JP2002258460A - ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光光源の短波長化に伴い透明基板と位相シ
フター膜とが組成的に類似するかあるいは光学特性的に
類似する場合におて、透明基板をオーバーエッチングを
することを防止し、かつ比較的単純な工程で製造できる
ハーフトーン型位相シフトマスクブランク等を提供す
る。 【解決手段】 透明基板上に、位相シフター膜を有する
ハーフトーン型位相シフトマスクブランクであって、前
記位相シフター膜が、透明基板上に順次形成された第１
の層及び第２の層を有し、前記第１の層と第２の層は同
じエッチング媒質で連続的にエッチングが可能であり、
かつ前記第２の層は透明基板に対するエッチング終点検
出が実質的に不可能な材料であり、前記第１の層は、透
明基板に対するエッチング終点検出が実質的に可能な材
料であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位相シフターによ
る光の干渉作用を利用して転写パターンの解像度を向上
できるようにした位相シフトマスク及びその素材として
の位相シフトマスクブランク並びにそれらの製造方法等
に関し、特にハーフトーン型の位相シフトマスク及びブ
ランク並びにそれらの製造方法等に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＤＲＡＭは、現在２５６Ｍｂｉｔの量産
体制が確立されており、今後Ｍｂｉｔ級からＧｂｉｔ級
への更なる高集積化がなされようとしている。それに伴
い集積回路の設計ルールもますます微細化しており、線
幅（ハーフピッチ）０．１０μｍ以下の微細パターンが
要求されるのも時間の問題となってきた。パターンの微
細化に対応するための手段の一つとして、これまでに、
露光光源の短波長化によるパターンの高解像度化が進め
られてきた。その結果、現在の光リソグラフィ法におけ
る露光光源はＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ａ
ｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）が主に使用されてい
る。しかし、露光波長の短波長化は解像度を改善する反
面、同時に焦点深度が減少するため、レンズをはじめと
する光学系の設計への負担増大や、プロセスの安定性の
低下といった悪影響を与える。

【０００３】そのような問題に対処するため、位相シフ
ト法が用いられるようになった。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。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
シフター部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起こさせることによ
り、転写像のコントラストを向上させる。位相シフター
部を通る光の位相シフト量φ（ｒａｄ）は位相シフター
部の複素屈折率実部ｎと膜厚ｄに依存し、下記数式
（１）の関係が成り立つことが知られている。 φ＝２πｄ（ｎ−１）／λ …（１） ここでλは露光光の波長である。したがって、位相を１
８０°ずらすためには、膜厚ｄを ｄ＝ λ／｛２（ｎ−１）｝ …（２） とすればよい。この位相シフトマスクにより、必要な解
像度を得るための焦点深度の増大が達成され、露光波長
を変えずに解像度の改善とプロセスの適用性を同時に向
上させることが可能となる。

【０００４】位相シフトマスクはマスクパターンを形成
する位相シフター部の光透過特性により完全透過型（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、後者のハーフトーン型
では、位相シフター部（光半透過部）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、
コンタクトホールや孤立パターンの作成に有効であると
いわれている。

【０００５】ハーフトーン型位相シフトマスクのうちに
は、主に透過率を調整する層と主に位相を調整する層か
らなる２層型のハーフトーン型位相シフトマスクや、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。２層型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４−１４０６３５号公報
記載の薄いＣｒと塗布ガラスの２層構造のハーフトーン
位相シフター部を有するものがある。また単層型のハー
フトーン型位相シフトマスクとしては、例えば特開平７
−１９９４４７号公報記載のＳｉＯ_x系やＳｉＯ_xＮ
_y系、特開平８−２１１５９１号公報記載のＳｉＮ_x系等
がある。また、特開平７−１６８３４３号公報には、検
査光波長に対する透過率を低くして検出感度を上げるこ
とを目的として、ＭｏＳｉＯ又はＭｏＳｉＯＮからなる
単層膜と、この単層膜との組合せにおいて透過率の波長
依存性が小さい透過膜とを含むハーフトーン位相シフタ
ー部を有する位相シフトマスクが開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一方、ＬＳＩパターン
の微細化に伴い、露光光源の波長は現在のＫｒＦエキシ
マレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９
３ｎｍ）から、将来的にはＦ₂エキシマレーザ（１５７
ｎｍ）へと短波長化が進むと予想される。また、透過率
についても現在主流の６％付近からより高い透過率のも
のが要求されつつある。このような露光光源の短波長化
又は高透過率化に伴い、単層型ハーフトーン位相シフタ
ー部の材料は、従前の波長でみた場合に光透過性の高い
材料が必要があり、その結果、透明基板（通常、合成石
英）と位相シフター膜とが組成的に類似する傾向とな
り、パターン加工の際に石英基板とのエッチング選択性
が小さくなり、透明基板をオーバーエッチングしてしま
い、位相差が１８０°よりも大きくなるため、位相シフ
トによる解像度の向上が得られないという問題が生じ
る。例えば、従来の２層タイプのハーフトーン位相シフ
ター部のように、透明基板（通常、合成石英）とのエッ
チング選択性が小さい塗布ガラス（ＳｉＯ₂）層の下に
透明基板及び塗布ガラスとのエッチング選択性が大きい
Ｃｒを介在させることによって、位相シフター部のパタ
ーン加工の際に、Ｃｒが塗布ガラス（ＳｉＯ ₂）層のエ
ッチングストッパーの役割を果たすので透明基板のオー
バーエッチングを防ぐことができるので、このようなエ
ッチングストッパー層を介在させた２層構造とすること
により上記問題点を解決することが考えられる。しかし
ながら、この場合、塗布ガラスと異なるエッチングガス
又は液を用いてＣｒをエッチングする必要がある（２段
階のエッチング工程が必要となる）ため、工程が煩雑に
なるという問題点があった。本発明は、上記背景の下に
なされたものであり、露光光源の短波長化に伴い透明基
板と位相シフター膜とが組成的に類似するかあるいは光
学特性的に類似する場合におて、透明基板をオーバーエ
ッチングをすることを防止し、かつ比較的単純な工程で
製造できかつ加工が容易なハーフトーン型位相シフトマ
スクブランク及びハーフトーン型位相シフトマスクを提
供することを目的とする。また、１４０ｎｍ〜２００ｎ
ｍの露光波長領域、特にＦ₂エキシマレーザの波長であ
る１５７ｎｍ付近、及びＡｒＦエキシマレーザの波長で
ある１９３ｎｍ付近における高透過率品（透過率８〜３
０％）で使用可能なハーフトーン型位相シフトマスク及
びその素材となるハーフトーン型位相シフトマスクブラ
ンクの提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は以下の構成を有
する。 （構成１）透明基板上に、露光光を透過させる光透過部
と、露光光の一部を透過させると同時に透過した光の位
相を所定量シフトさせる位相シフター部を有し、前記光
透過部と位相シフター部の境界部近傍にて各々を透過し
た光が互いに打ち消し合うように光学特性を設計するこ
とで、被露光体表面に転写される露光パターン境界部の
コントラストを良好に保持、改善できるようにしたハー
フトーン型位相シフトマスクを製造するために用いるハ
ーフトーン型位相シフトマスクブランクであり、透明基
板上に前記位相シフター部をエッチング加工によって形
成するための位相シフター膜を有するハーフトーン型位
相シフトマスクブランクにおいて、前記位相シフター膜
が、透明基板上に順次形成された第１の層及び第２の層
を有し、前記第１の層と第２の層は同じエッチング媒質
で連続的にエッチングが可能であり、かつ前記第２の層
は透明基板に対するエッチング終点検出が実質的に困難
又は不可能な材料であり、前記第１の層は、透明基板に
対するエッチング終点検出が実質的に可能な材料である
ことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクブラ
ンク。 （構成２）前記第２の層と透明基板とのエッチング終点
検出光における屈折率差が０．５以下であり、前記第１
の層と透明基板とのエッチング終点検出光における屈折
率差が前記第２の層と透明基板とのエッチング終点検出
光における屈折率差よりも大きいことを特徴とする構成
１記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。 （構成３）前記位相シフター膜が、透明基板上に順次形
成された第１の層および第２の層の２層構造であり、前
記第１の層は主に透過率を調整する層であり、前記第２
の層は主に位相を調整する層であることを特徴とする構
成１又は２に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブ
ランク。 （構成４）前記第１の層が、Ｓｉ、ＭＳｉｘ（Ｍ：Ｍ
ｏ，Ｔａ，Ｗ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｈｆの一種又は二種以上）
から選ばれる一種の材料からなり、前記第２の層が、Ｓ
ｉＯ_x、ＳｉＯ_xＮ_y又はこれらにＭ（Ｍ：Ｍｏ，Ｔａ，
Ｗ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｈｆの一種又は二種以上）を、Ｍ／
（Ｓｉ＋Ｍ）×１００が１０原子％以下となるような範
囲で含有させた材料からなることを特徴とする構成１〜
３のいずれかに記載のハーフトーン型位相シフトマスク
ブランク。 （構成５）構成１〜４のいずれかに記載のハーフトーン
型位相シフトマスクブランクにおける位相シフター膜
を、所定のパターンが得られるように選択的に除去する
パターニング処理を施すことにより得られた、光透過部
と位相シフター部とからなるマスクパターンを有するこ
とを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。 （構成６）構成５に記載のハーフトーン型位相シフトマ
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。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。本発明
は、位相シフター膜が、透明基板上に順次形成された第
１の層及び第２の層を有し、前記第１の層と第２の層は
同じエッチング媒質で連続的にエッチングが可能であ
り、かつ前記第２の層は透明基板に対するエッチング終
点検出が実質的に不可能な材料であり、前記第１の層
は、透明基板に対するエッチング終点検出が実質的に困
難又は可能な材料であることを特徴とする。透明基板上
に位相シフター膜を有するハーフトーン型位相シフトマ
スクブランクを考えた場合において、透明基板と位相シ
フター膜とが、組成的に類似するかあるいは光学特性的
に類似する場合、位相シフター膜をエッチング加工して
いくときに透明基板に対するエッチング終点検出が実質
的に不可能となり、透明基板が過剰にオーバーエッチン
グされてしまう恐れがある。本発明ではこのような場合
に、透明基板に対するエッチング終点検出が実質的に不
可能な位相シフター膜と透明基板との間に、透明基板に
対するエッチング終点検出が実質的に可能な層を介在さ
せるものである。このように、本発明では、第１の層は
透明基板とのエッチング終点検出が可能であるため、位
相シフター膜のパターン加工においても、透明基板のオ
ーバーエッチングを低減することができる。また本発明
では、第１の層と第２の層を同じエッチング媒質で連続
的にエッチングすることができる（１段階のエッチング
工程でよい）ため、２層であっても単層と同様の加工容
易性を維持することができ、比較的単純な工程で製造で
きる。本発明において、第２層の材料としては、特に、
１４０ｎｍ〜２００ｎｍの露光波長領域、とりわけＦ₂
エキシマレーザの波長である１５７ｎｍ付近で、所望の
透過率ならびに位相シフト量を与えるような材料とし
て、ＳｉＯ_x、ＳｉＯ_xＮ _y又はこれらにＭ（Ｍ：Ｍｏ，
Ｔａ，Ｗ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｈｆの一種又は二種以上）を、
Ｍ／（Ｓｉ＋Ｍ）×１００が１０原子％以下となるよう
な範囲で含有させた材料が挙げられる。これらの材料膜
をエッチングする場合は、例えばＣＨＦ₃やＣＦ₄、ＳＦ
₆、Ｃ₂Ｆ₆等のフッ素系ガス及びその混合ガスによるド
ライエッチング（ＲＩＥ(Reactive Ion Etching)）にて
行うことができるが、その場合、上記の材料膜を直接透
明基板に形成してパターン加工しようとした場合、透明
基板（合成石英基板）に対するエッチング終点検出が実
質的に不可能である。具体的には、前記第２の層と透明
基板とのエッチング終点検出光（例えば波長６８０ｎ
ｍ）における屈折率差が、０．５以下、さらには０．３
未満となってしまうため、エッチング終点検出光に対す
る反射率の差が極めて小さく、エッチング終点検出が実
質的に困難又は不可能である。ここで、前記屈折率差が
０．５以下である場合エッチング終点検出が困難であ
り、前記屈折率差が０．３以下である場合エッチング終
点検出が実質的に不可能である。つまり、本発明は、前
記第２の層と透明基板とのエッチング終点検出光におけ
る屈折率差が０．５以下、さらには０．３以下である場
合に特に有効である。

【０００９】本発明において、第１の層は、透明基板と
第２の層との間に介在され、上記第２の層と同じエッチ
ング媒質でエッチングした場合に、透明基板に対するエ
ッチング終点検出が実質的に可能である。具体的には、
前記第１の層と透明基板とのエッチング終点検出光にお
ける屈折率差が、前記第２の層と透明基板とのエッチン
グ終点検出光における屈折率差よりも大きく好ましくは
０．５以上であるため、エッチング終点検出光に対する
反射率の差を検出することができるために、エッチング
の終点検出が実質的に可能である。この屈折率差が０．
８以上である場合、エッチング終点検出がより容易かつ
確実となる。エッチング終点検出が容易であるとエッチ
ング加工が容易となる。上記屈折率差の要件に加え、第
１の層は、第２の層と同じエッチング媒質で連続してエ
ッチングできることが必要である。これらの要件を満た
す材料として、Ｓｉ、ＭｏＳｉ_x、ＴａＳｉ_x、ＷＳ
ｉ_x、ＣｒＳｉ_x、ＺｒＳｉ_x、又はＨｆＳｉ_xが挙げられ
る。ここで、本発明においては、第１の層の透明基板に
対するエッチング選択比が大きい方が、エッチング終点
検出をさらに容易に行うことができるので好ましい。そ
の理由は、透明基板に対するエッチング選択比が小さい
と、第１の層のエッチングに時間がかかることでエッチ
ング終点検出光の反射光強度の変化がなだらかとなる
が、透明基板に対するエッチング選択比が大きいと、第
１の層のエッチング時間が短いために急峻な反射光強度
の変化が見られるためである。透明基板に対するエッチ
ング選択比は、５倍以上が好ましく、さらには８倍以上
であることが好ましい。透明基板とのエッチング選択比
が大きいという観点から、第１の層はＳｉが最も好まし
い。

【００１０】本発明において、第１の層は第２の層より
も屈折率を高くすることにより、上記のような、第２の
層と透明基板とのエッチング終点検出光における屈折率
差が０．５以下であり、第１の層と透明基板とのエッチ
ング終点検出光における屈折率差が、第２の層と透明基
板とのエッチング終点検出光における屈折率差よりも大
きいという関係を満足するような膜構造が可能となるの
で好ましい。即ち、第１の層は第２の層よりも透過率が
高く、主に透過率を調整する機能を有し、第２の層は第
１の層よりも位相シフト量が大きく、主に位相シフト量
を調整する機能を有することが好ましい。本発明におい
ては、位相シフター膜を第１の層と第２の層との２層構
造、あるいは、第２の層の上にさらに１層又は複数層を
積層した多層膜としてもよい。尚、本発明における第１
の層と第２の層との２層構造の位相シフター膜の位相シ
フト量及び透過率は、第１の層及び第２の層を含む全層
の合計によって調整されるものである。本発明におい
て、透明基板は、一般的には合成石英基板が用いられ
る。他の透明基板材料としてはＣａＦ₂等が挙げられ
る。本発明においては、上述したような、透明基板と位
相シフター膜とが、光学特性的に類似し反射光によるエ
ッチングの終点検出が困難な場合に、反射光によるエッ
チングの終点検出が可能な層を透明基板と位相シフター
膜との間に介在させるケースの他に、透明基板と位相シ
フター膜とが、組成的に類似しプラズマ発光などを利用
した元素分析によるエッチングの終点検出が困難な場合
に、元素分析によるエッチングの終点検出が可能な層を
透明基板と位相シフター膜との間に介在させるケースが
含まれる。

【００１１】以下、上記第２の層がＳｉＯ_xＮ_y系膜であ
る場合について説明する。第２の層の材料が、ＳｉＯ_x
Ｎ_y系膜である場合、１４０ｎｍ〜２００ｎｍの露光波
長領域、とりわけＦ₂エキシマレーザの波長である１５
７ｎｍ付近で、所望の透過率ならびに位相シフト量を与
えるようなＳｉＯ_xＮ_y系膜は、従来得られているＳｉＯ
_xＮ_y系膜とは基本的に組成範囲が異なる膜であり、しか
も従来得られているＳｉＯ_xＮ_y系膜とは膜質（例えばｋ
などの物性）の異なる膜である。このような組成範囲と
膜質との組合せによって、Ｆ₂エキシマレーザの波長で
ある１５７ｎｍ付近で３〜４０％の透過率及び１．７以
上の屈折率（位相を所定の角度シフトさせる膜厚に関係
する）を有し、しかも露光光照射耐性、耐薬品性が良好
である位相シフター膜を実現できる。Ｆ₂エキシマレー
ザの波長である１５７ｎｍを含む波長１４０ｎｍ〜２０
０ｎｍの真空紫外域の露光光に対して、１８０°の位相
シフト量を与えるような膜厚を有するＳｉＯ_xＮ_y系膜の
複素屈折率実部ｎについてはｎ≧１．７の範囲に、そし
て複素屈折率虚部ｋについてはｋ≦０．４５０の範囲に
調整、制御する。そうすることで、真空紫外露光に対応
するハーフトーン型位相シフトマスクとしての光学特性
を満たすことになる。なお、Ｆ₂エキシマレーザ用で
は、ｋ≦０．４０の範囲が好ましく、０．０７≦ｋ≦
０．３５の範囲がさらに好ましい。ＡｒＦエキシマレー
ザ用では、０．１０≦ｋ≦０．４５の範囲が好ましい。
また、Ｆ₂エキシマレーザ用では、ｎ≧２．０の範囲が
好ましく、ｎ≧２．２の範囲がさらに好ましい。ＡｒＦ
エキシマレーザ用では、ｎ≧２．０の範囲が好ましく、
ｎ≧２．５の範囲がさらに好ましい。上記光学特性を得
るため、前記ＳｉＯ_xＮ_y系膜の組成範囲を、珪素につい
ては３５〜４５原子％、酸素については１〜６０原子
％、窒素については５〜６０原子％とする。すなわち、
珪素が４５％より多い、あるいは窒素が６０％より多い
と、膜の光透過率が不十分となり、逆に窒素が５％未
満、あるいは酸素が６０％を超えると、膜の光透過率が
高すぎるため、ハーフトーン型位相シフター膜としての
機能が失われる。また珪素が３５％未満、あるいは窒素
が６０％を上回ると膜の構造が物理的、化学的に非常に
不安定となる。なお、上記と同様の観点から、Ｆ₂エキ
シマレーザ用では、前記ＳｉＯ_xＮ_y系膜の組成範囲を、
珪素については３５〜４０原子％、酸素については２５
〜６０原子％、窒素については５〜３５原子％とするこ
とが好ましい。同様にＡｒＦエキシマレーザ用では、前
記ＳｉＯ_xＮ_y系膜の組成範囲を、珪素については３８〜
４５原子％、酸素については１〜４０原子％、窒素につ
いては３０〜６０原子％とすることが好ましい。

【００１２】エッチング終点検出層である第１の層は、
ＳｉＯ_xＮ_y膜中の酸素が４０原子％以上の場合に設ける
と特に有効である。つまり、基板に合成石英を用い、か
つ位相シフター膜を構成するＳｉＯ_xＮ_y膜の酸素量が多
い場合には、該ＳｉＯ_xＮ_y膜と合成石英基板との間にエ
ッチング終点検出層である第１の層を設けることが好ま
しい。この場合は、位相シフター膜はＳｉＯ_xＮ_y膜と第
１の層の２層構造となり、所定の位相角および透過率
は、この２層構造とした上で調整される。ここで、第１
の層は、エッチングの終点検出を容易にする機能を有す
る材料からなる膜である。エッチングの終点検出を容易
にする機能を有する第１の層に関しては、その材料が、
透明基板（例えば合成石英基板）と第１の層のエッチン
グ終点検出光（例えば６８０ｎｍ）に対する反射率の差
が、透明基板とＳｉＯ_xＮ_y膜との差よりも大きくなるよ
うな膜であり、好ましくは、ＳｉＯ_xＮ_y膜及び透明基板
よりも屈折率（複素屈折率実部）が高い材料であり、具
体的にはＳｉＯ_xＮ_y膜とエッチング終点検出光の波長に
おける屈折率差が０．５以上、望ましくは１以上となる
材料からなる膜が好ましく、透明基板との屈折率差が
０．５以上、望ましくは０．８以上、さらには１以上と
なる材料からなる膜が好ましい。第１の層の膜厚は１０
〜２００オンク゛ストロームであることが好ましい。すなわち、
１０オンク゛ストロームより小さいと有意な反射率変化が検出で
きなくなる可能性が生じる。一方、等方的なエッチング
の進行によるパターンの拡大は、エッチングプロセスに
もよるが、最大で膜厚の２倍程度まで進行する。従っ
て、０．１μｍ＝１０００オンク゛ストローム以下のパターン線
幅を加工する際に、膜厚が２００オンク゛ストロームを超えると
いうことは、４０％以上もの寸法誤差を生じることにな
り、マスクの品質に深刻な悪影響を与える。さらに、第
１の層は、透過率を調整する機能を有することが好まし
い。第１の層自体の露光波長（波長１４０〜２００ｎ
ｍ、又は１５７ｎｍ付近、又は１９３ｎｍ付近）に対す
る透過率は、３〜４０％とすることにより位相シフター
部における透過率を保持しつつ、位相シフター部の下部
に形成された第１の層によって（異なる材料の積層によ
って）、露光波長よりも長い検査波長の透過率を低減す
ることが可能となる。即ち、製造プロセスにおけるマス
クの検査は、現行では露光波長よりも長波長の光を用
い、その透過光強度を測定する方式をとっており、現行
の検査波長２００〜３００ｎｍの範囲で、光半透過部
（位相シフタ一部）の光透過率が４０％以下となること
が望ましいとされる。すなわち４０％以上だと、光透過
部とのコントラストが取れず、検査精度が悪くなる。第
１の層を遮光機能が高い材料とする場合、材料として
は、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、ジル
コニウム、ニオブ、モリブデン、ランタン、タンタル、
タングステン、シリコン、ハフニウムから選ばれる一種
又は二種以上の材料からなる膜あるいはこれらの窒化物
なとが挙げられる。本発明では、第１の層として、第１
の層及び第２の層を同じエッチング媒質で連続してエッ
チングできるようにするため、これらの材料の中から、
シリコン、又はシリコンと金属Ｍ（Ｍ：モリブデン、タ
ンタル、タングステン、クロム、ジルコニウム、ジルコ
ニア、ハフニウム）からなる材料を選択している。第１
の層の膜厚は、第２の層よりも十分薄い膜厚で導入する
ことが望ましく、２００オンク゛ストローム以下の膜厚が適当で
ある。すなわち、２００オンク゛ストロームを上回ると、露光波
長での光透過率が３％を下回る可能性が高い。この場合
は、ＳｉＯ_xＮ_y膜と第１の層の２層で位相角及び透過率
を調整することとなる。具体的には、第１の層自体の露
光波長（波長１４０〜２００ｎｍ、又は１５７ｎｍ付
近、又は１９３ｎｍ付近）に対する透過率は、３〜４０
％とし、ＳｉＯ_xＮ_y膜と積層したときの透過率が３〜４
０％となるように調整することが好ましい。第１の層を
設ける場合、光透過部に相当する部分の表面に露出した
第１の層は除去可能である必要がある。これは、第１の
層が光透過部を覆ってしまうと、光透過部の透過率の減
少が起こるからである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００１４】（実施例１〜２）実施例１〜２は、Ｆ₂エ
キシマレーザ露光に対応したハーフトーン型位相シフト
マスクの具体的態様であり、いずれも基板に合成石英基
板を使用し、基板と第２の層であるＳｉＯ_xＮ_y層の間に
エッチング終点検出層である第１の層を設けている。 （成膜）まず、合成石英基板上に、エッチング終点検出
層である第１の層、およびＳｉＯ_xＮ_yからなる第２の層
を順に積層する。本実施例ではスパッタリング法により
作製した。２層膜を構成する第１の層Ａ、第２の層Ｂの
基本組成および、ターゲットやスパッタガスの種類等の
条件、そして各層の膜厚は、各実施例ごと、表１に示す
通りである。また、第２の層Ｂの膜組成等を表２に示
す。なお、層Ａ、Ｂそれそぞの膜厚は、各層の位相シフ
ト量の総和が波長１５７ｎｍにおいて１８０°となるよ
う、上述した数式（１）を利用して調整している。 （光学特性）作製した２層膜の透過率を、真空紫外分光
光度計を用いて測定したところ、Ｆ ₂エキシマレーザの
波長１５７ｎｍにおける透過率は表３のようになり、エ
ッチング終点検出層である第１の層を設けた場合でも、
ハーフトーン位相シフトマスクとして必要十分な３〜４
０％の範囲の光透過率が得られた。また、Ｆ₂エキシマ
レーザ露光用ハーフトーン型位相シフトマスクの検査波
長は２５０ｎｍ前後とされているが、該範囲における透
過率がいずれも４０％以下となっていることから、十分
な検査精度が得られることが期待できる。

【００１５】

【表１】

【表２】

【表３】

【００１６】（加工）実施例１，２では、作製した２層
膜上にレジストを塗布し、露光・現像工程を経てレジス
トパターンを形成する。その後、そのレジストパターン
をマスクとし、ＣＦ₄ガスによって２層膜の上層の第２
の層Ｂ（ＳｉＯ_xＮ_y）ならびに下層の第１の層Ａをエッ
チングする。その際の、エッチング時間と、波長６７８
ｎｍの光に対する被エッチング部分の反射光強度との関
係をプロットしたところ、それぞれ図１のようになり、
ある時間で、反射光強度が急激に減少することが確認さ
れた。その時点でエッチングを停止したところ、第１の
層Ａ，第２の層Ｂともレジストパターンに基づいた、良
好なパターン形状が得られた。すなわち、実施例１にお
ける第１の層Ａが、透明基板に対するエッチング終点検
出が実質的に可能な材料であり、しかも第１の層と第２
の層は同じエッチング媒質で連続的にエッチングが可能
であることが確認できる。なお、波長６７８ｍｍにおけ
る屈折率（複素屈折率実部）はそれぞれ、ＱＺの屈折率
（６７８ｎｍ）＝１．４５６、ＳｉＯＮの屈折率（６７
８ｎｍ）＝１．６５、ＭｏＳｉ_xの屈折率（６７８ｎ
ｍ）＝４．８、Ｓｉの屈折率（６７８ｎｍ）＝４．７で
あった。このように、第１の層Ａ（Ｓｉ）の屈折率が合
成石英基板、第２の層Ｂ（ＳｉＯ_xＮ_y）と比べて１以上
大きく、かつ実施例１の第１の層Ａ（Ｓｉ）の透明基板
に対するエッチング選択比が約１０倍、実施例２の第１
の層Ａ（ＭｏＳｉ）の透明基板に対するエッチング選択
比が約５倍と大きいため、実施例１の第１の層Ａ（Ｓ
ｉ）又は実施例２の第１の層Ａ（ＭｏＳｉ）のエッチン
グ開始〜終了で、図１のような反射光強度の急激な変化
が得られることから、終点検出が容易になる。また、基
板のオーバーエッチングによる位相シフト量の変化の影
響十分に小さいこと確認した。

【００１７】なお、実施例１において、第１の層である
Ｓｉ膜と第２の層であるＳｉＯＮ膜はともにＳｉターゲ
ットを用いているため、同一ターゲットによる連続成膜
も可能であるが、プロセス上はそれぞれの層に対し別の
Ｓｉターゲットを用いることが望ましい。同一のＳｉタ
ーゲットを用いて連続成膜した場合、第２の層であるＳ
ｉＯＮを成膜した後に、ターゲット表面に酸化層ないし
窒化層が生じるため、次に２層膜を成膜する際に、第１
の層であるＳｉ膜中に酸素や窒素が含まれることにな
り、その結果、光学特性等に悪影響を及ぼすことにな
る。また同様の理由から、第１の層であるＳｉの成膜
と、第２の層であるＳｉＯＮの成膜は、別々のチヤンバ
ーで行うことが望ましい。すなわち、本発明には以下の
構成が含まれる。 （構成８）透明基板上に第１の層及び第２の層を順次形
成して少なくとも第１の層及び第２の層を含む位相シフ
ター膜を形成する際に、前記第１の層と第２の層は同じ
エッチング媒質で連続的にエッチングが可能であり、か
つ前記第２の層は透明基板に対するエッチング終点検出
が実質的に困難又は不可能な材料であり、前記第１の層
は、透明基板に対するエッチング終点検出が実質的に可
能な材料を選択する工程と、前記第１の層と第２の層を
別々のターゲットを用いて成膜することを特徴とするハ
ーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法。 （構成９） 前記第１の層と第２の層の成膜を別々のチ
ャンバーで行うことを特徴とする構成８記載のハーフト
ーン型位相シフトマスクブランクの製造方法。 （構成１０）透明基板上に第１の層及び第２の層を順次
形成して少なくとも第１の層及び第２の層を含む位相シ
フター膜を形成する際に、前記第１の層と第２の層は同
じエッチング媒質で連続的にエッチングが可能であり、
かつ前記第２の層は透明基板に対するエッチング終点検
出が実質的に困難又は不可能な材料であり、前記第１の
層は、透明基板に対するエッチング終点検出が実質的に
可能な材料を選択する工程と、前記第１の層と第２の層
を同じエッチング媒質で連続的にエッチングする工程
と、前記第１の層の透明基板に対するエッチング終点検
出後、エッチングを終了する工程と、を有することを特
徴とするハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製
造方法。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
露光光源の短波長化に伴い透明基板と位相シフター膜と
が組成的に類似するかあるいは光学特性的に類似する場
合におて、透明基板をオーバーエッチングをすることを
防止し、かつ比較的単純な工程で製造できかつ加工が容
易なハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びハー
フトーン型位相シフトマスクを提供できる。また、１４
０ｎｍ〜２００ｎｍの露光波長領域、特にＦ₂エキシマ
レーザの波長である１５７ｎｍ付近、及びＡｒＦエキシ
マレーザの波長である１９３ｎｍ付近における高透過率
品（透過率８〜３０％）で使用可能なハーフトーン型位
相シフトマスク及びその素材となるハーフトーン型位相
シフトマスクブランクを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で作製した試料のエッチング時間と反射
光強度との関係を示す図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に、露光光を透過させる光透
   過部と、露光光の一部を透過させると同時に透過した光
   の位相を所定量シフトさせる位相シフター部を有し、前
   記光透過部と位相シフター部の境界部近傍にて各々を透
   過した光が互いに打ち消し合うように光学特性を設計す
   ることで、被露光体表面に転写される露光パターン境界
   部のコントラストを良好に保持、改善できるようにした
   ハーフトーン型位相シフトマスクを製造するために用い
   るハーフトーン型位相シフトマスクブランクであり、透
   明基板上に前記位相シフター部をエッチング加工によっ
   て形成するための位相シフター膜を有するハーフトーン
   型位相シフトマスクブランクにおいて、 前記位相シフター膜が、透明基板上に順次形成された第
   １の層及び第２の層を有し、前記第１の層と第２の層は
   同じエッチング媒質で連続的にエッチングが可能であ
   り、かつ前記第２の層は透明基板に対するエッチング終
   点検出が実質的に困難又は不可能な材料であり、前記第
   １の層は、透明基板に対するエッチング終点検出が実質
   的に可能な材料であることを特徴とするハーフトーン型
   位相シフトマスクブランク。
2. 【請求項２】 前記第２の層と透明基板とのエッチング
   終点検出光における屈折率差が０．５以下であり、前記
   第１の層と透明基板とのエッチング終点検出光における
   屈折率差が前記第２の層と透明基板とのエッチング終点
   検出光における屈折率差よりも大きいことを特徴とする
   請求項１記載のハーフトーン型位相シフトマスクブラン
   ク。
3. 【請求項３】 前記位相シフター膜が、透明基板上に順
   次形成された第１の層および第２の層の２層構造であ
   り、前記第１の層は主に透過率を調整する層であり、前
   記第２の層は主に位相を調整する層であることを特徴と
   する請求項１又は２に記載のハーフトーン型位相シフト
   マスクブランク。
4. 【請求項４】 前記第１の層が、Ｓｉ、ＭＳｉｘ（Ｍ：
   Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｈｆの一種又は二種以
   上）から選ばれる一種の材料からなり、前記第２の層
   が、ＳｉＯ_x、ＳｉＯ_xＮ_y又はこれらにＭ（Ｍ：Ｍｏ，
   Ｔａ，Ｗ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｈｆの一種又は二種以上）を、
   Ｍ／（Ｓｉ＋Ｍ）×１００が１０原子％以下となるよう
   な範囲で含有させた材料からなることを特徴とする請求
   項１〜３のいずれかに記載のハーフトーン型位相シフト
   マスクブランク。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載のハーフ
   トーン型位相シフトマスクブランクにおける位相シフタ
   ー膜を、所定のパターンが得られるように選択的に除去
   するパターニング処理を施すことにより得られた、光透
   過部と位相シフター部とからなるマスクパターンを有す
   ることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のハーフトーン型位相シ
   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。