JP3126678B2

JP3126678B2 - 位相シフトマスクブランクの製造方法、位相シフトマスクおよびそれを用いたリソグラフィー方法

Info

Publication number: JP3126678B2
Application number: JP3067697A
Authority: JP
Inventors: 英明三ツ井; 研二松本; 洋一山口
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1997-02-14
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 2001-01-22
Anticipated expiration: 2016-01-22
Also published as: JPH09244216A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位相シフトマスク
ブランクの製造方法、位相シフトマスクおよびそれを用
いたリソグラフィー方法に関する。さらに詳しくは、本
発明は、簡単な膜構成により、マスクパターンを形成す
る際のレジストへの電子線描画時における電荷蓄積や静
電気による帯電を防止しうるハーフトーン型位相シフト
マスクブランクの製造方法、該位相シフトマスクブラン
クを素材とするハーフトーン型位相シフトマスク、およ
びこの位相シフトマスクを用いてパターン転写を行うリ
ソグラフィー方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体ＬＳＩ製造などにおいては、微細
パターンの転写を行うためのマスクであるフォトマスク
の１つとして位相シフトマスクが用いられる。この位相
シフトマスクのうち、特に単一のホール、ドット、又は
ライン、スペース等の孤立したパターン転写に適したも
のとして、ハーフトーン型位相シフトマスクが知られて
いる。

【０００３】このハーフトーン型位相シフトマスクは、
透明基板の表面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
部とで構成し、かつ、光透過部を通過してきた光の位相
と、光半透過部を通過してきた光の位相を異ならしめる
ことにより光透過部と光半透過部の境界部近傍で通過し
てきた光が互いに打ち消し合うようにして境界部のコン
トラストを良好に保持できるようにしたものであり、例
えば特開平５−１２７３６１号公報には、位相差を１８
０°としたハーフトーン型位相シフトマスクが開示され
ている。

【０００４】この公報記載のハーフトーン型位相シフト
マスクにおいては、透明基板上に光半透過部を構成する
光半透過膜は、ＣｒＯ_x、ＣｒＮ_x、ＣｒＯ_xＮ_y、ＣｒＯ
_xＮ_yＣ_z等の膜などの、均一な組成の材料からなる一層
の膜で構成されている。

【０００５】このように一層の膜からなる光半透過膜を
素材として形成した光半透過部を有するハーフトーン型
位相シフトマスクは、光半透過部を、主に位相角を制御
する透過率の高い層（例えばＳＯＧ）と主に光半透過性
を制御する透過率の低い層（例えばクロム）との複数種
類からなる積層構造としたハーフトーン型位相シフトマ
スクと比較すると、製造工程の減少、簡略化、欠陥発生
率の低減といった利点を有する。

【０００６】このＣｒＯ_x、ＣｒＮ_x、ＣｒＯ_xＮ_y又はＣ
ｒＯ_xＮ_yＣ_z等からなる光半透過膜の形成法に関して、
上記公報には、クロムをスパッタリングターゲットとし
て、蒸着雰囲気中に酸素、窒素などのガスを入れること
で透明基板上にクロムの酸化物、窒化物、酸窒化物、酸
窒炭化物を堆積する方法、すなわち、いわゆる反応性ス
パッタによる方法が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の方法（反応性スパッタ法）によって形成されるＣ
ｒＯ_x、ＣｒＮ_x、ＣｒＯ_xＮ_y又はＣｒＯ_xＮ_yＣ_z等から
なる光半透過膜については、露光に寄与しない程度の光
を透過する性質、すなわち露光光に対する透過率が４〜
２０％という要件と、所定の位相差を与えるという光半
透過部の要件を同時に満たしたものは導電性が乏しい。
そのため、光半透過膜をパターニングするために行うレ
ジストへの電子線描画において、打ち込まれた電子がレ
ジスト中で帯電してしまい、正確なパターン形成ができ
ないという問題があった。

【０００８】また、導電性の欠如は静電気の帯電へとつ
ながり、マスクの製造工程や使用時においてゴミが吸着
しやすいという問題があった。したがって、帯電現象を
防止するためには電気を伝導し、拡散させる導電層を例
えば透明基板上に設ける必要があり、そのためには製造
工程が増加するといった欠点があった。

【０００９】さらに、透明基板と光半透過膜との間に導
電層を形成する場合には、短波長の露光光に対して透明
である必要があり、特に、近年における高解像度のパタ
ーンが要求されることに伴う露光光の短波長化に対して
は、そのような露光光に対して透明である導電層材料を
新たに開発しなければならないという問題もあった。

【００１０】本発明は、上述のような背景のもとでなさ
れたものであり、簡単な膜構成により電子線描画時の電
荷蓄積や静電気による帯電を防止できるハーフトーン型
位相シフトマスクブランクの製造方法、上記位相シフト
マスクブランクを素材としたハーフトーン型位相シフト
マスク、およびこの位相シフトマスクを用いてパターン
転写を行うリソグラフィー方法を提供することを目的と
したものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、簡単な膜
構成により、電子線描画時の電荷蓄積や静電気による帯
電を防止しうるハーフトーン型位相シフトマスクブラン
クについて鋭意研究を重ねた結果、酸素と窒素とを有す
る化合物を含む雰囲気中において、遷移金属とケイ素と
を含有するターゲットをスパッタリングして、透明基板
上に、遷移金属とケイ素と酸素と窒素とを主な構成要素
とする光半透過膜を形成することにより、上記の好まし
い性質を有するハーフトーン型位相シフトマスクブラン
クが容易に得られること、そして、この位相シフトマス
クブランクに、常法に従ってパターニング処理を施すこ
とにより、所望のマスクパターンを有するハーフトーン
型位相シフトマスクが得られることを見出し、この知見
に基づいて本発明を完成するに至った。

【００１２】すなわち、本発明は、（１）透明基板上に遷移金属とケイ素と酸素と窒素とを
主な構成要素とする光半透過膜を、酸素と窒素とを有す
る化合物を含む雰囲気中において、遷移金属とケイ素と
を含有するターゲットをスパッタリングすることにより
形成することを特徴とするハーフトーン型位相シフトマ
スクブランクの製造方法、（２）上記製造方法により得られた位相シフトマスクブ
ランクにおける光半透過膜に、所定のパターンに従って
その一部を除去するパターニング処理を施すことによ
り、光透過部と光半透過部とからなるマスクパターンを
形成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、および（３）上記ハーフトーン型位相シフトマスクを用いてパ
ターン転写を行うことを特徴とするリソグラフィー方
法、を提供するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明のハーフトーン型位相シフ
トマスクブランクは、透明基板上に光半透過膜を有する
ものであって、該透明基板の材料については特に制限は
なく、従来、位相シフトマスクブランクに慣用されてい
るもの、例えばソーダ石灰ガラスやホワイトクラウンの
ようなソーダライムガラス；ホウケイ酸ガラス、無アル
カリガラス、アルミノケイ酸ガラスのような低膨張ガラ
ス；合成石英のような石英ガラス、あるいはポリエステ
ルフィルムのようなプラスチックフィルムなどが用いら
れるが、ＬＳＩやＬＣＤ用マスクの基板材料としては、
ソーダ石灰ガラスおよび石英ガラスが好適である。

【００１４】一方、上記透明基板上に設けられる光半透
過膜は、実質的に露光に寄与しない強度の光を透過する
性質と、露光光の位相を所定量シフトさせる性質とを有
するとともに、マスクパターンを形成する際のレジスト
への電子線描画時に電荷が帯電しない程度以上の導電性
を有するものである。本発明においては、このような特
性を有する光半透過膜としては、遷移金属とケイ素と酸
素と窒素とを主な構成要素とする膜が用いられる。

【００１５】上記遷移金属としては、特に制限はなく、
周期律表IVＢ族、ＶＢ族、VIＢ族に属する金属元素の中
から適宜選ぶのがよい。このような遷移金属の例として
は、チタニウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオビウ
ム、タンタル、クロム、モリブデン、タングステンなど
を挙げることができるが、これらの中で、チタニウム、
タンタル、クロム、モリブデン、タングステンが性能の
面などから好適である。これらの遷移金属は単独で用い
てもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

【００１６】本発明のハーフトーン型位相シフトマスク
ブランクにおける光半透過膜は、酸素と窒素とを有する
化合物を含む雰囲気中において、遷移金属とケイ素とを
含有するターゲットをスパッタリングすることにより、
透明基板上に形成されたものである。ここでスパッタガ
スとしては、酸素と窒素とを有する化合物ガスとアルゴ
ンその他の不活性ガスとの混合ガスが用いられる。酸素
と窒素とを有する化合物ガスは、膜中に酸素（Ｏ）およ
び窒素（Ｎ）を導入するためのものであり、このような
ものとしては、例えば一酸化窒素（ＮＯ）や二酸化窒素
（ＮＯ₂）などを好ましく挙げることができる。これら
は単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用い
てもよく、また、酸素ガスや窒素ガスと組み合わせて用
いてもよい。

【００１７】また、膜の透過率と導電率を制御するため
には、スパッタガス総流量に対し、酸素ガス（Ｏ₂）換
算で１５〜５５％程度および窒素ガス（Ｎ₂）換算で１
５〜８０％程度になるように、酸素と窒素とを有する化
合物ガスおよび場合により酸素ガスや窒素ガスを導入す
るのが望ましい。

【００１８】スパッタリング法としては特に制限はな
く、従来公知の方法、例えばＤＣスパッタリング法、Ｒ
Ｆマグネトロンスパッタリング法などが好ましく用いら
れる。なお、スパッタリング時の基板加熱や、成膜後の
アニーリングなどを適宜行ってもよい。さらに、ターゲ
ット組成としては、遷移金属とケイ素との原子比が３
０：１〜１：２０の範囲にあるのが好ましい。

【００１９】このようにして形成された光半透過膜の膜
厚ｄは、位相シフト量をφ、屈折率をｎ、露光光の波長
をλとすると、次の（Ｉ）式で決定される。

【００２０】ｄ＝（φ／３６０）×｛λ／（ｎ−１）｝ …（１）（１）式において、位相シフト量φは１８０°であるこ
とが理想的であるが、実用的な位相シフト量は１６０°
≦φ≦２００°であればよい。

【００２１】本発明のハーフトーン型位相シフトマスク
は、前記のようにして得られたハーフトーン型位相シフ
トマスクブランクにおける光半透過膜に、所定のパター
ンに従ってその一部を除去するパターニング処理を施
し、光透過部と光半透過部とからなるマスクパターンを
形成することにより得られる。

【００２２】図１は本発明のハーフトーン型位相シフト
マスクブランクおよびハーフトーン型位相シフトマスク
を示す図であり、更に具体的には図１（ａ）がハーフト
ーン型位相シフトマスクブランクの１例の断面図であ
り、図１（ｂ）がハーフトーン型位相シフトマスクの１
例の断面図である。

【００２３】ハーフトーン型位相シフトマスクブランク
は図１（ａ）に示されるように、透明基板１の上に光半
透過膜２ａが形成されたものである。また、ハーフトー
ン型位相シフトマスクは図１（ｂ）に示されるように、
図１（ａ）に示されるハーフトーン型位相シフトマスク
ブランクの光半透過膜２ａに所定のパターンにしたがっ
てその一部を除去するパターニング処理を施して、光半
透過部２と光透過部３とで構成されるマスクパターンを
形成したものである。

【００２４】本発明の位相シフトマスクブランクにおけ
る光半透過膜としては、該膜中の遷移金属とケイ素が酸
化ケイ素および窒化ケイ素中に含有されているものが好
ましく、また、露光光に対する光透過率は、パターン形
成の際に用いるレジストの感度にもよるが、一般的には
４〜２０％であるのが好ましく、５〜１５％が特に好ま
しい。これは、光透過率が４％未満の場合は、図１
（ｂ）において、光半透過部２と光透過部３との境界部
を通過する光同士の位相ずれによる相殺効果が充分得ら
れず、また、２０％を超える場合は、光半透過部２を通
過してきた光によってもレジストが感光してしまう恐れ
があるためである。この光半透過膜２ａ、光半透過部２
の単位膜厚当たりの光透過率は、遷移金属とケイ素と酸
素と窒素の含有率を選定することにより選ぶことができ
る。

【００２５】また、本発明のハーフトーン型位相シフト
マスクブランクとしては、光半透過膜の可視域における
透過率が３０〜７０％の範囲にあるものが好適である。
このような可視域における透過率を有することにより、
マスクの位置合わせ（アライメント）のために、新たに
アライメントマークを形成するための膜を形成する必要
がなくなる。

【００２６】さらに、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、光半透過膜のシート抵抗
が５×１０⁷Ω／□以下が好ましい。その理由は、シー
ト抵抗が５×１０⁷Ω／□を超えると、電子線照射によ
り打ち込まれた電子を充分に導電しがたいためである。
この導電性を得るためには、酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の
含有率を選定することによって選ぶことができる。この
場合、先に述べたように酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の含有
率を増せば光透過率は増加するが、反面、導電率は低下
する傾向にある。また屈折率、反射率、吸収係数等の特
性を遷移金属、Ｓｉ、Ｏ、Ｎの組成により好適に選ぶこ
とができる。

【００２７】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、光半透過膜における各構成元素の比
率については、該光半透過膜が前記した特性を有するよ
うに適宜選べばよく、特に制限はないが、一般的には、
遷移金属：ケイ素：酸素および窒素との割合が、原子比
で１０〜５５％：１５〜８０％：７０％以下の範囲で選
定される。

【００２８】次に、本発明のハーフトーン型位相シフト
マスクの製造方法の好適な例について、図２を参照しな
がら説明する。

【００２９】図２は、本発明のハーフトーン型位相シフ
トマスクの製造工程の１例の説明図であって、まず、透
明基板１の表面に上記のように光半透過膜２ａを形成し
て得られた位相シフトマスクブランクを用意する［図２
（ａ）参照］。次いで、この位相シフトマスクブランク
の光半透過膜２ａ上に、４０００〜６０００オングスト
ローム程度の厚さの電子線レジスト膜を形成し［（図２
（ｂ）参照］、所定のパターンに従って電子線を照射し
たのち、レジストの現像処理を行ってレジストパターン
４を形成する［（図２（ｃ）参照］。次に、レジストパ
ターン４をマスクとして、光半透過膜２ａをドライエッ
チング処理したのち［（図２（ｄ）参照］、残存レジス
トパターン４を剥離することにより、光半透過部２ａお
よび光透過部３を有する本発明のハーフトーン型位相シ
フトマスクが得られる［（図２（ｅ）参照］。

【００３０】このようにして得られた本発明のハーフト
ーン型位相シフトマスクは、図３の説明図で示されるよ
うに、露光光Ｌ₀が照射された場合、この露光光Ｌ₀が、
光半透過部２を通過して図示していない被転写体に達す
る光Ｌ₁と光透過部３を通過して同じく被転写体に達す
る光Ｌ₂とに別れる。この場合、光半透過部２を通過し
た光Ｌ₁の強度は、実質的にレジストの露光に寄与しな
い程度の弱い光である。一方、光透過部３を通過した光
Ｌ₂は実質的に露光に寄与する強い光である。したがっ
て、これによりパターン露光が可能となる。この際、回
折現象によって光半透過部２と光透過部３との境界を通
過する光が互いに相手の領域に回り込みをおこすが、両
者の光の位相はほぼ反転した関係になるため、境界部近
傍では互いの光が相殺し合うことで実質的な光強度が減
衰する。これによって、境界が極めて明確となり解像度
が向上する。

【００３１】本発明はまた、前記ハーフトーン型位相シ
フトマスクを用いてパターン転写を行うリソグラフィー
方法をも提供するものである。

【００３２】このリソグラフィー方法については、マス
クとして本発明のハーフトーン型位相シフトマスクを用
いる方法であれば、特に制限されず、従来ＬＳＩなどの
製造において慣用されている方法を用いることができ
る。

【００３３】例えば、被加工層を表面に形成した基板上
にレジスト層を設けたのち、本発明のハーフトーン型位
相シフトマスクを介して、該レジスト層に紫外線、ｇ
線、ｉ線、ＤｅｅｐＵＶ、エキシマレーザー光、エッ
クス線などを選択的に照射する。次いで現像工程におい
て不必要な部分のレジスト層を除去し、基板上にレジス
トパターンを形成させたのち、このレジストパターンを
マスクとして被加工層をエッチング処理し、次いで該レ
ジストパターンを除去することにより、マスクパターン
に忠実なパターンを基板上に形成することができる。

【００３４】

【作用】上述の本発明のハーフトーン型位相シフトマス
クブランクは、光半透過部を形成するための光半透過膜
を有し、この光半透過膜が、遷移金属とケイ素と酸素と
窒素とを主な構成要素とする膜からなっており、この膜
は、実質的に露光に寄与しない強度の光を透過する性質
と、露光光の位相を所定量シフトさせる性質とを有する
とともに、電子線描画の際に電荷が帯電しない程度以上
の導電性を有し、かつ導電性の幅広い制御性をも兼ね備
えたものであることから、単純な膜構成により電子線描
画時の電荷蓄積や静電気の帯電による影響を防止しつつ
再現性の高いパターニングが可能となった。

【００３５】また、本発明のハーフトーン型位相シフト
マスクブランクを用いることにより、好適な位相シフト
マスクを得ることができる。

【００３６】

【実施例】次に、本発明を実施例により、さらに詳細に
説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定
されるものではない。

【００３７】（実施例１）（１）ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造図１（ａ）に示すハーフトーン型位相シフトマスクブラ
ンクを次のようにして製造した。

【００３８】透明基板１として、主表面を鏡面研磨した
石英ガラス基板を用い、この基板上に、ターゲット組成
比がタングステン（Ｗ）とケイ素（Ｓｉ）との原子比で
１：１、スパッタガスの組成がアルゴンと一酸化窒素
（ＮＯ）と窒素（Ｎ₂）との容量比で１：２：１である
条件にて、ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、
膜厚１０９７オングストロームの光半透過膜を形成し、
ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを製造した。
形成された光半透過膜の屈折率ｎは２．１３、λ＝２４
８ｎｍのときの透過率は７．８％、Ｗ：Ｓｉ：Ｏ：Ｎ＝
１９：２２：３７：２２、シート抵抗は５．２×１０⁵
Ω／□未満であった。

【００３９】（２）ハーフトーン型位相シフトマスクの
製造上記（１）で得られたハーフトーン型位相シフトマスク
ブランクを用い、図２の工程図に従って、ハーフトーン
型位相シフトマスクを製造した。

【００４０】まず、位相シフトマスクブランクの光半透
過膜２ａ上に電子線レジスト膜４ａ（東ソー社製：ＣＭ
Ｓ−Ｍ８）を６０００オングストロームの厚さに形成し
（図２（ｂ）参照）、所定のパターンにしたがって電子
線を照射した後、レジストの現像処理を行なってレジス
トパターン４を形成した（図２（ｃ）参照）。

【００４１】次に、レジストパターン４をマスクとして
光半透過膜２ａを反応性ドライエッチング方式（ＲＩ
Ｅ）平行平板型ドライエッチング装置を用いて、ドライ
エッチング処理した（図２（ｄ）参照）。

【００４２】ドライエッチング処理後、残存レジストパ
ターン４を剥離することにより、光半透過部２および光
透過部３を有する位相シフトマスクを得た（図２（ｅ）
参照）。

【００４３】本実施例によれば、光半透過膜２ａが、前
述のようにシート抵抗５．２×１０⁵Ω／□未満である
ため、レジストパターンの形成のために行なう電子線照
射によって打ち込まれた電子が帯電することを充分に防
止できるものであった。

【００４４】また、本実施例において、光半透過膜２ａ
は、透明基板１とのエッチング選択比（光半透過膜のエ
ッチング速度／透明基板のエッチング速度）が３以上で
あり、適宜な条件でのエッチングを行なうことにより、
透明基板１をほとんど傷つけずに光半透過膜２ａのエッ
チングを行なうことができた。

【００４５】また、本実施例において、光半透過膜２ａ
（光半透過部２）は、透明基板１との充分な付着性を有
しており、通常のフォトマスク作成の洗浄工程で行なわ
れる超音波洗浄やスクラブ洗浄にも耐えることができ、
さらに耐酸性に優れているため、上記洗浄工程で行なわ
れる熱濃硫酸洗浄あるいは過酸化水素と濃硫酸との混合
液による洗浄に充分耐え得るものであった。

【００４６】また、可視域における透過率が４５％程度
であり、実施例１と同様にマスクの位置合わせ（アライ
メント）のために新たにアライメントマークを形成する
ための膜を形成する必要がない。

【００４７】本実施例の位相シフトマスクを使用したと
ころ、従来の位相シフトマスクと同様の焦点深度が得ら
れた。

【００４８】（実施例２）（１）ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造実施例１（１）において、ターゲットの組成比をＷ：Ｓ
ｉ原子比＝１：２とし、かつスパッタガスの組成を、ア
ルゴンと二酸化窒素（ＮＯ₂）と窒素（Ｎ₂）との容量比
で２：２：３とした以外は、実施例１（１）と同様にし
て、ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、透明基
板上に、膜厚９９２オングストロームの光半透過膜２ａ
を形成し、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを
製造した。形成された光半透過膜の屈折率ｎは２．２
５、λ＝２４８ｎｍのときの透過率は６．８％、Ｗ：Ｓ
ｉ：Ｏ：Ｎ＝１３：２６：４０：２１、シート抵抗１．
３×１０⁶Ω／□未満であった。

【００４９】（２）ハーフトーン型位相シフトマスクの
製造上記（１）で得られたハーフトーン型位相シフトマスク
ブランクを用い、実施例１（２）と同様にして、ハーフ
トーン型位相シフトマスクを製造した。

【００５０】本実施例によれば、位相シフトマスクブラ
ンクにおける光半透過膜２ａが、前述のように１．３×
１０⁶Ω／□未満のシート抵抗を有するので、位相シフ
トマスクの作成においてレジストパターンの形成のため
に行なう電子線照射によって打ち込まれた電子が帯電す
ることを充分に防止できるものであった。

【００５１】また、本実施例の位相シフトマスクブラン
クにおける光半透過膜２ａは、透明基板１とのエッチン
グ選択比（光半透過膜のエッチング速度／透明基板のエ
ッチング速度）が３以上であり、適宜な条件でのエッチ
ングを行なうことにより、透明基板１をほとんど傷つけ
ずに光半透過膜２ａのエッチングを行なうことができ
た。

【００５２】また、本実施例において、光半透過膜２ａ
（光半透過部２）は、透明基板１との充分な付着性を有
しており、通常のフォトマスク作成の洗浄工程で行なわ
れる超音波洗浄やスクラブ洗浄にも耐えることができ、
さらに耐酸性に優れているため、上記洗浄工程で行なわ
れる熱濃硫酸洗浄あるいは過酸化水素と濃硫酸との混合
液による洗浄に充分耐え得るものであった。

【００５３】また、可視域における透過率が４３％程度
であり、実施例１と同様にマスクの位置合わせ（アライ
メント）のために新たにアライメントマークを形成する
ための膜を形成する必要がない。

【００５４】本実施例の位相シフトマスクを使用したと
ころ、従来の位相シフトマスクと同様の焦点深度が得ら
れた。

【００５５】（実施例３）（１）ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造実施例１（１）において、遷移金属としてタングステン
の代わりにタンタル（Ｔａ）を用い、ターゲット組成比
をＴａ：Ｓｉ原子比＝１：１とした以外は、実施例１
（１）と同様にして、ＲＦマグネトロンスパッタリング
法により、透明基板上に、膜厚１０５１オングストロー
ムの光半透過膜２ａを形成し、ハーフトーン型位相シフ
トマスクブランクを製造した。形成された光半透過膜の
屈折率ｎは２．１８、λ＝２４８ｎｍのときの透過率は
７．２％、Ｔａ：Ｓｉ：Ｏ：Ｎの原子比は１７：２３：
３７：２３、シート抵抗は４．８×１０⁵Ω／□未満で
あった。

【００５６】（２）ハーフトーン型位相シフトマスクの
製造上記（１）で得られたハーフトーン型位相シフトマスク
ブランクを用い、実施例１（２）と同様にして、ハーフ
トーン型位相シフトマスクを製造した。

【００５７】本実施例によれば、光半透過膜２ａが、前
述のようにシート抵抗４．８×１０⁵Ω／□未満である
ため、レジストパターンの形成のために行なう電子線照
射によって打ち込まれた電子が帯電することを充分に防
止できるものであった。

【００５８】また、本実施例において、光半透過膜２ａ
は、透明基板１とのエッチング選択比（光半透過膜のエ
ッチング速度／透明基板のエッチング速度）が３以上で
あり、適宜な条件でのエッチングを行なうことにより、
透明基板１をほとんど傷つけずに光半透過膜２ａのエッ
チングを行なうことができた。

【００５９】また、本実施例において、光半透過膜２ａ
（光半透過部２）は、透明基板１との充分な付着性を有
しており、通常のフォトマスク作成の洗浄工程で行なわ
れる超音波洗浄やスクラブ洗浄にも耐えることができ、
さらに耐酸性に優れているため、上記洗浄工程で行なわ
れる熱濃硫酸洗浄あるいは過酸化水素と濃硫酸との混合
液による洗浄に充分耐え得るものであった。

【００６０】また、可視域における透過率が４４％程度
であり、実施例１と同様にマスクの位置合わせ（アライ
メント）のために新たにアライメントマークを形成する
ための膜を形成する必要がない。

【００６１】本実施例の位相シフトマスクを使用したと
ころ、従来の位相シフトマスクと同様の焦点深度が得ら
れた。

【００６２】（実施例４）（１）ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造実施例２（１）において、遷移金属としてタングステン
の代わりにタンタル（Ｔａ）を用い、ターゲット組成比
をＴａ：Ｓｉ原子比＝１：２とした以外は、実施例２
（１）と同様にして、ＲＦマグネトロンスパッタリング
法により、透明基板上に、膜厚１１１７オングストロー
ムの光半透過膜２ａを形成し、ハーフトーン型位相シフ
トマスクブランクを製造した。形成された光半透過膜の
屈折率ｎは２．２１、λ＝２４８ｎｍのときの透過率は
６．５％、Ｔａ：Ｓｉ：Ｏ：Ｎの原子比は１３：２７：
３９：２１、シート抵抗は９．２×１０⁵Ω／□未満で
あった。

【００６３】（２）ハーフトーン型位相シフトマスクの
製造上記（１）で得られたハーフトーン型位相シフトマスク
ブランクを用い、実施例１（２）と同様にして、ハーフ
トーン型位相シフトマスクを製造した。

【００６４】本実施例によれば、光半透過膜２ａが、前
述のように、シート抵抗９．２×１０⁵Ω／□未満であ
るため、レジストパターンの形成のために行なう電子線
照射によって打ち込まれた電子が帯電することを充分に
防止できるものであった。

【００６５】また、本実施例において、光半透過膜２ａ
は、透明基板１とのエッチング選択比（光半透過膜のエ
ッチング速度／透明基板のエッチング速度）が３以上で
あり、適宜な条件でのエッチングを行なうことにより、
透明基板１をほとんど傷つけずに光半透過膜２ａのエッ
チングを行なうことができた。

【００６６】また、本実施例において、光半透過膜２ａ
（光半透過部２）は、透明基板１との充分な付着性を有
しており、通常のフォトマスク作成の洗浄工程で行なわ
れる超音波洗浄やスクラブ洗浄にも耐えることができ、
さらに耐酸性に優れているため、上記洗浄工程で行なわ
れる熱濃硫酸洗浄あるいは過酸化水素と濃硫酸との混合
液による洗浄に充分耐え得るものであった。

【００６７】また、可視域における透過率が４０％程度
であり、実施例１と同様にマスクの位置合わせ（アライ
メント）のために新たにアライメントマークを形成する
ための膜を形成する必要がない。

【００６８】本実施例の位相シフトマスクを使用したと
ころ、従来の位相シフトマスクと同様の焦点深度が得ら
れた。

【００６９】上述した実施例１〜４における位相シフト
マスクブランクの製造条件および物性を表１にまとめて
示す。

【００７０】

【表１】

【００７１】（実施例５）上記実施例の試料について３
６５ｎｍでの屈折率を測定し、ハーフトーン型位相シフ
トマスクブランクとしての条件を満たす膜厚において光
半透過膜を作成しその透過率を測定したところ、いずれ
も５〜１５％の範囲であり、３６５ｎｍ波長においても
ハーフトーン型シフトマスクブランクおよびハーフトー
ン型位相シフトマスクとして使用できることを確認し
た。

【００７２】（実施例６）上記実施例においてガス導入
条件の内、一酸化窒素または二酸化窒素および窒素ガス
の導入量を総量に対し各々５〜１０％程度減少させ光半
透過膜を作成し、４３６ｎｍにおける屈折率よりハーフ
トーン型位相シフトマスクブランクとしての条件を満た
す膜厚において透過率を測定したところ、いずれも５〜
１５％の範囲であり、導電率を含む他の特性についても
すべて充分な特性値を満たした状態で４３６ｎｍ波長に
おいてもハーフトーン型シフトマスクおよびハーフトー
ン型位相シフトマスクブランクとして使用できることを
確認した。

【００７３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のハーフト
ーン型位相シフトマスクブランク及びハーフトーン型位
相シフトマスクは、透明基板上に光透過部を形成するた
めの光半透過膜を有し、この光半透過膜が、実質的に露
光に寄与しない強度の光を透過する性質と露光光の位相
を所定量シフトさせる性質とを有すると同時に、電子線
描画の際に電荷が帯電しない程度以上の導電性をも兼ね
備え、自由に制御できるものであることから、単純な膜
構成により電子線描画時の電荷蓄積や静電気による帯電
を防止することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブラ
ンクおよび本発明のハーフトーン型位相シフトマスクを
示す図であり、図１（ａ）がハーフトーン型位相シフト
マスクブランクの１例の断面図、図１（ｂ）がハーフト
ーン型位相シフトマスクの１例の断面図である。

【図２】本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの製
造工程の１例を示す説明図である。

【図３】ハーフトーン型位相シフトマスクの作用説明図
である。

【符号の説明】

１透明基板２光半透過部２ａ光半透過膜３光透過部４レジストパターン４ａレジスト膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平７−140635（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 1/00 - 1/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に遷移金属とケイ素と酸素と
窒素とを主な構成要素とする光半透過膜を、酸素と窒素
とを有する化合物を含む雰囲気中において、遷移金属と
ケイ素とを含有するターゲットをスパッタリングするこ
とにより形成す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の製造方法。
【請求項２】酸素と窒素とを有する化合物が一酸化窒
素（ＮＯ）および／または二酸化窒素（ＮＯ₂）であ
る、請求項１に記載のハーフトーン型位相シフトマスク
ブランクの製造方法。
【請求項３】請求項１または２に記載の製造方法によ
り得られた位相シフトマスクブランクにおける光半透過
膜に、所定のパターンに従ってその一部を除去するパタ
ーニング処理を施すことにより、光透過部と光半透過部
とからなるマスクパターンを形成し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。
【請求項４】請求項３に記載のハーフトーン型位相シ
フトマスクを用いてパターン転写を行うことを特徴とす
るリソグラフィー方法。