JP3250973B2

JP3250973B2 - 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

Info

Publication number: JP3250973B2
Application number: JP17132297A
Authority: JP
Inventors: 勝三井
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 2002-01-28
Anticipated expiration: 2017-06-27
Also published as: JPH1115135A; TW369622B

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスクを通過する
露光光間に位相差を与えることにより、転写パターンの
解像度を向上できるようにした位相シフトマスク及びそ
の素材としての位相シフトマスクブランクに関し、特
に、いわゆるハーフトーン型位相シフトマスク及びハー
フトーン型位相シフトマスクブランクに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ＬＳＩ製造の際等においては、微
細パターンのマスクであるフォトマスクの一つとして、
ハーフトーン型位相シフトマスクが用いられている。

【０００３】このハーフトーン型位相シフトマスクは、
マスクを通過する露光光間に位相差を与えることによ
り、転写パターンの解像度を向上できるようにしたもの
である。

【０００４】このハーフトーン型位相シフトマスクの一
つに、特に単一のホール、ドット、又は、ライン等の孤
立したパターン転写に適したものとして、特開平６ー３
３２１５２号公報に記載のハーフトーン型位相シフトマ
スクが知られている。

【０００５】この公報記載のハーフトーン型位相シフト
マスクは、透明基板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通過させる光透過部
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、この光半透過部を通過する
光の位相をシフトさせて、この光半透過部を通過した光
の位相が前記光透過部を通過した光の位相に対して実質
的に反転する関係となるようにすることにより、前記
光透過部と半光透過部との境界部近傍を通過した光が互
いに打ち消し合うようにして、前記境界部のコントラ
ストを良好に保持できるようにしたものである。

【０００６】このようなハーフトーン型位相シフトマス
クは、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させる位相シフト機能との二つの
機能を兼ねることになるので、遮光膜パターンと位相シ
フト膜パターンと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。

【０００７】このハーフトーン型位相マスクの素材とし
てのハーフトーン型位相マスクブランクの一従来例とし
て、図６及び図７に示すものが知られている。

【０００８】図６（ａ）に示すハーフトーン型位相マス
クブランクは、透明基板１上に、たとえば、モリブデン
・シリコン（ＭｏＳｉ）系ハーフトーン材料膜２が形成
されたものであり、また、図７（ａ）に示すハーフトー
ン型位相マスクブランクは、透明基板１上にモリブデン
・シリコン系ハーフトーン材料膜２が形成され、このハ
ーフトーン材料膜２上に、電子線露光時に前記透明基板
１が帯電して、電子線の進行経路が不安定になることを
防止するためのモリブデン金属膜３が形成されたもので
ある。

【０００９】しかし、これらのハーフトーン型位相マス
クブランクからハーフトーン型位相マスクを製造する場
合、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、それぞれ
ハーフトーン材料膜２上にレジスト膜４を形成し、この
レジスト膜４に対して電子線露光及び現像を行なって、
図６（ｃ）及び図７（ｃ）に示すように、所望のレジス
トパターン５を形成し、このレジストパターン５をマス
クとしてモリブデン金属膜３及び／又はハーフトーン材
料膜２をエッチングするとき、レジストパターン５自体
もそのエッジ部分からエッチングされてしまうため、ハ
ーフトーン材料膜２の寸法制御が正確に行なわれず、そ
の結果、ハーフトーン材料膜２を高精度にエッチングす
ることができないという問題があった。

【００１０】また、成膜からハーフトーン型位相シフト
マスクができあがるまでの各処理工程では、酸やアルカ
リ等の各種薬品を使用することがあるが、これらの薬品
の作用により、ハーフトーン材料膜２が特性変化を起こ
して、希望するハーフトーン特性が得られなくといった
問題も生じていた。

【００１１】そして、前述した問題点を解決するため
に、図８（ａ）に示すように、ハーフトーン材料膜２に
対して撰択エッチング可能な金属膜６を、前記ハーフト
ーン材料膜２上に形成したハーフトーン型位相シフトマ
スクブランクが、特開平８ー１０１４９３号公報におい
て提案されている。

【００１２】こ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１上に、ＭｏＳｉＯｘＮｙ（ｘ・ｙ：
整数）ハーフトーン材料膜２を形成し、このハーフトー
ン材料膜２上にＣｒ金属膜６を積層した構成となってい
る。

【００１３】このような構成とすることにより、Ｃｒ金
属膜６とＭｏＳｉＯｘＮｙハーフトーン材料膜２とをそ
れぞれ独立してエッチング処理できるので、ハーフトー
ン材料膜２に対して種々の好ましい処理を施すことがで
き、前記ハーフトーン材料膜２を高精度にパターニング
することができることが可能となった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図８
（ａ）に示すハーフトーン型位相シフトブランクにおい
ては、ハーフトーン型位相シフトマスクを製造する際
に、前記金属膜６上にレジスト膜７を形成し、図８
（ｂ）に示すように、前記レジスト膜７に対して電子線
露光を行なった後に現像を行なって、図８（ｃ）に示す
ように所望のレジストパターン８を形成し、このレジス
トパターン８をマスクとして前記金属膜６、又は、金属
膜６及びハーフトーン材料膜２をエッチングするとき、
ハーフトーン材料膜２上に金属膜６中の金属が残り、そ
の微細な金属をマスクとして前記ハーフトーン材料膜２
がパターニングされてしまうので、パターンの欠陥が発
生するといった問題がある。

【００１５】また、ＭｏＳｉＯｘＮｙハーフトーン材料
膜２上に撰択エッチング可能なＣｒ金属膜を形成して、
このＣｒ金属膜６をウェットエッチングでパターニング
したときに、Ｃｒ金属膜６のエッチングレートが遅いた
めに、ＭｏＳｉＯｘＮｙハーフトーン材料膜２に全く影
響がないとはいえず、光学特性に少なからず影響を与え
ている。

【００１６】さらに、ハーフトーン材料膜２とＣｒ金属
膜６との密着強度が十分でなく、膜剥離が発生してしま
うといった問題もある。

【００１７】本発明は、前述した従来の問題点に鑑みて
なされたもので、高精度のパターニングが可能で、か
つ、耐酸性及び信頼性の高いハーフトーン型位相シフト
マスク及びハーフトーン型位相シフトマスクブランクを
提供することを解決すべき課題とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための手段として、請求項１の発明は、透明基板と、こ
の透明基板上に形成されたハーフトーン材料膜と、この
ハーフトーン材料膜上に形成された金属膜を有するハー
フトーン位相シフトマスクブランクにおいて、前記金属
膜を表面側から透明基板側に向かって段階的に及び／又
は連続的にエッチングレートの異なる材料で構成するこ
とによって、エッチングレートが表面側から透明基板側
に向かうにしたがって段階的に及び／又は連続的に速く
なるように設定したことを特徴とするハーフトーン型位
相シフトマスクブランクである。

【００１９】請求項２の発明は、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において、前記金
属膜の表面側を高導電性の材料で構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ブランクである。

【００２０】請求項３の発明は、請求項１又は２に記載
のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、
前記金属膜の透明基板側を少なくとも窒素を含有する材
料で構成したことを特徴とするハーフトーン型位相シフ
トマスクブランクである。

【００２１】請求項４の発明は、請求項１又は２に記載
のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、
前記金属膜の表面側を少なくとも炭素を含有する材料で
構成したことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマ
スクブランクである。

【００２２】請求項５の発明は、請求項１ないし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
クにおいて、前記金属膜をエッチングレートの異なる複
数の金属膜で構成したことを特徴とするハーフトーン型
位相シフトマスクブランクである。

【００２３】請求項６の発明は、請求項３に記載のハー
フトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、前記金
属膜の透明基板側の窒素含有量を５〜６０ａｔ％にした
ことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクブラ
ンクである。

【００２４】請求項７の発明は、請求項３に記載のハー
フトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、前記金
属膜の透明基板側の窒素の含有量を１０〜４０ａｔ％に
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
ブランクである。

【００２５】請求項８の発明は、請求項１ないし７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
クにおいて、前記金属膜上に反射防止膜を形成したこと
を特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクブランク
である。

【００２６】請求項９の発明は、請求項１ないし８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
クにおいて、前記ハーフトーン材料膜が、モリブデン及
びシリコンを主たる構成要素とし、前記金属膜がクロム
を主たる構成要素と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である。

【００２７】請求項１０の発明は、請求項１ないし９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
ンクの少なくとも前記ハーフトーン材料膜をパターニン
グしてなることを特徴とするハーフトーン型位相シフト
マスクである。

【００２８】上述の請求項１によれば、ハーフトーン材
料膜上に形成した金属膜を、この金属膜表面側から透明
基板側に向かうにしたがって、段階的又は連続的にエッ
チングレートの速い膜にすることによって、過剰なオー
バーエッチングによるハーフトーン材料膜のダメージを
防止し、かつ、このハーフトーン材料膜上における金属
膜の金属残りを防止することができる。

【００２９】これによって、高精度にハーフトーン型位
相シフト量の制御が行なえ、パターン欠陥のないハーフ
トーン型位相シフトマスクを生成し得るハーフトーン型
位相シフトマスクブランクが得られる。

【００３０】前記金属膜の、前記ハーフトーン材料膜と
接する金属膜のエッチングレートは、２ｎｍ／ｓｅｃ以
上であることが好ましい。

【００３１】エッチングレートが２ｎｍ／ｓｅｃ未満で
あると、エッチングレートが遅いので、金属膜の材料に
よっては、金属膜中の金属がハーフトーン材料膜上に残
ってしまうことを完全に除去する場合に、オーバーエッ
チングによるハーフトーン材料膜への影響が発生し好ま
しくない。

【００３２】前記ハーフトーン材料膜としては、金属、
シリコン、酸素及び／又は窒素を主たる構成要素とする
ことができ、たとえば、酸化されたモリブデン及びシリ
コン（以下、ＭｏＳｉＯ系材料と称す）、窒化されたモ
リブデン及びシリコン（以下、ＭｏＳｉＮ系材料と称
す）、酸化及び窒化されたモリブデン及びシリコン（以
下、ＭｏＳｉＯＮ系材料と称す）、酸化されたタンタル
及びシリコン（以下、ＴａＳｉＯ系材料と称す）、窒化
されたタンタル及びシリコン（以下、ＴａＳｉＯ系材料
と称す）、酸化及び窒化されたタンタル及びシリコン
（以下、ＴａＳｉＯＮ系材料と称す）、酸化されたタン
グステン及びシリコン（以下、ＷＳｉＯ系材料と称
す）、窒化されたタングステン及びシリコン（以下、Ｗ
ＳｉＮ系材料と称す）、酸化及び窒化された酸化された
タングステン及びシリコン（以下、ＷＳｉＯＮ系材料と
称す）、酸化されたチタン及びシリコン（以下、ＴｉＳ
ｉＯ系材料と称す）、窒化されたチタン及びシリコン
（以下、ＴｉＳｉＮ系材料と称す）、酸化及び窒化され
たチタン及びシリコン（以下、ＴｉＳｉＯＮ系材料と称
す）、酸化されたクロム及びシリコン（以下、ＣｒＳｉ
Ｏ系材料と称す）、窒化されたクロム及びシリコン（以
下、ＣｒＳｉＮ系材料と称す）、酸化及び窒化されたク
ロム及びシリコン（以下、ＣｒＳｉＯＮ系材料と称
す）、フッ化されたクロム及びシリコン（以下、ＣｒＳ
ｉＦ系材料と称す）、等が挙げられる。なお、これらの
物質は、ハーフトーン材料膜としての機能を損なわない
範囲で、これらの化合物あるいはこれらの物質との混合
物として、炭素、水素、フッ素、あるいはヘリウムなど
を微量又は適量含んでもよい。

【００３３】また、本発明では、たとえば、モリブデン
シリサイドの酸化物、モリブデンシリサイドの窒化物、
モリブデンシリサイドの酸化窒化物、タンタルシリサイ
ドの酸化物、タンタルシリサイドの窒化物、タンタルシ
リサイドの酸化窒化物、タングステンシリサイドの酸化
物、タングステンシリサイドの窒化物、タングステンシ
リサイドの酸化窒化物、チタンシリサイドの酸化物、チ
タンシリサイドの窒化物、チタンシリサイドの酸化窒化
物、あるいは、これらの物質の１種以上と窒化ケイ素及
び／又は金属窒化物との混合物などの物質も、ハーフト
ーン材料膜を構成する材料として使用可能である。

【００３４】さらに、酸化されたモリブデンシリサイド
（ＭｏＳｉＯ）、窒化されたモリブデンシリサイド（Ｍ
ｏＳｉＮ）、酸化及び窒化されたモリブデンシリサイド
（ＭｏＳｉＯＮ）、酸化されたタンタルシリサイド（Ｔ
ａＳｉＯ）、窒化されたタンタルシリサイド（ＴａＳｉ
Ｏ）、酸化及び窒化されたタンタルシリサイド（ＴａＳ
ｉＯＮ）、酸化されたタングステンシリサイド（ＷＳｉ
Ｏ）、窒化されたタングステンシリサイド（ＷＳｉ
Ｎ）、酸化及び窒化された酸化されたタングステンシリ
サイド（ＷＳｉＯＮ）、酸化されたチタンシリサイド
（ＴｉＳｉＯ）、窒化されたチタンシリサイド（ＴｉＳ
ｉＮ）、酸化及び窒化されたチタンシリサイド（ＴｉＳ
ｉＯＮ）、等の従来一般的に表記されている物質もハー
フトーン材料膜を構成する材料として使用可能である。

【００３５】好ましいハーフトーン材料膜としては、金
属、シリコン及び、窒素を主たる構成要素とする、例え
ば、窒化されたモリブデン及びシリコン（ＭｏＳｉＮ
系）などが耐酸性、耐光性、導電性、屈折率、透過率、
エッチング選択性などの面から優れているので好まし
い。また、後述するハーフトーン材料膜上に形成される
窒素を含む金属膜との密着性や、その他の相性の面から
考えても、ハーフトーン材料膜としては、ＭｏＳｉＮ系
等が好ましい。

【００３６】本発明の金属膜の材料としては、クロム
（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、
タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）等の金属又はこれら
の金属主成分とする合金、あるいは、前記金属の酸化
物、窒化物、炭化物等が使用される。但し、前述のハー
フトーン材料膜のエツチング特性と異なるものが好まし
い。

【００３７】そして、前記金属膜は、金属膜表面側から
透明基板側へ向かうにしたがって、エッチングレートが
速い膜にするために、たとえば、前記材料を組み合わせ
て積層したり、単層、または、複数層において、前記材
料の酸化度、窒化度、炭化度を段階的又は連続的に変化
させる。

【００３８】具体的には、金属膜を複層とし、ハーフト
ーン材料膜がモリブデン及びシリコンを主成分とする材
料の場合、ＣｒＮ／ＣｒＣ、ＣｒＮ／Ｃｒ、ＣｒＮ／Ｃ
ｒＦ、ＣｒＮ／ＣｒＯ等の組み合わせが挙げられる。

【００３９】もちろん、たとえば、前記材料の窒化度を
変化させた膜と、前記金属とを積層させた構成にするこ
とも可能である。

【００４０】前記請求項２によれば、ハーフトーン材料
膜上に形成される金属膜の最上層又は最表面を導電性の
良い膜とすることによって、レジスト膜を電子露光して
パターニングする際に、金属膜とレジスト膜との間で電
荷の蓄積がなく、したがって、電子線の進行経路が安定
し高精度のパターニングが可能となる。

【００４１】導電性の善し悪しを決める評価方法の一つ
として、シート抵抗があるが、前記金属膜の最上層、又
は、最表面のシート抵抗値として、１ＭΩ／□以下であ
ることが好ましく、さらに好ましくは０．５ＭΩ／□以
下が望ましい。

【００４２】また、前記請求項３乃至請求項７によれ
ば、ハーフトーン材料膜上に形成される金属膜は、透明
基板側から窒素を含む第１金属膜、炭素を含む第２金属
膜によって構成される。

【００４３】このような構成とすることによって、第１
金属膜の結晶粒が密になるのでハーフトーン材料膜との
密着強度が大きくなると共に、かつ、金属膜の反りが防
止される。

【００４４】さらに、一般的に窒素を含む金属膜の方が
炭素を含む金属膜よりエッチングレートが速いことか
ら、前述した構成とすることにより、金属膜をその表面
側から透明基板に向かって段階的にエッチングレートが
速くなるように変化した構成とすることができる。

【００４５】この結果、ハーフトーン材料膜にダメージ
を与えることがなくかつ金属残りを除去してパターン欠
陥のないハーフトーン型位相シフトマスクブランクが得
られる。

【００４６】具体的には、ハーフトーン材料膜が、モリ
ブデン及びシリコンを主成分とする材料の場合、第１金
属膜／第２金属膜が、ＣｒＮ／ＣｒＣ等が挙げられる。

【００４７】なお、第１金属膜として、窒化度の異なる
ＣｒＮを積層したもの、第２金属膜として、炭化度の異
なるＣｒＣを積層したものであってもよい。

【００４８】前述した請求項９のように、ハーフトーン
材料膜にＭｏＳｉ系材料を使用する場合には、金属膜の
材料にはクロム系を用いることが好ましい。

【００４９】また、前記第１金属膜に含まれる窒素の量
は、５〜６０ａｔ％が好適であり、その含有量が５ａｔ
％未満であると、第１金属膜の結晶粒が密にならず、透
明基板との密着強度が弱く、また、第１金属膜に応力
（反り）が発生しやすくなり、膜はがれが発生する。

【００５０】さらに、エッチングレートが遅くなるので
ハーフトーン材料膜へのダメージが無視できなくなり、
透過率や位相シフト量といった光学特性が変化するので
好ましくない。

【００５１】一方、窒素の含有量が６０ａｔ％を越える
と、エッチングレートが速くなり、第２金属膜とのエッ
チングレートの差が大きくなってしまい、パターン形成
がオーバーハング形状となって、垂直なパターンが得れ
ないので好ましくない。

【００５２】そして、前述したオーバーハング形状は、
最上層の金属膜の先端が欠けやすくなり、この欠けた金
属膜が望まない箇所に付着して黒欠陥が発生することか
ら好ましくなく、パターン形状や生産性を考慮すると、
この窒素含有量の好ましい範囲は１０〜４０ａｔ％で、
より好ましい範囲は１５〜３０ａｔ％である。

【００５３】前記請求項８によれば、金属膜の表面側の
最上層として反射防止膜を形成したことにより、描画の
際、金属膜表面の多重反射を防止することによって、精
度の高い転写をすることができる。

【００５４】この反射防止膜としては、たとえば、酸素
を含む金属膜、酸素及び窒素を含む金属膜、あるいは、
フッ素を含む金属膜等があり、具体的にはＣｒＯＮ、Ｃ
ｒＯ、ＣｒＦ等が挙げられる。好ましくは、前記金属膜
を構成する金属を主成分とすることが望まれる。これは
パターニングする際に、同じ種類のエッチング剤が使用
可能となるからである。

【００５５】さらに、前記請求項１０によれば、本発明
の請求項１〜請求項９に係わるハーフトーン型位相シフ
トマスクブランクの少なくともハーフトーン材料膜をパ
ターニングしてハーフトーン型位相シフトマスクを得る
ものであるから、パターン欠陥がなく、高精度にパター
ニングされたハーフトーン型位相シフトマスクが得られ
る。

【００５６】また、このハーフトーン型位相シフトマス
クは、透明基板上にパターニングされたハーフトーン材
料膜が形成されている構造の他に、遮光性を有する前述
したような金属膜材料や、Ｃｒ等の金属をハーフトーン
材料膜の上の適所に設けて、ハーフトーン型位相シフト
マスクの遮光領域の遮光性を高めることも可能である。

【００５７】

【発明の実施の形態】以下に、実施例に基づき本発明を
さらに詳細に説明する。

【００５８】（実施例１）図１は実施例１に係わるハー
フトーン型位相シフトマスクブランク、図２はハーフト
ーン型位相シフトマスクのそれぞれの構成を示す模擬的
断面図、また、図３及び図４はハーフトーン型位相シフ
トマスクブランクの製造方法を説明するための模擬的断
面図である。

【００５９】本実施例に係わるハーフトーン型位相シフ
トマスクブランクは、石英からなる透明基板１０上に、
ＭｏＳｉＮ系材料からなるハーフトーン材料膜１１、Ｃ
ｒＮの第１金属膜１２、および、ＣｒＣの第２金属膜１
３を順次積層した構成となっている。

【００６０】詳述すれば、石英基板の主表面予備側面
を精密研磨して、６インチ×６インチ、厚さ０．２５イ
ンチの透明基板１０を作成し、モリブデン（Ｍｏ）とシ
リコン（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝２０：
８０ｍｏｌ％）を用いて、アルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ
₂ ）との混合ガス雰囲気中（Ａｒ：１０％、Ｎ₂：９０
％、圧力：１．５× １０^-3Torr）で、反応性スパッタ
リングにより、前記透明基板１０上に、図３（ａ）に
示すように、膜厚９２５オングストロームのＭｏＳｉＮ
のハーフトーン材料膜１１を形成した。

【００６１】ここで、前記透明基板１０は、石英以外
に、蛍石、各種ガラス（たとえば、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）などが用いられる。

【００６２】このようにして得られたハーフトーン材料
膜１２の組成、光学特性を測定したところ、以下の結果
が得られた。

【００６３】組成＝Ｍｏ：１３ａｔ％、Ｓｉ：４０ａｔ
％、Ｎ：４７ａｔ％屈折率＝２．３４波長２４８ｎｍにおける光透過率＝５％位相シフト量＝１８０° つぎに前記ハーフトーン材料膜１１上に、クロム（Ｃ
ｒ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）と窒素
（Ｎ₂）との混合ガス雰囲気中（Ａｒ：８０％、Ｎ₂：
２０％、圧力：１．５×１０^-3torr）で、反応性スパッ
タリングにより、図３（ｂ）に示すように、膜厚１５０
オングストロームのＣｒＮの第１金属膜１２を形成し
た。

【００６４】得られた第１金属膜１２の窒素（Ｎ）の含
有量は２０ａｔ％であり、また、この第１金属膜１２の
エッチングレートを測定したところ２．２ｎｍ／ｓｅｃ
であった。

【００６５】ついで、前記第１金属膜１２上に、クロム
ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）とメタン（Ｃ
Ｈ₄）との混合ガス雰囲気（Ａｒ：８８％、ＣＨ₄：１
２％、圧力：１．５×１０^-3torr）中で、反応型スパッ
タリングにより、図３（ｃ）に示すように、膜厚６００
オングストロームのＣｒＣの第２金属膜１３を形成し、
超音波洗浄を行なって、ハーフトーン型位相シフトマス
クブランクを得た。

【００６６】そして、前記第２金属膜１３の炭素含有量
を測定したところ６ａｔ％で有り、また、エッチングレ
ートは０．３ｎｍ／ｓｅｃであり、また、その光学特性
は、波長４５０ｎｍでの光学濃度は３．０であった。

【００６７】また、６００ｇの荷重をかけて引っかき試
験を行なったところハーフトーン材料膜１１と、第１金
属膜１２、第２金属膜１３との間でのはがれは発生せ
ず、良好な膜強度が得られた。

【００６８】つぎに、第２金属膜１３上に、図３（ｄ）
に示すようにレジスト膜１４を形成し、パターン露光及
び現像によって、図４（ａ）に示すようにレジストパタ
ーン１５を形成した。

【００６９】そしてこのようなパターニングに際して、
安定した高精度のパターニングが実施されたが、これ
は、得られた第２金属膜１３のシート抵抗値を測定した
ところ、０．５ＭΩ／□以下であり、この結果、良好な
導電性が得られ、前述した電子露光の際、第２金属膜１
３と、レジスト膜１４との間に電荷の蓄積がないことに
起因しているものと考えられる。

【００７０】そして、前述したパターニングの後に、硝
酸第２セリウムアンモニウム１６５ｇと濃度７０％の過
酸素塩４２ｍｌとに純水を加えて１０００ｍｌとしたエ
ッチング液を温度１９℃〜２０℃に保持し、このエッチ
ング液によってウェットエッチングを施して、第２金属
膜１３及び第１金属膜１２を、図４（ｂ）に示すように
パターニングした。

【００７１】このようなパターニングを行なった後にお
いて、ハーフトーン材料膜１１上への第１金属膜１２や
第２金属膜１３中の金属（Ｃｒ）の残存がなく、また、
ハーフトーン材料膜１１にダメージは見られなかった。

【００７２】これは、第１金属膜１２および第２金属膜
１３とハーフトーン材料膜１１とが互いに撰択エッチン
グ可能であり、かつ、ハーフトーン材料膜１１に接する
第１金属膜１２のエッチングレートが速いことによるも
のと想定される。

【００７３】また、図５に示すように、第１金属膜１２
と第２金属膜１３のエッチング後の幅寸法Ｘ２とＸ１と
の差、すなわち、アンダーカット量が０．０２μｍとき
わめて小さく、先端がかけるほどのオーバーハング形状
になくことなく垂直なパターンが得られた。これは、第
１金属膜１２と第２金属膜１３とのエッチングレートの
差が、１．９ｎｍ／ｓｅｃと小さいことに起因するもの
と考えられる。

【００７４】つぎに、前記第１および第２の金属膜１２
・１３のパターンをマスクとして、ＣＦ₄とＯ₂との混
合ガスによるドライエッチングによって、図４（ｃ）に
示すように、前記ハーフトーン材料膜１１の露出部分を
除去してハーフトーン材料膜パターン１１を形成した。

【００７５】これより、硫酸によって前記レジストパタ
ーン１５を剥離し、さらに、硝酸第２セリウムアンモニ
ウム１６５ｇと濃度７０％の過酸素塩４２ｍｌとに純水
を加えて１０００ｍｌとしたエッチング液を温度１９°
〜２０°に保持し、このエッチング液によってウェット
エッチングを施して、第２金属膜１３及び第１金属膜１
２を除去して、図４（ｄ）に示すように所望パターンの
ハーフトーン材料膜パターン１１を備えたハーフトーン
型位相シフトマスクを得た。

【００７６】また、比較のために、前記実施例１のハー
フトーン材料膜１１上に、膜厚３００オングストローム
のＣｒからなる第１金属膜と、膜厚１５０オングストロ
ームのＣｒＮからなる第２金属膜を形成した他は、実施
例１と同様にして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作成した
（比較例１）。

【００７７】ここで、前記第１金属膜は、１．５×１０
^-3ｔｏｒｒのＡｒガス雰囲気中でスパッタリングし、ま
た、第２金属膜は、１．５×１０^-3ｔｏｒｒのＡｒとＮ
₂との混合ガス雰囲気中（Ａｒ：８０％、Ｎ₂：２０
％）で、反応性スパッタリングにより作成した。

【００７８】そして、この比較例１においては、ハーフ
トーン材料膜の表面にダメージが発生し、そのために所
望の位相差が得られないという不具合を生じた。

【００７９】これは、前記Ｃｒ膜とＣｒＮ膜のエッチン
グレートが、それぞれ１．５ｎｍ／ｓｅｃ、２．２ｎｍ
／ｓｅｃであり、パターニングする際における、ハーフ
トーン材料膜と接するＣｒからなる第１金属膜のエッチ
ングレートが、この第１金属膜上に形成されるＣｒＮか
らなる第２金属膜のエッチングレートよりも遅いことに
起因するものと想定される。

【００８０】また、得られたハーフトーン型位相シフト
マスクブランクについて引っかき試験を行なったとこ
ろ、１００枚の試験片中８枚が、第１金属膜と第２金属
膜との間で剥離が発生し、密着強度が不十分であった。

【００８１】さらなる比較のために、前記第１金属膜１
２を形成する際に、ＡｒとＮ₂との混合ガスに含まれる
Ｎ₂の量を調整して、第１金属膜１２の窒素の含有量を
５ａｔ％（実施例２）、１０ａｔ％（実施例３）、３０
ａｔ％（実施例４）、４０ａｔ％（実施例５）、５０ａ
ｔ％（実施例６）、６０ａｔ％（実施例７）とし、その
他の条件は前記実施例と同様にして、位相シフト量が１
８０°となるようにした各実施例を作成し、また、窒素
の含有量を３ａｔ％とした比較例２と、６５ａｔ％とし
た比較例２とを作成し、これらの各実施例及び比較例に
おける第１金属膜１２のエッチングレート（ｎｍ／ｓｅ
ｃ）、第１金属膜１２と第２金属膜１３のエッチングレ
ートの差（ｎｍ／ｓｅｃ）、アンダーカット量（μ
ｍ）、位相シフト量（°）を測定し、その結果を表１に
示す。

【００８２】

【表１】この表１からも明らかなように、第１金属膜１２の窒素
の含有量が５〜１０ａｔ％のとき、アンダーカット量が
０．１μｍ以下となるので、オーバーハング形状による
金属膜先端の欠けによる黒欠陥の発生が抑制され、ま
た、ほぼ垂直のパターンが形成されて、高精度のパター
ニングが行なわれる。

【００８３】また、ハーフトーン材料膜１１と接する金
属膜１２のエッチングレートが十分速いので、ハーフト
ーン材料膜１１にダメージが生じることが少なく、位相
シフト量も１８０°ー２°の範囲内に収束させられてお
り、信頼性の高いハーフトーン型位相シフトマスクが得
られる。

【００８４】そして、第１金属層１２における窒素含有
量が、前記範囲外である前記比較例２及び比較例３の何
れにおいても、オーバーハング形状となり黒欠陥が発生
しやすくなるとともに、垂直なパターニングがなされ
ず、高精度のパターニングができない。

【００８５】さらに、前記実施例１によって得られたハ
ーフトーン型位相シフトマスクブランク上に、膜厚２５
０オングストロームのＣｒＯＮからなる酸化防止膜を形
成した他は実施例１と同様とした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
スクを作成した。尚、得られたハーフトーン型位相シフ
トマスクブランクの光学特性、波長３６５ｎｍでの表面
反射率は２０％以下と良い結果が得られた。

【００８６】ここで、前記酸化防止膜は、１．５×１０
^-3ｔｏｒｒの、アルゴン（Ａｒ）と亜酸化窒素（Ｎ
₂Ｏ）との混合ガス雰囲気中（Ａｒ：８０％、Ｎ₂Ｏ：２
０％）で、反応性スパッタリングにより作成した。

【００８７】得られたハーフトーン型位相シフトマスク
ブランクは、実施例１において得られる作用効果に加え
て、表面反射率が低いといった優れた特性を備えてい
る。

【００８８】なお、前記実施形態において示した各構成
や寸法等は一例であって、設計要求とに基づき種々変更
可能である。

【００８９】たとえば、前記実施形態においては、ハー
フトーン材料膜１１上に形成した金属膜１２・１３を全
て除去したハーフトーン型位相シフトマスクを示した
が、これに限らず、ハーフトーン材料膜上の適所に第１
金属膜や第２金属膜、また、反射防止膜等のパターンを
設けてハーフトーン型位相シフトマスクの遮光性を向上
させることも可能である。

【００９０】また、前述の反射防止膜は、ＡｒとＮ₂Ｏ
との混合ガス雰囲気中で成膜したが、これに限らず、
Ｎ₂＋Ｏ₂，ＮＯ等とＡｒとしても良い。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高精度のパターニングが可能で、かつ、耐酸性ならびに
信頼性の高い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得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係わるハーフトーン型位相
シフトマスクブランクの構成を示す模擬的断面図であ
る。

【図２】本発明の実施例１に係わるハーフトーン型位相
シフトマスクの構成を示す模擬的断面図である。

【図３】本発明の実施例１に係わ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を説明するための模擬
的断面図である。

【図４】本発明の実施例１に係わ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を説明するための模擬
的断面図である。

【図５】本発明の一実施例に係わるハーフトーン型位相
シフトマスクの製造方法を説明するための模擬的断面図
である。

【図６】ハーフトーン型位相シフトマスクの従来の製造
方法の一例を示す模擬的断面図である。

【図７】ハーフトーン型位相シフトマスクの従来の製造
方法の他の例を示す模擬的断面図である。

【図８】ハーフトーン型位相シフトマスクの従来の製造
方法のさらに他の例を示す模擬的断面図である。

【符号の説明】

１０透明基板１１ハーフトーン材料膜１２第１金属膜１３第２金属膜１４レジスト膜１５レジストパターン

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板と、この透明基板上に形成され
たハーフトーン材料膜と、このハーフトーン材料膜上に
形成された金属膜を有するハーフトーン位相シフトマス
クブランクにおいて、前記金属膜を表面側から透明基板側に向かって段階的に
及び／又は連続的にエッチングレートの異なる材料で構
成することによって、エッチングレートが表面側から透
明基板側に向かうにしたがって段階的に及び／又は連続
的に速くなるように設定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ブランク。
【請求項２】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において、前記金属膜の表面側を高導電性の材料で構成したことを
特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
【請求項３】請求項１又は２に記載のハーフトーン型
位相シフトマスクブランクにおいて、前記金属膜の透明基板側を少なくとも窒素を含有する材
料で構成したことを特徴とするハーフトーン型位相シフ
トマスクブランク。
【請求項４】請求項１又は２に記載のハーフトーン型
位相シフトマスクブランクにおいて、前記金属膜の表面側を少なくとも炭素を含有する材料で
構成したことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマ
スクブランク。
【請求項５】請求項１ないし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において、前記金属膜をエッチングレートの異なる複数の金属膜で
構成したことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマ
スクブランク。
【請求項６】請求項３に記載のハーフトーン型位相シ
フトマスクブランクにおいて、前記金属膜の透明基板側の窒素含有量を５〜６０ａｔ％
にしたことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマス
クブランク。
【請求項７】請求項３に記載のハーフトーン型位相シ
フトマスクブランクにおいて、前記金属膜の透明基板側の窒素の含有量を１０〜４０ａ
ｔ％にしたことを特徴とするハーフトーン型位相シフト
マスクブランク。
【請求項８】請求項１ないし７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において、前記金属膜上に反射防止膜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ブランク。
【請求項９】請求項１ないし８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において、前記ハーフトーン材料膜が、モリブデン及びシリコンを
主たる構成要素とし、前記金属膜がクロムを主たる構成
要素と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。
【請求項１０】請求項１ないし９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の少なくとも
前記ハーフトーン材料膜をパターニングしてなることを
特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。