JP6579219B2 - ハーフトーン位相シフトマスクブランク及びハーフトーン位相シフトマスク - Google Patents
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Description
請求項1:
透明基板上に、単層又は複数層からなり、波長200nm以下の光で、位相シフト量が150〜200°、かつ透過率が3%以上20%未満であるハーフトーン位相シフト膜を有するハーフトーン位相シフトマスクブランクであって、
上記ハーフトーン位相シフト膜を構成する上記単層又は上記複数層の各々の層が、必須成分としてケイ素及び窒素を含有し、任意成分として酸素を含有していてもよく、かつ上記ハーフトーン位相シフト膜が、単層で構成されている場合はその全体が、複数層で構成されている場合は膜厚の60%以上が、ケイ素、窒素及び酸素の合計の含有率が90原子%以上、ケイ素の含有率が44〜70原子%、窒素及び酸素の合計の含有率が30〜60原子%、酸素の含有率が30原子%以下であり、かつ遷移金属の含有率が0.01〜1原子%であるケイ素系材料で構成され、
上記ハーフトーン位相シフト膜の膜厚が70nm以下であることを特徴とするハーフトーン位相シフトマスクブランク。
請求項2:
上記ケイ素系材料が、酸素を含有せず、ケイ素及び窒素の合計の含有率が95原子%以上であるケイ素系材料で構成されていることを特徴とする請求項1記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
請求項3:
更に、上記ハーフトーン位相シフト膜上に、クロムを含む材料で構成された単層又は複数層からなる第2の層を有することを特徴とする請求項1又は2記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
請求項4:
上記第2の層が、遮光膜、遮光膜と反射防止膜との組み合わせ、又は上記ハーフトーン位相シフト膜のパターン形成においてハードマスクとして機能する加工補助膜であることを特徴とする請求項3記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
請求項5:
更に、上記第2の層の上に、ケイ素を含む材料で構成された単層又は複数層からなる第3の層を有することを特徴とする請求項3記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
請求項6:
上記第2の層が、遮光膜、又は遮光膜と反射防止膜との組み合わせであり、上記第3の層が、上記第2の層のパターン形成においてハードマスクとして機能する加工補助膜であることを特徴とする請求項5記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
請求項7:
上記第2の層が、上記ハーフトーン位相シフト膜のパターン形成においてハードマスクとして機能し、かつ上記第3の層のパターン形成においてエッチングストッパーとして機能する加工補助膜であり、上記第3の層が、遮光膜、又は遮光膜と反射防止膜との組み合わせであることを特徴とする請求項5記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
請求項8:
更に、上記第3の層の上に、クロムを含む材料で構成された単層又は複数層からなる第4の層を有することを特徴とする請求項5記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
請求項9:
上記第2の層が、上記ハーフトーン位相シフト膜のパターン形成においてハードマスクとして機能し、かつ上記第3の層のパターン形成においてエッチングストッパーとして機能する加工補助膜であり、上記第3の層が、遮光膜、又は遮光膜と反射防止膜との組み合わせであり、上記第4の層が、上記第3の層のパターン形成においてハードマスクとして機能する加工補助膜であることを特徴とする請求項8記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
請求項10:
請求項1乃至9のいずれか1項記載のハーフトーン位相シフトマスクブランクを用いて形成されたハーフトーン位相シフトマスク。
また、本発明は、以下のハーフトーン位相シフトマスクブランク及びハーフトーン位相シフトマスクが関連する。
[1] 透明基板上に、単層又は複数層からなり、波長200nm以下の光で、位相シフト量が150〜200°、かつ透過率が3%以上30%以下であるハーフトーン位相シフト膜を有するハーフトーン位相シフトマスクブランクであって、
上記ハーフトーン位相シフト膜を構成する上記単層又は上記複数層の各々の層が、必須成分としてケイ素及び窒素を含有し、任意成分として酸素を含有していてもよく、かつ上記ハーフトーン位相シフト膜が、単層で構成されている場合はその全体が、複数層で構成されている場合は膜厚の60%以上が、ケイ素、窒素及び酸素の合計の含有率が90原子%以上、ケイ素の含有率が30〜70原子%、窒素及び酸素の合計の含有率が30〜60原子%、酸素の含有率が30原子%以下であり、かつ遷移金属の含有率が1原子%以下であるケイ素系材料で構成され、
上記ハーフトーン位相シフト膜の膜厚が70nm以下であることを特徴とするハーフトーン位相シフトマスクブランク。
[2] 上記ハーフトーン位相シフト膜の透過率が3%以上20%未満であり、上記ケイ素系材料が、酸素を含有せず、ケイ素及び窒素の合計の含有率が95原子%以上であるケイ素系材料で構成されていることを特徴とする[1]記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
[3] 更に、上記ハーフトーン位相シフト膜上に、クロムを含む材料で構成された単層又は複数層からなる第2の層を有することを特徴とする[1]又は[2]記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
[4] 上記第2の層が、遮光膜、遮光膜と反射防止膜との組み合わせ、又は上記ハーフトーン位相シフト膜のパターン形成においてハードマスクとして機能する加工補助膜であることを特徴とする[3]記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
[5] 更に、上記第2の層の上に、ケイ素を含む材料で構成された単層又は複数層からなる第3の層を有することを特徴とする[3]記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
[6] 上記第2の層が、遮光膜、又は遮光膜と反射防止膜との組み合わせであり、上記第3の層が、上記第2の層のパターン形成においてハードマスクとして機能する加工補助膜であることを特徴とする[5]記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
[7] 上記第2の層が、上記ハーフトーン位相シフト膜のパターン形成においてハードマスクとして機能し、かつ上記第3の層のパターン形成においてエッチングストッパーとして機能する加工補助膜であり、上記第3の層が、遮光膜、又は遮光膜と反射防止膜との組み合わせであることを特徴とする[5]記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
[8] 更に、上記第3の層の上に、クロムを含む材料で構成された単層又は複数層からなる第4の層を有することを特徴とする[5]記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
[9] 上記第2の層が、上記ハーフトーン位相シフト膜のパターン形成においてハードマスクとして機能し、かつ上記第3の層のパターン形成においてエッチングストッパーとして機能する加工補助膜であり、上記第3の層が、遮光膜、又は遮光膜と反射防止膜との組み合わせであり、上記第4の層が、上記第3の層のパターン形成においてハードマスクとして機能する加工補助膜であることを特徴とする[8]記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
[10] [1]乃至[9]のいずれかに記載のハーフトーン位相シフトマスクブランクを用いて形成されたハーフトーン位相シフトマスク。
本発明のハーフトーン位相シフトマスクブランク(ハーフトーン位相シフト型フォトマスクブランク)は、石英基板などの透明基板上に形成された単層、又は複数層(即ち、2層以上)からなるハーフトーン位相シフト膜を有する。本発明において、透明基板は、例えば、SEMI規格において規定されている、6インチ角、厚さ25ミリインチの6025基板と呼ばれる透明基板が好適であり、SI単位系を用いた場合、通常、152mm角、厚さ6.35mmの透明基板と表記される。また、本発明のハーフトーン位相シフトマスク(ハーフトーン位相シフト型フォトマスク)は、ハーフトーン位相シフト膜のマスクパターン(フォトマスクパターン)を有する。
152mm角、厚さ6.35mmの石英基板上に、スパッタターゲットとしてケイ素ターゲットを用い、スパッタガスとして、窒素ガスとアルゴンガスとを用いて、SiNのハーフトーン位相シフト膜を成膜した。この膜の波長193nmの光(ArFエキシマレーザー、以下同じ)での位相差が178°となるように成膜時間を調節して成膜したところ、波長193nmの光での透過率が6%で、膜厚が61nmであった。また、この膜の組成をXPS(X線光電子分光分析法、以下同じ)で測定したところ、原子比でSi:N=48:52であり、遷移金属は0.1原子%以下であった。
152mm角、厚さ6.35mmの石英基板上に、スパッタターゲットとしてケイ素ターゲットを用い、スパッタガスとして、窒素ガスとアルゴンガスとを用いて、SiNのハーフトーン位相シフト膜を成膜した。この膜の波長193nmの光での位相差が180°となるように成膜時間を調節して成膜したところ、波長193nmの光での透過率が12%で、膜厚が60nmであった。また、この膜の組成をXPSで測定したところ、原子比でSi:N=47:53であり、遷移金属は0.1原子%以下であった。
152mm角、厚さ6.35mmの石英基板上に、スパッタターゲットとしてケイ素ターゲットを用い、スパッタガスとして、酸素ガスと窒素ガスとアルゴンガスとを用いて、SiONのハーフトーン位相シフト膜を成膜した。この膜の波長193nmの光での位相差が177°となるように成膜時間を調節して成膜したところ、波長193nmの光での透過率が19%で、膜厚が60nmであった。また、この膜の組成をXPSで測定したところ、原子比でSi:N:O=45:53:2であり、遷移金属は0.1原子%以下であった。
152mm角、厚さ6.35mmの石英基板上に、スパッタターゲットとしてケイ素ターゲットとモリブデンケイ素ターゲットとを用い、スパッタガスとして、窒素ガスとアルゴンガスとを用いて、MoSiNのハーフトーン位相シフト膜を成膜した。この膜の波長193nmの光での位相差が176°となるように成膜時間を調節して成膜したところ、波長193nmの光での透過率が4%で、膜厚が60nmであった。また、この膜の組成をXPSで測定したところ、原子比でSi:N=47:52であり、遷移金属は0.9原子%であった。
152mm角、厚さ6.35mmの石英基板上に、スパッタターゲットとして、モリブデンとケイ素をモル比でモリブデン:ケイ素=1:2の比率で含有するターゲットと、ケイ素ターゲットとを用い、スパッタガスとして、酸素ガスと窒素ガスとアルゴンガスとを用いて、MoSiONのハーフトーン位相シフト膜を成膜した。この膜の波長193nmの光での位相差が177°となるように成膜時間を調節して成膜したところ、波長193nmの光での透過率が6%で、膜厚が75nmであった。また、この膜の組成をXPSで測定したところ、原子比でSi:N:O=36:45:10であり、Moが9原子%であった。
152mm角、厚さ6.35mmの石英基板上に、スパッタターゲットとして、モリブデンとケイ素をモル比でモリブデン:ケイ素=1:2の比率で含有するターゲットと、ケイ素ターゲットとを用い、スパッタガスとして、酸素ガスと窒素ガスとアルゴンガスとを用いて、MoSiONのハーフトーン位相シフト膜を成膜した。この膜の波長193nmの光での位相差が177°となるように成膜時間を調節して成膜したところ、波長193nmの光での透過率が6%で、膜厚が72nmであった。また、この膜の組成をXPSで測定したところ、原子比でSi:N:O=36:42:14であり、Moが9原子%であった。
2 第2の層
3 第3の層
4 第4の層
10 透明基板
11 ハーフトーン位相シフト膜パターン
100 ハーフトーン位相シフトマスクブランク
101 ハーフトーン位相シフトマスク
Claims (10)
- 透明基板上に、単層又は複数層からなり、波長200nm以下の光で、位相シフト量が150〜200°、かつ透過率が3%以上20%未満であるハーフトーン位相シフト膜を有するハーフトーン位相シフトマスクブランクであって、
上記ハーフトーン位相シフト膜を構成する上記単層又は上記複数層の各々の層が、必須成分としてケイ素及び窒素を含有し、任意成分として酸素を含有していてもよく、かつ上記ハーフトーン位相シフト膜が、単層で構成されている場合はその全体が、複数層で構成されている場合は膜厚の60%以上が、ケイ素、窒素及び酸素の合計の含有率が90原子%以上、ケイ素の含有率が44〜70原子%、窒素及び酸素の合計の含有率が30〜60原子%、酸素の含有率が30原子%以下であり、かつ遷移金属の含有率が0.01〜1原子%であるケイ素系材料で構成され、
上記ハーフトーン位相シフト膜の膜厚が70nm以下であることを特徴とするハーフトーン位相シフトマスクブランク。 - 上記ケイ素系材料が、酸素を含有せず、ケイ素及び窒素の合計の含有率が95原子%以上であるケイ素系材料で構成されていることを特徴とする請求項1記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
- 更に、上記ハーフトーン位相シフト膜上に、クロムを含む材料で構成された単層又は複数層からなる第2の層を有することを特徴とする請求項1又は2記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
- 上記第2の層が、遮光膜、遮光膜と反射防止膜との組み合わせ、又は上記ハーフトーン位相シフト膜のパターン形成においてハードマスクとして機能する加工補助膜であることを特徴とする請求項3記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
- 更に、上記第2の層の上に、ケイ素を含む材料で構成された単層又は複数層からなる第3の層を有することを特徴とする請求項3記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
- 上記第2の層が、遮光膜、又は遮光膜と反射防止膜との組み合わせであり、上記第3の層が、上記第2の層のパターン形成においてハードマスクとして機能する加工補助膜であることを特徴とする請求項5記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
- 上記第2の層が、上記ハーフトーン位相シフト膜のパターン形成においてハードマスクとして機能し、かつ上記第3の層のパターン形成においてエッチングストッパーとして機能する加工補助膜であり、上記第3の層が、遮光膜、又は遮光膜と反射防止膜との組み合わせであることを特徴とする請求項5記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
- 更に、上記第3の層の上に、クロムを含む材料で構成された単層又は複数層からなる第4の層を有することを特徴とする請求項5記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
- 上記第2の層が、上記ハーフトーン位相シフト膜のパターン形成においてハードマスクとして機能し、かつ上記第3の層のパターン形成においてエッチングストッパーとして機能する加工補助膜であり、上記第3の層が、遮光膜、又は遮光膜と反射防止膜との組み合わせであり、上記第4の層が、上記第3の層のパターン形成においてハードマスクとして機能する加工補助膜であることを特徴とする請求項8記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
- 請求項1乃至9のいずれか1項記載のハーフトーン位相シフトマスクブランクを用いて形成されたハーフトーン位相シフトマスク。
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