JP7121814B2 - マスクブランク、転写用マスク、マスクブランクの製造方法 - Google Patents
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Description
一方、ハーフトーン型位相シフトマスクの製造に用いられるマスクブランクの場合、特許文献2に開示されているように、透光性基板上に、ハーフトーン位相シフト膜と遮光膜が順に積層した構造とする場合が多い。
(構成1)
透光性基板上に第1の膜と第2の膜がこの順に積層した構造を有するマスクブランクであって、
前記第1の膜および第2の膜は、いずれも金属およびケイ素のうち1以上の元素を含有する材料で形成され、
前記第1の膜上に前記第2の膜が積層した状態における前記第2の膜の所定波長の光に対する表面反射率から、前記第1の膜上に他の膜が積層していない状態における前記第1の膜の所定波長の光に対する表面反射率を差し引いて算出した差が10%以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
前記所定波長は、488nm~532nmであることを特徴とする構成1に記載のマスクブランク。
(構成3)
前記第1の膜上に前記第2の膜が積層した状態における前記第2の膜の所定波長の光に対する表面反射率は、20%以上であることを特徴とする構成1または2に記載のマスクブランク。
前記第1の膜上に他の膜が積層していない状態における前記第1の膜の所定波長の光に対する表面反射率と、前記第1の膜上に前記第2の膜が積層した状態における前記第2の膜の所定波長の光に対する表面反射率は、いずれも35%以下であることを特徴とする構成1から3のいずれかに記載のマスクブランク。
前記第1の膜は、露光光に対する透過率が1%以上である光半透過膜であ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。
(構成6)
前記光半透過膜は、前記光半透過膜を透過した露光光に対し、前記光半透過膜の厚さと同じ距離の空気中を通過した露光光との間で所定の位相差を生じさせる機能を有することを特徴とする構成5記載のマスクブランク。
前記第2の膜は、遮光膜であり、前記光半透過膜および前記遮光膜の積層構造における露光光に対する光学濃度が2.5以上であることを特徴とする構成5または6に記載のマスクブランク。
(構成8)
前記露光光は、ArFエキシマレーザー光であることを特徴とする構成5から7のいずれかに記載のマスクブランク。
前記所定波長の光は、マスクブランクの欠陥検査で用いられる検査光であることを特徴とする構成1から8のいずれかに記載のマスクブランク。
(構成10)
前記第1の膜は、ケイ素および窒素を含有する材料で形成されていることを特徴とする構成1から9のいずれかに記載のマスクブランク。
前記第2の膜は、クロムを含有し、さらに酸素、窒素および炭素から選ばれる1以上の元素を含有する材料で形成されていることを特徴とする構成1から10のいずれかに記載のマスクブランク。
(構成12)
構成1から11のいずれかに記載のマスクブランクにおける前記第1の膜に第1のパターンが形成され、前記第2の膜に第2のパターンが形成されていることを特徴とする転写用マスク。
透光性基板上に第1の膜と第2の膜がこの順に積層した構造を有するマスクブランクの製造方法であって、
透光性基板上に、第1の膜をスパッタリング法によって形成する工程と、
前記透光性基板上に形成された前記第1の膜に対し、検査光を照射して欠陥検査を行う第1欠陥検査工程と、
前記第1の膜の上に第2の膜をスパッタリング法によって形成する工程と、
前記第1の膜の上に形成された前記第2の膜に対し、検査光を照射して欠陥検査を行う第2欠陥検査工程とを有し、
前記第1の膜および第2の膜は、前記第1の膜の上に前記第2の膜が積層した状態における前記第2の膜の所定波長の光に対する表面反射率から、前記第1の膜の上に他の膜が積層していない状態における前記第1の膜の所定波長の光に対する表面反射率を差し引いて算出した差が10%以下となる条件で形成されることを特徴とするマスクブランクの製造方法。
前記所定波長は、488nm~532nmであることを特徴とする構成13に記載のマスクブランクの製造方法。
(構成15)
前記第1の膜上に前記第2の膜が積層した状態における前記第2の膜の所定波長の光に対する表面反射率は、20%以上であることを特徴とする構成13または14に記載のマスクブランクの製造方法。
前記第1の膜および第2の膜は、前記第1の膜上に他の膜が積層していない状態における前記第1の膜の所定波長の光に対する表面反射率と、前記第1の膜上に前記第2の膜が積層した状態における前記第2の膜の所定波長の光に対する表面反射率がいずれも35%以下となる条件で形成されることを特徴とする構成13から15のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
(構成17)
前記所定波長の光は、前記検査光であることを特徴とする構成13から16のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
図1は、マスクブランクの一例を示す断面図である。図1に示すように、本実施形態のマスクブランク10は、透光性基板20上に、第1の膜12と第2の膜14がこの順に積層した構造を有する。第1の膜12および第2の膜14は、いずれも金属およびケイ素のうち1以上の元素を含有する材料で形成されている。
(1)光半透過膜を備えるマスクブランクの場合
光半透過膜には、露光光を所定の透過率で透過させ、かつ所定の位相差を生じさせるハーフトーン位相シフト膜のほか、露光光を所定の透過率で透過させるが、透過した光に位相差を生じさせない光学特性を有する主にエンハンサ型マスクで用いられる膜もある。いずれの光半透過膜を備えるマスクブランクの場合においても、遮光帯を形成するための遮光膜が必要となることが多い。このため、透光性基板上に光半透過膜と遮光膜が順に積層した構成を備える場合が多い。光半透過膜を第1の膜12とし、遮光膜を第2の膜14とし、前記に示した本発明の第1の膜と第2の膜との間の関係を満たし、かつ各膜が本来求められている機能(光学特性、エッチング特性等)を満たすよう、光半透過膜と遮光膜を形成する材料をそれぞれ選定するとよい。
バイナリ型マスクブランクは、透光性基板上に遮光膜とハードマスク膜が順に積層した構造を備える場合が多い。遮光膜(第1の膜12)とハードマスク膜(第2の膜14)を、前記に示した本発明の第1の膜と第2の膜との間の関係を満たし、かつ各膜が本来求められている機能(光学特性、エッチング特性等)を満たすよう、遮光膜とハードマスク膜の材料をそれぞれ選定するとよい。特に、基板掘込レベンソン型の位相シフトマスクに好適なバイナリ型マスクブランクとする場合、透光性基板と遮光膜の間に、エッチングストッパー膜を備える場合がある。この場合、エッチングストッパー膜(第1の膜12)と遮光膜(第2の膜14)を、前記に示した本発明の第1の膜と第2の膜との間の関係を満たし、かつ各膜が本来求められている機能(光学特性、エッチング特性等)を満たすよう、エッチングストッパー膜と遮光膜の材料をそれぞれ選定するとよい。
反射型マスクブランクは、基板上に露光光を反射する多層反射膜、多層反射膜を保護する保護膜、転写パターンを形成する吸収体膜がこの順に積層した構成を備えたものである。また、吸収体膜の上にハードマスク膜を備える構成や、保護膜と吸収体膜の間にバッファ膜を備える構成もある。例えば、保護膜(第1の膜12)と吸収体膜(第2の膜14)を、前記に示した本発明の第1の膜と第2の膜との間の関係を満たし、かつ各膜が本来求められている機能(光学特性、エッチング特性等)を満たすよう、保護膜と吸収体膜の材料をそれぞれ選定すると、本発明の効果を得ることができる。
また、吸収体膜(第1の膜12)とハードマスク膜(第2の膜14)を、前記に示した本発明の第1の膜と第2の膜との間の関係を満たし、かつ各膜が本来求められている機能(光学特性、エッチング特性等)を満たすよう、吸収体膜とハードマスク膜の材料をそれぞれ選定するとよい。
タンタル系材料で吸収体膜を形成し、保護膜と吸収体膜の間にバッファ膜を備える構成の場合、バッファ膜はクロム系材料が適用可能である。
前記所定波長の光は、マスクブランクの欠陥検査装置において用いられる検査光であることが好ましい。
光半透過膜は、前記光半透過膜を透過した露光光に対し、前記光半透過膜の厚さと同じ距離の空気中を通過した露光光との間で所定の位相差を生じさせる機能を有することが好ましい。
すなわち、第1の膜12は、ハーフトーン位相シフト膜であることが好ましい。
第2の膜14は、クロム(Cr)を含有し、さらに酸素(O)、窒素(N)および炭素(C)から選ばれる1以上の元素を含有する材料で形成されていることが好ましい。そのような材料の例としては、CrO、CrN、CrON、CrOCN、CrBON、CrBOCN等が挙げられる。
上記で説明したマスクブランク10の第1の膜12に第1のパターンを形成し、第2の膜14に第2のパターンを形成することによって、転写用マスクを製造することができる。第1の膜12への第1のパターンの形成、及び、第2の膜14への第2のパターンの形成には、公知のパターン形成方法を用いることが可能である。
本実施形態のマスクブランクの製造方法は、以下の工程を備えている。
(1)透光性基板20上に、第1の膜12をスパッタリング法によって形成する工程。
(2)透光性基板20上に形成された第1の膜12に対し、検査光を照射して欠陥検査を行う第1欠陥検査工程。
(3)第1の膜12の上に第2の膜14をスパッタリング法によって形成する工程。
(4)第1の膜12の上に形成された第2の膜14に対し、検査光を照射して欠陥検査を行う第2欠陥検査工程。
前記所定波長は、488nm~532nmであることが好ましい。
(実施例1)
実施例1では、まず、合成石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、モリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混合ターゲット(原子%比 Mo:Si=11:89)を用い、アルゴンと窒素とヘリウムの混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、MoSiNからなる第1の膜(ハーフトーン位相シフト膜)を膜厚69nmで成膜した。位相シフト量測定装置(レーザーテック社 MPM193)を用い、このハーフトーン位相シフト膜のArF露光光の波長である波長193nmの光に対する透過率と位相シフト量をそれぞれ測定したところ、透過率が6.16%、位相シフト量が178.1度であった。
図2に示すように、実施例1で作製したマスクブランクにおいて、第1の膜の上に第2の膜が積層した状態における第2の膜の所定波長の光に対する表面反射率から、第1の膜の上に他の膜が積層していない状態における第1の膜の所定波長の光に対する表面反射率を差し引いて算出した差は、概ね10%以下であった。
実施例2では、まず、合成石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、モリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混合ターゲット(原子%比 Mo:Si=11:89)を用い、アルゴンと窒素とヘリウムの混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、MoSiNからなる第1の膜(ハーフトーン位相シフト膜)を膜厚69nmで成膜した。位相シフト量測定装置(レーザーテック社 MPM193)を用い、このハーフトーン位相シフト膜のArF露光光の波長である波長193nmの光に対する透過率と位相シフト量をそれぞれ測定したところ、透過率が6.16%、位相シフト量が178.1度であった。
図4に示すように、実施例2で作製したマスクブランクにおいて、第1の膜の上に第2の膜が積層した状態における第2の膜の所定波長の光に対する表面反射率から、第1の膜の上に他の膜が積層していない状態における第1の膜の所定波長の光に対する表面反射率を差し引いて算出した差は、概ね10%以下であった。
実施例3では、まず、合成石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、モリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混合ターゲット(原子%比 Mo:Si=11:89)を用い、アルゴンと窒素とヘリウムの混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、MoSiNからなる第1の膜(ハーフトーン位相シフト膜)を膜厚69nmで成膜した。位相シフト量測定装置(レーザーテック社 MPM193)を用い、このハーフトーン位相シフト膜のArF露光光の波長である波長193nmの光に対する透過率と位相シフト量をそれぞれ測定したところ、透過率が6.16%、位相シフト量が178.1度であった。
図6に示すように、実施例3で作製したマスクブランクにおいて、第1の膜の上に第2の膜が積層した状態における第2の膜の所定波長の光に対する表面反射率から、第1の膜の上に他の膜が積層していない状態における第1の膜の所定波長の光に対する表面反射率を差し引いて算出した差は、概ね10%以下であった。
実施例4では、まず、合成石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、モリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混合ターゲット(原子%比 Mo:Si=11:89)を用い、アルゴンと窒素とヘリウムの混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、MoSiNからなる第3の膜(ハーフトーン位相シフト膜)を膜厚69nmで成膜した。位相シフト量測定装置(レーザーテック社 MPM193)を用い、このハーフトーン位相シフト膜のArF露光光の波長である波長193nmの光に対する透過率と位相シフト量をそれぞれ測定したところ、透過率が6.16%、位相シフト量が178.1度であった。
図8に示すように、実施例4で作製したマスクブランクにおいて、第1の膜の上に第2の膜が積層した状態における第2の膜の所定波長の光に対する表面反射率から、第1の膜の上に他の膜が積層していない状態における第1の膜の所定波長の光に対する表面反射率を差し引いて算出した差は、概ね10%以下であった。
実施例5では、まず、合成石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、モリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混合ターゲット(原子%比 Mo:Si=11:89)を用い、アルゴンと窒素とヘリウムの混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、MoSiNからなる第3の膜(ハーフトーン位相シフト膜)を膜厚69nmで成膜した。位相シフト量測定装置(レーザーテック社 MPM193)を用い、このハーフトーン位相シフト膜のArF露光光の波長である波長193nmの光に対する透過率と位相シフト量をそれぞれ測定したところ、透過率が6.16%、位相シフト量が178.1度であった。
図10に示すように、実施例5で作製したマスクブランクにおいて、第1の膜の上に第2の膜が積層した状態における第2の膜の所定波長の光に対する表面反射率から、第1の膜の上に他の膜が積層していない状態における第1の膜の所定波長の光に対する表面反射率を差し引いて算出した差は、概ね10%以下であった。
実施例6では、まず、合成石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、モリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混合ターゲット(原子%比 Mo:Si=11:89)を用い、アルゴンと窒素とヘリウムの混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、MoSiNからなる第3の膜(ハーフトーン位相シフト膜)を膜厚69nmで成膜した。位相シフト量測定装置(レーザーテック社 MPM193)を用い、このハーフトーン位相シフト膜のArF露光光の波長である波長193nmの光に対する透過率と位相シフト量をそれぞれ測定したところ、透過率が6.16%、位相シフト量が178.1度であった。
図12に示すように、実施例6で作製したマスクブランクにおいて、第1の膜の上に第2の膜が積層した状態における第2の膜の所定波長の光に対する表面反射率から、第1の膜の上に他の膜が積層していない状態における第1の膜の所定波長の光に対する表面反射率を差し引いて算出した差は、概ね10%以下であった。
実施例7では、まず、合成石英ガラスからなる透光性基板上に、下層及び上層の2層からなる第1の膜(バイナリ遮光膜)を成膜した。具体的には、枚葉式スパッタ装置を用いて、モリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混合ターゲット(原子%比 Mo:Si=13:87)を用い、アルゴンと窒素の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、MoSiN膜(下層)を膜厚47nmで成膜した。次に、下層の上に、枚葉式スパッタ装置で、モリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混合ターゲット(原子%比 Mo:Si=13:87)を用い、アルゴンと窒素とヘリウムの混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、MoSiN膜(上層)を膜厚13nmで成膜した。なお、この遮光膜におけるArF露光光(波長193nm)に対する光学濃度は3以上であった。
図14に示すように、実施例7で作製したマスクブランクにおいて、第1の膜の上に第2の膜が積層した状態における第2の膜の所定波長の光に対する表面反射率から、第1の膜の上に他の膜が積層していない状態における第1の膜の所定波長の光に対する表面反射率を差し引いて算出した差は、概ね10%以下であった。
比較例1では、まず、合成石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、モリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混合ターゲット(原子%比 Mo:Si=21:79)を用い、アルゴンと窒素とヘリウムの混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、MoSiNからなる第1の膜(ハーフトーン位相シフト膜)を膜厚92nmで成膜した。位相シフト量測定装置(レーザーテック社 MPM248)を用い、このハーフトーン位相シフト膜のKrF露光光の波長である波長248nmの光に対する透過率と位相シフト量をそれぞれ測定したところ、透過率が5.52%、位相シフト量が177.5度であった。
図16に示すように、比較例1で作製したマスクブランクにおいて、第1の膜の上に第2の膜が積層した状態における第2の膜の所定波長の光に対する表面反射率から、第1の膜の上に他の膜が積層していない状態における第1の膜の所定波長の光に対する表面反射率を差し引いて算出した差は、概ね10%よりも大きかった。
12 第1の膜
14 第2の膜
20 透光性基板
Claims (9)
- 透光性基板上に、遮光膜とハードマスク膜がこの順に積層した構造を有するマスクブランクであって、
前記遮光膜は、遷移金属およびケイ素を含有する材料で形成され、
前記ハードマスク膜は、クロムを含有する材料で形成され、
前記ハードマスク膜の波長488nmおよび波長532nmの光における消衰係数kは、前記遮光膜の前記光における消衰係数kよりも大きいことを特徴とするマスクブランク。 - 前記遮光膜は、前記透光性基板側から下層と上層が積層した構造からなり、
前記ハードマスク膜の前記光における屈折率nは、前記上層の前記光における屈折率nよりも大きく、
前記ハードマスク膜の前記光における消衰係数kは、前記上層の前記光における消衰係数kよりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のマスクブランク。 - 前記ハードマスク膜の前記光における屈折率nは、前記下層の前記光における屈折率nよりも小さく、
前記ハードマスク膜の前記光における消衰係数kは、前記下層の前記光における消衰係数kよりも大きいことを特徴とする請求項2に記載のマスクブランク。 - 前記ハードマスク膜の厚さ、前記上層の厚さ、前記下層の厚さの順に厚くなっていくことを特徴とする請求項2または3に記載のマスクブランク。
- 前記遷移金属は、モリブデン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。
- 前記遮光膜上に前記ハードマスク膜が積層した状態における前記ハードマスク膜の前記光に対する表面反射率から、前記遮光膜上に他の膜が積層していない状態における前記遮光膜の前記光に対する表面反射率を差し引いて算出した差が10%以下であ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。
- 前記遮光膜の上に前記ハードマスク膜が積層した状態における前記ハードマスク膜の表面反射率が20%以上であ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。
- 前記遮光膜の上に他の膜が積層していない状態における前記遮光膜の表面反射率と、前記遮光膜の上に前記ハードマスク膜が積層した状態における前記ハードマスク膜の表面反射率がいずれも35%以下であ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。
- 請求項1から8のいずれかに記載のマスクブランクを用いる転写用マスクの製造方法であって、
前記ハードマスク膜の表面に第1のパターンを有するレジスト膜を形成し、塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスを用いるドライエッチングによって、前記ハードマスク膜に前記第1のパターンを形成する工程と、
前記第1のパターンを有するハードマスク膜をマスクとし、フッ素系ガスのドライエッチングによって、前記遮光膜に前記第1のパターンを形成する工程と
を有することを特徴とする転写用マスクの製造方法。
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