JP2002258455A - Phase shift mask blank and phase shift mask - Google Patents
Phase shift mask blank and phase shift maskInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩ，ＶＬＳＩ
等の高密度半導体集積回路、ＣＣＤ（電化結合素子），
ＬＣＤ（液晶表示素子）用のカラーフィルター、磁気ヘ
ッドなどの微細加工に用いられる位相シフトマスクブラ
ンク及び位相シフトマスク、特に、位相シフト膜によっ
て露光波長の光の強度を減衰させることができるハーフ
トーン型の位相シフトマスクブランク及び位相シフトマ
スクに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an LSI, a VLSI
High-density semiconductor integrated circuits such as CCD,
Phase shift mask blanks and phase shift masks used for fine processing of color filters for LCDs (liquid crystal display devices), magnetic heads, etc., and in particular, a halftone type in which the intensity of light at the exposure wavelength can be attenuated by a phase shift film And a phase shift mask.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＩＣ及びＬＳＩ等の半導体集積回路の製
造をはじめとして、広範囲な用途に用いられているフォ
トマスクは、基本的には透光性基板上にクロムを主成分
とした遮光膜を所定のパターンで形成したものである。
近年では半導体集積回路の高集積化などの市場要求に伴
ってパターンの微細化が急速に進み、これに対して露光
波長の短波長化を図ることにより対応してきた。2. Description of the Related Art Photomasks used for a wide range of applications, including the manufacture of semiconductor integrated circuits such as ICs and LSIs, basically include a light-shielding film containing chromium as a main component on a light-transmitting substrate. It is formed in a predetermined pattern.
In recent years, pattern miniaturization has rapidly progressed in response to market requirements such as higher integration of semiconductor integrated circuits, and this has been responded to by shortening the exposure wavelength.
【０００３】しかしながら、露光波長の短波長化は解像
度を改善する反面、焦点深度の減少を招き、プロセスの
安定性が低下し、製品の歩留まりに悪影響を及ぼすとい
う問題があった。[0003] However, while shortening the exposure wavelength improves the resolution, it causes a decrease in the depth of focus, lowers the stability of the process, and adversely affects the product yield.
【０００４】このような問題に対して、有効なパターン
転写法の一つとして、位相シフト法があり、微細パター
ンを転写するためのマスクとして位相シフトマスクが使
用されている。In order to solve such a problem, there is a phase shift method as one of effective pattern transfer methods, and a phase shift mask is used as a mask for transferring a fine pattern.
【０００５】この位相シフトマスク（ハーフトーン型位
相シフトマスク）は、例えば、図５に示したように、基
板１上に位相シフター膜２をパターン形成してなるもの
で、位相シフター膜の存在しない基板露出部（第１光透
過部）１ａとマスク上のパターン部分を形成している位
相シフター部（第２光透過部）２ａとにおいて、両者を
透過してくる光の位相差を１８０度とすることで、パタ
ーン境界部分の光の干渉により干渉した部分で光強度は
ゼロとなり、転写像のコントラストを向上させることが
できるものである。また、位相シフト法を用いることに
より、必要な解像度を得る際の焦点深度を増大させるこ
とが可能となり、クロム膜等からなる一般的な露光パタ
ーンを持つ通常のマスクを用いた場合に比べて、解像度
の改善と露光プロセスのマージンを向上させることが可
能なものである。This phase shift mask (halftone type phase shift mask) is formed by patterning a phase shifter film 2 on a substrate 1 as shown in FIG. 5, for example, and has no phase shifter film. The phase difference between the light transmitted through the substrate exposure portion (first light transmission portion) 1a and the phase shifter portion (second light transmission portion) 2a forming the pattern portion on the mask is 180 degrees. By doing so, the light intensity becomes zero at the part where the light interferes with the light at the pattern boundary, and the contrast of the transferred image can be improved. Also, by using the phase shift method, it is possible to increase the depth of focus when obtaining the required resolution, compared to using a normal mask having a general exposure pattern such as a chrome film, It is possible to improve the resolution and the margin of the exposure process.
【０００６】上記位相シフトマスクは、位相シフター部
の光透過特性によって、完全透過型位相シフトマスク
と、ハーフトーン型位相シフトマスクとに、実用的には
大別することができる。完全透過型位相シフトマスク
は、位相シフター部の光透過率が基板と同等であり、露
光波長に対しては透明なマスクである。ハーフトーン型
位相シフトマスクは、位相シフター部の光透過率が基板
露出部の数％〜数十％程度のものである。[0006] The above-mentioned phase shift masks can be practically classified into a complete transmission type phase shift mask and a halftone type phase shift mask depending on the light transmission characteristics of the phase shifter. The complete transmission type phase shift mask is a mask in which the light transmittance of the phase shifter portion is equal to that of the substrate and is transparent to the exposure wavelength. The halftone type phase shift mask has a phase shifter portion having a light transmittance of several% to several tens% of the exposed portion of the substrate.
【０００７】図１にハーフトーン型位相シフトマスクブ
ランク、図２にハーフトーン型位相シフトマスクの基本
的な構造を示す。図１のハーフトーン型位相シフトマス
クブランクは、露光光に対して透明な基板１上にハーフ
トーン位相シフト膜２を形成したものである。また、図
２のハーフトーン型位相シフトマスクは、マスク上のパ
ターン部分を形成するハーフトーン位相シフター部２ａ
と、位相シフト膜が存在しない基板露出部１ａを形成し
たものである。FIG. 1 shows a basic structure of a halftone type phase shift mask blank, and FIG. 2 shows a basic structure of a halftone type phase shift mask. The halftone type phase shift mask blank of FIG. 1 has a halftone phase shift film 2 formed on a substrate 1 transparent to exposure light. Further, the halftone type phase shift mask of FIG. 2 has a halftone phase shifter 2a for forming a pattern portion on the mask.
And a substrate exposed portion 1a in which no phase shift film exists.
【０００８】ここで、位相シフター部２ａを透過した露
光光は基板露出部１ａを透過した露光光に対して位相が
シフトされる。また、位相シフター部２ａを透過した露
光光が被転写基板上のレジストに対しては感光しない程
度の光強度になるように、位相シフター部２ａの透過率
は設定される。従って、露光光を実質的に遮光する機能
を有する。Here, the phase of the exposure light transmitted through the phase shifter 2a is shifted with respect to the exposure light transmitted through the substrate exposure portion 1a. Further, the transmittance of the phase shifter 2a is set such that the exposure light transmitted through the phase shifter 2a has a light intensity that does not expose the resist on the transfer target substrate. Therefore, it has a function of substantially blocking exposure light.
【０００９】上記ハーフトーン型位相シフトマスクとし
ては、構造が簡単な単層型のハーフトーン型位相シフト
マスクがある。このような単層型のハーフトーン位相シ
フトマスクとして、モリブデンシリサイド酸化物（Ｍｏ
ＳｉＯ）、モリブデンシリサイド酸化窒化物（ＭｏＳｉ
ＯＮ）の材料からなる位相シフターを有するものなどが
提案されている（特開平７−１４０６３５号公報）。As the halftone type phase shift mask, there is a single layer type halftone type phase shift mask having a simple structure. As such a single-layer halftone phase shift mask, molybdenum silicide oxide (Mo) is used.
SiO), molybdenum silicide oxynitride (MoSi
One having a phase shifter made of a material of (ON) material has been proposed (JP-A-7-140635).
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、位相シ
フトマスクは透明基板上に位相シフトパターンを設け、
位相シフト領域で位相差及び透過率が適切な値でないと
十分な転写効果が得られない。通常位相シフト膜はスパ
ッタリング法により成膜し、所望の屈折率や消衰係数を
得るが、実際に露光をおこなう場合、位相シフトマスク
は特定波長のレーザにさらされることになる。多回数に
およぶレーザ照射により、位相シフター部の位相差、透
過率は徐々に変化する。このため位相シフトマスクとし
ての機能を有する期間は限られてしまう。However, a phase shift mask is provided with a phase shift pattern on a transparent substrate.
If the phase difference and the transmittance are not appropriate values in the phase shift region, a sufficient transfer effect cannot be obtained. Usually, a phase shift film is formed by a sputtering method to obtain a desired refractive index or extinction coefficient. However, when actually performing exposure, the phase shift mask is exposed to a laser having a specific wavelength. The phase difference and transmittance of the phase shifter gradually change due to laser irradiation many times. For this reason, the period during which the function as a phase shift mask is provided is limited.
【００１１】このような光学的特性の変化を抑制する手
法として位相シフト膜を形成後に熱処理などが行われて
いるが、処理には長い時間を要し、さらに位相シフト膜
が汚染されてしまうおそれがあるという問題点がある。As a method for suppressing such a change in optical characteristics, heat treatment or the like is performed after the phase shift film is formed. However, the process requires a long time, and the phase shift film may be contaminated. There is a problem that there is.
【００１２】本発明は、上記問題点を鑑みなされたもの
で、長時間使用しても光学的特性の変化が小さい高性能
な位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスクを提
供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a high-performance phase shift mask blank and a phase shift mask that have a small change in optical characteristics even when used for a long time.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、透明基板上に金属とシリコンとを主成分とした位相
シフト膜を少なくとも一層設けてなる位相シフトマスク
ブランクにおいて、その最表面層に金属とシリコンとを
主成分としたキャップ層、特に好ましくはモリブデンシ
リサイド窒化膜を成膜することにより、エキシマレーザ
耐性が付与され、エキシマレーザを長時間照射しても光
学的特性の劣化の少ない位相シフトマスクブランク及び
位相シフトマスクが得られることを見出し、本発明をな
すに至った。Means for Solving the Problems and Embodiments of the Invention As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has found that a phase shift film mainly composed of metal and silicon is formed on a transparent substrate. In a phase shift mask blank comprising at least one layer, a cap layer containing metal and silicon as main components, particularly preferably a molybdenum silicide nitride film is formed on the outermost surface layer, so that excimer laser resistance is imparted. The present inventors have found that a phase shift mask blank and a phase shift mask with little deterioration of optical characteristics can be obtained even when laser irradiation is performed for a long time, and have accomplished the present invention.
【００１４】即ち、本発明は、下記の位相シフトマスク
ブランク及び位相シフトマスクを提供する。 請求項１：透明基板上に金属とシリコンとを主成分とし
た位相シフト膜を少なくとも一層設けてなる位相シフト
マスクブランクにおいて、上記位相シフト膜上に金属と
シリコンとを主成分としたキャップ層を形成することを
特徴とする位相シフトマスクブランク。 請求項２：上記キャップ層をモリブデンシリサイド窒化
膜で形成したことを特徴とする請求項１に記載の位相シ
フトマスクブランク。 請求項３：上記位相シフト膜をモリブデンシリサイド酸
化炭化物又はモリブデンシリサイド酸化窒化炭化物で形
成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の位相シ
フトマスクブランク。 請求項４：上記キャップ層の厚さが５〜３５ｎｍである
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の位相シフトマス
クブランク。 請求項５：上記位相シフトマスクブランクにエキシマレ
ーザをトータルエネルギーとして１０ｋＪ／ｃｍ2以上
照射した時、エキシマレーザ照射前後の位相差の変化量
が１度以下、透過率の変化量が０．１％以下である請求
項１乃至４のいずれか１項に記載の位相シフトマスクブ
ランク。 請求項６：上記位相シフト膜と上記キャップ層の両膜を
透過する露光光の位相を１８０±５度変換し、かつ透過
率が３〜４０％である請求項１乃至５に記載の位相シフ
トマスクブランク。 請求項７：請求項１乃至６のいずれか１項記載の位相シ
フトマスクブランクをリソグラフィ法によりパターン形
成して得られることを特徴とする位相シフトマスク。That is, the present invention provides the following phase shift mask blank and phase shift mask. Claim 1: In a phase shift mask blank having at least one phase shift film mainly composed of metal and silicon provided on a transparent substrate, a cap layer mainly composed of metal and silicon is provided on the phase shift film. A phase shift mask blank characterized by being formed. In another preferred embodiment, the cap layer is formed of a molybdenum silicide nitride film. In a preferred embodiment, the phase shift film is formed of molybdenum silicide oxycarbide or molybdenum silicide oxynitride carbide. In a preferred embodiment, the thickness of the cap layer is 5 to 35 nm, and the phase shift mask blank according to any one of claims 1 to 3. Claim 5: When the phase shift mask blank is irradiated with an excimer laser as a total energy of 10 kJ / cm 2 or more, the change in phase difference before and after excimer laser irradiation is 1 degree or less, and the change in transmittance is 0.1%. The phase shift mask blank according to claim 1, wherein: Preferably, the phase of the exposure light passing through both the phase shift film and the cap layer is converted by 180 ± 5 degrees, and the transmittance is 3% to 40%. Mask blank. [7] A phase shift mask obtained by pattern-forming the phase shift mask blank according to any one of [1] to [6] by a lithography method.
【００１５】本発明によれば、位相シフトマスクブラン
ク及び位相シフトマスクにおける位相シフト膜のエキシ
マレーザ耐性が付与される。その結果、エキシマレーザ
光を長時間照射しても位相差、透過率等の光学的特性の
変化を小さくすることができ、高品質な位相シフトマス
クが得られ、露光プロセスの安定性が向上し、所望とす
る微細な幅のパターンを正確に形成することができ、更
なる半導体集積回路の微細化、高集積化に十分対応する
ことができるものである。According to the present invention, the phase shift mask blank and the phase shift film in the phase shift mask are provided with excimer laser resistance. As a result, even when excimer laser light is irradiated for a long time, changes in optical characteristics such as phase difference and transmittance can be reduced, a high-quality phase shift mask can be obtained, and the stability of the exposure process can be improved. It is possible to accurately form a pattern having a desired fine width and sufficiently cope with further miniaturization and high integration of a semiconductor integrated circuit.
【００１６】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の位相シフトマスクブランクは、図３に示したよ
うに、露光光が透過する基板１上に、金属とシリコンを
主成分として含む位相シフト膜２を成膜し、さらにこの
位相シフト膜２の上にキャップ層３を形成したことを特
徴とし、これにより、長期間エキシマレーザが照射され
ても光学的特性の変化（劣化）が少なく、高品質な位相
シフトマスクを得ることができるものである。Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In the phase shift mask blank of the present invention, as shown in FIG. 3, a phase shift film 2 containing metal and silicon as main components is formed on a substrate 1 through which exposure light is transmitted. And a cap layer 3 is formed thereon, whereby a high-quality phase shift mask can be obtained with little change (deterioration) in optical characteristics even when irradiated with an excimer laser for a long period of time. is there.
【００１７】具体的には、上記位相シフト膜は、Ｍｏ，
Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｖ，Ｃｏ，Ｃｒ又はＮ
ｉ等の金属とシリコンを主成分として含み、特にモリブ
デンシリサイド酸化炭化物（ＭｏＳｉＯＣ）又はモリブ
デンシリサイド酸化窒化炭化物（ＭｏＳｉＯＮＣ）で形
成したものが好ましい。Specifically, the phase shift film is made of Mo,
Ti, Ta, Zr, Hf, Nb, V, Co, Cr or N
A material containing a metal such as i and silicon as main components, and particularly formed of molybdenum silicide oxycarbide (MoSiOC) or molybdenum silicide oxynitride carbide (MoSiONC) is preferable.
【００１８】この位相シフト膜の上に形成されるキャッ
プ層は、Ｍｏ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｖ，Ｃ
ｏ，Ｃｒ又はＮｉ等の金属とシリコンを主成分として含
み、特にモリブデン窒化物（ＭｏＳｉＮ）が好ましい。The cap layer formed on the phase shift film is made of Mo, Ti, Ta, Zr, Hf, Nb, V, C
It contains a metal such as o, Cr or Ni and silicon as main components, and is particularly preferably molybdenum nitride (MoSiN).
【００１９】また、上記位相シフト膜とキャップ層とを
備えた位相シフトマスクは、両膜を透過する露光光の位
相を１８０±５度変換し、かつ透過率が３〜４０％であ
ることが好ましい。なお、上記透明基板は石英又は二酸
化珪素を主成分とするものが好ましい。The phase shift mask provided with the phase shift film and the cap layer may convert the phase of exposure light passing through both films by 180 ± 5 degrees and have a transmittance of 3 to 40%. preferable. Preferably, the transparent substrate contains quartz or silicon dioxide as a main component.
【００２０】本発明の位相シフト膜の成膜方法として
は、反応性スパッタ法が好ましい。この際のスパッタリ
ングターゲットとしては金属とシリコンとを主成分とす
るものを用いる。この場合、ターゲットは金属とシリコ
ンのみからなるものでも良く、膜の組成を面内で一定に
保つために、金属に酸素、窒素、炭素のいずれか、又は
これらを組み合わせて添加したターゲットを用いても構
わない。なお、金属の種類としては、Ｍｏ，Ｔｉ，Ｔ
ａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｖ，Ｃｏ，Ｃｒ又はＮｉなどが
挙げられるが、これらの中でモリブデン（Ｍｏ）が好ま
しい。The method for forming the phase shift film of the present invention is preferably a reactive sputtering method. At this time, a sputtering target containing metal and silicon as main components is used. In this case, the target may be composed of only metal and silicon, and in order to keep the composition of the film constant in the plane, oxygen, nitrogen, carbon, or any combination of these is added to the metal using a target. No problem. The types of metals include Mo, Ti, T
a, Zr, Hf, Nb, V, Co, Cr or Ni, among which molybdenum (Mo) is preferable.
【００２１】スパッタリング方法としては、直流（Ｄ
Ｃ）電源を用いたものでも、高周波（ＲＦ）電源を用い
たものでもよく、またマグネトロンスパッタリング方式
であっても、コンベンショナル方式であってもよい。な
お、成膜装置は通過型でも枚葉型でも構わない。As a sputtering method, a direct current (D
C) A power supply or a radio frequency (RF) power supply may be used, and a magnetron sputtering method or a conventional method may be used. Note that the film forming apparatus may be a passing type or a single wafer type.
【００２２】位相シフト膜を成膜する際のスパッタリン
グガスの組成は、アルゴン等の不活性ガスに酸素ガスや
窒素ガス、各種酸化窒素ガス、各種酸化炭素ガス等の炭
素を含むガスなどを成膜される位相シフト膜が所望の組
成を持つように、適宜に添加することにより成膜するこ
とができる。この場合、炭素を含むガスとして、メタン
等の各種炭化水素ガス、一酸化炭素や二酸化炭素の酸化
炭素ガス等が挙げられるが、二酸化炭素を用いると炭素
源及び酸素源として使用できると共に、反応性が低く安
定なガスであることから特に好ましい。The composition of the sputtering gas when forming the phase shift film is such that a gas containing carbon such as oxygen gas, nitrogen gas, various types of nitrogen oxide gas, various types of carbon oxide gas, etc. in an inert gas such as argon is formed. The phase shift film can be formed by appropriately adding it so that the phase shift film has a desired composition. In this case, examples of the gas containing carbon include various hydrocarbon gases such as methane, and carbon oxide gas such as carbon monoxide and carbon dioxide. Is particularly preferable because it is a low and stable gas.
【００２３】ＭｏＳｉＯＣ又はＭｏＳｉＯＮＣを成膜す
る際のスパッタリングガスの組成は、アルゴン等の不活
性ガスに炭素源になる炭素を含む混合ガスとすることが
できるが、更に酸素ガスや窒素ガス、各種酸化窒素ガス
等を成膜される位相シフト膜が所望の組成を持つよう
に、適宜添加することができる。The composition of the sputtering gas for forming MoSiOC or MoSiONC may be a mixed gas containing carbon serving as a carbon source in an inert gas such as argon. Nitrogen gas or the like can be appropriately added so that the phase shift film to be formed has a desired composition.
【００２４】具体的には、ＭｏＳｉＯＣを成膜する場合
には、ターゲットとしてモリブデンシリサイドを用い、
スパッタガスとしてアルゴンガスと二酸化炭素ガスで反
応性スパッタリングすることが好ましい。また、ＭｏＳ
ｉＯＮＣ膜を成膜する場合には、ターゲットとしてモリ
ブデンシリサイドを用い、スパッタガスとしてアルゴン
ガスと二酸化炭素ガスと窒素ガスで反応性スパッタリン
グを行うことが好ましい。More specifically, when forming MoSiOC, molybdenum silicide is used as a target.
It is preferable to perform reactive sputtering with argon gas and carbon dioxide gas as the sputtering gas. Also, MoS
When forming an iONC film, it is preferable to use molybdenum silicide as a target and perform reactive sputtering with argon gas, carbon dioxide gas, and nitrogen gas as sputtering gases.
【００２５】なお、成膜される位相シフト膜の透過率を
上げたい時には、膜中に酸素及び窒素が多く取り込まれ
るようにスパッタリングガスに添加する酸素や窒素を含
むガスの量を増やす方法、スパッタリングターゲットに
予め酸素や窒素を多く添加した金属シリサイドを用いる
方法などにより調整することができる。When it is desired to increase the transmittance of the phase shift film to be formed, a method of increasing the amount of a gas containing oxygen or nitrogen to be added to the sputtering gas so that a large amount of oxygen and nitrogen is taken into the film, a sputtering method. The target can be adjusted by a method using a metal silicide to which a large amount of oxygen or nitrogen is added in advance.
【００２６】ここで、モリブデンシリサイド酸化炭化物
（ＭｏＳｉＯＣ）膜の組成はＭｏ：５〜２５原子％、特
に１０〜２５原子％、Ｓｉ：１０〜３５原子％、特に２
０〜３４原子％、Ｏ：３０〜７０原子％、特に３１〜６
５原子％、Ｃ：３〜２０原子％、特に３〜１５原子％で
あることが好ましい。モリブデンシリサイド酸化窒化炭
化物（ＭｏＳｉＯＮＣ）膜の組成はＭｏ：５〜２５原子
％、特に８〜２０原子％、Ｓｉ：１０〜３５原子％、特
に１８〜３０原子％、Ｏ：３０〜６０原子％、特に３８
〜５８原子％、Ｎ：５〜３０原子％、特に６〜２０原子
％、Ｃ：３〜２０原子％、特に３〜１５原子％であるこ
とが好ましい。Here, the composition of the molybdenum silicide oxycarbide (MoSiOC) film is Mo: 5 to 25 at%, particularly 10 to 25 at%, Si: 10 to 35 at%, particularly 2
0 to 34 atomic%, O: 30 to 70 atomic%, especially 31 to 6
5 at%, C: 3 to 20 at%, preferably 3 to 15 at%. The composition of the molybdenum silicide oxynitride carbide (MoSiONC) film is as follows: Mo: 5 to 25 at%, particularly 8 to 20 at%, Si: 10 to 35 at%, particularly 18 to 30 at%, O: 30 to 60 at%, Especially 38
５８58 at%, N: 5３０30 at%, especially 6２０20 at%, C: 3〜20 at%, especially 3１５15 at%.
【００２７】本発明の位相シフト膜の上に形成されるキ
ャップ層の成膜方法としては、反応性スパッタ法が好ま
しい。この際のスパッタリングターゲットとしては金属
とシリコンとを主成分とするものを用いる。この場合、
ターゲットは金属とシリコンのみからなるものでも良
く、膜の組成を面内で一定に保つために、金属に窒素を
組み合わせて添加したターゲットを用いても構わない。
なお、金属の種類としては、Ｍｏ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，
Ｈｆ，Ｎｂ，Ｖ，Ｃｏ，Ｃｒ又はＮｉなどが挙げられる
が、これらの中でモリブデン（Ｍｏ）が好ましい。As a method of forming the cap layer formed on the phase shift film of the present invention, a reactive sputtering method is preferable. At this time, a sputtering target containing metal and silicon as main components is used. in this case,
The target may be composed of only metal and silicon. In order to keep the composition of the film constant in the plane, a target obtained by adding nitrogen to a metal may be used.
In addition, as a kind of metal, Mo, Ti, Ta, Zr,
Examples thereof include Hf, Nb, V, Co, Cr, and Ni, among which molybdenum (Mo) is preferable.
【００２８】スパッタリング方法としては、直流（Ｄ
Ｃ）電源を用いたものでも、高周波（ＲＦ）電源を用い
たものでもよく、またマグネトロンスパッタリング方式
であっても、コンベンショナル方式であってもよい。な
お、成膜装置は通過型でも枚葉型でも構わない。As a sputtering method, a direct current (D
C) A power supply or a radio frequency (RF) power supply may be used, and a magnetron sputtering method or a conventional method may be used. Note that the film forming apparatus may be a passing type or a single wafer type.
【００２９】キャップ層を成膜する際のスパッタリング
ガスの組成は、アルゴン等の不活性ガスに窒素ガスを成
膜されるキャップ層が所望の組成を持つように、両ガス
組成を調整することにより成膜することができる。The composition of the sputtering gas when forming the cap layer is adjusted by adjusting the composition of the two gases so that the cap layer in which the nitrogen gas is formed on an inert gas such as argon has a desired composition. A film can be formed.
【００３０】モリブデン窒化膜（ＭｏＳｉＮ）を成膜す
る際のスパッタリングガスの組成は、アルゴン等の不活
性ガスに窒素ガスを成膜されるキャップ層が所望の組成
を持つように、両ガス組成を調整することにより成膜す
ることができる。When forming a molybdenum nitride film (MoSiN), the composition of the sputtering gas is set so that the cap layer in which a nitrogen gas is formed on an inert gas such as argon has a desired composition. A film can be formed by adjusting the thickness.
【００３１】具体的には、ＭｏＳｉＮを成膜する場合に
は、ターゲットとしてモリブデンシリサイドを用い、ス
パッタガスとしてアルゴンガスと窒素ガスで反応性スパ
ッタリングすることが好ましい。Specifically, when forming a MoSiN film, it is preferable to use molybdenum silicide as a target and to perform reactive sputtering with an argon gas and a nitrogen gas as a sputtering gas.
【００３２】なお、成膜されるキャップ層の透過率を上
げたい時には、膜中に窒素が多く取り込まれるようにス
パッタリングガスに添加する窒素を含むガスの量を増や
す方法、スパッタリングターゲットに予め窒素を多く添
加した金属シリサイドを用いる方法などにより調整する
ことができる。When it is desired to increase the transmittance of the formed cap layer, a method of increasing the amount of gas containing nitrogen to be added to the sputtering gas so that a large amount of nitrogen is taken into the film, a method of adding nitrogen to the sputtering target in advance. It can be adjusted by a method using a metal silicide to which a large amount is added.
【００３３】ここで、モリブデンシリサイド窒化物（Ｍ
ｏＳｉＮ）膜の組成はＭｏ：５〜３０原子％、特に１０
〜２５原子％、Ｓｉ：１５〜５０原子％、特に２５〜４
５原子％、Ｎ：３０〜６０原子％、特に３５〜５５原子
％であることが好ましい。Here, molybdenum silicide nitride (M
The composition of the (oSiN) film is Mo: 5 to 30 atomic%, particularly 10
-25 atomic%, Si: 15-50 atomic%, especially 25-4
5 atomic%, N: 30 to 60 atomic%, preferably 35 to 55 atomic%.
【００３４】更に、キャップ層の厚さは５〜３５ｎｍ、
特に１０〜３０ｎｍであることが好ましい。Further, the thickness of the cap layer is 5 to 35 nm,
In particular, it is preferably from 10 to 30 nm.
【００３５】最表面層にＭｏＳｉＮからなるキャップ層
を設ける理由は、位相シフト膜（ＭｏＳｉＯＣ、ＭｏＳ
ｉＯＮＣ）にエキシマレーザを照射すると、大気に接し
ている最表面層で酸化が進み、光学的特性の位相差、透
過率等が徐々に変化するため、最表面層を緻密で酸化さ
れにくいＭｏＳｉＮ膜で位相シフト膜を覆うことによ
り、その下のＭｏＳｉＯＣ膜やＭｏＳｉＯＮＣ膜の酸化
を防止することができる。その結果、エキシマレーザを
照射しても位相差、透過率等が変化しなくなる。また、
キャップ層であるＭｏＳｉＮ膜の単層膜では、所望の位
相差、透過率等の光学的特性が得られ難い等の問題があ
るため、位相シフト膜として用いることは難しい。The reason why a cap layer made of MoSiN is provided on the outermost surface layer is that a phase shift film (MoSiOC, MoS
When an iONC is irradiated with an excimer laser, oxidation proceeds in the outermost surface layer in contact with the atmosphere, and the phase difference and transmittance of the optical characteristics gradually change. Therefore, the MoSiN film is dense and hardly oxidized. By covering the phase shift film with, the oxidation of the MoSiOC film and the MoSiONC film thereunder can be prevented. As a result, the phase difference, the transmittance, and the like do not change even when the excimer laser is irradiated. Also,
A single-layer MoSiN film serving as a cap layer has a problem that it is difficult to obtain desired optical characteristics such as retardation and transmittance, and thus it is difficult to use the film as a phase shift film.
【００３６】上記したように透明基板の上に位相シフト
膜、キャップ層と順次積層して構成された位相シフトマ
スクは、エキシマレーザをトータルエネルギーとして１
０ｋＪ／ｃｍ2以上照射した時、エキシマレーザ照射前
後の位相差の変化量が１度以下、透過率の変化量が０．
１％以下であることが好ましい。As described above, the phase shift mask formed by sequentially laminating the phase shift film and the cap layer on the transparent substrate has an excimer laser of 1 energy.
When irradiation is performed at 0 kJ / cm 2 or more, the change in phase difference before and after irradiation with excimer laser is 1 degree or less, and the change in transmittance is 0.1 ° C.
It is preferably at most 1%.
【００３７】次に、本発明の位相シフトマスクブランク
を用いて図２に示したような位相シフトマスクを製造す
る場合は、図４（Ａ）に示したように、透明基板１上に
位相シフト膜２を形成した後、位相シフト膜２上にキャ
ップ層３を形成し、レジスト膜４を形成し、図４（Ｂ）
に示したように、レジスト膜４をパターニングし、更
に、図４（Ｃ）に示したように、位相シフト膜２及びキ
ャップ層３をエッチングした後、図４（Ｄ）に示したよ
うに、レジスト膜４を剥離する方法が採用し得る。この
場合、レジスト膜の塗布、パターニング（露光、現
像）、レジスト膜の除去は、公知の方法によって行うこ
とができる。Next, when the phase shift mask as shown in FIG. 2 is manufactured using the phase shift mask blank of the present invention, the phase shift mask is formed on the transparent substrate 1 as shown in FIG. After forming the film 2, a cap layer 3 is formed on the phase shift film 2 and a resist film 4 is formed.
After patterning the resist film 4 and etching the phase shift film 2 and the cap layer 3 as shown in FIG. 4C, as shown in FIG. A method of removing the resist film 4 can be adopted. In this case, application, patterning (exposure, development) of the resist film, and removal of the resist film can be performed by a known method.
【００３８】[0038]
【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限される
ものではない。EXAMPLES The present invention will be described below in detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
【００３９】［実施例１］６”の石英基板上にモリブデ
ンシリサイドターゲットを用いて、スパッタガスとして
Ａｒを２０ｓｃｃｍ、反応性スパッタガスとしてＣＯ2
を３５．０ｓｃｃｍ、Ｎ2を３５．０ｓｃｃｍ流して、
放電中のガス圧０．３Ｐａ、４．９ｗ／ｃｍ2、ＤＣス
パッタ法にてＭｏＳｉＯＣＮを１３８ｎｍ成膜した。[Example 1] On a 6 ″ quartz substrate, a molybdenum silicide target was used, Ar was used as a sputtering gas at 20 sccm, and CO 2 was used as a reactive sputtering gas.
At 35.0 sccm and N 2 at 35.0 sccm.
MoSiOCN was formed to a thickness of 138 nm by a DC sputtering method under a gas pressure of 0.3 Pa during discharge, 4.9 w / cm 2 .
【００４０】この位相シフト膜（ＭｏＳｉＯＣＮ膜）上
にモリブデンシリサイドをターゲットにして、Ａｒを５
ｓｃｃｍ、Ｎ2を６０ｓｃｃｍ流して、放電中のガス圧
０．３Ｐａ、４．９ｗ／ｃｍ2、ＤＣスパッタ法にてＭ
ｏＳｉＮをキャップ層として３０ｎｍ成膜した。On this phase shift film (MoSiOCN film), molybdenum silicide as a target and Ar
sccm, and the N 2 flow 60 sccm, gas pressure 0.3Pa during discharge, M at 4.9w / cm 2, DC sputtering
A 30 nm film was formed using oSiN as a cap layer.
【００４１】得られた膜のエキシマレーザ（パワー：８
ｍＪ／ｃｍ2／Ｐｕｌｓｅ トータル１０ｋＪ／ｃｍ2）
照射前後の位相差・透過率をＭＰＭ−２４８（ＬＡＳＥ
ＲＴＥＣ社製）を用いて測定したところ、照射前の位相
差１８３．５度、透過率５．５％、照射後の位相差１８
３．０度、透過率５．６％であった。その結果を表１に
示す。An excimer laser (power: 8) of the obtained film
mJ / cm 2 / Pulse Total 10 kJ / cm 2 )
The phase difference and transmittance before and after irradiation were measured using MPM-248 (LASE
As a result, the phase difference before irradiation was 183.5 degrees, the transmittance was 5.5%, and the phase difference after irradiation was 18%.
It was 3.0 degrees and the transmittance was 5.6%. Table 1 shows the results.
【００４２】［比較例１］６”の石英基板上にモリブデ
ンシリサイドターゲットを用いて、スパッタガスとして
Ａｒを２０ｓｃｃｍ、反応性スパッタガスとしてＣＯ2
を２７．０ｓｃｃｍ、Ｎ2を２７．０ｓｃｃｍ流して、
放電中のガス圧０．３Ｐａ、４．９ｗ／ｃｍ2、ＤＣス
パッタ法にてＭｏＳｉＯＣＮを１４５ｎｍ成膜した。COMPARATIVE EXAMPLE 1 On a 6 ″ quartz substrate using a molybdenum silicide target, Ar was used as a sputtering gas at 20 sccm, and CO 2 was used as a reactive sputtering gas.
At 27.0 sccm and N 2 at 27.0 sccm,
MoSiOCN was deposited to a thickness of 145 nm by a DC sputtering method under a gas pressure of 0.3 Pa during discharge, 4.9 w / cm 2 .
【００４３】得られた膜のエキシマレーザ（パワー：８
ｍＪ／ｃｍ2／Ｐｕｌｓｅ トータル１０ｋＪ／ｃｍ2）
照射前後の位相差、透過率をＭＰＭ−２４８（ＬＡＳＥ
ＲＴＥＣ社製）を用いて測定したところ、照射前の位相
差１８６．２度、透過率５．２％、照射後の位相差１８
４．２度、透過率５．７％であった。その結果を表１に
示す。An excimer laser (power: 8) of the obtained film
mJ / cm 2 / Pulse Total 10 kJ / cm 2 )
MPM-248 (LASE)
As a result, the phase difference before irradiation was 186.2 degrees, the transmittance was 5.2%, and the phase difference after irradiation was 18%.
The transmittance was 5.7% at 4.2 degrees. Table 1 shows the results.
【００４４】[0044]
【表１】 [Table 1]
【００４５】表から明らかに、キャップ層を形成した位
相シフトマスクの方がレーザ照射前後の位相差・透過率
の変化量が小さい膜構成といえる。It is apparent from the table that the phase shift mask having the cap layer formed thereon has a smaller change in phase difference and transmittance before and after laser irradiation.
【００４６】[0046]
【発明の効果】本発明によれば、キャップ層を持つ位相
シフトマスクは、エキシマレーザ耐性が付与され、エキ
シマレーザを長時間照射しても光学的特性が変化しない
高品質な位相シフトマスクブランク及び位相シフトマス
クが得られる。According to the present invention, a phase shift mask having a cap layer is provided with an excimer laser resistance, and a high quality phase shift mask blank whose optical characteristics do not change even when irradiated with an excimer laser for a long time. A phase shift mask is obtained.
【図１】従来の位相シフトマスクブランクの断面図であ
る。FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional phase shift mask blank.
【図２】従来の位相シフトマスクの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional phase shift mask.
【図３】本発明の一実施例に係る位相シフトマスクブラ
ンクの断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a phase shift mask blank according to one embodiment of the present invention.
【図４】本発明の位相シフトマスクの製造工程の一例を
説明する断面図であり、（Ａ）はレジスト膜を形成した
状態、（Ｂ）はレジスト膜をパターニングした状態、
（Ｃ）はエッチングを行った状態、（Ｄ）はレジスト膜
を除去した状態である。4A and 4B are cross-sectional views illustrating an example of a manufacturing process of the phase shift mask of the present invention, wherein FIG. 4A is a state in which a resist film is formed, FIG.
(C) shows a state after etching, and (D) shows a state after removing the resist film.
【図５】（Ａ），（Ｂ）は位相シフトマスクの原理を説
明する図であり、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大図である。FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating the principle of a phase shift mask, and FIG. 5B is a partially enlarged view of FIG.
１ 基板 ２ 位相シフト膜 ３ キャップ層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Phase shift film 3 Cap layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 英雄 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−１ 信越化学工業株式会社精密機能材料研究所 内 (72)発明者 品川 勉 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−１ 信越化学工業株式会社精密機能材料研究所 内 (72)発明者 丸山 保 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−１ 信越化学工業株式会社精密機能材料研究所 内 (72)発明者 岡崎 智 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−１ 信越化学工業株式会社精密機能材料研究所 内 Ｆターム(参考） 2H095 BB03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hideo Kaneko 28-1 Nishifukushima, Kazagi-son, Nakakushiro-gun, Niigata Pref. Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.Precision Functional Materials Research Laboratories (72) Inventor Tsutomu Shinagawa Nakai-ku, Niigata 28-1 Nishi-Fukushima, Kushiro-mura, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.Precision Functional Materials Research Laboratory (72) Inventor: Tamotsu Maruyama 28-1, Nishi-Fukushima, Nishi-Fukushima, Naka-kushiro-gun, Niigata Pref. Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Satoshi Okazaki 28-1 Nishifukushima, Kazagi-son, Nakakubijo-gun, Niigata Prefecture F-term (reference) 2H095 BB03
Claims (7)
とした位相シフト膜を少なくとも一層設けてなる位相シ
フトマスクブランクにおいて、上記位相シフト膜上に金
属とシリコンとを主成分としたキャップ層を形成するこ
とを特徴とする位相シフトマスクブランク。1. A phase shift mask blank comprising at least one phase shift film mainly composed of metal and silicon on a transparent substrate, wherein a cap layer mainly composed of metal and silicon is formed on the phase shift film. The phase shift mask blank characterized by forming.
窒化膜で形成したことを特徴とする請求項１に記載の位
相シフトマスクブランク。2. The phase shift mask blank according to claim 1, wherein said cap layer is formed of a molybdenum silicide nitride film.
ド酸化炭化物又はモリブデンシリサイド酸化窒化炭化物
で形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の位
相シフトマスクブランク。3. The phase shift mask blank according to claim 1, wherein the phase shift film is formed of molybdenum silicide oxycarbide or molybdenum silicide oxynitride carbide.
ある請求項１乃至３のいずれか１項に記載の位相シフト
マスクブランク。4. The phase shift mask blank according to claim 1, wherein the thickness of the cap layer is 5 to 35 nm.
マレーザをトータルエネルギーとして１０ｋＪ／ｃｍ2
以上照射した時、エキシマレーザ照射前後の位相差の変
化量が１度以下、透過率の変化量が０．１％以下である
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の位相シフトマス
クブランク。5. An excimer laser having a total energy of 10 kJ / cm 2 in the phase shift mask blank.
The phase shift mask blank according to any one of claims 1 to 4, wherein the amount of change in phase difference before and after the irradiation with the excimer laser is 1 degree or less and the amount of change in transmittance is 0.1% or less. .
膜を透過する露光光の位相を１８０±５度変換し、かつ
透過率が３〜４０％である請求項１乃至５のいずれか１
項に記載の位相シフトマスクブランク。6. The method according to claim 1, wherein the phase of the exposure light passing through both the phase shift film and the cap layer is changed by 180 ± 5 degrees, and the transmittance is 3 to 40%.
A phase shift mask blank according to the item.
位相シフトマスクブランクをリソグラフィ法によりパタ
ーン形成して得られることを特徴とする位相シフトマス
ク。7. A phase shift mask obtained by pattern-forming the phase shift mask blank according to claim 1 by a lithography method.
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