JP2003231965A

JP2003231965A - 位相シフトマスクブランク、フォトマスクブランク、並びにそれらの製造装置及び製造方法

Info

Publication number: JP2003231965A
Application number: JP2003039014A
Authority: JP
Inventors: Jun Nozawa; 順野澤; Masaru Mitsui; 勝三井; Hitoshi Otsuka; 仁大塚; Hideaki Mitsui; 英明三ッ井
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2003-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】光半透過膜における露光波長の半分程度より
大きい径であるパーティクルとピンホールの合計数が、
１平方センチあたり０．１個以下である位相シフトマス
クブランクを製造できる製造装置及び製造方法等を提供
する。【解決手段】ハーフトーン型位相シフトマスクブラン
ク製造用のＤＣマグネトロンスパッタ装置において、例
えば、ターゲット面を重力方向に対して下向きに配置
し、全面エロージョンカソードを用い、ターゲット端部
の角の部分５ａ及びアースシールドの角の部分を曲面加
工（Ｒ加工）し、ターゲット端部５ｂ、露出しているバ
ッキングプレート面４ｂ及びアースシールド１２の表面
を荒らし、アースシールド１２をターゲット面ｄより上
部（バッキングプレート側）に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特にＡｒＦエキシマレ
ーザー及びＦ₂エキシマレーザーに適した位相シフトマ
スクブランク、並びに位相シフトマスクブランクの製造
装置及び製造方法等に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、フォトリソグラフィーに要求され
る二つの重要な特性である高解像度化と焦点深度の確保
は相反する関係にあり、露光装置のレンズの高ＮＡ化、
短波長化だけでは実用解像度を向上できないことが明ら
かにされた（月刊Semiconductor World 1990.12、応用
物理第６０巻第１１月号（１９９１）等）。

【０００３】このような状況下、次世代のフォトリソグ
ラフィー技術として位相シフトリソグラフィーが注目を
集めており、一部実用化されている。位相シフトリソグ
ラフィーは、光学系には変更を加えず、マスクだけの変
更で光リソグラフィーの解像度を向上させる方法であ
り、フォトマスクを透過する露光光間に位相差を与える
ことにより透過光相互の干渉を利用して解像度を飛躍的
に向上できるようにしたものである。位相シフトマスク
は、光強度情報と位相情報とを併有するマスクであり、
レベンソン（Levenson）型、補助パターン型、自己整合
型（エッジ強調型）などの各種タイプが知られている。
これらの位相シフトマスクは、光強度情報しか有しない
従来のフォトマスクに比べ、構成が複雑で製造にも高度
の技術を要する。

【０００４】この位相シフトマスクの一つとして、いわ
ゆるハーフトーン型位相シフトマスクと称される位相シ
フトマスクが近年開発されている。このハーフトーン型
の位相シフトマスクは、光半透過部が、露光光を実質的
に遮断する遮光機能と、光の位相をシフト（通常は反
転）させる位相シフト機能との二つの機能を兼ね備える
ことになるので、遮光膜パターンと位相シフト膜パター
ンを別々に形成する必要がなく、構成が単純で製造も容
易であるという特徴を有している。

【０００５】ハーフトーン型の位相シフトマスクは、図
４に示すように、透明基板１００上に形成するマスクパ
ターンを、実質的に露光に寄与する強度の光を透過させ
る光透過部（透明基板露出部）２００と、実質的に露光
に寄与しない強度の光を透過させる光半透過部（遮光部
兼位相シフタ部）３００とで構成し（同図（ａ））、か
つ、この光半透過部を透過する光の位相をシフトさせ
て、光半透過部を透過した光の位相が光透過部を透過し
た光の位相に対して実質的に反転した関係になるように
することによって（同図（ｂ））、光半透過部と光透過
部との境界部近傍を通過し回折現象によって互いに相手
の領域に回り込んだ光が互いに打ち消しあうようにし、
境界部における光強度をほぼゼロとし境界部のコントラ
ストすなわち解像度を向上させるものである（同図
（ｃ））。

【０００６】上述したハーフトーン型の位相シフトマス
クにおける光半透過部（位相シフト層）は、光透過率及
び位相シフト量の双方について、要求される最適な値を
有している必要がある。具体的には、（１）ＫｒＦ、Ａ
ｒＦ、Ｆ₂エキシマレーザー等の露光波長において透過
率を３から２０％の範囲で調整可能であること、（２）
前記露光波長において通常は１８０°近傍の値に位相角
が調整可能であること、（３）検査波長である２５７ｎ
ｍ、２６６ｎｍ、３６４ｎｍ、４８８ｎｍ等の波長にお
いて通常は６５％以下の検査可能な透過率を有している
こと、が必要である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年においては、ディ
バイス等のさらなる微細加工化が要求されており、その
ために使用する露光波長の短波長化が進んでいる。その
一方で、マスクブランクス上に付着するパーティクルや
マスクに形成されるピンポールの影響がますます問題視
されるようになってきた。即ち、例えば成膜装置内にお
いて成膜中にアークが発生する等の原因により、粒径約
１ミクロン以下のパーティクルが、１平方センチあたり
０．０５から０．５個程度の割合で光半透過膜に混入す
る場合がある。また、ターゲット表面に微小な溝や穴が
存在した場合には、粒径約数ミクロン以下のパーティク
ルが、光半透過膜に混入する場合がある。ピンホール
は、光半透過膜に混入したパーティクルが、洗浄工程に
おいて抜け落ちることにより発生するため、ピンホール
の少ないマスクブランクスを作製するためには光半透過
膜形成中におけるパーティクルの数を少なくする必要が
ある。ところが、露光波長として比較的長い波長を用い
ていた従来のｉ線、ＫｒＦエキシマレーザー用マスクブ
ランクスでは、上記のようなパーティクルやピンホール
が多く、従来より微細なパターンを形成する一部のＫｒ
Ｆ用フォトマスクブランクや、ＡｒＦ、Ｆ₂エキシマレ
ーザーなどの短波長用のマスクブランクスには適用でき
ないという問題点があった。露光波長の短波長化にとも
ない、マスクブランクスに要求されるパーティクルやピ
ンホールの特性はますます厳しくなっており、ＡｒＦ、
Ｆ₂エキシマレーザーなどの短波長用のマスクブランク
スにおいては、露光波長の半分程度より大きい径である
パーティクルやピンホールの数を極力低減することが実
用化のために必要である。

【０００８】本発明は上述した背景の下になされたもの
でり、露光波長と略同等の大きさの径よりも大きい径の
パーティクルやピンホールの数を極力低減した位相シフ
トマスクブランク等の提供を第一の目的とする。また、
露光波長と略同等の大きさの径よりも大きい径のパーテ
ィクルやピンホールの数を極力低減した位相シフトマス
クブランクを製造できる製造装置及び製造方法等の提供
を第二の目的とする。さらに、本発明は、パーティクル
やピンホールの数を極力低減したフォトマスクブランク
等の提供を第三の目的とする。また、パーティクルやピ
ンホールの数を極力低減したフォトマスクブランクを製
造できる製造装置及び製造方法等の提供を第四の目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は以下の構成を有する。

【００１０】（構成１）透明基板上に、パターンを形
成するための薄膜を有するフォトマスクブランクの製造
方法であって、前記薄膜をスパッタ成膜する際に、ター
ゲット面を重力方向に対し下向きとし基板表面を上向き
とし、かつ、前記基板の周縁部が成膜されないように遮
蔽することを特徴とするフォトマスクブランクの製造方
法。特に、透明基板上に、光半透過膜を有するハーフト
ーン型位相シフトマスクブランクの製造方法であって、
前記光半透過膜をスパッタ成膜する際に、ターゲット面
を重力方向に対し下向きとし基板表面を上向きとし、か
つ、前記基板の周縁部が成膜されないように遮蔽するこ
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。

【００１１】（構成２）透明基板上に、パターンを形
成するための薄膜を有するフォトマスクブランクの製造
方法であって、前記薄膜は、真空槽の内部に、スパッタ
リングターゲットと、ターゲットを装着するマグネトロ
ンカソードと、前記ターゲットに対向して配置された基
板ホルダと、真空槽内壁に設置されたシールドとを少な
くとも有するＤＣマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット面は重力方向に対して下向きに配置され、タ
ーゲット上のスパッタされない領域及びシールド面への
成膜を低減する機構を有する装置を用いて製造したこと
を特徴とするフォトマスクブランクの製造方法。

【００１２】（構成３）前記ターゲット上のスパッタ
されない領域への成膜を低減する機構が、マグネトロン
カソードとして全面エロージョンカソードを用いる機
構、ターゲット上のスパッタされない領域を遮蔽する機
構、又はターゲット上のスパッタされない部分の表面が
粗れている機構であることを特徴とする請求項２に記載
の製造方法。

【００１３】（構成４）前記ターゲット上のスパッタ
されない領域への成膜を低減する機構が、さらに、ター
ゲットにおける角部を曲面にし、ターゲット端面が粗れ
ている機構を備えることを特徴とする請求項３に記載の
製造方法。

【００１４】（構成５）前記シールド面への成膜を低
減する機構が、シールドを一定温度に保ち、かつ、少な
くともターゲット近くのシールド位置において下記式
（ｉ）における相対膜形成速度ｔが、基板上の位置にお
ける値よりも大きくならないようにシールドの形状が設
計された機構であることを特徴とする請求項２記載の製
造方法。ｔ＝ｃｏｓθ₁×Ｓｉｎ（θ₁−θ₂）／ｒ² （ｉ）（式（ｉ）中、ｒはターゲット中心とシールド位置との
距離、θ₁はターゲット中心とシールド位置を結ぶ線の
ターゲット面の法線に対する角度、θ₂はターゲット面
の法線に対するシールド面の角度、ｔはｒとθ₁で定義
されるシールド位置における相対的な膜形成速度であ
る。）

【００１５】（構成６）前記シールド面への成膜を低
減する機構が、さらに、シールドにおける角部を曲面と
し、シールド表面が粗れており、かつ、アースシールド
をターゲット面より上部に配置したことを特徴とする請
求項５記載の製造方法。

【００１６】（構成７）ターゲットを装着するバッキ
ングプレートを有し、該バッキングプレート面が粗れて
いる請求項２〜６から選ばれる一項に記載の製造方法。

【００１７】（構成８）基板の周辺部が成膜されない
ような遮蔽板を備えることを特徴とする請求項２〜７か
ら選ばれる一項に記載の製造方法。

【００１８】（構成９）請求項１〜８から選ばれる一
項に記載の製造方法を用いて製造されたことを特徴とす
るフォトマスクブランク。

【００１９】（構成１０）透明基板上に、パターンを
形成するための薄膜を有するフォトマスクブランクであ
って、前記ブランクをマスクとしたときに使用する露光
波長と略同等の大きさの径よりも大きい径のパーティク
ルとピンホールの合計が、１平方センチあたり０．１個
以下であることを特徴とするフォトマスクブランク。

【００２０】（構成１１）透明基板上に、パターンを
形成するための薄膜を有するフォトマスクブランクであ
って、前記ブランクをマスクとしたときに使用する露光
波長が中心波長が１９３ｎｍ又はそれより短い波長であ
り、０．２μｍよりも大きい径のパーティクルとピンホ
ールの合計が、１平方センチあたり０．１個以下である
ことを特徴とするフォトマスクブランク。

【００２１】（構成１２）前記パターンを形成するた
めの薄膜が光半透過膜であり、前記フォトマスクブラン
クがハーフトーン型位相シフトマスクブランクであるこ
とを特徴とする請求項１０又は１１に記載のフォトマス
クブランク。

【００２２】（構成１３）請求項１〜８から選ばれる
一項に記載の製造方法を実施するための、フォトマスク
ブランクの製造装置。

【００２３】（構成１４）請求項９〜１２から選ばれ
る一項に記載のフォトマスクブランクにおける薄膜にパ
ターニングを施して製造されたフォトマスク。

【００２４】（構成１５）請求項１４に記載のフォト
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。

【００２５】

【作用】上記構成１では、ターゲット面を重力方向に対
し下向きとすると必然的に基板表面は上向きとなり、基
板表面の全面及び基板側面に膜が形成されてしまうが、
構成１のように基板の周縁部が成膜されないように遮蔽
することによって、光半透過膜形成後にハンドリングや
洗浄による膜剥がれが原因となって発生するパーティク
ルを著しく低減でき、マスクの歩留まりが著しく向上す
る。これらのことは、ＡｒＦ、Ｆ₂エキシマレーザーな
どの短波長用の位相シフトマスクについて特に必要であ
る。

【００２６】上記構成２〜６によれば、ターゲット面、
シールド面（アースシールドを含む）あるいはターゲッ
トとアースシールドとの隙間からのパーティクル発生を
確実に防止できる。なお、構成２〜６に記載の各対策は
単独でも効果はあるが、すべてを組み合わせることでタ
ーゲット面、シールド面（アースシールドを含む）ある
いはターゲットとアースシールドとの隙間からのパーテ
ィクル発生を確実に防止できる。

【００２７】上記構成７によれば、バッキングプレート
部分からのパーティクル発生を確実に防止できる。

【００２８】上記構成８によれば、基板の周縁部が成膜
されないように遮蔽板によって基板周縁部を遮蔽するこ
とによって、光半透過膜形成後にハンドリングや洗浄に
よる膜剥がれが原因となって発生するパーティクルを著
しく低減でき、マスクの歩留まりが著しく向上する。こ
れらのことは、ＡｒＦ、Ｆ₂エキシマレーザーなどの短
波長用の位相シフトマスクについて特に必要である。

【００２９】上記構成９によれば、低欠陥のフォトマス
クブランクを得ることができる。

【００３０】上記構成１０によれば、ブランクをマスク
としたときに使用する露光波長と略同等の大きさの径よ
りも大きい径のパーティクルとピンホールの合計数が、
１平方センチあたり０．１個以下であるので、ＡｒＦ、
Ｆ₂エキシマレーザーなどの短波長用のフォトマスクの
実用化が実現できる。０．１個を超えるとＡｒＦ、Ｆ ₂
エキシマレーザーなどの短波長用のフォトマスクの実用
化は困難である。なお、ＫｒＦエキシマレーザー用の場
合は、現状においても実用可能であるが、パーティクル
やピンホールの数をさらに低減することが好ましいの
で、構成１０記載の発明は、ＫｒＦエキシマレーザー用
フォトマスクブランク、特に従来より微細なパターンを
形成する一部のＫｒＦ用フォトマスクブランクについて
も適用可能である。また、一般のフォトマスクブランク
についても、パーティクルやピンホールの数をさらに低
減することが好ましいので、適用可能である。ここで、
略同等とは、波長±２０％を含む。なお、露光波長の半
分程度の大きさの径より大きい径のパーティクルとピン
ホールの合計数が、１平方センチあたり０．１個以内で
あることが望ましい。ここで、半分程度とは、１／２波
長±２０％を含む。

【００３１】上記構成１１によれば、マスクとしたとき
に使用する露光波長が中心波長が１９３ｎｍ又はそれよ
り短い波長であり、０．２μｍよりも大きい径のパーテ
ィクルとピンホールの合計が、１平方センチあたり０．
１個以下であるので、ＡｒＦ、Ｆ₂エキシマレーザなど
の短波長用のフォトマスクの実用化が実現できる。な
お、好ましくは、０．１５μｍよよりも大きい径、さら
に好ましくは０．１μｍよりも大きい径のパーティクル
とピンホールの合計が１平方センチあたり０．１個以下
とすることが望ましいが、その実現は欠陥検査装置の感
度の限界によるものであり、より小さい径のパーティク
ルとピンホールを検出するためには、より高感度の欠陥
検査装置が必要である。

【００３２】上記構成１２によれば、従来より微細なパ
ターンを形成する一部のＫｒＦエキシマレーザー用や、
ＡｒＦ、Ｆ₂エキシマレーザーなどの短波長用のハーフ
トーン型位相シフトマスクの実用化が実現できる。

【００３３】上記構成１３によれば、低欠陥のフォトマ
スクブランクの製造が可能となる。

【００３４】上記構成１４によれば、低欠陥のフォトマ
スクを得ることができ、従来より微細なパターンを形成
する一部のＫｒＦエキシマレーザー用、ＡｒＦ、Ｆ₂エ
キシマレーザーなどの短波長用のフォトマスクの実用化
が実現できる。

【００３５】上記構成１５によれば、低欠陥のフォトマ
スクを用い、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦ、Ｆ₂エ
キシマレーザーなどの短波長の露光波長を用いて微細パ
ターン加工が実現できる。

【００３６】以下本発明を詳細に説明する。

【００３７】上述した目的を達成するために、研究を進
めた結果、以下のことがわかった。スパッタリング中に
おける光半透過膜へのパーティクル混入は、真空槽内に
付着した膜剥がれが原因となっている場合がある。膜剥
れが原因となって発生するパーティクルは、ターゲット
表面のスパッタリングされない部分、ターゲットと電気
的に接地された真空槽内壁（アースシールド）との隙
間、真空槽内壁に設置された取り外し可能な膜付着防止
部品（シールド）などから発生する。

【００３８】ターゲット表面のスパッタリングされない
部分からのパーティクル発生を防止するためには、（対
策１）全面エロージョンカソード等を用いてターゲット
上のスパッタリングされない部分の面積を小さくするこ
と、あるいは、（対策２）ターゲット表面のスパッタリ
ングされない部分（非エロージョン部分）を遮蔽部材等
で遮蔽すること、（対策３）ターゲット表面のスパッタ
されない部分（非エロージョン部分）をブラスト処理
（機械的・物理的に表面を粗らす処理）などによりに粗
らすことが有効である。

【００３９】以下、図１及び図２を参照して説明する
が、これらの図面は対策を施す位置等の説明を容易にす
るための図であって、本発明の装置はこれらの図面の形
態（例えば各部の形状や位置関係（距離））に限定され
るものではない。ターゲット５とアースシールド１２と
の隙間１３からのパーティクル発生は全面エロージョン
カソードを用い、ターゲット端部を遮蔽部材等で遮蔽し
ない場合において問題となる。この部分からのパーティ
クル発生を防止するためには、（対策４）ターゲット端
部の角５ａの部分を曲面加工（Ｒ加工）することや、
（対策５）ターゲット端部５ｂをブラスト処理等の方法
を用いて粗らすこと、（対策６）露出しているバッキン
グプレート面４ａ，４ｂをブラスト処理等の方法を用い
て粗らすこと、（対策７）アースシールドの角１２ａを
Ｒ加工すること、（対策８）アースシールド１２の表面
をブラスト処理等の方法により粗らすこと、（対策９）
アースシールド１２をターゲット面ｄより上部（バッキ
ングプレート４側）に配置すること、が有効である。

【００４０】シールド部分からのパーティクル発生を防
止するためには、以下で説明するように、（対策１０）
シールド形状を改善すること、が有効である。真空槽内
に配置されたシールドに付着する膜の形成速度ｔは本発
明者が考え出した式（ｉ）で定性的に表すことができ
る。ｔ＝ｃｏｓθ₁×Ｓｉｎ（θ₁−θ₂）／ｒ² （ｉ）ここで、式（ｉ）における各変数を図１を参照して説明
すると、ｒはターゲット中心ａとシールド位置ｃとの距
離、θ₁はターゲット中心ａとシールド位置ｃを結ぶ線
のターゲット面の法線ｅに対する角度、θ₂はターゲッ
ト面の法線ｅに対するシールド面１１の角度、ｔはｒと
θ₁で定義されるシールド位置ｃにおける相対的な膜形
成速度である。なお、図１ではシールド１１が板状であ
るが、シールド１１は板状でもブロック状でもかまわな
い。また、シールド１１とアースシールド１２は電気的
に絶縁され、アースシールド１２をアースし、シールド
１１に電圧をかけてもよい。ターゲット５近傍（ｒの値
が光半透過膜を形成する透明基板までの距離より小さい
領域）のシールド位置ｃにおいて、式（ｉ）における相
対膜形成速度ｔが、基板上の位置における値より大きく
ならないように、シールド１１の形状を設計することが
パーティクル発生の防止に有効である。上記の条件を満
たすためには、膜が多く付着する（θ₁が小さい）シー
ルド位置ｃとターゲット５との距離を十分に離す（ｒを
大きくする）こと（すなわちターゲット付近のシールド
１１をターゲットから遠ざけること）、ターゲット５近
傍の（ｒが小さい）シールド位置におけるシールド面は
ターゲット面ｄに対する角度θ₃を小さくすること（θ₂
を大きくしθ₁に近づける）（すなわちターゲット近傍
のシールド面をターゲット面ｄに水平にすること）が必
要である。

【００４１】シールド部分からのパーティクル発生を防
止するためには、（対策１１）シールド上において膜が
付着する部分からは鋭利な角部の排除（Ｒ加工）や鋭利
なネジを排除すること、（対策１２）ブラスト処理等に
よりシールド表面を粗らすことも、パーティクル発生の
防止に有効である。その他、（対策１３）加熱等により
膜が付着するシールドを一定温度に保持することも、シ
ールドからのパーティクル発生を減少させる手段として
有効である。ここで、ターゲット近傍のシールド（アー
スシールドを含む）はターゲット上で発生しているプラ
ズマやターゲットからのスパッタ粒子により加熱され
る。成膜の開始、終了を繰り返すと、シールド上の温度
が変化するため、シールドに付着した膜の応力が温度変
化によって変化する。シールド上の膜応力が変化する
と、ひび割れや剥離を生じるため、光半透過膜にパーテ
ィクルが混入する。シールドを一定温度に保持すること
により、膜の応力も一定に保たれるため、シールドから
のパーティクル発生が減少する。シールドの最適な温度
は、シールドの材質や膜の種類により変化するが、本発
明の場合１００℃から１６０℃にシールドの温度を制御
することで、光半透過膜に混入するパーティクルの数を
減少させることができる。

【００４２】ターゲット面が上を向いていると、ターゲ
ット面上にパーティクル等が付着し、これが原因で異常
放電を起こし、異常放電によってターゲット面に微小な
溝や穴ができ異常放電を繰り返す。ターゲット面上に付
着したパーティクル等や微小な溝や穴に付着した膜は、
ターゲット近傍のプラズマにより加熱され、蒸発や破裂
を起こし、光半透過膜にパーティクルや不純物が混入す
る。これに対し、ターゲット面が下を向いていると、タ
ーゲット面上にパーティクル等が付着しにくく、したが
って異常放電が起きにくい。このため、パーティクルの
少ない光半透過膜を形成するためには、ターゲット面が
下を向いているスパッタダウン方式が好ましい。

【００４３】その他、光半透過膜形成後に発生するパー
ティクルとして、ハンドリングや洗浄による膜剥がれが
原因となる場合がある。これを防止するためには、図２
のように（対策１５）成膜前後において透明基板６を保
持する部分６ａを遮蔽するに遮蔽板等を設け、この部分
に光半透過膜を形成しない方法がある。なお、遮蔽板
は、基板ホルダーに基板を装着する際には、基板の装着
を妨げぬ位置まで退避でき、基板ホルダーに基板を装着
後には、基板の成膜面と遮蔽板との隙間（クリアラン
ス）を高精度（例えば０．１ｍｍ程度の精度）で調整で
きるように、可動式とすることが好ましい。

【００４４】上記では、光半透過膜を形成するスパッタ
リング装置内のパーティクル発生防止対策を主に説明し
たが、（対策１６）スパッタリング装置に透明基板を導
入するまでのハンドリングをパーティクル発生の少ない
機構にて自動化することや、基板導入部分の雰囲気を無
塵状態にすることは、パーティクル発生対策に必要不可
欠である。

【００４５】

【実施例】以下、本発明の実施例についてさらに詳細に
説明する。図３に示すようなＤＣマグネトロンスパッタ
リング装置を用い、表１に示すパーティクル対策の組合
せを表２に示すように変えて、ＡｒＦエキシマレーザー
（１９３ｎｍ）用ハーフトーン型位相シフトマスクブラ
ンクスを作製した。具体的には、モリブデン（Ｍｏ）と
シリコン（Ｓｉ）との混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝
８：９２ｍｏｌ％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と窒素
（Ｎ₂）との混合ガス雰囲気（Ａｒ：Ｎ₂＝１０％：９０
％、圧力：０．１Ｐａ）で、反応性スパッタリング（Ｄ
Ｃスパッタリング）により、透明基板上に窒化されたモ
リブデン及びシリコン（ＭｏＳｉＮ）の薄膜（膜厚約６
７０オンク゛ストローム）を形成して、ＡｒＦエキシマレーザー
（波長１９３ｎｍ）用位相シフトマスクブランク（膜組
成：Ｍｏ：Ｓｉ：Ｎ＝７：４５：４８）を得た。

【００４６】ここで、図３に示すＤＣマグネトロンスパ
ッタ装置は真空槽１を有しており、この真空槽１の内部
にマグネトロンカソード２及び基板ホルダ３が配置され
ている。マグネトロンカソード２にはバッキングプレー
ト４に接着されたスパッタリングターゲット５が装着さ
れている。実施例では、バッキングプレート４に無酸素
鋼を用い、スパッタリングターゲット５とバッキングプ
レート４の接着にはインジウムを用いている。バッキン
グプレート４は水冷機構により直接または間接的に冷却
されている。マグネトロンカソード２とバッキングプレ
ート４及びスパッタリングターゲット５は電気的に結合
されている。基板ホルダ３には透明基板６が装着されて
いる。真空槽１は排気口７を介して真空ポンプにより排
気されている。真空槽内の雰囲気が形成する膜の特性に
影響しない真空度まで達した後、ガス導入口８から窒素
を含む混合ガスを導入し、ＤＣ電源９を用いてマグネト
ロンカソード２に負電圧を加え、スパッタリングを行
う。ＤＣ電源９はアーク検出機能を持ち、スパッタリン
グ中の放電状態を監視できる。真空槽１内部の圧力は圧
力計１０によって測定されている。透明基板上に形成す
る光半透過膜の透過率は、ガス導入口８から導入するガ
スの種類及び混合比により調整する。混合ガスがアルゴ
ンと窒素である場合には、窒素の比率を大きくすること
で、透過率が上昇する。窒素の比率を調整するだけでは
所望の透過率が得られない場合、窒素を含む混合ガスに
酸素を添加することで、さらに透過率を上昇させること
が可能である。光半透過膜の位相角はスパッタリング時
間により調整し、露光波長における位相角が約１８０°
に調整した。実施例においては、図２に示すように、透
明基板６におけるスパッタリングターゲット５に向いた
成膜面の端から約２ｍｍの範囲を遮蔽板１４で覆うこと
により、保持部分６ａに光半透過膜２０が形成されない
ようにした。なお、図２における保持部分６ａには部位
を説明するためクロス斜線を付けてあるが、この保持部
分６ａには当然光半透過膜は形成されていない。

【００４７】評価上記で得られた位相シフトマスクブランクス（サイズ：
１５２ｍｍ角）における１７４．２ｃｍ²の領域につい
て、成膜後における０．２μｍ以上のパーティクル数及
び０．２μｍ以上のピンホール数と、洗浄後における
０．２μｍ以上のパーティクル数及び０．２μｍ以上の
ピンホール数と、を欠陥検査装置（ＫＬＡ−Ｔｅｕｃｏ
ｒ社製：ＫＴ−３５３ＵＶ）を用いて調べた。その結果
を表２に示す。

【００４８】

【表１】

【表２】

【００４９】表２から、スパッタダウン方式（対策１
４）、シールド面への成膜を低減する機構として、対策
８、１２、１４、１３、７、１１、９、１０を、ターゲ
ット上のスパッタされない領域への成膜を低減する機構
として対策１を施した装置を用いた場合、洗浄後のパー
ティクル及びピンホールが二桁となり飛躍的に低減して
いることがわかる。なお、シールド面への成膜を低減す
る機構のうち、対策１０と１３は、非常に効果的であ
る。また、上記対策に、さらに対策４、５、６を加える
と、さらに欠陥数は低減する。そして、さらに、対策１
５を施すと、さらに欠陥数は低減する。対策１５の基板
周辺の遮断に関しては、基板のハンドリング時に発生す
る欠陥発生を防止できるため、非常に効果的である。そ
して、対策２，３を除くすべての対策（１、４〜１６）
を施した場合、露光波長（１９３ｎｍ）と略同等より大
きい径（０．２μｍ以上）であるパーティクルとピンホ
ールの合計数が、１平方センチあたり０．１個以下であ
るＡｒＦ用ハーフトーン型位相シフトマスクブランクが
得られることがわかる。また、各対策個々についても、
パーティクルやピンホール数が減少していることから効
果があることがわかる。なお、ターゲット面が上向きで
あるインライン型のスパッタ装置で成膜した従来のｉ
線、ＫｒＦエキシマレーザー用マスクブランクスでは、
上記のようなパーティクルやピンホールが多く、Ａｒ
Ｆ、Ｆ₂エキシマレーザーなどの短波長用のマスクブラ
ンクスには適用できないことを確認した。

【００５０】以上好ましい実施例をあげて本発明を説明
したが、本発明は上記実施例に限定されるものではな
い。例えば、上記実施例では光半透過膜を有するハーフ
トーン型位相シフトマスクブランクスについて本発明の
方法及び装置を適用したが、本発明はこれに限定され
ず、例えばクロムやクロム化合物からなる遮光膜を有す
るフォトマスクブランクについて本発明の方法及び装置
を適用してもよい。また、光半透過膜を構成する金属と
してモリブデンを用いたが、これに限定されず、ジルコ
ニウム、チタン、バナジウム、ニオブ、タンタル、タン
グステン、ニッケル、パラジウムなどを用いることがで
きる。また、金属とシリコンとを含むターゲットとし
て、モリブデンとシリコンからなるターゲットを用いた
が、これに限定されない。金属とシリコンとを含むター
ゲットにおいて、モリブデンは上記金属の中で特に、透
過率の制御性と金属とケイ素を含有するスパッタリング
ターゲットを用いた場合夕一ゲット密度が大きく、膜中
のパーティクルを少なくすることができるという点にお
いて優れている。チタン、バナジウム、ニオブはアルカ
リ溶液に対する耐久性に優れているが、ターゲット密度
においてモリブデンに若干劣っている。タンタルはアル
カリ溶液に対する耐久性及びタ一ゲット密度において優
れているが、透過率の制御性においてモリブデンに若干
劣っている。タングステンはモリブデンとよく似た性質
を持っているが、スパッタリング時の放電特性において
モリブデンより若干劣っている。ニッケルとパラジウム
は、光学特性、及びアルカリ溶液に対する耐久性の面で
は優れているが、ドライエッチングがやや困難である。
ジルコニウムは、アルカリ溶液に対する耐久性に優れて
いるが、ターゲット密度においてモリブデンに劣ってお
り、かつドライエッチングがやや困難である。これらの
ことを考慮すると現在のところモリブデンが最も好まし
い。窒化されたモリブデン及びシリコン（ＭｏＳｉＮ）
の薄膜（光半透過膜）は、耐酸性や耐アルカリ性などの
耐薬品性に優れる点でも、モリブデンが好ましい。

【００５１】また、成膜時の放電安定性を確保しつつ位
相シフトマスクとしての諸特性を満足する組成の薄膜を
得るためには、７０〜９５ｍｏｌ％のシリコンと、金属
とを含んだターゲットを、窒素を含む雰囲気中でＤＣマ
グネトロンスパッタリングすることにより、窒素、金属
及びシリコンとを含む光半透過膜を形成することが好ま
しい。これは、ターゲット中のシリコン含有量が９５ｍ
ｏｌ％より多いと、ＤＣスパッタリングにおいては、タ
ーゲット表面上（エロージョン部）に電圧をかけにくく
なる（電気が通りにくくなる）ため、放電が不安定とな
り、また７０ｍｏｌ％より少ないと、高光透過率の光半
透過部を構成する膜が得られないからである。また、窒
素ガスとＤＣスパッタリングとの組合せによって、放電
安定性はさらに向上するからである。なお、成膜時の放
電安定性は膜質にも影響し、放電安定性に優れると良好
な膜質の光半透過膜が得られる。さらに、本発明の製造
装置及び製造方法においては、透明基板とターゲットと
をある角度で対向させ、基板を自転させて、斜めスパッ
タにより成膜する構成とすることができる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の位相シフト
マスクブランクによれば、光半透過膜における露光波長
と略同等の大きさの径よりも大きい径（特に０．２μｍ
よりも大きい径）のパーティクルとピンホールの合計数
が、１平方センチあたり０．１個以下であるので、Ａｒ
Ｆ、Ｆ₂エキシマレーザーなどの短波長用の位相シフト
マスクの実用化が実現できる。また、本発明の位相シフ
トマスクブランクの製造装置及び製造方法によれば、光
半透過膜における露光波長と略同等の大きさの径よりも
大きい径（特に０．２μｍよりも大きい径）のパーティ
クルとピンホールの合計数が、１平方センチあたり０．
１個以下である位相シフトマスクブランクを製造でき
る。さらに、本発明によれば、パーティクルやピンホー
ルの数を極力低減したフォトマスクブランクを提供でき
る。また、パーティクルやピンホールの数を極力低減し
たフォトマスクブランクを製造できる製造装置及び製造
方法等を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＤＣマグネトロンスパッタリング装置における
本発明の対策箇所等を説明するための要部の模式図であ
る。

【図２】ＤＣマグネトロンスパッタリング装置における
本発明の対策箇所等を説明するための要部の模式図であ
る。

【図３】実施例で使用したＤＣマグネトロンスパッタリ
ング装置の模式図である。

【図４】ハーフトーン型位相シフトマスクの転写原理を
説明するための図である。

【符号の説明】

１真空槽２マグネトロンカソード３基板ホルダ４バッキングプレート５スパッタリングターゲット６透明基板６ａ透明基板を保持する部分７排気口８ガス導入口９ＤＣ電源１０圧力計１０１１シールド１２アースシールド１３ターゲットとアースシールドとの隙間１４遮蔽板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｐ (72)発明者大塚仁東京都新宿区中落合２丁目７番５号ＨＯＹＡ株式会社内 (72)発明者三ッ井英明東京都新宿区中落合２丁目７番５号ＨＯＹＡ株式会社内Ｆターム(参考） 2H095 BA01 BB03 BB25 BB30 BC26 4K029 DA10 DC01 DC20 DC21 DC34 DC39 EA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に、パターンを形成するため
の薄膜を有するフォトマスクブランクの製造方法であっ
て、前記薄膜は、真空槽の内部に、スパッタリングターゲッ
トと、ターゲットを装着するマグネトロンカソードと、
前記ターゲットに対向して配置された基板ホルダと、真
空槽内壁に設置されたシールドとを少なくとも有するＤ
Ｃマグネトロンスパッタ装置であって、ターゲット面は重力方向に対して下向きに配置され、ターゲット上のスパッタされない領域及びシールド面へ
の成膜を低減する機構を有する装置を用いて製造したこ
とを特徴とするフォトマスクブランクの製造方法。
【請求項２】前記ターゲット上のスパッタされない領
域への成膜を低減する機構が、マグネトロンカソードと
して全面エロージョンカソードを用いる機構、ターゲッ
ト上のスパッタされない領域を遮蔽する機構、又はター
ゲット上のスパッタされない部分の表面が粗れている機
構であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】前記ターゲット上のスパッタされない領
域への成膜を低減する機構が、さらに、ターゲットにお
ける角部を曲面にし、ターゲット端面が粗れている機構
を備えることを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】前記シールド面への成膜を低減する機構
が、シールドを一定温度に保ち、かつ、少なくともター
ゲット近くのシールド位置において下記式（ｉ）におけ
る相対膜形成速度ｔが、基板上の位置における値よりも
大きくならないようにシールドの形状が設計された機構
であることを特徴とする請求項１記載の製造方法。ｔ＝ｃｏｓθ₁×Ｓｉｎ（θ₁−θ₂）／ｒ² （ｉ）（式（ｉ）中、ｒはターゲット中心とシールド位置との
距離、θ₁はターゲット中心とシールド位置を結ぶ線の
ターゲット面の法線に対する角度、θ₂はターゲット面
の法線に対するシールド面の角度、ｔはｒとθ₁で定義
されるシールド位置における相対的な膜形成速度であ
る。）
【請求項５】前記シールド面への成膜を低減する機構
が、さらに、シールドにおける角部を曲面とし、シール
ド表面が粗れており、かつ、アースシールドをターゲッ
ト面より上部に配置したことを特徴とする請求項４記載
の製造方法。
【請求項６】ターゲットを装着するバッキングプレー
トを有し、該バッキングプレート面が粗れている請求項
１〜５から選ばれる一項に記載の製造方法。
【請求項７】基板の周辺部が成膜されないような遮蔽
板を備えることを特徴とする請求項１〜６から選ばれる
一項に記載の製造方法。
【請求項８】請求項１〜７から選ばれる一項に記載の
製造方法を用いて製造されたことを特徴とするフォトマ
スクブランク。
【請求項９】前記フォトマスクブランクがハーフトー
ン型位相シフトマスクブランクであることを特徴とする
請求項８に記載のフォトマスクブランク。
【請求項１０】請求項１〜７から選ばれる一項に記載
の製造方法を実施するための、フォトマスクブランクの
製造装置。
【請求項１１】請求項８又は９に記載のフォトマスク
ブランクにおける薄膜にパターニングを施して製造され
たフォトマスク。
【請求項１２】請求項１１に記載のフォトマスクを用
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。