JPH10171096A - Phase shift mask and phase shift mask blank - Google Patents

Phase shift mask and phase shift mask blank

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JPH10171096A
JPH10171096A JP35270496A JP35270496A JPH10171096A JP H10171096 A JPH10171096 A JP H10171096A JP 35270496 A JP35270496 A JP 35270496A JP 35270496 A JP35270496 A JP 35270496A JP H10171096 A JPH10171096 A JP H10171096A
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JP
Japan
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film
phase shifter
bond
phase shift
shift mask
Prior art date
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Pending
Application number
JP35270496A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Mitsui
英明 三ッ井
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Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10171096A publication Critical patent/JPH10171096A/en
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to obtain a halftone phase shifter film capable of controlling transmittance and refractive index in the near UV to deep UV region, by forming the film having the thickness to shift the phase of light by a prescribed quantity and light transmittance of a prescribed quantity, using silicon, carbon, etc., as main constitution elements and simultaneously incorporating Si-C bonds, etc., therein. SOLUTION: The basic required condition is that the use of the mask for the exposure wavelength region from UV to deep UV be made possible. The film material for halftone phase shifter which satisfys the basic condition and has light translucency even in the desired wavelength region while having an optical refractive index is obtd. by forming the constitution components of the phase shifterTtek filn of the silicon, carbon and nitrogen as the main constitution elements, Further, the phase shifter film 3 has the Si-C bonds, Si-N bonds, etc., in combination and these bonds form the matrix in the film, thereby making the fine structure of the film robust and improving the denseness of the film.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、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位相
シフトマスクブランク等に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase shift mask and a phase shift mask blank as its material, and more particularly to a halftone type phase shift mask and a phase shift mask blank.

【0002】[0002]

【従来の技術】1Mbitに始まったDRAMの高集積
化も、今日では16MbitDRAMの量産体制が確立
されるまでに至っている。この技術革新の中で露光光源
は超高圧水銀灯のg線(436nm)からi線(365
nm)へと短波長化されてきた。そして現在もなお、さ
らなる高集積化のための露光波長の短波長化が検討され
ている。しかし、通常の光リソグラフィー法において
は、露光波長の短波長化は解像度を改善する反面、同時
に焦点深度の減少を招く。このことは露光光学系の設計
に対して負担を増大させるばかりでなく、プロセスの安
定性を著しく低下させ、しいては製品の歩留まりに悪影
響を及ぼすという問題をもたらす。
2. Description of the Related Art High integration of DRAMs, which started with 1 Mbit, has now reached the point where a mass production system for 16 Mbit DRAMs has been established. In this technological innovation, the exposure light source has been changed from g-line (436 nm) of ultra-high pressure mercury lamp to i-line (365 nm).
nm). At present, reduction of the exposure wavelength for higher integration is being studied. However, in the ordinary photolithography method, shortening the exposure wavelength improves resolution, but at the same time, reduces the depth of focus. This not only increases the burden on the design of the exposure optical system, but also causes a problem that the stability of the process is significantly reduced, and that the product yield is adversely affected.

【0003】位相シフト法は、このような問題に対して
有効な超解像方法の一つである。位相シフト法では、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
スクが使用される。
The phase shift method is one of the super-resolution methods effective for such a problem. In the phase shift method, a phase shift mask is used as a mask for transferring a fine pattern.

【0004】位相シフトマスクは、例えば、マスク上の
パターン部分を形成する位相シフター部と、位相シフタ
ーの存在しない非パターン部からなり、両者を透過して
くる光の位相を180°ずらすことで、パターン境界部
分において光の相互干渉を発生させ、この効果により転
写像のコントラストを向上させる。さらに、位相シフト
法を用いることにより、必要な解像度を得るための焦点
深度の増大を図ることが可能となり、クロム膜等からな
る一般的な遮光パターンを持つ通常のマスクを用いた転
写プロセスに比べ、同じ波長の光を用いながら解像度の
改善とプロセスの安定性及び適用性を同時に向上させる
ことが可能である。
A phase shift mask includes, for example, a phase shifter portion that forms a pattern portion on the mask and a non-pattern portion where no phase shifter exists. The phase shift mask shifts the phase of light passing through both by 180 °. Mutual interference of light is generated at a pattern boundary portion, and this effect improves the contrast of a transferred image. Furthermore, by using the phase shift method, it is possible to increase the depth of focus to obtain the required resolution, and compared with a transfer process using a normal mask having a general light shielding pattern made of a chrome film or the like. It is possible to improve resolution and process stability and applicability at the same time while using light of the same wavelength.

【0005】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(渋谷・レベンソン型)
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。前者は、位相
シフター部の光透過率が非パターン部(光透過部)と同
等であり、露光波長に対してほぼ透明なマスクであっ
て、一般的にラインアンドスペースの転写に有効である
といわれている。一方、後者は、位相シフター部の光透
過率が非パターン部(光透過部)の数%から数十%程度
であって、半導体製造プロセスにおけるコンタクトホー
ルや孤立パターンの作製に有効であるといわれている。
[0005] The phase shift mask is a perfect transmission type (Shibuya-Levenson type) depending on the light transmission characteristics of the phase shifter.
Practically, it can be roughly divided into a phase shift mask and a halftone type phase shift mask. The former is a mask in which the light transmittance of the phase shifter portion is equivalent to that of the non-pattern portion (light transmitting portion), and is almost transparent to the exposure wavelength, and is generally effective for line and space transfer. It is said. On the other hand, in the latter, the light transmittance of the phase shifter portion is about several percent to several tens of percent of the non-pattern portion (light transmitting portion), and is said to be effective for producing contact holes and isolated patterns in a semiconductor manufacturing process. ing.

【0006】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
的な構造をそれぞれ示す。なお、リソグラフィープロセ
スにおいて使用される場合のある反射防止層やエッチン
グストップ層などについては割愛した。ハーフトーン型
位相シフトマスクブランクは透明基板1上に位相シフタ
ー膜2を形成したものであり、また、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
位相シフター部3、位相シフターの存在しない非パター
ン部4からなる。
FIG. 1 shows the basic structure of a halftone type phase shift mask blank, and FIG. 2 shows the basic structure of a halftone type phase shift mask. Note that an antireflection layer, an etching stop layer, and the like that may be used in a lithography process are omitted. The halftone type phase shift mask blank has a phase shifter film 2 formed on a transparent substrate 1. The halftone type phase shift mask has a phase shifter portion 3 for forming a pattern portion on the mask, It consists of a non-pattern part 4 that does not exist.

【0007】ハーフトーン型位相シフトマスクのうちに
は、構造が簡単で製造が容易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
ーン型位相シフトマスクとしては、例えば、特開平5−
127361号公報に記載のクロム系の材料からなる位
相シフターを有するものや、特開平6−332152号
公報に記載のMoSiO、MoSiON等のMoSI系
の材料からなる位相シフターを有するもの、特開平7−
181664号公報に記載のW、Ta、Cr等の遷移金
属とSiとを含有する位相シフターを有するもの、ある
いは、特開平7−261370号公報に記載のSiN系
又はSiO系の材料からなる位相シフターを有するもの
等がある。
Among the halftone type phase shift masks, there is a single layer type halftone type phase shift mask which has a simple structure and is easy to manufacture. Such a single-layer halftone phase shift mask is disclosed in, for example,
One having a phase shifter made of a chromium-based material described in Japanese Patent No. 127361, a one having a phase shifter made of a MoSI-based material such as MoSiO and MoSiON described in JP-A-6-332152, and Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 1,816,664 having a phase shifter containing a transition metal such as W, Ta, Cr, etc. and Si, or a phase shifter comprising a SiN-based or SiO-based material described in JP-A-7-261370. And the like.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】このような位相シフト
マスクとの併用により、露光波長の短波長化も進んでお
り、近年では、より短波長の光としてフッ化クリプトン
(KrF)の励起発光によるKrFエキシマレーザ光
(248nm)の使用が検討されている。また、さらな
る短波長化としてフッ化アルゴン(ArF)エキシマレ
ーザ光(193nm)あるいは塩化アルゴン(ArC
l)エキシマレーザ光(175nm)の使用も提唱され
ている。
The exposure wavelength has been shortened by the combined use with such a phase shift mask, and in recent years, excitation light of krypton fluoride (KrF) has been used as the shorter wavelength light. The use of KrF excimer laser light (248 nm) is being studied. In order to further shorten the wavelength, argon fluoride (ArF) excimer laser light (193 nm) or argon chloride (ArC) is used.
l) The use of excimer laser light (175 nm) has also been proposed.

【0009】このような露光波長の短波長化に伴い、使
用する波長域は、紫外から深紫外、さらには真空紫外領
域へと移行するといわれているが、これに対応する位相
シフトマスク及び位相シフトマスクブランクにおいて重
要となることは、使用する露光波長での透過率の制御で
ある。可視から近紫外領域の場合とは異なり、波長が2
50nmより短い領域では多くの物質において、光吸収
の度合いが著しく大きくなるため所望する透過率に制御
することが難しくなる。位相シフターにおける透過率の
設定は、パターン転写において使用されるレジストの感
度やマスクの形式(透過型かハーフトーン型か)にもよ
るが、例えばハーフトーン型位相シフトマスクの場合、
露光光の位相を所定の角度シフトさせる位相シフターの
膜厚において露光光の透過率を4%から20%の範囲で
制御できることが望ましい。
With the shortening of the exposure wavelength, it is said that the wavelength range to be used shifts from ultraviolet to deep ultraviolet and further to vacuum ultraviolet. However, a corresponding phase shift mask and phase shift What is important in a mask blank is control of transmittance at the exposure wavelength to be used. Unlike in the visible to near ultraviolet region, the wavelength is 2
In the region shorter than 50 nm, the degree of light absorption is remarkably large in many substances, so that it is difficult to control the transmittance to a desired value. The setting of the transmittance in the phase shifter depends on the sensitivity of the resist used in pattern transfer and the type of mask (transmission type or halftone type). For example, in the case of a halftone type phase shift mask,
It is desirable that the transmittance of the exposure light can be controlled in the range of 4% to 20% at the thickness of the phase shifter that shifts the phase of the exposure light by a predetermined angle.

【0010】一方、露光波長の短波長化は同時に、単位
時間当たりに照射されるエネルギー密度が増大すること
を意味する。これに対応して、位相シフター層を形成す
る膜材料には、高エネルギーの光照射によるダメージで
位相シフトマスクとしての機能を損なわないことが要求
される。ここでいうダメージとは、光照射によるシフタ
ー膜の光特性(屈折率、透過率など)の変化や色欠陥の
発生、膜厚変化、膜質劣化等を意味する。例えば、深紫
外域に波長を有するエキシマレーザを照射した場合、二
光子過程による膜中物質の励起が起こり、これが膜の光
学特性や膜質の変化につながるともいわれているが、そ
の詳細はまだ明らかにされていない。いずれにせよ、露
光波長の短波長化に伴う高エネルギー光の照射におい
て、位相シフター膜が高い照射耐性を有していること
も、必要不可欠な条件の一つである。
On the other hand, shortening the exposure wavelength means that the energy density applied per unit time increases at the same time. Correspondingly, the film material forming the phase shifter layer is required not to impair the function as a phase shift mask due to damage due to irradiation with high energy light. The damage here means changes in optical characteristics (refractive index, transmittance, etc.) of the shifter film due to light irradiation, generation of color defects, changes in film thickness, film quality deterioration, and the like. For example, when an excimer laser having a wavelength in the deep ultraviolet region is irradiated, a substance in the film is excited by a two-photon process, which is said to lead to a change in the optical properties and film quality of the film, but the details are still unclear. Has not been. In any case, one of the essential conditions is that the phase shifter film has high irradiation resistance in irradiation with high-energy light accompanying the shortening of the exposure wavelength.

【0011】さらに、マスク材料という観点からシフタ
ー膜の材質を考えた場合、マスク作製プロセスにおける
酸やアルカリによる洗浄によって膜が変質したり、溶解
してはならない。すなわち、露光波長の長短によらず、
位相シフター膜には化学的耐久性が要求される。
Furthermore, when considering the material of the shifter film from the viewpoint of the mask material, the film must not be altered or dissolved by washing with an acid or alkali in the mask manufacturing process. That is, regardless of the length of the exposure wavelength,
The phase shifter film is required to have chemical durability.

【0012】また、位相シフトマスクは微細加工を行う
ための道具であるという観点から見れば、位相シフトマ
スクブランクの加工(パターンニング、エッチングな
ど)をより高精度に達成しうる微細加工性が必要であ
り、そのためには位相シフター膜が均質で、かつ膜中に
欠陥がないことが要求される。今後、露光波長の短波長
化とともにマスクパターンのさらなる微細化が進むとい
われており、位相シフター膜中の欠陥はパターン転写の
信頼性を左右する重要な問題となる。ここでいう欠陥と
は、位相シフター膜を成膜する際に膜内部に取り込まれ
る微粒子などを指しており、基板上に付着したダスト
や、成膜装置から発生するダスト(メカニカルダスト、
膜剥がれ物質など)に起因する場合が多い。この場合、
基板や装置から発生するダストを抑えることが有効な解
決策であることは言うまでもない。しかし一方で、マス
クブランク作製法として最も一般的であるスパッタ成膜
法においては、スパッタ中に発生する異常放電とこれに
より発生する微小飛散粒子が位相シフター膜中の欠陥の
数を急増させるともいわれており、装置構造、電源、タ
ーゲット作製方法、スパッタガスなどの制御による異常
放電減少の努力がなされてきた。異常放電そのものにつ
いてはスパッタ中チャンバー内壁やターゲット表面に堆
積、付着する絶縁(酸化)物のチャージアップがその原
因であると指摘する説もあり、電源の機能によってチャ
ージアップを改善しようとする試みもあるが、確実な方
法とは言い難い。いずれにせよ今後の位相シフトマスク
ブランクの作製では、量産ベースにおいて位相シフター
膜中に欠陥を導入するような不具合があってはならな
い。
Further, from the viewpoint that the phase shift mask is a tool for performing fine processing, it is necessary to have fine workability capable of achieving processing (patterning, etching, etc.) of the phase shift mask blank with higher precision. Therefore, it is required that the phase shifter film be uniform and have no defects in the film. It is said that the mask pattern will be further miniaturized as the exposure wavelength becomes shorter in the future, and defects in the phase shifter film will be an important problem that affects the reliability of pattern transfer. The term “defect” as used herein refers to fine particles or the like that are taken into the phase shifter film when the film is formed, and includes dust adhering to the substrate and dust (mechanical dust,
Film-peeling substance). in this case,
Needless to say, suppressing dust generated from substrates and devices is an effective solution. However, on the other hand, in the sputter film forming method, which is the most common method for producing a mask blank, it is said that abnormal discharge generated during sputtering and fine scattered particles generated by this cause a sudden increase in the number of defects in the phase shifter film. Efforts have been made to reduce abnormal discharge by controlling the device structure, power supply, target manufacturing method, sputtering gas, and the like. Some have pointed out that the cause of the abnormal discharge itself is the charge-up of insulating (oxidized) substances deposited and adhered to the inner wall of the chamber and the surface of the target during sputtering. Some attempts have been made to improve the charge-up by using the power supply function. There is, but it is hard to say. In any case, in the production of the phase shift mask blank in the future, there should be no defect such as introducing a defect into the phase shifter film on a mass production basis.

【0013】しかしながら、従来のハーフトーン型位相
シフトマスク及びそのブランクにおいては、露光波長の
短波長化に対応した上述した課題への取り組みが十分に
なされていなかった。
However, in the conventional halftone type phase shift mask and its blank, the above-mentioned problem corresponding to the shortening of the exposure wavelength has not been sufficiently addressed.

【0014】本発明は上述した背景の下になされたもの
であり、上述した課題(要求特性)をすべて満たし、し
たがって、露光波長の短波長化に対応しうるハーフトー
ン型位相シフトマスク及びそのブランクの提供を目的と
する。
The present invention has been made under the above-described background, and satisfies all of the above-mentioned problems (required characteristics), and therefore can respond to a short exposure wavelength and a halftone type phase shift mask and a blank thereof. The purpose is to provide.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の位相シフトマスクは、(構成1)微細パター
ンの露光、転写を施す際に用いる転写マスクであって、
露光光を透過させる光透過部と、該光透過部を通過した
光に対して光の位相を所定量シフトさせる位相シフター
部とを有し、前記光透過部と位相シフター部との境界部
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
パターン境界部のコントラストを良好に保持、改善でき
るようにした位相シフトマスクにおいて、前記位相シフ
ター部が光透過部に対して光の位相を所定量だけシフト
させる厚さを有するとともに、前記位相シフター部が露
光光に対して所定量の光透過率を有し、かつ、位相シフ
ター部の構成成分が少なくとも珪素、炭素、窒素を主た
る構成要素とし、Si−C結合、Si−N結合、C−N
結合、Si−C−N結合、C−Si−N結合、及びSi
−N−C結合を同時に含有する材料からなることを特徴
とする構成とし、
Means for Solving the Problems To achieve the above object, a phase shift mask according to the present invention is (transfer mask) used for exposing and transferring a fine pattern.
A light transmitting part that transmits the exposure light, and a phase shifter part that shifts the phase of the light by a predetermined amount with respect to the light passing through the light transmitting part, and near a boundary between the light transmitting part and the phase shifter part By designing the optical characteristics so that the lights transmitted through each other cancel each other out, the contrast of the pattern boundary portion transferred to the surface of the object to be exposed can be maintained and improved. The phase shifter section has a thickness that shifts the phase of light by a predetermined amount with respect to the light transmitting section, and the phase shifter section has a predetermined amount of light transmittance with respect to the exposure light, and the phase shifter section Has silicon, carbon, and nitrogen as main components, and has a Si—C bond, a Si—N bond, and a C—N
Bond, Si-CN bond, C-Si-N bond, and Si
-Characterized by comprising a material containing simultaneously -NC bond,

【0016】また、前記構成の態様として、(構成2)
位相シフター部の材料として、さらに酸素又は水素のう
ち少なくとも一方を含有することを特徴とする構成と
し、
Further, as an aspect of the above configuration, (Configuration 2)
As a material of the phase shifter portion, a configuration characterized by containing at least one of oxygen and hydrogen,

【0017】また、前記構成1〜2の態様として、(構
成3)位相シフター部を構成する物質として、各々原子
百分率(at%)において、珪素を5%〜65%、炭素
をを5%〜70%、窒素を10%〜80%、酸素を0%
〜30%、水素を0%〜30%に規定される範囲で含有
し、さらにこれらの合量が位相シフター部を構成する組
成全体の少なくとも80%以上を占めることを特徴とす
る構成とし、
In the first and second aspects, (Constitution 3) As a material constituting the phase shifter portion, silicon is 5% to 65% and carbon is 5% to 5% in atomic percentage (at%). 70%, nitrogen 10% -80%, oxygen 0%
-30%, hydrogen is contained in the range defined in 0% -30%, and the total amount thereof occupies at least 80% or more of the whole composition constituting the phase shifter portion.

【0018】また、前記構成1〜3の態様として、(構
成4)位相シフター部を構成する物質として、硼素、リ
ン、モリブデン、タングステン、タンタル、チタン、ク
ロム及び他の遷移金属から選ばれる少なくともいずれか
一種を含有することを特徴とする構成とし、
Further, as an aspect of the above-mentioned constitutions 1-3, (constitution 4) at least one selected from the group consisting of boron, phosphorus, molybdenum, tungsten, tantalum, titanium, chromium and other transition metals as a substance constituting the phase shifter portion. Or a type that contains

【0019】また、前記構成1〜4の態様として、(構
成5)露光光に対する位相シフター部の透過率が、4%
〜20%の範囲であることを特徴とする構成とし、
Further, according to the first to fourth aspects, (the fifth aspect) the transmittance of the phase shifter portion to the exposure light is 4%.
To 20%,

【0020】また、前記構成1〜5の態様として、(構
成6)露光光の波長が100nm以上250nm以下の
波長に対して使用することのできるように設計された位
相シフター部を有することを特徴とする構成とし、
Further, as an aspect of the above-described constitutions 1 to 5, (constitution 6) is characterized in that it has a phase shifter portion designed so that it can be used for a wavelength of exposure light of 100 nm or more and 250 nm or less. Configuration,

【0021】また、前記構成1〜6の態様として、(構
成7)露光光の波長が150nm以上200nm以下の
波長に対して使用することのできるように設計された位
相シフター部を有することを特徴とする構成としてあ
る。
Further, as an aspect of the above-mentioned constitutions 1 to 6, (constitution 7) a phase shifter portion designed to be usable for a wavelength of exposure light of 150 nm or more and 200 nm or less is characterized. The configuration is as follows.

【0022】また、本発明の位相シフトマスクブランク
は、(構成8)前記構成1〜7のいずれかに記載の位相
シフトマスクの素材として用いられる位相シフトマスク
ブランクであって、透明基板上に、珪素、炭素、窒素を
主たる構成要素とし、Si−C結合、Si−N結合、C
−N結合、Si−C−N結合、C−Si−N結合、及び
Si−N−C結合を同時に含有する材料からなる薄膜を
形成したことを特徴とする構成としてある。
Further, a phase shift mask blank of the present invention is (Structure 8) a phase shift mask blank used as a material of the phase shift mask according to any one of the structures 1 to 7, wherein Silicon, carbon, and nitrogen as main constituents, Si-C bond, Si-N bond, C
The present invention is characterized in that a thin film made of a material simultaneously containing a -N bond, a Si-CN bond, a C-Si-N bond and a Si-NC bond is formed.

【0023】また、本発明のパターン転写方法は、(構
成9)前記構成1〜7のいずれかに記載の位相シフトマ
スクを用いてパターン転写を行うことを特徴とする構成
としてある。
Further, the pattern transfer method of the present invention is characterized in that (Structure 9) pattern transfer is performed using the phase shift mask according to any one of the structures 1 to 7.

【0024】なお、本発明において、Si−C結合、S
i−N結合、C−N結合、Si−C−N結合、C−Si
−N結合、及びSi−N−C結合で表される各結合種に
おける「−」の記号は、原子間の結合を意味するもので
あって、単結合に限らず多重結合や、それ以外の結合状
態(例えば、単結合と二重結合の中間の結合)等も含ま
れる。
In the present invention, Si—C bond, S
i-N bond, CN bond, Si-CN bond, C-Si
The symbol “-” in each bond type represented by a —N bond and a Si—NC bond means a bond between atoms, and is not limited to a single bond, but may be a multiple bond or any other bond. The bonding state (for example, a bond between a single bond and a double bond) and the like are also included.

【0025】[0025]

【作用】本発明の基本的条件は、紫外から深紫外までの
露光波長領域に対して使用が可能であることであり、し
たがって、位相シフター膜は、所望の露光光波長、例え
ばフッ化クリプトンエキシマレーザの発振波長である2
48nm、あるいはフッ化アルゴンエキシマレーザの発
振波長である193nmあるいはそれ以外の波長に対し
て、光半透過性を有し、かつ膜作製においてこの光半透
過性を制御できなければならない。また、光半透過性の
他にも光学的屈折率を有し、光半透過性と同様に制御で
きなければならない。屈折率は位相シフターの膜厚と相
関して、位相シフトマスクの重要な要件である位相シフ
ト角を定める。例えば、屈折率が2の場合、位相シフト
角180°が得られる膜厚は、波長248nmでは12
4nm(×N:自然数)であり、同様に波長193nm
では96.5nm(×N:自然数)となる。したがっ
て、所望の光半透過率も実際には、設定された位相シフ
ト角を達成する膜厚条件を満たすことを前提として要求
されるため、これらの数値を制御できることが非常に重
要となる。
The basic condition of the present invention is that the phase shifter film can be used for a desired exposure light wavelength, for example, krypton excimer fluoride, for use in an exposure wavelength region from ultraviolet to deep ultraviolet. 2 which is the laser oscillation wavelength
It must be semi-transparent to 48 nm, or 193 nm, which is the oscillation wavelength of an argon fluoride excimer laser, or any other wavelength, and must be able to control this semi-transmissivity in film production. In addition, it must have an optical refractive index in addition to the light semi-transmissivity, and must be able to be controlled in the same manner as the light semi-transmission. The refractive index correlates with the thickness of the phase shifter to determine the phase shift angle, which is an important requirement of the phase shift mask. For example, when the refractive index is 2, the thickness at which a phase shift angle of 180 ° is obtained is 12 at a wavelength of 248 nm.
4 nm (× N: natural number), and a wavelength of 193 nm
Is 96.5 nm (× N: natural number). Accordingly, since a desired light semi-transmission is actually required on the premise that the film thickness condition for achieving the set phase shift angle is satisfied, it is very important to be able to control these numerical values.

【0026】これに対して上記構成1によれば、位相シ
フター膜の構成成分を珪素、炭素、窒素をその主たる構
成要素とすることによって、位相シフター膜として要求
される上記基本的条件を満たし、光学的屈折率を有しな
がら所望の波長域においても光半透過性を有するハーフ
トーン型位相シフター用の膜材料を提供することが可能
となる。
On the other hand, according to the above configuration 1, by using silicon, carbon, and nitrogen as the main components of the phase shifter film, the above basic conditions required for the phase shifter film can be satisfied. It is possible to provide a film material for a halftone type phase shifter that has an optical refractive index and a light semi-transmissivity even in a desired wavelength region.

【0027】さらに、位相シフター膜中に、Si−C結
合、Si−N結合、C−N結合、Si−C−N結合、C
−Si−N結合、及びSi−N−C結合を複合的に有
し、かつ、これらの結合が膜中においてマトリックスを
構成することで、膜の微細な構造を堅固とし、膜の緻密
さを向上させるため、短波長の露光光照射で問題となる
高エネルギー光に対する膜のダメージの発生を抑制する
ことが可能となる。ここで、膜の構成要素とその効果に
ついて詳述すると、珪素は炭素、窒素と結合(Si−
C、Si−N、C−Si−Nもしくはこれに類する結
合)し、膜構造における主たるマトリックスを形成す
る。また、珪素を含む構造が膜の主たる構成要素である
ことから、下地基板として用いられる石英やガラス基板
などに対して良好な密着性を有する膜を得ることが可能
となる。同じように、炭素は主に珪素と結合する。これ
により形成される炭化珪素(Si−C)からなるユニッ
トは膜の化学的耐久性を向上させる。化学的耐久性は、
例えばマスク製造プロセスにおける酸やアルカリを使用
した洗浄工程に対して有効である。また、このユニット
は導電率の向上にも寄与する。炭素はこの他にもSi−
C−N結合を形成し、膜の構造を緻密かつ堅固なものと
する。一方、窒素は膜中の珪素あるいは炭素と結合す
る。珪素と結合した窒化珪素(Si−N)からなるユニ
ットは、露光光に対する膜の透過性を向上させる。ま
た、Si−Nからなるユニットは、一般的なドライエッ
チング条件において、石英基板に比べてエッチングが容
易であり、すなわち、石英基板と比較した場合の膜のド
ライエッチング選択比を向上させる。また、窒素は膜中
で遊離した炭素と一部で結合し、珪素と直接的に結合し
ていない炭素を膜のマトリックス中に固定する(C−N
結合、C−N−Si結合)。さらに、本発明の位相シフ
ター膜はその作製条件を任意に制御することが可能であ
り、容易にアモルファス状態の膜を得ることが可能であ
る。膜構造がアモルファスであるということは、膜内に
発生する応力を所望の値に適宜制御できるだけでなく、
最終的にパターニングによりマスクを作製するリソグラ
フィー工程において、微細パターンの加工性を顕著に向
上させる。
Further, in the phase shifter film, Si—C bond, Si—N bond, CN bond, Si—CN bond,
-Si-N bond and Si-NC bond in a complex form, and these bonds constitute a matrix in the film, thereby solidifying the fine structure of the film and improving the denseness of the film. In order to improve the film thickness, it is possible to suppress the film from being damaged by high-energy light, which is a problem due to irradiation with exposure light having a short wavelength. Here, the components of the film and the effects thereof will be described in detail. Silicon is bonded to carbon and nitrogen (Si-
C, Si-N, C-Si-N or a bond similar thereto) to form a main matrix in the film structure. Further, since a structure containing silicon is a main component of the film, it is possible to obtain a film having good adhesion to a quartz or glass substrate used as a base substrate. Similarly, carbon bonds primarily with silicon. The unit made of silicon carbide (Si-C) formed thereby improves the chemical durability of the film. Chemical durability is
For example, it is effective for a cleaning step using an acid or an alkali in a mask manufacturing process. This unit also contributes to the improvement of the electrical conductivity. Carbon is also Si-
A C—N bond is formed to make the structure of the film dense and solid. On the other hand, nitrogen bonds with silicon or carbon in the film. A unit made of silicon nitride (Si-N) combined with silicon improves the transmittance of the film to exposure light. Further, the unit made of Si—N can be easily etched under a general dry etching condition as compared with a quartz substrate, that is, improves a dry etching selectivity of a film as compared with a quartz substrate. Nitrogen partially bonds with carbon released in the film, and fixes carbon not directly bonded to silicon in the matrix of the film (C-N
Bond, C—N—Si bond). Further, the production conditions of the phase shifter film of the present invention can be arbitrarily controlled, and an amorphous film can be easily obtained. The fact that the film structure is amorphous means that the stress generated in the film can be appropriately controlled to a desired value,
Finally, in a lithography step of forming a mask by patterning, the workability of a fine pattern is significantly improved.

【0028】上記位相シフター膜の作製方法については
一般的な成膜方法として、スパッタ成膜法、熱やプラズ
マなどを利用した化学気相成長法(CVD)、イオンビ
ーム堆積法、蒸着法、電子線蒸着法等の各種薄膜形成方
法が使用できる。いずれの成膜方法を採用するかは基本
的に、材料の種類や性状、あるいは所望する膜質に応じ
て適宜選択すればよいが、膜質の制御性の広さや量産性
を考慮した場合、現在のところスパッタ法が好適であ
る。
The phase shifter film is formed by a general film forming method such as a sputter film forming method, a chemical vapor deposition (CVD) method using heat or plasma, an ion beam deposition method, an evaporation method, Various thin film forming methods such as a line evaporation method can be used. Basically, which film formation method to use may be appropriately selected depending on the type and properties of the material or the desired film quality.However, in consideration of the breadth of controllability of the film quality and mass productivity, the current However, a sputtering method is preferred.

【0029】スパッタ成膜法の場合、ターゲットとスパ
ッタガスとの組合せにより、実質的な膜成分を定めるこ
とが可能である。その組合せは多岐に及ぶが、例えば上
記本発明の位相シフター膜を作製する場合には、スパッ
タターゲットとして珪素又は珪素を含むターゲットを用
い、スパッタガスとして、炭素を含むガス、例えばメタ
ン、エタン、プロパン、エチレン、アセチレンなどと、
窒素を含むガス、例えば窒素、一酸化窒素、二酸化窒
素、一酸化二窒素、笑気ガス、アンモニアガスなどと、
アルゴン、キセノンや、水素、酸素、あるいは水素や酸
素を含むガスなどと、を適宜混合したスパッタガスを用
いることが可能である。また、スパッタターゲットとし
て、炭素を含むターゲットや窒化珪素を含むターゲッ
ト、あるいは炭化珪素を含むターゲット、さらにはこれ
らの素材の複合ターゲットを用いることも可能であり、
その際のスパッタガスとしては、スパッタ効率と最終的
に目的とする膜組成に見合った成分が添加できるような
ガス種を選択、混合して用いればよい。また、スパッタ
の際の電力印加方式、スパッタ出力、ガス圧、基板加熱
の有無等に関しては用いる材料系、目的とする膜特性に
応じて適宜選択すればよい。
In the case of the sputtering film forming method, a substantial film component can be determined by a combination of a target and a sputtering gas. There are a wide variety of combinations, for example, when producing the phase shifter film of the present invention, silicon or a silicon-containing target is used as a sputtering target, and a carbon-containing gas such as methane, ethane, or propane is used as a sputtering gas. , Ethylene, acetylene, etc.,
With a gas containing nitrogen, for example, nitrogen, nitric oxide, nitrogen dioxide, nitrous oxide, laughing gas, ammonia gas,
It is possible to use a sputtering gas in which argon, xenon, hydrogen, oxygen, or a gas containing hydrogen or oxygen is mixed as appropriate. In addition, as a sputtering target, a target containing carbon or a target containing silicon nitride, or a target containing silicon carbide, and a composite target of these materials can be used.
As the sputtering gas at that time, a gas species that can add a component corresponding to the sputtering efficiency and finally the target film composition may be selected and mixed for use. The power application method, sputtering output, gas pressure, presence / absence of substrate heating, and the like during sputtering may be appropriately selected according to the material system to be used and the desired film characteristics.

【0030】上記構成2によれば、上記構成1で示した
珪素、炭素、窒素を主たる構成要素とする位相シフター
膜中に、さらに酸素又は水素のうち少なくとも一方を含
有することにより、その光学的特性制御の幅が広がる。
位相シフター膜中の酸素は、成膜後に膜表面に形成され
る酸化膜を除けば、そのほとんどが成膜中に膜の外部よ
りもたらされる。特にスパッタ成膜中にもたらされる酸
素は、ターゲット表面や装置内壁に絶縁酸化物を形成
し、異常放電を誘起する。酸素自体は、膜中において珪
素と結合し、特に可視域付近での光透過性を向上させる
が、より膜中欠陥の少ない良質な膜を作製するために
は、意図的にスパッタ用ガスとして導入する場合も含め
極力抑えた方がよい。水素も光透過性改善、微細加工性
改善等の点で有用ではあるが、膜中における熱的安定
性、光化学的安定性を考慮してその導入量を決定する必
要がある。
According to the above configuration 2, the phase shifter film mainly composed of silicon, carbon, and nitrogen shown in the above configuration 1 further contains at least one of oxygen and hydrogen, so that its optical characteristics can be improved. The range of characteristic control expands.
Most of the oxygen in the phase shifter film comes from outside the film during the film formation except for an oxide film formed on the film surface after the film formation. In particular, oxygen introduced during sputtering film formation forms an insulating oxide on the target surface or the inner wall of the apparatus, and induces abnormal discharge. Oxygen itself bonds with silicon in the film and improves light transmittance especially in the vicinity of the visible region, but is intentionally introduced as a sputtering gas to produce a high-quality film with less defects in the film. It is better to suppress as much as possible, including the case of doing. Hydrogen is also useful in terms of improving light transmittance and fine workability, but it is necessary to determine the amount of hydrogen to be introduced in consideration of thermal stability and photochemical stability in the film.

【0031】透明基板表面に所望の位相シフターパター
ンが配置されるようなマスク設計(マスク構造)におい
て、リソグラフィー法によって位相シフトマスクブラン
ク上の位相シフター層に微細加工を施すことで所望の光
学設計を満たしたハーフトーン型位相シフトマスを容易
に作製できる。リソグラフィー法としては、一般的なマ
スク製造プロセスに用いられる方法が適用できるが、例
えば、位相シフトマスクブランク上の位相シフター層の
パターニングについては、CF4、C26、CHF3、S
6、NF3などのフッ素を含むガスや、Cl2、CH2
2などの塩素を含むガス、さらにO2、O3、H2Oなど
の酸素を含むガス等のエチングガスを適宜混合して用い
たドライエッチング方式を好適に使用できる。なお、ド
ライエッチングにおいて、アルゴン、水素、ヘリウム、
あるいはその他のガスを上記エチングガスに混合して用
い、エッチング特性の制御を行うことも有効である。
In a mask design (mask structure) in which a desired phase shifter pattern is arranged on the surface of a transparent substrate, a desired optical design is performed by subjecting a phase shifter layer on a phase shift mask blank to fine processing by a lithography method. A filled halftone phase shift mass can be easily produced. As a lithography method, a method used in a general mask manufacturing process can be applied. For example, for patterning of a phase shifter layer on a phase shift mask blank, CF 4 , C 2 F 6 , CHF 3 , S
Fluorine-containing gas such as F 6 and NF 3 , Cl 2 , CH 2 C
A dry etching method using a gas containing chlorine such as l 2 and an etching gas such as a gas containing oxygen such as O 2 , O 3 , and H 2 O can be suitably used. In the dry etching, argon, hydrogen, helium,
Alternatively, it is also effective to control the etching characteristics by using another gas mixed with the above-mentioned etching gas.

【0032】上記構成3によれば、構成3に示した各構
成元素の割合の範囲において、所望かつ好適な膜材料を
得ることが可能となる。すなわち、珪素が5%未満の場
合、珪素と炭素、窒素等との結合が少なく、膜の緻密さ
を向上することが難しくなり、また、珪素が65%より
多いと、膜中に単体で存在する珪素の割合が多くなり、
膜の化学的耐久性や光学的特性が低下する恐れがある。
また、炭素が5%未満の場合、珪素と炭素の結合が少な
くなり、化学的耐久性が低下し、また、炭素が70%よ
り多いと、光学係数の制御性が低下する恐れがある。さ
らに、窒素が10%未満の場合、透過率の向上に寄与す
ることができなくなり、また、窒素が80%より多い
と、膜中の余剰窒素の割合が増加し、膜中で不安定化
し、膜中の窒素が抜けてしまう原因となる恐れがある。
According to the above configuration 3, it is possible to obtain a desired and suitable film material within the range of the ratio of each constituent element shown in the configuration 3. That is, when silicon is less than 5%, the bond between silicon and carbon, nitrogen, etc. is small, and it is difficult to improve the denseness of the film. When silicon is more than 65%, the silicon alone exists in the film. Increase the proportion of silicon
The chemical durability and optical properties of the film may be reduced.
When the carbon content is less than 5%, the bond between silicon and carbon is reduced, and the chemical durability is reduced. When the carbon content is more than 70%, the controllability of the optical coefficient may be reduced. Further, if the nitrogen content is less than 10%, it cannot contribute to the improvement of the transmittance, and if the nitrogen content is more than 80%, the ratio of excess nitrogen in the film increases, and the film becomes unstable, This may cause nitrogen in the film to escape.

【0033】さらに、酸素又は水素のうち少なくとも一
方を含有する場合にあっては、酸素が30%より多い
と、膜中の欠陥を誘発する異常放電の原因となりやすく
なる。また、水素が30%より多いと、膜中で不安定化
し、膜中の水素が抜けてしまう原因となる恐れがある。
Further, in the case where at least one of oxygen and hydrogen is contained, if the oxygen content is more than 30%, abnormal discharge which induces defects in the film is likely to occur. On the other hand, if the amount of hydrogen is more than 30%, the film becomes unstable in the film, which may cause the hydrogen in the film to escape.

【0034】上記構成4によれば、位相シフター膜を構
成する物質として、上記主構成材料以外の物質として、
硼素、リン、モリブデン、タングステン、タンタル、チ
タン、クロム及び他の遷移金属から選ばれる少なくとも
いずれか一種を含有することによって、膜特性の改善、
例えば、金属の添加による膜の導電性の向上や、可視光
域(検査光波長域)での透過率の改善やその他光学特性
の制御に効果的であり、したがって、さらに好適な膜材
料を得ることが可能となる。
According to the above configuration 4, as a substance constituting the phase shifter film, as a substance other than the main constituent material,
By containing at least one selected from boron, phosphorus, molybdenum, tungsten, tantalum, titanium, chromium and other transition metals, improvement in film properties,
For example, the addition of a metal is effective for improving the conductivity of the film, improving the transmittance in the visible light region (inspection light wavelength region), and controlling other optical characteristics. Therefore, a more suitable film material is obtained. It becomes possible.

【0035】上記構成5によれば、露光光に対する位相
シフター膜の透過率を、4%〜20%の範囲にすること
によって、ハーフトーン型位相シフトマスクとして十分
なものが得られる。
According to the above configuration 5, by setting the transmittance of the phase shifter film to the exposure light in the range of 4% to 20%, a sufficient halftone type phase shift mask can be obtained.

【0036】上記構成6によれば、露光光の波長が10
0nm〜250nmの波長に対して使用することのでき
るように設計された位相シフター膜を有することによっ
て、前述したフッ化クリプトンエキシマレーザや、フッ
化アルゴンエキシマレーザ、塩化アルゴンエキシマレー
ザ等の短波長光源を光源とする光リソグラフィー用のハ
ーフトーン型位相シフトマスクとして好適に用いること
が可能となり、特に、露光光の波長が150nm〜20
0nmにおいて上述したすべての効果が最大限に発揮さ
れる。
According to the above configuration 6, the wavelength of the exposure light is 10
By having a phase shifter film designed to be usable for a wavelength of 0 nm to 250 nm, a short wavelength light source such as the above-described krypton fluoride excimer laser, argon fluoride excimer laser, and argon chloride excimer laser is provided. Can be suitably used as a halftone type phase shift mask for photolithography using as a light source, in particular, when the wavelength of the exposure light is 150 nm to 20 nm.
At 0 nm, all the effects described above are maximized.

【0037】上記構成8によれば、上述した短波長領域
で使用可能な位相シフトマスクの製造に適した位相シフ
トマスクブランクが得られ、また、上記構成9によれ
ば、上述した短波長の露光光を用いたパターン転写を実
現できる。
According to the above configuration 8, a phase shift mask blank suitable for manufacturing a phase shift mask usable in the above-mentioned short wavelength region can be obtained. According to the above configuration 9, the above short wavelength exposure can be performed. Pattern transfer using light can be realized.

【0038】[0038]

【実施例】以下、実施例にもとづき本発明をより具体的
に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples.

【0039】実施例1 実施例1では、Si34粉末と単結晶Si粉末とを重量
比にして約4対1の割合で混合し焼結したものをスパッ
タ用ターゲットとして用い、ArとN2とCH4とを約2
対3対4の割合で混合したガスをスパッタガスとして用
いた。スパッタガスの導入条件は、混合ガスの総導入量
を40SCCMとした上で、排気ポンプ直上の圧力調整
器にてスパッタ時の装置内圧力が3mTorrとなるよ
うに設定した。
Example 1 In Example 1, a mixture of Si 3 N 4 powder and single-crystal Si powder mixed at a weight ratio of about 4: 1 and sintered was used as a sputtering target. 2 and CH 4 about 2
A gas mixed at a ratio of 3: 4 was used as a sputtering gas. The conditions for introducing the sputtering gas were set so that the total amount of the mixed gas introduced was 40 SCCM, and the pressure in the apparatus at the time of sputtering was 3 mTorr by a pressure regulator immediately above the exhaust pump.

【0040】ハーフトーン位相シフター膜の成膜は、石
英基板上に直流スパッタ放電によって行った。直流放電
を実施するためには、スパッタターゲットがある程度の
導電性を有することが必要条件であるが、ターゲットを
構成する材料が半絶縁体、あるいは不導体(非導電体)
のように直流放電が難しい場合には、最終的に形成され
たハーフトーン位相シフター膜としての特性に特に支障
のない範囲で、ターゲットに導電性を付与するような材
料、例えば硼素などを若干量添加してもよい。放電方式
に関しては直流放電以外にも、プラズマ放電がターゲッ
トの導電性に影響されにくい高周波放電方式や、交流放
電方式を用いることも実質的に可能である。ただし、い
ずれの場合においても、所望する膜を作製するにあたり
膜中の欠陥を極力低減させることが重要である。
The formation of the halftone phase shifter film was performed on a quartz substrate by DC sputter discharge. In order to perform DC discharge, it is a necessary condition that the sputter target has a certain degree of conductivity, but the material forming the target is a semi-insulator or a non-conductor (non-conductor).
When direct current discharge is difficult as described above, a material that imparts conductivity to the target, for example, boron or the like may be used in an amount that does not particularly hinder the characteristics of the finally formed halftone phase shifter film. It may be added. Regarding the discharge method, it is substantially possible to use a high-frequency discharge method in which plasma discharge is hardly affected by the conductivity of the target and an AC discharge method, in addition to the DC discharge. However, in any case, it is important to minimize defects in the film when manufacturing a desired film.

【0041】スパッタに用いるガスとしては、上記の物
質及び混合比率に限定されるものではなく、例えば、A
rの代わりにXeガスを、N2の代わりにNH3、N
2O、NO2、NOなどの窒素を含むガスを、CH4の代
わりにC24、C22、CO、CO2などの炭素を含む
ガスを、あるいは、これらの不活性ガス、窒素を含むガ
ス及び炭素を含むガスを適宜選択し、混合して用いるこ
とが可能である。ただし、先に述べたように、スパッタ
放電中に形成される絶縁酸化物の堆積量を低減し、これ
により誘引される異常放電を抑制して欠陥の少ない膜を
得るためには、酸素含有率を極力抑えるような混合ガス
系を使用することが望ましい。
The gas used for sputtering is not limited to the above substances and the mixing ratio.
Xe gas in place of r, NH 3 , N in place of N 2
A gas containing nitrogen such as 2 O, NO 2 , NO; a gas containing carbon such as C 2 H 4 , C 2 H 2 , CO, CO 2 instead of CH 4 , or an inert gas thereof; It is possible to appropriately select a gas containing nitrogen and a gas containing carbon, and use them as a mixture. However, as described above, in order to reduce the deposition amount of the insulating oxide formed during the sputter discharge and thereby suppress the abnormal discharge induced by the sputtering to obtain a film with few defects, the oxygen content must be reduced. It is desirable to use a mixed gas system that minimizes the pressure.

【0042】このようにして石英基板上に作製したハー
フトーン位相シフター膜について、膜厚を触針法で、透
過率を分光光度計を用いて測定したところ、膜厚は67
5オンク゛ストローム(図2)であり、193nmにおける分光
透過率は7.2%であった(図3)。また、同じく、分
光光度計を用いて測定した膜の反射率、透過率、膜厚か
ら屈折率(n)を計算したところ、屈折率(n)は2.
43であり、膜厚675オンク゛ストロームにおいて193nm
の波長の光の位相を180°シフトさせるのに十分であ
ることを確認した。
The film thickness of the halftone phase shifter film thus formed on the quartz substrate was measured by a stylus method and the transmittance was measured by a spectrophotometer.
It was 5 angstroms (FIG. 2) and the spectral transmittance at 193 nm was 7.2% (FIG. 3). Similarly, when the refractive index (n) was calculated from the reflectance, transmittance, and film thickness of the film measured using a spectrophotometer, the refractive index (n) was 2.
43 and 193 nm at a film thickness of 675 angstroms.
Is sufficient to shift the phase of light of the wavelength of 180 ° by 180 °.

【0043】作製したハーフトーン位相シフター膜の化
学的耐久性については、酸への浸漬及び浸漬前後の膜質
変化により評価した。膜厚が675オンク゛ストローム、193
nmにおける分光透過率が7.2%であった上記ハーフ
トーン位相シフター膜を、90℃に加熱した熱濃硫酸へ
120分間浸漬した後、上記と同様に測定したところ、
膜厚は672オンク゛ストローム、193nmにおける分光透過
率は7.3%であり、酸への浸漬によってもたらされる
位相シフト角のずれは1°以内と十分な熱濃硫酸に対す
る耐性を有していた。浸漬前後の膜質の変化もなかっ
た。同様に、過酸化水素水と硫酸とを1対4の割合で混
合した過水硫酸溶液に、120℃で120分間浸漬した
場合についても、十分な薬液耐性を有していることを確
認した。
The chemical durability of the produced halftone phase shifter film was evaluated by immersion in an acid and a change in film quality before and after immersion. 675 angstroms, 193
The above halftone phase shifter film having a spectral transmittance of 7.2% in nm was immersed in hot concentrated sulfuric acid heated to 90 ° C. for 120 minutes, and measured in the same manner as above.
The film thickness was 672 angstroms, the spectral transmittance at 193 nm was 7.3%, and the phase shift angle shift caused by immersion in acid was within 1 °, indicating that the film had sufficient resistance to hot concentrated sulfuric acid. There was no change in film quality before and after immersion. Similarly, when immersed in a solution of hydrogen peroxide and sulfuric acid in a ratio of 1: 4 at a temperature of 120 ° C. for 120 minutes, it was confirmed that the solution had sufficient chemical resistance.

【0044】作製したハーフトーン位相シフター膜の光
照射耐性に関しては、193nmに発振波長を有するA
rFエキシマレーザを照射し、照射前後における膜の透
過率、屈折率、膜厚を評価した。その結果、単パルス当
たりの照射エネルギー密度が13.5mJ/cm2であ
るArFエキシマレーザを10000パルス照射した前
後において、透過率、屈折率、膜厚に優位な変化は見ら
れず、ハーフトーン位相シフター膜としてその特性は非
常に安定していた。
With respect to the light irradiation resistance of the manufactured halftone phase shifter film, A having an oscillation wavelength of 193 nm was used.
Irradiation with an rF excimer laser was performed to evaluate the transmittance, the refractive index, and the film thickness of the film before and after the irradiation. As a result, there was no significant change in transmittance, refractive index, and film thickness before and after irradiating 10,000 pulses of an ArF excimer laser having an irradiation energy density of 13.5 mJ / cm 2 per single pulse. Its properties as a shifter membrane were very stable.

【0045】作製したハーフトーン位相シフター膜のエ
ッチングは、反応性イオンエッチングにより行った。こ
の際、エッチングガスとしてC26と酸素を流量比にて
1対3の割合で混合したガスを用いた。この結果、石英
基板に対して5〜6倍のエッチング選択比を有しながら
良好にエッチングできることを確認した。また、膜構造
がアモルファスであるため、エッチングパターンの側壁
も滑らかであった。なお、位相シフター膜のエッチング
は、上記の方法に限定されず、エッチング方式や、エッ
チングガス、さらには詳細なエッチング条件等を最適に
選択設定すればよい。
The etching of the produced halftone phase shifter film was performed by reactive ion etching. At this time, a gas in which C 2 F 6 and oxygen were mixed at a flow ratio of 1: 3 was used as an etching gas. As a result, it was confirmed that satisfactory etching could be performed while having an etching selectivity of 5 to 6 times that of the quartz substrate. Further, since the film structure was amorphous, the side walls of the etching pattern were also smooth. Note that the etching of the phase shifter film is not limited to the above method, and an etching method, an etching gas, and detailed etching conditions may be optimally selected and set.

【0046】以上の実施例1に示したごとく、ハーフト
ーン位相シフター膜として良好な膜質と、光学特性を兼
ね備えた薄膜の作製が容易に可能であった。
As shown in Example 1 above, it was possible to easily produce a thin film having both good film quality and optical characteristics as a halftone phase shifter film.

【0047】実施例2 実施例2では、スパッタ用ターゲットとしてSiCとC
からなるターゲットを用い、スパッタガスとしてArと
2とを約1対6の割合で混合したガスを用いた。スパ
ッタガスの導入条件は、混合ガスの総導入量を40SC
CMとした上で、排気ポンプ直上の圧力調整器にてスパ
ッタ時の装置内圧力が3mTorrとなるように設定し
た。
Example 2 In Example 2, SiC and C were used as sputtering targets.
And a gas obtained by mixing Ar and N 2 at a ratio of about 1 to 6 was used as a sputtering gas. The sputtering gas introduction conditions were such that the total introduction amount of the mixed gas was 40 SC.
After setting to CM, the pressure in the apparatus at the time of sputtering was set to 3 mTorr by a pressure regulator immediately above the exhaust pump.

【0048】ハーフトーン位相シフター膜の成膜は、石
英基板上に直流スパッタ放電によって行った。なお、放
電方式やスパッタガスに関しては、上記のものに限定さ
れず、実施例1と同様に、適宜選択できる。例えば、放
電方式に関しては、高周波スパッタ方式や交流スパッタ
方式等を使用することが可能である。また、スパッタガ
スに関しても、Arの代わりにXeガスを、N2の代わ
りにNH3、N2O、NO2、NOなどの窒素を含むガス
を、あるいは、これらの不活性ガス、及び窒素を含むガ
スについて酸素分率を極力低下させるという観点から適
宜選択し、混合して用いることが可能である。したがっ
て、目的を達成するために最適なスパッタ方式、スパッ
タガス素材を用いればよい。
The formation of the halftone phase shifter film was performed on a quartz substrate by DC sputtering discharge. The discharge method and sputtering gas are not limited to those described above, and can be appropriately selected as in the first embodiment. For example, as a discharge method, a high frequency sputtering method, an AC sputtering method, or the like can be used. Regarding the sputtering gas, a gas containing nitrogen such as NH 3 , N 2 O, NO 2 , NO, or the like, or an inert gas and nitrogen is used instead of Ar for Xe gas and N 2. It is possible to appropriately select and mix the gases to be contained from the viewpoint of reducing the oxygen fraction as much as possible. Therefore, it is only necessary to use a sputtering method and a sputtering gas material that are optimal for achieving the object.

【0049】このようにして石英基板上に作製したハー
フトーン位相シフター膜について、膜厚を触針法で、透
過率を分光光度計を用いて測定したところ、膜厚は80
4オンク゛ストロームであり、193nmにおける分光透過率は
6.0%であった。また、同じく分光光度計を用いて測
定した膜の反射率、透過率、膜厚から屈折率(n)を計
算したところ、屈折率(n)は2.20であり、膜厚8
04オンク゛ストロームにおいて193nmの波長の光の位相を
180°シフトさせるのに十分であることを確認した。
The film thickness of the halftone phase shifter film thus formed on the quartz substrate was measured by a stylus method and the transmittance was measured by a spectrophotometer.
It was 4 angstroms and the spectral transmittance at 193 nm was 6.0%. When the refractive index (n) was calculated from the reflectance, transmittance, and film thickness of the film similarly measured using a spectrophotometer, the refractive index (n) was 2.20 and the film thickness was 8
It was confirmed that it was sufficient to shift the phase of light having a wavelength of 193 nm at 180 Å by 180 °.

【0050】作製したハーフトーン位相シフター膜の化
学的耐久性については、実施例1と同様に、酸への浸漬
前後における膜質及び光学特性の変化により評価した。
その結果、熱濃硫酸及び過水硫酸溶液へのいずれの浸漬
においても、もたらされる位相シフト角のずれは2°以
下であり、かつ、透過率の変化も0.5%以下であり、
十分な薬液耐性を有していることを確認した。
The chemical durability of the produced halftone phase shifter film was evaluated based on changes in film quality and optical characteristics before and after immersion in an acid, as in Example 1.
As a result, in any immersion in hot concentrated sulfuric acid and perhydrogen sulfuric acid solution, the resulting shift in phase shift angle is 2 ° or less, and the change in transmittance is 0.5% or less,
It was confirmed that it had sufficient chemical resistance.

【0051】作製したハーフトーン位相シフター膜の光
照射耐性に関しては、実施例1と同様に、193nmに
発振波長を有し、単パルス当たりの照射エネルギー密度
が13.5mJ/cm2であるArFエキシマレーザを
10000パルス照射した前後において、透過率、屈折
率、膜厚の変化を測定したが測定値に優位差は見られ
ず、ハーフトーン位相シフター膜としてその特性は非常
に安定していた。
With respect to the light irradiation resistance of the produced halftone phase shifter film, an ArF excimer having an oscillation wavelength at 193 nm and an irradiation energy density per single pulse of 13.5 mJ / cm 2 , as in Example 1. Changes in transmittance, refractive index, and film thickness were measured before and after the irradiation of 10,000 pulses of the laser, but no significant difference was observed in the measured values, and the characteristics of the halftone phase shifter film were very stable.

【0052】作製したハーフトーン位相シフター膜のエ
ッチングは、実施例1と同様に、反応性イオンエッチン
グにより行った。この際、エッチングガスとしてCHF
3と酸素を流量比にて1対2.5の割合で混合したガス
を用いた。この結果、石英基板に対して4〜7倍のエッ
チング選択比を有しながら良好にエッチングできること
を確認した。なお、位相シフター膜のエッチングは、上
記の方法に限定されず、エッチング方式や、エッチング
ガス、さらには詳細なエッチング条件等を最適に選択設
定すればよい。
The etching of the produced halftone phase shifter film was performed by reactive ion etching in the same manner as in Example 1. At this time, CHF is used as an etching gas.
A gas in which 3 and oxygen were mixed at a flow ratio of 1: 2.5 was used. As a result, it was confirmed that etching could be favorably performed while having an etching selectivity of 4 to 7 times the quartz substrate. Note that the etching of the phase shifter film is not limited to the above method, and an etching method, an etching gas, and detailed etching conditions may be optimally selected and set.

【0053】以上の実施例2に示したごとく、実施例2
においても実施例1と同様に、ハーフトーン位相シフタ
ー膜として良好な膜質と、光学特性を兼ね備えた薄膜の
作製が容易に可能であった。
As shown in the second embodiment, the second embodiment
As in Example 1, it was possible to easily produce a thin film having both good film quality and optical characteristics as a halftone phase shifter film as in Example 1.

【0054】実施例3 実施例3では、スパッタ用ターゲットとしてSiからな
るターゲットを用い、スパッタガスとしてArとN2
CH4とを約1対5対5の割合で混合したガスを用い
た。スパッタガスの導入条件は、混合ガスの総導入量を
40SCCMとした上で、排気ポンプ直上の圧力調整器
にてスパッタ時の装置内圧力が3mTorrとなるよう
に設定した。
Example 3 In Example 3, a target made of Si was used as a sputtering target, and a gas obtained by mixing Ar, N 2 and CH 4 at a ratio of about 1: 5: 5 was used as a sputtering gas. The conditions for introducing the sputtering gas were set so that the total amount of the mixed gas introduced was 40 SCCM, and the pressure in the apparatus at the time of sputtering was 3 mTorr by a pressure regulator immediately above the exhaust pump.

【0055】ハーフトーン位相シフター膜の成膜は、石
英基板上に直流スパッタ放電によって行った。なお、放
電方式やスパッタガスに関しては、上記のものに限定さ
れず、実施例1と同様に、適宜選択できる。例えば、放
電方式に関しては、高周波スパッタ方式や交流スパッタ
方式等を使用することが可能である。また、スパッタガ
スに関しても、Arの代わりにXeガスを、N2の代わ
りにNH3、N2O、NO2、NOなどの窒素を含むガス
を、CH4の代わりにC24、C22、CO、CO2など
の炭素を含むガスを、あるいは、これらの不活性ガス、
窒素を含むガス及び炭素を含むガスについて酸素分率を
極力低下させるという観点から適宜選択し、混合して用
いることが可能である。したがって、目的を達成するた
めに最適なスパッタ方式、スパッタガス素材を用いれば
よい。
The formation of the halftone phase shifter film was performed on a quartz substrate by DC sputtering discharge. The discharge method and sputtering gas are not limited to those described above, and can be appropriately selected as in the first embodiment. For example, as a discharge method, a high frequency sputtering method, an AC sputtering method, or the like can be used. Further, with regard sputtering gas, a Xe gas instead of Ar, NH 3 instead of N 2, N 2 O, a gas containing nitrogen such as NO 2, NO, C 2 H 4 in place of CH 4, C A gas containing carbon such as 2 H 2 , CO, CO 2 or an inert gas thereof;
The nitrogen-containing gas and the carbon-containing gas can be appropriately selected from the viewpoint of reducing the oxygen content as much as possible, and can be used as a mixture. Therefore, it is only necessary to use a sputtering method and a sputtering gas material that are optimal for achieving the object.

【0056】このようにして石英基板上に作製したハー
フトーン位相シフター膜について、膜厚を触針法で、透
過率を分光光度計を用いて測定したところ、膜厚は71
0オンク゛ストロームであり、193nmにおける分光透過率は
5.7%であった。また、同じく分光光度計を用いて測
定した膜の反射率、透過率、膜厚から屈折率(n)を計
算したところ、屈折率(n)は2.36であり、膜厚7
10オンク゛ストロームにおいて193nmの波長の光の位相を
180°シフトさせるのに十分であることを確認した。
The film thickness of the halftone phase shifter film thus formed on the quartz substrate was measured by a stylus method and the transmittance was measured by a spectrophotometer.
It was 0 angstroms and the spectral transmittance at 193 nm was 5.7%. Also, when the refractive index (n) was calculated from the reflectance, transmittance, and film thickness of the film similarly measured using a spectrophotometer, the refractive index (n) was 2.36 and the film thickness was 7
It was confirmed that it was sufficient to shift the phase of light having a wavelength of 193 nm by 180 ° at 10 Å.

【0057】作製したハーフトーン位相シフター膜の化
学的耐久性については、実施例1と同様に、酸への浸漬
前後における膜質及び光学特性の変化により評価した。
その結果、熱濃硫酸及び過水硫酸溶液へのいずれの浸漬
においても、もたらされる位相シフト角のずれは2°以
下であり、かつ、透過率の変化も0.5%以下であり、
十分な薬液耐性を有していることを確認した。
As in Example 1, the chemical durability of the produced halftone phase shifter film was evaluated based on changes in film quality and optical characteristics before and after immersion in an acid.
As a result, in any immersion in hot concentrated sulfuric acid and perhydrogen sulfuric acid solution, the resulting shift in phase shift angle is 2 ° or less, and the change in transmittance is 0.5% or less,
It was confirmed that it had sufficient chemical resistance.

【0058】作製したハーフトーン位相シフター膜の光
照射耐性に関しては、実施例1と同様に、193nmに
発振波長を有し、単パルス当たりの照射エネルギー密度
が13.5mJ/cm2であるArFエキシマレーザを
10000パルス照射した前後において、透過率、屈折
率、膜厚の変化を測定したが測定値に優位差は見られ
ず、ハーフトーン位相シフター膜としてその特性は非常
に安定していた。
Regarding the light irradiation resistance of the produced halftone phase shifter film, as in Example 1, an ArF excimer having an oscillation wavelength at 193 nm and an irradiation energy density per pulse of 13.5 mJ / cm 2 was used. Changes in transmittance, refractive index, and film thickness were measured before and after the irradiation of 10,000 pulses of the laser, but no significant difference was observed in the measured values, and the characteristics of the halftone phase shifter film were very stable.

【0059】作製したハーフトーン位相シフター膜のエ
ッチングは、実施例1と同様に、反応性イオンエッチン
グにより行った。この際、エッチングガスとしてC26
と酸素を流量比にて1対3の割合で混合したガスを用い
た。この結果、石英基板に対して4倍以上のエッチング
選択比を有しながら良好にエッチングできることを確認
した。なお、位相シフター膜のエッチングは、上記の方
法に限定されず、エッチング方式や、エッチングガス、
さらには詳細なエッチング条件等を最適に選択設定すれ
ばよい。
The etching of the produced halftone phase shifter film was performed by reactive ion etching in the same manner as in Example 1. At this time, C 2 F 6 is used as an etching gas.
A gas in which oxygen and oxygen were mixed at a flow ratio of 1: 3 was used. As a result, it was confirmed that satisfactory etching could be performed while having an etching selectivity four times or more that of the quartz substrate. In addition, the etching of the phase shifter film is not limited to the above-described method, and may include an etching method, an etching gas,
Further, it is only necessary to optimally select and set detailed etching conditions and the like.

【0060】以上の実施例3に示したごとく、実施例3
においても実施例1と同様に、ハーフトーン位相シフタ
ー膜として良好な膜質と、光学特性を兼ね備えた薄膜の
作製が容易に可能であった。
As shown in the third embodiment, the third embodiment
As in Example 1, it was possible to easily produce a thin film having both good film quality and optical characteristics as a halftone phase shifter film as in Example 1.

【0061】実施例4 実施例4では、スパッタ用ターゲットとしてSi34
SiCとからなるターゲットを用い、スパッタガスとし
てArとN2とCH4とを約1対1対1の割合で混合した
ガスを用いた。スパッタガスの導入条件は、混合ガスの
総導入量を40SCCMとした上で、排気ポンプ直上の
圧力調整器にてスパッタ時の装置内圧力が3mTorr
となるように設定した。
Example 4 In Example 4, a target composed of Si 3 N 4 and SiC was used as a sputtering target, and Ar, N 2 and CH 4 were mixed at a ratio of about 1: 1: 1 as a sputtering gas. The used gas was used. The sputtering gas was introduced under the conditions that the total amount of the mixed gas was set to 40 SCCM, and the pressure in the apparatus at the time of sputtering was 3 mTorr by a pressure regulator immediately above the exhaust pump.
It was set to be.

【0062】ハーフトーン位相シフター膜の成膜は、石
英基板上に直流スパッタ放電によって行った。なお、放
電方式やスパッタガスに関しては、上記のものに限定さ
れず、実施例1と同様に、適宜選択できる。例えば、放
電方式に関しては、高周波スパッタ方式や交流スパッタ
方式等を使用することが可能である。また、スパッタガ
スに関しても、Arの代わりにXeガスを、N2の代わ
りにNH3、N2O、NO2、NOなどの窒素を含むガス
を、CH4の代わりにC24、C22、CO、CO2など
の炭素を含むガスを、あるいは、これらの不活性ガス、
窒素を含むガス及び炭素を含むガスについて酸素分率を
極力低下させるという観点から適宜選択し、混合して用
いることが可能である。したがって、目的を達成するた
めに最適なスパッタ方式、スパッタガス素材を用いれば
よい。
The formation of the halftone phase shifter film was performed on a quartz substrate by DC sputtering discharge. The discharge method and sputtering gas are not limited to those described above, and can be appropriately selected as in the first embodiment. For example, as a discharge method, a high frequency sputtering method, an AC sputtering method, or the like can be used. Further, with regard sputtering gas, a Xe gas instead of Ar, NH 3 instead of N 2, N 2 O, a gas containing nitrogen such as NO 2, NO, C 2 H 4 in place of CH 4, C A gas containing carbon such as 2 H 2 , CO, CO 2 or an inert gas thereof;
The nitrogen-containing gas and the carbon-containing gas can be appropriately selected from the viewpoint of reducing the oxygen content as much as possible, and can be used as a mixture. Therefore, it is only necessary to use a sputtering method and a sputtering gas material that are optimal for achieving the object.

【0063】このようにして石英基板上に作製したハー
フトーン位相シフター膜について、膜厚を触針法で、透
過率を分光光度計を用いて測定したところ、膜厚は59
6オンク゛ストロームであり、193nmにおける分光透過率は
8.5%であった。また、同じく分光光度計を用いて測
定した膜の反射率、透過率、膜厚から屈折率(n)を計
算したところ、屈折率(n)は2.62であり、膜厚5
96オンク゛ストロームにおいて193nmの波長の光の位相を
180°シフトさせるのに十分であることを確認した。
The film thickness of the halftone phase shifter film thus formed on the quartz substrate was measured by a stylus method and the transmittance was measured by a spectrophotometer.
It was 6 angstroms and the spectral transmittance at 193 nm was 8.5%. Also, when the refractive index (n) was calculated from the reflectance, transmittance, and film thickness of the film similarly measured using a spectrophotometer, the refractive index (n) was 2.62, and the film thickness was 5%.
It was confirmed that it was sufficient to shift the phase of light having a wavelength of 193 nm by 180 ° at 96 Å.

【0064】作製したハーフトーン位相シフター膜の化
学的耐久性については、実施例1と同様に、酸への浸漬
前後における膜質及び光学特性の変化により評価した。
その結果、熱濃硫酸及び過水硫酸溶液へのいずれの浸漬
においても、もたらされる位相シフト角のずれは2°以
下であり、かつ、透過率の変化も0.8%以下であり、
十分な薬液耐性を有していることを確認した。
The chemical durability of the produced halftone phase shifter film was evaluated based on changes in film quality and optical characteristics before and after immersion in an acid, as in Example 1.
As a result, in any immersion in the hot concentrated sulfuric acid and the persulfuric acid solution, the resulting shift in the phase shift angle is 2 ° or less, and the change in the transmittance is 0.8% or less,
It was confirmed that it had sufficient chemical resistance.

【0065】作製したハーフトーン位相シフター膜の光
照射耐性に関しては、実施例1と同様に、193nmに
発振波長を有し、単パルス当たりの照射エネルギー密度
が13.5mJ/cm2であるArFエキシマレーザを
10000パルス照射した前後において、透過率、屈折
率、膜厚の変化を測定したが測定値に優位差は見られ
ず、ハーフトーン位相シフター膜としてその特性は非常
に安定していた。
With respect to the light irradiation resistance of the produced halftone phase shifter film, an ArF excimer having an oscillation wavelength of 193 nm and an irradiation energy density per single pulse of 13.5 mJ / cm 2 , as in Example 1. Changes in transmittance, refractive index, and film thickness were measured before and after the irradiation of 10,000 pulses of the laser, but no significant difference was observed in the measured values, and the characteristics of the halftone phase shifter film were very stable.

【0066】作製したハーフトーン位相シフター膜のエ
ッチングは、実施例1と同様に、反応性イオンエッチン
グにより行った。この際、エッチングガスとしてC26
と酸素を流量比にて1対3の割合で混合したガスを用い
た。この結果、石英基板に対して4倍以上のエッチング
選択比を有しながら良好にエッチングできることを確認
した。なお、位相シフター膜のエッチングは、上記の方
法に限定されず、エッチング方式や、エッチングガス、
さらには詳細なエッチング条件等を最適に選択設定すれ
ばよい。
The etching of the produced halftone phase shifter film was performed by reactive ion etching in the same manner as in Example 1. At this time, C 2 F 6 is used as an etching gas.
A gas in which oxygen and oxygen were mixed at a flow ratio of 1: 3 was used. As a result, it was confirmed that satisfactory etching could be performed while having an etching selectivity four times or more that of the quartz substrate. In addition, the etching of the phase shifter film is not limited to the above-described method, and may include an etching method, an etching gas,
Further, it is only necessary to optimally select and set detailed etching conditions and the like.

【0067】以上の実施例4に示したごとく、実施例4
においても実施例1と同様に、ハーフトーン位相シフタ
ー膜として良好な膜質と、光学特性を兼ね備えた薄膜の
作製が容易に可能であった。
As shown in the fourth embodiment, the fourth embodiment
As in Example 1, it was possible to easily produce a thin film having both good film quality and optical characteristics as a halftone phase shifter film as in Example 1.

【0068】実施例5 実施例5では、スパッタ用ターゲットとしてSiとSi
Cとからなるターゲットを用い、スパッタガスとしてA
rとN2とを約1対4の割合で混合したガスを用いた。
スパッタガスの導入条件は、混合ガスの総導入量を40
SCCMとした上で、排気ポンプ直上の圧力調整器にて
スパッタ時の装置内圧力が3mTorrとなるように設
定した。
Example 5 In Example 5, Si and Si were used as sputtering targets.
Using a target composed of C and A as a sputtering gas
A gas in which r and N 2 were mixed at a ratio of about 1: 4 was used.
The conditions for introducing the sputtering gas are as follows:
After setting to SCCM, the pressure in the apparatus at the time of sputtering was set to 3 mTorr by a pressure regulator immediately above the exhaust pump.

【0069】ハーフトーン位相シフター膜の成膜は、石
英基板上に直流スパッタ放電によって行った。なお、放
電方式やスパッタガスに関しては、上記のものに限定さ
れず、実施例1と同様に、適宜選択できる。例えば、放
電方式に関しては、高周波スパッタ方式や交流スパッタ
方式等を使用することが可能である。また、スパッタガ
スに関しても、Arの代わりにXeガスを、N2の代わ
りにNH3、N2O、NO2、NOなどの窒素を含むガス
を、あるいは、これらの不活性ガス、及び窒素を含むガ
スについて酸素分率を極力低下させるという観点から適
宜選択し、混合して用いることが可能である。したがっ
て、目的を達成するために最適なスパッタ方式、スパッ
タガス素材を用いればよい。
The halftone phase shifter film was formed on a quartz substrate by DC sputtering discharge. The discharge method and sputtering gas are not limited to those described above, and can be appropriately selected as in the first embodiment. For example, as a discharge method, a high frequency sputtering method, an AC sputtering method, or the like can be used. Regarding the sputtering gas, a gas containing nitrogen such as NH 3 , N 2 O, NO 2 , NO, or the like, or an inert gas and nitrogen is used instead of Ar for Xe gas and N 2. It is possible to appropriately select and mix the gases to be contained from the viewpoint of reducing the oxygen fraction as much as possible. Therefore, it is only necessary to use a sputtering method and a sputtering gas material that are optimal for achieving the object.

【0070】このようにして石英基板上に作製したハー
フトーン位相シフター膜について、膜厚を触針法で、透
過率を分光光度計を用いて測定したところ、膜厚は77
2オンク゛ストロームであり、193nmにおける分光透過率は
5.5%であった。また、同じく分光光度計を用いて測
定した膜の反射率、透過率、膜厚から屈折率(n)を計
算したところ、屈折率(n)は2.25であり、膜厚7
72オンク゛ストロームにおいて193nmの波長の光の位相を
180°シフトさせるのに十分であることを確認した。
The film thickness of the halftone phase shifter film thus formed on the quartz substrate was measured by a stylus method and the transmittance was measured by a spectrophotometer.
It was 2 angstroms and the spectral transmittance at 193 nm was 5.5%. When the refractive index (n) was calculated from the reflectance, transmittance, and film thickness of the film similarly measured using a spectrophotometer, the refractive index (n) was 2.25, and the film thickness was 7
It was confirmed that the phase of light having a wavelength of 193 nm at 72 Å was sufficient to shift the phase by 180 °.

【0071】作製したハーフトーン位相シフター膜の化
学的耐久性については、実施例1と同様に、酸への浸漬
前後における膜質及び光学特性の変化により評価した。
その結果、熱濃硫酸及び過水硫酸溶液へのいずれの浸漬
においても、もたらされる位相シフト角のずれは1.7
°以下であり、かつ、透過率の変化も0.6%以下であ
り、十分な薬液耐性を有していることを確認した。作製
したハーフトーン位相シフター膜の光照射耐性に関して
は、実施例1と同様に、193nmに発振波長を有し、
単パルス当たりの照射エネルギー密度が13.5mJ/
cm2であるArFエキシマレーザを10000パルス
照射した前後において、透過率、屈折率、膜厚の変化を
測定したが測定値に優位差は見られず、ハーフトーン位
相シフター膜としてその特性は非常に安定していた。
The chemical durability of the produced halftone phase shifter film was evaluated based on changes in film quality and optical characteristics before and after immersion in an acid, as in Example 1.
As a result, the shift of the phase shift angle caused by the immersion in both the hot concentrated sulfuric acid and the perhydrogen sulfuric acid solution is 1.7.
° or less, and the change in transmittance was 0.6% or less, confirming that the composition had sufficient chemical resistance. Regarding the light irradiation resistance of the manufactured halftone phase shifter film, it has an oscillation wavelength at 193 nm, as in Example 1.
Irradiation energy density per single pulse is 13.5 mJ /
Changes in transmittance, refractive index, and film thickness were measured before and after irradiating an ArF excimer laser of 10,000 cm 2 with 10,000 pulses, but no significant difference was observed in the measured values, and the characteristics of the halftone phase shifter film were very low. It was stable.

【0072】作製したハーフトーン位相シフター膜のエ
ッチングは、実施例1と同様に、反応性イオンエッチン
グにより行った。この際、エッチングガスとしてC26
と酸素を流量比にて1対3の割合で混合したガスを用い
た。この結果、石英基板に対して4倍以上のエッチング
選択比を有しながら良好にエッチングできることを確認
した。なお、位相シフター膜のエッチングは、上記の方
法に限定されず、エッチング方式や、エッチングガス、
さらには詳細なエッチング条件等を最適に選択設定すれ
ばよい。
The etching of the produced halftone phase shifter film was performed by reactive ion etching in the same manner as in Example 1. At this time, C 2 F 6 is used as an etching gas.
A gas in which oxygen and oxygen were mixed at a flow ratio of 1: 3 was used. As a result, it was confirmed that satisfactory etching could be performed while having an etching selectivity four times or more that of the quartz substrate. In addition, the etching of the phase shifter film is not limited to the above-described method, and may include an etching method, an etching gas,
Further, it is only necessary to optimally select and set detailed etching conditions and the like.

【0073】以上の実施例5に示したごとく、実施例5
においても実施例1と同様に、ハーフトーン位相シフタ
ー膜として良好な膜質と、光学特性を兼ね備えた薄膜の
作製が容易に可能であった。
As shown in the fifth embodiment, the fifth embodiment
As in Example 1, it was possible to easily produce a thin film having both good film quality and optical characteristics as a halftone phase shifter film as in Example 1.

【0074】実施例6 実施例6では、スパッタ用ターゲットとしてSi34
Taとからなるターゲットを用い、スパッタガスとして
ArとN2とCH4とを約1対2対2の割合で混合したガ
スを用いた。スパッタガスの導入条件は、混合ガスの総
導入量を40SCCMとした上で、排気ポンプ直上の圧
力調整器にてスパッタ時の装置内圧力が3mTorrと
なるように設定した。
Example 6 In Example 6, a target composed of Si 3 N 4 and Ta was used as a sputtering target, and Ar, N 2 and CH 4 were mixed at a ratio of about 1: 2: 2 as a sputtering gas. The used gas was used. The conditions for introducing the sputtering gas were set so that the total amount of the mixed gas introduced was 40 SCCM, and the pressure in the apparatus at the time of sputtering was 3 mTorr by a pressure regulator immediately above the exhaust pump.

【0075】ハーフトーン位相シフター膜の成膜は、石
英基板上に直流スパッタ放電によって行った。なお、放
電方式やスパッタガスに関しては、上記のものに限定さ
れず、実施例1と同様に、適宜選択できる。例えば、放
電方式に関しては、高周波スパッタ方式や交流スパッタ
方式等を使用することが可能である。また、スパッタガ
スに関しても、Arの代わりにXeガスを、N2の代わ
りにNH3、N2O、NO2、NOなどの窒素を含むガス
を、CH4の代わりにC24、C22、CO、CO2など
の炭素を含むガスを、あるいは、これらの不活性ガス、
窒素を含むガス及び炭素を含むガスについて酸素分率を
極力低下させるという観点から適宜選択し、混合して用
いることが可能である。したがって、目的を達成するた
めに最適なスパッタ方式、スパッタガス素材を用いれば
よい。
The formation of the halftone phase shifter film was performed on a quartz substrate by DC sputter discharge. The discharge method and sputtering gas are not limited to those described above, and can be appropriately selected as in the first embodiment. For example, as a discharge method, a high frequency sputtering method, an AC sputtering method, or the like can be used. Further, with regard sputtering gas, a Xe gas instead of Ar, NH 3 instead of N 2, N 2 O, a gas containing nitrogen such as NO 2, NO, C 2 H 4 in place of CH 4, C A gas containing carbon such as 2 H 2 , CO, CO 2 or an inert gas thereof;
The nitrogen-containing gas and the carbon-containing gas can be appropriately selected from the viewpoint of reducing the oxygen content as much as possible, and can be used as a mixture. Therefore, it is only necessary to use a sputtering method and a sputtering gas material that are optimal for achieving the object.

【0076】このようにして石英基板上に作製したハー
フトーン位相シフター膜について、膜厚を触針法で、透
過率を分光光度計を用いて測定したところ、膜厚は63
9オンク゛ストロームであり、193nmにおける分光透過率は
4.0%であった。また、同じく分光光度計を用いて測
定した膜の反射率、透過率、膜厚から屈折率(n)を計
算したところ、屈折率(n)は2.51であり、膜厚6
39オンク゛ストロームにおいて193nmの波長の光の位相を
180°シフトさせるのに十分であることを確認した。
The film thickness of the halftone phase shifter film thus formed on the quartz substrate was measured by a stylus method and the transmittance was measured by a spectrophotometer.
It was 9 angstroms and the spectral transmittance at 193 nm was 4.0%. When the refractive index (n) was calculated from the reflectance, transmittance, and film thickness of the film similarly measured using a spectrophotometer, the refractive index (n) was 2.51 and the film thickness was 6
It was confirmed that it was enough to shift the phase of light having a wavelength of 193 nm by 180 ° at 39 Å.

【0077】作製したハーフトーン位相シフター膜の化
学的耐久性については、実施例1と同様に、酸への浸漬
前後における膜質及び光学特性の変化により評価した。
その結果、熱濃硫酸及び過水硫酸溶液へのいずれの浸漬
においても、もたらされる位相シフト角のずれは1.5
°以下であり、かつ、透過率の変化も0.5%以下であ
り、十分な薬液耐性を有していることを確認した。
The chemical durability of the produced halftone phase shifter film was evaluated based on changes in film quality and optical characteristics before and after immersion in an acid as in Example 1.
As a result, the shift of the phase shift angle caused by both immersion in the hot concentrated sulfuric acid and the persulfuric acid solution is 1.5 times.
° or less, and the change in transmittance was 0.5% or less, confirming that the composition had sufficient chemical resistance.

【0078】作製したハーフトーン位相シフター膜の光
照射耐性に関しては、実施例1と同様に、193nmに
発振波長を有し、単パルス当たりの照射エネルギー密度
が13.5mJ/cm2であるArFエキシマレーザを
10000パルス照射した前後において、透過率、屈折
率、膜厚の変化を測定したが測定値に優位差は見られ
ず、ハーフトーン位相シフター膜としてその特性は非常
に安定していた。
Regarding the light irradiation resistance of the produced halftone phase shifter film, an ArF excimer having an oscillation wavelength of 193 nm and an irradiation energy density per single pulse of 13.5 mJ / cm 2 , as in Example 1. Changes in transmittance, refractive index, and film thickness were measured before and after the irradiation of 10,000 pulses of the laser, but no significant difference was observed in the measured values, and the characteristics of the halftone phase shifter film were very stable.

【0079】作製したハーフトーン位相シフター膜のエ
ッチングは、実施例1と同様に、反応性イオンエッチン
グにより行った。この際、エッチングガスとしてSF6
と酸素を流量比にて1対3の割合で混合したガスを用い
た。この結果、石英基板に対して5倍以上のエッチング
選択比を有しながら良好にエッチングできることを確認
した。なお、位相シフター膜のエッチングは、上記の方
法に限定されず、エッチング方式や、エッチングガス、
さらには詳細なエッチング条件等を最適に選択設定すれ
ばよい。
The etching of the produced halftone phase shifter film was performed by reactive ion etching in the same manner as in Example 1. At this time, SF 6 is used as an etching gas.
A gas in which oxygen and oxygen were mixed at a flow ratio of 1: 3 was used. As a result, it was confirmed that satisfactory etching could be performed while having an etching selectivity of 5 times or more with respect to the quartz substrate. In addition, the etching of the phase shifter film is not limited to the above-described method, and may include an etching method, an etching gas,
Further, it is only necessary to optimally select and set detailed etching conditions and the like.

【0080】以上の実施例6に示したごとく、実施例6
においても実施例1と同様に、ハーフトーン位相シフタ
ー膜として良好な膜質と、光学特性を兼ね備えた薄膜の
作製が容易に可能であった。
As shown in the sixth embodiment, the sixth embodiment
As in Example 1, it was possible to easily produce a thin film having both good film quality and optical characteristics as a halftone phase shifter film as in Example 1.

【0081】なお、いずれの実施例においても本発明は
容易に工程化することができ、位相シフトマスクブラン
ク及び位相シフトマスクの製造においても十分に高い量
産性を具備することが確認された。
In any of the examples, it was confirmed that the present invention can be easily processed, and that the present invention has sufficiently high mass productivity in the production of a phase shift mask blank and a phase shift mask.

【0082】図4〜6は、上記実施例にて作製したハー
フトーン位相シフター膜のESCA(Electron Spectro
scopy for Chemical Analysis)分析の結果である。ま
ず、図4にて窒素に着目しその特性ピーク(N1s)から
結合エネルギーと結合状態を同定すると、397.4e
Vにピークを有するSi34が検出できる。また、ピー
クの広がりはいわゆるSi−Nの状態で表される珪素と
窒素の結合種の存在を示唆する。図5にて珪素の特性ピ
ーク(Si2p)に着目した結果、このピークは、10
1.6eVに存在するSi34と、100.4eVに存
在するSiCと、各々の前後に分布するナイトライド、
カーバイド及びこれらを結合種として有するSi−C−
N結合、C−Si−N結合、Si−N−C結合、さらに
は低エネルギー側の珪素による信号が重畳したものであ
ることは明らかである。さらに、図6に示すように炭素
の特性ピーク(C1s)に着目して解析した結果、高エネ
ルギー側に分布するC−Nで表現される結合からの信号
と、炭素あるいはグラファイトあるいはC−Cで表現さ
れる結合からの信号と、283.3eVに存在するSi
−Cからの信号と、この近傍に存在するカーバイドある
いはSi−C−N結合、C−Si−N結合及びSi−N
−C結合からの信号が重畳していることが明らかであ
る。以上のように、本発明におけるハーフトーン位相シ
フター膜は、Si−N、Si−C及びC−Nで表される
結合種を有する膜であり、さらにこれらの結合種が膜中
に一定の割合で存在する膜である。
FIGS. 4 to 6 show the ESCA (Electron Spectro) of the halftone phase shifter film manufactured in the above embodiment.
scopy for Chemical Analysis). First, focusing on nitrogen in FIG. 4 and identifying the binding energy and the binding state from its characteristic peak (N1s), 397.4e
Si 3 N 4 having a peak at V can be detected. Further, the broadening of the peak indicates the presence of a bonding species of silicon and nitrogen expressed in a so-called Si-N state. Focusing on the characteristic peak (Si2p) of silicon in FIG.
Si 3 N 4 present at 1.6 eV, SiC present at 100.4 eV, and nitrides distributed before and after each,
Carbide and Si-C- having these as bonding species
It is clear that the N-bond, the C-Si-N bond, the Si-NC bond, and the signal due to silicon on the low energy side are superimposed. Further, as shown in FIG. 6, as a result of analysis focusing on the characteristic peak (C1s) of carbon, a signal from a bond represented by C—N distributed on the high energy side and a signal from carbon, graphite, or C—C are used. The signal from the represented bond and the Si present at 283.3 eV
-C and the carbide or Si-CN bond, C-Si-N bond and Si-N
It is clear that the signal from the -C coupling is superimposed. As described above, the halftone phase shifter film according to the present invention is a film having bonding species represented by Si—N, Si—C, and CN, and these bonding species have a certain ratio in the film. It is a film that exists in

【0083】以上実施例をあげて本発明を説明したが、
上記で示した実施例は本発明を具体化する一例であり、
その条件及び実施内容によって本発明を制限するもので
はない。
The present invention has been described with reference to the embodiments.
The embodiment shown above is an example embodying the present invention,
The present invention is not limited by the conditions and the contents of execution.

【0084】例えば、実施例において、透明基板とし
て、石英基板の代わりに、蛍石、その他各種ガラス基板
(例えば、フッリン酸系ガラス、フッホウ酸系ガラス
等)などを用いてもよい。
For example, in the embodiments, instead of the quartz substrate, fluorite or other various glass substrates (for example, hydrofluoric acid-based glass, fluoroborate-based glass, etc.) may be used as the transparent substrate.

【0085】[0085]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、近
紫外〜極紫外領域において透過率及び屈折率の制御が可
能なハーフトーン位相シフター膜を得ることができ、さ
らに、本発明のハーフトーン位相シフター膜は、高エネ
ルギーの短波長光に対して安定であり、かつ、マスク製
造プロセスにいおて使用される薬品に対しても十分な耐
性を有し、膜中の欠陥が少なく微細加工性に優れ、した
がって、露光光の短波長化に対応した優れた位相シフト
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
を高い量産性の下で容易に提供できる。
As described above, according to the present invention, a halftone phase shifter film whose transmittance and refractive index can be controlled in the near ultraviolet to extreme ultraviolet region can be obtained. The tone phase shifter film is stable against high-energy short-wavelength light, has sufficient resistance to the chemicals used in the mask manufacturing process, has few defects in the film, and is fine. It is possible to easily provide an excellent phase shift mask which is excellent in processability, and thus can cope with a shorter wavelength of exposure light, and a phase shift mask blank as a material thereof under high mass productivity.

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

【図1】ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを示
す模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a halftone type phase shift mask blank.

【図2】ハーフトーン型位相シフトマスクを示す模式的
断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a halftone type phase shift mask.

【図3】実施例1におけるハーフトーン位相シフター膜
の紫外から可視光領域における分光透過率を示す図であ
り、図3(b)は図3(a)の部分拡大図である。
FIG. 3 is a diagram showing the spectral transmittance of the halftone phase shifter film in Example 1 in the ultraviolet to visible light region, and FIG. 3 (b) is a partially enlarged view of FIG. 3 (a).

【図4】実施例におけるハーフトーン位相シフター膜の
窒素に着目したESCA分析結果を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an ESCA analysis result focusing on nitrogen of a halftone phase shifter film in an example.

【図5】実施例におけるハーフトーン位相シフター膜の
珪素に着目したESCA分析結果を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an ESCA analysis result focusing on silicon of the halftone phase shifter film in the example.

【図6】実施例におけるハーフトーン位相シフター膜の
炭素に着目したESCA分析結果を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an ESCA analysis result focusing on carbon of a halftone phase shifter film in an example.

【符号の説明】 1 透明基板 2 位相シフター膜 3 位相シフター部 4 非パターン部[Description of Signs] 1 Transparent substrate 2 Phase shifter film 3 Phase shifter part 4 Non-pattern part

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 微細パターンの露光、転写を施す際に用
いる転写マスクであって、露光光を透過させる光透過部
と、該光透過部を通過した光に対して光の位相を所定量
シフトさせる位相シフター部とを有し、前記光透過部と
位相シフター部と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パターン境界部コントラスト
を良好に保持、改善できるようにした位相シフトマスク
において、 前記位相シフター部が光透過部に対して光の位相を所定
量だけシフトさせる厚さを有するとともに、前記位相シ
フター部が露光光に対して所定量の光透過率を有し、か
つ、位相シフター部の構成成分が少なくとも珪素、炭
素、窒素を主たる構成要素とし、Si−C結合、Si−
N結合、C−N結合、Si−C−N結合、C−Si−N
結合、及びSi−N−C結合を同時に含有する材料から
なることを特徴とする位相シフトマスク。
1. A transfer mask used for performing exposure and transfer of a fine pattern, wherein the transfer mask transmits an exposure light, and shifts a phase of light by a predetermined amount with respect to light passing through the light transmission unit. By having a phase shifter portion to be made, by designing the optical characteristics so that the light transmitted through each of the light transmission portion and the boundary portion between the phase shifter portion cancel each other out,
In a phase shift mask capable of satisfactorily maintaining and improving the pattern boundary portion contrast transferred to the surface of the object to be exposed, the thickness of the phase shifter portion for shifting the phase of light by a predetermined amount with respect to the light transmitting portion is set. And the phase shifter section has a predetermined amount of light transmittance with respect to the exposure light, and the constituent components of the phase shifter section include at least silicon, carbon, and nitrogen as main components, and have a Si—C bond, Si −
N bond, CN bond, Si-CN bond, C-Si-N
A phase shift mask comprising a material containing a bond and a Si-NC bond at the same time.
【請求項2】 位相シフター部の材料として、さらに酸
素又は水素のうち少なくとも一方を含有することを特徴
とする請求項1に記載の位相シフトマスク。
2. The phase shift mask according to claim 1, further comprising at least one of oxygen and hydrogen as a material of the phase shifter.
【請求項3】 位相シフター部を構成する物質として、
各々原子百分率において、珪素を5%〜65%、炭素を
5%〜70%、窒素を10%〜80%、酸素を0%〜3
0%、水素を0%〜30%に規定される範囲で含有し、
さらにこれらの合量が位相シフター部を構成する組成全
体の少なくとも80%以上を占める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。
3. The substance constituting the phase shifter section,
In each atomic percentage, silicon is 5% to 65%, carbon is 5% to 70%, nitrogen is 10% to 80%, and oxygen is 0% to 3%.
0%, containing hydrogen in a range defined by 0% to 30%,
3. The phase shift mask according to claim 1, wherein the total amount occupies at least 80% or more of the entire composition constituting the phase shifter.
【請求項4】 位相シフター部を構成する物質として、
硼素、リン、モリブデン、タングステン、タンタル、チ
タン、クロム及び他の遷移金属から選ばれる少なくとも
いずれか一種を含有することを特徴とする請求項1〜3
から選ばれるいずれか一項に記載の位相シフトマスク。
4. The substance constituting the phase shifter section,
4. It contains at least one selected from the group consisting of boron, phosphorus, molybdenum, tungsten, tantalum, titanium, chromium and other transition metals.
The phase shift mask according to any one of the above,
【請求項5】 露光光に対する位相シフター部の透過率
が、4%〜20%の範囲であることを特徴とする請求項
1〜4から選ばれるいずれか一項に記載の位相シフトマ
スク。
5. The phase shift mask according to claim 1, wherein a transmittance of the phase shifter to the exposure light is in a range of 4% to 20%.
【請求項6】 露光光の波長が100nm以上250n
m以下の波長に対して使用することのできるように設計
された位相シフター部を有することを特徴とする請求項
1〜5から選ばれるいずれか一項に記載の位相シフトマ
スク。
6. The wavelength of the exposure light is 100 nm or more and 250 n.
The phase shift mask according to any one of claims 1 to 5, further comprising a phase shifter unit designed to be used for a wavelength of m or less.
【請求項7】 露光光の波長が150nm以上200n
m以下の波長に対して使用することのできるように設計
された位相シフター部を有することを特徴とする請求項
1〜6から選ばれるいずれか一項に記載の位相シフトマ
スク。
7. The wavelength of the exposure light is 150 nm or more and 200 n.
The phase shift mask according to any one of claims 1 to 6, further comprising a phase shifter designed to be used for a wavelength of m or less.
【請求項8】 請求項1〜7のいずれかに記載の位相シ
フトマスクの素材として用いられる位相シフトマスクブ
ランクであって、 透明基板上に、珪素、炭素、窒素を主たる構成要素と
し、Si−C結合、Si−N結合、C−N結合、Si−
C−N結合、C−Si−N結合、及びSi−N−C結合
を同時に含有する材料からなる薄膜を形成したことを特
徴とする位相シフトマスクブランク。
8. A phase shift mask blank used as a material of the phase shift mask according to claim 1, wherein silicon, carbon, and nitrogen are main components on a transparent substrate, C bond, Si-N bond, CN bond, Si-
A phase shift mask blank, wherein a thin film made of a material simultaneously containing a CN bond, a C-Si-N bond, and a Si-NC bond is formed.
【請求項9】 請求項1〜7のいずれかに記載の位相シ
フトマスクを用いてパターン転写を行うことを特徴とす
るパターン転写方法。
9. A pattern transfer method using the phase shift mask according to claim 1 for pattern transfer.
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