JP5962811B2 - 光パターン照射方法 - Google Patents
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Description
請求項1:
累積10kJ/cm2以上のArFエキシマレーザー光が照射されたフォトマスクを用い、ArFエキシマレーザー光を光源として、光パターンを露光対象に照射する光パターン照射方法であって、
透明基板上に、モリブデンと、ケイ素と、酸素及び窒素とを含有するモリブデンケイ素系材料のハーフトーン位相シフト膜のマスクパターンを有し、
上記ハーフトーン位相シフト膜が、下記式(1)
4×CSi/100−6×CM/100>1 …(1)
(式中、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CMはモリブデンの含有率(原子%)を示す)
を満たすモリブデンケイ素系材料からなる光吸収能の高い層と、上記式(1)を満たし、酸素を3原子%以上含有するモリブデンケイ素系材料からなる光吸収能の低い層との組み合わせで2層以上積層された多層で、又は
該多層と、該多層の透明基板から離間する側に接する層厚10nm以下の表面酸化層とで構成された膜であるフォトマスクを用いることを特徴とする光パターン照射方法。
請求項2:
累積10kJ/cm2以上のArFエキシマレーザー光が照射されたフォトマスクを用い、ArFエキシマレーザー光を光源として、光パターンを露光対象に照射する光パターン照射方法であって、
透明基板上に、モリブデンと、ケイ素と、酸素及び窒素とを含有するモリブデンケイ素系材料のハーフトーン位相シフト膜のマスクパターンを有し、
上記ハーフトーン位相シフト膜が、下記式(2)
4×CSi/100−6×CM/100−3×CN/100>−0.1 …(2)
(式中、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CMはモリブデンの含有率(原子%)、CNは窒素の含有率(原子%)を示す)
を満たすモリブデンケイ素系材料からなる光吸収能の高い層と、上記式(2)を満たし、酸素を3原子%以上含有するモリブデンケイ素系材料からなる光吸収能の低い層との組み合わせで2層以上積層された多層で、又は
該多層と、該多層の透明基板から離間する側に接する層厚10nm以下の表面酸化層とで構成された膜であるフォトマスクを用いることを特徴とする光パターン照射方法。
請求項3:
累積10kJ/cm2以上のArFエキシマレーザー光が照射されたフォトマスクを用い、ArFエキシマレーザー光を光源として、光パターンを露光対象に照射する光パターン照射方法であって、
透明基板上に、モリブデンと、ケイ素と、酸素及び窒素とを含有するモリブデンケイ素系材料のハーフトーン位相シフト膜のマスクパターンを有し、
上記ハーフトーン位相シフト膜が、下記式(3)
4×CSi/100−6×CM/100−3×CN/100+2×CO/100>0
…(3)
(式中、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CMはモリブデンの含有率(原子%)、CNは窒素の含有率(原子%)、COは酸素の含有率(原子%)を示す)
を満たすモリブデンケイ素系材料からなる光吸収能の高い層と、上記式(3)を満たし、酸素を3原子%以上含有するモリブデンケイ素系材料からなる光吸収能の低い層との組み合わせで2層以上積層された多層で、又は
該多層と、該多層の透明基板から離間する側に接する層厚10nm以下の表面酸化層とで構成された膜であるフォトマスクを用いることを特徴とする光パターン照射方法。
請求項4:
上記モリブデンケイ素系材料からなる光吸収能の高い層が、酸素を3原子%以上含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光パターン照射方法。
請求項5:
上記ハーフトーン位相シフト膜の膜厚が50〜70nmであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光パターン照射方法。
請求項6:
上記モリブデンケイ素系材料からなる光吸収能の高い層が、酸素を10原子%以上含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光パターン照射方法。
請求項7:
上記表面酸化層が、上記モリブデンケイ素系材料で構成された層の表面部を大気酸化又は強制酸化処理して形成された層であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光パターン照射方法。
また、本発明は、以下のフォトマスクブランク、フォトマスク、光パターン照射方法、遷移金属ケイ素系材料膜の設計方法、及びフォトマスクブランクの製造方法が関連する。
[1] 透明基板上に、遷移金属と、ケイ素と、酸素及び窒素とを含有する材料からなる遷移金属ケイ素系材料膜を有するフォトマスクブランクであって、
上記遷移金属ケイ素系材料膜が、酸素を3原子%以上含有し、かつ
下記式(1)
4×CSi/100−6×CM/100>1 …(1)
(式中、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CMは遷移金属の含有率(原子%)を示す)
を満たす遷移金属ケイ素系材料からなる層、
該層が2層以上積層された多層、又は
これらの層のいずれかと、該層の透明基板から離間する側に接する層厚10nm以下の表面酸化層とで構成された膜であることを特徴とするフォトマスクブランク。
[2] 透明基板上に、遷移金属と、ケイ素と、酸素及び窒素とを含有する材料からなる遷移金属ケイ素系材料膜を有するフォトマスクブランクであって、
上記遷移金属ケイ素系材料膜が、酸素を3原子%以上含有し、かつ
下記式(2)
4×CSi/100−6×CM/100−3×CN/100>−0.1 …(2)
(式中、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CMは遷移金属の含有率(原子%)、CNは窒素の含有率(原子%)を示す)
を満たす遷移金属ケイ素系材料からなる層、
該層が2層以上積層された多層、又は
これらの層のいずれかと、該層の透明基板から離間する側に接する層厚10nm以下の表面酸化層とで構成された膜であることを特徴とするフォトマスクブランク。
[3] 透明基板上に、遷移金属と、ケイ素と、酸素及び窒素とを含有する材料からなる遷移金属ケイ素系材料膜を有するフォトマスクブランクであって、
上記遷移金属ケイ素系材料膜が、酸素を3原子%以上含有し、かつ
下記式(3)
4×CSi/100−6×CM/100−3×CN/100+2×CO/100>0
…(3)
(式中、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CMは遷移金属の含有率(原子%)、CNは窒素の含有率(原子%)、COは酸素の含有率(原子%)を示す)
を満たす遷移金属ケイ素系材料からなる層、
該層が2層以上積層された多層、又は
これらの層のいずれかと、該層の透明基板から離間する側に接する層厚10nm以下の表面酸化層とで構成された膜であることを特徴とするフォトマスクブランク。
[4] 上記遷移金属がモリブデンであることを特徴とする[1]乃至[3]のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
[5] 上記表面酸化層が、上記遷移金属ケイ素系材料で構成された層の表面部を大気酸化又は強制酸化処理して形成された層であることを特徴とする[1]乃至[4]のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
[6] 上記遷移金属ケイ素系材料膜が、ハーフトーン位相シフト膜であることを特徴とする[1]乃至[5]のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
[7] [1]乃至[6]のいずれかに記載のフォトマスクブランクを用いて製造したことを特徴とするフォトマスク。
[8] [7]記載のフォトマスクを用い、ArFエキシマレーザー光を照射して、光パターンを露光対象に照射することを特徴とする光パターン照射方法。
[9] 累積10kJ/cm2以上のArFエキシマレーザー光が照射されたフォトマスクを用い、光パターンを露光対象に照射することを特徴とする[8]記載の光パターン照射方法。
[10] 遷移金属と、ケイ素と、酸素及び窒素とを含有する材料からなる遷移金属ケイ素系材料膜パターンが形成されたフォトマスクにおいて、上記膜パターンのArFエキシマレーザー光の照射によるパターン線幅変動劣化が抑制された遷移金属ケイ素系材料膜を設計する方法であって、
上記遷移金属ケイ素系材料膜の酸素含有率を3原子%以上とし、
上記遷移金属ケイ素系材料膜を、遷移金属ケイ素系材料からなる層、該層が2層以上積層された多層、又はこれらの層のいずれかと、該層の透明基板から離間する側に接する層厚10nm以下の表面酸化層とで構成し、かつ
上記遷移金属ケイ素系材料からなる層において、下記式(1)
4×CSi/100−6×CM/100>1 …(1)
(式中、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CMは遷移金属の含有率(原子%)を示す)
を満たす範囲内で、ケイ素の含有率CSi及び遷移金属の含有率CMを設定することを特徴とする遷移金属ケイ素系材料膜の設計方法。
[11] 遷移金属と、ケイ素と、酸素及び窒素とを含有する材料からなる遷移金属ケイ素系材料膜パターンが形成されたフォトマスクにおいて、上記膜パターンのArFエキシマレーザー光の照射によるパターン線幅変動劣化が抑制された遷移金属ケイ素系材料膜を設計する方法であって、
上記遷移金属ケイ素系材料膜の酸素含有率を3原子%以上とし、
上記遷移金属ケイ素系材料膜を、遷移金属ケイ素系材料からなる層、該層が2層以上積層された多層、又はこれらの層のいずれかと、該層の透明基板から離間する側に接する層厚10nm以下の表面酸化層とで構成し、かつ
上記遷移金属ケイ素系材料からなる層において、下記式(2)
4×CSi/100−6×CM/100−3×CN/100>−0.1 …(2)
(式中、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CMは遷移金属の含有率(原子%)、CNは窒素の含有率(原子%)を示す)
を満たす範囲内で、ケイ素の含有率CSi、遷移金属の含有率CM及び窒素の含有率CNを設定することを特徴とする遷移金属ケイ素系材料膜の設計方法。
[12] 遷移金属と、ケイ素と、酸素及び窒素とを含有する材料からなる遷移金属ケイ素系材料膜パターンが形成されたフォトマスクにおいて、上記膜パターンのArFエキシマレーザー光の照射によるパターン線幅変動劣化が抑制された遷移金属ケイ素系材料膜を設計する方法であって、
上記遷移金属ケイ素系材料膜の酸素含有率を3原子%以上とし、
上記遷移金属ケイ素系材料膜を、遷移金属ケイ素系材料からなる層、該層が2層以上積層された多層、又はこれらの層のいずれかと、該層の透明基板から離間する側に接する層厚10nm以下の表面酸化層とで構成し、かつ
上記遷移金属ケイ素系材料からなる層において、下記式(3)
4×CSi/100−6×CM/100−3×CN/100+2×CO/100>0
…(3)
(式中、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CMは遷移金属の含有率(原子%)、CNは窒素の含有率(原子%)、COは酸素の含有率(原子%)を示す)
を満たす範囲内で、ケイ素の含有率CSi、遷移金属の含有率CM、窒素の含有率CN及び酸素の含有率COを設定することを特徴とする遷移金属ケイ素系材料膜の設計方法。
[13] 上記遷移金属がモリブデンであることを特徴とする[10]乃至[12]のいずれかに記載の設計方法。
[14] 上記表面酸化層が、上記遷移金属ケイ素系材料で構成された層の表面部を大気酸化又は強制酸化処理して形成された層であることを特徴とする[10]乃至[13]のいずれかに記載の設計方法。
[15] 上記遷移金属ケイ素系材料膜が、ハーフトーン位相シフト膜であることを特徴とする[10]乃至[14]のいずれかに記載の設計方法。
[16] [10]乃至[15]のいずれかに記載の設計方法により設計した遷移金属ケイ素系材料膜を、透明基板上に成膜することを特徴とするフォトマスクブランクの製造方法。
本発明のフォトマスクブランクは、石英基板等の透明基板上に形成された遷移金属と、ケイ素と、酸素及び窒素とを含有する材料からなる遷移金属ケイ素系材料膜を有する。この遷移金属ケイ素系材料膜は、ハーフトーン位相シフト膜、遮光膜などとして形成されるものである。遷移金属ケイ素系材料膜がハーフトーン位相シフト膜である場合は、ArFエキシマレーザー光等の露光光に対し、所定の位相差(一般的には約180°)と、所定の透過率(一般的には1〜40%)を与える膜である。また、遷移金属ケイ素系材料膜が遮光膜である場合は、他の光吸収膜が存在しない場合には単独で、また、他の光吸収膜(ハーフトーン位相シフト膜、耐エッチング膜等)が存在する場合には他の光吸収膜と合計し、膜全体の光学濃度を2.5以上とする膜である。
ArFエキシマレーザー光等の高エネルギー光の照射による遷移金属ケイ素系材料膜におけるパターン寸法変動劣化は、ケイ素と遷移金属の含有量に依存する。そのため、上記遷移金属ケイ素系材料膜を、酸素を3原子%以上含有するものとし、下記式(1)
4×CSi/100−6×CM/100>1 …(1)
(式中、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CMは遷移金属の含有率(原子%)を示す)
を満たす遷移金属ケイ素系材料からなる層、該層が2層以上積層された多層、又はこれらの層のいずれかと、該層の透明基板から離間する側に接する層厚10nm以下の表面酸化層とで構成された膜とすることで、パターン寸法変動劣化を抑制することができる。
ArFエキシマレーザー光等の高エネルギー光の照射による遷移金属ケイ素系材料膜におけるパターン寸法変動劣化は、ケイ素と遷移金属と窒素の含有量に依存する。そのため、上記遷移金属ケイ素系材料膜を、酸素を3原子%以上含有するものとし、下記式(2)
4×CSi/100−6×CM/100−3×CN/100>−0.1 …(2)
(式中、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CMは遷移金属の含有率(原子%)、CNは窒素の含有率(原子%)を示す)
を満たす遷移金属ケイ素系材料からなる層、該層が2層以上積層された多層、又はこれらの層のいずれかと、該層の透明基板から離間する側に接する層厚10nm以下の表面酸化層とで構成された膜とすることで、パターン寸法変動劣化を抑制することができる。
ArFエキシマレーザー光等の高エネルギー光の照射による遷移金属ケイ素系材料膜におけるパターン寸法変動劣化は、ケイ素と遷移金属と窒素と酸素の含有量に依存する。そのため、上記遷移金属ケイ素系材料膜を、酸素を3原子%以上含有するものとし、下記式(3)
4×CSi/100−6×CM/100−3×CN/100+2×CO/100>0
…(3)
(式中、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CMは遷移金属の含有率(原子%)、CNは窒素の含有率(原子%)、COは酸素の含有率(原子%)を示す)
を満たす遷移金属ケイ素系材料からなる層、該層が2層以上積層された多層、又はこれらの層のいずれかと、該層の透明基板から離間する側に接する層厚10nm以下の表面酸化層とで構成された膜とすることで、パターン寸法変動劣化を抑制することができる。
本発明において、多層には、組成が膜の厚さ方向に連続して変化するもの、いわゆる傾斜組成膜も含まれる。
MoSi2ターゲットとSiターゲットの2つのターゲットを設けた直流スパッタ装置を用い、スパッタガスとして、ArガスとO2ガスとN2ガスを用いて、石英基板上に、モリブデンとケイ素と窒素と酸素とからなる単層の遷移金属ケイ素系材料膜(膜厚約70nm)を、基板を30rpmで回転させながら成膜した。この遷移金属ケイ素系材料膜の組成をESCAで分析した結果を表1に示す。
A1=4×CSi/100−6×CM/100
A2=4×CSi/100−6×CM/100−3×CN/100
A3=4×CSi/100−6×CM/100−3×CN/100+2×CO/100
(式中、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CMは遷移金属の含有率(原子%)、CNは窒素の含有率(原子%)、COは酸素の含有率(原子%)を示す)
Claims (7)
- 累積10kJ/cm2以上のArFエキシマレーザー光が照射されたフォトマスクを用い、ArFエキシマレーザー光を光源として、光パターンを露光対象に照射する光パターン照射方法であって、
透明基板上に、モリブデンと、ケイ素と、酸素及び窒素とを含有するモリブデンケイ素系材料のハーフトーン位相シフト膜のマスクパターンを有し、
上記ハーフトーン位相シフト膜が、下記式(1)
4×CSi/100−6×CM/100>1 …(1)
(式中、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CMはモリブデンの含有率(原子%)を示す)
を満たすモリブデンケイ素系材料からなる光吸収能の高い層と、上記式(1)を満たし、酸素を3原子%以上含有するモリブデンケイ素系材料からなる光吸収能の低い層との組み合わせで2層以上積層された多層で、又は
該多層と、該多層の透明基板から離間する側に接する層厚10nm以下の表面酸化層とで構成された膜であるフォトマスクを用いることを特徴とする光パターン照射方法。 - 累積10kJ/cm2以上のArFエキシマレーザー光が照射されたフォトマスクを用い、ArFエキシマレーザー光を光源として、光パターンを露光対象に照射する光パターン照射方法であって、
透明基板上に、モリブデンと、ケイ素と、酸素及び窒素とを含有するモリブデンケイ素系材料のハーフトーン位相シフト膜のマスクパターンを有し、
上記ハーフトーン位相シフト膜が、下記式(2)
4×CSi/100−6×CM/100−3×CN/100>−0.1 …(2)
(式中、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CMはモリブデンの含有率(原子%)、CNは窒素の含有率(原子%)を示す)
を満たすモリブデンケイ素系材料からなる光吸収能の高い層と、上記式(2)を満たし、酸素を3原子%以上含有するモリブデンケイ素系材料からなる光吸収能の低い層との組み合わせで2層以上積層された多層で、又は
該多層と、該多層の透明基板から離間する側に接する層厚10nm以下の表面酸化層とで構成された膜であるフォトマスクを用いることを特徴とする光パターン照射方法。 - 累積10kJ/cm2以上のArFエキシマレーザー光が照射されたフォトマスクを用い、ArFエキシマレーザー光を光源として、光パターンを露光対象に照射する光パターン照射方法であって、
透明基板上に、モリブデンと、ケイ素と、酸素及び窒素とを含有するモリブデンケイ素系材料のハーフトーン位相シフト膜のマスクパターンを有し、
上記ハーフトーン位相シフト膜が、下記式(3)
4×CSi/100−6×CM/100−3×CN/100+2×CO/100>0
…(3)
(式中、CSiはケイ素の含有率(原子%)、CMはモリブデンの含有率(原子%)、CNは窒素の含有率(原子%)、COは酸素の含有率(原子%)を示す)
を満たすモリブデンケイ素系材料からなる光吸収能の高い層と、上記式(3)を満たし、酸素を3原子%以上含有するモリブデンケイ素系材料からなる光吸収能の低い層との組み合わせで2層以上積層された多層で、又は
該多層と、該多層の透明基板から離間する側に接する層厚10nm以下の表面酸化層とで構成された膜であるフォトマスクを用いることを特徴とする光パターン照射方法。 - 上記モリブデンケイ素系材料からなる光吸収能の高い層が、酸素を3原子%以上含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光パターン照射方法。
- 上記ハーフトーン位相シフト膜の膜厚が50〜70nmであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光パターン照射方法。
- 上記モリブデンケイ素系材料からなる光吸収能の高い層が、酸素を10原子%以上含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光パターン照射方法。
- 上記表面酸化層が、上記モリブデンケイ素系材料で構成された層の表面部を大気酸化又は強制酸化処理して形成された層であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光パターン照射方法。
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