JP2005092241A - ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法 - Google Patents
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Abstract
長、及び検査波長等の推移に伴う再設計を適切かつ迅速に行えるようにするべく
、遮光膜の反射率波長依存性を容易にかつ正確に調整できる技術を提供する。
【解決手段】 透明基板1上に、露光光に対して所定の透過率及び位相シフト量
を有する半透光膜2と、この半透光膜2上に形成された遮光膜3とを有するハー
フトーン型位相シフトマスクブランクにおける遮光膜3の反射率波長依存性の調
整方法であって、遮光膜3の最上層部分を、クロム、炭素、酸素、及び窒素を含
有してなる反射率調整部3aとし、この反射率調整部3aにおける窒素の含有率
によって、遮光膜3全体としての反射率波長依存性を調整する。
【選択図】 図1
Description
えば、特許文献4参照)。
とになる。
nd=λ/4
ここで、λは露光光の波長であり、nは波長λにおける膜材料の屈折率であり、dは膜厚である。このように、遮光膜の設計においては、膜材料の組成の選択は勿論、膜厚も該組成においてその値であることが極めて重要な意義をもつ。つまり、遮光膜の反射特性は、その組成や膜厚等さまざまな要素が絡み合って決定付けられるものであり、全ての要素を考慮しながら最適な設計条件を見出すのは必ずしも容易でない。
例えば、半透光膜パターン上に遮光膜パターンを具備するタイプのハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、これを製作する過程で、ブランクスの遮光膜上にレジストを塗布し、そのレジストに対して所望パターンを描画する際にレーザ描画を用いる場合は、遮光膜が描画用レーザ光に対しても有効な反射防止機能を発揮することが望まれる。
一つは、透明基板上の被検査膜パターンに検査光を照射したときの透過光強度に基づいて、該被検査膜パターンの欠陥を検出する装置(例えば、米国KLA-Tencor社製のKLA-300シリーズ等)である。
もう一つは、透明基板上の被検査膜パターンに検査光を照射したときの反射光又は、反射光及び透過光の双方の強度に基づいて、主として被検査膜に付着した異物を検出する装置(例えば、米国KLA-Tencor社製のSTARlight等)である。
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が提供される。
また前記半透光膜パターンとしては、露光光に対し、3〜40%の透過率、及び略180°の位相シフト量を有するものが好適である。
反射率調整部の構成元素として、クロム、炭素、酸素、及び窒素を選択した場合には、そのうち窒素の含有率と、遮光膜の反射率波長依存性とが相関関係を示す。また反射率調整部における窒素の含有率によって、遮光膜の反射率波長依存性を調整できるところ、該反射率波長依存性は、窒素の含有率によって極端に変化するのではなく、徐々に変化するから、遮光膜の反射率波長依存性を正確かつ容易に微調整できる。特に、スパッタリングの際の反応性ガスとして、CO2とN2を用い、N2の分圧を制御することにより、遮光膜の反射率波長依存性を良好に制御できる。これにより、少なくとも露光光及び描画用レーザ光に対しては、反射防止機能を発揮しながら、検査光に対しては、半透光膜(半透光膜パターン)との関係で所定の反射率差を示す遮光膜を容易に実現できる。
先ず、石英からなる基板を鏡面研磨し、所定の洗浄を施すことにより、縦6インチ、横6インチ、厚さ0.25インチの透明基板1を得た。
その後、ホットプレート型アニ−ル装置を用い、該半透光膜2に対して200℃にて10分間熱処理を施した。こうして得られた半透光膜2は、露光光に対する透過率が9%、位相シフト量(位相角)が略180°であった。
尚、不活性ガスとしては、Arの他に、NeやKr等を用いることもできる。
そして、露光されたフォトレジスト5を現像して第2レジストパターン51を形成した(図2(f))。
実施例1の変形例として、反射率調整部3aたる第2遮光膜32のみの構成を変えたハーフトーン型位相シフトマスクブランクを製造した。
即ち、実施例2のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいては、静止対向型スパッタリング装置にて、クロムターゲットを用い、不活性ガスとしてのArガスと、原料ガスとしてのN2及びCO2ガスと、の混合ガス雰囲気(Ar流量=20[sccm],N2流量=21[sccm],CO2流量=12[sccm])中で、反応性スパッタリングを行うことにより、第1遮光膜31の上に、膜厚179[Å]のCrCONからなる第2遮光膜32を形成した。このとき、スパッタパワーは1[kw]とし、成膜時間は4.5分とした。
この点以外は、実施例1と同様にして実施例2によるハーフトーン型位相シフトマスクブランクを得、それに上記と同様のパターニングを施して実施例2によるハーフトーン型位相シフトマスクを得た。
実施例1の変形例として、反射率調整部3aたる第2遮光膜32のみの構成を変えたハーフトーン型位相シフトマスクブランクを製造した。
即ち、実施例3のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいては、静止対向型スパッタリング装置にて、クロムターゲットを用い、不活性ガスとしてのArガスと、原料ガスとしてのN2及びCO2ガスと、混合ガス雰囲気(Ar流量=20[sccm],N2流量=23[sccm],CO2流量=10[sccm])中で、反応性スパッタリングを行うことにより、第1遮光膜31の上に、膜厚163[Å]のCrCONからなる第2遮光膜32を形成した。このとき、スパッタパワーは1[kw]とし、成膜時間は3.5分とした。
この点以外は、実施例1と同様にして実施例3によるハーフトーン型位相シフトマスクブランクを得、それに上記と同様のパターニングを施して実施例3によるハーフトーン型位相シフトマスクを得た。
実験例1の変形例として、反射率調整部3aたる第2遮光膜32のみの構成を変えたハーフトーン型位相シフトマスクブランクを製造した。
即ち、実施例4のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいては、静止対向型スパッタリング装置にて、クロムターゲットを用い、不活性ガスとしてのArガスと、原料ガスとしてのN2及びCO2ガスと、の混合ガス雰囲気(Ar流量=20[sccm],N2流量=24[sccm],CO2流量=9[sccm])中で、反応性スパッタリングを行うことにより、第1遮光膜31の上に、膜厚159[Å]のCrCONからなる第2遮光膜32を形成した。このとき、スパッタパワーは1[kw]とし、成膜時間は3分とした。
この点以外は、実験例1と同様にして実施例4によるハーフトーン型位相シフトマスクブランクを得、それに上記と同様のパターニングを施して実施例4によるハーフトーン型位相シフトマスクを得た。
実験例1の変形例として、反射率調整部3aたる第2遮光膜32のみの構成を変えたハーフトーン型位相シフトマスクブランクを製造した。
即ち、実施例5のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいては、静止対向型スパッタリング装置にて、クロムターゲットを用い、不活性ガスとしてのArガスと、原料ガスとしてのN2及びCO2ガスと、の混合ガス雰囲気(Ar流量=20[sccm],N2流量=25[sccm],CO2流量=8[sccm])中で、反応性スパッタリングを行うことにより、第1遮光膜31の上に、膜厚167[Å]のCrCONからなる第2遮光膜32(図2(a)参照)を形成した。このとき、スパッタパワーは1.0[kw]とし、成膜時間は7分とした。
この点以外は、実験例1と同様にして実施例5によるハーフトーン型位相シフトマスクブランクを得、それに上記と同様のパターニングを施して実施例5によるハーフトーン型位相シフトマスクを得た。
実施例1〜5で得られた各ハーフトーン型位相シフトマスクについて、試験光を照射して、透明基板1、半透光膜2、及び遮光膜3の反射率波長依存性を測定した。尚、反射率波長依存性の測定には、日立分光光度計U-4000を用いた。
但し、各反射率カーブの立ち上がり方は、A(実施例1),B(実施例2),C(実施例3),D(実施例4),E(実施例5)の順に緩やかとなっている。この点について検討すると、表1に掲げるように、実施例1から5の順に、反射率調整部3aのスパッタリング形成時における窒素の流量を増やしている。窒素の流量が増えると、その分スパッタリング雰囲気中における窒素の分圧が上昇するから、反射率調整部3a中における窒素の含有率(量)は増大してゆく。
つまり、窒素の含有率と、遮光膜3の反射率カーブ、即ち遮光膜3の反射率波長依存性とに相関がある。従って、遮光膜3の反射率波長依存性は、反射率調整部3aをCrCONから構成する場合、その窒素の含有率で調整できるものと考えられる。
従って、実施例1〜5によるハーフトーン型位相シフトマスクにおいては、193[nm]〜365[nm]の波長範囲内において露光波長及びレジスト描画波長を選択できる。
従って、193[nm]〜488[nm]の波長範囲、特に193[nm]〜365[nm]の波長範囲内においては、仮に露光波長又はレジスト描画波長が推移したとしても、遮光膜3を設計変更し直す必要がなくなるものと考えられる。
例えば、反射率カーブAには、波長257[nm]近傍において反射率が10%以下の極小値が存在する。従って、この実施例1のハーフトーン型位相シフトマスクブランクでは、波長257[nm]の光を描画用レーザ光として好適に用いることができる。
尚、この極小値をとるときの波長も反射率調整部3aにおける窒素の含有率によって所望の値に調整できるものと考えられる。
また、少なくとも365[nm]以上の領域では、遮光膜パターンの方が、半透光膜パターンよりも高い反射率を示すように構成されており、これによって、クロム残りやピンホール等の欠陥検査に特に好適となっている。
特に、最もブロードな立ち上がりを示した反射率カーブEは、190[nm]〜840[nm]の全波長範囲内において、半透光膜パターン(HT)との関係で3%以上の反射率差を示していると共に、一貫して該半透光膜パターン(HT)よりも高い反射率を示している。
比較例1として、反射率調整部3aたる第2遮光膜32のみの構成を変えたハーフトーン型位相シフトマスクブランクを製造した。
即ち、比較例1のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいては、静止対向型スパッタリング装置にて、クロムターゲットを用い、Ar,N2,O2の混合ガス雰囲気(Ar流量=20[sccm],N2流量=10[sccm],O2流量=20[sccm])中で、反応性スパッタリングを行うことにより、第1遮光膜31の上に、CrON(クロム,酸素,及び窒素を含むことを意味し、それらの含有率を規定するも
のではない。以下、同様。)からなる第2遮光膜32(図2(a)参照)を形成した。このとき、スパッタパワーは1.0[kw]とし、成膜時間は3分とした。
この点以外は、実施例1と同様にして比較例1によるハーフトーン型位相シフトマスクブランクを得、それに上記と同様のパターニングを施して比較例1によるハーフトーン型位相シフトマスクを得た。
比較例2として、反射率調整部3aたる第2遮光膜32のみの構成を変えたハーフトーン型位相シフトマスクブランクを製造した。
即ち、比較例1のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいては、静止対向型スパッタリング装置にて、クロムターゲットを用い、Ar,N2,O2の混合ガス雰囲気(Ar流量=20[sccm],N2流量=15[sccm],O2流量=15[sccm])中で、反応性スパッタリングを行うことにより、第1遮光膜31の上に、膜厚452[Å]のCrONからなる第2遮光膜32(図2(a)参照)を形成した。このとき、スパッタパワーは1.0[kw]とし、成膜時間は3分とした。
この点以外は、実施例1と同様にして比較例2によるハーフトーン型位相シフトマスクブランクを得、それに上記と同様のパターニングを施して比較例2によるハーフトーン型位相シフトマスクを得た。
比較例3として、反射率調整部3aたる第2遮光膜32のみの構成を変えたハーフトーン型位相シフトマスクブランクを製造した。
即ち、比較例1のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいては、静止対向型スパッタリング装置にて、クロムターゲットを用い、Ar,N2,O2の混合ガス雰囲気(Ar流量=20[sccm],N2流量=25[sccm],O2流量=25[sccm])中で、反応性スパッタリングを行うことにより、第1遮光膜31の上に、膜厚473[Å]のCrONからなる第2遮光膜32(図2(a)参照)を形成した。このとき、スパッタパワーは1.0[kw]とし、成膜時間は3分とした。
この点以外は、実施例1と同様にして比較例3によるハーフトーン型位相シフトマスクブランクを得、それに上記と同様のパターニングを施して比較例3によるハーフトーン型位相シフトマスクを得た。
比較例4として、反射率調整部3aたる第2遮光膜32のみの構成を変えたハーフトーン型位相シフトマスクブランクを製造した。
即ち、比較例1のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいては、静止対向型スパッタリング装置にて、クロムターゲットを用い、Ar,N2,O2の混合ガス雰囲気(Ar流量=20[sccm],N2流量=25[sccm],O2流量=8[sccm])中で、反応性スパッタリングを行うことにより、第1遮光膜31の上に、膜厚611[Å]のCrONからなる第2遮光膜32(図2(a)参照)を形成した。このとき、スパッタパワーは1.0[kw]とし、成膜時間は3分とした。
この点以外は、実施例1と同様にして比較例4によるハーフトーン型位相シフトマスクブランクを得、それに上記と同様のパターニングを施して比較例4によるハーフトーン型位相シフトマスクを得た。
比較例4として、反射率調整部3aたる第2遮光膜32のみの構成を変えたハーフトーン型位相シフトマスクブランクを製造した。
即ち、比較例1のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいては、静止対向型スパッタリング装置にて、クロムターゲットを用い、Ar,N2,O2の混合ガス雰囲気(Ar流量=20[sccm],N2流量=23[sccm],O2流量=10[sccm])中で、反応性スパッタリングを行うことにより、第1遮光膜31の上に、膜厚604[Å]のCrONからなる第2遮光膜32(図2(a)参照)を形成した。このとき、スパッタパワーは1.0[kw]とし、成膜時間は3分とした。
この点以外は、実施例1と同様にして比較例5によるハーフトーン型位相シフトマスクブランクを得、それに上記と同様のパターニングを施して比較例5によるハーフトーン型位相シフトマスクを得た。
比較例1〜5で得られた各ハーフトーン型位相シフトマスクについて、上記各実施例と同様にして透明基板1、半透光膜2、及び遮光膜3の反射率カーブを測定した。測定結果を図4に示す。同図中、符号F,G,H,I,Jはそれぞれ、比較例1,2,3,4,5による遮光膜3の表面の反射率カーブを示す。符号HTは、半透光膜2の反射率カーブを示す。符号QZは、透明基板1の反射率カーブを示す。尚、半透光膜2と透明基板1との反射率カーブは、実施例1〜5及び比較例1〜5の全てにおいて共通している。
実施例1の変形例として、下地部3bたる第1遮光膜31、及び反射率調整部3aたる第2遮光膜32のみの構成を変えたハーフトーン型位相シフトマスクブランクを製造した。
即ち、実施例6のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいては、静止対向型スパッタリング装置にて、クロムターゲットを用い、不活性ガスとしてのArガスと、原料ガスとしてのN2ガスと、の混合ガス雰囲気(Ar流量=18.2[sccm],N2流量=12.1[sccm]、ガス圧=0.074[Pa])中で、反応性スパッタリングを行うことにより、半透光膜2の上に、膜厚400[Å]のCrONからなる第1遮光膜31を形成した。このとき、スパッタパワーは2.00[kw]とした。
これらの点以外は、実施例1と同様にして実施例6によるハーフトーン型位相シフトマスクブランクを得、それに上記と同様のパターニングを施して実施例6によるハーフトーン型位相シフトマスクを得た。
実施例6で得られた各ハーフトーン型位相シフトマスクについて、上記各実施例と同様にして遮光膜3の反射率カーブを測定した。測定結果を図5に示す。同図中、符号Kは、下地部3bの反射率カーブを示し、符号Lは下地部3bと反射率調整部3aとの積層膜、即ち遮光膜3全体の反射率カーブを示す。
図5に示すように、実施例6による遮光膜3の反射率カーブLは、193[nm]〜365[nm]の波長範囲内における反射率の変化が10%以内と反射率波長依存性が小さく、しかもこの波長範囲内では一貫して反射率が20%以下となっており、遮光膜3が非常に好ましい反射率波長依存性を有している。
実施例6における第1遮光膜31(下地部)、及び第2遮光膜32(反射率調整部)の組成を、オージェ電子分光分析装置によって調べた。その結果を、下記表4に掲げる。
実施例6で得られた各ハーフトーン型位相シフトマスクについて、遮光膜3の光学濃度を測定した。測定結果を図6に示す。同図は、同図は縦軸に光学濃度(OD)をとり、横軸に試験光の波長[nm]をとったODカーブを示す。即ち、ODカーブとは、光学濃度の波長依存性を表すグラフである。同図中、符号Mは下地部3bのODカーブを示し、符号Nは下地部3bと反射率調整部3aとの積層膜、即ち遮光膜3全体のODカーブを示す。
これは、遮光膜3を、酸素を含有しない下地部3bを含んで構成したからであると考えられる。つまり、仮に遮光膜3全体をCrCONのみから構成しようとすると、その総膜厚が厚くなるのは必須と考えられるが、該遮光膜3を、酸素の排除された下地部3bを用いて構成した場合には、該下地部3bが高い遮光性を発揮するから、反射率調整部3aとしてCrCONを採用した場合であっても、遮光膜3の総膜厚を60[nm]以下に薄くできる。
例えば、本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいては、バッチ式或いは枚葉式の静止対向型スパッタリング装置ではなく、インライン型のスパッタリング装置を用いて遮光膜3を形成してもよい。その場合、遮光膜3は、その厚み方向に向かって当該成分が連続的に変化するよう構成される。
半透光膜2は、金属、シリコン、窒素及び/又は酸素から実質的になる単層、若しくはそれを積層したもので構成できる。
又、半透光膜2は、高透過率層と低透過率層の多層構造によって構成してもよい。この場合、高透過率層は、シリコン及び窒素、及び/又は酸素から実質的になるもの、或いはこれにクロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム等の金属を微量含めたもので構成できる。又、低透過率層は、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1種又は2種以上の材料で構成できる。
本発明によれば、ハーフトーン型位相シフトマスクにおける遮光膜の反射率波長依存性を容易にかつ正確に調整できる。従って、露光波長、レジスト描画波長、及び検査波長等の推移に伴うハーフトーン型位相シフトマスクの再設計を適切かつ迅速に行えるようになる。
半透光膜パターン、31…第1遮光膜(下地部)、32…第2遮光膜(反射率調整部)、
3111…第1遮光膜パターン(遮光膜パターン)、3211…第2遮光膜パターン(遮光
膜パターン)。
Claims (5)
- 透明基板上に、露光光に対して所定の透過率及び位相シフト量を有する半透光膜と、
この半透光膜の上に形成されたクロムを含有する遮光膜と、
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、
前記遮光膜の最上層部分が、クロム、炭素、酸素、及び窒素を含有してなる反射率調整部とされ、
この反射率調整部を含めた前期遮光膜全体の厚さが、60ナノメートル以下とされて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。 - 透明基板上に、露光光に対して所定の透過率及び位相シフト量を有する半透光膜と、
この半透光膜の上に形成されたクロムを含有する遮光膜と、
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、
前記遮光膜は、その前記半透光膜側に下地部を有し、この下地部の上に反射率調整部を有するものであり、
前記反射率調整部は、クロム、炭素、酸素、及び窒素を含有すると共に、そのうち酸素の含有率が20原子%以上とされ、
前記下地部は、酸素を含有しないか、又は酸素の含有率が10原子%以下とされて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。 - 前記反射率調整部を含めた前記遮光膜全体の厚さが、60ナノメートル以下とされてなること特徴とする請求項2に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
- 前期反射率調整部は、クロムを20〜50原子%含有し、炭素を5〜20原子%含有し、
酸素を20〜50原子含有し、かつ窒素を5〜40原子%含有してなることを特徴とする請求項1〜3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。 - 透明基板上に、露光光に対して所定の透過率及び位相シフト量を有する半透光膜パターンとこの半透光膜パターンの上に形成された透光膜パターンと、を有するハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、
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を用いて製造し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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