JP4686006B2 - ハーフトーン位相シフトフォトマスクとハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス、及びハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法 - Google Patents
ハーフトーン位相シフトフォトマスクとハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス、及びハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩ、超ＬＳＩ等の高密度集積回路等の製造に用いられるフォトマスク及びそのフォトマスクを製造するためのフォトマスクブランクに関し、特に、微細寸法の投影像が得られるハーフトーン位相シフトフォトマスクと、この位相シフトフォトマスクを製造するためのハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ，ＬＳＩ，超ＬＳＩ等の半導体集積回路は、フォトマスクを使用したリソグラフィー工程を繰り返すことによって製造されるが、特に微細寸法の形成には、例えば、特開昭５８−１７３７４４号公報、特公昭６２−５９２９６号公報等に示されているような位相シフトフォトマスクの使用が検討されている。
位相シフトフォトマスクには様々な構成のものか提案されているが、その中でも、例えば特開平４−１３６８５４号公報、米国特許第４，８９０，３０９号等に示されるような、ハーフトーン位相シフトフォトマスクが早期実用化の観点から注目を集めている。
そして、特開平５−２２５９号公報、特開平５−１２７３６１号公報等に記載のように、製造工程数の減少による歩留りの向上、コストの低減等が可能な構成、材料について、いくつか提案がされている。
【０００３】
ここで、ハーフトーン位相シフト法およびハーフトーン位相シフトフォトマスクを図に基づいて簡単に説明する。
図８はハーフトーン位相シフト法の原理を示す図、図９は従来法を示す図である。
図８（ａ）及び図９（ａ）はフォトマスクの断面図、図８（ｂ）及び図９（ｂ）はフオトマスク上の光の振幅、図８（ｃ）及び図９（ｃ）はウエーハー上の光の振幅、図８（ｄ）及ぴ図９（ｄ）はウエーハー上の光強度をそれぞれ示し、９１１及び９２１は基板、９２２は１００％遮光膜、９１２は入射光の位相を実質的に１８０度ずらし、かつ、透過率が１％〜５０％の範囲であるハーフトーン位相シフト膜、９１３及び９２３は入射光である。
従来法においては、図９（ａ）に示すように、石英ガラス等からなる基板９２１上にクロム等からなる１００％遮光膜９２２を形成し、所望のパターンの光透過部を形成してあるだけであり、ウエーハー上での光強度分布は図９（ｄ）に示すように裾広がりとなり、解像度が劣ってしまう。
一方、ハーフトーン位相シフトシフト法では、ハーフトーン位相シフト膜９１２を透過した光とその開口部を透過した光とでは位相が実質的に反転するので、図８（ｄ）に示すように、ウエーハー上でパターン境界部での光強度が０になり、その裾広がりを抑えることかでき、したがって、解像度を向上させることができる。
【０００４】
ハーフトーン位相シフトフォトマスクのハーフトーンの位相シフト膜９１２には、位相反転と透過率調整という２つの機能が要求される。
このうち、位相反転機能については、ハーフトーン位相シフト膜９１２を透過する露光光と、その開口部を透過する露光光との間で、位相が実質的に反転するようになっていればよい。
ここで、ハーフトーン位相シフト膜（ハーフトーン位相シフト層とも言う）９１２を、たとえばＭ．Ｂｏｒｎ、Ｅ．Ｗｏｌｆ著「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆＯｐｔｉｃｓ」６２８〜６３２頁に示される吸収膜として扱うと、多重干渉を無視できるので、垂直透過光の位相変化φは、以下の式で計算され、φがｎπ±π／３（ｎは奇数）の範囲に含まれるとき、上述の位相シフト効果が得られる。
【０００５】
【数式３】
ここで、φは前記透明基板上に（ｍ−２）層のハーフトーン位相シフト層が構成されているフォトマスクを垂直に透過する光が受ける位相変化であり、ｘ（ｋ，ｋ＋１）はｋ番目の層と（ｋ＋１）番目の層との界面でおきる位相変化、ｕ（ｋ）、ｄ（ｋ）はそれぞれｋ番目の層を構成する材料の屈折率と膜厚、λは露光光の波長である。
ただし、ｋ＝１の層は前記透明基板、ｋ＝ｍの層は空気とする。
【０００６】
一方、ハーフトーン位相シフト効果か得られるための、ハーフトーン位相シフト膜９１２の露光光透過率は、転写パターンの寸法、面積、配置、形状等によって決定され、パターンによって異なる。
実質的に、上述の効果を得るためには、ハーフトーン位相シフト膜９１２の露光光透過率を、パターンによって決まる最適透過率を中心として、最適透過率士数％の範囲内に含まれるようにしなければならない。
通常、この最適透過率は、開口部を１００％としたときに、転写パターンによって１％〜５０％という広い範囲内で大きく変動する。
すなわち、あらゆるパターンに対応するためには、様々な透過率を有するハーフトーン位相シフトフォトマスクが要求される。
実際には、位相反転機能と透過率調整機能とは、ハーフトーン位相シフト膜を構成する材料（多層の場合は、各層を構成する各材料）の複素屈折率（屈折率と消衰係数）と膜厚とによって決定される。
つまり、ハーフトーン位相シフト膜の膜厚を調整し、前記式により求まる位相差φがｎπ±π／３（ｎは奇数）の範囲に含まれるような材料が、ハーフトーン位相シフトフォトマスクのハーフトーン位相シフト層として使える。
【０００７】
ところで、ハーフトーン位相シフトリソグラフィーにおいては、ステッパーやスキャナーによる逐次転写露光の際に、ウエハー上の隣接するショット（１回の露光で転写される範囲）同志が重なる領域が生じるが、従来型のクロムマスクと異なり、残しパターン部も半透明であるので、繰り返し多重露光されることより感光してしまう。
さらに、ハーフトーン位相シフトリソグラフィーにおいては、ウエハー転写時に、転写する露光パターンの近傍に、光強度のサブピークを生じ、これが本来発生させたい露光パターンを変形してしまう、という問題があった。
この問題は、特に大きな抜けパターンの近傍で顕著であり、位相シフトリソグラフィーの手法を用いずに十分解像できる大きな抜けパターンにおいては、むしろ従来型のクロムマスクよりも転写特性が劣ってしまう。
【０００８】
これらの問題への対策としては、ウエハへの転写に、パターンニングされたハーフトーン位相シフト膜および遮光性膜（遮光膜あるいは高コントラストが得られる膜で、以降、遮光性層または実質的な遮光膜とも言う）を順次積層したハーフトーン位相シフトマスクを用いる、ハーフトーン位相シフトリソグラフィー法が一般的に採られている。
このような遮光性膜を有するハーフトーン位相シフトマスクは、透明基板上にハーフトーン位相シフト膜と遮光性膜とが順に積層されたブランクスを用い、ハーフトーン位相シフト膜のパターニング加工とは別に、遮光性膜を加工して作製される。
以下に、遮光性膜を有するハーフトーン位相シフトマスクの、従来の一般的な製造方法を簡単に説明しておく。
まず、透明基板上にハーフトーン位相シフト膜と遮光性膜とか順に積層されたブランクス上に常用のリソグラフィー法により所望の第１のレジストパターンを形成した後、遮光性膜とハーフトーン位相シフト膜とを続けてエツチングする第１段階のエッチング工程により、ハーフトーン位相シフトパターンと遮光性膜のパターンの両方を、前記第１のレジストパターンを耐エッチングマスクとしてエツチングする。
次いで、第１のレジストパターンを除去、洗浄した後、再度、常用のリソグラフィー法により第２のレジストパターンを形成し、第２のレジストパターンを耐エッチングマスクとして遮光性膜のみをエッチングしてパターニングする第２段階のエツチング工程を行い、遮光性膜のパターンを形成する。
第１段階のエッチング工程では、マスク上に形成される全てのパターンが形成され、第２段階のエッチング工程では、ハーフトーン位相シフト効果か要求される領域だけ遮光性膜が除去されるようにパターンが形成される。
【０００９】
ところで、ハーフトーン位相シフト膜用の薄膜材料としては、その成膜特性、パターン加工特性、パターン加工後の化学的安定性、耐久性等か優れていることから、例えば特開平７−１３４３９６、特開平７−２８１４１４に挙げられるように、タンタルの酸化または窒化膜、特開平６−８３０２７に示されされるようなタンタルシリサイド系の材料膜や特開平６−３３２１５２、特開平７−１４０６３５、特開平７一１６８３４３に示されるようなモリブデンシリサイド系の材料膜などの金属シリサイド系材料膜、特開平７−５６７６、特開平６−３０８７１３、特開平７−２８２２４、特開平７−１１０５７２号に示されるようなクロム系の材料膜など、様々な材料が提案され、既に実用化されている。
一方、遮光性膜（遮光膜、あるいは、高コントラストが得られる膜材料）としては、その成膜特性、加工性、膜の安定性などから、クロム系の膜が用いられている。
【００１０】
ところでまた、ハーフトーン位相シフト膜の加工には、通常、ドライエッチング法が用いられるが、大きく分けて、塩素系のドライエッチングとフッ素系のドライエッチングとを使い分ける必要があり、何れを使用するかは上述の材料系によって決まる。
ハーフトーン位相シフト膜がクロム系材料の場合は、塩素系のドライエッチングを使用するのに対し、タンタルシリサイド系、モリブデンシリサイド系などの金属シリサイド系膜、及び、タンタル系の膜の場合は一部塩素系のドライエツチングを用いる場合もあるが、一般的にはフッ素系のドライエッチングを行うことが多い。
これに対し、遮光性膜（遮光膜、あるいは、高コントラストが得られる膜）として使用されるクロム系の材料は塩素系でなければドライエッチングかできず、ハーフトーン位相シフト膜とするシリサイドをフッ素系でドライエッチングする際、１つのエッチング室で処理を行なう場合、上述の、遮光性膜を有するハーフトーン位相シフトマスクの、従来の一般的な製造方法においては、第１段階のエッチング工程の途中でガスを入れ替える必要があり、工程が複雑になり、エッチング装置の構成も複雑になり、手間がかかるという問題があった。
エッチング室を２つ用意し、１方のエッチング室で遮光性膜をドライエッチングした後、もう一方のエッチング室へ処理基板を移動してシリサイドのドライエッチングを行なうように、第１段階のエッチング工程を工夫することもできるが、即ち、第１段階のエッチング工程を途中で中断し基板を移動するなどの工夫を採ることもできるが、装置構成が複雑となり、装置コストが高価となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ハーフトーン位相シフトマスクにおいては、ハーフトーン位相シフト膜の材料系に依らず、遮光性膜（遮光膜、あるいは、高コントラストか得られる膜）とハーフトーン位相シフト膜とを同じ系統のドライエッチングが行えることが求められていた。
本発明は、これに対応するもので、工程を複雑にせず、エッチング装置の構成も複雑にせず、ドライエッチング加工ができる構成のハーフトーン位相シフトフォトマスクを提供しようとするものである。 同時に、そのような加工を可能とするハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスを提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスは、透明基板上にハーフトーン位相シフト層と実質的な遮光膜とがこの順に積層されているハーフトーン位相シフトフォトマスク形成用のブランクスであって、前記実質的な遮光膜が、タンタルを主成分とする層の、単層または多層膜からなり、前記ハーフトーン位相シフト層は、金属シリサイドを主成分とし、酸素、窒素、フッ素の中から少なくとも一つ以上の元素を含む層からなる単層、または、金属シリサイドを主成分とし、酸素、窒素、フッ素の中から少なくとも一つ以上の元素を含む１層を最上層として、フッ素系のガスでドライエッチングが行える層を下層として積層した多層膜であることを特徴とするものである。
そして、上記のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスであって、金属シリサイドがタンタルシリサイドであることを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれかのハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスであって、ハーフトーン位相シフト層が、透明基板上に、以下の式により求まる位相差φが、ｎπ±π／３ラジアン（ｎは奇数）の範囲となるように形成されていることを特徴とするものである。
【数式４】
ここで、φは前記透明基板上に（ｍ−２）層のハーフトーン位相シフト層が構成されているフォトマスクを垂直に透過する光が受ける位相変化であり、ｘ（ｋ，ｋ＋１）はｋ番目の層と（ｋ＋１）番目の層との界面でおきる位相変化、ｕ（ｋ）、ｄ（ｋ）はそれぞれｋ番目の層を構成する材料の屈折率と膜厚、λは露光光の波長である。
ただし、ｋ＝１の層は前記透明基板、ｋ＝ｍの層は空気とする。
また、上記いずれかのハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスであって、ハーフトーン位相シフト層の露光光に対する透過率が、その露光光に対する前記透明基板の透過率を１００％としたときに、１％〜５０％の範囲となるような膜厚で前記透明基板上に形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスクは、透明基板上にハーフトーン位相シフト層と実質的な遮光膜とがこの順に積層されているハーフトーン位相シフトフォトマスクであって、前記実質的な遮光膜が、タンタルを主成分とする層の、単層または多層膜からなり、前記ハーフトーン位相シフト層は、金属シリサイドを主成分とし、酸素、窒素、フッ素の中から少なくとも一つ以上の元素を含む層からなる単層、または、金属シリサイドを主成分とし、酸素、窒素、フッ素の中から少なくとも一つ以上の元素を含む１層を最上層として、フッ素系のガスでドライエッチングが行える層を下層として積層した多層膜であることを特徴とするものである。
そして、上記のハーフトーン位相シフトフォトマスクであって、金属シリサイドがタンタルシリサイドであることを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれか１項に記載のハーフトーン位相シフトフオトマスクであって、ハーフトーン位相シフト層が、透明基板上に、以下の式により求まる位相差φが、ｎπ±π／３ラジアン（ｎは奇数）の範囲となるように形成されていることを特徴とするものである。
【数式５】
ここで、φは前記透明基板上に（ｍ−２）層のハーフトーン位相シフト層が構成されているフォトマスクを垂直に透過する光が受ける位相変化であり、ｘ（ｋ，ｋ＋１）はｋ番目の層と（ｋ＋１）番目の層との界面でおきる位相変化、ｕ（ｋ）、ｄ（ｋ）はそれぞれｋ番目の層を構成する材料の屈折率と膜厚、λは露光光の波長である。
ただし、ｋ＝１の層は前記透明基板、ｋ＝ｍの層は空気とする。
また、上記いずれかのハーフトーン位相シフトフオトマスクであって、ハーフトーン位相シフト層の露光光に対する透過率が、その露光光に対する前記透明基板の透過率を１００％としたときに、１％〜５０％の範囲となるような膜厚で前記透明基板上に形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法は、請求項５ないし８のいずれか１項に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法であって、順に、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスを用い、該ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの遮光層上に所望形状のレジスト層を形成し、該レジスト層を耐エッチングマスクとして、遮光膜とハーフトーン位相シフト層とを、フッ素系のガスを用いて続けてドライエッチングして、上側に遮光層を配した遮光層付きのハーフトーン位相シフト層のパタンを得る処理と、前記レジスト層を剥離した後、得られたハーフトーン位相シフト層のパターンのハーフトーン膜を露出させたい領域を開口してレジスト層を配し、該レジスト層を耐エッチングマスクとして、前記ハーフトーン膜を露出させたい領域の遮光膜を、塩素系ガスを用いたドライエッチングにて除去する処理とを、行うことを特徴とするものである。
【００１４】
【作用】
本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスは、このような構成にすることにより、工程を複雑にせず、エッチング装置の構成も複雑にせず、ドライエッチング加工によりハーフトーン位相シフトフォトマスクを作製できる、ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの提供を可能とするものである。
具体的には、透明基板上にハーフトーン位相シフト層と実質的な遮光膜とがこの順に積層されているハーフトーン位相シフトフォトマスク形成用のブランクスであって、前記実質的な遮光膜が、タンタルを主成分とする層の、単層または多層膜からなり、前記ハーフトーン位相シフト層は、金属シリサイドを主成分とし、酸素、窒素、フッ素の中から少なくとも一つ以上の元素を含む層からなる単層、または、金属シリサイドを主成分とし、酸素、窒素、フッ素の中から少なくとも一つ以上の元素を含む１層を最上層として、フッ素系のガスでドライエッチングが行える層を下層として積層した多層膜であることにより、これを達成している。
例えば、実質的な遮光膜として、タンタルを主成分とする層、１層ないし多層を設け、且つ、ハーフトーン位相シフト膜としてタンタルシリサイド系、モリブデンシリサイド系などの金属シリサイド系膜、及び、タンタル系の膜を１層ないし多層として設けた場合、フッ素系のドライエッチングにより、実質的な遮光膜、ハーフトーン位相シフト膜の両方をエッチング加工することができる。
タンタル、タンタルを主成分とする酸化タンタル、窒化タンタル、酸化窒化タンクルなどを遮光膜に用いた場合、Ｃｌ2 、ＣＨ2 Ｃｌ2 などの塩素系のガスを用いたドライエッチングと、ＣＦ4 、ＳＦ6 、ＣＨＦ3 などのフツ素系のガスを用いたドライエッチングの両方で、遮光膜のエッチング加工が可能である。
尚、遮光膜として、基板側から、金属タンタル、タンタル酸化物の順に積層すると、タンタル酸化物膜の屈折率と膜厚を制御することにより露光光に対し低反射にすることか可能である。
また、タンタル系の膜の屈折率については、膜の酸化度合いにより調整でき、また、膜を窒化したり、酸化窒化することによっても調整することが可能である。
また、必要に応じて、酸素、窒素以外の原子を混入することでも調整が可能であり、実質的に、露光光の波長の入射に対し、低反射を実現することが容易にできる。
このようなタンタル膜、または、その酸化膜、窒化膜などは、従来からフォトマスク用薄膜の成膜に使用されてきたスパッタリング法で容易に形成できる。
例えば、ターゲツトとして、金属タンタルを使用し、アルゴンガスのみでスパッタリングをした場合は金属タンタル膜が得られ、スパッタガスとして酸素、窒素を混合すれば、タンタルの酸化膜、窒化膜が得られる。
上述の屈折率の調整は、ガスの混合比のほか、スパツタ圧力、スパツタ電流などによっても制御できる。
また、このタンタル系膜は、スパッタリング法の他に、真空蒸着法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、イオンビームスパッタ法などの成膜技術を用いても成膜できる。
【００１５】
本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスクは、このような構成にすることにより、工程を複雑にせず、エッチング装置の構成も複雑にせず、ドライエッチング加工により作製できるハーフトーン位相シフトフォトマスクの提供を可能とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態例を図に基づいて説明する。
図１は本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの実施の形態の第１の例の断面図で、図２は本発明に関わるハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの参考実施形態の第１例の断面図で、図３は本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスクの実施の形態の第１の例の断面図で、図４は本発明に関わるハーフトーン位相シフトフォトマスクの参考実施形態の第１例の断面図で、図５は図３に示す第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造工程断面図で、図６は図４に示す参考実施形態の第１例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造工程断面図で、図７（ａ）は比較例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの断面図で、図７（ｂ）は比較例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスの断面図である。
図１中、１１０は透明基板、１２０はハーフトーン位相シフト層、１２１はタンタル層、１２２は金属シリサイド酸化膜（タンタルシリサイド酸化膜）、１２５はハーフトーンパタン領域（シフト層パタン領域）、１３０は遮光性層（実質的な遮光膜とも言う）、１３１はタンタル層、１３２は酸化タンタル（反射防止層でＴａＯｘとも記す）、１３５は遮光性層パタン領域、１６０、１６５はレジスト層、２１０は透明基板、２２０は酸化クロム層（ハーフトーン位相シフト層）、２２５はハーフトーンパタン領域（シフト層パタン領域）、２３０は遮光性層（実質的な遮光膜とも言う）、２３１はタンタル層、２３２は酸化タンタル層（反射防止層でＴａＯｘとも記す）、２３５は遮光性パタン領域、２６０、２６５はレジスト層である。
【００１７】
はじめに、本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの実施の形態の第１の例を、図１に基づいて説明する。
本例は、透明基板１１０上にハーフトーン位相シフト層１２０と遮光性層（実質的な遮光膜）１３０とが順に積層されている、ハーフトーン位相シフトフォトマスク形成用のブランクスで、遮光性層１３０が、透明基板１１０側から順に、タンタル層１３１、酸化タンタル層１３２を積層した２層膜からなり、ハーフトーン位相シフト層１２０が、透明基板１１０側から順に、タンタル層１２１と金属シリサイド酸化膜１２２を積層した２層膜からなる。
本例においては、遮光性層１３０と、ハーフトーン位相シフト層１２０の、いずれもが、フッ素系のガスでドライエッチングが行なえる材質で構成されており、先に述べた、遮光性膜を有するハーフトーン位相シフトマスクの、従来の一般的な製造方法における、第１段階のエッチングを中断せずに連続して行なうことができる。
また、ハーフトーン位相シフト層１２０の金属シリサイド酸化膜１２２は、塩素系ガスでドライエッチングが困難で、遮光性層１３０を塩素系ガスでドライエッチングする際のエッチングストッパー層として利用できる。
尚、金属シリサイド酸化膜１２２としては、タンタルシリサイド酸化膜、モリブデンシリサイド酸化膜等が挙げられるが、タンタルシリサイド膜の方が酸、アルカリなどに対する安定性が優れるため、フォトマスク洗浄の観点から有利である。
【００１８】
そして、ハーフトーン位相シフトフォトマスクを作製した際に、位相シフト効果が得られるように、ハーフトーン位相シフト層１２０は、透明基板１１０上に、以下の式で、ｍ＝４とし、求まる位相差φが、ｎπ±π／３ラジアン（ｎは奇数）の範囲となるように形成されている。
【数式６】
ここで、φは透明基板１１０上に２層のハーフトーン位相シフト層１２０が構成されているフォトマスクを垂直に透過する光が受ける位相変化であり、ｘ（ｋ，ｋ＋１）はｋ番目の層と（ｋ＋１）番目の層との界面でおきる位相変化、ｕ（ｋ）、ｄ（ｋ）はそれぞれｋ番目の層を構成する材料（タンタル層１２１、金属シリサイド酸化膜１２２）の屈折率と膜厚、λは露光光の波長である。
ただし、ｋ＝１の層は透明基板１１０、ｋ＝４の層は空気とする。
【００１９】
また、ハーフトーン位相シフトフォトマスクを作製した際に、実質的に、位相シフト効果が得られるために、ハーフトーン位相シフト層１２０の露光光に対する透過率が、その露光光に対する透明基板１１０の透過率を１００％としたときに、１％〜５０％の範囲となるような膜厚で透明基板１１０上に形成されている。
【００２０】
酸化タンタル層１３２、タンタル層１３１、タンタルシリサイド酸化膜１２２、タンタル層１２１は、いずれも、従来からフォトマスク用薄膜の成膜に使用されてきたスパッタリング法で容易に形成できる。
ターゲツトとして、金属タンタルを使用し、アルゴンガスのみでスパッタリングをした場合は金属タンタル膜が得られ、スパッタガスとして酸素、窒素を混合すれば、タンタルの酸化膜、窒化膜が得られる。
また、このタンタル系膜は、スパッタリング法の他に、真空蒸着法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、イオンビームスパッタ法などの成膜技術を用いても成膜できる。
タンタルシリサイド酸化膜、モリブデンシリサイド酸化膜等の金属シリサイド酸化膜についても、同様に、ターゲツトとして、金属シリサイド酸化膜を使用し、アルゴンガスのみでスパッタリングをした場合は金属シリサイド膜が得られ、スパッタガスとして酸素、窒素を混合すれば、金属シリサイド酸化膜、金属シリサイド窒化膜が得られる。
金属シリサイド酸化膜１２２の屈折率の調整は、ガスの混合比のほか、スパツタ圧力、スパツタ電流などによっても制御できる。
【００２１】
次いで、本発明に関わるハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの参考実施形態の第１例を、図２に基づいて説明する。
本例は、透明基板２１０上にハーフトーン位相シフト層２２０と遮光性層２３０とが順に積層されている、ハーフトーン位相シフトフォトマスク形成用のブランクスで、遮光性層２３０が、透明基板２１０側から順に、タンタル層２３１と酸化タンタル層２３２を積層した２層膜からなり、ハーフトーン位相シフト層２２０が、酸化クロム層１層からなる。
本例においては、遮光性層２３０と、ハーフトーン位相シフト層２２０の、いずれもが、塩素系のガスでドライエッチングが行なえる材質で構成されており、第１の例の場合と同様、先に述べた、遮光性膜を有するハーフトーン位相シフトマスクの、従来の一般的な製造方法における、第１段階のエッチングを中断せずに連続して行なうことができる。
また、ハーフトーン位相シフト層である酸化クロム層２２０は、フッ素系ガスでドライエッチングが困難で、遮光性層２３０をフッ素系ガスでドライエッチングする際、エッチングされない。
【００２２】
そして、ハーフトーン位相シフトフォトマスクを作製した際に、位相シフト効果が得られるように、ハーフトーン位相シフト層１２０は、透明基板１１０上に、以下の式で、ｍ＝３とし、求まる位相差φが、ｎπ±π／３ラジアン（ｎは奇数）の範囲となるように形成されている。
【数式７】
ここで、φは透明基板２１０上に１層のハーフトーン位相シフト層２２０が構成されているフォトマスクを垂直に透過する光が受ける位相変化であり、ｘ（ｋ，ｋ＋１）はｋ番目の層と（ｋ＋１）番目の層との界面でおきる位相変化、ｕ（２）、ｄ（２）はそれぞれ２番目の層（酸化クロム層２２０）を構成する材料の屈折率と膜厚、λは露光光の波長である。
ただし、ｋ＝１の層は透明基板２１０、ｋ＝３の層は空気とする。
【００２３】
また、ハーフトーン位相シフトフォトマスクを作製した際に、実質的に、位相シフト効果が得られるために、ハーフトーン位相シフト層２２０の露光光に対する透過率が、その露光光に対する透明基板２１０の透過率を１００％としたときに、１％〜５０％の範囲となるような膜厚で透明基板２１０上に形成されている。
【００２４】
酸化クロム層２２０についても、従来からフォトマスク用薄膜の成膜に使用されてきたスパッタリング法で容易に形成できる。
ターゲツトとして、金属クロムを使用し、アルゴンガスのみでスパッタリングをした場合は金属クロム膜が得られ、スパッタガスとして酸素、窒素を混合すれば、酸化クロム膜、窒化クロム膜が得られる。
酸化クロム層２２０の屈折率の調整は、ガスの混合比のほか、スパツタ圧力、スパツタ電流などによっても制御できる。
また、このクロム系膜は、スパッタリング法の他に、真空蒸着法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、イオンビームスパッタ法などの成膜技術を用いても成膜できる。
尚、タンタル層２３１については、第１の例のタンタル層１３１、１２１と同様にして形成できる。
【００２５】
（変形例）
第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスの変形例としては、遮光性層１３０として、フッ素系のガス、塩素系ガスの両方でドライエッチングが行なえる他の材質の、単層ないし多層で構成したものが挙げられる。
例えば、第１の例でタンタル層１３１、酸化タンタル１３２からなる遮光性層１３０に代え、タンタル単層にしたもの、あるいは、第１の例でタンタル層１３１に代え、酸化窒化タンタル層や、モリブデン（Ｍｏ）層にしたものである。
また、第１の例や上記変形例において、ハーフトーン位相シフト層の構成を、金属シリサイドを主成分とし、酸素、窒素、フッ素の中から少なくとも一つ以上の元素を含む１層を最上層として、フッ素系のガスでドライエッチングが行なえる他の材質の層を下層（透明基板２１０側）として積層した構成のものが挙げられる。
例えば、第１の例や上記変形例における、ハーフトーン位相シフト層１２０のタンタル層１２１に代え、モリブデン層としたもの挙げられる。
また、第１の例の、タンタルやモリブデンのシリサイド酸化膜１２２に代え、、別の組成の、タンタルやモリブデンのシリサイド酸化窒化膜、シリサイド窒化膜としたものが挙げられる。
尚、上記、酸化窒化タンタル層や、モリブデン（Ｍｏ）層、金属シリサイド酸化窒化膜、シリサイド窒化膜についても、スパッタリング法により、スパッタガスとしてＡｒのみを用い、あるいはスパッタガスとしてＡｒに所定量の酸素、窒素を混合させて、形成することができる。
【００２６】
参考実施形態の第１例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスの変形例としては、遮光性層２３０として、フッ素系のガス、塩素系ガスの両方でドライエッチングが行なえる他の材質で構成したものが挙げられる。
例えば、参考実施形態の第１例でタンタル層１３１に代え、酸化窒化タンタル層や、モリブデン（Ｍｏ）層にしたものである。
また、参考実施形態の第１例や上記変形例において、ハーフトーン位相シフト層として、他の塩素系のガスでドライエッチングが行なえ、且つフッ素系のガスでドライエッチングが困難なる材質で構成したものが挙げられる。
例えば、参考実施形態の第１例の、酸化クロム層２２０に代え、別の組成の、酸化窒化クロム膜、窒化クロム膜としたものが挙げられる。
【００２７】
次に、本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスクの実施の形態の第１の例を、図３に基づいて説明する。
本例は、図１に示す第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスを用いて作製したもので、位相シフト効果を得るハーフトーンパタン領域（シフト層パタン領域）１２５と、実質的な遮光効果を得る遮光性パタン領域１３５を設けたものである。
各層の材質や光学特性については、図１に示す第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスの説明に代え、ここでは説明を省く。
【００２８】
次いで、第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法の１例を図５に基づいて説明する。
先ず、図１に示す第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスを用意し（図５（ａ））、遮光性膜１３０上に、作成するハーフトーン位相シフト層１２０のパタン形状に合せ、レジスト層１６０を形成する。（図５（ｂ））
レジスト層１６０を形成するレジストとしては、処理性が良く、所定の解像性を有し、耐ドライエッチング性の良いものが好ましいが、限定はされない。
次いで、レジスト層１６０を耐エッチングマスクとして、フッ素系のガスを用いて、遮光性層１３０、ハーフトーン位相シフト層１２０を続けてエッチングする。
これにより、遮光性膜１３０付きのハーフトーン位相シフト層パタンを得る。（図５（ｃ））
尚、必要に応じて、フッ素系のガスの組成を変える。
次いで、レジスト層１６０を常法により剥離した後、作成する遮光性膜１３０の形状に合せた、開口を有するレジスト層１６５を遮光性層１３０上に形成し（図５（ｄ））、これを耐エッチングマスクとして、塩素系のガスを用いて遮光性層１３０をエッチングする。
金属シリサイド酸化層１２２がエッチングストッパー層として働く。
そして、レジスト層１６５を常法により剥離し、第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクを形成する。（図５（ｅ））
レジスト層１６５を形成するレジストとしては、処理性が良く、所定の解像性を有し、耐ドライエッチング性の良いものが好ましいが、限定はされない。
【００２９】
また、本例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの変形例としては、先に述べた図１に示す第１の例のブランクスの各変形例のブランクスを用いた位相シフトフォトマスクが挙げられる。
これらは、図５に示す製造工程により作製できる。
【００３０】
次に、本発明に関わるハーフトーン位相シフトフォトマスクの参考実施形態の第１例を、図４に基づいて説明する。
本例は、図２に示す参考実施形態の第１例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスを用いて作製したもので、第１の例のブランクスと同様、位相シフト効果を得るハーフトーンパタン領域（シフト層パタン領域）２２５と、実質的な遮光効果を得る遮光性パタン領域２３５を設けたものである。
各層の材質や光学特性については、図２に示す参考実施形態の第１例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスの説明に代え、ここでは説明を省く。
また、本例の変形例としては、先に述べた図２に示す参考実施形態の第１例のブランクスの変形例のブランクスを用いた位相シフトフォトマスクが挙げられる。
【００３１】
次いで、参考実施形態の第１例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法の１例を図６に基づいて説明する。
先ず、図２に示す参考実施形態の第１例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスを用意し（図６（ａ））、遮光性膜２３０上に、作成するハーフトーン位相シフト層２２０のパタン形状に合せ、レジスト層２６０を形成する。（図６（ｂ））
レジスト層２６０を形成するレジストとしては、処理性が良く、所定の解像性を有し、耐ドライエッチング性の良いものが好ましいが、限定はされない。
次いで、レジスト層２６０を耐エッチングマスクとして、塩素系のガスを用いて、遮光性層２３０、ハーフトーン位相シフト層２２０を続けてエッチングする。これにより、遮光性膜２３０付きのハーフトーン位相シフト層パタンを得る。（図６（ｃ））
尚、必要に応じて、塩素系のガスの組成を変える。次いで、レジスト層２６０を常法により剥離した後、作成する遮光性膜２３０の形状に合せた、開口を有するレジスト層２６５を遮光性層２３０上に形成し（図６（ｄ））、これを耐エッチングマスクとして、フッ素系のガスを用いて遮光性層２３０をエッチングする。酸化クロム層２２０がエッチングストッパー層として働く。
そして、レジスト層２６５を常法により剥離し、参考実施形態の第１例のハーフトーン位相シフトフォトマスクを形成する。
（図６（ｅ））
レジスト層２６５を形成するレジストとしては、処理性が良く、所定の解像性を有し、耐ドライエッチング性の良いものが好ましいが、限定はされない。
【００３２】
また、本例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの変形例としては、先に述べた図２に示す第２の例のブランクスの各変形例のブランクスを用いた位相シフトフォトマスクが挙げられる。
これらは、図６に示す製造工程により作製できる。
【００３３】
【実施例】
実施例は、図１に示す第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスを用い、図５に示す製造方法により、図３に示す第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクを形成した例である。
以下、図１、図３、図５に基づいて説明する。
作製したハーフトーン位相シフトフォトマスクは、ＡｒＦ露光用のもので、６インチ角、０．２５インチ厚の高純度合成石英基板を透明基板１１０とし、ハーフトーン位相シフト膜１２０は、タンタル層１２１とタンタルシリサイド酸化物１２２の２層より構成され、遮光層１３０はタンタル層１３１と酸化タンタル層１３２の２層からなるものである。
はじめに、以下のようにして、図１に示す第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスを作製した。
まず、光学研磨され、よく洗浄された透明基板１１０の一面上に、以下に示す条件でハーフトーン位相シフト膜の第１層であるタンタル層１２１を膜厚は約１０ｎｍに形成した。
＜タンタル層１２１形成条件＞
成膜装置：プレーナー型ＤＣマグネトロンスパツター装置
ターゲット：金属タンタル
ガス及び流量：アルゴンガス、７０ｓｃｃｍ
スパッター圧力：１．０パスカル
スパッター電流：５．０アンペア
次に、続けてこの上にハーフトーン位相シフト膜の第２層であるタンタルシリサイド酸化膜１２２を、以下の条件で、膜厚約３０ｎｍに形成した。
＜タンタルシリサイド酸化膜１２２形成条件＞
成膜装置：プレーナー型ＤＣマグネトロンスパツター装置
ターゲヅト： タンタル：シリコン＝１：４（原子比）
ガス及び流量：アルゴンガス５０ｓｃｃｍ＋酸素ガス５０ｓｃｃｍ
スパッター圧力：１．０パスカル
スパッター電流：３．５アンペア
これにより、ＡｒＦエキシマレーザー露光用の透過率６％のハーフトーン位相シフト層１２０を透明基板１１０の一面上に形成した。
尚、同一条件で事前にテープなどでマスキングをした合成石英基板上に成膜し、成膜後にマスキングを剥離するリフトオフ法で段差を形成したサンプルを作製し、これを用い、１９３ｎｍ光に対する位相差、透過率を市販の位相差測定装置（レーザーテツク社製ＭＰＭ１９３）で計測したところ、それぞれ１７７．５５度、５．６９％であった。
【００３４】
次に、上記ハーフトーン位相シフト層１２０上に、遮光性層１３０のタンタル層１３１を以下の条件で成膜した。
＜タンタル層１３１形成条件＞
成膜装置：プレーナー型ＤＣマグネトロンスパツター装置
ターゲット：金属タンタル
ガス及び流量：アルゴンガス７０ｓｃｃｍ
スパッター圧力：１．０パスカル
スパッター電流：５．０アンペア
ここで、金属タンタル膜の厚さは約５０ｎｍとした。
次いで、遮光性層１３０のタンタル層１３１上に、酸化タンタル層１３２を以下の条件で成膜した。
＜酸化タンタル層１３２形成条件＞
成膜装置：プレーナー型ＤＣマグネトロンスパツター装置
ターゲット：金属タンタル
ガス及び流量：アルゴンガス５０ｓｃｃｍ＋酸素ガス５０ｓｃｃｍ
スパッター圧力：１．０パスカル
スパッター電流：５．０アンペア
ここで、酸化タンタル膜の厚さは約２０ｎｍとした。
これにより、図１に示す第１に例の遮光性膜１３０付きの、ＡｒＦエキシマレーザー露光用のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクを得た。
この遮光性膜１３０付きのＡｒＦエキシマレーザー露光用のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクの透過率を大塚電子製分光光度計ＭＣＰＤ３０００で測定したところ、１９３ｎｍの透過率は０．１％以下であった。
【００３５】
次に、上記のようにして得られた遮光性膜１３０付きのハーフトーン位相シフトマスク用ブランクスを用いて、図３に示すハーフトーン位相シフトマスクを以下のようにして作製した。
先ず、得られたハーフトーン位相シフトマスク用ブランクスの遮光性層１３０上に、有機物を主成分とするレジストＺＥＰ７０００（日本ゼオン社製）を用い、常法の電子線リソグラフィー法により、所望形状のレジスト層１６０を得た。（図５（ｂ））
次に、市販のフォトマスク用ドライエッチャー（ＰＴＩ社製ＶＬＲ７００）を用い、レジスト層１６０から露出されたハーフトーン位相シフト層１２０を、高密度プラズマに曝すことにより選択的にドライエッチングし、所望のハーフトーン位相シフト層１２０のパターンを得た。（図５（ｃ））
ここでは、遮光性層１３０とハーフトーン位相シフト層１２０とを、続けて一気にエツチングした。
＜エッチング条件＞
・エッチングガス ＣＦ4 ガス
圧力 １０ｍＴｏｒｒ
ＩＣＰパワー（高密度ブラズマ発生） ９５０Ｗ
バイアスパワー（引き出しパワー） ５０Ｗ
時間 ５００秒
次いで、レジスト層１６０を剥離し、遮光性膜１３０付きのハーフトーン位相シフト層１２０のパターンを得た。
【００３６】
次に、この上に、再度、レジストＩＰ３５００（東京応化工業株式会社製）を塗布し、フォトリソグラフィー法により、ハーフトーン膜を露出させたい領域のみを開口したレジスト層１６５を得た後、以下の条件でドライエッチングを行い、レジスト層１６５から露出した領域の遮光性層１３０を選択的に除去した。（図５（ｄ））
エッチングガス Ｃｌ2 ガス
圧力 ５ｍＴｏｒｒ
ＩＣＰパワー（高密度プラズマ発生） ５００Ｗ
バイアスパワー（引き出しパワー） １５０Ｗ
時間 １００秒
尚、このエッチング条件ではタンタルシリサイド酸化膜１２２はエツチングされないので、ハーフトーン位相シフト層１２０の位相差、透過率に影響を与えないように、遮光性膜を除去することが可能である。
タンタルシリサイド酸化膜１２２はエツチングストッパー層として働く。
最後に、レジスト層１６５を剥離し、図３に示す遮光性膜１３０付きのハーフトーン位相シフトマスクを得た。
このハーフトーン位相シフトフォトマスクは、除去された部分の寸法精度、断面形状、膜厚分布、透過率分布、膜の基板への密着性等全て実用に供することができるものであった。
【００３７】
尚、図７（ｂ）に示す、透明基板の一面上に、順次、ハーフトーン位相シフト層としてタンタル層、タンタルシリサイド酸化膜、遮光性膜としてクロム層、酸化クロム層を設けた、ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスを用い、図７（ａ）に示すＡｒＦ露光用のハーフトーン位相シフトフォトマスクを形成する場合は、先に述べた、遮光性膜を有するハーフトーン位相シフトマスクの、従来の製造方法をとらざるをえない。
即ち、クロム遮光性膜は塩素系のドライエツチングで加工するのに対し、タンタルシリサイド膜はフッ素系のドライエツチングで加工するため、ここでは、第１の段階のドライエッチング工程を、塩素系のドライエツチングと、フッ素系のドライエツチングとの２回に分け、行なう必要がある。
第１段階のドライエッチング工程を１つのエッチング室で処理を行なう場合、工程の途中でガスを入れ替える必要があり、工程が複雑になり、エッチング装置の構成も複雑になり、手間がかかる。
また、エッチング室を２つ用意し、１方のエッチング室で遮光性膜をドライエッチングした後、もう一方のエッチング室へ処理基板を移動してタンタルシリサイド酸化層のドライエッチングを行なえるように、装置を構成することもできるが、装置構成が複雑となり、装置コストが高価となる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、上記のように、工程を複雑にせず、エッチング装置の構成も複雑にせず、ドライエッチング加工ができる構成のハーフトーン位相シフトフォトマスクの提供を可能とした。
同時に、そのような加工を可能とするハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの提供を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの実施の形態の第１の例の断面図である。
【図２】 本発明に関わるハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの参考実施形態の第１例の断面図である。
【図３】 本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスクの実施の形態の第１の例の断面図である。
【図４】 本発明に関わるハーフトーン位相シフトフォトマスクの参考実施形態の第１例の断面図である。
【図５】 図３に示す第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造工程断面図である。
【図６】 図４に示す参考実施形態の第１例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造工程断面図である。
【図７】 図７（ａ）は比較例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの断面図で、図７（ｂ）は比較例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスの断面図である。
【図８】 ハーフトーン位相シフト法を説明するための図である。
【図９】 従来法のマスクを用いた転写法（投影露光法）を説明するための図である。
【符号の説明】
１１０ 透明基板
１２０ ハーフトーン位相シフト層
１２１ タンタル層
１２２ 金属シリサイド酸化膜（タンタルシリサイド酸化膜）
１２５ ハーフトーンパタン領域（シフト層パタン領域）
１３０ 遮光性層（実質的な遮光膜とも言う）
１３１ タンタル層
１３２ 酸化タンタル（反射防止層でＴａＯｘとも記す）
１３５ 遮光性パタン領域
１６０、１６５ レジスト層
２１０ 透明基板
２２０ 酸化クロム層（ハーフトーン位相シフト層）
２２５ ハーフトーンパタン領域（シフト層パタン領域）
２３０ 遮光性層（実質的な遮光膜とも言う）
２３１ タンタル層
２３２ 酸化タンタル層（反射防止層でＴａＯｘとも記す）
２３５ 遮光性層パタン領域
２６０、２６５ レジスト層
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩ、超ＬＳＩ等の高密度集積回路等の製造に用いられるフォトマスク及びそのフォトマスクを製造するためのフォトマスクブランクに関し、特に、微細寸法の投影像が得られるハーフトーン位相シフトフォトマスクと、この位相シフトフォトマスクを製造するためのハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ，ＬＳＩ，超ＬＳＩ等の半導体集積回路は、フォトマスクを使用したリソグラフィー工程を繰り返すことによって製造されるが、特に微細寸法の形成には、例えば、特開昭５８−１７３７４４号公報、特公昭６２−５９２９６号公報等に示されているような位相シフトフォトマスクの使用が検討されている。
位相シフトフォトマスクには様々な構成のものか提案されているが、その中でも、例えば特開平４−１３６８５４号公報、米国特許第４，８９０，３０９号等に示されるような、ハーフトーン位相シフトフォトマスクが早期実用化の観点から注目を集めている。
そして、特開平５−２２５９号公報、特開平５−１２７３６１号公報等に記載のように、製造工程数の減少による歩留りの向上、コストの低減等が可能な構成、材料について、いくつか提案がされている。
【０００３】
ここで、ハーフトーン位相シフト法およびハーフトーン位相シフトフォトマスクを図に基づいて簡単に説明する。
図８はハーフトーン位相シフト法の原理を示す図、図９は従来法を示す図である。
図８（ａ）及び図９（ａ）はフォトマスクの断面図、図８（ｂ）及び図９（ｂ）はフオトマスク上の光の振幅、図８（ｃ）及び図９（ｃ）はウエーハー上の光の振幅、図８（ｄ）及ぴ図９（ｄ）はウエーハー上の光強度をそれぞれ示し、９１１及び９２１は基板、９２２は１００％遮光膜、９１２は入射光の位相を実質的に１８０度ずらし、かつ、透過率が１％〜５０％の範囲であるハーフトーン位相シフト膜、９１３及び９２３は入射光である。
従来法においては、図９（ａ）に示すように、石英ガラス等からなる基板９２１上にクロム等からなる１００％遮光膜９２２を形成し、所望のパターンの光透過部を形成してあるだけであり、ウエーハー上での光強度分布は図９（ｄ）に示すように裾広がりとなり、解像度が劣ってしまう。
一方、ハーフトーン位相シフトシフト法では、ハーフトーン位相シフト膜９１２を透過した光とその開口部を透過した光とでは位相が実質的に反転するので、図８（ｄ）に示すように、ウエーハー上でパターン境界部での光強度が０になり、その裾広がりを抑えることかでき、したがって、解像度を向上させることができる。
【０００４】
ハーフトーン位相シフトフォトマスクのハーフトーンの位相シフト膜９１２には、位相反転と透過率調整という２つの機能が要求される。
このうち、位相反転機能については、ハーフトーン位相シフト膜９１２を透過する露光光と、その開口部を透過する露光光との間で、位相が実質的に反転するようになっていればよい。
ここで、ハーフトーン位相シフト膜（ハーフトーン位相シフト層とも言う）９１２を、たとえばＭ．Ｂｏｒｎ、Ｅ．Ｗｏｌｆ著「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆＯｐｔｉｃｓ」６２８〜６３２頁に示される吸収膜として扱うと、多重干渉を無視できるので、垂直透過光の位相変化φは、以下の式で計算され、φがｎπ±π／３（ｎは奇数）の範囲に含まれるとき、上述の位相シフト効果が得られる。
【０００５】
【数式３】
ただし、ｋ＝１の層は前記透明基板、ｋ＝ｍの層は空気とする。
【０００６】
一方、ハーフトーン位相シフト効果か得られるための、ハーフトーン位相シフト膜９１２の露光光透過率は、転写パターンの寸法、面積、配置、形状等によって決定され、パターンによって異なる。
実質的に、上述の効果を得るためには、ハーフトーン位相シフト膜９１２の露光光透過率を、パターンによって決まる最適透過率を中心として、最適透過率士数％の範囲内に含まれるようにしなければならない。
通常、この最適透過率は、開口部を１００％としたときに、転写パターンによって１％〜５０％という広い範囲内で大きく変動する。
すなわち、あらゆるパターンに対応するためには、様々な透過率を有するハーフトーン位相シフトフォトマスクが要求される。
実際には、位相反転機能と透過率調整機能とは、ハーフトーン位相シフト膜を構成する材料（多層の場合は、各層を構成する各材料）の複素屈折率（屈折率と消衰係数）と膜厚とによって決定される。
つまり、ハーフトーン位相シフト膜の膜厚を調整し、前記式により求まる位相差φがｎπ±π／３（ｎは奇数）の範囲に含まれるような材料が、ハーフトーン位相シフトフォトマスクのハーフトーン位相シフト層として使える。
【０００７】
ところで、ハーフトーン位相シフトリソグラフィーにおいては、ステッパーやスキャナーによる逐次転写露光の際に、ウエハー上の隣接するショット（１回の露光で転写される範囲）同志が重なる領域が生じるが、従来型のクロムマスクと異なり、残しパターン部も半透明であるので、繰り返し多重露光されることより感光してしまう。
さらに、ハーフトーン位相シフトリソグラフィーにおいては、ウエハー転写時に、転写する露光パターンの近傍に、光強度のサブピークを生じ、これが本来発生させたい露光パターンを変形してしまう、という問題があった。
この問題は、特に大きな抜けパターンの近傍で顕著であり、位相シフトリソグラフィーの手法を用いずに十分解像できる大きな抜けパターンにおいては、むしろ従来型のクロムマスクよりも転写特性が劣ってしまう。
【０００８】
これらの問題への対策としては、ウエハへの転写に、パターンニングされたハーフトーン位相シフト膜および遮光性膜（遮光膜あるいは高コントラストが得られる膜で、以降、遮光性層または実質的な遮光膜とも言う）を順次積層したハーフトーン位相シフトマスクを用いる、ハーフトーン位相シフトリソグラフィー法が一般的に採られている。
このような遮光性膜を有するハーフトーン位相シフトマスクは、透明基板上にハーフトーン位相シフト膜と遮光性膜とが順に積層されたブランクスを用い、ハーフトーン位相シフト膜のパターニング加工とは別に、遮光性膜を加工して作製される。
以下に、遮光性膜を有するハーフトーン位相シフトマスクの、従来の一般的な製造方法を簡単に説明しておく。
まず、透明基板上にハーフトーン位相シフト膜と遮光性膜とか順に積層されたブランクス上に常用のリソグラフィー法により所望の第１のレジストパターンを形成した後、遮光性膜とハーフトーン位相シフト膜とを続けてエツチングする第１段階のエッチング工程により、ハーフトーン位相シフトパターンと遮光性膜のパターンの両方を、前記第１のレジストパターンを耐エッチングマスクとしてエツチングする。
次いで、第１のレジストパターンを除去、洗浄した後、再度、常用のリソグラフィー法により第２のレジストパターンを形成し、第２のレジストパターンを耐エッチングマスクとして遮光性膜のみをエッチングしてパターニングする第２段階のエツチング工程を行い、遮光性膜のパターンを形成する。
第１段階のエッチング工程では、マスク上に形成される全てのパターンが形成され、第２段階のエッチング工程では、ハーフトーン位相シフト効果か要求される領域だけ遮光性膜が除去されるようにパターンが形成される。
【０００９】
ところで、ハーフトーン位相シフト膜用の薄膜材料としては、その成膜特性、パターン加工特性、パターン加工後の化学的安定性、耐久性等か優れていることから、例えば特開平７−１３４３９６、特開平７−２８１４１４に挙げられるように、タンタルの酸化または窒化膜、特開平６−８３０２７に示されされるようなタンタルシリサイド系の材料膜や特開平６−３３２１５２、特開平７−１４０６３５、特開平７一１６８３４３に示されるようなモリブデンシリサイド系の材料膜などの金属シリサイド系材料膜、特開平７−５６７６、特開平６−３０８７１３、特開平７−２８２２４、特開平７−１１０５７２号に示されるようなクロム系の材料膜など、様々な材料が提案され、既に実用化されている。
一方、遮光性膜（遮光膜、あるいは、高コントラストが得られる膜材料）としては、その成膜特性、加工性、膜の安定性などから、クロム系の膜が用いられている。
【００１０】
ところでまた、ハーフトーン位相シフト膜の加工には、通常、ドライエッチング法が用いられるが、大きく分けて、塩素系のドライエッチングとフッ素系のドライエッチングとを使い分ける必要があり、何れを使用するかは上述の材料系によって決まる。
ハーフトーン位相シフト膜がクロム系材料の場合は、塩素系のドライエッチングを使用するのに対し、タンタルシリサイド系、モリブデンシリサイド系などの金属シリサイド系膜、及び、タンタル系の膜の場合は一部塩素系のドライエツチングを用いる場合もあるが、一般的にはフッ素系のドライエッチングを行うことが多い。
これに対し、遮光性膜（遮光膜、あるいは、高コントラストが得られる膜）として使用されるクロム系の材料は塩素系でなければドライエッチングかできず、ハーフトーン位相シフト膜とするシリサイドをフッ素系でドライエッチングする際、１つのエッチング室で処理を行なう場合、上述の、遮光性膜を有するハーフトーン位相シフトマスクの、従来の一般的な製造方法においては、第１段階のエッチング工程の途中でガスを入れ替える必要があり、工程が複雑になり、エッチング装置の構成も複雑になり、手間がかかるという問題があった。
エッチング室を２つ用意し、１方のエッチング室で遮光性膜をドライエッチングした後、もう一方のエッチング室へ処理基板を移動してシリサイドのドライエッチングを行なうように、第１段階のエッチング工程を工夫することもできるが、即ち、第１段階のエッチング工程を途中で中断し基板を移動するなどの工夫を採ることもできるが、装置構成が複雑となり、装置コストが高価となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ハーフトーン位相シフトマスクにおいては、ハーフトーン位相シフト膜の材料系に依らず、遮光性膜（遮光膜、あるいは、高コントラストか得られる膜）とハーフトーン位相シフト膜とを同じ系統のドライエッチングが行えることが求められていた。
本発明は、これに対応するもので、工程を複雑にせず、エッチング装置の構成も複雑にせず、ドライエッチング加工ができる構成のハーフトーン位相シフトフォトマスクを提供しようとするものである。 同時に、そのような加工を可能とするハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスを提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスは、透明基板上にハーフトーン位相シフト層と実質的な遮光膜とがこの順に積層されているハーフトーン位相シフトフォトマスク形成用のブランクスであって、前記実質的な遮光膜が、タンタルを主成分とする層の、単層または多層膜からなり、前記ハーフトーン位相シフト層は、金属シリサイドを主成分とし、酸素、窒素、フッ素の中から少なくとも一つ以上の元素を含む層からなる単層、または、金属シリサイドを主成分とし、酸素、窒素、フッ素の中から少なくとも一つ以上の元素を含む１層を最上層として、フッ素系のガスでドライエッチングが行える層を下層として積層した多層膜であることを特徴とするものである。
そして、上記のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスであって、金属シリサイドがタンタルシリサイドであることを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれかのハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスであって、ハーフトーン位相シフト層が、透明基板上に、以下の式により求まる位相差φが、ｎπ±π／３ラジアン（ｎは奇数）の範囲となるように形成されていることを特徴とするものである。
【数式４】
ただし、ｋ＝１の層は前記透明基板、ｋ＝ｍの層は空気とする。
また、上記いずれかのハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスであって、ハーフトーン位相シフト層の露光光に対する透過率が、その露光光に対する前記透明基板の透過率を１００％としたときに、１％〜５０％の範囲となるような膜厚で前記透明基板上に形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスクは、透明基板上にハーフトーン位相シフト層と実質的な遮光膜とがこの順に積層されているハーフトーン位相シフトフォトマスクであって、前記実質的な遮光膜が、タンタルを主成分とする層の、単層または多層膜からなり、前記ハーフトーン位相シフト層は、金属シリサイドを主成分とし、酸素、窒素、フッ素の中から少なくとも一つ以上の元素を含む層からなる単層、または、金属シリサイドを主成分とし、酸素、窒素、フッ素の中から少なくとも一つ以上の元素を含む１層を最上層として、フッ素系のガスでドライエッチングが行える層を下層として積層した多層膜であることを特徴とするものである。
そして、上記のハーフトーン位相シフトフォトマスクであって、金属シリサイドがタンタルシリサイドであることを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれか１項に記載のハーフトーン位相シフトフオトマスクであって、ハーフトーン位相シフト層が、透明基板上に、以下の式により求まる位相差φが、ｎπ±π／３ラジアン（ｎは奇数）の範囲となるように形成されていることを特徴とするものである。
【数式５】
ただし、ｋ＝１の層は前記透明基板、ｋ＝ｍの層は空気とする。
また、上記いずれかのハーフトーン位相シフトフオトマスクであって、ハーフトーン位相シフト層の露光光に対する透過率が、その露光光に対する前記透明基板の透過率を１００％としたときに、１％〜５０％の範囲となるような膜厚で前記透明基板上に形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法は、請求項５ないし８のいずれか１項に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法であって、順に、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスを用い、該ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの遮光層上に所望形状のレジスト層を形成し、該レジスト層を耐エッチングマスクとして、遮光膜とハーフトーン位相シフト層とを、フッ素系のガスを用いて続けてドライエッチングして、上側に遮光層を配した遮光層付きのハーフトーン位相シフト層のパタンを得る処理と、前記レジスト層を剥離した後、得られたハーフトーン位相シフト層のパターンのハーフトーン膜を露出させたい領域を開口してレジスト層を配し、該レジスト層を耐エッチングマスクとして、前記ハーフトーン膜を露出させたい領域の遮光膜を、塩素系ガスを用いたドライエッチングにて除去する処理とを、行うことを特徴とするものである。
【００１４】
【作用】
本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスは、このような構成にすることにより、工程を複雑にせず、エッチング装置の構成も複雑にせず、ドライエッチング加工によりハーフトーン位相シフトフォトマスクを作製できる、ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの提供を可能とするものである。
具体的には、透明基板上にハーフトーン位相シフト層と実質的な遮光膜とがこの順に積層されているハーフトーン位相シフトフォトマスク形成用のブランクスであって、前記実質的な遮光膜が、タンタルを主成分とする層の、単層または多層膜からなり、前記ハーフトーン位相シフト層は、金属シリサイドを主成分とし、酸素、窒素、フッ素の中から少なくとも一つ以上の元素を含む層からなる単層、または、金属シリサイドを主成分とし、酸素、窒素、フッ素の中から少なくとも一つ以上の元素を含む１層を最上層として、フッ素系のガスでドライエッチングが行える層を下層として積層した多層膜であることにより、これを達成している。
例えば、実質的な遮光膜として、タンタルを主成分とする層、１層ないし多層を設け、且つ、ハーフトーン位相シフト膜としてタンタルシリサイド系、モリブデンシリサイド系などの金属シリサイド系膜、及び、タンタル系の膜を１層ないし多層として設けた場合、フッ素系のドライエッチングにより、実質的な遮光膜、ハーフトーン位相シフト膜の両方をエッチング加工することができる。
タンタル、タンタルを主成分とする酸化タンタル、窒化タンタル、酸化窒化タンクルなどを遮光膜に用いた場合、Ｃｌ2 、ＣＨ2 Ｃｌ2 などの塩素系のガスを用いたドライエッチングと、ＣＦ4 、ＳＦ6 、ＣＨＦ3 などのフツ素系のガスを用いたドライエッチングの両方で、遮光膜のエッチング加工が可能である。
尚、遮光膜として、基板側から、金属タンタル、タンタル酸化物の順に積層すると、タンタル酸化物膜の屈折率と膜厚を制御することにより露光光に対し低反射にすることか可能である。
また、タンタル系の膜の屈折率については、膜の酸化度合いにより調整でき、また、膜を窒化したり、酸化窒化することによっても調整することが可能である。
また、必要に応じて、酸素、窒素以外の原子を混入することでも調整が可能であり、実質的に、露光光の波長の入射に対し、低反射を実現することが容易にできる。
このようなタンタル膜、または、その酸化膜、窒化膜などは、従来からフォトマスク用薄膜の成膜に使用されてきたスパッタリング法で容易に形成できる。
例えば、ターゲツトとして、金属タンタルを使用し、アルゴンガスのみでスパッタリングをした場合は金属タンタル膜が得られ、スパッタガスとして酸素、窒素を混合すれば、タンタルの酸化膜、窒化膜が得られる。
上述の屈折率の調整は、ガスの混合比のほか、スパツタ圧力、スパツタ電流などによっても制御できる。
また、このタンタル系膜は、スパッタリング法の他に、真空蒸着法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、イオンビームスパッタ法などの成膜技術を用いても成膜できる。
【００１５】
本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスクは、このような構成にすることにより、工程を複雑にせず、エッチング装置の構成も複雑にせず、ドライエッチング加工により作製できるハーフトーン位相シフトフォトマスクの提供を可能とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態例を図に基づいて説明する。
図１は本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの実施の形態の第１の例の断面図で、図２は本発明に関わるハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの参考実施形態の第１例の断面図で、図３は本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスクの実施の形態の第１の例の断面図で、図４は本発明に関わるハーフトーン位相シフトフォトマスクの参考実施形態の第１例の断面図で、図５は図３に示す第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造工程断面図で、図６は図４に示す参考実施形態の第１例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造工程断面図で、図７（ａ）は比較例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの断面図で、図７（ｂ）は比較例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスの断面図である。
図１中、１１０は透明基板、１２０はハーフトーン位相シフト層、１２１はタンタル層、１２２は金属シリサイド酸化膜（タンタルシリサイド酸化膜）、１２５はハーフトーンパタン領域（シフト層パタン領域）、１３０は遮光性層（実質的な遮光膜とも言う）、１３１はタンタル層、１３２は酸化タンタル（反射防止層でＴａＯｘとも記す）、１３５は遮光性層パタン領域、１６０、１６５はレジスト層、２１０は透明基板、２２０は酸化クロム層（ハーフトーン位相シフト層）、２２５はハーフトーンパタン領域（シフト層パタン領域）、２３０は遮光性層（実質的な遮光膜とも言う）、２３１はタンタル層、２３２は酸化タンタル層（反射防止層でＴａＯｘとも記す）、２３５は遮光性パタン領域、２６０、２６５はレジスト層である。
【００１７】
はじめに、本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの実施の形態の第１の例を、図１に基づいて説明する。
本例は、透明基板１１０上にハーフトーン位相シフト層１２０と遮光性層（実質的な遮光膜）１３０とが順に積層されている、ハーフトーン位相シフトフォトマスク形成用のブランクスで、遮光性層１３０が、透明基板１１０側から順に、タンタル層１３１、酸化タンタル層１３２を積層した２層膜からなり、ハーフトーン位相シフト層１２０が、透明基板１１０側から順に、タンタル層１２１と金属シリサイド酸化膜１２２を積層した２層膜からなる。
本例においては、遮光性層１３０と、ハーフトーン位相シフト層１２０の、いずれもが、フッ素系のガスでドライエッチングが行なえる材質で構成されており、先に述べた、遮光性膜を有するハーフトーン位相シフトマスクの、従来の一般的な製造方法における、第１段階のエッチングを中断せずに連続して行なうことができる。
また、ハーフトーン位相シフト層１２０の金属シリサイド酸化膜１２２は、塩素系ガスでドライエッチングが困難で、遮光性層１３０を塩素系ガスでドライエッチングする際のエッチングストッパー層として利用できる。
尚、金属シリサイド酸化膜１２２としては、タンタルシリサイド酸化膜、モリブデンシリサイド酸化膜等が挙げられるが、タンタルシリサイド膜の方が酸、アルカリなどに対する安定性が優れるため、フォトマスク洗浄の観点から有利である。
【００１８】
そして、ハーフトーン位相シフトフォトマスクを作製した際に、位相シフト効果が得られるように、ハーフトーン位相シフト層１２０は、透明基板１１０上に、以下の式で、ｍ＝４とし、求まる位相差φが、ｎπ±π／３ラジアン（ｎは奇数）の範囲となるように形成されている。
【数式６】
ただし、ｋ＝１の層は透明基板１１０、ｋ＝４の層は空気とする。
【００１９】
また、ハーフトーン位相シフトフォトマスクを作製した際に、実質的に、位相シフト効果が得られるために、ハーフトーン位相シフト層１２０の露光光に対する透過率が、その露光光に対する透明基板１１０の透過率を１００％としたときに、１％〜５０％の範囲となるような膜厚で透明基板１１０上に形成されている。
【００２０】
酸化タンタル層１３２、タンタル層１３１、タンタルシリサイド酸化膜１２２、タンタル層１２１は、いずれも、従来からフォトマスク用薄膜の成膜に使用されてきたスパッタリング法で容易に形成できる。
ターゲツトとして、金属タンタルを使用し、アルゴンガスのみでスパッタリングをした場合は金属タンタル膜が得られ、スパッタガスとして酸素、窒素を混合すれば、タンタルの酸化膜、窒化膜が得られる。
また、このタンタル系膜は、スパッタリング法の他に、真空蒸着法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、イオンビームスパッタ法などの成膜技術を用いても成膜できる。
タンタルシリサイド酸化膜、モリブデンシリサイド酸化膜等の金属シリサイド酸化膜についても、同様に、ターゲツトとして、金属シリサイド酸化膜を使用し、アルゴンガスのみでスパッタリングをした場合は金属シリサイド膜が得られ、スパッタガスとして酸素、窒素を混合すれば、金属シリサイド酸化膜、金属シリサイド窒化膜が得られる。
金属シリサイド酸化膜１２２の屈折率の調整は、ガスの混合比のほか、スパツタ圧力、スパツタ電流などによっても制御できる。
【００２１】
次いで、本発明に関わるハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの参考実施形態の第１例を、図２に基づいて説明する。
本例は、透明基板２１０上にハーフトーン位相シフト層２２０と遮光性層２３０とが順に積層されている、ハーフトーン位相シフトフォトマスク形成用のブランクスで、遮光性層２３０が、透明基板２１０側から順に、タンタル層２３１と酸化タンタル層２３２を積層した２層膜からなり、ハーフトーン位相シフト層２２０が、酸化クロム層１層からなる。
本例においては、遮光性層２３０と、ハーフトーン位相シフト層２２０の、いずれもが、塩素系のガスでドライエッチングが行なえる材質で構成されており、第１の例の場合と同様、先に述べた、遮光性膜を有するハーフトーン位相シフトマスクの、従来の一般的な製造方法における、第１段階のエッチングを中断せずに連続して行なうことができる。
また、ハーフトーン位相シフト層である酸化クロム層２２０は、フッ素系ガスでドライエッチングが困難で、遮光性層２３０をフッ素系ガスでドライエッチングする際、エッチングされない。
【００２２】
そして、ハーフトーン位相シフトフォトマスクを作製した際に、位相シフト効果が得られるように、ハーフトーン位相シフト層１２０は、透明基板１１０上に、以下の式で、ｍ＝３とし、求まる位相差φが、ｎπ±π／３ラジアン（ｎは奇数）の範囲となるように形成されている。
【数式７】
ただし、ｋ＝１の層は透明基板２１０、ｋ＝３の層は空気とする。
【００２３】
また、ハーフトーン位相シフトフォトマスクを作製した際に、実質的に、位相シフト効果が得られるために、ハーフトーン位相シフト層２２０の露光光に対する透過率が、その露光光に対する透明基板２１０の透過率を１００％としたときに、１％〜５０％の範囲となるような膜厚で透明基板２１０上に形成されている。
【００２４】
酸化クロム層２２０についても、従来からフォトマスク用薄膜の成膜に使用されてきたスパッタリング法で容易に形成できる。
ターゲツトとして、金属クロムを使用し、アルゴンガスのみでスパッタリングをした場合は金属クロム膜が得られ、スパッタガスとして酸素、窒素を混合すれば、酸化クロム膜、窒化クロム膜が得られる。
酸化クロム層２２０の屈折率の調整は、ガスの混合比のほか、スパツタ圧力、スパツタ電流などによっても制御できる。
また、このクロム系膜は、スパッタリング法の他に、真空蒸着法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、イオンビームスパッタ法などの成膜技術を用いても成膜できる。
尚、タンタル層２３１については、第１の例のタンタル層１３１、１２１と同様にして形成できる。
【００２５】
（変形例）
第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスの変形例としては、遮光性層１３０として、フッ素系のガス、塩素系ガスの両方でドライエッチングが行なえる他の材質の、単層ないし多層で構成したものが挙げられる。
例えば、第１の例でタンタル層１３１、酸化タンタル１３２からなる遮光性層１３０に代え、タンタル単層にしたもの、あるいは、第１の例でタンタル層１３１に代え、酸化窒化タンタル層や、モリブデン（Ｍｏ）層にしたものである。
また、第１の例や上記変形例において、ハーフトーン位相シフト層の構成を、金属シリサイドを主成分とし、酸素、窒素、フッ素の中から少なくとも一つ以上の元素を含む１層を最上層として、フッ素系のガスでドライエッチングが行なえる他の材質の層を下層（透明基板２１０側）として積層した構成のものが挙げられる。
例えば、第１の例や上記変形例における、ハーフトーン位相シフト層１２０のタンタル層１２１に代え、モリブデン層としたもの挙げられる。
また、第１の例の、タンタルやモリブデンのシリサイド酸化膜１２２に代え、、別の組成の、タンタルやモリブデンのシリサイド酸化窒化膜、シリサイド窒化膜としたものが挙げられる。
尚、上記、酸化窒化タンタル層や、モリブデン（Ｍｏ）層、金属シリサイド酸化窒化膜、シリサイド窒化膜についても、スパッタリング法により、スパッタガスとしてＡｒのみを用い、あるいはスパッタガスとしてＡｒに所定量の酸素、窒素を混合させて、形成することができる。
【００２６】
参考実施形態の第１例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスの変形例としては、遮光性層２３０として、フッ素系のガス、塩素系ガスの両方でドライエッチングが行なえる他の材質で構成したものが挙げられる。
例えば、参考実施形態の第１例でタンタル層１３１に代え、酸化窒化タンタル層や、モリブデン（Ｍｏ）層にしたものである。
また、参考実施形態の第１例や上記変形例において、ハーフトーン位相シフト層として、他の塩素系のガスでドライエッチングが行なえ、且つフッ素系のガスでドライエッチングが困難なる材質で構成したものが挙げられる。
例えば、参考実施形態の第１例の、酸化クロム層２２０に代え、別の組成の、酸化窒化クロム膜、窒化クロム膜としたものが挙げられる。
【００２７】
次に、本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスクの実施の形態の第１の例を、図３に基づいて説明する。
本例は、図１に示す第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスを用いて作製したもので、位相シフト効果を得るハーフトーンパタン領域（シフト層パタン領域）１２５と、実質的な遮光効果を得る遮光性パタン領域１３５を設けたものである。
各層の材質や光学特性については、図１に示す第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスの説明に代え、ここでは説明を省く。
【００２８】
次いで、第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法の１例を図５に基づいて説明する。
先ず、図１に示す第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスを用意し（図５（ａ））、遮光性膜１３０上に、作成するハーフトーン位相シフト層１２０のパタン形状に合せ、レジスト層１６０を形成する。（図５（ｂ））
レジスト層１６０を形成するレジストとしては、処理性が良く、所定の解像性を有し、耐ドライエッチング性の良いものが好ましいが、限定はされない。
次いで、レジスト層１６０を耐エッチングマスクとして、フッ素系のガスを用いて、遮光性層１３０、ハーフトーン位相シフト層１２０を続けてエッチングする。
これにより、遮光性膜１３０付きのハーフトーン位相シフト層パタンを得る。（図５（ｃ））
尚、必要に応じて、フッ素系のガスの組成を変える。
次いで、レジスト層１６０を常法により剥離した後、作成する遮光性膜１３０の形状に合せた、開口を有するレジスト層１６５を遮光性層１３０上に形成し（図５（ｄ））、これを耐エッチングマスクとして、塩素系のガスを用いて遮光性層１３０をエッチングする。
金属シリサイド酸化層１２２がエッチングストッパー層として働く。
そして、レジスト層１６５を常法により剥離し、第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクを形成する。（図５（ｅ））
レジスト層１６５を形成するレジストとしては、処理性が良く、所定の解像性を有し、耐ドライエッチング性の良いものが好ましいが、限定はされない。
【００２９】
また、本例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの変形例としては、先に述べた図１に示す第１の例のブランクスの各変形例のブランクスを用いた位相シフトフォトマスクが挙げられる。
これらは、図５に示す製造工程により作製できる。
【００３０】
次に、本発明に関わるハーフトーン位相シフトフォトマスクの参考実施形態の第１例を、図４に基づいて説明する。
本例は、図２に示す参考実施形態の第１例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスを用いて作製したもので、第１の例のブランクスと同様、位相シフト効果を得るハーフトーンパタン領域（シフト層パタン領域）２２５と、実質的な遮光効果を得る遮光性パタン領域２３５を設けたものである。
各層の材質や光学特性については、図２に示す参考実施形態の第１例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスの説明に代え、ここでは説明を省く。
また、本例の変形例としては、先に述べた図２に示す参考実施形態の第１例のブランクスの変形例のブランクスを用いた位相シフトフォトマスクが挙げられる。
【００３１】
次いで、参考実施形態の第１例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法の１例を図６に基づいて説明する。
先ず、図２に示す参考実施形態の第１例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスを用意し（図６（ａ））、遮光性膜２３０上に、作成するハーフトーン位相シフト層２２０のパタン形状に合せ、レジスト層２６０を形成する。（図６（ｂ））
レジスト層２６０を形成するレジストとしては、処理性が良く、所定の解像性を有し、耐ドライエッチング性の良いものが好ましいが、限定はされない。
次いで、レジスト層２６０を耐エッチングマスクとして、塩素系のガスを用いて、遮光性層２３０、ハーフトーン位相シフト層２２０を続けてエッチングする。これにより、遮光性膜２３０付きのハーフトーン位相シフト層パタンを得る。（図６（ｃ））
尚、必要に応じて、塩素系のガスの組成を変える。次いで、レジスト層２６０を常法により剥離した後、作成する遮光性膜２３０の形状に合せた、開口を有するレジスト層２６５を遮光性層２３０上に形成し（図６（ｄ））、これを耐エッチングマスクとして、フッ素系のガスを用いて遮光性層２３０をエッチングする。酸化クロム層２２０がエッチングストッパー層として働く。
そして、レジスト層２６５を常法により剥離し、参考実施形態の第１例のハーフトーン位相シフトフォトマスクを形成する。
（図６（ｅ））
レジスト層２６５を形成するレジストとしては、処理性が良く、所定の解像性を有し、耐ドライエッチング性の良いものが好ましいが、限定はされない。
【００３２】
また、本例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの変形例としては、先に述べた図２に示す第２の例のブランクスの各変形例のブランクスを用いた位相シフトフォトマスクが挙げられる。
これらは、図６に示す製造工程により作製できる。
【００３３】
【実施例】
実施例は、図１に示す第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスを用い、図５に示す製造方法により、図３に示す第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクを形成した例である。
以下、図１、図３、図５に基づいて説明する。
作製したハーフトーン位相シフトフォトマスクは、ＡｒＦ露光用のもので、６インチ角、０．２５インチ厚の高純度合成石英基板を透明基板１１０とし、ハーフトーン位相シフト膜１２０は、タンタル層１２１とタンタルシリサイド酸化物１２２の２層より構成され、遮光層１３０はタンタル層１３１と酸化タンタル層１３２の２層からなるものである。
はじめに、以下のようにして、図１に示す第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスを作製した。
まず、光学研磨され、よく洗浄された透明基板１１０の一面上に、以下に示す条件でハーフトーン位相シフト膜の第１層であるタンタル層１２１を膜厚は約１０ｎｍに形成した。
＜タンタル層１２１形成条件＞
成膜装置：プレーナー型ＤＣマグネトロンスパツター装置
ターゲット：金属タンタル
ガス及び流量：アルゴンガス、７０ｓｃｃｍ
スパッター圧力：１．０パスカル
スパッター電流：５．０アンペア
次に、続けてこの上にハーフトーン位相シフト膜の第２層であるタンタルシリサイド酸化膜１２２を、以下の条件で、膜厚約３０ｎｍに形成した。
＜タンタルシリサイド酸化膜１２２形成条件＞
成膜装置：プレーナー型ＤＣマグネトロンスパツター装置
ターゲヅト： タンタル：シリコン＝１：４（原子比）
ガス及び流量：アルゴンガス５０ｓｃｃｍ＋酸素ガス５０ｓｃｃｍ
スパッター圧力：１．０パスカル
スパッター電流：３．５アンペア
これにより、ＡｒＦエキシマレーザー露光用の透過率６％のハーフトーン位相シフト層１２０を透明基板１１０の一面上に形成した。
尚、同一条件で事前にテープなどでマスキングをした合成石英基板上に成膜し、成膜後にマスキングを剥離するリフトオフ法で段差を形成したサンプルを作製し、これを用い、１９３ｎｍ光に対する位相差、透過率を市販の位相差測定装置（レーザーテツク社製ＭＰＭ１９３）で計測したところ、それぞれ１７７．５５度、５．６９％であった。
【００３４】
次に、上記ハーフトーン位相シフト層１２０上に、遮光性層１３０のタンタル層１３１を以下の条件で成膜した。
＜タンタル層１３１形成条件＞
成膜装置：プレーナー型ＤＣマグネトロンスパツター装置
ターゲット：金属タンタル
ガス及び流量：アルゴンガス７０ｓｃｃｍ
スパッター圧力：１．０パスカル
スパッター電流：５．０アンペア
ここで、金属タンタル膜の厚さは約５０ｎｍとした。
次いで、遮光性層１３０のタンタル層１３１上に、酸化タンタル層１３２を以下の条件で成膜した。
＜酸化タンタル層１３２形成条件＞
成膜装置：プレーナー型ＤＣマグネトロンスパツター装置
ターゲット：金属タンタル
ガス及び流量：アルゴンガス５０ｓｃｃｍ＋酸素ガス５０ｓｃｃｍ
スパッター圧力：１．０パスカル
スパッター電流：５．０アンペア
ここで、酸化タンタル膜の厚さは約２０ｎｍとした。
これにより、図１に示す第１に例の遮光性膜１３０付きの、ＡｒＦエキシマレーザー露光用のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクを得た。
この遮光性膜１３０付きのＡｒＦエキシマレーザー露光用のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクの透過率を大塚電子製分光光度計ＭＣＰＤ３０００で測定したところ、１９３ｎｍの透過率は０．１％以下であった。
【００３５】
次に、上記のようにして得られた遮光性膜１３０付きのハーフトーン位相シフトマスク用ブランクスを用いて、図３に示すハーフトーン位相シフトマスクを以下のようにして作製した。
先ず、得られたハーフトーン位相シフトマスク用ブランクスの遮光性層１３０上に、有機物を主成分とするレジストＺＥＰ７０００（日本ゼオン社製）を用い、常法の電子線リソグラフィー法により、所望形状のレジスト層１６０を得た。（図５（ｂ））
次に、市販のフォトマスク用ドライエッチャー（ＰＴＩ社製ＶＬＲ７００）を用い、レジスト層１６０から露出されたハーフトーン位相シフト層１２０を、高密度プラズマに曝すことにより選択的にドライエッチングし、所望のハーフトーン位相シフト層１２０のパターンを得た。（図５（ｃ））
ここでは、遮光性層１３０とハーフトーン位相シフト層１２０とを、続けて一気にエツチングした。
＜エッチング条件＞
・エッチングガス ＣＦ4 ガス
圧力 １０ｍＴｏｒｒ
ＩＣＰパワー（高密度ブラズマ発生） ９５０Ｗ
バイアスパワー（引き出しパワー） ５０Ｗ
時間 ５００秒
次いで、レジスト層１６０を剥離し、遮光性膜１３０付きのハーフトーン位相シフト層１２０のパターンを得た。
【００３６】
次に、この上に、再度、レジストＩＰ３５００（東京応化工業株式会社製）を塗布し、フォトリソグラフィー法により、ハーフトーン膜を露出させたい領域のみを開口したレジスト層１６５を得た後、以下の条件でドライエッチングを行い、レジスト層１６５から露出した領域の遮光性層１３０を選択的に除去した。（図５（ｄ））
エッチングガス Ｃｌ2 ガス
圧力 ５ｍＴｏｒｒ
ＩＣＰパワー（高密度プラズマ発生） ５００Ｗ
バイアスパワー（引き出しパワー） １５０Ｗ
時間 １００秒
尚、このエッチング条件ではタンタルシリサイド酸化膜１２２はエツチングされないので、ハーフトーン位相シフト層１２０の位相差、透過率に影響を与えないように、遮光性膜を除去することが可能である。
タンタルシリサイド酸化膜１２２はエツチングストッパー層として働く。
最後に、レジスト層１６５を剥離し、図３に示す遮光性膜１３０付きのハーフトーン位相シフトマスクを得た。
このハーフトーン位相シフトフォトマスクは、除去された部分の寸法精度、断面形状、膜厚分布、透過率分布、膜の基板への密着性等全て実用に供することができるものであった。
【００３７】
尚、図７（ｂ）に示す、透明基板の一面上に、順次、ハーフトーン位相シフト層としてタンタル層、タンタルシリサイド酸化膜、遮光性膜としてクロム層、酸化クロム層を設けた、ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスを用い、図７（ａ）に示すＡｒＦ露光用のハーフトーン位相シフトフォトマスクを形成する場合は、先に述べた、遮光性膜を有するハーフトーン位相シフトマスクの、従来の製造方法をとらざるをえない。
即ち、クロム遮光性膜は塩素系のドライエツチングで加工するのに対し、タンタルシリサイド膜はフッ素系のドライエツチングで加工するため、ここでは、第１の段階のドライエッチング工程を、塩素系のドライエツチングと、フッ素系のドライエツチングとの２回に分け、行なう必要がある。
第１段階のドライエッチング工程を１つのエッチング室で処理を行なう場合、工程の途中でガスを入れ替える必要があり、工程が複雑になり、エッチング装置の構成も複雑になり、手間がかかる。
また、エッチング室を２つ用意し、１方のエッチング室で遮光性膜をドライエッチングした後、もう一方のエッチング室へ処理基板を移動してタンタルシリサイド酸化層のドライエッチングを行なえるように、装置を構成することもできるが、装置構成が複雑となり、装置コストが高価となる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、上記のように、工程を複雑にせず、エッチング装置の構成も複雑にせず、ドライエッチング加工ができる構成のハーフトーン位相シフトフォトマスクの提供を可能とした。
同時に、そのような加工を可能とするハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの提供を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの実施の形態の第１の例の断面図である。
【図２】 本発明に関わるハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの参考実施形態の第１例の断面図である。
【図３】 本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスクの実施の形態の第１の例の断面図である。
【図４】 本発明に関わるハーフトーン位相シフトフォトマスクの参考実施形態の第１例の断面図である。
【図５】 図３に示す第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造工程断面図である。
【図６】 図４に示す参考実施形態の第１例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造工程断面図である。
【図７】 図７（ａ）は比較例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの断面図で、図７（ｂ）は比較例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスの断面図である。
【図８】 ハーフトーン位相シフト法を説明するための図である。
【図９】 従来法のマスクを用いた転写法（投影露光法）を説明するための図である。
【符号の説明】
１１０ 透明基板
１２０ ハーフトーン位相シフト層
１２１ タンタル層
１２２ 金属シリサイド酸化膜（タンタルシリサイド酸化膜）
１２５ ハーフトーンパタン領域（シフト層パタン領域）
１３０ 遮光性層（実質的な遮光膜とも言う）
１３１ タンタル層
１３２ 酸化タンタル（反射防止層でＴａＯｘとも記す）
１３５ 遮光性パタン領域
１６０、１６５ レジスト層
２１０ 透明基板
２２０ 酸化クロム層（ハーフトーン位相シフト層）
２２５ ハーフトーンパタン領域（シフト層パタン領域）
２３０ 遮光性層（実質的な遮光膜とも言う）
２３１ タンタル層
２３２ 酸化タンタル層（反射防止層でＴａＯｘとも記す）
２３５ 遮光性層パタン領域
２６０、２６５ レジスト層
Claims (9)
- 透明基板上にハーフトーン位相シフト層と実質的な遮光膜とがこの順に積層されているハーフトーン位相シフトフォトマスク形成用のブランクスであって、前記実質的な遮光膜が、タンタルを主成分とする層の、単層または多層膜からなり、前記ハーフトーン位相シフト層は、金属シリサイドを主成分とし、酸素、窒素、フッ素の中から少なくとも一つ以上の元素を含む層からなる単層、または、金属シリサイドを主成分とし、酸素、窒素、フッ素の中から少なくとも一つ以上の元素を含む１層を最上層として、フッ素系のガスでドライエッチングが行える層を下層として積層した多層膜であることを特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス。
- 請求項１に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスであって、金属シリサイドがタンタルシリサイドであることを特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス。
- 請求項１ないし２のいずれか１項に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスであって、ハーフトーン位相シフト層が、透明基板上に、以下の式により求まる位相差φが、ｎπ±π／３ラジアン（ｎは奇数）の範囲となるように形成されていることを特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス。
【数式１】
ここで、φは前記透明基板上に（ｍ−２）層のハーフトーン位相シフト層が構成されているフォトマスクを垂直に透過する光が受ける位相変化であり、ｘ（ｋ，ｋ＋１）はｋ番目の層と（ｋ＋１）番目の層との界面でおきる位相変化、ｕ（ｋ）、ｄ（ｋ）はそれぞれｋ番目の層を構成する材料の屈折率と膜厚、λは露光光の波長である。ただし、ｋ＝１の層は前記透明基板、ｋ＝ｍの層は空気とする。 - 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスであって、ハーフトーン位相シフト層の露光光に対する透過率が、その露光光に対する前記透明基板の透過率を１００％としたときに、１％〜５０％の範囲となるような膜厚で前記透明基板上に形成されていることを特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス。
- 透明基板上にハーフトーン位相シフト層と実質的な遮光膜とがこの順に積層されているハーフトーン位相シフトフォトマスクであって、前記実質的な遮光膜が、タンタルを主成分とする層の、単層または多層膜からなり、前記ハーフトーン位相シフト層は、金属シリサイドを主成分とし、酸素、窒素、フッ素の中から少なくとも一つ以上の元素を含む層からなる単層、または、金属シリサイドを主成分とし、酸素、窒素、フッ素の中から少なくとも一つ以上の元素を含む１層を最上層として、フッ素系のガスでドライエッチングが行える層を下層として積層した多層膜であることを特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマスク。
- 請求項５に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスクであって、金属シリサイドがタンタルシリサイドであることを特徴とするハーフトーン位相シフトフオトマスク。
- 請求項５ないし６のいずれか１項に記載のハーフトーン位相シフトフオトマスクであって、ハーフトーン位相シフト層が、透明基板上に、以下の式により求まる位相差φが、ｎπ±π／３ラジアン（ｎは奇数）の範囲となるように形成されていることを特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマスク。
【数式２】
ここで、φは前記透明基板上に（ｍ−２）層のハーフトーン位相シフト層が構成されているフォトマスクを垂直に透過する光が受ける位相変化であり、ｘ（ｋ，ｋ＋１）はｋ番目の層と（ｋ＋１）番目の層との界面でおきる位相変化、ｕ（ｋ）、ｄ（ｋ）はそれぞれｋ番目の層を構成する材料の屈折率と膜厚、λは露光光の波長である。ただし、ｋ＝１の層は前記透明基板、ｋ＝ｍの層は空気とする。 - 請求項５ないし７のいずれか１項に記載のハーフトーン位相シフトフオトマスクであって、ハーフトーン位相シフト層の露光光に対する透過率が、その露光光に対する前記透明基板の透過率を１００％としたときに、１％〜５０％の範囲となるような膜厚で前記透明基板上に形成されていることを特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマスク。
- 請求項５ないし８のいずれか１項に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法であって、順に、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスを用い、該ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの遮光層上に所望形状のレジスト層を形成し、該レジスト層を耐エッチングマスクとして、遮光膜とハーフトーン位相シフト層とを、フッ素系のガスを用いて続けてドライエッチングして、上側に遮光層を配した遮光層付きのハーフトーン位相シフト層のパタンを得る処理と、前記レジスト層を剥離した後、得られたハーフトーン位相シフト層のパターンのハーフトーン膜を露出させたい領域を開口してレジスト層を配し、該レジスト層を耐エッチングマスクとして、前記ハーフトーン膜を露出させたい領域の遮光膜を、塩素系ガスを用いたドライエッチングにて除去する処理とを、行うことを特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法。
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