JP4014922B2 - 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 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク、ハーフトーン型位相シフトマスク及びその製造方法等に関し、特に、次世代の短波長露光光源であるＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）及びＦ2エキシマレーザ（１５７ｎｍ）に使用するに適したハーフトーン型位相シフトマスク及びその素材となるブランク等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＲＡＭは、現在２５６Ｍｂｉｔの量産体制が確立されており、今後Ｍｂｉｔ級からＧｂｉｔ級への更なる高集積化がなされようとしている。それに伴い集積回路の設計ルールもますます微細化しており、線幅（ハーフピッチ）０．１０μｍ以下の微細パターンが要求されるのも時間の問題となってきた。
パターンの微細化に対応するための手段の一つとして、これまでに、露光光源の短波長化によるパターンの高解像度化が進められてきた。その結果、現在の光リソグラフィ法における露光光源はＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）が主に使用されている。
しかし、露光波長の短波長化は解像度を改善する反面、同時に焦点深度が減少するため、レンズをはじめとする光学系の設計への負担増大や、プロセスの安定性の低下といった悪影響を与える。
【０００３】
そのような問題に対処するため、位相シフト法が用いられるようになった。位相シフト法では、微細パターンを転写するためのマスクとして位相シフトマスクが使用される。
位相シフトマスクは、例えば、マスク上のパターン部分を形成する位相シフター部と、位相シフター部の存在しない非パターン部からなり、両者を透過してくる光の位相を１８０°ずらすことで、パターン境界部分において光の相互干渉を起こさせることにより、転写像のコントラストを向上させる。位相シフター部を通る光の位相シフト量φ（ｒａｄ）は位相シフター部の複素屈折率実部ｎと膜厚ｄに依存し、下記数式（１）の関係が成り立つことが知られている。
φ＝２πｄ（ｎ−１）／λ …（式１）
ここでλは露光光の波長である。したがって、位相を１８０°ずらすためには、膜厚ｄを
ｄ＝ λ／｛２（ｎ−１）｝ …（式２）
とすればよい。この位相シフトマスクにより、必要な解像度を得るための焦点深度の増大が達成され、露光波長を変えずに解像度の改善とプロセスの適用性を同時に向上させることが可能となる。
【０００４】
位相シフトマスクはマスクパターンを形成する位相シフター部の光透過特性により完全透過型（レベンソン型）位相シフトマスクと、ハーフトーン型位相シフトマスクに実用的には大別することができる。前者は、位相シフター部の光透過率が、非パターン部（光透過部）と同等であり、露光波長に対してほぼ透明なマスクであって、一般的にラインアンドスペースの転写に有効であるといわれている。一方、後者のハーフトーン型では、位相シフター部（光半透過部）の光透過率が非パターン部（光透過部）の数％から数十％程度であって、コンタクトホールや孤立パターンの作成に有効であるといわれている。
【０００５】
ハーフトーン型位相シフトマスクのうちには、主に透過率を調整する層と主に位相を調整する層からなる２層型のハーフトーン型位相シフトマスクや、構造が簡単で製造が容易な単層型のハーフトーン型位相シフトマスクがある。
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２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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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。また、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。このような露光光源の短波長化や高透過率化に伴い、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、透過率の高透過率化に伴ない光透過性の高い材料の必要性、又は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の必要性により、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。２層以上の多層型のハーフトーン位相シフター部は、多層膜或いは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がある。しかしながら、多層にした場合、それぞれの膜でエッチング特性が異なることから、高精度のＣＤ制御が困難であるという問題点がある。
【０００７】
さらに、作製された位相シフトマスクは、露光光における反射率をある程度まで低減する必要があり、さらにパターン外観を検査する工程では、通常は露光光波長よりも長波長の光を検査光波長として用いて、透過型欠陥検査装置（例えばＫＬＡ３００シリーズ等）を用いた検査が行われているため、検査波長（例えば、露光波長がＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）の場合、検査波長は４８８ｎｍ又は３６４ｎｍ）に対する透過率が高すぎる（例えば４０％以上）と検査が困難となる。特に、露光波長の短波長化に伴ない上述のように光透過性の高いハーフトーン位相シフター部が必要となるが、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、単層のハーフトーン位相シフターでは、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。さらに、欠陥検査装置においては、透過光と反射光を用いた検査方式が新たに開発され、この方式で検査を行う場合の検査波長における透過率は透過光のみを用いた検査を行う場合に比べて若干高くてもよい（例えば５０〜６０％）が、検査波長における反射率が透明基板とある程度の差（例えば３％以上）となるように制御する必要がある。即ち、露光光及び露光光とは異なる波長（露光光よりも長い波長）における反射率の制御についても、要求が一層厳しくなってきているのが実情である。
さらに光透過部、光半透過部、及び光半透過部上に遮光部を有する所謂トライトーンマスクを検査する場合には、光透過部／光半透過部、光半透過部／遮光部、光透過部／遮光部のそれぞれに反射コントラストが必要となる。具体的には、光透過部・光半透過部・遮光部の光源波長における光反射率をそれぞれＲ１，Ｒ２，Ｒ３としたときに、
Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３
となる必要がある。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、高精度のＣＤ制御が可能であるハーフトーン型位相シフトマスクブランク又はハーフトーン型位相シフトマスクを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、所望の波長における表面反射率を低減することができるハーフトーン型位相シフトマスクブランク又はハーフトーン型位相シフトマスクを提供することである。
【０００９】
【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、露光光を透過させる光透過部と、露光光の一部を透過させると同時に透過した光の位相を所定量シフトさせる位相シフター部を有し、前記光透過部と位相シフター部の境界部近傍にて各々を透過した光が互いに打ち消し合うように光学特性を設計することで、被露光体表面に転写される露光パターン境界部のコントラストを良好に保持、改善できるようにしたハーフトーン型位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型位相シフトマスクブランクであり、透明基板上に前記ハーフトーン位相シフター部を形成するための位相シフター膜を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、主に露光光の位相を制御する位相調整層と、前記透明基板と位相調整層との間に形成され主に露光光の透過率を制御する機能を有すると透過率調整層とを有し、
前記透過率調整層の膜厚が、９０オングストローム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ブランク。
（構成２） 前記透過率調整層は、透明基板に対するエッチング選択比が５以上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） 前記透過率調整層が、塩素系ガスを用いたドライエッチングを行う際の透明基板に対するエッチング選択比が５以上であることを特徴とする構成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。
（構成４） 構成１〜３から選ばれる一に記載の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されたハーフトーン型位相シフトマスク。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、位相シフター膜を、主に露光光の位相を制御する少なくとも一層の位相調整層と、前記透明基板と位相調整層との間に形成され主に露光光の振幅透過率を制御する機能を有すると透過率調整層とを有するものとし、前記透過率調整層の膜厚が、９０オングストローム以下とする（構成１）。
上記のように、膜厚を薄くすることにより、表面反射率カーブを相対的に低減することが可能である。また、透過率調整層が極めて薄く、位相シフター膜の大部分を位相調整層が占めるため、位相調整層のエッチングによって実質的なＣＤ制御が可能となる。その結果、高精度のＣＤ制御を行うことができる。
尚、上記と同様の観点から、透過率調整層の膜厚が、８０オングストローム以下、さらには７０オングストローム以下とすることが好ましい。また、透過率調整層としての機能を得るためや、位相制御層のエッチングストッパーとしての役割を考慮すると、透過率調整層の下限は、５オングストローム以上、より好ましくは２０オングストローム以上とすることが好ましい。
【００１１】
尚、位相調整層は、主に位相を調整する機能を有するが、透過率を調整する機能も担うものである。一方、透過率調整層は、主に透過率を調整する機能を有するが、位相を調整する機能も担うものである。
即ち、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク（ハーフトーン型位相シフトマスク）における位相シフター膜として要求される露光光の位相シフト角をＡ（ｄｅｇ）とした場合、位相調整層による露光光の位相シフト量をφ１、透過率調整層による露光光の位相シフト量をφ２とすると、
０＜φ２＜φ１＜Ａ（ｄｅｇ） …（式１）
という関係となる。
また、上層が主に位相シフト量を調整する機能を果たす層（位相調整層）とし、下層が主に透過率を調整する機能を果たす層（透過率調整層）となるようにする２層構造とする場合、例えば次のように膜設計が行われる。
即ち、上層（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φ１とすると、位相調整層の膜厚ｄは、
ｄ＝（φ１／３６０）×λ／（ｎ−１） …（式２）
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、下層（透過率調整層）の位相シフト量をφ２としたときに、
Φ＝φ１＋φ２＝Ａ（ｄｅｇ） …（式３）
となるように設計する必要がある。φ２の値は、概ね−２０°≦φ２≦２０°の範囲である。すなわちこの範囲の外だと下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、上層の膜厚ｄは
０．４４×λ／（ｎ−１）≦ｄ≦０．５６×λ／（ｎ−１） …（式４）
の範囲で設計される。
尚、ハーフトーン位相シフター膜の位相シフト量は、理想的には１８０°であるが、実用上は１８０°±５°の範囲に入ればよい。
また、露光光の透過率は、３〜２０％、好ましくは６〜２０％、露光光反射率は３０％、好ましくは２０％とすることがパターン転写上好ましい。また、検査光透過率は４０％以下とすることがマスクの透過光と用いた欠陥検査を行う上で好ましく、検査光透過率を６０％以下及び検査光反射率を１２％以上３０％以下とすることにより、マスクの透過光と反射光を用いた欠陥検査を行う上で好ましい。
尚、本発明においては、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なる。そのため、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。
【００１２】
透過率調整層の材料としては、金属及びシリコンのうちから選ばれる一種又は二種以上からなる膜、あるいはそれらの酸化物、窒化物等、酸窒化物、炭化物を用いることができ、具体的には、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、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窒化物、酸化物、酸窒化物、炭化物なとが挙げられる。
また、位相調整層としては、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素など珪素を母体とした薄膜が紫外領域での露光光に対して、比較的高い透過率を得やすいという点から好ましい。さらにこれらの材料は屈折率の制御も容易であるため、位相シフターの要点である位相シフト角の制御性においても優れる。また、膜材料としての主骨格が酸化珪素や窒化珪素であることから、化学的耐久性にも優れる。具体的には、珪素、酸素及び／又は窒素を含む材料、又はこれらに金属、燐、ホウ素、炭素から選ばれる一種又は二種以上を含有してもよい。金属としては、モリブデン、タングステン、タンタル、チタン、クロム、あるいは他の遷移金属が挙げられる。
このような位相調整層は、通常フッ素系ガスを用いたドライエッチングによりエッチングすることができる。フッ素系ガスとしては、例えばＣxＦy（例えば、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8）、ＣＨＦ3、ＳＦ6これらの混合ガス又はこれらに添加ガスとしてＯ2、希ガス（Ｈｅ，Ａｒ，Ｘｅ）を含むもの等が挙げられる。
また、透過率調整層は、位相調整層のエッチングの際のエッチングストッパーとして機能する膜であることが好ましい。ここでいうエッチングストッパーとは、位相調整層のエッチングの進行を阻止する機能を有する材料からなる膜、もしくは位相シフター膜のエッチングの終点検出を容易にする機能、もしくはその両方の機能を有する材料からなる膜である。
透過率調整層を前者のような位相調整層のエッチングの進行を阻止する機能を有する材料からなる膜とした場合は、透過率調整層は、フッ素系ガスに対して耐性を有しかつ前記フッ素系ガスと異なるガスを用いてエッチング可能な膜とする必要がある。
また、本発明においては、透過率調整層の透明基板に対するエッチング選択比が５以上であることが、位相調整層のエッチングによって実質的なＣＤ制御を可能するる上で好ましい。即ち、下層のエッチングレートを速くすることによって、オーバーエッチング時間を短く抑えることができることから、下層のエッチングによる位相調整層への影響を極力抑えることができる。
フッ素系ガスと異なるガスとしては、塩素系ガスを用いることが、透明基板へのダメージを小さく抑えることができるという観点から好ましい。塩素系ガスとしては、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＨＣｌ、これらの混合ガス又はこれらに添加ガスとして希ガス（Ｈｅ，Ａｒ，Ｘｅ）を含むもの等が挙げられる。尚、フッ素とフッ素以外のガスを同時に含むガスを用いることもできるがその場合は、プラズマ中の活性種における励起種の割合が多い方を優位とし、フッ素励起種が多い場合はフッ素系ガスと規定し、塩素励起種が多い場合は塩素系ガスと規定する。また、単体ガス組成においてフッ素とそれ以外のハロゲン元素を含む場合（例えばＣｌＦ3等）については、フッ素系ガスとする。
塩素系ガスを用いたドライエッチングを行う際の、透明基板に対するエッチング選択比が５以上とすることができる材料としては、前記下層の材料が、Ａｌ、Ｇａ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｖ、及びＺｒからなる第１の群から選ばれる金属単体又はこれらの金属を二種以上を含む材料（第１材料）からなる、又は、前記下層の材料が、Ｃｒ、Ｇｅ、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｏ、Ｍｏ及びＷからなる第２の群から選ばれる一種の金属に、前記第１の群から選ばれる少なくとも一種を添加した材料（第２材料）からなる、あるいは，前記下層の材料が、前記金属単体、前記第１材料又は前記第２材料に、窒素及び／又は炭素を含有させた材料を挙げることができる。
特に、塩素ガスに対しては、Ｚｒ、Ｈｆ、ＴａＺｒ、ＴａＨｆ、ＨｆＳｉについては、エッチング選択比が５以上となることが確認されている。
【００１３】
また、本発明によれば、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所謂トライトーンタイプの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４）、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５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７との境界近傍５ａ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９ａ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５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９ｂ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。
【００１４】
尚、本発明における透明基板としては、合成石英基板等を用いることができ、特にＦ2エキシマレーザを露光光として用いる場合は、Ｆドープ合成石英基板、フッ化カルシウム基板等を用いることができる。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
図１（１）は、上記実施例及び比較例によるハーフトーン型位相シフトマスクブランク、図１（２）は、上記実施例及び比較例によるハーフトーン型位相シフトマスクの模式的な断面を示す。
図１（１）において、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とその上に、下層３及び下層の直上に形成された上層４とからなるハーフトーン位相シフター膜５とにより構成されている。
図１（２）において、ハーフトーン型位相シフトマスク１’は、透明基板２上に、下層部３’及び下層部３’の直上に形成された上層部４’からなるハーフトーン位相シフター部５’とにより構成されており、ハーフトーン位相シフター部が形成されている光半透過部６とハーフトーン位相シフター部が形成されていない光透過部７とからなるマスクパターン８が形成されている。ハーフトーン位相シフター膜５及びハーフトーン位相シフター膜５’は、露光光に対して所望の透過率を有し、かつ略１８０度とされている。また、検査波長における透過率、又は透過率と反射率が所望の範囲となるように設計されている。
【００１６】
（ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造）
次に、図２を参照しながら、本発明の製造工程について説明する。
まず、合成石英からなる透明基板２上に、タンタルとハフニウムからなるターゲット（Ｔａ：Ｈｆ＝９：１（原子比））、及び希ガス（アルゴンガス）をスパッタリングガスとして用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いてＴａＨｆからなる透過率調整層３を６０オングストロームのもの（実施例１）、７０オングストロームのもの（実施例２）、８０オングストロームもの（実施例３）、９０オングストロームのもの（実施例４）を成膜した。
次に、Ｓｉをターゲットとし、Ａｒ，Ｏ2，Ｎ2をスパッタ雰囲気ガスとした反応性スパッタリング法によりＳｉＯＮ膜を下層３の直上にＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いてＳｉＯxＮyからなる位相調整層４を成膜した（図２（１））。
次に、上記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４００℃で１時間の熱処理を行った。
本実施例では、透過率調整層と位相調整層とからなる位相シフター膜は、Ｆ2エキシマレーザーの波長である１５７ｎｍに対し、透過率６％、位相シフト量：約１８０°に設計されている。
【００１７】
比較のため、上記実施例において透過率調整層の膜厚を１００オングストロームとし、透過率調整層と位相調整層とからなる位相シフター膜は、Ｆ2エキシマレーザーの波長である１５７ｎｍに対し、透過率６％、位相シフト量：約１８０°に設計したこと以外は、上記実施例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を得た（比較例１）。
図６及び図７は、それぞれ実施例２及び比較例１における、ハーフトーン位相シフトマスクブランクの透過率及び表面反射率を示す。この図から明らかなように、透過率調整層が１００オングストロームの場合に比べ、透過率調整層が７０オングストロームの場合の方が、反射率カーブの振幅が小さい。その結果、透過率調整層が７０オングストロームの場合は、広範囲の波長域において、反射率が３０％以下とすることができた。また、実施例１、実施例３、実施例４のハーフトーン型位相シフトマスクブランクについても、広範囲の波長域において、反射率が３０％以下とすることができた。一方、比較例１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、反射率が３０％以下となる波長領域が狭く、例えば検査波長として２５７ｎｍが用いられる場合、反射率が高すぎてしまう。
【００１８】
（ハーフトーン型位相シフトマスクの製造）
次に、図２（１）に示す実施例１〜４及び比較例１で得られた２層膜の上にクロムを主成分とする遮光膜９、電子線描画レジスト１０を順に積層した（図２（２））。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、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１０’を形成した（図２（３））。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、遮光帯膜パターン９’形成を行った。さらに、ガスを変えて、位相シフター部のパターン形成を行った。その際、位相調整層４のエッチングにはＣＦ4＋Ｏ2、透過率調整層３のエッチングにはＣｌ2ガスを用いた（図２（４））。尚、ＴａＨｆからなる透過率調整層の透明基板に対するエッチング選択比は５以下であった。
次に、形成されたパターン上のレジストを剥離し（図３（１））、再度全面にレジスト１１を塗布（図３（２））した後、レーザ描画・現像プロセスを経て、レジストパターン１１’を形成した（図３（３））。そして、ウエットエッチングにより、転写領域Ｉを除く非転写領域に遮光帯１２を形成した。次いで、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た（図３（４））。
実施例１〜４における位相シフター部は、比較例１に比べ、ＣＤ制御性に優れていた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、透過率調整層の膜厚を９０オングストローム以下とすることにより、高精度のＣＤ制御が可能であるハーフトーン型位相シフトマスクブランク又はハーフトーン型位相シフトマスクを得ることが出来る。
また、本発明は、透過率調整層の膜厚を９０オングストローム以下とすることにより、所望の波長における表面反射率を低減することができるハーフトーン型位相シフトマスクブランク又はハーフトーン型位相シフトマスクを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る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断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る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工程図である。
【図３】本発明の実施例に係る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工程図（続き）である。
【図４】サイドローブ像の問題を説明するための図である。
【図５】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。
【図６】本発明の実施例２に係るハーフトーン型位相シフトマスクブランクの光学特性スペクトル図である。
【図７】本発明の比較例１に係るハーフトーン型位相シフトマスクブランクの光学特性スペクトル図である。
【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
１’ ハーフトーン型位相シフトマスク
２ 透明基板
３ 透過率調整層
４ 位相調整層
５，５’ハーフトーン位相シフター膜（ハーフトーン位相シフター部）
６ 光半透過部
７ 光透過部
９ 遮光膜
９ａ 遮光層
９ｂ 遮光帯
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク、ハーフトーン型位相シフトマスク及びその製造方法等に関し、特に、次世代の短波長露光光源であるＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）及びＦ2エキシマレーザ（１５７ｎｍ）に使用するに適したハーフトーン型位相シフトマスク及びその素材となるブランク等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＲＡＭは、現在２５６Ｍｂｉｔの量産体制が確立されており、今後Ｍｂｉｔ級からＧｂｉｔ級への更なる高集積化がなされようとしている。それに伴い集積回路の設計ルールもますます微細化しており、線幅（ハーフピッチ）０．１０μｍ以下の微細パターンが要求されるのも時間の問題となってきた。
パターンの微細化に対応するための手段の一つとして、これまでに、露光光源の短波長化によるパターンの高解像度化が進められてきた。その結果、現在の光リソグラフィ法における露光光源はＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）が主に使用されている。
しかし、露光波長の短波長化は解像度を改善する反面、同時に焦点深度が減少するため、レンズをはじめとする光学系の設計への負担増大や、プロセスの安定性の低下といった悪影響を与える。
【０００３】
そのような問題に対処するため、位相シフト法が用いられるようになった。位相シフト法では、微細パターンを転写するためのマスクとして位相シフトマスクが使用される。
位相シフトマスクは、例えば、マスク上のパターン部分を形成する位相シフター部と、位相シフター部の存在しない非パターン部からなり、両者を透過してくる光の位相を１８０°ずらすことで、パターン境界部分において光の相互干渉を起こさせることにより、転写像のコントラストを向上させる。位相シフター部を通る光の位相シフト量φ（ｒａｄ）は位相シフター部の複素屈折率実部ｎと膜厚ｄに依存し、下記数式（１）の関係が成り立つことが知られている。
φ＝２πｄ（ｎ−１）／λ …（式１）
ここでλは露光光の波長である。したがって、位相を１８０°ずらすためには、膜厚ｄを
ｄ＝ λ／｛２（ｎ−１）｝ …（式２）
とすればよい。この位相シフトマスクにより、必要な解像度を得るための焦点深度の増大が達成され、露光波長を変えずに解像度の改善とプロセスの適用性を同時に向上させることが可能となる。
【０００４】
位相シフトマスクはマスクパターンを形成する位相シフター部の光透過特性により完全透過型（レベンソン型）位相シフトマスクと、ハーフトーン型位相シフトマスクに実用的には大別することができる。前者は、位相シフター部の光透過率が、非パターン部（光透過部）と同等であり、露光波長に対してほぼ透明なマスクであって、一般的にラインアンドスペースの転写に有効であるといわれている。一方、後者のハーフトーン型では、位相シフター部（光半透過部）の光透過率が非パターン部（光透過部）の数％から数十％程度であって、コンタクトホールや孤立パターンの作成に有効であるといわれている。
【０００５】
ハーフトーン型位相シフトマスクのうちには、主に透過率を調整する層と主に位相を調整する層からなる２層型のハーフトーン型位相シフトマスクや、構造が簡単で製造が容易な単層型のハーフトーン型位相シフトマスクがある。
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２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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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。また、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。このような露光光源の短波長化や高透過率化に伴い、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、透過率の高透過率化に伴ない光透過性の高い材料の必要性、又は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の必要性により、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。２層以上の多層型のハーフトーン位相シフター部は、多層膜或いは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がある。しかしながら、多層にした場合、それぞれの膜でエッチング特性が異なることから、高精度のＣＤ制御が困難であるという問題点がある。
【０００７】
さらに、作製された位相シフトマスクは、露光光における反射率をある程度まで低減する必要があり、さらにパターン外観を検査する工程では、通常は露光光波長よりも長波長の光を検査光波長として用いて、透過型欠陥検査装置（例えばＫＬＡ３００シリーズ等）を用いた検査が行われているため、検査波長（例えば、露光波長がＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）の場合、検査波長は４８８ｎｍ又は３６４ｎｍ）に対する透過率が高すぎる（例えば４０％以上）と検査が困難となる。特に、露光波長の短波長化に伴ない上述のように光透過性の高いハーフトーン位相シフター部が必要となるが、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、単層のハーフトーン位相シフターでは、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。さらに、欠陥検査装置においては、透過光と反射光を用いた検査方式が新たに開発され、この方式で検査を行う場合の検査波長における透過率は透過光のみを用いた検査を行う場合に比べて若干高くてもよい（例えば５０〜６０％）が、検査波長における反射率が透明基板とある程度の差（例えば３％以上）となるように制御する必要がある。即ち、露光光及び露光光とは異なる波長（露光光よりも長い波長）における反射率の制御についても、要求が一層厳しくなってきているのが実情である。
さらに光透過部、光半透過部、及び光半透過部上に遮光部を有する所謂トライトーンマスクを検査する場合には、光透過部／光半透過部、光半透過部／遮光部、光透過部／遮光部のそれぞれに反射コントラストが必要となる。具体的には、光透過部・光半透過部・遮光部の光源波長における光反射率をそれぞれＲ１，Ｒ２，Ｒ３としたときに、
Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３
となる必要がある。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、高精度のＣＤ制御が可能であるハーフトーン型位相シフトマスクブランク又はハーフトーン型位相シフトマスクを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、所望の波長における表面反射率を低減することができるハーフトーン型位相シフトマスクブランク又はハーフトーン型位相シフトマスクを提供することである。
【０００９】
【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、露光光を透過させる光透過部と、露光光の一部を透過させると同時に透過した光の位相を所定量シフトさせる位相シフター部を有し、前記光透過部と位相シフター部の境界部近傍にて各々を透過した光が互いに打ち消し合うように光学特性を設計することで、被露光体表面に転写される露光パターン境界部のコントラストを良好に保持、改善できるようにしたハーフトーン型位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型位相シフトマスクブランクであり、透明基板上に前記ハーフトーン位相シフター部を形成するための位相シフター膜を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、主に露光光の位相を制御する位相調整層と、前記透明基板と位相調整層との間に形成され主に露光光の透過率を制御する機能を有すると透過率調整層とを有し、
前記透過率調整層の膜厚が、９０オングストローム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ブランク。
（構成２） 前記透過率調整層は、透明基板に対するエッチング選択比が５以上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） 前記透過率調整層が、塩素系ガスを用いたドライエッチングを行う際の透明基板に対するエッチング選択比が５以上であることを特徴とする構成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。
（構成４） 構成１〜３から選ばれる一に記載の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されたハーフトーン型位相シフトマスク。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、位相シフター膜を、主に露光光の位相を制御する少なくとも一層の位相調整層と、前記透明基板と位相調整層との間に形成され主に露光光の振幅透過率を制御する機能を有すると透過率調整層とを有するものとし、前記透過率調整層の膜厚が、９０オングストローム以下とする（構成１）。
上記のように、膜厚を薄くすることにより、表面反射率カーブを相対的に低減することが可能である。また、透過率調整層が極めて薄く、位相シフター膜の大部分を位相調整層が占めるため、位相調整層のエッチングによって実質的なＣＤ制御が可能となる。その結果、高精度のＣＤ制御を行うことができる。
尚、上記と同様の観点から、透過率調整層の膜厚が、８０オングストローム以下、さらには７０オングストローム以下とすることが好ましい。また、透過率調整層としての機能を得るためや、位相制御層のエッチングストッパーとしての役割を考慮すると、透過率調整層の下限は、５オングストローム以上、より好ましくは２０オングストローム以上とすることが好ましい。
【００１１】
尚、位相調整層は、主に位相を調整する機能を有するが、透過率を調整する機能も担うものである。一方、透過率調整層は、主に透過率を調整する機能を有するが、位相を調整する機能も担うものである。
即ち、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク（ハーフトーン型位相シフトマスク）における位相シフター膜として要求される露光光の位相シフト角をＡ（ｄｅｇ）とした場合、位相調整層による露光光の位相シフト量をφ１、透過率調整層による露光光の位相シフト量をφ２とすると、
０＜φ２＜φ１＜Ａ（ｄｅｇ） …（式１）
という関係となる。
また、上層が主に位相シフト量を調整する機能を果たす層（位相調整層）とし、下層が主に透過率を調整する機能を果たす層（透過率調整層）となるようにする２層構造とする場合、例えば次のように膜設計が行われる。
即ち、上層（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φ１とすると、位相調整層の膜厚ｄは、
ｄ＝（φ１／３６０）×λ／（ｎ−１） …（式２）
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、下層（透過率調整層）の位相シフト量をφ２としたときに、
Φ＝φ１＋φ２＝Ａ（ｄｅｇ） …（式３）
となるように設計する必要がある。φ２の値は、概ね−２０°≦φ２≦２０°の範囲である。すなわちこの範囲の外だと下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、上層の膜厚ｄは
０．４４×λ／（ｎ−１）≦ｄ≦０．５６×λ／（ｎ−１） …（式４）
の範囲で設計される。
尚、ハーフトーン位相シフター膜の位相シフト量は、理想的には１８０°であるが、実用上は１８０°±５°の範囲に入ればよい。
また、露光光の透過率は、３〜２０％、好ましくは６〜２０％、露光光反射率は３０％、好ましくは２０％とすることがパターン転写上好ましい。また、検査光透過率は４０％以下とすることがマスクの透過光と用いた欠陥検査を行う上で好ましく、検査光透過率を６０％以下及び検査光反射率を１２％以上３０％以下とすることにより、マスクの透過光と反射光を用いた欠陥検査を行う上で好ましい。
尚、本発明においては、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なる。そのため、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。
【００１２】
透過率調整層の材料としては、金属及びシリコンのうちから選ばれる一種又は二種以上からなる膜、あるいはそれらの酸化物、窒化物等、酸窒化物、炭化物を用いることができ、具体的には、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、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窒化物、酸化物、酸窒化物、炭化物なとが挙げられる。
また、位相調整層としては、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素など珪素を母体とした薄膜が紫外領域での露光光に対して、比較的高い透過率を得やすいという点から好ましい。さらにこれらの材料は屈折率の制御も容易であるため、位相シフターの要点である位相シフト角の制御性においても優れる。また、膜材料としての主骨格が酸化珪素や窒化珪素であることから、化学的耐久性にも優れる。具体的には、珪素、酸素及び／又は窒素を含む材料、又はこれらに金属、燐、ホウ素、炭素から選ばれる一種又は二種以上を含有してもよい。金属としては、モリブデン、タングステン、タンタル、チタン、クロム、あるいは他の遷移金属が挙げられる。
このような位相調整層は、通常フッ素系ガスを用いたドライエッチングによりエッチングすることができる。フッ素系ガスとしては、例えばＣxＦy（例えば、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8）、ＣＨＦ3、ＳＦ6これらの混合ガス又はこれらに添加ガスとしてＯ2、希ガス（Ｈｅ，Ａｒ，Ｘｅ）を含むもの等が挙げられる。
また、透過率調整層は、位相調整層のエッチングの際のエッチングストッパーとして機能する膜であることが好ましい。ここでいうエッチングストッパーとは、位相調整層のエッチングの進行を阻止する機能を有する材料からなる膜、もしくは位相シフター膜のエッチングの終点検出を容易にする機能、もしくはその両方の機能を有する材料からなる膜である。
透過率調整層を前者のような位相調整層のエッチングの進行を阻止する機能を有する材料からなる膜とした場合は、透過率調整層は、フッ素系ガスに対して耐性を有しかつ前記フッ素系ガスと異なるガスを用いてエッチング可能な膜とする必要がある。
また、本発明においては、透過率調整層の透明基板に対するエッチング選択比が５以上であることが、位相調整層のエッチングによって実質的なＣＤ制御を可能するる上で好ましい。即ち、下層のエッチングレートを速くすることによって、オーバーエッチング時間を短く抑えることができることから、下層のエッチングによる位相調整層への影響を極力抑えることができる。
フッ素系ガスと異なるガスとしては、塩素系ガスを用いることが、透明基板へのダメージを小さく抑えることができるという観点から好ましい。塩素系ガスとしては、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＨＣｌ、これらの混合ガス又はこれらに添加ガスとして希ガス（Ｈｅ，Ａｒ，Ｘｅ）を含むもの等が挙げられる。尚、フッ素とフッ素以外のガスを同時に含むガスを用いることもできるがその場合は、プラズマ中の活性種における励起種の割合が多い方を優位とし、フッ素励起種が多い場合はフッ素系ガスと規定し、塩素励起種が多い場合は塩素系ガスと規定する。また、単体ガス組成においてフッ素とそれ以外のハロゲン元素を含む場合（例えばＣｌＦ3等）については、フッ素系ガスとする。
塩素系ガスを用いたドライエッチングを行う際の、透明基板に対するエッチング選択比が５以上とすることができる材料としては、前記下層の材料が、Ａｌ、Ｇａ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｖ、及びＺｒからなる第１の群から選ばれる金属単体又はこれらの金属を二種以上を含む材料（第１材料）からなる、又は、前記下層の材料が、Ｃｒ、Ｇｅ、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｏ、Ｍｏ及びＷからなる第２の群から選ばれる一種の金属に、前記第１の群から選ばれる少なくとも一種を添加した材料（第２材料）からなる、あるいは，前記下層の材料が、前記金属単体、前記第１材料又は前記第２材料に、窒素及び／又は炭素を含有させた材料を挙げることができる。
特に、塩素ガスに対しては、Ｚｒ、Ｈｆ、ＴａＺｒ、ＴａＨｆ、ＨｆＳｉについては、エッチング選択比が５以上となることが確認されている。
【００１３】
また、本発明によれば、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所謂トライトーンタイプの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４）、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５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７との境界近傍５ａ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９ａ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５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９ｂ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。
【００１４】
尚、本発明における透明基板としては、合成石英基板等を用いることができ、特にＦ2エキシマレーザを露光光として用いる場合は、Ｆドープ合成石英基板、フッ化カルシウム基板等を用いることができる。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
図１（１）は、上記実施例及び比較例によるハーフトーン型位相シフトマスクブランク、図１（２）は、上記実施例及び比較例によるハーフトーン型位相シフトマスクの模式的な断面を示す。
図１（１）において、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とその上に、下層３及び下層の直上に形成された上層４とからなるハーフトーン位相シフター膜５とにより構成されている。
図１（２）において、ハーフトーン型位相シフトマスク１’は、透明基板２上に、下層部３’及び下層部３’の直上に形成された上層部４’からなるハーフトーン位相シフター部５’とにより構成されており、ハーフトーン位相シフター部が形成されている光半透過部６とハーフトーン位相シフター部が形成されていない光透過部７とからなるマスクパターン８が形成されている。ハーフトーン位相シフター膜５及びハーフトーン位相シフター膜５’は、露光光に対して所望の透過率を有し、かつ略１８０度とされている。また、検査波長における透過率、又は透過率と反射率が所望の範囲となるように設計されている。
【００１６】
（ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造）
次に、図２を参照しながら、本発明の製造工程について説明する。
まず、合成石英からなる透明基板２上に、タンタルとハフニウムからなるターゲット（Ｔａ：Ｈｆ＝９：１（原子比））、及び希ガス（アルゴンガス）をスパッタリングガスとして用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いてＴａＨｆからなる透過率調整層３を６０オングストロームのもの（実施例１）、７０オングストロームのもの（実施例２）、８０オングストロームもの（実施例３）、９０オングストロームのもの（実施例４）を成膜した。
次に、Ｓｉをターゲットとし、Ａｒ，Ｏ2，Ｎ2をスパッタ雰囲気ガスとした反応性スパッタリング法によりＳｉＯＮ膜を下層３の直上にＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いてＳｉＯxＮyからなる位相調整層４を成膜した（図２（１））。
次に、上記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４００℃で１時間の熱処理を行った。
本実施例では、透過率調整層と位相調整層とからなる位相シフター膜は、Ｆ2エキシマレーザーの波長である１５７ｎｍに対し、透過率６％、位相シフト量：約１８０°に設計されている。
【００１７】
比較のため、上記実施例において透過率調整層の膜厚を１００オングストロームとし、透過率調整層と位相調整層とからなる位相シフター膜は、Ｆ2エキシマレーザーの波長である１５７ｎｍに対し、透過率６％、位相シフト量：約１８０°に設計したこと以外は、上記実施例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を得た（比較例１）。
図６及び図７は、それぞれ実施例２及び比較例１における、ハーフトーン位相シフトマスクブランクの透過率及び表面反射率を示す。この図から明らかなように、透過率調整層が１００オングストロームの場合に比べ、透過率調整層が７０オングストロームの場合の方が、反射率カーブの振幅が小さい。その結果、透過率調整層が７０オングストロームの場合は、広範囲の波長域において、反射率が３０％以下とすることができた。また、実施例１、実施例３、実施例４のハーフトーン型位相シフトマスクブランクについても、広範囲の波長域において、反射率が３０％以下とすることができた。一方、比較例１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、反射率が３０％以下となる波長領域が狭く、例えば検査波長として２５７ｎｍが用いられる場合、反射率が高すぎてしまう。
【００１８】
（ハーフトーン型位相シフトマスクの製造）
次に、図２（１）に示す実施例１〜４及び比較例１で得られた２層膜の上にクロムを主成分とする遮光膜９、電子線描画レジスト１０を順に積層した（図２（２））。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、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１０’を形成した（図２（３））。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、遮光帯膜パターン９’形成を行った。さらに、ガスを変えて、位相シフター部のパターン形成を行った。その際、位相調整層４のエッチングにはＣＦ4＋Ｏ2、透過率調整層３のエッチングにはＣｌ2ガスを用いた（図２（４））。尚、ＴａＨｆからなる透過率調整層の透明基板に対するエッチング選択比は５以下であった。
次に、形成されたパターン上のレジストを剥離し（図３（１））、再度全面にレジスト１１を塗布（図３（２））した後、レーザ描画・現像プロセスを経て、レジストパターン１１’を形成した（図３（３））。そして、ウエットエッチングにより、転写領域Ｉを除く非転写領域に遮光帯１２を形成した。次いで、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た（図３（４））。
実施例１〜４における位相シフター部は、比較例１に比べ、ＣＤ制御性に優れていた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、透過率調整層の膜厚を９０オングストローム以下とすることにより、高精度のＣＤ制御が可能であるハーフトーン型位相シフトマスクブランク又はハーフトーン型位相シフトマスクを得ることが出来る。
また、本発明は、透過率調整層の膜厚を９０オングストローム以下とすることにより、所望の波長における表面反射率を低減することができるハーフトーン型位相シフトマスクブランク又はハーフトーン型位相シフトマスクを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る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断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る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工程図である。
【図３】本発明の実施例に係る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工程図（続き）である。
【図４】サイドローブ像の問題を説明するための図である。
【図５】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。
【図６】本発明の実施例２に係るハーフトーン型位相シフトマスクブランクの光学特性スペクトル図である。
【図７】本発明の比較例１に係るハーフトーン型位相シフトマスクブランクの光学特性スペクトル図である。
【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
１’ ハーフトーン型位相シフトマスク
２ 透明基板
３ 透過率調整層
４ 位相調整層
５，５’ハーフトーン位相シフター膜（ハーフトーン位相シフター部）
６ 光半透過部
７ 光透過部
９ 遮光膜
９ａ 遮光層
９ｂ 遮光帯
Claims (10)
- 透明基板上に、ＫｒＦ、ＡｒＦ又はＦ ２ エキシマレーザーからなる露光光を透過させる光透過部と、該露光光の一部を透過させると同時に透過した光の位相を所定量シフトさせる位相シフター部を有し、前記光透過部と位相シフター部の境界部近傍にて各々を透過した光が互いに打ち消し合うように光学特性を設計することで、被露光体表面に転写される露光パターン境界部のコントラストを良好に保持、改善できるようにしたハーフトーン型位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型位相シフトマスクブランクであり、透明基板上に前記ハーフトーン位相シフター部を形成するための位相シフター膜を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、主に露光光の位相を制御する位相調整層と、
前記透明基板と位相調整層との間に形成され主に露光光の透過率を制御する機能を有する透過率調整層とを有し、
前記位相調整層は、酸化珪素、窒化珪素、又は、酸窒化珪素からなる膜であり、かつ、
前記透過率調整層の膜厚が、９０オングストローム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ブランク。 - 前記位相調整層が、ＳｉＯ ｘ Ｎ ｙ 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位相シフトマスクブランク。
- 前記透過率調整層が、アルミニウム、チタン、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、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窒化物、酸化物、酸窒化物、炭化物であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
- 前記透過率調整層の膜厚が、２０オングストローム以上８０オングストローム以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
- 位相調整層と、透過率調整層による位相シフト量をそれぞれφ１、φ２とするとき、次式の関係を満足する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
φ１＋φ２＝Ａ、（Ａは１８０°±５°）
−２０°≦φ２≦２０° - 前記位相シフター膜の露光光透過率が８〜３０％である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
- 前記位相シフター膜の露光光透過率が９〜２５％である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のハーフトーン位相シフトマスクブランク。
- 前記透過率調整層は、透明基板に対するエッチング選択比が５以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
- 前記透過率調整層が、塩素系ガスを用いたドライエッチングを行う際の透明基板に対するエッチング選択比が５以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
- 請求項１〜９から選ばれる一項に記載の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されたハーフトーン型位相シフトマスク。
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