JP3641460B2 - Halftone phase shift mask blank and halftone phase shift mask - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位相シフターによる光の干渉作用を利用して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等に関し、特にハーフトーン型の位相シフトマスク及びマスクブランク等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のフォトリソグラフフィーにおける超解像技術の１つに、位相シフトマスクが挙げられる。その中でも特にハーフトーン型の位相シフトマスクは、マスク作製時のパターン加工が比較的容易であることから、コンタクトホール形成を主たる用途として広く用いられるようになった。さらに最近ではＤＲＡＭなどにおけるラインアンドスペース（Ｌ＆Ｓ）などの繰り返しパターンや孤立パターンヘの適用が進んでいる。
ハーフトーン型位相シフトマスクは、図８に示すように、透明基板２上に、少なくとも、光透過部６及び、光半透過性を有しかつ位相シフト機能を有するハーフトーン位相シフター部５を有し、そのハーフトーン位相シフター部５の構成の面から、単層型と多層型とに大別できる。単層型は、加工性の容易さから現在主流となっており、ハーフトーン位相シフター部がＭｏＳｉＮあるいはＭｏＳｉＯＮからなる単層膜で構成されているものがほとんどである。一方多層型は、前記ハーフトーン位相シフター部が、主に透過率を制御する層と、主に位相シフト量を制御する層との組み合わせからなり、透過率に代表される分光特性と、位相シフト量（位相角）の制御を独立して行うことが可能となる。
一方、ＬＳＩパターンの微細化に伴い、露光光源の波長（露光光波長）は、現行のＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）から、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）へ、さらに将来的にはＦ2エキシマレーザ（１５７ｎｍ）へと短波長化が進むと予想される。このような露光光源の短波長化に伴い、所定の透過率及び位相シフト量を満足するようなハーフトーン位相シフター部の材料の選定の幅が狭まる方向にある。また、露光光源の短波長化に伴い、従前の波長でみた場合に光透過性の高い材料が必要があり、その結果、パターン加工の際に石英基板とのエッチング選択性が小さくなるという問題がある。多層型（２層膜）のハーフトーン位相シフターは、２層膜の組合せで位相差及び透過率をコントロールでき材料選定が容易であるという利点、及び上層のエッチングストッパーの役割を果たすような材料を下層として選択できるという利点（特願２００１−１７４９７３）があることから、多層型（２層型）のハーフトーン位相シフターについて開発が進められている。
【０００３】
ところで、作製されたマスクのパターン外観を検査する工程では、一般に光学式の検査が行われている。一般的に検査光の波長は露光光の波長とは異なり、通常は露光光波長よりも長波長の光が検査光波長として選択される。具体的には、露光光波長よりも一世代及びそれ以前の波長近傍の光（従前の露光光波長近傍の光）が検査光波長として使用されることが多い。これは露光光の透過率等の精度保証以上に、パターン外観検査における精度保証が厳しいためである。なお、パターン外観検査装置としては、透過型欠陥検査装置（例えばＫＬＡ３００シリーズ等）が用いられる。
位相シフトマスクにおいて充分なパターン外観検査精度を得るためには、パターニングされたハーフトーン位相シフター部と、光透過部との透過コントラストが必要であり、そのためには、ハーフトーン位相シフター部の検査光透過率を小さくする必要がある。具体的には、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）対応ハーフトーン型位相シフトマスクの透過光を利用したパターン外観検査において、検査光である波長３６４ｎｍのｉ線の光透過率が概ね４０％以下となるように、ハーフトーン位相シフター部の膜設計がなされている。
検査光波長に対する透過率を低減させる技術としては、特開平７−１６８３４３号公報に記載の技術がある。この公報には、位相シフタ部を、単層型のハーフトーン位相シフターとして知られているＭｏＳｉＯ又はＭｏＳｉＯＮのような単層膜（位相調整層）と、単層膜との組合せにおいて透過率の波長依存性が小さい透過膜（透過率調整層）とを含む、２層構造とすることにより、露光光（ＫｒＦエキシマレーザ）と検査光（４８８ｎｍ）の双方に対して、所望の透過率が得られることが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような露光光源の波長の短波長化が進むに伴い、従前の波長でみた場合により光透過性の高いハーフトーン位相シフターが必要となるため、検査光波長に対する光透過率が上がってしまうという問題点があり、特にこのような光透過性の高い材料は、波長の長波長側への変化に対する透過率の増加率が大きくなるという傾向があるため、検査光波長に対する光透過率を所定の範囲に下げることが一層難しくなってきている。
具体的には、例えば、位相差調整層と透過率調整層からなる２層型ハーフトーン位相シフター部を有するマスクにおいては、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）やさらにＦ2エキシマレーザ（１５７ｎｍ）への露光光源の短波長化に対応するためには、従前の波長でみた場合に位相差調整層の透過率をさらに上げる必要があるが、このように位相差調整層の透過率を上げた場合、露光光に対する透過率確保（制御）を優先すると、透過率調整層によって検査光に対する透過率を充分に下げることができない。検査光に対する透過率を低減するため透過率調整層の厚さを厚くすると露光光に対する透過率を確保できなくなる。すなわち、露光光に対する透過率確保と、検査光に対する透過率の低減の双方を透過率調整層の厚さで調整することが困難であるという問題が生じる。
一方、現行のハーフトーン型位相シフトマスクでは、ハーフトーン位相シフター部の露光光透過率が６％付近となるように膜設計がなされているものが主流であるが、さらなる高解像化に向けて透過率が高いものが要求されつつあり、将来的には１５％以上の透過率が必要とも言われている。その場合も上記の場合と同様に、検査光に対するハーフトーン位相シフター部の光透過率が４０％を上回り、透過光を利用したパターンの外観検査において充分な検査精度が得られなくなるという問題が生じる。
【０００５】
このような問題を解決するために、検査装置側の改善策も検討されている。
一つは検査光波長の短波長化である。一般に波長の短い光ほど、ハーフトーン位相シフター部の吸収は大きくなるので、検査光波長を短くすることでハーフトーン位相シフター部の検査光透過率を下げることができる。現行の検査光は波長３６４ｎｍのｉ線であるが、今後２５０ｎｍ付近の光の使用が検討されている。しかしながら、このような検査装置が普及されるのはまだ時間を要するのが実情である。さらに、露光光の短波長化が進めば２５０ｎｍ付近でも充分な透過率が確保できない恐れがある。
もう一つは、検査光の透過光に加えて検査光の反射光を利用することによって検査の高解像化を図った検査技術（以下、反射光を利用した検査技術という）の導入である。この反射光を利用した検査技術を用いれば、ハーフトーン位相シフター部の検査光透過率が５０％〜６０％であっても精度の高い検査が可能となる。しかしながら、この方法を用いるためには、検査光透過率のみならず反射率についても制御することが必要となる。
【０００６】
本発明は上記の課題を鑑みてなされたものであり、露光光波長の短波長化に対応しつつ（つまり短波長化した露光光波長に対し所定の位相角及び透過率を有しつつ）あるいはハーフトーン位相シフター部の露光光透過率の高透過率化に対応しつつ、かつ、多層型のハーフトーン位相シフトマスクにおいて多層膜の検査光に対する反射率を高くすることによって、検査光に対する透過率を低減した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第一の目的とする。
また、露光光波長の短波長化あるいはハーフトーン位相シフター部の露光光透過率の高透過率化に対応しつつ、かつ、反射光を利用した検査技術に適応可能な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第二の目的とする。
また、１４０ｎｍ〜２００ｎｍの露光光波長領域、特にＦ2エキシマレーザの波長である１５７ｎｍ付近、及びＡｒＦエキシマレーザの波長である１９３ｎｍ付近における高透過率品（透過率８〜３０％）で検査光波長におけるより高精度なパターン外観検査が可能な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の提供を第三の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の構成を有する。
（構成１） 透明基板上に、露光光に対して所定の透過率を有しかつ透明基板に対し所定の位相差を有する位相シフター膜を少なくとも有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、
前記位相シフター膜は、最も表面側に形成された上層とその下に形成された下層とを含む少なくとも２層以上の膜が積層された多層膜からなり、前記ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを用いて製造したハーフトーン型位相シフトマスクの検査に用いられる検査光の波長に対する上層の膜の屈折率が下層の膜の屈折率よりも小さく、かつ前記位相シフター膜の前記検査光に対する表面反射率が極大又は極大付近となるように上層の膜厚が調整されてい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。
（構成２） 前記上層の膜厚ｄが、
０．８×λ’／（２ｎ’）≦ｄ≦１．２×λ’／（２ｎ’）
（ここでλ’はマスク検査時に用いる検査光の波長、ｎ’は波長λ’における上層（位相調整層）の屈折率を示す。）の範囲であることを特徴とする構成１に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
（構成３） 透明基板上に、露光光に対して所定の透過率を有しかつ透明基板に対し所定の位相差を有する位相シフター膜を少なくとも有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、
前記位相シフター膜は、最も表面側に形成された上層とその下に形成された下層とを含む少なくとも２層以上の膜が積層された多層膜からなり、上層の膜の屈折率が下層の膜の屈折率よりも小さく、かつ前記位相シフター膜の検査光に対する表面反射率が１０〜４０％の範囲であり、かつ透過率が６０％以下となるように、上層の膜厚が調整されてい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。
（構成４） 前記位相シフター膜が、露光光の位相角を略１８０°変換し、かつ露光光に対する透過率が３乃至４０％に調整された二層膜からなり、上層が、露光光に対して主に位相角を調整する機能を有する位相調整層であり、下層が主に透過率を低下させる機能を有する透過率調整層であることを特徴とする構成１〜３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。
（構成５） 前記上層の膜厚ｄが、
０．４４×λ／（ｎ−１）≦ｄ≦０．５６×λ／（ｎ−１）
（ここでλは露光光の波長、ｎは波長λにおける上層の屈折率を示す。）の範囲であることを特徴とする構成４に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
（構成６） 露光光が、Ｆ2エキシマレーザであることを特徴とする構成１〜５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。
（構成７） 露光光が、ＡｒＦエキシマレーザであり、前記位相シフター膜が、透過率が８乃至３０％に調整されていることを特徴とする構成１〜５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。
（構成８） 構成１〜７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ける位相シフター膜にパターニングを施すことによって光透過部とハーフトーン位相シフター部が形成されたことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。
（構成９） ハーフトーン位相シフター部の光透過部との境界近傍を除く所望の領域に、遮光層が形成されていることを特徴とする構成６に記載のハーフトーン型位相シフトマスク。
（構成１０） 構成８又は９に記載のハーフトーン型位相シフトマスクのパターン外観検査を行う工程を含むことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
２層型ハーフトーン位相シフター膜を用いた場合、下層の反射光と上層の反射光が干渉を起こし、２層膜全体の反射率が波長に対し干渉波の曲線（反射スペクトル）を描く。本発明は、この反射特性に注目し、検査光波長に対する表面反射率が極大又は極大付近となるように調整することで検査光波長に対する透過率を低減させることができる。検査光波長に対する透過率の低減はいずれの検査方法においても検査精度の向上に寄与する。ここで、透過光を利用した検査が高精度に可能な透過率レベルが得られるように、検査光波長に対する反射率を高める（反射率が所望の値となるようにする）ことによって、透過光を利用した検査を高精度に行うことが可能となる。また、検査光波長での反射光を、透過光と反射光を利用した検査技術が適用可能なレベルまで高める（反射率が所望の値となるようにする）ことによって、反射を利用した検査装置でも検査可能となる。
【０００９】
本発明の構成１〜３によれば、位相シフター膜が少なくとも２層以上の膜が積層された多層膜からなり、検査波長における上層の膜の屈折率が下層の膜の屈折率よりも小さくすることによって、検査光に対する反射率を調整可能とすることができる。また露光波長においても上層の膜の屈折率が下層の膜の屈折率よりも小さくすることによって、露光光に対する反射率も要求値以下となるように調整可能とすることができる（構成１）。さらに、検査光の反射率については、多層膜の検査光の反射率が極大又は極大付近となるように、即ち下層の反射光となるべく打ち消し合わないような膜厚に設計する（構成１）。このように多層膜の検査光に対する反射率を高くすることによって、反射率が増大すれば相対的に透過率は減少するので、検査光に対する透過率を低減することができる。
尚、波長λ’の検査光に対する、ハーフトーン位相シフター部の反射率は
ｄ＝λ’／（２ｎ’） …（式１）
の時に極大となる。ここで、ｎ’は波長λ’の光に対する位相調整層の屈折率である。検査光の反射率を高めることで、反射率が増大すれば相対的に透過率は減少するので、本発明の如く反射率の増大による透過率の減少を図らない場合と比べて、透過光を利用したパターン外観検査においてより検査精度が向上し検査が行いやすくなる。また、検査光の反射率を高めることで、パターン外観検査における反射光を利用した高解像化検査技術の適用が可能になる。ただし、式１を正確に満たさなければ（つまり反射率を極大としなければ）、反射率が不十分というわけではなく、実用上は、
０．８×λ’／（２ｎ’）≦ｄ≦１．２×λ’／（２ｎ’） …（式２）
の範囲、即ち極大付近を含む範囲であれば問題ない（構成２）。ただし、式２の範囲（反射率を高く設定可能な範囲）を超えると、検査光反射率が小さくなるため、パターン外観検査や異物検査が困難になる。実質的には検査光波長λ’において、透過光を利用した検査においては４０％以下の透過率が実現できることが望ましく、透過光と反射光を利用した検査においては６０％以下（好ましくは５０％以下）の透過率と１０〜４０％（好ましくは１２〜３０％）程度の反射率が実現できることが望ましい（構成３）。即ち、検査光における反射率が極大又は極大付近となるように上層の膜厚を調整することで、検査光に対する透過率が４０％以下となれば、透過光を用いた欠陥検査装置でのパターン外観検査が可能となる。尚、上記の透過率を超えると、パターン欠陥の検出が困難となる。また、検査光に対する透過率が４０％を超えてしまった場合でも、６０％、好ましくは５０％以下であり、かつ反射率が１０〜４０％、好ましくは１２〜３０％となれば、透過光及び反射光を用いた欠陥検査装置でのパターン外観検査が可能となる。上記の透過率を超えると、反射光を合わせて用いたとしてもパターン欠陥の検出が困難となる。また、反射率が上記下限を下回ると、透明基板とのコントラストが取り難く、上限を超えると装置的な問題から検査が困難である。
尚、本発明の構成１〜３によれば、２層に限らず、最も表面側（透明基板と反対側）に形成された上層とその下の下層とを含む３層以上の層であってもよい。本発明では、上記構成１の要件に加え、上層が露光光に対して主に位相角を調整する機能を有する位相調整層であり、下層が主に透過率を低下させる機能を有する透過率調整層であって、露光光の位相角を略１８０°変換しかつ露光光に対する透過率が３乃至４０％に調整された二層膜とすることによって、諸条件を満たす好適なハーフトーン型位相シフトマスクブランクを容易に提供することができる（設計が容易である）ので好ましい（構成４）。
【００１０】
以下に、上記の理由をより具体的に説明する。
位相調整層を通過する、波長λの露光光の位相シフト量φ（ｄｅｇ）をφとすると、位相調整層の膜厚ｄは、
ｄ＝（φ／３６０）×λ／（ｎ−１） …（式３）
で表される。ここで、ｎは波長λの光に対する位相調整層の屈折率である。
ハーフトーン位相シフター部の位相シフト量Φは、透過率調整層の位相シフト量をφ’としたときに、
Φ＝φ＋φ’＝１８０°
となるように設計する必要がある。φ’の値は、概ね−２０°≦φ’≦２０°の範囲である。すなわちこの範囲の外だと透過率調整層の膜厚が厚すぎて、露光光の透過率を大きくすることができない。したがって、位相調整層の膜厚ｄは
０．４４×λ／（ｎ−１）≦ｄ≦０．５６×λ／（ｎ−１） …（式４）
の範囲で設計される。
式４（露光光の位相角を略１８０°変換可能な範囲）（構成５）と式２（反射率を高く設定可能な範囲）（構成２）の両方を満たすことで、位相シフター部における露光光の位相シフト量を１８０°としつつ、検査光波長に対する反射率を高くすることによって高精度な検査が可能となる。
【００１１】
上層の膜材料としては、ＳｉＯx，ＳｉＯxＮy、又はこれらに例えばＭｏ，Ｔａ，Ｗ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｈｆ等の金属を微量に含むものが考えられる。式２，４の範囲を満たすような、ｎ，ｎ’の組み合わせを有する材料としては、ＳｉＯxＮyが最も好ましい。これは、ＳｉＯxＮyはその膜厚を調整することによって、式２，４の双方の最適値を満たすことが可能な材料、具体的には露光光の位相角を１８０°変換し、かつ検査光波長に対する反射率を極大又は極大付近に調整可能な材料だからである。ＳｉＯxＮyは、膜中の酸素、窒素の比率（ｘ，ｙ）を変えることで、ｎ，ｎ’をそれぞれ適当な値に調整することが可能である。膜中の酸素、窒素の比率は、例えばスパッタリング成膜の場合、Ｓｉをターゲットとし、反応ガスとして用いる酸素、窒素の流量を適宜調整することで、容易に可能となる。
下層の膜材料としては、マグネシウム、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、スズ、ランタン、タンタル、タングステン、シリコン、ハフニウムから選ばれる一種又は二種以上の材料からなる膜あるいはこれらの化合物（酸化物、窒化物、酸窒化物）などが挙げられる。
尚、本発明は、位相シフトマスクが、１４０ｎｍから２００ｎｍの露光光波長範囲及び、２５０ｎｍから４００ｎｍの検査光波長で用いられるのに特に好適である。
【００１２】
また、構成６によれば、露光光が、波長１５７ｎｍのＦ2エキシマレーザである場合に、検査光波長（例えば、２５７ｎｍ、３６５ｎｍ）の検査光波長に対する光透過率を４０％以下（構成２）に低減することができる。したがって、Ｆ2エキシマレーザ用マスクについて、透過光を利用したパターン外観検査を高い精度で行うことが可能となる。
【００１３】
また、構成７によれば、露光光が、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザである場合の高透過率品（位相シフター膜の露光光波長での透過率８〜３０％）に対し、検査光波長（例えば、２５７ｎｍ、３６５ｎｍ）の検査光波長に対する光透過率を４０％以下（構成２）に低減することができる。したがって、ＡｒＦエキシマレーザ用マスクについて、透過光を利用したパターン外観検査を高い精度で行うことが可能となる。尚、高透過率品として露光光波長での好ましい透過率は、９〜２５％である。
【００１４】
また、構成８、１０によれば、パターンの外観検査が可能であるハーフトーン型位相シフトマスクを得ることができる。
【００１５】
また、構成９によれば、ハーフトーン位相シフター部の光透過部との境界近傍を除く所望の領域に、遮光層が形成されていることにより、高精度のパターン転写が可能なハーフトーン型位相シフトマスクを得ることが可能である。より詳しく説明すると、ハーフトーン型位相シフトマスクにおけるハーフトーン位相シフター部においては、その周囲に強い光強度領域（サイドローブ像）が発生し（図７）、被転写基板上のレジストが露光されてしまう場合がある。これによって生ずる被転写基板上のレジストの膜減りは、形成されるパターン精度の悪化につながる。特に、近年においては、位相シフト効果を充分に得るためにハーフトーン位相シフター部の透過率が大きくなる傾向にあるが、その場合はこのサイドローブ像が特に大きな問題となる。従って、図８に示されるように、透明基板２上のハーフトーン位相シフター部５における光透過部６との境界近傍７を除く所望の領域、即ちサイドローブ像の強度が低減できるような領域に遮光層８を設けることによって、位相シフト効果が充分に得られかつ被転写基板上のレジストの膜減りを防止した、高精度の転写パターンを得ることができる。本構成は、高透過率品であるハーフトーン位相シフター膜の透過率が８〜３０％、好ましくは９〜２５％のハーフトーン型位相シフトマスクについて特に有効である。
また、ハーフトーン型位相シフトマスクとしては、図８に示されるように転写領域Ｉを除く非転写領域に遮光帯９を有することが好ましい。この遮光帯は、１枚のマスクを用いて被転写基板上の複数の箇所に露光する際、露光エリアの重なる部分において被転写物が多重露光されることによって被転写基板上のレジストが膜減りを起こすことを防止するものである。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
本実施例は、露光光波長１９３ｎｍ、検査光波長３６４ｎｍとした場合の本発明によるハーフトーン型位相シフトマスクブランクに関する。図１に示されるように、本実施例のハーフトーン型位相シフトマスクブランク１は、透明基板２上に、Ｔａからなる下層３（透過率調整層）、ＳｉＯＮからなる上層４（位相調整層）を順次形成したものである。
次に、本実施例におけるハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びマスクの製造方法は、まず合成石英からなる透明基板２上に、スパッタ法などの成膜方法により、Ｔａからなる下層３（透過率調整層）を８０オングストロームの厚さで形成する。次に、Ｓｉをターゲットとし、Ａｒ，Ｏ2，Ｎ2をスパッタガスとした反応性スパッタリング法によりＳｉ−Ｏ−Ｎ膜を下層３の直上に９５０オングストロームの厚さで形成し、上層４（位相調整層）とする。本実施例ではＡｒ：Ｎ2：Ｏ2＝４０：５９．３：０．７となるよう流量を調整したところ、得られた上層４（Ｓｉ−Ｏ−Ｎ膜）のｎ，ｎ’は、それぞれｎ＝２．０５，ｎ’＝１．７６となり、膜厚ｄ＝９５０オングストロームが、式２，４の範囲に入るようになった。
上記成膜方法により形成された２層膜の検査光波長に対する透過、反射スペクトルを図２に示す。図２によると、検査光波長近傍である３６０ｎｍ付近で、反射率が増加し、透過率が減少している。露光光透過率及び検査光透過率、検査光反射率はそれぞれ約１４％，約３０％，約３０％であった。
以上の内容を表１に示す。
【００１７】
【表１】
次に、上記２層膜の上にクロムを主成分とする遮光帯膜、電子線描画レジストを順に積層する。そしてレジスト上に電子線によるパターン描画を行なった後、現像（好ましくは浸漬法による現像）及びベークを行うことで、レジストパターンを形成する。続いて、そのレジストパターンをマスクとし、Ｃｌ2＋Ｏ2ガスでのドライエッチングにより、遮光帯膜のパターン形成を行う。さらに、ガスを変えて、ハーフトーン位相シフター部のパターン形成を行う。本実施例ではＣ2Ｆ6ガスとＣｌ2ガスの２種類を使用し、Ｓｉ−Ｏ−Ｎ膜のエッチングにはＣ2Ｆ6を、Ｔａ膜のエッチングにはＣｌ2ガスを用いたところ、良好なパターン形状が得られた。
次に、形成されたパターン上のレジストを剥離し、再度全面にレジストを塗布した後、描画・現像プロセスを経て、レジストパターンを形成する。そして、図８に示すように、ウエットエッチングあるいはドライエッチングにより、転写領域Ｉを除く非転写領域に遮光帯９を形成すると同時に、ハーフトーン位相シフター部５における光透過部６との境界近傍を除く所望の領域に遮光層８を形成し、レジストパターンを剥離して、ハーフトーン型位相シフトマスクを得る。
得られたマスクの光透過部とハーフトーン位相シフター部の位相差を、位相差計を用いて測定したところ、露光光波長において１８０°であった。
また、実施例１では、上記図２で説明したように検査光における反射率が極大又は極大付近となるように上層４（ハーフトーン位相シフター部）の膜厚を調整しているので、検査光に対する透過率が４０％以下となり、透過光を用いた欠陥検査装置でのパターン外観検査が良好に行うことができた（表１）。さらに、実施例１では、検査光に対する透過率が５０％以下であり、かつ、検査光に対する反射率が３０以下であるので、透過光及び反射光を用いた欠陥検査装置でのパターン外観検査も良好行うことができた（表１）。
一方、ハーフトーン位相シフター部について、上層４（位相調整層）の膜厚を、式２の範囲外即ち、１５００オングストロームとした場合（比較例１）や、上層４の材料の屈折率が高すぎて式２の範囲外となる場合（比較例２）においては、いずれも検査光に対する透過率が４０％超となり、透過光を用いた欠陥検査装置でのパターン外観検査が困難であった（表１）。また、比較例１及び比較例２では、検査光に対する反射率が１０％未満であるため、透過光及び反射光を用いた欠陥検査装置でのパターン外観検査も困難であった。ここで、比較例１の検査光に対する透過、反射スペクトルを図３に示し、比較例２の検査光に対する透過、反射スペクトルを図４に示す。図３及び図４に示すように比較例１及び比較例２では、検査光波長（λ’＝３６４ｎｍ）に対する透過率が４０％超となるため、透過光を用いた欠陥検査は非常に困難となり、また、検査光波長に対する反射率が極小値近傍
１０％未満）となるため、透過光及び反射光を用いた欠陥検査も非常に困難となる。
【００１９】
なお、本実施例では透過率調整層の材料としてＴａを用いているが、他の金属材料等、露光光、検査光に対し遮光性を有する材料であれば構わない。ただし、耐薬品性やマスク加工上の観点からＳｉ，ＳｉＮx，Ｔａ，ＴａＮx，Ｃｒ，Ｚｒ，ＭｏＳｉx，ＴａＳｉx，を主成分とする材料が望ましい。
【００２０】
（実施例２）
本実施例では、露光光波長１５７ｎｍ、検査光波長２５７ｎｍとした場合の本発明によるハーフトーン型位相シフトマスクの作製例を示す。
まず合成石英などの透明基板２上に、スパッタ法などの成膜方法によりＴａＮからなる下層３（透過率調整層）を８０オングストロームの厚さで形成する。次に、Ｓｉをターゲットとし、Ａｒ，Ｏ2，Ｎ2をスパッタガスとした反応性スパッタリング法によりＳｉ−Ｏ−Ｎ膜を下層３の直上に７５０オングストロームの厚さで形成し、上層４（位相調整層）とした。その際、本実施例ではＡｒ：Ｎ2：Ｏ2＝４０：５９：１となるよう流量を調整したところ、得られた上層４（Ｓｉ−Ｏ−Ｎ膜）のｎ，ｎ’がｎ＝２．００，ｎ’＝１．７９となり、膜厚ｄ＝７５０オングストロームが式２，４の範囲に入るようになった。
上記成膜方法により形成された２層膜の検査光に対する透過、反射スペクトルを図５に示す。これによると、検査光波長近傍である２６０ｎｍ付近で、反射率が増加し、透過率が減少している。なお、露光光透過率及び検査光透過率、検査光反射率はそれぞれ９．５％，３７％，２４％であった。
次に実施例１と同様の方法でパターン加工を行い、ハーフトーン型位相シフトマスクを得た。得られたマスクのパターン形状は良好であった。
また、実施例２では、上記図５で説明したように検査光における反射率が極大又は極大付近となるように上層４（ハーフトーン位相シフター部）の膜厚を調整しているので、検査光に対する透過率が４０％以下となり、透過光を用いた欠陥検査装置でのパターン外観検査が良好に行うことができた（表１）。さらに、実施例２では、検査光に対する透過率が５０％以下であり、かつ、検査光に対する反射率が３０以下であるので、透過光及び反射光を用いた欠陥検査装置でのパターン外観検査も良好行うことができた（表１）。
【００２１】
（実施例３）
本実施例では、露光光波長１５７ｎｍ、検査光波長２５７ｎｍとした場合の本発明によるハーフトーン型位相シフトマスクの作製例を示す。
まず合成石英などの透明基板２上に、スパッタ法などの成膜方法によりＺｒからなる下層３（透過率調整層）を８０オングストロームの厚さで形成する。次に、Ｓｉをターゲットとし、Ａｒ，Ｏ2，Ｎ2をスパッタガスとした反応性スパッタリング法によりＳｉ−Ｏ−Ｎ膜を下層３の直上に７７０オングストロームの厚さで形成し、上層４（位相調整層）とした。その際、本実施例ではＡｒ：Ｎ2：Ｏ2＝４０：５９．３：０．７となるよう流量を調整したところ、得られた上層４（Ｓｉ−Ｏ−Ｎ膜）のｎ，ｎ’がｎ＝２．０５，ｎ’＝１．８０となり、膜厚ｄ＝７７０オングストロームが式２，４の範囲に入るようになった。
上記成膜方法により形成された２層膜の検査光に対する透過、反射スペクトルを図６に示す。これによると、検査光波長近傍である２６０ｎｍ付近で、反射率が増加し、透過率が減少している。なお、露光光透過率及び検査光透過率、検査光反射率はそれぞれ７．５％，４５％，１６％であった。
次に実施例１と同様の方法でパターン加工を行い、ハーフトーン型位相シフトマスクを得た。得られたマスクのパターン形状は良好であった。
また、実施例２では、上記図６で説明したように検査光における反射率が極大又は極大付近となるように上層４（ハーフトーン位相シフター部）の膜厚を調整しているので、検査光に対する透過率が５０％以下であり、かつ、検査光に対する反射率が３０以下であるので、透過光及び反射光を用いた欠陥検査装置でのパターン外観検査を良好行うことができた（表１）。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、露光光波長の短波長化（短波長化した露光光波長に対し所定の位相角及び透過率を有する）あるいはハーフトーン位相シフター部の露光光透過率の高透過率化に対応しつつ、かつ多層型のハーフトーン位相シフトマスクにおいて多層膜の検査光に対する反射率を高くすることによって、検査光に対する透過率を低減した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ができる。
また、露光光波長の短波長化あるいはハーフトーン位相シフター部の露光光透過率の高透過率化に対応しつつ、かつ反射光を利用した検査技術に適応可能な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ことができる。
また、１４０ｎｍ〜２００ｎｍの露光光波長領域、特にＦ2エキシマレーザの波長である１５７ｎｍ付近、及びＡｒＦエキシマレーザの波長である１９３ｎｍ付近における高透過率品（透過率８〜３０％）で検査光波長に対するより高精度なパターン外観検査が可能な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ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを説明するための模式図である。
【図２】実施例１で作製した２層膜の検査光に対する透過、反射スペクトルを示す図である。
【図３】比較例１で比較のため作製した２層膜の検査光に対する透過、反射スペクトルを示す図である。
【図４】比較例２で比較のため作製した２層膜の検査光に対する透過、反射スペクトルを示す図である。
【図５】実施例２で作製した２層膜の検査光に対する透過、反射スペクトルを示す図である。
【図６】実施例３で作製した２層膜の検査光に対する透過、反射スペクトルを示す図である。
【図７】サイドローブ像の問題を説明するための図である。
【図８】ハーフトーン型位相シフトマスクの一態様を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１ ハーフトーン型位相シフトマスクブランク
２ 透明基板
３ 下層
４ 上層
５ ハーフトーン位相シフター部
６ 光透過部
１０ ハーフトーン型位相シフトマスク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a phase shift mask capable of improving the resolution of a transfer pattern by utilizing the light interference effect of a phase shifter, and a phase shift mask blank as a material thereof, and more particularly to a halftone type phase shift mask and mask. It relates to blanks.
[0002]
[Prior art]
One of the super-resolution techniques in recent photolithography is a phase shift mask. Among them, in particular, the halftone phase shift mask has been widely used as a main application for forming contact holes because the pattern processing during mask fabrication is relatively easy. Furthermore, recently, application to repetitive patterns such as line and space (L & S) and isolated patterns in DRAM and the like has been advanced.
As shown in FIG. 8, the halftone phase shift mask has at least a
On the other hand, with the miniaturization of LSI patterns, the wavelength of the exposure light source (exposure light wavelength) is changed from the current KrF excimer laser (248 nm) to the ArF excimer laser (193 nm), and in the future, F 2 It is expected that the wavelength will be shortened to an excimer laser (157 nm). As the wavelength of the exposure light source is shortened, the selection range of the material for the halftone phase shifter portion that satisfies the predetermined transmittance and phase shift amount is in the direction of narrowing. In addition, with the shortening of the exposure light source wavelength, a material having high light transmittance is required when viewed at the conventional wavelength, and as a result, the etching selectivity with the quartz substrate is reduced during pattern processing. is there. The multi-layer (two-layer film) halftone phase shifter has the advantage that the phase difference and transmittance can be controlled by the combination of the two-layer films, and the material selection is easy, and the material that plays the role of an etching stopper for the upper layer Since there is an advantage that it can be selected as a lower layer (Japanese Patent Application No. 2001-174974), development of a multi-layer (two-layer) halftone phase shifter is underway.
[0003]
Incidentally, in the step of inspecting the pattern appearance of the manufactured mask, an optical inspection is generally performed. Generally, the wavelength of the inspection light is different from the wavelength of the exposure light, and light having a wavelength longer than the exposure light wavelength is usually selected as the inspection light wavelength. Specifically, light in the vicinity of one generation and earlier than the exposure light wavelength (light in the vicinity of the previous exposure light wavelength) is often used as the inspection light wavelength. This is because the accuracy of the pattern appearance inspection is more stringent than the accuracy of the exposure light transmittance. As the pattern appearance inspection apparatus, a transmission type defect inspection apparatus (for example, KLA300 series) is used.
In order to obtain sufficient pattern appearance inspection accuracy in the phase shift mask, it is necessary to have a transmission contrast between the patterned halftone phase shifter portion and the light transmission portion. For this purpose, the inspection light of the halftone phase shifter portion is required. It is necessary to reduce the transmittance. Specifically, in the pattern appearance inspection using the transmitted light of the halftone phase shift mask for KrF (wavelength 248 nm), the light transmittance of i-line with a wavelength of 364 nm, which is the inspection light, is approximately 40% or less. The film design of the halftone phase shifter has been made.
As a technique for reducing the transmittance with respect to the inspection light wavelength, there is a technique described in JP-A-7-168343. In this publication, the phase shifter portion has a transmittance wavelength in a combination of a single layer film (phase adjustment layer) such as MoSiO or MoSiON known as a single layer type halftone phase shifter and a single layer film. By adopting a two-layer structure including a transmission film (transmittance adjusting layer) having low dependency, a desired transmittance can be obtained for both exposure light (KrF excimer laser) and inspection light (488 nm). It is disclosed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, as the wavelength of the exposure light source is shortened as described above, a halftone phase shifter with higher light transmission is required when viewed at the previous wavelength, so that the light transmittance with respect to the inspection light wavelength increases. In particular, such a highly light-transmitting material tends to increase the transmittance with respect to a change in the wavelength to the longer wavelength side, so that the light transmittance with respect to the inspection light wavelength is increased. It is becoming more difficult to lower the value to a predetermined range.
Specifically, for example, in a mask having a two-layer halftone phase shifter portion composed of a phase difference adjusting layer and a transmittance adjusting layer, an ArF excimer laser (193 nm) or further F 2 In order to cope with the shortening of the wavelength of the exposure light source to the excimer laser (157 nm), it is necessary to further increase the transmittance of the phase difference adjusting layer when viewed at the conventional wavelength. When the transmittance is increased, if the priority is given to securing (controlling) the transmittance for the exposure light, the transmittance for the inspection light cannot be sufficiently lowered by the transmittance adjustment layer. If the thickness of the transmittance adjusting layer is increased in order to reduce the transmittance with respect to the inspection light, the transmittance with respect to the exposure light cannot be secured. That is, there is a problem that it is difficult to adjust both the transmittance for exposure light and the reduction of the transmittance for inspection light with the thickness of the transmittance adjustment layer.
On the other hand, the current halftone phase shift masks are mainly designed so that the exposure light transmittance of the halftone phase shifter is about 6%, but for higher resolution. Therefore, a high transmittance is being demanded, and it is said that a transmittance of 15% or more is necessary in the future. In this case, as in the case described above, the light transmittance of the halftone phase shifter portion with respect to the inspection light exceeds 40%, and there is a problem that sufficient inspection accuracy cannot be obtained in the appearance inspection of the pattern using the transmitted light. .
[0005]
In order to solve such problems, improvement measures on the inspection apparatus side are also being studied.
One is to shorten the inspection light wavelength. In general, as the light has a shorter wavelength, the absorption of the halftone phase shifter portion increases. Therefore, the inspection light transmittance of the halftone phase shifter portion can be lowered by shortening the inspection light wavelength. The current inspection light is i-line with a wavelength of 364 nm, but the use of light near 250 nm is being studied in the future. However, it is a fact that it takes time to spread such inspection apparatuses. Furthermore, if the exposure light is shortened, sufficient transmittance may not be ensured even in the vicinity of 250 nm.
The other is the introduction of inspection technology (hereinafter referred to as inspection technology using reflected light) that improves inspection resolution by using reflected light of inspection light in addition to transmitted light of inspection light. . If an inspection technique using this reflected light is used, even if the inspection light transmittance of the halftone phase shifter portion is 50% to 60%, highly accurate inspection can be performed. However, in order to use this method, it is necessary to control not only the inspection light transmittance but also the reflectance.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and is adapted to shortening the exposure light wavelength (that is, having a predetermined phase angle and transmittance with respect to the shortened exposure light wavelength) or Transmissivity for inspection light by increasing the reflectivity of the multilayer film for inspection light in a multi-layer halftone phase shift mask while supporting higher exposure light transmittance in the halftone phase shifter section The first object of the present invention is to provide a halftone phase shift mask and a halftone phase shift mask blank in which the above is reduced.
Also, a halftone phase shift mask that can be adapted to inspection techniques using reflected light, while corresponding to shortening the exposure light wavelength or increasing the exposure light transmittance of the halftone phase shifter section, and A second object is to provide a halftone phase shift mask blank.
Further, the exposure light wavelength region of 140 nm to 200 nm, particularly F 2 Half-tone type with high transmittance product (transmittance 8-30%) near 157 nm which is the wavelength of excimer laser and 193 nm which is the wavelength of ArF excimer laser. A third object is to provide a phase shift mask and a halftone phase shift mask blank.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following configuration.
(Configuration 1) In a halftone phase shift mask blank having at least a phase shifter film having a predetermined transmittance with respect to exposure light and a predetermined phase difference with respect to the transparent substrate on a transparent substrate,
The phase shifter film is composed of a multilayer film in which at least two layers including an upper layer formed on the most surface side and a lower layer formed thereunder are laminated, and the halftone phase shift mask blank is used. The refractive index of the upper film with respect to the wavelength of the inspection light used for the inspection of the halftone phase shift mask manufactured in the above is smaller than the refractive index of the lower film, and the surface reflectance of the phase shifter film with respect to the inspection light is A halftone phase shift mask blank, characterized in that the thickness of the upper layer is adjusted so as to be at or near the maximum.
(Configuration 2) The film thickness d of the upper layer is
0.8 × λ ′ / (2n ′) ≦ d ≦ 1.2 × λ ′ / (2n ′)
(Where λ ′ is the wavelength of the inspection light used during mask inspection, and n ′ is the refractive index of the upper layer (phase adjustment layer) at the wavelength λ ′). Tone type phase shift mask blank.
(Configuration 3) In a halftone phase shift mask blank having at least a phase shifter film having a predetermined transmittance with respect to exposure light and a predetermined phase difference with respect to the transparent substrate on a transparent substrate,
The phase shifter film is composed of a multilayer film in which at least two layers including an upper layer formed on the most surface side and a lower layer formed thereunder are laminated, and the refractive index of the upper layer film is a lower layer film. The film thickness of the upper layer is adjusted so that the surface reflectance with respect to the inspection light of the phase shifter film is 10 to 40% and the transmittance is 60% or less. A halftone phase shift mask blank characterized by the above.
(Configuration 4) The phase shifter film is formed of a two-layer film in which the phase angle of the exposure light is changed by approximately 180 ° and the transmittance for the exposure light is adjusted to 3 to 40%, and the upper layer is The phase adjusting layer mainly having a function of adjusting the phase angle, and the lower layer is a transmittance adjusting layer mainly having a function of reducing the transmittance. Halftone phase shift mask blank.
(Configuration 5) The film thickness d of the upper layer is
0.44 × λ / (n−1) ≦ d ≦ 0.56 × λ / (n−1)
The halftone phase shift mask blank according to
(Configuration 6) The exposure light is F 2 The halftone phase shift mask blank according to any one of
(Structure 7) The halftone type according to any one of
(Structure 8) A half transmission characterized in that a light transmission part and a halftone phase shifter part are formed by patterning the phase shifter film in the halftone phase shift mask blank according to any one of structures 1-7. Tone type phase shift mask.
(Configuration 9) The halftone phase shift mask according to
(Structure 10) A method for producing a halftone phase shift mask, comprising a step of performing a pattern appearance inspection of the halftone phase shift mask according to
[0008]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
2 When the layer type halftone phase shifter film is used, the reflected light of the lower layer and the reflected light of the upper layer cause interference, and the reflectance of the entire two-layer film draws a curve (reflection spectrum) of the interference wave with respect to the wavelength. The present invention pays attention to this reflection characteristic, and can reduce the transmittance with respect to the inspection light wavelength by adjusting the surface reflectance with respect to the inspection light wavelength to be the maximum or near the maximum. Reduction of the transmittance with respect to the inspection light wavelength contributes to improvement of inspection accuracy in any inspection method. Here, by increasing the reflectance with respect to the inspection light wavelength (so that the reflectance becomes a desired value) so as to obtain a transmittance level capable of performing inspection using the transmitted light with high accuracy, This makes it possible to carry out inspection using a high accuracy. Also, the reflected light at the inspection light wavelength is increased to a level where inspection technology using transmitted light and reflected light can be applied (so that the reflectance becomes a desired value), thereby inspecting equipment using reflection. But it can be inspected.
[0009]
According to the first to third aspects of the present invention, the phase shifter film is composed of a multilayer film in which at least two layers are laminated, and the refractive index of the upper film at the inspection wavelength is made smaller than the refractive index of the lower film. Thus, the reflectance with respect to the inspection light can be adjusted. Also, by adjusting the refractive index of the upper layer film to be smaller than the refractive index of the lower layer film at the exposure wavelength, the reflectance with respect to the exposure light can be adjusted to be less than the required value (Configuration 1). Furthermore, the reflectivity of the inspection light is designed so that the reflectivity of the inspection light of the multilayer film is at or near the maximum, that is, the thickness is such that the reflected light of the lower layer is not canceled as much as possible (Configuration 1). In this way, by increasing the reflectance of the multilayer film with respect to the inspection light, if the reflectance is increased, the transmittance is relatively decreased, so that the transmittance with respect to the inspection light can be reduced.
The reflectivity of the halftone phase shifter for the inspection light of wavelength λ ′ is
d = λ ′ / (2n ′) (Formula 1)
It becomes maximum at the time. Here, n ′ is the refractive index of the phase adjusting layer with respect to light of wavelength λ ′. By increasing the reflectance of the inspection light, if the reflectance increases, the transmittance decreases relatively. Therefore, compared to the case where the transmittance is not reduced by increasing the reflectance as in the present invention, the transmitted light is reduced. In the pattern appearance inspection used, the inspection accuracy is further improved and the inspection becomes easier. Further, by increasing the reflectance of the inspection light, it is possible to apply a high-resolution inspection technique using the reflected light in the pattern appearance inspection. However, if
0.8 × λ ′ / (2n ′) ≦ d ≦ 1.2 × λ ′ / (2n ′) (Formula 2)
If there is a range including the vicinity of the maximum, there is no problem (Configuration 2). However, if the range of Equation 2 (range in which the reflectance can be set high) is exceeded, the inspection light reflectance becomes small, and pattern appearance inspection and foreign matter inspection become difficult. In practice, at the inspection light wavelength λ ′, it is desirable that a transmittance of 40% or less can be realized in the inspection using transmitted light, and 60% or less (preferably 50%) in the inspection using transmitted light and reflected light. It is desirable to realize a transmittance of the following) and a reflectance of about 10 to 40% (preferably 12 to 30%) (Configuration 3). That is, by adjusting the film thickness of the upper layer so that the reflectance in the inspection light is at or near the maximum, if the transmittance with respect to the inspection light is 40% or less, the pattern in the defect inspection apparatus using the transmitted light Appearance inspection is possible. If the transmittance exceeds the above, it becomes difficult to detect pattern defects. Further, even when the transmittance for inspection light exceeds 40%, the transmitted light is 60%, preferably 50% or less, and the reflectance is 10 to 40%, preferably 12 to 30%. In addition, a pattern appearance inspection can be performed by a defect inspection apparatus using reflected light. When the above transmittance is exceeded, it becomes difficult to detect pattern defects even if reflected light is used together. Moreover, when the reflectance is lower than the lower limit, it is difficult to obtain contrast with the transparent substrate. When the reflectance is higher than the upper limit, it is difficult to inspect due to an apparatus problem.
In addition, according to the
[0010]
Hereinafter, the above reason will be described more specifically.
When the phase shift amount φ (deg) of exposure light having a wavelength λ that passes through the phase adjustment layer is φ, the film thickness d of the phase adjustment layer is
d = (φ / 360) × λ / (n−1) (Formula 3)
It is represented by Here, n is the refractive index of the phase adjusting layer with respect to light of wavelength λ.
The phase shift amount Φ of the halftone phase shifter portion is set when the phase shift amount of the transmittance adjustment layer is φ ′,
Φ = φ + φ ′ = 180 °
It is necessary to design so that The value of φ ′ is generally in the range of −20 ° ≦ φ ′ ≦ 20 °. That is, outside this range, the film thickness of the transmittance adjusting layer is too thick to increase the transmittance of exposure light. Therefore, the film thickness d of the phase adjustment layer is
0.44 × λ / (n−1) ≦ d ≦ 0.56 × λ / (n−1) (Formula 4)
Designed with a range of
By satisfying both Expression 4 (range in which the phase angle of exposure light can be converted by about 180 °) (Configuration 5) and Expression 2 (range in which the reflectance can be set high) (Configuration 2), exposure in the phase shifter section High accuracy inspection is possible by increasing the reflectance with respect to the inspection light wavelength while setting the phase shift amount of light to 180 °.
[0011]
As the film material of the upper layer, SiO x , SiO x N y Or those containing a trace amount of metal such as Mo, Ta, W, Zr, Cr, Hf, etc. As a material having a combination of n and n ′ that satisfies the range of
As the lower layer film material, a film made of one or more materials selected from magnesium, aluminum, titanium, vanadium, chromium, yttrium, zirconium, niobium, molybdenum, tin, lanthanum, tantalum, tungsten, silicon, hafnium, or These compounds (oxide, nitride, oxynitride) and the like can be mentioned.
The present invention is particularly suitable when the phase shift mask is used in an exposure light wavelength range of 140 nm to 200 nm and an inspection light wavelength of 250 nm to 400 nm.
[0012]
Further, according to
[0013]
Moreover, according to the structure 7, with respect to a high transmittance product (
[0014]
Further, according to the
[0015]
Further, according to
Further, as the halftone phase shift mask, it is preferable to have a
[0016]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
(Example 1)
This embodiment relates to a halftone phase shift mask blank according to the present invention when the exposure light wavelength is 193 nm and the inspection light wavelength is 364 nm. As shown in FIG. 1, the halftone phase
Next, a halftone phase shift mask blank and a mask manufacturing method in the present embodiment are as follows. First, a
FIG. 2 shows transmission and reflection spectra of the two-layer film formed by the film forming method with respect to the inspection light wavelength. According to FIG. 2, the reflectance increases and the transmittance decreases near 360 nm, which is near the inspection light wavelength. The exposure light transmittance, inspection light transmittance, and inspection light reflectance were about 14%, about 30%, and about 30%, respectively.
The above contents are shown in Table 1.
[0017]
[Table 1]
Next, a light-shielding band film mainly composed of chromium and an electron beam drawing resist are sequentially laminated on the two-layer film. Then, after performing pattern drawing with an electron beam on the resist, development (preferably development by an immersion method) and baking are performed to form a resist pattern. Subsequently, using the resist pattern as a mask, Cl 2 + O 2 The pattern of the light shielding band film is formed by dry etching with gas. Further, the pattern of the halftone phase shifter is formed by changing the gas. In this embodiment, C 2 F 6 Gas and Cl 2 Two types of gas are used, and the etching of Si—O—N film is C 2 F 6 For etching of Ta film, Cl 2 When gas was used, a good pattern shape was obtained.
Next, the resist on the formed pattern is peeled off, the resist is applied again on the entire surface, and then a resist pattern is formed through a drawing / developing process. Then, as shown in FIG. 8, the
When the phase difference between the light transmitting portion and the halftone phase shifter portion of the obtained mask was measured using a phase difference meter, it was 180 ° at the exposure light wavelength.
In Example 1, since the film thickness of the upper layer 4 (halftone phase shifter portion) is adjusted so that the reflectance in the inspection light is at or near the maximum as described with reference to FIG. As a result, the pattern appearance inspection was successfully performed using a defect inspection apparatus using transmitted light (Table 1). Furthermore, in Example 1, since the transmittance with respect to the inspection light is 50% or less and the reflectance with respect to the inspection light is 30 or less, the pattern appearance inspection with the defect inspection apparatus using the transmitted light and the reflected light is also performed. It was possible to perform well (Table 1).
On the other hand, for the halftone phase shifter portion, when the film thickness of the upper layer 4 (phase adjustment layer) is outside the range of
Therefore, defect inspection using transmitted light and reflected light becomes very difficult.
[0019]
In this embodiment, Ta is used as the material for the transmittance adjusting layer, but any other metal material or the like may be used as long as it has a light shielding property against exposure light and inspection light. However, Si, SiN from the viewpoint of chemical resistance and mask processing x , Ta, TaN x , Cr, Zr, MoSi x , TaSi x A material mainly composed of, is desirable.
[0020]
(Example 2)
In this embodiment, an example of manufacturing a halftone phase shift mask according to the present invention when the exposure light wavelength is 157 nm and the inspection light wavelength is 257 nm is shown.
First, a lower layer 3 (transmittance adjusting layer) made of TaN is formed to a thickness of 80 angstroms on a
FIG. 5 shows transmission and reflection spectra of the two-layer film formed by the film forming method with respect to the inspection light. According to this, the reflectance increases and the transmittance decreases near 260 nm, which is the vicinity of the inspection light wavelength. The exposure light transmittance, inspection light transmittance, and inspection light reflectance were 9.5%, 37%, and 24%, respectively.
Next, pattern processing was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a halftone phase shift mask. The pattern shape of the obtained mask was good.
In Example 2, since the film thickness of the upper layer 4 (halftone phase shifter portion) is adjusted so that the reflectance in the inspection light is at or near the maximum as described with reference to FIG. As a result, the pattern appearance inspection was successfully performed using a defect inspection apparatus using transmitted light (Table 1). Furthermore, in Example 2, since the transmittance with respect to the inspection light is 50% or less and the reflectance with respect to the inspection light is 30 or less, the pattern appearance inspection with the defect inspection apparatus using the transmitted light and the reflected light is also performed. It was possible to perform well (Table 1).
[0021]
(Example 3)
In this embodiment, an example of manufacturing a halftone phase shift mask according to the present invention when the exposure light wavelength is 157 nm and the inspection light wavelength is 257 nm is shown.
First, a lower layer 3 (transmittance adjusting layer) made of Zr is formed on a
FIG. 6 shows transmission and reflection spectra of the two-layer film formed by the film forming method with respect to the inspection light. According to this, the reflectance increases and the transmittance decreases near 260 nm, which is the vicinity of the inspection light wavelength. The exposure light transmittance, inspection light transmittance, and inspection light reflectance were 7.5%, 45%, and 16%, respectively.
Next, pattern processing was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a halftone phase shift mask. The pattern shape of the obtained mask was good.
In Example 2, the thickness of the upper layer 4 (halftone phase shifter) is adjusted so that the reflectance in the inspection light is at or near the maximum as described with reference to FIG. Since the transmittance with respect to the light is 50% or less and the reflectance with respect to the inspection light is 30 or less, the pattern appearance inspection with the defect inspection apparatus using the transmitted light and the reflected light can be performed well (Table 1). ).
[0022]
【The invention's effect】
As explained above, according to the present invention, the exposure light wavelength is shortened (having a predetermined phase angle and transmittance with respect to the shortened exposure light wavelength) or the exposure light transmittance of the halftone phase shifter section. A halftone phase shift mask and a half-tone phase shift mask with reduced transmittance for inspection light by increasing the reflectance of the multilayer film for inspection light in a multi-layer halftone phase shift mask A tone-type phase shift mask blank can be provided.
In addition, a halftone phase shift mask and a halftone mask that can be applied to inspection techniques using reflected light while corresponding to shortening the exposure light wavelength or increasing the exposure light transmittance of the halftone phase shifter section. A tone-type phase shift mask blank can be provided.
Further, the exposure light wavelength region of 140 nm to 200 nm, particularly F 2 Half-tone type capable of high-precision pattern appearance inspection with respect to the inspection light wavelength with a high transmittance product (transmittance of 8 to 30%) in the vicinity of 157 nm which is the wavelength of the excimer laser and 193 nm which is the wavelength of the ArF excimer laser. A phase shift mask and a halftone phase shift mask blank can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a halftone phase shift mask blank.
2 is a diagram showing transmission and reflection spectra of the two-layer film produced in Example 1 with respect to inspection light. FIG.
3 is a diagram showing transmission and reflection spectra for inspection light of a two-layer film produced for comparison in Comparative Example 1. FIG.
4 is a diagram showing transmission and reflection spectra of a two-layer film produced for comparison in Comparative Example 2 with respect to inspection light. FIG.
5 is a diagram showing transmission and reflection spectra for inspection light of the two-layer film produced in Example 2. FIG.
6 is a diagram showing transmission and reflection spectra for inspection light of the two-layer film produced in Example 3. FIG.
FIG. 7 is a diagram for explaining a problem of a side lobe image.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining one mode of a halftone phase shift mask.
[Explanation of symbols]
1 Halftone phase shift mask blank
2 Transparent substrate
3 Lower layers
4 upper layers
5 Halftone phase shifter
6 Light transmission part
10 Halftone phase shift mask
Claims (10)
前記位相シフター膜は、最も表面側に形成された上層とその下に形成された下層とを含む少なくとも２層以上の膜が積層された多層膜からなり、前記ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを用いて製造したハーフトーン型位相シフトマスクの検査に用いられる検査光の波長に対する上層の膜の屈折率が下層の膜の屈折率よりも小さく、かつ前記位相シフター膜の前記検査光に対する表面反射率が極大又は極大付近となるように上層の膜厚が調整されてい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。In a halftone phase shift mask blank having at least a phase shifter film that has a predetermined transmittance with respect to the exposure light and gives a predetermined phase difference with respect to the phase of the exposure light that passes only through the transparent substrate on the transparent substrate. ,
The phase shifter film is composed of a multilayer film in which at least two layers including an upper layer formed on the most surface side and a lower layer formed thereunder are laminated, and the halftone phase shift mask blank is used. The refractive index of the upper film with respect to the wavelength of the inspection light used for the inspection of the halftone phase shift mask manufactured in the above is smaller than the refractive index of the lower film, and the surface reflectance of the phase shifter film with respect to the inspection light is A halftone phase shift mask blank, characterized in that the thickness of the upper layer is adjusted so as to be at or near the maximum.
０．８×λ’／（２ｎ’）≦ｄ≦１．２×λ’／（２ｎ’）
（ここでλ’はマスク検査時に用いる検査光の波長、ｎ’は波長λ’における上層（位相調整層）の屈折率を示す。）の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。The film thickness d of the upper layer is
0.8 × λ ′ / (2n ′) ≦ d ≦ 1.2 × λ ′ / (2n ′)
2. The range according to claim 1, wherein λ ′ is a wavelength of inspection light used in mask inspection, and n ′ is a refractive index of an upper layer (phase adjustment layer) at the wavelength λ ′. Halftone phase shift mask blank.
０．４４×λ／（ｎ−１）≦ｄ≦０．５６×λ／（ｎ−１）
（ここでλは露光光の波長、ｎは波長λにおける上層の屈折率を示す。）の範囲であることを特徴とする請求項４に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。The film thickness d of the upper layer is
0.44 × λ / (n−1) ≦ d ≦ 0.56 × λ / (n−1)
5. The halftone phase shift mask blank according to claim 4, wherein λ is a wavelength of exposure light and n is a refractive index of an upper layer at the wavelength λ.
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