなどの短波長光を露光光源として転写用マスクの繰返し使用を行っても、例えばハーフトーン型位相シフト膜などの光半透過膜の透過率や位相差の変化、線幅変化などを抑えることができる。また、耐薬性や耐湿水性も向上したマスクブランクである。   The present invention is a transfer mask manufactured by the manufacturing method of Configuration 8 as described in Configuration 9. Even if the transfer mask manufactured by the manufacturing method of the above-described configuration 8 is repeatedly used by using short-wavelength light such as ArF as an exposure light source, for example, a translucent film such as a halftone phase shift film is used. Changes in transmittance, phase difference, line width, and the like can be suppressed. In addition, the mask blank has improved chemical resistance and moisture resistance.

本発明の透光性基板上にパターン形成用薄膜を備えたマスクブランクの製造方法によれば、前記透光性基板上に、遷移金属及びケイ素を含有する材料からなる前記パターン形成用薄膜を成膜する工程と、前記パターン形成用薄膜を火炎処理する工程と、を備えることにより、パターン形成用薄膜の表面に変質層が形成されることを抑制することができる。これにより、波長200nm以下の露光光に対する遷移金属及びケイ素を含有する材料からなるパターン形成用薄膜(光半透過膜、遮光膜)の耐光性を向上させ、転写パターンの線幅の変化(線幅の太り)を防止し、転写用マスク寿命を改善でき、面内均一性に優れるマスクブランク及び転写用マスクの製造方法を提供することができる。   According to the method for manufacturing a mask blank having a pattern forming thin film on a light transmitting substrate of the present invention, the pattern forming thin film made of a material containing a transition metal and silicon is formed on the light transmitting substrate. By providing the film forming step and the step of flame-treating the pattern forming thin film, it is possible to suppress the formation of the altered layer on the surface of the pattern forming thin film. As a result, the light resistance of the pattern forming thin film (light semi-transmissive film, light-shielding film) made of a material containing transition metal and silicon with respect to exposure light having a wavelength of 200 nm or less is improved, and the change in the line width of the transfer pattern (line width) ) Can be prevented, the life of the transfer mask can be improved, and a mask blank and a transfer mask manufacturing method excellent in in-plane uniformity can be provided.

また、火炎処理をするためには大規模な設備の必要はないため、簡易かつ低コストで転写用マスク寿命を改善することができる。   Further, since a large-scale facility is not necessary for performing the flame treatment, the life of the transfer mask can be improved easily and at low cost.

マスクブランクを火炎処理している様子の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of a mode that the mask blank is flame-treating. マスクブランクを用いて位相シフトマスクを製造する工程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the process of manufacturing a phase shift mask using a mask blank. 反射率を測定しながら火炎処理を行うための火炎処理装置の一例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of an example of the flame treatment apparatus for performing a flame treatment, measuring a reflectance. 透過率を測定しながら火炎処理を行うための火炎処理装置の一例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of an example of the flame processing apparatus for performing a flame processing, measuring the transmittance | permeability. 火炎処理をしている場所の透過率及び/又は反射率を測定しながら火炎処理を行うための火炎処理装置の一例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of an example of the flame treatment apparatus for performing a flame treatment, measuring the transmittance | permeability and / or the reflectance of the place which is performing a flame treatment.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明は、ArF露光光が適用され、透光性基板上にパターン形成用薄膜を備えたマスクブランクの製造方法及びその製造方法によって製造されたマスクブランクに関する。また、本発明は、前記マスクブランクのパターン形成用薄膜に、転写パターンを形成した転写用マスクに関する。また、本発明は、転写パターンが形成されたパターン形成用薄膜を有する転写用マスクの製造方法及びその製造方法によって製造された転写用マスクに関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a mask blank to which ArF exposure light is applied and having a thin film for pattern formation on a translucent substrate, and a mask blank manufactured by the manufacturing method. The present invention also relates to a transfer mask in which a transfer pattern is formed on the pattern forming thin film of the mask blank. The present invention also relates to a method for manufacturing a transfer mask having a pattern forming thin film on which a transfer pattern is formed, and a transfer mask manufactured by the manufacturing method.

本発明の製造方法は、透光性基板上にパターン形成用薄膜を備えたマスクブランクの製造方法であって、所定のパターン形成用薄膜を成膜する工程と、パターン形成用薄膜を火炎処理する工程とを備えることを特徴とする。そのため、本発明の製造方法によると、薄膜自体の構造を変化させたパターン形成用薄膜を得ることができるので、転写用マスクを繰返し使用した場合でも、Siの酸化及び膨張による変質層の発生、拡大を効果的に抑えることによって、転写パターンの線幅の変化(線幅の太り)を防止することが可能である。   The manufacturing method of the present invention is a manufacturing method of a mask blank provided with a pattern forming thin film on a translucent substrate, and a predetermined pattern forming thin film is formed, and the pattern forming thin film is flame-treated. And a process. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, since a thin film for pattern formation in which the structure of the thin film itself is changed can be obtained, even when the transfer mask is repeatedly used, generation of a deteriorated layer due to oxidation and expansion of Si, By effectively suppressing the enlargement, it is possible to prevent a change in the line width of the transfer pattern (thickening of the line width).

以下、本発明のマスクブランク及び転写用マスクの製造方法の実施の形態を説明する。本発明の製造方法では、パターン形成用薄膜に対して火炎処理を行うことを特徴とする。   Embodiments of a method for manufacturing a mask blank and a transfer mask according to the present invention will be described below. In the manufacturing method of the present invention, flame treatment is performed on the pattern forming thin film.

本発明は、透光性基板上に、転写パターンを形成するためのパターン形成用薄膜を有するマスクブランクの製造方法である。本発明の製造方法では、遷移金属及びケイ素を含有する材料からなるパターン形成用薄膜を成膜し、次いで、パターン形成用薄膜を火炎処理する。火炎処理によって、パターン形成用薄膜をパターニングして作製される転写用マスクの転写パターンに対して波長200nm以下の露光光が累積して照射された場合に、転写パターンの転写特性が所定以上変化することを防止することができ、転写パターンの線幅の変化(線幅の太り)を防止することができる。   The present invention is a method for manufacturing a mask blank having a thin film for pattern formation for forming a transfer pattern on a translucent substrate. In the production method of the present invention, a pattern forming thin film made of a material containing a transition metal and silicon is formed, and then the pattern forming thin film is subjected to a flame treatment. When the exposure light having a wavelength of 200 nm or less is accumulated and irradiated to the transfer pattern of the transfer mask produced by patterning the pattern forming thin film by the flame treatment, the transfer characteristics of the transfer pattern change more than a predetermined value. This can prevent the change in the line width of the transfer pattern (thickening of the line width).

透光性基板は、使用する露光波長に対して透明性を有するものであれば特に制限されない。本発明では、石英基板、その他各種のガラス基板(例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス等)を用いることができるが、この中でも石英基板は、ArFエキシマレーザーの波長領域で透明性が高いので、本発明には特に好適である。   A translucent board | substrate will not be restrict | limited especially if it has transparency with respect to the exposure wavelength to be used. In the present invention, a quartz substrate and other various glass substrates (for example, soda lime glass, aluminosilicate glass, etc.) can be used. Among them, the quartz substrate is highly transparent in the wavelength region of the ArF excimer laser. It is particularly suitable for the present invention.

転写パターンを形成するためのパターン形成用薄膜は、遷移金属及びケイ素を含む材料からなる薄膜であり、詳しくは後述するが、例えば遷移金属シリサイド(特にモリブデンシリサイド)の化合物を含む材料からなるハーフトーン型位相シフト膜などの光半透過膜又は遮光膜が挙げられる。
透光性基板上にパターン形成用薄膜を成膜する方法としては、例えばスパッタ成膜法が好ましく挙げられるが、本発明はスパッタ成膜法に限定する必要はない。
The pattern forming thin film for forming the transfer pattern is a thin film made of a material containing a transition metal and silicon, and will be described later in detail. For example, a halftone made of a material containing a compound of transition metal silicide (especially molybdenum silicide) is used. Examples thereof include a light semitransmissive film such as a mold phase shift film or a light shielding film.
As a method for forming a thin film for pattern formation on a translucent substrate, for example, a sputter film forming method is preferably mentioned, but the present invention is not limited to the sputter film forming method.

火炎処理は、火炎をパターン形成用薄膜2に照射する処理である。図1に、透光性基板1上にパターン形成用薄膜2を有するマスクブランク10を火炎処理している様子の一例の断面模式図を示す。マスクブランク10のパターン形成用薄膜2は、火炎照射装置20から照射する火炎22によって加熱されることで火炎処理される。パターン形成用薄膜2を火炎処理することによって、遷移金属及びケイ素を含む材料からなるパターン形成用薄膜2全体が熱伝導によって加熱されて結合状態等の薄膜自体の構造に変化が生じるため、パターン形成用薄膜の表面に変質層が形成されるのを抑制することができ、転写パターンの線幅の変化(線幅の太り)を防止することができる。火炎処理によって、透光性基板1の加熱を抑えつつ、パターン形成用薄膜2だけを加熱することができるので、光学特性の面内均一性に優れたパターン形成用薄膜2を得ることができる。また、火炎処理をするためには大規模な設備の必要はないため、簡易かつ低コストでパターン形成用薄膜2の加熱による処理を行うことができる。   The flame treatment is a treatment for irradiating the pattern forming thin film 2 with a flame. FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of an example of a state in which a mask blank 10 having a pattern forming thin film 2 on a translucent substrate 1 is subjected to flame treatment. The thin film 2 for pattern formation of the mask blank 10 is flame-treated by being heated by the flame 22 irradiated from the flame irradiation device 20. By performing a flame treatment on the pattern forming thin film 2, the entire pattern forming thin film 2 made of a material containing a transition metal and silicon is heated by heat conduction to change the structure of the thin film itself, such as a bonded state. It is possible to suppress the formation of a deteriorated layer on the surface of the thin film for use, and to prevent a change in the line width of the transfer pattern (thickening of the line width). Since only the pattern forming thin film 2 can be heated while suppressing the heating of the translucent substrate 1 by the flame treatment, the pattern forming thin film 2 having excellent in-plane uniformity of optical characteristics can be obtained. In addition, since a large-scale facility is not necessary for the flame treatment, the treatment by heating the pattern forming thin film 2 can be performed easily and at low cost.

火炎処理を行うための火炎照射装置20としては、引火性ガスを燃焼することによって火炎22を発生するバーナー等を用いることができる。火炎照射装置20に用いる引火性ガスとしては、メタン、プロパン、ブタン及びアセチレン等の炭化水素、水素並びに酸素及び水素の混合気体等から選択して用いることが好ましい。燃焼によってHOの発生が抑えられる酸素及び水素の混合気体等の引火性ガスを用いることは、パターン形成用薄膜2の欠陥を少なくすることができるので好ましい。 As the flame irradiation device 20 for performing the flame treatment, a burner or the like that generates the flame 22 by burning flammable gas can be used. The flammable gas used in the flame irradiation apparatus 20 is preferably selected from hydrocarbons such as methane, propane, butane, and acetylene, hydrogen, and a mixed gas of oxygen and hydrogen. The use of a flammable gas such as a mixed gas of oxygen and hydrogen that can suppress the generation of H 2 O by combustion is preferable because defects in the pattern forming thin film 2 can be reduced.

火炎処理の際の火炎照射装置20とパターン形成用薄膜2との間の距離は、火炎22の発生が妨げられず、パターン形成用薄膜2に対する火炎22の照射が有効に行われる範囲で適宜選択することができる。火炎処理の際の火炎照射装置20とパターン形成用薄膜2との間の距離は、火炎22の照射を妨げられずに有効に行う点から、10mm〜40mmとすることが好ましい。   The distance between the flame irradiation device 20 and the pattern forming thin film 2 during the flame treatment is appropriately selected within a range in which the generation of the flame 22 is not hindered and the irradiation of the flame 22 to the pattern forming thin film 2 is effectively performed. can do. The distance between the flame irradiation device 20 and the pattern forming thin film 2 during the flame treatment is preferably 10 mm to 40 mm from the standpoint of effectively performing the irradiation of the flame 22.

火炎処理の際の、パターン形成用薄膜2への火炎22の照射径は、火炎照射装置20の火炎発生径により異なる。パターン形成用薄膜2全面に対して、一度に火炎処理(全面一括火炎処理)をする場合には、パターン形成用薄膜2の寸法に対応した火炎22の照射径が必要である。全面一括火炎処理を行うことによって、短時間で火炎処理をすることが可能である。   The irradiation diameter of the flame 22 onto the pattern forming thin film 2 during the flame treatment differs depending on the flame generation diameter of the flame irradiation apparatus 20. When flame treatment (entire flame treatment) is performed on the entire surface of the pattern forming thin film 2 at once, the irradiation diameter of the flame 22 corresponding to the dimension of the pattern forming thin film 2 is required. By performing the whole surface flame treatment, it is possible to perform the flame treatment in a short time.

大きな火炎22をパターン形成用薄膜2全面に対して均一に照射することは容易ではないので、全面一括火炎処理は、処理の均一性に問題が生じる場合がある。したがって、比較的小さな火炎22を発生する装置を用い、局所的に火炎22を照射しながらパターン形成用薄膜2全面を走査すること、すなわち走査火炎処理を行うことにより、パターン形成用薄膜2全面の処理を均一に行うことができる。   Since it is not easy to uniformly irradiate the entire surface of the pattern forming thin film 2 with the large flame 22, the entire batch flame processing may cause a problem in processing uniformity. Therefore, by using an apparatus that generates a relatively small flame 22 and scanning the entire surface of the pattern forming thin film 2 while locally irradiating the flame 22, that is, by performing a scanning flame treatment, the entire surface of the pattern forming thin film 2 is scanned. Processing can be performed uniformly.

走査火炎処理によって局所的に火炎22を照射する場合、局所的に均一な処理を行う点から、パターン形成用薄膜2上の火炎22の照射径は、10mm〜30mmとすることが好ましい。また、走査火炎処理を行う場合、火炎照射装置20を移動させてもよく、また被照射物であるパターン形成用薄膜2を有する透光性基板1を移動させることもできる。また、火炎22の照射の際の火炎照射装置20又は透光性基板1の移動は、連続的に移動させることもできるし、移動と停止とを繰り返すようにステップ的に移動させることもできる。   When locally irradiating the flame 22 by the scanning flame treatment, the irradiation diameter of the flame 22 on the pattern forming thin film 2 is preferably 10 mm to 30 mm from the viewpoint of performing a uniform treatment locally. Moreover, when performing a scanning flame process, the flame irradiation apparatus 20 may be moved and the translucent board | substrate 1 which has the thin film 2 for pattern formation which is an irradiation object can also be moved. Moreover, the movement of the flame irradiation apparatus 20 or the translucent substrate 1 during the irradiation of the flame 22 can be continuously moved, or can be moved stepwise so as to repeat the movement and the stop.

本発明の製造方法に用いる火炎処理において、火炎22の部分の温度が好ましくは1000〜1500℃の範囲、より好ましくは1200〜1300℃の範囲の火炎処理であるであることが好ましい。このような温度範囲の火炎22を用いることにより、火炎22を照射しているときのパターン形成用薄膜2の温度を650℃以上とすることができる。パターン形成用薄膜2は、600℃前後でSi−Nの結合が増加すると考えられることにより、パターン形成用薄膜2の温度を650℃以上とすることが必要であると考えられる。そのため、火炎22の部分の温度が上記範囲であることが好ましい。   In the flame treatment used in the production method of the present invention, the temperature of the flame 22 is preferably in the range of 1000 to 1500 ° C., more preferably in the range of 1200 to 1300 ° C. By using the flame 22 in such a temperature range, the temperature of the pattern forming thin film 2 when the flame 22 is irradiated can be set to 650 ° C. or higher. It is considered that the temperature of the thin film for pattern formation 2 needs to be 650 ° C. or higher because the thin film 2 for pattern formation is considered to increase the Si—N bond around 600 ° C. Therefore, it is preferable that the temperature of the flame 22 is in the above range.

本発明の製造方法に用いる火炎処理において、パターン形成用薄膜2の火炎処理を効果的に行うために、火炎照射装置20又は透光性基板1をステップ的に移動させる場合、所定の場所に対する火炎22の照射時間が、好ましくは5〜30分、より好ましくは10〜15分となるように、火炎照射装置20又は透光性基板1の停止時間を選択することが好ましい。火炎照射装置20又は透光性基板1を連続的に移動させる場合にも、所定の場所に対する火炎22の照射時間が、上記範囲となるような速度で連続的に移動させることが好ましい。   In the flame treatment used in the manufacturing method of the present invention, when the flame irradiation device 20 or the translucent substrate 1 is moved stepwise in order to effectively perform the flame treatment of the pattern forming thin film 2, the flame for a predetermined place It is preferable to select the stop time of the flame irradiation apparatus 20 or the translucent substrate 1 so that the irradiation time of 22 is preferably 5 to 30 minutes, more preferably 10 to 15 minutes. Even when the flame irradiation apparatus 20 or the translucent substrate 1 is continuously moved, it is preferable that the flame 22 is continuously moved at a speed such that the irradiation time of the flame 22 with respect to a predetermined place falls within the above range.

本発明の製造方法において、火炎処理の際に、パターン形成用薄膜2の光学特性を測定しながら火炎22を照射することが好ましい。図3〜図5に、パターン形成用薄膜2の光学特性を測定しながら火炎処理を行うための火炎処理装置100の概略構成図を示す。火炎処理が、前記パターン形成用薄膜の光学特性を測定しながら火炎を照射することにより、火炎処理直後に火炎処理の程度を評価することができる。そのため、もし火炎処理が不十分であるならば、再度の火炎処理を行う等のフィードバックを伴う処理が可能となる。したがって、前記パターン形成用薄膜の光学特性を測定しながら火炎を照射することにより、パターン形成用薄膜全面の処理をより均一に行うことができる。火炎照射装置20又は透光性基板1をステップ的に移動させる場合には、火炎照射装置20又は透光性基板1が停止した際に光学特性を測定することができる。また、火炎照射装置20又は透光性基板1を連続的に移動させる場合には、連続的に光学特性を測定することができる。   In the production method of the present invention, it is preferable to irradiate the flame 22 while measuring the optical characteristics of the pattern forming thin film 2 during the flame treatment. 3 to 5 are schematic configuration diagrams of a flame treatment apparatus 100 for performing flame treatment while measuring the optical characteristics of the pattern forming thin film 2. The flame treatment can be evaluated immediately after the flame treatment by irradiating the flame while measuring the optical characteristics of the pattern forming thin film. Therefore, if the flame treatment is insufficient, a process with feedback such as performing the flame treatment again becomes possible. Therefore, by irradiating the flame while measuring the optical characteristics of the pattern forming thin film, the entire surface of the pattern forming thin film can be more uniformly processed. When the flame irradiation device 20 or the translucent substrate 1 is moved stepwise, the optical characteristics can be measured when the flame irradiation device 20 or the translucent substrate 1 is stopped. Moreover, when moving the flame irradiation apparatus 20 or the translucent board | substrate 1 continuously, an optical characteristic can be measured continuously.

火炎処理の際に測定する光学特性としては、反射率、透過率、吸収率又は屈折率等を挙げることができる。装置の入手が用意であり、一回の測定により値を得ることができることから、火炎処理の際に測定する光学特性としては、透過率及び反射率から選択される少なくとも1つであることが好ましい。   Examples of optical characteristics measured during the flame treatment include reflectance, transmittance, absorption rate, and refractive index. Since it is possible to obtain an apparatus and a value can be obtained by a single measurement, it is preferable that the optical characteristic to be measured during the flame treatment is at least one selected from transmittance and reflectance. .

パターン形成用薄膜2の光学特性の測定のために用いる光としては、紫外線光(UV光)を用いることができる。可視光及び赤外線光を光学特性の測定のための光として用いることも可能であるが、火炎処理の際の火炎22から発生する可視光及び赤外線光が測定の際のノイズになること及び半導体装置の製造工程における露光光が紫外線光であることから、紫外線光を用いることが好ましい。紫外線光を発生するための光源としては、公知の紫外線光発生用光源(UV光源)、具体的には、重水素ランプを用いることができる。また、半導体装置の製造工程において露光光として用いられているものを光学特性の測定のための光として用いることができる。具体的には、ArFエキシマレーザーをUV光源として用い、紫外線光としてArFエキシマレーザー光を用いることができる。   Ultraviolet light (UV light) can be used as light used for measuring the optical characteristics of the pattern forming thin film 2. Visible light and infrared light can be used as light for measuring optical characteristics, but visible light and infrared light generated from the flame 22 during the flame treatment become noise during measurement, and the semiconductor device. Since the exposure light in this manufacturing process is ultraviolet light, it is preferable to use ultraviolet light. As a light source for generating ultraviolet light, a known ultraviolet light generating light source (UV light source), specifically, a deuterium lamp can be used. Moreover, what is used as exposure light in the manufacturing process of a semiconductor device can be used as light for measuring optical characteristics. Specifically, ArF excimer laser can be used as a UV light source, and ArF excimer laser light can be used as ultraviolet light.

パターン形成用薄膜2がハーフトーン型位相シフト膜などの光半透過膜である場合には、光学特性として透過率及び反射率を測定することができる。また、パターン形成用薄膜2が不透明なバイナリマスク用遮光膜である場合には、光学特性として反射率を測定することができる。   When the pattern forming thin film 2 is a light semi-transmissive film such as a halftone type phase shift film, transmittance and reflectance can be measured as optical characteristics. Further, when the pattern forming thin film 2 is an opaque binary mask light-shielding film, the reflectance can be measured as an optical characteristic.

図3は、パターン形成用薄膜2の火炎処理に用いる火炎処理装置100の構成の一例を示す。火炎処理装置100のステージ102上に配置されたマスクブランク10は、火炎照射装置20から照射する火炎22によって加熱されることで火炎処理されるとともに、パターン形成用薄膜2の光学特性(図3の例では反射率)を測定することができる。図3に示す火炎処理装置100では、入射光122(紫外線光)をパターン形成用薄膜2の表面に照射し、パターン形成用薄膜2から反射される反射光126の光量を測定することによって、パターン形成用薄膜2の反射率を測定する。   FIG. 3 shows an example of the structure of the flame treatment apparatus 100 used for the flame treatment of the pattern forming thin film 2. The mask blank 10 disposed on the stage 102 of the flame treatment apparatus 100 is flame-treated by being heated by the flame 22 irradiated from the flame irradiation apparatus 20, and the optical characteristics of the pattern forming thin film 2 (in FIG. 3). In the example, reflectance can be measured. In the flame processing apparatus 100 shown in FIG. 3, incident light 122 (ultraviolet light) is irradiated on the surface of the pattern forming thin film 2, and the amount of reflected light 126 reflected from the pattern forming thin film 2 is measured to thereby form a pattern. The reflectance of the forming thin film 2 is measured.

図3に示す例において、火炎処理装置100は、ステージ102、UV光源部104、UV光照射部106、受光部108、分光器110、ステージコントローラ112、及び制御部114を備える。ステージ102は、マスクブランク10を上面に保持する台である。UV光源部104は、紫外線光を発生する光源である。UV光源部104は、深紫外線光を発生することが好ましい。本例において、UV光源部104は、重水素ランプであり、例えば制御部114の指示に応じて、190〜400nmの波長の紫外線光を発生する。   In the example illustrated in FIG. 3, the flame processing apparatus 100 includes a stage 102, a UV light source unit 104, a UV light irradiation unit 106, a light receiving unit 108, a spectroscope 110, a stage controller 112, and a control unit 114. The stage 102 is a table that holds the mask blank 10 on the upper surface. The UV light source unit 104 is a light source that generates ultraviolet light. The UV light source unit 104 preferably generates deep ultraviolet light. In this example, the UV light source unit 104 is a deuterium lamp, and generates ultraviolet light having a wavelength of 190 to 400 nm, for example, according to an instruction from the control unit 114.

UV光照射部106及び受光部108は、マスクブランク10におけるパターン形成用薄膜2の表面と対向する光学系である。UV光照射部106は、例えば光ファイバーによりUV光源部104と接続されており、UV光源部104が発生する紫外線光をパターン形成用薄膜2の表面へ照射する。受光部108は、パターン形成用薄膜2からの反射光126を受光する。   The UV light irradiation unit 106 and the light receiving unit 108 are optical systems that face the surface of the pattern forming thin film 2 in the mask blank 10. The UV light irradiation unit 106 is connected to the UV light source unit 104 by an optical fiber, for example, and irradiates the surface of the pattern forming thin film 2 with ultraviolet light generated by the UV light source unit 104. The light receiving unit 108 receives the reflected light 126 from the pattern forming thin film 2.

分光器110は、例えばファイバー分光器であり、光ファイバー等を介して受光部108が受光した反射光126を受け取り、分光する。また、分光器110は、分光結果を、制御部114へ通知する。ステージコントローラ112は、UV光照射部106及び受光部108に対して相対的にステージ102を動かすコントローラであり、例えば制御部114の指示に応じて、ステージ102を移動させる。これにより、ステージコントローラ112は、パターン形成用薄膜2においてUV光照射部106から紫外線光が照射される位置を変更する。   The spectroscope 110 is, for example, a fiber spectroscope, and receives and divides the reflected light 126 received by the light receiving unit 108 via an optical fiber or the like. In addition, the spectroscope 110 notifies the control unit 114 of the spectroscopic result. The stage controller 112 is a controller that moves the stage 102 relative to the UV light irradiation unit 106 and the light receiving unit 108, and moves the stage 102 in accordance with an instruction from the control unit 114, for example. Thereby, the stage controller 112 changes the position where the ultraviolet light is irradiated from the UV light irradiation unit 106 in the pattern forming thin film 2.

制御部114は、例えばPC等の制御装置であり、火炎処理装置100の各部の動作を制御する。例えば、本例において、制御部114は、分光器110から受け取る分光結果に基づき、例えば、特定の波長における反射率を測定することができる。反射率の測定値から、パターン形成用薄膜2の所定の場所における火炎処理の程度を評価することができる。   The control unit 114 is a control device such as a PC, for example, and controls the operation of each unit of the flame processing apparatus 100. For example, in this example, the control unit 114 can measure the reflectance at a specific wavelength, for example, based on the spectral result received from the spectroscope 110. From the measured value of the reflectance, the degree of flame treatment at a predetermined place of the pattern forming thin film 2 can be evaluated.

図4に、パターン形成用薄膜2の透過率を測定しながら火炎処理を行うための火炎処理装置100の概略構成図を示す。図4の例では、図3に示す例と異なり、受光部108を、パターン形成用薄膜2に対してUV光照射部106とは反対側に配置する。そのため、パターン形成用薄膜2を透過した透過光124を受光部108において受光することができる。その結果、特定の波長におけるパターン形成用薄膜2の透過率を測定することができる。透過率の測定値から、パターン形成用薄膜2の所定の場所における火炎処理の程度を評価することができる。なお、図3に示す例に、図4に示すような透過率の測定機構を組み込むことにより、反射率と透過率とを同時に測定することも可能である。   In FIG. 4, the schematic block diagram of the flame processing apparatus 100 for performing a flame processing, measuring the transmittance | permeability of the thin film 2 for pattern formation is shown. In the example of FIG. 4, unlike the example shown in FIG. Therefore, the transmitted light 124 transmitted through the pattern forming thin film 2 can be received by the light receiving unit 108. As a result, the transmittance of the pattern forming thin film 2 at a specific wavelength can be measured. From the measured value of the transmittance, the degree of flame treatment at a predetermined location of the pattern forming thin film 2 can be evaluated. In addition, it is also possible to measure a reflectance and a transmittance | permeability simultaneously by incorporating the measuring mechanism of the transmittance | permeability as shown in FIG. 4 in the example shown in FIG.

図5に、パターン形成用薄膜2の、火炎処理をしている場所の透過率及び/又は反射率を測定しながら火炎処理を行うための火炎処理装置100の概略構成図を示す。図5に示す例では、入射光122をパターン形成用薄膜2の表面に対して斜めに照射するために、火炎処理をしている場所に入射光122を照射することができる。そのため、所定の位置に透過光124用の受光部108a及び反射光126用の受光部108bを配置することにより、パターン形成用薄膜による反射光126及び/又は透過光124を測定することができる。したがって、図5に示す例では、火炎処理を行っている場所の反射光126及び/又は透過光124の測定を、火炎処理と同時に行うことができる。   In FIG. 5, the schematic block diagram of the flame processing apparatus 100 for performing a flame treatment, measuring the transmittance | permeability and / or the reflectance of the place which is performing the flame treatment of the thin film 2 for pattern formation is shown. In the example shown in FIG. 5, the incident light 122 can be irradiated to the place where the flame treatment is performed in order to irradiate the incident light 122 obliquely with respect to the surface of the pattern forming thin film 2. Therefore, by arranging the light receiving portion 108a for the transmitted light 124 and the light receiving portion 108b for the reflected light 126 at predetermined positions, the reflected light 126 and / or the transmitted light 124 by the pattern forming thin film can be measured. Therefore, in the example shown in FIG. 5, the measurement of the reflected light 126 and / or the transmitted light 124 at the place where the flame treatment is performed can be performed simultaneously with the flame treatment.

上述の図3〜図5に示した例よれば、例えば、パターン形成用薄膜2の所定の場所における反射光126及び/又は透過光124を適切に定量化できる。また、これにより、パターン形成用薄膜2の所定の場所における火炎処理の程度を適切に評価できる。   According to the example shown in FIGS. 3 to 5 described above, for example, the reflected light 126 and / or the transmitted light 124 at a predetermined location of the pattern forming thin film 2 can be appropriately quantified. This also makes it possible to appropriately evaluate the degree of flame treatment at a predetermined location of the pattern forming thin film 2.

パターン形成用薄膜に対して本火炎処理をすることにより得られるマスクブランクによれば、得られた転写用マスクに対して、ArFエキシマレーザーを20mJ/(cm・pulse)、pulse周波数100Hzのエネルギー密度で約6600秒(110分)連続照射した場合(積算照射量12.2kJ/cm)、透過率の変化(レーザー照射前の値に正規化した透過率の変化)は10%程度とすることができる。また、パターン形成用薄膜で作製されたパターンの線幅の太り(CD変動量)を5nm以下に抑えることができる。さらに、パターン形成用薄膜がハーフトーン型位相シフト膜である場合は、ハーフトーン型位相シフト膜を透過する露光光に生じさせる位相シフト量の変化量は、3.0度以内とすることができる。 According to the mask blank obtained by subjecting the thin film for pattern formation to the main flame treatment, an ArF excimer laser is applied to the obtained transfer mask with an energy of 20 mJ / (cm 2 · pulse) and a pulse frequency of 100 Hz. When continuous irradiation is performed for about 6600 seconds (110 minutes) at a density (integrated dose 12.2 kJ / cm 2 ), the change in transmittance (change in transmittance normalized to the value before laser irradiation) is about 10%. be able to. Further, the increase in the line width (CD fluctuation amount) of the pattern made of the pattern forming thin film can be suppressed to 5 nm or less. Furthermore, when the pattern forming thin film is a halftone phase shift film, the amount of change in the phase shift amount caused in the exposure light transmitted through the halftone phase shift film can be within 3.0 degrees. .

なお、積算照射量12.2kJ/cm(エネルギー密度 約25mJ/cm)というのは、転写用マスクを略45,750回使用したことに相当し、通常の転写用マスクの使用頻度で略3カ月使用したことに相当する。したがって、本火炎処理のみのものであっても、波長200nm以下の露光光に対する光半透過膜などのパターン形成用薄膜の耐光性を従来よりもさらに向上させ、転写用マスク寿命を改善することが可能になるといえる。 Note that the integrated dose of 12.2 kJ / cm 2 (energy density of about 25 mJ / cm 2 ) corresponds to using the transfer mask approximately 45,750 times, and is approximately the frequency of use of the normal transfer mask. Equivalent to using for 3 months. Therefore, even with only this flame treatment, it is possible to further improve the light resistance of a pattern forming thin film such as a light semi-transmissive film with respect to exposure light having a wavelength of 200 nm or less, and to improve the life of a transfer mask. It can be said that it will be possible.

なお、以上、マスクブランクに対して火炎処理を行うことについて述べたが、転写用マスクに対しても同様な火炎処理を行うことにより、転写用マスク寿命を著しく改善させることが可能になる。   As described above, the flame treatment is performed on the mask blank. However, the transfer mask life can be remarkably improved by performing the similar flame treatment on the transfer mask.

本発明の製造方法は、特に波長200nm以下の短波長の露光光を露光光源とする露光装置に用いられる転写用マスクを製造するためのマスクブランクの製造に好適である。例えば、以下のようなマスクブランクの製造に好適である。   The manufacturing method of the present invention is particularly suitable for manufacturing a mask blank for manufacturing a transfer mask used in an exposure apparatus that uses exposure light having a short wavelength of 200 nm or less as an exposure light source. For example, it is suitable for manufacturing the following mask blank.

(1)前記パターン形成用薄膜が遷移金属及びケイ素を含有する材料(遷移金属シリサイド、特にモリブデンシリサイド)の化合物からなる光半透過膜である位相シフトマスクブランク
本発明により製造される上記位相シフトマスクブランクは、これを用いて位相シフトマスクとしたときに、例えばArFエキシマレーザーなどの短波長光を露光光源として転写用マスクの繰返し使用を行っても、位相シフト膜の透過率や位相差の変化・線幅変化などを抑えられ、性能が劣化せず、転写用マスクの寿命を著しく改善できる。
(1) Phase shift mask blank in which the pattern forming thin film is a light semi-transmissive film made of a compound of a transition metal and silicon-containing material (transition metal silicide, particularly molybdenum silicide) The phase shift mask manufactured according to the present invention When the blank is used as a phase shift mask, even if the transfer mask is repeatedly used with short wavelength light such as ArF excimer laser as an exposure light source, the transmittance and phase difference of the phase shift film are changed. -Line width changes can be suppressed, performance is not degraded, and the life of the transfer mask can be significantly improved.

かかる位相シフトマスクブランクとしては、透光性基板上にハーフトーン型位相シフト膜を有する形態のものであって、該ハーフトーン型位相シフト膜をパターニングしてシフタ部を設けるタイプであるハーフトーン型位相シフトマスク用のマスクブランクがある。
上記ハーフトーン型位相シフト膜は、実質的に露光に寄与しない強度の光(例えば、露光波長に対して1%〜20%)を透過させるものであって、所定の位相差(例えば180度)を有するものであり、このハーフトーン型位相シフト膜をパターニングした位相シフト部と、位相シフト部が形成されていない実質的に露光に寄与する強度の光を透過させる光透過部とによって、位相シフト部を透過して光の位相が光透過部を透過した光の位相に対して実質的に反転した関係になるようにすることによって、位相シフト部と光透過部との境界部近傍を通過し回折現象によって互いに相手の領域に回り込んだ光が互いに打ち消しあうようにし、境界部における光強度をほぼゼロとし境界部のコントラスト、すなわち解像度を向上させるものである。
As such a phase shift mask blank, a halftone type having a halftone type phase shift film on a translucent substrate and having a shifter portion by patterning the halftone type phase shift film There is a mask blank for a phase shift mask.
The halftone phase shift film transmits light having an intensity that does not substantially contribute to exposure (for example, 1% to 20% with respect to the exposure wavelength), and has a predetermined phase difference (for example, 180 degrees). And a phase shift portion obtained by patterning the halftone phase shift film, and a light transmission portion that does not have the phase shift portion and that transmits light having an intensity that substantially contributes to exposure. The phase of the light transmitted through the light transmitting portion is substantially inverted with respect to the phase of the light transmitted through the light transmitting portion, so that the light passes through the vicinity of the boundary between the phase shift portion and the light transmitting portion. Light that wraps around each other due to diffraction phenomenon cancels each other out, and the light intensity at the boundary is almost zero, improving the contrast of the boundary, that is, the resolution.

また、位相シフトマスクブランクとしては、透光性基板上に遮光膜や光半透過膜を有する形態のものであって、透光性基板をエッチング等により掘り込んでシフタ部を設ける基板掘り込みタイプであるレベンソン型位相シフトマスク用やエンハンサー型位相シフトマスク用のマスクブランクが挙げられる。
さらに、位相シフトマスクブランクとして、光半透過膜を透過した光に基づき転写領域に形成される光半透過膜パターンによる被転写基板のパターン不良を防止するために、透光性基板上に光半透過膜とその上の遮光膜とを有する形態とするものなどが挙げられる。
The phase shift mask blank has a light shielding film or a light semi-transmissive film on a light transmissive substrate, and is a substrate digging type in which a shifter portion is formed by digging the light transmissive substrate by etching or the like. And a mask blank for a Levenson type phase shift mask and an enhancer type phase shift mask.
Further, as a phase shift mask blank, in order to prevent a pattern defect of the transferred substrate due to the light semi-transmissive film pattern formed in the transfer region based on the light transmitted through the light semi-transmissive film, the light semi-transparent substrate is formed on the light-transmissive substrate. The thing etc. which have a form which has a permeable film and the light shielding film on it are mentioned.

このハーフトーン型位相シフト膜などの光半透過膜は、遷移金属及びケイ素からなる材料(遷移金属シリサイド)の化合物からなり、これらの遷移金属シリサイドと、酸素及び/又は窒素とを主たる構成要素とする材料が挙げられる。遷移金属には、モリブデン、タンタル、タングステン、チタン、ハフニウム、ニッケル、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、パラジウム、ルテニウム、ロジウム等が適用可能である。
特に、位相シフト膜をモリブデンシリサイド窒化物(MoSiN)で形成し、火炎処理を行う場合、所望の位相差及び透過率を有しつつ、火炎処理による透過率変化を抑制するために、MoSiN膜におけるMoの含有量をMoとSiの合計含有量で除した比率は、Moが9at%以上14at%以下(好ましくは、11at%以上13at%以下)とすることが好ましい。
The light semi-transmissive film such as the halftone phase shift film is made of a compound of a transition metal and silicon (transition metal silicide), and the transition metal silicide and oxygen and / or nitrogen as main components. Materials to be used. As the transition metal, molybdenum, tantalum, tungsten, titanium, hafnium, nickel, vanadium, zirconium, niobium, palladium, ruthenium, rhodium, or the like is applicable.
In particular, when the phase shift film is formed of molybdenum silicide nitride (MoSiN) and flame treatment is performed, the MoSiN film has a desired phase difference and transmittance while suppressing a change in transmittance due to the flame treatment. The ratio of the Mo content divided by the total content of Mo and Si is preferably such that Mo is 9 at% or more and 14 at% or less (preferably 11 at% or more and 13 at% or less).

また、光半透過膜の上に遮光膜を有する形態の場合には、上記の光半透過膜の材料が遷移金属シリサイドを含むので、遮光膜の材料は、これらの膜に対してエッチング選択性を有する(エッチング耐性を有する)クロムや、クロムに酸素、窒素、炭素などの元素を添加したクロム化合物で構成する。
さらに、光半透過膜の上に遮光膜を有する形態の場合には、遮光膜を成膜する前に、上記光半透過膜の主表面に火炎処理を施すとよい。
Further, in the case of having a light shielding film on the light semi-transmissive film, the material of the light semi-transmissive film contains a transition metal silicide. Therefore, the material of the light shielding film has an etching selectivity with respect to these films. (Having etching resistance), and chromium compounds in which elements such as oxygen, nitrogen, and carbon are added to chromium.
Further, in the case where the light shielding film is provided on the light semi-transmissive film, flame treatment may be performed on the main surface of the light semi-transmissive film before the light shielding film is formed.

(2)前記パターン形成用薄膜が遷移金属及びケイ素を含有する材料(遷移金属シリサイド、特にモリブデンシリサイド)の化合物からなる遮光膜であるバイナリマスクブランク
本発明により製造される上記遮光膜が遷移金属シリサイド系のバイナリマスクブランクは、これを用いてバイナリマスクとしたときに、例えばArFエキシマレーザーなどの短波長光を露光光源として転写用マスクの繰返し使用を行っても、遮光膜の遮光性の低下、線幅変化などを抑えられ、性能が劣化せず、転写用マスクの寿命を著しく改善できる。
(2) Binary mask blank in which the thin film for pattern formation is a light-shielding film made of a compound of a transition metal and silicon-containing material (transition metal silicide, particularly molybdenum silicide) The light-shielding film produced according to the present invention is a transition metal silicide When the binary mask blank of the system is used as a binary mask, even if the transfer mask is repeatedly used by using short wavelength light such as an ArF excimer laser as an exposure light source, the light shielding property of the light shielding film is reduced. The change in line width and the like can be suppressed, the performance is not deteriorated, and the life of the transfer mask can be remarkably improved.

かかるバイナリマスクブランクは、透光性基板上に遮光膜を有する形態のものであり、この遮光膜は、遷移金属シリサイド化合物を含む材料からなり、これらの遷移金属シリサイドと、酸素及び/又は窒素を主たる構成要素とする材料が挙げられる。遷移金属には、モリブデン、タンタル、タングステン、チタン、ハフニウム、ニッケル、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、パラジウム、ルテニウム、ロジウム等が適用可能である。   Such a binary mask blank has a light-shielding film on a light-transmitting substrate, and this light-shielding film is made of a material containing a transition metal silicide compound, and contains these transition metal silicide and oxygen and / or nitrogen. Materials that are the main constituent elements are listed. As the transition metal, molybdenum, tantalum, tungsten, titanium, hafnium, nickel, vanadium, zirconium, niobium, palladium, ruthenium, rhodium, or the like is applicable.

特に、遮光膜をモリブデンシリサイドの化合物で形成する場合であって、遮光層(MoSi、MoSiN、MoSiC、MoSiCN等)と表面反射防止層(MoSiON、MoSiN、MoSiCN、MoSiCON等)の2層構造や、さらに遮光層と基板との間に裏面反射防止層(MoSiON、MoSiN、MoSiCN、MoSiCON等)を加えた3層構造とした場合、遮光層のモリブデンシリサイド化合物におけるMoの含有量をMoとSiの合計含有量で除した比率は、遮光性の観点からは、Moが9at%以上40at%以下(好ましくは、15at%以上40at%以下、より好ましくは20at%以上40at%以下)とすることが好ましい。
また、遮光膜の膜厚方向における組成が連続的又は段階的に異なる組成傾斜膜としてもよい。
In particular, when the light shielding film is formed of a molybdenum silicide compound, the light shielding layer (MoSi, MoSiN, MoSiC, MoSiCN, etc.) and the surface antireflection layer (MoSiON, MoSiN, MoSiCN, MoSiCON, etc.) have a two-layer structure, Furthermore, when a back-surface antireflection layer (MoSiON, MoSiN, MoSiCN, MoSiCON, etc.) is added between the light shielding layer and the substrate, the Mo content in the molybdenum silicide compound of the light shielding layer is the sum of Mo and Si. The ratio divided by the content is preferably set so that Mo is 9 at% or more and 40 at% or less (preferably 15 at% or more and 40 at% or less, more preferably 20 at% or more and 40 at% or less) from the viewpoint of light shielding properties.
Moreover, it is good also as a composition gradient film | membrane from which the composition in the film thickness direction of a light shielding film differs continuously or in steps.

2層積層構造の遮光膜(パターン形成用薄膜)としては、例えば、透光性基板側から、MoSiN(Moの含有量をMoとSiの合計含有量で除した比率が9at%以上40at%以下)からなる遮光層と、MoSiON(膜中のMo含有量が10at%以下)からなる表面反射防止層が挙げられる。より具体的な例としては、透光性基板側から、MoSiN(Mo:14.7at%,Si:56.2at%,N:29.1at%)からなる膜厚50nmの遮光層と、MoSiON(Mo:2.6at%,Si:57.1at%,O:15.9at%,N:24.4at%)からなる膜厚10nmの表面反射防止層の2層積層構造で、ArF露光光に対する光学濃度3.0である遮光膜(パターン形成用薄膜)が挙げられる。   As the light-shielding film (pattern forming thin film) having a two-layer structure, for example, from the light-transmitting substrate side, MoSiN (the ratio obtained by dividing the Mo content by the total content of Mo and Si is 9 at% or more and 40 at% or less. ) And a surface antireflection layer made of MoSiON (Mo content in the film is 10 at% or less). As a more specific example, a light-shielding layer having a thickness of 50 nm made of MoSiN (Mo: 14.7 at%, Si: 56.2 at%, N: 29.1 at%), and MoSiON (from the light transmitting substrate side) (Mo: 2.6 at%, Si: 57.1 at%, O: 15.9 at%, N: 24.4 at%) A two-layer structure of a surface antireflection layer with a film thickness of 10 nm and optical for ArF exposure light A light-shielding film (thin film for pattern formation) having a concentration of 3.0 is exemplified.

さらに、レジスト膜の膜厚を薄膜化して微細パターンを形成するために、遮光膜上にエッチングマスク膜を有する構成としてもよい。このエッチングマスク膜は、遷移金属シリサイドを含む遮光膜のエッチングに対してエッチング選択性を有する(エッチング耐性を有する)クロムや、クロムに酸素、窒素、炭素などの元素を添加したクロム化合物からなる材料で構成する。
また、遮光膜上にエッチングマスク膜を有する形態の場合には、エッチングマスク膜を成膜する前に、上記遮光膜の主表面に火炎処理を施すとよい。
Further, in order to form a fine pattern by reducing the thickness of the resist film, an etching mask film may be provided on the light shielding film. This etching mask film is made of chromium having etching selectivity (etching resistance) with respect to the etching of the light-shielding film containing transition metal silicide, or a chromium compound in which elements such as oxygen, nitrogen, and carbon are added to chromium. Consists of.
In the case where the etching mask film is provided on the light shielding film, flame treatment may be performed on the main surface of the light shielding film before the etching mask film is formed.

また、本発明は、上述の本発明により得られるマスクブランクにおける前記パターン形成用薄膜を、エッチングによりパターニングする工程を有する転写用マスクの製造方法についても提供する。この場合のエッチングは、微細パターンの形成に有効なドライエッチングが好適に用いられる。
かかる転写用マスクの製造方法によれば、ArFエキシマレーザーなどの短波長の露光光源に対する耐光性を向上させ、転写用マスクを繰返し使用しても露光光照射による転写特性の劣化を抑えられ、転写用マスクの寿命を著しく改善した転写用マスクが得られる。
The present invention also provides a method for producing a transfer mask having a step of patterning the thin film for pattern formation in the mask blank obtained by the present invention described above by etching. As the etching in this case, dry etching effective for forming a fine pattern is preferably used.
According to such a method for manufacturing a transfer mask, the light resistance to an exposure light source of a short wavelength such as an ArF excimer laser is improved, and deterioration of transfer characteristics due to exposure light irradiation can be suppressed even when the transfer mask is repeatedly used. A transfer mask having a significantly improved life of the mask can be obtained.

本発明の製造方法における火炎処理により、パターン形成用薄膜の透過率及び位相差が変化する。火炎処理によりパターン形成用薄膜の透過率は上昇する傾向にあるため、成膜するパターン形成用薄膜の透過率を所望の値より低く設計しておく必要がある。したがって、パターン形成用薄膜を成膜する工程において、パターン形成用薄膜の火炎処理による変化を見込んだ膜質のものを成膜することが必要である。パターン形成用薄膜の透過率は、例えば、スパッタ成膜法による成膜の際に用いられる混合ガスの種類及び混合比により調整することができる。具体的には、混合ガスがアルゴンと窒素である場合には、窒素の比率を小さくすることでパターン形成用薄膜の透過率を低く調整することができる。また、遷移金属の含有量を増やすことで予め透過率を低く調整することもできる。   By the flame treatment in the production method of the present invention, the transmittance and phase difference of the pattern forming thin film change. Since the transmittance of the pattern forming thin film tends to increase due to the flame treatment, it is necessary to design the transmittance of the pattern forming thin film to be lower than a desired value. Therefore, in the step of forming the pattern forming thin film, it is necessary to form a film having a film quality that allows for the change due to the flame treatment of the pattern forming thin film. The transmittance of the pattern forming thin film can be adjusted by, for example, the type of gas mixture and the mixing ratio used for film formation by sputtering film formation. Specifically, when the mixed gas is argon and nitrogen, the transmittance of the pattern forming thin film can be adjusted to be low by reducing the ratio of nitrogen. Further, the transmittance can be adjusted to be low in advance by increasing the content of the transition metal.

なお、本発明のマスクブランクを用いて作製された転写用マスクに対して、さらに火炎処理を再度施してもよい。つまり、上述の火炎処理を施したマスクブランクを用いて作製された転写用マスクに対して、さらに火炎処理を再度行ってもよい。また、得られたマスクブランク又は転写用マスクに対して、火炎処理以外の加熱処理等を行うこともできる。また、パターン形成用薄膜の局所的な光学特性を測定し、光学特性の測定値又はその面内均一性に問題がある部分のみ、再度火炎処理を行うことも可能である。   In addition, you may perform a flame treatment again with respect to the mask for transfer produced using the mask blank of this invention. That is, the flame treatment may be performed again on the transfer mask manufactured using the mask blank subjected to the flame treatment described above. In addition, the obtained mask blank or transfer mask can be subjected to a heat treatment other than the flame treatment. It is also possible to measure the local optical characteristics of the thin film for pattern formation and perform the flame treatment again only on the part having a problem with the measured value of optical characteristics or the in-plane uniformity.

マスクブランク段階での本発明の火炎処理に加えて、形成された転写パターンに対しても本発明の火炎処理を行うことにより、線幅変化(線幅の太り)をより低減することが可能となる。   In addition to the flame treatment of the present invention at the mask blank stage, the flame treatment of the present invention is also performed on the formed transfer pattern, thereby making it possible to further reduce line width change (line width thickening). Become.

以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。
(実施例1)
図1は、実施例及び比較例により作製した位相シフトマスクブランク10の断面模式図である。
透光性基板1としてサイズ6インチ角、厚さ0.25インチ(6.35mm)の合成石英ガラス基板を用い、透光性基板1上に、窒化されたモリブデン及びシリコンからなるハーフトーン型位相シフト膜(パターン形成用薄膜)2を成膜した。
具体的には、モリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混合ターゲット(Mo:Si=10at%:90at%)を用い、アルゴン(Ar)と窒素(N)とヘリウム(He)との混合ガス雰囲気(ガス流量比 Ar:N:He=8:72:100)で、ガス圧0.3Pa、DC電源の電力を3.0kWとして、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、モリブデン、シリコン及び窒素からなるMoSiN膜を69nmの膜厚で形成した。次いで、上記MoSiN膜が形成された基板に対して、アニール処理として加熱処理を施した。具体的には、加熱炉を用いて、大気中で加熱温度を280℃、加熱時間を2時間として、加熱処理を行った。なお、このMoSiN膜は、ArFエキシマレーザーにおいて、透過率は6.1%、位相差が179度となっていた。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Example 1
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a phase shift mask blank 10 produced according to examples and comparative examples.
A synthetic quartz glass substrate having a size of 6 inches square and a thickness of 0.25 inches (6.35 mm) is used as the translucent substrate 1, and a halftone phase made of molybdenum and silicon nitrided on the translucent substrate 1. A shift film (pattern forming thin film) 2 was formed.
Specifically, using a mixed target of molybdenum (Mo) and silicon (Si) (Mo: Si = 10 at%: 90 at%), mixing argon (Ar), nitrogen (N 2 ), and helium (He) In a gas atmosphere (gas flow ratio Ar: N 2 : He = 8: 72: 100), a gas pressure of 0.3 Pa, a DC power source power of 3.0 kW, reactive sputtering (DC sputtering), molybdenum, silicon, and A MoSiN film made of nitrogen was formed to a thickness of 69 nm. Next, the substrate on which the MoSiN film was formed was subjected to a heat treatment as an annealing treatment. Specifically, using a heating furnace, heat treatment was performed in the atmosphere at a heating temperature of 280 ° C. and a heating time of 2 hours. This MoSiN film had an transmittance of 6.1% and a phase difference of 179 degrees in an ArF excimer laser.

次いで、上記MoSiN膜が形成された基板に対して、以下の条件で火炎処理を施した。
・火炎温度: 1500℃
・火炎照射装置とマスクブランクとの距離: 10mm
・火炎径: 15mm
・火炎の走査: ステップ的に停止及び移動を繰返し、1箇所10分の火炎照射をするように走査した。
・引火性ガスの種類: ブタンガス
Next, flame treatment was performed on the substrate on which the MoSiN film was formed under the following conditions.
・ Flame temperature: 1500 ℃
・ Distance between flame irradiation device and mask blank: 10mm
・ Flame diameter: 15mm
-Flame scanning: Stopping and moving were repeated stepwise, and scanning was performed so as to irradiate the flame for 10 minutes at one location.
・ Type of flammable gas: Butane gas

この火炎処理後のMoSiN膜は、ArFエキシマレーザーにおいて、透過率は11.8%、位相差が175度となっていた。したがって、火炎処理前後の変化量は、透過率が+5.7%、位相差が-4度である。なお、この変化量を予め見込んで所望の光学特性が得られるように膜設計を行えばよい。
以上のようにして、本実施例のマスクブランク10を作製した。
The MoSiN film after the flame treatment had an transmittance of 11.8% and a phase difference of 175 degrees in an ArF excimer laser. Therefore, the amount of change before and after the flame treatment is a transmittance of + 5.7% and a phase difference of −4 degrees. It should be noted that the film design may be performed so that the desired optical characteristics can be obtained in consideration of the amount of change.
As described above, the mask blank 10 of this example was manufactured.

次に、上記の位相シフトマスクブランクを用いてハーフトーン型位相シフトマスクを作製した。図2は、位相シフトマスクブランクを用いて位相シフトマスクを製造する工程を示す断面模式図である。まず、マスクブランク10上に、レジスト膜3として、電子線描画用化学増幅型ポジレジスト膜(富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製 PRL009)を形成した(同図(a)参照)。レジスト膜3の形成は、スピンナー(回転塗布装置)を用いて、回転塗布した。   Next, a halftone phase shift mask was produced using the above phase shift mask blank. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a process of manufacturing a phase shift mask using a phase shift mask blank. First, a chemically amplified positive resist film for electron beam drawing (PRL009 manufactured by Fuji Film Electronics Materials Co., Ltd.) was formed on the mask blank 10 as the resist film 3 (see FIG. 1A). The resist film 3 was formed by spin coating using a spinner (rotary coating apparatus).

次に上記マスクブランク10上に形成されたレジスト膜3に対し、電子線描画装置を用いて所望のパターン描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターン3aを形成した(同図(b)、(c)参照)。
次に、上記レジストパターン3aをマスクとして、ハーフトーン型位相シフト膜2(MoSiN膜)のエッチングを行って位相シフト膜パターン2aを形成した(同図(d)参照)。ドライエッチングガスとして、SFとHeの混合ガスを用いた。
次に、残存するレジストパターンを剥離して、位相シフトマスク20を得た(同図(e)参照)。なお、位相シフト膜の透過率、位相差はマスクブランク製造時と殆ど変化はなかった。
Next, a desired pattern was drawn on the resist film 3 formed on the mask blank 10 using an electron beam drawing apparatus, and then developed with a predetermined developer to form a resist pattern 3a (see FIG. (See (b) and (c)).
Next, using the resist pattern 3a as a mask, the halftone phase shift film 2 (MoSiN film) was etched to form the phase shift film pattern 2a (see FIG. 4D). A mixed gas of SF 6 and He was used as the dry etching gas.
Next, the remaining resist pattern was peeled off to obtain the phase shift mask 20 (see FIG. 5E). The transmittance and phase difference of the phase shift film were hardly changed from those at the time of manufacturing the mask blank.

実施例1で得られた位相シフトマスクに対して、ArFエキシマレーザーを20mJ/(cm・pulse)、pulse周波数100Hzのエネルギー密度で約6600秒(110分)連続照射した。上記ArFエキシマレーザーの110分の照射後の透過率は10.7%であり、正規化透過率の変化は約-9%だった。
また、位相シフトパターンの断面を、TEM(透過型電子顕微鏡)を用いて詳しく観察したところ、特に従来発生していたような厚い変質層は確認されず、線幅の太り(CD変動量)に関しても5nm未満に抑えられていた。したがって、実施例1の位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスクは、200nm以下の短波長の露光光源による累積照射に対して、極めて高い耐光性を備えていることがわかる。
The phase shift mask obtained in Example 1 was continuously irradiated with an ArF excimer laser at an energy density of 20 mJ / (cm 2 · pulse) and a pulse frequency of 100 Hz for about 6600 seconds (110 minutes). The transmittance of the ArF excimer laser after irradiation for 110 minutes was 10.7%, and the change in normalized transmittance was about -9%.
Further, when the cross section of the phase shift pattern was observed in detail using a TEM (transmission electron microscope), a thick deteriorated layer, which has been generated conventionally, was not confirmed, and the line width was increased (CD fluctuation amount). Was also suppressed to less than 5 nm. Therefore, it can be seen that the phase shift mask blank and the phase shift mask of Example 1 have extremely high light resistance against cumulative irradiation with an exposure light source having a short wavelength of 200 nm or less.

(実施例2)
実施例2では、MoSiN膜が形成された基板に対して、火炎処理と同時に光学的測定(具体的には透過率の測定)を行った以外は、実施例1と同様に、位相シフトマスクを製造した。火炎処理の際の透過率の測定は、図4に示すような装置を用いて行った。
(Example 2)
In Example 2, a phase shift mask was used in the same manner as in Example 1 except that optical measurement (specifically, measurement of transmittance) was performed simultaneously with the flame treatment on the substrate on which the MoSiN film was formed. Manufactured. The transmittance during the flame treatment was measured using an apparatus as shown in FIG.

実施例2で得られた位相シフトマスクに対して、実施例1と同様に、ArFエキシマレーザーを20mJ/(cm・pulse)、pulse周波数100Hzのエネルギー密度で約6600秒(110分)連続照射した。実施例2の位相シフトマスクでは、上記ArFエキシマレーザーの110分の照射後でも、正規化透過率の変化は約−9%だった。
また、位相シフトパターンの断面を、TEM(透過型電子顕微鏡)を用いて詳しく観察したところ、特に従来発生していたような厚い変質層は確認されず、線幅の太り(CD変動量)に関しても5nm未満に抑えられていた。したがって、実施例2の位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスクは、200nm以下の短波長の露光光源による累積照射に対して、極めて高い耐光性を備えていることがわかる。
As in Example 1, the ArF excimer laser was continuously irradiated for about 6600 seconds (110 minutes) at an energy density of 20 mJ / (cm 2 · pulse) and a pulse frequency of 100 Hz to the phase shift mask obtained in Example 2. did. In the phase shift mask of Example 2, the change in normalized transmittance was about -9% even after 110 minutes of irradiation with the ArF excimer laser.
Further, when the cross section of the phase shift pattern was observed in detail using a TEM (transmission electron microscope), a thick deteriorated layer, which has been generated conventionally, was not confirmed, and the line width was increased (CD fluctuation amount). Was also suppressed to less than 5 nm. Therefore, it can be seen that the phase shift mask blank and the phase shift mask of Example 2 have extremely high light resistance against cumulative irradiation by an exposure light source having a short wavelength of 200 nm or less.

(比較例1)
比較例1では、火炎処理を行わずに電気炉による加熱処理のみを行った以外は、実施例1と同様に、位相シフトマスクを製造した。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a phase shift mask was manufactured in the same manner as in Example 1 except that only the heat treatment with an electric furnace was performed without performing the flame treatment.

比較例1に対する電気炉による加熱処理の条件は、以下のとおりである。
・加熱温度: 280℃
・加熱時間: 2時間
・加熱雰囲気: 大気中
The conditions for the heat treatment by the electric furnace for Comparative Example 1 are as follows.
・ Heating temperature: 280 ℃
・ Heating time: 2 hours ・ Heating atmosphere: in air

比較例1で得られた位相シフトマスクに対して、実施例1と同様に、ArFエキシマレーザーを20mJ/(cm・pulse)、pulse周波数100Hzのエネルギー密度で約6600秒(110分)連続照射した。比較例1の位相シフトマスクでは、上記ArFエキシマレーザーの約6600秒(110分)の照射後、正規化透過率の変化は約15%程度だった。
また、位相シフトパターンの断面を、TEM(透過型電子顕微鏡)を用いて詳しく観察したところ、特に従来発生していたような厚い変質層が確認された。また、線幅の太り(CD変動量)に関しても10nmよりも大きくなっていた。したがって、比較例1の位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスクは、200nm以下の短波長の露光光源による累積照射に対して、高い耐光性を備えていないことがわかる。
As in Example 1, the ArF excimer laser was continuously irradiated for about 6600 seconds (110 minutes) at an energy density of 20 mJ / (cm 2 · pulse) and a pulse frequency of 100 Hz to the phase shift mask obtained in Comparative Example 1. did. In the phase shift mask of Comparative Example 1, the change in normalized transmittance was about 15% after irradiation of the ArF excimer laser for about 6600 seconds (110 minutes).
Further, when the cross section of the phase shift pattern was observed in detail using a TEM (transmission electron microscope), a thick deteriorated layer as particularly generated was confirmed. Also, the line width (CD variation) was larger than 10 nm. Therefore, it can be seen that the phase shift mask blank and the phase shift mask of Comparative Example 1 do not have high light resistance against cumulative irradiation with an exposure light source having a short wavelength of 200 nm or less.

1 透光性基板
2 ハーフトーン型位相シフト膜(パターン形成用薄膜)
3 レジスト膜
10 マスクブランク(位相シフトマスクブランク)
20 火炎照射装置
22 火炎
100 火炎処理装置
102 ステージ
104 UV光源部
106 UV照射部
108 受光部
108a 受光部(透過光用)
108b 受光部(反射光用)
110 分光器
112 ステージコントローラ
114 制御部
122 入射光
124 透過光
126 反射光
1 Translucent substrate 2 Halftone phase shift film (thin film for pattern formation)
3 resist film 10 mask blank (phase shift mask blank)
20 Flame irradiation device 22 Flame 100 Flame treatment device 102 Stage 104 UV light source portion 106 UV irradiation portion 108 Light receiving portion 108a Light receiving portion (for transmitted light)
108b Light-receiving part (for reflected light)
110 Spectrometer 112 Stage Controller 114 Control Unit 122 Incident Light 124 Transmitted Light 126 Reflected Light

Claims (8)

透光性基板上にパターン形成用薄膜を備えたマスクブランクの製造方法であって、
前記透光性基板上に、遷移金属及びケイ素を含有する材料からなる前記パターン形成用薄膜を成膜する工程と、
前記パターン形成用薄膜を火炎処理する工程と、を備え、
前記火炎処理する工程が、前記パターン形成用薄膜の光学特性を測定しながら火炎を照射することを含むことを特徴とするマスクブランクの製造方法。
A method for manufacturing a mask blank provided with a thin film for pattern formation on a translucent substrate,
Forming a thin film for pattern formation made of a material containing transition metal and silicon on the translucent substrate;
And a step of flame-treating the pattern forming thin film,
The method of manufacturing a mask blank, wherein the flame treatment step includes irradiating a flame while measuring optical characteristics of the pattern forming thin film .
前記火炎処理が、局所的に火炎を照射しながらパターン形成用薄膜全面を走査することを含む、請求項1記載のマスクブランクの製造方法。   The mask blank manufacturing method according to claim 1, wherein the flame treatment includes scanning the entire surface of the pattern forming thin film while locally irradiating a flame. 前記光学特性が、透過率及び反射率から選択される少なくとも1つである、請求項1又は2記載のマスクブランクの製造方法。 Wherein the optical characteristic is at least one selected from the transmittance and reflectance, method for producing a mask blank according to claim 1 or 2, wherein. 前記パターン形成用薄膜が、遷移金属及びケイ素に、さらに酸素及び窒素から選ばれる1以上の元素を含有させた化合物を主成分とする材料からなる光半透過膜又は少なくとも遷移金属及びケイ素を含む材料からなるバイナリマスク用遮光膜である、請求項1〜のいずれか1項記載のマスクブランクの製造方法。 The pattern-forming thin film is a light semi-transmissive film made of a material mainly composed of a compound containing transition metal and silicon and one or more elements selected from oxygen and nitrogen, or a material containing at least a transition metal and silicon The manufacturing method of the mask blank of any one of Claims 1-3 which is the light shielding film for binary masks which consists of these. 請求項1〜のいずれか1項記載の製造方法によって製造されたマスクブランク。 The mask blank manufactured by the manufacturing method of any one of Claims 1-4 . 請求項記載のマスクブランクのパターン形成用薄膜に、転写パターンを形成した転写用マスク。 A transfer mask in which a transfer pattern is formed on the pattern forming thin film of the mask blank according to claim 5 . 透光性基板上に転写パターンを備える転写用マスクの製造方法であって、
透光性基板上に、遷移金属及びケイ素を含有する材料からなるパターン形成用薄膜を有するマスクブランクを準備する工程と、
前記マスクブランクのパターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンが形成されたパターン形成用薄膜を火炎処理する工程と、を備え、
前記火炎処理する工程が、前記パターン形成用薄膜の光学特性を測定しながら火炎を照射することを含むことを特徴とする転写用マスクの製造方法。
A method for producing a transfer mask provided with a transfer pattern on a translucent substrate,
Preparing a mask blank having a thin film for pattern formation made of a material containing transition metal and silicon on a light-transmitting substrate;
Forming a transfer pattern on the pattern forming thin film of the mask blank;
And a step of flame-treating the pattern forming thin film on which the transfer pattern is formed,
The method for manufacturing a transfer mask , wherein the step of performing the flame treatment includes irradiating a flame while measuring optical characteristics of the pattern forming thin film .
請求項記載の製造方法によって製造された転写用マスク。 A transfer mask manufactured by the manufacturing method according to claim 7 .
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