JPH06342205A

JPH06342205A - 位相シフトフォトマスク、位相シフトフォトマスク用ブランクス及びそれらの製造方法

Info

Publication number: JPH06342205A
Application number: JP3142894A
Authority: JP
Inventors: Keiji Hashimoto; 橋本圭司; Junji Fujikawa; 藤川潤二; Hiroshi Mori; 弘毛利; Masayasu Takahashi; 高橋正泰; Hiroyuki Miyashita; 宮下裕之; Yukio Iimura; 飯村幸夫
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1993-04-09
Filing date: 1994-03-01
Publication date: 1994-12-13
Anticipated expiration: 2017-03-04
Also published as: JP3262302B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ハーフトーンマスクにおいて、検査等に用い
る可視の長波長側での透過率を抑えて、透過部と半透明
部のコントラスト低下を防止し、また、電子線露光の際
のチャージアップを防止して、製造、検査、測定を容易
にする。【構成】透明基板１上に露光光に対して半透明領域と
透明領域とを有し、透明領域と半透明領域との位相差が
実質的にπになるような構成のハーフトーン位相シフト
マスクであり、半透明領域を構成する半透明膜がクロム
又はクロム化合物の多層膜３、４からなるもので、例え
ば、層３は、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化ク
ロム、又は、酸化窒化炭化クロムから、層４は、クロム
又は窒化クロムからなり、層３は主として位相シフト層
としての役割を担い、層４は主として長波長サイドの透
過率を抑える透過率調整層としての役割を担う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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位相シフトフォト
マスク及びそれを製造するための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、酸化、ＣＶＤ、スパッタリング等の薄膜形成工
程と、シリコンウェーハ等の被加工基板上にフォトレジ
ストを塗布し、フォトマスクを用いた縮小投影ステッパ
等により所望のパタンを露光した後、現像、エッチング
を行う、いわゆるフォトリソグラフィ工程やイオン注入
等の拡散工程を繰り返すことにより製造されている。

【０００３】このようなフォトリソグラフィ工程により
形成されるフォトレジストパタンの最小図形サイズは、
半導体集積回路の高速化、高集積化に伴って益々微細化
が要求されてきており、通常のフォトマスクを用いた縮
小投影ステッパ露光方式では解像限界となり、この限界
を克服する技術として、例えば、特開昭５８−１７３７
４４号、特開平４−１３６８５４号公報に示されている
ような新しい構造を有する位相シフトフォトマスク及び
この位相シフトフォトマスクを用いた位相シフト露光法
が提案されている。

【０００４】この位相シフト露光法は、フォトマスク上
に形成した位相シフトパタンを透過する露光光の位相を
操作することにより、解像力及び焦点深度を向上させる
技術である。

【０００５】このような位相シフトフォトマスクの中の
一つとして、特に、特開平４−１３６８５４号にハーフ
トーン位相シフトフォトマスクが提案されている。

【０００６】このハーフトーン位相シフトフォトマスク
（以下、ハーフトーンマスクと呼ぶ。）は、透明基板上
に露光光に対して半透明な領域と透明な領域を少なくと
も有し、この半透明な領域と透明な領域とを通過する光
の位相差が実質的に１８０°になる構成のものであり、
半導体素子のホール、ドット、スペース、ライン等にお
いて解像力が上がり、焦点深度が広がることが示されて
いる。このとき、半透明膜の膜厚をｄとし、露光波長を
λ、その露光波長での半透明膜の屈折率をｎとすると、ｄ＝λ／｛２（ｎ−１）｝の関係を満たすとき、最も効果がある。

【０００７】このようなハーフトーンマスクの構造とし
ては、図８のような構造が提案されている。図中、１は
石英基板、２はクロム薄膜を示し、クロム薄膜２が半透
明な領域を形成し、クロム薄膜２がない領域が透明な領
域を形成している。このような構造のマスクにおいて
は、通常工程と同様な加工、検査、洗浄は可能である
が、欠陥の修正が困難であるという問題が生じる。

【０００８】また、通常の修正工程での修正可能な構造
としては、金属酸化物の単層膜が考えられる。金属酸化
物の一例として、図９に酸化クロムの２００ｎｍ〜８０
０ｎｍの分光透過率を示す。この膜の膜厚ｄは、ｄ＝λ
／｛２（ｎ−１）｝を満たすように調整されている。図
９からも明らかなように、ｉ線（３６５ｎｍ）等の露光
波長での透過率は十分に低いが、検査等に用いる可視域
の長波長の透過率は高いことが分かる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、金属酸
化物の単層の位相シフターにおいては、露光波長での透
過率コントロールは可能であるが、長波長側での透過率
が上昇してしまう。長波長側、特に、超高圧水銀灯のｅ
線（５４６ｎｍ）は、フォトマスクの検査、寸法測定に
用いられているが、このような金属酸化物の単層の位相
シフターを有するマスクを検査する場合、ｅ線での透過
率が３０％を超えると、透過部と半透明部のコントラス
ト低下のため、検査、寸法測定ができないという問題が
生じていた。

【００１０】また、このような金属酸化物は導電性がな
く、電子線露光時にチャージアップし、レジストパター
ンの位置ズレが生じるという問題も生じていた。

【００１１】さらに、ハーフトーンマスクの透過率は、
転写条件、使用メーカーによって異なり、さまざまな透
過率が要求されている。成膜条件により位相差を変えず
に透過率のみが変化するように、屈折率、吸収係数を制
御することは困難であるという問題も生じていた。

【００１２】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、ハーフトーンマスクにおい
て、検査等に用いる可視の超波長側での透過率を抑えて、
透過部と半透明部のコントラスト低下を防止し、検査、
測定を容易にすること、位相シフター膜に導電性を持たせてチャージアップを
防止すること、露光波長の位相差を１８０度に保ったまま透過率制御
を容易にすること、表裏面の反射率を制御すること、である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題に鑑
みて実用的でかつ精度の高い位相シフトフォトマスクを
開発すべく研究の結果、ハーフトーンマスクの半透明膜
を多層構造、特に、窒化クロムと酸化窒化炭化クロムの
２層あるいは３層構造にすることにより、長波長側での透過率を低く抑さえること、半透明膜にチャージアップ抑止性を持たせること、露光波長の位相差は変えずに透過率制御を容易にする
こと、マスク表裏面の反射率を制御できること、を見出して本発明を完成させたものである。

【００１４】すなわち、本発明は、透明基板上に露光光
に対して半透明な領域と透明な領域とを有し、透明領域
と半透明領域との位相差が実質的に１８０°になるよう
な構成の位相シフトフォトマスクにおいて、（１）半透
明領域を構成する半透明膜の構成が、図１に示すよう
に、透明基板１側より、酸化クロム、酸化窒化クロム、
酸化炭化クロム、酸化窒化炭化クロムの中の一の化合物
からなる一層膜３と、クロムあるいは窒化クロムの中の
どちらかからなる一層膜４との２層膜になっているこ
と、（２）上記の半透明膜の構成が、図２に示すよう
に、透明基板１側より、クロムあるいは窒化クロムの中
のどちらかからなる一層膜５と、酸化クロム、酸化窒化
クロム、酸化炭化クロム、酸化窒化炭化クロムの中の一
の化合物からなる一層膜６との２層膜になっているこ
と、（３）上記半透明膜の構成が、図３に示すように、
透明基板１側より、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化
炭化クロム、酸化窒化炭化クロムの中の一の化合物から
なる一層膜７と、クロムあるいは窒化クロムの中のどち
らかからなる一層膜８と、酸化クロム、酸化窒化クロ
ム、酸化炭化クロム、酸化窒化炭化クロムの中の一の化
合物からなる一層膜９との３層膜になっていること、を
特徴とするものである。

【００１５】また、本発明はこのような構成の位相シフ
トフォトマスクを作製するためのブランクス及びそれら
の製造方法を含むものである。上記のクロム、酸化クロ
ム、窒化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、酸
化窒化炭化クロムの膜の製法としては、通常、スパッタ
リングが用いられるが、蒸着、イオンプレーティング、
ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 等の方法を用いる
ことができる。

【００１６】半透明膜を構成する多層膜の膜厚は、露光
波長をλ、半透明膜を構成するｉ番目の層の膜厚を
ｄ_i、その層の露光波長での屈折率をｎ_iとすると、ａλ＝Σ_iｄ_i（ｎ_i−１）において、１／４≦ａ≦３／４となるように調整すれば
よい。ここで、Σ_iはｉについての総和を表す。

【００１７】これを別の形の表現にすると、半透明膜
を、透明基板上に以下で示す式により求まる同じ厚さの
空気層との間の位相差Φがｎπ±π／２ラジアン（ｎは
正の整数）の範囲となるように形成すればよい。ここで、Φは透明基板に（ｍ−２）層の多層膜が構成さ
れているフォトマスクを垂直に透過する光の位相差であ
り、ｎ_k、ｄ_kは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
透明基板、ｋ＝ｍ（ｍ＞３，ｍは整数）の層は空気とす
る。

【００１８】次に、半透明膜の透過率については、透明
領域の透過率を１００％とした場合の半透明領域の透過
率は、１〜５０％、望ましくは３〜２０％に調節すれば
ハーフトーンマスクとしての効果がある。

【００１９】図５に膜厚１４ｎｍの窒化クロムの２００
ｎｍ〜８００ｎｍの分光透過率を示す。このように、窒
化クロムは、３００ｎｍから８００ｎｍにかけてフラッ
トな分光特性を持っている。このため、窒化クロムを用
いることにより、長波長側の透過率を低く抑えることが
できる。

【００２０】図４に本発明の窒化クロム、酸化クロムの
２層膜での２００ｎｍ〜８００ｎｍの分光透過率を示
す。図９の単層膜での分光透過率と比較すると、可視域
の長波長側での透過率が低くなっていることが分かる。
このことにより、通常の２つの半導体チップの比較検査
装置ＫＬＡ−２１９ｅ（ＫＬＡ社製）での検査が可能と
なる。

【００２１】次に、半透明膜の加工用マスクとして用い
られる電子線レジストの電子線描画におけるチャージア
ップ抑止効果について説明する。通常の酸化窒化炭化ク
ロム膜に対し、上層、中間層、下層の何れかに導電性を
持つクロムあるいは窒化クロム膜を用いることにより、
電子線描画時に半透明膜上あるいは膜中に蓄積される電
荷がクロムあるいは窒化クロム膜を通ってアースされ、
チャージアップが防止できる。この防止効果に対して、
上記（１）の構造が最も効果が大きいが、（２）、
（３）の構造でも十分その効果が得られる。

【００２２】また、このような構造をとることにより、
露光波長での透過率制御性も向上する。屈折率と吸収係
数を成膜条件により独立に制御することは困難である。
透過率を例えば７、１０、１５％と変えるためには、単
層構造では、各透過率ごとに成膜条件を設定する必要が
ある。これに対して、多層構造では、透過率をクロムあ
るいは窒化クロムの膜厚で制御し、位相差を酸化窒化炭
化クロムの膜厚で制御できるので、透過率制御がやさし
くなる。これは、クロムあるいは窒化クロムの吸収係数
が大きいので、わずかな膜厚変化により透過率は大きく
変化するが、位相差の変化は少ない。一方、位相差の変
化に対しては、酸化窒化炭化クロム膜の膜厚で補正が可
能であるからである。

【００２３】ここで、吸収のある膜の透過率Ｔは、「Pr
inciple of Optics 」(928,Max Born and Emil Wolfs
著，草川徹・横田英嗣訳）によれば、Ｔ＝(n₃/n₁) ×τ₁₂ ²τ₂₃ ²exp(-2 ×k₂×η)/｛1+ρ₁₂ ²ρ₂₃ ²exp(-4 × k₂×η)+2 ×ρ₁₂ρ₂₃exp(-2×k₂×η) cos(φ₁₂+ φ₂₃+2×n₂×η) ｝・・・（１）で与えられる。ここで、n₂, k₂は吸収膜の露光波長での
屈折率、消衰係数、n₁,k₁はこの吸収膜の入射側物質の
露光波長での屈折率、消衰係数、n₃, k₃はこの吸収膜の
出射側物質の露光波長での屈折率、消衰係数であり、以
下の式を満たす。

【００２４】ρ₁₂×exp (i×φ₁₂) ＝｛(n₁+ i×k₁)-(n
₂+ i×k₂) ｝／｛(n₁+ i×k₁)+(n₂+ i×k₂) ｝ τ₁₂×exp (i×χ₁₂) ＝｛2 ×(n₁+ i×k₁) ｝／｛(n₁+
i×k₁)+(n₂+ i×k₂) ｝ ρ₂₃×exp (i×φ₂₃) ＝｛(n₂+ i×k₂)-(n₃+ i×k₃) ｝
／｛(n₂+ i×k₂)+(n₃+ i×k₃) ｝ τ₂₃×exp (i×χ₂₃) ＝｛2 ×(n₂+ i×k₂) ｝／｛(n₂+
i×k₂)+(n₃+ i×k₃) ｝ η＝２π×h/λ ここで、ｈは吸収膜の膜厚、λは露光波長を表す。ま
た、垂直入射を仮定している。３層構造の場合、各層の
積で全体の透過率が計算できる。

【００２５】次に、反射率制御は、前記の（３）の構造
を採るときに可能となる。このような構造では、上下層
の酸化窒化炭化クロム７、９の膜厚の割合を変えること
が可能である。クロムあるいは窒化クロムの分光反射率
は、波長による変化が少なく、高反射率となる。クロム
膜８上下に形成された酸化窒化炭化クロム７、９は、多
重干渉を利用した反射防止膜として働く。このため、膜
厚により干渉のピークが変化するので、露光波長での反
射率を制御できる。

【００２６】図３の構造を仮定すると、反射率Ｒは、Ｒ＝｛ρ₁₂ ²exp(2×k₂×η)+ρ₂₃ ²exp (-2×k₂×η)+ 2×ρ₁₂×ρ₂₃×cos (φ₁₂+ φ₂₃+2×n₂×η) ｝／｛exp (2×k₂×η)+ρ₁₂ ² ρ₂₃ ²exp (-2 ×k₂×η)+ 2×ρ₁₂×ρ₂₃×cos(φ₁₂+ φ₂₃+2×n₂×η) ｝・・・（２）で与えられる。ここでn₂, k₂は吸収膜８の露光波長での
屈折率、消衰係数、n₁,k₁は入射側物質７又は９の露光
波長での屈折率、消衰係数、n₃, k₃は出射側物質９又は
７の露光波長での屈折率、消衰係数であり、以下の式を
満たす。

【００２７】ρ₁₂×exp (i×φ₁₂) ＝｛(n₁+ i×k₁)-(n
₂+ i×k₂) ｝／｛(n₁+ i×k₁)+(n₂+ i×k₂) ｝ ρ₂₃×exp (i×φ₂₃) ＝｛(n₂+ i×k₂)-(n₃+ i×k₃) ｝
／｛(n₂+ i×k₂)+(n₃+ i×k₃) ｝ η＝２π×h/λ ここで、ｈは吸収膜の膜厚、λは露光波長を表す。ま
た、垂直入射を仮定している。

【００２８】このようなフォトマスクの加工には、通
常、Ｃｌ₂、ＣＨ₂Ｃｌ₂に酸素を加えた混合ガスによ
るドライエッチングが用いられる。ドライエッチングに
代えて、硝酸第二セリウムアンモンと過塩素酸の混合水
溶液を用いてもよい。

【００２９】このような多層構造を用いても、上層も下
層も同じクロム系の膜で構成していることより、多層膜
のエッチングは一工程で可能であり、多層化により加工
工程が増えることはない。

【００３０】

【作用】本発明の位相シフトフォトマスク及びそのため
の位相シフトフォトマスク用ブランクスにおいては、ハ
ーフトーンマスクの半透明膜の膜構造が、酸化クロム、
酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、又は、酸化窒化炭化
クロムの一つと、クロム又は窒化クロムとの多層膜にな
っているため、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化
クロム、又は、酸化窒化炭化クロムがフォトマスクの検
査等に用いる長波長サイドで比較的透過率が高くても、
位相シフト作用を分担（位相シフト層としての役割）す
ることができ、一方、この長波長サイドの透過率を抑え
る作用はクロム又は窒化クロムに分担（透過率調整層と
しての役割）させることができ、そのため、露光光での
透過率はもちろんのこと、長波長側での透過率も自由に
制御できる。したがって、通常の検査、寸法測定に用い
られているｅ線での透過率も３０％以下に抑えることが
でき、通常の検査等が問題なく可能となる。

【００３１】また、多層構造中に導電膜を含んでいるた
め、電子線露光時のチャージアップ防止が可能となる。

【００３２】さらに、光学定数の異なるクロム化合物の
多層膜構造であるため、膜厚の組み合わせにより、透過
率と反射率を制御することができる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明に係る位相シフトフォトマスク
及び位相シフトフォトマスク用ブランクスの実施例につ
いて説明する。実施例１まず、光学研磨された基板上にＣｒＯ_xＮ_yＣ_zを膜厚
１２５ｎｍになるように成膜する。この膜のｉ線（３６
５ｎｍ）の透過率は１３％、ｅ線（５４６ｎｍ）での透
過率は４５％である。次に、この膜の上にＣｒＮ膜を９
ｎｍ成膜する。このＣｒＮ膜のｉ線の透過率は６０％、
ｅ線での透過率は５９％である。この２層積層膜での透
過率は、ｉ線の透過率は７．８％、ｅ線での透過率は２
６．６％になる。この時のＣｒＮ膜のｉ線での屈折率は
１．９、ＣｒＯ_xＮ_yＣ_z膜の屈折率は２．４である。
通常、これらの膜の成膜にはスパッタリングが用いられ
る。

【００３４】次に、このブランクス上にｉ線レジストＮ
ＰＲ−８９５ｉ（長瀬産業（株）製）をスピンコーティ
ングし、プリベイク処理をすることにより、厚さ０．１
μｍ〜２．０μｍのレジスト層を形成する。基板として
は、石英、高純度石英が望ましいが、低膨張ガラス、Ｍ
ｇＦ₂、ＣａＦ₂等を使用することもできる。レジスト
層の加熱処理は、レジストの種類にもよるが、通常、８
０℃〜１５０℃で５分〜６０分行う。

【００３５】次に、ＣＯＲＥ−２５６４等のレーザー露
光装置を用いて所定のパターンを露光し、ＴＭＡＨ（テ
トラメチルアンモニウムハイドライド）を主成分とする
現像液でレジスト層を現像後、水でリンスする。次に、
必要に応じて加熱処理及びディスカム処理してレジスト
パターンのレジストスカム等を除去した後に、レジスト
パターンの開口部より露出する被加工部の半透明膜をＣ
Ｈ₂Ｃｌ₂＋Ｏ₂ガスを用いたエッチングプラズマによ
りドライエッチングし、遮光パターンを形成する。な
お、この遮光パターンの形成は、エッチングガスプラズ
マによるドライエッチングに代えて、ウェットエッチン
グにより行ってもよいことは明らかである。

【００３６】このようにしてエッチングした後に、残存
するレジストを酸素プラスマにより除去してハーフトー
ンマスクが完成する。このマスクの透過率は、ｉ線（３
６５ｎｍ）で１０％、ｅ線で２９％であり、比較検査装
置ＫＬＡ−２１９ＨＲＬ−ＰＳ（ＫＬＡ社製）を用いて
問題なく検査可能であった。また、透過型寸法測定装置
ＭＰＡ−３（ニコン（株）製）を用いた寸法測定も問題
は生じなかった。このようにして完成したハーフトーン
マスクをホールパターンに適用した場合、その時の露光
において焦点深度が５０％向上していることが確認され
た。

【００３７】実施例２半透明膜の層構成として、図３の３層構造を用いる。露
光波長は３６５ｎｍとする。基板１の屈折率は１．４７
５、膜７、膜９を酸化窒化炭化クロム、膜８を窒化クロ
ムとすると、n₀：１．４７５，n₁：２．４６，k₁：０．
２９，n₂：１．９４，k₂：３．１５，n₃：２．４６，
k₃：０．２９，n₄：１となる。また、膜７の厚さをh₁、
膜８の厚さをh₂、膜９の厚さをh₃とする。このとき、h₁
＝７０ｎｍ、h₂＝５ｎｍ、h₃＝５４．９ｎｍとすると、
膜形成部と未形成部の位相差Φは、界面位相差を考慮す
ると、Φ＝１７１°となる。このとき、h₂＝（２．４６
／１．９４）×h₃の関係を満たすように膜厚を変化させ
ても、位相差は変化しない。この関係を満たすように、
h₂，h₃を変化させた場合の透過率変化を図６に示す。透
過率は、式（１）と上記の各膜の光学定数より計算し
た。

【００３８】この図６より、図３のような３層構造をと
ることにより、膜質を変えることなく、位相差を保った
まま、膜厚変化のみで透過率が制御できることが分か
る。また、膜７、膜９には酸化窒化炭化クロムを用いて
いるが、この代わりに、膜７には、酸化クロム、酸化窒
化クロム、酸化炭化クロム、酸化窒化炭化クロムの中の
１種、膜８には、クロム、窒化クロムの中の１種、膜９
には、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、
酸化窒化炭化クロムの中の１種を用いることができる。
また、膜７と膜９は同じ材質でなくてもよい。この実施
例では、図３のような３層構造を用いて説明したが、図
２のような２層構造でも、同様な制御が可能である。

【００３９】実施例３半透明膜の層構成として、図３の３層構造を用いる。露
光波長は３６５ｎｍとする。基板１の屈折率は１．４７
５、膜７、膜９を酸化窒化炭化クロム、膜８を窒化クロ
ムとすると、n₀：１．４７５，n₁：２．４６，k₁：０．
２９，n₂：１．９４，k₂：３．１５，n₃：２．４６，
k₃：０．２９，n₄：１となる。また、膜７の厚さをh₁、
膜８の厚さをh₂、膜９の厚さをh₃とする。このとき、h₁
＝８ｎｍ、h₂＝１０ｎｍ、h₃＝１２０ｎｍとすると、膜
形成部と未形成部の位相差Φは、界面位相差を考慮する
と、Φ＝１８１°となる。このとき、h₁＋h₃＝１２８の
関係を満たすように膜７、膜９の膜厚h₁、h₃を変化させ
ても、位相差は変化しない。この関係を満たすように、
h₁、h₃を変化させた場合のマスク表面、マスク裏面の反
射率変化を図７に示す。反射率は、式（２）と上記の各
膜の光学定数より計算した。

【００４０】この図より、図３のような３層構造を用い
ると、マスク表面、マスク裏面の反射率を膜厚を変える
ことにより制御できることが分かる。また、膜７、膜９
には酸化窒化炭化クロムを用いているが、この代わり
に、膜７には、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化
クロム、酸化窒化炭化クロムの中の１種、膜８には、ク
ロム、窒化クロムの中の１種、膜９には、酸化クロム、
酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、酸化窒化炭化クロム
の中の１種を用いることができる。また、膜７と膜９は
同じ材質でなくてもよい。実施例４光学研磨された石英基板上に、ターゲットにクロム、ス
パッタガスとして窒素と炭酸ガスの混合ガスを用いた反
応性スパッタリングを用い、ガス流量比を制御すること
により、ｉ線屈折率２．５０、ｉ線消衰係数０．２７の
酸化窒化炭化クロムを膜厚１１６ｎｍになるように成膜
する。次に、アルゴンと窒素を用いた反応性スパッタリ
ングを用い、ガス流量比を制御することにより、ｉ線屈
折率１．９３、ｉ線消衰係数３．１５の窒化クロムを膜
厚１０ｎｍになるように成膜する。この膜のシート抵抗
は２６Ω／□である。この時のｉ線透過率は７．０％に
なる。

【００４１】次に、このブランク上に電子線レジストＥ
ＢＲ−９００（東レ（株）製）をスピンコーティング
し、１１０℃でプリベーク処理をすることにより、厚さ
５００ｎｍのレジスト層を形成する。次に、電子線露光
装置ＭＥＢＥＳＩＶ（ＥｔｅｃＳｙｓｔｅｍｓＩｎ
ｃ．製）により所定のパターンを露光する。この時、最
上層に導電性の窒化クロムを用いることにより、露光時
のチャージアップは防止され、レジストパターンの位置
ズレは発生しない。

【００４２】次に、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウ
ムハイドライド）を主成分とする現像液により現像、純
水リンスすることにより、レジストパターンを形成す
る。

【００４３】次に、必要に応じて加熱処理及びディスカ
ム処理してレジストのスカム等を除去した後に、レジス
トパターンの開口部より露出する被加工部の半透明膜を
ジクロロメタンと酸素の混合ガスによるドライエッチン
グにより加工し、半透明パターンを形成する。このよう
にしてエッチングした後に、残存するレジストを酸素プ
ラズマにより除去し、洗浄、検査、修正することによ
り、良好なハーフトーンマスクが完成する。

【００４４】この実施例では、図１のような２層構造を
用いて説明したが、図３のような３４層構造でも、同様
な制御が可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の位相シフトフォトマスク及び位相シフトフォトマスク
用ブランクスによると、通常のフォトマスクと同じプロ
セス、同じ検査工程、同じ修正工程が可能となる。その
ため、従来、工程増加、欠陥修正不可能により、歩留ま
りが低下し、コスト高となっていたハーフトーンマスク
を通常のフォトマスクとほぼ同じコストで生産可能とな
った。また、電子線露光時のチャージアップ防止が可能
となり、さらに、膜厚の組み合わせにより、透過率と反
射率を制御することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のハーフトーンマスクの一形態を模式的
に示す断面図である。

【図２】他の形態を模式的に示す断面図である。

【図３】もう１つの形態を模式的に示す断面図である。

【図４】本発明の窒化クロム、酸化クロムの２層膜の分
光透過率を示す図である。

【図５】窒化クロムの分光透過率を示す図である。

【図６】図３の層構成の場合の遮光層膜厚に対する透過
率変化を示す図である。

【図７】図３の層構成の場合の入射側層膜厚に対する反
射率変化を示す図である。

【図８】従来のハーフトーンマスクの構造を示す断面図
である。

【図９】酸化クロムの分光透過率を示す図である。

【符号の説明】

１…透明基板３、６、７、９…酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭
化クロム、又は、酸化窒化炭化クロムの一層膜４、５、８…クロム又は窒化クロムの一層膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋正泰東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号大日本印刷株式会社内 (72)発明者宮下裕之東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号大日本印刷株式会社内 (72)発明者飯村幸夫東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号大日本印刷株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に露光光に対して半透明な領
域と透明な領域とを有し、該透明領域と該半透明領域と
の位相差が実質的に１８０°になるような構成の位相シ
フトフォトマスクにおいて、半透明領域を構成する半透
明膜がクロムあるいはクロム化合物の多層膜からなるこ
とを特徴とする位相シフトフォトマスク。
【請求項２】前記半透明膜の構成が、透明基板側よ
り、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、酸
化窒化炭化クロムの中の一の化合物からなる一層膜と、
クロムあるいは窒化クロムの中のどちらかからなる一層
膜との２層膜からなることを特徴とする請求項１記載の
位相シフトフォトマスク。
【請求項３】前記半透明膜の構成が、透明基板側よ
り、クロムあるいは窒化クロムの中のどちらかからなる
一層膜と、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロ
ム、酸化窒化炭化クロムの中の一の化合物からなる一層
膜との２層膜からなることを特徴とする請求項１記載の
位相シフトフォトマスク。
【請求項４】前記半透明膜の構成が、透明基板側よ
り、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、酸
化窒化炭化クロムの中の一の化合物からなる一層膜と、
クロムあるいは窒化クロムの中のどちらかからなる一層
膜と、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、
酸化窒化炭化クロムの中の一の化合物からなる一層膜と
の３層膜からなることを特徴とする請求項１記載の位相
シフトフォトマスク。
【請求項５】前記半透明領域が、透明基板側より、導
電性クロム化合物からなる一層膜と、酸化クロム、酸化
窒化クロム、酸化炭化クロム、酸化窒化炭化クロムの中
の一の化合物からなる一層膜との２層膜からなることを
特徴とする請求項１記載の位相シフトフォトマスク。
【請求項６】前記半透明領域が、透明基板側より、酸
化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、酸化窒化
炭化クロムの中の一の化合物からなる一層膜と、導電性
クロム化合物からなる一層膜との２層膜からなることを
特徴とする請求項１記載の位相シフトフォトマスク。
【請求項７】前記半透明領域が、透明基板側より、酸
化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、酸化窒化
炭化クロムの中の一の化合物からなる一層膜と、導電性
クロム化合物からなる一層膜と、酸化クロム、酸化窒化
クロム、酸化炭化クロム、酸化窒化炭化クロムの中の一
の化合物からなる一層膜との３層膜からなることを特徴
とする請求項１記載の位相シフトフォトマスク。
【請求項８】前記半透明領域が、透明基板上に以下で
示す式により求まる前記半透明領域と前記透明領域の間
の位相差Φがｎπ±π／２ラジアン（ｎは正の整数）の
範囲となるように形成されていることを特徴とする請求
項１から７の何れか１項記載の位相シフトフォトマス
ク。ここで、Φは前記透明基板に（ｍ−２）層の多層膜が構
成されているフォトマスクを垂直に透過する光の位相差
であり、ｎ_k、ｄ_kは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（ｍ＞３，ｍは整数）の層は
空気とする。
【請求項９】前記半透明領域の露光光に対する透過率
が１から５０％になるように形成されていることを特徴
とする請求項１から８の何れか１項記載の位相シフトフ
ォトマスク。
【請求項１０】透明基板上に露光光に対して半透明な
領域と透明な領域とを有し、該透明領域と該半透明領域
との位相差が実質的に１８０°になるような構成の位相
シフトフォトマスクであって、前記半透明領域が、透明
基板側より、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化ク
ロム、酸化窒化炭化クロムの中の一の化合物からなる一
層膜と、導電性クロム化合物からなる一層膜と、酸化ク
ロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、酸化窒化炭化
クロムの中の一の化合物からなる一層膜との３層膜から
なる位相シフトフォトマスクの製造方法において、透明
基板側の酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロ
ム、酸化窒化炭化クロムの中の一の化合物からなる一層
膜、最外層の酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化ク
ロム、酸化窒化炭化クロムの中の一の化合物からなる一
層膜の何れかあるいは両方の膜厚と前記の導電性クロム
化合物からなる一層膜の膜厚を変えることにより前記半
透明領域の透過率を制御することを特徴とする位相シフ
トフォトマスクの製造方法。
【請求項１１】透明基板上に露光光に対して半透明な
領域と透明な領域とを有し、該透明領域と該半透明領域
との位相差が実質的に１８０°になるような構成の位相
シフトフォトマスクであって、前記半透明領域が、透明
基板側より、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化ク
ロム、酸化窒化炭化クロムの中の一の化合物からなる一
層膜と、導電性クロム化合物からなる一層膜と、酸化ク
ロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、酸化窒化炭化
クロムの中の一の化合物からなる一層膜との３層膜から
なる位相シフトフォトマスクの製造方法において、透明
基板側の酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロ
ム、酸化窒化炭化クロムの中の一の化合物からなる一層
膜と、最外層の酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化
クロム、酸化窒化炭化クロムの中の一の化合物からなる
一層膜との膜厚の割合を変えることにより、マスク表面
あるいは裏面の反射率を制御することを特徴とする位相
シフトフォトマスクの製造方法。
【請求項１２】透明基板上に露光光に対して半透明な
領域と透明な領域とを有し、該透明領域と該半透明領域
との位相差が実質的に１８０°になるような構成の位相
シフトフォトマスクを作製するためのブランクスにおい
て、半透明領域を構成する半透明膜がクロムあるいはク
ロム化合物の多層膜からなることを特徴とする位相シフ
トフォトマスク用ブランクス。
【請求項１３】前記半透明膜の構成が、透明基板側よ
り、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、酸
化窒化炭化クロムの中の一の化合物からなる一層膜と、
クロムあるいは窒化クロムの中のどちらかからなる一層
膜との２層膜からなることを特徴とする請求項１２記載
の位相シフトフォトマスク用ブランクス。
【請求項１４】前記半透明膜の構成が、透明基板側よ
り、クロムあるいは窒化クロムの中のどちらかからなる
一層膜と、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロ
ム、酸化窒化炭化クロムの中の一の化合物からなる一層
膜との２層膜からなることを特徴とする請求項１２記載
の位相シフトフォトマスク用ブランクス。
【請求項１５】前記半透明膜の構成が、透明基板側よ
り、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、酸
化窒化炭化クロムの中の一の化合物からなる一層膜と、
クロムあるいは窒化クロムの中のどちらかからなる一層
膜と、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、
酸化窒化炭化クロムの中の一の化合物からなる一層膜と
の３層膜からなることを特徴とする請求項１２記載の位
相シフトフォトマスク用ブランクス。
【請求項１６】前記半透明膜の構成が、透明基板側よ
り、導電性クロム化合物からなる一層膜と、酸化クロ
ム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、酸化窒化炭化ク
ロムの中の一の化合物からなる一層膜との２層膜からな
ることを特徴とする請求項１２記載の位相シフトフォト
マスク用ブランクス。
【請求項１７】前記半透明膜の構成が、透明基板側よ
り、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、酸
化窒化炭化クロムの中の一の化合物からなる一層膜と、
導電性クロム化合物からなる一層膜との２層膜からなる
ことを特徴とする請求項１２記載の位相シフトフォトマ
スク用ブランクス。
【請求項１８】前記半透明膜の構成が、透明基板側よ
り、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、酸
化窒化炭化クロムの中の一の化合物からなる一層膜と、
導電性クロム化合物からなる一層膜と、酸化クロム、酸
化窒化クロム、酸化炭化クロム、酸化窒化炭化クロムの
中の一の化合物からなる一層膜との３層膜からなること
を特徴とする請求項１２記載の位相シフトフォトマスク
用ブランクス。
【請求項１９】前記半透明膜が、透明基板上に以下で
示す式により求まる前記半透明領域と前記透明領域の間
の位相差Φがｎπ±π／２ラジアン（ｎは正の整数）の
範囲となるように形成されていることを特徴とする請求
項１２から１８の何れか１項記載の位相シフトフォトマ
スク用ブランクス。ここで、Φは前記透明基板に（ｍ−２）層の多層膜が構
成されているフォトマスクを垂直に透過する光の位相差
であり、ｎ_k、ｄ_kは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（ｍ＞３，ｍは整数）の層は
空気とする。
【請求項２０】前記半透明領域の露光光に対する透過
率が１から５０％になるように形成されていることを特
徴とする請求項１２から１９の何れか１項記載の位相シ
フトフォトマスク用ブランクス。
【請求項２１】透明基板上に露光光に対して半透明な
領域と透明な領域とを有し、該透明領域と該半透明領域
との位相差が実質的に１８０°になるような構成の位相
シフトフォトマスクを作製するための位相シフトフォト
マスク用ブランクスであって、前記半透明領域を構成す
る半透明膜の構成が、透明基板側より、酸化クロム、酸
化窒化クロム、酸化炭化クロム、酸化窒化炭化クロムの
中の一の化合物からなる一層膜と、導電性クロム化合物
からなる一層膜と、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化
炭化クロム、酸化窒化炭化クロムの中の一の化合物から
なる一層膜との３層膜からなる位相シフトフォトマスク
用ブランクスにおいて、透明基板側の酸化クロム、酸化
窒化クロム、酸化炭化クロム、酸化窒化炭化クロムの中
の一の化合物からなる一層膜、最外層の酸化クロム、酸
化窒化クロム、酸化炭化クロム、酸化窒化炭化クロムの
中の一の化合物からなる一層膜の何れかあるいは両方の
膜厚と前記の導電性クロム化合物からなる一層膜の膜厚
を変えることにより前記半透明領域の透過率を制御する
ことを特徴とする位相シフトフォトマスク用ブランクス
の製造方法。
【請求項２２】透明基板上に露光光に対して半透明な
領域と透明な領域とを有し、該透明領域と該半透明領域
との位相差が実質的に１８０°になるような構成の位相
シフトフォトマスクを作製するための位相シフトフォト
マスク用ブランクスであって、前記半透明領域を構成す
る半透明膜の構成が、透明基板側より、酸化クロム、酸
化窒化クロム、酸化炭化クロム、酸化窒化炭化クロムの
中の一の化合物からなる一層膜と、導電性クロム化合物
からなる一層膜と、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化
炭化クロム、酸化窒化炭化クロムの中の一の化合物から
なる一層膜との３層膜からなる位相シフトフォトマスク
用ブランクスにおいて、透明基板側の酸化クロム、酸化
窒化クロム、酸化炭化クロム、酸化窒化炭化クロムの中
の一の化合物からなる一層膜と、最外層の酸化クロム、
酸化窒化クロム、酸化炭化クロム、酸化窒化炭化クロム
の中の一の化合物からなる一層膜との膜厚の割合を変え
ることにより、マスク表面あるいは裏面の反射率を制御
することを特徴とする位相シフトフォトマスク用ブラン
クスの製造方法。