JP2004302024A - 位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスク並びに位相シフト膜の成膜方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明基板上に組成の異なる2層の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、上記各層の膜構成元素がそれぞれ金属元素Si、N、Oからなり、かつ上記2層の界面において一方の膜組成から他方の膜組成に組成が変化する傾斜膜部分を有す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、従来の2層膜構造の位相シフト膜に比べて0.2μmアップのパーティクルの低減が可能である。
【選択図】 なし
【効果】本発明によれば、従来の2層膜構造の位相シフト膜に比べて0.2μmアップのパーティクルの低減が可能である。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体プロセスにおいて用いられる位相シフトマスクブランク、位相シフトマスク及び位相シフト膜の成膜方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体の微細化技術が進むにつれ、プロセスの安定化及びより微小なパーティクルに対する抑制が重要な事項として注目されてきている。
2002年のITRSのロードマップでは、2004年には0.09μmのラインスペースの確立が求められており、フォトマスクにおける解像力もそれに従い無欠陥、超解像性が求められる。解像力を向上する方法の1つが位相シフトマスクであるが、現在もっともよく使用されているのがハーフトーン型のものである。また、これに光近接効果補正方法(Optical Proximity Correction=OPC)を併せて用いることにより、解像力の向上を図っている。
この場合、4倍体のマスクの欠陥サイズはそのラインの1/3であり、0.2μm以上の欠陥は致命的であり、極力避けねばならない。
【0003】
以上の点から、ハーフトーン膜においても欠陥が少ないものが要求されており、その程度が少なければ少ないほどよい。また、ハーフトーン膜の膜構成を複層化することにより、機能性、耐久性の向上を図ることができるが、成膜中並びに成膜後にハーフトーン膜に付着したパーティクルをスクラブ洗浄する場合、複層膜界面に生じるストレス等が原因で欠陥が増加してしまうという問題があった。
【0004】
【特許文献1】
特開平7−140635号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、従来の2層膜構造の位相シフト膜に比べてパーティクルの低減を可能とした位相シフトマスクブランク、位相シフトマスク及び位相シフト膜の成膜方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、組成の異なる2層膜構造の位相シフトマスクにおいて、その2層膜の界面において組成を連続に変化させることにより、従来の2層膜構造のものに対して0.2μmアップのパーティクルを低減し得ることを知見し、本発明をなすに至った。
【0007】
従って、本発明は下記位相シフトマスクブランク、位相シフトマスク及び位相シフト膜の成膜方法を提供する。
請求項1:
透明基板上に組成の異なる2層の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、上記各層の膜構成元素がそれぞれ金属元素、Si、N、Oからなり、かつ上記2層の界面において一方の膜組成から他方の膜組成に組成が変化する傾斜膜部分を有す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:
傾斜膜部分の厚さが100Å以上である請求項1記載の位相シフトマスクブランク。
請求項3:
位相シフト膜の各層がそれぞれMoSiON系の膜にて形成された請求項1又は2記載の位相シフトマスクブランク。
請求項4:
請求項1〜3のいずれか1項記載の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜がパターン形成されてなることを特徴とする位相シフトマスク。
請求項5:
組成が異なる複数のターゲットを備えたスパッタリング成膜装置を用いて組成の異なる2層膜構造の位相シフト膜を成膜する方法において、上記2層の界面において一方の膜組成から他方の膜組成に組成を変化させて成膜することにより傾斜膜部分を形成することを特徴とする位相シフト膜の成膜方法。
請求項6:
傾斜膜部分の厚さが100Å以上である請求項5記載の成膜方法。
請求項7:
上記各層の膜構成元素がそれぞれ金属元素、Si、N、Oからなる請求項5又は6記載の成膜方法。
請求項8:
位相シフト膜の各層をそれぞれMoSiONの膜にて形成した請求項7記載の成膜方法。
【0008】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の位相シフトマスクブランクは、互いに組成の異なる2層膜構造の位相シフト膜を石英、CaF2等の露光光が透過する基板上に形成したものである。また、位相シフトマスクは、このブランクの位相シフト膜を常法に従ってパターン形成したものである。
【0009】
この場合、位相シフト膜の各層は、それぞれ金属元素、Si、N、Oからなるものであることが好ましく、特には耐薬品性の点よりそれぞれMoSiON系の膜であることが好ましい。
【0010】
ここで、基板側の膜、表層側の膜をそれぞれMoSiONとした場合、表層側の膜組成は基板側の膜よりMo含有量を相対的に低くすることが、膜の耐久性を上げるために好ましい。また、それぞれの膜厚は、全体として所用の位相差、透過率に合わせるように選定されるが、基板側の膜厚さは100〜500Å、特に200〜400Å、表層の膜厚さは800〜200Å、特に600〜300Åであることが好ましい。
【0011】
本発明においては、上記2層の位相シフト膜の層間に一方の層の膜組成から他方の層の膜組成に連続的又は段階的に変化する傾斜膜部分を有する。この場合、この傾斜膜部分厚さは100Å以上、特に200Å以上であることが好ましい。この厚さが100Åより薄いと面間のストレスが大きくなり、パーティクルの発生原因となるおそれがある。
なお、傾斜膜の厚さ上限は適宜選定されるが、通常500Å以下、特に300Å以下である。
【0012】
本発明の位相シフト膜の成膜方法は、異なる2個以上のターゲットを用いてスパッタリング法により行うもので、2層の一定組成の膜形成は常法によって行うことができ、1個又は2個以上のターゲットを用いて第1の膜組成を形成し、これとは別の1個又は2個以上のターゲットを用いて第2の膜組成を形成する。また、傾斜膜部分の形成において、組成を連続的に変化させる手段としては、最初に1個又は2個以上のターゲットで成膜した第1の膜組成に対し、これとは別の1個又は2個以上のターゲットで成膜した第2の膜組成を徐々に成膜出力の比を変えながら成膜し、最終的に全てを第2の膜組成に置き換えるという方法を採用し得る。
【0013】
ここで、このような傾斜した層は、ターゲットに対する放電電力を調整することにより得ることができるが、ターゲットに対する放電電力を連続的に変化させることで、実質的に組成が連続的に変化する傾斜膜が得られ、放電電力を段階的に乃至間欠的に変化させることで、組成が段階的に変化する傾斜膜が得られる。なお、傾斜膜の組成を段階的に変化させる場合、2段階以上、特に3〜5段階変化させることが好ましい。
【0014】
本発明において、スパッタリング法は、直流電源を用いたものでも高周波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。
【0015】
スパッタリングガスの組成は、アルゴン、キセノン等の不活性ガスと窒素ガスや酸素ガス、各種酸化窒素ガス、酸化炭素ガス等を、成膜される位相シフト膜が所望の組成を持つように、適宜に添加することで成膜される。
【0016】
この場合、成膜される位相シフト膜の透過率を上げたい時には、膜中に酸素及び窒素が多く取込まれるようにスパッタリング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ターゲットを用いる方法などにより調製することができる。
【0017】
【実施例】
以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【0018】
[実施例]
反応性スパッタリング装置内に基板に対向してMoSiターゲット(T1−1)、MoSiターゲット(T2−1)、Siターゲット(T1−2)、Siターゲット(T2−2)の合計4個のターゲットを配置した。なお、MoSiターゲット(T1−1)の組成はMoSi3.6であり、MoSiターゲット(T2−1)の組成はMoSi2.3である。
【0019】
反応性ガスとしてN2、N2Oを用い、不活性ガスとしてArを用い、Ar=5sccm、N2=20sccm、N2O=0.5sccmの流量でスパッタリング装置内に流入させながら、図1に示すようにMoSiターゲット(T1−1)に275W、Siターゲット(T1−2)55Wの成膜出力を与え、300Åの膜を成膜した後、MoSiターゲット(T1−1)、Siターゲット(T1−2)の出力を徐々に下げる一方、MoSiターゲット(T2−1)、Siターゲット(T2−2)の出力を0Wから徐々に増加させながら成膜を行い、100Åの膜(傾斜膜)形成した時点で、MoSiターゲット(T1−1)及びSiターゲット(T1−2)の出力をそれぞれ0Wにすると共に、MoSiターゲット(T2−1)の成膜出力を250W、Siターゲット(T2−2)の出力を80Wとし、以後その出力を保持して400Åの成膜を行った。
【0020】
ここで得られた位相シフト膜において、最初の300Åの膜組成は表1に示す基板側の膜組成であり、最後の400Åの膜組成は表1に示す表面側の膜組成であり、その中間の100Åの傾斜膜は最初の300Åの膜組成から最後の400Åの膜組成に連続的に変化するものであった。
【0021】
【表1】
【0022】
[比較例]
図2に示したように、傾斜膜を形成せず、MoSiターゲット(T1−1)に275W、Siターゲット(T1−2)55Wの成膜出力を与えて350Å成膜した後、直ちにこれら両ターゲットの出力を0Wにすると共に、MoSiターゲット(T2−1)に250W、Siターゲット(T2−2)に80Wの出力を与えて450Å成膜した。
【0023】
上記実施例と比較例で得られた位相シフトマスクブランク(位相シフト膜)を比較すると、その0.2μm以上のパーティクル総量は表2,3の通りであった。なお、欠陥検査機として、(株)日立デコー製GM−1000により測定を行った。また、下記結果は、成膜後洗浄を行った時に存在する洗浄起因のパーティクルである。これは洗浄前後の欠陥の増加数を示したものである。
【0024】
【表2】
【0025】
【表3】
【0026】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の2層膜構造の位相シフト膜に比べて0.2μmアップのパーティクルの低減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例におけるターゲットに対する成膜出力変化を示すグラフである。
【図2】比較例におけるターゲットに対する成膜出力変化を示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体プロセスにおいて用いられる位相シフトマスクブランク、位相シフトマスク及び位相シフト膜の成膜方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体の微細化技術が進むにつれ、プロセスの安定化及びより微小なパーティクルに対する抑制が重要な事項として注目されてきている。
2002年のITRSのロードマップでは、2004年には0.09μmのラインスペースの確立が求められており、フォトマスクにおける解像力もそれに従い無欠陥、超解像性が求められる。解像力を向上する方法の1つが位相シフトマスクであるが、現在もっともよく使用されているのがハーフトーン型のものである。また、これに光近接効果補正方法(Optical Proximity Correction=OPC)を併せて用いることにより、解像力の向上を図っている。
この場合、4倍体のマスクの欠陥サイズはそのラインの1/3であり、0.2μm以上の欠陥は致命的であり、極力避けねばならない。
【0003】
以上の点から、ハーフトーン膜においても欠陥が少ないものが要求されており、その程度が少なければ少ないほどよい。また、ハーフトーン膜の膜構成を複層化することにより、機能性、耐久性の向上を図ることができるが、成膜中並びに成膜後にハーフトーン膜に付着したパーティクルをスクラブ洗浄する場合、複層膜界面に生じるストレス等が原因で欠陥が増加してしまうという問題があった。
【0004】
【特許文献1】
特開平7−140635号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、従来の2層膜構造の位相シフト膜に比べてパーティクルの低減を可能とした位相シフトマスクブランク、位相シフトマスク及び位相シフト膜の成膜方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、組成の異なる2層膜構造の位相シフトマスクにおいて、その2層膜の界面において組成を連続に変化させることにより、従来の2層膜構造のものに対して0.2μmアップのパーティクルを低減し得ることを知見し、本発明をなすに至った。
【0007】
従って、本発明は下記位相シフトマスクブランク、位相シフトマスク及び位相シフト膜の成膜方法を提供する。
請求項1:
透明基板上に組成の異なる2層の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、上記各層の膜構成元素がそれぞれ金属元素、Si、N、Oからなり、かつ上記2層の界面において一方の膜組成から他方の膜組成に組成が変化する傾斜膜部分を有す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:
傾斜膜部分の厚さが100Å以上である請求項1記載の位相シフトマスクブランク。
請求項3:
位相シフト膜の各層がそれぞれMoSiON系の膜にて形成された請求項1又は2記載の位相シフトマスクブランク。
請求項4:
請求項1〜3のいずれか1項記載の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜がパターン形成されてなることを特徴とする位相シフトマスク。
請求項5:
組成が異なる複数のターゲットを備えたスパッタリング成膜装置を用いて組成の異なる2層膜構造の位相シフト膜を成膜する方法において、上記2層の界面において一方の膜組成から他方の膜組成に組成を変化させて成膜することにより傾斜膜部分を形成することを特徴とする位相シフト膜の成膜方法。
請求項6:
傾斜膜部分の厚さが100Å以上である請求項5記載の成膜方法。
請求項7:
上記各層の膜構成元素がそれぞれ金属元素、Si、N、Oからなる請求項5又は6記載の成膜方法。
請求項8:
位相シフト膜の各層をそれぞれMoSiONの膜にて形成した請求項7記載の成膜方法。
【0008】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の位相シフトマスクブランクは、互いに組成の異なる2層膜構造の位相シフト膜を石英、CaF2等の露光光が透過する基板上に形成したものである。また、位相シフトマスクは、このブランクの位相シフト膜を常法に従ってパターン形成したものである。
【0009】
この場合、位相シフト膜の各層は、それぞれ金属元素、Si、N、Oからなるものであることが好ましく、特には耐薬品性の点よりそれぞれMoSiON系の膜であることが好ましい。
【0010】
ここで、基板側の膜、表層側の膜をそれぞれMoSiONとした場合、表層側の膜組成は基板側の膜よりMo含有量を相対的に低くすることが、膜の耐久性を上げるために好ましい。また、それぞれの膜厚は、全体として所用の位相差、透過率に合わせるように選定されるが、基板側の膜厚さは100〜500Å、特に200〜400Å、表層の膜厚さは800〜200Å、特に600〜300Åであることが好ましい。
【0011】
本発明においては、上記2層の位相シフト膜の層間に一方の層の膜組成から他方の層の膜組成に連続的又は段階的に変化する傾斜膜部分を有する。この場合、この傾斜膜部分厚さは100Å以上、特に200Å以上であることが好ましい。この厚さが100Åより薄いと面間のストレスが大きくなり、パーティクルの発生原因となるおそれがある。
なお、傾斜膜の厚さ上限は適宜選定されるが、通常500Å以下、特に300Å以下である。
【0012】
本発明の位相シフト膜の成膜方法は、異なる2個以上のターゲットを用いてスパッタリング法により行うもので、2層の一定組成の膜形成は常法によって行うことができ、1個又は2個以上のターゲットを用いて第1の膜組成を形成し、これとは別の1個又は2個以上のターゲットを用いて第2の膜組成を形成する。また、傾斜膜部分の形成において、組成を連続的に変化させる手段としては、最初に1個又は2個以上のターゲットで成膜した第1の膜組成に対し、これとは別の1個又は2個以上のターゲットで成膜した第2の膜組成を徐々に成膜出力の比を変えながら成膜し、最終的に全てを第2の膜組成に置き換えるという方法を採用し得る。
【0013】
ここで、このような傾斜した層は、ターゲットに対する放電電力を調整することにより得ることができるが、ターゲットに対する放電電力を連続的に変化させることで、実質的に組成が連続的に変化する傾斜膜が得られ、放電電力を段階的に乃至間欠的に変化させることで、組成が段階的に変化する傾斜膜が得られる。なお、傾斜膜の組成を段階的に変化させる場合、2段階以上、特に3〜5段階変化させることが好ましい。
【0014】
本発明において、スパッタリング法は、直流電源を用いたものでも高周波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。
【0015】
スパッタリングガスの組成は、アルゴン、キセノン等の不活性ガスと窒素ガスや酸素ガス、各種酸化窒素ガス、酸化炭素ガス等を、成膜される位相シフト膜が所望の組成を持つように、適宜に添加することで成膜される。
【0016】
この場合、成膜される位相シフト膜の透過率を上げたい時には、膜中に酸素及び窒素が多く取込まれるようにスパッタリング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ターゲットを用いる方法などにより調製することができる。
【0017】
【実施例】
以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【0018】
[実施例]
反応性スパッタリング装置内に基板に対向してMoSiターゲット(T1−1)、MoSiターゲット(T2−1)、Siターゲット(T1−2)、Siターゲット(T2−2)の合計4個のターゲットを配置した。なお、MoSiターゲット(T1−1)の組成はMoSi3.6であり、MoSiターゲット(T2−1)の組成はMoSi2.3である。
【0019】
反応性ガスとしてN2、N2Oを用い、不活性ガスとしてArを用い、Ar=5sccm、N2=20sccm、N2O=0.5sccmの流量でスパッタリング装置内に流入させながら、図1に示すようにMoSiターゲット(T1−1)に275W、Siターゲット(T1−2)55Wの成膜出力を与え、300Åの膜を成膜した後、MoSiターゲット(T1−1)、Siターゲット(T1−2)の出力を徐々に下げる一方、MoSiターゲット(T2−1)、Siターゲット(T2−2)の出力を0Wから徐々に増加させながら成膜を行い、100Åの膜(傾斜膜)形成した時点で、MoSiターゲット(T1−1)及びSiターゲット(T1−2)の出力をそれぞれ0Wにすると共に、MoSiターゲット(T2−1)の成膜出力を250W、Siターゲット(T2−2)の出力を80Wとし、以後その出力を保持して400Åの成膜を行った。
【0020】
ここで得られた位相シフト膜において、最初の300Åの膜組成は表1に示す基板側の膜組成であり、最後の400Åの膜組成は表1に示す表面側の膜組成であり、その中間の100Åの傾斜膜は最初の300Åの膜組成から最後の400Åの膜組成に連続的に変化するものであった。
【0021】
【表1】
【0022】
[比較例]
図2に示したように、傾斜膜を形成せず、MoSiターゲット(T1−1)に275W、Siターゲット(T1−2)55Wの成膜出力を与えて350Å成膜した後、直ちにこれら両ターゲットの出力を0Wにすると共に、MoSiターゲット(T2−1)に250W、Siターゲット(T2−2)に80Wの出力を与えて450Å成膜した。
【0023】
上記実施例と比較例で得られた位相シフトマスクブランク(位相シフト膜)を比較すると、その0.2μm以上のパーティクル総量は表2,3の通りであった。なお、欠陥検査機として、(株)日立デコー製GM−1000により測定を行った。また、下記結果は、成膜後洗浄を行った時に存在する洗浄起因のパーティクルである。これは洗浄前後の欠陥の増加数を示したものである。
【0024】
【表2】
【0025】
【表3】
【0026】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の2層膜構造の位相シフト膜に比べて0.2μmアップのパーティクルの低減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例におけるターゲットに対する成膜出力変化を示すグラフである。
【図2】比較例におけるターゲットに対する成膜出力変化を示すグラフである。
Claims (8)
- 透明基板上に組成の異なる2層の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、上記各層の膜構成元素がそれぞれ金属元素、Si、N、Oからなり、かつ上記2層の界面において一方の膜組成から他方の膜組成に組成が変化する傾斜膜部分を有することを特徴とする位相シフトマスクブランク。
- 傾斜膜部分の厚さが100Å以上である請求項1記載の位相シフトマスクブランク。
- 位相シフト膜の各層がそれぞれMoSiON系の膜にて形成された請求項1又は2記載の位相シフトマスクブランク。
- 請求項1〜3のいずれか1項記載の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜がパターン形成されてなることを特徴とする位相シフトマスク。
- 組成が異なる複数のターゲットを備えたスパッタリング成膜装置を用いて組成の異なる2層膜構造の位相シフト膜を成膜する方法において、上記2層の界面において一方の膜組成から他方の膜組成に組成を変化させて成膜することにより傾斜膜部分を形成することを特徴とする位相シフト膜の成膜方法。
- 傾斜膜部分の厚さが100Å以上である請求項5記載の成膜方法。
- 上記各層の膜構成元素がそれぞれ金属元素、Si、N、Oからなる請求項5又は6記載の成膜方法。
- 位相シフト膜の各層をそれぞれMoSiONの膜にて形成した請求項7記載の成膜方法。
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JP2003093796A JP2004302024A (ja) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | 位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスク並びに位相シフト膜の成膜方法 |
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JP2003093796A Pending JP2004302024A (ja) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | 位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスク並びに位相シフト膜の成膜方法 |
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-
2003
- 2003-03-31 JP JP2003093796A patent/JP2004302024A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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