JP2004004791A - Halftone phase shift mask blank and halftone phase shift mask - Google Patents

Halftone phase shift mask blank and halftone phase shift mask Download PDF

Info

Publication number
JP2004004791A
JP2004004791A JP2003116566A JP2003116566A JP2004004791A JP 2004004791 A JP2004004791 A JP 2004004791A JP 2003116566 A JP2003116566 A JP 2003116566A JP 2003116566 A JP2003116566 A JP 2003116566A JP 2004004791 A JP2004004791 A JP 2004004791A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase shift
shift mask
halftone
film
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003116566A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuuki Shioda
塩田 勇樹
Jun Nozawa
野澤 順
Hideaki Mitsui
三ッ井 英明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hoya Corp filed Critical Hoya Corp
Priority to JP2003116566A priority Critical patent/JP2004004791A/en
Publication of JP2004004791A publication Critical patent/JP2004004791A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a halftone phase shift mask etc., which copes with different two inspection wavelengths in inspection using reflection and make it possible to obtain sufficient inspection accuracy even when either of the inspection wavelengths is used. <P>SOLUTION: The phase shifter films of the halftone phase shift mask blank consist of multilayered films laminated with at least two or more layers including the upper layer formed on the most surface side and the lower layer formed thereunder and is adjusted in the film thickness of the upper layer in such a manner that the refractive index of the film of the upper layer for the wavelength of the inspection light used for the halftone phase shift mask manufactured by using the halftone phase shift mask blank is smaller than the refractive index of the film of the lower layer and that the surface reflectivity for the inspection light of the phase shifter films turns to the desired reflectivity for the different two or more inspection wavelengths. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位相シフターによる光の干渉作用を利用して転写パターンの解像度を向上できるようにした位相シフトマスク及びその素材としての位相シフトマスクブランク等に関し、特にハーフトーン型の位相シフトマスク及びマスクブランク等に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年のフォトリソグラフフィーにおける超解像技術を実現する1つとして、位相シフトマスクが挙げられる。その中でも特にハーフトーン型の位相シフトマスクは、マスク作製時のパターン加工が比較的容易であることから、コンタクトホール形成を主たる用途として広く用いられるようになった。さらに最近ではDRAMなどにおけるラインアンドスペース(L&S)などの繰り返しパターンや孤立パターンヘの適用が進んでいる。
ハーフトーン型位相シフトマスクは、図7に示すように、透明基板2上に、少なくとも、光透過部7及び、光半透過性を有しかつ位相シフト機能を有するハーフトーン位相シフター部8を有し、そのハーフトーン位相シフター部8の構成の面から、単層型と多層型とに大別できる。単層型は、加工性の容易さから現在主流となっており、ハーフトーン位相シフター部がMoSiNあるいはMoSiONからなる単層膜で構成されているものがほとんどである。一方多層型は、前記ハーフトーン位相シフター部が、主に透過率を制御する層と、主に位相シフト量を制御する層との組み合わせからなり、透過率に代表される分光特性と、位相シフト量(位相角)の制御を独立して行うことが可能となる。
一方、LSIパターンの微細化に伴い、露光光源の波長(露光光波長)は、現行のKrFエキシマレーザ(248nm)から、ArFエキシマレーザ(193nm)へ、さらに将来的にはFエキシマレーザ(157nm)へと短波長化が進むと予想される。このような露光光源の短波長化に伴い、所定の透過率及び位相シフト量を満足するようなハーフトーン位相シフター部の材料の選定の幅が狭まる方向にある。また、露光光源の短波長化に伴い、従前の波長でみた場合に光透過性の高い材料が必要があり、その結果、パターン加工の際に石英基板とのエッチング選択性が小さくなるという問題がある。多層型(2層膜)のハーフトーン位相シフターは、2層膜の組合せで位相差及び透過率をコントロールでき材料選定が容易であるという利点、及び上層のエッチングストッパーの役割を果たすような材料を下層として選択できるという利点(特許文献1:特願2001−174973)があることから、多層型(2層型)のハーフトーン位相シフターについて開発が進められている。
【0003】
【特許文献1】特願2001−174973
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フォトマスクにおいては、異物・欠陥検査では、従来から反射光学系が用いられている。それに加えて近年は、マスクのパターン外観検査でも、従来の透過光学系だけでなく反射光学系をも利用するようになったため、十分な検査感度を得るために、装置の光源波長における光半透過部と基板の反射コントラストが必要となってきた。
さらに光透過部、光半透過部、及び光半透過部上に遮光部を有する所謂トライトーンタイプのハーフトーン型位相シフトマスクを検査する場合には、光透過部/光半透過部、光半透過部/遮光部、光透過部/遮光部のそれぞれに反射コントラストが必要となる。具体的には、光透過部・光半透過部・遮光部の光源波長における光反射率をそれぞれR1,R2,R3としたときに、
R1<R2<R3
となる必要がある。
ところで、0.1μm以下の小さな欠陥や、より微細なパターンを検出するために検査装置の光源はi線(365nm)からDUV(深紫外)領域である200〜300nm付近へと短波長化がすすめられているが、現在はその過渡期にあるため、i線光源とDUV光源の両方の検査装置に対応する光学特性を有するマスクおよびマスクブランクであることが望まれる。尚、DUV光源として現在検討されているのは、266nm、257nm等である。
ところが、透過率調整層と位相調整層からなる2層ハーフトーン型位相シフトマスクでは、光反射率が上述の波長を含む範囲で大きく変動してしまうため、一方の検査波長(例えばi線波長)で十分な反射特性を得られたとしても、もう一方の検査波長(DUV波長)では得られないといった問題が生じていた。このことから、検査装置の光源波長に合わせて、ハーフトーン膜の設計を変更しなければならず、開発上大きな負担となっていた。
【0005】
本発明は、上述の課題を鑑みてなされたものであり、反射を用いた検査において、異なる2つの検査波長に対応し、いずれの検査波長を用いた場合でも十分な検査精度が得られるハーフトーン位相シフトマスクブランクおよびハーフトーン型位相シフトマスクを提供することを目的とする。
また、本発明は、特に、i線波長とDUV領域の両方の検査装置の光源で十分な検査精度が得られるハーフトーン位相シフトマスクブランクおよびハーフトーン型位相シフトマスクを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の構成を有する。
(構成1) 透明基板上に、露光光を透過させる光透過部と、露光光の一部を透過させると同時に透過した光の位相を所定量シフトさせる位相シフター部を有し、前記光透過部と位相シフター部の境界部近傍にて各々を透過した光が互いに打ち消し合うように光学特性を設計することで、被露光体表面に転写される露光パターン境界部のコントラストを良好に保持、改善できるようにしたハーフトーン型位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型位相シフトマスクブランクであり、透明基板上に前記位相シフター部を形成するための位相シフター膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、
前記位相シフター膜は、最も表面側に形成された上層とその下に形成された下層とを含む少なくとも2層以上の膜が積層された多層膜からなり、前記ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを用いて製造したハーフトーン型位相シフトマスクの検査に用いられる検査光の波長に対する上層の膜の屈折率が下層の膜の屈折率よりも小さく、かつ前記位相シフター膜の前記検査光に対する表面反射率が、異なる2つ以上の検査波長に対し所望の反射率となるように、上層の膜厚が調整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ブランク。
(構成2) 前記露光光が、波長140nm〜200nmから選ばれる波長であり、前記異なる2つ以上の検査波長が、波長240〜370nmから選ばれることを特徴とする構成1に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
(構成3) 前記位相シフター膜の表面反射率が、波長220nm〜340nmから選ばれる波長において、極大となるように上層の膜厚が調整されていることを特徴とする構成2に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
(構成4) 露光光が、Fエキシマレーザであることを特徴とする構成1〜3のいずれかに記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
(構成5) 露光光が、ArFエキシマレーザであり、前記位相シフター膜が、透過率が8乃至30%に調整されていることを特徴とする構成1〜3のいずれかに記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
(構成6) 前記位相シフター膜が、露光光の位相角を略180°変換し、かつ露光光に対する透過率が3乃至40%に調整された二層膜からなり、上層が、露光光に対して主に位相角を調整する機能を有する位相調整層であり、下層が主に透過率を低下させる機能を有する透過率調整層であることを特徴とする構成1〜5のいずれかに記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
(構成7) 構成1〜6のいずれかに記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおける位相シフター膜にパターニングを施すことによって光透過部とハーフトーン位相シフター部が形成されたことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。
(構成8) ハーフトーン位相シフター部の光透過部との境界近傍を除く所望の領域に、遮光層が形成されていることを特徴とする構成7に記載のハーフトーン型位相シフトマスク。
(構成9) 構成7又は8に記載のハーフトーン型位相シフトマスクのパターン外観検査を行う工程を含むことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、位相シフター膜が、最も表面側に形成された上層とその下に形成された下層とを含む少なくとも2層以上の膜が積層された多層膜からなり、前記ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを用いて製造したハーフトーン型位相シフトマスクの検査に用いられる検査光の波長に対する上層の膜の屈折率が下層の膜の屈折率よりも小さく、かつ前記位相シフター膜の前記検査光に対する表面反射率が、異なる2つ以上の検査波長に対し所望の反射率となるように、上層の膜厚が調整されていることを特徴とするものである。
即ち、本発明によれば、位相シフター膜が少なくとも2層以上の膜が積層された多層膜からなり、検査波長における上層の膜の屈折率が下層の膜の屈折率よりも小さくすることによって、検査光に対する反射率を調整可能とすることができる。また露光波長においても上層の膜の屈折率が下層の膜の屈折率よりも小さくすることによって、露光光に対する反射率も要求値以下となるように調整可能とすることができる。上層を高屈折率、下層を低屈折率とした2層型ハーフトーン位相シフター膜を用いた場合、下層の反射光と上層の反射光が干渉を起こし、2層膜全体の反射率が波長に対し干渉波の曲線(反射スペクトル)を描く。そこで、本発明は、上層の膜厚を調整することによって、反射スペクトルの極大値が所定の波長、即ち異なる2つの検査波長の間となるようにすることによって、異なる2つの検査波長において所望の反射率を実現することができる。
尚、ここでいう検査とは、マスクブランク又はマスクのパターン欠陥検査、異物・外観検査を含むものである。
また、これらの検査において使用可能な反射率は反射率検出感度の観点から、5〜40%であり、好ましくは10〜30%である。
【0008】
以下、具体的に、i線(365nm)及びDUV(240〜300nm、例えば257nm)の波長の両方の検査光に対応するための2層構造のハーフトーン型位相シフトマスクブランクについて説明する。
波長λの検査光に対する、ハーフトーン位相シフター部の反射率は
d=λ/(2n) …(式1)
の時に極大となる。ここで、nは波長λの光に対する上層の屈折率である。
本発明においては、上記λを220nm〜340nmの間で設定することによって、i線及びDUVの両方において所望の反射率を得ることができることから、i線を使用した検査及びDUVを使用した検査の双方において、検査が可能となる。
尚、本発明においては、位相シフター膜が、露光光の位相角を略180°変換し、かつ露光光に対する透過率が3乃至40%に調整された二層膜からなり、上層が、露光光に対して主に位相角を調整する機能を有する位相調整層であり、下層が主に透過率を低下させる機能を有する透過率調整層であることが、短波長化(140nm〜200nm)、具体的には、Fエキシマレーザの波長である157nm及びArFエキシマレーザの波長である193nm(特に透過率8〜30%の高透過率品)に好適に用いられるブランクを得る上で好ましい。
尚、位相調整層は、主に位相を調整する機能を有するが、透過率を調整する機能も担うものである。一方、透過率調整層は、主に透過率を調整する機能を有するが、位相を調整する機能も担うものである。
即ち、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク(ハーフトーン型位相シフトマスク)における位相シフター膜として要求される露光光の位相シフト角をA(deg)とした場合、位相調整層による露光光の位相シフト量をφ1、透過率調整層による露光光の位相シフト量をφ2とすると、
0<φ2<φ1<A(deg) …(式1)
という関係となる。
また、上層が主に位相シフト量を調整する機能を果たす層(位相調整層)とし、下層が主に透過率を調整する機能を果たす層(透過率調整層)となるようにする2層構造とする場合、例えば次のように膜設計が行われる。
即ち、上層(位相調整層)を通過する、波長λの露光光の位相シフト量φ(deg)をφ1とすると、位相調整層の膜厚dは、
d=(φ1/360)×λ/(n−1) …(式2)
で表される。ここで、nは波長λの光に対する位相調整層の屈折率である。
ハーフトーン位相シフター部の位相シフト量Φは、下層(透過率調整層)の位相シフト量をφ2としたときに、
Φ=φ1+φ2=A(deg) …(式3)
となるように設計する必要がある。φ2の値は、概ね−20°≦φ2≦20°の範囲である。すなわちこの範囲の外だと下層の膜厚が厚すぎて、露光光の透過率を大きくすることができない。したがって、上層の膜厚dは
0.44×λ/(n−1)≦d≦0.56×λ/(n−1) …(式4)
の範囲で設計される。
尚、ハーフトーン位相シフター膜の位相シフト量は、理想的には180°であるが、実用上は180°±5°の範囲に入ればよい。
また、露光光の透過率は、3〜20%、好ましくは6〜20%、露光光反射率は40%以下、好ましくは30%以下、さらに好ましくは20%以下とすることがパターン転写上好ましい。
【0009】
透過率調整層の材料としては、金属又はシリコンから選ばれる一種又は二種以上からなる膜、あるいはそれらの酸化物、窒化物等を用いることができ、具体的には、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ランタン、タンタル、タングステン、シリコン、ハフニウムから選ばれる一種又は二種以上の材料からなる膜あるいはこれらの窒化物なとが挙げられる。
また、位相調整層としては、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素など珪素を母体とした薄膜が紫外領域での露光光に対して、比較的高い透過率を得やすいという点から好ましい。さらにこれらの材料は屈折率の制御も容易であるため、位相シフターの要点である位相シフト角の制御性においても優れる。また、膜材料としての主骨格が酸化珪素や窒化珪素であることから、化学的耐久性にも優れる。具体的には、珪素、酸素及び/又は窒素を含む材料、又はこれらに燐、ホウ素、炭素から選ばれる一種又は二種以上を含有してもよい。
このような位相調整層は、通常フッ素系ガスを用いたドライエッチングによりエッチングすることができる。フッ素系ガスとしては、例えばC(例えば、CF、C、C)、CHF、SFこれらの混合ガス又はこれらに添加ガスとしてO、希ガス(He,Ar,Xe)を含むもの等が挙げられる。
また、透過率調整層は、位相調整層のエッチングの際のエッチングストッパーとして機能する膜であることが好ましい。ここでいうエッチングストッパーとは、位相調整層のエッチングの進行を阻止する機能を有する材料からなる膜、もしくは位相シフター膜のエッチングの終点検出を容易にする機能、もしくはその両方の機能を有する材料からなる膜である。
透過率調整層を前者のような位相調整層のエッチングの進行を阻止する機能を有する材料からなる膜とした場合は、透過率調整層は、フッ素系ガスに対して耐性を有しかつ前記フッ素系ガスと異なるガスを用いてエッチング可能な膜とする必要がある。
フッ素系ガスと異なるガスとしては、塩素系ガスを用いることが、透明基板へのダメージを小さく抑えることができるという観点から好ましい。塩素系ガスとしては、Cl、BCl、HCl、これらの混合ガス又はこれらに添加ガスとして希ガス(He,Ar,Xe)を含むもの等が挙げられる。尚、フッ素とフッ素以外のガスを同時に含むガスを用いることもできるがその場合は、プラズマ中の活性種における励起種の割合が多い方を優位とし、フッ素励起種が多い場合はフッ素系ガスと規定し、塩素励起種が多い場合は塩素系ガスと規定する。また、単体ガス組成においてフッ素とそれ以外のハロゲン元素を含む場合(例えばClF等)については、フッ素系ガスとする。
尚、透過率調整層の透明基板に対するエッチング選択比が5以上であることが、位相調整層のエッチングによって実質的なCD制御を可能するる上で好ましい。即ち、下層のエッチングレートを速くすることによって、オーバーエッチング時間を短く抑えることができることから、下層のエッチングによる位相調整層への影響を極力抑えることができる。
塩素系ガスを用いたドライエッチングを行う際の、透明基板に対するエッチング選択比が5以上とすることができる材料としては、前記下層の材料が、Al、Ga、Hf、Ti、V、及びZrからなる第1の群から選ばれる金属単体又はこれらの金属を二種以上を含む材料(第1材料)からなる、又は、前記下層の材料が、Cr、Ge、Pd、Si、Ta、Nb、Sb、Pt、Au、Po、Mo及びWからなる第2の群から選ばれる一種の金属に、前記第1の群から選ばれる少なくとも一種を添加した材料(第2材料)からなる、あるいは、前記下層の材料が、前記金属単体、前記第1材料又は前記第2材料に、窒素及び/又は炭素を含有させた材料を挙げることができる。
特に、塩素ガスに対しては、Zr、Hf、TaZr、TaHf、HfSiについては、エッチング選択比が5以上となるため、オーバーエッチング時間を短く抑えることができることから好ましい。
【0010】
また、本発明によれば、ハーフトーン位相シフター部の光透過部との境界近傍を除く所望の領域に、遮光層が形成されていることにより、高精度のパターン転写が可能な所謂トライトーンタイプのハーフトーン型位相シフトマスクを得ることが可能である。より詳しく説明すると、ハーフトーン型位相シフトマスクにおけるハーフトーン位相シフター部においては、その周囲に強い光強度領域(サイドローブ像)が発生し(図4)、被転写基板上のレジストが露光されてしまう場合がある。これによって生ずる被転写基板上のレジストの膜減りは、形成されるパターン精度の悪化につながる。特に、近年においては、位相シフト効果を充分に得るためにハーフトーン位相シフター部の透過率が大きくなる傾向にあるが、その場合はこのサイドローブ像が特に大きな問題となる。従って、図5に示されるように、透明基板2上のハーフトーン位相シフター部5における光透過部7との境界近傍5aを除く所望の領域、即ちサイドローブ像の強度が低減できるような領域に遮光層9aを設けることによって、位相シフト効果が充分に得られかつ被転写基板上のレジストの膜減りを防止した、高精度の転写パターンを得ることができる。本構成は、高透過率品であるハーフトーン位相シフター膜の透過率が8〜30%、好ましくは9〜25%のハーフトーン型位相シフトマスクについて特に有効である。
また、ハーフトーン型位相シフトマスクとしては、図5に示されるように転写領域Iを除く非転写領域に遮光帯9bを有することが好ましい。この遮光帯は、1枚のマスクを用いて被転写基板上の複数の箇所に露光する際、露光エリアの重なる部分において被転写物が多重露光されることによって被転写基板上のレジストが膜減りを起こすことを防止するものである。
【0011】
尚、本発明における透明基板としては、合成石英基板等を用いることができ、特にFエキシマレーザを露光光として用いる場合は、Fドープ合成石英基板、フッ化カルシウム基板等を用いることができる。
【0012】
【実施例】
(実施例1)
本実施例では、本発明におけるハーフトーン位相シフトマスクのうち、ArFエキシマレーザ露光で、検査波長257nm,i線(364nm)の両方に対応したマスクの作製方法を示す。
合成石英基板上に、Ta−Hf合金ターゲットを用い、Arをスパッタガスとして、Ta−Hfを65オングストローム厚で成膜する。次にSiターゲットを用い、Ar,O,Nをスパッタガスとして、波長193nmにおける屈折率n=2.1、消衰係数k=0.12となるようにガス流量を調節して作製したSiON膜を840オングストローム厚で成膜し、位相シフター膜を得る。
上記成膜方法により形成された位相シフター膜の透過・反射スペクトルを図1に示す。式1を満たす波長はλ=310nmに設定した。波長257nm,364nmにおける光反射率は、それぞれ12.0%、23.6%であり、両方の検査波長に対し検査可能な範囲となった。また、ArFエキシマレーザの波長193nmにおける光透過率は15.2%であった。
次に、図6(1)に示すように、合成石英基板からなる透明基板2上に、Ta−Hfからなる透過率調整層3及びSiONからなる位相調整層4で構成される上記で得られた位相シフター膜5の上にクロムを主成分とする遮光帯膜9、電子線描画レジスト10を順に積層する(図6(2))。そしてレジスト10上に電子線によるパターン描画をおこなった後、現像液浸漬およびベークをおこなうことで、レジストパターン10’を形成する(図6(3))。続いて、そのレジストパターン10’をマスクとし、Cl+Oガス等でのドライエッチングにより、遮光帯膜9のパターン形成をおこなう(図6(4))。さらに、ガスを変えて、遮光帯膜をマスクとして位相シフター膜のパターン形成をおこなう(図6(4))。本実施例では位相調整層4のエッチングをCF+Oにておこない、続いて透過率調整層3のエッチングをClガスにておこなった。エッチングの終点検出は反射光学式で行い、各層の終点は、反射光強度プロファイルの変曲点で判別した。パターニングされた位相シフター膜について断面形状を観察したところ、垂直な断面が観察された。
次に、形成されたパターン上のレジストを剥離し、再度全面にレジストを塗布した後、描画・現像プロセスを経て、マスクパターン周縁に遮光帯パターン9a及びハーフトーン位相シフター部5の光透過部7との境界近傍を除く所望の領域に遮光層9aが形成されるようにレジストパターン(図示せず)を形成する(図5参照)。そしてウエットエッチングあるいはドライエッチングにより前記遮光帯パターン9b及び遮光層9a以外のCrを除去し、ハーフトーン型位相シフトマスクを得る(図5参照)。該マスクの光透過部とハーフトーン位相シフター部の位相差を、位相差計を用いて測定したところ、露光波長において180°であった。
実施例1で得られたハーフトーン位相シフトマスクについて、光源波長257nm, 364nmでの欠陥・異物検査およびパターン外観検査(Starlight,Terascan等)を実施したところ、いずれも良好な測定感度および測定再現性が得られた。
【0013】
(実施例2)
本実施例では、本発明におけるハーフトーン位相シフトマスクのうち、Fエキシマレーザ露光に対応したマスクの作製方法を示す。
合成石英基板上に、Ta−Hf合金ターゲットを用い、Arをスパッタガスとして、Ta−Hfを70オングストローム厚で成膜する。次にSiターゲットを用い、Ar,O,Nをスパッタガスとして、波長157nmにおける屈折率n=2.1、消衰係数k=0.25となるようにガス流量を調節して作製したSiON膜を780オングストローム厚で成膜し、位相シフター膜を得る。
上記成膜方法により形成された位相シフター膜の透過・反射スペクトルを図2に示す。式1を満たす波長はλ=260nmに設定した。波長257nm,364nmにおける光反射率は、それぞれ26.7%、15.7%であり、両方の検査波長に対し検査可能な範囲となった。
また、Fエキシマレーザの波長157.6nmにおける光透過率は6.1%であった。
その後、実施例1と同様のマスクパターン形成および遮光帯形成をおこない、ハーフトーン位相シフトマスクを得る。該マスクの光透過部とハーフトーン位相シフター部の位相差を、位相差計を用いて測定したところ、露光波長において180°であった。
実施例2で得られたハーフトーン位相シフトマスクについて、光源波長257nm,364nmでの欠陥・異物検査およびパターン外観検査(Starlight,Terascan等)を実施したところ、いずれも良好な測定感度および測定再現性が得られた。
【0014】
(比較例)
一方、透過率調整層がTa−Hf膜100オングストローム厚で、位相調整層が、波長193nmにおける屈折率n=1.9、消衰係数k=0.03となるSiON膜1000オングストローム厚からなる位相シフター膜の透過・反射スペクトルを図3に示す。式1を満たす波長はλ=364nmに設定した。波長257nm,364nmにおける光反射率は、それぞれ2.3%、35.2%であり、波長257nmにおける反射率が非常に小さい。なお、該位相シフター膜のArFエキシマレーザの波長193nmにおける光透過率は15.2%であった。また、該位相シフター膜を、実施例1と同様のプロセスでパターニングして得られたハーフトーン位相シフトマスクについて、該マスクの光透過部とハーフトーン位相シフター部の位相差を、位相差計を用いて測定したところ、ArFエキシマレーザの波長193nmにおいて180°であった。
得られたハーフトーン位相シフトマスクについて、光源波長257nm,364nmでの欠陥・異物検査およびパターン外観検査(Starlight,Terascan等)を複数回実施したところ、364nmでは良好な検査感度および測定再現性が得られた。257nmでのパターン外観検査では、光透過部との反射コントラストが不十分であったため、パターンのイメージングがおこなえなかった。257nmでの欠陥・異物検査では、パーティクルサイズの分布の再現性が不十分であった。
【0015】
【発明の効果】
本発明によれば、反射を用いた検査において、異なる2つの検査波長に対応し、いずれの検査波長を用いた場合でも十分な検査精度が得られるハーフトーン位相シフトマスクブランクおよびハーフトーン型位相シフトマスクを得ることができる。
また、本発明によれば、特に、i線波長とDUV領域の両方の検査装置の光源で十分な検査精度が得られるハーフトーン位相シフトマスクブランクおよびハーフトーン型位相シフトマスクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で作成したハーフトーン型位相シフトマスクブランクの透過・反射スペクトルを示す図である。
【図2】実施例2で作成したハーフトーン型位相シフトマスクブランクの透過・反射スペクトルを示す図である。
【図3】比較例1で作成したハーフトーン型位相シフトマスクブランクの透過・反射スペクトルを示す図である。
【図4】サイドローブ像の問題を説明するための図である。
【図5】ハーフトーン型位相シフトマスクの一態様を説明するための模式図である。
【図6】本発明の実施例に係るハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程図である。
【図7】ハーフトーン型位相シフトマスクの一形態を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
1  ハーフトーン型位相シフトマスクブランク
1’ ハーフトーン型位相シフトマスク
2  透明基板
3  透過率調整層
4  位相調整層
5  ハーフトーン位相シフター膜(ハーフトーン位相シフター部)
7  光透過部
8  ハーフトーン位相シフター部
9a 遮光層
9b 遮光帯
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a phase shift mask capable of improving the resolution of a transfer pattern by utilizing the interference effect of light by a phase shifter, a phase shift mask blank as a material thereof, and more particularly to a halftone type phase shift mask and mask Related to blanks and the like.
[0002]
[Prior art]
One of the realizations of the super-resolution technology in recent photolithography is a phase shift mask. Among them, a halftone phase shift mask has been widely used as a main application mainly for forming a contact hole, since pattern processing at the time of manufacturing the mask is relatively easy. More recently, application to repetitive patterns such as line and space (L & S) and isolated patterns in DRAMs and the like has been advanced.
As shown in FIG. 7, the halftone type phase shift mask has at least a light transmitting portion 7 and a halftone phase shifter portion 8 having a light semi-transmitting property and a phase shifting function on a transparent substrate 2. However, from the aspect of the configuration of the halftone phase shifter section 8, it can be roughly classified into a single-layer type and a multilayer type. The single-layer type is currently the mainstream because of its easy workability, and most of the half-tone phase shifters are composed of a single-layer film made of MoSiN or MoSiON. On the other hand, in the multi-layer type, the halftone phase shifter section is composed of a combination of a layer that mainly controls transmittance and a layer that mainly controls the amount of phase shift. The amount (phase angle) can be controlled independently.
Meanwhile, with miniaturization of an LSI pattern, the wavelength of an exposure light source (exposure light wavelength), the current KrF excimer laser (248 nm), the ArF excimer laser (193 nm), and more future F 2 excimer laser (157 nm ) Is expected to be shorter. As the wavelength of the exposure light source becomes shorter, the range of selection of materials for the halftone phase shifter portion that satisfies a predetermined transmittance and a phase shift amount tends to be narrowed. Also, with the shortening of the wavelength of the exposure light source, a material having a high light transmittance is required when viewed at a conventional wavelength, and as a result, the etching selectivity with a quartz substrate during pattern processing is reduced. is there. The multi-layer (two-layer film) halftone phase shifter has the advantage that the phase difference and transmittance can be controlled by the combination of the two-layer film and the material selection is easy, and the material that plays the role of the upper layer etching stopper is used. Since there is an advantage that it can be selected as a lower layer (Patent Document 1: Japanese Patent Application No. 2001-174973), a multi-layer (two-layer) halftone phase shifter is being developed.
[0003]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application No. 2001-174973
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a photomask, a reflection optical system has been conventionally used for foreign matter / defect inspection. In addition, in recent years, not only conventional transmission optical systems but also reflection optical systems have been used in mask pattern appearance inspection, and in order to obtain sufficient inspection sensitivity, light semi-transmission at the light source wavelength of the device is required. The reflection contrast between the part and the substrate has become necessary.
Further, when inspecting a so-called tritone type halftone type phase shift mask having a light transmitting part, a light semi transmitting part, and a light shielding part on the light semi transmitting part, the light transmitting part / light semi transmitting part, light half A reflection contrast is required for each of the transmission part / light shielding part and the light transmission part / light shielding part. Specifically, when the light reflectance at the light source wavelength of the light transmitting portion, the light semi-transmitting portion, and the light shielding portion is R1, R2, and R3, respectively,
R1 <R2 <R3
Needs to be
By the way, in order to detect a small defect of 0.1 μm or less and a finer pattern, the light source of the inspection device is expected to have a shorter wavelength from i-line (365 nm) to around 200 to 300 nm which is a DUV (deep ultraviolet) region. However, since it is currently in a transition period, it is desired that the mask and the mask blank have optical characteristics corresponding to both the i-ray light source and the DUV light source inspection apparatus. In addition, 266 nm, 257 nm, etc. are currently considered as DUV light sources.
However, in the two-layer halftone type phase shift mask including the transmittance adjusting layer and the phase adjusting layer, the light reflectance greatly fluctuates in a range including the above-described wavelength, and therefore, one inspection wavelength (for example, i-line wavelength). However, even if sufficient reflection characteristics can be obtained by using the above method, there is a problem that it cannot be obtained at the other inspection wavelength (DUV wavelength). For this reason, the design of the halftone film has to be changed in accordance with the wavelength of the light source of the inspection apparatus, which has been a heavy burden in development.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and has a halftone which, in an inspection using reflection, can cope with two different inspection wavelengths and can obtain sufficient inspection accuracy even when any of the inspection wavelengths is used. It is an object to provide a phase shift mask blank and a halftone type phase shift mask.
It is another object of the present invention to provide a halftone phase shift mask blank and a halftone type phase shift mask which can obtain sufficient inspection accuracy with a light source of an inspection apparatus in both the i-line wavelength and the DUV region. .
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following configuration.
(Structure 1) The light transmitting section, comprising a light transmitting section for transmitting exposure light and a phase shifter section for transmitting a part of the exposure light and simultaneously shifting the phase of the transmitted light by a predetermined amount on a transparent substrate. By designing the optical characteristics so that the light transmitted through each other near the boundary of the phase shifter and the phase shifter cancel each other, the contrast at the boundary of the exposure pattern transferred to the surface of the object to be exposed can be maintained and improved satisfactorily. A halftone type phase shift mask blank used for manufacturing the halftone type phase shift mask as described above, wherein the halftone type phase shift mask blank has a phase shifter film for forming the phase shifter part on a transparent substrate At
The phase shifter film is a multilayer film in which at least two or more layers including an upper layer formed on the most surface side and a lower layer formed thereunder are laminated, and the halftone type phase shift mask blank is used. The refractive index of the upper layer film with respect to the wavelength of the inspection light used for inspection of the halftone type phase shift mask manufactured by the above is smaller than the refractive index of the lower layer film, and the surface reflectance of the phase shifter film with respect to the inspection light is lower. A halftone phase shift mask blank characterized in that the thickness of the upper layer is adjusted so that a desired reflectance is obtained for two or more different inspection wavelengths.
(Structure 2) The halftone type according to Structure 1, wherein the exposure light has a wavelength selected from a wavelength of 140 nm to 200 nm, and the two or more different inspection wavelengths are selected from a wavelength of 240 to 370 nm. Phase shift mask blank.
(Structure 3) The halftone according to Structure 2, wherein the thickness of the upper layer is adjusted so that the surface reflectance of the phase shifter film is maximized at a wavelength selected from a wavelength of 220 nm to 340 nm. Type phase shift mask blank.
(Configuration 4) exposure light, halftone phase shift mask blank according to any of the 1-3, which is a F 2 excimer laser.
(Configuration 5) The halftone type according to any one of Configurations 1 to 3, wherein the exposure light is an ArF excimer laser, and the transmittance of the phase shifter film is adjusted to 8 to 30%. Phase shift mask blank.
(Structure 6) The phase shifter film is formed of a two-layer film in which the phase angle of the exposure light is changed by approximately 180 ° and the transmittance for the exposure light is adjusted to 3 to 40%. The phase adjustment layer mainly having a function of adjusting a phase angle, and the lower layer is a transmittance adjustment layer mainly having a function of reducing transmittance. Halftone phase shift mask blank.
(Structure 7) A half, wherein a light transmitting portion and a halftone phase shifter portion are formed by patterning a phase shifter film in the halftone phase shift mask blank according to any one of Structures 1 to 6. Tone type phase shift mask.
(Structure 8) The halftone phase shift mask according to Structure 7, wherein a light-shielding layer is formed in a desired region excluding the vicinity of a boundary between the halftone phase shifter portion and the light transmitting portion.
(Configuration 9) A method for manufacturing a halftone phase shift mask, comprising a step of performing a pattern appearance inspection of the halftone phase shift mask according to configuration 7 or 8.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present invention provides a halftone type phase shift mask blank, in which a phase shifter film is a multilayer film in which at least two or more films including an upper layer formed on the most surface side and a lower layer formed thereunder are laminated. The refractive index of the upper layer film with respect to the wavelength of the inspection light used for inspection of the halftone phase shift mask manufactured using the halftone type phase shift mask blank is smaller than the refractive index of the lower layer film, and The film thickness of the upper layer is adjusted so that the surface reflectance of the phase shifter film with respect to the inspection light has a desired reflectance with respect to two or more different inspection wavelengths.
That is, according to the present invention, the phase shifter film is formed of a multilayer film in which at least two or more films are stacked, and the refractive index of the upper layer film at the inspection wavelength is made smaller than the refractive index of the lower film. The reflectance with respect to the inspection light can be adjusted. Also at the exposure wavelength, by making the refractive index of the upper layer film smaller than the refractive index of the lower layer film, the reflectivity to the exposure light can be adjusted so as to be less than a required value. When a two-layer halftone phase shifter film having a high refractive index for the upper layer and a low refractive index for the lower layer is used, the reflected light of the lower layer and the reflected light of the upper layer cause interference, and the reflectance of the entire two-layer film is reduced to a wavelength. On the other hand, a curve (reflection spectrum) of the interference wave is drawn. Thus, the present invention adjusts the film thickness of the upper layer so that the maximum value of the reflection spectrum is at a predetermined wavelength, that is, between two different inspection wavelengths, so that the desired value is obtained at two different inspection wavelengths. Reflectivity can be realized.
Note that the inspection here includes inspection of pattern defects of mask blanks or masks and inspection of foreign matter and appearance.
The reflectance that can be used in these tests is 5 to 40%, and preferably 10 to 30%, from the viewpoint of reflectance detection sensitivity.
[0008]
Hereinafter, a half-tone type phase shift mask blank having a two-layer structure for responding to both the inspection light having the wavelength of i-line (365 nm) and the wavelength of DUV (240 to 300 nm, for example, 257 nm) will be described.
The reflectance of the halftone phase shifter portion with respect to the inspection light having the wavelength λ is d = λ / (2n) (1)
It becomes maximum at the time. Here, n is the refractive index of the upper layer with respect to light of wavelength λ.
In the present invention, by setting the above-mentioned λ between 220 nm and 340 nm, a desired reflectance can be obtained in both i-line and DUV, so that inspection using i-line and inspection using DUV can be performed. In both cases, inspection is possible.
In the present invention, the phase shifter film is a two-layer film in which the phase angle of the exposure light is changed by approximately 180 ° and the transmittance for the exposure light is adjusted to 3 to 40%. It is a phase adjustment layer mainly having a function of adjusting the phase angle, and the lower layer is a transmittance adjustment layer mainly having a function of lowering the transmittance. specifically, the preferable for obtaining a blank suitably used in 193 nm (particularly transmittance 8% and 30% of high transmittance article) is the wavelength of 157nm and ArF excimer laser with a wavelength of F 2 excimer laser.
The phase adjustment layer mainly has a function of adjusting the phase, but also has a function of adjusting the transmittance. On the other hand, the transmittance adjusting layer mainly has a function of adjusting the transmittance, but also has a function of adjusting the phase.
That is, when the phase shift angle of the exposure light required as the phase shifter film in the halftone type phase shift mask blank (halftone type phase shift mask) is A (deg), the phase shift amount of the exposure light by the phase adjustment layer Is φ1 and the phase shift amount of the exposure light by the transmittance adjusting layer is φ2,
0 <φ2 <φ1 <A (deg) (Equation 1)
It becomes the relationship.
Further, a two-layer structure in which the upper layer is a layer (phase adjustment layer) that mainly functions to adjust the amount of phase shift, and the lower layer is a layer (transmittance adjustment layer) that mainly functions to adjust the transmittance. In this case, for example, the film is designed as follows.
That is, assuming that the phase shift amount φ (deg) of the exposure light having the wavelength λ that passes through the upper layer (phase adjustment layer) is φ1, the thickness d of the phase adjustment layer is as follows.
d = (φ1 / 360) × λ / (n−1) (formula 2)
Is represented by Here, n is the refractive index of the phase adjustment layer with respect to the light having the wavelength λ.
The phase shift amount Φ of the halftone phase shifter portion is, when the phase shift amount of the lower layer (transmittance adjusting layer) is φ2,
Φ = φ1 + φ2 = A (deg) (Equation 3)
It is necessary to design so that The value of φ2 is generally in the range of −20 ° ≦ φ2 ≦ 20 °. That is, if the thickness is out of this range, the thickness of the lower layer is too large, so that the transmittance of the exposure light cannot be increased. Therefore, the thickness d of the upper layer is 0.44 × λ / (n−1) ≦ d ≦ 0.56 × λ / (n−1) (Equation 4)
Designed in the range.
Note that the phase shift amount of the halftone phase shifter film is ideally 180 °, but may be in the range of 180 ° ± 5 ° in practical use.
Further, the transmittance of exposure light is preferably 3 to 20%, preferably 6 to 20%, and the exposure light reflectance is preferably 40% or less, preferably 30% or less, and more preferably 20% or less, from the viewpoint of pattern transfer. .
[0009]
As the material of the transmittance adjusting layer, a film made of one or more kinds selected from metal or silicon, or an oxide or nitride thereof can be used.Specifically, aluminum, titanium, vanadium, A film made of one or more materials selected from chromium, zirconium, niobium, molybdenum, lanthanum, tantalum, tungsten, silicon, and hafnium, or a nitride thereof is used.
Further, as the phase adjustment layer, a thin film containing silicon as a base such as silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride is preferable because a relatively high transmittance to exposure light in an ultraviolet region is easily obtained. Furthermore, since these materials can easily control the refractive index, they are also excellent in controllability of the phase shift angle, which is a key point of the phase shifter. Further, since the main skeleton as the film material is silicon oxide or silicon nitride, it has excellent chemical durability. Specifically, a material containing silicon, oxygen and / or nitrogen, or a material containing one or more selected from phosphorus, boron, and carbon may be contained therein.
Such a phase adjustment layer can be usually etched by dry etching using a fluorine-based gas. As the fluorine-based gas, for example, C x F y (for example, CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 ), CHF 3 , SF 6, a mixed gas thereof, or O 2 or a rare gas (He) , Ar, Xe).
The transmittance adjusting layer is preferably a film that functions as an etching stopper when etching the phase adjusting layer. The etching stopper referred to here is a film made of a material having a function of inhibiting the progress of etching of the phase adjustment layer, a function of facilitating the detection of the end point of the etching of the phase shifter film, or a material having both functions. Film.
When the transmittance adjusting layer is a film made of a material having a function of preventing the progress of etching of the phase adjusting layer as in the former, the transmittance adjusting layer has resistance to a fluorine-based gas and the fluorine It is necessary to form a film that can be etched using a gas different from the system gas.
As the gas different from the fluorine-based gas, it is preferable to use a chlorine-based gas from the viewpoint that damage to the transparent substrate can be reduced. Examples of the chlorine-based gas include Cl 2 , BCl 3 , HCl, a mixed gas thereof, or a gas containing a rare gas (He, Ar, Xe) as an additional gas. It should be noted that a gas containing both fluorine and a gas other than fluorine can be used at the same time, but in that case, the one in which the ratio of the excited species in the active species in the plasma is large is predominant. Defined as chlorine-based gas when there are many chlorine-excited species. In the case where fluorine and other halogen elements are contained in the single gas composition (for example, ClF 3 or the like), a fluorine-based gas is used.
In addition, it is preferable that the etching selectivity of the transmittance adjusting layer to the transparent substrate is 5 or more in order to enable substantial CD control by etching the phase adjusting layer. That is, by increasing the etching rate of the lower layer, the over-etching time can be shortened, and thus the influence of the etching of the lower layer on the phase adjustment layer can be suppressed as much as possible.
As a material that can have an etching selectivity to a transparent substrate of 5 or more when performing dry etching using a chlorine-based gas, the material of the lower layer includes Al, Ga, Hf, Ti, V, and Zr. Consisting of a single metal selected from the first group or a material containing two or more of these metals (first material), or the material of the lower layer is Cr, Ge, Pd, Si, Ta, Nb, Sb A material (second material) obtained by adding at least one kind selected from the first group to a kind of metal selected from the second group consisting of Pt, Au, Po, Mo, and W, or the lower layer Is a material in which nitrogen and / or carbon is added to the metal simple substance, the first material, or the second material.
In particular, with respect to chlorine gas, Zr, Hf, TaZr, TaHf, and HfSi are preferable because the etching selectivity is 5 or more, so that the over-etching time can be reduced.
[0010]
Further, according to the present invention, a so-called tritone type in which pattern transfer with high precision can be performed by forming a light shielding layer in a desired region except for the vicinity of a boundary between the halftone phase shifter portion and the light transmitting portion. Can be obtained. More specifically, in the halftone phase shifter portion of the halftone type phase shift mask, a strong light intensity region (side lobe image) is generated around the halftone phase shifter portion (FIG. 4), and the resist on the transfer target substrate is exposed. May be lost. The resulting reduction in the thickness of the resist on the transfer-receiving substrate leads to a deterioration in the precision of the formed pattern. In particular, in recent years, the transmittance of the halftone phase shifter tends to increase in order to sufficiently obtain the phase shift effect. In this case, the side lobe image is a particularly serious problem. Therefore, as shown in FIG. 5, the halftone phase shifter section 5 on the transparent substrate 2 has a desired area excluding the vicinity 5a of the boundary with the light transmitting section 7, that is, an area where the intensity of the side lobe image can be reduced. By providing the light-shielding layer 9a, it is possible to obtain a high-accuracy transfer pattern in which the phase shift effect is sufficiently obtained and the resist on the substrate to be transferred is prevented from being reduced in film thickness. This configuration is particularly effective for a halftone phase shift mask having a transmittance of 8 to 30%, preferably 9 to 25% of a halftone phase shifter film which is a high transmittance product.
Further, as shown in FIG. 5, the halftone phase shift mask preferably has a light-shielding band 9b in a non-transfer area except for the transfer area I. When the light-shielding band is exposed to a plurality of locations on the substrate using a single mask, the resist on the substrate is reduced due to the multiple exposure of the object to be transferred in the overlapping portion of the exposure area. Is to prevent the occurrence of
[0011]
In addition, as the transparent substrate in the present invention, a synthetic quartz substrate or the like can be used. In particular, when an F 2 excimer laser is used as exposure light, an F-doped synthetic quartz substrate, a calcium fluoride substrate, or the like can be used.
[0012]
【Example】
(Example 1)
In this embodiment, a method of manufacturing a halftone phase shift mask of the present invention which is compatible with both an inspection wavelength of 257 nm and an i-line (364 nm) by ArF excimer laser exposure will be described.
Using a Ta-Hf alloy target, a film of Ta-Hf is formed to a thickness of 65 Å on a synthetic quartz substrate using Ar as a sputtering gas. Next, using a Si target, Ar, O 2 , and N 2 were used as sputtering gases, and the gas flow rate was adjusted so that the refractive index n = 2.1 and the extinction coefficient k = 0.12 at a wavelength of 193 nm. An SiON film is formed with a thickness of 840 angstroms to obtain a phase shifter film.
FIG. 1 shows transmission / reflection spectra of the phase shifter film formed by the above film forming method. The wavelength satisfying Equation 1 was set to λ = 310 nm. The light reflectances at the wavelengths of 257 nm and 364 nm were 12.0% and 23.6%, respectively, which were in the range that could be inspected for both inspection wavelengths. The light transmittance of the ArF excimer laser at a wavelength of 193 nm was 15.2%.
Next, as shown in FIG. 6A, on a transparent substrate 2 made of a synthetic quartz substrate, a transmittance adjustment layer 3 made of Ta-Hf and a phase adjustment layer 4 made of SiON are obtained. A light-shielding band film 9 mainly composed of chromium and an electron beam drawing resist 10 are sequentially laminated on the phase shifter film 5 (FIG. 6 (2)). Then, after a pattern is drawn on the resist 10 by an electron beam, the resist pattern 10 'is formed by immersing in a developer and baking (FIG. 6 (3)). Subsequently, using the resist pattern 10 'as a mask, a pattern of the light-shielding band film 9 is formed by dry etching with Cl 2 + O 2 gas or the like (FIG. 6D). Further, the gas is changed, and a pattern of the phase shifter film is formed using the light-shielding band film as a mask (FIG. 6D). In this embodiment, the etching of the phase adjustment layer 4 was performed with CF 4 + O 2 , and subsequently, the etching of the transmittance adjustment layer 3 was performed with Cl 2 gas. The end point of the etching was detected by a reflection optical system, and the end point of each layer was determined by the inflection point of the reflected light intensity profile. When the cross-sectional shape of the patterned phase shifter film was observed, a vertical cross-section was observed.
Next, the resist on the formed pattern is peeled off, and the resist is applied again on the entire surface. Then, through a drawing / developing process, the light-shielding band pattern 9a and the light transmitting portions 7 of the halftone phase shifter portion 5 are formed around the mask pattern. A resist pattern (not shown) is formed such that the light-shielding layer 9a is formed in a desired region except for the vicinity of the boundary with (FIG. 5). Then, Cr other than the light shielding band pattern 9b and the light shielding layer 9a is removed by wet etching or dry etching to obtain a halftone type phase shift mask (see FIG. 5). When the phase difference between the light transmitting portion and the halftone phase shifter portion of the mask was measured using a phase difference meter, it was 180 ° at the exposure wavelength.
The halftone phase shift mask obtained in Example 1 was subjected to defect / contamination inspection and pattern appearance inspection (Starlight, Terascan, etc.) at the light source wavelengths of 257 nm and 364 nm, and all showed good measurement sensitivity and measurement reproducibility. was gotten.
[0013]
(Example 2)
In this embodiment, of the halftone phase shift mask according to the present invention, illustrating a method for manufacturing a mask corresponding to the F 2 excimer laser exposure.
Using a Ta-Hf alloy target, a film of Ta-Hf is formed to a thickness of 70 Å on a synthetic quartz substrate using Ar as a sputtering gas. Next, using a Si target, Ar, O 2 , and N 2 were used as sputtering gases, and the gas flow rate was adjusted so that the refractive index n = 2.1 and the extinction coefficient k = 0.25 at a wavelength of 157 nm. An SiON film is formed with a thickness of 780 Å to obtain a phase shifter film.
FIG. 2 shows transmission / reflection spectra of the phase shifter film formed by the above film forming method. The wavelength satisfying Equation 1 was set to λ = 260 nm. The light reflectances at the wavelengths of 257 nm and 364 nm were 26.7% and 15.7%, respectively, which were in the range that could be inspected for both inspection wavelengths.
Further, the light transmittance at a wavelength of 157.6nm of F 2 excimer laser was 6.1%.
Thereafter, a mask pattern and a light-shielding band are formed in the same manner as in the first embodiment to obtain a halftone phase shift mask. When the phase difference between the light transmitting portion and the halftone phase shifter portion of the mask was measured using a phase difference meter, it was 180 ° at the exposure wavelength.
The halftone phase shift mask obtained in Example 2 was subjected to defect / contamination inspection and pattern appearance inspection (Starlight, Terascan, etc.) at light source wavelengths of 257 nm and 364 nm. was gotten.
[0014]
(Comparative example)
On the other hand, the transmittance adjusting layer has a thickness of 100 angstroms of the Ta-Hf film, and the phase adjusting layer has a thickness of 1000 angstroms of the SiON film having a refractive index n = 1.9 and an extinction coefficient k = 0.03 at a wavelength of 193 nm. FIG. 3 shows the transmission / reflection spectrum of the shifter film. The wavelength satisfying Expression 1 was set to λ = 364 nm. The light reflectance at wavelengths of 257 nm and 364 nm is 2.3% and 35.2%, respectively, and the reflectance at 257 nm is very small. The light transmittance of the phase shifter film at a wavelength of 193 nm of an ArF excimer laser was 15.2%. Further, for a halftone phase shift mask obtained by patterning the phase shifter film by the same process as in Example 1, the phase difference between the light transmitting portion and the halftone phase shifter portion of the mask is measured by a phase difference meter. As a result, it was 180 ° at a wavelength of 193 nm of the ArF excimer laser.
With respect to the obtained halftone phase shift mask, a defect / contamination inspection and a pattern appearance inspection (Starlight, Terascan, etc.) were performed a plurality of times at light source wavelengths of 257 nm and 364 nm, and good inspection sensitivity and measurement reproducibility were obtained at 364 nm. Was done. In the pattern appearance inspection at 257 nm, the pattern could not be imaged because the reflection contrast with the light transmitting portion was insufficient. In the defect / foreign matter inspection at 257 nm, the reproducibility of the particle size distribution was insufficient.
[0015]
【The invention's effect】
According to the present invention, in inspection using reflection, a halftone phase shift mask blank and a halftone type phase shift that can respond to two different inspection wavelengths and obtain sufficient inspection accuracy even when using any one of the inspection wavelengths A mask can be obtained.
Further, according to the present invention, it is possible to obtain a halftone phase shift mask blank and a halftone type phase shift mask which can obtain sufficient inspection accuracy with the light sources of the inspection apparatus in both the i-line wavelength and the DUV region.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing transmission / reflection spectra of a halftone type phase shift mask blank prepared in Example 1.
FIG. 2 is a diagram showing transmission / reflection spectra of a halftone type phase shift mask blank prepared in Example 2.
FIG. 3 is a diagram showing a transmission / reflection spectrum of a halftone type phase shift mask blank prepared in Comparative Example 1.
FIG. 4 is a diagram for explaining a problem of a side lobe image.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating one embodiment of a halftone phase shift mask.
FIG. 6 is a manufacturing process diagram of a halftone type phase shift mask blank and a halftone type phase shift mask according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of a halftone type phase shift mask.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 halftone type phase shift mask blank 1 'halftone type phase shift mask 2 transparent substrate 3 transmittance adjusting layer 4 phase adjusting layer 5 halftone phase shifter film (halftone phase shifter part)
7 light transmitting part 8 halftone phase shifter part 9a light shielding layer 9b light shielding band

Claims (9)

透明基板上に、露光光を透過させる光透過部と、露光光の一部を透過させると同時に透過した光の位相を所定量シフトさせる位相シフター部を有し、前記光透過部と位相シフター部の境界部近傍にて各々を透過した光が互いに打ち消し合うように光学特性を設計することで、被露光体表面に転写される露光パターン境界部のコントラストを良好に保持、改善できるようにしたハーフトーン型位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型位相シフトマスクブランクであり、透明基板上に前記位相シフター部を形成するための位相シフター膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、
前記位相シフター膜は、最も表面側に形成された上層とその下に形成された下層とを含む少なくとも2層以上の膜が積層された多層膜からなり、前記ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを用いて製造したハーフトーン型位相シフトマスクの検査に用いられる検査光の波長に対する上層の膜の屈折率が下層の膜の屈折率よりも小さく、かつ前記位相シフター膜の前記検査光に対する表面反射率が、異なる2つ以上の検査波長に対し所望の反射率となるように、上層の膜厚が調整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ブランク。
On a transparent substrate, a light transmitting portion that transmits exposure light, and a phase shifter portion that transmits a part of the exposure light and simultaneously shifts the phase of the transmitted light by a predetermined amount, the light transmitting portion and the phase shifter portion By designing the optical characteristics so that the lights transmitted through each other in the vicinity of the boundary of each other cancel each other, the contrast of the boundary of the exposure pattern transferred to the surface of the exposure object can be maintained and improved satisfactorily. A halftone type phase shift mask blank used for manufacturing a tone type phase shift mask, in a halftone type phase shift mask blank having a phase shifter film for forming the phase shifter portion on a transparent substrate,
The phase shifter film is a multilayer film in which at least two or more layers including an upper layer formed on the most surface side and a lower layer formed thereunder are laminated, and the halftone type phase shift mask blank is used. The refractive index of the upper layer film with respect to the wavelength of the inspection light used for inspection of the halftone phase shift mask manufactured by the above is smaller than the refractive index of the lower layer film, and the surface reflectance of the phase shifter film with respect to the inspection light is smaller than that of the lower layer film. A halftone phase shift mask blank characterized in that the thickness of the upper layer is adjusted so that a desired reflectance is obtained for two or more different inspection wavelengths.
前記露光光が、波長140nm〜200nmから選ばれる波長であり、前記異なる2つ以上の検査波長が、波長240〜370nmから選ばれることを特徴とする請求項1に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。The halftone phase shift mask according to claim 1, wherein the exposure light has a wavelength selected from a wavelength of 140 nm to 200 nm, and the two or more different inspection wavelengths are selected from a wavelength of 240 to 370 nm. blank. 前記位相シフター膜の表面反射率が、波長220nm〜340nmから選ばれる波長において、極大となるように上層の膜厚が調整されていることを特徴とする請求項2に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。The halftone phase shift according to claim 2, wherein the thickness of the upper layer is adjusted so that the surface reflectance of the phase shifter film is maximized at a wavelength selected from a wavelength of 220 nm to 340 nm. Mask blank. 露光光が、Fエキシマレーザであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。Exposure light, F 2 halftone type phase shift mask blank according to claim 1, characterized in that an excimer laser. 露光光が、ArFエキシマレーザであり、前記位相シフター膜が、透過率が8乃至30%に調整されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。4. The halftone phase shift mask according to claim 1, wherein the exposure light is an ArF excimer laser, and the transmittance of the phase shifter film is adjusted to 8 to 30%. blank. 前記位相シフター膜が、露光光の位相角を略180°変換し、かつ露光光に対する透過率が3乃至40%に調整された二層膜からなり、上層が、露光光に対して主に位相角を調整する機能を有する位相調整層であり、下層が主に透過率を低下させる機能を有する透過率調整層であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。The phase shifter film is formed of a two-layer film in which the phase angle of the exposure light is changed by approximately 180 ° and the transmittance for the exposure light is adjusted to 3 to 40%. The halftone type according to any one of claims 1 to 5, wherein the halftone type is a phase adjustment layer having a function of adjusting an angle, and the lower layer is a transmittance adjustment layer mainly having a function of reducing transmittance. Phase shift mask blank. 請求項1〜6のいずれかに記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおける位相シフター膜にパターニングを施すことによって光透過部とハーフトーン位相シフター部が形成されたことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。7. A halftone type phase shift mask blank according to claim 1, wherein a light transmitting part and a halftone phase shifter part are formed by patterning the phase shifter film. Shift mask. ハーフトーン位相シフター部の光透過部との境界近傍を除く所望の領域に、遮光層が形成されていることを特徴とする請求項7に記載のハーフトーン型位相シフトマスク。The halftone type phase shift mask according to claim 7, wherein a light shielding layer is formed in a desired region except for a vicinity of a boundary between the halftone phase shifter portion and the light transmitting portion. 請求項7又は8に記載のハーフトーン型位相シフトマスクのパターン外観検査を行う工程を含むことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。A method for manufacturing a halftone phase shift mask, comprising a step of performing a pattern appearance inspection of the halftone phase shift mask according to claim 7.
JP2003116566A 2002-04-25 2003-04-22 Halftone phase shift mask blank and halftone phase shift mask Pending JP2004004791A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003116566A JP2004004791A (en) 2002-04-25 2003-04-22 Halftone phase shift mask blank and halftone phase shift mask

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002124769 2002-04-25
JP2003116566A JP2004004791A (en) 2002-04-25 2003-04-22 Halftone phase shift mask blank and halftone phase shift mask

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004004791A true JP2004004791A (en) 2004-01-08

Family

ID=30447441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003116566A Pending JP2004004791A (en) 2002-04-25 2003-04-22 Halftone phase shift mask blank and halftone phase shift mask

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004004791A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005321699A (en) * 2004-05-11 2005-11-17 Renesas Technology Corp Method for manufacturing phase shift mask
JP2008203373A (en) * 2007-02-16 2008-09-04 Clean Surface Gijutsu:Kk Halftone blank and method for manufacturing halftone blank
JP2009244793A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Hoya Corp Photomask blank, photomask and its method for manufacturing
JP2010044274A (en) * 2008-08-15 2010-02-25 Shin-Etsu Chemical Co Ltd Gray tone mask blank, gray tone mask, method for forming marker for product processing or marker for product information
JP2014130360A (en) * 2008-06-25 2014-07-10 Hoya Corp Phase shift mask blank, phase shift mask and method for manufacturing phase shift mask blank
WO2016158649A1 (en) * 2015-03-27 2016-10-06 Hoya株式会社 Mask blank, phase shift mask, method for producing phase shift mask, and method for manufacturing semiconductor device
KR20180048573A (en) * 2015-08-31 2018-05-10 호야 가부시키가이샤 MASK BLANK, PHASE SHIFT MASK, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
CN109960105A (en) * 2017-12-26 2019-07-02 Hoya株式会社 The manufacturing method of photomask blank and photomask, the manufacturing method of display device
JP2019117376A (en) * 2017-12-26 2019-07-18 Hoya株式会社 Photomask blank and manufacturing method of photomask, manufacturing method of display device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0381769A (en) * 1989-08-25 1991-04-08 Oki Electric Ind Co Ltd Phase difference reticule
JPH06342205A (en) * 1993-04-09 1994-12-13 Dainippon Printing Co Ltd Phase shift photomask and blank for phase shift photomask and their production
JPH07134392A (en) * 1993-05-25 1995-05-23 Toshiba Corp Mask for exposing and pattern forming method
JPH10307382A (en) * 1997-05-08 1998-11-17 Toppan Printing Co Ltd Blank for halftone type phase shift mask and halftone type phase shift mask and their production
JP2001174973A (en) * 1999-12-15 2001-06-29 Dainippon Printing Co Ltd Halftone phase shift photomask and blanks for same
JP2002229177A (en) * 2001-01-30 2002-08-14 Toppan Printing Co Ltd Halftone phase shift mask blank and halftone phase shift mask using the same
JP2003248291A (en) * 2002-02-22 2003-09-05 Hoya Corp Halftone type phase shift mask blank and halftone type phase shift mask
JP2004004488A (en) * 2002-04-25 2004-01-08 Hoya Corp Halftone type phase shift mask blank and halftone type phase shift mask

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0381769A (en) * 1989-08-25 1991-04-08 Oki Electric Ind Co Ltd Phase difference reticule
JPH06342205A (en) * 1993-04-09 1994-12-13 Dainippon Printing Co Ltd Phase shift photomask and blank for phase shift photomask and their production
JPH07134392A (en) * 1993-05-25 1995-05-23 Toshiba Corp Mask for exposing and pattern forming method
JPH10307382A (en) * 1997-05-08 1998-11-17 Toppan Printing Co Ltd Blank for halftone type phase shift mask and halftone type phase shift mask and their production
JP2001174973A (en) * 1999-12-15 2001-06-29 Dainippon Printing Co Ltd Halftone phase shift photomask and blanks for same
JP2002229177A (en) * 2001-01-30 2002-08-14 Toppan Printing Co Ltd Halftone phase shift mask blank and halftone phase shift mask using the same
JP2003248291A (en) * 2002-02-22 2003-09-05 Hoya Corp Halftone type phase shift mask blank and halftone type phase shift mask
JP2004004488A (en) * 2002-04-25 2004-01-08 Hoya Corp Halftone type phase shift mask blank and halftone type phase shift mask

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4535243B2 (en) * 2004-05-11 2010-09-01 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Method for manufacturing phase shift mask
JP2005321699A (en) * 2004-05-11 2005-11-17 Renesas Technology Corp Method for manufacturing phase shift mask
JP2008203373A (en) * 2007-02-16 2008-09-04 Clean Surface Gijutsu:Kk Halftone blank and method for manufacturing halftone blank
KR101586344B1 (en) * 2008-03-31 2016-01-18 호야 가부시키가이샤 Photomask blank, photomask and fabrication method thereof
US8293435B2 (en) 2008-03-31 2012-10-23 Hoya Corporation Photomask blank, photomask, and methods of manufacturing the same
KR20150037796A (en) * 2008-03-31 2015-04-08 호야 가부시키가이샤 Photomask blank, photomask and fabrication method thereof
JP2009244793A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Hoya Corp Photomask blank, photomask and its method for manufacturing
JP2014130360A (en) * 2008-06-25 2014-07-10 Hoya Corp Phase shift mask blank, phase shift mask and method for manufacturing phase shift mask blank
JP2010044274A (en) * 2008-08-15 2010-02-25 Shin-Etsu Chemical Co Ltd Gray tone mask blank, gray tone mask, method for forming marker for product processing or marker for product information
JP2016189002A (en) * 2015-03-27 2016-11-04 Hoya株式会社 Mask blank, phase shift mask, method for manufacturing phase shift mask and method for manufacturing semiconductor device
WO2016158649A1 (en) * 2015-03-27 2016-10-06 Hoya株式会社 Mask blank, phase shift mask, method for producing phase shift mask, and method for manufacturing semiconductor device
US10365556B2 (en) 2015-03-27 2019-07-30 Hoya Corporation Mask blank, phase shift mask, method for manufacturing phase shift mask, and method for manufacturing semiconductor device
TWI682233B (en) * 2015-03-27 2020-01-11 日商Hoya股份有限公司 Mask blank, phase shift mask and method of manufacturing a phase shift mask, and method of manufacturing a semiconductor device
KR20180048573A (en) * 2015-08-31 2018-05-10 호야 가부시키가이샤 MASK BLANK, PHASE SHIFT MASK, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
KR102205274B1 (en) * 2015-08-31 2021-01-20 호야 가부시키가이샤 Mask blank, manufacturing method of mask blank, phase shift mask, manufacturing method of phase shift mask, and manufacturing method of semiconductor device
US11226549B2 (en) 2015-08-31 2022-01-18 Hoya Corporation Mask blank, phase shift mask, method for manufacturing thereof, and method for manufacturing semiconductor device
CN109960105A (en) * 2017-12-26 2019-07-02 Hoya株式会社 The manufacturing method of photomask blank and photomask, the manufacturing method of display device
JP2019117376A (en) * 2017-12-26 2019-07-18 Hoya株式会社 Photomask blank and manufacturing method of photomask, manufacturing method of display device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7862963B2 (en) Halftone type phase shift mask blank and phase shift mask thereof
EP1832926B1 (en) Photomask blank and photomask making method
KR101319659B1 (en) Photomask blank, photomask manufacturing method and semiconductor device manufacturing method
KR101333929B1 (en) Photomask blank, photomask and production method thereof, and semiconductor device production method
KR100815679B1 (en) Halftone phase shift mask blank, halftone phase shift mask, and manufacturing method thereof
KR20130079614A (en) Photomask blank and process for producing the same, process for producing photomask, and process for producing semiconductor device
JP2007094250A (en) Method for manufacturing photomask blank and method for manufacturing photomask
JP2003322948A (en) Halftone phase shifting mask blank and halftone phase shifting mask
JP3993005B2 (en) Halftone phase shift mask blank, halftone phase shift mask, method of manufacturing the same, and pattern transfer method
JP4784983B2 (en) Halftone phase shift mask blank and halftone phase shift mask
KR101633926B1 (en) Mask blank and photomask manufacturing method
JPH06332152A (en) Phase shift mask and phase shift mask blank
JP2003322947A (en) Halftone phase shifting mask blank and halftone phase shifting mask
TWI778231B (en) Mask substrate, phase shift mask, and manufacturing method of semiconductor device
JP2001083687A (en) Halftone phase shift photomask and blank for halftone phase shift photomask for producing same
JP2004004791A (en) Halftone phase shift mask blank and halftone phase shift mask
JP4027660B2 (en) Halftone phase shift mask blank and mask
US9354509B2 (en) Mask blank, transfer mask, method of manufacturing a transfer mask, and method of manufacturing a semiconductor device
JP3641460B2 (en) Halftone phase shift mask blank and halftone phase shift mask
JP4459523B2 (en) Halftone phase shift mask blank and halftone phase shift mask
JP4014922B2 (en) Halftone phase shift mask blank and halftone phase shift mask
JPH09311431A (en) Half-tone type phase shift mask and its production
JP2003322951A (en) Method for producing lithography mask, lithography mask blank and lithography mask
JP2891411B2 (en) Phase shift mask and phase shift mask blank
JP2000250196A (en) Blanks for half tone type phase shift mask and half tone type phase shift mask

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060314

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090310

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090508

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090915