JP2001183805A - Halftone phase shift mask and blank - Google Patents

Halftone phase shift mask and blank

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JP2001183805A
JP2001183805A JP36767099A JP36767099A JP2001183805A JP 2001183805 A JP2001183805 A JP 2001183805A JP 36767099 A JP36767099 A JP 36767099A JP 36767099 A JP36767099 A JP 36767099A JP 2001183805 A JP2001183805 A JP 2001183805A
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phase shift
shift mask
metal
film
halftone
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Takashi Haraguchi
崇 原口
Tadashi Matsuo
正 松尾
Nobuhiko Fukuhara
信彦 福原
Koichiro Kanayama
浩一郎 金山
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a halftone phase shift mask having a single layer film or multilayered film containing metals and silicon as the main structural elements on a glass substrate in such a manner that the latitude for the optical constants used for designing the film is large, that minute defects are hardly caused in the film after the film is formed and that the film has resistance against laser light. SOLUTION: The shift mask has a region containing a metal silicide produced by coupling a metal and silicon as the main structural element in the substances constituting the single layer film or multilayered film, and at least one of the metal not silicified and silicon not forming a compound with metal elements is incorporated into the aforementioned region.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造プロセス
中のフォトリソグラフィ工程で使用される露光転写用の
フォトマスクおよびこれを製造するためのフォトマスク
ブランクに係るものであり、特にハーフトーン型位相シ
フトマスクまたはハーフトーン型位相シフトマスクブラ
ンクに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photomask for exposure transfer used in a photolithography step in a semiconductor manufacturing process and a photomask blank for manufacturing the same, and more particularly to a halftone phase shifter. The present invention relates to a mask or a halftone type phase shift mask blank.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体の微細化に伴い、Siウエ
ハ上にパターンを転写する際に解像度を向上させる技術
を施したフォトマスクの利用は盛んになりつつある。位
相シフト法はこの解像度向上技術の1つであり、開発が
盛んに行われている。原理的には隣接する開口部の片側
に位相シフト部を設け隣接するパターンを透過する投影
光の位相差を互いに180度とすることにより、透過光
が回折し干渉し合う際に境界部の光強度を弱め、その結
果として転写パターンの解像度を向上させるものであ
る。これにより通常のフォトマスクに比べて飛躍的に優
れた微細パターンの解像度向上効果および焦点深度向上
の効果を持つ。
2. Description of the Related Art With the recent miniaturization of semiconductors, the use of photomasks provided with a technique for improving resolution when transferring a pattern onto a Si wafer is becoming active. The phase shift method is one of the resolution improving techniques, and has been actively developed. In principle, a phase shift portion is provided on one side of an adjacent opening, and the phase difference between projection lights passing through adjacent patterns is set to 180 degrees, so that light at a boundary portion when transmitted light is diffracted and interferes with each other. The strength is reduced, and as a result, the resolution of the transfer pattern is improved. As a result, the resolution of fine patterns and the depth of focus can be greatly improved compared to ordinary photomasks.

【0003】上記のような位相シフト法はIBMのLeve
nsonらによって提唱され、特開昭58-173744号公報や、
原理では特公昭62-50811号公報に記載されており、レベ
ンソン型やハーフトーン型などが公知となっている。特
にハーフトーン型位相シフトマスクは、半透明性膜に透
過光の位相反転作用および、レジストの感度以下での遮
光性の役割を持たせる事により透過光強度のエッジ形状
を急峻にして解像性や焦点深度特性を向上させると共に
マスクパターンを忠実にウエハー上に転写する効果を有
したものである。この中で特開平11-15132号公報や特開
平10-186632号公報ではハーフトーン型位相シフトマス
クブランク(以下ハーフトーンブランクまたはブランク
と記述)の膜材料として、分光特性など優れた点を有す
ることからZrやZrSiの化合物を使用したものを提
案している。尚、露光転写により形成するパターン寸法
を所定倍率に拡大して転写用パターンを形成してあるフ
ォトマスクのことを従来よりレチクルと称しているが、
本発明に係る位相シフトマスクの分野に於いてもこれを
レチクルと称し、位相シフトマスクとして定義された範
疇に含まれるものとする。
[0003] The phase shift method described above is based on IBM's Leve.
Proposed by nson et al., JP-A-58-173744,
The principle is described in JP-B-62-50811, and Levenson type and halftone type are known. In particular, the halftone phase shift mask has a sharp edge shape of transmitted light intensity by making the translucent film have a phase inversion function of transmitted light and a role of light shielding below the sensitivity of the resist to achieve resolution. And the effect of improving the depth of focus characteristic and faithfully transferring the mask pattern onto the wafer. Among them, in JP-A-11-15132 and JP-A-10-186632, as a film material of a halftone type phase shift mask blank (hereinafter referred to as a halftone blank or blank), it has excellent points such as spectral characteristics. Proposed a method using a compound of Zr or ZrSi. A photomask on which a pattern for transfer is formed by enlarging a pattern dimension formed by exposure transfer to a predetermined magnification is conventionally referred to as a reticle.
In the field of the phase shift mask according to the present invention, this is referred to as a reticle, and is included in the category defined as the phase shift mask.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ここ数年の半導体の急
激な微細化に伴い、それを達成するためのリソグラフィ
技術も同時に進歩を遂げてきた。マスクパターンをウエ
ハ上に転写する縮小投影露光装置(ステッパ)は解像性
を向上させるために短波長化が進みi線以降ではKrF
エキシマレーザ,ArFエキシマレーザーといった紫外
光領域の光が実用化されている。この露光光の短波長化
に対応するためマスクの面でも様々な提案がなされ、マ
スク材料としては分光特性に優れる他、薬液や露光レー
ザー光または対擦傷性等の各種耐性に優れる事から前記
の金属とシリコンの化合物を主要構成元素とするマスク
やブランクなどが提案されている。
With the rapid miniaturization of semiconductors in recent years, lithography techniques for achieving the same have been advanced at the same time. In a reduction projection exposure apparatus (stepper) for transferring a mask pattern onto a wafer, the wavelength has been shortened in order to improve the resolution, and KrF has been used after the i-line
Light in the ultraviolet region such as an excimer laser and an ArF excimer laser has been put to practical use. Various proposals have also been made on the surface of the mask in order to cope with the shortening of the wavelength of the exposure light.Because the mask material is excellent in spectral characteristics, it is excellent in various resistances such as a chemical solution or exposure laser light or abrasion resistance. Masks and blanks using a metal and silicon compound as main constituent elements have been proposed.

【0005】金属元素(Meと表記)とシリコン(S
i)の化合物を主体とするハーフトーン型位相シフトマ
スクの製造方法はこれまでターゲットに金属元素のシリ
サイド化された材料(MeSi,若しくはMexSiy
表す)であるMeSi2やMeSi等の化合物ターゲッ
トを用い、ArとO2若しくはN2,N2O,CO2等の雰
囲気中で反応性スパッタリングを行うことにより形成し
た。スパッタリング成膜は一般にターゲット組成を反映
する傾向にあるため膜中のMeとSiはシリサイド(M
eSi)化した状態で膜中に存在する。
A metal element (denoted by Me) and silicon (S
The method for producing a halftone phase shift mask mainly comprising the compound of i) is a compound such as MeSi 2 or MeSi, which is a material (expressed as MeSi or Me x Si y ) in which a metal element is silicided as a target. It was formed by performing reactive sputtering in an atmosphere of Ar and O 2 or N 2 , N 2 O, CO 2 or the like using a target. Since sputtering film formation generally tends to reflect the target composition, Me and Si in the film are formed of silicide (M
eSi) exists in the film in a converted state.

【0006】しかしながら一般に膜組成を金属シリサイ
ドで形成する場合には幾つかの課題が存在する。第1に
は膜設計に用いる光学定数の自由度が狭くなることが挙
げられる。図1に示したのはZrSi2ターゲットを用
いて反応性スパッタリングによりZrxSiyz膜を成
膜した時のスパッタリング雰囲気中における各酸素分圧
に対する光学定数(屈折率n,消衰係数k)の分布を示
したものである。この結果より光学定数が示す各点はあ
る曲線上に分布をしていることが確認できるが、この為
この曲線から大きく離れた光学定数を持つ膜をハーフト
ーンブランクとして成膜することは従来難しかった。
However, when the film composition is generally formed of metal silicide, there are some problems. The first is that the degree of freedom of optical constants used for film design is narrowed. FIG. 1 shows optical constants (refractive index n, extinction coefficient k) for each oxygen partial pressure in a sputtering atmosphere when a Zr x Si y O z film is formed by reactive sputtering using a ZrSi 2 target. ) Is shown. From this result, it can be confirmed that the points indicated by the optical constants are distributed on a certain curve. Therefore, it has conventionally been difficult to form a film having an optical constant far away from the curve as a halftone blank. Was.

【0007】第2として成膜後における膜の面からもM
eとSiの間でシリサイド化された割合が高い場合には
問題となる。硬度が高い金属シリサイドの場合、金属シ
リサイド化合物のみ若しくは金属シリサイドの含有量が
高いとターゲットや成膜後の膜に微小欠陥が発生しやす
くなる。
Second, M is also considered from the surface of the film after film formation.
A problem arises when the ratio of silicidation between e and Si is high. In the case of a metal silicide having a high hardness, if the content of the metal silicide compound alone or the content of the metal silicide is high, minute defects easily occur in the target or the film after the film formation.

【0008】第3にウエハ上に転写する際の露光光源に
対する耐性であるが、半導体の微細化に伴う光源の短波
長化に伴い、マスクの受けるエネルギーも増大してい
る。i線の場合には1光子当たりのエネルギーは3.40[e
V]であるのに対して、KrFエキシマレーザーでは5.00
[eV],ArFエキシマレーザーの場合には6.43[eV]とな
る。このように露光光の短波長化が進んだ場合にはステ
ッパー上のレチクルは単に熱的エネルギーだけでなく、
光学的なエネルギーに対しても特性変化の無いことが要
求される。ここでArFエキシマレーザー等の高エネル
ギー露光光を照射し続けたときに、ハーフトーンブラン
ク(ハーフトーンマスク)における膜の構成要素が単一
の金属シリサイド化合物で構成されている場合にはレー
ザー光照射により透過率や位相差等の特性値はある方向
に変化してしまうなどの問題がある。このため膜組成比
の面からもレーザー光に対する耐性の検討が必要であっ
た。
Thirdly, the resistance to an exposure light source when transferring onto a wafer is increased. However, as the wavelength of the light source becomes shorter due to the miniaturization of semiconductors, the energy received by the mask increases. In the case of i-line, the energy per photon is 3.40 [e
V], whereas KrF excimer laser is 5.00
[eV], and 6.43 [eV] in the case of an ArF excimer laser. When the wavelength of the exposure light becomes shorter in this way, the reticle on the stepper is not only a thermal energy,
It is required that there is no change in characteristics with respect to optical energy. Here, when a high-energy exposure light such as an ArF excimer laser is continuously irradiated, when a component of a film in a halftone blank (halftone mask) is formed of a single metal silicide compound, laser light irradiation is performed. Therefore, there is a problem that characteristic values such as transmittance and phase difference change in a certain direction. Therefore, it is necessary to examine the resistance to laser light also from the viewpoint of the film composition ratio.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が提供するものは、フォトマスク,特にハーフ
トーン型位相シフトマスクおよびハーフトーン型位相シ
フトマスクブランクにおいて、ガラス基板上に設けられ
る半透明性の単層膜若しくは多層膜の層構成要素、特に
金属シリサイド化合物含有率に対する未シリサイド化合
物の含有率を光学特性や膜特性等の関わりから鑑みて規
定するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides a photomask, particularly a halftone type phase shift mask and a halftone type phase shift mask blank, provided on a glass substrate. The content of the non-silicide compound relative to the content of the metal silicide compound in the layer component of the translucent single-layer film or the multilayer film is defined in view of the optical characteristics and the film characteristics.

【0010】以下に本発明で問題解決をはかる手段を列
挙する。
Hereinafter, means for solving the problems in the present invention will be listed.

【0011】本発明の請求項1の発明は、ガラス基板上
に金属およびシリコンを主たる構成元素として含む単層
膜若しくは多層膜を設けたハーフトーン型位相シフトマ
スクにおいて、前記単層膜若しくは多層膜を構成する物
質の内、金属とシリコンの間で結合した金属シリサイド
を主要構成要素とする領域中に、シリサイド化されてい
ない金属及び金属元素と化合物になっていないシリコン
の少なくとも一方が含有されていることを特徴とするハ
ーフトーン型位相シフトマスクとしたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a halftone type phase shift mask comprising a glass substrate provided with a single-layer film or a multilayer film containing metal and silicon as main constituent elements. Among the constituent substances, in a region having metal silicide bonded between metal and silicon as a main component, at least one of a metal that is not silicided and silicon that is not a compound with a metal element is contained. This is a half-tone type phase shift mask characterized in that:

【0012】本発明の請求項2の発明は、請求項1記載
のハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、前記金属
シリサイドの含有量に対する、前記シリサイド化されて
いない金属および前記金属元素と化合物になっていない
シリコンの合計含有量の割合が20原子%以上であるこ
とを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクとした
ものである。
According to a second aspect of the present invention, in the halftone phase shift mask according to the first aspect, the non-silicided metal and the metal element are compounded with respect to the content of the metal silicide. A halftone phase shift mask characterized in that the ratio of the total silicon content is 20 atomic% or more.

【0013】本発明の請求項3の発明は、請求項1また
は請求項2記載のハーフトーン型位相シフトマスクにお
いて、前記シリサイド化されていない金属の含有量が5
原子%以上であることを特徴とするハーフトーン型位相
シフトマスクとしたものである。
According to a third aspect of the present invention, in the halftone phase shift mask according to the first or second aspect, the content of the unsilicided metal is 5%.
This is a halftone type phase shift mask characterized by being at least atomic%.

【0014】本発明の請求項4の発明は、請求項1また
は請求項2記載のハーフトーン型位相シフトマスクにお
いて、前記他の金属元素と化合物になっていないシリコ
ンの含有量が5原子%以上であることを特徴とするハー
フトーン型位相シフトマスクとしたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the halftone phase shift mask according to the first or second aspect, the content of silicon which is not compounded with the other metal element is 5 atomic% or more. This is a halftone phase shift mask characterized by the following.

【0015】本発明の請求項5の発明は、請求項3記載
のハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、含有され
るシリサイド化されていない金属は、単一金属若しくは
その金属の酸素化合物,窒素化合物,弗素化合物である
ことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクとし
たものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the halftone phase shift mask according to the third aspect, the metal which is not silicided is a single metal or an oxygen compound, a nitrogen compound, This is a halftone type phase shift mask characterized by being a fluorine compound.

【0016】本発明の請求項6の発明は、請求項4記載
のハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、他の金属
元素と化合物になっていないシリコンは、シリコン元素
若しくはシリコンの酸素化合物、窒素化合物、弗素化合
物であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマ
スクとしたものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the halftone phase shift mask according to the fourth aspect, silicon which is not compounded with another metal element is a silicon element or an oxygen compound or a nitrogen compound of silicon; This is a halftone type phase shift mask characterized by being a fluorine compound.

【0017】本発明の請求項7の発明は、請求項1また
は請求項2記載のハーフトーン型位相シフトマスクにお
いて、金属シリサイドを主要構成要素とする領域中にシ
リサイド化されていない金属を含み、かつその金属がジ
ルコニウムであることを特徴とするハーフトーン型位相
シフトマスクとしたものである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the halftone phase shift mask according to the first or second aspect, wherein the metal silicide as a main component includes a non-silicided metal, Further, a halftone type phase shift mask characterized in that the metal is zirconium.

【0018】本発明の請求項8の発明は、請求項3また
は請求項5記載のハーフトーン型位相シフトマスクにお
いて、シリサイド化されていない金属がジルコニウムで
あることをことを特徴とするハーフトーン型位相シフト
マスクとしたものである。
According to an eighth aspect of the present invention, in the halftone phase shift mask according to the third or fifth aspect, the metal which is not silicided is zirconium. This is a phase shift mask.

【0019】本発明の請求項9の発明は、請求項1また
は請求項2記載のハーフトーン型位相シフトマスクにお
いて、金属シリサイドを主要構成要素とする領域中にシ
リサイド化されていない金属を含み、かつその金属がモ
リブデンであることを特徴とするハーフトーン型位相シ
フトマスクとしたものである。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the halftone phase shift mask according to the first or second aspect, wherein the region having metal silicide as a main component contains a non-silicided metal, Further, a halftone type phase shift mask characterized in that the metal is molybdenum.

【0020】本発明の請求項10の発明は、請求項3ま
たは請求項5記載のハーフトーン型位相シフトマスクに
おいて、シリサイド化されていない金属がモリブデンで
あることをことを特徴とするハーフトーン型位相シフト
マスクとしたものである。
According to a tenth aspect of the present invention, in the halftone type phase shift mask according to the third or fifth aspect, the metal which is not silicided is molybdenum. This is a phase shift mask.

【0021】本発明の請求項11の発明は、請求項1乃
至10の何れか一項記載のハーフトーン型位相シフトマ
スク製造に係るハーフトーン型位相シフトマスクブラン
クとしたものである。
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a halftone type phase shift mask blank according to any one of the first to tenth aspects.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明に係るハーフトーン型位相
シフトマスクおよびハーフトーン型位相シフトマスクブ
ランクの具体的な実施の形態を説明する。本発明のハー
フトーン型位相シフトマスクおよびこの製造に係るマス
クブランクは、そのガラス基板上に設けられた半透明性
膜の膜組成において、単一の金属シリサイド化合物で形
成するのではなく金属シリサイド化合物で形成された領
域中にシリサイド化されていないMe若しくはSiの化
合物を存在させることを特徴としたものである。これに
よって上記列挙した問題点を解決することが出来るもの
である。なおMeを好ましい順に具体的に例示すると、
Zr、Mo、Ti、Wがあげられる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of a halftone type phase shift mask and a halftone type phase shift mask blank according to the present invention will be described. The halftone type phase shift mask of the present invention and the mask blank according to the manufacturing method of the present invention are not formed of a single metal silicide compound but a metal silicide compound in the film composition of the translucent film provided on the glass substrate. Characterized in that a non-silicidized compound of Me or Si is present in the region formed by the above method. This can solve the above-mentioned problems. Note that when Me is specifically illustrated in a preferred order,
Zr, Mo, Ti, and W are mentioned.

【0023】このようにハーフトーン型位相シフトマス
クやブランクの半透明性膜内に元素レベルで、MeとS
iの間でシリサイド化していない各元素化合物を故意に
存在させる事により、幾つかの利点が生じる。(以下、
このMeおよびSiを遊離Meと遊離Siと称す。)前
記解決すべき問題点に於いてMeSiの光学定数は特定
曲線上に分布すると記したが、この曲線上以外の屈折率
nや消衰係数kを持つ膜をMeSiのシリサイド化合物
で得るためには、ターゲット材の化合物組成からの見直
しが必要であり、MexSiyの別の組成比のシリサイド
ターゲット作製から検討する必要があり、これはターゲ
ット開発からの道程を考えると実質大変難しい。この点
で遊離MeやSiを積極的に利用すればMe,Siの混
合比によって光学定数をMe側若しくはSi側へシフト
させることが可能であり、光学定数の自由度が広がる。
As described above, Me and S are contained at the element level in the semi-transparent film of the halftone type phase shift mask or blank.
The deliberate presence of each non-silicided elemental compound between i has several advantages. (Less than,
These Me and Si are referred to as free Me and free Si. Although it has been described that the optical constants of MeSi are distributed on a specific curve in the above-mentioned problem to be solved, it is necessary to obtain a film having a refractive index n and an extinction coefficient k other than the curve by using a silicide compound of MeSi. Needs to be reviewed from the compound composition of the target material, and it is necessary to consider from the production of a silicide target having another composition ratio of Me x Si y , which is substantially very difficult considering the process from the target development. At this point, if free Me or Si is positively used, the optical constant can be shifted to the Me side or the Si side depending on the mixture ratio of Me and Si, and the degree of freedom of the optical constant is increased.

【0024】成膜時に用いられるターゲットの品質の点
では、一部のシリサイド化合物では非常に硬く且つ粘性
が低く、ターゲットとして加工した際には微小なクラッ
クが多数入ってしまうなどがあり、これが成膜後の膜欠
陥の原因となるなどの問題があった。ターゲット中に遊
離Si等をMeSiの化学量論比以上に添加することに
よりターゲット密度は向上し、ターゲットおよび膜の微
小欠陥を低減することが出来る。
In terms of the quality of the target used during film formation, some silicide compounds are very hard and low in viscosity, and when processed as a target, many small cracks are formed. There are problems such as causing a film defect after the film. By adding free Si or the like to the target in excess of the stoichiometric ratio of MeSi, the target density can be increased, and micro defects in the target and the film can be reduced.

【0025】また、レーザー光による照射耐性の面に於
いても遊離Meや遊離Siの含有は透過率や位相差変化
の低減に寄与し得る。単一のMeSiのみで膜が形成さ
れている場合には照射により膜を構成している材料はあ
る一定の変化の傾向をしめしてしまうが、この中にシリ
サイド化していないMeやSiが存在した場合にはこの
変化が一様でなく変化の割合が低減される。すなわちM
eSiはレーザー光の照射により酸化反応が起こると考
えられるが、通常膜中で酸化物として存在することの多
いMeやSiはレーザー光のエネルギーを受けシリサイ
ド反応するときにO2を放出することにより、MeSi
とは逆方向の変化が生じ、透過率や位相差の変化は相殺
されて低減される。
Further, in terms of resistance to irradiation by laser light, the content of free Me and free Si can contribute to a reduction in transmittance and a change in phase difference. When a film is formed only by a single MeSi, the material constituting the film by irradiation has a certain tendency to change, but there is Me or Si which has not been silicided. In this case, the change is not uniform and the rate of change is reduced. That is, M
The oxidation reaction of eSi is considered to occur by irradiation with laser light. However, Me and Si, which are usually present as oxides in a film, emit O 2 when they receive the energy of laser light and undergo a silicide reaction. , MeSi
A change in the opposite direction occurs, and changes in transmittance and phase difference are canceled out and reduced.

【0026】[0026]

【実施例】本発明のハーフトーン型位相シフトマスクを
実施例により説明する。本実施例では、ハーフトーン型
位相シフトマスクブランクの成膜は反応性スパッタリン
グを用いて行った。スパッタリング装置にはマグネトロ
ンスパッタリング装置を使用し、ArおよびO2ガスの
雰囲気中でZrSiの酸化物膜をガラス基板上に成膜し
ている。尚、導入ガスを適宜変更することにより、同様
に窒化や弗化等がなされた薄膜を得ることも可能であ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A halftone type phase shift mask according to the present invention will be described with reference to embodiments. In this embodiment, the halftone phase shift mask blank was formed by reactive sputtering. A magnetron sputtering device is used as a sputtering device, and a ZrSi oxide film is formed on a glass substrate in an atmosphere of Ar and O 2 gas. Incidentally, by appropriately changing the introduced gas, it is also possible to obtain a thin film similarly nitrided or fluorinated.

【0027】ターゲットはZrSiのシリサイド化され
たターゲットを主体としたが、ZrとSiを粉体の状態
から混合を行い、後にプレス加工を行い成形した混合物
ターゲットでも別段問題は生じない。本実施例で用いる
ターゲットはZrSiを主体としたが、その製造方法は
先ずZrとSiを粉末から化学量論比に基づく割合で混
合した後、加熱を行いZrとSiの間でシリサイド反応
を促しZrSiやZrSi2等のシリサイド材料を得
る。(ZrとSiの化合物はこの他にもZr5Si4やZ
3Si2,Zr5Si3,Zr2Si等でも良い。)この
後、このシリサイド化した材料を再び粉砕し、場合によ
ってはZr若しくはSi粉を若干添加・混合しターゲッ
トとしてプレス成形する。成膜後の膜中に存在する遊離
ZrやSiを生じさせるためにはターゲットに含まれる
ZrやSiが全量に亘って完全にシリサイド化されてい
ないターゲットを使用するか、あるいは第2の工程で添
加混合するZr若しくはSiの量を制御すれば良い。
Although the target is mainly a silicidized target of ZrSi, Zr and Si are mixed in a powdery state and then pressed to form a mixed target, which does not cause any particular problem. The target used in this example was mainly ZrSi, but the manufacturing method was to first mix Zr and Si from powder at a ratio based on the stoichiometric ratio, and then heated to promote the silicide reaction between Zr and Si. A silicide material such as ZrSi or ZrSi 2 is obtained. (The compound of Zr and Si is also Zr 5 Si 4 and Z
r 3 Si 2 , Zr 5 Si 3 , Zr 2 Si or the like may be used. Thereafter, the silicided material is pulverized again, and if necessary, Zr or Si powder is slightly added and mixed, followed by press molding as a target. In order to generate free Zr or Si present in the film after film formation, a target in which Zr or Si contained in the target is not completely silicided over the entire amount is used, or in the second step, The amount of Zr or Si to be added and mixed may be controlled.

【0028】本実施例ではターゲットとして、ZrSi
2シリサイド化されたターゲットの他に、Zr:Si=
1:2.2の割合で元素粉末を混合させ、ZrSi2.2
の組成としたターゲットについても作製した。この場合
ZrSi2の固容限が狭いため余剰Siはシリサイド反
応時にZrSi2相から吐き出され遊離Siとして存在
しこれがバインダーとなるため、ターゲットの仕上がり
としても良好で微小クラックは低減された。またZrS
2より成膜された膜は金属シリサイドの含有率は比較
的高く、シリサイド化されておらずに存在するZrやS
iの割合は相対的に低かった。これに比較して後者のタ
ーゲットより作製した膜は成膜後の膜欠陥についても減
少が認められると同時に膜中のシリサイド化されていな
い元素含有量も高くなっていた。この他にも成膜条件等
の違いにより、結果的に膜中のシリサイド化されていな
い元素の含有量が概ね請求項で示した5原子%以上であ
った膜については上記で述べたような欠陥の低減等が確
認された。ZrとSiの比について実験を行った中では
(Zr:Si=1:2.0〜1:2.4)、ターゲット
の表面状態や膜欠陥等の面からSiの含有量は本実施例
で記述したZr:Si=1:2.2以上の場合で良好な
結果を得た。これはZrとSiがZrSi2という化合
物を形成したと考えるとZrSi2に対する遊離Siの
割合は20%となる。
In this embodiment, ZrSi
Other 2 silicided target, Zr: Si =
Elemental powders were mixed at a ratio of 1: 2.2, and ZrSi 2.2
A target having the following composition was also prepared. In this case, since the solid volume limit of ZrSi 2 is narrow, surplus Si is discharged from the ZrSi 2 phase during the silicide reaction and exists as free Si, which serves as a binder. Thus, the finish of the target is good, and the minute cracks are reduced. ZrS
The film formed from i 2 has a relatively high content of metal silicide, and Zr or S present without being silicided exists.
The proportion of i was relatively low. In comparison with this, in the film formed from the latter target, a decrease in film defects after film formation was observed, and at the same time, the content of unsilicided elements in the film was increased. In addition, due to the difference in film formation conditions and the like, as a result, the content of the non-silicided element in the film is approximately 5 atomic% or more as described in the claims. Reduction of defects and the like were confirmed. In an experiment conducted on the ratio of Zr to Si (Zr: Si = 1: 2.0 to 1: 2.4), the content of Si was determined in the present embodiment from the viewpoint of the target surface state and film defects. Good results were obtained when the described Zr: Si = 1: 2.2 or more. This is because the ratio of free Si to ZrSi 2 is 20%, assuming that Zr and Si form a compound called ZrSi 2 .

【0029】尚、成膜は以下の条件で行った。ZrSi
2ターゲットでの光学特性は図1の様になった。また、
参考の為にZr,Si単体ターゲットで成膜を行った結
果は各図2,図3のようになった。 成膜条件;Ar+O2 = 40 SCCM Power=DC600W 図中各点の数値は酸素流量 [SCCM]を表す。ここで上記
条件において酸素流量1.0[SCCM]で成膜を行ったと
き、ZrSi2ターゲットで成膜を行った場合の光学定
数はn=1.11,k=1.55であったが、ZrSiにZrを混合
したターゲットを用い膜中に余剰の遊離Zrを生じさせ
た結果n=1.27,k=1.01という光学定数を有する膜を得
た。この膜はハーフトーン型位相シフトマスクブランク
において透過率制御用の膜層として分光特性や安定性の
面で良好であった。また逆にZrSi2の組成から故意
にSiを増やすことで、n、kの値をSi側へシフトさ
せることも可能である。このようにターゲット組成をあ
らかじめ変化させておくことで成膜後の特性を変えるこ
とが出来る。
The film was formed under the following conditions. ZrSi
The optical characteristics of the two targets were as shown in FIG. Also,
For reference, the results of film formation using Zr and Si simple targets are shown in FIGS. 2 and 3, respectively. Film formation condition: Ar + O 2 = 40 SCCM Power = DC600W The numerical value at each point in the figure represents the oxygen flow rate [SCCM]. Here, when the film was formed at an oxygen flow rate of 1.0 [SCCM] under the above conditions, the optical constants when the film was formed with the ZrSi 2 target were n = 1.11 and k = 1.55, but ZrSi was mixed with ZrSi. As a result of generating excess free Zr in the film using the target thus obtained, a film having optical constants of n = 1.27 and k = 1.01 was obtained. This film was good in terms of spectral characteristics and stability as a film layer for controlling transmittance in a halftone phase shift mask blank. Conversely, by intentionally increasing Si from the composition of ZrSi 2 , it is also possible to shift the values of n and k to the Si side. By changing the target composition in advance, the characteristics after film formation can be changed.

【0030】次にこうして得た位相シフトフォトマスク
ブランクにレジスト塗布,露光,現像等のレジストプロ
セスを経てドライエッチングを行うことによりパターン
を形成した。ドライエッチング条件は以下の通りであ
る。ドライエッチング装置にはRIE装置を使用した。エッチンク゛カ゛ス :BCl3 圧力 :1.0Pa POWER :200W 尚、エッチングはこの他の塩素系ガスを使った場合でも
エッチングは可能である。
Next, a pattern was formed on the thus obtained phase shift photomask blank by performing dry etching through a resist process such as resist application, exposure and development. The dry etching conditions are as follows. An RIE device was used as a dry etching device. Etching gas: BCl 3 pressure: 1.0 Pa POWER: 200 W Etching is possible even when other chlorine-based gas is used.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明は、現在の金属およびシリコンが
含有されているハーフトーン型位相シフトマスクに適用
可能なものであり、今後の半導体の微細化に対応したマ
スクの設計・加工・品質向上等には有効な手段となるも
のである。その方法としてはガラス基板上に設けられた
膜中に含まれるシリサイド化されていない状態で存在す
るMe若しくはSiの含有量を規定するものである。こ
れらのシリサイド化されていない元素を含有させること
で、その含有量により膜の光学特性の最適化や分光特性
改善などが可能となる。特にハーフトーン型位相シフト
マスクやブランクの検査でのコントラストを得る目的で
検査波長域での透過率を抑える場合には膜中にMeを多
く含有させることで可能となる。また、シリサイド化さ
れていない元素である遊離Meや遊離Siを膜中に一定
量以上含有させることで膜の欠陥低減や応力緩和等にも
効果を有する他、マスクを実際にステッパー上で使用し
た場合の短波長レーザー光に対する耐性向上の面でも効
果を有する。
The present invention can be applied to the current halftone type phase shift mask containing metal and silicon, and improves the design, processing and quality of the mask corresponding to future miniaturization of semiconductors. For example, it is an effective means. As the method, the content of Me or Si present in a non-silicided state contained in a film provided on a glass substrate is defined. By including these elements that are not silicided, it is possible to optimize the optical characteristics of the film, improve the spectral characteristics, and the like depending on the content. In particular, when the transmittance in the inspection wavelength range is suppressed for the purpose of obtaining a contrast in the inspection of a halftone phase shift mask or a blank, it is possible to include a large amount of Me in the film. In addition, by including free Me and free Si, which are non-silicidized elements, in a film in a certain amount or more, the film has an effect of reducing the defects of the film and relaxing the stress. In addition, the mask was actually used on a stepper. It is also effective in improving the resistance to short wavelength laser light in such cases.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】波長193nmのレーザー光におけるZrSi
O膜の光学定数分布図
FIG. 1 shows ZrSi in a laser beam having a wavelength of 193 nm.
Optical constant distribution diagram of O film

【図2】波長193nmのレーザー光におけるZrO膜
の光学定数分布図
FIG. 2 is an optical constant distribution diagram of a ZrO film in a laser beam having a wavelength of 193 nm.

【図3】波長193nmのレーザー光におけるSiO膜
の光学定数分布図
FIG. 3 is a distribution diagram of optical constants of a SiO film in laser light having a wavelength of 193 nm.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金山 浩一郎 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 Fターム(参考) 2H095 BB03  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Koichiro Kanayama 1-5-1, Taito, Taito-ku, Tokyo Toppan Printing Co., Ltd. F-term (reference) 2H095 BB03

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ガラス基板上に金属およびシリコンを主た
る構成元素として含む単層膜若しくは多層膜を設けたハ
ーフトーン型位相シフトマスクにおいて、前記単層膜若
しくは多層膜を構成する物質の内、金属とシリコンの間
で結合した金属シリサイドを主要構成要素とする領域中
に、シリサイド化されていない金属及び金属元素と化合
物になっていないシリコンの少なくとも一方が含有され
ていることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマス
ク。
In a halftone type phase shift mask provided with a single-layer film or a multi-layer film containing metal and silicon as main constituent elements on a glass substrate, among the materials constituting the single-layer film or the multi-layer film, metal Characterized in that a region mainly composed of metal silicide bonded between silicon and silicon contains at least one of a metal which is not silicided and silicon which is not a compound with a metal element. Type phase shift mask.
【請求項2】請求項1記載のハーフトーン型位相シフト
マスクにおいて、前記金属シリサイドの含有量に対す
る、前記シリサイド化されていない金属および前記金属
元素と化合物になっていないシリコンの合計含有量の割
合が20原子%以上であることを特徴とするハーフトー
ン型位相シフトマスク。
2. The halftone phase shift mask according to claim 1, wherein a ratio of a total content of the metal not silicided and silicon not being a compound with the metal element to the content of the metal silicide. Is 20 atomic% or more.
【請求項3】請求項1または請求項2記載のハーフトー
ン型位相シフトマスクにおいて、前記シリサイド化され
ていない金属の含有量が5原子%以上であることを特徴
とするハーフトーン型位相シフトマスク。
3. The halftone phase shift mask according to claim 1, wherein the content of the unsilicided metal is 5 atomic% or more. .
【請求項4】請求項1または請求項2記載のハーフトー
ン型位相シフトマスクにおいて、前記他の金属元素と化
合物になっていないシリコンの含有量が5原子%以上で
あることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマス
ク。
4. The halftone phase shift mask according to claim 1, wherein the content of silicon not being a compound with the other metal element is 5 atomic% or more. Tone type phase shift mask.
【請求項5】請求項3記載のハーフトーン型位相シフト
マスクにおいて、含有されるシリサイド化されていない
金属は、単一金属若しくはその金属の酸素化合物,窒素
化合物,弗素化合物であることを特徴とするハーフトー
ン型位相シフトマスク。
5. The halftone phase shift mask according to claim 3, wherein the non-silicided metal contained is a single metal or an oxygen compound, a nitrogen compound or a fluorine compound of the metal. Half-tone type phase shift mask.
【請求項6】請求項4記載のハーフトーン型位相シフト
マスクにおいて、他の金属元素と化合物になっていない
シリコンは、シリコン元素若しくはシリコンの酸素化合
物、窒素化合物、弗素化合物であることを特徴とするハ
ーフトーン型位相シフトマスク。
6. The halftone phase shift mask according to claim 4, wherein the silicon which is not compounded with another metal element is a silicon element or an oxygen compound, a nitrogen compound or a fluorine compound of silicon. Half-tone type phase shift mask.
【請求項7】請求項1または請求項2記載のハーフトー
ン型位相シフトマスクにおいて、金属シリサイドを主要
構成要素とする領域中にシリサイド化されていない金属
を含み、かつその金属がジルコニウムであることを特徴
とするハーフトーン型位相シフトマスク。
7. The halftone phase shift mask according to claim 1, wherein a region mainly composed of metal silicide contains a metal which is not silicided, and the metal is zirconium. A halftone type phase shift mask characterized by the following.
【請求項8】請求項3または請求項5記載のハーフトー
ン型位相シフトマスクにおいて、シリサイド化されてい
ない金属がジルコニウムであることをことを特徴とする
ハーフトーン型位相シフトマスク。
8. The halftone phase shift mask according to claim 3, wherein the non-silicided metal is zirconium.
【請求項9】請求項1または請求項2記載のハーフトー
ン型位相シフトマスクにおいて、金属シリサイドを主要
構成要素とする領域中にシリサイド化されていない金属
を含み、かつその金属がモリブデンであることを特徴と
するハーフトーン型位相シフトマスク。
9. The halftone phase shift mask according to claim 1, wherein the region mainly composed of metal silicide contains a metal which is not silicided, and the metal is molybdenum. A halftone type phase shift mask characterized by the following.
【請求項10】請求項3または請求項5記載のハーフト
ーン型位相シフトマスクにおいて、シリサイド化されて
いない金属がモリブデンであることをことを特徴とする
ハーフトーン型位相シフトマスク。
10. The halftone phase shift mask according to claim 3, wherein the metal that is not silicided is molybdenum.
【請求項11】請求項1乃至10の何れか一項記載のハ
ーフトーン型位相シフトマスク製造に係るハーフトーン
型位相シフトマスクブランク。
11. A halftone type phase shift mask blank according to claim 1, wherein the halftone type phase shift mask blank is manufactured.
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