JP4578960B2 - Halftone phase shift mask blank and method of manufacturing halftone phase shift mask - Google Patents

Halftone phase shift mask blank and method of manufacturing halftone phase shift mask Download PDF

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Description

本発明は、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、転写パターンの解像度を向上できるようにした位相シフトマスクに関し、特に、ハーフトーン型の位相シフトマスクとその原版であるハーフトーン型位相シフトマスクブランクに関する。   The present invention relates to a phase shift mask that can improve the resolution of a transfer pattern by providing a phase difference between exposure light that passes through the mask, and more particularly, to a halftone phase shift mask and a halftone that is a master plate thereof. The present invention relates to a mold phase shift mask blank.

半導体LSI製造等においては、微細パターン露光の際のマスクとしてフォトマスクが用いられる。このフォトマスクの一種として、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、転写パターンの解像度を向上できるようにした位相シフトマスクが用いられている。
近年、この位相シフトマスクの一つとして、ハーフトーン型位相シフトマスクと称される位相シフトマスクが開発されている。このハーフトーン型の位相シフトマスクは、透明基板上に形成するマスクパターンを、実質的に露光に寄与する強度の光を透過させる部分(以下、光透過部と称する。)と、実質的に露光に寄与しない強度の光を透過させる部分(以下、光半透過部と称する。)とで構成し、かつ、この光半透過部を通過する光の位相をシフトさせて、光半透過部を透過した光の位相が上記光透過部を透過した光の位相に対して実質的に反転する関係となるようにすることにより、光透過部と光半透過部との境界部近傍を透過した光が互いに打ち消しあうようにして境界部のコントラストを良好に保持できるようにしたものである。
In semiconductor LSI manufacturing or the like, a photomask is used as a mask for fine pattern exposure. As a kind of this photomask, a phase shift mask that can improve the resolution of a transfer pattern by giving a phase difference between exposure light passing through the mask is used.
In recent years, a phase shift mask called a halftone phase shift mask has been developed as one of the phase shift masks. In this halftone phase shift mask, the mask pattern formed on the transparent substrate is substantially exposed to a portion that transmits light having an intensity that contributes substantially to exposure (hereinafter referred to as a light transmitting portion). And a portion that transmits light having an intensity that does not contribute to light (hereinafter referred to as a light semi-transmissive portion), and the phase of light passing through the light semi-transmissive portion is shifted to transmit the light semi-transmissive portion. The light transmitted through the vicinity of the boundary between the light transmission part and the light semi-transmission part can be obtained by making the phase of the transmitted light substantially invert with respect to the phase of the light transmitted through the light transmission part. By contrasting each other, the contrast of the boundary portion can be maintained satisfactorily.

このようなハーフトーン型位相シフトマスクは、光半透過部が、露光光を実質的に遮断する遮光機能と、光の位相をシフトさせる位相シフト機能との二つの機能を兼ね備えることになるので、主に位相角を制御する透過率の高い位相シフト膜パターンと主に光半透過性を制御する透過率の低い遮光膜パターンとを別々に形成する必要がなく、構成が簡単で製造も容易であるという特徴を有している。   In such a halftone phase shift mask, the light semi-transmission part has both a light shielding function for substantially blocking exposure light and a phase shift function for shifting the phase of light, There is no need to separately form a phase shift film pattern with high transmittance that mainly controls the phase angle and a light shielding film pattern with low transmittance that mainly controls the light translucency, and the configuration is simple and easy to manufacture. It has the characteristic of being.

下記特許文献1には、所定の位相角及び透過率を有し、膜特性に優れた光半透過部が得られるように、窒素、金属及びシリコンを主たる構成要素とする光半透過膜が透明基板上に形成され、該光半透過膜を熱処理したハーフトーン型位相シフトマスクブランクが記載されている。そして、この特許文献1に記載されている光半透過膜は、表層に酸素をおよそ40原子%含んでいることがESCA分析結果で示されている。   In Patent Document 1 below, a light semi-transmissive film containing nitrogen, metal, and silicon as main components is transparent so that a light semi-transmissive part having a predetermined phase angle and transmittance and excellent film characteristics can be obtained. A halftone phase shift mask blank formed on a substrate and heat-treating the light semi-transmissive film is described. The light translucent film described in Patent Document 1 shows that the surface layer contains approximately 40 atomic% of oxygen by ESCA analysis results.

特開2002−162726号公報JP 2002-162726 A

近年、回路パターンの微細化にともない、露光波長の短波長化が進んでおり、露光波長が248nm(KrFエキシマレーザー)から193nm(ArFエキシマレーザー)へと変わりつつある。ArFエキシマレーザーは短波長であるがゆえに、レーザー光のエネルギーは増大する。このため、レーザー照射によりマスク表面における化学反応が助長され、それにより、何かしらの析出物の形成が促進され、その析出物が異物としてマスク上に発生し付着するという問題がある。そのような析出物の一つとして、硫酸アンモニウムがあることが確認されている。
マスクは、最終工程に硫酸系洗浄剤を用いた洗浄が行われるのが一般的である。その洗浄工程で使用される硫酸系洗浄剤に由来する硫酸又は硫酸イオンが洗浄後のマスクに残留していることが多いと考えられる。このため、この硫酸イオンと何かしらの原因で発生したアンモニウムイオンの反応が、レーザー照射によって促進されることが、析出物が生じる原因と考えられる。
In recent years, with the miniaturization of circuit patterns, the exposure wavelength has been shortened, and the exposure wavelength is changing from 248 nm (KrF excimer laser) to 193 nm (ArF excimer laser). Since the ArF excimer laser has a short wavelength, the energy of the laser light increases. For this reason, the chemical reaction on the mask surface is promoted by the laser irradiation, whereby the formation of some precipitates is promoted, and there is a problem that the precipitates are generated and adhered as foreign matters on the mask. One such deposit has been identified as ammonium sulfate.
The mask is generally cleaned using a sulfuric acid-based cleaning agent in the final process. It is thought that sulfuric acid or sulfate ions derived from the sulfuric acid-based cleaning agent used in the cleaning process often remain in the cleaned mask. For this reason, it is considered that the reaction of ammonium ions generated for some reason with this sulfate ion is promoted by laser irradiation, which is the cause of precipitates.

アンモニウムイオンの発生源は、大気中又はペリクル由来の物質もしくは付着物であると考えられる。ところが、本発明者の検討によると、上記したようにマスクに用いられる薄膜に窒素が含有された材料を用いるものについて調べた結果、薄膜に窒素を含むものは、窒素を含まない薄膜よりも、膜表面にアンモニウムイオンが多く存在することがわかった。従って、薄膜に窒素を含むものは、異物欠陥となり得る硫酸アンモニウムの析出を促進している可能性があると考えられる。
また、洗浄液に対する耐薬品性(耐酸性、耐アルカリ性)についても、露光光源の短波長化にともない、その要求が一層厳しくなってきている。
このような状況下において、上記特許文献1に記載されているような光半透過膜は、上述のアンモニウムイオンの生成抑制、及び耐薬品性において必ずしも十分とは言えなかった。
The source of ammonium ions is considered to be substances or deposits derived from the atmosphere or pellicle. However, according to the study of the present inventor, as a result of investigating the use of a material containing nitrogen in the thin film used for the mask as described above, the thin film containing nitrogen is less than the thin film not containing nitrogen. It was found that many ammonium ions were present on the membrane surface. Therefore, it is considered that the thin film containing nitrogen may promote the precipitation of ammonium sulfate that can be a foreign matter defect.
Further, with respect to chemical resistance (acid resistance, alkali resistance) to the cleaning liquid, the demand has become more severe as the wavelength of the exposure light source becomes shorter.
Under such circumstances, the light translucent film as described in Patent Document 1 has not necessarily been sufficient in the above-described production suppression of ammonium ions and chemical resistance.

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、アンモニウムイオンの生成を抑制し、かつ耐薬品性に優れたハーフトーン型位相シフトマスクブランク、及びこのハーフトーン型位相シフトマスクブランクを用いて得られる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。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and uses a halftone phase shift mask blank that suppresses generation of ammonium ions and has excellent chemical resistance, and the halftone phase shift mask blank. An object of the present invention is to provide a halftone phase shift mask obtained by the above method.

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
(構成1)透明基板上に、露光波長に対し所定の透過率を有し、窒素、金属及びシリコンを主たる構成要素とする光半透過膜が形成されたハーフトーン型位相シフトマスクブランクであって、前記光半透過膜の表層における酸素の含有量が35原子%以上であり、且つ金属の含有量が5原子%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である。
構成1のように、露光波長に対し所定の透過率を有し、窒素、金属及びシリコンを主たる構成要素とする光半透過膜の表層における酸素の含有量が35原子%以上であり、且つ金属の含有量を5原子%以下とした。これにより、アンモニウムイオン生成の抑制効果に優れ、露光波長が200nm以下と短波長であってもアンモニウムイオンに起因する異物欠陥の発生を防止することができ、しかも耐薬品性に優れ光半透過膜の光学特性変化を生じないハーフトーン型位相シフトマスクブランクが得られる。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
(Configuration 1) A halftone phase shift mask blank in which a light translucent film having a predetermined transmittance with respect to an exposure wavelength and having nitrogen, metal and silicon as main components is formed on a transparent substrate. The halftone phase shift mask blank is characterized in that the oxygen content in the surface layer of the light translucent film is 35 atomic% or more and the metal content is 5 atomic% or less.
Like composition 1, it has a predetermined transmittance with respect to the exposure wavelength, and the oxygen content in the surface layer of the light semi-transmissive film whose main components are nitrogen, metal and silicon is 35 atomic% or more, and metal The content of was made 5 atomic% or less. Thereby, it is excellent in the effect of suppressing the generation of ammonium ions, can prevent the occurrence of foreign matter defects caused by ammonium ions even when the exposure wavelength is as short as 200 nm or less, and has excellent chemical resistance and a light semi-transmissive film Thus, a halftone phase shift mask blank that does not cause a change in optical characteristics is obtained.

(構成2)前記光半透過膜の表層における窒素の含有量が45原子%以下であることを特徴とする構成1記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクである。
光半透過膜の表層における窒素の含有量が45原子%以下であることにより、上述のアンモニウムイオン生成の抑制効果と耐薬品性の両方の特性をより向上させることができる。
(構成3)前記表層の膜厚は、1nm以上5nm以下であることを特徴とする構成1又は2記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクである。
光半透過膜の表層の膜厚を1nm以上5nm以下とすることにより、上述のアンモニウムイオン生成の抑制効果と耐薬品性の両方の特性効果が顕著に得られ、また200nm以下の露光波長域における光学特性(透過率、位相角)にも影響がない。
(Structure 2) The halftone phase shift mask blank according to Structure 1, wherein the content of nitrogen in the surface layer of the light translucent film is 45 atomic% or less.
When the nitrogen content in the surface layer of the light-semitransmissive film is 45 atomic% or less, both the above-described effects of suppressing ammonium ion generation and chemical resistance can be further improved.
(Structure 3) The halftone phase shift mask blank according to Structure 1 or 2, wherein the surface layer has a thickness of 1 nm to 5 nm.
By setting the film thickness of the surface layer of the light semi-transmissive film to 1 nm or more and 5 nm or less, both the above-described ammonium ion generation suppressing effect and chemical resistance can be remarkably obtained, and in the exposure wavelength region of 200 nm or less. The optical properties (transmittance, phase angle) are not affected.

(構成4)前記表層を除く光半透過膜には、実質的に酸素が含まれていないことを特徴とする構成1乃至3の何れか一に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクである。
表層を除く光半透過膜には、実質的に酸素が含まれていないことにより、耐薬品性が良好で、光半透過膜の光学特性変化が起こらない。
(構成5)前記露光波長は、200nm以下であることを特徴とする構成1乃至4の何れか一に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクである。
アンモニウムイオン生成の抑制効果に優れ、露光波長が200nm以下のような短波長であってもアンモニウムイオンに起因する異物欠陥の発生を防止でき、しかも耐薬品性に優れるので、本発明は特に有効である。
(Structure 4) The halftone phase shift mask blank according to any one of Structures 1 to 3, wherein the light semitransmissive film excluding the surface layer does not substantially contain oxygen.
Since the light semi-transmissive film excluding the surface layer does not substantially contain oxygen, the chemical resistance is good and the optical characteristics of the light semi-transmissive film do not change.
(Structure 5) The halftone phase shift mask blank according to any one of Structures 1 to 4, wherein the exposure wavelength is 200 nm or less.
The present invention is particularly effective because it has an excellent effect of suppressing the production of ammonium ions, can prevent foreign matter defects caused by ammonium ions even when the exposure wavelength is as short as 200 nm, and is excellent in chemical resistance. is there.

(構成6)構成1乃至5の何れか一に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクの前記光半透過膜をパターニングして、透明基板上に、窒素、金属及びシリコンを主たる構成要素とする光半透過部を形成することを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法である。
構成1乃至5の何れか一に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクの光半透過膜をパターニングして、窒素、金属及びシリコンを主たる構成要素とする光半透過部を形成することにより、アンモニウムイオンの生成を抑制し、露光波長が200nm以下のような短波長であってもアンモニウムイオンに起因する異物欠陥の発生を防止でき、且つ耐薬品性に優れたハーフトーン型位相シフトマスクが得られる。
(Structure 6) Light having main components of nitrogen, metal, and silicon on a transparent substrate by patterning the light semitransmissive film of the halftone phase shift mask blank according to any one of Structures 1 to 5. A halftone phase shift mask manufacturing method is characterized in that a semi-transmissive portion is formed.
By patterning the light-semitransmissive film of the halftone phase shift mask blank according to any one of Structures 1 to 5, ammonium is formed by forming a light-semitransmissive part mainly composed of nitrogen, metal, and silicon. A halftone phase shift mask that suppresses the generation of ions, can prevent generation of foreign matter defects caused by ammonium ions even when the exposure wavelength is as short as 200 nm or less, and has excellent chemical resistance can be obtained. .

本発明によれば、アンモニウムイオンの生成を抑制し、露光波長が200nm以下のような短波長であってもアンモニウムイオンに起因する異物欠陥の発生を防止することができ、しかも耐薬品性に優れ光半透過膜の光学特性変化が起こらないハーフトーン型位相シフトマスクブランクが得られる。また、このハーフトーン型位相シフトマスクブランクを用いることにより、露光波長が200nm以下と短波長であってもアンモニウムイオンに起因する異物欠陥の発生を防止することができ、しかも耐薬品性に優れたハーフトーン型位相シフトマスクが得られる。   According to the present invention, generation of ammonium ions can be suppressed, generation of foreign matter defects caused by ammonium ions can be prevented even when the exposure wavelength is as short as 200 nm or less, and chemical resistance is excellent. A halftone phase shift mask blank in which the optical characteristic change of the light semi-transmissive film does not occur is obtained. In addition, by using this halftone phase shift mask blank, it is possible to prevent the occurrence of foreign matter defects caused by ammonium ions even when the exposure wavelength is as short as 200 nm or less, and excellent in chemical resistance. A halftone phase shift mask is obtained.

以下、本発明を実施の形態により詳細に説明する。
図1の(a)は本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクの一実施の形態を示す断面図、同図の(b)は本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの一実施の形態を示す断面図である。
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクの一実施の形態は、図1(a)に示すように、透明基板1上に、光半透過膜2が形成されたハーフトーン型位相シフトマスクブランク10である。この光半透過膜2は、露光波長に対し所定の透過率を有し、窒素、金属及びシリコンを主たる構成要素とする材料からなり、光半透過膜の表層における酸素の含有量は35原子%以上であり、且つ金属の含有量は5原子%以下である。
このように、露光波長に対し所定の透過率を有し、窒素、金属及びシリコンを主たる構成要素とする光半透過膜の表層における酸素の含有量を35原子%以上とし、且つ金属の含有量を5原子%以下とすることにより、アンモニウムイオン生成の抑制効果に優れ、露光波長が200nm以下と短波長であってもアンモニウムイオンに起因する異物欠陥の発生を防止することができ、しかも耐薬品性に優れ光半透過膜の光学特性変化を生じないハーフトーン型位相シフトマスクブランクが得られる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail by embodiments.
1A is a cross-sectional view showing an embodiment of a halftone phase shift mask blank of the present invention, and FIG. 1B shows an embodiment of the halftone phase shift mask of the present invention. It is sectional drawing.
As shown in FIG. 1A, an embodiment of the halftone phase shift mask blank of the present invention is a halftone phase shift mask blank 10 in which a light semitransmissive film 2 is formed on a transparent substrate 1. It is. This light semi-transmissive film 2 has a predetermined transmittance with respect to the exposure wavelength and is made of a material mainly composed of nitrogen, metal, and silicon, and the oxygen content in the surface layer of the light semi-transmissive film is 35 atomic%. The metal content is 5 atomic% or less.
As described above, the oxygen content in the surface layer of the light semi-transmissive film having a predetermined transmittance with respect to the exposure wavelength and containing nitrogen, metal, and silicon as main components is 35 atomic% or more, and the metal content. Is 5 atomic% or less, it is excellent in the effect of suppressing the formation of ammonium ions, can prevent the occurrence of foreign matter defects due to ammonium ions even when the exposure wavelength is as short as 200 nm or less, and is resistant to chemicals. A halftone phase shift mask blank which is excellent in properties and does not cause changes in the optical characteristics of the light semi-transmissive film can be obtained.

従来は、光半透過膜の構成成分が起因するアンモニウムイオンが膜表面に多く存在し、特に露光光源の波長が200nm以下のような短波長であると、このアンモニウムイオンと、洗浄後のマスク表面に残留している硫酸系洗浄剤に由来する硫酸又は硫酸イオンとの反応が促進されて、異物欠陥となり得る硫酸アンモニウムを析出させるという問題点があった。さらに、光半透過膜の耐薬品性が必ずしも十分ではなく、そのため耐薬品性により光半透過膜の光学特性変化が起こるという問題点があった。本発明者は鋭意検討した結果、アンモニウムイオン生成の抑制効果と耐薬品性は、光半透過膜の表層の状態(組成)を調整することで優れた特性が得られることがわかった。   Conventionally, a large amount of ammonium ions are present on the film surface due to the components of the light-semitransmissive film. In particular, when the wavelength of the exposure light source is a short wavelength of 200 nm or less, this ammonium ion and the mask surface after cleaning The reaction with sulfuric acid or sulfate ions derived from the sulfuric acid-based detergent remaining in the catalyst is promoted to precipitate ammonium sulfate that can be a foreign matter defect. Furthermore, the chemical resistance of the light semi-transmissive film is not always sufficient, and therefore there is a problem that the optical characteristics of the light semi-transmissive film change due to the chemical resistance. As a result of intensive studies, the present inventor has found that excellent effects can be obtained by adjusting the state (composition) of the surface layer of the light-semitransmissive film in terms of the suppression effect of ammonium ion generation and chemical resistance.

すなわち、光半透過膜の表層における酸素の含有量は、35原子%以上とする。光半透過膜の表層における酸素の含有量が、35原子%未満であると、アンモニウムイオン生成の抑制効果が得られないので好ましくない。また、光半透過膜の表層における金属の含有量は5原子%以下とする。光半透過膜の表層における金属の含有量が5原子%を超えると、耐薬品性(耐酸性、耐アルカリ性)が悪くなるので好ましくない。
本発明において、光半透過膜の表層における酸素の含有量は、より好ましくは40原子%以上であり、金属の含有量は、より好ましくは3原子%以下である。
That is, the oxygen content in the surface layer of the light translucent film is set to 35 atomic% or more. If the oxygen content in the surface layer of the light semi-transmissive film is less than 35 atomic%, an effect of suppressing ammonium ion generation cannot be obtained, which is not preferable. Further, the metal content in the surface layer of the light translucent film is set to 5 atomic% or less. If the metal content in the surface layer of the light semi-transmissive film exceeds 5 atomic%, the chemical resistance (acid resistance and alkali resistance) deteriorates, which is not preferable.
In the present invention, the oxygen content in the surface layer of the light translucent film is more preferably 40 atomic% or more, and the metal content is more preferably 3 atomic% or less.

また、本発明における光半透過膜は、金属、シリコン及び窒素を主たる構成要素とする膜であるが、金属とシリコンに加えて、窒素を含むことにより、光半透過膜の光学特性(透過率、位相角)をコントロールすることができる。
上述のアンモニウムイオン生成の抑制効果と耐薬品性(耐酸性、耐アルカリ性)の両特性をより向上させるためには、光半透過膜の表層における窒素の含有量を45原子%以下とすることが好ましい。本発明において、光半透過膜の表層における窒素の含有量は、より好ましくは40原子%以下であり、更に好ましくは、35原子%以下であることが望ましい。
In addition, the light semi-transmissive film in the present invention is a film containing metal, silicon and nitrogen as main components. However, in addition to metal and silicon, the light semi-transmissive film contains nitrogen, so that the optical characteristics (transmittance) of the light semi-transmissive film are included. , Phase angle) can be controlled.
In order to further improve both the above-described effects of suppressing the formation of ammonium ions and chemical resistance (acid resistance and alkali resistance), the nitrogen content in the surface layer of the light translucent film should be 45 atomic% or less. preferable. In the present invention, the nitrogen content in the surface layer of the light translucent film is more preferably 40 atomic% or less, and still more preferably 35 atomic% or less.

また、上記耐光性と耐薬品性の両方の特性を好ましく得るために必要な表層の膜厚は、1nm以上5nm以下とすることが好ましい。表層の膜厚が1nm未満の場合、上述のアンモニウムイオン生成の抑制効果と耐薬品性の両方の特性効果が顕著に現れず好ましくない。また、表層の膜厚が5nmを超えると、200nm以下の露光波長域における光学特性(透過率、位相角)に影響があるので好ましくない。本発明において、表層の膜厚は、より好ましくは1nm以上3nm以下であることが望ましい。   Moreover, it is preferable that the film thickness of the surface layer necessary for obtaining both the above light resistance and chemical resistance characteristics is 1 nm or more and 5 nm or less. When the film thickness of the surface layer is less than 1 nm, both the above-described effects of suppressing the formation of ammonium ions and the chemical effects are not remarkably exhibited, which is not preferable. Moreover, when the film thickness of the surface layer exceeds 5 nm, it is not preferable because optical characteristics (transmittance, phase angle) in an exposure wavelength region of 200 nm or less are affected. In the present invention, the film thickness of the surface layer is more preferably 1 nm or more and 3 nm or less.

また、表層を除く光半透過膜には、実質的に酸素が含まれていないことが好ましい。表層を除く光半透過膜に酸素が含まれていると、耐薬品性が悪くなり、光半透過膜の光学特性変化に影響があるからである。ここで、実質的に酸素が含まれていないとは、酸素が全く含まれていないか、あるいは酸素が含まれているとしてもその含有量が3原子%以下であることをいう。
尚、光半透過膜の表層における酸素の含有量が35原子%以上であり、表層を除く光半透過膜には実質的に酸素が含まれていない光半透過膜とするためには、例えば、光半透過膜の成膜終了直前に、成膜雰囲気ガス中に酸素ガスを供給して成膜する方法や、基板上に光半透過膜を形成後、大気中で熱処理する方法などが好ましく挙げられる。この場合の酸素ガスの流量や、熱処理する場合の温度、時間等の処理条件は、表層における酸素含有量を考慮して適当な条件を設定すればよい。
Moreover, it is preferable that oxygen is not contained substantially in the light semipermeable film except a surface layer. This is because if the light semi-transmissive film excluding the surface layer contains oxygen, the chemical resistance is deteriorated, and the optical characteristics of the light semi-transmissive film are affected. Here, “substantially free of oxygen” means that oxygen is not contained at all, or even if oxygen is contained, its content is 3 atomic% or less.
In order to obtain a light semi-transmissive film in which the oxygen content in the surface layer of the light semi-transmissive film is 35 atomic% or more and the light semi-transmissive film excluding the surface layer is substantially free of oxygen, for example, A method of forming a film by supplying an oxygen gas in a film forming atmosphere gas immediately before completion of film formation of the light semi-transmissive film, a method of performing heat treatment in the atmosphere after forming the light semi-transmissive film on the substrate, etc. are preferable. Can be mentioned. In this case, the oxygen gas flow rate, the processing conditions such as the temperature and time for the heat treatment, and the like may be set appropriately in consideration of the oxygen content in the surface layer.

上記光半透過膜の構成要素である金属としては、例えば、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、クロム(Cr)等の金属が好ましく挙げられる。これらの金属とシリコンを含む材料は、波長が200nm以下の露光光に対して、屈折率が比較的高く、位相をシフト(望ましくは反転)させるための膜厚を薄くでき、またこの波長域においては露光光に対する光透過率(遮光性能)も良好な値とすることができるからである。   Preferred examples of the metal that is a constituent element of the light translucent film include metals such as molybdenum (Mo), tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), and chromium (Cr). These materials containing metal and silicon have a relatively high refractive index with respect to exposure light having a wavelength of 200 nm or less, and can reduce the film thickness for shifting (preferably reversing) the phase. This is because the light transmittance (light shielding performance) with respect to the exposure light can also be set to a good value.

尚、200nm以下の露光波長域における光学特性(透過率、位相角)を考慮すると、表層を除いた光半透過膜の組成は、金属が2〜8原子%、シリコンが20〜50原子%、窒素が30〜70原子%とすることが好ましい。   In consideration of optical characteristics (transmittance, phase angle) in an exposure wavelength region of 200 nm or less, the composition of the light translucent film excluding the surface layer is 2 to 8 atomic% for metal, 20 to 50 atomic% for silicon, Nitrogen is preferably 30 to 70 atomic%.

窒素、金属及びシリコンを主たる構成要素とする光半透過膜の材料としては、例えば、窒化されたモリブデン及びシリコン(MoSiN系材料)、窒化されたタンタル及びシリコン(TaSiN系材料)、窒化されたタングステン及びシリコン(WSiN系材料)、窒化されたチタン及びシリコン(TiSiN系材料)、窒化されたクロム及びシリコン(CrSiN系材料)、等が挙げられる。これらの材料の中でも、金属をモリブデン(Mo)やタンタル(Ta)とする窒化されたモリブデン及びシリコンからなる材料(MoSiN系材料)、窒化されたタンタル及びシリコンからなる材料(TaSiN系材料)は、マスク製造工程における加工特性(パターン制御性)や、スパッタターゲット要因による欠陥発生防止の点で好ましい。   Examples of the material of the light translucent film mainly composed of nitrogen, metal, and silicon include nitrided molybdenum and silicon (MoSiN-based material), nitrided tantalum and silicon (TaSiN-based material), and nitrided tungsten. And silicon (WSiN-based material), nitrided titanium and silicon (TiSiN-based material), nitrided chromium and silicon (CrSiN-based material), and the like. Among these materials, a material made of nitrided molybdenum and silicon (MoSiN material) whose metal is molybdenum (Mo) or tantalum (Ta), a material made of nitrided tantalum and silicon (TaSiN material), This is preferable in terms of processing characteristics (pattern controllability) in the mask manufacturing process and prevention of defects due to a sputter target factor.

このような光半透過膜は、例えば、低圧雰囲気中でスパッタリング成膜(DCスパッタリング、RFスパッタリング、イオンビームスパッタリングなど)することにより形成することができる。低圧雰囲気を使用することにより、緻密な膜が形成されやすく、耐薬品性の向上にとって好ましいからである。
光半透過膜は、露光光を実質的に遮断する遮光機能と、光の位相をシフトさせる位相シフト機能との二つの機能を兼ね備える。これらの機能の値は、マスク使用時の露光光源及びその波長に応じて異なるため、使用する露光光源及びその波長に対応して、その値を設計、選択する必要がある。
Such a light semi-transmissive film can be formed by, for example, sputtering film formation (DC sputtering, RF sputtering, ion beam sputtering, etc.) in a low-pressure atmosphere. By using a low-pressure atmosphere, a dense film is easily formed, which is preferable for improving chemical resistance.
The light semi-transmissive film has two functions of a light shielding function for substantially blocking exposure light and a phase shift function for shifting the phase of light. Since the values of these functions differ depending on the exposure light source and its wavelength when the mask is used, it is necessary to design and select the values corresponding to the exposure light source to be used and its wavelength.

光半透過膜の位相シフト量は、光半透過膜の膜組成及び膜厚を調整することで制御することが出来る。位相シフト量をφ、露光光の波長をλ、光半透過膜の屈折率をnとすると、光半透過膜の膜厚dは次の(1)式で決定できる。
d=(φ/360)×[λ/(n−1)] (1)
(1)式における位相シフト量φは、180度であることが解像度向上の観点から最も望ましいが、実用的には160度〜200度程度であってもよい。
The phase shift amount of the light semi-transmissive film can be controlled by adjusting the film composition and film thickness of the light semi-transmissive film. When the phase shift amount is φ, the wavelength of the exposure light is λ, and the refractive index of the light semi-transmissive film is n, the film thickness d of the light semi-transmissive film can be determined by the following equation (1).
d = (φ / 360) × [λ / (n−1)] (1)
The phase shift amount φ in the equation (1) is most desirably 180 degrees from the viewpoint of improving the resolution, but may be practically about 160 degrees to 200 degrees.

光半透過膜の露光光に対する光透過率(遮光性能)は、半導体素子等のパターン形成の際に用いるレジストの感度にもよるが、一般的には2〜20%程度が好ましい。この範囲内においては、光透過率は、透過率が高い方が位相効果が高いので、高い方が好ましい。但し、ライン・アンド・スペースパターンの場合は光透過率が低い方が好ましく、またホール、ドット系のパターンの場合は光透過率が高い方が好ましい。光半透過膜の光透過率は、膜組成を調整することで制御することが出来る。   The light transmittance (light shielding performance) of the light semi-transmissive film with respect to the exposure light is generally about 2 to 20%, although it depends on the sensitivity of the resist used for forming a pattern of a semiconductor element or the like. Within this range, the higher the light transmittance, the higher the phase effect, and thus the higher the light transmittance. However, in the case of a line and space pattern, it is preferable that the light transmittance is low, and in the case of a hole or dot pattern, it is preferable that the light transmittance is high. The light transmittance of the light semi-transmissive film can be controlled by adjusting the film composition.

尚、上記実施の形態では、光半透過膜が単一層である場合を示したが、単一層構造の光半透過膜を二層以上積層させた多層構造の光半透過膜とすることもできる。この場合、少なくとも基板から一番離れた位置にある上層側の光半透過膜の表層における酸素の含有量を35原子%以上、金属の含有量を5原子%以下とすることが好ましい。   In the above embodiment, the case where the light semi-transmissive film is a single layer is shown. However, a light semi-transmissive film having a multilayer structure in which two or more light semi-transmissive films having a single layer structure are stacked may be used. . In this case, it is preferable that the oxygen content in the surface layer of the upper light-semitransmissive film located at the farthest position from the substrate is 35 atomic% or more and the metal content is 5 atomic% or less.

本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクに用いる前記透明基板としては、使用する露光波長に対して透明な基板であれば特に制限されない。透明基板として例えば、石英基板、その他各種ガラス基板(例えばソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス等)などが挙げられる。特に、石英基板は、たとえばArFエキシマレーザー(波長193nm)又はそれより短い波長の露光光に対して透明性が高いので好適である。   The transparent substrate used in the halftone phase shift mask blank of the present invention is not particularly limited as long as it is a substrate transparent to the exposure wavelength to be used. Examples of the transparent substrate include a quartz substrate and other various glass substrates (for example, soda lime glass and aluminosilicate glass). In particular, a quartz substrate is suitable because it is highly transparent to, for example, ArF excimer laser (wavelength 193 nm) or exposure light having a shorter wavelength.

本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、石英基板等の透明基板上に、公知の薄膜形成法を用いて、光半透過膜を形成することによって製造される。尚、基板周縁部における光半透過膜の膜剥れによるパーティクル発生を防止するために、透明基板主表面上の周縁部を除く領域に光半透過膜を形成するようにしても良い。   The halftone phase shift mask blank of the present invention is manufactured by forming a light semi-transmissive film on a transparent substrate such as a quartz substrate using a known thin film forming method. In order to prevent generation of particles due to film peeling of the light semi-transmissive film at the peripheral edge of the substrate, a light semi-transmissive film may be formed in a region excluding the peripheral edge on the main surface of the transparent substrate.

図1(b)は、上述のハーフトーン型位相シフトマスクブランク10の光半透過膜2をパターニングして、透明基板1上に窒素、金属及びシリコンを主たる構成要素とする光半透過部2aと光透過部3とが形成されたハーフトーン型位相シフトマスク20を示す。
図2は、本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクを用いたハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程の一例を示したものである。
これによると、先ず、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク10の光半透過膜2上にレジスト膜4(例えば電子線用ポジ型レジスト膜)を形成する(同図(a)、(b)参照)。次いで、レジスト膜4に対して電子線描画機を用いて所定のパターン描画を行い、現像処理してレジストパターン4aを形成する(同図(c)参照)。
FIG. 1B shows a light semi-transmissive portion 2a having nitrogen, metal and silicon as main components on the transparent substrate 1 by patterning the light semi-transmissive film 2 of the halftone phase shift mask blank 10 described above. The halftone phase shift mask 20 in which the light transmission part 3 was formed is shown.
FIG. 2 shows an example of a manufacturing process of a halftone phase shift mask using the halftone phase shift mask blank of the present invention.
According to this, first, a resist film 4 (for example, a positive resist film for electron beams) is formed on the light semi-transmissive film 2 of the halftone phase shift mask blank 10 (see FIGS. 1A and 1B). . Next, a predetermined pattern is drawn on the resist film 4 using an electron beam drawing machine, and development processing is performed to form a resist pattern 4a (see FIG. 5C).

次に、上記レジストパターン4aをマスクにして、光半透過膜2をエッチングして光半透過膜パターン(光半透過部2a)を形成する(同図(d)参照)。そして、残存する上記レジストパターン4aを酸素アッシング等により除去する。
以上のようにして、透明基板1上に、パターン状の光半透過膜からなる光半透過部2aと光透過部3が形成されたハーフトーン型位相シフトマスク20を得ることができる(同図(e)参照)。
Next, using the resist pattern 4a as a mask, the light semi-transmissive film 2 is etched to form a light semi-transmissive film pattern (light semi-transmissive portion 2a) (see FIG. 4D). Then, the remaining resist pattern 4a is removed by oxygen ashing or the like.
As described above, the halftone phase shift mask 20 in which the light semi-transmissive portion 2a and the light transmissive portion 3 formed of a patterned light semi-transmissive film are formed on the transparent substrate 1 can be obtained (see FIG. (See (e)).

以上のように、本発明の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は、とくに露光波長が200nm以下、例えばArFエキシマレーザー(波長193nm)又はそれより短い波長の露光光を露光光源とする場合に好適である。すなわち、アンモニウムイオン生成の抑制効果に優れ、露光波長が200nm以下のような短波長であってもアンモニウムイオンに起因する異物欠陥の発生を防止でき、しかも耐薬品性に優れるので、本発明は特に有効である。   As described above, the halftone phase shift mask blank and the halftone phase shift mask of the present invention have an exposure wavelength of 200 nm or less, for example, ArF excimer laser (wavelength 193 nm) or shorter exposure light. It is suitable for the case. In other words, the present invention is particularly effective in suppressing the production of ammonium ions, and even when the exposure wavelength is as short as 200 nm or less, it is possible to prevent the occurrence of foreign matter defects caused by ammonium ions, and the chemical resistance is excellent. It is valid.

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。
(実施例1)
モリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混合ターゲット(Mo:Si=10mol%:90mol%)を用い、アルゴン(Ar)と窒素(N)とヘリウム(He)との混合ガス雰囲気(Ar:N:He=10sccm:80sccm:60sccm、圧力0.2Pa)で、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、合成石英ガラス基板上に、窒化されたモリブデン及びシリコン(MoSiN)の光半透過膜(膜厚:69nm)を形成した。
次いで、大気中で420℃、15分間熱処理した後、光半透過膜表面を純水にてスクラブ洗浄を行って、ArFエキシマレーザー露光用ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを作製した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Example 1
Using a mixed target of molybdenum (Mo) and silicon (Si) (Mo: Si = 10 mol%: 90 mol%), a mixed gas atmosphere of argon (Ar), nitrogen (N 2 ), and helium (He) (Ar: N 2: He = 10sccm: 80sccm : 60sccm, pressure 0.2 Pa), by reactive sputtering (DC sputtering), a synthetic quartz glass substrate, the light semi-transmitting film (film of molybdenum and silicon is nitrided (MoSiN) (Thickness: 69 nm).
Subsequently, after heat-treating at 420 ° C. for 15 minutes in the air, the surface of the light translucent film was scrubbed with pure water to produce a halftone phase shift mask blank for ArF excimer laser exposure.

得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、ArFエキシマレーザー(波長193nm)において、透過率は6.0%、位相角が180°であった。
また、得られた光半透過膜について、オージェ電子分光法(AES)により深さ方向の組成分析を行った。表層(約3nm)を除く光半透過膜の組成は、膜厚方向において均一で、モリブデン(Mo)が4.2原子%、シリコン(Si)が35.8原子%、窒素(N)が60.0原子%、酸素(O)は0原子%であった。また、光半透過膜の表層(約3nm)における組成は、モリブデン(Mo)が1.9原子%、シリコン(Si)が18.7原子%、窒素(N)が33.5原子%、酸素(O)が45.9原子%であった。
The obtained halftone phase shift mask blank had an transmittance of 6.0% and a phase angle of 180 ° in an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm).
In addition, the obtained semi-transmissive film was subjected to composition analysis in the depth direction by Auger electron spectroscopy (AES). The composition of the light translucent film excluding the surface layer (about 3 nm) is uniform in the film thickness direction, 4.2 atomic% of molybdenum (Mo), 35.8 atomic% of silicon (Si), and 60 of nitrogen (N). 0.0 atomic% and oxygen (O) were 0 atomic%. The composition of the surface layer (about 3 nm) of the light-semitransmissive film is as follows: molybdenum (Mo) is 1.9 atomic%, silicon (Si) is 18.7 atomic%, nitrogen (N) is 33.5 atomic%, oxygen (O) was 45.9 atomic%.

次に、光半透過膜の耐薬品性について調べた。光半透過膜の耐酸性は、熱濃硫酸(96%HSO、温度:100℃)中に120分間浸漬した前後の位相角変化で評価した。負の値は位相角が減少したことを示す。また、光半透過膜の耐アルカリ性は、アンモニア過水(29%NH:30%H:HO=1:2:1(体積比)、温度:25℃)中に120分間浸漬した前後の位相角変化で評価した。上述と同様、負の値は位相角が減少したことを示す。その結果、本実施例における光半透過膜の耐酸性は、−0.3°、耐アルカリ性は、−1.5°と良好な結果が得られた。尚、位相角は、位相差測定機(レーザーテック社製:MPM−193)を用いて測定した。
また、光半透過膜表面のアンモニウムイオン(NH+)濃度を、純水抽出によるイオンクロマトグラフィー法により測定したところ、2.5ng/cmであった。
Next, the chemical resistance of the light translucent film was examined. The acid resistance of the light semi-transmissive film was evaluated by a change in phase angle before and after being immersed in hot concentrated sulfuric acid (96% H 2 SO 4 , temperature: 100 ° C.) for 120 minutes. Negative values indicate that the phase angle has decreased. Further, the alkali resistance of the light semi-transmissive film is 120 minutes in ammonia perwater (29% NH 3 : 30% H 2 O 2 : H 2 O = 1: 2: 1 (volume ratio), temperature: 25 ° C.). The phase angle change before and after immersion was evaluated. As before, a negative value indicates that the phase angle has decreased. As a result, good results were obtained with an acid resistance of -0.3 [deg.] And an alkali resistance of -1.5 [deg.] In the light semi-transmissive film in this example. In addition, the phase angle was measured using the phase difference measuring machine (Lasertec company make: MPM-193).
Also, when the ammonium ion (NH 4 +) concentration of the light semi-transmitting film surface was measured by an ion chromatographic method with pure water extraction was 2.5 ng / cm 2.

次に、このハーフトーン型位相シフトマスクブランクを用いて、以下の方法によりハーフトーン型位相シフトマスクを作製した。
すなわち、上記ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの光半透過膜上に、電子線描画用ポジ型レジスト膜を塗布形成した後、電子線描画機により所定のパターン描画を行い、現像処理してレジストパターンを形成した。
次に、このレジストパターンをマスクにして、SFガスとHeガスの混合ガスによるドライエッチングにより、窒化されたモリブデン及びシリコンからなる光半透過膜の露出部分を除去し、光半透過膜のパターン(ホール、ドット等)を得た。
次に、残存しているレジストパターンを剥離除去した後、100℃の98%硫酸(HSO)に15分間浸漬して硫酸洗浄し、純水等でリンスして、ArFエキシマレーザー露光用ハーフトーン型位相シフトマスクを得た。
Next, using this halftone phase shift mask blank, a halftone phase shift mask was produced by the following method.
That is, after applying and forming a positive resist film for electron beam drawing on the light semi-transmissive film of the halftone phase shift mask blank, a predetermined pattern is drawn by an electron beam drawing machine, and development processing is performed to form a resist pattern. Formed.
Next, by using this resist pattern as a mask, the exposed portion of the light semi-transmissive film made of nitrided molybdenum and silicon is removed by dry etching with a mixed gas of SF 6 gas and He gas, and the pattern of the light semi-transmissive film is obtained. (Holes, dots, etc.) were obtained.
Next, after removing the remaining resist pattern, it is immersed in 98% sulfuric acid (H 2 SO 4 ) at 100 ° C. for 15 minutes, washed with sulfuric acid, rinsed with pure water or the like, and used for ArF excimer laser exposure. A halftone phase shift mask was obtained.

このハーフトーン型位相シフトマスクは、光半透過膜表面のアンモニウムイオンが少ないことから、例えばArFエキシマレーザーのような露光波長が短い短波長のレーザー照射によるパターン転写を行った場合、硫酸アンモニウムによる異物欠陥の生成を防止することができる。   This halftone phase shift mask has few ammonium ions on the surface of the semi-transparent film. Therefore, when pattern transfer is performed by laser irradiation with a short wavelength, such as an ArF excimer laser, foreign matter defects due to ammonium sulfate. Can be prevented.

以下、上記実施例に対する比較例を説明する。
(比較例1)
上述の実施例1において、光半透過膜形成後、窒素雰囲気中で200℃、15分間熱処理を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、ArFエキシマレーザー露光用ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを作製した。
得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、ArFエキシマレーザー(波長193nm)において、透過率は6.0%、位相角が180°であった。
Hereinafter, a comparative example with respect to the above embodiment will be described.
(Comparative Example 1)
A halftone phase shift mask for ArF excimer laser exposure in the same manner as in Example 1, except that after the light semitransmissive film was formed, heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere at 200 ° C. for 15 minutes. A blank was produced.
The obtained halftone phase shift mask blank had an transmittance of 6.0% and a phase angle of 180 ° in an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm).

また、得られた光半透過膜について、オージェ電子分光法(AES)により深さ方向の組成分析を行った結果、表層(約3nm)を除く光半透過膜の組成は、膜厚方向において均一で、実施例1と同じ組成であった。また、光半透過膜の表層(約3nm)には、モリブデン(Mo)が2.1原子%、シリコン(Si)が21.2原子%、窒素(N)が42.4原子%、酸素(O)が34.3原子%含まれていることがわかった。
次に、実施例1と同様に光半透過膜の耐薬品性について調べた。その結果、耐酸性は、−0.6°、耐アルカリ性は、−3.0°と実施例1と比べて若干悪かった。
また、光半透過膜表面のアンモニウムイオン(NH+)濃度を、純水抽出によるイオンクロマトグラフィー法により測定したところ、75ng/cmと悪い結果となった。
Further, as a result of the composition analysis in the depth direction of the obtained light semi-transmissive film by Auger electron spectroscopy (AES), the composition of the light semi-transmissive film excluding the surface layer (about 3 nm) is uniform in the film thickness direction. Thus, the composition was the same as in Example 1. Further, the surface layer (about 3 nm) of the light translucent film has molybdenum (Mo) of 2.1 atomic%, silicon (Si) of 21.2 atomic%, nitrogen (N) of 42.4 atomic%, oxygen ( It was found that 3) atomic percent of O) was included.
Next, the chemical resistance of the light translucent film was examined in the same manner as in Example 1. As a result, the acid resistance was −0.6 ° and the alkali resistance was −3.0 °, which was slightly worse than that of Example 1.
Further, the ammonium ion (NH 4 +) concentration of the light semi-transmitting film surface was measured by ion chromatography with pure water extraction has resulted bad and 75 ng / cm 2.

次に、このハーフトーン型位相シフトマスクブランクを用いて、実施例1と同様にハーフトーン型位相シフトマスクを作製した。このハーフトーン型位相シフトマスクは、光半透過膜表面のアンモニウムイオンが多いことから、ArFエキシマレーザーのような露光波長が短い短波長のレーザー照射によるパターン転写を行った場合、硫酸アンモニウムによる異物欠陥の生成を防止することはできない。   Next, a halftone phase shift mask was produced in the same manner as in Example 1 using this halftone phase shift mask blank. Since this halftone phase shift mask has a large amount of ammonium ions on the surface of the translucent film, when pattern transfer is performed by laser irradiation with a short wavelength such as an ArF excimer laser, foreign matter defects due to ammonium sulfate are eliminated. Generation cannot be prevented.

(比較例2)
上述の実施例1において、モリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混合ターゲットの組成を、Mo:Si=12mol%:88mol%とし、雰囲気ガスをアルゴン(Ar)と窒素(N)の混合ガスに変え、流量と圧力を調整して、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、合成石英ガラス基板上に、窒化されたモリブデン及びシリコン(MoSiN)の光半透過膜(膜厚:69nm)を形成し、その後、前述の比較例1と同じ条件で熱処理を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、ArFエキシマレーザー露光用ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを作製した。
得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、ArFエキシマレーザー(波長193nm)において、透過率は6.0%、位相角が180°であった。
(Comparative Example 2)
In Example 1 described above, the composition of the mixed target of molybdenum (Mo) and silicon (Si) is Mo: Si = 12 mol%: 88 mol%, and the atmosphere gas is a mixture of argon (Ar) and nitrogen (N 2 ). A gas translucent film (film thickness: 69 nm) of nitrided molybdenum and silicon (MoSiN) is formed on a synthetic quartz glass substrate by reactive sputtering (DC sputtering) by changing to gas and adjusting the flow rate and pressure. Then, a halftone phase shift mask blank for ArF excimer laser exposure was produced in the same manner as in Example 1 except that heat treatment was performed under the same conditions as in Comparative Example 1 described above.
The obtained halftone phase shift mask blank had an transmittance of 6.0% and a phase angle of 180 ° in an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm).

また、得られた光半透過膜について、オージェ電子分光法(AES)により深さ方向の組成分析を行った結果、光半透過膜の表層(約3nm)には、モリブデン(Mo)が5.7原子%、シリコン(Si)が45.6原子%、窒素(N)が30.1原子%、酸素(O)が18.6原子%含まれていることがわかった。
次に、実施例1と同様に光半透過膜の耐薬品性について調べた結果、耐酸性は、−1.5°、耐アルカリ性は、−4.2°と実施例1と比べて非常に悪かった。
また、光半透過膜表面のアンモニウムイオン(NH+)濃度を、純水抽出によるイオンクロマトグラフィー法により測定したところ、105ng/cmと比較例1に比べても更に悪い結果となった。
In addition, as a result of analyzing the composition in the depth direction by Auger electron spectroscopy (AES), the surface layer (about 3 nm) of the light semi-transmissive film was found to have molybdenum (Mo) of 5. It was found that 7 atom%, silicon (Si) 45.6 atom%, nitrogen (N) 30.1 atom%, and oxygen (O) 18.6 atom% were contained.
Next, as a result of investigating the chemical resistance of the light semi-transmissive film in the same manner as in Example 1, the acid resistance was -1.5 °, and the alkali resistance was -4.2 °, which is much higher than that of Example 1. It was bad.
In addition, when the ammonium ion (NH 4 +) concentration on the surface of the light semi-transmissive film was measured by an ion chromatography method using pure water extraction, 105 ng / cm 2 , which was a worse result than Comparative Example 1.

このハーフトーン型位相シフトマスクブランクを用いて、実施例1と同様にハーフトーン型位相シフトマスクを作製した。このハーフトーン型位相シフトマスクは、光半透過膜表面のアンモニウムイオンが多いことから、ArFエキシマレーザーのような露光波長が短い短波長のレーザー照射によるパターン転写を行った場合、硫酸アンモニウムによる異物欠陥の生成を防止することはできない。   Using this halftone phase shift mask blank, a halftone phase shift mask was produced in the same manner as in Example 1. Since this halftone phase shift mask has a large amount of ammonium ions on the surface of the translucent film, when pattern transfer is performed by laser irradiation with a short wavelength such as an ArF excimer laser, foreign matter defects due to ammonium sulfate are eliminated. Generation cannot be prevented.

(a)は本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクの一実施の形態を示す断面図、(b)は本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの一実施の形態を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows one Embodiment of the halftone type phase shift mask blank of this invention, (b) is sectional drawing which shows one Embodiment of the halftone type phase shift mask of this invention. (a)乃至(e)は本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクを用いたハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程を順に示す断面図である。(A) thru | or (e) is sectional drawing which shows the manufacturing process of the halftone type phase shift mask using the halftone type phase shift mask blank of this invention in order.

符号の説明Explanation of symbols

1 透明基板
2 光半透過膜
2a 光半透過部
3 光透過部
4 レジスト膜
10 ハーフトーン型位相シフトマスクブランク
20 ハーフトーン型位相シフトマスク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent substrate 2 Light semi-transmissive film 2a Light semi-transmissive part 3 Light transmissive part 4 Resist film 10 Halftone type phase shift mask blank 20 Halftone type phase shift mask

Claims (7)

透明基板上に、200nm以下である露光波長に対し所定の透過率を有し、窒素、金属及びシリコンを主たる構成要素とする光半透過膜が形成されたハーフトーン型位相シフトマスクブランクであって、
前記光半透過膜の表層は、前記窒素、金属及びシリコン、並びに酸素を含有し、窒素の含有量が45原子%以下であり、酸素の含有量が35原子%以上であり、且つ金属の含有量が5原子%以下であり、
前記光半透過膜の表層における窒素の含有量は、前記表層を除く光半透過膜における窒素の含有量よりも少ない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。
A halftone phase shift mask blank in which a light translucent film having a predetermined transmittance with respect to an exposure wavelength of 200 nm or less and having nitrogen, metal and silicon as main components is formed on a transparent substrate. ,
The surface layer of the light translucent film contains the nitrogen, metal, silicon, and oxygen, the nitrogen content is 45 atomic% or less, the oxygen content is 35 atomic% or more, and the metal content amount Ri der 5 atomic% or less,
The halftone phase shift mask blank characterized in that the nitrogen content in the surface layer of the light semi-transmissive film is less than the nitrogen content in the light semi-transmissive film excluding the surface layer .
前記表層を除く光半透過膜における窒素の含有量が30原子%〜70原子%であることを特徴とする請求項1記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。2. The halftone phase shift mask blank according to claim 1, wherein the content of nitrogen in the light semi-transmissive film excluding the surface layer is 30 atom% to 70 atom%. 前記表層を除く光半透過膜における金属の含有量が2原子%〜8原子%であり、シリコンの含有量が20原子%〜50原子%であることを特徴とする請求項1又は2記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。The metal content in the light translucent film excluding the surface layer is 2 atomic% to 8 atomic%, and the silicon content is 20 atomic% to 50 atomic%. Halftone phase shift mask blank. 前記表層の膜厚は、1nm以上5nm以下であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。 The surface layer of the thickness of the halftone phase shift mask blank according to any one of claims 1 to 3, wherein the at 1nm or 5nm or less. 前記表層を除く光半透過膜には、実質的に酸素が含まれていないことを特徴とする請求項1乃至の何れか一に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。 The halftone phase shift mask blank according to any one of claims 1 to 4 , wherein the light semi-transmissive film excluding the surface layer does not substantially contain oxygen. 前記光半透過膜の位相シフト量が160度〜200度、露光光に対する光透過率が2%〜20%であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。The halftone type according to any one of claims 1 to 5, wherein the light semi-transmissive film has a phase shift amount of 160 to 200 degrees and a light transmittance of 2% to 20% with respect to exposure light. Phase shift mask blank. 請求項1乃至の何れか一に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクの前記光半透過膜をパターニングして、透明基板上に、窒素、金属及びシリコンを主たる構成要素とする光半透過部を形成することを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。 Patterning the light semi-transmitting film of the halftone phase shift mask blank according to any one of claims 1 to 6, the light semi-transmitting portion which on a transparent substrate, nitrogen, metals and silicon as main components A method for producing a halftone phase shift mask, characterized in that:
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