JPWO2019003486A1 - マスクブランクス、位相シフトマスク、ハーフトーンマスク、マスクブランクスの製造方法、及び位相シフトマスクの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2017年6月28日に日本に出願された特願2017−126258号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
1.位相シフト層に積層された位相シフトパターンのエッジよりも、前記遮光層に形成された遮光パターンのエッジが平面視において後退した位置に配置される位相シフトマスクの製造工程数を削減可能とすること。
2.位相シフトパターンのエッジよりも遮光パターンのエッジが平面視において後退する寸法を所定の範囲で形成可能とすること。
本発明の態様において、前記エッチングストッパー層が、Ni、Co、Fe、Ti、Si、Al、Nb、Mo、WおよびHfから選択された少なくとも1種の金属を主成分とすることがより好ましい。
本発明の態様は、前記遮光層において、前記位相シフト層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とにおける前記エッチングでのサイドエッチング量が、前記位相シフト層のエッチング開始時点の前に比べて該遮光層のエッチング開始時点から大きくなるように設定されていることが可能である。
また、本発明の態様において、前記遮光層のサイドエッチング量が、前記位相シフト層のエッチング開始時点の前に比べて該遮光層のエッチング開始時点から10倍以上大きくなるように設定されている手段を採用することもできる。
また、前記位相シフト層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とにおいて、前記位相シフト層のエッチング開始時点の前における前記遮光層が、前記エッチングストッパー層に対して電気化学的に貴であるように設定され、前記位相シフト層のエッチング開始時点より後における前記遮光層が、前記位相シフト層に対して電気化学的に卑であるように設定されることができる。
また、前記エッチングストッパー層が、10nm以上の膜厚とされることができる。
本発明の態様に係るマスクブランクスの製造方法は、上記の態様のいずれかに記載されたマスクブランクスの製造方法であって、前記透明基板に、前記位相シフト層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とを順に積層する工程を有し、前記エッチングストッパー層が、成膜雰囲気として二酸化炭素を含有し、Ni、Co、Fe、Ti、Si、Al、Nb、Mo、WおよびHfから選択された少なくとも1種の金属を主成分としてスパッタリングにより成膜されることができる。
本発明の態様に係る位相シフトマスクの製造方法は、上記の態様のいずれかに記載されたマスクブランクスを用いて位相シフトマスクを製造する方法であって、前記遮光層上に所定の開口パターンを有するマスクを形成する工程と、この形成したマスク越しに前記位相シフト層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とを同一のエッチャントによって同時にウェットエッチングする工程を有することができる。
また、前記位相シフト層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とを同時にウェットエッチングする工程において、前記遮光層におけるサイドエッチング量が、前記位相シフト層におけるサイドエッチング量の4〜5倍程度に設定されてなることができる。
また、前記エッチャントとして、硝酸セリウム第2アンモニウムを含むエッチング液を用いることが好ましい。
本発明の態様に係る位相シフトマスクは、上記の態様のいずれかに記載の製造方法により製造されたことができる。
本発明の態様に係るマスクブランクスは、透明基板と、該透明基板の表面に積層されたCrを主成分とするハーフトーン層と、前記ハーフトーン層に積層されたエッチングストッパー層と、前記エッチングストッパー層に積層されたCrを主成分とする遮光層と、を備えるマスクブランクスであって、前記ハーフトーン層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とを、同一のエッチャントによってエッチングすることで、前記ハーフトーン層に積層されたハーフトーンパターンのエッジよりも前記遮光層に形成された遮光パターンのエッジが平面視において後退した位置に配置されるハーフトーンマスクを製造可能とされることにより上記課題を解決した。
本発明の態様のマスクブランクスは、前記遮光層において、前記ハーフトーン層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とにおける前記エッチングでのサイドエッチング量が、前記ハーフトーン層のエッチング開始時点の前に比べて該遮光層のエッチング開始時点から大きくなるように設定されていることができる。
本発明の態様に係るマスクブランクスの製造方法は、上記の態様のいずれかに記載されたマスクブランクスの製造方法であって、前記透明基板に、前記ハーフトーン層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とを順に積層する工程を有し、前記エッチングストッパー層が、成膜雰囲気として二酸化炭素を含有し、Ni、Co、Fe、Ti、Si、Al、Nb、Mo、WおよびHfから選択された少なくとも1種の金属を主成分としてスパッタリングにより成膜されることができる。
本発明の態様に係るハーフトーンマスクは、上記の態様の製造方法により製造されたことができる。
図1は、本実施形態におけるマスクブランクスを示す模式断面図であり、図において、符号MBは、マスクブランクスである。
本実施形態に係るマスクブランクスMBにおいては、後述するように、位相シフト層11とエッチングストッパー層12と遮光層13とが、同一のエッチャントによりエッチング可能とされている。
また、エッチングストッパー層12の成膜条件として、成膜ガスに二酸化炭素を含有するかどうかを設定することができる。エッチングストッパー層12の成膜ガスに二酸化炭素を含有した場合には、後述するクロムエッチャントによってエッチングストッパー層12をエッチング・除去することが可能となる。また、成膜ガスに二酸化炭素を含有しない場合には、後述するクロムエッチャントによってエッチングストッパー層12をエッチング・除去しないことを選択することが可能となる。
遮光層13は、所定の光学特性が得られる厚み(例えば、80nm〜200nm)で形成される。
一方、遮光層13とエッチングストッパー層12とは、標準電極電位が、クロム三価(−0.13ξ0/V)、ニッケル二価(−0.245ξ0/V)となり、遮光層13(クロム)が貴、エッチングストッパー層12(ニッケル)が卑になるように設定されている。
この位相シフトマスクMは、たとえば、180°の位相差をもたせることが可能な位相シフト層(位相シフトパターン)11を有し、この位相シフト層11に形成された位相シフトパターン11aの開口幅よりも遮光層13に形成された遮光パターン13bの開口幅が広く設定される。
図2は、本実施形態におけるマスクブランクスによる位相シフトマスク製造工程を示す断面図であり、図3は、本実施形態におけるマスクブランクスにおけるサイドエッチングの時間による変化を示すグラフであり、図4は、本実施形態におけるマスクブランクスにおける電気化学的な関係の時間による変化を示すグラフである。
このとき、成膜条件として、クロムをターゲットとしたDCスパッタリングにより、スパッタリングガスとして、アルゴン、窒素(N2)などを含む状態で、スパッタリングをおこなうことができる。
さらにスパッタリングの進行に伴い、その条件を変化させることで、遮光層13は、ガラス基板S側にクロム層を有し、その上に酸化クロム層を有する状態として成膜されることができる。
つまり、位相シフト層11が露出した時点である、位相シフト層11のエッチング開始時点から、それまでのサイドエッチング量(位相シフト層11が露出する前におけるサイドエッチング量)に対して、遮光層13のサイドエッチング量が10倍程度に増加する。
まず、マスクブランクスMBにエッチャントが供給されると、レジストパターンPR1の開口から露出した最上側位置にある遮光層13にエッチャントが接触して、この部分の遮光層13がエッチングされる。この場合、エッチャントによる遮光層13のサイドエッチングは、たとえば、0.005μm/10sec程度である。
この場合、上側の遮光層13および下側のエッチングストッパー層12が同時にウェットエッチングされる。ここで、下側のエッチングストッパー層12と上側の遮光層13との間で、組成に差があるため、電気化学的に卑と貴との関係が生ずることになる。
酸化還元反応の起こりやすさは金属によって異なっており、標準電極電位として示される。標準電極電位は、その電位以上であれば還元反応が起こり、その電位以下であれば酸化反応が起こる。そのため、標準電極電位が低い金属ほど酸化されやすく(卑な金属)、標準電極電位が高い金属ほど酸化されにくい(貴な金属)。なお、本実施態様においては、標準水素電極を基準として測定した標準電極電位を比較して、高い金属を貴、低い金属を卑とする。
また、異種金属接触腐食には、貴な金属および卑な金属の面積が関係する。貴な金属に比べて卑な金属の面積が大きいと、還元反応に必要な電子が少ないためゆっくりと酸化するが、貴な金属に比べて卑な金属の面積が小さいと、還元反応に必要な電子が多くなるため急速に酸化する。
図3は、本実施形態の各層13,12,11におけるサイドエッチングの時間による変化を示すグラフであり、図4は、本実施形態の各層13,12,11における電気化学的な関係の時間による変化を示すものである。
本実施形態における、この遮光層エッチングにおけるサイドエッチング量は0.005μm/10secである。
また、この位相シフト層エッチングにおけるサイドエッチング量は0.005μm/10sec程度である。
なお、図3および図4において、クロム遮光膜は遮光層11を示しており、ニッケル薄膜(ES膜)はエッチングストッパー層12を示しており、また、クロムPSM膜は位相シフト層11を示している。
エッチング処理時間を増加させた場合、位相シフト層11のエッチング量が増加する割合に比べて、遮光層13のエッチング量が増加する割合が大きくなる。このため、これら層のエッチング量の変化に付随して、位相シフトパターン11aに対して遮光パターン13bが後退する幅寸法、つまり、遮光パターン13bに対して位相シフトパターン11aの露出する位相シフト領域SPの幅寸法を変化させることができる。
このマスクブランクスMBの遮光層13上にレジストパターンPR1を形成し、連続ウェットエッチングするだけで、エッチングストッパー層12の膜厚が設定され、位相シフト層11と遮光層13との電気化学的な卑と貴の関係が設定されていることで、各層11,13のサイドエッチングレートと各層におけるエッチング処理時間を制御してエッジ強調型の位相シフトマスクMを製造できる。
また、位相シフト層11を複数層から形成することも可能である。
図10は、本実施形態におけるマスクブランクスを示す模式断面図であり、図11は、本実施形態におけるマスクブランクスによるハーフトーンマスク製造工程を示す断面図である。
本実施形態において、上述した第1実施形態と異なるのは、位相シフト層にかえてハーフトーン層を設けた点であり、これ以外の上述した第1実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態に係るマスクブランクスMBにおいては、ハーフトーン層15とエッチングストッパー層12と遮光層13とが、同一のエッチャントによりエッチング可能として設定されている。
また、本実施形態のCrを主成分とする膜によりハーフトーンマスクM5を形成した例として、図13に、図12に示したマスクAとマスクBのg線(426nm)、h線(405nm)、i線(365nm)での透過率を示す。
上記効果を確認するため、次の実験を行った。即ち、ガラス基板S上に、スパッタリング法により、位相シフト層11を構成するクロムの酸化窒化炭化膜を122.0nmの厚さで成膜し、エッチングストッパー層12を構成するNi−Ti−Nb−Mo膜を14.3nmの厚さで成膜し、遮光層13を構成する酸化窒化クロム主成分の層と酸化窒化炭化クロム主成分の層とで構成される膜を105.0nm程度の合計厚さで成膜して、マスクブランクスMBを得た。
また、遮光層13が窒素を含むように、スパッタガスとして窒素ガス(N2)を含有する条件とした。
さらに、このようなエッチング液によるエッチング時間に関し、基準となるJustエッチング時間に対して超過したエッチング時間であるオーバーエッチングタイムが60sec,180sec,300secとなるように三段階に変化させた。この条件に基づいて実験例1〜3に示す膜を製造し、その膜の断面を撮影し、SEM写真を得た。
なお、図5〜図7において、PS段差部とは、位相シフトパターン11aの端部から遮光パターン13b側面端部までの距離を示している。また、ES膜厚は、エッチングストッパー層12の膜厚を示している。
つまり、図におけるPS段差部長さ寸法、つまり、位相シフトパターン11aの端部から遮光パターン13b側面端部までの距離を、エッチング時間を制御することで、設定可能であることがわかる。
なお、この実験例で云うまでもないが、段差の形成された三層構造を一回のエッチング処理によって形成されていることが画像により示されている。
なお、図5〜図7と同様に、PS段差部は、位相シフトパターン11aの端部から遮光パターン13b側面端部までの距離を示しており、ES膜厚は、エッチングストッパー層12の膜厚を示している。
M…位相シフトマスク
S…ガラス基板(透明基板)
PR1a…フォトレジスト層
PR1…レジストパターン
11…位相シフト層
11a…位相シフトパターン
12…エッチングストッパー層
12a,12b…エッチングストッパーパターン
13…遮光層
13a,13b…遮光パターン
M5…ハーフトーンマスク
15…ハーフトーン層
15a…ハーフトーンパターン
本発明の態様において、前記エッチングストッパー層が、Ni、Co、Fe、Ti、Si、Al、Nb、Mo、WおよびHfから選択された少なくとも1種の金属を主成分とすることがより好ましい。
本発明の態様は、前記遮光層において、前記位相シフト層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とにおける前記エッチングでのサイドエッチング量が、前記位相シフト層のエッチング開始時点の前に比べて該遮光層のエッチング開始時点から大きくなるように設定されていることが可能である。
また、本発明の態様において、前記遮光層のサイドエッチング量が、前記位相シフト層のエッチング開始時点の前に比べて該遮光層のエッチング開始時点から10倍以上大きくなるように設定されている手段を採用することもできる。
また、前記エッチングストッパー層が、10nm以上の膜厚とされることができる。
本発明の態様に係るマスクブランクスの製造方法は、透明基板と、該透明基板の表面に積層されたCrを主成分とする位相シフト層と、前記位相シフト層に積層された炭素を含むエッチングストッパー層と、前記エッチングストッパー層に積層されたCrを主成分とする遮光層と、を備えるマスクブランクスの製造方法であって、前記マスクブランクスは、前記位相シフト層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とを、同一のエッチャントによってエッチングすることで、前記位相シフト層に積層された位相シフトパターンのエッジよりも前記遮光層に形成された遮光パターンのエッジが平面視において後退した位置に配置される位相シフトマスクを製造可能とされ、前記マスクブランクスの製造方法は、前記透明基板に、前記位相シフト層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とを順に積層する工程を有し、前記エッチングストッパー層が、成膜雰囲気として二酸化炭素を含有し、Ni、Co、Fe、Ti、Si、Al、Nb、Mo、WおよびHfから選択された少なくとも1種の金属を主成分としてスパッタリングにより成膜されることができる。
本発明の態様に係る位相シフトマスクの製造方法は、上記の態様のいずれかに記載されたマスクブランクスを用いて位相シフトマスクを製造する方法であって、前記遮光層上に所定の開口パターンを有するマスクを形成する工程と、この形成したマスク越しに前記位相シフト層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とを同一のエッチャントによって同時にウェットエッチングする工程を有することができる。
また、前記位相シフト層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とを同時にウェットエッチングする工程において、前記遮光層におけるサイドエッチング量が、前記位相シフト層におけるサイドエッチング量の4〜5倍程度に設定されてなることができる。
また、前記エッチャントとして、硝酸セリウム第2アンモニウムを含むエッチング液を用いることが好ましい。
Claims (15)
- 透明基板と、
該透明基板の表面に積層されたCrを主成分とする位相シフト層と、
前記位相シフト層に積層されたエッチングストッパー層と、
前記エッチングストッパー層に積層されたCrを主成分とする遮光層と、を備えるマスクブランクスであって、
前記位相シフト層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とを、同一のエッチャントによってエッチングすることで、前記位相シフト層に積層された位相シフトパターンのエッジよりも前記遮光層に形成された遮光パターンのエッジが平面視において後退した位置に配置される位相シフトマスクを製造可能とされることを特徴とするマスクブランクス。 - 前記エッチングストッパー層が、Ni、Co、Fe、Ti、Si、Al、Nb、Mo、WおよびHfから選択された少なくとも1種の金属を主成分とすることを特徴とする請求項1に記載のマスクブランクス。
- 前記遮光層において、前記位相シフト層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とにおける前記エッチングでのサイドエッチング量が、前記位相シフト層のエッチング開始時点の前に比べて該遮光層のエッチング開始時点から大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のマスクブランクス。
- 前記遮光層のサイドエッチング量が、前記位相シフト層のエッチング開始時点の前に比べて該遮光層のエッチング開始時点から10倍以上大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項3に記載のマスクブランクス。
- 前記位相シフト層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とにおいて、
前記位相シフト層のエッチング開始時点の前における前記遮光層が、前記エッチングストッパー層に対して電気化学的に貴であるように設定され、
前記位相シフト層のエッチング開始時点より後における前記遮光層が、前記位相シフト層に対して電気化学的に卑であるように設定されることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のマスクブランクス。 - 前記エッチングストッパー層が、10nm以上の膜厚とされることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のマスクブランクス。
- 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のマスクブランクスの製造方法であって、
前記透明基板に、前記位相シフト層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とを順に積層する工程を有し、
前記エッチングストッパー層が、成膜雰囲気として二酸化炭素を含有し、Ni、Co、Fe、Ti、Si、Al、Nb、Mo、WおよびHfから選択された少なくとも1種の金属を主成分としてスパッタリングにより成膜されることを特徴とするマスクブランクスの製造方法。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のマスクブランクスを用いて位相シフトマスクを製造する方法であって、
前記遮光層上に所定の開口パターンを有するマスクを形成する工程と、
この形成したマスク越しに前記位相シフト層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とを同一のエッチャントによって同時にウェットエッチングする工程を有することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。 - 前記位相シフト層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とを同時にウェットエッチングする工程において、
前記遮光層におけるサイドエッチング量が、前記位相シフト層におけるサイドエッチング量の4〜5倍程度に設定されてなることを特徴とする請求項8に記載の位相シフトマスクの製造方法。 - 前記エッチャントとして、硝酸セリウム第2アンモニウムを含むエッチング液を用いることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の位相シフトマスクの製造方法。
- 請求項8から請求項10のいずれか一項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする位相シフトマスク。
- 透明基板と、
該透明基板の表面に積層されたCrを主成分とするハーフトーン層と、
前記ハーフトーン層に積層されたエッチングストッパー層と、
前記エッチングストッパー層に積層されたCrを主成分とする遮光層と、を備えるマスクブランクスであって、
前記ハーフトーン層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とを、同一のエッチャントによってエッチングすることで、前記ハーフトーン層に積層されたハーフトーンパターンのエッジよりも前記遮光層に形成された遮光パターンのエッジが平面視において後退した位置に配置されるハーフトーンマスクを製造可能とされることを特徴とするマスクブランクス。 - 前記遮光層において、前記ハーフトーン層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とにおける前記エッチングでのサイドエッチング量が、前記ハーフトーン層のエッチング開始時点の前に比べて該遮光層のエッチング開始時点から大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項12に記載のマスクブランクス。
- 請求項12又は請求項13に記載のマスクブランクスの製造方法であって、
前記透明基板に、前記ハーフトーン層と前記エッチングストッパー層と前記遮光層とを順に積層する工程を有し、
前記エッチングストッパー層が、成膜雰囲気として二酸化炭素を含有し、Ni、Co、Fe、Ti、Si、Al、Nb、Mo、WおよびHfから選択された少なくとも1種の金属を主成分としてスパッタリングにより成膜されることを特徴とするマスクブランクスの製造方法。 - 請求項14に記載の製造方法により製造されたことを特徴とするハーフトーンマスク。
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