JP2005084684A - 減衰位相偏移マスク・ブランクおよびフォトマスク - Google Patents

Abstract

【課題】 リソグラフィで使用するための減衰位相偏移（ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ）マスク・ブランク、およびこうしたマスク・ブランクを製造する方法を提供する。
【解決手段】 基板と前記基板上の１つの表面上の薄膜システムとを有する、リソグラフィで使用するための減衰位相偏移マスクであって、前記薄膜システムは、 位相偏移制御副層（ｓｕｂｌａｙｅｒ）および伝達制御副層を有する位相偏移層を有し、前記位相偏移マスクは、ほぼ１８０°の位相偏移を伴うフォトマスクと、２００ｎｍまたはそれ以下の波長を有する露光における少なくとも０．００１％の光伝達性とを生成することが可能であり、前記薄膜システムは本質的に０．５μｍまたはそれ以上の粒径を有する欠陥がないものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、２００ｎｍまたはそれ以下の露光波長のリソグラフィで使用するための減衰（ａｔｔｅｎｕａｔｉｎｇ）位相偏移（ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ）マスク・ブランク、およびこうしたマスク・ブランクの製造方法に関する。

通常のバイナリ・マスク技術で達成できる範囲を超えて、リソグラフ・ツールの解像度、コントラスト、および焦点深度（ｄｅｐｔｈ ｆｏｃｕｓ）を延ばす道として、位相偏移マスクにかなりの関心が集まっている。いくつかの位相偏移方式の中でも、その教示が参照により本明細書に組み込まれている、ソリッド・ステート・テクノロジの１９９２年１月号４３ページでバーン Ｊ．リンによって提案された（埋込み（ｅｍｂｅｄｄｅｄ））減衰位相偏移マスクは、製造が容易であり関連するコストが節約できることから、幅広く受け入れられている。

減衰された位相偏移マスクのいくつかの技術的バリエーションが提案されてきている。第１のバリエーションでは、基板には、所望の位相偏移を生成するためにエッチングにより石英基板に結合された、わずかに透明な層、たとえば非常に薄いクロム層が提供される。この方法では、層蒸着（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）およびエッチング・プロセスの両方を高度に制御する必要がある。他のバリエーションでは、位相偏移マスクは、位相偏移および減衰特性を用いて１つまたは複数の層を基板上に印加することによって提供される。１つの層が１８０°の位相偏移ならびに入射光（ｉｎｃｉｄｅｎｔ ｌｉｇｈｔ）の減衰を提供する、単層ソリューションが提案されている。こうした単層ソリューションは、たとえば米国特許第５９４２３５６号、米国特許第５６３５３１２５号、米国特許第６５０３６４４号、米国特許第５９３９２２５号、米国特許第５４７７０５８号、および米国特許第２００２／０１１９３７８ Ａ１号である。単層ソリューションは、構造が単純であること、したがって準備が容易であることから選択されてきた。しかしながら、単層ソリューションは、伝達性（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）および位相偏移の独立した調整可能性に鑑みて制限がある。具体的に言えば、１９３ｎｍの露光波長に対する高伝達減衰位相偏移マスク・ブランク、および１５７の露光波長に対する位相偏移マスク・ブランクが達成不可能である。単層ソリューションに加えて、２層および多層の減衰位相偏移マスク・ブランクについても記載されている。多層については、米国特許第５８９７９７７号および米国特許第６２７４２８０号に記載されている。米国特許第５８９７９７７号は、まったく異なる交互になった、金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）、金属窒化物（ｍｅｔａｌ ｎｉｔｒｉｄｅ）、またはアルカリ土類フッ化物（ａｌｋａｌｉｎｅ ｅａｒｔｈ ｆｌｕｏｒｉｄｅ）などの光学的に透明な材料の層と、元素金属、金属酸化物、または金属窒化物などの光吸収材料の層とを有する、４００ｎｍ未満の波長に対する埋込み減衰位相偏移マスク・ブランク（ＥＡＰＳＭ）に関する。米国特許第６２７４２８０号は、まったく異なる交互の隣接する、ＡｌおよびＳｉの酸化物からなるグループから選択された本質的に酸化物からなる光学的に透明な材料の層と、ＡｌおよびＳｉの窒化物からなるグループから選択された本質的に窒化物からなる光吸収材料の層とを有する、２００ｎｍ未満の露光波長に対するＥＡＰＳＭについて記載している。１６０ｎｍ未満の露光波長に対する位相偏移マスク・ブランクに関する単層および多層ソリューションについては、米国特許第６３９５４３３号にも記載されている。位相偏移システムは、位相偏移マスク・ブランクの伝達特性を下げるために、少なくとも１つのケイ素、酸化ケイ素、または窒化ケイ素を備え、金属酸化物または窒化物を吸収する、少なくとも１つの材料を有する。本明細書は、多層のそれぞれの層を十分に薄くして、擬似単層として働く多層となるようにすることに重点を置いたものである。欠陥を修復することができないため、多層ソリューションの方が２００ｍｎ未満の露光波長には好ましくない。

いくつかの公告（ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ）で、２層位相偏移マスク・ブランクについて述べており、ＪＰ ０４−０６８３５２ Ａは、容易に検査および修正が可能な高精度を有する位相偏移マスクに関する。米国特許第２００２／０１２２９９１ Ａ１号は、ケイ素、酸素、および窒素で構成される位相偏移層を有する、単層および２層のハーフトーン（ｈａｌｆｔｏｎｅ）位相偏移マスク・ブランクについて記載している。オプションとして、基板と位相偏移層との間にエッチング・ストップ層が提供される。位相偏移層における酸素と窒素の割合を変えることによって、位相偏移層の伝達性が調整される。本明細書によれば、位相偏移層における窒素のレンジが５原子％（ａｔｏｍｉｃ％）未満であるか、または酸素のレンジが６０原子％を超えると、薄膜の伝達性が高くなり過ぎるためにハーフトーン位相遷移層の機能は失われる。米国特許第５４８２７９９号は、位相偏移層が、ほぼ均一の材料で形成された単一層と、前記単一層薄膜との組合せで使用される場合はその伝達性がそれほど波長に依存しない伝達薄膜とを含む、２層位相偏移マスク・ブランクに関する。位相偏移システムの１つの層の位相偏移システムの他の層からの光学特性に対するこうした依存性は、位相偏移および伝達性が別個に調整可能であるという点で、位相偏移システムの欠点である。米国特許第６４５８４９６号は、２層位相偏移システムを有する位相偏移マスク・ブランクについて記載したものである。マスク・ブランクは、基板に対する改善されたエッチングの選択的割合を有する。ＴａＳｉＯが、位相偏移マスク・ブランクに位相偏移を課すための好ましい材料として記載されている。

２進ソリューションに関して記載された文書のうちのいずれも、蒸着層における欠陥の問題、あるいは２００ｎｍまたはそれ以下の露光波長に関する位相偏移マスク・ブランクにおける層の不均一性に対処するものではない。

フォトマスクのフィーチャ・サイズを小さくするための要件が増えるにつれて、ほとんど欠陥のないフォトマスク・ブランクがより重要になってくる。フォトマスク・ブランク上の欠陥は、ＩＣ素子に欠陥を発生させることになるフォトマスク内のピンホールなどの欠陥につながる可能性がある。マスク・ブランク上の欠陥を避けるためのタスクは、フィーチャ・サイズが小さくなることでより厳しいものになってくる。たとえば６５ｎｍおよび４５ｎｍのノード（すなわち、それぞれウェーハ上の６５ｎｍおよび４５ｎｍのフィーチャ・サイズ）の場合、フォトマスクは１００ｎｍのフィーチャ・サイズを有する構造体でパターン形成（ｐａｔｔｅｒｎ）されるため、０．５μｍより大きい粒径（ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ）を有する表面欠陥があってはならない。
米国特許第５９４２３５６号 米国特許第５６３５３１２５号 米国特許第６５０３６４４号 米国特許第５９３９２２５号 米国特許第５４７７０５８号 米国特許第２００２／０１１９３７８ Ａ１号 米国特許第５８９７９７７号 米国特許第６２７４２８０号 ＪＰ ０４−０６８３５２ Ａ 米国特許第２００２／０１２２９９１ Ａ１号 米国特許第６３９５４３３号 米国特許第５４８２７９９号 米国特許第６４５８４９６号 バーンＪ．リンによるソリッド・ステート・テクノロジの１９９２年１月号４３ページ、減衰位相偏移マスク Ａ．マクラウドによる「薄膜光学式フィルタ」第２版、１９８６年、ブリストル、アダム・ヒルガー社

したがって、本発明の目的は、容易かつ安定した製造の可能性と、必要な光学特性、化学的安定性、ならびに欠陥のない表面および均一に蒸着された層とを組み合わせる、２００ｎｍまたはそれ以下の露光波長に対する新しい位相偏移マスク・ブランクを提供することである。

本発明の第１の態様は、基板と前記基板上の１つの表面上の薄膜システムとを有する、リソグラフィで使用するための減衰位相偏移マスクであって、前記薄膜システムは、
位相偏移制御副層（ｓｕｂｌａｙｅｒ）および伝達制御副層を有する位相偏移層を有し、
前記位相偏移マスクは、ほぼ１８０°の位相偏移を伴うフォトマスクと、２００ｎｍまたはそれ以下の波長を有する露光における少なくとも０．００１％の光伝達性とを生成することが可能であり、
前記薄膜システムは本質的に０．５μｍまたはそれ以上の粒径を有する欠陥がないものである。

好ましいことに薄膜システムは、０．３から０．５μｍの粒径を有する、多くとも５０の欠陥、より好ましくは多くとも２０の欠陥を有するものである。

好ましいことに、位相偏移制御副層は位相偏移層の伝達性をほとんど低下させることがなく、さらに好ましいことに、Ｓｉの酸化物および酸窒化物の混合からなるグループから選択された材料を有する。より好ましいことに、前記位相偏移制御層は本質的にＳｉＯ_２からなる。

好ましいことに、伝達制御副層は位相偏移層の位相偏移をほとんど変化させず、好ましいことに、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｙ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、その窒化物、ならびにこれらの金属または窒化物のうちの２つまたはそれ以上の混合物、からなるグループから選択された金属を有する。本発明の一実施形態によれば、前記伝達制御副層は、本質的にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、またはそれらの窒化物からなる。

本発明の第２の態様は、リソグラフィで使用するための減衰位相偏移マスクを製造する方法であって、前記位相偏移マスクは基板と前記基板上の１つの表面上の薄膜システムとを有するものであり、前記薄膜システムは位相偏移制御副層および伝達制御副層を有する位相偏移層を有し、前記薄膜システムは本質的に０．５μｍまたはそれ以上の粒径を有する欠陥がなく、前記位相偏移マスクは、ほぼ１８０°の位相偏移を伴うフォトマスクと、２００ｎｍまたはそれ以下の波長を有する露光における少なくとも０．００１％の光伝達性とを生成することが可能である。この方法は、基板を提供するステップと、薄膜システムを提供するステップと、を有し、薄膜システムを提供するステップは、前記基板上に伝達制御副層を形成するステップと、前記基板上に位相偏移制御副層を形成するステップとを有するものである。

好ましいことに、伝達制御副層および／または位相制御副層は、重イオン・ビーム・スパッタリング、イオン・ビーム補助蒸着、イオン・ビーム・スパッタ蒸着、ＲＦマッチング・ネットワーク、ＤＣマグネトロン、ＡＣマグネトロン、およびＲＦダイオードからなる、グループから選択された技法を使用して、スパッタ蒸着によって形成される。好ましいことに、スパッタリング・ガスとしてキセノンが使用される。

本発明の第３の態様は、基板と前記基板上の１つの表面上の薄膜システムとを有する、リソグラフィで使用するための減衰位相偏移マスクであって、前記薄膜システムは、位相偏移制御副層（ｓｕｂｌａｙｅｒ）および伝達制御副層を有する位相偏移層を有し、前記位相偏移マスクは、ほぼ１８０°の位相偏移を伴うフォトマスクと、２００ｎｍまたはそれ以下の波長を有する露光における少なくとも０．００１％の光伝達性とを生成することが可能であり、
前記薄膜システムは本質的に０．５μｍまたはそれ以上の粒径を有する欠陥がないものであって、前記位相偏移マスクの位相偏移は平均値からの偏差が多くとも約±５°であり、前記位相偏移マスクの伝達性は平均伝達値からの偏差が多くとも約±５°である。

好ましいことに、位相偏移制御副層は位相偏移層の伝達性をほとんど低下させることがなく、さらに好ましいことに、酸化物とそのＳｉ混合物の酸窒化物からなるグループから選択された材料を有する。より好ましいことに、前記位相偏移制御層は本質的にＳｉＯ_２からなる。

好ましいことに、伝達制御副層は位相偏移層の位相偏移をほとんど変化させず、好ましいことに、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｙ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、その窒化物、ならびにこれらの金属または窒化物のうちの２つまたはそれ以上の混合物、からなるグループから選択された金属を有する。本発明の一実施形態によれば、前記伝達制御副層は、本質的にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、またはそれらの窒化物からなる。

本発明の第２の態様は、リソグラフィで使用するための減衰位相偏移マスクを製造する方法であって、前記位相偏移マスクは基板と前記基板上の１つの表面上の薄膜システムとを有するものであり、前記薄膜システムは位相偏移制御副層および伝達制御副層を有する位相偏移層を有し、前記位相偏移マスクの位相偏移は平均値からの偏差が多くとも約±５°であり、前記位相偏移マスクの伝達性は平均伝達値からの偏差が多くとも約±５°であって、前記位相偏移マスクは、ほぼ１８０°の位相偏移を伴うフォトマスクと、２００ｎｍまたはそれ以下の波長を有する露光における少なくとも０．００１％の光伝達性とを生成することが可能である。この方法は、基板を提供するステップと、薄膜システムを提供するステップと、を有し、薄膜システムを提供するステップは、前記基板上に伝達制御副層を形成するステップと、 前記基板上に位相偏移制御副層を形成するステップとを有するものである。

好ましいことに、伝達制御副層および／または位相制御副層は、重イオン・ビーム・スパッタリング、イオン・ビーム支援蒸着、イオン・ビーム・スパッタ蒸着、ＲＦマッチング・ネットワーク、ＤＣマグネトロン、ＡＣマグネトロン、およびＲＦダイオードからなる、グループから選択された技法を使用して、スパッタ蒸着によって形成される。好ましいことに、スパッタリング・ガスとしてキセノンが使用される。

本発明のこれらおよび他の目的、特徴、および利点は、以下の詳細な説明および発明を図面と共に読みながら考慮することで明らかになるであろう。

前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、どちらも本発明の単なる例であって、請求された本発明の性質および特徴を理解するための概要または枠組みを提供することを意図するものであることを理解されたい。

当分野で知られているように、「フォトマスク・ブランク」または「マスク・ブランク」は「フォトマスク」または「マスク」とは異なり、後者は、構造化またはパターン形成、あるいはイメージ化された後のフォトマスク・ブランクを言い表す際に使用される。すべては本明細書のこの規則に従って試行されたが、当業者であれば、本発明の材料面にはこの区別がないことを理解されよう。したがって、「フォトマスク・ブランク」または「マスク・ブランク」という用語は、本明細書では最も広義に使用され、フォトマスク・ブランクのイメージ化されたものとイメージ化されていないものを両方とも含んでいる。

「ほぼ１８０°の位相偏移を有する」という表現は、位相偏移マスク・ブランクが構造体の境界部分で光を打ち消し、その結果境界部分でのコントラストを強くするのに十分な、入射光の位相偏移を提供するという意味である。好ましくは１６０°から１９０°、より好ましくは１７０°から１８５°の、位相偏移が提供される。

本発明のマスク・ブランクは、２００ｎｍ未満の波長を有する露光で、少なくとも０．００１％の、好ましくは少なくとも０．５％の伝達性を有する。

本発明の位相偏移マスクまたはマスク・ブランクは、基板と基板の一表面上に提供された薄膜システムとを有する。前記薄膜システムは、本明細書で下記に記載するような少なくとも１つの位相偏移層を有するが、反射防止層または吸収層などの他の層を有する場合もある。したがって、本発明の位相偏移マスク・ブランクの位相偏移層上に、たとえばクロムまたはＴａＮ層などの吸収層を提供することができる。

本発明は、少なくとも１つの２層位相偏移層を有する減衰位相偏移マスク・ブランクに関する。位相偏移層は、基本的に少なくとも１つの伝達制御副層および位相偏移制御副層に分けられる。当分野の状況では、たとえ２層および多層システムであっても、少なくとも１つの層が、位相偏移層の位相偏移機能および減衰機能の両方に大きく寄与していた。しかしながら、本発明の発明者は、実際に位相偏移機能および減衰機能を少なくとも２つの別個の副層に分けることが、露光波長が２００ｍｎ未満の場合の減衰位相偏移マスク・ブランクにとって特に有利であることを発見した。こうした減衰位相偏移マスク・ブランクは、副層の組成を変更する必要なしに、単に伝達制御副層の厚さを変えるだけで、マスク・ブランクの伝達性に関して容易に調整することができる。マスク・ブランクの位相偏移は、マスク・ブランクの伝達性を大幅に変更することなく、位相偏移副層の厚さを変えるだけで容易に調整することができる。マスク・ブランクの位相偏移の調整は、マスク・ブランクをエッチング・プロセスに適合させる際に必要となる場合が多い。こうしたエッチング・プロセス時には、基板を定義された深さまでエッチングすることが多いため、位相偏移システムに追加の位相偏移を加えることになる。マスク・ブランクへのエッチングにこのマスク・ブランクを適合させるために、位相偏移を正確に１８０°ではなく、エッチング・プロセスに応じておよそ１７５°から１８０°の値に設定することが必要となる場合がある。

当分野の状況によって、たとえばマスク・ブランクの伝達性、装置へのガス・フローなどの製造パラメータ、および／またはイベントなどを調整するために、層の組成を変更しなければならない場合、層蒸着時のターゲットは蒸着プロセスの最適化を反復する必要があるため、追加の経費が生じる。

したがって、本発明の減衰位相偏移マスク・ブランクは基板および位相偏移層を有し、当該位相偏移層は、マスク・ブランクの伝達性をほとんど低下させることのない位相偏移制御副層と、マスク・ブランクの位相偏移をほとんど変化させることのない伝達制御副層からなる。

「マスク・ブランクの位相偏移をほとんど変化させることのない」という表現は、マスク・ブランクの位相偏移が、位相偏移全体の多くとも１５°、好ましくは多くとも約１０°、最も好ましくは最大約５°の量に変更されることを意味するものである。

当分野の状況では、位相偏移機能を備えたほとんどの層がかなりの量の吸収元素（ｅｌｅｍｅｎｔ）を含むため、これらの層は位相偏移マスク・ブランクの伝達性も大幅に低下させる。本発明によれば、「マスク・ブランクの伝達性をほとんど低下させることのない」という表現は、位相偏移制御副層が、マスク・ブランクの伝達性を多くとも約１０％の値まで、好ましくは多くとも伝達性の約５％まで低下させることを意味するものである。

以下で、本発明に従った減衰位相偏移マスク・ブランクおよび減衰位相偏移マスクの好ましい構造について説明する。

図１を参照すると、本発明の好ましい実施形態に従ったマスク・ブランクは基板１を有し、その上に位相偏移層２が提供される。位相偏移層２は、伝達制御副層３および位相偏移制御副層４からなる。好ましくは、同じく図１に示されるように、伝達制御副層３は基板１の上に位相偏移層の第１の副層として提供され、位相偏移制御副層４は当該伝達制御副層の上に位相偏移層の第２の副層として提供される。しかし、本発明の他の実施形態によれば、位相偏移制御副層を基板の上に位相偏移層の第１の副層として提供し、伝達制御副層を当該位相偏移制御副層の上に当該位相偏移層の第２の副層として提供することができる。

図１に示されるような位相偏移マスク・ブランクを、図３に示されるようなイメージ化またはパターン形成、あるいは構造化されたフォトマスクに変形させるために、好ましくは、２段階のプロセスが好ましい。
マスク・ブランク上にフォトレジストを提供することおよび前記フォトレジストを構造化することなどによる、当分野の状況で知られているイメージング技法を使用して、第１に位相偏移層の第１の副層、好ましくは位相偏移制御副層が、第１のエッチング剤を使用してパターン形成される。第２のステップでは、位相偏移層の第２の副層、好ましくは伝達制御副層が、好ましくは第２のエッチング剤を使用してパターン形成される。

位相偏移制御副層は、好ましくは、Ｓｉの酸化物および酸窒化物ならびにそれらの混合物からなるグループから選択された材料を有する。

位相偏移制御副層に窒素を加えることによって、位相偏移制御副層の屈折率は純粋な二酸化ケイ素層の場合よりも高くなる。しかしながら、二酸化ケイ素層に窒素を加えることによって、位相偏移制御副層の化学的安定性を損なう可能性があるため、窒素は好ましくは多くとも約１０原子％、より好ましくは多くとも約５原子％の量で追加される。

位相偏移制御副層は、Ｍｇ、Ｙ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、およびそれらの混合物からなるグループから選択された、少量の金属も含むことができる。しかしながら、これらの金属を混入することによって位相偏移制御副層の伝達性を低下させる傾向にあるため、これらの金属は多くとも５原子％の量だけ混入されることが好ましい。さらに好ましいことに、位相偏移制御副層はこうした金属が含まれないことが好ましい。さらに、前述のような金属の、特に５原子％より多くの量の金属を含む位相偏移制御副層は、結果としてより高い欠陥レベルを有するマスク・ブランクを生じさせる傾向がある。したがって、こうした金属の、特に５原子％より多くの量の混入は、位相偏移マスク・ブランクの薄膜システムの低い欠陥レベルという見地からも好ましくない。

本発明の一実施形態によれば、位相偏移制御副層は本質的にＳｉＯ_２からなるものである。

位相偏移制御副層は、２００ｎｍまたはそれ以下のレンジの露光波長で約１８０°の位相偏移を提供するように調整された厚さを有する。

所定の位相偏移を達成するのに必要な位相偏移制御副層の厚さは、位相偏移副層が形成される材料の屈折率ｎおよび吸光係数ｋに依存する。一般的な規則として、屈折率の高い材料ほど、屈折率の低い材料よりも位相偏移副層の蒸着厚さあたりの位相偏移が大きくなる傾向にある。

位相偏移制御副層が本質的にＳｉＯ_２からなる場合、高伝達性の減衰された１９３ｎｍの位相偏移マスク・ブランクを生成するには、位相偏移制御層は少なくとも約１３０ｎｍ、より好ましくは少なくとも約１４５ｎｍおよび多くとも約１８０ｎｍ、より好ましくは多くとも約１６０ｎｍの厚さを有することが好ましい。減衰された１５７ｎｍの位相偏移マスク・ブランクを生成するには、位相偏移制御層は少なくとも約９０ｎｍ、より好ましくは少なくとも１００ｎｍおよび多くとも１２０ｎｍ、より好ましくは多くとも約１１０ｎｍの厚さを有することが好ましい。

伝達制御副層は、高不透明度を有する少なくとも１つの材料で形成され、好ましくは、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｙ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、それらの窒化物、およびこれら金属または窒化物のうちの２つまたはそれ以上の混合物からなるグループから選択された材料を有する。より好ましくは、伝達制御層は、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、およびＷからなるグループから選択された材料を有する。本発明の一実施形態によれば、伝達制御副層は、好ましくはＮｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｍｇ、および窒化物、ならびにこれら金属またはそれらの窒化物のうちの２つまたはそれ以上の混合物からなるグループから選択された、少なくとも１つの材料からなるものである。この文脈では、１つの材料とは、たとえばＴｉ、Ｔａ、またはＨｆの層などの１つの元素金属、あるいはＴａＮ、ＴｉＮ、またはＨｆＮなどの１つの金属窒化物を意味する。

伝達制御層は、位相偏移層の伝達性を所望の値まで調整するのに十分な厚さを有し、その厚さは本質的に伝達制御層の材料に依存する。厚さは以下の式によって計算することが可能であり、
ｄ_Ｔｃ＝−１／α×Ｉｎ（Ｔ／１００）
上式で、Ｔは所望の伝達性の％、αは露光波長λでの吸収係数、ｄ_Ｔｃは伝達制御層の計算された厚さである。吸収係数αは、以下の式に従った吸光係数ｋに関する。
α＝４πｋ_λ／λ

本発明の好ましい実施形態によれば、伝達制御層は基板上に直接提供され、エッチング・ストップ機能も提供する、すなわち、石英基板とは異なるエッチング選択性を有する。したがって、位相偏移マスクを石英基板にオーバーエッチング（ｏｖｅｒｅｔｃｈｉｎｇ）することを容易に防止できる。本発明のこの実施形態によれば、伝達制御副層は好ましくは少なくとも約８ｎｍ、最も好ましくは少なくとも約１０ｎｍの厚さを有する。厚さが約８ｎｍ未満の場合、伝達制御副層のエッチング・ストップ機能は十分でない。

本発明のこの実施形態によれば、好ましくは、伝達制御副層は位相偏移制御副層とは異なるエッチング選択性を有する。位相偏移制御層がフッ素含有成分（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を使用してエッチングされる場合、伝達制御層は、Ｃｌ_２、Ｃｌ_２＋Ｏ_２、ＣＣｌ_４、ＣＨ_２Ｃｌ_２などの塩素系ガスを使用するドライ・エッチング方式、あるいは酸、アルカリ、またはその他を使用するウェット・エッチング方式によって、エッチングされることが好ましい。しかし、ドライ・エッチング方式の方が好ましい。フッ素含有成分を使用するエッチング方式としては、ＣＨＦ_３、ＣＦ_４、ＳＦ_６、Ｃ_２Ｆ_６、およびそれらの混合物などのフッ素ガスを使用する、リアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）が好ましい。

本発明の第１の態様によれば、位相偏移マスクまたはマスク・ブランクの薄膜システムには、０．５μｍまたはそれ以上の粒径を有する欠陥がない。好ましいことには前記薄膜システムは、０．３μｍから０．５μｍの粒径を有する、多くとも５０の欠陥を、さらに好ましくは多くとも２０の欠陥を有する。フォトマスク上のフィーチャ・サイズが小さくなるにつれて、５００ｎｍまたはそれ以上のサイズの欠陥は問題を発生させることになるため、存在してはならない。多くの応用例では、０．３μｍから０．５μｍの粒径を有する欠陥に関して、１マスク・ブランクあたり５０欠陥までの制限量が許容可能である。

本発明のこの態様によれば、本発明の位相偏移マスク・ブランクは、マスク・ブランクのすべての位置で、位相偏移および伝達性の点から見て高い均一性を有する。具体的に言えば、前記位相偏移マスク・ブランクの位相偏移は、位相偏移平均値からの偏差が多くとも約±５°であり、前記位相偏移マスク・ブランクの伝達性は、平均伝達値からの偏差が多くとも約±５％である。

本発明に従った位相偏移マスク用の基板材料は、好ましくは、高純度の溶融石英（ｆｕｓｅｄ ｓｉｌｉｃａ）、フッ素ドープ溶融石英（ｆｌｕｏｒｉｎｅ ｄｏｐｅｄ ｆｕｓｅｄ ｓｉｌｉｃａ）（Ｆ−ＳｉＯ_２）、フッ化カルシウム、およびその他で形成される。

本発明は、基板および前記基板の１表面上にある薄膜システムを有する、リソグラフで使用するための減衰位相偏移マスクにも関するものであって、前記薄膜システムは、
位相偏移制御副層および伝達制御副層を有する位相偏移層を有し、
当該位相偏移マスクは、ほぼ１８０°の位相偏移と、２００ｎｍまたはそれ以下の波長を有する露光での少なくとも０．００１％の光伝達性とを有する、フォトマスクを生成することが可能であって、
当該位相偏移制御副層は本質的にＳｉＯ_２からなり、前記伝達制御副層は本質的にＴａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、およびＷからなるグループから選択された金属からなるものであって、
当該位相偏移制御副層の厚さおよび当該伝達制御副層の厚さは、２００ｎｍまたはそれ以下の露光波長で効率的な性能を得るために選択される。金属はＴａが好ましい。露光波長は１５７ｎｍまたは１９３ｎｍが好ましい。

さらに、基板および前記基板の１表面上の薄膜システムを有するマスク・ブランクおよび／またはフォトマスクを使用するステップを有する、２００ｎｍまたはそれ以下、好ましくは１５７ｎｍまたは１９３ｎｍの露光波長を使用するリソグラフィの方法も提供され、前記薄膜システムは、
位相偏移制御副層および伝達性制御副層を有する位相偏移層を有し、
前記位相偏移マスクは、ほぼ１８０°の位相偏移と、２００ｎｍまたはそれ以下の波長を有する露光での少なくとも０．００１％の光伝達性とを有する、フォトマスクを生成することが可能であって、
当該位相偏移制御副層は本質的にＳｉＯ_２からなり、前記伝達制御副層は本質的にＴａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、およびＷからなるグループから選択された金属からなるものである。
当該位相偏移制御副層の厚さおよび当該伝達制御副層の厚さは、２００ｎｍまたはそれ以下の露光波長、具体的に言えば１９３ｎｍまたは１５７ｎｍの露光波長で、効率的な性能を得るために選択される。金属はＴａが好ましい。

本発明は、
基板と前記基板の１表面上の薄膜システムとを提供するステップを有する、
リソグラフィで使用するための本発明の位相偏移マスクまたはマスク・ブランクを製造するための方法にも関するものであって、
前記薄膜システムを提供するステップは、
・前記基板上に伝達制御副層を形成するステップと、
・前記基板上に位相偏移制御副層を形成するステップとを有し、
前記マスク・ブランクは、ほぼ１８０°の位相偏移と、２００ｎｍまたはそれ以下の選択された波長での少なくとも０．００１％の光伝達性とを有する、フォトマスク・ブランクを生成することが可能である。

好ましいことに、伝達制御副層および／または位相制御副層、ならびに、あるいは１つまたは複数の他の層は、重イオン・ビーム・スパッタリング、イオン・ビーム補助蒸着、イオン・ビーム・スパッタ蒸着、ＲＦマッチング・ネットワーク、ＤＣマグネトロン、ＡＣマグネトロン、およびＲＦダイオードからなる、グループから選択された技法を使用して、スパッタ蒸着によって形成される。

好ましい実施形態によれば、位相偏移層およびオプションの他の層のどちらの副層も、超高真空を妨げることなく蒸着装置の単一室内で蒸着される。特に、真空を妨げることなく位相偏移層のどちらの層も蒸着することが好ましい。したがって、表面欠陥を伴うマスク・ブランクの汚染除去が避けられ、ほとんど欠陥のない位相偏移マスク・ブランクを達成することができる。こうしたスパッタリング技法は、たとえばいくつかのターゲットからのスパッタリングを可能にするスパッタリング・ツールを使用することによって実現可能である。したがって、層の厚さに関して低欠陥密度および／または高均一性の層を有する、高品質の位相偏移マスクが達成可能である。

スパッタリング・ターゲットとして、元素を有するターゲットまたは成分を有するターゲットを使用することができる。蒸着された層が金属または半金属の酸化物、窒化物、または酸窒化物を含む場合、こうした金属または半金属の酸化物、窒化物、または酸窒化物をターゲット材料として使用することができる。しかしながら、金属または半金属のターゲットを使用すること、および酸素および／または窒素を活性スパッタリング・ガスとして導入することも可能である。ＳｉＯ_２の蒸着の場合、Ｓｉのターゲットを使用すること、および活性ガスとして酸素を導入ことが好ましい。蒸着された層が窒素を有するべきである場合、活性スパッタリング・ガスとして窒素を導入することが好ましい。

スパッタリング・ガスには、ヘリウム、アルゴン、またはキセノンなどの不活性ガスを使用することが好ましい。こうした不活性ガスは、酸素、窒素、一酸化窒素、二酸化窒素、および酸化二窒素、またはそれらの混合物などの、活性がスト組み合わせることができる。活性ガスは、スパッタ・イオンと反応して蒸着層の一部となる可能性のあるガスである。本発明の好ましい実施形態によれば、位相偏移制御層のスパッタリング時に、不活性ガスと酸素の混合物が追加のスパッタリング・ガスとして使用される。層厚さが高均一性であるため位相偏移および／または伝達性が提供される位相偏移マスク・ブランクの場合、不活性スパッタリング・ガスとしてキセノンを使用することが好ましい。スパッタリング・ガスとしてのＸｅの使用により、結果として高均一性のスパッタ層が生じることになる。

図１９は、本発明の好ましい実施形態に従ったイオン・ビーム・スパッタリング（ＩＢＳ）またはイオン・ビーム蒸着（ＩＢＤ）によってフォトマスク・ブランクを製造するための、蒸着装置１０のセットアップを概略的に示す図である。装置１０は、ポンプ・システムによって真空にすることが可能な真空室１２を有する。

蒸着粒子ソースまたはより具体的にはイオン蒸着ソース２０が、第１の粒子またはイオン・ビーム２２を作成する。蒸着イオン・ソースは高周波（ＨＦ）イオン・ソースであるが、他の種類のイオン・ソースも使用することができる。スパッタ・ガス２４は吸気口２６から蒸着イオン・ソース２０に導かれ、誘導結合電磁界によって加速される電子との原子衝突によって、蒸着イオン・ソース２０内部でイオン化される。湾曲した３つのグリッド・イオン抽出アセンブリ２８を使用して、第１のイオン・ビーム２２に含まれる主イオンが加速され、それらがターゲット４０に向かって集束される。

主イオンは蒸着イオン・ソース２０から抽出され、ターゲットまたはスパッタ・ターゲット４０にぶつかることによって、原子衝突のカスケードを発生させ、ターゲット原子が破壊（ｂｏｍｂｅｄ ｏｕｔ）される。このターゲットのスパッタリングまたは気化のプロセスが、スパッタ・プロセスと呼ばれる。スパッタ・ターゲット４０は、蒸着される層に応じて、たとえば、タンタル、チタン、ケイ素、クロム、または前述のような任意の他の金属を有するか、あるいはそれらからなるターゲットである。好ましくは、蒸着装置には、真空を妨げる必要なしにスパッタリング・プロセスを他のターゲットに変更できる方法において、化学的組成に関して異なる複数の異なるスパッタ・ターゲットが備えられている。好ましくは、スパッタ・プロセスおよび層の蒸着は好適な真空で実行される。

いくつかのパラメータを調整して、主イオンとターゲット原子との間の運動量転移（ｍｏｍｅｎｔｕｍ ｔｒａｎｓｆｅｒ）機能に影響を与え、レーザ品質を最適化する。これらの方法のパラメータは、以下の通りである。
・主イオンの集まり
・１秒あたりの主イオン数（すなわちイオン電流）
・加速電圧によって定義される、第１のイオン・ビーム２２のエネルギー
・ターゲット垂直線４４を基準にした第１のイオン・ビームの入射角
・ターゲットの密度および純度
主イオンの集まりがターゲット原子の集まりと等価であるときに、ターゲット原子への運動量転移は最大である。希ガスは処理が容易であるため、好ましくは、スパッタ・ガス２４としてヘリウム、アルゴン、またはキセノンが使用される。スパッタリング中にキセノンを使用すると蒸着層の厚さの均一性が増すことから、キセノンはスパッタ・ガスとして好ましい。

スパッタリング・プロセスにおける運動量転移の結果としてターゲットを離れていく、スパッタされたイオン４２の形状およびエネルギーの統計学的分布は、前述の方法パラメータのうちの少なくとも１つによって調整または制御される。

具体的に言えば、スパッタされた原子、この場合はクロム原子の平均エネルギーは、第１のイオン・ビーム２２のエネルギーおよび／または入射角によって調整または制御される。ターゲット垂直線４４を基準にした第１のイオン・ビーム２２の入射角は、ターゲット４０を旋回させることによって調整される。

スパッタされたイオン４２の少なくとも一部分は、ターゲット４０から基板５０の方向に出現する。スパッタされたイオン４２は、従来の蒸着よりもかなり大きなエネルギーで基板５０にぶつかり、安定性および密度の高い層または膜を基板５０上に蒸着または成長させる。

基板５０は、３軸回転デバイスに回転可能なように取り付けられる。基板５０の垂直線５４を基準にしたスパッタされたイオンの平均入射角αは、第１の軸を中心に基板５０を旋回させることによって調整される。当該入射角を調整することによって、均一性、内部膜構造、および機械的パラメータ、具体的には膜応力を制御し、それによって改善することが可能である。

さらに基板５０を、回転の第２の軸を表す垂直線５４に対して垂直に回転させ、蒸着の均一性を改善することも可能である。

さらに基板は、第３の軸を中心に回転または旋回可能であり、これによって、基板をビームの外へ移動し、たとえば蒸着の直前に基板５０のクリーニングを行うことができる。

さらに、装置１０は補助粒子ソースまたは補助イオン・ソース６０を有する。動作原理は蒸着ソース２０と同じである。第２の粒子またはイオン・ビーム６２は、たとえば、基板５０および／または基板５０上に蒸着される膜を平滑化、調節（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）、ドーピング、および／または他の処理するために、基板５０に向かって送られる。さらに、ガス吸気口６６を介して、活性および／または不活性ガス６４を導入することもできる。

第２のイオン・ビーム６２は、直線状の３つのグリッド抽出システム６８によって加速される。

第２のイオン・ビーム６２は基板５０のほぼ全体を覆っており、基板のすべてにわたって均一なイオン分布または処理が得られる。具体的に言えば、第２のイオン・ビーム６２は以下のことに使用される。
・酸素、窒素、炭素、および／または他のイオンを用いた膜のドーピング
・たとえば酸素プラズマを用いた蒸着前の基板のクリーニング
・膜の平滑化による膜の境界面（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）品質の改善
好ましくは、補助ソース６０は、酸素および窒素などの活性ガスをシステムに導入する際に使用される。

特定の処理に応じて、基板５０および／または基板５０上に蒸着された膜への第２のイオン・ビーム６２を用いた照射は、基板５０上への膜蒸着の前、同時、および／または後に可能である。図１９に示されるように、基板５０は、第２のイオン・ビーム６２の軸６５を基準にして、角度βだけ傾けられている。

前述および後述の例では、すべての温度は修正せずに摂氏で記載されている。

上記および下記に列挙されたすべての明細書、特許、および公告の開示全体が、参照により本明細書に組み込まれている。

実験
下記では、本発明に従ったマスク・ブランクの設計および製造について記載する。

蒸着ツールおよびパラメータ
すべての層は、図１３に概略的に示されるような重イオン・ビーム・スパッタリング・ツールを使用して蒸着された。具体的に言えば、すべての蒸着について、ビーコ（Ｖｅｅｃｏ）・ネクサスＬＤＤイオン・ビーム蒸着ツールが使用された。

表１は、実施例および比較例に従って使用される材料のスパッタリングに関する、一般的な蒸着パラメータを示す図である。

エリプソメータ（ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ）発散データ
ｎ値およびｋ値は、モデルとなるウーラム（Ｗｏｏｌｌａｍ）ＶＡＳＥ分光エリプソメータを使用したエリプソメータ測定から、１５７および１９３ｎｍで取得されたものである。典型的には、分光スキャンは５５および６５度で実行された。モデル・フィッティングを改善するために伝達性データを取った。

図４は、Ｔａ、ＳｉＯ_２、およびＳｉＴｉＯの分散曲線を示す図である。図４の縦の列は、左から右へ、Ｔａ、ＳｉＯ_２、およびＳｉＴｉＯの測定された単層分散曲線を示している。上の横の列は屈折率ｎを示し、下の横の列は吸光係数ｋを示す。

表２は、これらの金座億およびＦ−ＳｉＯ_２基板のリソグラフィ波長１９３ｎｍおよび１５７ｎｍでの分散値をリストしたものである。

これらの値を使用して、以下の１９３ｎｍおよび１５７ｎｍの位相偏移マスク・ブランクの薄膜設計を行った。

薄膜の設計および伝達性の調整
上記表１の分散データを使用して、以下の計算を実行した。すべてのシミュレーションは、１９８６年、ブリストル、アダム・ヒルガー社からのＡ．マクラウドによる「薄膜光学式フィルタ」第２版に記載されているような、数値計算用のＭａｔｌａｂを使用した薄膜に関して広く使用されている行列アルゴリズムに基づくものである。これらのシミュレーションの結果が図６に示されている。

図６は、減衰された１５７ｎｍ（６％伝達性）および高（２０％）伝達性１９３ｎｍの位相偏移マスク・ブランクに関する設計を示す図である。実線は、波長１５７ｎｍの位相偏移副層での伝達性と膜厚さとの関係に対応する。破線は、１９３ｎｍ位相偏移マスク・ブランクの波長の位相偏移副層の膜厚さの関数としての伝達性に対応する。膜厚さゼロは、被覆されていない基板に対応する。基板上には、薄いＴａ層（１９３ｎｍマスク・ブランクの場合は１１ｎｍ、１５７ｎｍマスク・ブランクの場合は２０ｎｍ）が提供される。グラフは、位相偏移マスク・ブランクの伝達制御副層として機能しているタンタル層の膜厚さが増加するにつれて、伝達率が減少することを示している。Ｔａの薄い層上には、位相偏移制御副層としてＳｉＯ_２の層が提供される。（１９３ｎｍ位相偏移マスク・ブランクの場合は１５２ｎｍ、１５７ｎｍマスク・ブランクの場合は１０６ｎｍ）。伝達制御副層と位相偏移制御副層との境界面は、細い縦線で示されている。誘電ＳｉＯ_２層は、干渉によって発生する平均伝達値周辺の典型的な振動（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）を示す。大気との最終接触面で、所望の伝達値が達成される。こうした位相偏移制御副層は、位相偏移マスク・ブランクの伝達性をほとんど変化させないが、結果として生じる伝達値にはわずかに寄与するだけである。膜厚さゼロの場合の伝達値は１であり、解像度をよくするために切り捨てられる。

図７は、膜厚さの関数としての位相偏移を示す図である。膜厚さゼロは位相偏移ゼロに対応する。タンタル層の位相偏移は最初わずかに負であり、その後わずかに上昇して、境界面で再度ゼロに近くなる。したがって、位相偏移マスク・ブランクの位相偏移全体に対する寄与はごくわずかである。第１の概算では、誘電層は、干渉の影響によって付加される膜厚さの増加に伴って、位相角の線形増加を生み出す。大気との最終境界面で、所望の１８０°の位相角が達成される。

図６および７は、位相偏移マスク・ブランクが伝達性および位相角度を幅広く独立して制御できることを示す図である。個々の副層の厚さを別々に調整することによって、様々な波長および伝達性の要件に適応することが可能である。

図８および９は、２つの位相偏移システムに関する伝達性の調整可能性を示す図である。ｘ軸上にＳｉＯ_２の膜厚さが与えられ、ｙ軸上にタンタルの膜厚さが与えられている。ほぼ垂直の実線は、結果として１８０°の位相偏移を生じるＳｉＯ_２層とＴａ層の膜厚さのすべての組み合わせを示す。ほぼ水平のグラフは、異なる副層厚さに対応する異なる伝達値に対応する。線の振動は、干渉の影響によって発生する。こうした振動の影響によって伝達性がかなりの量まで変化する場合があるが、位相偏移制御副層の伝達性を低くすることはほとんどなく、たいていの場合伝達性はかなり高くなる。２００ｎｍまたはそれ以下の露光波長ではたいていの材料はかなり伝達性が低いため、高い伝達性につながる可能性のある記載された振動などの影響は、むしろ有利である。

上のグラフは、１９３ｎｍマスク・ブランク・システムの場合の、異なる膜厚さに対する伝達性および位相偏移のそれぞれの関係を示す図である。タンタル層の厚さは、信頼できるエッチング・ストップとして働くために、最低１０ｎｍであると想定される。この条件の下で、伝達性は最高２２％まで調整可能である。下のグラフは、１５７ｎｍマスク・ブランク・システムの場合の、異なる膜厚さに対する伝達性および位相偏移のそれぞれの関係を示す図である。２８％の伝達値が達成可能である。どちらの波長の場合も、減衰された、ならびに高伝達性の、位相偏移マスク・ブランクが生成可能である。

実施例および比較例
マスク・ブランクは、露光波長１９３ｎｍの高伝達性減衰位相偏移マスク・ブランク、および露光波長１５７ｎｍの減衰位相偏移マスク・ブランクに関する、前述の設計を使用して製造された。表３は、マスク・ブランクの構造および結果を示す表である。

レーザ耐久性
１５７ｎｍ応用例について、Ｎｏｖａｔｕｂｅを備えたラムダ・フィジック（Ｌａｍｂｄａ Ｐｈｙｓｉｋ）社のＬＰＸ１２０を使用してレーザ耐久性テストを実行した。テスト中の反復数はパルス当たり約２ｍｊ／ｃｍ^２の流束量で５０Ｈｚであった。実験室はステンレス・スチール製であり、９９．９９９Ｎガスでパージされ、照射中のＯ_２レベルは１．０ｐｐｍ未満で維持された。伝達性測定方式は、ビーム・スプリッタを使用した重ビーム測定（主ビームおよび基準ビーム）が採用された。レーザ・パルスを監視するためのエネルギー・プローブは、スター・テック・インスツルメンツ社によって作成された（モデルＰＶ１６Ｃ）。結果は、照射の前後にウーラム・エリプソメータによって実行される伝達性測定の補足であった。

図５は、Ｆ−ＳｉＯ_２基板、ＴａおよびＳｉＯ_２の単層、ならびに完全なＴａ−ＳｉＯ_２位相偏移マスク・ブランクの、現場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）伝達性測定を示す図である。ほとんどの伝達性変化は、照射開始直後に発生する。これは、表面汚染除去によるものである可能性が高い。現場伝達性測定は、かなりの雑音も示している。したがって、ウーラム・エリプソメータを使用した伝達性測定は、伝達性変化ならびにサンプルのレーザ安定性を決定するために実行された。その結果は表４に示されている。

表４は、照射前および照射後にエリプソメータによって測定された伝達性を示すものである。フッ素ドープ溶融石英基板（Ｆ−ＳｉＯ_２）の値を使用して、測定値の妥当性を確認した。ウーラムによる照射前の値は８３．８％であり、現場伝達値（８４．８％）と十分一致しているが、６ｋｊ／ｃｍ２線量後のウーラム伝達性は８４．４％であり、現場伝達値（８６．７％）よりもかなり少ない。しかしながら、レーザによって誘導される伝達性変化のほとんどが表面汚染除去（主に水）によるものである可能性が高いため、サンプルが通常の研究室環境にさらされるとすぐに表面は再汚染され、照射前の伝達性に類似した値となることが妥当と思われる。

ＴａおよびＴａ−ＳｉＯ_２膜に関して図５に示された現場伝達値は、かなりの雑音を示している。これは通常、計器のダイナミック・レンジの制限により伝達レンジを小さくセットアップしている場合に観察された。しかしながら、表にみられるようにＴａ−ＳｉＯ_２のレーザ安定性は非常に良好であり、５．８ｋｊ／ｃｍ^２線量後、伝達性は６．３２％から６．５１％の範囲で変化している。

薬品耐久性
伝達性および位相偏移に対するクリーニングの影響は、どのような減衰位相偏移マスク・ブランクにとっても重要な特徴である。マスクのクリーニングによって位相偏移または伝達性が大幅に変わるようであってはならない。実施例に従って位相偏移マスク・ブランクに対するクリーニングの影響をテストするために、パターン形成済みのＴａ−ＳｉＯ_２位相偏移マスク・ブランク（実施例２）およびパターン形成済みのＴａ−ＳｉＴｉＯ位相偏移マスク・ブランク（比較例１）に対して、クリーニング・サイクルを繰り返し行った。それぞれの板は、硫酸過酸化物混合体（ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｐｅｒｏｘｉｄｅ ｍｉｘｔｕｒｅ）を使用して９０℃でクリーニングし、希釈アンモニアすすぎ液ですすいだ。次に、ＭＰＭ１９３を使用して位相偏移および伝達性を測定した。潜在している固有の酸化物の影響を最小限にするために、次のクリーニング・サイクルまでに少なくとも１日経過させた。各マスクは、この部分の膜特性テストのために４サイクルのクリーニングを行った。図１０および１１は、これらの実験の結果を示すものである。

図１０および１１に示されている反復クリーニング・テストの結果は、複数回のクリーニングが位相偏移に与える影響は微小（１クリーニングあたり〜０．２５°の損失）であり、伝達性の上昇はわずかである（１クリーニングあたり〜０．０８％ポイントの上昇）ことを示している。どちらの位相偏移マスク・ブランクも、クリーニングの観点からは許容可能である。

位相偏移および伝達性の均一性
２つの異なる方法を使用して実施例を分析した。第１の方法は、Ｎ＆Ｋ写真分光計を使用する厚さ適合（ｆｉｔ）である。分光計は、適合した分散値を使用して、測定された反射および伝達性データから膜厚さを計算する。通常、この方法は金属層よりも誘電体層の方がより精密である。金属層の適合品質を向上させるために、かすめ入射Ｘ線反射率計（ｇｒａｚｉｎｇ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ｘ−ｒａｙ ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）により以前に測定した固定膜厚さを使用して分散適合を実行した。図１２および１３は、実施例２に従ったマスク・ブランクの結果を示すものであり、位相偏移層はスパッタリング・ガスとしてアルゴンを使用して蒸着された。

図１２は、１４０ｍｍ×１４０ｍｍ領域内で測定したタンタル層厚さの等高線グラフを示すものである。コーナーを含むレンジ／平均均一性値は５．４％である。コーナー・ポイントを除くと、値は２．９％である。

図１３は、ＳｉＯ_２層に関する等高線グラフである。ここで、コーナーを含むレンジ／平均均一性値は６．５％である。コーナー・ポイントを除くと、値は３．２％である。

ＭＰＭ１９３による測定用にマスク・ブランクを構造化した後、ＭＰＭ１９３によって伝達性および位相偏移の均一性を測定した。図１４および１５はその結果を示すものである。図１４は、測定した伝達均一性を示すものである。平均値は４．３％、３シグマは０．６％である。図１５は、測定した位相角均一性を示すものである。平均値は１３７．５°、３シグマは３．６°である。図１４および１５は、図１２および１３の等高線グラフと同じ回転対称分布を示す。伝達性および位相偏移の不均一性は、膜厚さの不均一性で説明される。

膜の均一性は、キセノンによるスパッタリングによって改善することができる。図１６は、実施例２に従ったこうした改善マスク・ブランクの等高線グラフを示すものである。ＳｉＯ_２層の厚さ不均一性は４倍に改善される。ここではコーナーを含むレンジ／平均値が、わずか１．４％になっている。これですでに±１．３°の位相偏移均一性が生じることになる。

欠陥レベルの測定
高解像度レーザ・スキャナの欠陥検査ツールを使用して、欠陥レベルを測定した。ブランクのどちらの表面も、レーザ・ビームによって１ラインずつスキャンされる。反射および伝達された迷光は、２つの光電子増倍管によって検出される。ソフトウェアが、４つの測定信号から粒子のクラス、位置、およびサイズを計算する。その結果は、位置マップおよびサイズ・ヒストグラムとして表示される。マップでは、粒径は３クラスまで、すなわち約０．２から０．５μｍの粒子、０．５μｍから１μｍの粒子、および１μｍを超える粒子まで減じられる。点は、約０．２から０．５μｍの粒子を示し、円または四角形はそれよりも粒径の大きい粒子を示す。

図１７および１８は、実施例２に従った本発明の位相偏移マスク・ブランクの粒子レベルを示すものである。図１７は粒子マップを示し、図１８はサイズ分布ヒストグラムを示す。０．２から０．５μｍの粒径を有する粒子の合計数はわずか１４であり、０．５μｍを超える粒径を有する粒子は検出されなかった。

比較例に従った位相偏移マスク・ブランクは、０．５μｍから１μｍまでの粒径を有する粒子を示し、１μｍを超える粒子までもが示された。行列内のチタン原子は、粒子に対するシード（ｓｅｅｄ）として機能していると想定される。

前述の例は、一般的または具体的に記述された本発明の反応物質および／または動作条件を、前述の例で使用されたものの代わりに使用することによっても、同様の成果を繰り返すことができる。

前述の説明から、当業者であれば、本発明の不可欠な特徴を容易に確認することが可能であり、その趣旨および範囲から逸脱することなく本発明の様々な変更および修正を実行し、様々な用途および条件に適合させることが可能である。

本発明に従ったマスク・ブランクを示す概略断面図である。 本発明に従ったマスクを示す概略断面図である。 本発明に従ったマスクを示す概略断面図である。 Ｔａ、ＳｉＯ_２、およびＳｉＴｉＯの分散曲線を示す図である。 本発明に従ったＦ−ＳｉＯ_２基板、Ｆ−ＳｉＯ_２基板上のＴａの単層、Ｆ−ＳｉＯ_２基板上のＳｉＯ_２の単層、および例示的位相偏移マスク・ブランクの、レーザ耐久性測定の結果を示す図である。 本発明の好ましい実施形態に従った伝達制御副層および位相偏移制御副層の厚さの関数としての、本発明に従った例示的マスク・ブランクの伝達性のシミュレーションを示す図である。 位相偏移制御副層および伝達制御副層の厚さの関数としての、本発明に従った２つの例示的マスク・ブランクの位相偏移のシミュレーションを示す図である。 １９３ｎｍの露光波長で使用する場合の伝達制御副層および位相偏移制御副層の厚さに依存した、本発明に従った２つの例示的マスク・ブランクの伝達性バリエーションのシミュレーションを示す図である。 １５７ｎｍの露光波長で使用する場合の伝達制御副層および位相偏移制御層の厚さに依存した、本発明に従った例示的マスク・ブランクの伝達性バリエーションのシミュレーションを示す図である。 反復クリーニング中の本発明に従った例示的マスク・ブランクの伝達性変化を示す図である。 反復クリーニング中の本発明に従った例示的マスク・ブランクの位相偏移変化を示す図である。 本発明に従った例示的マスク・ブランクの伝達制御副層の厚さの均一性を示す図である。 本発明に従った例示的マスク・ブランクの位相偏移制御副層の厚さの均一性を示す図である。 本発明に従った例示的位相偏移マスク・ブランクの伝達性の均一性を示す図である。 本発明に従った例示的位相偏移マスク・ブランクの位相偏移の均一性を示す図である。 本発明に従った他の例示的マスク・ブランクの位相偏移制御層の厚さの均一性を示す図である。 本発明に従った例示的マスク・ブランクの欠陥マップを示す図である。 本マスク・ブランクの粒径ヒストグラムを示す図である。 本発明に従ってマスク・ブランクを製造するための好ましい装置を示す概略図である。

符号の説明

１ 基板
２ 位相偏移層
３ 伝達制御副層
４ 位相偏移制御副層

Claims (21)

1. 基板と前記基板上の１つの表面上の薄膜システムとを有する、リソグラフィで使用するための減衰位相偏移マスクであって、
   前記薄膜システムは、
   位相偏移制御副層および伝達制御副層を有する位相偏移層を有し、
   前記位相偏移マスクは、ほぼ１８０°の位相偏移を伴うフォトマスクと、２００ｎｍまたはそれ以下の波長を有する露光における少なくとも０．００１％の光伝達性とを生成することが可能であり、
   前記薄膜システムは本質的に０．５μｍ以上の粒径を有する欠陥がないものである、位相偏移マスク。
2. 前記薄膜システムが０．３から０．５μｍの粒径を有する多くとも５０の欠陥を有するものである、請求項１に記載の位相偏移マスク。
3. 前記薄膜システムが０．３から０．５μｍの粒径を有する多くとも２０の欠陥を有するものである、請求項１に記載の位相偏移マスク。
4. 前記位相偏移制御副層が前記位相偏移マスクの伝達性をほとんど変化させることのないものである、請求項１に記載の位相偏移マスク。
5. 前記位相偏移制御副層がＳｉの酸化物および酸窒化物からなるグループから選択された材料を有するものである、請求項１に記載の位相偏移マスク。
6. 前記位相偏移制御副層が本質的にＳｉＯ_２からなるものである、請求項１に記載の位相偏移マスク。
7. 前記伝達制御副層が前記位相偏移マスクの位相偏移をほとんど変化させることのないものである、請求項１に記載の位相偏移マスク。
8. 前記伝達制御副層が、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｙ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、その窒化物、ならびにこれらの金属または窒化物のうちの２つまたはそれ以上の混合物、からなるグループから選択された金属を有するものである、請求項１に記載の位相偏移マスク。
9. 前記伝達制御副層が、本質的にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、またはそれらの窒化物からなるものである、請求項８に記載の位相偏移マスク。
10. リソグラフィで使用するための減衰位相偏移マスクを製造する方法であって、前記位相偏移マスクは基板と前記基板上の１つの表面上の薄膜システムとを有するものであり、前記薄膜システムは位相偏移制御副層および伝達制御副層を有する位相偏移層を有し、前記薄膜システムは本質的に０．５μｍ以上の粒径を有する欠陥がなく、前記位相偏移マスクは、ほぼ１８０°の位相偏移を伴うフォトマスクと、２００ｎｍまたはそれ以下の波長を有する露光における少なくとも０．００１％の光伝達性とを生成することが可能であって、
    前記方法は、
    基板を提供するステップと、
    薄膜システムを提供するステップと、
    を有し、薄膜システムを提供するステップは、
    前記基板上に伝達制御副層を形成するステップと、
    前記基板上に位相偏移制御副層を形成するステップと
    を有するものである、方法。
11. 基板と前記基板上の１つの表面上の薄膜システムとを有する、リソグラフィで使用するための減衰位相偏移マスクであって、前記薄膜システムは、
    位相偏移制御副層および伝達制御副層を有する位相偏移層を有し、
    前記位相偏移マスクは、ほぼ１８０°の位相偏移を伴うフォトマスクと、２００ｎｍ以下の波長を有する露光における少なくとも０．００１％の光伝達性とを生成することが可能であり、
    前記薄膜システムは本質的に０．５μｍ以上の粒径を有する欠陥がないものであって、
    前記位相偏移マスクの位相偏移は平均値からの偏差が多くとも約±５°であり、前記位相偏移マスクの伝達性は平均伝達値からの偏差が多くとも約±５°である、位相偏移マスク。
12. 前記位相偏移制御副層が前記位相偏移マスクの伝達性をほとんど変化させることのないものである、請求項１１に記載の位相偏移マスク。
13. 前記位相偏移制御副層がＳｉの酸化物および酸窒化物からなるグループから選択された材料を有するものである、請求項１１に記載の位相偏移マスク。
14. 前記位相偏移制御副層が本質的にＳｉＯ_２からなるものである、請求項１１に記載の位相偏移マスク。
15. 前記伝達制御副層が前記位相偏移マスクの位相偏移をほとんど変化させることのないものである、請求項１１に記載の位相偏移マスク。
16. 前記伝達制御副層が、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｙ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、その窒化物、ならびにこれらの金属または窒化物のうちの２つまたはそれ以上の混合物、からなるグループから選択された金属を有するものである、請求項１１に記載の位相偏移マスク。
17. 前記伝達制御副層が、本質的にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、またはそれらの窒化物からなるものである、請求項１６に記載の位相偏移マスク。
18. リソグラフィで使用するための減衰位相偏移マスクを製造する方法であって、前記位相偏移マスクは基板と前記基板上の１つの表面上の薄膜システムとを有するものであり、前記薄膜システムは位相偏移制御副層および伝達制御副層を有する位相偏移層を有し、前記位相偏移マスクの位相偏移は平均値からの偏差が多くとも約±５°であり、前記位相偏移マスクの伝達性は平均伝達値からの偏差が多くとも約±５°であって、前記位相偏移マスクは、ほぼ１８０°の位相偏移を伴うフォトマスクと、２００ｎｍ以下の波長を有する露光における少なくとも０．００１％の光伝達性とを生成することが可能であって、
    前記方法は、
    基板を提供するステップと、
    薄膜システムを提供するステップと、
    を有し、薄膜システムを提供するステップは、前記基板上に伝達制御副層を形成するステップと、前記基板上に位相偏移制御副層を形成するステップとを有するものである、方法。
19. 前記伝達制御副層が、重イオン・ビーム・スパッタリング、イオン・ビーム支援蒸着、イオン・ビーム・スパッタ蒸着、ＲＦマッチング・ネットワーク、ＤＣマグネトロン、ＡＣマグネトロン、およびＲＦダイオードからなる、グループから選択された技法を使用して、スパッタ蒸着によって形成されるものである、請求項１８に記載の方法。
20. 前記位相制御副層が、重イオン・ビーム・スパッタリング、イオン・ビーム支援蒸着、イオン・ビーム・スパッタ蒸着、ＲＦマッチング・ネットワーク、ＤＣマグネトロン、ＡＣマグネトロン、およびＲＦダイオードからなる、グループから選択された技法を使用して、スパッタ蒸着によって形成されるものである、請求項１８に記載の方法。
21. スパッタリング・ガスとしてキセノンが使用される、請求項１８に記載の方法。

Images