JP6815731B2 - Phase shift mask blank and phase shift mask - Google Patents
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Description
本発明は、複合波長に対して位相差を有する、ハーフトーン型の位相シフトマスクブランク、及びこれを用いたハーフトーン型の位相シフトマスクに関する。 The present invention relates to a halftone type phase shift mask blank having a phase difference with respect to a composite wavelength, and a halftone type phase shift mask using the blank.
半導体分野では、高密度実装を図るため、回路パターンの微細化が進められている。これに伴い、露光波長の短波長化や、露光方法の改善などが検討されている。
このような回路パターンの微細化に対応するため、フォトマスクにおいては、単純な遮光膜のパターンのみで形成されたバイナリーマスクから、パターン縁における光干渉を用いて、単波長を用い、より微細なパターン形成が可能な位相シフトマスク(Phase-Shifting Mask:PSM)が使用されるに至っている。
In the semiconductor field, circuit patterns are being miniaturized in order to achieve high-density mounting. Along with this, shortening of the exposure wavelength and improvement of the exposure method are being studied.
In order to cope with such miniaturization of the circuit pattern, in the photomask, a single wavelength is used from a binary mask formed only by a simple light-shielding film pattern, using optical interference at the pattern edge, and finer. A phase-shifting mask (PSM) capable of forming a pattern has been used.
上述した半導体用の位相シフトマスクとしては、i線単波長からなる露光光とエッジ強調型の位相シフトマスクとの組み合わせ(たとえば、特許文献1)や、更なる微細化のために、ArF単波長からなる露光光とハーフトーン型位相シフトマスク(Attenuated PSM)との組み合わせ(たとえば、特許文献2)、などが用いられている。 The phase shift mask for semiconductors described above includes a combination of an exposure light composed of an i-line single wavelength and an edge-enhanced phase shift mask (for example, Patent Document 1), and an ArF single wavelength for further miniaturization. A combination of an exposure light composed of the above and a halftone type phase shift mask (Attenuated PSM) (for example, Patent Document 2) is used.
これに対して、フラットパネルディスプレイ(FPD)分野では、低コスト化を実現するため、高いスループットにて生産を行う必要があり、露光光の波長としてi線(波長365nm)、h線(波長403nm)、g線(波長436nm)からなる複合波長を用いた露光にてパターン形成が行われている。
最近、上記FPD分野においても、高精細な画面を形成するためにパターンプロファイルが微細化する傾向にあり、従来の遮光膜をパターン化したフォトマスク(バイナリーマスク)に代えて、ハーフトーン型の位相シフトマスクを用いることが検討されている(たとえば、特許文献3)。
On the other hand, in the flat panel display (FPD) field, in order to realize cost reduction, it is necessary to perform production with high throughput, and the wavelengths of the exposure light are i-line (wavelength 365 nm) and h-line (wavelength 403 nm). ) And g-line (wavelength 436 nm), the pattern is formed by exposure using a composite wavelength.
Recently, even in the above-mentioned FPD field, the pattern profile tends to be miniaturized in order to form a high-definition screen, and a halftone type phase is replaced with a conventional photomask (binary mask) in which a light-shielding film is patterned. The use of a shift mask has been studied (for example, Patent Document 3).
図9に示すように、ハーフトーン型の位相シフトマスク用ブランク(ハーフトーン型位相シフトマスクブランクとも呼ぶ)900は、基本的に、石英基板901の一面901a側に単層のシフター膜902を設けることにより位相シフト効果を発現している。シフター膜902に要求される光学特性は、位相シフト効果(露光波長における180度の位相角)と所定の透過率である。たとえば、クロム系膜(酸化窒化膜)によりシフター膜902を形成した場合、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクでは、シフター膜902の表面902aにおける表面反射率が23%(波長365nm)程度となる。通常のクロム膜を用いたバイナリーブランクでは、表面反射率が15%以下(波長365nm)である。
As shown in FIG. 9, the halftone type phase shift mask blank (also referred to as a halftone type phase shift mask blank) 900 is basically provided with a single-
FPD分野では、露光光の波長としてi線、h線、g線からなる複合波長を用い、露光光量を稼いでいる。各波長において、位相角は180度からズレが生じることになるが、トータルで位相シフト効果があることが確認されている。
ところが、前述したとおり、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクでは、バイナリーブランクに比べて2倍以上の表面反射率となるため、十分な解像度が得られないという課題があった。
また、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクでは、裏面反射率も高くなる傾向にあり、透明基板側から入射される露光光の反射を防止できず、十分な解像度が得られないという課題があった。
In the FPD field, a composite wavelength consisting of i-line, h-line, and g-line is used as the wavelength of exposure light to increase the amount of exposure light. At each wavelength, the phase angle deviates from 180 degrees, but it has been confirmed that there is a total phase shift effect.
However, as described above, the halftone type phase shift mask blank has a surface reflectance that is more than twice that of the binary blank, so that there is a problem that sufficient resolution cannot be obtained.
Further, the halftone type phase shift mask blank tends to have a high back surface reflectance, and there is a problem that the reflection of the exposure light incident from the transparent substrate side cannot be prevented and a sufficient resolution cannot be obtained.
ゆえに、i線、h線、g線からなる複合波長に対して、バイナリーブランク以下の表面反射率あるいは裏面反射率を有する、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク、及びこれを用いたハーフトーン型位相シフトマスクの開発が期待されていた。 Therefore, a halftone type phase shift mask blank having a front surface reflectance or a back surface reflectance of binary blank or less with respect to a composite wavelength consisting of i-line, h-line, and g-line, and a halftone-type phase shift using the same. The development of a mask was expected.
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、i線、h線、g線からなる複合波長に対して、バイナリーブランク以下の表面反射率あるいは裏面反射率を有する、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク、及びこれを用いた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 devised in view of such conventional circumstances, and has a front surface reflectance or a back surface reflectance of binary blank or less with respect to a composite wavelength consisting of i-line, h-line, and g-line. It is an object of the present invention to provide a halftone type phase shift mask blank and a halftone type phase shift mask using the blank.
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、透明基板と、前記透明基板の一面側に配された位相シフター層とを含み、前記位相シフター層がi線、h線およびg線の3波長に対して略180°の位相差を有するハーフトーン型の位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型の位相シフトマスクブランクであって、前記位相シフター層は、その表面から層厚中心までの所定の深さ位置に、上下の部位A,Cより高い屈折率の部位Bを備え、前記位相シフター層の表面側から見た前記部位Bの裏面の位置が、20nm以上40nm以下であることを特徴とする。ここで、略180°の位相差とは、170°以上、190°以下を示すものである。
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、上記において、前記部位Bが配される深さ位置が、前記位相シフター層の表面側から見て、20nm以上40nm以下であることを特徴とする。
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、上記のいずれかにおいて、前記部位Bが単一の薄膜層であることを特徴とする。
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、透明基板と、前記透明基板の一面側に配された位相シフター層とを含み、前記位相シフター層がi線、h線およびg線の3波長に対して略180°の位相差を有するハーフトーン型の位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型の位相シフトマスクブランクであって、前記位相シフター層は、その裏面から層厚中心までの所定の深さ位置に、上下の部位A,Cより高い屈折率の部位Bを備え、前記位相シフター層の裏面側から見た前記部位Bの表面の位置が、15nm以上45nm以下であることを特徴とする。
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、上記において、前記部位Bが配される深さ位置が、前記位相シフター層の裏面側から見て、15nm以上45nm以下であることを特徴とする。
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、上記のいずれかにおいて、前記部位Bが単一の薄膜層であることを特徴とする。
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、前記部位Bが単一のクロム層であり、前記位相シフター層がクロム系膜であることを特徴とする。
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、上記のいずれかにおいて、前記薄膜層の膜厚が、1nm以上10nm以下であることを特徴とする。
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクは、上記のいずれかに記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおける位相シフター層を、所定のパターンが得られるように選択的に除去するパターニング処理を施すことにより得られた、光透過部と位相シフター部とからなるマスクパターンを有することを特徴とする。
The halftone type phase shift mask blank of the present invention includes a transparent substrate and a phase shifter layer arranged on one surface side of the transparent substrate, and the phase shifter layer has three wavelengths of i-line, h-line and g-line. On the other hand, it is a halftone type phase shift mask blank used for manufacturing a halftone type phase shift mask having a phase difference of about 180 °, and the phase shifter layer is a predetermined one from the surface to the center of the layer thickness. A portion B having a refractive index higher than that of the upper and lower portions A and C is provided at the depth position of the above, and the position of the back surface of the portion B as viewed from the front surface side of the phase shifter layer is 20 nm or more and 40 nm or less. It is a feature. Here, the phase difference of approximately 180 ° indicates 170 ° or more and 190 ° or less.
The halftone type phase shift mask blank of the present invention is characterized in that, in the above, the depth position where the portion B is arranged is 20 nm or more and 40 nm or less when viewed from the surface side of the phase shifter layer.
The halftone type phase shift mask blank of the present invention is characterized in that, in any of the above, the portion B is a single thin film layer.
The halftone type phase shift mask blank of the present invention includes a transparent substrate and a phase shifter layer arranged on one surface side of the transparent substrate, and the phase shifter layer has three wavelengths of i-line, h-line and g-line. On the other hand, it is a halftone type phase shift mask blank used for manufacturing a halftone type phase shift mask having a phase difference of about 180 °, and the phase shifter layer is a predetermined one from the back surface to the center of the layer thickness. A portion B having a refractive index higher than that of the upper and lower portions A and C is provided at the depth position of the above, and the position of the surface of the portion B as viewed from the back surface side of the phase shifter layer is 15 nm or more and 45 nm or less. It is a feature.
The halftone type phase shift mask blank of the present invention is characterized in that, in the above, the depth position where the portion B is arranged is 15 nm or more and 45 nm or less when viewed from the back surface side of the phase shifter layer.
The halftone type phase shift mask blank of the present invention is characterized in that, in any of the above, the portion B is a single thin film layer.
The halftone type phase shift mask blank of the present invention is characterized in that the portion B is a single chromium layer and the phase shifter layer is a chromium-based film.
The halftone type phase shift mask blank of the present invention is characterized in that, in any of the above, the film thickness of the thin film layer is 1 nm or more and 10 nm or less .
The halftone type phase shift mask of the present invention is subjected to a patterning process for selectively removing the phase shifter layer in the halftone type phase shift mask blank described in any of the above so that a predetermined pattern can be obtained. It is characterized by having a mask pattern including a light transmitting portion and a phase shifter portion obtained.
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、透明基板と前記透明基板の一面側に配された位相シフター層から構成され、前記位相シフター層が、その表面から層厚中心までの所定の深さ位置に、上下の部位A,Cより高い屈折率の部位Bを備える。これにより、i線、h線、g線からなる複合波長に対して、バイナリーブランク以下の表面反射率を有する、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクが得られる。ゆえに、本発明は、露光光の波長がi線、h線、g線からなる複合波長において、十分な解像度が得られる、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの提供に寄与する。 This onset Ming halftone phase shift mask blank is composed of a phase shifter layer disposed on one surface of the transparent substrate and the transparent substrate, the phase shifter layer is predetermined from the surface to the thickness center A portion B having a higher refractive index than the upper and lower portions A and C is provided at the depth position. As a result, a halftone type phase shift mask blank having a surface reflectance of binary blank or less with respect to a composite wavelength composed of i-line, h-line, and g-line can be obtained. Therefore, the present invention contributes to the provision of a halftone type phase shift mask blank capable of obtaining sufficient resolution at a composite wavelength in which the wavelength of the exposure light consists of i-line, h-line, and g-line.
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、透明基板と前記透明基板の一面側に配された位相シフター層から構成され、前記位相シフター層が、その裏面から層厚中心までの所定の深さ位置に、上下の部位A,Cより高い屈折率の部位Bを備える。これにより、i線、h線、g線からなる複合波長に対して、バイナリーブランク以下の裏面反射率を有する、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクが得られる。ゆえに、本発明は、露光光の波長がi線、h線、g線からなる複合波長において、透明基板側から入射される露光光の反射を防止することが可能となり、十分な解像度が得られる、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの提供に寄与する。 This onset Ming halftone phase shift mask blank is composed of a phase shifter layer disposed on one surface of the transparent substrate and the transparent substrate, the phase shifter layer is given from the back surface to the thickness center A portion B having a higher refractive index than the upper and lower portions A and C is provided at the depth position. As a result, a halftone type phase shift mask blank having a backside reflectance of binary blank or less with respect to a composite wavelength consisting of i-line, h-line, and g-line can be obtained. Therefore, the present invention makes it possible to prevent reflection of the exposure light incident from the transparent substrate side at a composite wavelength of the exposure light having an i-line, h-line, and g-line wavelength, and a sufficient resolution can be obtained. , Contributes to the provision of halftone phase shift mask blanks.
以下では、本発明に係るハーフトーン型位相シフトマスクブランクの一実施形態について、図面に基づいて説明する。以下の説明においては、「位相シフトマスクブランク」から「ハーフトーン型」を省略して呼称する。 Hereinafter, an embodiment of the halftone type phase shift mask blank according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, "halftone type" is abbreviated from "phase shift mask blank".
(第一実施形態):表面反射率(部位Bの挿入深さ依存性、部位Bの厚さ=4nm固定)
図1は、本発明の位相シフトマスクブランクの一例(第一実施形態)を示す断面図である。本実施形態では、位相シフター層105に挿入される部位B103の位置(位相シフター層105の表面104a(105a)側から見た部位B103の裏面103b側の位置=挿入深さとも呼ぶ)と、位相シフター層105の表面104a(105a)における表面反射率との関係についてシミュレーションを行った。シミュレーション法としては、Essential Macleodに開示される手法を用いた。
(First Embodiment): Surface reflectance (depending on the insertion depth of the part B, the thickness of the part B = fixed at 4 nm)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example (first embodiment) of the phase shift mask blank of the present invention. In the present embodiment, the position of the portion B103 inserted into the phase shifter layer 105 (also referred to as the position on the
つまり、本実施形態に係る第一の位相シフトマスクブランク100は、透明基板101と、この透明基板101の一面101a側に配された位相シフター層105から構成されている。位相シフター層105は、その表面104a側から見て、部位A104、部位B103、部位C102が順に重ねて構成されており、部位C102が透明基板101の一面101aと接している。
That is, the first phase shift mask blank 100 according to the present embodiment is composed of the
部位B103は、位相シフター層105の表面104aから所定の深さ位置(D1)に配されている。部位B103より上方にある部位A104、及び、部位B103より下方にある部位C102に比べて、部位B103は高い屈折率を有する。すなわち、部位A104の屈折率をNa、部位B103の屈折率をNb、部位C102の屈折率をNcと定義した場合、Nb>Na,Nb>Ncの関係にある。その際、本実施形態では、部位B103は単一の薄膜層(厚さT1)からなるものとする。ここで記載する屈折率とは、複素屈折率Nのことを示す。
The portion B103 is arranged at a predetermined depth position (D1) from the
本シミュレーションにおいて、位相シフトマスクブランク100は、透明基板101が石英基板(厚さ10mm)、位相シフター層105が酸化クロム膜(厚さ120nm)から構成されるものとした。透明基板101の上に、位相シフター層105が配されており、位相シフター層105の表面104aから所定の深さ位置となるように、クロム膜(厚さ4nm)からなる部位B103を設ける条件とした。その際、部位B103を設ける所定の深さ位置は、位相シフター層105の表面104aから5nmの間隔で変更した。すなわち、位相シフター層105は、酸化クロム膜(部位A102、部位C104)の中に、クロム膜(部位B103)が挿入された積層体である。
In this simulation, in the phase shift mask blank 100, the
本実施形態では、3つの波長、すなわち、i線(波長365nm)、h線(波長403nm)、g線(波長436nm)における、位相シフター膜105の表面反射率を検討した。その際、酸化クロム膜(部位A102、部位C104)とクロム膜(部位B103)の光学定数としては、表1の数値を用いた。ここで、Nは複素屈折率であり、屈折率nと消光係数kを用いて、N=n+ikと表わされる。nとkを併せて光学定数という。シミュレーションに使用した表1に示す光学定数(n、k)は、設計だけでなく、実際の成膜で確かめた、信頼性のある数値である。
In the present embodiment, the surface reflectance of the
図3は、位相シフター層105の表面104aから層厚中心LCまでの所定の挿入深さ(「表面からの距離」とも呼ぶ)となるように、部位Bの位置を変えて、表面反射率をシミュレーションした結果を示すグラフである。◇印はi線(波長365nm)、○印はh線(波長403nm)、△印はg線(波長436nm)の結果である。また、挿入深さがゼロの位置にプロットされた◆印と●印と▲印は各々、判断基準(リファレンス)となる「クロム膜(部位B)を設けなかった場合[すなわち、位相シフター膜205が酸化クロム膜(部位A102、部位C104)である場合]の結果」である。
表2は、図3のグラフにおいてプロットした各数値である。表2の評価欄に「Rfa:薄膜無」と明記した結果が、リファレンス(判断基準)となる。
FIG. 3 shows the surface reflectance by changing the position of the portion B so as to have a predetermined insertion depth (also referred to as “distance from the surface”) from the
Table 2 shows each numerical value plotted in the graph of FIG. The result of clearly stating "Rfa: No thin film" in the evaluation column of Table 2 serves as a reference (judgment standard).
表2および図3から、以下の点が明らかとなった。
(a1)部位Bの位置D1が、位相シフター層105の表面104aから層厚中心LCの付近を除いた、2つの領域(領域*1、領域*2)において、表面反射率の数値がリファレンス(Rfa)より、3波長(i線、h線、g線)とも低くなる。
(a2)特に、部位Bの位置D1が領域*1に含まれる場合は、領域*2に比べて表面反射率が大きく低減する。領域*1は、位相シフター層105の表面104aから層厚中心LCまでの「所定の深さ位置(挿入深さ:D1)」にある。
(a3)領域*1となる「所定の深さ位置D1」は、20nm以上40nm以下の範囲である。「所定の深さ位置D1」が領域*1を満たすことにより、3波長(i線、h線、g線)全てにおいて、バイナリーブランク以下の表面反射率を有する位相シフトマスクブランクが得られる。
From Table 2 and FIG. 3, the following points became clear.
(A1) The numerical value of the surface reflectance is the reference (a1) in the two regions (region * 1, region * 2) where the position D1 of the portion B excludes the vicinity of the layer thickness center LC from the
(A2) In particular, when the position D1 of the portion B is included in the region * 1, the surface reflectance is greatly reduced as compared with the region * 2. The region * 1 is at a “predetermined depth position (insertion depth: D1)” from the
The “predetermined depth position D1” that is the region (a3) * 1 is in the range of 20 nm or more and 40 nm or less. When the "predetermined depth position D1" fills the region * 1, a phase shift mask blank having a surface reflectance equal to or lower than that of the binary blank can be obtained at all three wavelengths (i-line, h-line, and g-line).
なお、本実施形態では、部位B103が単一の薄膜層(厚さT1)からなる場合について詳細に述べたが、部位A104の屈折率Na、部位B103の屈折率Nb、部位C102の屈折率Ncが、Nb>Na,Nb>Ncの関係を満たすならば、本発明の部位B103は単一の薄膜層に限定されるものではない。すなわち、部位B103は2層以上の薄膜が積層された構造であっても構わない。その際、部位B103を構成する2層以上の薄膜は各々、同じ材料であっても良いし、異なる材料で形成されてもよい。 In the present embodiment, the case where the portion B103 is composed of a single thin film layer (thickness T1) has been described in detail, but the refractive index Na of the portion A104, the refractive index Nb of the portion B103, and the refractive index Nc of the portion C102. However, if the relationship of Nb> Na and Nb> Nc is satisfied, the site B103 of the present invention is not limited to a single thin film layer. That is, the portion B103 may have a structure in which two or more thin films are laminated. At that time, the two or more thin films constituting the portion B103 may be made of the same material or may be formed of different materials.
また、本実施形態では、位相シフター層105のうち、部位C104と部位A102が酸化クロム膜、部位B103がクロム膜から構成される場合について説明したが、部位A104の屈折率Na、部位B103の屈折率Nb、部位C102の屈折率Ncが、Nb>Na,Nb>Ncの関係を満たすならば、位相シフター層105は他の材料であっても構わない。位相シフター層として好適な他の材料としては、クロムの他に、タンタル、チタン、アルミニウム、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、タングステン、シリコンから選択される1種または2種以上の材料、あるいはこれらの窒化物、酸窒化物、酸化物、珪素化合物が挙げられる。
Further, in the present embodiment, the case where the part C104 and the part A102 are composed of the chromium oxide film and the part B103 is composed of the chromium film in the
<第二実施形態>:裏面反射率(部位Bの挿入深さ依存性、部位Bの厚さ=4nm固定) 図2は、本発明の位相シフトマスクブランクの他の一例(第二実施形態)を示す断面図である。本実施形態では、位相シフター層205に挿入される部位B203の位置(位相シフター層205の裏面202b(205b)側から見た部位B203の表面203a側の位置=挿入深さとも呼ぶ)と、位相シフター層205の裏面202b(205b)における裏面反射率との関係についてシミュレーションを行った。シミュレーション法としては、第一実施形態と同じ手法を用いた。
<Second Embodiment>: Backside reflectance (depending on the insertion depth of the part B, the thickness of the part B = fixed at 4 nm) FIG. 2 shows another example of the phase shift mask blank of the present invention (second embodiment). It is sectional drawing which shows. In the present embodiment, the position of the portion B203 inserted into the phase shifter layer 205 ( also referred to as the position on the
つまり、本実施形態に係る第二の位相シフトマスクブランク200は、透明基板201と、この透明基板201の一面201a側に配された位相シフター層205から構成されている。位相シフター層205は、その表面204a(205a)側から見て、部位A204、部位B203、部位C202が順に重ねて構成されており、部位C202が透明基板201の一面201aと接している。
That is, the second phase shift mask blank 200 according to the present embodiment is composed of the
部位B203は、位相シフター層205の裏面202b(205b)から所定の深さ位置(D2)に配されている。部位B203より上方にある部位A204、及び、部位B203より下方にある部位C202に比べて、部位B203は高い屈折率を有する。すなわち、部位A204の屈折率をNa、部位B203の屈折率をNb、部位C202の屈折率をNcと定義した場合、Nb>Na,Nb>Ncの関係にある。その際、本実施形態では、部位B103は単一の薄膜層(厚さT2)からなるものとする。
The portion B203 is arranged at a predetermined depth position (D2) from the
本シミュレーションにおいて、位相シフトマスクブランク200は、第一実施形態と同様に、透明基板201が石英基板(厚さ10mm)、位相シフター層205が酸化クロム膜(厚さ120nm)から構成されるものとした。透明基板201の上に、位相シフター層205が配されており、位相シフター層205の裏面202b(205b)から所定の深さ位置となるように、クロム膜(厚さ4nm)からなる部位B203を設ける条件とした。その際、部位B203を設ける所定の深さ位置は、位相シフター層205の裏面202b(205b)から5nmの間隔で変更した。すなわち、位相シフター層205は、酸化クロム膜(部位A202、部位C204)の中に、クロム膜(部位B203)が挿入された積層体である。
In this simulation, in the phase shift mask blank 200, the
本実施形態では、3つの波長、すなわち、i線(波長365nm)、h線(波長403nm)、g線(波長436nm)における、位相シフター膜205の裏面反射率を検討した。その際、酸化クロム膜(部位A202、部位C204)とクロム膜(部位B203)の光学定数としては、第一実施形態と同様に、表1の数値を用いた。
In the present embodiment, the back surface reflectance of the
図4は、位相シフター層205の裏面202b(205b)から層厚中心LCまでの所定の挿入深さ(「裏面からの距離」とも呼ぶ)となるように、部位Bの位置を変えて、裏面反射率をシミュレーションした結果を示すグラフである。◇印はi線(波長365nm)、○印はh線(波長403nm)、△印はg線(波長436nm)の結果である。また、挿入深さがゼロの位置にプロットされた◆印と●印と▲印は各々、判断基準(リファレンス)となる「クロム膜(部位B)を設けなかった場合[すなわち、位相シフター膜205が酸化クロム膜(部位A202、部位C204)である場合]の結果」である。
表3は、図4のグラフにおいてプロットした各数値である。表3の評価欄に「Rfb:薄膜無」と明記した結果が、リファレンス(判断基準)となる。
FIG. 4 shows the back surface of the
Table 3 shows each numerical value plotted in the graph of FIG. The result of clearly stating "Rfb: No thin film" in the evaluation column of Table 3 serves as a reference (judgment standard).
表3および図4から、以下の点が明らかとなった。
(b1)部位Bの位置D2が、位相シフター層205の裏面202b(205b)から層厚中心LCの付近を除いた、2つの領域(領域*3、領域*4)において、裏面反射率の数値がリファレンス(Rfb)より、3波長(i線、h線、g線)とも低くなる。
(b2)特に、部位Bの位置D2が領域*4に含まれる場合は、領域*3に比べて裏面反射率が大きく低減する。領域*4は、位相シフター層205の裏面202b(205b)から層厚中心LCまでの「所定の深さ位置(挿入深さ)D2」にある。
(b3)領域*4となる「所定の深さ位置D2」は、15nm以上45nm以下の範囲である。「所定の深さ位置D2」が領域*4を満たすことにより、3波長(i線、h線、g線)全てにおいて、裏面反射率の低い位相シフトマスクブランクが得られる。
From Table 3 and FIG. 4, the following points became clear.
(B1) The position D2 of the portion B is the numerical value of the back surface reflectance in two regions (region * 3, region * 4) excluding the vicinity of the layer thickness center LC from the
(B2) In particular, when the position D2 of the portion B is included in the region * 4, the back surface reflectance is greatly reduced as compared with the region * 3. The region * 4 is located at the “predetermined depth position (insertion depth) D2” from the
The “predetermined depth position D2” that is the region (b3) * 4 is in the range of 15 nm or more and 45 nm or less. When the "predetermined depth position D2" fills the region * 4, a phase shift mask blank having low back surface reflectance can be obtained at all three wavelengths (i-line, h-line, and g-line).
なお、本実施形態では、部位B203が単一の薄膜層(厚さT2)からなる場合について詳細に述べたが、部位A204の屈折率Na、部位B203の屈折率Nb、部位C202の屈折率Ncが、Nb>Na,Nb>Ncの関係を満たすならば、本発明の部位B203は単一の薄膜層に限定されるものではない。すなわち、部位B203は2層以上の薄膜が積層された構造であっても構わない。その際、部位B203を構成する2層以上の薄膜は各々、同じ材料であっても良いし、異なる材料で形成されてもよい。 In the present embodiment, the case where the portion B203 is composed of a single thin film layer (thickness T2) has been described in detail, but the refractive index Na of the portion A204, the refractive index Nb of the portion B203, and the refractive index Nc of the portion C202 However, if the relationship of Nb> Na and Nb> Nc is satisfied, the site B203 of the present invention is not limited to a single thin film layer. That is, the portion B203 may have a structure in which two or more thin films are laminated. At that time, the two or more thin films constituting the portion B203 may be made of the same material or may be formed of different materials.
また、本実施形態では、位相シフター層205のうち、部位C204と部位A202が酸化クロム膜、部位B203がクロム膜から構成される場合について説明したが、部位A204の屈折率Na、部位B203の屈折率Nb、部位C202の屈折率Ncが、Nb>Na,Nb>Ncの関係を満たすならば、位相シフター層205は他の材料であっても構わない。位相シフター層として好適な他の材料としては、クロムの他に、タンタル、チタン、アルミニウム、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、タングステン、シリコンから選択される1種または2種以上の材料、あるいはこれらの窒化物、酸窒化物、酸化物、珪素化合物が挙げられる。
Further, in the present embodiment, the case where the part C204 and the part A202 are composed of the chromium oxide film and the part B203 is composed of the chromium film in the
<第三実施形態>:透過率(部位Bの挿入深さ依存性、部位Bの厚さ=4nm固定)
本実施形態では、図1において、位相シフター層105に挿入される部位B103の位置(位相シフター層105の表面104a(105a)側から見た部位B103の裏面103b側の位置=挿入深さとも呼ぶ)と、位相シフター層105の表面104a(105a)から裏面103b(105b)へ通過する透過率との関係についてシミュレーションを行った。シミュレーション法としては、第一実施形態と同じ手法を用いた。
<Third embodiment>: Transmittance (dependence on insertion depth of site B, thickness of site B = fixed at 4 nm)
In the present embodiment, in FIG. 1, the position of the portion B103 to be inserted into the phase shifter layer 105 (the position on the
本実施形態は、上述した第一実施形態と同じ層構成からなる、第一の位相シフトマスクブランク100を前提している。すなわち、第一の位相シフトマスクブランクは、透明基板101と、この透明基板101の一面101a側に配された位相シフター層105から構成されている。位相シフター層105は、その表面104a側から見て、部位A104、部位B103、部位C102が順に重ねて構成されており、部位C102が透明基板101の一面101aと接している。
This embodiment is premised on the first phase shift mask blank 100 having the same layer structure as that of the first embodiment described above. That is, the first phase shift mask blank is composed of the
部位B103は、位相シフター層105の表面104aから所定の深さ位置(D1)に配されている。部位B103より上方にある部位A104、及び、部位B103より下方にある部位C102に比べて、部位B103は高い屈折率を有する。すなわち、部位A104の屈折率をNa、部位B103の屈折率をNb、部位C102の屈折率をNcと定義した場合、Nb>Na,Nb>Ncの関係にある。その際、本実施形態では、部位B103は単一の薄膜層(厚さT1)からなるものとする。
The portion B103 is arranged at a predetermined depth position (D1) from the
本シミュレーションにおいて、位相シフトマスクブランク100は、透明基板101が石英基板(厚さ10mm)、位相シフター層105が酸化クロム膜(厚さ120nm)から構成されるものとした。透明基板101の上に、位相シフター層105が配されており、位相シフター層105の表面104aから所定の深さ位置となるように、クロム膜(厚さ4nm)からなる部位B103を設ける条件とした。その際、部位B103を設ける所定の深さ位置は、位相シフター層105の表面104aから5nmの間隔で変更した。すなわち、位相シフター層105は、酸化クロム膜(部位A102、部位C104)の中に、クロム膜(部位B103)が挿入された積層体である。
In this simulation, in the phase shift mask blank 100, the
本実施形態では、3つの波長、すなわち、i線(波長365nm)、h線(波長403nm)、g線(波長436nm)における、位相シフター膜105の透過率を検討した。その際、酸化クロム膜(部位A102、部位C104)とクロム膜(部位B103)の光学定数としては、第一実施形態と同様に、表1の数値を用いた。
In the present embodiment, the transmittance of the
図5は、位相シフター層105の表面104aから層厚中心LCまでの所定の挿入深さ(「表面からの距離」とも呼ぶ)となるように、部位Bの位置を変えて、透過率をシミュレーションした結果を示すグラフである。◇印はi線(波長365nm)、○印はh線(波長403nm)、△印はg線(波長436nm)の結果である。また、挿入深さがゼロの位置にプロットされた◆印と●印と▲印は各々、判断基準(リファレンス)となる「クロム膜(部位B)を設けなかった場合[すなわち、位相シフター膜105が酸化クロム膜(部位A102、部位C104)である場合]の結果」である。
表4は、図5のグラフにおいてプロットした各数値である。表2の評価欄に「Rfc:薄膜無」と明記した結果が、リファレンス(判断基準)となる。
FIG. 5 simulates the transmittance by changing the position of the portion B so as to have a predetermined insertion depth (also referred to as “distance from the surface”) from the
Table 4 shows each numerical value plotted in the graph of FIG. The result of clearly stating "Rfc: No thin film" in the evaluation column of Table 2 serves as a reference (judgment standard).
表4および図5から、以下の点が明らかとなった。
(c1)部位Bの位置(挿入深さ)D1に依存せず、透過率の数値がリファレンス(Rfa)より、3波長(i線、h線、g線)とも低くなる。ただし、部位Bの位置D1が、位相シフター層105の表面104aから層厚中心LCの付近を除いた、2つの領域(領域*5、領域*6)において、層厚中心LCの付近よりも透過率の数値が、3波長(i線、h線、g線)とも高くなる。
(c2)上記2つの領域(領域*5、領域*6)は、第一実施形態および第二実施形態に示した、表裏面における反射防止効果の発現する挿入深さ領域に一致する。ゆえに、位相シフター層105の内部に部位Bを設けることは、反射率の低減効果とともに、透過率の増大効果も生み出すことが確認された。
したがって、本発明によれば、3波長(i線、h線、g線)全てにおいて、表裏面における反射率が低く、かつ、透過率の高い、位相シフトマスクブランクが得られる。
From Table 4 and FIG. 5, the following points became clear.
(C1) The value of the transmittance is lower than that of the reference (Rfa) for all three wavelengths (i-line, h-line, g-line) without depending on the position (insertion depth) D1 of the portion B. However, the position D1 of the portion B is more transparent than the vicinity of the layer thickness center LC in the two regions (region * 5, region * 6) excluding the vicinity of the layer thickness center LC from the
(C2) The above two regions (region * 5, region * 6) correspond to the insertion depth regions on the front and back surfaces where the antireflection effect is exhibited, as shown in the first embodiment and the second embodiment. Therefore, it was confirmed that providing the portion B inside the
Therefore, according to the present invention, a phase shift mask blank having low reflectance on the front and back surfaces and high transmittance can be obtained at all three wavelengths (i-line, h-line, g-line).
なお、本実施形態では、部位B103が単一の薄膜層(厚さT1)からなる場合について詳細に述べたが、部位A104の屈折率Na、部位B103の屈折率Nb、部位C102の屈折率Ncが、Nb>Na,Nb>Ncの関係を満たすならば、本発明の部位B103は単一の薄膜層に限定されるものではない。すなわち、部位B103は2層以上の薄膜が積層された構造であっても構わない。その際、部位B103を構成する2層以上の薄膜は各々、同じ材料であっても良いし、異なる材料で形成されてもよい。 In the present embodiment, the case where the portion B103 is composed of a single thin film layer (thickness T1) has been described in detail, but the refractive index Na of the portion A104, the refractive index Nb of the portion B103, and the refractive index Nc of the portion C102. However, if the relationship of Nb> Na and Nb> Nc is satisfied, the site B103 of the present invention is not limited to a single thin film layer. That is, the portion B103 may have a structure in which two or more thin films are laminated. At that time, the two or more thin films constituting the portion B103 may be made of the same material or may be formed of different materials.
また、本実施形態では、位相シフター層105のうち、部位C104と部位A102が酸化クロム膜、部位B103がクロム膜から構成される場合について説明したが、部位A104の屈折率Na、部位B103の屈折率Nb、部位C102の屈折率Ncが、Nb>Na,Nb>Ncの関係を満たすならば、位相シフター層105は他の材料であっても構わない。位相シフター層として好適な他の材料としては、クロムの他に、タンタル、チタン、アルミニウム、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、タングステン、シリコンから選択される1種または2種以上の材料、あるいはこれらの窒化物、酸窒化物、酸化物、珪素化合物が挙げられる。
Further, in the present embodiment, the case where the part C104 and the part A102 are composed of the chromium oxide film and the part B103 is composed of the chromium film in the
<第四実施形態>:表面反射率、透過率(部位Bの膜厚依存性、波長=365nm固定)
本実施形態では、図1の構成とした位相シフトマスクブランクにおける表面反射率および透過率について、位相シフター層105に挿入する部位B103の膜厚依存性を検討した。
第一実施形態〜第三実施形態で用いたシミュレーション法により、表面反射率と透過率を求める際に、位相シフター層105は三層構造(部位A102、部位B103、部位C104)を前提とした。位相シフター層105の全膜厚は「120nm」に、部位Bの位置(挿入深さ)D1は、図3において波長が365nmの場合に表面反射率が極値を示した「25nm」に、評価する波長は「365nm」に、それぞれ固定した。部位B103の膜厚を0〜20[nm]の範囲で変更し、第一実施形態〜第三実施形態で用いたシミュレーション法により、表面反射率と透過率を求めた。また、比較のため多項式近似曲線法により、表面反射率と透過率を求めた。
<Fourth Embodiment>: Surface reflectance, transmittance (film thickness dependence of part B, wavelength = 365 nm fixed)
In the present embodiment, the film thickness dependence of the portion B103 inserted into the
When the surface reflectance and the transmittance were obtained by the simulation methods used in the first to third embodiments, the
図6は、部位Bの厚さと表面反射率および透過率との関係を示すグラフであり、(a)が表面反射率、(b)が透過率の結果である。図6において、実線がシミュレーション値、点線が多項式近似曲線の評価結果である。図6の横軸においては、「部位Bの位置(挿入深さ)D1」に代えて、「挿入クロム膜厚」と表示した。
図6から、以下の点が明らかとなった。
(d1)部位B103の膜厚が増加するに連れて、表面反射率と透過率は何れも、単調に減少する傾向を示す。
(d2)シミュレーション(実線)と多項式近似曲線(点線)の結果は同じ減少傾向を示しており、特に部位Bの厚さ(T1)が0−10nmの範囲ではほぼ同一曲線となる。
(d3)位相シフター層105に求められる特性、すなわち、低い表面反射率と高い透過率と満たすためには、部位Bの厚さ(T1)を1〜10nmの範囲とすることが好ましい。特に、1〜5nmの範囲とするならば、横軸ゼロ(薄膜無)に比べて、表面反射率を0〜30%の範囲で低下させるとともに、透過率の低下は0〜30%以内に収めることが可能となるので、より好ましい。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the thickness of the portion B and the surface reflectance and the transmittance, where (a) is the result of the surface reflectance and (b) is the result of the transmittance. In FIG. 6, the solid line is the simulation value, and the dotted line is the evaluation result of the polynomial approximation curve. On the horizontal axis of FIG. 6, “inserted chromium film thickness” is displayed instead of “position B position (insertion depth) D1”.
From FIG. 6, the following points became clear.
(D1) Both the surface reflectance and the transmittance tend to decrease monotonically as the film thickness of the portion B103 increases.
(D2) The results of the simulation (solid line) and the polynomial approximation curve (dotted line) show the same decreasing tendency, and the thickness (T1) of the portion B is almost the same curve in the range of 0 to 10 nm.
(D3) In order to satisfy the characteristics required for the
以下では、本発明に係るハーフトーン型位相シフトマスクの一実施形態について、図面に基づいて説明する。以下の説明においては、「位相シフトマスク」から「ハーフトーン型」を省略して呼称する。 Hereinafter, an embodiment of the halftone type phase shift mask according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, "halftone type" is abbreviated from "phase shift mask".
<第一の位相シフトマスク>
図7は、本発明に係る位相シフトマスクの一例(第一実施形態に対応)を示す断面図である。図7に示した第一の位相シフトマスク700は、透明基板701と、この透明基板701の一面701a側に配された位相シフター層705から構成されている。位相シフター層705は、その表面704a側から見て、部位A704、部位B703、部位C702が順に重ねて構成されており、部位C702が透明基板701の一面701aと接している。第一の位相シフトマスク700においては、位相シフター層705の表面704aから層厚中心LCまでの所定の挿入深さ(「表面からの距離」とも呼ぶ)となるように、部位B703が配置されている。
<First phase shift mask>
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a phase shift mask according to the present invention (corresponding to the first embodiment). The first
すなわち、第一の位相シフトマスク700は、図1の位相シフトマスクブランクにおける位相シフター層を、所定のパターンが得られるように選択的に除去するパターニング処理を施すことにより得られたものであり、光透過部(βと表示した領域)と位相シフター部(αと表示した領域)とからなるマスクパターンを有する。つまり、光透過部(β領域)は、位相シフター層705が全て除去された部分であり、位相シフター部(α領域)は、位相シフター層705が全て残存してなる部分である。
That is, the first
第一の位相シフトマスク700においては、位相シフター部(α領域)を構成する位相シフター層705(図1の105)が、その表面から層厚中心LCまでの所定の深さ位置に、上下の部位A,Cより高い屈折率の部位Bを備えている。これにより、i線、h線、g線からなる複合波長に対して、バイナリーブランク以下の表面反射率を有する、ハーフトーン型位相シフトマスクが得られる。ゆえに、第一の位相シフトマスク700は、露光光の波長がi線、h線、g線からなる複合波長において、十分な解像度が得られる。
In the first
<第二の位相シフトマスク>
図8は、本発明に係る位相シフトマスクの他の一例(第二実施形態に対応)を示す断面図である。図8に示した第二の位相シフトマスク800は、透明基板801と、この透明基板801の一面801a側に配された位相シフター層805から構成されている。位相シフター層805は、その表面804a側から見て、部位A804、部位B803、部位C802が順に重ねて構成されており、部位C802が透明基板801の一面801aと接している。第二の位相シフトマスク800においては、位相シフター層805の裏面802b(805b)から層厚中心LCまでの所定の挿入深さ(「裏面からの距離」とも呼ぶ)となるように、部位B803の位置が配置されている。
<Second phase shift mask>
FIG. 8 is a cross-sectional view showing another example of the phase shift mask according to the present invention (corresponding to the second embodiment). The second
すなわち、第二の位相シフトマスク800は、図2の位相シフトマスクブランクにおける位相シフター層を、所定のパターンが得られるように選択的に除去するパターニング処理を施すことにより得られたものであり、光透過部(βと表示した領域)と位相シフター部(αと表示した領域)とからなるマスクパターンを有する。つまり、光透過部(β領域)は、位相シフター層805が全て除去された部分であり、位相シフター部(α領域)は、位相シフター層805が全て残存してなる部分である。
That is, the second
第二の位相シフトマスク800においては、位相シフター部(α領域)を構成する位相シフター層805(図2の205)が、その裏面から層厚中心LCまでの所定の深さ位置に、上下の部位A,Cより高い屈折率の部位Bを備えている。これにより、i線、h線、g線からなる複合波長に対して、バイナリーブランク以下の裏面反射率を有する、ハーフトーン型位相シフトマスクが得られる。ゆえに、第二の位相シフトマスク800は、露光光の波長がi線、h線、g線からなる複合波長において、十分な解像度が得られる。
In the second
したがって、本発明は、i線、h線、g線からなる複合波長に対して、バイナリーブランク以下の表面反射率あるいは裏面反射率を有する、ハーフトーン型位相シフトマスクの提供に寄与する。 Therefore, the present invention contributes to the provision of a halftone type phase shift mask having a front surface reflectance or a back surface reflectance of binary blank or less for a composite wavelength consisting of i-line, h-line, and g-line.
以上、本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクおよびハーフトーン型位相シフトマスクについて説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。 Although the halftone type phase shift mask blank and the halftone type phase shift mask of the present invention have been described above, the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the invention. Is.
本発明は、i線、h線、g線からなる複合波長に対して用いられる、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク、及びこれを用いたハーフトーン型位相シフトマスクに広く適用可能である。 The present invention is widely applicable to a halftone type phase shift mask blank used for a composite wavelength consisting of i line, h line, and g line, and a halftone type phase shift mask using the blank.
100 位相シフトマスクブランク、101 透明基板、101a 透明基板の一面、105 位相シフター層、105a 位相シフター層の表面、A104 上部位、B103 屈折率の高い部位、C102 下部位。 100 phase shift mask blank, 101 transparent substrate, 101a one side of transparent substrate, 105 phase shifter layer, 105a phase shifter layer surface, A104 upper part, B103 high refractive index part, C102 lower part.
Claims (7)
前記位相シフター層は、その表面から層厚中心までの所定の深さ位置に、上下の部位A,Cより高い屈折率の部位Bを備え、
前記位相シフター層の表面側から見た前記部位Bの裏面の位置が、20nm以上40nm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。 A halftone including a transparent substrate and a phase shifter layer arranged on one surface side of the transparent substrate, and the phase shifter layer has a phase difference of approximately 180 ° with respect to three wavelengths of i-line, h-line, and g-line. A halftone type phase shift mask blank used to manufacture a type phase shift mask.
The phase shifter layer includes a portion B having a higher refractive index than the upper and lower portions A and C at a predetermined depth position from the surface to the center of the layer thickness.
A halftone type phase shift mask blank characterized in that the position of the back surface of the portion B as viewed from the front surface side of the phase shifter layer is 20 nm or more and 40 nm or less.
前記位相シフター層は、その裏面から層厚中心までの所定の深さ位置に、上下の部位A,Cより高い屈折率の部位Bを備え、
前記位相シフター層の裏面側から見た前記部位Bの表面の位置が、15nm以上45nm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。 A halftone including a transparent substrate and a phase shifter layer arranged on one surface side of the transparent substrate, and the phase shifter layer has a phase difference of approximately 180 ° with respect to three wavelengths of i-line, h-line, and g-line. A halftone type phase shift mask blank used to manufacture a type phase shift mask.
The phase shifter layer includes a portion B having a refractive index higher than that of the upper and lower portions A and C at a predetermined depth position from the back surface to the center of the layer thickness.
A halftone type phase shift mask blank characterized in that the position of the surface of the portion B as viewed from the back surface side of the phase shifter layer is 15 nm or more and 45 nm or less.
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