JPH07199447A - Single-layer, half-tone phase-shift mask and its manufacture - Google Patents

Single-layer, half-tone phase-shift mask and its manufacture

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JPH07199447A
JPH07199447A JP35290593A JP35290593A JPH07199447A JP H07199447 A JPH07199447 A JP H07199447A JP 35290593 A JP35290593 A JP 35290593A JP 35290593 A JP35290593 A JP 35290593A JP H07199447 A JPH07199447 A JP H07199447A
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JP
Japan
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layer
semi
light
shielding
shielding film
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Application number
JP35290593A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumikatsu Uesawa
史且 上澤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a single-layer, half-tone phase-shift mask which can reduce manufacturing processes and the occurrence of defects, control the amount of phase shift, and control light intensity transmittance to the appropriate value and a method for manufacturing the same. CONSTITUTION:A single-layer,-half-tone phase-shift mask comprises a substrate 10 and a single semishielding layer 22 serving also as a shifter layer formed on the substrate and having semishielding films formed in a desired pattern, the semishielding films being made from a material with a complex index of refraction whose real and imaginary number parts can be varied depending on the film-forming conditions of CVD method. A method for manufacturing the mask comprises a process in which, using on the substrate the material with a complex index of refraction whose real and imaginary number parts can be varied depending on the film-forming conditions of CVD method, semishielding films are formed from the material using CVD method and a single semishielding layer serving also as a shifter layer is formed by the selective removal of part of the semishielding films.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、シフター層と半遮光層
が一体となった単層ハーフトーン方式位相シフトマスク
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single-layer halftone type phase shift mask in which a shifter layer and a semi-shielding layer are integrated.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造におけるパターン転写
工程、所謂リソグラフィ工程で使用されるフォトマスク
は、フォトマスク上のパターン形状をウエハ上に形成さ
れたレジスト材料に転写するために用いられる。半導体
装置等におけるパターン加工の寸法は年々微細化してい
る。そして、遮光領域と光透過領域とから構成されたパ
ターン領域のみを備えた従来型のフォトマスクでは、リ
ソグラフィ工程で使用する露光装置の露光光の波長程度
の解像度を得ることができず、半導体装置等の製造にお
いて要求される解像度を得ることが困難になりつつあ
る。そこで、近年、このような従来型のフォトマスクに
替わって、光の位相を異ならせる位相シフト領域を具備
した、所謂位相シフトマスクが用いられるようになって
きている。位相シフトマスクを用いることによって、従
来型のフォトマスクでは形成不可能な微細パターンの形
成が可能である。
2. Description of the Related Art A photomask used in a pattern transfer process, that is, a so-called lithography process in manufacturing a semiconductor device is used for transferring a pattern shape on the photomask onto a resist material formed on a wafer. The dimensions of pattern processing in semiconductor devices and the like are becoming finer year by year. A conventional photomask provided only with a pattern region composed of a light-shielding region and a light-transmitting region cannot obtain a resolution of about the wavelength of the exposure light of the exposure apparatus used in the lithography process, and the semiconductor device It is becoming difficult to obtain the required resolution in the manufacture of the above. Therefore, in recent years, so-called phase shift masks having a phase shift region that makes the phase of light different have been used in place of such conventional photomasks. By using a phase shift mask, it is possible to form a fine pattern that cannot be formed by a conventional photomask.

【0003】従来の位相シフトマスクにおけるパターン
領域は、光透過領域、光を遮光する遮光領域、及び光透
過領域を透過する光の位相と異なる位相の光を透過させ
る光透過物質から成る位相シフト領域から構成されてい
る。典型的な従来のエッジ強調型位相シフトマスクのパ
ターン領域の模式的な一部切断図を図7の(A)及び
(B)に示す。図中、210は透明材料基板から成る基
体、212は光透過領域、214は遮光領域、216は
位相シフト領域、218は光透過物質層である。光透過
物質層218を設けることによって、光透過領域212
を透過した光の位相と、位相シフト領域216を透過し
た光の位相を、例えば180度変化させることができ
る。
The pattern area in the conventional phase shift mask is a phase shift area made of a light transmitting area, a light shielding area for shielding light, and a light transmitting material for transmitting light having a phase different from the phase of light transmitted through the light transmitting area. It consists of 7A and 7B are schematic partial cutaway views of a pattern area of a typical conventional edge-enhanced phase shift mask. In the figure, 210 is a base made of a transparent material substrate, 212 is a light transmission region, 214 is a light shielding region, 216 is a phase shift region, and 218 is a light transmission material layer. By providing the light transmitting material layer 218, the light transmitting region 212 is provided.
It is possible to change the phase of the light transmitted through the phase shifter and the phase of the light transmitted through the phase shift region 216 by 180 degrees, for example.

【0004】従来の位相シフトマスクにおいては、位相
シフト領域の形状あるいは位置を精確に制御しないと微
細なパターンの形成ができない。また、パターン形状に
よっては、位相シフト領域が、本来光の干渉を受けては
ならない他の光透過領域にまで光の干渉を生じさせる場
合がある。このような場合には、位相シフト領域を形成
することができない。
In the conventional phase shift mask, a fine pattern cannot be formed unless the shape or position of the phase shift region is precisely controlled. In addition, depending on the pattern shape, the phase shift region may cause light interference even in other light transmitting regions that should not receive light interference. In such a case, the phase shift region cannot be formed.

【0005】これらの従来の位相シフトマスクの問題点
を解決するための位相シフトマスクの一種に、半遮光領
域と光透過領域とから構成されたパターン領域を備え、
半遮光領域を透過した光の位相と光透過領域を透過した
光の位相とが異なるハーフトーン方式位相シフトマスク
がある。ハーフトーン方式位相シフトマスクにおいて
は、光透過領域を除くほぼ全面に半遮光領域が形成され
ている。ハーフトーン方式位相シフトマスクは、従来の
位相シフトマスクの問題点を解決できるだけでなく、そ
の作製が容易であり、しかも、マスク作製時に欠陥が生
成される度合も低いという利点を有する。
As a kind of phase shift mask for solving the problems of these conventional phase shift masks, a pattern region composed of a semi-shielded region and a light transmission region is provided,
There is a halftone phase shift mask in which the phase of light transmitted through the semi-shielded region and the phase of light transmitted through the light transmissive region are different. In the halftone phase shift mask, the semi-shielded region is formed on almost the entire surface except the light transmission region. The halftone type phase shift mask has an advantage that not only the problems of the conventional phase shift mask can be solved, but also the fabrication thereof is easy, and the degree of generation of defects during mask fabrication is low.

【0006】従来のハーフトーン方式位相シフトマスク
のパターン領域の模式的な一部断面図を図8の(A)及
び(B)に示す。図8中、110は透明材料基板から成
る基体、112は光透過領域、120は半遮光領域であ
る。半遮光領域120は、例えばCrから成る半遮光層
122、及び例えばSOG(Spin On Glass)から成る
シフター層(光透過物質層)124から構成されてい
る。シフター層124は、光透過領域112を透過した
光の位相と半遮光領域120を透過した光の位相を例え
ば180度異ならせるという機能を有する。
FIGS. 8A and 8B are schematic partial sectional views of a pattern region of a conventional halftone phase shift mask. In FIG. 8, 110 is a base made of a transparent material substrate, 112 is a light transmission region, and 120 is a semi-shielded region. The semi-light-shielding region 120 is composed of a semi-light-shielding layer 122 made of, for example, Cr and a shifter layer (light-transmitting material layer) 124 made of, for example, SOG (Spin On Glass). The shifter layer 124 has a function of making the phase of light transmitted through the light transmission region 112 and the phase of light transmitted through the semi-shielded region 120 different, for example, by 180 degrees.

【0007】ハーフトーン方式位相シフトマスクにおい
ては、半遮光領域120の振幅透過率は、0より大きく
且つレジスト材料を解像させない程度、例えば20〜4
5%程度である。尚、光強度透過率で表現すると、4〜
20%程度である。そして、マスクのパターン領域に形
成されたパターン形状をウエハ上に形成されたレジスト
材料に転写するために、所定の光強度透過率及び位相を
有する半遮光領域120を通過した光、及び、半遮光領
域120とは例えば位相が180度異なる光透過領域1
12を通過した光の干渉を利用する。
In the halftone phase shift mask, the amplitude transmittance of the semi-shielded region 120 is greater than 0 and does not resolve the resist material, for example, 20 to 4.
It is about 5%. If expressed in terms of light intensity transmittance,
It is about 20%. Then, in order to transfer the pattern shape formed in the pattern area of the mask onto the resist material formed on the wafer, light passing through the semi-shielded area 120 having a predetermined light intensity transmittance and phase, and semi-shielded light For example, the light transmission region 1 having a phase difference of 180 degrees from the region 120
The interference of the light passing through 12 is used.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ハーフトーン方式位相
シフトマスクは、アウトリガー型あるいはリム型の従来
の位相シフトマスクとほぼ同程度のパターン転写性能を
有する。しかしながら、従来のハーフトーン方式位相シ
フトマスクにおいては、半遮光領域120が半遮光層1
22及びシフター層124から構成されているため、半
遮光領域120を形成するために成膜工程が2工程必要
とされ、しかも、CrとSOGのエッチング条件が異な
るのでエッチング工程も2工程必要とされ、作製工程が
煩雑である。また、成膜工程やエッチング工程が多くな
ると、ハーフトーン方式位相シフトマスクに欠陥が発生
する確率も高くなる。更には、シフター層124をSO
Gから構成した場合、SOGの下地に対する密着性が低
いために、所謂スクラブ洗浄を行うことができないとい
う問題もある。
A halftone phase shift mask has a pattern transfer performance which is almost the same as that of a conventional outrigger type or rim type phase shift mask. However, in the conventional halftone phase shift mask, the semi-shielding region 120 is the semi-shielding layer 1.
Since it is composed of 22 and the shifter layer 124, two film forming steps are required to form the semi-shielded region 120, and two etching steps are required because the etching conditions of Cr and SOG are different. The manufacturing process is complicated. Further, as the number of film forming steps and etching steps increases, the probability that defects will occur in the halftone phase shift mask also increases. Furthermore, the shifter layer 124 is
In the case of being composed of G, there is also a problem that so-called scrub cleaning cannot be performed because the adhesion of SOG to the base is low.

【0009】反応性スパッタ法にて成膜されたCr−O
膜あるいはCr−ON膜を用いた単層ハーフトーン方式
位相シフトマスクが、例えば文献「単層ハーフトーン型
位相シフトマスクの開発」、吉岡信行 他、第54回応
用物理学会学術講演会講演予稿集、28a−SHF−2
4 から公知である。この文献には、Crターゲットと
Ar+O2又はAr+O2+N2ガスとを用いた反応性ス
パッタを行うことによって、Cr−O又はCr−ON膜
を成膜することが開示されている。そして、スパッタ条
件を変えることによって、Cr−O又はCr−ON膜の
複素屈折率の実数部分と虚数部分を変化させ、これによ
って、Cr−O又はCr−ON膜の光透過率と位相変化
を制御している。この文献に開示された技術は、i線
(λ=365nm)を用いる場合には有効であるが、例
えばKrFエキシマレーザ光といった一層短波長の光を
用いる場合、Cr−O又はCr−ON膜の膜厚、位相変
化量及び光透過率の各々を適切な値に制御することがで
きなくなるという問題がある。即ち、Cr−O又はCr
−ON膜においては、光透過率が決定されるとこれらの
膜厚が決まり、膜厚が決まれば位相変化量は画一的に決
まってしまう。
Cr-O formed by reactive sputtering
A single-layer halftone phase shift mask using a film or Cr-ON film is described in, for example, "Development of Single-Layer Halftone Phase-Shift Mask", Nobuyuki Yoshioka et al., Proc. , 28a-SHF-2
4 is known. This document, by performing reactive sputtering using a Cr target and Ar + O 2 or Ar + O 2 + N 2 gas, forming a film of Cr-O or Cr-ON film is disclosed. Then, by changing the sputtering conditions, the real number part and the imaginary number part of the complex refractive index of the Cr-O or Cr-ON film are changed, thereby changing the light transmittance and the phase change of the Cr-O or Cr-ON film. Have control. The technique disclosed in this document is effective when i-line (λ = 365 nm) is used, but when light of shorter wavelength such as KrF excimer laser light is used, the technique of the Cr-O or Cr-ON film is used. There is a problem that it becomes impossible to control each of the film thickness, the amount of phase change, and the light transmittance to appropriate values. That is, Cr-O or Cr
In the -ON film, the film thickness is determined when the light transmittance is determined, and the phase change amount is uniformly determined when the film thickness is determined.

【0010】従って、本発明の目的は、作製工程を削減
することができ、欠陥発生をより少なくすることがで
き、しかも位相変化量及び光強度透過率の値を適切な値
に制御し得る単層ハーフトーン方式位相シフトマスク及
びその作製方法を提供することにある。
Therefore, the object of the present invention is to reduce the number of manufacturing steps, to reduce the occurrence of defects, and to control the phase change amount and the light intensity transmittance to appropriate values. A layer halftone type phase shift mask and a method for manufacturing the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の単層ハーフトーン方式位相シフトマスク
は、基体と、基体上に形成され且つ半遮光膜が所望のパ
ターン形状に形成された単層のシフター層兼半遮光層か
ら成り、半遮光膜は、CVD法の成膜条件によって複素
屈折率の実数部分と虚数部分の値を変え得る材料から成
ることを特徴とする。
A single-layer halftone phase shift mask of the present invention for achieving the above object comprises a substrate and a semi-shielding film formed on the substrate in a desired pattern shape. And a semi-light-shielding layer having a single layer, and the semi-light-shielding film is made of a material that can change the values of the real number part and the imaginary number part of the complex refractive index depending on the film forming conditions of the CVD method.

【0012】本発明の単層ハーフトーン方式位相シフト
マスクにおいては、シフター層兼半遮光層に要求される
光強度透過率をT、前記材料の複素屈折率の実数部分を
n、虚数部分をkとしたとき、 lnT=−2π(k/(n−1)) を満足する材料から、半遮光膜を構成することが望まし
い。
In the single-layer halftone phase shift mask of the present invention, the light intensity transmittance required for the shifter layer / semi-light-shielding layer is T, the real part of the complex refractive index of the material is n, and the imaginary part is k. In this case, it is desirable that the semi-light-shielding film is made of a material that satisfies InT = −2π (k / (n−1)).

【0013】あるいは又、本発明の単層ハーフトーン方
式位相シフトマスクは、基体と、基体上に形成され且つ
半遮光膜が所望のパターン形状に形成された単層のシフ
ター層兼半遮光層から成り、半遮光膜は、SiOXY
SiNX、SiO、SiOX又はSiCから成ることを特
徴とする。
Alternatively, the single-layer halftone phase shift mask of the present invention comprises a base and a single-layer shifter layer / semi-light-shielding layer formed on the base and having a semi-light-shielding film formed in a desired pattern. And the semi-light-shielding film is SiO X N Y ,
It is characterized by being composed of SiN x , SiO, SiO x or SiC.

【0014】上記の目的を達成するための本発明の単層
ハーフトーン方式位相シフトマスクの作製方法は、CV
D法の成膜条件によって複素屈折率の実数部分と虚数部
分の値を変え得る材料を使用して、基体上にCVD法に
てこの材料から成る半遮光膜を成膜した後、半遮光膜を
選択的に除去することによって単層のシフター層兼半遮
光層を形成する工程から成ることを特徴とする。
A method of manufacturing a single-layer halftone phase shift mask of the present invention for achieving the above object is a CV.
After forming a semi-light-shielding film made of this material on the substrate by the CVD method using a material that can change the values of the real number part and the imaginary number part of the complex refractive index depending on the film forming conditions of the D method, the semi-light-shielding film Is selectively removed to form a single-layer shifter layer / semi-light-shielding layer.

【0015】本発明の単層ハーフトーン方式位相シフト
マスクの作製方法においては、 (イ)予めシフター層兼半遮光層の光強度透過率Tを決
定し、併せて、シフター層兼半遮光層を透過する光の波
長λを決定し、 (ロ)前記材料の複素屈折率の実数部分をnとしたと
き、次式からシフター層兼半遮光層の厚さdを求め、 d=λ/2(n−1) (ハ)前記材料の複素屈折率の虚数部分をkとしたと
き、次式からnとkの関係を求め、 lnT=−2π(k/(n−1)) (ニ)n及びkが上記の関係から得られた値となるよう
に、CVD法による半遮光膜の成膜条件を決定し、かか
る成膜条件に基づき厚さdの半遮光膜を成膜することが
望ましい。
In the method for producing a single-layer halftone phase shift mask of the present invention, (a) the light intensity transmittance T of the shifter layer / semi-light-shielding layer is determined in advance, and the shifter layer / semi-light-shielding layer is also formed. The wavelength λ of the transmitted light is determined. (B) When the real part of the complex refractive index of the material is n, the thickness d of the shifter layer / semi-light-shielding layer is calculated from the following equation, and d = λ / 2 ( n-1) (c) When the imaginary part of the complex refractive index of the material is k, the relationship between n and k is calculated from the following equation: lnT = -2π (k / (n-1)) (d) n It is desirable to determine the film forming conditions of the semi-light-shielding film by the CVD method so that k and k become the values obtained from the above relationship, and form the semi-light-shielding film of thickness d based on the film-forming conditions. .

【0016】あるいは又、本発明の単層ハーフトーン方
式位相シフトマスクの作製方法は、基体上に、SiOX
Y、SiNX、SiO又はSiOXから成る半遮光膜を
CVD法にて成膜した後、半遮光膜を選択的に除去する
ことによって単層のシフター層兼半遮光層を形成する工
程から成ることを特徴とする。
[0016] Alternatively, a method of producing a single-layer halftone type phase shift mask of the present invention, on a substrate, SiO X
From the step of forming a single-layer shifter layer / semi-light-shielding layer by selectively removing the semi-light-shielding film after forming a semi-light-shielding film made of N Y , SiN x , SiO or SiO x by a CVD method. It is characterized by being formed.

【0017】更には又、本発明の単層ハーフトーン方式
位相シフトマスクの作製方法は、基体上にSiCから成
る半遮光膜を成膜した後、半遮光膜を選択的に除去する
ことによって単層のシフター層兼半遮光層を形成する工
程から成ることを特徴とする。
Furthermore, in the method for manufacturing a single-layer halftone phase shift mask of the present invention, a semi-light-shielding film made of SiC is formed on a substrate, and then the semi-light-shielding film is selectively removed. It is characterized by comprising a step of forming a shifter layer and a semi-light-shielding layer of the layer.

【0018】尚、ウエハ上に形成されたレジスト材料に
対して露光光により転写パターン形状等を形成すると
き、縮小投影に使用されるものをレティクル、一対一投
影に使用されるものをマスクと称したり、あるいは原盤
に相当するものをレティクル、それを複製したものをマ
スクと称したりすることがあるが、本明細書において
は、このような種々の意味におけるレティクルやマスク
を総称してマスクと呼ぶ。
When a transfer pattern shape or the like is formed on a resist material formed on a wafer by exposure light, one used for reduction projection is called a reticle, and one used for one-to-one projection is called a mask. In some cases, a reticle equivalent to the master disc may be referred to as a reticle, and a duplicate thereof may be referred to as a mask. In this specification, a reticle and a mask having various meanings as described above are collectively referred to as a mask. .

【0019】[0019]

【作用】シフター層兼半遮光層を構成する材料の複素屈
折率の実数部分の値をn、虚数部分の値をkとした場
合、光強度I0、波長λの光を膜厚dのシフター層兼半
遮光層に入射させたとき、シフター層兼半遮光層を透過
した後の光の光強度Iは、 I=I0・exp{(−4πkd)/λ} で表わされる。従って、光強度透過率Tは、 T=I/I0=exp{(−4πkd)/λ} 式(1) となる。一方、シフター層兼半遮光層が形成された半遮
光領域を透過した光の位相と、シフター層兼半遮光層が
形成されていない光透過領域を透過した光の位相を例え
ば180度変化させる場合には、シフター層兼半遮光層
の膜厚dは、 d=λ/2(n−1) 式(2) の関係を満足する必要がある。故に、式(1)及び式
(2)から、 lnT=(−4πkd)/λ =−2πk/(n−1) 式(3) が導かれる。
When the value of the real part of the complex refractive index of the material forming the shifter layer and the semi-light-shielding layer is n and the value of the imaginary part is k, the light having the light intensity I 0 and the wavelength λ is shifted with the film thickness d. When incident on the layer / semi-light-shielding layer, the light intensity I of the light after passing through the shifter layer / semi-light-shielding layer is represented by I = I 0 · exp {(-4πkd) / λ}. Therefore, the light intensity transmittance T is expressed by T = I / I 0 = exp {(-4πkd) / λ} formula (1). On the other hand, when the phase of the light transmitted through the semi-shielded region where the shifter layer / semi-shielded layer is formed and the phase of the light transmitted through the light transmission region where the shifter layer / semi-shielded layer is not formed are changed by, for example, 180 degrees Therefore, the film thickness d of the shifter layer / semi-light-shielding layer needs to satisfy the relationship of d = λ / 2 (n-1) formula (2). Therefore, lnT = (-4πkd) / λ = -2πk / (n-1) Formula (3) is derived from Formula (1) and Formula (2).

【0020】従って、CVD法等の成膜条件によって複
素屈折率の実数部分と虚数部分の値を変え得る材料から
半遮光膜を構成することによって、n及びkの値を所望
の値とすることで、光透過領域を通過した光の位相と、
シフター層兼半遮光層を通過した光の位相とを制御しつ
つ、シフター層兼半遮光層を通過する光の光強度透過率
を所望の値に制御することができる。本発明のハーフト
ーン方式位相シフトマスクは単層であり、2工程の成膜
工程やエッチング工程は不要である。
Therefore, the values of n and k can be set to desired values by forming the semi-shielding film from a material that can change the values of the real number part and the imaginary number part of the complex refractive index depending on the film forming conditions such as the CVD method. And the phase of the light that has passed through the light transmission area,
It is possible to control the light intensity transmittance of the light passing through the shifter layer / semi-light-shielding layer to a desired value while controlling the phase of the light passing through the shifter layer / semi-light-shielding layer. The halftone phase shift mask of the present invention is a single layer, and does not require a two-step film forming step or etching step.

【0021】また、半遮光膜を構成する材料をSiOX
Y、SiO、SiOX、SiNX又はSiC等から選択
すれば、Crを用いる場合と異なり、半遮光膜の膜厚、
位相変化量及び光強度透過率の各々の値を適切な値に制
御することができる。更には、これらの材料からCVD
法等にて半遮光膜を形成することによって、シフター層
兼半遮光層と基体との間の密着力を高く保持することが
でき、所謂スクラブ洗浄を行うことも可能である。
The material forming the semi-light-shielding film is SiO x.
When selected from N Y , SiO, SiO X , SiN X, or SiC, unlike the case of using Cr, the film thickness of the semi-light-shielding film,
It is possible to control the respective values of the phase change amount and the light intensity transmittance to appropriate values. Furthermore, CVD from these materials
By forming the semi-light-shielding film by a method or the like, the adhesion between the shifter layer / semi-light-shielding layer and the substrate can be kept high, and so-called scrub cleaning can be performed.

【0022】[0022]

【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described based on embodiments with reference to the drawings.

【0023】(実施例1)本発明の単層ハーフトーン方
式位相シフトマスクは、図1にパターン領域の模式的な
一部断面図を示すように、透明材料基板(例えば石英基
板)から成る基体10と、基体10上に形成されたシフ
ター層兼半遮光層22から成る。シフター層兼半遮光層
22は、半遮光膜を所望のパターン形状に形成すること
によって得ることができる。半遮光膜は、CVD法の成
膜条件によって複素屈折率の実数部分(n)と虚数部分
(k)の値を変え得る材料から成る。シフター層兼半遮
光層22が形成されている半遮光領域20を透過する光
の位相と、シフター層兼半遮光層22が形成されていな
い光透過領域12を透過した光の位相は、例えば180
度異なる。
(Embodiment 1) The single-layer halftone phase shift mask of the present invention is a substrate made of a transparent material substrate (eg, quartz substrate), as shown in the schematic partial sectional view of the pattern region in FIG. 10 and a shifter layer / semi-light-shielding layer 22 formed on the substrate 10. The shifter layer / semi-light-shielding layer 22 can be obtained by forming the semi-light-shielding film into a desired pattern shape. The semi-light-shielding film is made of a material capable of changing the values of the real number part (n) and the imaginary number part (k) of the complex refractive index depending on the film forming conditions of the CVD method. The phase of light transmitted through the semi-shielded region 20 where the shifter layer / semi-shielded layer 22 is formed and the phase of light transmitted through the light transmission region 12 where the shifter layer / semi-shielded layer 22 is not formed are, for example, 180.
Different.

【0024】半遮光膜を構成する材料としては、シフタ
ー層兼半遮光層22に要求される光強度透過率をTとし
たとき、 lnT=−2π(k/(n−1)) を満足する材料を選択すればよい。実施例1において
は、この材料として、具体的には、SiOXYを選択し
た。尚、半遮光膜の成膜条件によっては、SiOXY
に水素が取り込まれ、SiOXYZの形態となる場合
があるが、このような形態も本明細書においてはSiO
XYに包含される。
As a material for forming the semi-light-shielding film, lnT = -2π (k / (n-1)) is satisfied, where T is a light intensity transmittance required for the shifter layer / semi-light-shielding layer 22. The material may be selected. In Example 1, SiO X N Y was specifically selected as this material. Note that the conditions for forming the semi-shielding film, hydrogen is incorporated into SiO X N Y, they may have the form of SiO X N Y H Z, such forms are also herein SiO
It is included in X N Y.

【0025】SiOXYはCVD法にて成膜することが
できる。この場合、原料ガスとして、例えばSiH4
2Oを使用する。SiH4/N2Oのガス供給割合を変
えると、成膜されたSiOXYの複素屈折率の実数部分
(n)と虚数部分(k)の値を変えることができること
は公知である。例えば、文献 "Practical resolution e
nhancement effect by new complete anti-reflective
layer in KrF laser lithography", T. Ogawa, et. a
l., SPIE vol. 1927, Optical/Laser Microlithograph
y, Vl (1993), pp.263-274 を参照のこと。
SiO X N Y can be formed by a CVD method. In this case, for example, SiH 4 and N 2 O are used as the source gas. It is known that changing the gas supply ratio of SiH 4 / N 2 O can change the values of the real part (n) and the imaginary part (k) of the complex refractive index of the formed SiO x N y . For example, the document "Practical resolution e
nhancement effect by new complete anti-reflective
layer in KrF laser lithography ", T. Ogawa, et. a
l., SPIE vol. 1927, Optical / Laser Microlithograph
See y, Vl (1993), pp.263-274.

【0026】この文献によれば、KrFエキシマレーザ
光(λ=248nm)を用いる場合においては、図2の
(A)に示すように、SiH4/N2Oのガス供給割合に
拘らず、nの値はほぼ一定(nは約2.1)である。一
方、図2の(B)に示すように、SiH4/N2Oのガス
供給割合が増加するに従い、kの値は増加する。尚、λ
=248nmにおけるnとkの関係を求めた実験値のグ
ラフを図3に示す。従って、光強度透過率Tを予め決定
しておけば、式(3)を変形した下記の式からkとnの
関係を求めることができる。 k=(−lnT/2π)(n−1) 式(4)
According to this document, when KrF excimer laser light (λ = 248 nm) is used, as shown in FIG. 2 (A), regardless of the gas supply ratio of SiH 4 / N 2 O, n The value of is almost constant (n is about 2.1). On the other hand, as shown in FIG. 2B, the value of k increases as the gas supply ratio of SiH 4 / N 2 O increases. Note that λ
The graph of the experimental value which calculated | required the relationship of n and k in = 248nm is shown in FIG. Therefore, if the light intensity transmittance T is determined in advance, the relation between k and n can be obtained from the following equation obtained by modifying the equation (3). k = (-lnT / 2π) (n-1) Formula (4)

【0027】図3に示すように、Tをパラメータとし
て、求められたnを変数とするkの一次関数と、nとk
の関係を求めた実験値のグラフの交点(n,k)を求め
れば、所望の位相変化量(180度)と光強度透過率
(T)を得ることができる。即ち、このようなn及びk
の値が得られるようなCVD法の成膜条件を予め試験を
行うことにより求めておく。そして、かかるCVD成膜
条件にて厚さdの半遮光膜を成膜すれば、所定の光強度
透過率Tを有し、しかも、半遮光領域20を透過した光
の位相と光透過領域12を透過した光の位相を、例えば
180度変えることができる。
As shown in FIG. 3, a linear function of k obtained by using n as a variable with T as a parameter, and n and k
The desired phase change amount (180 degrees) and the desired light intensity transmittance (T) can be obtained by finding the intersection point (n, k) of the graph of the experimental values for which the relationship of That is, such n and k
The film forming conditions of the CVD method that obtain the value of are obtained by conducting a test in advance. Then, if a semi-light-shielding film having a thickness d is formed under such a CVD film forming condition, the light-transmitting region 12 and the phase of the light transmitted through the semi-light-shielding region 20 have a predetermined light intensity transmittance T. The phase of the light transmitted through can be changed, for example, by 180 degrees.

【0028】以下、実施例1の単層ハーフトーン方式位
相シフトマスクの作製方法を説明する。シフター層兼半
遮光層22の光強度透過率Tを例えば10%とし、シフ
ター層兼半遮光層22を透過する光の波長λをKrFエ
キシマレーザ光の波長である248nmとした。このよ
うな条件においては、図3から、式(4)にT=0.1
を代入した一次関数と、λ=248nmにおけるnとk
の関係を求めた実験値のグラフとの交点の(n,k)の
値は、概ね(1.94,0.34)となる。
The method of manufacturing the single-layer halftone phase shift mask of Example 1 will be described below. The light intensity transmittance T of the shifter layer / semi-light-shielding layer 22 is set to, for example, 10%, and the wavelength λ of light transmitted through the shifter layer / semi-light-shielding layer 22 is set to 248 nm which is the wavelength of the KrF excimer laser light. Under such a condition, T = 0.1 in the equation (4) from FIG.
And a linear function substituting for n and k at λ = 248 nm
The value of (n, k) at the intersection with the graph of the experimental value for which the relationship of (1) is obtained is approximately (1.94, 0.34).

【0029】PECVD装置等に依存するが、このよう
な(n,k)の値を求めるために、SiH4/N2Oのガ
ス供給割合を変化させてSiOXYを成膜する試験を行
った。 使用ガス : SiH4/N2O=50/25〜100sc
cm 成膜温度 : 360゜C RFパワー: 190W 圧力 : 3.3×102Pa(2.5Torr) 成膜時間 : 5秒 SiH4ガス供給量を50sccm一定量とし、N2Oガス供
給量を25〜100sccmまで変化させて得られた半遮光
膜のn及びkの値を図4に示す。図4から、(n,k)
=(1.94,0.34)とする場合には、SiH4
2O=50/56sccmの条件にてSiOXYから成る
半遮光膜を成膜すればよいことが判る。
Although it depends on the PECVD apparatus, etc., in order to obtain such a value of (n, k), a test for forming a SiO x N y film by changing the gas supply ratio of SiH 4 / N 2 O is performed. went. Gas used: SiH 4 / N 2 O = 50 / 25-100sc
cm Film forming temperature: 360 ° C. RF power: 190 W Pressure: 3.3 × 10 2 Pa (2.5 Torr) Film forming time: 5 seconds SiH 4 gas supply amount was fixed at 50 sccm and N 2 O gas supply amount was changed. The values of n and k of the semi-light-shielding film obtained by changing from 25 to 100 sccm are shown in FIG. From FIG. 4, (n, k)
= (1.94, 0.34), SiH 4 /
It is understood that the semi-light-shielding film made of SiO X N Y should be formed under the condition of N 2 O = 50/56 sccm.

【0030】尚、使用ガスとしては、SiH4/N2Oの
他にも、 SiH4/O2/N2 SiH4/N2O/Ar SiH4/O2/N2/Ar SiH4/N2O/N2/Ar SiH4/NH3/O2 を例示することができる。このような各種のガスを使用
して、図4と同様のグラフを作成すれば、所望の(n,
k)の組み合わせを得るためのCVD条件を求めること
ができる。
As the gas used, in addition to SiH 4 / N 2 O, SiH 4 / O 2 / N 2 SiH 4 / N 2 O / Ar SiH 4 / O 2 / N 2 / Ar SiH 4 / the N 2 O / N 2 / Ar SiH 4 / NH 3 / O 2 can be exemplified. If a graph similar to that of FIG. 4 is created using such various gases, the desired (n,
The CVD conditions for obtaining the combination of k) can be determined.

【0031】本発明の単層ハーフトーン方式位相シフト
マスクを作製するために、平行平板PE(Plasma-Enhan
ced)CVD装置を用いたPECVD法、ECRプラズ
マCVD法あるいはバイアスプラズマCVD法にて、先
ず、石英から成る基体10の表面に半遮光膜を成膜し
た。成膜条件は上述したとおりである。半遮光膜の厚さ
dを d=λ/2(n−1) を満足する値、即ち132nmとした。
In order to manufacture the single-layer halftone phase shift mask of the present invention, a parallel plate PE (Plasma-Enhan
First, a semi-light-shielding film is formed on the surface of the substrate 10 made of quartz by PECVD method using a ced) CVD apparatus, ECR plasma CVD method or bias plasma CVD method. The film forming conditions are as described above. The thickness d of the semi-light-shielding film was set to a value satisfying d = λ / 2 (n−1), that is, 132 nm.

【0032】次いで、電子線に感光するレジスト膜を半
遮光膜上に例えばスピンコート法にて塗布し、次いで、
描画装置からの電子線ビームによる描画、レジスト膜の
現像を行った。
Next, a resist film sensitive to electron beams is applied on the semi-shielding film by, for example, spin coating, and then,
Drawing with an electron beam from a drawing device and development of the resist film were performed.

【0033】その後、以下に例示する方法によって半遮
光膜のエッチングを行い、半遮光膜を選択的に除去し、
次いで、レジスト膜を除去する。こうして、図1に示し
た、単層のシフター層兼半遮光層22を形成することが
できた。 (A)CHF3(50〜100sccm)とO2(3〜20sc
cm)の混合ガスを使用し、2Pa程度の圧力下100〜
1000Wのパワーをかけてイオン性を高めたリアクテ
ィブイオンエッチング(RIE)法によるエッチング。 (B)C48(30〜70sccm)とCHF3(10〜3
0sccm)の混合ガスを使用し、2Pa程度の圧力下10
0〜1000Wのパワーをかけてイオン性を高めたRI
E法によるエッチング。あるいは又、 (C)S22(5〜30sccm)ガスを使用し、2Pa程
度の圧力下100〜1000Wのパワーをかけてイオン
性を高めたRIE法によるエッチング。
After that, the semi-light-shielding film is etched by the method illustrated below to selectively remove the semi-light-shielding film,
Then, the resist film is removed. Thus, the single-layer shifter layer / semi-light-shielding layer 22 shown in FIG. 1 could be formed. (A) CHF 3 (50~100sccm) and O 2 (3~20sc
cm) mixed gas is used and pressure of about 2 Pa is 100 to
Etching by the reactive ion etching (RIE) method in which the power of 1000 W is applied to enhance the ionicity. (B) C 4 F 8 (30 to 70 sccm) and CHF 3 (10 to 3 )
0 sccm) mixed gas is used, and pressure is about 2 Pa.
RI with high ionicity by applying power of 0 to 1000W
Etching by E method. Alternatively, (C) S 2 F 2 (5 to 30 sccm) gas is used, and etching is performed by the RIE method in which the ionicity is enhanced by applying a power of 100 to 1000 W under a pressure of about 2 Pa.

【0034】(実施例2)実施例2においては、実施例
1と異なり、半遮光膜を構成する材料として、SiNX
を用いた。実施例2の単層ハーフトーン方式位相シフト
マスクの構造は、図1に示した実施例1の単層ハーフト
ーン方式位相シフトマスクと同様であり、詳細な説明は
省略する。
(Embodiment 2) Unlike Embodiment 1, Embodiment 2 uses SiN x as a material for the semi-light-shielding film.
Was used. The structure of the single-layer halftone phase shift mask of the second embodiment is similar to that of the single layer halftone phase shift mask of the first embodiment shown in FIG. 1, and detailed description thereof will be omitted.

【0035】SiNXは、平行平板PECVD装置を用
いたPECVD法、ECRプラズマCVD法あるいはバ
イアスプラズマCVD法によって成膜することができ
る。例えばPECVD法において、SiH4/NH3ガス
を使用し、SiH4/NH3のガス供給割合を変化させる
と、図3に示したとほぼ同様のnとkの関係が求まる。
即ち、KrFエキシマレーザ光(λ=248nm)を用
いる場合においては、SiH4/NH3のガス供給割合に
拘らず、nの値はほぼ一定(nは1.9〜2.2程度)
である。一方、SiH4/NH3のガス供給割合が増加す
るに従い、kの値は増加する。従って、実施例1と同様
に、光強度透過率Tを予め決定しておけば、式(4)か
らkとnの関係を求めることができる。この関係から得
られた所定のCVD成膜条件にて厚さdのSiNXから
成る半遮光膜を成膜すれば、所定の光強度透過率Tを有
し、しかも、半遮光領域20を透過した光の位相と光透
過領域12を透過した光の位相を、例えば180度変え
ることができる。
SiN x can be formed by a PECVD method using a parallel plate PECVD apparatus, an ECR plasma CVD method or a bias plasma CVD method. For example, in the PECVD method, when SiH 4 / NH 3 gas is used and the gas supply ratio of SiH 4 / NH 3 is changed, the relationship between n and k similar to that shown in FIG. 3 is obtained.
That is, when KrF excimer laser light (λ = 248 nm) is used, the value of n is almost constant (n is about 1.9 to 2.2) regardless of the gas supply ratio of SiH 4 / NH 3.
Is. On the other hand, the value of k increases as the gas supply ratio of SiH 4 / NH 3 increases. Therefore, similarly to the first embodiment, if the light intensity transmittance T is determined in advance, the relationship between k and n can be obtained from the equation (4). If a semi-light-shielding film made of SiN x with a thickness d is formed under the predetermined CVD film formation conditions obtained from this relationship, the semi-light-shielding film 20 has a predetermined light intensity transmittance T and is transmitted through the semi-light-shielding region 20. It is possible to change, for example, 180 degrees between the phase of the generated light and the phase of the light transmitted through the light transmission region 12.

【0036】尚、使用ガスとしては、SiH4/NH3
他にも、 SiH2Cl2/NH3 SiH2Cl2/NH3/Ar SiH4/N2/Ar Si26/NH3 [(CH32N]3SiN3 [(C252N]3SiN3 (CH33SiN3 (C253SiN3 (Cp2N)3SiN3 Cp3SiN3 を例示することができる。尚、Cpはシクロペンタンの
略である。このような各種のガスを使用して、図4と同
様のグラフを作成すれば、所望の(n,k)の組み合わ
せを得るためのCVD条件を求めることができる。ま
た、SiNXから成る半遮光膜のエッチングは、実施例
1と同様の方法で行うことができる。
As the gas used, in addition to SiH 4 / NH 3 , SiH 2 Cl 2 / NH 3 SiH 2 Cl 2 / NH 3 / Ar SiH 4 / N 2 / Ar Si 2 H 6 / NH 3 [(CH 3) 2 N] 3 SiN 3 [(C 2 H 5) 2 N] 3 SiN 3 (CH 3) 3 SiN 3 (C 2 H 5) 3 SiN 3 (Cp 2 N) 3 SiN 3 Cp 3 SiN 3 can be exemplified. Cp is an abbreviation for cyclopentane. If a graph similar to that of FIG. 4 is created using such various gases, the CVD conditions for obtaining a desired (n, k) combination can be obtained. The etching of the semi-light-shielding film made of SiN x can be performed by the same method as in the first embodiment.

【0037】(実施例3)実施例3においては、実施例
1と異なり、半遮光膜を構成する材料としてSiOを用
いた。実施例3の単層ハーフトーン方式位相シフトマス
クの構造も、図1に示した実施例1の単層ハーフトーン
方式位相シフトマスクと同様であり、詳細な説明は省略
する。
Example 3 In Example 3, unlike Example 1, SiO was used as the material for the semi-light-shielding film. The structure of the single-layer halftone phase shift mask of Example 3 is also the same as that of the single-layer halftone phase shift mask of Example 1 shown in FIG. 1, and detailed description thereof will be omitted.

【0038】SiOから成る半遮光膜は、例えば、Si
4/O2/N2ガスやSiH4/N2O/N2ガスを使用し
たCVD法にて成膜することができる。成膜条件とし
て、例えば、成膜温度を常温〜500゜C、圧力を0.
01〜10Paとすることができる。一方、成膜された
SiOから成る半遮光膜は、CF4、CHF3、C26
38、SF6あるいはNF3系のエッチングガスをエッ
チャントとし、Arを添加してイオン性を高めたRIE
法にてエッチングすることができる。
The semi-light-shielding film made of SiO is, for example, Si
The film can be formed by a CVD method using H 4 / O 2 / N 2 gas or SiH 4 / N 2 O / N 2 gas. As film forming conditions, for example, the film forming temperature is room temperature to 500 ° C. and the pressure is 0.
It can be 01 to 10 Pa. On the other hand, the formed semi-light-shielding film made of SiO is CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 ,
RIE in which C 3 F 8 , SF 6 or NF 3 based etching gas is used as an etchant and Ar is added to enhance ionicity
Can be etched by the method.

【0039】各種CVD成膜条件にて成膜されたSiO
から成る半遮光膜の(n,k)の関係を求める。一方、
実施例1と同様に、光強度透過率Tを予め決定してお
く。これによって、式(4)からkとnの関係を求める
ことができ、この関係から得られた所定のCVD成膜条
件にて厚さdのSiOから成る半遮光膜を成膜すれば、
所定の光強度透過率Tを有し、しかも、半遮光領域20
を透過した光の位相と光透過領域12を透過した光の位
相を、例えば180度変えることができる。
SiO formed under various CVD film forming conditions
The relationship of (n, k) of the semi-light-shielding film made of is obtained. on the other hand,
Similar to the first embodiment, the light intensity transmittance T is determined in advance. By this, the relation between k and n can be obtained from the equation (4), and if a semi-light-shielding film made of SiO with a thickness of d is formed under a predetermined CVD film forming condition obtained from this relation,
It has a predetermined light intensity transmittance T and, moreover, the semi-shielded region 20.
The phase of the light transmitted through and the phase of the light transmitted through the light transmission region 12 can be changed, for example, by 180 degrees.

【0040】(実施例4)実施例4においては、実施例
1と異なり、半遮光膜を構成する材料として、SiOX
を用いた。実施例4の単層ハーフトーン方式位相シフト
マスクの構造も、図1に示した実施例1の単層ハーフト
ーン方式位相シフトマスクと同様であり、詳細な説明は
省略する。
(Embodiment 4) Unlike Embodiment 1, Embodiment 4 uses SiO x as a material for forming the semi-light-shielding film.
Was used. The structure of the single-layer halftone phase shift mask of the fourth embodiment is also similar to that of the single layer halftone phase shift mask of the first embodiment shown in FIG. 1, and detailed description thereof will be omitted.

【0041】SiOXから成る半遮光膜は、以下の方法
で成膜することができる。[平行平板型プラズマCVD
装置を使用したプラズマCVD法] 使用ガスの組み合わせ: SiH4/O2 SiH4/O2/Ar [バイアスECRプラズマCVD法] 使用ガスの組み合わせ: SiH4/O2 SiH4/O2/Ar TEOS/O2 SiH4/N2O SiH4/N2O/Ar
The semi-light-shielding film made of SiO X can be formed by the following method. [Parallel plate type plasma CVD
Plasma CVD method using an apparatus] Gas combination: SiH 4 / O 2 SiH 4 / O 2 / Ar [bias ECR plasma CVD method] Gas combination: SiH 4 / O 2 SiH 4 / O 2 / Ar TEOS / O 2 SiH 4 / N 2 O SiH 4 / N 2 O / Ar

【0042】一方、成膜されたSiOXから成る半遮光
膜は、実施例1のSiOXYから成る半遮光膜のエッチ
ング条件と同様の条件にてエッチングすることができ
る。
On the other hand, the formed SiO X semi-light-shielding film can be etched under the same conditions as the etching conditions for the SiO X N Y semi-light-shielding film of the first embodiment.

【0043】SiH4/O2ガスを使用し、バイアスEC
RプラズマCVD法にてSiOXから成る半遮光膜を各
種成膜条件(SiH4/O2のガス供給割合を変化)にて
成膜した。成膜されたSiOXから成る半遮光膜の
(n,k)の関係を図5に示す。実施例1と同様に、光
強度透過率Tを予め決定しておけば、式(4)からkと
nの関係を求めることができる。そして、kとnの関係
から得られた所定のCVD成膜条件にて厚さdのSiO
Xから成る半遮光膜を成膜すれば、所定の光強度透過率
Tを有し、しかも、半遮光領域20を透過した光の位相
と光透過領域12を透過した光の位相を、例えば180
度変えることができる。
Bias EC using SiH 4 / O 2 gas
A semi-light-shielding film made of SiO x was formed by the R plasma CVD method under various film forming conditions (changing the gas supply ratio of SiH 4 / O 2 ). FIG. 5 shows the relationship (n, k) of the formed semi-shield film made of SiO x . Similar to the first embodiment, if the light intensity transmittance T is determined in advance, the relationship between k and n can be obtained from the equation (4). Then, under a predetermined CVD film formation condition obtained from the relationship between k and n, SiO of thickness d
If a semi-light-shielding film made of X is formed, it has a predetermined light intensity transmittance T, and the phase of light passing through the semi-light-shielding region 20 and the phase of light passing through the light-transmitting region 12 are, for example, 180.
You can change it.

【0044】尚、SiOXを成膜するための原料ガス及
びCVD法として、その他、TEOS、OMCTS(S
4O(CH38)、HMDS(Si2O(CH36
等、あるいはこれらのガスとSiH4の併用、あるいは
又、平行平板型プラズマCVD装置を使用したプラズマ
CVD法を例示することができる。
As a raw material gas and a CVD method for forming a SiO x film, TEOS, OMCTS (S
i 4 O (CH 3) 8 ), HMDS (Si 2 O (CH 3) 6)
And the like, or a combined use of these gases and SiH 4 , or a plasma CVD method using a parallel plate type plasma CVD apparatus.

【0045】(実施例5)実施例5においては、実施例
1と異なり、半遮光膜を構成する材料として、SiCを
用いた。尚、SiCから成る半遮光膜は、CVD法以外
にもスパッタ法にて成膜することが可能である。実施例
5の単層ハーフトーン方式位相シフトマスクの構造も、
図1に示した実施例1の単層ハーフトーン方式位相シフ
トマスクと同様であり、詳細な説明は省略する。
(Example 5) In Example 5, unlike Example 1, SiC was used as a material for forming the semi-light-shielding film. The semi-light-shielding film made of SiC can be formed by a sputtering method other than the CVD method. The structure of the single-layer halftone phase shift mask of Example 5 also
This is the same as the single-layer halftone phase shift mask of the first embodiment shown in FIG. 1, and detailed description thereof will be omitted.

【0046】SiCから成る半遮光膜は、以下の方法で
成膜することができる。 [熱CVD法] 使用ガスの組み合わせ: SiCl4/C38/H2 SiHCl3/C38/H2 SiCl4/CH4/H2 SiH4/C38/H2 SiH4/C24/H2 CVD法の条件: 温度: 100゜C〜800゜C 圧力: 1×10-2〜1×105Pa より好ましくは1×102〜1×105Pa [プラズマCVD法による光化学反応を利用] 使用ガスの組み合わせ: Si26/Si(CH3)H3/C22 [ECRプラズマCVD法] 使用ガスの組み合わせ: SiH4/CH4/H2 SiH4/C24 SiH4/C24/H2 [スパッタ法] ターゲット: SiC
The semi-light-shielding film made of SiC can be formed by the following method. [Thermal CVD Method] Combination of gases used: SiCl 4 / C 3 H 8 / H 2 SiHCl 3 / C 3 H 8 / H 2 SiCl 4 / CH 4 / H 2 SiH 4 / C 3 H 8 / H 2 SiH 4 / C 2 H 4 / H 2 CVD method conditions: temperature: 100 ° C to 800 ° C pressure: 1 × 10 -2 to 1 × 10 5 Pa, more preferably 1 × 10 2 to 1 × 10 5 Pa [plasma Utilizing photochemical reaction by CVD method] Combination of used gases: Si 2 H 6 / Si (CH 3 ) H 3 / C 2 H 2 [ECR plasma CVD method] Combination of used gases: SiH 4 / CH 4 / H 2 SiH 4 / C 2 H 4 SiH 4 / C 2 H 4 / H 2 [Sputtering method] Target: SiC

【0047】一方、成膜されたSiCから成る半遮光膜
は、CF4、CHF3、C26、C38、SF6あるいは
NF3系のエッチングガスをエッチャントとし、Arを
添加してイオン性を高めたRIE法によってエッチング
することができる。
On the other hand, the semi-light-shielding film made of SiC is formed by using CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , SF 6 or NF 3 based etching gas as an etchant and adding Ar. Can be etched by the RIE method with enhanced ionicity.

【0048】SiH4/C24/H2ガスを使用し、バイ
アスECRプラズマCVD法にてSiCから成る半遮光
膜を、以下に示す各種成膜条件(SiH4/C24のガ
ス供給割合を変化)にて成膜した。 使用ガス供給量: SiH4/C24=5〜10/2.
5〜10sccm RFパワー: 300〜900W 圧力 : 0.4×10-2〜5.3×10-1Pa
Using a SiH 4 / C 2 H 4 / H 2 gas, a semi-light-shielding film made of SiC was formed by a bias ECR plasma CVD method under various film forming conditions (SiH 4 / C 2 H 4 gas). A film was formed by changing the supply ratio. Supply amount of used gas: SiH 4 / C 2 H 4 = 5 to 10/2.
5 to 10 sccm RF power: 300 to 900 W Pressure: 0.4 × 10 -2 to 5.3 × 10 -1 Pa

【0049】成膜されたSiCから成る半遮光膜の
(n,k)の関係を図6に示す。実施例1と同様に、光
強度透過率Tを予め決定しておけば、式(4)からkと
nの関係を求めることができる。そして、kとnの関係
から得られた所定のCVD成膜条件にて厚さdのSiC
から成る半遮光膜を成膜すれば、所定の光強度透過率T
を有し、しかも、半遮光領域20を透過した光の位相と
光透過領域12を透過した光の位相を、例えば180度
変えることができる。
FIG. 6 shows the relationship (n, k) of the formed semi-light-shielding film made of SiC. Similar to the first embodiment, if the light intensity transmittance T is determined in advance, the relationship between k and n can be obtained from the equation (4). Then, a SiC film having a thickness of d is formed under a predetermined CVD film formation condition obtained from the relationship between k and n.
When a semi-light-shielding film made of is formed, a predetermined light intensity transmittance T
In addition, the phase of light transmitted through the semi-shielded region 20 and the phase of light transmitted through the light transmission region 12 can be changed by, for example, 180 degrees.

【0050】以上、好ましい実施例に基づき本発明の単
層ハーフトーン方式位相シフトマスク及びその作製方法
を説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。実施例にて説明した各種条件は例示であ
り、適宜変更することができる。半遮光膜を構成する材
料も実施例に限定されず、CVD法の成膜条件によって
複素屈折率の実数部分と虚数部分の値を変え得る材料な
らば如何なる材料も用いることができる。
Although the single-layer halftone phase shift mask and the manufacturing method thereof according to the present invention have been described based on the preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. The various conditions described in the embodiments are examples and can be changed as appropriate. The material forming the semi-light-shielding film is not limited to the examples, and any material can be used as long as it can change the values of the real number part and the imaginary number part of the complex refractive index depending on the film forming conditions of the CVD method.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明の単層ハーフトーン方式位相シフ
トマスク及びその作製方法によれば、作製工程を削減す
ることができ、欠陥発生をより少なくすることができ、
しかも位相変化量及び光強度透過率の値を適切な値に制
御することができる。2工程の成膜工程やエッチング工
程は不要であり、しかも、従来のハーフトーン方式位相
シフトマスク作製プロセスや作製装置を用いて本発明の
単層ハーフトーン方式位相シフトマスクを作製すること
ができる。
According to the single-layer halftone phase shift mask and the method of manufacturing the same of the present invention, the number of manufacturing steps can be reduced, and the number of defects can be further reduced.
Moreover, the values of the phase change amount and the light intensity transmittance can be controlled to appropriate values. The two-step film forming step and etching step are unnecessary, and furthermore, the single-layer halftone phase shift mask of the present invention can be manufactured using the conventional halftone phase shift mask manufacturing process and manufacturing apparatus.

【0052】また、半遮光膜を構成する材料をSiOX
Y、SiO、SiOX、SiNX又はSiC等から選択
すれば、Crを用いる場合と異なり、半遮光膜の膜厚、
位相変化量及び光強度透過率の各々の値を適切な値に制
御することができる。更には、これらの材料からCVD
法等にて半遮光膜を形成することによって、シフター層
兼半遮光層と基体との間の密着力を高く保持することが
でき、所謂スクラブ洗浄を行うことが可能となる。更に
は、必要に応じて、半遮光膜を構成する材料を基体から
容易に除去することができる。例えば、半遮光膜をSi
XYから構成した場合、HFを用いることによって、
半遮光膜を基体から容易に除去できる。従って、基体を
再使用することも可能である。
The material forming the semi-light-shielding film is SiO x.
When selected from N Y , SiO, SiO X , SiN X, or SiC, unlike the case of using Cr, the film thickness of the semi-light-shielding film,
It is possible to control the respective values of the phase change amount and the light intensity transmittance to appropriate values. Furthermore, CVD from these materials
By forming the semi-light-shielding film by a method or the like, the adhesion between the shifter layer / semi-light-shielding layer and the substrate can be kept high, and so-called scrub cleaning can be performed. Furthermore, the material forming the semi-light-shielding film can be easily removed from the substrate, if necessary. For example, the semi-light-shielding film is made of Si
When composed of O X N Y , by using HF,
The semi-shading film can be easily removed from the substrate. Therefore, it is possible to reuse the substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の単層ハーフトーン方式位相シフトマス
クのパターン領域の模式的な一部断面図である。
FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of a pattern region of a single-layer halftone phase shift mask of the present invention.

【図2】SiH4/N2Oのガス供給割合に対する、入射
する光の波長とn及びkの関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the wavelength of incident light and n and k with respect to the gas supply ratio of SiH 4 / N 2 O.

【図3】SiOXYの成膜条件を変化させたときのnと
kの関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between n and k when the SiO x N Y film forming conditions are changed.

【図4】SiOXYの成膜条件を変化させたとき得られ
たnとkの値を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the values of n and k obtained when the film forming conditions for SiO X N Y were changed.

【図5】SiOXの成膜条件を変化させたときのnとk
の関係を示すグラフである。
FIG. 5 shows n and k when the SiO x film forming conditions are changed.
It is a graph which shows the relationship of.

【図6】SiCの成膜条件を変化させたときのnとkの
関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between n and k when the SiC film forming conditions are changed.

【図7】従来の位相シフトマスクのパターン領域の模式
的一部切断図である。
FIG. 7 is a schematic partial cutaway view of a pattern region of a conventional phase shift mask.

【図8】従来のハーフトーン方式位相シフトマスクのパ
ターン領域の模式的な一部断面図である。
FIG. 8 is a schematic partial cross-sectional view of a pattern region of a conventional halftone phase shift mask.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基体 12 光透過領域 20 半遮光領域 22 シフター層兼半遮光層 10 substrate 12 light transmitting region 20 semi-shielding region 22 shifter layer and semi-shielding layer

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基体と、基体上に形成され且つ半遮光膜が
所望のパターン形状に形成された単層のシフター層兼半
遮光層から成り、 該半遮光膜は、CVD法の成膜条件によって複素屈折率
の実数部分と虚数部分の値を変え得る材料から成ること
を特徴とする単層ハーフトーン方式位相シフトマスク。
1. A substrate and a single-layer shifter layer / semi-light-shielding layer formed on the substrate and having a semi-light-shielding film formed in a desired pattern shape. The semi-light-shielding film is formed by a CVD method. A single-layer halftone phase shift mask made of a material capable of changing the values of the real number part and the imaginary number part of the complex refractive index.
【請求項2】シフター層兼半遮光層に要求される光強度
透過率をT、前記材料の複素屈折率の実数部分をn、虚
数部分をkとしたとき、 lnT=−2π(k/(n−1)) を満足する材料から半遮光膜を構成することを特徴とす
る請求項1に記載の単層ハーフトーン方式位相シフトマ
スク。
2. When the light intensity transmittance required for the shifter layer / semi-light-shielding layer is T, the real part of the complex refractive index of the material is n, and the imaginary part is k, lnT = -2π (k / ( The single-layer halftone phase shift mask according to claim 1, wherein the semi-shielding film is made of a material satisfying n-1)).
【請求項3】基体と、基体上に形成され且つ半遮光膜が
所望のパターン形状に形成された単層のシフター層兼半
遮光層から成り、 該半遮光膜はSiOXYから成ることを特徴とする単層
ハーフトーン方式位相シフトマスク。
3. A substrate and a single-layer shifter layer / semi-light-shielding layer formed on the substrate and having a semi-light-shielding film formed in a desired pattern shape. The semi-light-shielding film is made of SiO X N Y. A single-layer halftone phase shift mask featuring.
【請求項4】基体と、基体上に形成され且つ半遮光膜が
所望のパターン形状に形成された単層のシフター層兼半
遮光層から成り、 該半遮光膜はSiNXから成ることを特徴とする単層ハ
ーフトーン方式位相シフトマスク。
4. A substrate and a single-layer shifter layer / semi-light-shielding layer formed on the substrate and having a semi-light-shielding film formed in a desired pattern shape. The semi-light-shielding film is made of SiN x. Single layer halftone phase shift mask.
【請求項5】基体と、基体上に形成され且つ半遮光膜が
所望のパターン形状に形成された単層のシフター層兼半
遮光層から成り、 該半遮光膜はSiO又はSiOXから成ることを特徴と
する単層ハーフトーン方式位相シフトマスク。
5. A substrate and a single-layer shifter layer / semi-shielding layer formed on the substrate and having a semi-shading film formed in a desired pattern shape. The semi-shading film is made of SiO or SiO x. A single-layer halftone phase shift mask featuring.
【請求項6】基体と、基体上に形成され且つ半遮光膜が
所望のパターン形状に形成された単層のシフター層兼半
遮光層から成り、 該半遮光膜はSiCから成ることを特徴とする単層ハー
フトーン方式位相シフトマスク。
6. A substrate and a single-layer shifter layer / semi-shielding layer formed on the substrate and having a semi-shielding film formed in a desired pattern shape. The semi-shielding film is made of SiC. Single layer halftone phase shift mask.
【請求項7】CVD法の成膜条件によって複素屈折率の
実数部分と虚数部分の値を変え得る材料を使用して、基
体上にCVD法にて該材料から成る半遮光膜を成膜した
後、該半遮光膜を選択的に除去することによって単層の
シフター層兼半遮光層を形成する工程から成ることを特
徴とする単層ハーフトーン方式位相シフトマスクの作製
方法。
7. A semi-light-shielding film made of the material is formed on the substrate by the CVD method using a material that can change the values of the real number part and the imaginary number part of the complex refractive index depending on the film forming conditions of the CVD method. A method of manufacturing a single-layer halftone phase shift mask, which comprises a step of forming a single-layer shifter layer / semi-light-shielding layer by selectively removing the semi-light-shielding film.
【請求項8】(イ)予めシフター層兼半遮光層の光強度
透過率Tを決定し、併せて、シフター層兼半遮光層を透
過する光の波長λを決定し、 (ロ)前記材料の複素屈折率の実数部分をnとしたと
き、次式からシフター層兼半遮光層の厚さdを求め、 d=λ/2(n−1) (ハ)前記材料の複素屈折率の虚数部分をkとしたと
き、次式からnとkの関係を求め、 lnT=−2π(k/(n−1)) (ニ)n及びkが上記の関係から得られた値となるよう
に、CVD法による半遮光膜の成膜条件を決定し、かか
る成膜条件に基づき厚さdの半遮光膜を成膜することを
特徴とする請求項7に記載の単層ハーフトーン方式位相
シフトマスクの作製方法。
(A) The light intensity transmittance T of the shifter layer / semi-light-shielding layer is determined in advance, and at the same time, the wavelength λ of light transmitted through the shifter layer / semi-light-shielding layer is determined. Where n is the real part of the complex index of refraction, the thickness d of the shifter layer / semi-light-shielding layer is calculated from the following equation: d = λ / 2 (n-1) (c) Imaginary number of complex index of the material When the part is k, the relationship between n and k is calculated from the following equation, and lnT = -2π (k / (n-1)) (d) n and k are values obtained from the above relationship. The single-layer halftone phase shift according to claim 7, wherein the film forming conditions of the semi-light-shielding film by the CVD method are determined, and the semi-light-shielding film having a thickness d is formed based on the film-forming conditions. Mask manufacturing method.
【請求項9】基体上にCVD法にてSiOXYから成る
半遮光膜を成膜した後、該半遮光膜を選択的に除去する
ことによって単層のシフター層兼半遮光層を形成する工
程から成ることを特徴とする単層ハーフトーン方式位相
シフトマスクの作製方法。
9. A single-layer shifter layer / semi-light-shielding layer is formed by forming a semi-light-shielding film made of SiO X N Y on a substrate by a CVD method and then selectively removing the semi-light-shielding film. A method of manufacturing a single-layer halftone phase shift mask, which comprises the steps of:
【請求項10】基体上にCVD法にてSiNXから成る
半遮光膜を成膜した後、該半遮光膜を選択的に除去する
ことによって単層のシフター層兼半遮光層を形成する工
程から成ることを特徴とする単層ハーフトーン方式位相
シフトマスクの作製方法。
10. A step of forming a semi-light-shielding film made of SiN x on a substrate by a CVD method, and then selectively removing the semi-light-shielding film to form a single-layer shifter layer / semi-light-shielding layer. A method for producing a single-layer halftone phase shift mask, which comprises:
【請求項11】基体上にCVD法にてSiO又はSiO
Xから成る半遮光膜を成膜した後、該半遮光膜を選択的
に除去することによって単層のシフター層兼半遮光層を
形成する工程から成ることを特徴とする単層ハーフトー
ン方式位相シフトマスクの作製方法。
11. SiO or SiO on a substrate by a CVD method
A single-layer halftone phase, comprising a step of forming a single-layer shifter layer / semi-shielding layer by selectively removing the semi-shielding film after forming a semi-shielding film made of X. Method for manufacturing shift mask.
【請求項12】基体上にSiCから成る半遮光膜を成膜
した後、該半遮光膜を選択的に除去することによって単
層のシフター層兼半遮光層を形成する工程から成ること
を特徴とする単層ハーフトーン方式位相シフトマスクの
作製方法。
12. A step of forming a semi-light-shielding film made of SiC on a substrate, and then selectively removing the semi-light-shielding film to form a single-layer shifter layer / semi-light-shielding layer. And a method for manufacturing a single-layer halftone phase shift mask.
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