JP3478067B2 - 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用ブランク - Google Patents
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用ブランクInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
ス中のフォトリソグラフィ工程においてパターンを形成
する際の、露光転写用フォトマスクおよびこのフォトマ
スクを製造するためのフォトマスクブランクに関するも
のであり、特に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用ブランクに関する。
ス中のフォトリソグラフィ工程においてパターンを形成
する際の、露光転写用フォトマスクおよびこのフォトマ
スクを製造するためのフォトマスクブランクに関するも
のであり、特に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用ブランクに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のフォトマスクでは微細なパターン
の投影露光に際し近接したパターンはマスクの光透過部
を通過した光が回折し、干渉し合うことによって、パタ
ーン境界部での光強度を強め合いフォトレジストが感光
するため、ウェハー上に転写されたパターンが分離解像
しないという問題が生じていた。この現象は露光波長に
近い微細なパターンほどその傾向が強く、原理的には従
来のフォトマスクと従来の露光光学系では光の波長以下
の微細パターンを解像することは不可能であった。
の投影露光に際し近接したパターンはマスクの光透過部
を通過した光が回折し、干渉し合うことによって、パタ
ーン境界部での光強度を強め合いフォトレジストが感光
するため、ウェハー上に転写されたパターンが分離解像
しないという問題が生じていた。この現象は露光波長に
近い微細なパターンほどその傾向が強く、原理的には従
来のフォトマスクと従来の露光光学系では光の波長以下
の微細パターンを解像することは不可能であった。
【０００３】そこで、隣接するパターンを透過する投影
光の位相差を互いに１８０度とすることにより微細パタ
ーンの解像力を向上させるという位相シフト技術を用い
た位相シフトマスクが開発された。すなわち、隣接する
開口部の片側に位相シフト部を設けることにより、透過
光が回折し干渉し合う際、位相が反転しているために境
界部の光強度は弱め合い、その結果転写パターンは分離
解像する。この関係は焦点の前後でも成り立っているた
め、焦点が多少ずれていても解像度は従来法よりも向上
し、焦点裕度が改善される。
光の位相差を互いに１８０度とすることにより微細パタ
ーンの解像力を向上させるという位相シフト技術を用い
た位相シフトマスクが開発された。すなわち、隣接する
開口部の片側に位相シフト部を設けることにより、透過
光が回折し干渉し合う際、位相が反転しているために境
界部の光強度は弱め合い、その結果転写パターンは分離
解像する。この関係は焦点の前後でも成り立っているた
め、焦点が多少ずれていても解像度は従来法よりも向上
し、焦点裕度が改善される。
【０００４】上記のような位相シフト法はＩＢＭのＬｅ
ｖｅｎｓｏｎらによって提唱され、特開昭５８−１７３
７４４号公報や特公昭６２−５０８１１号公報に記載さ
れている。マスクパターンを遮光層で形成する場合は、
遮光パターンに隣接する開孔部の片側に位相シフト部を
設けて位相反転させるが、マスクパターンが完全な遮光
性を持たない半透明層の場合でもこの半透明層によって
位相が反転され、同様な解像度向上効果が得られる。こ
の場合は特に孤立パターンの解像度向上に有効である。
ｖｅｎｓｏｎらによって提唱され、特開昭５８−１７３
７４４号公報や特公昭６２−５０８１１号公報に記載さ
れている。マスクパターンを遮光層で形成する場合は、
遮光パターンに隣接する開孔部の片側に位相シフト部を
設けて位相反転させるが、マスクパターンが完全な遮光
性を持たない半透明層の場合でもこの半透明層によって
位相が反転され、同様な解像度向上効果が得られる。こ
の場合は特に孤立パターンの解像度向上に有効である。
【０００５】図５（ａ）〜（ｃ）はハーフトーン型位相
シフトマスクを使ってウエハー上に投影露光する際の転
写パターンの解像性を説明するための説明図である。こ
の図よりマスク面に対して垂直に入射した露光光のう
ち、露光光Ｉ及びIII は半透明遮光パターン３２を通る
際に振幅が減衰するが、８％程度の光が透過する。露光
光IIは透光性基板３１を１００％通過する透過光である
ため、ウエハー上での露光光の振幅分布は図５（ｂ）の
ようになる。ここで、光の振幅の２乗が光強度に比例す
るという関係から、ウェハー面上に投影される露光光の
強度分布は図５（ｃ）のようになり、半透明遮光パター
ン３２と透過部との境界部の光強度は０になる。このこ
とからパターンエッジのコントラストが向上し、パター
ンの解像度は向上する。さらに、焦点の前後においても
同様な効果が維持されるため、多少の焦点ズレがあって
も解像度が上がり、よって焦点裕度が向上する効果が得
られる。
シフトマスクを使ってウエハー上に投影露光する際の転
写パターンの解像性を説明するための説明図である。こ
の図よりマスク面に対して垂直に入射した露光光のう
ち、露光光Ｉ及びIII は半透明遮光パターン３２を通る
際に振幅が減衰するが、８％程度の光が透過する。露光
光IIは透光性基板３１を１００％通過する透過光である
ため、ウエハー上での露光光の振幅分布は図５（ｂ）の
ようになる。ここで、光の振幅の２乗が光強度に比例す
るという関係から、ウェハー面上に投影される露光光の
強度分布は図５（ｃ）のようになり、半透明遮光パター
ン３２と透過部との境界部の光強度は０になる。このこ
とからパターンエッジのコントラストが向上し、パター
ンの解像度は向上する。さらに、焦点の前後においても
同様な効果が維持されるため、多少の焦点ズレがあって
も解像度が上がり、よって焦点裕度が向上する効果が得
られる。
【０００６】このような効果を与える位相シフトマスク
を一般にハーフトーン型と称する。
を一般にハーフトーン型と称する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ハーフトーン型位相シ
フトマスク（マスク用ブランクを含む）では、本来の位
相シフトマスクとしての光学定数である位相反転量：１
８０度及び露光波長での透過率：５〜１５％の他に、露
光波長での反射率：２５％以下、検査波長での透過率：
３０％以下という幾つかの光学的条件を同時に満足しな
ければならない。
フトマスク（マスク用ブランクを含む）では、本来の位
相シフトマスクとしての光学定数である位相反転量：１
８０度及び露光波長での透過率：５〜１５％の他に、露
光波長での反射率：２５％以下、検査波長での透過率：
３０％以下という幾つかの光学的条件を同時に満足しな
ければならない。
【０００８】この理由として、露光波長でのフォトマス
クの反射率が高いと、フォトリソグラフィーを行う際に
半透明膜とウェハーとの間で多重反射が起こり、パター
ン精度が低下してしまう。また、位相シフトマスクの検
査・寸法測定では主に超高圧水銀灯のｉ線（３６５ｎ
ｍ）やＡｒ+ レーザー光（４８８ｎｍ）等の可視光領域
の光が用いられるが、この検査波長に対する透過率が３
０％を超えると、透過部と半透明部のコントラストが低
下し、検査・寸法測定が困難になるという問題が生じ
る。
クの反射率が高いと、フォトリソグラフィーを行う際に
半透明膜とウェハーとの間で多重反射が起こり、パター
ン精度が低下してしまう。また、位相シフトマスクの検
査・寸法測定では主に超高圧水銀灯のｉ線（３６５ｎ
ｍ）やＡｒ+ レーザー光（４８８ｎｍ）等の可視光領域
の光が用いられるが、この検査波長に対する透過率が３
０％を超えると、透過部と半透明部のコントラストが低
下し、検査・寸法測定が困難になるという問題が生じ
る。
【０００９】以上のような問題点を回避するために、２
層以上の膜を重ね合わせた多層の位相シフトマスクが用
いられている。例えば、モリブデンシリサイドやクロム
等を主体としたハーフトーン型位相シフトマスクでは、
前記の光学的条件達成の難しさや、スパッタ工程での膜
の制御性や再現性、エッチング工程でのパターン形状の
矩形性が悪い等々の問題点が指摘されている。
層以上の膜を重ね合わせた多層の位相シフトマスクが用
いられている。例えば、モリブデンシリサイドやクロム
等を主体としたハーフトーン型位相シフトマスクでは、
前記の光学的条件達成の難しさや、スパッタ工程での膜
の制御性や再現性、エッチング工程でのパターン形状の
矩形性が悪い等々の問題点が指摘されている。
【００１０】特に短波長のエキシマレーザー光を用いた
露光では、この波長での透過率と位相差が満たされて
も、反射率や検査波長での透過率が高くなるという問題
がある。また、レジストをパターニングする電子線描画
の際においては、膜の導電性が低い場合、電子がチャー
ジアップされて正確にパターンが形成できない。また
は、静電気の帯電が起こり、マスクの製造工程や使用時
にごみが吸着しやすくなってしまうという問題もある。
露光では、この波長での透過率と位相差が満たされて
も、反射率や検査波長での透過率が高くなるという問題
がある。また、レジストをパターニングする電子線描画
の際においては、膜の導電性が低い場合、電子がチャー
ジアップされて正確にパターンが形成できない。また
は、静電気の帯電が起こり、マスクの製造工程や使用時
にごみが吸着しやすくなってしまうという問題もある。
【００１１】本発明は、上記従来のハーフトーン型位相
シフトマスクの問題を解決するために、特にエキシマレ
ーザー光露光に対応できるもので、位相シフトマスクと
しての光学定数を満たすと共に、露光光での反射率や検
査波長での透過率を制御し、且つ高いパターン形成精度
を有す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用ブランクを提供することを目
的とする。
シフトマスクの問題を解決するために、特にエキシマレ
ーザー光露光に対応できるもので、位相シフトマスクと
しての光学定数を満たすと共に、露光光での反射率や検
査波長での透過率を制御し、且つ高いパターン形成精度
を有す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用ブランクを提供することを目
的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に於いて上記課題
を解決するために、まず請求項１においては、透光性基
板上に透明膜と半透明膜を順次積層し、前記透明膜と半
透明膜をパターン化して透光性基板のみからなる透明領
域と透光性基板上にパターン化された透明膜と半透明膜
を有する半透明領域とを形成してなるハーフトーン型位
相シフトマスクにおいて、前記透明膜と半透明膜がジル
コニウム化合物膜よりなり、露光光の透過率が５〜１５
％であり、露光波長での反射率が２５％以下であり、検
査波長での透過率が３０％以下であることを特徴とする
ハーフトーン型位相シフトマスクとしたものである。
を解決するために、まず請求項１においては、透光性基
板上に透明膜と半透明膜を順次積層し、前記透明膜と半
透明膜をパターン化して透光性基板のみからなる透明領
域と透光性基板上にパターン化された透明膜と半透明膜
を有する半透明領域とを形成してなるハーフトーン型位
相シフトマスクにおいて、前記透明膜と半透明膜がジル
コニウム化合物膜よりなり、露光光の透過率が５〜１５
％であり、露光波長での反射率が２５％以下であり、検
査波長での透過率が３０％以下であることを特徴とする
ハーフトーン型位相シフトマスクとしたものである。
【００１３】また、請求項２においては、前記ジルコニ
ウム化合物膜が酸化ジルコニウム膜、窒化ジルコニウム
膜、酸化窒化ジルコニウム膜及びハロゲン化ジルコニウ
ム膜からなる群から選択されたジルコニウム化合物膜か
らなることを特徴とする請求項１記載のハーフトーン型
位相シフトマスクとしたものである。
ウム化合物膜が酸化ジルコニウム膜、窒化ジルコニウム
膜、酸化窒化ジルコニウム膜及びハロゲン化ジルコニウ
ム膜からなる群から選択されたジルコニウム化合物膜か
らなることを特徴とする請求項１記載のハーフトーン型
位相シフトマスクとしたものである。
【００１４】また、請求項３においては、透光性基板上
に透明膜と半透明膜を順次積層してなるハーフトーン型
位相シフトマスク用ブランクにおいて、前記透明膜と半
透明膜がジルコニウム化合物膜よりなり、露光光の透過
率が５〜１５％であり、露光波長での反射率が２５％以
下であり、検査波長での透過率が３０％以下であること
を特徴とするハーフト一ン型位相シフトマスクブランク
としたものである。
に透明膜と半透明膜を順次積層してなるハーフトーン型
位相シフトマスク用ブランクにおいて、前記透明膜と半
透明膜がジルコニウム化合物膜よりなり、露光光の透過
率が５〜１５％であり、露光波長での反射率が２５％以
下であり、検査波長での透過率が３０％以下であること
を特徴とするハーフト一ン型位相シフトマスクブランク
としたものである。
【００１５】さらにまた、請求項４においては、前記ジ
ルコニウム化合物膜が酸化ジルコニウム膜、窒化ジルコ
ニウム膜、酸化窒化ジルコニウム膜及びハロゲン化ジル
コニウム膜からなる群から選択されたジルコニウム化合
物膜からなることを特徴とする請求項３記載のハーフト
ーン型位相シフトマスクブランクとしたものである。
ルコニウム化合物膜が酸化ジルコニウム膜、窒化ジルコ
ニウム膜、酸化窒化ジルコニウム膜及びハロゲン化ジル
コニウム膜からなる群から選択されたジルコニウム化合
物膜からなることを特徴とする請求項３記載のハーフト
ーン型位相シフトマスクブランクとしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明のハーフトーン型位相シフ
トマスクは透明なガラス基板上にジルコニウム化合物膜
からなる透明膜及び半透明膜を設け、該透明膜及び半透
明膜をパターン化したものであり、特にエキシマレーザ
ー光露光に対応できるもので、位相シフトマスクとして
満足すべき光学定数（透明膜と半透明膜を透過する露光
光の透過率：５〜１５％、透明領域と半透明領域を透過
する光の位相差：１８０度）の他に、露光波長での反射
率を２５％以下、検査波長での透過率を３０％以下とい
う光学的条件をも満たし、さらに上層の半透明膜に所定
の導電性を付与して電子線描画時のチャージアップを防
止し、パターン形成精度の向上を計り、トータル的に露
光転写時のパターン解像度の向上を図るようにしたもの
である。
トマスクは透明なガラス基板上にジルコニウム化合物膜
からなる透明膜及び半透明膜を設け、該透明膜及び半透
明膜をパターン化したものであり、特にエキシマレーザ
ー光露光に対応できるもので、位相シフトマスクとして
満足すべき光学定数（透明膜と半透明膜を透過する露光
光の透過率：５〜１５％、透明領域と半透明領域を透過
する光の位相差：１８０度）の他に、露光波長での反射
率を２５％以下、検査波長での透過率を３０％以下とい
う光学的条件をも満たし、さらに上層の半透明膜に所定
の導電性を付与して電子線描画時のチャージアップを防
止し、パターン形成精度の向上を計り、トータル的に露
光転写時のパターン解像度の向上を図るようにしたもの
である。
【００１７】まず、窒素、酸素、ハロゲンガス等の混合
ガス雰囲気中でジルコニウムまたはジルコニウム化合物
ターゲットを使用したスパッタリングにて、透明な石英
ガラス基板上に屈折率、消衰係数、膜厚を調節したジル
コニウム化合物膜からなる透明膜及び半透明膜を成膜
し、ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを作製
する。さらに、このハーフトーン型位相シフトマスク用
ブランクにレジストを塗布し、電子線描画、現像、ベー
ク、エッチング、レジスト剥離、洗浄等の一連のパター
ニング処理工程を経てハーフトーン型位相シフトマスク
を得る。
ガス雰囲気中でジルコニウムまたはジルコニウム化合物
ターゲットを使用したスパッタリングにて、透明な石英
ガラス基板上に屈折率、消衰係数、膜厚を調節したジル
コニウム化合物膜からなる透明膜及び半透明膜を成膜
し、ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを作製
する。さらに、このハーフトーン型位相シフトマスク用
ブランクにレジストを塗布し、電子線描画、現像、ベー
ク、エッチング、レジスト剥離、洗浄等の一連のパター
ニング処理工程を経てハーフトーン型位相シフトマスク
を得る。
【００１８】
【実施例】本発明の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用ブランクの実施例
について図面を用いてより具体的に説明する。 ＜実施例１＞実施例１はＫｒＦエキシマレーザー（波長
２４８ｎｍ）露光に対応するもので、図１（ａ）〜
（ｃ）は透明膜と半透明膜からなるハーフトーン型位相
シフトマスク用ブランク及びハーフトーン型位相シフト
マスクの製造工程及び構成を示す模式断面図である。
びハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクの実施例
について図面を用いてより具体的に説明する。 ＜実施例１＞実施例１はＫｒＦエキシマレーザー（波長
２４８ｎｍ）露光に対応するもので、図１（ａ）〜
（ｃ）は透明膜と半透明膜からなるハーフトーン型位相
シフトマスク用ブランク及びハーフトーン型位相シフト
マスクの製造工程及び構成を示す模式断面図である。
【００１９】まず、ＤＣスパッタ装置を用いて、チャン
バー内にアルゴン（Ａｒ）ガス：２０ＳＣＣＭと酸素
（Ｏ2 ）ガス：３ＳＣＣＭ及び窒素（Ｎ2 ）ガス：４Ｓ
ＣＣＭを導入した混合ガス雰囲気中でジルコニウムター
ゲットを用いて反応性スパッタを行い、透明な石英ガラ
スからなる透光性基板１１上に、膜厚８５８Åの酸化窒
化ジルコニウム膜からなる透明膜１２を成膜した。この
ときの透明膜１２の波長２４８ｎｍでの屈折率は２．２
０、消衰係数は０．２１であった。
バー内にアルゴン（Ａｒ）ガス：２０ＳＣＣＭと酸素
（Ｏ2 ）ガス：３ＳＣＣＭ及び窒素（Ｎ2 ）ガス：４Ｓ
ＣＣＭを導入した混合ガス雰囲気中でジルコニウムター
ゲットを用いて反応性スパッタを行い、透明な石英ガラ
スからなる透光性基板１１上に、膜厚８５８Åの酸化窒
化ジルコニウム膜からなる透明膜１２を成膜した。この
ときの透明膜１２の波長２４８ｎｍでの屈折率は２．２
０、消衰係数は０．２１であった。
【００２０】次に、上記と同様のＤＣスパッタ装置を用
いて、チャンバ内にアルゴンガス：２０ＳＣＣＭ及び酸
素ガス：２ＳＣＣＭを導入した混合ガス雰囲気中でジル
コニウムターゲットを用いて反応性スパッタを行い、透
明膜１２上に膜厚４８４Åの酸化ジルコニウム膜からな
る半透明膜１３を成膜した。このときの半透明膜１３の
波長２４８ｎｍでの屈折率は１．７９、消衰係数は０．
７２であった。以上の工程で、透明な石英ガラスからな
る透光性基板１１上に透明膜１２及び半透明膜１３から
なるＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）露光対応の
ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク１０が得ら
れた（図１（ａ）参照）。
いて、チャンバ内にアルゴンガス：２０ＳＣＣＭ及び酸
素ガス：２ＳＣＣＭを導入した混合ガス雰囲気中でジル
コニウムターゲットを用いて反応性スパッタを行い、透
明膜１２上に膜厚４８４Åの酸化ジルコニウム膜からな
る半透明膜１３を成膜した。このときの半透明膜１３の
波長２４８ｎｍでの屈折率は１．７９、消衰係数は０．
７２であった。以上の工程で、透明な石英ガラスからな
る透光性基板１１上に透明膜１２及び半透明膜１３から
なるＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）露光対応の
ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク１０が得ら
れた（図１（ａ）参照）。
【００２１】ハーフトーン型位相シフトマスク用ブラン
ク１０の分光透過率特性及び分光反射率特性を図３に示
す。ＫｒＦエキシマレーザーの波長である２４８ｎｍで
の透過率は５％、検査波長４８８ｎｍでの透過率は１
５．７％となり、検査時におけるコントラストは十分に
得ることができる。また、露光光の波長２４８ｎｍにお
ける反射率は１２．２％であり、露光時における多重反
射の影響という点からも問題のない値を得た。
ク１０の分光透過率特性及び分光反射率特性を図３に示
す。ＫｒＦエキシマレーザーの波長である２４８ｎｍで
の透過率は５％、検査波長４８８ｎｍでの透過率は１
５．７％となり、検査時におけるコントラストは十分に
得ることができる。また、露光光の波長２４８ｎｍにお
ける反射率は１２．２％であり、露光時における多重反
射の影響という点からも問題のない値を得た。
【００２２】次に、ハーフトーン型位相シフトマスク用
ブランク１０上に電子線レジストをスピナーにより塗布
し、電子線レジスト層を形成し、所定のパターンを電子
線描画、現像して開口部１５を有するレジストパターン
１４を形成した（図１（ｂ）参照）。ここで、酸化ジル
コニウム膜からなる半透明膜１３のシート抵抗は３．４
３×１０3 Ω／□であったので、電子線描画の際のチャ
ージアップはほとんど問題にならなかった。
ブランク１０上に電子線レジストをスピナーにより塗布
し、電子線レジスト層を形成し、所定のパターンを電子
線描画、現像して開口部１５を有するレジストパターン
１４を形成した（図１（ｂ）参照）。ここで、酸化ジル
コニウム膜からなる半透明膜１３のシート抵抗は３．４
３×１０3 Ω／□であったので、電子線描画の際のチャ
ージアップはほとんど問題にならなかった。
【００２３】次に、レジストパターン１４が形成された
ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクをＳｉＣｌ
4やＳＦ6、ＣＦ4などのハロゲンガスを用いたドライエ
ッチングによりパターニングした後、レジストパターン
１４を剥膜処理して、透明膜パターン１２ａ及び半透明
膜パターン１３ａからなるＫｒＦエキシマレーザー（２
４８ｎｍ）露光対応のハーフトーン型位相シフトマスク
２０を得た（図１（ｃ）参照）。ここでのドライエッチ
ング条件は圧力：３０ｍＴｏｒｒ、電力：３００ｗ、Ｓ
ｉＣｌ4：５０ＳＣＣＭとした。
ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクをＳｉＣｌ
4やＳＦ6、ＣＦ4などのハロゲンガスを用いたドライエ
ッチングによりパターニングした後、レジストパターン
１４を剥膜処理して、透明膜パターン１２ａ及び半透明
膜パターン１３ａからなるＫｒＦエキシマレーザー（２
４８ｎｍ）露光対応のハーフトーン型位相シフトマスク
２０を得た（図１（ｃ）参照）。ここでのドライエッチ
ング条件は圧力：３０ｍＴｏｒｒ、電力：３００ｗ、Ｓ
ｉＣｌ4：５０ＳＣＣＭとした。
【００２４】＜実施例２＞実施例２はＡｒＦエキシマレ
ーザー（波長１９３ｎｍ）露光に対応するもので、図２
（ａ）〜（ｃ）は透明膜と半透明膜からなるハーフトー
ン型位相シフトマスク用ブランク及びハーフトーン型位
相シフトマスクの製造工程及び構成を示す模式断面図で
ある。
ーザー（波長１９３ｎｍ）露光に対応するもので、図２
（ａ）〜（ｃ）は透明膜と半透明膜からなるハーフトー
ン型位相シフトマスク用ブランク及びハーフトーン型位
相シフトマスクの製造工程及び構成を示す模式断面図で
ある。
【００２５】実施例１と同様の装置を用いて、チャンバ
ー内にアルゴン（Ａｒ）ガス：１４ＳＣＣＭと酸素（Ｏ
2 ）ガス：８ＳＣＣＭ及び窒素（Ｎ2 ）ガス：８ＳＣＣ
Ｍを導入した混合ガス雰囲気中でジルコニウムターゲッ
トを用いて反応性スパッタを行い、透明な石英ガラスか
らなる透光性基板２１上に、膜厚４８４Åの酸化窒化ジ
ルコニウム膜からなる透明膜２２を成膜した。このとき
の透明膜２２の波長１９３ｎｍでの屈折率は２．８０、
消衰係数は０．３３であった。
ー内にアルゴン（Ａｒ）ガス：１４ＳＣＣＭと酸素（Ｏ
2 ）ガス：８ＳＣＣＭ及び窒素（Ｎ2 ）ガス：８ＳＣＣ
Ｍを導入した混合ガス雰囲気中でジルコニウムターゲッ
トを用いて反応性スパッタを行い、透明な石英ガラスか
らなる透光性基板２１上に、膜厚４８４Åの酸化窒化ジ
ルコニウム膜からなる透明膜２２を成膜した。このとき
の透明膜２２の波長１９３ｎｍでの屈折率は２．８０、
消衰係数は０．３３であった。
【００２６】次に、上記と同様のＤＣスパッタ装置を用
いて、チャンバ内にアルゴンガス：２０ＳＣＣＭ及び酸
素ガス：２ＳＣＣＭを導入した混合ガス雰囲気中でジル
コニウムターゲットを用いて反応性スパッタを行い、透
明膜１２上に膜厚８５８Åの酸化ジルコニウム膜からな
る半透明膜２３を成膜した。このときの半透明膜２３の
波長１９３ｎｍでの屈折率は２．１５、消衰係数は１．
０８であった。以上の工程で、透明な石英ガラスからな
る透光性基板１１上に透明膜２２及び半透明膜２３から
なるＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）露光対
応のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク３０が
得られた（図２（ａ）参照）。
いて、チャンバ内にアルゴンガス：２０ＳＣＣＭ及び酸
素ガス：２ＳＣＣＭを導入した混合ガス雰囲気中でジル
コニウムターゲットを用いて反応性スパッタを行い、透
明膜１２上に膜厚８５８Åの酸化ジルコニウム膜からな
る半透明膜２３を成膜した。このときの半透明膜２３の
波長１９３ｎｍでの屈折率は２．１５、消衰係数は１．
０８であった。以上の工程で、透明な石英ガラスからな
る透光性基板１１上に透明膜２２及び半透明膜２３から
なるＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）露光対
応のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク３０が
得られた（図２（ａ）参照）。
【００２７】このＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３
ｎｍ）露光対応のハーフトーン型位相シフトマスク用ブ
ランク３０の分光透過率特性及び分光反射率特性を図４
に示す。ＡｒＦエキシマレーザー波長である１９３ｎｍ
で半透明領域と透明領域の位相差１８０度、半透明領域
の透過率が５％となり、ＡｒＦエキシマレーザー（１９
３ｎｍ）露光に対応できるハーフトーン型位相シフトマ
スク用ブランクであることが確認された。
ｎｍ）露光対応のハーフトーン型位相シフトマスク用ブ
ランク３０の分光透過率特性及び分光反射率特性を図４
に示す。ＡｒＦエキシマレーザー波長である１９３ｎｍ
で半透明領域と透明領域の位相差１８０度、半透明領域
の透過率が５％となり、ＡｒＦエキシマレーザー（１９
３ｎｍ）露光に対応できるハーフトーン型位相シフトマ
スク用ブランクであることが確認された。
【００２８】次に、ハーフトーン型位相シフトマスク用
ブランク３０上に電子線レジストをスピナーにより塗布
し、電子線レジスト層を形成し、所定のパターンを電子
線描画、現像して開口部２５を有するレジストパターン
２４を形成した（図２（ｂ）参照）。ここで、酸化ジル
コニウム膜からなる半透明膜２３のシート抵抗は３．４
３×１０3 Ω／□であったので、電子線描画の際のチャ
ージアップはほとんど問題にならなかった。
ブランク３０上に電子線レジストをスピナーにより塗布
し、電子線レジスト層を形成し、所定のパターンを電子
線描画、現像して開口部２５を有するレジストパターン
２４を形成した（図２（ｂ）参照）。ここで、酸化ジル
コニウム膜からなる半透明膜２３のシート抵抗は３．４
３×１０3 Ω／□であったので、電子線描画の際のチャ
ージアップはほとんど問題にならなかった。
【００２９】次に、レジストパターン２４が形成された
ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクをＳｉＣｌ
4 やＳＦ6 、ＣＦ4 などのハロゲンガスを用いたドライ
エッチングによりパターニングした後、レジストパター
ン２４を剥膜処理して、透明膜パターン２２ａ及び半透
明膜パターン２３ａからなるＡｒＦエキシマレーザー
（波長１９３ｎｍ）露光対応のハーフトーン型位相シフ
トマスク４０を得た（図２（ｃ）参照）。ここでのドラ
イエッチング条件は圧力：３０ｍＴｏｒｒ、電力：３０
０ｗ、ＳｉＣｌ4 ：５０ＳＣＣＭとした。
ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクをＳｉＣｌ
4 やＳＦ6 、ＣＦ4 などのハロゲンガスを用いたドライ
エッチングによりパターニングした後、レジストパター
ン２４を剥膜処理して、透明膜パターン２２ａ及び半透
明膜パターン２３ａからなるＡｒＦエキシマレーザー
（波長１９３ｎｍ）露光対応のハーフトーン型位相シフ
トマスク４０を得た（図２（ｃ）参照）。ここでのドラ
イエッチング条件は圧力：３０ｍＴｏｒｒ、電力：３０
０ｗ、ＳｉＣｌ4 ：５０ＳＣＣＭとした。
【００３０】
【発明の効果】ハーフトーン型位相シフトマスク用ブラ
ンク及びハーフトーン型位相シフトマスクの透明膜及び
半透明膜に酸化ジルコニウムなどのジルコニウム化合物
膜を用いることにより、露光光としてエキシマレーザー
（波長２４８、１９３ｎｍ）を使用した場合の位相シフ
トマスクとしての光学定数の他に露光光での反射率や検
査波長での透過率を容易に制御でき、露光光での多重反
射の影響もなく、高いパターン形成精度が得られる。す
なわち、 １）ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（波長１９３ｎ
ｍ）の低波長のエキシマレーザー露光において、高いパ
ターン形成精度を有し、且つパターン形状再現性に優れ
ている。 ２）Ａｒ+ レーザー光などの検査波長において透過率３
０％以下を制御できるため検査時のコントラストは十分
得ることができる。 ３）露光波長に対しての反射率を２５％以下にできるた
め多重反射の悪影響を低減させるとともに、パターン精
度を向上できる。 ４）半透明膜が適度の導電性を有しているため電子線描
画の際のチャージアップを防止できる。 ５）酸化ジルコニウムなどのジルコニウム化合物からな
る透明膜及び半透明膜は膜が硬いため、位相シフトマス
クを作製する工程及び検査工程での損傷や擦傷による不
良を抑えることができる。
ンク及びハーフトーン型位相シフトマスクの透明膜及び
半透明膜に酸化ジルコニウムなどのジルコニウム化合物
膜を用いることにより、露光光としてエキシマレーザー
（波長２４８、１９３ｎｍ）を使用した場合の位相シフ
トマスクとしての光学定数の他に露光光での反射率や検
査波長での透過率を容易に制御でき、露光光での多重反
射の影響もなく、高いパターン形成精度が得られる。す
なわち、 １）ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（波長１９３ｎ
ｍ）の低波長のエキシマレーザー露光において、高いパ
ターン形成精度を有し、且つパターン形状再現性に優れ
ている。 ２）Ａｒ+ レーザー光などの検査波長において透過率３
０％以下を制御できるため検査時のコントラストは十分
得ることができる。 ３）露光波長に対しての反射率を２５％以下にできるた
め多重反射の悪影響を低減させるとともに、パターン精
度を向上できる。 ４）半透明膜が適度の導電性を有しているため電子線描
画の際のチャージアップを防止できる。 ５）酸化ジルコニウムなどのジルコニウム化合物からな
る透明膜及び半透明膜は膜が硬いため、位相シフトマス
クを作製する工程及び検査工程での損傷や擦傷による不
良を抑えることができる。
【図１】（ａ）は、本発明のハーフトーン型位相シフト
マスクブランクの実施例１の構成を示す模式断面図であ
る。（ｂ）〜（ｃ）は、本発明のハーフトーン型位相シ
フトマスクの実施例１の製造工程及び構成を示す模式断
面図である。
マスクブランクの実施例１の構成を示す模式断面図であ
る。（ｂ）〜（ｃ）は、本発明のハーフトーン型位相シ
フトマスクの実施例１の製造工程及び構成を示す模式断
面図である。
【図２】（ａ）は、本発明のハーフトーン型位相シフト
マスクブランクの実施例２の構成を示す模式断面図であ
る。（ｂ）〜（ｃ）は、本発明のハーフトーン型位相シ
フトマスクの実施例２の製造工程及び構成を示す模式断
面図である。
マスクブランクの実施例２の構成を示す模式断面図であ
る。（ｂ）〜（ｃ）は、本発明のハーフトーン型位相シ
フトマスクの実施例２の製造工程及び構成を示す模式断
面図である。
【図３】本発明のハーフトーン型位相シフトマスク用ブ
ランク及びハーフトーン型位相シフトマスクの実施例１
を構成している透明膜と半透明膜の分光透過率及び分光
反射率特性を示す説明図である。
ランク及びハーフトーン型位相シフトマスクの実施例１
を構成している透明膜と半透明膜の分光透過率及び分光
反射率特性を示す説明図である。
【図４】本発明のハーフトーン型位相シフトマスク用ブ
ランク及びハーフトーン型位相シフトマスクの実施例２
を構成している透明膜と半透明膜の分光透過率及び分光
反射率特性を示す説明図である。
ランク及びハーフトーン型位相シフトマスクの実施例２
を構成している透明膜と半透明膜の分光透過率及び分光
反射率特性を示す説明図である。
【図５】（ａ）は、ハーフトーン型位相シフトフォトマ
スクを用いて投影露光する場合を示す説明図である。
（ｂ）は、ウエハー上での露光光の振幅分布を示す説明
図である。（ｃ）は、ウエハー上での露光光の強度分布
を示す説明図である。
スクを用いて投影露光する場合を示す説明図である。
（ｂ）は、ウエハー上での露光光の振幅分布を示す説明
図である。（ｃ）は、ウエハー上での露光光の強度分布
を示す説明図である。
１０、３０……ハーフトーン型位相シフトマスク用ブラ
ンク １１、２１、３１……透光性基板 １２、２２……透明膜 １２ａ、２２ａ……透明膜パターン １３、２３……半透明膜 １３ａ、２３ａ……半透明膜パターン １４、２４……レジストパターン １５、２５……開口部 ２０、４０……ハーフトーン型位相シフトマスク ３２……半透明遮光パターン
ンク １１、２１、３１……透光性基板 １２、２２……透明膜 １２ａ、２２ａ……透明膜パターン １３、２３……半透明膜 １３ａ、２３ａ……半透明膜パターン １４、２４……レジストパターン １５、２５……開口部 ２０、４０……ハーフトーン型位相シフトマスク ３２……半透明遮光パターン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−168343（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−43887（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−261370（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−113656（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G03F 1/00 - 1/16
H01L 21/027
Claims (4)
- 【請求項１】透光性基板上に透明膜と半透明膜を順次積
層し、前記透明膜と半透明膜をパターン化して透光性基
板のみからなる透明領域と透光性基板上にパターン化さ
れた透明膜と半透明膜を有する半透明領域とを形成して
なるハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、前記透
明膜と半透明膜がジルコニウム化合物膜よりなり、露光
光の透過率が５〜１５％であり、露光波長での反射率が
２５％以下であり、検査波長での透過率が３０％以下で
あ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２】前記ジルコニウム化合物膜が酸化ジルコニ
ウム膜、窒化ジルコニウム膜、酸化窒化ジルコニウム膜
及びハロゲン化ジルコニウム膜からなる群から選択され
たジルコニウム化合物膜からなることを特徴とする請求
項１記載のハーフトーン型位相シフトマスク。 - 【請求項３】透光性基板上に透明膜と半透明膜を順次積
層してなるハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク
において、前記透明膜と半透明膜がジルコニウム化合物
膜よりなり、露光光の透過率が５〜１５％であり、露光
波長での反射率が２５％以下であり、検査波長での透過
率が３０％以下であることを特徴とするハーフト一ン型
位相シフトマスクブランク。 - 【請求項４】前記ジルコニウム化合物膜が酸化ジルコニ
ウム膜、窒化ジルコニウム膜、酸化窒化ジルコニウム膜
及びハロゲン化ジルコニウム膜からなる群から選択され
たジルコニウム化合物膜からなることを特徴とする請求
項３記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16914397A JP3478067B2 (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 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用ブランク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16914397A JP3478067B2 (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 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用ブランク |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003131242A Division JP3760927B2 (ja) | 2003-05-09 | 2003-05-09 | パターン転写方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1115132A JPH1115132A (ja) | 1999-01-22 |
| JP3478067B2 true JP3478067B2 (ja) | 2003-12-10 |
Family
ID=15881092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16914397A Expired - Fee Related JP3478067B2 (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 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用ブランク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3478067B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003287872A (ja) * | 2003-05-09 | 2003-10-10 | Toppan Printing Co Ltd | パターン転写方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4300622B2 (ja) * | 1999-03-02 | 2009-07-22 | 凸版印刷株式会社 | ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクス及びハーフトーン型位相シフトマスク |
| JP2001201842A (ja) * | 1999-11-09 | 2001-07-27 | Ulvac Seimaku Kk | 位相シフトフォトマスクブランクス及び位相シフトフォトマスク並びに半導体装置の製造方法 |
| JP5215421B2 (ja) * | 1999-11-09 | 2013-06-19 | アルバック成膜株式会社 | 位相シフトフォトマスクブランクス及び位相シフトフォトマスク並びに半導体装置の製造方法 |
| JP2002156739A (ja) * | 2000-11-21 | 2002-05-31 | Toppan Printing Co Ltd | 位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスク |
| US6653027B2 (en) * | 2001-02-26 | 2003-11-25 | International Business Machines Corporation | Attenuated embedded phase shift photomask blanks |
| JP4737483B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2011-08-03 | Ｈｏｙａ株式会社 | 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 |
| JP4961990B2 (ja) * | 2005-12-14 | 2012-06-27 | 大日本印刷株式会社 | マスクブランクおよび階調マスク |
| JP5483366B2 (ja) * | 2011-03-11 | 2014-05-07 | Ｈｏｙａ株式会社 | 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の製造方法 |
| KR102211544B1 (ko) | 2013-01-15 | 2021-02-02 | 호야 가부시키가이샤 | 마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크 및 반도체 디바이스의 제조 방법 |
| JP6302520B2 (ja) * | 2016-09-07 | 2018-03-28 | Hoya株式会社 | マスクブランク、位相シフトマスクの製造方法および半導体デバイスの製造方法 |
| JP6505891B2 (ja) * | 2018-03-02 | 2019-04-24 | Hoya株式会社 | マスクブランク、位相シフトマスクおよびこれらの製造方法 |
-
1997
- 1997-06-25 JP JP16914397A patent/JP3478067B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003287872A (ja) * | 2003-05-09 | 2003-10-10 | Toppan Printing Co Ltd | パターン転写方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1115132A (ja) | 1999-01-22 |
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