JP2003005347A - 位相シフトマスクブランク及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
位相シフトマスクブランクにおいて、前記位相シフト膜
は、金属、珪素、酸素及び窒素から選ばれる少なくとも
1種を含む互いに膜組成が異なる2種以上の膜が交互に
積層された互層膜よりなることを特徴とする位相シフト
マスクブランク。 【効果】 本発明によれば、金属、珪素、酸素及び窒素
から選ばれる少なくとも1種を含む互いに組成の異なる
2種以上の膜が交互に積層された互層膜を形成すること
によって、耐薬品性が改良された高品質の位相シフトマ
スクブランクを提供することができる。
Description
CCD(電荷結合素子)、LCD(液晶表示素子)用カ
ラーフィルター、及び磁気ヘッド等の微細加工を行うフ
ォトリソグラフィー工程に好適に用いられる位相シフト
マスクブランク及びその製造方法に関し、特に、位相シ
フト膜によって露光波長の光の強度を減衰させることが
できるハーフトーン型の位相シフトマスクブランク及び
その製造方法に関するものである。
造をはじめとして、広範囲な用途に用いられているフォ
トマスクは、基本的には透光性基板上にクロムを主成分
とした遮光膜を所定のパターンで形成したものである。
近年では半導体集積回路の高集積化などの市場要求に伴
ってパターンの微細化が急速に進み、これに対して露光
波長の短波長化を図ることにより対応してきた。
度を改善する反面、焦点深度の減少を招き、プロセスの
安定性が低下し、製品の歩留まりに悪影響を及ぼすとい
う問題があった。
転写法の一つとして、位相シフト法があり、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
用されている。
相シフトマスク)は、例えば、図6(A),(B)に示
したように、基板1上に位相シフト膜2をパターン形成
してなるもので、位相シフト膜の存在しない基板露出部
(第1の光透過部)1aとマスク上のパターン部分を形
成している位相シフター部(第2光透過部)2aとにお
いて、両者を透過してくる光の位相差を図6(B)に示
したように180°とすることで、パターン境界部分の
光の干渉により、干渉した部分で光強度はゼロとなり、
転写像のコントラストを向上させることができるもので
ある。また、位相シフト法を用いることにより、必要な
解像度を得る際の焦点深度を増大させることが可能とな
り、クロム膜等からなる一般的な露光パターンを持つ通
常のマスクを用いた場合に比べて、解像度の改善と露光
プロセスのマージンを向上させることが可能なものであ
る。
の光透過特性によって、完全透過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、実用的は大
別することができる。完全透過型位相シフトマスクは、
位相シフター部の光透過率が基板と同等であり、露光波
長に対し透明なマスクである。一方、ハーフトーン型位
相シフトマスクは、位相シフター部の光透過率が基板露
出部の数%〜数十%程度のものである。
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。図1に示したハーフトーン型
位相シフトマスクブランクは、露光光に対して透明な基
板1上にハーフトーン型位相シフト膜2を形成したもの
である。また、図2に示したハーフトーン型位相シフト
マスクは、上記シフト膜2をパターニングして、マスク
上のパターン部分を形成するハーフトーン型位相シフタ
ー部2aと、位相シフト膜が存在しない基板露出部1a
を形成したものである。
光光は基板露出部1aを透過した露光光に対して位相が
シフトされる(図6(A),(B)参照)。また、位相
シフター部2aを透過した露光光が被転写基板上のレジ
ストに対しては感光しない程度の光強度になるように、
位相シフター部2aの透過率は設定されている。従っ
て、位相シフター部2aは露光光を実質的に遮光する機
能を有する。
ては、構造が簡単な単層型のハーフトーン型位相シフト
マスクが提案されており、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、モリブデンシリサイド
酸化物(MoSiO)、モリブデンシリサイド酸化窒化
物(MoSiON)からなる位相シフト膜を有するもの
などが提案されている(特開平7−140635号公報
等)。
法としては、位相シフトマスクブランクをリソグラフィ
法によりパターン形成する方法が用いられる。このリソ
グラフィ法は、位相シフトマスクブランク上にレジスト
を塗布し、電子線又は紫外線により所望の部分のレジス
トを感光後に現像し、位相シフト膜表面を露出させた
後、パターニングされたレジスト膜をマスクとして所望
の部分の位相シフト膜をエッチングして基板を露出させ
る。その後、レジスト膜を剥離することにより位相シフ
トマスクが得られるものである。
透明基板上に形成されたレジストパターンをマスクとし
てドライエッチングで位相シフト膜をエッチングするこ
とによって位相シフトパターンを設けたものである。こ
の場合、位相シフト膜は、位相シフトマスク製造の工程
における洗浄等の前処理又は洗浄液として使用される硫
酸等の酸に弱く、この工程で位相シフト膜の光学定数が
変化してしまうという問題がある。
れたもので、耐薬品性を有する位相シフトマスクブラン
ク及びその製造方法を提供することを目的とする。
発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結
果、露光波長に対して透明な基板上に形成された位相シ
フトマスクブランクにおいて、上記位相シフト膜を金
属、珪素、酸素及び窒素から選ばれる少なくとも1種を
含む互いに膜組成が異なる2層以上の膜が交互に積層さ
れた互層膜とすることで薬品耐性が改善することを見出
し、本発明をなすに至った。
ランク及びその製造方法を提供する。 請求項1:透明基板上に位相シフト膜が形成された位相
シフトマスクブランクにおいて、前記位相シフト膜は、
金属、珪素、酸素及び窒素から選ばれる少なくとも1種
を含む互いに膜組成が異なる2種以上の膜が交互に積層
された互層膜よりなることを特徴とする位相シフトマス
クブランク。 請求項2:前記位相シフト膜は、モリブデンシリサイド
の窒化物とモリブデンシリサイドの酸化窒化物の互層膜
である請求項1記載の位相シフトマスクブランク。 請求項3:前記互層膜を透過する露光光の位相を180
±5度変換し、かつ、透過率が3〜40%である請求項
1又は2記載の位相シフトマスクブランク。 請求項4:透明基板上に位相シフト膜が形成された位相
シフトマスクブランクの製造方法において、前記位相シ
フト膜として、金属シリサイドをターゲットに用い、1
つの成膜室で反応性ガス種又は流量を変えて反応性スパ
ッタリングを行うことにより、互いに膜組成が異なる2
種以上の膜が交互に積層された互層膜を形成することを
特徴とする位相シフトマスクブランクの製造方法。 請求項5:前記互層膜を形成する際、放電を停止させず
にガス種をかえることで互層膜を形成する請求項4記載
の位相シフトマスクブランクの製造方法。 請求項6:前記金属シリサイドは、モリブデンシリサイ
ドである請求項4又は5記載の位相シフトマスクブラン
クの製造方法。
クを作製するに当たり、金属、珪素、酸素及び窒素から
選ばれる少なくとも1種を含む互いに組成の異なる2種
以上の膜が交互に積層されてなる互層膜を形成すること
によって、マスク製造工程における洗浄の前処理又は洗
浄液として使用される硫酸等に対する耐薬品性が改善さ
れ、製造プロセスの安定化が図られ、高品質な位相シフ
トマスクが得られ、更なる半導体集積回路の微細化、高
集積化に十分対応することができるものである。
本発明の位相シフトマスクブランクは、図3に示したよ
うに、露光光が透過する基板1の上に金属と珪素と酸素
と窒素から選ばれた少なくとも1種を含む互いに組成の
異なる2種以上の膜が交互に積層されてなる互層膜(位
相シフト膜)2を形成することを特徴とし、これによ
り、耐薬品性が優れた高品質な位相シフトマスクブラン
クを得ることができるものである。
Ti,Ta,Zr,Hf,Nb,V,Co,Cr又はN
i等の金属とシリコンと酸素と窒素から選ばれる少なく
とも1種を含み、具体的にはモリブデンシリサイド酸化
物(MoSiO)とモリブデンシリサイド窒化物(Mo
SiN)の互層膜、モリブデンシリサイド窒化物(Mo
SiN)とモリブデンシリサイド酸化窒化物(MoSi
ON)の互層膜、モリブデンシリサイド酸化物(MoS
iO)とモリブデンシリサイド酸化窒化物(MoSiO
N)とモリブデンシリサイド窒化物(MoSiN)の互
層膜等が挙げられる。特に、モリブデンシリサイド窒化
物(MoSiN)とモリブデンシリサイド酸化窒化物
(MoSiON)の互層膜は、位相シフト膜の膜厚を薄
くできる点で好ましい。さらに、位相シフト膜の最表面
をモリブデンシリサイド窒化物(MoSiN)とした方
が耐薬品性をさらに向上できる点から好ましい。
ぎると各層のエッチング速度の差から段差ができること
もあるので、50nm以下、特に30nm以下であるこ
とが好ましい。
5〜20層程度の積層とすることが好ましく、また互層
膜の総厚さは50〜200nm、特に50〜150nm
とすることが好ましい。
を180±5度変換し、かつ、透過率が3〜40%であ
ることが好ましい。なお、上記透明基板は石英又は二酸
化珪素を主成分とするものが好ましい。
は、反応性スパッタリング法が好ましく、この際スパッ
タリングターゲットとしては、金属シリサイドを用い
る。膜の組成を一定に保つために、酸素、窒素のいずれ
か、又はこれらを組合せて添加した金属シリサイドを用
いても良い。なお、金属としては、Mo,Ti,Ta,
Zr,Hf,Nb,V,Co,Cr又はNi等が挙げら
れるが、この中でモリブデン(Mo)が好ましい。
しては、位相シフト膜を構成している層の数だけ成膜室
を用意し、通過型成膜にしてもよいが、装置が大型化
し、コスト高になるため、バッチ型又は枚葉型の装置
で、スパッタリングガスを換えることによって互層膜を
形成する方法が好ましい。特に、放電を停止してガス種
又はスパッタリングガスの流量を変えると放電初期に発
塵するため、発塵量が多くなり膜質を低下させる要因と
なるため、放電を停止せずに放電中にガス種又はスパッ
タリングガスの流量比を変更するのが好ましい。
C)電源を用いたものでも、高周波(RF)電源を用い
たものでもよく、またマグネトロンスパッタリング方式
であっても、コンベンショナル方式であってもよい。
の組成は、アルゴン等の不活性ガスに酸素ガス、窒素ガ
ス、各種酸化窒素ガス等を成膜される位相シフト膜が所
望の組成及び膜応力を持つように、適宜に添加すること
により成膜することができる。
上げたい時には、膜中に酸素及び窒素が多く取り込まれ
るようにスパッタガスに添加する酸素や窒素を含むガス
の量を増やす方法、スパッタリングターゲットに予め酸
素や窒素を多く添加した金属シリサイドを用いる方法な
どにより調整することができる。
に、位相シフト膜2の上に、Cr系遮光膜3を設ける
か、又は図5に示したように、Cr系遮光膜から反射を
低減させるCr系反射防止膜4をCr系遮光膜3の上に
形成することもできる。この場合、遮光膜又は反射防止
膜としてはCrO,CrN,CrON,CrCON等の
Cr系膜を用いることが好ましい。
体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるも
のではない。
のMoSi2.3をターゲットに用いて、放電中のガス圧
0.3Pa、200W、成膜温度120℃で基板の上に 1)ArとN2を流量比1:7で流してMoSiN膜を
約10nm形成する。 2)ArとO2とN2を流量比1:1:6で流してMoS
iON膜を約10nm形成する。1)と2)の成膜操作
を放電を停止させずに交互に繰り返し行い、最後に1)
を形成し、12層の位相差が180度となる位相シフト
マスクブランクを作成した。作製された位相シフトマス
クブランクを80℃の硫酸と過酸化水素水の混合液(混
合比率1:4)に1時間加熱し、浸漬前後の透過率を測
定し、その変化量から耐薬品性の評価をした。その透過
率の変化量は0.05%であった。結果を表1に示す。
なお、透過率の測定は、248nmの波長でレーザテッ
ク社製、MPM−248を用いた。
のMoSi2.3をターゲットに用いて、スパッタリング
ガスとしてアルゴンと窒素と酸素を流量比1:1:6の
混合ガスを用いて放電中のガス圧0.3Pa、200
W、成膜温度120℃でMoSiON膜を約130nm
成膜した。実施例1と同様に耐薬品性を調べた。その透
過率の変化量は0.12%であった。結果を表1に示
す。
窒素から選ばれる少なくとも1種を含む互いに組成の異
なる2種以上の膜が交互に積層された互層膜を形成する
ことによって、耐薬品性が改良された高品質の位相シフ
トマスクブランクを提供することができる。
ンクの断面図である。
面図である。
ンクの断面図である。
ランクの断面図である。
ランクの断面図である。
スクの原理を説明する図であり、(B)はX部の拡大図
である。
Claims (6)
- 【請求項1】 透明基板上に位相シフト膜が形成された
位相シフトマスクブランクにおいて、前記位相シフト膜
は、金属、珪素、酸素及び窒素から選ばれる少なくとも
1種を含む互いに膜組成が異なる2種以上の膜が交互に
積層された互層膜よりなることを特徴とする位相シフト
マスクブランク。 - 【請求項2】 前記位相シフト膜は、モリブデンシリサ
イドの窒化物とモリブデンシリサイドの酸化窒化物の互
層膜である請求項1記載の位相シフトマスクブランク。 - 【請求項3】 前記互層膜を透過する露光光の位相を1
80±5度変換し、かつ、透過率が3〜40%である請
求項1又は2記載の位相シフトマスクブランク。 - 【請求項4】 透明基板上に位相シフト膜が形成された
位相シフトマスクブランクの製造方法において、前記位
相シフト膜として、金属シリサイドをターゲットに用
い、1つの成膜室で反応性ガス種又は流量を変えて反応
性スパッタリングを行うことにより、互いに膜組成が異
なる2種以上の膜が交互に積層された互層膜を形成する
ことを特徴とする位相シフトマスクブランクの製造方
法。 - 【請求項5】 前記互層膜を形成する際、放電を停止さ
せずにガス種をかえることで互層膜を形成する請求項4
記載の位相シフトマスクブランクの製造方法。 - 【請求項6】 前記金属シリサイドは、モリブデンシリ
サイドである請求項4又は5記載の位相シフトマスクブ
ランクの製造方法。
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