JP2009086681A - フォトマスクブランク及び位相シフトマスク - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透光性基材上に形成された、所望の波長λの光の一部を透過する光半透過膜であって、以下の機能を有する位相差低減層を少なくとも一層有する。すなわち、前記位相差低減層は、0<d≦λ/(2(n−1))を満たす屈折率n及び膜厚dを有し、層を通過した光の位相(以下、層透過光と呼ぶ)から層がない場合の光(以下、層参照光と呼ぶ)の位相を減じた値Δθ(以下、位相差Δθ(単位:度)と呼ぶ)が、層透過光と層参照光の光学的距離の差から算出される値Δθ0=(360/λ)×(n−1)×d(以下、位相差Δθ0(単位:度)と呼ぶ)よりも小さくなる層である。
【選択図】図10
Description
位相シフトマスクとは、LSI製造工程の1つであるリソグラフィ工程において、フォトマスクを用いたリソグラフィ超解像技術の1つに用いられるフォトマスクであり、該フォトマスクを透過する光の一部について、その位相を180°変化させる事で、干渉効果(以下、位相シフト効果)によりパターンコントラストの向上を図るものである。ハーフトーン型位相シフトマスクは、位相シフトマスクの一種であり、ある寸法の開口部を通過する露光光は回折によりその寸法より広がりを持った強度分布となるが、この広がった部分の光強度を、隣接する光半透過部を通過し、位相が180°シフトした光(干渉光)との干渉効果で打ち消すことで、両者の境界部分のコントラストを高めている。
また、特許文献1には、LSIの微細化に対応したパターンを転写するための新たな位相シフトマスクが提案されている。この位相シフトマスクにおいては、露光光に対して15%以下の透過率を持つと共に、透光部との間で(−30+360×m)度以上(30+360×m)度以下(但しmは整数)の位相差を有する遮光膜(光半透過膜)を有し、該遮光膜に設けられた開口部に(150+360×m)度以上(210+360×m)度以下(但しmは整数)の位相差を生じる位相シフターを配置した位相シフトマスクが開示されている。
例する。例えば、上述の現在主流の単層ハーフトーン型位相シフトマスクの場合、マスクが置かれている雰囲気の屈折率を1、位相シフト領域を構成する単層膜材料の屈折率および物理膜厚をそれぞれn,dとした場合に、
Δθ0=(360/λ)×ΔL= (2π/λ)(nd−d) [rad] ・・・(式1)
として求められる。したがってΔθ=π、すなわち
d=λ/(2(n−1)) ・・・(式2)
となるように、露光波長λに応じてn,dを設定するのが、従来単層ハーフトーン型位相シフトマスクにおける位相シフト膜の設計指針である。また、位相シフト領域が複数の材料層が積層されるような場合には、それぞれの材料の屈折率を順にn1,n2,・・・njとすれば
Δθ0=(2π/λ)((n1+n2+・・・+nj) d−d) [rad] ・・・(式3)
となる。式1,3は、位相シフト領域を光が進行することによって位相差が生じていることを意味する。
さらに、本発明は、ゼロ付近の位相シフト量を有し、かつ所望の透過率を有する、比較的薄い膜厚の光半透過膜を備えることにより、例えば特許文献1に記載されたような新規な位相シフトマスクを製造することができるフォトマスクブランクを提供することを目的とする。
さらに、本発明は、ゼロ付近の位相シフト量を有し、かつ所望の透過率を有する、比較的薄い膜厚の光半透過膜を備えたフォトマスクブランクを用いることにより、例えば特許文献1に記載されたような新規な位相シフトマスクを実際に提供することを目的とする。
透光性基材上に形成された、所望の波長λの光の一部を透過する光半透過膜において、前記光半透過膜は、0<d≦λ/(2(n−1))を満たす屈折率n及び膜厚dを有し、
層を通過した光の位相(以下、層透過光と呼ぶ)から層がない場合の光(以下、層参照光と呼ぶ)の位相を減じた値Δθ(以下、位相差Δθ(単位:度)と呼ぶ)が、層透過光と層参照光の光学的距離の差から算出される値Δθ0=(360/λ)×(n−1)×d(以下、位相差Δθ0(単位:度)と呼ぶ)よりも小さくなる位相差低減層を少なくとも一層有することを特徴とする光半透過膜である。
前記位相差低減層は、当該位相差低減層を含む光半透過膜に光を透過した場合に、前記位相差低減層を一媒質とし、当該位相差低減層に隣接する前記透光性基材、他の層又は雰囲気から他の媒質が選ばれ、これらの2媒質における媒質中の連続的な位相変化に対し、前記位相差低減層と当該位相差低減層に隣接する前記他の媒質との界面において不連続な位相変化が生じることにより、位相差Δθが位相差Δθ0よりも小さくなることを特徴とする第1の手段にかかる光半透過膜である。
前記位相差Δθと前記位相差Δθ0との差が、10度以上であることを特徴とする第1又は第2の手段にかかる光半透過膜である。
前記位相差Δθが、負の値となることを特徴とする第1〜第3のいずれかの手段にかかる光半透過膜である。
前記位相差低減層の材料の消衰係数k及び屈折率nが、k≧nであることを特徴とする第1〜第4のいずれかの手段にかかる光半透過膜である。
前記位相差低減層の材料の消衰係数kがk≧1.5であることを特徴とする第5の手段にかかる光半透過膜である。
透明基材上に形成された、所望の露光光の一部を透過する光半透過膜において、
前記光半透過膜は、0<d<λ/(2(n−1))を満たす屈折率n及び膜厚dを有し、かつ位相差Δθが負となるような位相差低減層を少なくとも一層と、この位相差低減層とは異なる他の層を少なくとも一層含む多層構造を有することを特徴とする光半透過膜である。
透光性基材上に形成された、所望の露光光の一部を透過する光半透過膜において、
前記光半透過膜は、0<d<λ/(2(n−1))を満たす屈折率n及び膜厚dを有し、かつ位相差Δθが負となるような位相差低減層を少なくとも一層と、位相差Δθが正となるような層を少なくとも一層含む多層構造を有し、前記光半透過膜全体の位相差が、前記負の位相差と正の位相差が相殺された所望の位相差であることを特徴とする光半透過膜である。
前記位相差低減層は、当該位相差低減層を含む光半透過膜に前記露光光を透過した場合に、前記位相差低減層を一媒質とし、当該位相差低減層に隣接する前記透光性基材、他の層又は雰囲気から他の媒質が選ばれ、これらの2媒質における媒質中の連続的な位相変化に対し、前記位相差低減層と当該位相差低減層に隣接する前記他の媒質との界面において不連続な位相変化が生じることにより、位相差Δθが負となることを特徴とする第7又は第8の手段にかかる光半透過膜である。
前記位相差が正となるような層として、反射防止層を含むことを特徴とする第7〜第9のいずれかの手段にかかる光半透過膜である。
前記光の波長が150〜250nmから選ばれる波長であり、光半透過膜の反射率が前記波長の光において30%以下であることを特徴とする第10の手段にかかる光半透過膜である。
前記位相差低減層の材料の消衰係数k及び屈折率nが、k≧nであることを特徴とする第7〜第11のいずれかの手段にかかる光半透過膜である。
前記位相差低減層の材料の消衰係数kがk≧1.5であることを特徴とする第12の手段にかかる光半透過膜である。
前記正の位相差を有する層の材料の消衰係数k及び屈折率nが、k<nであることを特徴とする第7〜第13のいずれかの手段にかるる光半透過膜である。
前記光半透過膜全体の位相差Δθが−30°〜+30°の範囲から選ばれた所望の位相差であることを特徴とする第1〜第14のいずれかの手段にかかる光半透過膜である。
前記光半透過膜の透過率が40%以下であることを特徴とする第1〜第15のいずれかの手段にかかる光半透過膜である。
前記光半透過膜の透過率が15%以下であることを特徴とする第1〜第15のいずれかの手段にかかる光半透過膜である。
前記光半透過膜の膜厚が1〜50nmの範囲であることを特徴とする第1〜第17のい
ずれかの手段にかかる光半透過膜である。
透光性基板上に、所望の露光光を部分的に透過する光半透過膜からなるマスクパターンを有するフォトマスクを製造するためのフォトマスクブランクにおいて、
前記光半透過膜に、第1〜第18のいずれかの手段にかかる光半透過膜を用いたことを特徴とするフォトマスクブランクである。
前記光半透過膜上に、遮光膜が形成されたことを特徴とする第19の手段にかかるフォトマスクブランクである。
前記光半透過膜がSi、又はMo及びSiを含む材料からなり、遮光膜がCrを含む材料からなることを特徴とする第20の手段にかかるフォトマスクブランクである。
第19〜第21のいずれかの手段にかかるフォトマスクブランクにおける光半透過膜を所望のパターンにエッチング加工して形成された光半透過部を有することを特徴とするフォトマスクである。
透光性基材上に形成された、所望の波長λの光の一部を透過する光半透過膜の設計方法において、
前記光半透過膜が、0<d≦λ/(2(n−1))を満たす屈折率n及び膜厚dを有する位相差低減層を含み、
当該光半透過膜に光を透過した場合に前記位相差低減層と、当該位相差低減層に隣接する前記透光性基材、他の層又は雰囲気から選ばれる媒質との界面において生ずる不連続な負の位相変化を考慮し、
前記位相差低減層の位相差が所望の位相差となるように当該位相差低減層の膜厚を調整して光半透過膜を設計することを特徴とする光半透過膜の設計方法である。
前記位相差低減層の所望の位相差は、光半透過膜全体の位相差が−30°〜+30°の範囲となるように設定することを特徴とする第23の手段にかかる光半透過膜の設計方法である。
前記位相差低減層は、消衰係数k及び屈折率nが、k≧nである材料から選択したものであることを特徴とする第23又は第24の手段にかかる光半透過膜の設計方法である。
さらに、本発明によれば、上記光半透過膜を備えたフォトマスクブランクとすることにより、例えば特許文献1に記載されたような新規な位相シフトマスクを製造することができるフォトマスクブランクを得ることができる。
さらに、本発明によれば、上記フォトマスクブランクを用いてフォトマスクを製造することにより、例えば特許文献1に記載されたような新規な位相シフトマスクを実際に得ることができる。
来位相差が180°となる前述の式2で示した膜厚以下になるようにしている。当該膜厚領域において、(式1)でも算出される上記位相差Δθ0よりも小さな位相差を得るため
に、本実施形態では、2つの媒質界面を光が透過する際に生じる不連続な位相変化を利用している。この不連続な位相変化は、2つの媒質のうち少なくとも一方が透過する光に対して透明でない場合におこる。
図2に示すように、2媒質界面を光が反射、透過する過程を考える。媒質1の屈折率をn1、その消衰係数をk1、媒質2の屈折率をn2、その消衰係数をk2としたとき、
媒質1の複素屈折率をN1=n1−ik1 、
媒質2の複素屈折率をN2=n2−ik2 、
反射光rの1−2界面における振幅をAr>0, 位相をφr 、
透過光tの1−2界面における振幅をAt>0, 位相をφt
で表現し、かつ媒質1から媒質2へと入射する光の1−2界面における振幅を1、位相を
0で規定すると、垂直入射の場合、Fresnelの法則より、r=Arexp(−iφ
r) = Ar(cosφr−isinφr)=(N1−N2)/(N1+N2) ・・・(式4)t= Atexp(−iφt) = At(cosφt−isinφt)=2N1/(N1+N2) ・・・(式5)
となる。媒質1, 2がいずれも透明媒質である場合、つまりk1=k2=0のような場合は反射光r, 透過光tは実数となる。従って式4,5より
sinφr=sinφt=0
Arcosφr =(n1−n2)/(n1+n2) → φr=-π, π(n1<n2) 0(n1>n2)Atcosφt=2n1/(n1+n2)>0 → φt=0
となり、入射光と透過光の位相が同じになるので、媒質1−2界面を光が通過する際、界面での不連続な位相の変化はおこらない。ところが、媒質1,2のいずれかが吸収を持つ
ような媒質では反射光r, 透過光tは複素数となる。したがってsinφtは0とはならず、媒質1−2界面を光が通過する際、界面で位相が不連続に変化することになる。
へ透過する光の位相変化φtを求め、等高線をプロットすると図3(a)のとおりとなる(
横軸が屈折率n、縦軸が消衰係数k)。また、同様の理論から、媒質2から媒質1へ光が
透過する際の位相変化φt’は図3(b)のようになる(横軸が屈折率n、縦軸が消衰係数
k)。
・媒質1から媒質2へ光が透過する際、消衰係数kがk>0の領域で負の位相変化となり、
・媒質2から媒質1へ光が透過する際、消衰係数kがk>0の領域で正の位相変化となり、
・媒質1と媒質2の界面における位相の変化は屈折率nだけでなく、消衰係数kにも依存し、
・屈折率nが小さく、消衰係数kが大きい媒質の方が、媒質1から媒質2へ光が透過する際の界面での負の位相変化が負に大きくなる。
本実施形態においては、光半透過膜が単層の位相差低減層からなる場合、媒質1を透光性基材、媒質2を位相差低減層に該当させることができる。
見なすことができる。一方、消衰係数kが屈折率nに対してn≦k程度まで大きく、吸収のある材料では、界面での不連続な位相変化と、従来の(式1,3)で示される位相差と
の両方を考慮する必要がある。
算出する。雰囲気中の複素屈折率を1−0i、透光性基材の複素屈折率をNS=nS−0i, とし、前述のFresnelの法則に加え、媒質中の光の多重反射を考慮すると、透
過光t, t'はt=(ts×t1×exp(−iδ)) /(1+rs×r1×exp(−2iδ) ・・・(式6)
t’= 2ns/(ns+1) exp(−iδ’) ・・・(式7)
但し
ts=2ns/(ns+N) t1=2N/(N+1)
rs=(ns-N)/(ns+N) r1=(ns−1)/(ns+1)
δ=(2π/λ)Nd
δ’ =(2π/λ)d
で表現される。ここで、位相θt’はδ’に相当する。また、位相θtは式6をt=Aexp(−ix)の形に変形することで、x=θtより求められる(Aは実定数)。
位相差と膜厚の関係は(式1)の関係と類似するが、k=2.0及びk=2.5、すなわち吸収のある膜の場合は(式1)の関係から大きく乖離し、位相差が低減している。そしてn<k=2.5のときにはΔθ<0となる膜厚領域が生じている。これは、消衰係数kが屈折率nよりも大きい事によって、透光性基材と位相差低減層の界面で生じる負の位相変化の影響が生じたためである。
の位相差を与える膜厚になるよう設定する。特に、図5で示したk=2.0やk=2.5のように、膜厚dと位相差Δθを変化させた場合、d=0の時のΔθ=0から、膜厚の増加と共にΔθ<0、Δθ=0、Δθ>0へと順次変化する関係を有する材料の場合、位相差としては、位相差が負から正へ変化するときに通過するゼロ点を選択すれば、位相差が厳密にゼロの位相差低減層を得られる。但し、位相差低減層に要求される透過率と許容される位相差との兼ね合いで、位相差を0±30°、0±10°、0±5°等の範囲から調整可能な膜厚とすることにより、透過率を調整することができる。
膜成膜時に本来必要な透過率及び位相差と異なる透過率及び位相差となるように設計してもよい。さらに、光半透過膜の洗浄、熱処理等の処理に伴う透過率変化と反射率変化とのバランスを利用して、前記洗浄、熱処理等の処理を行っても透過率がさほど変化しないようにしたり、あるいは当該洗浄、熱処理等の処理による透過率の増減をコントロールすることも可能である。
例えば、位相差低減層のみでは露光光の反射率が高い場合に、位相差低減層の上に反射防止層を設けることができる。即ち、反射防止膜は通常、消衰係数が小さい材料でないとその機能を充分発揮することができないため、位相差が正となる。従って、位相差低減層における位相差を負とし、正の位相差を有する反射防止膜の位相差と相殺することにより、反射防止機能を備える上に、全体の光半透過膜の位相差をゼロ近傍に調整することが可能である。
本実施形態のフォトマスクブランクは、例えば、特許文献1に記載のフォトマスクを得るためのものである。
特許文献1に記載のフォトマスク1は、図6に示されるように、例えば、遮光部(光半透光部)2に設けられた開口部3に、位相シフターとして透光性基板4を掘り込むことにより180°の位相差を設け、上記遮光部2としては本実施形態の光半透過膜22(図7)により、位相差が0±30°、透過率が15%以下に調整されたものを用いたものである。従って、本実施形態のフォトマスクブランク10は、図7に示されるように、透光性基板4上に光半透過膜22を備えた構造を有する。
即ち、図7に示すフォトマスクブランク10に、レジスト膜11を形成し、該レジスト膜11に、電子線又はレーザによる描画にてパターン描画を施す(図8(a))。次に、レジスト膜11の現像、光半透過膜22のエッチング、及び透光性基板4を180°の位相差となる深さの掘り込みエッチングを行う(図8(b))。次に、レジスト膜11を剥離する(図8(c))。次いで、レジスト膜12を全面に塗布し、電子線描画にてパター
ン描画を施す(図8(d))。次に、レジスト膜12の現像、光半透過膜22のエッチングを行う(図8(e))。最後にレジスト膜12を剥離して、遮光部(光半透過部)2を備えたフォトマスク1を得ることができる(図8(f))。
また、本実施形態のフォトマスク1は、遮光帯付のフォトマスクとすることもできる。尚、遮光帯とは、少なくともパターン領域周辺部に形成する例えばクロム系材料からなる遮光膜であり、フォトマスク使用時にパターン領域周辺部の透過光による転写パターン欠陥の発生を防止するために設けるものである。
まず、図7に示すフォトマスクブランク10に、遮光帯用の遮光膜13を形成し、その上に、レジスト膜11を形成し、該レジスト膜11に、電子線又はレーザによる描画にてパターン描画を施す(図9(a))。次に、レジスト膜11の現像、遮光膜13のエッチング、光半透過膜22のエッチング、及び透光性基板4に180°の位相差となる深さの掘り込みエッチングを行う(図9(b))。次に、レジスト膜11を剥離する(図9(c))。次いで、レジスト膜12を全面に塗布し(図9(d))、電子線描画にてパターン描画を施し、次に、レジスト膜12の現像、遮光膜13のエッチング、及び光半透過膜22のエッチングを行う(図9(e))。次に、レジスト膜12を除去し(図9(f))、再度レジスト膜14を全面に塗布し(図9(g))、遮光帯を形成する領域のみが残るようにレジストパターンを形成後(図9(h))、転写領域I内のクロムをエッチングし(図9(i))、残存したレジスト膜14を剥離して、遮光帯33付フォトマスク15を得ることができる(図9(j))。
また、開口部3に形成された位相シフターは、位相をシフトさせる膜であってもよい。その場合は、フォトマスクブランク10としては、透光性基板4と光半透過膜22との間又は光半透過膜22の上に、位相シフター用膜を備えたものとなる。
さらに、光半透過膜22は単層膜あるいは2層以上の膜から構成されてもよく、2層以上の場合はその中の少なくとも1層が、界面での負の位相変化を生じるような位相差低減層であれば良い。例えば、位相差低減層のみでは露光光の反射率が高い場合に、位相差低減層の上に反射防止層を設けることができる。即ち、反射防止膜は通常、消衰係数が小さい材料でないとその機能を充分発揮することができないため、位相差が正となる。従って、位相差低減層における位相差を負とし、正の位相差を有す反射防止膜の位相差と相殺することにより、反射防止機能を備える上に、全体の光半透過膜の位相差をゼロ近傍に調整することが可能である。反射防止膜は、フォトマスクブランクの表面反射率を低減したい場合には、位相差低減層の上(フォトマスクブランクの表面側)に設け、裏面反射率を低減したい場合には、位相差低減層の下(透光性基板と位相差低減層の間)に設け、表面裏面両方を低減したい場合には、位相差低減層の両側の面に設けることができる。反射率は、膜設計により、一層の場合又は多層の場合の位相差及び透過率を考慮した上で調整可能な範囲において、所望の面において、所望の波長における許容値以下の反射率が得られるように調整される。
さらにまた、上記光半透過膜22は、成膜後の熱プロセス等による特性変動の防止や、洗浄等の薬液処理による光学特性の変動を防止するために、例えば150〜500℃程、好ましくは250〜500℃程度の熱処理、紫外線やレーザーによる照射処理等を施した膜であってもよい。
トマスク1が使用される露光装置の露光波長に対して光学特性(透過率、反射率、位相差)を合わせる必要がある。フォトマスク1の露光波長としては、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)、F2エキシマレーザ光(波長157nm)を含む150nm〜250nmの範囲の露光波長を考慮することが好ましく、特に、次世代の露光波長であるArFエキシマレーザ光(波長193nm)、F2エキシマレーザ光(波長157nm)を含む150nm〜200nmの範囲の露光波長を考慮することが望ましい。また、フォトマスクブランクの表面(膜面側)の反射率については、上記露光波長において、30%以下に制御することが好ましい。また、フォトマスクブランクの裏面においても、30%以下に制御することが好ましい。さらに、フォトマスク1やフォトマスクブランク10の検査波長においても反射率は40%以下程度に抑えることが好ましい。検査波長としては、例えば257nm、266nm、364nm、488nm、633nm等がある。
さらに、光半透過膜22の洗浄液に対する耐性や、パターン加工性などについても考慮に入れなくてはならない事項である。
(実施例1)
合成石英ガラスからなる透光性基板上に、窒化クロムからなる単層の位相差低減層を備えた光半透過膜を形成して、図7に示す構造のフォトマスクブランクを得た。即ち、透光性基板上に、クロムターゲットを、アルゴンと窒素の雰囲気中でスパッタリングすることによって光半透過膜を形成した。
図10の図表に、フォトマスクを用いる際の露光波長であるArFエキシマレーザの波長193nmにおける光半透過膜の透過率および位相差を示す。尚、透過率の測定は分光光度計を用いて行い、位相差の測定は位相差測定装置(レーザテック社製MPM−193)を用いて行った。尚、本実施例においては、透過率を5〜15%の範囲に収めるようにしている。
本実施例においては、比較的薄い膜厚で、位相差を0°付近に抑えつつ、5〜15%の透過率範囲に収めることができた。
合成石英ガラスからなる透光性基板上に、タンタルハフニウムからなる単層の位相差低減層を備えた光半透過膜を形成して、図7に示すフォトマスクブランクを得た。即ち、透光性基板上に、タンタルハフニウム(Ta:Hf=8:2)ターゲットを、アルゴン雰囲気中でスパッタリングすることによって光半透過膜を形成した。
図10の図表に、フォトマスクを用いる際の露光波長であるArFエキシマレーザの波長193nmにおける光半透過膜の透過率および位相差を、実施例1と同様の測定手段で測定した結果を示す。尚、本実施例においては、透過率を5〜15%の範囲に収めるようにしている。
本実施例においては、比較的薄い膜厚で、位相差を0°付近に抑えつつ、5〜15%の透過率範囲に収めることができた。
合成石英ガラスからなる透光性基板上に、シリコンからなる単層の位相差低減層を備えた光半透過膜を形成して、図7に示すフォトマスクブランクを得た。即ち、透光性基板上に、シリコンターゲットを、アルゴン雰囲気中でスパッタリングすることによって光半透過膜を形成した。
図10の図表に、フォトマスクを用いる際の露光波長であるArFエキシマレーザの波長193nmにおける光半透過膜の透過率および位相差を、実施例1と同様の測定手段で
測定した結果を示す。尚、本実施例においては、透過率を5〜15%の範囲に収めるようにしている。
本実施例においては、比較的薄い膜厚で、位相差を0°付近に抑えつつ、5〜15%の透過率範囲に収めることができた。
合成石英ガラスからなる透光性基板上に、従来のハーフトーン位相シフトマスクにおいても、光半透過部に用いられるMoSin膜の光半透過膜を形成した図7に示すフォトマスクブランクを得た。即ち、MoとSiの混合ターゲット(Mo:Si=1:9原子比)
をアルゴンと窒素の雰囲気中でスパッタリングすることによって光半透過膜を形成した。
尚、MoSinは、位相差が180°となる最小膜厚よりも薄い膜厚領域において位相差が0°以下となるような膜厚領域を有しない。従って、比較例1においては、膜厚が比較的薄い領域で位相差を極力小さくしたが、透過率が高すぎてしまった。また、比較例2では、位相差をゼロの有限の膜厚を調整したものであるが、光半透過部の膜厚が100nm以上と非常に厚くなってしまい、微細なパターン加工に適さないものであった。
実施例1〜3のフォトマスクブランクを用いて、上記図8に示した工程によりフォトマスクを形成した。
尚、実施例1の光半透過膜Cr−NのエッチングはCl2+O2、実施例2のTaHfのエッチングはCl2、実施例3のSiのエッチングはCF4をそれぞれエッチングガスとして用いたドライエッチングにて行った。また、透光性基板のエッチングは、CF4+O2をエッチングガスとして用いたドライエッチングにて行った。尚、光半透過膜のエッチングに対して、透光性基板は充分耐性を有する。
実施例1〜3に対応した実施例4〜6の各フォトマスクにおいては、微小パターンに対して寸法誤差の小さい、良好なパターン形状が得られた。
本実施例は、実施例2及び実施例3のフォトマスクブランクを用いて、遮光帯付のフォトマスクを製造する例である。
実施例2及び実施例3のフォトマスクブランクを用いて、図9に示した工程によりフォトマスクを形成した。尚、遮光帯用の遮光膜は、クロム系材料膜を用い、エッチングには、Cl2+O2をエッチングガスとして用いたドライエッチングにて行った。実施例2及び実施例3のエッチングは、実施例5及び実施例6と同様に行った。これら光半透過膜のエッチングと遮光膜のエッチングはお互いにエッチング選択性が高いため、選択エッチングが可能であり、遮光膜をマスクに光半透過膜のエッチングを行うことによって、さらに寸法誤差の小さい良好なパターン形状を得ることができた。
尚、実施例1のフォトマスクブランクは、光半透過膜の材料として遮光帯用の遮光膜と同じクロム系材料を用いているため、選択エッチングを行うことは困難である。
図11に示すように、合成石英ガラスからなる透光性基板4上に、モリブデンとシリコンからなる位相差低減層16と、モリブデン、シリコン、及び窒素からなる反射防止層17を積層させて光半透過膜22としたフォトマスクブランク18を得た。即ち、透光性基板4上に、モリブデンとシリコンからなるターゲット(Mo:Si=1:9原子比)をアルゴン等の不活性ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって位相差低減層16を形成し、次いでモリブデンとシリコン(Mo:Si=1:9原子比)をアルゴンと窒素を含む雰囲気中でスパッタリングすることによってMoSiN反射防止層17を形成することにより、二層構造の光半透過膜22を形成した。
また、図13は、本実施例9〜11で用いた反射防止層の材料における膜厚と位相差の関係を示すものである。この図から、反射防止層を位相差低減層に積層させることで、光半透過膜の位相差をマイナス側へ調整可能であることが判る。
さらに、図14は、本実施例9〜11で用いたフォトマスクブランク表面の反射スペクトルを示す図である。
また、本実施例9〜11は、光半透過膜にMoSi系の材料を使用していることから、実施例7、8と同様に遮光帯付フォトマスクを製造する際に、光半透過膜のエッチングと遮光膜のエッチングはお互いにエッチング選択性が高いため、選択エッチングが可能であり、遮光膜をマスクに光半透過膜のエッチングを行うことによって、寸法誤差の小さい良好なパターン形状を得ることができる。
位相差低減層のみで反射防止膜を有しないフォトマスクブランクを作成した(図12の図表参照)。その結果、位相差は±30°、透過率は5〜15%の範囲に納まったものの、反射率が非常に高い値となってしまった。
位相差低減層として、屈折率nと消衰係数kがn>kとなるような材料の膜を形成し、その上に反射防止層を形成した(図12の図表参照)。その結果、透過率は5〜15%の範囲に納まり、反射率も低減することができたが、位相差が非常に大きい膜となってしまった。
上記実施例においては、フォトマスクブランク及びフォトマスクの例を示したが、ゼロ付近の位相差を必要とする光半透過膜のあらゆる用途に用いることが可能である。
例えば、光半透過膜をフォトマスクブランクに用いる場合には、当該光半透過膜の材料は、紫外領域において位相差低減効果を有し、アルカリ洗浄液及び酸洗浄液に対する耐性を有し、パターン加工性が優れているものが好ましく、そのような観点から、金属とシリコンを含む材料(金属:Mo,Ta,W,Cr,Zr,Hf等)又はシリコンとすることが好ましい。さらに、光半透過膜の材料は、フォトマスクとした際に遮光帯となるクロム遮光膜とのエッチング選択比が大きい材料とすることがマスク製造の観点から好ましく、例えば透光性基板のエッチング加工時において、光半透過膜がエッチングされない材料を含むことにより、透光性基板部分の寸法精度を向上させることが可能となる。
2 遮光部
3 開口部
4 透光性基板
10 フォトマスクブランク
11、12、14 レジスト膜
13 遮光膜
15 遮光帯付フォトマスク
16 位相差低減層
17 反射防止層
18 フォトマスクブランク
22 光半透過膜
33 遮光帯
Claims (15)
- 位相シフトマスクを製造するためのフォトマスクブランクであって、透光性基板上に光半透過膜を備えたフォトマスクブランクにおいて、
前記光半透過膜は、二以上の層を含む多層構造であり、
前記層のうちの第1の層は、波長λの露光光に対して、0<d<λ/(2(n−1))を満たす屈折率n及び膜厚dを有し、かつ前記露光光が前記第1の層を通過したときの位相シフト量である位相差Δθが負である位相差低減層であり、
前記第1の層とは異なる第2の層は、前記露光光が前記第2の層を通過したときの位相シフト量である位相差Δθが正である層であり、
前記光半透過膜全体の位相差が、前記負の位相差と正の位相差とが相殺された所望の位相差であることを特徴とするフォトマスクブランク。 - 前記位相差低減層は、該位相差低減層に隣接する前記透光性基板又は第2の層との界面において不連続な位相変化が生じることにより、該位相差低減層の位相差Δθが負になることを特徴とする請求項1に記載のフォトマスクブランク。
- 前記位相差低減層の材料の消衰係数k及び屈折率nが、k≧nであることを特徴とする請求項1又は2に記載のフォトマスクブランク。
- 前記位相差低減層の材料の消衰係数kが、k≧1.5であることを特徴とする請求項3に記載のフォトマスクブランク。
- 前記第2の層は、反射防止層であることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載のフォトマスクブランク。
- 前記第2の層の材料の消衰係数k及び屈折率nが、k<nであることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のフォトマスクブランク。
- 前記位相差低減層及び第2の層は、Mo及びSiを含む材料からなることを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載のフォトマスクブランク。
- 前記露光光の波長λが150〜250nmから選ばれる波長であり、この波長λに対する前記光半透過膜の反射率が30%以下であることを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載のフォトマスクブランク。
- 前記光半透過膜全体の位相差が−30°〜+30°の範囲から選ばれた所望の位相差であることを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載のフォトマスクブランク。
- 前記光半透過膜の透過率が40%以下であることを特徴とする請求項1〜9の何れか一項に記載のフォトマスクブランク。
- 前記光半透過膜の透過率が15%以下であることを特徴とする請求項1〜10の何れか一項に記載のフォトマスクブランク。
- 前記光半透過膜の膜厚が1〜50nmの範囲であることを特徴とする請求項1〜11の何れか一項に記載のフォトマスクブランク。
- 前記光半透過膜上に、遮光膜が形成されたことを特徴とする請求項1〜12の何れか一項に記載のフォトマスクブランク。
- 前記光半透過膜がSi、又はMo及びSiを含む材料からなり、遮光膜がCrを含む材料からなることを特徴とする請求項13に記載のフォトマスクブランク。
- 請求項1〜14の何れか一項に記載のフォトマスクブランクにおける光半透過膜を所望のパターンにエッチング加工して形成された光半透過部を有することを特徴とする位相シフトマスク。
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