JP2989156B2 - スパッタターゲット、該スパッタターゲットを用いた位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスクの製造方法 - Google Patents
スパッタターゲット、該スパッタターゲットを用いた位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスクの製造方法Info
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Description
及び該スパッタターゲットを用いた位相シフトマスクブ
ランク及び位相シフトマスクの製造方法等に関する。
る二つの重要な特性である高解像度化と焦点深度の確保
は相反する関係にあり、露光装置のレンズの高NA化、
短波長化だけでは実用解像度を向上できないことが明ら
かにされた(月刊Semiconductor World 1990.12、応用
物理第60巻第11月号(1991)等)。
ラフィー技術として位相シフトリソグラフィーが注目を
集めている。位相シフトリソグラフィーは、光学系には
変更を加えず、マスクだけの変更で光リソグラフィーの
解像度を向上させる方法であり、フォトマスクを透過す
る露光光間に位相差を与えることにより透過光相互の干
渉を利用して解像度を飛躍的に向上できるようにしたも
のである。
報とを併有するマスクであり、レベンソン(Levenson)
型、補助パターン型、自己整合型(エッジ強調型)など
の各種タイプが知られている。これらの位相シフトマス
クは、光強度情報しか有しない従来のフォトマスクに比
べ、構成が複雑で製造にも高度の技術を要する。
ゆるハーフトーン型位相シフトマスクと称される位相シ
フトマスクが近年開発されている。
は、光半透過部が、露光光を実質的に遮断する遮光機能
と、光の位相をシフト(通常は反転)させる位相シフト
機能との二つの機能を兼ね備えることになるので、遮光
膜パターンと位相シフト膜パターンを別々に形成する必
要がなく、構成が単純で製造も容易であるという特徴を
有している。
1に示すように、透明基板1上に形成するマスクパター
ンを、実質的に露光に寄与する強度の光を透過させる光
透過部(透明基板露出部)2と、実質的に露光に寄与し
ない強度の光を透過させる光半透過部(遮光部兼位相シ
フタ部)3とで構成し(同図(a))、かつ、この光半
透過部を透過する光の位相をシフトさせて、光半透過部
を透過した光の位相が光透過部を透過した光の位相に対
して実質的に反転した関係になるようにすることによっ
て(同図(b))、光半透過部と光透過部との境界部近
傍を通過し回折現象によって互いに相手の領域に回り込
んだ光が互いに打ち消しあうようにし、境界部における
光強度をほぼゼロとし境界部のコントラストすなわち解
像度を向上させるものである(同図(c))。
フトマスクにおける光半透過部(位相シフト層)は、光
透過率及び位相シフト量の双方について、要求される最
適な値を有している必要がある。
光半透過部で実現しうる位相シフトマスクに関し本願出
願人は先に出願を行っている(特開平6−332152
号公報)。
モリブデンなどの金属、シリコン、及び酸素を主たる構
成要素とする物質からなる薄膜で構成したものである。
この物質は、モリブデンシリサイド、具体的には、酸化
されたモリブデン及びシリコン(MoSiO系材料と略
す)、あるいは、酸化窒化されたモリブデン及びシリコ
ン(MoSiON系材料と略す)である。
素の含有量を選定することにより透過率を制御すること
ができ、また、薄膜の厚さで位相シフト量を制御でき
る。また、光半透過部をこのような物質で構成すること
により、一種類の材料からなる単層の膜で光半透過部を
構成することができ、異なる材料からなる多層膜で構成
する場合と比較して、成膜工程が簡略化できるととも
に、単一のエッチング媒質を用いることができるので、
製造工程を単純化できる。
た従来のハーフトーン型位相シフトマスク及びその製造
方法には、次に示すような問題がある。
の構成要素である酸化モリブデンシリサイド膜あるいは
酸化窒化モリブデンシリサイド膜は、マスク製造工程に
おける洗浄及びマスク使用時の洗浄等の前処理又は洗浄
液として使用される硫酸等の酸に弱く、特に、光半透過
部の透過率及び位相差の値をKrFエキシマレーザー光
(248nm)用に設定した場合、消衰係数(K)を小
さくする必要があり、この手段として酸化度又は酸化窒
化度を十分に上げなくてはならないが、耐酸性が著しく
低下してしまい、設定した透過率、位相差にずれが生じ
てしまうという問題があった。
においては、酸化度又は酸化窒化度を上げていくに従い
スパッタターゲット表面上(特に非エロージョン領域)
に酸化物が堆積し放電が不安定となることから、透過率
及び膜厚の制御性が悪化し、ブランクに欠陥等が生じ易
いという問題もあった。
タガスの組成と耐酸性や透過率等の膜特性との関係が解
明されていなかったため、耐酸性や透過率等の膜特性に
優れた位相シフトマスクが得られなかった。
れたものであり、耐酸性や透過率等の膜特性に優れた光
半透過部を有する位相シフトマスク及び位相シフトマス
クブランクの提供する際に、前記光半透過部の成膜工程
において使用されるスパッタターゲットの提供を第一の
目的とする。
用いてスパッタ法によって、上記膜特性に優れた光半透
過部を有する位相シフトマスクブランク及び位相シフト
マスクを製造する方法の提供を第二の目的とする。
に本発明のスパッタターゲットは、位相シフトマスクの
光半透過部(位相シフト層)を形成するために使用され
るスパッタターゲットであって、前記スパッタターゲッ
トはシリコンと金属とを含み、かつ、スパッタターゲッ
トの組成が化学量論的に安定な組成よりもシリコンの量
が多い構成としてある。
記本発明のスパッタターゲットにおいて、上記スパッタ
ターゲット中のシリコンの含有量が、70〜95mol
%である構成、あるいは、上記金属が、モリブデン、チ
タン、タンタル、タングステン、クロムのうちから選ば
れる一以上の金属である構成としてある。
クの製造方法は、シリコンと金属を含み、化学量論的に
安定な組成よりもシリコンの量を多く含んだスパッタタ
ーゲットを用い、窒素を含む雰囲気中でスパッタリング
することにより、窒素、金属及びシリコンを含む光半透
過膜(位相シフト膜)を形成する構成としてある。
の製造方法は、上記本発明の製造方法において、上記ス
パッタターゲット中のシリコンの含有量が、70〜95
mol%である構成、上記金属が、モリブデン、チタ
ン、タンタル、タングステン、クロムのうちから選ばれ
る一以上の金属である構成、使用する露光光源の波長が
248nmである位相シフトマスクブランクの製造方法
において、スパッタリング雰囲気中に含まれる上記窒素
の量を25〜100%とした構成、あるいは、使用する
露光光源の波長が365nmである位相シフトマスクブ
ランクの製造方法において、スパッタリング雰囲気中に
含まれる上記窒素の量を38〜48%とした構成として
ある。
方法は、上記本発明の製造方法によって得られる位相シ
フトマスクブランクを用いて製造する構成としてある。
属とを含み、かつ、スパッタターゲットの組成を化学量
論的に安定な組成よりもシリコンの量を多くした組成と
することで、比較的容易に消衰係数(K)を小さくする
ことができるとともに、このスパッタターゲットを用い
てスパッタ法により成膜した膜が、高透過率、耐酸性等
を確保した光半透過部(位相シフト層)として好適な薄
膜となる。
と、具体的には、スパッタターゲット中のシリコンの含
有量を70〜95mol%とすることが好ましい。これ
は、スパッタターゲット中のシリコンの含有量が95m
ol%よりも多いと、DCスパッタリングにおいては、
スパッタターゲット表面上(エロージョン部)に電圧を
かけにくくなる(電気が通りにくくなる)ため、放電が
不安定(困難)となり、また、スパッタターゲット中の
シリコンの含有量が70mol%よりも少ないと、高透
過率の光半透過部を構成する薄膜が得られないばかり
か、耐酸性の良好な膜とならないからである。なお、成
膜時の放電安定性は、膜質にも影響し、放電安定性に優
れると良好な膜質の光半透過部が得られる。
ターゲット材の比重を計算した値を100とした場合
に、実際使うターゲット材の比重の比率)は、90%以
上、好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以
上であることが好ましい。ターゲット材の相対密度を高
くすることにより、ターゲットのポア部(空洞)が少な
くなるので、放電が安定し、異常放電によるパーティク
ルの発生を防ぐことができる。ターゲット材の相対密度
が90%未満の場合、成膜して得られた膜中にパーティ
クルが存在する確立が高くなり、そのパーティクルが原
因となって膜にピンホールが発生するので好ましくな
い。
は、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、ク
ロムなどが挙げられる。
方法においては、上述した本発明のスパッタターゲット
を用い、窒素を含む雰囲気中でスパッタリングすること
により、窒素、金属及びシリコンを含む光半透過膜(位
相シフト膜)を形成する際に、スパッタリング雰囲気中
に含まれる窒素の量を、使用する露光光源の波長が24
8nmである場合には25〜100%とし、使用する露
光光源の波長が365nmである場合には38〜48%
とすることによって、高透過率の光半透過部を構成する
薄膜が得られるとともに、位相シフトマスクブランクや
この位相シフトマスクブランクをパターニングして得ら
れた位相シフトマスクの光学特性やパターンの検査を行
う際に、容易かつ確実に検査を行うことができる。これ
は、使用する露光光源の波長がそれぞれ248nm、3
65nmであって、スパッタリング雰囲気中に含まれる
窒素の量がそれぞれ25%、38%より小さい場合に
は、高透過率の位相シフト層が得られず、また、波長3
65nmにおいて窒素の量が48%を超える場合には、
位相シフト層の透過率が高くなりすぎて、透過型の検査
機で位相シフト層の光学特性やパターンの検査を行う際
に、検査しづらくなるので好ましくない。
ンクの製造方法によれば、スパッタターゲットの組成を
特定することで、上述した膜特性に優れた光半透過部を
有する位相シフトマスククブランクを、安定的に、欠陥
なく製造できる。
に説明する。
(MoSiN)の薄膜からなる光半透過膜3aを形成し
てKrFエキシマレーザー(波長248nm)用の位相
シフトマスクブランクを得、光半透過膜をパターニング
して位相シフトマスクを得た(図2)。
ン(Si:ケイ素)との比率を変えた混合ターゲット
[(Mo:Si=30:70mol%)(実施例1)、
(Mo:Si=20:80mol%)(実施例2)、
(Mo:Si=10:90mol%)(実施例3)、
(Mo:Si=5:95mol%)(実施例4)、(M
o:Si=33:67mol%=化学量論的に安定な組
成)(比較例1)、(Mo:Si=4:96mol%)
(比較例2)]を用い、アルゴン(Ar)と窒素
(N2)との混合ガス雰囲気(Ar:10%、N2O:9
0%、圧力:1.5×10-3Torr)で、反応性スパ
ッタリングにより、透明基板上に窒化されたモリブデン
及びシリコン(MoSiN)の薄膜(膜厚855nm、
925nm、969nm、1008nm、795nm、
1025nm)を形成して位相シフトマスクブランクを
得た。
及びシリコン(MoSiN)からなる薄膜上に、レジス
ト膜を形成し、パターン露光、現像によりレジストパタ
ーンを形成した。次いで、エッチング(CF4+O2ガス
によるドライエッチング)により、窒化されたモリブデ
ン及びシリコンからなる薄膜の露出部分を除去し、窒化
されたモリブデン及びシリコンからなる薄膜のパターン
(ホール、ドット等)を得た。レジスト剥離後、100
℃の98%硫酸(H2SO4)に15分間浸漬して硫酸洗
浄し、純水等でリンスして、KrFエキシマレーザー用
の位相シフトマスクを得た。
きの透過率、耐酸性、放電安定性を示す。
社製:モデル340)を用いて測定し、耐酸性に関して
は、120℃の熱濃硫酸(H2SO4)に2時間浸漬して
変化が認められなかったものを「○」、変化が小さく許
容範囲内のものを「△」、変化が大きく許容範囲外のも
のを「×」とした。
的に安定な組成(Mo:Si=33:67mol%)よ
りもシリコンの量を多くした組成のスパッタターゲット
を用いて成膜した場合(実施例1〜4)は、光透過率、
耐酸性に優れた光半透過部が得られる。一方、化学量論
的に安定な組成(Mo:Si=33:67mol%)の
スパッタターゲットを用いて成膜した場合(比較例1)
は、高透過率が得られないばかりか、耐酸性に劣る結果
となった。また、シリコンの含有量が95mol%を超
える場合(比較例2)、成膜時の放電が不安定になり、
良好な膜質の光半透過部が得られなかった。
(MoSiN)の薄膜からなる光半透過膜を形成してi
線(波長365nm)用の位相シフトマスクブランクを
得、光半透過膜をパターニングして位相シフトマスクを
得た。
ン(Si:ケイ素)との混合ターゲット(Mo:Si=
20:80mol%)を用い、アルゴン(Ar)と窒素
(N2)との混合ガス雰囲気における窒素の含有量を、
38%(実施例5)、40%(実施例6)、45%(実
施例7)、48%(実施例8)、37%(比較例3)、
50%(比較例4)と変化させるとともに、圧力を1.
2〜1.7×10-3Torrの範囲で調整して、反応性
スパッタリングにより、透明基板上に窒化されたモリブ
デン及びシリコン(MoSiN)の薄膜を形成したこと
以外は、上記実施例と同様にして位相シフトマスクブラ
ンク及び位相シフトマスクを得た。なお、光半透過部の
膜厚は位相シフト量が180°となるように調整した。
量を変化させたときの光透過率を示す。なお、光透過率
は分光光度計(日立(株)社製:モデル340)を用い
て測定した。
%の混合ターゲットを使用して、i線(波長365n
m)用の位相シフトマスクブランク及び位相シフトマス
クを製造する際に、成膜時における混合ガス雰囲気中に
占める窒素の量が38%より小さい場合は、高透過率の
位相シフト層が得られないので好ましくなく、また、窒
素の量が48%を超える場合には、位相シフト層の透過
率が高くなりすぎて、透過型の検査機で位相シフト層の
光学特性やパターンの検査を行う際に、検査しづらくな
るので好ましくない。
(MoSiN)の薄膜からなる光半透過膜を形成してK
rFエキシマレーザー(波長248nm)用の位相シフ
トマスクブランクを得、光半透過膜をパターニングして
位相シフトマスクを得た。
ン(Si:ケイ素)との混合ターゲット(Mo:Si=
20:80mol%)を用い、アルゴン(Ar)と窒素
(N2)との混合ガス雰囲気における窒素の含有量を、
80%(実施例9)、90%(実施例10)、100%
(実施例11)、79%(比較例5)と変化させるとと
もに、圧力を1.2〜1.7×10-3Torrの範囲で
調整して、反応性スパッタリングにより、透明基板上に
窒化されたモリブデン及びシリコン(MoSiN)の薄
膜を形成したこと以外は、上記実施例と同様にして位相
シフトマスクブランク及び位相シフトマスクを得た。な
お、光半透過部の膜厚は位相シフト量が180°となる
ように調整した。
量を変化させたときの光透過率を示す。なお、光透過率
は分光光度計(日立(株)社製:モデル340)を用い
て測定した。
%の混合ターゲットを使用して、KrFエキシマレーザ
ー(波長248nm)用の位相シフトマスクブランク及
び位相シフトマスクを製造する際に、成膜時における混
合ガス雰囲気中に占める窒素の量が80%より小さい場
合は、高透過率の位相シフト層が得られないので好まし
くない。
材の相対密度は、すべて90%以上であり、ターゲット
材の相対密度が疎であることに起因して膜にピンホール
が発生することはなかった。
(MoSiN)の薄膜からなる光半透過膜を形成してK
rFエキシマレーザー(波長248nm)用の位相シフ
トマスクブランクを得、光半透過膜をパターニングして
位相シフトマスクを得た。
ン(Si:ケイ素)との混合ターゲット(Mo:Si=
5:95mol%)を用い、アルゴン(Ar)と窒素
(N2)との混合ガス雰囲気における窒素の含有量を、
25%(実施例12)、35%(実施例13)、24%
(比較例6)と変化させるとともに、圧力を1.2〜
1.7×10-3Torrの範囲で調整して、反応性スパ
ッタリングにより、透明基板上に窒化されたモリブデン
及びシリコン(MoSiN)の薄膜を形成したこと以外
は、上記実施例と同様にして位相シフトマスクブランク
及び位相シフトマスクを得た。なお、光半透過部の膜厚
は位相シフト量が180°となるように調整した。
量を変化させたときの光透過率を示す。なお、光透過率
は分光光度計(日立(株)社製:モデル340)を用い
て測定した。
の混合ターゲットを使用して、KrFエキシマレーザー
(波長248nm)用の位相シフトマスクブランク及び
位相シフトマスクを製造する際に、成膜時における混合
ガス雰囲気中に占める窒素の量が25%より小さい場合
は、高透過率の位相シフト層が得られないので好ましく
ない。
したが、本発明は必ずしも上記実施例に限定されるもの
ではない。
Cスパッタリング、RFスパッタリング等によって、光
半透過部の薄膜を形成できる。なお、DCスパッタリン
グの方が効果は大である。
して透明な基板であれば特に制限されない。透明基板と
しては、例えば、石英基板、蛍石、その他各種ガラス基
板(例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケート
ガラス、アルミノボロシリケートガラス等)などが挙げ
られる。
に、ヘリウム、ネオン、キセノン等の他の不活性ガスを
用いてもよい。
リコンの薄膜についてのみ挙げたが、本発明のターゲッ
トは、特開平6−332152号公報に記載されている
ような酸化された金属及びシリコンの薄膜や、酸化窒化
された金属及びシリコンの薄膜等の薄膜を成膜する際に
も有用である。
に、Ta、W、Ti、Cr等の金属を用いてもよい。
相シフトマスクの光半透過部を形成するためのターゲッ
トとして使用する例を示したが、これに限られず、本発
明のターゲットは、通常のフォトマスク等における遮光
膜や低反射膜等を形成するためのターゲットとして使用
することもできる。
酸性や透過率等の膜特性に優れた光半透過部を有する位
相シフトマスク及び位相シフトマスクブランクを提供で
きる。
に、良好な膜質の光半透過部が得られる。
相シフトマスクの光学特性やパターンの検査を行う際
に、容易かつ確実に検査を行うことができる。
説明するための図である。
す部分断面図である。
安定性との関係を示す図である。
素含有量と透過率との関係を示す図である。
素含有量と透過率との関係を示す図である。
素含有量と透過率との関係を示す図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 位相シフトマスクの光半透過部を形成す
るために使用されるスパッタターゲットであって、前記スパッタターゲットはシリコンと金属とを含み、か
つ、 前記スパッタターゲット中のシリコンの含有量が、
70〜95mol%であることを特徴とするスパッタタ
ーゲット。 - 【請求項2】 前記金属が、モリブデン、チタン、タン
タル、タングステン、クロムのうちから選ばれる一以上
の金属であることを特徴とする請求項1記載のスパッタ
ターゲット。 - 【請求項3】 位相シフトマスクブランクにおける金属
とシリコンを含む光半透過部を、窒素を含む雰囲気中で
スパッタリングすることにより形成するために使用され
るスパッタターゲットであって、 前記スパッタターゲットはシリコンと金属とを含み、か
つ、スパッタターゲットの組成はMo:Si=33:6
7mol%である化学量論的に安定な組成よりもシリコ
ンの量が多いことを特徴とするスパッタターゲット 。 - 【請求項4】 スパッタターゲット中のシリコンの含有
量が70〜95mol%であるシリコンと金属とを含ん
だスパッタターゲットを用い、窒素を含む雰囲気中でス
パッタリングすることにより、窒素、金属及びシリコン
を含む光半透過膜を形成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5】 前記金属が、モリブデン、チタン、タン
タル、タングステン、クロムのうちから選ばれる一以上
の金属であることを特徴とする請求項4記載の位相シフ
トマスクブランクの製造方法。 - 【請求項6】 使用する露光光源の波長が248nmで
ある位相シフトマスクブランクの製造方法において、ス
パッタリング雰囲気中に含まれる前記窒素の量を25〜
100%としたことを特徴とする請求項4又は5記載の
位相シフトマスクブランクの製造方法。 - 【請求項7】 使用する露光光源の波長が365nmで
ある位相シフトマスクブランクの製造方法において、ス
パッタリング雰囲気中に含まれる前記窒素の量を38〜
48%としたことを特徴とする請求項4又は5記載の位
相シフトマスクブランクの製造方法。 - 【請求項8】 スパッタターゲットの組成はMo:Si
=33:67mol%である化学量論的に安定な組成よ
りもシリコンの量を多く含んだシリコンと金属とを含む
スパッタターゲットを用い、窒素を含む雰囲気中でスパ
ッタリングすることにより、窒素、金属及びシリコンを
含む光半透過膜を形成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4ないし8のいずれか1項に記載
の位相シフトマスクブランクの製造方法によって得られ
る位相シフトマスクブランクを用いて製造することを特
徴とする位相シフトマスクの製造方法。
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JP9804697A JP2989156B2 (ja) | 1996-03-30 | 1997-03-31 | スパッタターゲット、該スパッタターゲットを用いた位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスクの製造方法 |
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