JP6505891B2 - マスクブランク、位相シフトマスクおよびこれらの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の構成1は、透光性基板上に、ArF露光光を所定の透過率で透過し、かつ透過するArF露光光に対して所定量の位相シフトを生じさせる機能を有する位相シフト膜が設けられたマスクブランクであって、
前記位相シフト膜は、低透過層および高透過層が積層した構造を含み、
前記低透過層および前記高透過層は、ケイ素および窒素からなる材料、または当該材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料で形成され、
前記低透過層は、前記高透過層に比べて窒素含有量が相対的に少ない
ことを特徴とするマスクブランクである。
前記高透過層は、ArF露光光に対する屈折率nが2.5以上であり、消衰係数kが1.0未満である材料で形成されていることを特徴とする構成1から4のいずれかに記載のマスクブランクである。
前記位相シフト膜は、低透過層および高透過層が積層した構造を含み、
ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスを含むスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記透光性基板上に前記低透過層を形成する低透過層形成工程と、
ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスを含むスパッタリングガスであって、前記低透過層形成工程のときよりも窒素系ガスの混合比率が高いスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記透光性基板上に前記高透過層を形成する高透過層形成工程と
を有することを特徴とするマスクブランクの製造方法である。
前記高透過層形成工程で使用されるスパッタリングガスは、前記遷移モードとなる窒素系ガスの混合比率の範囲よりも多い窒素系ガスの混合比率が選定される
ことを特徴とする構成10記載のマスクブランクの製造方法である。
前記高透過層は、ArF露光光に対する屈折率nが2.5以上であり、消衰係数kが1.0未満である材料で形成されていることを特徴とする構成10から12のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法である。
本発明者らは、ケイ素および窒素を含有し、かつ遷移金属を含有しないケイ素系材料膜で位相シフト膜を形成する場合において、膜の厚さ方向における組成や光学特性の均一性が高く、かつ低欠陥である膜を実現する手段について、鋭意研究を行った。現状の成膜技術において、ケイ素および窒素を含有し、かつ遷移金属を含有しないケイ素系材料膜を組成および光学特性の均一性が高い状態となるように基板上に形成するには、反応性スパッタリングによる成膜技術を適用する必要がある。しかし、一般に、反応性スパッタリングによる薄膜の成膜では、成膜室内における反応性ガスの混合比率によって、薄膜の成膜レートや電圧が変動する現象が少なからず発生する。
(実施例1)
[マスクブランクの製造]
主表面の寸法が約152mm×約152mmで、厚さが約6.25mmの合成石英ガラスからなる透光性基板1を準備した。この透光性基板1は、端面及び主表面が所定の表面粗さに研磨され、その後、所定の洗浄処理および乾燥処理を施されたものであった。
次に、この実施例1のマスクブランク100を用い、以下の手順で実施例1の位相シフトマスク200を作製した。最初に、エッチングマスク膜4の表面にHMDS処理を施した。続いて、スピン塗布法によって、エッチングマスク膜4の表面に接して、電子線描画用化学増幅型レジストからなるレジスト膜を膜厚80nmで形成した。次に、このレジスト膜に対して、位相シフト膜に形成すべき位相シフトパターンである第1のパターンを電子線描画し、所定の現像処理および洗浄処理を行い、第1のパターンを有する第1のレジストパターン5a)を形成した(図3(a)参照)。
[マスクブランクの製造]
実施例1と同様の手順で透光性基板1を準備した。次に、枚葉式RFスパッタ装置内に透光性基板1を設置し、実施例1の高透過層22と同様の成膜条件であるが、厚さは18nmに変えて高透過層22を形成した。この高透過層22の光学特性は、実施例1の高透過層22と同じく、波長193nmにおける屈折率nが2.52、消衰係数kが0.39であった。
次に、この実施例2のマスクブランク101を用い、実施例1と同様の手順で、実施例2の位相シフトマスク200を作製した。作製した実施例2のハーフトーン型の位相シフトマスク200に対してマスク検査装置によってマスクパターンの検査を行ったところ、設計値から許容範囲内で微細パターンが形成されていることが確認された。次に、この実施例2のハーフトーン型位相シフトマスク200の位相シフトパターンに対して、ArFエキシマレーザー光を積算照射量20kJ/cm2で照射する処理を行った。この照射処理の前後における位相シフトパターンのCD変化量は、2nm程度であり、位相シフトマスクとして使用可能な範囲のCD変化量であった。
[マスクブランクの製造]
実施例1の場合と同様の手順で、主表面の寸法が約152mm×約152mmで、厚さが約6.25mmの合成石英ガラスからなる透光性基板を準備した。次に、枚葉式DCスパッタ装置内に透光性基板を設置し、モリブデン(Mo)とケイ素(Si)との混合焼結ターゲット(Mo:Si=12at%:88at%)を用い、アルゴン(Ar)、窒素(N2)およびヘリウム(He)の混合ガス(流量比 Ar:N2:He=8:72:100,圧力=0.2Pa)をスパッタリングガスとし、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、透光性基板1上に、モリブデン、ケイ素および窒素からなる位相シフト膜を69nmの厚さで形成した。
次に、この比較例1のマスクブランクを用い、実施例1と同様の手順で、比較例1の位相シフトマスクを作製した。作製した比較例1のハーフトーン型の位相シフトマスクに対してマスク検査装置によってマスクパターンの検査を行ったところ、設計値から許容範囲内で微細パターンが形成されていることが確認された。次に、この比較例1のハーフトーン型位相シフトマスクの位相シフトパターンに対して、ArFエキシマレーザー光を積算照射量20kJ/cm2で照射する処理を行った。この照射処理の前後における位相シフトパターンのCD変化量は、20nm以上であり、位相シフトマスクとして使用可能な範囲を大きく超えるCD変化量であった。
2 位相シフト膜
2a 位相シフトパターン
21 低透過層
22 高透過層
23 最上層
3 遮光膜
3a,3b 遮光パターン
4 エッチングマスク膜
4a エッチングマスクパターン
5a 第1のレジストパターン
6b 第2のレジストパターン
100,101 マスクブランク
200 転写用マスク
Claims (13)
- 透光性基板上に位相シフト膜が設けられたマスクブランクであって、
前記位相シフト膜は、ArF露光光を1%以上30%以下の透過率で透過し、かつ前記位相シフト膜を透過するArF露光光に対し、前記位相シフト膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過したArF露光光との間で170度以上190度以下の位相差を生じさせる機能を有し、
前記位相シフト膜は、第1のケイ素含有層および第2のケイ素含有層が積層した構造を含み、
前記第1のケイ素含有層および第2のケイ素含有層は、ケイ素と窒素とからなる材料、または半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素とケイ素と窒素とからなる材料で形成され、
前記第1のケイ素含有層および前記第2のケイ素含有層は、窒素を含有し、
前記第1のケイ素含有層は、前記第2のケイ素含有層に比べて窒素含有量が相対的に少ないことを特徴とするマスクブランク。 - 前記第1のケイ素含有層は、ArF露光光に対する屈折率nが2.5未満であり、かつ消衰係数kが1.0以上である材料で形成され、
前記第2のケイ素含有層は、ArF露光光に対する屈折率nが2.5以上であり、消衰係数kが1.0未満である材料で形成されていることを特徴とする請求項1に記載のマスクブランク。 - 前記第2のケイ素含有層の厚さは、前記第1のケイ素含有層の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項1または2に記載のマスクブランク。
- 前記第1のケイ素含有層および前記第2のケイ素含有層は、同じ構成元素からなることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のマスクブランク。
- 前記第1のケイ素含有層および前記第2のケイ素含有層は、酸素の含有量が10原子%以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のマスクブランク。
- 前記第1のケイ素含有層および前記第2のケイ素含有層は、ケイ素および窒素からなる材料で形成されることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のマスクブランク。
- 前記位相シフト膜は、1層の前記第1のケイ素含有層と1層の前記第2のケイ素含有層とからなる1組の積層構造を2組以上有することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のマスクブランク。
- 前記位相シフト膜は、前記透光性基板に接して前記第2のケイ素含有層と前記第1のケイ素含有層がこの順に積層した構造を有することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のマスクブランク。
- 前記第1のケイ素含有層および前記第2のケイ素含有層は、いずれの1層の厚さが20nm以下であることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載のマスクブランク。
- 前記位相シフト膜は、前記透光性基板から最も離れた位置に、ケイ素、窒素および酸素からなる材料、または当該材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料で形成された最上層を備えることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載のマスクブランク。
- 前記最上層は、ケイ素、窒素および酸素からなる材料で形成されることを特徴とする請求項10記載のマスクブランク。
- 請求項1から11のいずれかに記載のマスクブランクの前記位相シフト膜に転写パターンが設けられていることを特徴とする位相シフトマスク。
- 請求項12記載の位相シフトマスクを用い、前記転写パターンを半導体基板上のレジスト膜に露光転写する工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
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