JP4137667B2 - Phase shift mask blank manufacturing method and phase shift mask blank manufacturing apparatus - Google Patents

Phase shift mask blank manufacturing method and phase shift mask blank manufacturing apparatus Download PDF

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、特にArFエキシマレーザー及びF2エキシマレーザーに適した位相シフトマスクブランク製造方法及び製造装置等に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、フォトリソグラフィーに要求される二つの重要な特性である高解像度化と焦点深度の確保は相反する関係にあり、露光装置のレンズの高NA化、短波長化だけでは実用解像度を向上できないことが明らかにされた(月刊Semiconductor World 1990.12、応用物理第60巻第11月号(1991)等)。
【0003】
このような状況下、次世代のフォトリソグラフィー技術として位相シフトリソグラフィーが注目を集めており、一部実用化されている。位相シフトリソグラフィーは、光学系には変更を加えず、マスクだけの変更で光リソグラフィーの解像度を向上させる方法であり、フォトマスクを透過する露光光間に位相差を与えることにより透過光相互の干渉を利用して解像度を飛躍的に向上できるようにしたものである。
位相シフトマスクは、光強度情報と位相情報とを併有するマスクであり、レベンソン(Levenson)型、補助パターン型、自己整合型(エッジ強調型)などの各種タイプが知られている。これらの位相シフトマスクは、光強度情報しか有しない従来のフォトマスクに比べ、構成が複雑で製造にも高度の技術を要する。
【0004】
この位相シフトマスクの一つとして、いわゆるハーフトーン型位相シフトマスクと称される位相シフトマスクが近年開発されている。
このハーフトーン型の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(通常は反転)させる位相シフト機能との二つの機能を兼ね備えることになるので、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。
ハーフトーン位相シフトマスクにおいてはマスクパターンの加工をドライエッチング工程により行っているが、遮光機能と位相シフト機能を別々の層で実現する方法では、遮光機能を有する層と位相シフト機能を持つ層の両方について、良好なパターン形状を得るための高度な制御が必要である。それに対し、遮光機能と位相シフト機能を兼ね備えた単層の光半透過部を構成することにより、単一のエッチング工程を用いることができるので、マスクの製造工程を単純化でき、容易に良好なパターン形状を得ることが可能である。
【0005】
ハーフトーン型の位相シフトマスクは、図10に示すように、透明基板100上に形成するマスクパターンを、実質的に露光に寄与する強度の光を透過させる光透過部(透明基板露出部)200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(遮光部兼位相シフタ部)300とで構成し(同図(a))、かつ、この光半透過部を透過する光の位相をシフトさせて、光半透過部を透過した光の位相が光透過部を透過した光の位相に対して実質的に反転した関係になるようにすることによって(同図(b))、光半透過部と光透過部との境界部近傍を通過し回折現象によって互いに相手の領域に回り込んだ光が互いに打ち消しあうようにし、境界部における光強度をほぼゼロとし境界部のコントラストすなわち解像度を向上させるものである(同図(c))。
【0006】
ところで上述したハーフトーン型の位相シフトマスクやブランクにおける光半透過部や光半透過膜(位相シフト層)は、光透過率及び位相シフト量の双方について、要求される最適な値を有している必要がある。具体的には、(1)i線、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー等の露光波長において透過率を3から20%の範囲で調整可能であること、(2)前記露光波長において通常は180°近傍の値に位相角が調整可能であること、(3)検査波長である257nm、266nm、364nm、488nm等の波長において通常は65%以下の検査可能な透過率を有していること、が必要である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、露光に用いるレーザの波長がi線(365nm)やKrFエキシマレーザー(248nm)から、ArFエキシマレーザー(193nm)へと短波長化するにつれて、上述した従来のハーフトーン型位相シフトマスク及びその製造方法には、次に示すような問題が生じてきた。
すなわち、位相シフトマスクブランクを量産する場合、そのブランクス間や面内における位相角及び透過率のばらつきがあると、歩留まりが悪く、特にArF、F2エキシマレーザーなどの短波長用のマスクブランクスにおいては、従来のi線、KrFエキシマレーザー用マスクブランクスにおけるブランクス間や面内の位相角及び透過率のばらつきでは、ばらつきが大きく、歩留まりも悪いため、そのままま適用できないという問題点があった。
【0008】
本発明は上述した背景の下になされたものでり、ブランクス間における位相角及び透過率のばらつきを極力低減でき、歩留まりの良い位相シフトマスクブランクの製造方法等の提供を第一の目的とする。
また、ブランクスの面内における位相角及び透過率のばらつきを極力低減でき、歩留まりの良い位相シフトマスクブランクの製造方法等の提供を第二の目的とする。
さらに、ブランクス間における位相角及び透過率のばらつきを極力低減でき、歩留まりの良く製造できる位相シフトマスクブランクの製造装置等の提供を第三の目的とする。
また、ブランクスの面内における位相角及び透過率のばらつきを極力低減でき、歩留まりの良く製造できる位相シフトマスクブランクの製造装置等の提供を第四の目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は以下の構成を有する。
【0010】
(構成1) 透明基板上に、少なくとも位相シフト膜を有する位相シフトマスクブランクを、複数枚連続的に製造する方法において、
前記方法は、透明基板上に位相シフト膜がスパッタリング法を用いて連続的に成膜される工程を含み、
前記複数枚のブランク間における位相シフト膜の位相角のばらつきが、±2°以内であることを特徴とする位相シフトマスクブランクの製造方法。
【0011】
(構成2) 透明基板上に、少なくとも光半透過膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクを、複数枚連続的に製造する方法において、
前記方法は、透明基板上に光半透過膜がスパッタリング法を用いて連続的に成膜される工程を含み、
前記複数枚のハーフトーン型位相シフトマスクブランク間における光半透過膜の位相角及び透過率のばらつきが、それぞれ±2°以内及び±4%以内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の製造方法。
【0012】
(構成3) 透明基板上に、少なくともパターンを形成するための薄膜を有するフォトマスクブランクを、複数枚連続的に製造する方法において、
前記方法は、前記透明基板上に前記薄膜がスパッタリング法を用いて連続的に成膜される工程を含み、
前記透明基板上に前記薄膜がスパッタリング法を用いて連続的に成膜される工程は、透明基板がスパッタ室に搬入され、前記スパッタ室においてパターンを形成するための薄膜が形成され、前記スパッタ室から成膜後の透明基板が搬出される一連のプロセスが複数枚の基板に対して順次行われ、その透明基板の搬入と搬出とを略一定間隔で行うことによって、成膜時間を複数枚のブランク間で一定にする工程を含み、
かつ前記工程において得られたフォトマスクブランクのうち成膜開始1枚目から少なくとも5枚目までを除外することを特徴とするフォトマスクブランクの製造方法。
【0013】
(構成4) 前記パターンを形成するための薄膜は、位相シフト膜であり、前記フォトマスクブランクが位相シフトマスクブランクであることを特徴とする構成3に記載の製造方法。
【0014】
(構成5) 前記パターンを形成するための薄膜は、光半透過性の位相シフト膜であり、前記フォトマスクブランクがハーフトーン型位相シフトマスクブランクであることを特徴とする構成3に記載の製造方法。
【0015】
(構成6) 透明基板上に少なくともパターンを形成するための薄膜を有するフォトマスクブランクの製造方法において、
前記薄膜を、前記基板を回転させながら、前記基板の中心軸からその中心軸がずれた位置に対向するターゲットをスパッタリングすることによって成膜することを特徴とするフォトマスクブランクの製造方法。
【0016】
(構成7) 前記基板とターゲットの対向する面が、所定の角度を有するように該ターゲットと基板が配置されていることを特徴とする構成6に記載の製造方法。
【0017】
(構成8) 成膜の開始から成膜の終了までの間で透明基板を整数回回転させて成膜を行うことを特徴とする構成6又は7に記載の製造方法。
【0018】
(構成9) 前記パターンを形成するための薄膜は、位相シフト膜であり、前記フォトマスクブランクが位相シフトマスクブランクであることを特徴とする構成6〜8のいずれかに記載の製造方法。
【0019】
(構成10) 前記位相シフト膜の位相角の面内のばらつきが、±2°以内であることを特徴とする構成9に記載の製造方法。
【0020】
(構成11) 前記パターンを形成するための薄膜は、光半透過性の位相シフト膜であり、前記フォトマスクブランクがハーフトーン型位相シフトマスクブランクであることを特徴とする構成6〜10のいずれかに記載の製造方法。
【0021】
(構成12) 前記光半透過性の位相シフト膜の位相角の面内のばらつきが±2°以内かつ透過率の面内のばらつきが±4%以内であることを特徴とする構成11に記載の製造方法。
【0022】
(構成13) 前記光半透過性の位相シフト膜が、窒素を含む雰囲気中で金属及びシリコンからなるターゲットをスパッタリングすることによって形成された金属、シリコン及び窒素を主たる構成成分として含む膜であり、前記光半透過性の位相シフト膜における窒素の含有量がシリコンよりも大きくなるように形成されたことを特徴とする構成11又は12に記載の製造方法。
【0023】
(構成14) 構成1〜13のいずれかに記載のフォトマスクブランクにおける薄膜にパターニングを施すことによって製造されたことを特徴とするフォトマスク。
【0024】
(構成15) 構成14に記載のフォトマスクを用いてパターン転写を行ったことを特徴とするパターン転写方法。
【0025】
(構成16) 基板を一枚づつ導入するロードロック機構と、ロードロック室からスパッタ室へ基板を一定の間隔で一枚づつ導入する基板搬送機構と、基板上に成膜を行うスパッタ室と、スパッタ室から基板を一枚づつ排出するアンロードロック機構と、を少なくとも有することを特徴とするフォトマスクブランクの製造装置。
【0026】
(構成17) 回転機構を有する基板載置台と、基板の中心軸からその中心軸がずれた位置に対向するターゲットとを有することを特徴とするフォトマスクブランクの製造装置。
【0027】
(構成18) 前記基板とターゲットの対向する面が、所定の角度を有するように該ターゲットと基板が配置されていることを特徴とする構成17に記載の製造装置。
【0028】
(構成19) 基板の回転位置を検出する手段と、放電をONにした時点(成膜開始)からから基板が整数回回転し放電をONにした時点と同じ回転角位置に基板がきた時点で放電をOFF(成膜終了)にする手段と、を有することを特徴とする構成16〜18のいずれかにに記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造装置。
【0029】
【作用】
上記構成1、2によれば、位相シフトマスクブランク間における位相シフト膜の位相角のばらつきが±2°あるいはハーフトーン型位相シフトマスクブランク間における光半透過膜の位相角及び透過率のばらつきが、それぞれ±2°以内及び±4%以内であるので、ArF、F2エキシマレーザーなどの短波長用の位相シフトマスクの製造の量産実用化を実現できる。この範囲を超えるとArF、F2エキシマレーザーなどの短波長用の位相シフトマスクの製造の量産実用化は困難である。
なお、KrFエキシマレーザー用の場合は、現状においても実用可能であるが、マスクブランク間における光半透過膜の位相角及び透過率のばらつきは小さい方が好ましので、構成1、2記載の発明は、KrFエキシマレーザー用位相シフトマスクブランクについても適用可能である。
【0030】
上記構成3〜5によれば、フォトマスクブランクにおける膜特性(透過率(OD)、膜厚等)のブランク間のばらつきを抑えることができ、特に位相シフトマスクブランク間における位相シフト膜の位相角のばらつきが±2°あるいはハーフトーン型位相シフトマスクブランク間における光半透過膜の位相角及び透過率のばらつきが、それぞれ±2°以内及び±4%以内である位相シフトマスクの製造を実現できる。
【0031】
上記構成6〜12によれば、フォトマスクブランクにおける膜特性(透過率(OD)、膜厚等)の面内のばらつきを抑えることができ、特に位相シフトマスクブランクの面内における位相シフト膜の位相角のばらつきが±2°あるいはハーフトーン型位相シフトマスクブランクの面内における光半透過膜の位相角及び透過率のばらつきが、それぞれ±2°以内及び±4%以内である位相シフトマスクブランクを実現できるため、ArF、F2エキシマレーザーなどの短波長用の位相シフトマスクの実用化を実現できる。この範囲を超えるとArF、F2エキシマレーザーなどの短波長用の位相シフトマスクの実用化は困難である。
なお、KrFエキシマレーザー用の場合は、現状においても実用可能であるが、マスクブランクの面内における光半透過膜の位相角及び透過率のばらつきは小さい方が好ましので、構成6〜12記載の発明は、KrFエキシマレーザー用位相シフトマスクブランクについても適用可能である。
【0032】
上記構成13によれば、位相角のばらつきをさらに抑えることが可能となる。
【0033】
上記構成14によれば、マスク間あるいはマスク面内のばらつきを抑えたフォトマスクを得ることができる。
【0034】
上記構成15によれば、優れた微細パターン加工が可能となる。
【0035】
上記構成16〜19の装置によれば、フォトマスクブランクにおける膜特性(透過率(OD)、膜厚等)のブランク間又は面内のばらつきを抑えることができ、特に位相シフトマスクブランク間又は面内における位相シフト膜の位相角のばらつきが±2°以内である位相シフトマスクブランクや、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク間又は面内における光半透過膜の位相角及び透過率のばらつきが、それぞれ±2°以内及び±4%以内である位相シフトマスクブランクの製造を実現できる。
【0036】
以下本発明を詳細に説明する。
【0037】
上述した目的を達成するために、研究を進めた結果、以下のことがわかった。ハーフトーン位相シフトマスクでは光半透過部の位相角と透過率が所望の値に調整されていることが機能上重要である。位相角と透過率の誤差範囲は、ブランクス間変動(ブランクス間ばらつき)、ブランクス内分布(面内ばらつき)共に、それぞれ±2°程度、±4°程度が要求される。位相角や透過率を変化させる要因としては、(1)光半透過膜の成膜手順、(2)光半透過膜を形成するスパッタリング装置の性能、(3)光半透過膜の材質が挙げられる。
【0038】
(1)光半透過膜を形成する成膜手順について詳しく説明する。
光半透過膜の成膜時間をスパッタリングの開始と終了で決定する場合、スパッタリング終了から次のスパッタリング開始までの間隔を一定にすることが、位相角及び透過率のブランクス間変動(ブランクス間ばらつき)をそれぞれ±2°以内、±4°以内とすること(再現性向上)に有効である。スパッタリング現象はターゲットやシールドの温度や表面状態を変化させ、同時に真空槽内の真空度も変化させる。従来のようにスパッタリング終了から次のスパッタリング開始までの間隔が一定でない間欠的なスパッタリングを行うと、ターゲットやシールドの状態が刻々と変化する。本発明のように、スパッタリング終了から次のスパッタリング開始までの間隔とスパッタリング時間およびスパッタリング条件を常に一定にすると、作製枚数が5から10枚後以降で位相角、透過率の変動が小さくなる。すなわち、一定間隔で継続的に光半透過膜の形成を行い、開始から5ないし10枚目以前を除外することで、位相角、透過率の変動が少ないハーフトーン位相シフトマスクブランクスを安定して製造することが可能である。具体的には、位相角及び透過率のブランクス間ばらつきがそれぞれ±2°以内、±4°以内であるハーフトーン位相シフトマスクブランクスを安定して製造することが可能である。
【0039】
この工程を実現するためには、図1に示すような、スパッタリングを行う真空槽(スパッタ室)を常に高真空状態に保持できるロードロック機構を設け、ロードロック室からスパッタ室への基板導入を、一定の間隔で、継続的に行えるような装置構成が必要である。このためには、あえて一枚づつ基板を導入するロードロック機構を設け、しかもロードロック室の容積を、ロードロック室からスパッタ室への基板導入を、一定の間隔で、継続的に行えるような容積に設計する必要がある。
従来のハーフトーン位相シフトマスクブランクスの製造装置では、スループットの観点から、ロードロック室内に10枚程度の基板をセットする方式(あるいはインライン方式)であるが、この方式では、ロードロック室の容積が大きいため、ロードロック室内を所定の真空度にするのに時間がかかり、この間スパッタ室内では成膜が行われないため、すべての成膜が終了し次のカセットをロードロック室内にセットして成膜を行う際に、スパッタ室への基板導入が一定の間隔で継続的に行なわれない。この際さらに問題なのは、スパッタ室への基板導入が一定の間隔で継続的に行なわれないと、スパッタ室での成膜が安定せず最初の5〜10枚程度は位相角や透過率のブランクス間ばらつきが大きく、歩留まりが悪いことである。
【0040】
図1において、ロードロック室11には、大気とロードロック室11を隔離するバルブ12と、ロードロック室11とスパッタ室13を隔離するバルブ14が取り付けられている。ロードロック室11としては、上記で説明したスパッタ室への基板導入を一定の間隔で継続的に行いうる枚葉式でしかも所定の容積に設計されたものを設けている。スパッタ室13は後述する図2に示すようなスパッタリングを行う真空槽と同等の機能を有する。スパッタ室13への基板導入をロボットアームにて行う場合には、スパッタ室13とロードロック室11の間に撒送室15を設けてもよい。ロボットアーム19は、腕19aが図示A方向に開閉することによりハンド19bを図示B方向に移動でき、またロボットアーム19は図示C方向に回転でき、さらにロボットアーム19は紙面に対し上下方向に移動できる構成になっている。さらに、成膜のスループットを向上させるためには、上記ロードロック室11と同様の構成を有するアンロードロック室16を追加してもよい。図1を用いて、透明基板上に光半透過膜を形成する工程の一例を説明する。
1)バルブ14を閉じた後、ベントを行いロードロック室11内を大気圧にする。
2)バルブ12を開いてロードロック室11内に透明基板を一枚導入する。
3)バルブ12を閉じてロードロック室11を排気する。
4)ロードロック室11が所定の真空度に達した後、バルブ14を開いて透明基板をスパッタ室13に移動させる。
5)スパッタ室13にて、後述する図2に示す構成を用いて光半透過膜を形成する。
6)光半透過膜の成膜終了後、バルブ17を開いて基板をアンロードロック室16に移動させる。このときアンロードロック室16は所定の真空度まで排気されていることが必要である。
7)バルブ17を閉じた後、ベントを行いアンロードロック室を大気圧にする。
8)バルブ18を開いて基板を取り出す。
スパッタ室13内における光半透過膜の成膜が終了し、スパッタ室13からアンロードロック室16に基板が移動されるまでの間に、上記工程1)から4)までを終了させ、ロードロック室11に次の基板を待機させる。前回の成膜が終了して、スパッタ室13からアンロードロック室6に基板が移動されたら、待機させた透明基板をスパッタ室13に移動させ、引き続き光半透過膜の成膜を行う。このような工程により、装置のメンテナンス時等を除いて一定の間隔で継続的(連続的)に光半透過膜の形成が可能となる。
【0041】
(2)次に、光半透過膜を形成するスパッタリング装置の性能について詳しく説明する。光半透過膜を形成するスパッタリング時のガス圧、スパッタリング用DC電源の出力、スパッタリングを行う時間は直接的に透過率、位相角に影響を与えるため、ガス流量コントローラ、DC電源その他機器の精度向上やコントローラから発信する設定信号の精度向上が必要である。スパッタリング時のガス圧は、装置の排気コンダクタンスにも影響を受けるため、排気ロバルブの開度やシ−ルドの位置を正確に決定できる機構も必要である。具体的な制御精度については後述する。
また、窒化シリコンを含む膜では、真空槽内壁から発生する水分等のガスが、膜の光学特性に大きな影響を与えるため、真空槽内を十分に排気できるポンプを装着し、真空槽内壁をベーキングできる機構を設けることが必要である。真空槽内の真空度は、成膜速度が10nm/minである場合はおおむね2×10-5pa以下、成膜速度が5nm/minである場合には1×10-5pa以下が必要である。
さらに位相角及び透過率のブランクス内分布(面内ばらつき)をそれぞれ±2°以内、±4°以内に抑えるためには、透明基板を回転させながら成膜を行うとともに、成膜の開始から成膜の終了までの間で透明基板を整数回回転させて成膜を行うことが必要である。このためには、例えば、基板の回転角位置を検出するセンサによって、放電をONにした時点(成膜開始)の基板回転角位置検出し、さらにこのセンサによって、基板が整数回回転して放電をONにした時点と同じ回転角位置に基板がきた時点で放電をOFF(成膜終了)にする機構を備えることが必要である。
【0042】
位相角及び透過率の面内の分布は、基板とターゲットの位置関係によっても変化する。ターゲットと基板の位置関係について、図8を用いて説明する。
オフセット距離(基板の中心軸と、ターゲットの中心を通りかつ前記基板の中心軸と平行な直線との間の距離)は、位相角及び透過率の分布を確保すべき面積によって調整される。一般には分布を確保すべき面積が大きい場合に、必要なオフセット距離は大きくなる。本実施例のように、152mm角の基板内で位相角分布±2°以内及び透過率分布±4°以内を実現するために、オフセット距離は200mmから350mm程度が必要であり、好ましいオフセット距離は240mmから280mmである。
ターゲット−基板間垂直距離(T/S)は、オフセット距離により最適範囲が変化するが、152mm角の基板内で位相角分布±2°以内及び透過率分布±4°以内を実現するために、ターゲット−基板間垂直距離(T/S)は、200mmから380mm程度が必要であり、好ましいT/Sは210mmから300mmである。
ターゲット傾斜角は成膜速度に影響し、大きな成膜速度を得るために、ターゲット傾斜角は、0°から45°が適当であり、好ましいターゲット傾斜角は10°から30°である。
図9にオフセット距離を変化させた場合に、152mm角の基板内で位相角分布±2°以内及び透過率分布±4°以内を実現できるT/Sの上限とT/Sの下限を示す。
【0043】
(3)次に、光半透過膜の材質が位相角、透過率に与える影響を詳しく説明する。光半透過膜の位相角、透過率は成膜速度と窒化の度合いによって変化する。成膜速度と窒化の度合いはスパッタリング中の窒素分圧に影響を受けるが、光半透過膜が完全に窒化した状態では、スパッタリング中の窒素分圧の影響が小さくなる。窒化した金属シリサイド膜では、ESCAで測定した窒素の含有量がシリコンより大きくなるように、スパッタリング中に導入する窒素流量を調整することにより、窒素分圧の変動が光学特性に与える影響を小さくすることが可能である。この方法を用いれば、位相角と透過率の面内分布を小さくすることも同時に可能である。なお、スパッタリング中に窒素と同時に酸素を添加する場合には、位相角、透過率が酸素の流量変動の影響を大きく受けることになるが、少なくとも窒素の流量変動の影響については、上記の方法にて少なくすることができる。
【0044】
なお、本発明の構成におけるフォトマスクブランクとは、フォトマスクにおける例えば、遮光膜(クロム又はクロムに酸素、窒素、炭素等を含むクロム化合物、その他のクロム化合物等)及び位相シフトマスクブランクにおける位相シフト膜等を含む。
また、本発明の構成における位相シフトマスクブランクにおいては、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクのみならず、位相角のばらつきを±2°以内とする目的で、例えば、レベンソン型、補助パターン型、自己整合型(エッジ強調型)など、他の位相シフトマスクを製造するためのブランクにも適用可能である。
【0045】
【実施例】
以下、本発明の実施例についてさらに詳細に説明する。
上記図1で説明したDCマグネトロンスパッタリング装置を用い、ArFエキシマレーザー(193nm)用ハーフトーン型位相シフトマスクブランクス200枚を一枚ずつ一定間隔で連続成膜して作製した。
具体的には、モリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混合ターゲット(Mo:Si=8:92mol%)を用い、アルゴン(Ar)と窒素(N2)との混合ガス雰囲気(Ar:N2=10%:90%、圧力:0.1Pa)で、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、透明基板上に窒化されたモリブデン及びシリコン(MoSiN)の薄膜(膜厚約670オングストローム)を形成して、ArFエキシマレーザー(波長193nm)用位相シフトマスクブランク(膜組成:Mo:Si:N=7:45:48)を得た。
【0046】
ここで、図1に示すDCマグネトロンスパッタ装置におけるスパッタ室3は、図2に示すように、真空槽1を有しており、この真空槽1の内部にマグネトロンカソード2及び基板ホルダ3が配置されている。マグネトロンカソード2にはバッキングプレート4に接着されたスパッタリングターゲット5が装着されている。実施例では、バッキングプレート4に無酸素鋼を用い、スパッタリングターゲット5とバッキングプレート4の接着にはインジウムを用いている。バッキングプレート4は水冷機構により直接または間接的に冷却されている。マグネトロンカソード2とバッキングプレート4及びスパッタリングターゲット5は電気的に結合されている。基板ホルダ3には透明基板6が装着されている。
なお、本実施例では、図2におけるスパッタリングターゲット5と基板6とが、図8に示すように、基板とターゲットの対向する面が所定の角度を有するように、ターゲットと基板が配置されている構成の装置を用いた。この場合、スパッタリングターゲットと基板のオフセット距離は340mm、ターゲット−基板間垂直距離(T/S)は380mm、ターゲット傾斜角は15°とした。
真空槽1は排気口7を介して真空ポンプにより排気されている。真空槽内の雰囲気が形成する膜の特性に影響しない真空度まで達した後、ガス導入口8から窒素を含む混合ガスを導入し、DC電源9を用いてマグネトロンカソード2に負電圧を加え、スパッタリングを行う。DC電源9はアーク検出機能を持ち、スパッタリング中の放電状態を監視できる。真空槽1内部の圧力は圧力計10によって測定されている。
透明基板上に形成する光半透過膜の透過率は、ガス導入口8から導入するガスの種類及び混合比により調整する。混合ガスがアルゴンと窒素である場合には、窒素の比率を大きくすることで、透過率が上昇する。窒素の比率を調整するだけでは所望の透過率が得られない場合、窒素を含む混合ガスに酸素を添加することで、さらに透過率を上昇させることが可能である。
光半透過膜の位相角はスパッタリング時間により調整し、露光波長における位相角が約180°に調整した。
【0047】
ブランク間ばらつきの評価
上記で得られた200枚の位相シフトマスクブランクス(サイズ:15.2cm角)について、位相角及び透過率のブランクス間ばらつきを調べた。その結果を図3に示す。
図3から、3枚目以降では、位相角及び透過率のブランクス間ばらつきがそれぞれ±2°以内、±4°以内であるハーフトーン位相シフトマスクブランクスを安定して製造できることがわかる。なお、11枚目以降から200枚目までについても位相角及び透過率のブランクス間ばらつきがそれぞれ±2°以内、±4°以内であることを確認した。この場合、位相角及び透過率に関しては歩留まりは100%である。
【0048】
なお、実施例1において、途中(190枚目)でメンテナンスのためスパッタ室を開けたこと以外実施例1と同様にしてブランクスを200枚作製し、位相角及び透過率のブランクス間ばらつきを調べた。その結果を図4に示す。
図4から、本発明の装置を用いると、最初の数枚、及びスパッタ室開放直後の5枚を除き、位相角及び透過率のブランクス間ばらつきがそれぞれ±2°以内、±4°以内であるハーフトーン位相シフトマスクブランクスを安定して製造でき、位相角及び透過率に関しては歩留まりが100%であることがわかる。
【0049】
また、従来のロードロック室内に10枚程度の基板をセットする方式、及びインライン方式の製造装置を用いて、ハーフトーン位相シフトマスクブランクスを製造したが、いずれの場合も位相角及び透過率のブランクス間ばらつきがそれぞれ±2°以内、±4°以内に収めることは困難であり、歩留まりも悪かった。
【0050】
また、実施例1において、透明基板を回転させながら成膜を行うとともに、成膜の開始から成膜の終了までの間で透明基板を整数回回転させて成膜を行い、位相角及び透過率の面内ばらつきを調べた。
その結果、位相角及び透過率の面内ばらつきがそれぞれ±2°以内、±4°以内であるハーフトーン位相シフトマスクブランクスを安定して製造できることを確認した。
【0051】
さらに、上記実施例において、次のことがわかった。
図5に示すように、位相角のばらつきを約180°〜約172°の範囲に抑えるためには、DC電源の電力(パワー)を約1.77kW〜約1.825kW(位相角のばらつきを約180°〜約178°の範囲に抑えるため好ましくは約1.82kW〜約1.81kW)の範囲で制御する必要があることがわかる。したがって、DC電源の電力(パワー)の変動は中心値±0.5%に抑えることが必要である。
同様に、図6から位相角及び透過率のばらつきを抑えるためには、成膜時間を約560秒〜約615秒(位相角のばらつきを約180°〜約178°の範囲に抑えるため好ましくは約600秒〜約594秒)の範囲で制御する必要があることがわかる。したがって、成膜時間の変動は中心値±0.5%に抑えることが必要である。
同様に、図7から位相角のばらつきを抑えるため、及び、窒化した金属シリサイド膜中のESCAで測定した窒素の含有量がシリコンより大きくなるように、スパッタリング中に導入する窒素流量を調整することにより、窒素分圧の変動が光学特性に与える影響を小さくするためには、窒素流量を約35sccm以上(位相角のばらつきを約180°〜約178°の範囲に抑えるため好ましくは約35sccm〜約35.5sccm)の範囲で制御する必要があることがわかる。なお、窒素分圧の変動が光学特性に与える影響を小さくできる窒素流量は、装置の排気性能やDCパワーによって変化する。
【0052】
面内ばらつきの評価
上記で得られた位相シフトマスクブランクのうちの1枚について、面内の位相角及び透過率のばらつきを調べた。
その結果、基板周辺部10mmを除く132mm角の範囲で、位相角のばらつきが±0.8°以内(平均値179.5°、範囲178.8°〜180.3°)であった。また、透過率のばらつきは±1.3%以内(平均値6.16%、範囲6.08%〜6.23%)であった。
なお、比較のため、オフセット距離340mm、ターゲット−基板間垂直距離(T/S)400mm、ターゲット傾斜角15°で成膜を行った場合、位相角のばらつきが±3.5°(平均値178.8°、範囲175.3°〜181.7°)であった。また、透過率ばらつきは±8%(平均値6.07%、範囲5.83%〜6.56%)であった。
さらに、比較のため、基板と対向する位置にターゲットを配置した場合(オフセット距離0mm、ターゲット傾斜角0°)には、ターゲット径16インチφにて、位相角のばらつきが±2.7°(平均値179.8°、範囲177.1°〜182.0°)であった。また、透過率ばらつきは±4.2%(平均値6.19%、範囲6.00%〜6.45%)であった。
オフセット距離は大きい方が面内ばらつきを小さくするのが容易であるが、大きすぎると真空槽の容積が大きくなるため真空排気の性能が悪化し、同時に成膜速度も遅くなる。
なお、面内におけるばらつきは、平均値(中心値)に対する最高点(プラス分)と最低点(マイナス分)の両方が規定の範囲に入っているかどうかで評価した。
【0053】
以上好ましい実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
例えば、光半透過膜を構成する金属としてモリブデンを用いたが、これに限定されず、ジルコニウム、チタン、バナジウム、ニオブ、タンタル、タングステン、ニッケル、パラジウムなどを用いることができる。
また、金属とシリコンとを含むターゲットとして、モリブデンとシリコンからなるターゲットを用いたが、これに限定されない。金属とシリコンとを含むターゲットにおいて、モリブデンは上記金属の中で特に、透過率の制御性と金属とケイ素を含有するスパッタリングターゲットを用いた場合夕一ゲット密度が大きく、膜中のパーティクルを少なくすることができるという点において優れている。チタン、バナジウム、ニオブはアルカリ溶液に対する耐久性に優れているが、ターゲット密度においてモリブデンに若干劣っている。タンタルはアルカリ溶液に対する耐久性及びタ一ゲット密度において優れているが、透過率の制御性においてモリブデンに若干劣っている。タングステンはモリブデンとよく似た性質を持っているが、スパッタリング時の放電特性においてモリブデンより若干劣っている。ニッケルとパラジウムは、光学特性、及びアルカリ溶液に対する耐久性の面では優れているが、ドライエッチングがやや困難である。ジルコニウムは、アルカリ溶液に対する耐久性に優れているが、ターゲット密度においてモリブデンに劣っており、かつドライエッチングがやや困難である。これらのことを考慮すると現在のところモリブデンが最も好ましい。窒化されたモリブデン及びシリコン(MoSiN)の薄膜(光半透過膜)は、耐酸性や耐アルカリ性などの耐薬品性に優れる点でも、モリブデンが好ましい。
【0054】
また、成膜時の放電安定性を確保しつつ位相シフトマスとしての諸特性を満足する組成の薄膜を得るためには、70〜95mol%のシリコンと、金属とを含んだターゲットを、窒素を含む雰囲気中でDCマグネトロンスパッタリングすることにより、窒素、金属及びシリコンとを含む光半透過膜を形成することが好ましい。
これは、ターゲット中のシリコン含有量が95mol%より多いと、DCスパッタリングにおいては、ターゲット表面上(エロージョン部)に電圧をかけにくくなる(電気が通りにくくなる)ため、放電が不安定となり、また70mol%より少ないと、高光透過率の光半透過部を構成する膜が得られないからである。また、窒素ガスとDCスパッタリングとの組合せによって、放電安定性はさらに向上するからである。
なお、成膜時の放電安定性は膜質にも影響し、放電安定性に優れると良好な膜質の光半透過膜が得られる。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ブランクス間における位相角及び透過率のばらつきを極力低減でき、歩留まりの良い位相シフトマスクブランクの製造方法を提供できる。
また、ブランクスの面内における位相角及び透過率のばらつきを極力低減でき、歩留まりの良い位相シフトマスクブランクの製造方法を提供できる。
さらに、ブランクス間における位相角及び透過率のばらつきを極力低減でき、歩留まりの良く製造できる位相シフトマスクブランクの製造装置を提供できる。
また、ブランクスの面内における位相角及び透過率のばらつきを極力低減でき、歩留まりの良く製造できる位相シフトマスクブランクの製造装置を提供できる。
【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の転写原理を説明するための図である。
【図2】実施例で使用したDCマグネトロンスパッタリング装置におけるスパッタ室の模式図である。
【図3】実施例におけるブランクス間における位相角及び透過率のばらつきを示す図である。
【図4】他の実施例におけるブランクス間における位相角及び透過率のばらつきを示す図である。
【図5】DC電力と位相角との関係を示す図である。
【図6】成膜時間と位相角及び透過率との関係を示す図である。
【図7】窒素流量と位相角との関係を示す図である。
【図8】ターゲットと基板の位置関係を説明するための模式図である。
【図9】オフセット距離を変化させた場合に、位相角分布±2°以内及び透過率分布±4°以内を実現できるT/Sの上限とT/Sの下限を示す図である。
【図10】本発明のスパッタリング装置を説明するための模式図である。
【符号の説明】
1 真空槽
2 マグネトロンカソード
3 基板ホルダ
4 バッキングプレート
5 スパッタリングターゲット
6 透明基板
6a 透明基板を保持する部分
7 排気口
8 ガス導入口
9 DC電源
10 圧力計10
11 ロードロック室
12 バルブ
13 スパッタ室
14 バルブ
15 撒送室
16 アンロードロック室
17 バルブ
18 バルブ
19 ロボットアーム
100 透明基板
200 光透過部
300 光半透過部
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a phase shift mask blank particularly suitable for ArF excimer laser and F 2 excimer laser.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there is a contradictory relationship between the two important characteristics required for photolithography, high resolution and ensuring the depth of focus, and the practical resolution cannot be improved only by increasing the NA of the exposure apparatus lens and shortening the wavelength. (Monthly Semiconductor World 1990.12, Applied Physics, Volume 60, November (1991), etc.).
[0003]
Under such circumstances, phase shift lithography is attracting attention as a next-generation photolithography technique, and a part of it has been put into practical use. Phase shift lithography is a method that improves the resolution of optical lithography by changing only the mask without changing the optical system. By providing a phase difference between the exposure light that passes through the photomask, interference between the transmitted light and each other is achieved. The resolution can be improved dramatically by using.
The phase shift mask is a mask having both light intensity information and phase information, and various types such as a Levenson type, an auxiliary pattern type, and a self-alignment type (edge enhancement type) are known. These phase shift masks have a complicated structure and require advanced techniques for manufacturing as compared with conventional photomasks having only light intensity information.
[0004]
As one of the phase shift masks, a phase shift mask called a so-called halftone phase shift mask has been recently developed.
In this halftone type phase shift mask, the light semi-transmissive portion has two functions of a light shielding function for substantially blocking exposure light and a phase shift function for shifting (usually inverting) the light phase. Therefore, it is not necessary to separately form the light shielding film pattern and the phase shift film pattern, and the structure is simple and the manufacturing is easy.
In the halftone phase shift mask, the mask pattern is processed by the dry etching process. However, in the method of realizing the light shielding function and the phase shift function in separate layers, the layer having the light shielding function and the layer having the phase shift function are separated. Both require a high degree of control to obtain a good pattern shape. On the other hand, since a single etching process can be used by configuring a single-layer light semi-transmissive part having both a light shielding function and a phase shift function, the mask manufacturing process can be simplified and easily improved. It is possible to obtain a pattern shape.
[0005]
As shown in FIG. 10, the halftone type phase shift mask has a light transmission part (transparent substrate exposed part) 200 that transmits light having a strength that substantially contributes to exposure through a mask pattern formed on the transparent substrate 100. And a light semi-transmissive part (light-shielding part / phase shifter part) 300 that transmits light of intensity that does not substantially contribute to exposure (FIG. 5A) and transmits through this light semi-transmissive part. By shifting the phase of the light so that the phase of the light transmitted through the light semi-transmissive portion is substantially inverted with respect to the phase of the light transmitted through the light transmissive portion ((b) in the figure). ), The light passing through the vicinity of the boundary between the light semi-transmission part and the light transmission part and wrapping around each other by the diffraction phenomenon cancels each other, and the light intensity at the boundary part is almost zero, and the contrast of the boundary part I.e. improve resolution Those (FIG. (C)).
[0006]
By the way, the above-described halftone phase shift mask and the light semi-transmissive portion and the light semi-transmissive film (phase shift layer) in the blank have optimum values required for both the light transmittance and the phase shift amount. Need to be. Specifically, (1) the transmittance can be adjusted in the range of 3 to 20% at the exposure wavelength of i-line, KrF excimer laser, ArF excimer laser, etc. (2) The exposure wavelength is usually 180 °. The phase angle can be adjusted to a nearby value, and (3) the inspection wavelength is 257 nm, 266 nm, 364 nm, 488 nm, etc., and usually has an inspectable transmittance of 65% or less. is necessary.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, as the wavelength of the laser used for exposure is shortened from i-line (365 nm) or KrF excimer laser (248 nm) to ArF excimer laser (193 nm), the above-described conventional halftone phase shift mask and its manufacture are described. The following problems have arisen in the method.
That is, when mass-producing phase shift mask blanks, if there are variations in the phase angle and transmittance between the blanks and in the plane, the yield is poor, especially in mask blanks for short wavelengths such as ArF and F 2 excimer lasers. In the conventional mask blanks for i-line and KrF excimer lasers, there is a problem that the variation in the phase angle and transmittance between the blanks and in the plane is large and the yield is poor, so that it cannot be applied as it is.
[0008]
The present invention has been made under the background described above, and it is a first object to provide a manufacturing method of a phase shift mask blank having a high yield, which can reduce variations in phase angle and transmittance between blanks as much as possible. .
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a phase shift mask blank having a high yield, which can reduce variations in phase angle and transmittance in the plane of the blank as much as possible.
Furthermore, a third object is to provide a phase shift mask blank manufacturing apparatus and the like that can reduce variations in phase angle and transmittance between blanks as much as possible and can manufacture with good yield.
It is a fourth object of the present invention to provide a phase shift mask blank manufacturing apparatus and the like that can reduce variations in phase angle and transmittance in the plane of the blank as much as possible and can manufacture with good yield.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
[0010]
(Configuration 1) In a method of continuously producing a plurality of phase shift mask blanks having at least a phase shift film on a transparent substrate,
The method includes a step of continuously forming a phase shift film on a transparent substrate using a sputtering method,
The method of manufacturing a phase shift mask blank, wherein a variation in phase angle of the phase shift film between the plurality of blanks is within ± 2 °.
[0011]
(Configuration 2) In a method for continuously producing a plurality of halftone phase shift mask blanks having at least a light semi-transmissive film on a transparent substrate,
The method includes a step of continuously forming a light semi-transmissive film on a transparent substrate using a sputtering method,
The halftone phase shift mask characterized in that variations in phase angle and transmittance of the light semi-transmissive film between the plurality of halftone phase shift mask blanks are within ± 2 ° and ± 4%, respectively. Blank manufacturing method.
[0012]
(Configuration 3) In a method of continuously producing a plurality of photomask blanks having a thin film for forming a pattern on a transparent substrate,
The method includes a step of continuously forming the thin film on the transparent substrate using a sputtering method,
In the step of continuously forming the thin film on the transparent substrate using a sputtering method, the transparent substrate is carried into a sputtering chamber, and a thin film for forming a pattern is formed in the sputtering chamber. A series of processes in which a transparent substrate after film formation is carried out is sequentially performed on a plurality of substrates, and the film formation time is reduced by carrying in and carrying out the transparent substrate at substantially constant intervals. Including the step of making it constant between blanks,
And the photomask blank manufacturing method characterized by excluding the first to at least fifth film formation from the photomask blank obtained in the step.
[0013]
(Structure 4) The manufacturing method according to Structure 3, wherein the thin film for forming the pattern is a phase shift film, and the photomask blank is a phase shift mask blank.
[0014]
(Structure 5) The manufacturing method according to Structure 3, wherein the thin film for forming the pattern is a light translucent phase shift film, and the photomask blank is a halftone phase shift mask blank. Method.
[0015]
(Configuration 6) In a method for producing a photomask blank having a thin film for forming at least a pattern on a transparent substrate,
A method for producing a photomask blank, wherein the thin film is formed by sputtering a target facing a position shifted from the central axis of the substrate while rotating the substrate.
[0016]
(Structure 7) The manufacturing method according to Structure 6, wherein the target and the substrate are arranged so that surfaces of the substrate and the target facing each other have a predetermined angle.
[0017]
(Structure 8) The manufacturing method according to Structure 6 or 7, wherein the film is formed by rotating the transparent substrate an integer number of times between the start of film formation and the end of film formation.
[0018]
(Structure 9) The manufacturing method according to any one of structures 6 to 8, wherein the thin film for forming the pattern is a phase shift film, and the photomask blank is a phase shift mask blank.
[0019]
(Configuration 10) The manufacturing method according to Configuration 9, wherein the in-plane variation of the phase angle of the phase shift film is within ± 2 °.
[0020]
(Structure 11) The thin film for forming the pattern is a light semi-transmissive phase shift film, and the photomask blank is a halftone phase shift mask blank. The manufacturing method of crab.
[0021]
(Configuration 12) The configuration 11 is characterized in that an in-plane variation in phase angle of the light semi-transmissive phase shift film is within ± 2 ° and an in-plane variation in transmittance is within ± 4%. Manufacturing method.
[0022]
(Structure 13) The light translucent phase shift film is a film containing metal, silicon, and nitrogen as main components formed by sputtering a target made of metal and silicon in an atmosphere containing nitrogen. 13. The manufacturing method according to Configuration 11 or 12, wherein the light translucent phase shift film is formed so that a content of nitrogen is larger than that of silicon.
[0023]
(Configuration 14) A photomask manufactured by patterning a thin film in the photomask blank according to any one of Configurations 1 to 13.
[0024]
(Structure 15) A pattern transfer method, wherein pattern transfer is performed using the photomask according to Structure 14.
[0025]
(Configuration 16) A load lock mechanism that introduces substrates one by one, a substrate transfer mechanism that introduces substrates from the load lock chamber to the sputtering chamber one by one at regular intervals, a sputtering chamber that forms a film on the substrate, An apparatus for manufacturing a photomask blank, comprising at least an unload lock mechanism for discharging substrates one by one from a sputtering chamber.
[0026]
(Structure 17) An apparatus for manufacturing a photomask blank, comprising: a substrate mounting table having a rotation mechanism; and a target facing a position where the central axis is shifted from the central axis of the substrate.
[0027]
(Structure 18) The manufacturing apparatus according to Structure 17, wherein the target and the substrate are arranged such that surfaces of the substrate and the target facing each other have a predetermined angle.
[0028]
(Configuration 19) Means for detecting the rotation position of the substrate, and when the substrate comes to the same rotation angle position as when the substrate is rotated an integer number of times from when the discharge is turned on (deposition start) and when the discharge is turned on The apparatus for producing a halftone phase shift mask blank according to any one of Structures 16 to 18, further comprising means for turning off the discharge (end of film formation).
[0029]
[Action]
According to the above configurations 1 and 2, the phase angle variation of the phase shift film between the phase shift mask blanks is ± 2 °, or the phase angle of the light semi-transmissive film and the transmittance are varied between the halftone phase shift mask blanks. Since they are within ± 2 ° and ± 4%, respectively, mass production and practical use of manufacturing a phase shift mask for short wavelengths such as ArF and F 2 excimer lasers can be realized. Beyond this range, it is difficult to put the mass-production practical use of manufacturing a phase shift mask for short wavelengths such as ArF and F 2 excimer lasers.
In the case of a KrF excimer laser, although it is practically possible at present, it is preferable that the variation in the phase angle and transmittance of the light semi-transmissive film between mask blanks is small. Is also applicable to a phase shift mask blank for KrF excimer laser.
[0030]
According to the above configurations 3 to 5, variations in film characteristics (transmittance (OD), film thickness, etc.) in the photomask blank can be suppressed, and in particular, the phase angle of the phase shift film between the phase shift mask blanks. The phase shift mask can be manufactured with a variation of ± 2 ° or a variation in phase angle and transmittance of the light semi-transmissive film between the halftone phase shift mask blanks within ± 2 ° and ± 4%, respectively. .
[0031]
According to the configurations 6 to 12 above, in-plane variation in film characteristics (transmittance (OD), film thickness, etc.) in the photomask blank can be suppressed, and in particular, the phase shift film in the plane of the phase shift mask blank. Phase shift mask blank with a variation in phase angle of ± 2 ° or a variation of the phase angle and transmittance of the light semi-transmissive film within the plane of the halftone phase shift mask blank within ± 2 ° and ± 4%, respectively. Therefore, the practical use of a phase shift mask for a short wavelength such as ArF or F 2 excimer laser can be realized. Beyond this range, it is difficult to put into practical use a phase shift mask for short wavelengths such as ArF, F 2 excimer laser.
In the case of a KrF excimer laser, although it is practically possible at present, it is preferable that the variation in the phase angle and transmittance of the light semi-transmissive film in the mask blank plane is small. The present invention can also be applied to a phase shift mask blank for a KrF excimer laser.
[0032]
According to the configuration 13, it is possible to further suppress the variation in the phase angle.
[0033]
According to the configuration 14, it is possible to obtain a photomask in which variations between masks or in a mask surface are suppressed.
[0034]
According to the above configuration 15, excellent fine pattern processing is possible.
[0035]
According to the apparatuses of the above configurations 16 to 19, it is possible to suppress variations in the film characteristics (transmittance (OD), film thickness, etc.) between the blanks or in the plane in the photomask blank. Variation in phase angle of the phase shift film within the phase shift mask blank within ± 2 °, and variation in the phase angle and transmittance of the light semi-transmissive film between or within the halftone phase shift mask blank, respectively, A phase shift mask blank that is within ± 2 ° and within ± 4% can be manufactured.
[0036]
The present invention will be described in detail below.
[0037]
As a result of conducting research to achieve the above-mentioned objectives, the following was found. In the halftone phase shift mask, it is functionally important that the phase angle and transmittance of the light semi-transmissive portion are adjusted to desired values. The error ranges of the phase angle and the transmittance are required to be about ± 2 ° and ± 4 °, respectively, for both blank variation (blank blank variation) and blank distribution (in-plane variation). Factors that change the phase angle and transmittance include (1) the procedure for forming a light semi-transmissive film, (2) the performance of a sputtering apparatus for forming the light semi-transmissive film, and (3) the material of the light semi-transmissive film. It is done.
[0038]
(1) A film forming procedure for forming a light semi-transmissive film will be described in detail.
When the film formation time of the light semi-transmissive film is determined by the start and end of sputtering, the interval between the end of sputtering and the start of the next sputtering should be constant. Variation in phase angle and transmittance between blanks (variation between blanks) Is effective within ± 2 ° and ± 4 ° respectively (improvement of reproducibility). The sputtering phenomenon changes the temperature and surface state of the target and shield, and at the same time changes the degree of vacuum in the vacuum chamber. When intermittent sputtering is performed in which the interval from the end of sputtering to the start of the next sputtering is not constant as in the prior art, the state of the target and the shield changes every moment. As in the present invention, if the interval from the end of sputtering to the start of the next sputtering, the sputtering time, and the sputtering conditions are always constant, the fluctuations in the phase angle and transmittance are reduced after the number of manufactured sheets is 5 to 10. That is, by continuously forming a light semi-transmissive film at regular intervals and excluding the 5th to 10th sheets from the start, halftone phase shift mask blanks with little variation in phase angle and transmittance can be stably obtained. It is possible to manufacture. Specifically, it is possible to stably manufacture halftone phase shift mask blanks in which variations in phase angle and transmittance between blanks are within ± 2 ° and ± 4 °, respectively.
[0039]
In order to realize this process, as shown in FIG. 1, a load lock mechanism capable of constantly maintaining a vacuum chamber (sputter chamber) for performing sputtering in a high vacuum state is provided, and the substrate is introduced from the load lock chamber to the sputter chamber. It is necessary to have a device configuration that can be continuously performed at regular intervals. For this purpose, a load lock mechanism for introducing substrates one by one is provided, and the volume of the load lock chamber can be continuously introduced from the load lock chamber to the sputtering chamber at regular intervals. Need to design to volume.
In the conventional halftone phase shift mask blank manufacturing apparatus, from the viewpoint of throughput, about 10 substrates are set in the load lock chamber (or in-line method). In this method, the volume of the load lock chamber is small. Since it is large, it takes time to make the load lock chamber have a predetermined degree of vacuum. During this time, film formation is not performed in the sputtering chamber, so that all film formation is completed and the next cassette is set in the load lock chamber. When the film is formed, the substrate is not continuously introduced into the sputtering chamber at regular intervals. In this case, a further problem is that if the substrate is not continuously introduced into the sputtering chamber at regular intervals, the film formation in the sputtering chamber will not be stable, and the first 5 to 10 blanks will have a phase angle or transmittance. There are large variations in the gaps and poor yield.
[0040]
In FIG. 1, a load lock chamber 11 is provided with a valve 12 that isolates the load lock chamber 11 from the atmosphere, and a valve 14 that isolates the load lock chamber 11 and the sputter chamber 13. The load lock chamber 11 is a single-wafer type that can continuously introduce the substrate into the sputtering chamber described above at a predetermined interval and is designed to have a predetermined volume. The sputtering chamber 13 has a function equivalent to a vacuum chamber for performing sputtering as shown in FIG. When the substrate is introduced into the sputtering chamber 13 by a robot arm, a feeding chamber 15 may be provided between the sputtering chamber 13 and the load lock chamber 11. The robot arm 19 can move the hand 19b in the B direction in the figure by opening and closing the arm 19a in the A direction in the figure, the robot arm 19 can rotate in the C direction in the figure, and the robot arm 19 can move in the vertical direction with respect to the paper surface. It can be configured. Furthermore, an unload lock chamber 16 having the same configuration as that of the load lock chamber 11 may be added in order to improve the deposition throughput. An example of the process of forming a light semi-transmissive film on a transparent substrate will be described with reference to FIG.
1) After the valve 14 is closed, venting is performed to bring the inside of the load lock chamber 11 to atmospheric pressure.
2) Open the valve 12 and introduce a single transparent substrate into the load lock chamber 11.
3) The valve 12 is closed and the load lock chamber 11 is exhausted.
4) After the load lock chamber 11 reaches a predetermined degree of vacuum, the valve 14 is opened to move the transparent substrate to the sputtering chamber 13.
5) In the sputtering chamber 13, a light semi-transmissive film is formed using the configuration shown in FIG.
6) After the formation of the light semi-transmissive film, the valve 17 is opened and the substrate is moved to the unload lock chamber 16. At this time, the unload lock chamber 16 needs to be evacuated to a predetermined degree of vacuum.
7) After the valve 17 is closed, venting is performed to bring the unload lock chamber to atmospheric pressure.
8) Open the valve 18 and take out the substrate.
The steps 1) to 4) are completed during the period from the completion of the formation of the light semi-transmissive film in the sputtering chamber 13 to the movement of the substrate from the sputtering chamber 13 to the unload lock chamber 16, and the load lock. The next substrate is made to wait in the chamber 11. When the previous film formation is completed and the substrate is moved from the sputter chamber 13 to the unload lock chamber 6, the standby transparent substrate is moved to the sputter chamber 13, and the light semi-transmissive film is subsequently formed. By such a process, it is possible to form a light semi-transmissive film continuously (continuously) at regular intervals except during maintenance of the apparatus.
[0041]
(2) Next, the performance of the sputtering apparatus for forming the light semi-transmissive film will be described in detail. Gas pressure during sputtering to form a light semi-transmissive film, output of DC power supply for sputtering, and sputtering time directly affect the transmittance and phase angle, thus improving the accuracy of gas flow controller, DC power supply and other equipment. It is necessary to improve the accuracy of the setting signal transmitted from the controller. Since the gas pressure during sputtering is also affected by the exhaust conductance of the apparatus, a mechanism capable of accurately determining the opening of the exhaust valve and the position of the shield is also required. Specific control accuracy will be described later.
In addition, in the film containing silicon nitride, gas such as moisture generated from the inner wall of the vacuum chamber has a great influence on the optical characteristics of the film, so a pump that can exhaust the vacuum chamber sufficiently is installed and the inner wall of the vacuum chamber is baked. It is necessary to provide a mechanism that can. The degree of vacuum in the vacuum chamber is generally 2 × 10 −5 pa or less when the film formation rate is 10 nm / min, and 1 × 10 −5 pa or less when the film formation rate is 5 nm / min. is there.
Furthermore, in order to keep the distribution of the phase angle and transmittance in the blanks (in-plane variation) within ± 2 ° and ± 4 °, respectively, the film is formed while the transparent substrate is rotated and the film is formed from the start of the film formation. It is necessary to perform film formation by rotating the transparent substrate an integer number of times until the film is completed. For this purpose, for example, a sensor that detects the rotation angle position of the substrate detects the substrate rotation angle position when the discharge is turned on (deposition start), and the sensor rotates the substrate an integer number of times to discharge. It is necessary to provide a mechanism for turning off the discharge (end of film formation) when the substrate comes to the same rotation angle position as when turning on.
[0042]
The in-plane distribution of the phase angle and transmittance also varies depending on the positional relationship between the substrate and the target. The positional relationship between the target and the substrate will be described with reference to FIG.
The offset distance (the distance between the central axis of the substrate and the straight line passing through the center of the target and parallel to the central axis of the substrate) is adjusted by the area where the distribution of the phase angle and the transmittance should be ensured. Generally, when the area where the distribution should be secured is large, the necessary offset distance becomes large. As in this embodiment, in order to realize a phase angle distribution within ± 2 ° and a transmittance distribution within ± 4 ° within a 152 mm square substrate, the offset distance needs to be about 200 mm to 350 mm, and the preferred offset distance is 240 mm to 280 mm.
The optimum range of the target-substrate vertical distance (T / S) varies depending on the offset distance, but in order to achieve a phase angle distribution within ± 2 ° and a transmittance distribution within ± 4 ° within a 152 mm square substrate, The target-substrate vertical distance (T / S) needs to be about 200 mm to 380 mm, and the preferable T / S is 210 mm to 300 mm.
The target inclination angle affects the film formation speed. In order to obtain a large film formation speed, the target inclination angle is suitably from 0 ° to 45 °, and the preferred target inclination angle is from 10 ° to 30 °.
FIG. 9 shows the upper limit of T / S and the lower limit of T / S that can realize a phase angle distribution within ± 2 ° and a transmittance distribution within ± 4 ° in a 152 mm square substrate when the offset distance is changed.
[0043]
(3) Next, the influence of the material of the light semi-transmissive film on the phase angle and the transmittance will be described in detail. The phase angle and transmittance of the light semi-transmissive film vary depending on the deposition rate and the degree of nitridation. The deposition rate and the degree of nitridation are affected by the nitrogen partial pressure during sputtering. However, when the light semi-transmissive film is completely nitrided, the influence of the nitrogen partial pressure during sputtering is small. In the nitrided metal silicide film, by adjusting the flow rate of nitrogen introduced during sputtering so that the nitrogen content measured by ESCA is greater than that of silicon, the influence of fluctuations in nitrogen partial pressure on optical characteristics is reduced. It is possible. If this method is used, the in-plane distribution of the phase angle and the transmittance can be reduced at the same time. Note that when oxygen is added simultaneously with nitrogen during sputtering, the phase angle and transmittance are greatly affected by fluctuations in the flow rate of oxygen. Can be reduced.
[0044]
Note that the photomask blank in the configuration of the present invention refers to, for example, a light shielding film (chromium or chromium compound containing oxygen, nitrogen, carbon, etc. in chromium, other chromium compounds, etc.) and a phase shift in a phase shift mask blank in the photomask. Includes membranes.
Further, in the phase shift mask blank in the configuration of the present invention, not only the halftone phase shift mask blank but also the variation in phase angle is within ± 2 °, for example, Levenson type, auxiliary pattern type, self-alignment The present invention can also be applied to blanks for manufacturing other phase shift masks such as a mold (edge enhancement type).
[0045]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described in more detail.
Using the DC magnetron sputtering apparatus described with reference to FIG. 1, 200 halftone phase shift mask blanks for ArF excimer laser (193 nm) were successively formed at regular intervals.
Specifically, using a mixed target of molybdenum (Mo) and silicon (Si) (Mo: Si = 8: 92 mol%), a mixed gas atmosphere (Ar: N) of argon (Ar) and nitrogen (N 2 ). 2 = 10%: 90%, pressure: 0.1 Pa), and a thin film of molybdenum and silicon (MoSiN) (film thickness of about 670 Å) is formed on the transparent substrate by reactive sputtering (DC sputtering). Thus, a phase shift mask blank (film composition: Mo: Si: N = 7: 45: 48) for ArF excimer laser (wavelength 193 nm) was obtained.
[0046]
Here, the sputtering chamber 3 in the DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG. 1 has a vacuum chamber 1 as shown in FIG. 2, and a magnetron cathode 2 and a substrate holder 3 are arranged inside the vacuum chamber 1. ing. A sputtering target 5 bonded to a backing plate 4 is attached to the magnetron cathode 2. In the embodiment, oxygen-free steel is used for the backing plate 4, and indium is used for bonding the sputtering target 5 and the backing plate 4. The backing plate 4 is cooled directly or indirectly by a water cooling mechanism. The magnetron cathode 2, the backing plate 4, and the sputtering target 5 are electrically coupled. A transparent substrate 6 is attached to the substrate holder 3.
In the present embodiment, the target and the substrate are arranged so that the sputtering target 5 and the substrate 6 in FIG. 2 have a predetermined angle between the opposing surfaces of the substrate and the target, as shown in FIG. The device of the configuration was used. In this case, the offset distance between the sputtering target and the substrate was 340 mm, the target-substrate vertical distance (T / S) was 380 mm, and the target tilt angle was 15 °.
The vacuum chamber 1 is exhausted by a vacuum pump through an exhaust port 7. After reaching a degree of vacuum that does not affect the characteristics of the film formed by the atmosphere in the vacuum chamber, a mixed gas containing nitrogen is introduced from the gas inlet 8 and a negative voltage is applied to the magnetron cathode 2 using the DC power source 9. Sputtering is performed. The DC power source 9 has an arc detection function and can monitor the discharge state during sputtering. The pressure inside the vacuum chamber 1 is measured by a pressure gauge 10.
The transmittance of the light semi-transmissive film formed on the transparent substrate is adjusted by the type and mixing ratio of the gas introduced from the gas inlet 8. If the mixed gas is argon and nitrogen, the transmittance increases by increasing the ratio of nitrogen. If a desired transmittance cannot be obtained simply by adjusting the ratio of nitrogen, the transmittance can be further increased by adding oxygen to a mixed gas containing nitrogen.
The phase angle of the light semitransmissive film was adjusted by the sputtering time, and the phase angle at the exposure wavelength was adjusted to about 180 °.
[0047]
Evaluation of variation between blanks About the 200 phase shift mask blanks (size: 15.2 cm square) obtained above, the variation between blanks of the phase angle and the transmittance was examined. The result is shown in FIG.
From FIG. 3, it can be seen that halftone phase shift mask blanks with phase angle and transmittance variations between blanks within ± 2 ° and within ± 4 ° can be stably manufactured in the third and subsequent sheets. In addition, it was confirmed that the variation between the blanks of the phase angle and the transmittance was within ± 2 ° and ± 4 °, respectively, from the 11th sheet to the 200th sheet. In this case, the yield is 100% with respect to the phase angle and the transmittance.
[0048]
In Example 1, 200 blanks were produced in the same manner as in Example 1 except that the sputtering chamber was opened for maintenance in the middle (190th sheet), and the phase angle and transmittance variation among the blanks were examined. . The result is shown in FIG.
From FIG. 4, when the apparatus of the present invention is used, the variation between the blanks of the phase angle and the transmittance is within ± 2 ° and within ± 4 °, respectively, except for the first few and five immediately after opening the sputtering chamber. It can be seen that halftone phase shift mask blanks can be manufactured stably and the yield is 100% with respect to phase angle and transmittance.
[0049]
In addition, halftone phase shift mask blanks were manufactured using a method of setting about 10 substrates in a conventional load lock chamber and an in-line manufacturing apparatus. In either case, the blanks of phase angle and transmittance were used. It was difficult to keep the variations within ± 2 ° and ± 4 °, respectively, and the yield was also poor.
[0050]
In Example 1, the film was formed while rotating the transparent substrate, and the film was formed by rotating the transparent substrate an integer number of times between the start of film formation and the end of film formation. The in-plane variation was investigated.
As a result, it was confirmed that halftone phase shift mask blanks having in-plane variations in phase angle and transmittance within ± 2 ° and ± 4 °, respectively, could be manufactured stably.
[0051]
Furthermore, in the said Example, the following thing was understood.
As shown in FIG. 5, in order to suppress the variation in the phase angle within the range of about 180 ° to about 172 °, the power of the DC power source is set to about 1.77 kW to about 1.825 kW (the variation in the phase angle is reduced). It can be seen that it is necessary to control in the range of about 1.82 kW to about 1.81 kW) in order to keep it in the range of about 180 ° to about 178 °. Therefore, it is necessary to suppress the fluctuation of the power of the DC power source to the center value ± 0.5%.
Similarly, in order to suppress variations in phase angle and transmittance from FIG. 6, the film formation time is about 560 seconds to about 615 seconds (preferably in order to suppress phase angle variations in the range of about 180 ° to about 178 °. It can be seen that it is necessary to control within the range of about 600 seconds to about 594 seconds. Therefore, it is necessary to suppress the fluctuation of the film formation time to the center value ± 0.5%.
Similarly, in order to suppress the variation in phase angle from FIG. 7 and to adjust the nitrogen flow rate introduced during sputtering so that the nitrogen content measured by ESCA in the nitrided metal silicide film is larger than that of silicon. Therefore, in order to reduce the influence of the fluctuation of the nitrogen partial pressure on the optical characteristics, the nitrogen flow rate is about 35 sccm or more (preferably about 35 sccm to about 178 ° in order to suppress the variation in the phase angle within the range of about 180 ° to about 178 °. It can be seen that it is necessary to control within the range of 35.5 sccm). Note that the nitrogen flow rate that can reduce the influence of the fluctuation of the nitrogen partial pressure on the optical characteristics varies depending on the exhaust performance of the apparatus and the DC power.
[0052]
Evaluation of in-plane variation For one of the phase shift mask blanks obtained above, the in-plane phase angle and transmittance variation were examined.
As a result, the variation in the phase angle was within ± 0.8 ° (average value 179.5 °, range 178.8 ° to 180.3 °) in the 132 mm square range excluding the substrate peripheral portion 10 mm. Further, the variation in transmittance was within ± 1.3% (average value 6.16%, range 6.08% to 6.23%).
For comparison, when film formation is performed at an offset distance of 340 mm, a target-substrate vertical distance (T / S) of 400 mm, and a target tilt angle of 15 °, the phase angle variation is ± 3.5 ° (average value 178). .8 °, range 175.3 ° to 181.7 °). Further, the transmittance variation was ± 8% (average value 6.07%, range 5.83% to 6.56%).
Furthermore, for comparison, when the target is disposed at a position facing the substrate (offset distance 0 mm, target tilt angle 0 °), the phase angle variation is ± 2.7 ° at a target diameter of 16 inches φ ( The average value was 179.8 °, and the range was 177.1 ° to 182.0 °. Further, the transmittance variation was ± 4.2% (average value 6.19%, range 6.00% to 6.45%).
The larger the offset distance, the easier it is to reduce the in-plane variation. However, if the offset distance is too large, the capacity of the vacuum chamber increases, so that the performance of evacuation deteriorates and the film formation rate also decreases.
The in-plane variation was evaluated based on whether both the highest point (plus part) and the lowest point (minus part) with respect to the average value (center value) were within the specified range.
[0053]
Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments.
For example, although molybdenum is used as a metal constituting the light semi-transmissive film, the present invention is not limited to this, and zirconium, titanium, vanadium, niobium, tantalum, tungsten, nickel, palladium, or the like can be used.
Further, although a target made of molybdenum and silicon is used as a target containing metal and silicon, the present invention is not limited to this. In the target containing metal and silicon, molybdenum has high controllability of transmittance and high get density in the evening when using a sputtering target containing metal and silicon, and reduces particles in the film. It is excellent in that it can. Titanium, vanadium, and niobium have excellent durability against alkaline solutions, but are slightly inferior to molybdenum in target density. Tantalum is superior in durability to alkaline solutions and target density, but slightly inferior to molybdenum in controllability of transmittance. Tungsten has similar properties to molybdenum, but is slightly inferior to molybdenum in the discharge characteristics during sputtering. Nickel and palladium are excellent in terms of optical properties and durability against alkaline solutions, but are somewhat difficult to dry etch. Zirconium is excellent in durability against an alkaline solution, but is inferior to molybdenum in target density, and dry etching is somewhat difficult. Taking these into account, molybdenum is currently most preferred. The nitrided molybdenum and silicon (MoSiN) thin film (light semi-transmissive film) is preferably molybdenum from the viewpoint of excellent chemical resistance such as acid resistance and alkali resistance.
[0054]
In addition, in order to obtain a thin film having a composition that satisfies various characteristics as a phase shift mass while ensuring discharge stability during film formation, a target containing 70 to 95 mol% of silicon and a metal is included. It is preferable to form a light semi-transmissive film containing nitrogen, metal, and silicon by performing DC magnetron sputtering in an atmosphere.
This is because when the silicon content in the target is more than 95 mol%, in DC sputtering, it becomes difficult to apply a voltage on the target surface (erosion part) (it becomes difficult for electricity to pass), so that the discharge becomes unstable. This is because if it is less than 70 mol%, a film constituting the light semi-transmissive portion having high light transmittance cannot be obtained. In addition, the discharge stability is further improved by the combination of nitrogen gas and DC sputtering.
The discharge stability during film formation also affects the film quality. If the discharge stability is excellent, a light semi-transmissive film with good film quality can be obtained.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a variation in phase angle and transmittance between blanks can be reduced as much as possible, and a method for manufacturing a phase shift mask blank with a high yield can be provided.
In addition, it is possible to provide a method of manufacturing a phase shift mask blank with a high yield, which can reduce variations in phase angle and transmittance in the plane of the blank as much as possible.
Furthermore, it is possible to provide a phase shift mask blank manufacturing apparatus that can reduce variations in phase angle and transmittance between blanks as much as possible, and can manufacture with good yield.
In addition, it is possible to provide a phase shift mask blank manufacturing apparatus that can reduce variations in the phase angle and transmittance in the plane of the blank as much as possible, and can manufacture with good yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a transfer principle of a halftone phase shift mask.
FIG. 2 is a schematic view of a sputtering chamber in a DC magnetron sputtering apparatus used in Examples.
FIG. 3 is a diagram showing variation in phase angle and transmittance between blanks in an example.
FIG. 4 is a diagram showing variation in phase angle and transmittance between blanks in another example.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between DC power and phase angle.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between film formation time, phase angle, and transmittance.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a nitrogen flow rate and a phase angle.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the positional relationship between a target and a substrate.
FIG. 9 is a diagram showing an upper limit of T / S and a lower limit of T / S that can realize a phase angle distribution within ± 2 ° and a transmittance distribution within ± 4 ° when the offset distance is changed.
FIG. 10 is a schematic view for explaining a sputtering apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum chamber 2 Magnetron cathode 3 Substrate holder 4 Backing plate 5 Sputtering target 6 Transparent substrate 6a The part holding a transparent substrate 7 Exhaust port 8 Gas inlet 9 DC power supply 10 Pressure gauge 10
11 Load lock chamber 12 Valve 13 Sputter chamber 14 Valve 15 Feeding chamber 16 Unload lock chamber 17 Valve 18 Valve 19 Robot arm 100 Transparent substrate 200 Light transmitting portion 300 Light semi-transmitting portion

Claims (25)

透明基板上に少なくともパターンを形成するための薄膜を有するフォトマスクブランクのDCマグネトロンスパッタリング法による製造方法において、
前記基板の平面からなる被成膜面を上方に向けて水平面上で回転させ、前記基板の中心軸と、ターゲットの中心を通り前記基板の中心軸と平行な直線がずれた位置で、前記被成膜面に対して所定の角度傾斜して対向した単一のターゲットをスパッタリングすることによって前記薄膜を成膜するときに、
ターゲットの傾斜角が10〜30度である
ことを特徴とするフォトマスクブランクの製造方法
In a method for producing a photomask blank having a thin film for forming a pattern on a transparent substrate by a DC magnetron sputtering method,
The film-forming surface consisting of the plane of the substrate is rotated upward on a horizontal plane, and the center axis of the substrate and the straight line passing through the center of the target and parallel to the center axis of the substrate are shifted. When depositing the thin film by sputtering a single target that is inclined at a predetermined angle with respect to the deposition surface ,
The method of manufacturing a photomask blank, wherein the target has an inclination angle of 10 to 30 degrees
前記パターンを形成するための薄膜は、光半透過性の位相シフト膜であり、前記フォトマスクブランクがハーフトーン型位相シフトマスクブランクであり、
前記光半透過性の位相シフト膜が、窒素を含む雰囲気中で金属及びシリコンからなるターゲットをスパッタリングすることによって形成された金属、シリコン及び窒素を主たる構成成分として含む膜であり、前記光半透過性の位相シフト膜における窒素の含有量がシリコンよりも大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項に記載の製造方法。
The thin film for forming the pattern is a light semi-transmissive phase shift film, the photomask blank is a halftone phase shift mask blank,
The light semi-transmissive phase shift film is a film containing metal, silicon, and nitrogen as main components formed by sputtering a target made of metal and silicon in an atmosphere containing nitrogen, and the light semi-transmissive The manufacturing method according to claim 1 , wherein the nitrogen content in the phase shift film is greater than that of silicon.
前記基板は、基板中心を軸として水平面上で回転することを特徴とする請求項1又は2に記載の製造方法。The substrate manufacturing method according to claim 1 or 2, characterized in that rotates on a horizontal plane of the substrate around an axis. 成膜の開始から成膜の終了までの間で透明基板を整数回回転させて成膜を行うことを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の製造方法。The process according to any one of claims 1 to 3, the transparent substrate between the start of the film formation to the end of the deposition is rotated integer times, characterized in that a film is formed. 放電をONにして成膜を開始した時点の基板の回転角位置を検出し、基板が回転後、該位置と同一の回転角位置に基板があるときに放電をOFFにすることにより、成膜の開始から終了までの基板の回転を整数回とすることを特徴とする、請求項に記載の製造方法。By detecting the rotation angle position of the substrate at the time when film formation is started with the discharge turned on, and after the substrate is rotated, the discharge is turned off when the substrate is at the same rotation angle position as that position. 5. The manufacturing method according to claim 4 , wherein the rotation of the substrate from the start to the end is an integer number of times. 前記パターンを形成するための薄膜は、位相シフト膜であり、前記フォトマスクブランクが位相シフトマスクブランクであることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の製造方法。Thin film for forming the pattern is a phase shift film, a manufacturing method according to any one of claims 1 to 5, wherein the photomask blank is characterized in that it is a phase shift mask blank. 前記位相シフト膜の位相角の面内のばらつきが、±2°以内であることを特徴とする請求項に記載の製造方法。The manufacturing method according to claim 6 , wherein the in-plane variation of the phase angle of the phase shift film is within ± 2 °. 前記パターンを形成するための薄膜は、光半透過性の位相シフト膜であり、前記フォトマスクブランクがハーフトーン型位相シフトマスクブランクであることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の製造方法。Thin film for forming the pattern is a light semi-transmissive phase shift film, according to any one of claims 1 to 7, wherein the photomask blank is a halftone phase shift mask blank Manufacturing method. 前記光半透過性の位相シフト膜の位相角の面内のばらつきが±2°以内かつ透過率の面内のばらつきが±4%以内であることを特徴とする請求項に記載の製造方法。9. The manufacturing method according to claim 8 , wherein the in-plane variation in phase angle of the light semi-transmissive phase shift film is within ± 2 ° and the in-plane variation in transmittance is within ± 4%. . 前記光半透過性の位相シフト膜が、窒素を含む雰囲気中で金属及びシリコンからなるターゲットをスパッタリングすることによって形成された金属、シリコン及び窒素を主たる構成成分として含む膜であり、前記光半透過性の位相シフト膜における窒素の含有量がシリコンよりも大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項8又は9に記載の製造方法。The light semi-transmissive phase shift film is a film containing metal, silicon, and nitrogen as main components formed by sputtering a target made of metal and silicon in an atmosphere containing nitrogen, and the light semi-transmissive 10. The manufacturing method according to claim 8, wherein the nitrogen content in the phase shift film is greater than that of silicon. 基板の中心軸と、ターゲットの中心を通りかつ前記基板の中心軸と平行な直線との距離をオフセット距離とするとき、152mm角の大きさの基板に対する前記オフセット距離が200〜350mmであることを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載の製造方法。When the distance between the center axis of the substrate and a straight line passing through the center of the target and parallel to the center axis of the substrate is an offset distance, the offset distance for a substrate having a size of 152 mm square is 200 to 350 mm. It characterized the method according to any one of claims 1-10. 透明基板上に、少なくとも位相シフト膜を有する該位相シフトマスクブランクを、複数枚連続的に製造する方法において、前記方法は、透明基板上に位相シフト膜がスパッタリング法を用いて連続的に一枚ずつ成膜される工程を含み、前記複数枚のブランク間における位相シフト膜の位相角のばらつきが、±2°であることを特徴とする請求項11のいずれかに記載の製造方法。In the method of continuously producing a plurality of the phase shift mask blanks having at least a phase shift film on a transparent substrate, the method is such that the phase shift film is continuously formed on the transparent substrate using a sputtering method. by comprising the step to be formed, the variation of the phase angle of the phase shift film between the plurality of blanks, manufacturing process according to any one of claims 6-11 which is a ± 2 °. 前記フォトマスクブランクを、複数枚連続的に製造する方法において、前記方法は、透明基板上に光半透過膜がスパッタリング法を用いて連続的に一枚ずつ成膜される工程を含み、前記複数枚のハーフトーン型位相シフトマスクブランク間における光半透過膜の位相角及び透過率のばらつきが、それぞれ±2°以内及び±4%以内であることを特徴とする請求項12のいずれかに記載の製造方法。In the method of continuously manufacturing a plurality of the photomask blanks, the method includes a step of continuously forming a light semi-transmissive film one by one on a transparent substrate using a sputtering method, any one of claims 8 to 12, wherein the variation of the phase angle and transmittance of the light semi-transmitting film is within within and ± 4%, respectively ± 2 ° between sheets of the halftone phase shift mask blank The manufacturing method as described in. 透明基板上に、少なくともパターンを形成するための薄膜を有するフォトマスクブランクを、複数枚連続的に製造する方法において、前記方法は、前記透明基板上に前記薄膜がスパッタリング法を用いて一枚ずつ連続的に成膜される工程を含み、前記透明基板上に前記薄膜がスパッタリング法を用いて連続的に成膜される工程は、透明基板がスパッタ室に搬入され、前記スパッタ室においてパターンを形成するための薄膜が形成され、前記スパッタ室から成膜後の透明基板が搬出される一連のプロセスが複数枚の基板に対して順次行われ、その透明基板の搬入と搬出とを略一定間隔で行うことによって、成膜時間を複数枚のブランク間で一定にする工程を含むことを特徴とする、請求項1〜13のいずれかに記載の製造方法。In a method for continuously manufacturing a plurality of photomask blanks having a thin film for forming a pattern on a transparent substrate, the method includes: forming the thin film on the transparent substrate one by one using a sputtering method. Including a step of continuously forming a film, wherein the thin film is continuously formed on the transparent substrate using a sputtering method, wherein the transparent substrate is carried into a sputtering chamber and a pattern is formed in the sputtering chamber. A series of processes in which a thin film is formed and a transparent substrate after film formation is carried out from the sputtering chamber is sequentially performed on a plurality of substrates, and the loading and unloading of the transparent substrate are performed at substantially constant intervals. it allows characterized in that it comprises a step of maintaining a constant deposition time among the plurality of blanks, manufacturing process according to any one of claims 1 to 13 for. スパッタリング終了から、次の透明基板に対するスパッタリングの開始までの間隔を一定にすることを特徴とする、請求項14に記載の製造方法。The manufacturing method according to claim 14 , wherein an interval from the end of sputtering to the start of sputtering for the next transparent substrate is made constant. 前記基板の中心軸が、前記ターゲットを通らない位置にあることを特徴とする、請求項1〜15のいずれかに記載の製造方法。The central axis of the substrate, characterized in that in a position that does not pass through the target, the production method according to any one of claims 1 to 15. 前記基板は単一であることを特徴とする、請求項1〜16のいずれかに記載の製造方法。Wherein the substrate is a single method of any of claims 1-16. 前記ターゲットから前記基板の被成膜面の含まれる面におろす垂線が前記被成膜面を通らない、前記基板と前記ターゲットのオフセット距離を設定することを特徴とする、請求項1〜17のいずれかに記載の製造方法。Vertical line down the face included from the target of the deposition surface of the substrate does not pass the deposition surface, and sets the offset distance of the substrate and the target, according to claim 1 to 17 The manufacturing method in any one. 前記薄膜は位相シフト膜であり、
前記薄膜全体の位相角及び光透過率の分布を所定範囲に確保する面積に応じて、オフセット距離を決定する工程を有することを特徴とする、請求項1〜18のいずれかに記載の製造方法。
The thin film is a phase shift film;
Depending on the area to ensure the phase angle and light transmittance distribution of the whole film in a predetermined range, characterized by having a step of determining the offset distance, the production method according to any one of claims 1 to 18 .
前記基板が152mm角の寸法であるとき、前記基板と前記ターゲットのオフセット距離を200〜350mmとし、前記ターゲットと前記基板の間の垂直距離T/Sを、200〜380mmに設定することを特徴とする、請求項1〜19のいずれかに記載の製造方法。When the substrate has a size of 152 mm square, an offset distance between the substrate and the target is set to 200 to 350 mm, and a vertical distance T / S between the target and the substrate is set to 200 to 380 mm. The manufacturing method according to any one of claims 1 to 19 . 請求項1〜20のいずれかに記載のフォトマスクブランクにおける薄膜にパターニングを施すことによって製造されたことを特徴とするフォトマスク。21. A photomask manufactured by patterning a thin film in the photomask blank according to any one of claims 1 to 20 . 請求項21に記載のフォトマスクを用いてパターン転写を行ったことを特徴とするパターン転写方法。A pattern transfer method using the photomask according to claim 21 . DCマグネトロンスパッタリング法によりスパッタリングを行うフォトマスクブランクの製造装置であって、
回転機構を有し、基板の平面からなる被成形面を上方に向けて載置する水平な基板載置台を有し、かつ、基板の中心軸と、その中心を通り前記基板の中心軸と平行な直線がずれた位置で、前記被成膜面に対して所定の角度傾斜して対向した単一のターゲットを配置し、ターゲットの傾斜角が10〜30度である
ことを特徴とするフォトマスクブランクの製造装置。
A photomask blank manufacturing apparatus for performing sputtering by a DC magnetron sputtering method,
It has a rotation mechanism, has a horizontal substrate mounting table on which a molding surface consisting of a flat surface of the substrate is placed upward, and has a central axis of the substrate, and passes through the center of the substrate and is parallel to the central axis of the substrate. A single target facing a predetermined angle with respect to the film formation surface is disposed at a position where a straight line is displaced , and the target inclination angle is 10 to 30 degrees. An apparatus for manufacturing a photomask blank.
基板の回転位置を検出する手段と、放電をONにした時点(成膜開始)からから基板が整数回回転し放電をONにした時点と同じ回転角位置に基板がきた時点で放電をOFF(成膜終了)にする手段と、を有することを特徴とする請求項23に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造装置。The means for detecting the rotation position of the substrate, and the discharge is turned off when the substrate comes to the same rotation angle position as when the substrate is rotated an integer number of times from the time when the discharge is turned on (deposition start) and the discharge is turned on ( 24. The apparatus for producing a halftone phase shift mask blank according to claim 23 , further comprising: means for finishing film formation). 基板を一枚づつ導入するロードロック機構と、ロードロック室からスパッタ室へ基板を一定の間隔で一枚づつ導入する基板搬送機構と、基板上に成膜を行うスパッタ室と、スパッタ室から基板を一枚づつ排出するアンロードロック機構と、を少なくとも有することを特徴とする請求項23又は24に記載のフォトマスクブランクの製造装置。A load lock mechanism for introducing substrates one by one, a substrate transfer mechanism for introducing substrates one by one from the load lock chamber to the sputtering chamber, a sputtering chamber for forming a film on the substrate, and a substrate from the sputtering chamber An apparatus for producing a photomask blank according to claim 23 or 24 , further comprising: an unload lock mechanism that discharges the sheets one by one.
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