JP2003322948A

JP2003322948A - 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

Info

Publication number: JP2003322948A
Application number: JP2002127468A
Authority: JP
Inventors: Yuuki Shioda; 勇樹塩田; Jun Nozawa; 順野澤
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2003-11-14
Anticipated expiration: 2022-04-26
Also published as: JP4707922B2

Abstract

(57)【要約】【課題】露光波長の短波長化（１４０ｎｍ〜２００ｎ
ｍの露光波長領域）や露光光の透過率の高透過率化（透
過率８〜３０％）に対応し、高い加工精度を有するハー
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】透明基板上に前記位相シフター部を形成
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、金属を１０原子％以下含有する、金属、珪素、酸
素、及び窒素を主構成要素とする膜、及び、前記膜と透
明基板との間に形成されたエッチングストッパー膜とか
らな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、構造が簡単で製造が容易な単層型のハーフトーン型
位相シフトマスクとして実用化されている、金属、シリ
コン、及び窒素からなる単層ハーフトーン膜が知られて
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（露光光波長）は、現
行のＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）から、ＡｒＦ
エキシマレーザ（１９３ｎｍ）へ、さらに将来的にはＦ
₂エキシマレーザ（１５７ｎｍ）へと短波長化が進むと
予想される。また、現行のハーフトーン型位相シフトマ
スクでは、ハーフトーン位相シフター部の露光光透過率
が６％付近となるように膜設計がなされているものが主
流であるが、さらなる高解像化に向けて透過率が高いも
のが要求されつつあり、将来的には１５％以上の透過率
が必要とも言われている。このような露光光源の短波長
化や高透過率化に伴い、所定の透過率及び位相シフト量
を満足するようなハーフトーン位相シフター部の材料の
選定の幅が狭まる方向にある。また、透過率の高透過率
化に伴ない光透過性の高い材料の必要性、又は露光光源
の短波長化に伴い、従前の波長でみた場合に光透過性の
高い材料の必要性により、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るという問題がある。
また、露光光源の短波長化や透過率の高透過率化は、フ
ォトマスクの開発・製作自体にも困難を生じさせてい
る。その原因となる問題点を以下に述べる。

【０００７】まず、多くの固体材料において、波長が短
波長になるに従い光吸収の度合いは大きくなるため、Ｋ
ｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ用に用いて
きた光透過膜材料や光半透過膜材料では所定の位相角を
有するための膜厚とした場合透過率がほとんどゼロに近
い値となってしまう。また、露光光の吸収の度合いが高
いということは、それだけ位相シフター部を形成する膜
が、露光光によるダメージを受けやすいということでも
ある。ここでいうダメージとは、露光光を吸収すること
によって位相シフター部を形成する膜内に生じる欠陥や
結合の開裂等による、膜の光学特性（透過率、屈折率な
ど）の変化、膜厚変化、膜質劣化等を意味する。

【０００８】その他、加工精度に影響を与える位相シフ
ター膜のエッチング選択性や、製造プロセスの洗浄工程
で使う酸やアルカリに対する耐性等は、位相シフター部
を作製する膜材料として一般的に考えなければならない
問題である。

【０００９】本発明は上記背景の下になされたものであ
り、特に、露光波長の短波長化（１４０ｎｍ〜２００ｎ
ｍの露光波長領域）や露光光の透過率の高透過率化（透
過率８〜３０％）に対応し、高い加工精度を有するハー
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。

【００１０】

【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、金属を１０原子％
以下含有する、金属、珪素、酸素、及び窒素を主構成要
素とする膜、及び、前記膜と透明基板との間に形成され
たエッチングストッパー膜とからな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）前記エッチングストッパー膜は、前記金
属、珪素、酸素、及び窒素を主構成要素とする膜のエッ
チングと異なるエッチング媒質でエッチング可能な材料
であることを特徴とする請求項１又は２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）前記エッチングストッパー膜は、前記金
属、珪素、酸素、及び窒素を主構成要素とする膜のエッ
チングと同じエッチング媒質でエッチング可能な材料で
あることを特徴とする請求項１又は２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）前記位相シフトマスクが、１４０ｎｍから
２００ｎｍの露光光波長範囲で使用されるものであるこ
とを特徴とする請求項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。（構成５）請求項１〜５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）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。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明においては、位相シフター膜が、金属を１０原子
％以下含有する、金属、珪素、酸素、及び窒素を主構成
要素とする膜（上層）（以下適宜所定のＭＳｉＯxＮy膜
という）、及び、前記膜と透明基板との間に形成された
エッチングストッパー膜（下層）とからなる。ここで、
金属、珪素、酸素、及び窒素を主構成要素としする膜に
おいて、ＳｉＮ_xは、Ｓｉ−Ｎ結合が膜のマトリックス
を緻密にするため、露光光に対する照射耐性や洗浄液等
に対する耐薬品性が高く、また、ＳｉＯ_xは、短波長側
においても比較的高い透過率を有することができ、さら
に、窒素及び金属を含有することによって屈折率を大き
くすることができるので膜厚を薄くすることができるた
め、パターン加工性に優れる。ここで、金属の含有量
は、膜全体の１０原子％以下とする。１０原子％よりも
多いと、透過性の高い膜が得られず、波長１４０ｎｍ〜
２００ｎｍの範囲で所望の透過率を得ることが困難とな
る。より透過性の高い膜を得る上では、６原子％以下好
ましく、さらに好ましくは５原子％以下である。尚、金
属を含有する膜は、金属を含有させたターゲットを使用
して成膜することができ、珪素と金属とからなるターゲ
ットの導電性を高めることができるため、ＤＣスパッタ
リングを行った際に成膜安定性を容易に確保することが
パーティクルの発生の低減にもつながる。また、金属を
含有する膜は、金属を含有することで、位相シフター膜
の波長に対する反射スペクトルをブロード化（平坦化）
することができるため、広い波長域で所定の範囲の反射
率を得る必要がある場合は有利である。このような観点
から、膜中の金属の含有量は、１原子％以上とすること
が好ましい。また、上記金属、珪素、酸素、及び窒素を
主構成要素としする膜における金属としては、遷移金属
とすることが好ましく、具体的には、モリブデン、タン
グステン、タンタル、チタン、クロム、或いは他の遷移
金属が挙げられる。本発明におけるハーフトーン型位相
シフトマスク及びブランクでは、主に酸素と窒素の組成
比を変えることで、透過率と位相シフト量の制御を同時
に行うことができる。酸素を多くすることで透過率を増
大させることが、窒素、金属を多くすることで屈折率を
増大させることができる。尚、金属を増やすと透過率が
低減してしまうが、窒素は透過率をさほど低減させずに
屈折率を増大させることができる。尚、シリコン、窒
素、酸素の組成範囲は、シリコン及び窒素及び酸素の合
計を１００とした場合、珪素については２５〜４５原子
％、酸素については１〜６０原子％、窒素については５
〜６０原子％とすることが好ましい。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２５％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。金属、珪素、酸素、及び窒素を主構成要素とする
膜は、金属とシリコンを含有するスパッタリングターゲ
ットを、アルゴン、ヘリウム等のスパッタリングガスと
酸素及び窒素を含有する反応性ガスを含むスパッタリン
グ雰囲気中においてスパッタリングすることによって成
膜することができる。金属とシリコンを含有するスパッ
タリングターゲットを用いることによって、ターゲット
の導電性を確保することができるので、ＤＣスパッタリ
ング法において、パーティクルの発生を低減することが
でき、また成膜安定性も得られる。

【００１２】ところで、位相シフトマスクのエッチング
で十分な加工精度を得るためには、少なくとも深さ方向
に異方性のあるエッチングが必要であり、このためドラ
イエッチングが使用される。中でも、先述した所定のＭ
ＳｉＯ_xＮ_y膜（上層）（Ｍ：金属、以下同様）は、ＣＨ
Ｆ₃やＣＦ₄、ＳＦ₆、Ｃ₂Ｆ₆等のフッ化物ガスおよびそ
の混合ガスによるＲＩＥ（Reactive Ion Etching）が一
般的である。一方、現行マスク基板のほとんどは合成石
英基板であるが、フッ化物ガスに対する合成石英のエッ
チング速度は比較的大きい。したがって、仮に、先述し
た所定のＭＳｉＯxＮy膜からなる単層の位相シフター膜
を透明基板上に有する単層構造の位相シフトマスクを製
造しようとした場合、位相シフター膜のエッチング完了
後もエッチングが継続された場合には、基板がエッチン
グされてしまい、位相差は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くなる。
それを防ぐため、位相シフトマスクのエッチングプロセ
ス時には、その終点を判別できなければならないわけだ
が、判別方法はいくつか考案されている。中でも最も一
般的かつ有効な方法は、被エッチング部に特定波長（例
えば６８０ｎｍ）の光を照射し、その反射光強度の経時
変化を検出することで、終点を判別する方法である。と
ころが、先述した所定のＭＳｉＯxＮy膜は、金属の含有
量を上記した範囲にした場合、合成石英基板と組成や屈
折率が類似するため、被エッチング部のエッチングが進
行しても反射強度の変化が十分に得られない可能性があ
る。このことは、位相シフター膜の深さ方向の加工精度
に問題が生じる原因となりうる。そのため本発明の位相
シフトマスクおよびマスクブランクにおいては、先述し
た所定のＭＳｉＯxＮy膜と合成石英基板との間にエッチ
ングストッパー膜を設ける。この場合は、位相シフター
膜は所定のＭＳｉＯxＮy膜とエッチングストッパー膜の
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、エッチングスト
ッパー層とは、所定のＭＳｉＯxＮy膜のエッチングの進
行を阻止する機能を有する材料からなる膜、もしくは位
相シフター膜のエッチングの終点検出を容易にする機
能、もしくはその両方の機能を有する材料からなる膜で
ある。前者の所定のＭＳｉＯxＮy膜のエッチングの進行
を阻止する機能を有する膜に関しては、所定のＭＳｉＯ
xＮy膜のエッチングに対する選択比が低い材料、即ち所
定のＭＳｉＯxＮy膜のエッチングに使用するエッチング
媒質に対するエッチング速度が所定のＭＳｉＯxＮy膜よ
りも遅い材料であり、具体的には、所定のＭＳｉＯxＮy
膜のエッチングの進行を阻止する機能を有する膜は、所
定のＭＳｉＯxＮy膜に対するエッチング選択比が０．７
以下、望ましくは０．５以下となる材料からなる膜であ
ることが好ましい。また、後者の位相シフター膜のエッ
チングの終点検出を容易にする機能を有するエッチング
ストッパー膜に関しては、その材料が、透明基板（例え
ば合成石英基板）とエッチングストッパーのエッチング
終点検出光（例えば６８０ｎｍ）に対する反射率の差
が、透明基板と所定のＭＳｉＯxＮy膜との差よりも大き
くなるような膜であり、好ましくは、所定のＭＳｉＯx
Ｎy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、具体的には所定のＭＳｉＯxＮy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１
以上となる材料からなる膜が好ましい。エッチングスト
ッパー層としては、基板に対するエッチング選択比は、
１．５以上、望ましくは２．０以上とすることが好まし
い。すなわち、エッチングストッパー層が除去できなけ
れば、光透過部における光透過率が減少し、パターン転
写時のコントラストが劣化することはもちろん、除去で
きるとしても、基板よりもエッチングレートが大きくな
ければエッチングの終点付近で基板をもエッチングして
しまう可能性があり、加工精度が悪くなる。以上の点を
考慮した上で適する材料としては、マグネシウム、アル
ミニウム、チタン、バナジウム、クロム、イットリウ
ム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、スズ、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あるいはこれらの化
合物（酸化物、窒化物、酸窒化物）などが挙げられる。
エッチングストッパー膜の膜厚は５〜２００オングスト
ロームであることが好ましい。すなわち、５オングスト
ロームより小さいとエッチングを完全に阻止できなかっ
たり、有意な反射率変化が検出できなかったりするため
に、パターン加工精度が悪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
グ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オング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、エッチングストッパ
ー層は、透過率を調整する機能を有することが好まし
い。エッチングストッパー層自体の露光波長（波長１４
０〜２００ｎｍ、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エッチングストッパー層によ
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２００〜３００
ｎｍ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。エッチングストッパー膜を遮
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。またそのようなエッチングストッパー層の膜厚
は、位相シフター部よりも十分薄い膜厚で導入すること
が望ましく、２００オングストローム以下の膜厚が適当
である。すなわち、２００オング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。エッチングストッパー層が透過率を調整する機能を
有する場合には、先述した所定のＭＳｉＯxＮy膜とエッ
チングストッパー膜の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、エッチングストッパー自体
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、３〜４
０％とし、ＭＳｉＯxＮy膜と積層したときの透過率が３
〜４０％となるように調整することが好ましい。エッチ
ングストッパー層を設ける場合、光透過部に相当する部
分の表面に露出したエッチングストッパー層は除去可能
である必要がある。これは、エッチングストッパー層が
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。エッチングストッパー膜の除去方法
は、エッチングストッパー膜が、所定のＭＳｉＯxＮy膜
のエッチングの進行を阻止する機能を有する材料からな
る膜の場合は、所定のＭＳｉＯxＮy膜のエッチング方法
と異なる方法を用いる必要がある。また、エッチングス
トッパー膜が、位相シフター膜の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の場合は、所
定のＭＳｉＯxＮy膜とエッチングストッパー膜のエッチ
ング方法は、同じであっても構わないし、異なっていて
もよい。所定のＭＳｉＯxＮy膜のエッチングには、例え
ばＣＨＦ₃やＣＦ₄、ＳＦ₆、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：Reac
tive Ion Etching）にて行うことができる。一方エッチ
ングストッパー膜を所定のＭＳｉＯxＮy膜と異なる方法
によりエッチング除去する場合は、所定のＭＳｉＯxＮy
膜の除去に用いたものと異なるフッ素系ガスを用いたド
ライエッチング、又は例えば（Ｃｌ₂、Ｃｌ₂＋Ｏ₂）等
の塩素系ガスを用いたドライエッチング、あるいは酸や
アルカリ等によるウエットエッチングを用いることがで
きる。所定のＭＳｉＯ_xＮ_y膜のエッチングと同じフッ素
系のドライエッチングにて除去可能なエッチングストッ
パー膜としては、例えば、シリコン、ＭｏＳｉ_x、Ｔａ
Ｓｉ_x等が好ましい材料として挙げられる。このよう
に、所定のＭＳｉＯ_xＮ_y膜と連続してエッチング可能な
エッチングストッパー膜を設けた場合は、プロセス上の
メリットが大きい。また、所定のＭＳｉＯ_xＮ_y膜のエッ
チングとは異なる方法でエッチング可能なエッチングス
トッパー膜としては、例えば、Ｃｌ₂のドライエッチン
グでエッチング可能なＴａ又はＴａを含む薄膜、例えば
ＴａＮ_x、ＴａＺｒ_x、ＴａＣｒ_x、ＴａＨｆ_x等や、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、また、Ｃｌ₂＋Ｏ₂のドライエッチングでエッ
チング可能なＣｒ等が好ましい材料として挙げられる。
尚、エッチングストッパー膜が、所定のＭＳｉＯ_xＮ_y膜
のエッチングの進行を阻止する機能を有する材料からな
る膜であり、かつ透過率の高い材料からなる場合は、先
述した所定のＭＳｉＯxＮy膜からなる単層構造のハーフ
トーン型位相シフトマスクの透明基板と光半透過膜の間
にエッチングストッパー膜を設け、光透過部に露出した
エッチングストッパーを除去しない構造とすることもで
きる。

【００１３】尚、本発明における透明基板としては、合
成石英基板等を用いることができ、特にＦ₂エキシマレ
ーザを露光光として用いる場合は、Ｆドープ合成石英基
板、フッ化カルシウム基板等を用いることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。（実施例１）本実施例では、本発明におけるハーフトー
ン位相シフトマスクのうち、ＡｒＦエキシマレーザ露光
に対応したマスクの作製方法を示す。合成石英基板上
に、Ｔａ−Ｈｆ合金ターゲット（Ｔａ：Ｈｆ＝９：１
（原子比））を用い、Ａｒをスパッタガスとして、Ｔａ
−Ｈｆ膜（下層）を３５オングストローム厚で成膜す
る。次に、ＭｏＳｉターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝８：９２
（原子比））を用い、Ａｒ、Ｏ₂、Ｎ₂をスパッタガスと
して、波長１９３ｎｍにおける屈折率ｎ＝２．０４、消
衰係数ｋ＝０．２９となるようにガス流量を調節して、
ＭｏＳｉＯＮ膜（上層）を９００オングストローム厚で
成膜する。このときのＭｏＳｉＯＮ膜（上層）の膜組成
は、ＥＳＣＡの分析によると、Ｍｏ：４．６原子％、Ｓ
ｉ：２９．９原子％、Ｏ：３９．５％、Ｎ：２６．０％
であった。上記成膜方法により形成された位相シフター
膜の透過・反射スペクトルを図１に示す。ＡｒＦエキシ
マレーザの波長１９３ｎｍにおける光透過率は１５．２
％であった。また、検査波長（２５７ｎｍ）における透
過率は、２７％であった。上記サンプルを、過水硫酸
（Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂）、及びアンモニア加水（ＮＨ ₃ａ
ｑ＋Ｈ₂Ｏ₂）にそれぞれ１時間浸漬したところ、分光光
度計による透過率の変化が見られなかったことから、作
製したサンプルの耐薬品性が十分高いことが確認され
た。次に、図２（１）に示すように、合成石英基板から
なる透明基板２上に、Ｔａ−Ｈｆからなる下層３及びＭ
ｏＳｉＯＮからなる上層４で構成される上記で得られた
位相シフター膜５の上にクロムを主成分とする遮光帯膜
９、電子線描画レジスト１０を順に積層する（図２
（２））。そしてレジスト１０上に電子線によるパター
ン描画をおこなった後、現像液浸漬およびベークをおこ
なうことで、レジストパターン１０’を形成する（図２
（３））。続いて、そのレジストパターン１０’をマス
クとし、Ｃｌ₂＋Ｏ₂ガス等でのドライエッチングによ
り、遮光帯膜９のパターン形成をおこなう（図２
（４））。さらに、ガスを変えて、遮光帯膜をマスクと
して位相シフター膜のパターン形成をおこなう（図２
（４））。本実施例では上層４のエッチングをＣＦ₄＋
Ｏ₂にておこない、続いて下層３のエッチングをＣｌ₂ガ
スにておこなった。エッチングの終点検出は反射光学式
で行い、各層の終点は、反射光強度プロファイルの変曲
点で判別した。パターニングされた位相シフター膜につ
いて断面形状を観察したところ、垂直な断面が観察され
た。次に、形成されたパターン上のレジストを剥離し、
再度全面にレジストを塗布した後、描画・現像プロセス
を経て、マスクパターン周縁に遮光帯パターン９ａ及び
ハーフトーン位相シフター部５の光透過部７との境界近
傍を除く所望の領域に遮光層９ａが形成されるようにレ
ジストパターン（図示せず）を形成する（図３参照）。
そしてウエットエッチングあるいはドライエッチングに
より前記遮光帯パターン９ｂ及び遮光層９ａ以外のＣｒ
を除去し、ハーフトーン型位相シフトマスクを得る（図
３参照）。該マスクの光透過部とハーフトーン位相シフ
ター部の位相差を、位相差計を用いて測定したところ、
露光波長において１８０°であった。尚、上記実施例に
おいては、ＡｒＦエキシマレーザ用の高透過率ハーフト
ーン型位相シフトマスクブランク及びマスクを製造した
が、Ｆ₂エキシマレーザ用のハーフトーン型位相シフト
マスクブランク及びマスクについても製造することがで
きる。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、露光波長の短波長化
（１４０ｎｍ〜２００ｎｍの露光波長領域）や露光光の
透過率の高透過率化（透過率８〜３０％）に対応し、高
い加工精度を有する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
ンクの提供を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で作成したハーフトーン型位相シフト
マスクブランクの透過・反射スペクトルを示す図であ
る。

【図２】本発明の実施例に係る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
の製造工程図である。

【図３】ハーフトーン型位相シフトマスクの一形態を示
す模式的断面図である。

【符号の説明】

１ハーフトーン型位相シフトマスクブランク１’ ハーフトーン型位相シフトマスク２透明基板３下層４上層５ハーフトーン位相シフター膜（ハーフトーン位相
シフター部）７光透過部９ａ遮光層９ｂ遮光帯

Claims

【特許請求の範囲】

【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、金属を１０原子％以下含有す
る、金属、珪素、酸素、及び窒素を主構成要素とする
膜、及び、前記膜と透明基板との間に形成されたエッチ
ングストッパー膜とからな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。
【請求項２】前記エッチングストッパー膜は、前記金
属、珪素、酸素、及び窒素を主構成要素とする膜のエッ
チングと異なるエッチング媒質でエッチング可能な材料
であることを特徴とする請求項１又は２記載のハーフト
ーン型位相シフトマスクブランク。
【請求項３】前記エッチングストッパー膜は、前記金
属、珪素、酸素、及び窒素を主構成要素とする膜のエッ
チングと同じエッチング媒質でエッチング可能な材料で
あることを特徴とする請求項１又は２記載のハーフトー
ン型位相シフトマスクブランク。
【請求項４】前記位相シフトマスクが、１４０ｎｍか
ら２００ｎｍの露光光波長範囲で使用されるものである
ことを特徴とする請求項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。
【請求項５】請求項１〜５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。
【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。