JP2002535702A - 減衰性位相シフト多層膜マスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ２００ｎｍ未満の選択されたリソグラフィ波長で少なくとも０．００１の光学透過率で１８０゜の位相シフトを生じることが可能な減衰性の埋め込まれた位相シフトマスクが開示されている。このマスクは、本質的にＡｌ及びＳｉの酸化物からなる群から選ばれる酸化物からなる光学的に透明な材料のはっきり分かれた隣接する交互層と本質的にＡｌ及びＳｉの窒化物からなる群から選ばれる窒化物からなる光学的に吸収性の材料の層からなる。このようなマスクは、当業界では普通減衰性の（埋め込まれた）位相シフトマスクまたはハーフトーン位相シフトマスクとして知られている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の分野） 本発明は、位相シフトマスク、特にフォトマスクブランク及び短波長の、すな
わち＜２００ｎｍの光による光学リソグラフィでフォトマスクブランクから製造
されるパターン形成したフォトマスクに関する。特に、本発明は、空気中で同一
光学長を伝搬する光に対して透過光の相を１８０°減衰し、変化させる位相シフ
トマスクに関する。このようなマスクは、当業界では普通減衰性の（埋め込まれ
た）位相シフトマスクまたはハーフトーン位相シフトマスクとして知られている
。更に特には、本発明は、ＵＶに透明な超薄層をＵＶ吸収性の極薄層と多層膜と
することにより、いかなる波長でも光学的性質を設計することができる、新規な
減衰性の埋め込まれた位相シフトマスクを開示する。

【０００２】 （発明の背景） 光学リソグラフィは、半導体微細回路加工における有力なキー技術の一つであ
る。集積回路の精密顕微鏡像を含む高純度石英またはガラス板であるフォトマス
クは、シリコンウエハー上に精密設計パターンを転写するのに使用される。堆積
及びエッチングの方法により、ウエハー上に実際の回路が形成され、次に数百の
個別のチップに切断される。マイクロプロセッサー等の複雑なチップの製造では
、２０層以上を含むことがある。そして、各々は異なった、精密な、繰り返し使
用可能なマスクを必要とする。

【０００３】 高性能及び高速のデバイスに対する需要の継続に従って、更に微細な形状の回
路をパターニングするニーズは、光学マイクロリソグラフィの波長を益々短波長
化させている（２４８ｎｍ→１９３ｎｍ→１５７ｎｍ）。これは、像形成する光
を阻止あるいは通過するＣｒマスクにより得られる分解能が光学回折効果により
制約されるためである。しかしながら、位相シフトマスクは、いかなる波長にお
いても、波長で課せられる回折限界以上に分解能を拡張することができる。位相
シフトマスクは、破壊的な光学的干渉を使用して、コントラストを増強すること
により働く。現状の予測は、１９３ｎｍの光と位相シフトマスクによる光学リソ
グラフィが１２０ｎｍの最小形状サイズの設計をサポートするということである
。しかし、サブ１００ｎｍの形状は、光学リソグラフィを使用する場合には、１
５７ｍｎに移行することと相−シフティングを必要とする。

【０００４】 光学リソグラフィ用の位相シフトマスク、特に減衰性の位相シフトマスクは、
多数の刊行物、例えば、Ｍａｒｃ Ｄ．Ｌｅｖｅｎｓｏｎ，「Ｗａｖｅｆｒｏｎ
ｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｆｏｒ ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」，Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ Ｔｏｄａｙ，１９９３年７月２８日，及びＹ．−Ｃ．Ｋｕ，Ｅ．
Ｈ．Ａｎｄｅｒｓｏｎ，Ｍ．Ｓｃｈａｔｔｅｎｂｕｒｇ，及びＨ．Ｉ．Ｓｍｉｔ
ｈ，「Ｕｓｅｏｆｐｉ−ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔｉｎｇ ｘ−ｒａｙ ｍａｓｋ ｔ
ｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｓｌｏｐｅ ａｔ ｆｅａｔｕｒｅ ｅ
ｄｇｅｓ」，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ６（ｌ）１５０（１９８
８）の主題とされてきた。減衰性位相シフトマスクの従来技術の殆どすべては、
（１）非化学量論的材料、適当な化合物と考えられる一つあるいはそれ以上の元
素が化学的に欠如している材料と（２）一つの「吸収体」と一つの「位相シフト
」層からなる二層膜の２つのカテゴリーに入る。１９９７年２月１０日出願の共
同帰属の、同時係属出願シリアル番号０８／７９７，４４３は、減衰性位相シフ
トマスクを系統的に設計する新規なアプローチとして光学多層膜構造を開示して
いる。これは、使用する光学波長で光学的に吸収性の材料で多層膜とされた、光
学的に透明な材料の極薄（＜１０ｎｍ）の交互層からなる。光学的に透明な層と
吸収性の層の双方を、安定な化合物とすることができる。ＳｉＮ_x等の非化学量
論的材料、Ｋ．Ｋ．Ｓｈｉｈ及びＤ．Ｂ．Ｄｏｖｅ，「Ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｍａ
ｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｔｉｏｎ ｏｆ ａｔｔｅｎｕａｔｉ
ｎｇ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｍａｓｋｓ」，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎ
ｏｌ．Ｂ１２（１）３２（１９９４）は、これらの光学的性質が合成条件に臨界
的に依存し、例えば、スパッタリング時の反応性ガス濃度の分圧の小さい変動が
透過等の光学的性質並びに位相シフトの大きな逸脱を引き起こし得るために魅力
的でない。また、非化学量論的材料は、対応する化学量論的化合物よりも、特に
熱的に低安定性である傾向もある。

【０００５】 二層膜設計は、光学的に吸収性であるＣｒ等の薄い金属とＳｉＯ₂等の透明な
層から通常なる。この構造の難点は、各層が極めて異なる合成条件を必要とする
ために、製造工程を中断する必要性を含むことである。事実、一部製造したマス
クブランクを別な堆積チャンバーに移送することが必要である。また、各層に対
するはっきり分かれた異なるエッチングプロセスの要請と、また、これらの熱的
、機械的、及び化学的性質の著しい差のために起こり得る個別の層の剥離等の潜
在的な問題によってもマスク製造が困難となる。

【０００６】 対照的に、光学多層膜の光学的性質のコントロールは、層の厚さにより、通常
製造に好ましいスパッタリングプロセスにおいて精密に制御することができる。
また、この層は、光学リソグラフィ波長に比較して、超薄に保たれ、このように
して、光学的性質は界面粗さに敏感でなく、これによって個別の層の均一エッチ
ングが促進される。また、この多層膜の双方の層を、安定な窒化物または酸化物
の化合物となるように選択することができる。このように、光学的性質の系統的
な仕様に応じた製造（例えば、化学的性質）は層の厚さによる。このアプローチ
は多数の光学波長に調整可能である。更に、元素のスパッタリングターゲットと
いう単純さによる広いプロセス許容度により、スパッタリング条件を選択するこ
とができる。魅力的なエッチング性質と共に化学的に安定な層を選択することが
できる。そして、層を薄くすることができ、均一なドライエッチングと改善され
た照射安定性が得られる。

【０００７】 文献には、「誘電体ミラー」またはそれと同等に「ブラッグ反射体」としての
出願のＳｉＯ₂／Ｓｉ₃Ｎ₄多層膜に関する開示、例えば，Ａ．Ｓｃｈｅｒｅｒ，
Ｍ．Ｗａｌｔｈｅｒ，Ｌ．Ｍ．Ｓｃｈｉａｖｏｎｅ，Ｂ．Ｐ．ＶａｎｄｅｒＧａ
ａｇ，及びＥ．Ｄ．Ｂｅｅｂｅ，「Ｈｉｇｈ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ ｄｉｅ
ｌｅｃｔｒｉｃ ｍｉｒｒｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｂｙ ｒｅａｃｔｉｖｅ
ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ」，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ
ｎｏｌ．Ａ１０（５）３３０５（１９９２）及びＤ．Ｊ．Ｓｔｅｐｈｅｎｓ，Ｓ
．Ｓ．Ｈｅ，Ｇ．Ｌｕｃｏｖｓｋｙ，Ｈ．Ｍｉｋｋｅｌｓｅｎ，Ｋ．Ｌｅｏ，及
びＨ．Ｋｕｒｚ，「Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ ｒａｔｅ，ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ−ｉｎｄｕｃｅｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｉ
ａｌ ｌａｙｅｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ
ｐｌａｓｍａ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ＳｉＯ₂／Ｓｉ₃Ｎ₄ Ｂｒａｇｇ ｒｅｆｌｅ
ｃｔｏｒｓ」，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ１１（４）８９３（１
９９３）があるが、これらの構造及び動作波長での性質は、２００ｎｍ以下の波
長で位相シフトマスクに要求されるものと極めて異なる。多層膜化された積層体
の誘電体ミラーとしての応用は、「Ｔｈｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ
ｏｆ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ」，Ｍ．Ｏｈｒｉｎｇ，ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓ
ｓ，ＳａｎＤｉｅｇｏ１９９２，１１章，５３４−５３６頁に開示されている。
一つの要請は、スタック中の一方の材料は、他方の材料に対して高い屈折率を有
するということである。そして、スタック中の各層は、反射体または動作波長で
４分の１波長の厚さでなければならない。双方の層が透明であること、すなわち
最大反射率に対する反射体波長で無視し得る消光係数を持つことも望ましい。比
較により、位相シフトマスクとして用途は、個別の層が必ずしも屈折率において
コントラストを持つことを必要としない。しかしながら、減衰性の位相シフトマ
スクとしての用途に対しては、一つの層は吸収性であって、この２つの層の厚さ
の比によりこの積層体の光学透過を調整することができるようでなければならな
い。更には、位相シフトマスクに対しては、各層が４分の１波長に対応する厚さ
を持たなければならない誘電体ミラーに対するような、層の厚さの制約はない。
事実、動作位相シフトマスクとしての用途においては、波長よりもずっと小さい
層の厚さが好ましい。誘電体ミラーに対する光学設計は、減衰性の位相シフトマ
スクに対する設計基準と関連せず、これらの設計式は明確に異なる。このように
、単に誘電体ミラーとしての満足な性能に基づいて、特別な多層膜スタックを魅
力的な減衰性の位相シフトマスクであるように設計することができるかどうか予
測する方法はない。

【０００８】 １９９７年２月１０日出願の共同帰属の、同時係属出願シリアル番号０８／７
９７，４４３は、４００ｎｍ以下の波長に特別に重点を置いた光学波長でも適用
し得る、減衰性位相シフトマスクで、最も多用途に向く、普通のタイプの位相シ
フトマスクを設計するための、光学多層膜構造を含む新規な系統的な材料アプロ
ーチを開示している。これらの多層膜は、光学的に吸収性の層、例えば、それぞ
れＳｉ₃Ｎ₄とＴｉＮにより多層膜とされた光学的に透明な材料の極薄（＜１０ｎ
ｍ）の交互層からなる。この開示の多層膜化構造は広範で、多様な用途を充たす
が、製造が更に容易である更に単純な多層膜化されたシステムに対するニーズが
なお存在する。

【０００９】 本発明は、２つの特に単純な光学多層膜のマスク、特に、ケイ素窒化物により
多層膜とされたケイ素酸化物及びアルミニウム窒化物により層とされたアルミニ
ウム酸化物を提供する。本発明により提供されるマスクは、Ｔ．Ｍ．Ｂｌｏｏｍ
ｓｔｅｉｎ，Ｍ．Ｗ．Ｈｏｒｎ，Ｍ．Ｒｏｔｈｓｃｈｉｌｄ，Ｒ．Ｒ．Ｋｕｎｚ
，Ｓ．Ｔ．Ｐａｌｍａｃｃｉ，及びＲ．Ｂ．Ｇｏｏｄｍａｎ，「Ｌｉｔｈｏｇｒ
ａｐｈｙ ｗｉｔｈ １５７ ｎｍ ｌａｓｅｒｓ」，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃ
ｈｎｏｌ．Ｂ１５（６）２１１２，１９９７及びＴ．Ｍ．Ｂｌｏｏｍｓｔｅｉｎ
，Ｍ．Ｒｏｔｈｓｃｈｉｌｄ，Ｒ．Ｒ．Ｋｕｎｚ，Ｄ．Ｅ．Ｈａｒｄｙ，Ｒ．Ｂ
．Ｇｏｏｄｍａｎ，及びＳ．Ｔ．Ｐａｌｍａｃｃｉ，「Ｃｒｉｔｉｃａｌ ｉｓ
ｓｕｅｓ ｉｎ １５７ｎｍ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．
Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１６（６）３１５４，１９９８［１，２］において議論され
ているように、１９３ｎｍ世代に続く光学リソグラフィをターゲットとする、２
００ｎｍ以下、特に１５７ｎｍ近傍の波長での応用による位相シフトマスクとし
て魅力的な性質を有する。

【００１０】 （発明の要約） 本発明は、選択されたリソグラフィ波長＜２００ｎｍで少なくとも０．００１
の光学透過率で１８０゜の位相シフトを生じることが可能な減衰性の埋め込まれ
た位相シフトマスクであって、上記のマスクが本質的にＡｌとＳｉの酸化物から
なる群から選ばれる酸化物からなる光学的に透明な材料のはっきり分かれた、隣
接する交互層と本質的にＡｌとＳｉの窒化物からなる群から選ばれる窒化物から
なる光学的に吸収性の材料の層を含んでなるものを提供する。製造の容易さのた
めに、このはっきり分かれた層は、同一のカチオンを含むこと、すなわち、ケイ
素窒化物上のケイ素酸化物またはアルミニウム窒化物上のアルミニウム酸化物で
あることが好ましい。

【００１１】 ここで使用されるように、「マスク」という用語は、フォトマスクブランク、
すなわち像形成用照射に像形成露光前のパターン非形成のフォトマスク、とパタ
ーン形成されたフォトマスク、すなわち、像形成用照射に像形成露光することで
得られる像形成パターンを含むフォトマスクの双方を含むことを意図する。

【００１２】 （発明の詳細な説明） 本発明は、新規なＳｉベース、及びＡｌベースの光学多層膜構造をベースとす
る、２００ｎｍ以下の波長での光学リソグラフィ用の減衰性位相シフトマスクに
関する。好ましくは、この位相シフトマスクは、Ｓｉ−酸化物により層とされた
Ｓｉ−窒化物あるいはＡｌ−窒化物により層とされたＡｌ−酸化物からなる。約
２００ｎｍ以下の波長では、Ｓｉ−酸化物はＳｉ−窒化物よりも透明であり、Ａ
ｌ−酸化物はＡｌ−窒化物よりも透明である。次世代の光学リソグラフィの候補
波長である約１５７ｎｍでは、２００ｎｍ未満の厚さのＡｌ−酸化物及びＳｉ−
酸化物膜は、フォトマスクとしての用途に対して無視し得る光学吸収を有する。
同一波長で、Ａｌ−窒化物及びＳｉ−窒化物は、光学吸収性であり、消光係数は
１（１．０）に近いが、１未満であり、窒化物に対する酸化物の厚さの比への多
層膜の光学的性質の漸次的な依存性を示す。Ａｌ−窒化物をＡｌ−酸化物と層化
するか、あるいはＳｉ−窒化物をＳｉ−酸化物と層化することにより、対応する
多層膜構造の光学的性質及び位相シフトを精確に仕様に合わせて製造することが
できる。

【００１３】 この構造中の各層はＳｉまたはＡｌからなるために、合成は大いに簡単化され
、当業界でよく知られた方法で行われ得る。スパッタリングの場合には、Ｓｉま
たはＡｌの一つのターゲットのみが必要とされる。スパッタリングは、優れたコ
ントロールと再現性のために、通常、リソグラフィ用のマスクの製造に好ましい
。スパッタリングに対しては、酸化物から窒化物の層、あるいはその逆への遷移
は、反応性ガスを酸素から窒素に変えることにより行われる。例えば、イオン−
ビームスパッタリングにより、一つのイオンガンを用いて、Ｓｉターゲットから
Ｓｉ原子をスパッタし、２次イオンガンを用いて、酸素イオンと、次に窒素イオ
ンで交互に基板に衝撃を加えて、Ｓｉ−酸化物とＳｉ−窒化物の交互する層を形
成することによって、Ｓｉ−酸化物／Ｓｉ−窒化物の多層膜を製造することがで
きる。勿論、化学気相堆積法の技術に通じた者にはよく知られているように、化
学気相堆積法により、各層に対する適当な個別の前駆体薬品を用いて、酸化物と
窒化物の交互する層を製造することもできる。例えば、シランとアンモニア（Ｓ
ｉＨ₄＋ＮＨ₃）からＳｉ−窒化物層を合成することができ、一方、Ｓｉ−酸化物
層をヘキサメチルジシロキサン（Ｃ₆Ｈ₁₈Ｓｉ₂Ｏ）から成長することができる。

【００１４】 フォトマスクブランクとして知られているパターン未形成のフォトマスクから
パターン形成したフォトマスクを製造する技術は、よく知られ、それを行う種々
の方法は、Ｌ．Ｆ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎら、「Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｍ
ｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」，２版，ＡＣＳ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ
Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｂｏｏｋ，Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉ
ｅｔｙ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ ＤＣ,１９９４に完全に記述されている。通常、
Ｓｉ−酸化物／Ｓｉ−窒化物またはＡｌ−酸化物／Ａｌ−窒化物多層膜でできた
本発明のフォトマスクブランクをパターニングするためには、ドライエッチング
が好ましい。Ａｌ−ベース及びＳｉ−ベースの多層膜の双方に対しては、類似の
層の化学的性質、例えばＳｉ−酸化物及びＳｉ−窒化物のために、同様のドライ
エッチングプロトコルを双方の層に対して使用して、この多層膜を化学的に均質
な材料として効率的にエッチングすることができる。Ｓｉ−酸化物とＳｉ窒化物
層をドライエッチングするのに、例えば、ＣＦ₄を使用することができる。

【００１５】 ＳｉとＡｌの酸化物及び窒化物についての屈折率と消光係数の知識から、１８
０度の位相シフトを持つ多層膜構造における個別の酸化物と窒化物層の厚さと特
定の波長での特別な光学透過を計算することができる。光学波長λでの光学係数
、ｎ_s及びｋ_sと全体の厚さｄ_sの多層膜に対して位相シフト、光学透過（Ｔ_s）を
関係付ける式は、

【００１６】

【数１】

【００１７】 である（Ｋ．Ｋ．Ｓｈｉｈ及びＤ．Ｂ．ＤｏｖｅＪ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ
ｎｏｌ．Ｂ１２（１），１９９４年１月／２月，３２−３８頁）。ここで、Ｒは
多層膜に対する反射係数である。Ｒはｎ_sとｋ_sから計算され得る（Ｏ．Ｓ．Ｈｅ
ａｖｅｎｓ，「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉ
ｄ Ｆｉｌｍｓ」，Ｄｏｖｅｒ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９９１，４章，４６−９５
頁）。

【００１８】 酸化物と窒化物層が光学波長に較べて薄い場合、すなわちｄ_a、ｄ_b＜＜１／１
０λの場合には、この多層膜に対する光学係数を個別の酸化物と窒化物層（ａ及
びｂ）に対する係数から有効媒体近似を用いて計算することができる（Ｏ．Ｈｕ
ｎｄｅｒｉ及びＫ．Ｊｏｈａｎｎｅｓｓｅｎ，Ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｓ ａ
ｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，３巻，２号，１９８７，１９３−１９
８頁）。 ｅ_s＝ｆｅ_a＋（１−ｆ）ｅ_b；ｆ＝金属の分率 （３） ここで、誘電率eは、対応する光学係数に ｅ＝（ｎ−ｉｋ）² （４） により関連付けられる。

【００１９】 上記の式において、ｆは、多層膜構造における吸収性の窒化物層の分率厚さに
対応し、そこで（１−ｆ）は、光学的に更に透明な酸化物層の分率厚さに対応す
る。

【００２０】 約１５７ｎｍでは、ＳｉＯ₂に対する屈折率と消光係数は、それぞれｎ＝ｌ．
６９とｋ＝１ｘ１０^-5であり、Ｓｉ₃Ｎ₄に対しては、ｎ＝２．６５とｋ＝０．９
６２である（Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｎｓｔａｎｔｓ ｏｆ
Ｓｏｌｉｄｓ，Ｅ．Ｐａｌｉｋ編，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｏｒｌａｎ
ｄｏ，１９８５，７１９−７６３頁）。式３及び４を用いて、Ｓｉ−酸化物／Ｓ
ｉ−窒化物多層膜に対する光学係数を窒化物の厚さの関数として計算することが
できる。Ｓｉ−酸化物／Ｓｉ−窒化物多層膜に対する光学係数の厚さへの依存性
を図１及び２に示す。

【００２１】 約１５７ｎｍでｎ＝２．０９とｋ＝０であるＡｌ₂Ｏ₃（Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏ
ｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｎｓｔａｎｔｓ ｏｆ Ｓｏｌｉｄｓ ＩＩ，Ｅ．Ｐａｌ
ｉｋ編，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ，１９９１，７１９
−７６３頁）に対して、また同一波長でｋ＝３．０２とｋ＝０．８１であるＡｌ
Ｎ（Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｎｓｔａｎｔｓ ｏｆ Ｓｏｌ
ｉｄｓ ＩＩＩ，Ｅ．Ｐａｌｉｋ編，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｓａｎ Ｄ
ｉｅｇｏ，１９９８，３７３−４０１頁）に対して、Ａｌ−酸化物／Ａｌ−窒化
物多層膜に対する光学係数の膜厚への依存性を図３及び４に示す。

【００２２】 窒化物の分率厚さに対するＳｉ−酸化物／Ｓｉ−窒化物及びＡｌ−酸化物／Ａ
ｌ−窒化物多層膜の双方に対して、光学係数の窒化物の分率厚さへの依存性から
式１及び２を用いて、光学透過及び対応する１８０度の位相シフトの多層膜厚さ
の設計のグラフを求めることができる。これらのグラフをＳｉ−酸化物／Ｓｉ−
窒化物多層膜については図５及び６に、またＡｌ−酸化物／Ａｌ−窒化物多層膜
については図７及び８に示す。図５及び６は、１８０度の位相シフト及び５％と
１５％の間の光学透過の減衰性位相シフトマスクを設計するためには、約７４ｎ
ｍから９１ｎｍの範囲の多層膜の厚さに対応して、それぞれ約０．３７と０．１
７の間のＳｉ−窒化物の分率厚さが必要とされることを示す。１８０度の位相シ
フト及び約５％と１５％の間の光学透過のＡｌ−酸化物／Ａｌ−窒化物多層膜は
、約０．２から０．１のＡｌ−窒化物の分率厚さ及び約５８ｎｍから６５ｎｍに
対応する多層膜の厚さを必要とする。以下において、Ｓｉ−酸化物／Ｓｉ−窒化
物に対する図５及び６とＡｌ−酸化物／Ａｌ−窒化物に対する図７及び８を使用
して、減衰性の位相シフトマスクに対する多層膜設計の特定の例を開発する。

【００２３】 （実施例） 実施例１ １５７ｎｍでＴ＝１５％のＳｉ−酸化物／Ｓｉ−窒化物多層膜の位相シフトマ スク 図５及び６から、Ｔ＝１５％は、０．１６９のＳｉ−窒化物の分率厚さを必要
とし、１８０度の位相シフトは、この窒化物の分率厚さで９１．３ｎｍの多層膜
厚さに対応する。光学波長の１５７ｎｍのよりもはるかに小さい７．６ｎｍの周
期性で周期的である多層膜構造を選ぶ場合には、この多層膜構造は、各々が１．
２８４ｎｍの厚さの１２層のＳｉ−窒化物からなり、各々が６．３１６ｎｍ厚さ
の１２層のＳｉ−酸化物と交互するものである。これは、 ｌ２ｘ（ｌ．２８４ｎｍＳｉ₃Ｎ₄＋６．３１６ｎｍＳｉＯ₂） と表わされる。

【００２４】 実施例２ １５７ｎｍでＴ＝１０％のＳｉ−酸化物／Ｓｉ−窒化物多層膜の位相シフトマ スク 図５及び６から、Ｔ＝１０％は、０．２３０のＳｉ−窒化物の分率厚さを必要
とし、１８０度の位相シフトは、この窒化物の分率の厚さで８５ｎｍの多層膜厚
さに対応する。光学波長の１５７ｎｍのよりもはるかに小さい８．５ｎｍの周期
性で周期的である多層膜構造を選ぶ場合には、この多層膜構造は、各々が１．９
６ｎｍの厚さの１０層のＳｉ−窒化物からなり、各々が６．５４ｎｍ厚さの１０
層のＳｉ−酸化物と交互するものである。これは、 １０ｘ（ｌ．９６ｎｍＳｉ₃Ｎ₄＋６．５４ｎｍＳｉＯ₂） と表わされる。

【００２５】 実施例３ １５７ｎｍでＴ＝５％のＳｉ−酸化物／Ｓｉ−窒化物多層膜の位相シフトマス ク 図５及び６から、Ｔ＝５％は、０．３７のＳｉ−窒化物の分率厚さを必要とし
、１８０度の位相シフトは、この窒化物の分率厚さで７３．７ｎｍの多層膜厚さ
に対応する。光学波長の１５７ｎｍのよりもはるかに小さい６．７ｎｍの周期性
で周期的である多層膜構造を選ぶ場合には、この多層膜構造は、各々が２．４８
ｎｍの厚さの１１層のＳｉ−窒化物からなり、各々が４．２２ｎｍ厚さの１１層
のＳｉ−酸化物と交互するものである。これは、 １１ｘ（２．４８ｎｍＳｉ₃Ｎ₄＋４．２２ｎｍＳｉＯ₂） と表わされる。

【００２６】 実施例４ １５７ｎｍでＴ＝１５．３％のＡｌ−酸化物／Ａｌ−窒化物多層膜の位相シフ トマスク 図７及び８から、Ｔ＝１５．３％は、０．１０５のＡｌ−窒化物の分率厚さを
必要とし、１８０度の位相シフトは、この窒化物の分率厚さで６４．８ｎｍの多
層膜厚さに対応する。光学波長の１５７ｎｍのよりもはるかに小さい７．２ｎｍ
の周期性で周期的である多層膜構造を選ぶ場合、この多層膜構造は、各々が０．
７６ｎｍの厚さの９層のＡｌ−窒化物からなり、各々が６．４４ｎｍ厚さの９層
のＡｌ−酸化物と交互するものである。これは、 ９ｘ（０．７６ｎｍＡｌＮ＋４．２２ｎｍＡｌ₂Ｏ₃） と表わされる。

【００２７】 実施例５ １５７ｎｍでＴ＝１０．４％のＡｌ−酸化物／Ａｌ−窒化物多層膜の位相シフ トマスク 図７及び８から、Ｔ＝１０．４％は、０．１３６のＡｌ−窒化物の分率厚さを
必要とし、１８０度の位相シフトは、この窒化物の分率厚さで６２．７ｎｍの多
層膜厚さに対応する。光学波長の１５７ｎｍのよりもはるかに小さい５．７ｎｍ
の周期性で周期的である多層膜構造を選ぶ場合、この多層膜構造は、各々が０．
７７５ｎｍの厚さの１１層のＡｌ−窒化物からなり、各々が４．９２５ｎｍ厚さ
の１１層のＡｌ−酸化物と交互するものである。これは、 １１ｘ（０．７７５ｎｍＡｌＮ＋４．９２５ｎｍＡｌ₂Ｏ₃） と表わされる。

【００２８】 実施例６ １５７ｎｍでＴ＝５．３％のＡｌ−酸化物／Ａｌ−窒化物多層膜の位相シフト マスク 図７及び８から、Ｔ＝５．３％は、０．２０のＡｌ−窒化物の分率厚さを必要
とし、１８０度の位相シフトは、この窒化物の分率厚さで５８．６ｎｍの多層膜
厚さに対応する。光学波長の１５７ｎｍのよりもはるかに小さい５．８６ｎｍの
周期性で周期的である多層膜構造を選ぶ場合、この多層膜構造は、各々が１．１
７ｎｍの厚さの１０層のＡｌ−窒化物からなり、各々が４．６９ｎｍ厚さの１０
層のＡｌ−酸化物と交互するものである。これは、 １０ｘ（１．ｌ７ｎｍＡｌＮ＋４．６９ｎｍＡｌ₂Ｏ₃） と表わされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はＳｉＯ₂／Ｓｉ₃Ｎ₄多層膜中のＳｉ₃Ｎ₄の分率（ｆ）への１５７ｎｍで
の屈折率（ｎ）の依存性を示すグラフである。

【図２】 図２はＳｉＯ₂／Ｓｉ₃Ｎ₄多層膜中のＳｉ₃Ｎ₄の分率（ｆ）への１５７ｎｍで
の消光係数（ｋ）の依存性を示すグラフである。

【図３】 図３はＡｌ₂Ｏ₃／ＡｌＮ多層膜中のＡｌＮの分率（ｆ）への１５７ｎｍでの屈
折率（ｎ）の依存性を示すグラフである。

【図４】 図４はＡｌ₂Ｏ₃／ＡｌＮ多層膜中のＡｌＮの分率（ｆ）への１５７ｎｍでの消
光係数（ｋ）の依存性を示すグラフである。

【図５】 図５はＳｉ₃Ｎ₄の分率（ｆ）への１８０°位相シフトを持つＳｉＯ₂／Ｓｉ₃Ｎ ₄ 多層膜についての光学透過（Ｔ）の依存性を示すグラフである。

【図６】 図６はＳｉ₃Ｎ₄の分率（ｆ）への１８０°位相シフトを持つＳｉＯ₂／Ｓｉ₃Ｎ ₄ 多層膜についての全膜厚（ｄ）の依存性を示すグラフである。

【図７】 図７はＡｌＮの分率（ｆ）への１８０°位相シフトを持つＡｌ₂Ｏ₃／ＡｌＮ多
層膜についての光学透過（Ｔ）の依存性を示すグラフである。

【図８】 図８はＡｌＮの分率（ｆ）への１８０°位相シフトを持つＡｌ₂Ｏ₃／ＡｌＮ多
層膜についての全膜厚（ｄ）の依存性を示すグラフである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 選択されたリソグラフィ波長＜２００ｎｍで少なくとも０．
   ００１の光学透過率で１８０゜の位相シフトを生じることが可能な減衰性の埋め
   込まれた位相シフトマスクであって、上記のマスクが本質的にＡｌとＳｉの酸化
   物からなる群から選ばれる酸化物からなる光学的に透明な材料のはっきり分かれ
   た隣接する交互層と本質的にＡｌとＳｉの窒化物からなる群から選ばれる窒化物
   からなる光学的に吸収性の材料の層を含んでなるマスク。
2. 【請求項２】 光学的に透明な材料が本質的にＳｉの酸化物からなり、光学
   的に吸収性の材料が本質的にＳｉの窒化物からなる請求項１に記載のマスク。
3. 【請求項３】 光学的に透明な材料が本質的にＡｌの酸化物からなり、光学
   的に吸収性の材料が本質的にＡｌの窒化物からなる請求項１に記載のマスク。