JP2004144900A - ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】量産時における光学特性のばらつきを抑え、品質の揃ったハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを効率よく製造する方法を提供する。
【解決手段】ハーフトーン膜を少なくとも１層含む位相シフト膜を透明基板上に有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの製造方法において、
金属およびシリコンを含むターゲットを用い、反応性ガスを含む雰囲気下に反応性スパッタリングを行うことにより、前記透明基板上に前記ハーフトーン膜を成膜する工程を有し、
前記反応性スパッタリングによるハーフトーン膜の成膜が、反応性ガスの流量の変化に対して放電特性が安定となる領域から選択される反応性ガスの流量下に、前記ターゲットとして、所望のハーフトーン膜光学特性が得られるように金属とシリコンの組成比を選択したターゲットを用いて行われるハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの製造方法である。
【選択図】 なし
【解決手段】ハーフトーン膜を少なくとも１層含む位相シフト膜を透明基板上に有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの製造方法において、
金属およびシリコンを含むターゲットを用い、反応性ガスを含む雰囲気下に反応性スパッタリングを行うことにより、前記透明基板上に前記ハーフトーン膜を成膜する工程を有し、
前記反応性スパッタリングによるハーフトーン膜の成膜が、反応性ガスの流量の変化に対して放電特性が安定となる領域から選択される反応性ガスの流量下に、前記ターゲットとして、所望のハーフトーン膜光学特性が得られるように金属とシリコンの組成比を選択したターゲットを用いて行われるハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの製造方法である。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの製造方法、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスおよびハーフトーン型位相シフトマスクに関する。さらに詳しくは、本発明は、量産するに際し、光学特性のばらつきを抑えることができるハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの製造方法、この方法により得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクスおよび該マスクブランクスを用いて作製されたハーフトーン型位相シフトマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＣやＬＳＩなどの半導体素子の製造においては、フォトレジスト組成物を用いたフォトリソグラフィーによる微細加工が行われている。これは、シリコーンウェーハなどの基板上にフォトレジスト組成物の薄膜を形成し、その上に所定のパターンが設けられたマスクを介して紫外線などの活性光を照射し、それを現像して得られたレジストパターンを保護膜として、該基板をエッチングする方法である。
【０００３】
ところが、近年、半導体素子の高集積化が急速に高まり、超ＬＳＩなどの製造においてはサブミクロン領域やクォーターミクロン領域の超微細パターンの加工精度が要求されるようになってきた。それに伴い、露光光源として従来用いられてきた紫外線では、波長による制限があることから、露光波長は短波長化の傾向にあり、現在ｇ線からｉ線、さらにはｄｅｅｐ−ＵＶやエキシマレーザー光といった遠紫外光を用いて露光が行われるようになってきた。
【０００４】
ところで、ＤＲＡＭ（記憶保持動作が必要な随時書き込み読み出しメモリー）は、現在２５６メガビットの量産体制が確立されており、今後メガビット級からギガビット級へのさら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。
【０００５】
パターンの微細化に対応するための手段の１つとして、これまでに、前記したように露光光源の短波長化によるパターンの高解像化が進められてきた。その結果、現在のフォトリソグラフィー法における露光光源として、ＫｒＦエキシマレーザー光（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー光（１９３ｎｍ）が主に使用されるようになり、さらにはＦ２エキシマレーザー光（１５７ｎｍ）の使用が検討されている。
【０００６】
しかしながら、このような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、レンズを始めとする光学系の設計に対する負担増大や、プロセスの安定性の低下など、好ましくない事態を招来する。
そこで、このような問題に対処するために、位相シフトリソグラフィー法が用いられるようになってきた。この位相シフトリソグラフィー法は、光学系には変更を加えず、マスクだけの変更でフォト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。該位相シフトリソグラフィー法においては、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。
【０００７】
この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）の関係がなり立つことが知られている。
【０００８】
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１８０°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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
現在は、ハーフトーン位相シフター部がＭｏＳｉＮ膜あるいはＭｏＳｉＯＮ膜からなる単層膜で構成されているものが主流となっている。
【００１１】
このような、ＭｏＳｉＮ膜あるいはＭｏＳｉＯＮ膜は、通常、ＭｏＳｉターゲットを用いて、不活性ガスとＯ２、Ｎ２、ＮＯ２等の反応性ガスとを含むスパッタリング雰囲気中で反応性スパッタリングを用いて成膜される。ＭｏＳｉターゲットとしては、Ｍｏ：Ｓｉ＝１：２（モル比）のターゲットが最も一般的であるが、ＭｏＳｉ系の膜は、通常波長が短くなると透過率が小さくなる傾向を示すため、露光波長の単波長化に伴ない、より透過性の大きい材料膜を得るために、ＭｏＳｉターゲットのシリコンの量を７０〜９５モル％としたターゲットを用いる方法もある（例えば、特許文献１参照）。従来は、反応性ガスの流量、またはそれに加えターゲットの組成の制御を行うことによって、所定の露光波長に対する所望の光学特性を有する膜を得ていた。
【００１２】
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ｉ線（３６４ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー光（２４８ｎｍ）から、ＡｒＦエキシマレーザー光（１９３ｎｍ）の実用化が進む中、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクについても、ｉ線用、ＫｒＦエキシマレーザー光、ＡｒＦエキシマレーザー光用といった、露光波長に応じた光学特性（透過率、位相差）を有する位相シフト膜を有するものが要求されている。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、９％、１５％等様々な透過率特性を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの要求が高まっている。
【００１３】
また、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスにおける光学特性は、従来は、透過率で±１％、位相シフト量で±５°といった範囲にブランクス間のばらつきを抑えることが要求されていた。しかし、近年においては、透過率で±０．４％、望ましくは±０．２％、位相シフト量で±４°、望ましくは±２°が要求されるようになってきているが、露光波長の単波長化に伴ない、ばらつきを許容範囲内に制御することがいっそう困難となる傾向がある。そして、上記のような様々な光学特性を有する多品種のハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを同じ量産装置で量産した場合、それぞれの光学特性に対して光学特性がばらつかないように成膜条件を設定することが困難であった。
【００１４】
【特許文献１】
特許第２９８９１５６号
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情のもとで、量産時におけるブランクス間の光学特性のばらつきを抑え、品質の揃ったハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを効率よく製造する方法、その方法で得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクスおよび該マスクブランクスを用いて作製された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ものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、金属およびシリコンを含むターゲットを用い、反応性ガスを含む雰囲気下に反応性スパッタリングを行い透明基板上にハーフトーン膜を成膜して、ハーフトーン膜を少なくとも１層含む位相シフト膜を透明基板上に有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを製造するに際し、前記ハーフトーン膜の成膜をある条件下で行うことにより、量産時における光学特性のばらつきが抑制されたハーフトーン型位相シフトマスクブランクスが効率よく得られ、その目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１７】
すなわち、本発明は、
（１）ハーフトーン膜を少なくとも１層含む位相シフト膜を透明基板上に有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの製造方法において、
金属およびシリコンを含むターゲットを用い、反応性ガスを含む雰囲気下に反応性スパッタリングを行うことにより、前記透明基板上に前記ハーフトーン膜を成膜する工程を有し、
前記反応性スパッタリングによるハーフトーン膜の成膜が、反応性ガスの流量の変化に対して放電特性が安定となる領域から選択される反応性ガスの流量下に、前記ターゲットとして、所望のハーフトーン膜光学特性が得られるように金属とシリコンの組成比を選択したターゲットを用いて行われ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スの製造方法、
【００１８】
（２）ハーフトーン膜を少なくとも１層含む位相シフト膜を透明基板上に有し、前記ハーフトーン膜の光学特性がそれぞれ異なる複数種のハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの製造方法において、
金属およびシリコンを含むターゲットを用い、反応性ガスを含む雰囲気下に反応性スパッタリングを行うことにより、前記透明基板上に前記ハーフトーン膜を成膜する工程を有し、
前記反応性スパッタリングによるハーフトーン膜の成膜が、反応性ガスの流量の変化に対して放電特性が安定となる領域から選択される反応性ガスの流量下に、前記ターゲットとして、所望の異なるハーフトーン膜光学特性が得られるように金属とシリコンの組成比をそれぞれ選択した複数種のターゲットを用いて行われ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スの製造方法、
【００１９】
（３）反応性ガスが窒素、酸素、炭素、フッ素およびこれらの化合物の中から選ばれる少なくとも１種である上記（１）または（２）項に記載の方法、
（４）上記（１）、（２）または（３）項に記載の方法によって製造された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ス、および
（５）上記（４）項に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを用いて製造されたことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク、
を提供するものである。
【００２０】
なお、上記（１）および（２）における「位相シフトマスクブランクスの製造方法」とは、広義に解し、位相シフトマスクブランクスの量産方法をも含むものとする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの製造方法は、ハーフトーン膜を少なくとも１層含む位相シフト膜を透明基板上に有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを製造する方法であり、前記位相シフト膜は、単層又は二層以上の多層構造を有し、かつ金属およびシリコンを含むターゲットを用い、反応性ガスを含む雰囲気下に反応性スパッタリングを行うことにより、成膜されたハーフトーン膜を少なくとも１層含むものである。
【００２２】
単層構造のハーフトーン膜からなる位相シフト膜としては、例えば金属とシリコンと、酸素、窒素、フッ素、炭素および水素の中から選ばれる少なくとも１種を含む材料から構成される膜を挙げることができる。ここで、金属としては、例えばモリブデン、タンタル、タングステン、クロム、チタン、ニッケル、パラジウム、ハフニウム、ジルコニウムなどの中から選ばれる少なくとも１種を含むものが挙げられる。
【００２３】
また、多層構造の位相シフト膜としては、例えば前記単層のハーフトーン膜を二層以上積層させたもの、あるいはクロム、タンタル、ハフニウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、バナジウム、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、タングステン、シリコンなどの中から選ばれる少なくとも１種を含む金属膜などの透過率調整層と、前記単層のハーフトーン膜を積層させたものなどが挙げられる。
なお、本発明における位相シフト膜は、位相シフト効果を得るために、位相差が略１８０°になるように設定されている。
【００２４】
一方、前記反応性ガスとしては、窒素、酸素、炭素、フッ素およびこれらの化合物の中から選ばれる少なくとも１種、具体的には、Ｏ２、Ｎ２、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＣＨ４、ＣＯ２、ＣＦ４などの中から選ばれる少なくとも１種を用いることができる。また、反応性スパッタリングにおいて、前記反応性ガスと併用されスパッタガス（不活性ガス）としては、例えばＡｒ、Ｈｅ、Ｘｅまたはこれらの混合ガスなどが挙げられる。
【００２５】
また、前記透明基板の材料としては、特に制限はなく、従来ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスにおける透明基板の材料として慣用されているもの、例えばソーダ石灰ガラスやホワイトクラウンのようなソーダライムガラス；ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、アルミノケイ酸ガラスのような低膨張ガラス；合成石英のような石英ガラス、あるいはポリエステルフィルムのようなプラスチックフィルムなどが用いられるが、ＬＳＩやＬＣＤ用マスクの基板材料としては、ソーダ石灰ガラスおよび石英ガラスが好適である。
【００２６】
本発明の方法における最大の特徴は、反応性スパッタリングによるハーフトーン膜の成膜を、反応性ガスの流量の変化に対して放電特性が安定となる領域から選択される反応性ガスの流量下に、前記ターゲットとして、所望のハーフトーン膜光学特性が得られるように金属とシリコンの組成比を選択したターゲットを用いて行うことにある。なお、ハーフトーン膜の光学特性がそれぞれ異なる複数種のハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを量産する場合には、前記ターゲットとして、所望の異なるハーフトーン膜光学特性が得られるように金属とシリコンの組成比をそれぞれ選択した複数種のターゲットを用いる。
【００２７】
ここで、「放電特性が安定となる領域」とは、定電力スパッタリングの場合は、放電電流または放電電圧が、反応性ガスの流量の変化に対して、実質的に変化を示さない領域のことであり、定電流スパッタリングの場合は、放電電力または放電電圧が、反応性ガスの流量の変化に対して実質的な変化を示さない領域のことである。具体的には、反応性ガスの１０ＳＣＣＭ（標準状態ｃｍ３／ｍｉｎ）の変化に対し、放電電圧の変化量が２０Ｖ程度以内となる領域を指す。
【００２８】
図１は、モリブデンとシリコンをモル比２０：８０で含むターゲットを用いた定電力スパッタリングにおいて、窒素ガスの流量と放電電圧との関係の１例を示すグラフであって、電力を２ｋＷと一定に保持した定電力スパッタリングにおいて、スパッタリング雰囲気としてアルゴン（Ａｒ：１０ＳＣＣＭ）と窒素を用い、窒素の流量の変化に対する放電電圧の変化を示すグラフである。この図から分かるように、窒素の流量の変動に対し、放電電圧の変動が小さい、放電特性の安定領域が存在する。すなわち、図１では、窒素流量が約５５ＳＣＣＭ以下において、放電電圧が約６２０〜６３０Ｖの安定領域、および窒素流量が約８０ＳＣＣＭ以上で、放電電圧が約３５０Ｖの安定領域が存在する。
【００２９】
電圧などの放電特性の変化は、光学特性のばらつきに大きく影響するため、放電電圧が変化しない領域から窒素流量条件を設定する。図１においては、２つの安定領域が存在するが、形成されるハーフトーン膜の性能（透過率や位相差など）の点から、後者の放電電圧が約３５０Ｖの安定領域から窒素流量条件を設定することが好ましい。
【００３０】
なお、前記図１においては、ターゲットとしてモリブデンとシリコンを含むものを、反応性ガスとして窒素を、スパッタガスとしてアルゴンを用いた定電力スパッタリングの例であるが、他のモリブデンとシリコンのモル比のターゲットまたは他の金属とシリコンを含むターゲット、あるいは他の反応性ガスや他のスパッタガスを用いた場合、さらには定電流スパッタリングの場合についても、同様のことがいえる。
【００３１】
次に、金属とシリコンの組成比を変化させたターゲットを用意し、上で設定したガス流量条件を用いた場合に所望の光学特性が得られるような金属とシリコンの組成比のターゲットを選択する。なお、本発明者らの実験によれば、ターゲットの組成の微調整、例えば０．１モル％きざみ、あるいはそれ以下での調整を行うことによって消衰係数のコントロールが可能であることが分かった。
【００３２】
したがって、放電特性の安定領域から選択されたガス条件において、例えば１モル％きざみに組成を変化させたターゲットを用いて所望の位相差（単層の場合は１８０°）となるようにハーフトーン膜を成膜した場合の透過率を測定することで条件出しを行い、所望の透過率が得られるターゲット組成を決定する。
【００３３】
なお、ターゲットの組成比は、透過性の高い材料を得るため、化学量論的に安定な金属シリサイドの中で、シリコンの含有率が多い金属シリサイドの組成よりも、シリコンの含有量がさらに多くなるような組成より選択することが好ましく、より具体的にはシリコンの含有量が７０〜９５モル％となるような範囲から選択することが好ましい。シリコンの含有量が７０モル％よりも小さいと、透過性の高い材料を得ることが困難となる。なお、ＫｒＦエキシマレーザより短い露光波長に用いるためには、シリコンは７８モル％以上とすることが好ましく、またＡｒＦエキシマレーザより短い露光波長に用いるためには、シリコンは８５モル％以上とすることが好ましい。一方、シリコンが９５モル％を超えると、ＤＣスパッタリングの際の放電安定性が損なわれる恐れがある。
【００３４】
このように反応性ガスの流量の変化に対して放電特性が安定となる領域から選択される反応性ガスの流量下に、ターゲットとして、所望の光学特性が得られるように金属とシリコンの組成比を選択したターゲットを用いて反応性スパッタリングを行うことにより、所望の位相角および透過率を有し、かつそれらのばらつきが、位相角で、通常±４°以内、好ましくは±２°以内、透過率で、通常±０．４％以内、好ましくは±０．２％以内のハーフトーン膜を成膜することができる。
【００３５】
本発明においては、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを量産する方法として、例えば枚葉方式およびインライン連続方式のいずれも採用することができる。
【００３６】
まず、枚葉方式について説明する。
図２は、枚葉方式でハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを製造する際に用いられるＤＣマグネトロンスパッタリング装置の１例の模式図である。
この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。バッキングプレート４は水冷機構（図示せず）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及びスバ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。
【００３７】
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。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。
【００３８】
透明基板６は、真空槽１に搬入され、この真空槽１において、スパッタリングにより薄膜が形成されたのち、前記真空槽１から搬出される。この一連のプロセスが複数枚の透明基板に対して順次行われ、該透明基板の搬入と搬出とを略一定間隔で行うことによって、成膜時間を複数枚のマスクブランクス間で一定にすることができる。
【００３９】
次に、インライン連続方式について説明する。図３は、インライン連続方式でハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを製造する際に用いられるスパッタリング装置の１例の概略構成図である。
このスパッタリング装置は、パレット１１に搭載された数枚の透明基板６上に、それぞれ連続して成膜を行うもので、１つの真空チャンバ内において、搬送が行われながら、一連の成膜が行われる。したがって、この場合、複数種の膜を同一チャンバ内（同一の真空度）でスパッタ成膜することができる。なお、図３において、１２は導入チャンバ、１３はスパッタチャンバ、１４は取り出しチャンバである。
【００４０】
本発明の方法によれば、このようにして、量産するに際し、光学特性のばらつきが抑制され、品質の揃ったハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを効率よく製造することができる。
本発明はまた、前述の方法で製造されたハーフトーン型位相シフトマスクブランクス、および該マスクブランクスを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスクをも提供する。
【００４１】
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクは、前述のようにして作製されたハーフトーン膜を少なくとも１層含む位相シフト膜を透明基板上に有するマスクブランクスを用い、前記位相シフト膜に所定のパターンにしたがってその一部を除去するパターニング処理を施し、光半透過部と光透過部とで構成されるマスクパターンを形成することにより、作製することができる。
【００４２】
前記パターニング処理方法としては特に制限はなく、従来ハーフトーン型位相シフトマスクの製造において採用されている公知の方法を用いることができる。例えば、マスクブランクスの位相シフト膜上に電子線レジスト膜を形成し、所定のパターンに従って電子線を照射したのち、レジストの現像処理を行ってレジストパターンを形成する。次にこのレジストパターンをマスクとして位相シフト膜をドライエッチング処理したのち、残存レジストパターンを剥離することにより、光半透過部と光透過部を有する本発明のハーフトーン型位相シフトマスクが得られる。
【００４３】
【実施例】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
【００４４】
実施例１
前述の図２に示すＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用い、枚葉方式により以下に示すようにして、透明基板上に、モリブデンとシリコンと窒素から実質的に構成された単層の光半透過膜を成膜し、ＫｒＦエキシマレーザー光（２４８ｎｍ）用ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを２５０枚作製した。
【００４５】
スパッタリングターゲットとして、Ｍｏ：Ｓｉモル比が２０．０：８０．０のものを、スパッタリング用ガスとして、アルゴンと窒素とヘリウムとの混合ガス（ガス流量：Ａｒ＝１０ＳＣＣＭ、Ｎ２＝８０ＳＣＣＭ、Ｈｅ＝４０ＳＣＣＭ）を用い、光半透過膜の位相角がＫｒＦエキシマレーザー光の波長において、ほぼ１８０°となるように調整して、光半透過膜の成膜を行った。なお、前記ガス流量条件は、放電特性が安定な領域から選択された条件である。
その後、熱処理装置を用いて、２５０℃にて３０分間熱処理を行った。
【００４６】
上記で得られた位相シフトマスクブランクス（サイズ：１５．２ｃｍ角）について、ＫｒＦエキシマレーザー光の波長における位相角及び透過率のブランクス間ばらつきを調べた。なお、測定は、測定エリア１３．２ｃｍ角における任意の６点の平均値を一基板の値とした。その結果を図４及び図５に示す。図４及び図５から位相角及び透過率のブランクス間ばらつきは、それぞれ±１°以内、±０．１％以内であった。本実施例によれば、光学特性の安定したＫｒＦエキシマレーザー光用のハーフトーン位相シフトマスクブランクスを量産することができた。
【００４７】
実施例２
実施例１と同様のＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用い、枚葉方式により以下に示すようにして、透明基板上に、モリブデンとシリコンと窒素から実質的に構成された単層の光半透過膜を成膜し、ＡｒＦエキシマレーザー光（１９３ｎｍ）用ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを２５０枚作製した。
【００４８】
スパッタリングターゲットとして、Ｍｏ：Ｓｉモル比が１０．０：９０．０のものを、スパッタリング用ガスとして、実施例１と同じ条件であるアルゴンと窒素とヘリウムとの混合ガス（ガス流量：Ａｒ＝１０ＳＣＣＭ、Ｎ２＝８０ＳＣＣＭ、Ｈｅ＝４０ＳＣＣＭ）を用い、光半透過膜の位相角がＡｒＦエキシマレーザー光の波長において、ほぼ１８０°となるように調整して、光半透過膜の成膜を行った。
その後、熱処理装置を用いて、２５０℃にて３０分間熱処理を行った。
【００４９】
上記で得られた位相シフトマスクブランクス（サイズ：１５．２ｃｍ角）について、ＡｒＦエキシマレーザー光の波長における位相角及び透過率のブランクス間ばらつきを実施例１と同様な方法で調べた。その結果を図６及び図７に示す。図６及び図７から位相角及び透過率のブランクス間ばらつきは、それぞれ±１°以内、±０．１％以内であった。本実施例によれば、光学特性の安定したＡｒＦエキシマレーザー光用のハーフトーン位相シフトマスクブランクスを量産することができた。
【００５０】
以上の実施例より、異なる露光波長用の複数のハーフトーン型位相シフトマスクブランクを製造するに際し、放電安定性に優れたガス条件を固定条件とし、ターゲットの組成を変化させることにより、同じ装置を用いて異なる光学特性のハーフトーン型位相シフトマスクブランクを量産性よく製造することができる。
【００５１】
比較例１
比較のため、実施例１と同様の装置を用い、スパッタリング用ガスとして、アルゴンと窒素とヘリウムとの混合ガス（ガス流量：Ａｒ＝１０ＳＣＣＭ、Ｎ２＝６０ＳＣＣＭ、Ｈｅ＝４０ＳＣＣＭ）を用いた以外は、実施例１と同様にして位相シフトマスクブランクスを作製した。
【００５２】
その結果、位相角および透過率のブランクス間ばらつきは、それぞれ±５°以内、±１％以内となり、実施例１に比べてばらつきが大きく、所望の安定した光学特性を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを量産することができなかった。
【００５３】
なお、上記実施例では、２種の露光波長用の２種類のハーフトーン型位相シフトマスクブランクを製造した例を示したが、２種以上の露光波長用、あるいは透過率の異なる複数種についても量産できることは勿論である。
また、スパッタリング装置としては、上記実施例に記載されたような、枚葉式のスパッタリング装置に限らず、インライン式であってもよい。
【００５４】
また、反応性ガスとしては、Ｎ２ −を用いたが、他の反応性ガスを用いてもよい。
さらに、上記実施例においては、単層のハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを製造したが、２層以上の多層からなるハーフトーン位相シフトマスクブランクスの成膜において、本発明を適用してもよい。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、量産するに際し、光学特性のばらつきを抑えることができるハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの製造方法、この方法により得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクスおよび該マスクブランクスを用いて作製されたハーフトーン型位相シフトマスクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】定電力スパッタリングにおける窒素ガスの流量と放電電圧との関係の１例を示すグラフである。
【図２】枚葉方式でハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを製造する際に用いられるＤＣマグネトロンスパッタリング装置の１例の模式図である。
【図３】インライン連続方式でハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを製造する際に用いられるスパッタリング装置の１例の概略構成図である。
【図４】実施例１で得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクス間における位相角のばらつきを示すグラフである。
【図５】実施例１で得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクス間における透過率のばらつきを示すグラフである。
【図６】実施例２で得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクス間における位相角のばらつきを示すグラフである。
【図７】実施例２で得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクス間における透過率のばらつきを示すグラフである。
【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
７ 排気口
８ ガス導入口
９ ＤＣ電源
１０ 圧力計
１１ パレット
１２ 導入チャンバ
１３ スパッタチャンバ
１４ 取り出しチャンバ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの製造方法、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスおよびハーフトーン型位相シフトマスクに関する。さらに詳しくは、本発明は、量産するに際し、光学特性のばらつきを抑えることができるハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの製造方法、この方法により得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクスおよび該マスクブランクスを用いて作製されたハーフトーン型位相シフトマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＣやＬＳＩなどの半導体素子の製造においては、フォトレジスト組成物を用いたフォトリソグラフィーによる微細加工が行われている。これは、シリコーンウェーハなどの基板上にフォトレジスト組成物の薄膜を形成し、その上に所定のパターンが設けられたマスクを介して紫外線などの活性光を照射し、それを現像して得られたレジストパターンを保護膜として、該基板をエッチングする方法である。
【０００３】
ところが、近年、半導体素子の高集積化が急速に高まり、超ＬＳＩなどの製造においてはサブミクロン領域やクォーターミクロン領域の超微細パターンの加工精度が要求されるようになってきた。それに伴い、露光光源として従来用いられてきた紫外線では、波長による制限があることから、露光波長は短波長化の傾向にあり、現在ｇ線からｉ線、さらにはｄｅｅｐ−ＵＶやエキシマレーザー光といった遠紫外光を用いて露光が行われるようになってきた。
【０００４】
ところで、ＤＲＡＭ（記憶保持動作が必要な随時書き込み読み出しメモリー）は、現在２５６メガビットの量産体制が確立されており、今後メガビット級からギガビット級へのさら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。
【０００５】
パターンの微細化に対応するための手段の１つとして、これまでに、前記したように露光光源の短波長化によるパターンの高解像化が進められてきた。その結果、現在のフォトリソグラフィー法における露光光源として、ＫｒＦエキシマレーザー光（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー光（１９３ｎｍ）が主に使用されるようになり、さらにはＦ２エキシマレーザー光（１５７ｎｍ）の使用が検討されている。
【０００６】
しかしながら、このような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、レンズを始めとする光学系の設計に対する負担増大や、プロセスの安定性の低下など、好ましくない事態を招来する。
そこで、このような問題に対処するために、位相シフトリソグラフィー法が用いられるようになってきた。この位相シフトリソグラフィー法は、光学系には変更を加えず、マスクだけの変更でフォト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。該位相シフトリソグラフィー法においては、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。
【０００７】
この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）の関係がなり立つことが知られている。
【０００８】
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１８０°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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
現在は、ハーフトーン位相シフター部がＭｏＳｉＮ膜あるいはＭｏＳｉＯＮ膜からなる単層膜で構成されているものが主流となっている。
【００１１】
このような、ＭｏＳｉＮ膜あるいはＭｏＳｉＯＮ膜は、通常、ＭｏＳｉターゲットを用いて、不活性ガスとＯ２、Ｎ２、ＮＯ２等の反応性ガスとを含むスパッタリング雰囲気中で反応性スパッタリングを用いて成膜される。ＭｏＳｉターゲットとしては、Ｍｏ：Ｓｉ＝１：２（モル比）のターゲットが最も一般的であるが、ＭｏＳｉ系の膜は、通常波長が短くなると透過率が小さくなる傾向を示すため、露光波長の単波長化に伴ない、より透過性の大きい材料膜を得るために、ＭｏＳｉターゲットのシリコンの量を７０〜９５モル％としたターゲットを用いる方法もある（例えば、特許文献１参照）。従来は、反応性ガスの流量、またはそれに加えターゲットの組成の制御を行うことによって、所定の露光波長に対する所望の光学特性を有する膜を得ていた。
【００１２】
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ｉ線（３６４ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー光（２４８ｎｍ）から、ＡｒＦエキシマレーザー光（１９３ｎｍ）の実用化が進む中、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクについても、ｉ線用、ＫｒＦエキシマレーザー光、ＡｒＦエキシマレーザー光用といった、露光波長に応じた光学特性（透過率、位相差）を有する位相シフト膜を有するものが要求されている。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、９％、１５％等様々な透過率特性を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの要求が高まっている。
【００１３】
また、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスにおける光学特性は、従来は、透過率で±１％、位相シフト量で±５°といった範囲にブランクス間のばらつきを抑えることが要求されていた。しかし、近年においては、透過率で±０．４％、望ましくは±０．２％、位相シフト量で±４°、望ましくは±２°が要求されるようになってきているが、露光波長の単波長化に伴ない、ばらつきを許容範囲内に制御することがいっそう困難となる傾向がある。そして、上記のような様々な光学特性を有する多品種のハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを同じ量産装置で量産した場合、それぞれの光学特性に対して光学特性がばらつかないように成膜条件を設定することが困難であった。
【００１４】
【特許文献１】
特許第２９８９１５６号
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情のもとで、量産時におけるブランクス間の光学特性のばらつきを抑え、品質の揃ったハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを効率よく製造する方法、その方法で得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクスおよび該マスクブランクスを用いて作製された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ものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、金属およびシリコンを含むターゲットを用い、反応性ガスを含む雰囲気下に反応性スパッタリングを行い透明基板上にハーフトーン膜を成膜して、ハーフトーン膜を少なくとも１層含む位相シフト膜を透明基板上に有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを製造するに際し、前記ハーフトーン膜の成膜をある条件下で行うことにより、量産時における光学特性のばらつきが抑制されたハーフトーン型位相シフトマスクブランクスが効率よく得られ、その目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１７】
すなわち、本発明は、
（１）ハーフトーン膜を少なくとも１層含む位相シフト膜を透明基板上に有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの製造方法において、
金属およびシリコンを含むターゲットを用い、反応性ガスを含む雰囲気下に反応性スパッタリングを行うことにより、前記透明基板上に前記ハーフトーン膜を成膜する工程を有し、
前記反応性スパッタリングによるハーフトーン膜の成膜が、反応性ガスの流量の変化に対して放電特性が安定となる領域から選択される反応性ガスの流量下に、前記ターゲットとして、所望のハーフトーン膜光学特性が得られるように金属とシリコンの組成比を選択したターゲットを用いて行われ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スの製造方法、
【００１８】
（２）ハーフトーン膜を少なくとも１層含む位相シフト膜を透明基板上に有し、前記ハーフトーン膜の光学特性がそれぞれ異なる複数種のハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの製造方法において、
金属およびシリコンを含むターゲットを用い、反応性ガスを含む雰囲気下に反応性スパッタリングを行うことにより、前記透明基板上に前記ハーフトーン膜を成膜する工程を有し、
前記反応性スパッタリングによるハーフトーン膜の成膜が、反応性ガスの流量の変化に対して放電特性が安定となる領域から選択される反応性ガスの流量下に、前記ターゲットとして、所望の異なるハーフトーン膜光学特性が得られるように金属とシリコンの組成比をそれぞれ選択した複数種のターゲットを用いて行われ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スの製造方法、
【００１９】
（３）反応性ガスが窒素、酸素、炭素、フッ素およびこれらの化合物の中から選ばれる少なくとも１種である上記（１）または（２）項に記載の方法、
（４）上記（１）、（２）または（３）項に記載の方法によって製造された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ス、および
（５）上記（４）項に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを用いて製造されたことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク、
を提供するものである。
【００２０】
なお、上記（１）および（２）における「位相シフトマスクブランクスの製造方法」とは、広義に解し、位相シフトマスクブランクスの量産方法をも含むものとする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの製造方法は、ハーフトーン膜を少なくとも１層含む位相シフト膜を透明基板上に有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを製造する方法であり、前記位相シフト膜は、単層又は二層以上の多層構造を有し、かつ金属およびシリコンを含むターゲットを用い、反応性ガスを含む雰囲気下に反応性スパッタリングを行うことにより、成膜されたハーフトーン膜を少なくとも１層含むものである。
【００２２】
単層構造のハーフトーン膜からなる位相シフト膜としては、例えば金属とシリコンと、酸素、窒素、フッ素、炭素および水素の中から選ばれる少なくとも１種を含む材料から構成される膜を挙げることができる。ここで、金属としては、例えばモリブデン、タンタル、タングステン、クロム、チタン、ニッケル、パラジウム、ハフニウム、ジルコニウムなどの中から選ばれる少なくとも１種を含むものが挙げられる。
【００２３】
また、多層構造の位相シフト膜としては、例えば前記単層のハーフトーン膜を二層以上積層させたもの、あるいはクロム、タンタル、ハフニウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、バナジウム、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、タングステン、シリコンなどの中から選ばれる少なくとも１種を含む金属膜などの透過率調整層と、前記単層のハーフトーン膜を積層させたものなどが挙げられる。
なお、本発明における位相シフト膜は、位相シフト効果を得るために、位相差が略１８０°になるように設定されている。
【００２４】
一方、前記反応性ガスとしては、窒素、酸素、炭素、フッ素およびこれらの化合物の中から選ばれる少なくとも１種、具体的には、Ｏ２、Ｎ２、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＣＨ４、ＣＯ２、ＣＦ４などの中から選ばれる少なくとも１種を用いることができる。また、反応性スパッタリングにおいて、前記反応性ガスと併用されスパッタガス（不活性ガス）としては、例えばＡｒ、Ｈｅ、Ｘｅまたはこれらの混合ガスなどが挙げられる。
【００２５】
また、前記透明基板の材料としては、特に制限はなく、従来ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスにおける透明基板の材料として慣用されているもの、例えばソーダ石灰ガラスやホワイトクラウンのようなソーダライムガラス；ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、アルミノケイ酸ガラスのような低膨張ガラス；合成石英のような石英ガラス、あるいはポリエステルフィルムのようなプラスチックフィルムなどが用いられるが、ＬＳＩやＬＣＤ用マスクの基板材料としては、ソーダ石灰ガラスおよび石英ガラスが好適である。
【００２６】
本発明の方法における最大の特徴は、反応性スパッタリングによるハーフトーン膜の成膜を、反応性ガスの流量の変化に対して放電特性が安定となる領域から選択される反応性ガスの流量下に、前記ターゲットとして、所望のハーフトーン膜光学特性が得られるように金属とシリコンの組成比を選択したターゲットを用いて行うことにある。なお、ハーフトーン膜の光学特性がそれぞれ異なる複数種のハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを量産する場合には、前記ターゲットとして、所望の異なるハーフトーン膜光学特性が得られるように金属とシリコンの組成比をそれぞれ選択した複数種のターゲットを用いる。
【００２７】
ここで、「放電特性が安定となる領域」とは、定電力スパッタリングの場合は、放電電流または放電電圧が、反応性ガスの流量の変化に対して、実質的に変化を示さない領域のことであり、定電流スパッタリングの場合は、放電電力または放電電圧が、反応性ガスの流量の変化に対して実質的な変化を示さない領域のことである。具体的には、反応性ガスの１０ＳＣＣＭ（標準状態ｃｍ３／ｍｉｎ）の変化に対し、放電電圧の変化量が２０Ｖ程度以内となる領域を指す。
【００２８】
図１は、モリブデンとシリコンをモル比２０：８０で含むターゲットを用いた定電力スパッタリングにおいて、窒素ガスの流量と放電電圧との関係の１例を示すグラフであって、電力を２ｋＷと一定に保持した定電力スパッタリングにおいて、スパッタリング雰囲気としてアルゴン（Ａｒ：１０ＳＣＣＭ）と窒素を用い、窒素の流量の変化に対する放電電圧の変化を示すグラフである。この図から分かるように、窒素の流量の変動に対し、放電電圧の変動が小さい、放電特性の安定領域が存在する。すなわち、図１では、窒素流量が約５５ＳＣＣＭ以下において、放電電圧が約６２０〜６３０Ｖの安定領域、および窒素流量が約８０ＳＣＣＭ以上で、放電電圧が約３５０Ｖの安定領域が存在する。
【００２９】
電圧などの放電特性の変化は、光学特性のばらつきに大きく影響するため、放電電圧が変化しない領域から窒素流量条件を設定する。図１においては、２つの安定領域が存在するが、形成されるハーフトーン膜の性能（透過率や位相差など）の点から、後者の放電電圧が約３５０Ｖの安定領域から窒素流量条件を設定することが好ましい。
【００３０】
なお、前記図１においては、ターゲットとしてモリブデンとシリコンを含むものを、反応性ガスとして窒素を、スパッタガスとしてアルゴンを用いた定電力スパッタリングの例であるが、他のモリブデンとシリコンのモル比のターゲットまたは他の金属とシリコンを含むターゲット、あるいは他の反応性ガスや他のスパッタガスを用いた場合、さらには定電流スパッタリングの場合についても、同様のことがいえる。
【００３１】
次に、金属とシリコンの組成比を変化させたターゲットを用意し、上で設定したガス流量条件を用いた場合に所望の光学特性が得られるような金属とシリコンの組成比のターゲットを選択する。なお、本発明者らの実験によれば、ターゲットの組成の微調整、例えば０．１モル％きざみ、あるいはそれ以下での調整を行うことによって消衰係数のコントロールが可能であることが分かった。
【００３２】
したがって、放電特性の安定領域から選択されたガス条件において、例えば１モル％きざみに組成を変化させたターゲットを用いて所望の位相差（単層の場合は１８０°）となるようにハーフトーン膜を成膜した場合の透過率を測定することで条件出しを行い、所望の透過率が得られるターゲット組成を決定する。
【００３３】
なお、ターゲットの組成比は、透過性の高い材料を得るため、化学量論的に安定な金属シリサイドの中で、シリコンの含有率が多い金属シリサイドの組成よりも、シリコンの含有量がさらに多くなるような組成より選択することが好ましく、より具体的にはシリコンの含有量が７０〜９５モル％となるような範囲から選択することが好ましい。シリコンの含有量が７０モル％よりも小さいと、透過性の高い材料を得ることが困難となる。なお、ＫｒＦエキシマレーザより短い露光波長に用いるためには、シリコンは７８モル％以上とすることが好ましく、またＡｒＦエキシマレーザより短い露光波長に用いるためには、シリコンは８５モル％以上とすることが好ましい。一方、シリコンが９５モル％を超えると、ＤＣスパッタリングの際の放電安定性が損なわれる恐れがある。
【００３４】
このように反応性ガスの流量の変化に対して放電特性が安定となる領域から選択される反応性ガスの流量下に、ターゲットとして、所望の光学特性が得られるように金属とシリコンの組成比を選択したターゲットを用いて反応性スパッタリングを行うことにより、所望の位相角および透過率を有し、かつそれらのばらつきが、位相角で、通常±４°以内、好ましくは±２°以内、透過率で、通常±０．４％以内、好ましくは±０．２％以内のハーフトーン膜を成膜することができる。
【００３５】
本発明においては、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを量産する方法として、例えば枚葉方式およびインライン連続方式のいずれも採用することができる。
【００３６】
まず、枚葉方式について説明する。
図２は、枚葉方式でハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを製造する際に用いられるＤＣマグネトロンスパッタリング装置の１例の模式図である。
この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。バッキングプレート４は水冷機構（図示せず）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及びスバ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。
【００３７】
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。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。
【００３８】
透明基板６は、真空槽１に搬入され、この真空槽１において、スパッタリングにより薄膜が形成されたのち、前記真空槽１から搬出される。この一連のプロセスが複数枚の透明基板に対して順次行われ、該透明基板の搬入と搬出とを略一定間隔で行うことによって、成膜時間を複数枚のマスクブランクス間で一定にすることができる。
【００３９】
次に、インライン連続方式について説明する。図３は、インライン連続方式でハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを製造する際に用いられるスパッタリング装置の１例の概略構成図である。
このスパッタリング装置は、パレット１１に搭載された数枚の透明基板６上に、それぞれ連続して成膜を行うもので、１つの真空チャンバ内において、搬送が行われながら、一連の成膜が行われる。したがって、この場合、複数種の膜を同一チャンバ内（同一の真空度）でスパッタ成膜することができる。なお、図３において、１２は導入チャンバ、１３はスパッタチャンバ、１４は取り出しチャンバである。
【００４０】
本発明の方法によれば、このようにして、量産するに際し、光学特性のばらつきが抑制され、品質の揃ったハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを効率よく製造することができる。
本発明はまた、前述の方法で製造されたハーフトーン型位相シフトマスクブランクス、および該マスクブランクスを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスクをも提供する。
【００４１】
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクは、前述のようにして作製されたハーフトーン膜を少なくとも１層含む位相シフト膜を透明基板上に有するマスクブランクスを用い、前記位相シフト膜に所定のパターンにしたがってその一部を除去するパターニング処理を施し、光半透過部と光透過部とで構成されるマスクパターンを形成することにより、作製することができる。
【００４２】
前記パターニング処理方法としては特に制限はなく、従来ハーフトーン型位相シフトマスクの製造において採用されている公知の方法を用いることができる。例えば、マスクブランクスの位相シフト膜上に電子線レジスト膜を形成し、所定のパターンに従って電子線を照射したのち、レジストの現像処理を行ってレジストパターンを形成する。次にこのレジストパターンをマスクとして位相シフト膜をドライエッチング処理したのち、残存レジストパターンを剥離することにより、光半透過部と光透過部を有する本発明のハーフトーン型位相シフトマスクが得られる。
【００４３】
【実施例】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
【００４４】
実施例１
前述の図２に示すＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用い、枚葉方式により以下に示すようにして、透明基板上に、モリブデンとシリコンと窒素から実質的に構成された単層の光半透過膜を成膜し、ＫｒＦエキシマレーザー光（２４８ｎｍ）用ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを２５０枚作製した。
【００４５】
スパッタリングターゲットとして、Ｍｏ：Ｓｉモル比が２０．０：８０．０のものを、スパッタリング用ガスとして、アルゴンと窒素とヘリウムとの混合ガス（ガス流量：Ａｒ＝１０ＳＣＣＭ、Ｎ２＝８０ＳＣＣＭ、Ｈｅ＝４０ＳＣＣＭ）を用い、光半透過膜の位相角がＫｒＦエキシマレーザー光の波長において、ほぼ１８０°となるように調整して、光半透過膜の成膜を行った。なお、前記ガス流量条件は、放電特性が安定な領域から選択された条件である。
その後、熱処理装置を用いて、２５０℃にて３０分間熱処理を行った。
【００４６】
上記で得られた位相シフトマスクブランクス（サイズ：１５．２ｃｍ角）について、ＫｒＦエキシマレーザー光の波長における位相角及び透過率のブランクス間ばらつきを調べた。なお、測定は、測定エリア１３．２ｃｍ角における任意の６点の平均値を一基板の値とした。その結果を図４及び図５に示す。図４及び図５から位相角及び透過率のブランクス間ばらつきは、それぞれ±１°以内、±０．１％以内であった。本実施例によれば、光学特性の安定したＫｒＦエキシマレーザー光用のハーフトーン位相シフトマスクブランクスを量産することができた。
【００４７】
実施例２
実施例１と同様のＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用い、枚葉方式により以下に示すようにして、透明基板上に、モリブデンとシリコンと窒素から実質的に構成された単層の光半透過膜を成膜し、ＡｒＦエキシマレーザー光（１９３ｎｍ）用ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを２５０枚作製した。
【００４８】
スパッタリングターゲットとして、Ｍｏ：Ｓｉモル比が１０．０：９０．０のものを、スパッタリング用ガスとして、実施例１と同じ条件であるアルゴンと窒素とヘリウムとの混合ガス（ガス流量：Ａｒ＝１０ＳＣＣＭ、Ｎ２＝８０ＳＣＣＭ、Ｈｅ＝４０ＳＣＣＭ）を用い、光半透過膜の位相角がＡｒＦエキシマレーザー光の波長において、ほぼ１８０°となるように調整して、光半透過膜の成膜を行った。
その後、熱処理装置を用いて、２５０℃にて３０分間熱処理を行った。
【００４９】
上記で得られた位相シフトマスクブランクス（サイズ：１５．２ｃｍ角）について、ＡｒＦエキシマレーザー光の波長における位相角及び透過率のブランクス間ばらつきを実施例１と同様な方法で調べた。その結果を図６及び図７に示す。図６及び図７から位相角及び透過率のブランクス間ばらつきは、それぞれ±１°以内、±０．１％以内であった。本実施例によれば、光学特性の安定したＡｒＦエキシマレーザー光用のハーフトーン位相シフトマスクブランクスを量産することができた。
【００５０】
以上の実施例より、異なる露光波長用の複数のハーフトーン型位相シフトマスクブランクを製造するに際し、放電安定性に優れたガス条件を固定条件とし、ターゲットの組成を変化させることにより、同じ装置を用いて異なる光学特性のハーフトーン型位相シフトマスクブランクを量産性よく製造することができる。
【００５１】
比較例１
比較のため、実施例１と同様の装置を用い、スパッタリング用ガスとして、アルゴンと窒素とヘリウムとの混合ガス（ガス流量：Ａｒ＝１０ＳＣＣＭ、Ｎ２＝６０ＳＣＣＭ、Ｈｅ＝４０ＳＣＣＭ）を用いた以外は、実施例１と同様にして位相シフトマスクブランクスを作製した。
【００５２】
その結果、位相角および透過率のブランクス間ばらつきは、それぞれ±５°以内、±１％以内となり、実施例１に比べてばらつきが大きく、所望の安定した光学特性を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを量産することができなかった。
【００５３】
なお、上記実施例では、２種の露光波長用の２種類のハーフトーン型位相シフトマスクブランクを製造した例を示したが、２種以上の露光波長用、あるいは透過率の異なる複数種についても量産できることは勿論である。
また、スパッタリング装置としては、上記実施例に記載されたような、枚葉式のスパッタリング装置に限らず、インライン式であってもよい。
【００５４】
また、反応性ガスとしては、Ｎ２ −を用いたが、他の反応性ガスを用いてもよい。
さらに、上記実施例においては、単層のハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを製造したが、２層以上の多層からなるハーフトーン位相シフトマスクブランクスの成膜において、本発明を適用してもよい。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、量産するに際し、光学特性のばらつきを抑えることができるハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの製造方法、この方法により得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクスおよび該マスクブランクスを用いて作製されたハーフトーン型位相シフトマスクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】定電力スパッタリングにおける窒素ガスの流量と放電電圧との関係の１例を示すグラフである。
【図２】枚葉方式でハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを製造する際に用いられるＤＣマグネトロンスパッタリング装置の１例の模式図である。
【図３】インライン連続方式でハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを製造する際に用いられるスパッタリング装置の１例の概略構成図である。
【図４】実施例１で得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクス間における位相角のばらつきを示すグラフである。
【図５】実施例１で得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクス間における透過率のばらつきを示すグラフである。
【図６】実施例２で得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクス間における位相角のばらつきを示すグラフである。
【図７】実施例２で得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクス間における透過率のばらつきを示すグラフである。
【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
７ 排気口
８ ガス導入口
９ ＤＣ電源
１０ 圧力計
１１ パレット
１２ 導入チャンバ
１３ スパッタチャンバ
１４ 取り出しチャンバ
Claims (5)
- ハーフトーン膜を少なくとも１層含む位相シフト膜を透明基板上に有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの製造方法において、
金属およびシリコンを含むターゲットを用い、反応性ガスを含む雰囲気下に反応性スパッタリングを行うことにより、前記透明基板上に前記ハーフトーン膜を成膜する工程を有し、
前記反応性スパッタリングによるハーフトーン膜の成膜が、反応性ガスの流量の変化に対して放電特性が安定となる領域から選択される反応性ガスの流量下に、前記ターゲットとして、所望のハーフトーン膜光学特性が得られるように金属とシリコンの組成比を選択したターゲットを用いて行われ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スの製造方法。 - ハーフトーン膜を少なくとも１層含む位相シフト膜を透明基板上に有し、前記ハーフトーン膜の光学特性がそれぞれ異なる複数種のハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの製造方法において、
金属およびシリコンを含むターゲットを用い、反応性ガスを含む雰囲気下に反応性スパッタリングを行うことにより、前記透明基板上に前記ハーフトーン膜を成膜する工程を有し、
前記反応性スパッタリングによるハーフトーン膜の成膜が、反応性ガスの流量の変化に対して放電特性が安定となる領域から選択される反応性ガスの流量下に、前記ターゲットとして、所望の異なるハーフトーン膜光学特性が得られるように金属とシリコンの組成比をそれぞれ選択した複数種のターゲットを用いて行われ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スの製造方法。 - 反応性ガスが窒素、酸素、炭素、フッ素およびこれらの化合物の中から選ばれる少なくとも１種である請求項１または２に記載の方法。
- 請求項１、２または３に記載の方法によって製造された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ス。
- 請求項４に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを用いて製造されたことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。
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