JP2004302024A

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

Info

Publication number: JP2004302024A
Application number: JP2003093796A
Authority: JP
Inventors: Chikayasu Fukushima; 慎泰福島; Hiroki Yoshikawa; 博樹吉川; Sadaomi Inazuki; 判臣稲月; Satoshi Okazaki; 智岡崎
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

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

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（ＯｐｔｉｃａｌＰｒｏｘｉｍｉｔｙＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎ＝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、ＣａＦ_２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ＭｏＳｉ_３．６であり、ＭｏＳｉターゲット（Ｔ２−１）の組成はＭｏＳｉ_２．３である。
【００１９】
反応性ガスとしてＮ_２、Ｎ_２Ｏを用い、不活性ガスとしてＡｒを用い、Ａｒ＝５ｓｃｃｍ、Ｎ_２＝２０ｓｃｃｍ、Ｎ_２Ｏ＝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

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。