JPH07209849A

JPH07209849A - ハーフトーン位相シフトフォトマスク及びハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス

Info

Publication number: JPH07209849A
Application number: JP397694A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Mori; 弘毛利; Masayasu Takahashi; 高橋正泰; Hiroyuki Miyashita; 宮下裕之
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1994-01-19
Filing date: 1994-01-19
Publication date: 1995-08-11
Anticipated expiration: 2017-12-03
Also published as: JP3351892B2

Abstract

(57)【要約】【目的】半透過部の露光光透過率を任意に調整するこ
とができ、かつ、転写波長域から検査波長域までほぼ一
定の透過率を有していて高い検査感度が得られる、高品
質のハーフトーン位相シフトフォトマスク。【構成】ハフニウム化合物を主体とする層を少なくと
も１層以上含む層をハーフトーン位相シフト層とする。
ハフニウム化合物の組成を調整することによって任意の
露光光透過率が得られ、かつ、積層構造にすることによ
って導電性を付与し、また、透過率の微調整を簡易化で
きる等の従来の材料の持つ長所を有しながら、これに加
え、ハーフトーン位相シフト層が転写波長域から検査波
長域までほぼ一定の透過率を有するので、検査波長域で
の透過率が下がり、検査感度が向上し、高品質のハーフ
トーン位相シフトフォトマスクの作製が可能となる。

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
高密度集積回路の製造に用いられるフォトマスク及びそ
のフォトマスクを製造するためのフォトマスクブランク
に関し、特に、微細寸法の投影像が得られるハーフトー
ン位相シフトフォトマスク、この位相シフトフォトマス
クを製造するためのハーフトーン位相シフトフォトマス
ク用ブランクスに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩ、超ＬＳＩ等の半導体集積
回路は、フォトマスクを使用したいわゆるリソグラフィ
ー工程を繰り返すことによって製造されるが、特に微細
寸法の形成には、例えば、特開昭５８−１７３７４４号
公報、特公昭６２−５９２９６号公報等に示されている
ような位相シフトフォトマスクの使用が検討されてい
る。位相シフトフォトマスクには様々な構成のものが提
案されているが、その中でも、例えば米国特許第４，８
９０，３０９号等に示されるような、いわゆるハーフト
ーン位相シフトフォトマスクが早期実用化の観点から注
目を集め、特開平５−２２５９号公報、特開平５−１２
７３６１号公報等のように、製造工程数の減少による歩
留りの向上、コストの低減等が可能な構成、材料に関し
て、いくつかの提案がされてきている。

【０００３】ここで、ハーフトーン位相シフトフォトマ
スクを図面に従って簡単に説明する。図５はハーフトー
ン位相シフトリソグラフィーの原理を示す図、図６は従
来法を示す図である。図５（ａ）及び図６（ａ）はフォ
トマスクの断面図、図５（ｂ）及び図６（ｂ）はフォト
マスク上の光の振幅、図５（ｃ）及び図６（ｃ）はウエ
ーハー上の光の振幅、図５（ｄ）及び図６（ｄ）はウエ
ーハー上の光強度をそれぞれ示し、１０１及び２０１は
基板、２０２は１００％遮光膜、１０２は入射光の位相
を実質的に１８０度ずらし、かつ、透過率が１乃至５０
％である半透明膜、１０３及び２０３は入射光である。
従来法においては、図６（ａ）に示すように、石英ガラ
ス等からなる基板２０１上にクロム等からなる１００％
遮光膜２０２を形成し、所望のパターンの光透過部を形
成してあるだけであり、ウエーハー上での光強度分布は
図６（ｄ）に示すように裾広がりとなり、解像度が劣っ
てしまう。一方、ハーフトーン位相シフトリソグラフィ
ーでは、半透明膜１０２を透過した光とその開口部を透
過した光とでは位相が実質的に反転するので、図５
（ｄ）に示すように、ウエーハー上でパターン境界部で
の光強度が０になり、その裾広がりを抑えることがで
き、したがって、解像度を向上させることができる。

【０００４】ここで、注目すべき点は、ハーフトーン以
外のタイプの位相シフトリソグラフィーでは、遮光膜と
位相シフター膜とが異なるパターンであるため、最低２
回の製版工程を必要とするのに対し、ハーフトーン位相
シフトリソグラフィーでは、パターンが一つであるた
め、製版工程は本質的に１回だけでよいという点であ
り、これがハーフトーン位相シフトリソグラフィーの大
きな長所となっている。

【０００５】ところで、ハーフトーン位相シフトフォト
マスクの半透明膜１０２には、位相反転と透過率調整と
いう２つの機能が要求される。この中、位相反転機能に
ついては、ハーフトーン位相シフト部を透過する露光光
と、その開口部を透過する露光光との間で、位相が実質
的に反転するようになっていればよい。ここで、ハーフ
トーン位相シフト層１０２を、例えばＭ．Ｂｏｒｎ，
Ｅ．Ｗｏｌｆ著「ＰｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆＯｐｔ
ｉｃｓ」６２８〜６３２頁に示される吸収膜として扱う
と、多重干渉を無視できるので、垂直透過光の位相変化
φは、により計算され、φがｎπ±π／３（ｎは奇数）の範囲
に含まれるとき、上述の位相シフト効果が得られる。な
お、式（１）で、φは基板上に（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が受け
る位相変化であり、χ^k,k+1はｋ番目の層と（ｋ＋１）
番目の層との界面で起きる位相変化、ｕ_k、ｄ_kはそれ
ぞれｋ番目の層を構成する材料の屈折率と膜厚、λは露
光光の波長である。ただし、ｋ＝１の層は基板、ｋ＝ｍ
の層は空気とする。

【０００６】一方、ハーフトーン位相シフト効果が得ら
れるための、ハーフトーン位相シフト部の露光光透過率
は、転写パターンの寸法、面積、配置、形状等によって
決定され、パターンによって異なる。実質的に、上述の
効果を得るためには、ハーフトーン位相シフト部の露光
光透過率を、パターンによって決まる最適透過率を中心
として、最適透過率±数％の範囲内に含まれるようにし
なければならない。通常、この最適透過率は、開口部を
１００％としたときに、転写パターンによって１乃至５
０％という広い範囲内で大きく変動する。すなわち、あ
らゆるパターンに対応するためには、様々な透過率を有
するハーフトーン位相シフトフォトマスクが要求され
る。

【０００７】実際には、位相反転機能と透過率調整機能
とは、基板材料とハーフトーン位相シフト膜を構成する
材料（多層の場合は、各層を構成する各材料）の複素屈
折率（屈折率と消衰係数）と厚さとによって決定され
る。つまり、ハーフトーン位相シフト膜の膜厚を調整
し、前記式（１）により求まる位相差φがｎπ±π／３
（ｎは奇数）の範囲に含まれるように基板上に成膜した
ときの露光光透過率が１乃至５０％の範囲に含まれるよ
うな材料が、ハーフトーン位相シフトフォトマスクのハ
ーフトーン位相シフト層として使える。このような材料
としては、例えば特開平５−１２７３６１号公報に示さ
れるクロム化合物を主体とする膜等が知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上記のクロム
化合物を主体とする膜は、クロムの酸化物、窒化物、酸
化窒化物、酸化炭化物、酸化炭化窒化物等であり、これ
らの膜の透過率は波長によって大きく変わる。例えば、
図９に、合成石英基板上にスパッタリング法により成膜
された酸化クロム膜の分光透過率曲線を示す。ここで、
酸化クロム膜の膜厚はおよそ１００ｎｍである。図９よ
り明らかなように、酸化クロム膜の透過率は、紫外域で
低く、可視、赤外域に行くにつれて高くなる。この傾向
は、窒化クロム膜、酸化窒化クロム膜、酸化炭化クロム
膜、酸化炭化窒化クロム膜等についても同様である。

【０００９】一般的に、ハーフトーン位相シフトフォト
マスクの露光光は、高圧水銀灯のｉ線（３６５ｎｍ）、
ｇ線（４３６ｎｍ）等の短波長光であるが、上記クロム
化合物の透過率の分光特性が上述の傾向を持つので、こ
れらの露光光透過率を所望の透過率とした場合、長波長
域での透過率は非常に高くなってしまう。例えば、上述
の酸化クロムを主体とする化合物をｉ線用のハーフトー
ン位相シフトフォトマスクのハーフトーン位相シフター
に用いた場合、３６５ｎｍ光の透過率を１０％とした場
合、５００〜６００ｎｍ付近での透過率はおよそ５０％
前後となってしまう。

【００１０】ところで、フォトマスクは、製版後、欠陥
検査を行い必要に応じて確認された欠陥を修正するが、
この欠陥検査は、通常、透過光を用いて光学的に行う。
この際、パターン部と非パターン部との透過率差（コン
トラスト）が大きい程高感度の検査が可能となる。ここ
で、金属クロムのパターンからなる従来の位相シフトタ
ーを用いないフォトマスクでは、その透過率は波長によ
らずほぼ０％であるため、検査光波長は必ずしも露光光
波長と同一ではなく、光源、光学系が有利な可視光域を
利用することが多かった。また、可視光を使用すると、
検査状況を直接目視できるという利点があった。特に、
微細なパターンを検査するために現在最も広く用いられ
ている検査装置は、水銀灯のｅ線（５４５ｎｍ）、アル
ゴンレーザー（４８８ｎｍ）等を光源としたものであ
る。ハーフトーン位相シフトフォトマスクの場合、これ
らの検査装置を使って、従来のフォトマスクと同レベル
の検査をするためには、パターン部（ハーフトーン位相
シフター部）の検査光透過率を下げて、上述のコントラ
ストを上げることが必要となる。ハーフトーン位相シフ
トフォトマスクの場合、露光波長においてパターン部は
上述の通り半透明なので、検査波長の透過率を０％にす
ることはできないが、少なくとも露光波長と同程度の低
い透過率が要求される。

【００１１】ところが、上述の通り、クロム化合物をハ
ーフトーン位相シフト層の材料として用いるハーフトー
ン位相シフトフォトマスクでは、露光光波長透過率を所
望の値になるよう調整したときに、検査光波長での透過
率が著しく上がってしまうため、従来のフォトマスクと
同じ方式での検査は困難となってしまうという問題があ
った。

【００１２】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、半透過部の露光光透過率を任
意に調整することができ、かつ、転写波長域から検査波
長域までほぼ一定の透過率を有していて高い検査感度が
得られる、高品質のハーフトーン位相シフトフォトマス
ク及びそのためにブランクスを提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題に
鑑み、露光光の位相を反転する膜厚に成膜したときに、
露光光において所望な透過率となるだけでなく、上述の
可視域波長の検査光においても検査が可能な透過率とな
るハーフトーン位相シフト層材料を開発すべく研究の結
果、完成に到ったものである。

【００１４】すなわち、本発明は、ハーフトーン位相シ
フト層としてハフニウム化合物を主体とする層を少なく
とも１層以上含むハーフトーン位相シフトフォトマスク
及びハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス
に関する。ハフニウム化合物を主体とする膜は、上述の
クロム化合物を主体とする膜とは異なり、短波長の露光
光域から長波長の検査光域までほぼ一定の透過率となる
ので、露光光波長の透過率を所望の透過率としたとき
に、従来のフォトマスクと同じ検査装置・検査方法でほ
ぼ同様の感度で検査を行うことが可能となる。

【００１５】一般に、金属ハフニウム膜は、紫外域から
可視域の波長範囲では、波長によらず光を透過しない遮
光膜である。一方、ハフニウムの一般的な酸化物である
二酸化ハフニウムは、上述の波長範囲でほぼ透明膜とな
る。図７にフォトマスク用合成石英上にスパッタリング
法により二酸化ハフニウムを約１００ｎｍ成膜したとき
の分光透過率曲線（破線）を示す。基板である合成石英
の分光透過率（実線）と比較すると、この二酸化ハフニ
ウムは、短波長域で若干透過率が下がるものの、ほぼ全
波長域で透明膜となっていることが分かる。

【００１６】ここで、酸化ハフニウムの酸化度合を、上
述の遮光膜と透明膜との間で調整すれば、ハーフトーン
位相シフト層として使用できる膜が得られる。図８に酸
化度合を調整し、フォトマスク用合成石英上にスパッタ
リング法によって１００ｎｍの膜厚で成膜した酸化ハフ
ニウム（ＨｆＯ_x；０＜ｘ＜２）の透過率を示す。この
酸化ハフニウムは、上述の転写露光波長域からマスク検
査波長域まで、ほぼ一定の透過率を示すことが分かる。

【００１７】以上、酸化物について述べたが、ハフニウ
ムのフッ化物、珪化物、ホウ化物、炭化物、窒化物等の
化合物、さらに、酸化フッ化物、酸化炭化窒化物等の複
合化合物についても、同様に組成比を制御することによ
って、ハーフトーン位相シフト層に適する膜を得ること
ができる。また、これらのハフニウム化合物膜は、スパ
ッタリング法だけでなく、真空蒸着法、イオンプレーテ
ィング法等、通常のあらゆる薄膜形成方法によって得る
ことができる。

【００１８】スパッタリング法によりハフニウム化合物
の単層ハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクス
を形成するには、金属ハフニウムをターゲットとした通
常の反応性スパッタリング法によることができる。この
場合、放電ガスとしてアルゴンガスを用いると、遮光膜
である金属ハフニウム膜ができ、また、放電ガスとして
酸素ガス、炭酸ガス、四フッ化炭素ガス、亜酸化窒素ガ
ス等の反応性ガスを用いると、透明膜である二酸化ハフ
ニウム等のハフニウム化合物膜ができる。この際、反応
性ガスとアルゴンガスとの混合ガスを用いて、その混合
比を調整すれば、酸化度合が調整された膜が得られ、ハ
ーフトーン位相シフトフォトマスクとして要求される透
過率領域の膜を成膜することができる。ここで、アルゴ
ンガスの割合が多い程透過率が低く、逆に、反応性ガス
の割合が多い程透過率が高くなるが、実際には、ガス混
合比と透過率との関係は、化合物の種類、成膜条件、ス
パッタリング装置中のガス導入方法等の装置ファクター
等によって異なる。そこで、ガス混合比を変えて成膜し
た種々のハフニウム化合物膜の光学定数を、例えば偏光
解析法等により求め、それぞれの膜について前記した式
（１）により露光光の位相を１８０度反転する膜厚を計
算し、この膜厚だけフォトマスク用合成石英基板上に成
膜したときの透過率を求めておくことが必要となる。例
えば、酸化ハフニウムの場合では、一般的にハーフトー
ン位相シフトフォトマスクに要求される１〜５０％の透
過率とするための混合比は、酸素ガスの割合が１〜７０
％の間である。

【００１９】もちろん、予め所望の混合比に調整された
混合物ターゲットを使用するスパッタリング法によって
も、所望のハフニウム化合物膜が得られる。また、真空
蒸着法においても、金属ハフニウムを蒸発源とし、いわ
ゆる反応性蒸着によって成膜することができる。ここ
で、酸素ガス、炭酸ガス、四フッ化炭素ガス等を反応性
ガスとして、これらの導入量を調整することによって、
上述のスパッタリング法と同様に、所望のハフニウム化
合物が得られる。さらに、イオンプレーティング法にお
いても同じである。

【００２０】次に、これらハフニウム化合物膜の製版に
は、従来のリソグラフィー技術を用い、約１〜２％に希
釈されたフッ酸により酸化ハフニウムを選択的にエッチ
ングすればよい。ここで、基板の合成石英とハフニウム
化合物とのエッチング選択比は、実用上十分である。ま
た、いわゆるリフトオフ法によりパターン形成すること
も可能である。何れの場合も、ハフニウム化合物は、ク
ロムのエッチング液である硝酸セリウム系液に侵されな
いため、クロムをマスクとして使用することができる。

【００２１】以上、ハーフトーン位相シフト層を、ハフ
ニウム化合物単層とする場合について述べたが、必要に
応じて異なる組成のハフニウム化合物膜や、金属ハフニ
ウム薄膜と積層して多層膜とすることもできる。また、
ハフニウムを含まない膜と積層することも可能である。
特に、ハーフトーン位相シフト層のパターニングを電子
線リソグラフィーによって行う場合、その中に導電性を
有する膜を含めば、電子線描画中のチャージアップを防
げるという利点がある。また、透過率の微調整のために
は、膜厚による位相ずれの影響が小さく吸収の大きい薄
層を含めておいて、この層の厚さにより透過率を合わせ
込むようにすることもできる。

【００２２】また、これらのハフニウム化合物を含むハ
ーフトーン位相シフトフォトマスクは、上述の水銀等の
ｉ線、ｇ線露光の他に、より高解像度リソグラフィーが
可能なフッ化クリプトン（２４８ｎｍ）等のエキシマレ
ーザー露光や、ｉ線（３６５ｎｍ）より短波長域の水銀
等露光にも対応可能である。

【００２３】以上説明したように、本発明のハーフトー
ン位相シフトフォトマスクは、透明基板上のハーフトー
ン位相シフト層がハフニウム化合物を主体とする層を少
なくとも１層以上含むことを特徴とするものである。

【００２４】この場合、ハフニウム化合物がハフニウム
原子の他に、酸素原子、フッ素原子、珪素原子、ホウ素
原子、炭素原子、窒素原子の中の少なくとも１つを含む
化合物であってもよい。さらに、ハフニウム化合物を主
体とする層が、露光光での偏光解析法により求められる
屈折率を０．１以上変化させない範囲で、ハフニウム原
子、酸素原子、フッ素原子、珪素原子、ホウ素原子、炭
素原子、窒素原子以外の不純物原子を含有していてもよ
い。また、ハーフトーン位相シフト層が、透明基板上に
以下の式により求まる位相差φがｎπ±π／３ラジアン
（ｎは奇数）の範囲となるように形成されていることが
望ましい。ここで、φは透明基板上に（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が受ける位
相変化であり、χ^k,k+1はｋ番目の層と（ｋ＋１）番目
の層との界面で起きる位相変化、ｕ_k、ｄ_kはそれぞれ
ｋ番目の層を構成する材料の屈折率と膜厚、λは露光光
の波長である。ただし、ｋ＝１の層は透明基板、ｋ＝ｍ
の層は空気とする。

【００２５】また、ハーフトーン位相シフト層の露光光
に対する透過率が、その露光光に対するハーフトーン位
相シフト層の開口部透過率を１００％としたときに、１
乃至５０％であることが望ましい。

【００２６】また、本発明のハーフトーン位相シフトフ
ォトマスク用ブランクスは、透明基板上のハーフトーン
位相シフト層がハフニウム化合物を主体とする層を少な
くとも１層以上含むことを特徴とするものである。

【００２７】この場合、ハフニウム化合物がハフニウム
原子の他に、酸素原子、フッ素原子、珪素原子、ホウ素
原子、炭素原子、窒素原子の中の少なくとも１つを含む
化合物であってもよい。さらに、ハフニウム化合物を主
体とする層が、露光光での偏光解析法により求められる
屈折率を０．１以上変化させない範囲で、ハフニウム原
子、酸素原子、フッ素原子、珪素原子、ホウ素原子、炭
素原子、窒素原子以外の不純物原子を含有していてもよ
い。また、ハーフトーン位相シフト層が、透明基板上に
以下の式により求まる位相差φがｎπ±π／３ラジアン
（ｎは奇数）の範囲となるように形成されていることが
望ましい。ここで、φは透明基板上に（ｍ−２）層の多層膜が構成
されているフォトマスク用ブランクスを垂直に透過する
光が受ける位相変化であり、χ^{ｋ，ｋ＋１}はｋ番目の
層と（ｋ＋１）番目の層との界面で起きる位相変化、ｕ
_k、ｄ_kはそれぞれｋ番目の層を構成する材料の屈折率
と膜厚、λは露光光の波長である。ただし、ｋ＝１の層
は透明基板、ｋ＝ｍの層は空気とする。

【００２８】また、ハーフトーン位相シフト層の露光光
に対する透過率が、その露光光に対する透明基板の透過
率を１００％としたときに、１乃至５０％となるような
膜厚で、透明基板上に形成されていることが望ましい。

【００２９】

【作用】本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク
及びハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス
においては、ハフニウム化合物を主体とする層を少なく
とも１層以上含む層をハーフトーン位相シフト層とする
ため、ハフニウム化合物の組成を調整することによって
任意の露光光透過率が得られ、かつ、積層構造にするこ
とによって導電性を付与し、また、透過率の微調整を簡
易化できる等の従来のクロム化合物ハーフトーン位相シ
フト層材料の持つ長所を有しながら、これに加え、ハー
フトーン位相シフト層が転写波長域から検査波長域まで
ほぼ一定の透過率を有するものであるので、検査波長域
での透過率が下がり、検査感度が向上し、高品質のハー
フトーン位相シフトフォトマスクの作製が可能となる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明のハーフトーン位相シフトフォ
トマスク及びハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブ
ランクスの実施例について説明する。〔実施例１〕本発明の水銀灯ｉ線露光用のハーフトーン
位相シフトフォトマスク用ブランクスの実施例を図１に
従って説明する。同図（ａ）に示すように、鏡面研磨さ
れたシリコンウェーハ６０１上に、スパッタリング法
で、以下に示す通りの条件で酸化ハフニウム膜６０２を
約３０ｎｍの厚さに成膜し、偏光解析用サンプル６０３
を得た。

【００３１】成膜装置：プレーナー型ＤＣマグネ
トロンスパッター装置ターゲット：金属ハフニウムガス及び流量：アルゴンガス７０ｓｃｃｍ＋酸素ガス
３０ｓｓｃｍスパッター圧力：３ミリトールスパッター電流：４．５アンペア次に、市販の分光エリプソメーター（ソプラ社製ＥＳ−
４Ｇ）で、このサンプル６０３の水銀灯ｉ線波長（３６
５ｎｍ）での屈折率ｕ及び消衰係数ｋを測定したとこ
ろ、それぞれｕ＝２．０９６、ｋ＝０．２８０であっ
た。これを、前記Ｍ．Ｂｏｒｎ，Ｅ．Ｗｏｌｆ著「Ｐｒ
ｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆＯｐｔｉｃｓ」６２８〜６３
２頁に示される金属膜として扱い、フォトマスクの基板
として使われる高純度合成石英上に成膜したときに、３
６５ｎｍの波長の透過光の位相を１８０度ずらすために
必要な膜厚を計算したところ、１６６．５ｎｍであっ
た。

【００３２】そこで、図１（ｂ）に示すように、光学研
磨され、よく洗浄された高純度合成石英６０４上に上述
の成膜条件で酸化ハフニウム膜６０５を約１７０ｎｍ成
膜したところ、波長３６５ｎｍの光の透過率がおよそ１
６％である本発明のハーフトーン位相シフトフォトマス
ク用ブランクス６０６を得た。このブランクスの分光透
過率曲線を図４に示す。同図より明らかなように、この
ブランクスの透過率は可視光域でも高くなっていない。

【００３３】〔実施例２〕本発明の水銀灯ｉ線露光用の
ハーフトーン位相シフトフォトマスクの実施例を図２の
製造工程図に従って説明する。図２（ａ）に示すよう
に、実施例１で得たブランクス７０１上に、以下の条件
でスパッタリングによるクロム膜７０２を約１００ｎｍ
形成した。

【００３４】成膜装置：プレーナー型ＤＣマグネ
トロンスパッター装置ターゲット：金属クロムガス及び流量：アルゴンガス１００ｓｃｃｍスパッター圧力：３ミリトールスパッター電流：３．５アンペア次いで、図２（ｂ）に示すように、このクロム膜７０２
上に常法の電子線リソグラフィー法又はフォトリソグラ
フィー法により、有機物を主成分とする所望のレジスト
パターン７０３を得た。その後、同図（ｃ）に示すよう
に、レジストパターン７０３から露出されたクロム膜７
０２を、硝酸セリウム系のクロムエッチング液に浸漬す
ることによって選択的に除去し、その後、レジストパタ
ーン７０３を剥離し、同図（ｄ）に示すように、所望の
クロムパターン７０４を得た。

【００３５】次に、同図（ｅ）に示すように、このブラ
ンクスを１．５％フッ酸に浸漬することによって、クロ
ムパターン７０４をマスクとして酸化ハフニウム膜７０
５のエッチングを行い、最後に、クロム膜７０４を上述
のクロムエッチング液によって剥離し、同図（ｆ）に示
すような所望の酸化ハフニウムパターン７０６を得た。
この酸化ハフニウムパターン７０６は、化学安定性、基
板との密着性、耐候性、照射耐性等全て、フォトマスク
に要求される特性を満たしたものであった。また、この
マスクの透過率は、紫外域から可視域までほぼ一定なの
で、従来のクロムマスク用検査装置でクロムマスクと同
じ感度で検査が可能であった。

【００３６】〔実施例３〕本発明の水銀灯ｉ線露光用の
ハーフトーン位相シフトフォトマスクの別の実施例を図
３の製造工程図に従って説明する。図３（ａ）に示すよ
うに、始めに、通常のクロム製版技術により、所望のパ
ターンをネガポジ反転したクロムパターン８０１をフォ
トマスク用合成石英基板８０２上に形成した。続いて、
同図（ｂ）に示すように、このようにしてクロムパター
ンを形成した基板８０３上に、実施例１と同じ条件で酸
化ハフニウム膜８０４を１７０ｎｍ成膜した。次に、硝
酸セリウム系のクロムエッチング液にこの酸化ハフニウ
ム膜８０４を成膜した基板８０５を浸漬し、クロムパタ
ーン８０１を除去することによって、酸化ハフニウム８
０４のうち、クロムパターン上に積層している部分を選
択的に除去するいわゆるリフトオフ法によって、同図
（ｃ）に示すような所望の酸化ハフニウムパターン８０
６を得た。この酸化ハフニウムパターンも、実施例２で
得られた酸化ハフニウムパターンと同様に、ハーフトー
ン位相シフトフォトマスクとしての特性に優れたもので
あった。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のハーフトーン位相シフトフォトマスク及びハーフトー
ン位相シフトフォトマスク用ブランクスによると、ハフ
ニウム化合物を主体とする層を少なくとも１層以上含む
層をハーフトーン位相シフト層とするため、ハフニウム
化合物の組成を調整することによって任意の露光光透過
率が得られ、かつ、積層構造にすることによって導電性
を付与し、また、透過率の微調整を簡易化できる等の従
来のクロム化合物ハーフトーン位相シフト層材料の持つ
長所を有しながら、これに加え、ハーフトーン位相シフ
ト層が転写波長域から検査波長域までほぼ一定の透過率
を有するものであるので、検査波長域での透過率が下が
り、検査感度が向上し、高品質のハーフトーン位相シフ
トフォトマスクの作製が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のハーフトーン位相シフトフ
ォトマスク用ブランクスを得る過程を説明するための図
である。

【図２】本発明の実施例２のハーフトーン位相シフトフ
ォトマスクの製造工程図である。

【図３】本発明の実施例３のハーフトーン位相シフトフ
ォトマスクの製造工程図である。

【図４】実施例１のハーフトーン位相シフトフォトマス
ク用ブランクスの分光透過率曲線を示す図である。

【図５】ハーフトーン位相シフトリソグラフィーの原理
を示す図である。

【図６】従来法を示す図である。

【図７】二酸化ハフニウムの分光透過率曲線と合成石英
の分光透過率曲線とを比較して示す図である。

【図８】酸化度合を調整した酸化ハフニウムの分光透過
率曲線を示す図である。

【図９】酸化クロム膜の分光透過率曲線を示す図であ
る。

【符号の説明】

６０１…シリコンウェーハ６０２…酸化ハフニウム膜６０３…偏光解析用サンプル６０４…高純度合成石英６０５…酸化ハフニウム膜６０６…ブランクス７０１…ブランクス７０２…クロム膜７０３…レジストパターン７０４…クロムパターン７０５…酸化ハフニウム膜７０６…酸化ハフニウムパターン８０１…クロムパターン８０２…合成石英基板８０３…クロムパターンを形成した基板８０４…酸化ハフニウム膜８０５…酸化ハフニウム膜を成膜した基板８０６…酸化ハフニウムパターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上のハーフトーン位相シフト層
がハフニウム化合物を主体とする層を少なくとも１層以
上含むことを特徴とするハーフトーン位相シフトフォト
マスク。
【請求項２】請求項１において、前記ハフニウム化合
物がハフニウム原子の他に、酸素原子、フッ素原子、珪
素原子、ホウ素原子、炭素原子、窒素原子の中の少なく
とも１つを含む化合物であることを特徴とするハーフト
ーン位相シフトフォトマスク。
【請求項３】請求項１又は２において、前記ハフニウ
ム化合物を主体とする層が、露光光での偏光解析法によ
り求められる屈折率を０．１以上変化させない範囲で、
ハフニウム原子、酸素原子、フッ素原子、珪素原子、ホ
ウ素原子、炭素原子、窒素原子以外の不純物原子を含有
することを特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマ
スク。
【請求項４】請求項１から３の何れか１項において、
ハーフトーン位相シフト層が、透明基板上に以下の式に
より求まる位相差φがｎπ±π／３ラジアン（ｎは奇
数）の範囲となるように形成されていることを特徴とす
るハーフトーン位相シフトフォトマスク。ここで、φは前記透明基板上に（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が受け
る位相変化であり、χ^k,k+1はｋ番目の層と（ｋ＋１）
番目の層との界面で起きる位相変化、ｕ_k、ｄ_kはそれ
ぞれｋ番目の層を構成する材料の屈折率と膜厚、λは露
光光の波長である。ただし、ｋ＝１の層は前記透明基
板、ｋ＝ｍの層は空気とする。
【請求項５】請求項１から４の何れか１項において、
ハーフトーン位相シフト層の露光光に対する透過率が、
その露光光に対する前記ハーフトーン位相シフト層の開
口部透過率を１００％としたときに、１乃至５０％であ
ることを特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマス
ク。
【請求項６】透明基板上のハーフトーン位相シフト層
がハフニウム化合物を主体とする層を少なくとも１層以
上含むことを特徴とするハーフトーン位相シフトフォト
マスク用ブランクス。
【請求項７】請求項６において、前記ハフニウム化合
物がハフニウム原子の他に、酸素原子、フッ素原子、珪
素原子、ホウ素原子、炭素原子、窒素原子の中の少なく
とも１つを含む化合物であることを特徴とするハーフト
ーン位相シフトフォトマスク用ブランクス。
【請求項８】請求項６又は７において、前記ハフニウ
ム化合物を主体とする層が、露光光での偏光解析法によ
り求められる屈折率を０．１以上変化させない範囲で、
ハフニウム原子、酸素原子、フッ素原子、珪素原子、ホ
ウ素原子、炭素原子、窒素原子以外の不純物原子を含有
することを特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマ
スク用ブランクス。
【請求項９】請求項６から８の何れか１項において、
ハーフトーン位相シフト層が、透明基板上に以下の式に
より求まる位相差φがｎπ±π／３ラジアン（ｎは奇
数）の範囲となるように形成されていることを特徴とす
るハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス。ここで、φは前記透明基板上に（ｍ−２）層の多層膜が
構成されているフォトマスク用ブランクスを垂直に透過
する光が受ける位相変化であり、χ^k,k+1はｋ番目の層
と（ｋ＋１）番目の層との界面で起きる位相変化、
ｕ_k、ｄ_kはそれぞれｋ番目の層を構成する材料の屈折
率と膜厚、λは露光光の波長である。ただし、ｋ＝１の
層は前記透明基板、ｋ＝ｍの層は空気とする。
【請求項１０】請求項６から９の何れか１項におい
て、ハーフトーン位相シフト層の露光光に対する透過率
が、その露光光に対する前記透明基板の透過率を１００
％としたときに、１乃至５０％となるような膜厚で、前
記透明基板上に形成されていることを特徴とするハーフ
トーン位相シフトフォトマスク用ブランクス。