JP2005156700A - Phase shift mask blank, phase shift mask, method for manufacturing phase shift mask blank, and method for transferring pattern - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路等の製造などに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、位相シフトマスクブランクの製造方法、及びパターン転写方法、特に、露光光を減衰させるハーフトーン型の位相シフトマスク、その素材として用いられる位相シフトマスクブランク、その製造方法、及びパターン転写方法に関する。 The present invention relates to a phase shift mask blank, a phase shift mask, a method for manufacturing a phase shift mask blank, and a pattern transfer method used for manufacturing a semiconductor integrated circuit and the like, in particular, a halftone phase shift mask for attenuating exposure light. The present invention relates to a phase shift mask blank used as a material thereof, a manufacturing method thereof, and a pattern transfer method.
IC、LSI又はVLSI等の半導体集積回路の製造をはじめとして、広範囲な用途に用いられているフォトマスクは、基本的には透光性基板上にクロムを主成分とする遮光膜を有するフォトマスクブランクの該遮光膜に、フォトリソグラフィー法を応用して紫外線や電子線等を使用することにより、所定のパターンを形成したものである。近年では半導体集積回路の高集積化等の市場要求に伴ってパターンの微細化が急速に進み、これに対して露光波長の短波長化を図ることにより対応してきた。 Photomasks used in a wide range of applications including the manufacture of semiconductor integrated circuits such as ICs, LSIs and VLSIs are basically photomasks having a light-shielding film containing chromium as a main component on a translucent substrate. A predetermined pattern is formed on the light shielding film of the blank by applying a photolithographic method and using ultraviolet rays or electron beams. In recent years, along with market demands such as higher integration of semiconductor integrated circuits, pattern miniaturization has progressed rapidly, and this has been dealt with by shortening the exposure wavelength.
しかしながら、露光波長の短波長化は解像度を改善する反面、焦点深度の減少を招き、プロセスの安定性が低下し、製品の歩留まりに悪影響を及ぼすという問題があった。このような問題に対して有効なパターン転写法の一つとして位相シフト法があり、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ている。 However, while shortening the exposure wavelength improves the resolution, there is a problem in that the depth of focus is reduced, process stability is lowered, and product yield is adversely affected. There is a phase shift method as an effective pattern transfer method for such a problem, and a phase shift mask is used as a mask for transferring a fine pattern.
この位相シフトマスク(ハーフトーン型位相シフトマスク)は、例えば、図10(A),(B)に示されるように、基板1上に位相シフト膜2’が成膜された位相シフトマスク上のパターン部分を形成している位相シフター部2aと、位相シフター部2aが存在しない基板が露出している基板露出部1aからなり、両者を透過してくる光の位相差を約180°とすることで、パターン境界部分の光の干渉により、干渉した部分で光強度はゼロとなり、転写像のコントラストを向上させることができるものである。また、位相シフト法を用いることにより、必要な解像度を得るための焦点深度を増大させることが可能となり、クロム膜等からなる一般的な遮光パターンをもつ通常のマスクを用いた場合に比べて、解像度の改善と露光プロセスのマージンを向上させることが可能なものである。
This phase shift mask (halftone type phase shift mask) is, for example, on a phase shift mask in which a
上記位相シフトマスクは、位相シフター部の光透過特性によって、完全透過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とに実用的には大別することができる。完全透過型位相シフトマスクは、位相シフター部の光透過率が基板露出部と同等であり、露光波長において透明なマスクである。ハーフトーン型位相シフトマスクは、位相シフター部の光透過率が基板露出部の数%〜数十%程度のものである。 The phase shift mask can be roughly divided into a practically transmissive phase shift mask and a halftone phase shift mask depending on the light transmission characteristics of the phase shifter. The complete transmission type phase shift mask is a mask that has a light transmittance of the phase shifter portion equivalent to that of the substrate exposed portion and is transparent at the exposure wavelength. In the halftone phase shift mask, the light transmittance of the phase shifter portion is about several percent to several tens percent of the substrate exposed portion.
図11にハーフトーン型位相シフトマスクブランク、図12にハーフトーン型位相シフトマスクの基本的な構造をそれぞれ示す。図11のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは基板1のほぼ全面にハーフトーン位相シフト膜2’を形成したものである。また、図12のハーフトーン型位相シフトマスクは、上記位相シフト膜2’をパターン化したもので、基板1上のパターン部分を形成する位相シフター部2a、位相シフターの存在しない基板露出部1aからなる。ここで、位相シフター部2aを透過した光は基板露出部1aを通過した光に対して位相がシフトされるが、位相シフター部2aの透過率は被転写基板上のレジストに対しては感光しない光強度に設定される。従って、露光光を実質的に遮断する遮光機能を有する。
FIG. 11 shows the basic structure of the halftone phase shift mask blank, and FIG. 12 shows the basic structure of the halftone phase shift mask. The halftone phase shift mask blank of FIG. 11 is obtained by forming a halftone
上記ハーフトーン型位相シフトマスクとしては、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。この単層型のハーフトーン型位相シフトマスクとしては、MoSiO、MoSiON等のMoSi系の材料からなる位相シフト膜を有するものなどが提案されている(例えば、特許文献1:特開平7−140635号公報参照)。 As the halftone phase shift mask, there is a single-layer halftone phase shift mask that has a simple structure and is easy to manufacture. As this single layer type halftone phase shift mask, a mask having a phase shift film made of a MoSi-based material such as MoSiO, MoSiON or the like has been proposed (for example, Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 7-140635). See the official gazette).
上記のように、ハーフトーン型位相シフトマスクは、簡便に高解像度を得るための有効なものである。しかしながら、更なる高解像度化のために露光波長を短くしていくと、露光装置自体の焦点深度が浅くなるため、焦点深度の浅い露光装置を用いることになり、この場合位相シフトマスクが十分に平坦であることが重要となる。そこで、石英基板を十分に平坦になるまで研磨して位相シフトマスクに供することになるが、基板に設ける位相シフト膜に大きな応力があると反りが発生し、十分な平坦度の位相シフトマスクが得られなくなる。それ故、この問題を回避するために位相シフト膜そのものの応力を十分に小さくして行く必要がある。 As described above, the halftone phase shift mask is effective for easily obtaining high resolution. However, if the exposure wavelength is shortened for higher resolution, the exposure apparatus itself has a shallower depth of focus, so an exposure apparatus with a shallower depth of focus will be used. It is important to be flat. Therefore, the quartz substrate is polished until it becomes sufficiently flat and used as a phase shift mask. However, when a large stress is applied to the phase shift film provided on the substrate, warping occurs, and a phase shift mask with sufficient flatness is produced. It can no longer be obtained. Therefore, in order to avoid this problem, it is necessary to sufficiently reduce the stress of the phase shift film itself.
これに加えて、ハーフトーン型位相シフトマスクに使用される位相シフト膜においては、使用する露光波長における透過率、位相差、反射率、屈折率などの光学特性を満足しつつ、薬品耐性などの耐久性、低欠陥等の物理的特性を満足することが必要である。 In addition to this, in the phase shift film used in the halftone phase shift mask, while satisfying optical characteristics such as transmittance, phase difference, reflectance, and refractive index at the used exposure wavelength, It is necessary to satisfy physical properties such as durability and low defects.
しかしながら、上述したような単層のハーフトーン型位相シフト膜では、光学特性を所望の値に設定すると膜組成が一義的に決まってしまい、膜組成によって薬品耐性や応力が決まってしまうため、光学特性と低膜応力、薬品耐性とを両立した、優れた位相シフト膜を得ることは困難であった。 However, in the single-layer halftone phase shift film as described above, when the optical characteristics are set to desired values, the film composition is uniquely determined, and chemical resistance and stress are determined by the film composition. It has been difficult to obtain an excellent phase shift film having both characteristics, low film stress, and chemical resistance.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、光学特性及び薬品耐性に優れ、かつ反りが小さい位相シフトマスクブランク、位相シフトマスク、位相シフトマスクブランクの製造方法、及び位相シフトマスクを用いたパターン転写方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a phase shift mask blank, a phase shift mask, a method of manufacturing a phase shift mask blank, and a phase shift mask that are excellent in optical characteristics and chemical resistance and have low warpage. An object of the present invention is to provide a pattern transfer method using the above.
本発明者は、上記問題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、基板上に、金属とケイ素を含む化合物からなり、かつ膜応力が400MPa以下である低応力層と、金属とケイ素を含む化合物からなり、30質量%アンモニア水と30質量%過酸化水素水と水とを体積比1:1:8で混合してなるアンモニア過水に23℃で1時間浸漬したときの膜厚の減少量が1.0nm以下であり、かつ位相シフト多層膜の最表層をなすように低応力層に隣接して設けられた薬品耐性層とを有する位相シフト多層膜を備える位相シフトマスクブランクが、従来、単一層の膜では膜応力や薬品耐性に問題があって設定することができなかった光学特性(透過率、位相差、反射率、屈折率など)領域に光学特性を設定した場合においても、反りが小さく、かつ薬品耐性も優れたものとなることを見出した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has, as a result, a low stress layer comprising a compound containing metal and silicon on the substrate and having a film stress of 400 MPa or less, and a compound containing metal and silicon. The amount of decrease in film thickness when immersed in ammonia perwater for 1 hour at 23 ° C. in which 30% by mass aqueous ammonia, 30% by mass hydrogen peroxide and water are mixed at a volume ratio of 1: 1: 8 A phase shift mask blank comprising a phase shift multilayer film having a chemical resistance layer provided adjacent to the low stress layer so as to form an outermost layer of the phase shift multilayer film is 1.0 nm or less, Even when optical properties are set in the region of optical properties (transmittance, phase difference, reflectance, refractive index, etc.) that could not be set due to problems with film stress and chemical resistance in a single layer film, warping Small and medicine It was found to be the ones that resistance was also excellent.
特に、位相シフト多層膜に、更に、金属とケイ素を含む化合物からなり、かつ低応力層に隣接して光学調整層を設けることにより、位相シフト多層膜の光学設計に自由度ができ、薬品耐性層と低応力層の機能を十分に保ちながら、更に広い光学特性領域に対して適用可能な位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスクを得ることができることを見出し、本発明をなすに至った。 In particular, the phase shift multilayer film is made of a compound containing metal and silicon, and an optical adjustment layer is provided adjacent to the low-stress layer. The present inventors have found that a phase shift mask blank and a phase shift mask applicable to a wider optical characteristic region can be obtained while sufficiently maintaining the functions of the layer and the low stress layer.
即ち、本発明は、以下の位相シフトマスクブランク、位相シフトマスク、位相シフトマスクブランクの製造方法、及びパターン転写方法を提供する。
請求項1:
基板上に位相シフト多層膜を備える位相シフトマスクブランクであって、前記位相シフト多層膜が、金属とケイ素を含む化合物からなり、かつ膜応力が400MPa以下である低応力層と、金属とケイ素を含む化合物からなり、30質量%アンモニア水と30質量%過酸化水素水と水とを体積比1:1:8で混合してなるアンモニア過水に23℃で1時間浸漬したときの膜厚の減少量が1.0nm以下であり、かつ位相シフト多層膜の最表層をなすように前記低応力層に隣接して設けられた薬品耐性層と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:
前記位相シフト多層膜が、更に、金属とケイ素を含む化合物からなり、かつ前記低応力層に隣接して設けられた光学調整層を有することを特徴とする請求項1記載の位相シフトマスクブランク。
請求項3:
前記位相シフト多層膜を構成する低応力層、薬品耐性層及び光学調整層のうち、光学調整層の金属含有率が最も高いことを特徴とする請求項2記載の位相シフトマスクブランク。
請求項4:
前記金属とケイ素を含む化合物が、金属と、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含む化合物であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の位相シフトマスクブランク。
請求項5:
前記金属がモリブデン及びジルコニウムから選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の位相シフトマスクブランク。
請求項6:
前記位相シフト多層膜上に、クロム系遮光膜及び/又はクロム系反射防止膜を備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の位相シフトマスクブランク。
請求項7:
請求項1乃至6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多層膜をパターン形成してなることを特徴とする位相シフトマスク。
請求項8:
請求項1乃至6のいずれか1項記載の位相シフトマスクブランクを製造する方法であって、前記位相シフト多層膜を、金属ターゲット、ケイ素ターゲット並びに金属及びケイ素からなるターゲットから選ばれる金属とケイ素との組成比が異なる2種以上のターゲットを用いてスパッタリングすることにより透明基板上に成膜することを特徴とする位相シフトマスクブランクの製造方法。
請求項9:
請求項7記載の位相シフトマスクを用いてフォトレジストにパターン露光を行うことを特徴とするパターン転写方法。
That is, the present invention provides the following phase shift mask blank, phase shift mask, phase shift mask blank manufacturing method, and pattern transfer method.
Claim 1:
A phase shift mask blank comprising a phase shift multilayer film on a substrate, wherein the phase shift multilayer film is made of a compound containing metal and silicon, and a film stress is 400 MPa or less, a metal and silicon The film thickness of the film when immersed in ammonia perwater for 1 hour at 23 ° C. in a mixture of 30% by mass ammonia water, 30% by mass hydrogen peroxide solution and water at a volume ratio of 1: 1: 8. A phase shift mask blank having a chemical resistance layer provided adjacent to the low-stress layer so that the amount of reduction is 1.0 nm or less and forms the outermost layer of the phase shift multilayer film.
Claim 2:
The phase shift mask blank according to
Claim 3:
3. The phase shift mask blank according to
Claim 4:
The phase shift mask blank according to any one of
Claim 5:
The phase shift mask blank according to any one of
Claim 6:
The phase shift mask blank according to any one of
Claim 7:
A phase shift mask comprising a phase shift multilayer film of the phase shift mask blank according to
Claim 8:
The method of manufacturing a phase shift mask blank according to any one of
Claim 9:
A pattern transfer method comprising performing pattern exposure on a photoresist using the phase shift mask according to claim 7.
本発明の位相シフトマスクブランクは、反りが小さく、かつ薬品耐性も優れており、単一層の膜では膜応力や薬品耐性に問題があって設定することができなかった光学特性(透過率、位相差、反射率、屈折率など)領域においても実用に耐えるものである。 The phase shift mask blank of the present invention has low warpage and excellent chemical resistance, and optical characteristics (transmittance, level, etc.) that cannot be set due to film stress and chemical resistance problems in a single layer film. The phase difference, reflectance, refractive index, etc.) are also practically usable.
以下、本発明について更に詳述する。
本発明の位相シフトマスクブランクは、基板上に位相シフト多層膜を備える位相シフトマスクブランクであり、前記位相シフト多層膜が、金属とケイ素を含む化合物からなり、かつ膜応力が400MPa以下である低応力層と、金属とケイ素を含む化合物からなり、30質量%アンモニア水と30質量%過酸化水素水と水とを体積比1:1:8で混合してなるアンモニア過水に23℃で1時間浸漬したときの膜厚の減少量が1.0nm以下であり、かつ位相シフト多層膜の最表層をなすように前記低応力層に隣接して設けられた薬品耐性層とを有するものである。
The present invention will be described in detail below.
The phase shift mask blank of the present invention is a phase shift mask blank provided with a phase shift multilayer film on a substrate, and the phase shift multilayer film is made of a compound containing a metal and silicon and has a film stress of 400 MPa or less. It consists of a stress layer, a compound containing metal and silicon, and is mixed with ammonia perwater obtained by mixing 30% by mass ammonia water, 30% by mass hydrogen peroxide solution and water at a volume ratio of 1: 1: 8 at 23 ° C. The amount of decrease in film thickness when immersed for a period of time is 1.0 nm or less, and has a chemical resistant layer provided adjacent to the low stress layer so as to form the outermost layer of the phase shift multilayer film .
本発明の位相シフトマスクブランクには、位相シフト多層膜として、石英、CaF2等の露光光が透過する基板(透明基板)上に位相シフト多層膜が形成され、この位相シフト多層膜は、露光波長における透過率が数〜数十%(特に3〜40%であることが好ましい)になるように、また、位相シフトマスクとしたときに、基板上に位相シフト多層膜が存在する位相シフター部を透過した光と、位相シフト多層膜が存在しない基板露出部を透過した光との間の位相差が好ましくは180±5度となるように設定される。 In the phase shift mask blank of the present invention, a phase shift multilayer film is formed as a phase shift multilayer film on a substrate (transparent substrate) through which exposure light such as quartz and CaF 2 is transmitted. A phase shifter portion in which a phase shift multilayer film is present on a substrate so that the transmittance at a wavelength is several to several tens% (particularly preferably 3 to 40%) and when a phase shift mask is used. Is set so that the phase difference between the light transmitted through the substrate and the light transmitted through the substrate exposed portion where no phase shift multilayer film is present is preferably 180 ± 5 degrees.
このような位相シフト多層膜を備える位相シフトマスクブランクとして具体的な例を挙げれば、例えば、図1(A)に示されるように、基板1上に位相シフト多層膜2として1層の低応力層21と1層の薬品耐性層22を形成したものが挙げられる。
If a specific example is given as a phase shift mask blank provided with such a phase shift multilayer film, for example, as shown in FIG. 1A, a single layer of low stress as a phase
本発明の位相シフトマスクブランクは、位相シフト膜が多層膜で構成されており、その1層として低応力層が形成され、この低応力層の膜応力は400MPa以下、好ましくは400MPa以下の圧縮応力である。これにより、反りの小さい位相シフトマスクブランク、特に、位相シフトマスクブランクの位相シフト多層膜をパターンニングして位相シフトマスクを作製する前後の反りの変化量が、好ましくは0.5μm以下、特に好ましくは0.3μm以下である位相シフトマスクブランクとすることができる。 In the phase shift mask blank of the present invention, the phase shift film is composed of a multilayer film, and a low stress layer is formed as one layer thereof. The film stress of the low stress layer is 400 MPa or less, preferably 400 MPa or less. It is. Thereby, the amount of change in warpage before and after producing a phase shift mask by patterning a phase shift mask blank with a small warp, in particular, a phase shift multilayer film of the phase shift mask blank, is preferably 0.5 μm or less. Can be a phase shift mask blank of 0.3 μm or less.
また、このような膜応力を有していれば、10.0〜50.0nm程度の膜厚で反りの低減効果を与えることができることから、後述する薬品耐性層を形成しても、位相シフト多層膜の厚みを80.0nm以下に抑えて所定の光学特性を得ることが可能であり、薬品耐性や光学特性などの諸特性を満足した上で、位相シフト多層膜が厚くなることもない。 Further, if such a film stress is provided, a warp reduction effect can be provided with a film thickness of about 10.0 to 50.0 nm. Predetermined optical characteristics can be obtained by suppressing the thickness of the multilayer film to 80.0 nm or less, and the phase shift multilayer film does not become thick while satisfying various characteristics such as chemical resistance and optical characteristics.
この低応力層は金属とケイ素を含む化合物からなるが、特に、金属と、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含む化合物、とりわけ金属とケイ素の酸化物(MSiO:Mは金属元素を示す)又は金属とケイ素の酸化窒化物(MSiON:Mは金属元素を示す)であることが好ましく、また、上記金属(M)としては、モリブデン及びジルコニウムから選ばれる少なくとも1種が含まれていることが好ましい。このようなものとしては、特に限定されるものではないが、モリブデンとジルコニウムとケイ素の酸化物(MoZrSiO)、モリブデンとジルコニウムとケイ素の酸化窒化物(MoZrSiON)を例示することができる。この場合、MoZrSiOの組成は、Mo:0.2〜25原子%、Zr:0.2〜25原子%、Si:10〜42原子%、O:30〜60原子%であることが好ましく、MoZrSiONの組成は、Mo:0.2〜25原子%、Zr:0.2〜25原子%、Si:10〜57原子%、O:2〜20原子%、N:5〜57原子%であることが好ましい。 This low-stress layer is composed of a compound containing metal and silicon, and in particular, a compound containing metal, silicon, oxygen and / or nitrogen, particularly an oxide of metal and silicon (MSiO: M represents a metal element) Alternatively, it is preferably a metal and silicon oxynitride (MSiON: M represents a metal element), and the metal (M) includes at least one selected from molybdenum and zirconium. preferable. Examples of such materials include, but are not limited to, molybdenum, zirconium and silicon oxide (MoZrSiO), and molybdenum, zirconium and silicon oxynitride (MoZrSiON). In this case, the composition of MoZrSiO is preferably Mo: 0.2 to 25 atomic%, Zr: 0.2 to 25 atomic%, Si: 10 to 42 atomic%, O: 30 to 60 atomic%, and MoZrSiON The composition of Mo: 0.2-25 atomic%, Zr: 0.2-25 atomic%, Si: 10-57 atomic%, O: 2-20 atomic%, N: 5-57 atomic% Is preferred.
一方、本発明の位相シフトマスクブランクにおいては、位相シフト多層膜の1層として、位相シフト多層膜の最表層に位置するように低応力層に隣接して薬品耐性層が形成されており、この薬品耐性層は、30質量%アンモニア水と30質量%過酸化水素水と水とを体積比1:1:8で混合してなるアンモニア過水に23℃で1時間浸漬したときの膜厚の減少量が1.0nm以下となるものである。 On the other hand, in the phase shift mask blank of the present invention, as one layer of the phase shift multilayer film, a chemical resistant layer is formed adjacent to the low stress layer so as to be positioned on the outermost layer of the phase shift multilayer film. The chemical resistant layer has a film thickness when immersed in ammonia perwater obtained by mixing 30% by mass ammonia water, 30% by mass hydrogen peroxide solution and water at a volume ratio of 1: 1: 8 at 23 ° C. for 1 hour. The amount of decrease is 1.0 nm or less.
位相シフト多層膜の1層として上述したような低応力層を形成することにより、反りを小さくすることができるものの、低応力層は洗浄時の薬品耐性や光学特性(特に、面内分布)に劣る傾向にある。そのため、本発明においては、位相シフト多層膜の最表層に薬品耐性層を設ける。 Although the warp can be reduced by forming the low-stress layer as described above as one layer of the phase shift multilayer film, the low-stress layer has chemical resistance and optical characteristics (especially in-plane distribution) during cleaning. It tends to be inferior. Therefore, in the present invention, a chemical resistant layer is provided on the outermost layer of the phase shift multilayer film.
薬品耐性層の膜厚は5nm以上、特に10nm以上とすることが好ましく、膜厚が5nm未満では、薬品耐性が得られない場合がある。一方、上述した低応力層の効果を発揮させるためには、薬品耐性層の膜厚は70nm以下、好ましくは30nm以下とすることが望ましい。膜厚が70nmを超えると薬品耐性は得られるものの、位相シフト多層膜全体としての膜応力が大きくなって、反りが小さくならなくなるおそれがある。 The film thickness of the chemical resistant layer is preferably 5 nm or more, particularly preferably 10 nm or more. If the film thickness is less than 5 nm, chemical resistance may not be obtained. On the other hand, in order to exhibit the effect of the above-described low stress layer, the film thickness of the chemical resistant layer is 70 nm or less, preferably 30 nm or less. If the film thickness exceeds 70 nm, chemical resistance can be obtained, but the film stress as the whole phase shift multilayer film increases, and the warpage may not be reduced.
この薬品耐性層は金属とケイ素を含む化合物からなるが、特に、金属と、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含む化合物、とりわけ金属とケイ素の酸化物(MSiO:Mは金属元素を示す)又は金属とケイ素の酸化窒化物(MSiON:Mは金属元素を示す)であることが好ましく、また、上記金属(M)としては、モリブデン及びジルコニウムから選ばれる少なくとも1種が含まれていることが好ましい。このようなものとしては、特に限定されるものではないが、モリブデンとジルコニウムとケイ素の酸化物(MoZrSiO)、モリブデンとジルコニウムとケイ素の酸化窒化物(MoZrSiON)を例示することができる。この場合、MoZrSiOの組成は、Mo:0.2〜25原子%、Zr:0.2〜25原子%、Si:10〜42原子%、O:30〜60原子%であることが好ましく、MoZrSiONの組成は、Mo:0.2〜25原子%、Zr:0.2〜25原子%、Si:10〜57原子%、O:2〜20原子%、N:5〜57原子%であることが好ましい。 This chemical-resistant layer is composed of a compound containing metal and silicon, and in particular, a compound containing metal, silicon and oxygen and / or nitrogen, particularly an oxide of metal and silicon (MSiO: M represents a metal element) Alternatively, it is preferably a metal and silicon oxynitride (MSiON: M represents a metal element), and the metal (M) includes at least one selected from molybdenum and zirconium. preferable. Examples of such materials include, but are not limited to, molybdenum, zirconium and silicon oxide (MoZrSiO), and molybdenum, zirconium and silicon oxynitride (MoZrSiON). In this case, the composition of MoZrSiO is preferably Mo: 0.2 to 25 atomic%, Zr: 0.2 to 25 atomic%, Si: 10 to 42 atomic%, O: 30 to 60 atomic%, and MoZrSiON The composition of Mo: 0.2-25 atomic%, Zr: 0.2-25 atomic%, Si: 10-57 atomic%, O: 2-20 atomic%, N: 5-57 atomic% Is preferred.
薬品耐性層はその金属含有率を低くすれば、薬品耐性を更に向上させることが可能である。しかしながら、金属含有率を低くすると、膜の光学特性が得られなくなって(特に、膜の吸光係数が小さくなって)、そのままでは位相シフト多層膜全体としての光学特性を満足しない場合がある。この場合、更に、位相シフト多層膜の1層として、低応力層に隣接して(即ち、低応力層の基板側に隣接して)光学調整層を形成することができる。 If the metal content of the chemical resistant layer is lowered, the chemical resistance can be further improved. However, if the metal content is lowered, the optical characteristics of the film cannot be obtained (particularly, the absorption coefficient of the film becomes small), and the optical characteristics of the entire phase shift multilayer film may not be satisfied as it is. In this case, an optical adjustment layer can be formed as one layer of the phase shift multilayer film adjacent to the low stress layer (that is, adjacent to the substrate side of the low stress layer).
このような位相シフト多層膜を備える位相シフトマスクブランクとしては、図1(B)に示されるような、基板1上に位相シフト多層膜2として光学調整層20、低応力層21及び薬品耐性層22を順に形成したものが挙げられる。
As a phase shift mask blank provided with such a phase shift multilayer film, an
光学調整層としては、特に、吸光係数の大きなものを設けることが望ましい。また、光学調整層は、上述した低応力層や薬品耐性層よりも金属含有率が高いことが望ましく、このようにすることによって、薬品耐性層の金属含有率を低く設定することが可能となり、所定の光学特性を維持しつつ、より薬品耐性に優れた位相シフト多層膜とすることが可能となる。 In particular, it is desirable to provide an optical adjustment layer having a large extinction coefficient. In addition, the optical adjustment layer desirably has a higher metal content than the above-described low-stress layer or chemical-resistant layer, and in this way, the metal content of the chemical-resistant layer can be set low. It is possible to obtain a phase shift multilayer film with higher chemical resistance while maintaining predetermined optical characteristics.
なお、光学調整層の膜厚は2.0〜50.0nmとすることが望ましい。光学調整層の膜厚が2.0nm未満であると、膜自体の光学特性の面内分布の制御が困難となるおそれがあり、膜厚が50.0nmを超えると、薬品耐性を得るための薬品耐性層に十分な膜厚を確保することができなくなって、十分な薬品耐性が得られなくなるおそれがある。 The film thickness of the optical adjustment layer is preferably 2.0 to 50.0 nm. If the film thickness of the optical adjustment layer is less than 2.0 nm, it may be difficult to control the in-plane distribution of the optical characteristics of the film itself. If the film thickness exceeds 50.0 nm, chemical resistance is obtained. There is a risk that sufficient chemical resistance cannot be obtained because a sufficient film thickness cannot be secured in the chemical resistant layer.
この光学調整層は金属とケイ素を含む化合物からなるが、特に、金属と、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含む化合物、とりわけ金属とケイ素の酸化物(MSiO:Mは金属元素を示す)又は金属とケイ素の酸化窒化物(MSiON:Mは金属元素を示す)であることが好ましく、また、上記金属(M)としては、モリブデン及びジルコニウムから選ばれる少なくとも1種が含まれていることが好ましい。このようなものとしては、特に限定されるものではないが、モリブデンとジルコニウムとケイ素の酸化物(MoZrSiO)、モリブデンとジルコニウムとケイ素の酸化窒化物(MoZrSiON)を例示することができる。この場合、MoZrSiOの組成は、Mo:0.2〜25原子%、Zr:0.2〜25原子%、Si:10〜42原子%、O:5〜50原子%であることが好ましく、MoZrSiONの組成は、Mo:0.2〜25原子%、Zr:0.2〜25原子%、Si:10〜57原子%、O:0.2〜20原子%、N:0.2〜50原子%であることが好ましい。 This optical adjustment layer is composed of a compound containing a metal and silicon, and in particular, a compound containing a metal, silicon, oxygen and / or nitrogen, particularly an oxide of metal and silicon (MSiO: M represents a metal element). Alternatively, it is preferably a metal and silicon oxynitride (MSiON: M represents a metal element), and the metal (M) includes at least one selected from molybdenum and zirconium. preferable. Examples of such materials include, but are not limited to, molybdenum, zirconium and silicon oxide (MoZrSiO), and molybdenum, zirconium and silicon oxynitride (MoZrSiON). In this case, the composition of MoZrSiO is preferably Mo: 0.2 to 25 atomic%, Zr: 0.2 to 25 atomic%, Si: 10 to 42 atomic%, O: 5 to 50 atomic%, and MoZrSiON The composition of Mo: 0.2 to 25 atomic%, Zr: 0.2 to 25 atomic%, Si: 10 to 57 atomic%, O: 0.2 to 20 atomic%, N: 0.2 to 50 atomic% % Is preferred.
なお、上述した低応力層と薬品耐性層のみで所望の光学特性が得られる場合は、必ずしも光学調整層を設けなくてもよい。このようなものとしては、例えば、低応力層の金属含有率が薬品耐性層よりも高くなるように調整することにより、薬品耐性層が上述したような薬品耐性(即ち、30質量%アンモニア水と30質量%過酸化水素水と水とを体積比1:1:8で混合してなるアンモニア過水に23℃で1時間浸漬したときの膜厚の減少量が1.0nm以下)を有し、かつ低応力層の膜応力が400MPaを超えない範囲で、所定の光学特性が得られるようなものがこれに該当する。 In addition, when a desired optical characteristic is acquired only by the low stress layer and chemical-resistant layer mentioned above, it is not necessary to provide an optical adjustment layer. As such, for example, by adjusting the metal content of the low stress layer to be higher than that of the chemical resistant layer, the chemical resistant layer has the chemical resistance as described above (that is, 30% by mass ammonia water and 30 mass% hydrogen peroxide solution and water are mixed at a volume ratio of 1: 1: 8, and the amount of decrease in film thickness is 1.0 nm or less when immersed in ammonia perwater for 1 hour at 23 ° C.) In addition, this corresponds to a case where predetermined optical characteristics can be obtained within a range where the film stress of the low stress layer does not exceed 400 MPa.
このような位相シフト多層膜を構成する各々の層は、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等の不活性ガス雰囲気下で、形成する層の組成に合わせて適宜選択した金属ターゲット、シリコンターゲット、金属及びケイ素からなるターゲット等を用いてスパッタリングすることにより成膜することができる。 Each layer constituting such a phase shift multilayer film is made of a metal target, a silicon target, a metal, and a metal target appropriately selected according to the composition of the layer to be formed under an inert gas atmosphere such as neon, argon, krypton, and xenon. A film can be formed by sputtering using a silicon target or the like.
金属及びケイ素からなるターゲットとしては、緻密で高純度なターゲットが得られやすいモリブデン及びケイ素からなる焼結ターゲット又はモリブデン、ジルコニウム及びケイ素からなる焼結ターゲットを用いることが望ましい。 As the target composed of metal and silicon, it is desirable to use a sintered target composed of molybdenum and silicon or a sintered target composed of molybdenum, zirconium and silicon, which can easily obtain a dense and high-purity target.
また、位相シフト多層膜を構成する各々の層を、金属とケイ素を含む化合物として例えば、金属と、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含む化合物(金属とケイ素の酸化物(MSiO:Mは金属元素を示す)、金属とケイ素の酸化窒化物(MSiON:Mは金属元素を示す)など)で構成する場合は、不活性ガスと共に、酸素を含むガス、窒素を含むガス等の反応性ガス、例えば、窒素ガス、酸素ガス、各種酸化窒素ガス、酸化炭素ガス等を適宜導入した反応性スパッタリングにより形成することができる。 In addition, each layer constituting the phase shift multilayer film is a compound containing a metal and silicon, for example, a compound containing a metal, silicon, oxygen and / or nitrogen (metal and silicon oxide (MSiO: M is Reactive gas such as a gas containing oxygen and a gas containing nitrogen together with an inert gas when it is composed of metal oxynitride (MSiON: M is a metal element)) For example, it can be formed by reactive sputtering in which nitrogen gas, oxygen gas, various nitrogen oxide gases, carbon oxide gas, or the like is appropriately introduced.
例えば、MoZrSiONを成膜する場合には、ターゲットとしてモリブデン、ジルコニウム及びケイ素からなる焼結ターゲットを用い、アルゴンガスと窒素ガスと酸素ガスを含むスパッタガスを用いて反応性スパッタリングすることにより成膜することができる。 For example, when forming a MoZrSiON film, a sintered target made of molybdenum, zirconium, and silicon is used as a target, and the film is formed by reactive sputtering using a sputtering gas containing argon gas, nitrogen gas, and oxygen gas. be able to.
具体的には、金属及びシリコンからなるターゲットを1種使用し、スパッタリングガス中の反応性ガスの濃度を適宜調整してスパッタリングすることにより、位相シフト多層膜中の低応力層及び薬品耐性層を成膜することができる。薬品耐性層の薬品耐性を確保するために薬品耐性層の金属含有率を低くする場合は、薬品耐性層を成膜するときの反応性ガス濃度を低くすることにより可能である。なお、光学調整層を成膜する場合は、低応力層を成膜する前に、低応力層及び薬品耐性層と同様、スパッタリングガス中の反応性ガスの濃度を適宜調整してスパッタリングすることにより成膜することができ、光学調整層の金属含有率を低くする場合は、反応性ガスの濃度を更に低くしてスパッタリングすることにより成膜が可能である。 Specifically, a low stress layer and a chemical resistant layer in the phase shift multilayer film are formed by using one type of target made of metal and silicon and performing sputtering by appropriately adjusting the concentration of the reactive gas in the sputtering gas. A film can be formed. In order to secure the chemical resistance of the chemical resistant layer, the metal content of the chemical resistant layer can be lowered by reducing the reactive gas concentration when forming the chemical resistant layer. In addition, when forming the optical adjustment layer, before forming the low-stress layer, as with the low-stress layer and the chemical-resistant layer, by appropriately adjusting the concentration of the reactive gas in the sputtering gas, sputtering is performed. A film can be formed, and when the metal content of the optical adjustment layer is lowered, the film can be formed by sputtering with the reactive gas concentration being further lowered.
また、本発明の位相シフトマスクブランクは、上述したように、1種のターゲットを用いて位相シフト多層膜を成膜する方法でも形成可能であるが、金属ターゲット、シリコンターゲット、金属及びケイ素からなるターゲットから選ばれる金属とケイ素との組成比が異なる2種以上のターゲットを用いて成膜することがより好ましい。図2は本発明の位相シフトマスクブランクを製造する方法の一例を示す図である。この場合、まず、スパッタ装置のスパッタチャンバ101内に金属及びケイ素からなるターゲット102a,102aとシリコンターゲット102b,102bの2種のターゲットを設けた(図2では2個ずつ設けたものを示した)装置を用い(図2(A))、スパッタガス導入口103から所定のスパッタガスを導入しつつ、複数のターゲット102a,102a,102b,102bに同時に電力を印加して放電させてスパッタリングを行い、夫々のターゲット102a,102a,102b,102bから飛散する膜成分を合成しながら成膜する。なお、図2中、104は排気口である。
Further, as described above, the phase shift mask blank of the present invention can also be formed by a method of forming a phase shift multilayer film using one type of target, but is composed of a metal target, a silicon target, metal and silicon. It is more preferable to form a film using two or more kinds of targets having different composition ratios of metal and silicon selected from the targets. FIG. 2 is a diagram showing an example of a method for producing the phase shift mask blank of the present invention. In this case, first, two types of
このとき、基板1は、夫々のターゲットからの膜成分が均一に混合されるように、回転させておくことが望ましい。また、一般に成膜速度はターゲットに印加される電力に比例するので、各ターゲットに印加する放電電力の組合せを調整することで所望の膜組成が得られる。
At this time, the
例えば、図1(A)に示されるような位相シフトマスクブランクを製造する場合には、まず、金属及びケイ素からなるターゲット102aに印加する電力を高く、シリコンターゲット102bに印加する電力を低くして、金属含有率の高い低応力層21を成膜することができる(図2(B))。次に、金属及びケイ素からなるターゲット102aに印加する電力を低く、シリコンターゲット102bに印加する電力を高くして、金属含有率の低い薬品耐性層22を成膜することができる(図3(C))。
For example, when manufacturing a phase shift mask blank as shown in FIG. 1A, first, the power applied to the
また、光学調整層を設ける場合は、低応力層を成膜する前に、金属及びケイ素からなるターゲット102aとシリコンターゲット102bとに印加する電力を適宜調整することにより同様に成膜することができ、光学調整層の金属含有率を低くする場合は、金属及びケイ素からなるターゲット102aに印加する電力を更に低く、シリコンターゲット102bに印加する電力を更に高くすれば成膜可能である。
In the case of providing the optical adjustment layer, the film can be similarly formed by appropriately adjusting the power applied to the metal and
なお、反応性ガスを用いた反応性スパッタリングにより位相シフト多層膜の各層を成膜する場合、ターゲットに印加する電力の調整と共に、上述した1種のターゲットを用いてスパッタリングする場合のように、スパッタリングガスに含まれる反応性ガスの濃度の調整を併用することができ、これにより、より緻密な膜組成の制御が可能となる。 In addition, when each layer of the phase shift multilayer film is formed by reactive sputtering using a reactive gas, sputtering is performed as in the case of sputtering using one type of target as described above, together with adjustment of power applied to the target. Adjustment of the concentration of the reactive gas contained in the gas can be used in combination, thereby enabling more precise control of the film composition.
また、本発明においては、低応力層をスパッタリングにより成膜する際のスパッタリング圧力を0.2Pa以上、特に0.2〜1Paとして成膜することが好ましい。ガス圧力が0.2Pa未満では、応力を十分に小さくできない場合がある。このようにして低応力層を成膜することによって、得られる位相シフトマスクブランクから位相シフトマスクを作製する際の基板の反りの変化量をより小さくすることが可能となり、特に、その変化量を0.5μm以下、とりわけ0.3μm以下とすることが可能となる。 Moreover, in this invention, it is preferable to form into a film by making sputtering pressure at the time of forming a low stress layer into a film by sputtering 0.2 Pa or more, especially 0.2-1 Pa. If the gas pressure is less than 0.2 Pa, the stress may not be sufficiently reduced. By forming the low-stress layer in this way, it becomes possible to further reduce the amount of change in the warp of the substrate when producing the phase shift mask from the obtained phase shift mask blank. It becomes possible to make it 0.5 μm or less, especially 0.3 μm or less.
一方、薬品耐性層をスパッタリングにより成膜する際のスパッタリング圧力は、0.2Pa未満、特に0.04〜0.18Paとすることが好ましい。ガス圧力を低くして成膜することによって、スパッタ粒子が基板に衝突するエネルギーを高くすることが可能となり、高密度な膜が形成され、このことにより、特に薬品耐性に優れた膜を得ることが可能となる。ガス圧力が0.2Pa以上であると、十分な薬品耐性が得られないばかりか、後述する位相シフト多層膜全体の光学特性の面内分布を均一化する効果が得られない場合がある。この様にして薬品耐性層を成膜すれば、得られる位相シフトマスクブランクの位相シフト多層膜の最表層に位置する薬品耐性層に十分な薬品耐性、例えば、30質量%アンモニア水と30質量%過酸化水素水と水とを体積比1:1:8で混合してなるアンモニア過水に23℃で1時間浸漬したときの膜厚の減少量が1.0nm以下という優れた耐性を得ることができ、これにより位相シフトマスクブランクから位相シフトマスクを作製する際の薬液処理による光学特性の変化を抑制することができる。 On the other hand, the sputtering pressure when the chemical resistant layer is formed by sputtering is preferably less than 0.2 Pa, particularly preferably 0.04 to 0.18 Pa. By forming the film at a low gas pressure, it becomes possible to increase the energy at which the sputtered particles collide with the substrate, and a high-density film is formed. This makes it possible to obtain a film particularly excellent in chemical resistance. Is possible. If the gas pressure is 0.2 Pa or more, not only sufficient chemical resistance cannot be obtained, but also the effect of uniforming the in-plane distribution of the optical characteristics of the entire phase shift multilayer film described later may not be obtained. When the chemical resistant layer is formed in this manner, sufficient chemical resistance for the chemical resistant layer located on the outermost layer of the phase shift multilayer film of the obtained phase shift mask blank, for example, 30% by mass ammonia water and 30% by mass Obtaining excellent resistance that the amount of decrease in film thickness is 1.0 nm or less when immersed for 1 hour at 23 ° C. in ammonia perwater prepared by mixing hydrogen peroxide and water in a volume ratio of 1: 1: 8. Accordingly, it is possible to suppress a change in optical characteristics due to the chemical treatment when the phase shift mask is manufactured from the phase shift mask blank.
また、上述したように低応力層をスパッタリング圧力0.2Pa以上として成膜した場合、低応力層において、光学特性の一つである位相差は中央部が大きい面内分布を示す傾向にある。薬品耐性層を成膜する際のスパッタリング圧力を0.2Pa未満とすることによって、薬品耐性層の位相差は、逆に中央部が小さい面内分布となる傾向があるため、位相シフト多層膜全体の光学特性の面内分布を均一化することも可能となる。 Further, as described above, when the low stress layer is formed at a sputtering pressure of 0.2 Pa or more, in the low stress layer, the phase difference which is one of the optical characteristics tends to exhibit a large in-plane distribution in the central portion. By setting the sputtering pressure at the time of forming the chemical resistant layer to less than 0.2 Pa, the phase difference of the chemical resistant layer tends to have a small in-plane distribution at the center, so the entire phase shift multilayer film It is also possible to make the in-plane distribution of the optical characteristics uniform.
本発明において、スパッタリング方法は、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。 In the present invention, the sputtering method may be one using a direct current power source or one using a high frequency power source, and may be a magnetron sputtering method or a conventional method.
また、本発明においては、位相シフト多層膜上に、クロム系遮光膜及び/又はクロム系反射防止膜を設けたものも好適である。このようなものとしては、図3に示されるような、位相シフト多層膜2上にクロム系遮光膜3を設けた位相シフトマスクブランク、図4に示されるような、位相シフト多層膜2上にクロム系遮光膜3を設け、このクロム系遮光膜3からの反射を低減させるクロム系反射防止膜4をクロム系遮光膜3上に更に形成した位相シフトマスクブランク、更には、図5に示されるような、基板1側から位相シフト多層膜2、第1のクロム系反射防止膜4、クロム系遮光膜3、第2のクロム系反射防止膜4’の順に形成した位相シフトマスクブランクが挙げられる。なお、図3〜5において21は低応力層、22は薬品耐性層である。
In the present invention, it is also preferable to provide a chromium-based light shielding film and / or a chromium-based antireflection film on the phase shift multilayer film. As such, a phase shift mask blank in which a chromium-based light-shielding
この場合、クロム系遮光膜又はクロム系反射防止膜としては、クロム酸化炭化物(CrOC)膜、クロム酸化窒化炭化物(CrONC)膜又はこれらを積層したものを用いることが好ましい。 In this case, it is preferable to use a chromium oxide carbide (CrOC) film, a chromium oxynitride carbide (CrONC) film, or a laminate of these as the chromium-based light shielding film or the chromium-based antireflection film.
このようなクロム系遮光膜又はクロム系反射防止膜は、クロム単体又はクロムに酸素、窒素、炭素のいずれか、又はこれらを組合せたものを添加したターゲットを用い、ネオン、アルゴン、クリプトン等の不活性ガスに炭素源として二酸化炭素ガスを添加したスパッタガスを用いた反応性スパッタリングにより成膜することができる。 Such a chromium-based light-shielding film or chromium-based antireflection film uses a target obtained by adding chromium alone or one of chromium, oxygen, nitrogen, carbon, or a combination thereof, and neon, argon, krypton, or the like. A film can be formed by reactive sputtering using a sputtering gas in which carbon dioxide gas is added as a carbon source to an active gas.
具体的には、CrONC膜を成膜する場合にはスパッタガスとしてはCH4,CO2,CO等の炭素を含むガスと、NO,NO2,N2等の窒素を含むガスと、CO2,NO,O2等の酸素を含むガスのそれぞれ1種以上を導入するか、これらにAr,Ne,Kr等の不活性ガスを混合したガスを用いることもできる。特に、炭素源及び酸素源ガスとしてCO2ガスまたはCOガスを用いることが基板面内均一性、製造時の制御性の点から好ましい。導入方法としては各種スパッタガスを別々にチャンバー内に導入してもよいし、いくつかのガスをまとめて又は全てのガスを混合して導入してもよい。 Specifically, in the case of forming a CrONC film, as a sputtering gas, a gas containing carbon such as CH 4 , CO 2 and CO, a gas containing nitrogen such as NO, NO 2 and N 2 , and CO 2 One or more of gases containing oxygen such as NO, O, or O 2 may be introduced, or a gas in which an inert gas such as Ar, Ne, or Kr is mixed may be used. In particular, it is preferable to use CO 2 gas or CO gas as the carbon source and oxygen source gas from the viewpoints of in-plane uniformity of the substrate and controllability during production. As an introduction method, various sputtering gases may be separately introduced into the chamber, or some gases may be combined or all gases may be mixed and introduced.
なお、CrOC膜は、Crが20〜95原子%、特に30〜85原子%、Cが1〜30原子%、特に5〜20原子%、Oが1〜60原子%、特に5〜50原子%であることが好ましく、また、CrONC膜は、Crが20〜95原子%、特に30〜80原子%、Cが1〜20原子%、特に2〜15原子%、Oが1〜60原子%、特に5〜50原子%、Nが1〜30原子%、特に3〜20原子%であることが好ましい。 In the CrOC film, Cr is 20 to 95 atomic%, particularly 30 to 85 atomic%, C is 1 to 30 atomic%, particularly 5 to 20 atomic%, and O is 1 to 60 atomic%, particularly 5 to 50 atomic%. In addition, the CrONC film has a Cr of 20 to 95 atomic%, particularly 30 to 80 atomic%, C of 1 to 20 atomic%, particularly 2 to 15 atomic%, O of 1 to 60 atomic%, In particular, 5 to 50 atom%, N is preferably 1 to 30 atom%, and particularly preferably 3 to 20 atom%.
本発明の位相シフトマスクは、上記のような位相シフトマスクブランクの位相シフト多層膜をパターン形成してなるものである。 The phase shift mask of the present invention is obtained by patterning the phase shift multilayer film of the phase shift mask blank as described above.
例えば、具体的な例を挙げれば、図6に示されるような、図1(A)に示される本発明の位相シフトマスクブランクの位相シフト多層膜2をパターン形成したものが挙げられる。この位相シフトマスクには、パターン化された位相シフター部2aとその間の基板露出部1aが設けられている。
For example, if a specific example is given, the phase
図6に示されるような位相シフトマスクを製造する場合は、図7(A)に示されるように、上記のようにして基板1上に位相シフト多層膜2を形成した後、レジスト膜5を形成し、図7(B)に示されるように、レジスト膜5をリソグラフィー法によりパターンニングし、更に、図7(C)に示されるように、位相シフト多層膜2をエッチングした後、図7(D)に示されるように、レジスト膜5を剥離する方法が採用し得る。この場合、レジスト膜の塗布、パターンニング(露光、現像)、エッチング、レジスト膜の除去は、公知の方法によって行うことができるが、本発明の位相シフト多層膜は、単一のエッチングガスでエッチングが可能である。
When a phase shift mask as shown in FIG. 6 is manufactured, as shown in FIG. 7A, after forming the phase
なお、位相シフト多層膜上にクロム系遮光膜及び/又はクロム系反射防止膜(クロム系系膜)を形成した場合には、露光に必要な領域のクロム系遮光膜及び/又はクロム系反射防止膜をエッチングにより除去し、位相シフト多層膜を表面に露出させた後、上記同様に位相シフト多層膜をパターンニングすることにより、図8に示されるような基板表面側外周縁部にクロム系膜(図8の場合はクロム系遮光膜3)が残った位相シフトマスクを得ることもできる。また、クロム系膜の上にレジストを塗布し、パターンニングを行い、クロム系膜と位相シフト多層膜をエッチングでパターンニングし、更に露光に必要な領域のクロム系膜のみを選択エッチングにより除去し、位相シフトパターンを表面に露出させて、位相シフトマスクを得ることもできる。
When a chromium-based light-shielding film and / or a chromium-based antireflection film (chromium-based film) is formed on the phase shift multilayer film, a chromium-based light-shielding film and / or a chromium-based antireflection film in a region necessary for exposure. After the film is removed by etching and the phase shift multilayer film is exposed on the surface, the phase shift multilayer film is patterned in the same manner as described above to form a chromium-based film on the outer peripheral edge of the substrate surface as shown in FIG. It is also possible to obtain a phase shift mask with the chromium-based
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to the following Example.
[実施例1]
以下に示す方法により、基板上に図1(B)に示されるような3層構造の位相シフト多層膜を成膜した位相シフトマスクブランクを作製した。
[Example 1]
A phase shift mask blank in which a phase shift multilayer film having a three-layer structure as shown in FIG. 1B was formed on a substrate by the following method was produced.
位相シフト多層膜の成膜には、図9に示すような2つのターゲットを設けた直流スパッタ装置を用いた。(以下の成膜において同じ)。なお、図9中、1は基板、101はチャンバー、102a,102bはターゲット、103はスパッタガス導入口、104は排気口、105は基板回転台、106a,106bは電源である。 A DC sputtering apparatus provided with two targets as shown in FIG. 9 was used for forming the phase shift multilayer film. (Same for the following film formation). In FIG. 9, 1 is a substrate, 101 is a chamber, 102a and 102b are targets, 103 is a sputtering gas introduction port, 104 is an exhaust port, 105 is a substrate turntable, and 106a and 106b are power supplies.
スパッタリングターゲットとしてMoZrSi4焼結体とSi単結晶を使用し、まず、MoZrSi4ターゲットに560W、Siターゲットに1000Wの放電電力を印加して、基板を30rpmで回転させながらスパッタ成膜を行い、6インチ角の石英基板上に表1に示される厚みの光学調整層を成膜した。このときスパッタガスとして、8cm3/minのAr、20cm3/minのN2及び5cm3/minのO2の混合ガスを導入した。なお、ガス流量は、全て、0℃、1013hPa(1気圧)における値である(以下、同じ)。また、スパッタ時のガス圧力は0.15Paになるように設定した。 Using a MoZrSi 4 sintered body and a Si single crystal as a sputtering target, first, a discharge power of 560 W is applied to the MoZrSi 4 target and a discharge power of 1000 W is applied to the Si target, and sputter film formation is performed while rotating the substrate at 30 rpm. An optical adjustment layer having a thickness shown in Table 1 was formed on an inch square quartz substrate. At this time, a mixed gas of 8 cm 3 / min Ar, 20 cm 3 / min N 2 and 5 cm 3 / min O 2 was introduced as a sputtering gas. The gas flow rates are all values at 0 ° C. and 1013 hPa (1 atm) (hereinafter the same). The gas pressure during sputtering was set to 0.15 Pa.
次に、放電電力をMoZrSi4ターゲットが430W、Siターゲットが1000Wとなるように変更し、スパッタガスを15cm3/minのAr、100cm3/minのN2及び1cm3/minのO2の混合ガスに変更し、基板を30rpmで回転させながら、ガス圧力0.25Paにて表1に示される厚みの低応力層を成膜した。 Next, the discharge power was changed so that the MoZrSi 4 target was 430 W and the Si target was 1000 W, and the sputtering gas was a mixture of 15 cm 3 / min Ar, 100 cm 3 / min N 2 and 1 cm 3 / min O 2 . The gas was changed to gas, and a low stress layer having a thickness shown in Table 1 was formed at a gas pressure of 0.25 Pa while rotating the substrate at 30 rpm.
更に、放電電力をMoZrSi4ターゲットが430W、Siターゲットが1000Wとなるように変更し、スパッタガスを5cm3/minのAr、50cm3/minのN2及び1cm3/minのO2の混合ガスに変更し、基板を30rpmで回転させながら、ガス圧力0.1Paにて表1に示される厚みの薬品耐性層を成膜した。 Further, the discharge power was changed so that the MoZrSi 4 target was 430 W and the Si target was 1000 W, and the sputtering gas was a mixed gas of 5 cm 3 / min Ar, 50 cm 3 / min N 2, and 1 cm 3 / min O 2 . The chemical resistant layer having a thickness shown in Table 1 was formed at a gas pressure of 0.1 Pa while rotating the substrate at 30 rpm.
各層成膜時のガス圧、並びに各層のMoとZrとの合計含有量(Mo+Zr)、膜厚及び応力を表1に示す。なお、各層のMoとZrとの合計含有量(Mo+Zr)は、スパッタ時の放電電力から見積もった値である。また、応力は、各実施例、比較例において示した成膜条件で、各々の層を基板上に単独で成膜して得た膜の膜応力を測定した値である。 Table 1 shows the gas pressure during film formation, the total content of Mo and Zr (Mo + Zr), the film thickness, and the stress in each layer. The total content of Mo and Zr (Mo + Zr) in each layer is a value estimated from the discharge power during sputtering. The stress is a value obtained by measuring the film stress of a film obtained by forming each layer on the substrate independently under the film forming conditions shown in each example and comparative example.
以上の方法により得られた位相シフトマスクブランクの位相シフト多層膜について、以下の方法で評価した。 The following method evaluated the phase shift multilayer film of the phase shift mask blank obtained by the above method.
基板反り量
フラットネステスタにより成膜前後の基板の反りを測定し、反りの変化量を評価した。結果を表2に示す
Substrate warpage The warpage of the substrate before and after film formation was measured with a flatness tester, and the amount of change in warpage was evaluated. The results are shown in Table 2.
薬品耐性
アンモニア水:過酸化水素水:水が1:1:8(体積比)のアンモニア過水に23℃で1時間浸漬したときの透過率変化及び膜厚減少量を測定して評価した。なお、透過率変化の測定波長は193nmである。また、膜厚減少量は、基板上の位相シフト多層膜の一部を粘着テープでマスキングして上記浸漬処理を施し、処理後、粘着テープを剥がしてマスク部分と非マスク部分の段差を接触式段差計で測定して求めた。結果を表2に示す。
Chemical resistance ammonia water: hydrogen peroxide water: water was measured and evaluated for changes in transmittance and film thickness reduction when immersed in ammonia excess water at 1: 1: 8 (volume ratio) at 23 ° C. for 1 hour. The measurement wavelength of the transmittance change is 193 nm. In addition, the amount of film thickness reduction is a contact type masking part of the phase shift multilayer film on the substrate with adhesive tape and performing the above immersion treatment, and after the treatment, the adhesive tape is peeled off and the step between the mask part and the non-mask part is contacted. It was determined by measuring with a step gauge. The results are shown in Table 2.
位相差面内分布
基板上の位相シフト多層膜が与える位相シフト量を、位相シフト多層膜が形成された基板面の中心から正方形の基板面の1つの頂点に向かって測定し、位相シフト量の最大値と最小値の差を面内分布として評価した。結果を表2に示す。なお、測定波長は193nmである。
The phase shift amount given by the phase shift multilayer film on the phase difference in-plane distribution substrate is measured from the center of the substrate surface on which the phase shift multilayer film is formed toward one vertex of the square substrate surface. The difference between the maximum and minimum values was evaluated as an in-plane distribution. The results are shown in Table 2. The measurement wavelength is 193 nm.
[実施例2,3、比較例1]
低応力層及び薬品耐性層の成膜において、スパッタ装置のメインバルブのコンダクタンスを変更することでガス圧を、成膜時間を調整することによって膜厚を各々表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様の条件で、基板上に図1(B)に示されるような3層構造の位相シフト多層膜を成膜した位相シフトマスクブランクを作製し、実施例と同様に評価した。結果を表1,2に示す。
[Examples 2 and 3, Comparative Example 1]
In the film formation of the low stress layer and the chemical resistant layer, except that the gas pressure was changed by changing the conductance of the main valve of the sputtering apparatus, and the film thickness was changed as shown in Table 1 by adjusting the film forming time. Prepared a phase shift mask blank in which a phase shift multilayer film having a three-layer structure as shown in FIG. 1B was formed on a substrate under the same conditions as in Example 1 and evaluated in the same manner as in Example 1. did. The results are shown in Tables 1 and 2.
[比較例2]
低応力層の成膜において、スパッタ装置のメインバルブのコンダクタンスを変更することでガス圧を、成膜時間を調整することによって膜厚を各々表1に示すように変更したこと、及び薬品耐性層を成膜しなかったこと以外は、実施例1と同様の条件で、薬品耐性層を有していない2層構造の位相シフト多層膜を成膜した位相シフトマスクブランクを作製し、実施例と同様に評価した。結果を表1,2に示す。
[Comparative Example 2]
In the formation of the low stress layer, the gas pressure was changed by changing the conductance of the main valve of the sputtering apparatus, the film thickness was changed as shown in Table 1 by adjusting the film formation time, and the chemical resistant layer A phase shift mask blank in which a phase shift multilayer film having a two-layer structure not having a chemical resistance layer is formed under the same conditions as in Example 1 except that the film was not formed. Evaluation was performed in the same manner. The results are shown in Tables 1 and 2.
表1,2に示す結果から、実施例で得られた位相シフトマスクブランクは、光学特性及び薬品耐性に優れ、かつ反りが小さいものであることが確認できた。この結果から、この位相シフトマスクブランクから、同様に光学特性及び薬品耐性に優れ、かつ反りが小さい位相シフトマスクが得られることがわかる。 From the results shown in Tables 1 and 2, it was confirmed that the phase shift mask blanks obtained in the examples were excellent in optical characteristics and chemical resistance and had small warpage. From this result, it can be seen that a phase shift mask having excellent optical characteristics and chemical resistance and low warpage can be obtained from this phase shift mask blank.
1 基板
1a 基板露出部
2 位相シフト多層膜
2’ 位相シフト膜
2a 位相シフター部
20 光学調整層
21 低応力層
22 薬品耐性層
3 クロム系遮光膜
4,4’ クロム系反射防止膜
5 レジスト膜
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