JP2001174973A - Halftone phase shift photomask and blanks for same - Google Patents

Halftone phase shift photomask and blanks for same

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JP2001174973A
JP2001174973A JP35552299A JP35552299A JP2001174973A JP 2001174973 A JP2001174973 A JP 2001174973A JP 35552299 A JP35552299 A JP 35552299A JP 35552299 A JP35552299 A JP 35552299A JP 2001174973 A JP2001174973 A JP 2001174973A
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JP
Japan
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phase shift
layer
halftone phase
photomask
transparent substrate
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JP35552299A
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Japanese (ja)
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Toshiaki Motonaga
稔明 本永
Hisafumi Yokoyama
寿文 横山
Takashi Okamura
崇史 岡村
Yoshiaki Konase
良紀 木名瀬
Hiroshi Mori
弘 毛利
Junji Fujikawa
潤二 藤川
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Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
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    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/32Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a halftone phase shift photomask and blanks for the photomask having an enhanced etching selectivity ratio of a tantalum silicide- base material to a quartz substrate while retaining superior working characteristics of the tantalum silicide-base material and superior chemical stability after working. SOLUTION: The blanks 104 and the halftone phase shift photomask have a halftone phase shift layer on a transparent substrate 101 and the phase shift layer comprises a multilayer film including at least a layer 103 consisting essentially of tantalum, silicon and oxygen and a layer 102, based on tantalum and not substantially containing silicon.

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、LSI、超LSI
等の高密度集積回路等の製造に用いられるフォトマスク
及びそのフォトマスクを製造するためのフォトマスクブ
ランクスに関し、特に、微細寸法の投影像が得られるハ
ーフトーン位相シフトフォトマスク、この位相シフトフ
ォトマスクを製造するためのハーフトーン位相シフトフ
ォトマスク用ブランクスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an LSI,
Photomask used for manufacturing high-density integrated circuits and the like, and a photomask blank for manufacturing the photomask, in particular, a halftone phase shift photomask capable of obtaining a projection image of fine dimensions, and the phase shift photomask The present invention relates to a blank for a halftone phase shift photomask for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】IC、LSI、超LSI等の半導体集積
回路は、フォトマスクを使用したいわゆるリソグラフィ
ー工程を繰り返すことによって製造されるが、特に微細
寸法の形成には、例えば、特開昭58−173744号
公報、特公昭62−59296号公報等に示されている
ような位相シフトフォトマスクの使用が検討されてい
る。位相シフトフォトマスクには様々な構成のものが提
案されているが、その中でも、例えば特開平4−136
854号公報、米国特許第4,890,309号等に示
されるような、いわゆるハーフトーン位相シフトフォト
マスクが早期実用化の観点から注目を集め、特開平5−
2259号公報、特開平5−127361号公報等のよ
うに、製造工程数の減少による歩留りの向上、コストの
低減等が可能な構成、材料に関して、いくつかの提案が
されてきている。
2. Description of the Related Art Semiconductor integrated circuits such as ICs, LSIs, and VLSIs are manufactured by repeating a so-called lithography process using a photomask. Use of a phase shift photomask as disclosed in Japanese Patent Publication No. 173744, Japanese Patent Publication No. 62-59296, and the like has been studied. Various types of phase shift photomasks have been proposed.
A so-called halftone phase shift photomask as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 854-854 and US Pat. No. 4,890,309 has attracted attention from the viewpoint of early commercialization.
Some proposals have been made with respect to structures and materials capable of improving the yield and reducing the cost by reducing the number of manufacturing steps, such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2259 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-127361.

【0003】ここで、ハーフトーン位相シフトフォトマ
スクを図面に従って簡単に説明する。図6はハーフトー
ン位相シフト法の原理を示す図、図7は従来法を示す図
である。図6(a)及び図7(a)はフォトマスクの断
面図、図6(b)及び図7(b)はフォトマスク上の光
の振幅、図6(c)及び図7(c)はウェーハー上の光
の振幅、図6(d)及び図7(d)はウェーハー上の光
強度をそれぞれ示し、911及び921は基板、922
は100%遮光膜、912は入射光の位相を実質的に1
80°ずらし、かつ、透過率が1乃至50%であるハー
フトーン位相シフト膜、913及び923は入射光であ
る。従来法においては、図7(a)に示すように、石英
ガラス等からなる基板921上にクロム等からなる10
0%遮光膜922を形成し、所望のパターンの光透過部
を形成してあるだけであり、ウェーハー上での光強度分
布は図7(d)に示すように裾広がりとなり、解像度が
劣ってしまう。一方、ハーフトーン位相シフト法では、
ハーフトーン位相シフト膜912を透過した光とその開
口部を透過した光とでは位相が実質的に反転するので、
図6(d)に示すように、ウェーハー上でパターン境界
部での光強度が0になり、その裾広がりを抑えることが
でき、したがって、解像度を向上させることがてきる。
Here, a halftone phase shift photomask will be briefly described with reference to the drawings. FIG. 6 shows the principle of the halftone phase shift method, and FIG. 7 shows the conventional method. FIGS. 6A and 7A are cross-sectional views of the photomask, FIGS. 6B and 7B are the amplitudes of light on the photomask, and FIGS. 6C and 7C are FIGS. 6 (d) and 7 (d) show the light intensity on the wafer, respectively, and 911 and 921 the substrate and 922, respectively.
Denotes a 100% light shielding film, and 912 denotes a phase of incident light substantially equal to 1.
Halftone phase shift films 913 and 923 shifted by 80 ° and having a transmittance of 1 to 50% are incident light. In the conventional method, as shown in FIG. 7A, a substrate 921 made of quartz glass or the like
Only a 0% light-shielding film 922 is formed to form a light transmitting portion of a desired pattern, and the light intensity distribution on the wafer spreads as shown in FIG. 7D, resulting in poor resolution. I will. On the other hand, in the halftone phase shift method,
Since the phases of the light transmitted through the halftone phase shift film 912 and the light transmitted through the opening thereof are substantially inverted,
As shown in FIG. 6D, the light intensity at the pattern boundary on the wafer becomes 0, and the spread of the skirt can be suppressed, and therefore, the resolution can be improved.

【0004】ここで注目すべき点は、ハーフトーン以外
のタイプの位相シフトリソグラフィーでは、遮光膜と位
相シフター膜とが異なる材質、パターンであるため、最
低2回の製版工程を必要とするのに対し、ハーフトーン
位相シフトリソグラフィーではパターンが1つであるた
め、製版工程は本質的に1回だけでよいという点であ
り、これがハーフトーン位相シフトリソグラフィーの大
きな長所となっている。
It should be noted that in phase shift lithography of a type other than halftone, since the light shielding film and the phase shifter film are made of different materials and patterns, at least two plate making steps are required. On the other hand, halftone phase shift lithography has only one pattern, so that the plate making process is essentially required only once, which is a great advantage of halftone phase shift lithography.

【0005】ところで、ハーフトーン位相シフトフォト
マスクのハーフトーン位相シフト膜912には、位相反
転と透過率調整という2つの機能が要求される。この
中、位相反転機能については、ハーフトーン位相シフト
膜912を透過する露光光と、その開口部を透過する露
光光との間で、位相が実質的に反転するようになってい
ればよい。ここで、ハーフトーン位相シフト膜912
を、例えば、M.Born,E.Wolf著「Prin
ciples of Optics」628〜632頁
に示される吸収膜として扱うと、多重干渉を無視できる
ので、垂直透過光の位相変化φは、 により計算され、φがnπ±π/3(nは奇数)の範囲
に含まれるとき、上述の位相シフト効果が得られる。な
お、式(1)で、φは基板上に(m−2)層の多層膜が
構成されているフォトマスクを垂直に透過する光が受け
る位相変化であり、χk,k+1 はk番目の層と(k+1)
番目の層との界面で起きる位相変化、uk、dk はそれ
ぞれk番目の層を構成する材料の屈折率と膜厚、λは露
光光の波長である。ただし、k=1の層は前記透明基
板、k=mの層は空気とする。
Incidentally, the halftone phase shift film 912 of the halftone phase shift photomask is required to have two functions of phase inversion and transmittance adjustment. Among them, the phase inversion function may be such that the phase is substantially inverted between the exposure light transmitted through the halftone phase shift film 912 and the exposure light transmitted through the opening. Here, the halftone phase shift film 912
For example, Born, E .; Wolf "Prin
chips optics ”, pages 628 to 632, multiple interference can be ignored, and the phase change φ of vertically transmitted light is When φ is in the range of nπ ± π / 3 (n is an odd number), the above-described phase shift effect is obtained. In equation (1), φ is a phase change received by light that vertically transmits through a photomask having a (m−2) multilayer film formed on a substrate, and χ k, k + 1 is k Layer and (k + 1)
The phase change occurring at the interface with the k-th layer, u k and d k are the refractive index and the film thickness of the material constituting the k-th layer, respectively, and λ is the wavelength of the exposure light. Here, the layer where k = 1 is the transparent substrate, and the layer where k = m is air.

【0006】一方、ハーフトーン位相シフト効果が得ら
れるための、ハーフトーン位相シフト膜912の露光光
透過率は、転写パターンの寸法、面積、配置、形状等に
よって決定され、パターンによって異なる。実質的に上
述の効果を得るためには、ハーフトーン位相シフト膜の
露光光透過率を、パターンによって決まる最適透過率を
中心として、最適透過率±数%の範囲内に含まれるよう
にしなければならない。通常、この最適透過率は、開口
部を100%としたときに、転写パターンによって1乃
至50%という広い範囲内で大きく変動する。すなわ
ち、あらゆるパターンに対応するためには、様々な透過
率を有するハーフトーン位相シフトフォトマスクが要求
される。
On the other hand, the exposure light transmittance of the halftone phase shift film 912 for obtaining the halftone phase shift effect is determined by the dimensions, area, arrangement, shape, etc. of the transfer pattern, and differs depending on the pattern. In order to substantially obtain the above-described effects, the exposure light transmittance of the halftone phase shift film must be within the range of the optimum transmittance ± several% around the optimum transmittance determined by the pattern. No. Normally, the optimum transmittance greatly varies within a wide range of 1 to 50% depending on the transfer pattern when the opening is 100%. That is, a halftone phase shift photomask having various transmittances is required to correspond to all patterns.

【0007】実際には、位相反転機能と透過率調整機能
とは、ハーフトーン位相シフト膜を構成する材料(多層
の場合は、各層を構成する各材料)の複素屈折率(屈折
率と消衰係数)と膜厚とによって決定される。つまり、
ハーフトーン位相シフト膜の膜厚を調整し、前記式
(1)により求まる位相差φがnπ±π/3(nは奇
数)の範囲に含まれるような材料が、ハーフトーン位相
シフトフォトマスクのハーフトーン位相シフト層として
使える。
[0007] Actually, the phase inversion function and the transmittance adjusting function correspond to the complex refractive index (refractive index and extinction) of the material constituting the halftone phase shift film (in the case of a multilayer, each material constituting each layer). Coefficient) and the film thickness. That is,
A material in which the thickness of the halftone phase shift film is adjusted and the phase difference φ obtained by the above equation (1) is included in the range of nπ ± π / 3 (n is an odd number) is used for the halftone phase shift photomask. Can be used as a halftone phase shift layer.

【0008】ところで、一般的にフォトマスクパターン
用の薄膜材料としては、例えば特開昭57−64739
号公報、特公昭62−51460号公報、特公昭62−
51461号公報に示されるようなタンタル系の材料が
知らており、その加工特性、加工後の化学的安定性等が
極めて優れていることから、例えば特開平5−1343
96号公報、特開平7−134396号公報、特開平7
−281414号公報にあげられるように、タンタルを
酸化又は窒化することで、ハーフトーン位相シフト膜へ
応用する試みが盛んに検討された。また、LSIパター
ンの微細化に伴う露光波長の短波長化が進むに従い、例
えば特開平6−83027号公報に示されされるよう
な、より短波長露光に対応した、タンタルシリサイド系
の材料を用いる研究も進められた。
By the way, generally, as a thin film material for a photomask pattern, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-64739
JP, JP-B-62-51460, JP-B-62-51460
A tantalum-based material as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 51461 is known, and its processing characteristics, chemical stability after processing, and the like are extremely excellent.
No. 96, JP-A-7-134396, JP-A-7-134396
As described in JP-A-281414, attempts to apply tantalum to a halftone phase shift film by oxidizing or nitriding tantalum have been actively studied. Further, as the exposure wavelength becomes shorter with the miniaturization of LSI patterns, a tantalum silicide-based material corresponding to shorter wavelength exposure, for example, as disclosed in JP-A-6-83027, is used. Research has also proceeded.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
にタンタルシリサイドは、CF4 、CHF3 、SF6
2 6 、NF3 、CF4 +H2 、CBrF3 等のフッ
素系のエッチングガスを用いてドライエッチングを行う
が、この際に、基板材である合成石英等の透明基板もエ
ッチングされ、高精度なドライエッチングができない、
という問題点があった。一般的に、ハーフトーン位相シ
フトフォトマスクの製造に関しては、その位相角の高精
度制御が不可欠であるが、上述の通り、ハーフトーン位
相シフト膜のエッチングの際に石英基板もエッチングさ
れていしまうと、その掘られた分だけ位相差に誤差が生
じてしまう。また、ハーフトーン位相シフト膜のエッチ
ングは、パターン寸法の制御にも垂要な役割を持つた
め、できる限り良好なパターン寸法の均一性・再現性が
得られるように条件設定したいところであるが、石英と
のエッチング選択比という新たなパラメータが加わるこ
とにより、条件設定の裕度が狭くなってしまう、という
問題点もある。これは、寸法制御にとっての最適エッチ
ングプロセスと、上記位相差制御を重視した最適エッチ
ングプロセスとは必ずしも一致しないため生じる問題で
ある。すなわち、タンタルシリサイド系のハーフトーン
位相シフト膜材料は、それ自体は優れた加工特性、加工
後の化学的安定性を示すが、位相差の高精度制御も考慮
に入れると、高精度のパターニングが困難になってしま
う、という問題点である。
However, in general, tantalum silicide is composed of CF 4 , CHF 3 , SF 6 ,
Dry etching is performed using a fluorine-based etching gas such as C 2 F 6 , NF 3 , CF 4 + H 2 , or CBrF 3. At this time, a transparent substrate such as synthetic quartz as a substrate material is also etched. Accurate dry etching is not possible,
There was a problem. Generally, in the manufacture of a halftone phase shift photomask, high precision control of the phase angle is indispensable. However, as described above, when the quartz substrate is also etched during the etching of the halftone phase shift film. However, an error occurs in the phase difference by the amount of the excavation. Also, since the etching of the halftone phase shift film plays an important role in controlling the pattern dimensions, it is desirable to set conditions so as to obtain the best possible uniformity and reproducibility of the pattern dimensions. There is also a problem that the addition of a new parameter called an etching selectivity causes the margin for setting conditions to be narrowed. This is a problem that arises because the optimum etching process for dimensional control does not always match the optimum etching process for emphasizing the phase difference control. In other words, the tantalum silicide-based halftone phase shift film material itself exhibits excellent processing characteristics and chemical stability after processing, but when high-precision control of the phase difference is also taken into account, high-precision patterning is possible. The problem is that it becomes difficult.

【0010】本発明は従来技術のこのような状況に鑑み
てなされたものであり、その目的は、タンタルシリサイ
ド系材料の優れた加工特性、加工後の化学的安定性等を
維持しつつ、石英基板とのエッチング選択比を向上した
ハーフトーン位相シフトフォトマスク及びハーフトーン
位相シフトフォトマスク用ブランクスを提供することで
ある。
The present invention has been made in view of such circumstances of the prior art, and has as its object to maintain excellent processing characteristics of tantalum silicide-based materials, chemical stability after processing, etc. An object of the present invention is to provide a halftone phase shift photomask and a blank for the halftone phase shift photomask, which have an improved etching selectivity with respect to a substrate.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題に
鑑み、ハーフトーン位相シフト膜を多層膜で構成し、そ
の中の1層を、透明基板と十分に大きなエッチング選択
比がとれる材料で構成することによって、高精度加工が
可能なハーフトーン位相シフトフォトマスク及びハーフ
トーン位相シフトフォトマスク用ブランクスを開発すべ
く研究の結果、完成に到ったものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a halftone phase shift film composed of a multilayer film, wherein one of the layers is formed of a material having a sufficiently large etching selectivity with a transparent substrate. The research has been completed to develop a halftone phase shift photomask and a blank for the halftone phase shift photomask capable of high precision processing.

【0012】すなわち、本発明では、ハーフトーン位相
シフト層として、タンタル、シリコン、及び、酸素を主
体とする層を含むハーフトーン位相シフトフォトマスク
及びハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス
に関し、タンタルを主成分とし実質的にシリコンを含ま
ない膜を1層設けることにより、上記高精度パターニン
グを達成している。ここで、タンタルを主成分とし実質
的にシリコンを含まない膜は、Cl2 、CH2 Cl2
の塩素系のエッチングガスでもエッチングをすることが
できるが、これら塩素系ガスでは、合成石英等の透明基
板は実質上エッチングされない。
That is, the present invention relates to a halftone phase shift photomask including a layer mainly composed of tantalum, silicon, and oxygen as a halftone phase shift layer, and a blank for the halftone phase shift photomask. By providing one layer substantially free of silicon as a component, the above-described high-precision patterning is achieved. Here, a film substantially free of silicon as a main component tantalum, can also be etched with a chlorine-based etching gas, such as Cl 2, CH 2 Cl 2, in these chlorine-based gases, synthetic quartz Is not substantially etched.

【0013】ここで、タンタルを主成分とし実質的にシ
リコンを含まない膜は、その役割上、透明基板の直ぐ上
に第1層として成膜されることが望ましい。例えば、合
成石英上に、まずタンタルを主体とし実質的にシリコン
を含まない膜を形成し、その上にタンタル、シリコン、
及び、酸素を主体とする膜を形成し、これら2層でハー
フトーン位相シフト膜とした場合、パターニングにおい
ては、まずフッ素系のドライエッチングガスでタンタ
ル、シリコン、及び、酸素を主体とする膜をエッチング
し、続けて、塩素系のドライエッチングガスで、基板と
の十分なドライエッチング選択比を維持しながらパター
ニングをすることにより、高精度な位相差制御が可能と
なる。また、このハーフトーン位相シフト膜は、タンタ
ル系薄膜の特徴である優れた化学的安定性、加工性を有
し、また、シリサイド膜を用いているため、フッ化クリ
プトンエキシマレーザーリソグラフィー(露光波長:2
48nm)、フッ化アルゴンエキシマレーザーリソグラ
フィー(露光波長:193nm)に対しても十分な透光
性を有するため、ハーフトーン位相シフト膜として使用
できる。
Here, it is desirable that the film mainly containing tantalum and containing substantially no silicon is formed as the first layer immediately above the transparent substrate because of its role. For example, first, on a synthetic quartz, a film mainly containing tantalum and containing substantially no silicon is formed, and then tantalum, silicon,
In the case where a film mainly composed of oxygen is formed and a halftone phase shift film is formed by these two layers, first, in the patterning, a film mainly composed of tantalum, silicon, and oxygen is etched with a fluorine-based dry etching gas. By performing etching and then patterning with a chlorine-based dry etching gas while maintaining a sufficient dry etching selectivity with respect to the substrate, highly accurate phase difference control becomes possible. Further, this halftone phase shift film has excellent chemical stability and workability, which are characteristics of a tantalum-based thin film, and uses a silicide film, so that krypton fluoride excimer laser lithography (exposure wavelength: 2
48 nm) and also has sufficient translucency for argon fluoride excimer laser lithography (exposure wavelength: 193 nm), so that it can be used as a halftone phase shift film.

【0014】このようにして得られたハーフトーン位相
シフトフォトマスク用ブランクスの代表的な光学特性ス
ペクトルを図4に示す。一般的に、この光学特性スペク
トルで十分実用に耐えるものであると考えられるが、膜
面の反射率が若干高いことが懸念される場合も予想され
る。すなわち、一般的には、露光光の膜面反射率が30
%以下、望ましくは20%以下であることが要求される
場合がある。このような場合、反射率スペクトルを変更
するために、この膜と透明基板との間に第3の膜を設け
ることも可能である。この場合、この膜は十分に薄けれ
ば、その膜と透明基板とのエッチング選択比が低くと
も、実質的に位相差に大きな誤差を与えないと考えられ
る。例えば、タンタルを主体とし実質的にシリコンを含
まないと膜と透明基板との間に、タンタル、シリコン、
及び、酸素を主体とする膜を数10〜100Åだけ成膜
することも可能である。この場合、この薄膜の膜厚を上
記範囲内で変えることで反射率スペクトルを自由に変え
ることが可能となり、かつ、膜厚が薄いので、選択比が
悪くとも、マスク位相差に及ぼす影響は小さい。
FIG. 4 shows a typical optical characteristic spectrum of the blank for a halftone phase shift photomask thus obtained. In general, it is considered that this optical characteristic spectrum is sufficient for practical use. However, it is expected that the reflectivity of the film surface may be slightly high. That is, in general, the film surface reflectance of exposure light is 30
% Or less, preferably 20% or less. In such a case, it is possible to provide a third film between this film and the transparent substrate in order to change the reflectance spectrum. In this case, if this film is sufficiently thin, even if the etching selectivity between the film and the transparent substrate is low, it is considered that substantially no large error is caused in the phase difference. For example, tantalum, silicon, tantalum, silicon,
It is also possible to form a film mainly composed of oxygen by several tens to 100 degrees. In this case, it is possible to freely change the reflectance spectrum by changing the thickness of the thin film within the above range, and since the thickness is small, the influence on the mask phase difference is small even if the selectivity is poor. .

【0015】また、タンタルを主体とし実質的にシリコ
ンを含まない膜に微量の酸素又は窒素を入れることで
も、反射率スペクトルをコントロールすることも可能で
ある。
The reflectance spectrum can also be controlled by adding a small amount of oxygen or nitrogen to a film mainly containing tantalum and containing substantially no silicon.

【0016】以上のように、本発明のハーフトーン位相
シフトフォトマスク用ブランクスは、透明基板上のハー
フトーン位相シフト層が、タンタル、シリコン、及び、
酸素を主成分とする1層と、タンタルを主成分とし実質
的にシリコンを含まない1層とを少なくとも含む多層膜
で構成されていることを特徴とするものである。
As described above, according to the blank for a halftone phase shift photomask of the present invention, the halftone phase shift layer on the transparent substrate is made of tantalum, silicon, and silicon.
It is characterized by comprising a multilayer film including at least one layer mainly containing oxygen and one layer mainly containing tantalum and substantially not containing silicon.

【0017】この場合に、透明基板上にタンタルを主成
分とし実質的にシリコンを含まない1層がまず形成さ
れ、その上にタンタル、シリコン、及び、酸素を主成分
とする1層が形成されているものとすることができる。
In this case, one layer mainly containing tantalum and containing substantially no silicon is first formed on the transparent substrate, and one layer mainly containing tantalum, silicon and oxygen is formed thereon. Can be

【0018】また、タンタルを主成分とし実質的にシリ
コンを含まない1層が酸素又は窒素を含むものとするこ
とができる。
Further, one layer containing tantalum as a main component and containing substantially no silicon may contain oxygen or nitrogen.

【0019】また、ハーフトーン位相シフト層が、透明
基板上に以下の式により求まる位相差φがnπ±π/3
ラジアン(nは奇数)の範囲となるように形成されてい
ることが望ましい。
The halftone phase shift layer has a phase difference φ obtained by the following equation on a transparent substrate: nπ ± π / 3
It is desirable to form the radian (n is an odd number).

【0020】 ここで、φは透明基板上に(m−2)層の多層膜が構成
されているフォトマスク用ブランクスを垂直に透過する
光が受ける位相変化であり、χk,k+1 はk番目の層と
(k+1)番目の層との界面で起きる位相変化、uk
k はそれぞれk番目の層を構成する材料の屈折率と膜
厚、λは露光光の波長である。ただし、k=1の層は透
明基板、k=mの層は空気とする。
[0020] Here, φ is a phase change received by light vertically transmitting through a photomask blank in which a (m−2) -layer multilayer film is formed on a transparent substrate, and χ k, k + 1 is a k-th phase change. Phase change occurring at the interface between the layer and the (k + 1) th layer, u k ,
d k is the refractive index and film thickness of the material forming the k-th layer, and λ is the wavelength of the exposure light. However, the layer where k = 1 is a transparent substrate, and the layer where k = m is air.

【0021】また、ハーフトーン位相シフト層の露光光
に対する透過率が、その露光光に対する透明基板の透過
率を100%としたときに、1乃至50%となるような
膜厚で透明基板上に形成されていることが望ましい。
Further, the transmittance of the halftone phase shift layer to the exposure light is 1 to 50% when the transmittance of the transparent substrate to the exposure light is 100%. Preferably, it is formed.

【0022】また、ハーフトーン位相シフト層が形成さ
れた表面の露光光に対する絶対反射率が、0乃至30%
であることが望ましい。
The absolute reflectance of the surface on which the halftone phase shift layer is formed with respect to the exposure light is 0 to 30%.
It is desirable that

【0023】なお、本発明のハーフトーン位相シフトフ
ォトマスク用ブランクスは、ハーフトーン位相シフト層
の上に、クロムを主成分とする遮光膜が続けて形成され
ているもの、あるいは、ハーフトーン位相シフト層の下
に、クロムを主成分とする遮光膜のパターンが形成され
ているものとすることもできる。
The blank for a halftone phase shift photomask according to the present invention includes a halftone phase shift layer on which a light-shielding film mainly composed of chromium is continuously formed, or a halftone phase shift photomask. A pattern of a light-shielding film containing chromium as a main component may be formed below the layer.

【0024】本発明のハーフトーン位相シフトフォトマ
スクは、透明基板上のハーフトーン位相シフト層が、タ
ンタル、シリコン、及び、酸素を主成分とする1層と、
タンタルを主成分とし実質的にシリコンを含まない1層
とを少なくとも含む多層膜で構成されていることを特徴
とするものである。
According to the halftone phase shift photomask of the present invention, the halftone phase shift layer on the transparent substrate comprises one layer mainly composed of tantalum, silicon and oxygen;
It is characterized by comprising a multilayer film containing at least one layer containing tantalum as a main component and substantially not containing silicon.

【0025】この場合に、透明基板上にタンタルを主成
分とし実質的にシリコンを含まない1層がまず形成さ
れ、その上にタンタル、シリコン、及び、酸素を主成分
とする1層が形成されているものとすることができる。
In this case, one layer mainly containing tantalum and containing substantially no silicon is first formed on the transparent substrate, and one layer mainly containing tantalum, silicon and oxygen is formed thereon. Can be

【0026】また、タンタルを主成分とし実質的にシリ
コンを含まない1層が、酸素又は窒素を含むものとする
ことができる。
One layer containing tantalum as a main component and containing substantially no silicon may contain oxygen or nitrogen.

【0027】また、ハーフトーン位相シフト層が、透明
基板上に以下の式により求まる位相差φがnπ±π/3
ラジアン(nは奇数)の範囲となるように形成されてい
ることが望ましい。
Further, the halftone phase shift layer has a phase difference φ obtained by the following equation on the transparent substrate, which is nπ ± π / 3.
It is desirable to form the radian (n is an odd number).

【0028】 ここで、φは透明基板上に(m−2)層の多層膜が構成
されているフォトマスクを垂直に透過する光が受ける位
相変化であり、χk,k+1 はk番目の層と(k+1)番目
の層との界面で起きる位相変化、uk 、dk はそれぞれ
k番目の層を構成する材料の屈折率と膜厚、λは露光光
の波長である。ただし、k=1の層は透明基板、k=m
の層は空気とする。
[0028] Here, φ is a phase change received by light vertically transmitted through a photomask in which a (m−2) -layer multilayer film is formed on a transparent substrate, and χ k, k + 1 are the k-th layer and the The phase change occurring at the interface with the (k + 1) -th layer, u k and d k are the refractive index and the film thickness of the material forming the k-th layer, respectively, and λ is the wavelength of the exposure light. However, the layer where k = 1 is a transparent substrate, and k = m
Layer shall be air.

【0029】また、ハーフトーン位相シフト層の露光光
に対する透過率が、その露光光に対するハーフトーン位
相シフト層の開口部透過率を100%としたときに、1
乃至50%であることが望ましい。
The transmittance of the halftone phase shift layer for exposure light is 1% when the transmittance of the opening of the halftone phase shift layer for the exposure light is 100%.
It is desirable to be 50% to 50%.

【0030】また、ハーフトーン位相シフト層が形成さ
れた表面の露光光に対する絶対反射率が、0乃至30%
であることが望ましい。
The absolute reflectance of the surface on which the halftone phase shift layer is formed with respect to the exposure light is 0 to 30%.
It is desirable that

【0031】なお、本発明のハーフトーン位相シフトフ
ォトマスクは、ハーフトーン位相シフト層のパターンの
上に、クロムを主成分とする遮光膜のパターンが形成さ
れているもの、あるいは、ハーフトーン位相シフト層の
パターンの下に、クロムを主成分とする遮光膜のパター
ンが形成されているものとすることもできる。
The halftone phase shift photomask of the present invention has a pattern of a light-shielding film mainly composed of chromium formed on a pattern of a halftone phase shift layer, or a halftone phase shift photomask. Under the pattern of the layer, a pattern of a light-shielding film containing chromium as a main component may be formed.

【0032】本発明のハーフトーン位相シフトフォトマ
スク及びハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブラン
クスにおいては、透明基板上のハーフトーン位相シフト
層が、タンタル、シリコン、及び、酸素を主成分とする
1層と、タンタルを主成分とし実質的にシリコンを含ま
ない1層とを少なくとも含む多層膜で構成されているの
で、タンタル系材料に特有の化学的安定性、加工特性に
加え、シリサイド系に特有の短波長適用性を維持しつ
つ、合成石英等の透明基板とのエッチング選択比が十分
にとれるため、高精度なパターニングが可能で、かつ、
マスク加工後の安定性に優れた、理想的なマスク部材を
実現することができる。
In the halftone phase shift photomask and the blank for a halftone phase shift photomask of the present invention, the halftone phase shift layer on the transparent substrate is composed of one layer mainly composed of tantalum, silicon and oxygen. Since it is composed of a multilayer film containing at least one layer containing tantalum as a main component and substantially not containing silicon, in addition to the chemical stability and processing characteristics specific to tantalum-based materials, short films specific to silicide-based materials are obtained. While maintaining wavelength applicability, a sufficient etching selectivity with a transparent substrate such as synthetic quartz can be obtained, enabling highly accurate patterning, and
An ideal mask member having excellent stability after mask processing can be realized.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明のハーフトーン位相
シフトフォトマスク及びハーフトーン位相シフトフォト
マスク用ブランクスの実施例について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a halftone phase shift photomask and a blank for a halftone phase shift photomask according to the present invention will be described.

【0034】〔実施例1〕本発明のKrF露光用ハーフ
トーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの実施例
を、図1の製造工程を説明するための図に従って説明す
る。なお、この実施例では、ハーフトーン位相シフト膜
は2層より構成される。
[Embodiment 1] An embodiment of a blank for a KrF exposure halftone phase shift photomask according to the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the halftone phase shift film is composed of two layers.

【0035】図1(a)に示すように、光学研磨され、
良く洗浄された6インチ角、0.25インチ厚の高純度
合成石英基板101上に、以下に示す条件でハーフトー
ン位相シフト膜の第1層102を形成する。ここで、第
1層102の膜厚は約25nmとする。
As shown in FIG. 1A, optical polishing is performed.
A first layer 102 of a halftone phase shift film is formed on a 6-inch square, 0.25-inch thick high-purity synthetic quartz substrate 101 that has been well cleaned under the following conditions. Here, the thickness of the first layer 102 is about 25 nm.

【0036】成膜装置 :プレーナー型DCマグネ
トロンスパッター装置 ターゲット :金属タンタル ガス及び流量 :アルゴンガス50sccm スパッター圧力:0.3パスカル スパッター電流:3.0アンペア 次に、続けてこの上にハーフトーン位相シフト膜の第2
層103を、以下の条件で形成する。ここで、第2層1
03の膜厚は約140nmとする。
Film forming apparatus: Planar type DC magnetron sputtering apparatus Target: Metal tantalum Gas and flow rate: Argon gas 50 sccm Sputter pressure: 0.3 Pascal Sputter current: 3.0 amps Next, a halftone phase shift is continuously performed on this. The second of the membrane
The layer 103 is formed under the following conditions. Here, the second layer 1
03 has a thickness of about 140 nm.

【0037】成膜装置 :プレーナー型DCマグネ
トロンスパッター装置 ターゲット :タンタル:シリコン=1:3(原子
比) ガス及び流量 :アルゴンガス50sccm+酸素ガス
50sccm スパッター圧力:0.3パスカル スパッター電流:3.5アンペア これにより、本発明のKrFエキシマレーザー露光用で
透過率6%のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブ
ランクス104を得る。このブランクスの光学特性スペ
クトルを図4に示す。
Film forming apparatus: Planar type DC magnetron sputtering apparatus Target: Tantalum: Silicon = 1: 3 (atomic ratio) Gas and flow rate: Argon gas 50 sccm + Oxygen gas 50 sccm Sputter pressure: 0.3 Pascal Sputter current: 3.5 amps As a result, a blank 104 for a halftone phase shift photomask having a transmittance of 6% for KrF excimer laser exposure according to the present invention is obtained. FIG. 4 shows the optical characteristic spectrum of this blank.

【0038】なお、図1(b)に示すように、同一条件
で事前にテープ等でマスキングをした合成石英基板上に
成膜し、成膜後にマスキングを剥離するリフトオフ法で
段差を形成したサンプル105を作製し、これを用い、
波長248nm光に対する位相差、透過率を市販の位相
差測定装置(レーザーテック社製 MPM248)で計
測したところ、それぞれ182.62°、5.37%で
あった。
As shown in FIG. 1B, a sample was formed on a synthetic quartz substrate which had been previously masked with a tape or the like under the same conditions, and a step was formed by a lift-off method in which the masking was removed after the film formation. 105 is produced and used,
When the phase difference and the transmittance with respect to the light having a wavelength of 248 nm were measured by a commercially available phase difference measuring device (MPM248 manufactured by Lasertec), they were 182.62 ° and 5.37%, respectively.

【0039】次に、このサンプル105に関し、フォト
マスク製造工程で使用される洗浄液、エッチング液等の
薬液に対する耐性を調べた結果を以下に示す。
Next, the results of examining the resistance of the sample 105 to chemicals such as a cleaning solution and an etching solution used in the photomask manufacturing process are shown below.

【0040】薬液(a) 硫酸:硝酸=10:1(容量
比)、温度:80℃ 薬液(b) 10%アンモニア水、室温 薬液(c) 市販のクロムエッチャント(インクテック
製 MR−ES)、室温
Chemical solution (a) Sulfuric acid: nitric acid = 10: 1 (volume ratio), temperature: 80 ° C. Chemical solution (b) 10% aqueous ammonia, room temperature Chemical solution (c) Commercially available chromium etchant (MR-ES manufactured by Inktec), room temperature

【0041】〔実施例2〕本発明のハーフトーン位相シ
フトフォトマスクの実施例を図2の製造工程図に従って
説明する。
[Embodiment 2] An embodiment of a halftone phase shift photomask of the present invention will be described with reference to the manufacturing process diagram of FIG.

【0042】図2(a)に示すように、実施例1で得た
ブランクス201(104)上に、常法の電子線リソグ
ラフィー法又はフォトリソグラフィー法により、有機物
を主成分とする所望のレジストパターン202を得た。
As shown in FIG. 2A, a desired resist pattern containing an organic substance as a main component is formed on the blanks 201 (104) obtained in Example 1 by a conventional electron beam lithography method or photolithography method. 202 was obtained.

【0043】次に、図2(b)に示すように、市販のフ
ォトマスク用ドライエッチャー(PTI社製 VLR7
00)を用い、レジストパターン202から露出された
ハーフトーン位相シフト膜(102+103)を、高密
度プラズマに曝すことにより選択的にドライエッチング
し、所望のハーフトーン位相シフト膜パターン203を
得た。なお、本実験で用いたドライエッチャーは、エッ
チング処理室を2個有し、以下の条件1、2は別々の処
理室で実施している。
Next, as shown in FIG. 2B, a commercially available dry etcher for a photomask (VLR7 manufactured by PTI) is used.
00), the halftone phase shift film (102 + 103) exposed from the resist pattern 202 was selectively dry-etched by exposing it to high-density plasma to obtain a desired halftone phase shift film pattern 203. The dry etcher used in this experiment had two etching processing chambers, and the following conditions 1 and 2 were performed in separate processing chambers.

【0044】 条件1 エッチングガス CF4 ガス 圧力 10mTorr ICPパワー(高密度プラズマ発生) 950W バイアスパワー(引き出しパワー) 50W 時間 360秒 条件2 エッチングガス Cl2 ガス 圧力 3mTorr ICPパワー(高密度プラズマ発生) 500W バイアスパワー(引き出しパワー) 25W 時間 200秒 次に、残ったレジスト204を常法により剥離し、図2
(c)に示すような、ハーフトーン位相シフト部の波長
248nm光の透過率が6%であるハーフトーン位相シ
フトフォトマスク205を得た。ここで注目すべきは、
条件2のエッチングでは、基板である合成石英がほとん
どエッチングされず、極めて高精度の位相差制御が可能
であることである。
Condition 1 Etching gas CF 4 gas pressure 10 mTorr ICP power (generation of high-density plasma) 950 W bias power (drawing power) 50 W time 360 seconds Condition 2 Etching gas Cl 2 gas pressure 3 mTorr ICP power (generation of high-density plasma) 500 W bias Power (pull-out power) 25 W time 200 seconds Next, the remaining resist 204 is peeled off by a conventional method, and FIG.
As shown in (c), a halftone phase shift photomask 205 having a transmittance of 6% for the wavelength 248 nm light of the halftone phase shift portion was obtained. What should be noted here is
In the etching under the condition 2, the synthetic quartz as the substrate is hardly etched, and extremely high-precision phase difference control is possible.

【0045】なお、このハーフトーン位相シフトフォト
マスク205は、除去された部分の寸法精度、断面形
状、膜厚分布、透過率分布、膜の基板への密着性等、全
て実用に供することができるものである。
The halftone phase shift photomask 205 can be put to practical use in terms of dimensional accuracy, cross-sectional shape, film thickness distribution, transmittance distribution, adhesion of the film to the substrate, etc. of the removed portion. Things.

【0046】〔実施例3〕本発明のKrF露光用ハーフ
トーン位相シフトフォトマスク用ブランクスに関し、実
施例1のブランクに比べ、波長248nmの膜面反射率
を低下したブランクスの実施例を、図3の製造工程を説
明するための図に従って説明する。なお、ここでは、ハ
ーフトーン位相シフト膜を構成する2層の中、シリコン
を実質的に含まないタンタルを主体とする膜に微量の酸
素を入れることにより、低反射化を実現している。
[Embodiment 3] With respect to the blank for a halftone phase shift photomask for KrF exposure of the present invention, an embodiment of a blank having a lower film surface reflectance at a wavelength of 248 nm than the blank of the embodiment 1 is shown in FIG. The manufacturing process will be described with reference to the drawings. Here, a low reflection is realized by adding a small amount of oxygen to a tantalum-based film substantially containing no silicon among the two layers constituting the halftone phase shift film.

【0047】図3(a)に示すように、光学研磨され、
良く洗浄された6インチ角、0.25インチ厚の高純度
合成石英基板301上に、以下に示す条件でハーフトー
ン位相シフト膜の第1層302を形成する。ここで、第
1層302の膜厚は約40nmとする。
As shown in FIG. 3A, optical polishing is performed.
A first layer 302 of a halftone phase shift film is formed on a well-washed 6-inch square, 0.25-inch thick high-purity synthetic quartz substrate 301 under the following conditions. Here, the thickness of the first layer 302 is about 40 nm.

【0048】成膜装置 :プレーナー型DCマグネ
トロンスパッター装置 ターゲット :金属タンタル ガス及び流量 :アルゴンガス40sccm+酸素ガス
5sccm スパッター圧力:0.3パスカル スパッター電流:2.0アンペア 次に、続けてこの上にハーフトーン位相シフト膜の第2
層303を、以下の条件で形成する。ここで、第2層3
03の膜厚は約90nmとする。
Film forming apparatus: Planar type DC magnetron sputtering apparatus Target: Metal tantalum gas and flow rate: Argon gas 40 sccm + Oxygen gas 5 sccm Sputter pressure: 0.3 Pascal Sputter current: 2.0 amps Second of the tone phase shift film
The layer 303 is formed under the following conditions. Here, the second layer 3
03 has a thickness of about 90 nm.

【0049】成膜装置 :プレーナー型DCマグネ
トロンスパッター装置 ターゲット :タンタル:シリコン=1:3(原子
比) ガス及び流量 :アルゴンガス50sccm+酸素ガス
50sccm スパッター圧力:0.3パスカル スパッター電流:3.5アンペア これにより、本発明のKrFエキシマレーザー露光用で
透過率6%のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブ
ランクス304を得る。このブランクスの光学特性スペ
クトルを図5に示す。
Film forming apparatus: Planar type DC magnetron sputtering apparatus Target: Tantalum: Silicon = 1: 3 (atomic ratio) Gas and flow rate: Argon gas 50 sccm + Oxygen gas 50 sccm Sputter pressure: 0.3 Pascal Sputter current: 3.5 amperes As a result, a blank 304 for a halftone phase shift photomask having a transmittance of 6% for KrF excimer laser exposure according to the present invention is obtained. FIG. 5 shows the optical characteristic spectrum of this blank.

【0050】なお、図3(b)に示すように、同一条件
で事前にテープ等でマスキングをした合成石英基板上に
成膜し、成膜後にマスキングを剥離するリフトオフ法で
段差を形成したサンプル305を作製し、これを用い、
波長248nm光に対する位相差、透過率を市販の位相
差測定装置(レーザーテック社製 MPM248)で計
測したところ、それぞれ186.59°、6.07%で
あった。
As shown in FIG. 3 (b), a sample was formed on a synthetic quartz substrate previously masked with a tape or the like under the same conditions, and a step was formed by a lift-off method in which the masking was peeled off after the film formation. 305 is manufactured and used,
The phase difference and transmittance with respect to the light having a wavelength of 248 nm were measured with a commercially available phase difference measuring device (MPM248 manufactured by Lasertec Co., Ltd.), and were 186.59 ° and 6.07%, respectively.

【0051】このブランクスの膜面反射スペクトルを図
5に示す。図4に示す実施例1のブランクスの波長24
8nmでの膜面反射率が約43%であるのに対し、本実
施例の場合、2%程度に低下することができ、低反射率
が実現できている。
FIG. 5 shows the film surface reflection spectrum of this blank. Wavelength 24 of blanks of Example 1 shown in FIG.
While the film surface reflectance at 8 nm is about 43%, in the case of this embodiment, it can be reduced to about 2%, and a low reflectance can be realized.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のハーフトーン位相シフトフォトマスク及びハーフトー
ン位相シフトフォトマスク用ブランクスによると、透明
基板上のハーフトーン位相シフト層が、タンタル、シリ
コン、及び、酸素を主成分とする1層と、タンタルを主
成分とし実質的にシリコンを含まない1層とを少なくと
も含む多層膜で構成されているので、タンタル系材料に
特有の化学的安定性、加工特性に加え、シリサイド系に
特有の短波長適用性を維持しつつ、合成石英等の透明基
板とのエッチング選択比が十分にとれるため、高精度な
パターニングが可能で、かつ、マスク加工後の安定性に
優れた、理想的なマスク部材を実現することができる。
このことにより、高精度のハーフトーン位相シフトフォ
トマスクが、歩留まり良く、低コストで実現できる。
As is apparent from the above description, according to the halftone phase shift photomask and the blank for the halftone phase shift photomask of the present invention, the halftone phase shift layer on the transparent substrate is made of tantalum, silicon, And a multilayer film including at least one layer containing oxygen as a main component and one layer containing tantalum as a main component and containing substantially no silicon, so that the chemical stability unique to the tantalum-based material is achieved. In addition to processing characteristics, while maintaining the short wavelength applicability unique to silicide, a sufficient etching selectivity with a transparent substrate such as synthetic quartz can be obtained, enabling high-precision patterning, and after mask processing. An ideal mask member having excellent stability can be realized.
As a result, a high-precision halftone phase shift photomask can be realized with good yield and at low cost.

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

【図1】本発明の実施例1のハーフトーン位相シフトフ
ォトマスク用ブランクスの製造工程を説明するための図
である。
FIG. 1 is a diagram for explaining a manufacturing process of a blank for a halftone phase shift photomask according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例2のハーフトーン位相シフトフ
ォトマスクの製造工程を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a manufacturing process of a halftone phase shift photomask according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例3のハーフトーン位相シフトフ
ォトマスク用ブランクスの製造工程を説明するための図
である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a manufacturing process of a blank for a halftone phase shift photomask according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例1のハーフトーン位相シフトフ
ォトマスク用ブランクスの透過率及び反射率スペクトル
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a transmittance and a reflectance spectrum of a blank for a halftone phase shift photomask of Example 1 of the present invention.

【図5】本発明の実施例3のハーフトーン位相シフトフ
ォトマスク用ブランクスの透過率及び反射率スペクトル
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a transmittance and a reflectance spectrum of a blank for a halftone phase shift photomask of Example 3 of the present invention.

【図6】ハーフトーン位相シフトリソグラフィーの原理
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating the principle of halftone phase shift lithography.

【図7】従来法の原理を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the principle of a conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…高純度合成石英基板 102…ハーフトーン位相シフト膜の第1層(タンタル
を主成分とし実質的にシリコンを含まない膜) 103…ハーフトーン位相シフト膜の第2層(タンタ
ル、シリコン、及び、酸素を主体とする膜) 104…ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブラン
クス 105…位相差、透過率測定用サンプル 201…ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブラン
クス(104) 202…レジストパターン 203…ハーフトーン位相シフト膜パターン 204…ドライエッチング後に残存するレジストパター
ン 205…ハーフトーン位相シフトフォトマスク 301…高純度合成石英基板 302…ハーフトーン位相シフト膜の第1層(タンタル
を主成分とし微量の酸素を含み実質的にシリコンを含ま
ない膜) 303…ハーフトーン位相シフト膜の第2層(タンタ
ル、シリコン、及び、酸素を主体とする膜) 304…ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブラン
クス 305…位相差、透過率測定用サンプル
101: High-purity synthetic quartz substrate 102: First layer of a halftone phase shift film (a film containing tantalum as a main component and substantially containing no silicon) 103: Second layer of a halftone phase shift film (tantalum, silicon, and , A film mainly composed of oxygen) 104: blanks for a halftone phase shift photomask 105: samples for measuring phase difference and transmittance 201: blanks for a halftone phase shift photomask (104) 202: resist pattern 203: halftone phase Shift film pattern 204: Resist pattern remaining after dry etching 205: Halftone phase shift photomask 301: High-purity synthetic quartz substrate 302: First layer of halftone phase shift film (substantially containing tantalum as a main component and a small amount of oxygen Film that does not contain silicon) 303 A second layer of a halftone phase shift film (tantalum, silicon, and film oxygen mainly) 304 ... halftone phase shift photomask blank 305 ... phase difference, a sample for transmittance measurement

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡村 崇史 東京都新宿区市谷加賀町一丁目1番1号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 木名瀬 良紀 東京都新宿区市谷加賀町一丁目1番1号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 毛利 弘 東京都新宿区市谷加賀町一丁目1番1号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 藤川 潤二 東京都新宿区市谷加賀町一丁目1番1号 大日本印刷株式会社内 Fターム(参考) 2H095 BB02 BB03 BC11  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Takashi Okamura, Inventor 1-1-1, Ichigaya-Kagacho, Shinjuku-ku, Tokyo Inside Dai Nippon Printing Co., Ltd. (72) Yoshinori Kinase 1-chome, Ichigaya-cho, Shinjuku-ku, Tokyo No. 1-1 Inside Dai Nippon Printing Co., Ltd. (72) Hiroshi Mohri 1-1-1, Ichigaya Kagacho, Shinjuku-ku, Tokyo Inside Dainippon Printing Co., Ltd. (72) Junji Fujikawa, Ichigaya-cho, Shinjuku-ku, Tokyo 1-1-1 Dai Nippon Printing Co., Ltd. F term (reference) 2H095 BB02 BB03 BC11

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透明基板上のハーフトーン位相シフト層
が、タンタル、シリコン、及び、酸素を主成分とする1
層と、タンタルを主成分とし実質的にシリコンを含まな
い1層とを少なくとも含む多層膜で構成されていること
を特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブ
ランクス。
1. A halftone phase shift layer on a transparent substrate, wherein the halftone phase shift layer mainly comprises tantalum, silicon, and oxygen.
A blank for a halftone phase shift photomask, comprising: a multilayer film including at least a layer and one layer containing tantalum as a main component and substantially not containing silicon.
【請求項2】 請求項1において、透明基板上にタンタ
ルを主成分とし実質的にシリコンを含まない1層がまず
形成され、その上にタンタル、シリコン、及び、酸素を
主成分とする1層が形成されていることを特徴とするハ
ーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス。
2. A layer according to claim 1, wherein a layer containing tantalum as a main component and containing substantially no silicon is first formed on the transparent substrate, and a layer containing tantalum, silicon and oxygen as main components is formed thereon. A blank for a halftone phase shift photomask, characterized in that a blank is formed.
【請求項3】 請求項1又は2において、タンタルを主
成分とし実質的にシリコンを含まない1層が酸素又は窒
素を含むことを特徴とするハーフトーン位相シフトフォ
トマスク用ブランクス。
3. The blank for a halftone phase shift photomask according to claim 1, wherein one layer containing tantalum as a main component and substantially not containing silicon contains oxygen or nitrogen.
【請求項4】 請求項1から3の何れか1項において、
ハーフトーン位相シフト層が、透明基板上に以下の式に
より求まる位相差φがnπ±π/3ラジアン(nは奇
数)の範囲となるように形成されていることを特徴とす
るハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス。 ここで、φは前記透明基板上に(m−2)層の多層膜が
構成されているフォトマスク用ブランクスを垂直に透過
する光が受ける位相変化であり、χk,k+1 はk番目の層
と(k+1)番目の層との界面で起きる位相変化、
k 、dk はそれぞれk番目の層を構成する材料の屈折
率と膜厚、λは露光光の波長である。ただし、k=1の
層は前記透明基板、k=mの層は空気とする。
4. In any one of claims 1 to 3,
A halftone phase shift layer formed on a transparent substrate such that a phase difference φ determined by the following equation is in a range of nπ ± π / 3 radians (n is an odd number). Blanks for photomasks. Here, φ is a phase change received by light vertically transmitting through a photomask blank in which a (m−2) -layer multilayer film is formed on the transparent substrate, and χ k, k + 1 is a k-th phase change. Phase change occurring at the interface between the (k + 1) th layer and the
u k and d k are the refractive index and the thickness of the material constituting the k-th layer, respectively, and λ is the wavelength of the exposure light. However, the layer where k = 1 is the transparent substrate, and the layer where k = m is air.
【請求項5】 請求項1から4の何れか1項において、
ハーフトーン位相シフト層の露光光に対する透過率が、
その露光光に対する前記透明基板の透過率を100%と
したときに、1乃至50%となるような膜厚で前記透明
基板上に形成されていることを特徴とするハーフトーン
位相シフトフォトマスク用ブランクス。
5. The method according to claim 1, wherein:
The transmittance of the halftone phase shift layer for exposure light is
A half-tone phase shift photomask formed on the transparent substrate to have a thickness of 1 to 50% when the transmittance of the transparent substrate to the exposure light is 100%. Blanks.
【請求項6】 請求項1から5の何れか1項において、
ハーフトーン位相シフト層が形成された表面の露光光に
対する絶対反射率が、0乃至30%であることを特徴と
するハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク
ス。
6. In any one of claims 1 to 5,
A blank for a halftone phase shift photomask, wherein the absolute reflectance of the surface on which the halftone phase shift layer is formed with respect to exposure light is 0 to 30%.
【請求項7】 請求項1から6の何れか1項において、
ハーフトーン位相シフト層の上に、クロムを主成分とす
る遮光膜が続けて形成されているとことを特徴とするハ
ーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス。
7. The method according to claim 1, wherein:
A blank for a halftone phase shift photomask, characterized in that a light shielding film containing chromium as a main component is continuously formed on the halftone phase shift layer.
【請求項8】 請求項1から6の何れか1項において、
ハーフトーン位相シフト層の下に、クロムを主成分とす
る遮光膜のパターンが形成されていることを特徴とする
ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス。
8. The method according to claim 1, wherein:
A blank for a halftone phase shift photomask, wherein a pattern of a light shielding film containing chromium as a main component is formed under the halftone phase shift layer.
【請求項9】 透明基板上のハーフトーン位相シフト層
が、タンタル、シリコン、及び、酸素を主成分とする1
層と、タンタルを主成分とし実質的にシリコンを含まな
い1層とを少なくとも含む多層膜で構成されていること
を特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマスク。
9. A halftone phase shift layer on a transparent substrate, wherein the halftone phase shift layer mainly contains tantalum, silicon, and oxygen.
A halftone phase shift photomask comprising a multilayer film including at least a layer and one layer containing tantalum as a main component and substantially not containing silicon.
【請求項10】 請求項9において、透明基板上にタン
タルを主成分とし実質的にシリコンを含まない1層がま
ず形成され、その上にタンタル、シリコン、及び、酸素
を主成分とする1層が形成されていることを特徴とする
ハーフトーン位相シフトフォトマスク。
10. A layer according to claim 9, wherein one layer mainly containing tantalum and substantially containing no silicon is formed on the transparent substrate, and one layer mainly containing tantalum, silicon and oxygen is formed thereon. A halftone phase shift photomask, wherein
【請求項11】 請求項9又は10において、タンタル
を主成分とし実質的にシリコンを含まない1層が酸素又
は窒素を含むことを特徴とするハーフトーン位相シフト
フォトマスク。
11. The halftone phase shift photomask according to claim 9, wherein one layer containing tantalum as a main component and containing substantially no silicon contains oxygen or nitrogen.
【請求項12】 請求項9から11の何れか1項におい
て、ハーフトーン位相シフト層が、透明基板上に以下の
式により求まる位相差φがnπ±π/3ラジアン(nは
奇数)の範囲となるように形成されていることを特徴と
するハーフトーン位相シフトフォトマスク。 ここで、φは前記透明基板上に(m−2)層の多層膜が
構成されているフォトマスクを垂直に透過する光が受け
る位相変化であり、χk,k+1 はk番目の層と(k+1)
番目の層との界面で起きる位相変化、uk 、dk はそれ
ぞれk番目の層を構成する材料の屈折率と膜厚、λは露
光光の波長である。ただし、k=1の層は前記透明基
板、k=mの層は空気とする。
12. The halftone phase shift layer according to claim 9, wherein a phase difference φ on the transparent substrate is nπ ± π / 3 radians (n is an odd number) obtained by the following equation. A halftone phase shift photomask, characterized in that it is formed so that Here, φ is a phase change received by light vertically transmitted through a photomask having a multilayer film of (m−2) layers on the transparent substrate, and χ k, k + 1 is a k-th layer. And (k + 1)
The phase change occurring at the interface with the k-th layer, u k and d k are the refractive index and the film thickness of the material constituting the k-th layer, respectively, and λ is the wavelength of the exposure light. However, the layer where k = 1 is the transparent substrate, and the layer where k = m is air.
【請求項13】 請求項9から12の何れか1項におい
て、ハーフトーン位相シフト層の露光光に対する透過率
が、その露光光に対する前記ハーフトーン位相シフト層
の開口部透過率を100%としたときに、1乃至50%
であることを特徴とするハーフトーン位相シフトフォト
マスク。
13. The halftone phase shift layer according to claim 9, wherein a transmittance of the halftone phase shift layer to exposure light is 100%, and a transmittance of the opening of the halftone phase shift layer to the exposure light is 100%. Sometimes 1 to 50%
A halftone phase shift photomask, characterized in that:
【請求項14】 請求項9から13の何れか1項におい
て、ハーフトーン位相シフト層が形成された表面の露光
光に対する絶対反射率が、0乃至30%であることを特
徴とするハーフトーン位相シフトフォトマスク。
14. The halftone phase according to claim 9, wherein an absolute reflectance of the surface on which the halftone phase shift layer is formed with respect to exposure light is 0 to 30%. Shift photomask.
【請求項15】 請求項9から14の何れか1項におい
て、ハーフトーン位相シフト層のパターンの上に、クロ
ムを主成分とする遮光膜のパターンが形成されているこ
とを特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマスク。
15. The halftone according to claim 9, wherein a pattern of a light-shielding film containing chromium as a main component is formed on the pattern of the halftone phase shift layer. Phase shift photomask.
【請求項16】 請求項9から14の何れか1項におい
て、ハーフトーン位相シフト層のパターンの下に、クロ
ムを主成分とする遮光膜のパターンが形成されているこ
とを特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマスク。
16. The halftone according to claim 9, wherein a pattern of a light-shielding film containing chromium as a main component is formed under the pattern of the halftone phase shift layer. Phase shift photomask.
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