JPH08123010A

JPH08123010A - 位相シフトマスクおよびそれに用いるマスクブランク

Info

Publication number: JPH08123010A
Application number: JP26534194A
Authority: JP
Inventors: Keiji Tanaka; 啓司田中; Katsuhiro Kinemura; 勝博杵村; Yoshiro Yamada; 芳郎山田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1994-10-28
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 1996-05-17

Abstract

(57)【要約】【目的】製造時に基板がエッチングされてしまい、完成
品で得られる位相差が設計値からズレてしまうという事
態を容易に且つ能率よく防止できるようにしたハーフト
ーン型位相シフトマスクとそのマスクブランクとを提供
する。【構成】露光光に透明な基板と、そして露光光に半透明
な材料からなり且つ基板を透過した露光光に光学的な位
相差を与えるべく設けられた光学パターンとを備え、光
学パターンは、該基板上にクロム化合物層と窒化酸化モ
リブデンシリサイド層とがこの順序で設けられてなり、
好ましくはクロム化合物が、窒化酸化クロムまたは窒化
酸化炭化クロムのいずれかであることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路を製造す
る場合のように、極めて微細なパターンを形成する際に
用いられるフォトマスクに係わり、特にはハーフトーン
型と称される位相シフトマスクとそれに用いるブランク
とに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣやＬＳＩ等の半導体集積回路を製造
する際の微細パターンは、従来の光リソグラフィ技術を
用いて作製されている。一般に、光リソグラフィに用い
られるフォトマスクは、露光光を遮光する不透明部分と
露光光を透過する透明部分からなるパターンを有してい
る。

【０００３】従来のフォトマスクの一般的な製造方法の
概要は次のとおりである。まず合成石英ガラス等の透明
なマスク基板上に、クロムや窒化クロム等からなる遮光
膜を形成し、（要求があれば、さらにその上に酸化クロ
ムや窒化酸化クロム等からなる低反射膜を形成し、）次
いでそれらの上にフォトレジスト（広義の「フォトレジ
スト」であり、紫外線，その他の電磁波や電子線等のい
ずれかに感度を有するものが適宜に使い分けられてい
る。）を塗布した後、これに所望するパターンを露光し
て、現像・リンスおよび乾燥等の各工程を経てレジスト
パターンを形成し、このレジストパターンをマスクにし
て、硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸との混合水溶
液からなるエッチング液を用いて遮光膜や低反射膜をウ
ェットエッチングするか、あるいは塩素系ガスと酸素
（Ｏ₂）ガスとの混合ガス等を用いてそれらをドライエ
ッチングし、しかる後にレジストを剥離する。これによ
って、露光光を遮光する不透明部分と露光光を透過する
透明部分とからなるパターンが形成されたフォトマスク
を得ている。

【０００４】ところで、露光光がマスクパターンの透明
部分を透過した際には光の回折現象が生じるが、半導体
集積回路を構成するパターンが次第に微細化するに伴っ
て、従来のフォトマスクではこの回折現象の為に、マス
クパターンのエッジ部分に相当する光学像のコントラス
トが低下してしまう。このために、このような従来の光
リソグラフィ技術を用いた半導体集積回路の製造に際し
ては、ウェハ上で解像するために必要な光強度が得られ
ず、その結果必要とする回路パターンを得られなくな
り、製造に極めて重大な困難をきたしている。

【０００５】こうした、フォトマスクを透過した露光光
の回折に起因する「露光パターンのコントラストの低
下」、つまりウェハ上での「解像度の低下」を改善する
には、従来のフォトマスクに代わり位相シフト技術を応
用した位相シフトマスクが知られている。現在では、位
相シフトマスクにも様々な種類のものが提案されてお
り、そのなかのひとつに「ハーフトーン型位相シフトマ
スク」がある。一般に、（従来のフォトマスクには遮光
膜パターンが設けられていたことに代わって、）ハーフ
トーン型位相シフトマスクは遮光膜パターンが無く位相
シフトパターンが設けられている。さらに、そのハーフ
トーン型位相シフトマスクは、位相シフトパターンが露
光光に対して半透明（ハーフトーン）であり、且つ透過
する光の位相をずらす（好ましくは１８０°反転させ
る）役割も兼ね備えている。従って、ハーフトーン型位
相シフトマスクは、透明部分（光路中に透明基板は有る
が半透明の位相シフトパターンは無い）を透過した光の
回折光と、半透明部分（光路中に透明基板と半透明の位
相シフトパターンが有る）を透過して位相が反転した光
の回折光とが互いに干渉し合う為に光強度が相殺され、
その結果、マスクパターン転写像のコントラストの低下
を押さえ、ウェハ上での光強度の相違を急峻にし、解像
度を向上させる効果を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記の如くその部分を
透過した光の位相をずらすために付与する層は、適切な
位相のずれを提供させようとするためには、まずその部
分の屈折率と膜厚が重要になってくる。ここで、屈折率
はその層の材料により決定されるので、位相シフトマス
クの製造工程上では、適切な位相のずれを生じさせるべ
く、それを膜厚によって調整をするのが通常である。そ
して、従来のハーフトーン型位相シフトマスクは、位相
をずらす半透明材料として、酸化モリブデンシリサイド
または窒化酸化モリブデンシリサイドからなる単層膜を
用いていた。

【０００７】ところが、この膜をパターン化する際に、
（通常は）フッ素系ガスを含むガスを用いてドライエッ
チングするが、これによると、マスク用透明基板である
合成石英ガラスまでも、そのガスによってエッチングさ
れてしまう。そのために、ハーフトーン型位相シフトマ
スクの完成品の時点で得られる位相シフト量が、前記位
相をずらす半透明材料の膜厚に応じて予め設計されてい
た適切な値から、基板の前記エッチング深さの分だけ
「厚さの違い」が生じてしまい、完成品の要求仕様への
適切な対応が難しくなってしまい問題となっている。そ
こで、基板の前記エッチング量までをも見越した上で、
適切な量だけ光の位相がずれるようにすべく、酸化モリ
ブデンシリサイドまたは窒化酸化モリブデンシリサイド
からなる単層膜の膜厚を、予め薄く形成するよう制御す
ることも考えられている。

【０００８】いずれにせよ、適切な位相量を持つハーフ
トーン型位相シフトマスクを製造する場合、成膜時の膜
厚制御のみならず、ドライエッチング時のマスク基板の
エッチング量の両方の制御を適切に行なうことが必須で
あるものの、マスクパターンの半透明部分と透明部分の
位相差を精度良く、しかも生産性良く製造することは、
極めて困難なものであった。本発明は、上記事情を鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、マス
ク作製時にマスク基板までもがエッチングされてしま
い、完成品で得られる位相差が設計値から明確にズレて
しまうという事態を容易に且つ能率よく防止できるよう
にし、これによって、得られるハーフトーン型位相シフ
トマスクが、目標とする光の位相差を精度良く達成出来
るようにすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明が提供する手段とは、すなわち、請求項１に記
載があるように、露光光に対して透明な基板と、そして
該露光光に対して半透明な材料からなり且つ該基板を透
過した露光光に光学的な位相差を与えるべく該基板上に
設けられた光学パターンとを備えた位相シフトマスクに
おいて、該光学パターンは、該基板上にクロム化合物層
と窒化酸化モリブデンシリサイド層とがこの順序で設け
られてなることを特徴とする位相シフトマスクである。

【００１０】さらに好ましくは、請求項２に記載がある
ように、クロム化合物は、窒化酸化クロムまたは窒化酸
化炭化クロムのうちの少なくともいずれか一つを用いた
ものであることを特徴とする請求項１記載の位相シフト
マスクである。

【００１１】あるいは、請求項３に記載があるように、
位相シフトマスクが使用される際の露光光に対して透明
となすべき基板と、そして該基板上に設けられ且つ該露
光光に対して半透明となすべき層とを備えており、位相
シフトマスクに用いるマスクブランクにおいて、該層
は、基板上にクロム化合物層と窒化酸化モリブデンシリ
サイド層とがこの順序で設けられてなることを特徴とす
るマスクブランクである。

【００１２】さらに好ましくは、請求項４に記載がある
ように、クロム化合物が、窒化酸化クロムまたは窒化酸
化炭化クロムのうちの少なくともいずれか一つを用いた
ものであることを特徴とする請求項３記載のマスクブラ
ンクである。

【００１３】なお、好ましくは、前記光学パターンの露
光光に対する透過率は、前記基板をリファレンスとして
透過率１００％と設定すると、これが５〜１５％であ
る。というのは、前記光学パターンの光透過率が５％を
下回ると実用上の充分な解像度を得られなくなり、また
その光透過率が１５％を上回ると実用上の充分な半透明
性を失いハーフトーン型位相シフトマスクとしての本来
の効果が損なわれてしまうからである。

【００１４】また、前記クロム化合物層と窒化酸化モリ
ブデンシリサイド層からなる半透明マスクパターン部を
透過した露光光とマスク基板である透明部を透過した露
光光との最も好ましい位相差は１８０°である。つま
り、クロム化合物層での位相差をφ₁、窒化酸化モリブ
デンシリサイド層での位相差をφ₂とした場合に、φ₁
＋φ₂＝１８０°になる様に制御することが好ましい。
但し、露光光の波長λにおける層の屈折率をｎとし、位
相シフトパターンの層の厚さをｄとすると、位相差φは φ＝〔２π（ｎー１）ｄ〕／λ で与えられる。

【００１５】ここで、位相シフトパターンがクロム化合
物層と窒化酸化モリブデンシリサイド層とからなる２層
構成をなす場合、２層全体による位相差は次のようにな
る。つまり、露光光の波長λにおける屈折率と厚さを、
クロム化合物層の方はそれぞれｎ₁，ｄ₁とし、また窒
化酸化モリブデンシリサイド層の方ではそれぞれｎ₂，
ｄ₂とすると、前記位相差φ₁＋φ₂は φ₁＋φ₂＝〔２π（ｎ₁ー１）ｄ₁＋２π（ｎ₂ー
１）ｄ₂〕／λ で計算される。これらφ₁およびφ₂は、各位相シフト
マスクの使用目的により必要とされるその透過率との兼
ね合いから、各層それぞれの成膜時の条件により適宜に
変更できる。但し、ハーフトーン型位相シフトマスクと
しての位相差の理想値は１８０±０°であるが、一般に
は得られる位相差が１８０±５°程度の範囲になるよう
に設計あるいは製造すればよい。

【００１６】本発明の場合、露光光に対して透明な基板
としては、必ずしも光透過率１００％を意味するもので
はなく、ハーフトーン型位相シフトマスクとしての解像
度の向上効果としてはなるだけ１００％に近い方がその
効果を得易い、という程度の意味であり、仮に１００％
を下回っても実用上からは差し支えない。具体的な数値
は、各ハーフトーン型位相シフトマスクの使用目的に応
じた要求仕様にもよるが、場合によっては光透過率９０
％程度であっても差し支えない。そして、基板の具体的
な材料としては、より紫外線領域の光透過率が高くしか
も熱膨張係数が小さいものが高精度な微細パターンの光
リソグラフィに効果が高いことから好ましく、それから
考慮すると例えば合成石英ガラスが好ましい。但し、個
々のユーザーが持つ、位相シフトマスクやそのブランク
の用途に応じた要求仕様によって、前記合成石英ガラス
以外の材料を使用してもよい。そして、それらの材料と
しては、例えばソーダライムガラス、ホワイトクラウン
ガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラスあるいはア
ルミノ珪酸ガラスが挙げられる。

【００１７】また、本発明のクロム化合物層および窒化
酸化モリブデンシリサイド層の成膜方法としては、真空
蒸着法やスパッタリング法をはじめとするいわゆる公知
の成膜法が適用できるが、従来のフォトマスクの製造に
用いられているスパッタリング法が好ましい。また、ク
ロム化合物層を成膜する際のスパッタリング用ターゲッ
トとしては、クロムのみならず、窒化クロムや酸化クロ
ム等のクロム化合物を用いることもできる。その場合、
ターゲットの組成はクロム化合物層に必要な光学的物性
値に応じて適宜に変更できる。また、窒化酸化モリブデ
ンシリサイド層を成膜する際は、例えば、一般的に用い
られているモリブデンジシリサイド（ＭｏＳｉ₂）のタ
ーゲットを用いることができる。

【００１８】また、この際のスパッタリングガスの組成
も、クロム化合物層および窒化酸化モリブデンシリサイ
ド層の各々の層に必要な光学的物性値に応じて、適宜に
変更できる。つまり、例えばＡｒガス以外にＮ₂ガス、
Ｏ₂ガス、ＣＨ₄ガスあるいは／およびＣ₂Ｈ₂ガス等
の反応性ガスを添加する場合に、添加するガスとその量
を適宜に変更しても構わない。

【００１９】また、本発明である位相シフトマスクの製
造工程において、レジスト層の選択的な露光に用いる露
光光源が特に電子線である場合には、レジスト層の上に
導電性ポリマーを塗布したり、前記窒化酸化モリブデン
シリサイド層の上に、例えば、クロム等の薄い金属膜を
成膜することにより、チャージアップによる露光パター
ンの歪みを防止する方法を用いてもよい。更に、用いる
レジストとしては、ポジ型電子線レジストに限らず、場
合によりネガ型電子線レジストを用いてもよい。レジス
ト層の選択的な露光に用いる露光光源が特に光（高圧水
銀灯、レーザ等、一般には紫外線を使用）の場合には、
ポジ型またはネガ型のフォトレジストのいずれを用いて
もよい。また、窒化酸化モリブデンシリサイド層のドラ
イエッチング時に、エッチングガスに対する耐性の高い
レジストが好ましい。

【００２０】次に、窒化酸化モリブデンシリサイド層の
エッチングには、レジストパターンをマスクにして、例
えばＣＦ₄ガスとＯ₂ガスの混合ガスやＣ₂Ｆ₆ガスと
Ｏ₂ガスの混合ガスを用いた従来のドライエッチング方
法が用いられる。これらフッ素系ガスとＯ₂ガスとの混
合比は、例えば、窒化酸化モリブデンシリサイド層のエ
ッチング速度がレジストのエッチング速度に対して大き
く（選択比が大きく）なるように適宜設定できる。前記
フッ素系ガスとＯ₂ガスとの混合ガスは、窒化酸化モリ
ブデンシリサイド層の下のクロム化合物層をエッチング
する場合があるが、マスク基板である合成石英ガラスの
エッチング速度に比べると、そのエッチング速度は小さ
い。したがって、窒化酸化モリブデンシリサイド層のド
ライエッチング時に多少オーバーエッチングを施して
も、クロム化合物層が保護するためにマスク基板である
合成石英ガラスがエッチングされることは無い。

【００２１】次に、窒化酸化モリブデンシリサイド層を
エッチングした後のクロム化合物層のエッチングには、
従来の硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸との混合水
溶液を用いたウェットエッチング法、または、ＣＨ₂Ｃ
ｌ₂ガスとＯ₂ガスとの混合ガス等の塩素系ガスを用い
たドライエッチング法のいずれを用いてもよい。しか
し、パターンの形状および寸法等の制御性の点から、ド
ライエッチング法を用いるほうが好ましい。この際、一
般的なクロムマスク用のウェットエッチング液やドライ
エッチングガスに対して、マスク基板である合成石英ガ
ラスはエッチング耐性が充分であり、エッチングされる
ことは無い。また、窒化酸化モリブデンシリサイドも、
これらウェットエッチング液やドライエッチングガスに
対しては充分な耐性を有している。

【００２２】

【作用】従来は窒化酸化モリブデンシリサイド単層膜で
は、エッチング時にマスク基板のエッチング量を考慮し
た位相差の制御が必要であり、具体的には予備実験を経
てエッチング時間とエッチング量との関係を確認したう
えで、エッチング終了のタイミングを時間により管理す
るとか、エッチングを途中で停止してエッチング量を確
認しつつ行い、エッチングが適当量と判断された時点で
終了するという方法によっていた。しかし、これによる
と、エッチング量がバラツキ（面内のバラツキ、基板間
のバラツキ）が大きく、特に後者の場合は製造が極めて
不便であり生産性が低くならざるを得なかった。本発明
は、半透明なクロム化合物層と半透明な窒化酸化モリブ
デンシリサイド層からなる位相シフトパータン用の層を
成膜するときに、前記の手順で厚さを設計し、希望する
位相差を与えるような厚さの制御を行うだけでよく、し
たがって、前記のような希望する好ましいハーフトーン
型位相シフトマスクを得られるようになる。

【００２３】

【実施例】

＜実施例１＞図１を参照にして説明する。フォトマスク
用基板として通常使用される合成石英ガラス基板１上
に、窒化酸化クロム層２をＤＣスパッタリング法により
成膜する（図１ａ）。ここで、成膜装置には平板型ＤＣ
マグネトロンスパッタ装置を、そしてターゲットにはク
ロムを用いた。なお成膜条件はガス流量比をＡｒ：
Ｎ₂：Ｏ₂＝１：０．５：０．２５、圧力を０．６Ｐ
ａ、そしてＤＣパワー（直流電圧）を８００Ｗに設定し
て、膜厚が６０ｎｍになるようにスパッタリング時間を
制御して成膜した。

【００２４】次に、窒化酸化クロム層２上に酸化窒化モ
リブデンシリサイド層３を、同じくＤＣスパッタリング
法により成膜する（図１ｂ）。成膜装置には、同じく平
板型ＤＣマグネトロンスパッタ装置を、ターゲットには
モリブデンジシリサイドを用いた。このときの成膜条件
は、ガス流量比をＡｒ：Ｎ₂：Ｏ₂＝ 1 : 1：０．２、
圧力を０．５Ｐａ、そしてＤＣパワーを３００Ｗに設定
して、膜厚が１１０になるようにスパッタリング時間を
制御して成膜した。

【００２５】次に、この合成石英ガラス基板１上に窒化
酸化クロム層２と酸化窒化モリブデンシリサイド層３と
が成膜されたハーフトーン位相シフトマスクブランク１
０に、市販のポジ型電子線レジスト４（東レ（株）製、
商品名：ＥＢＲ９００）を塗布し、その上に、市販の導
電性ポリマー５（昭和電工（株）製、商品名：ＥＳＰＡ
ＣＥＲ１００）を塗布した（図１ｃ）。その後、電子線
描画装置（米国ＥＴＥＣ社製、ＭＥＢＥＳ）を用いて所
望のパターンを描画し（図１ｄ）。所定の現像液（東レ
（株）製、ＥＢＲ９００専用現像液（有機アルカリ水溶
液））を用いてレジストパターンを現像した（図１
ｅ）。尚、このレジストパターン現像の際には、導電性
ポリマー５は溶解されると同時に除去される。

【００２６】次に、このレジストパターンをマスクにし
て、酸化窒化モリブデンシリサイド層３をエッチングし
た（図１ｆ）。エッチングは、ドライエッチング装置
（アルバック成膜（株）製、商品名：ＭＳＤＥ７０１
５）を用いて、ガス流量比をＣ₂Ｆ₆：Ｏ₂＝４：１、
圧力を０．６Ｔｏｒｒ、そしてＲＦパワーを１１５Ｗで
行った。この条件における酸化窒化モリブデンシリサイ
ド層のエッチング速度は約３０ｎｍ／分であり、この材
料の層の膜厚１１０ｍｍをエッチングするには、最低で
も３分４０秒の時間が必要であるが、エッチングが充分
に行き渡ることを狙って実際には５分３０秒のエッチン
グを行った。この１分５０秒のオーバーエッチング時に
は、エッチングマスクとなるレジストパターンも深さに
して約８５ｎｍがエッチングされてしまうが、レジスト
パターンの初期膜厚が４００ｎｍであるので、レジスト
パターン中の非エッチング部（マスキング部）にある酸
化窒化モリブデンシリサイド層は結局はエッチングされ
ることは無い。

【００２７】次に、レジストパターンを残したままの酸
化窒化モリブデンシリサイドパターンをマスクにして、
窒化酸化クロム層２をエッチングした（図１ｇ）。な
お、エッチングには、硝酸セリウムアンモニウムと過塩
素酸との混合水溶液によるウェットエッチング法を用い
て行った。最後に、レジストをＯ₂プラズマにて灰化す
ることにより剥離してしまい、ハーフトーン型位相シフ
トマスク１１を得た（図１ｈ）。

【００２８】本実施例のハーフトーン型位相シフトマス
ク１１は、このマスクが使用される露光光がｉ線（波長
３６５ｎｍ）であることを前提にして製造している。す
なわち、窒化酸化クロム層２の膜厚６０ｎｍおよび酸化
窒化モリブデンシリサイド層３の膜厚１１０ｎｍは、窒
化酸化クロムおよび酸化窒化モリブデンシリサイドの、
波長３６５ｎｍにおけるそれぞれの屈折率に基づき前記
の計算により、位相差がそれぞれ８０°、１００°とな
るように設定された値である。尚、本実施例のハーフト
ーン型位相シフトマスク１１において、透明部Ｂに対す
る半透明部Ａでの透過率（波長３６５ｎｍに対する）は
５％であった。

【００２９】＜実施例２＞次に、実施例２を図２を参照
にして説明する。フォトマスク基板である合成石英ガラ
ス基板２１上に、窒化酸化クロム層２２をＤＣスパッタ
リング法により成膜する（図２ａ）。成膜装置は実施例
１と同じ装置を使用し、そしてターゲットには窒素を６
重量パーセント含むクロムを用いた。成膜条件は、ガス
流量比をＡｒ：Ｏ₂＝１：０．８、ガス圧力を０．６Ｐ
ａ、そしてＤＣパワーを８００Ｗに設定して、しかも膜
厚が５０ｎｍになるようにスパッタリング時間を制御し
て成膜した。

【００３０】次に、窒化酸化クロム層２２上に酸化窒化
モリブデンシリサイド層２３を、同じくＤＣスパッタリ
ング法により、実施例１と同じ成膜装置および成膜条件
にて、膜厚が１３５ｎｍになるようにスパッタリング時
間を制御して成膜した（図２ｂ）。続いて、酸化窒化モ
リブデンシリサイド層２３の上に、窒化クロム層２４
を、窒化酸化クロム層２２の成膜時と同じターゲットを
用い、Ａｒガス圧力０．６Ｐａ、ＤＣパワーを８００Ｗ
に設定して、膜厚が１０ｎｍになるように成膜した（図
２ｃ）。

【００３１】次に、この合成石英ガラス基板２１上に窒
化酸化クロム層２２と酸化窒化モリブデンシリサイド層
２３と窒化クロム層２４とが成膜されたハーフトーン位
相シフトマスクブランク３０に、市販のポジ型電子線レ
ジスト２５（東レ（株）製、商品名：ＥＢＲ９００）を
塗布した（図２ｄ）。以下実施例１と同様に、電子線描
画装置にて所定のパターンを描画し（図２ｅ）、次いで
現像工程を経てレジストパターンを形成した（図２
ｆ）。

【００３２】次に、このレジストパターンをマスクにし
て、窒化クロム層２４をエッチングした（図２ｇ）。エ
ッチングは、ドライエッチング装置（プラズマシステム
社製、商品名：ＤＥＳ１０５Ｒ）を用い、ガス流量比を
ＣＨＣｌ₃：Ｏ₂＝２：３、圧力を０．３Ｔｏｒｒ、そ
してＲＦパワーを１５０Ｗで行った。続いて、実施例１
と同じ条件で、酸化窒化モリブデンシリサイド層２３を
４分間ドライエッチングした（図２ｈ）。

【００３３】次に、レジストをＯ₂プラズマにて灰化す
ると共に剥離した（図２ｉ）。その後、窒化酸化クロム
層２２を、窒化クロム層２４のドライエッチング時と同
じ条件にてエッチングし、ハーフトーン型位相シフトマ
スク３１を得た（図２ｊ）。この際、窒化クロム層２４
は、窒化酸化クロム層２２よりも速くエッチング除去さ
れるので、窒化クロム層２４を他の処理にて除去する必
要は無くなる。

【００３４】本実施例のハーフトーン型位相シフトマス
ク３１は、露光光として前記と同じｉ線を前提にしてお
り、窒化酸化クロム層２２の膜厚５０ｎｍおよび酸化窒
化モリブデンシリサイド層３の膜厚１３５ｎｍは、窒化
酸化クロムおよび酸化窒化モリブデンシリサイドの、波
長３６５ｎｍにおけるそれぞれの屈折率に基づき前記の
計算により、位相差がそれぞれ６０°、１２０°となる
ように設定されている。尚、本実施例のハーフトーン型
位相シフトマスク３１において、透明部Ｄに対する半透
明部Ｃで透過率（波長３６５ｎｍに対する）は８％であ
った。

【００３５】＜実施例３＞次に、実施例３を図３を参照
にして説明する。フォトマスク基板である合成石英ガラ
ス基板４１上に、窒化酸化炭化クロム層４２をＤＣスパ
ッタリング法により成膜する（図３ａ）。成膜装置は実
施例１と同じ装置を使用し、またターゲットにはクロム
を用い、ガス流量比をＡｒ：Ｎ₂：Ｏ₂：ＣＨ₄＝ 1 :
2：０．５: ０．５、ガス圧力を１．０Ｐａ、ＤＣパワ
ー８００Ｗに設定して、膜厚が５０ｎｍになるようにス
パッタリング時間を制御して成膜した。

【００３６】次に、窒化酸化炭化クロム層４２上に酸化
窒化モリブデンシリサイド層４３を、同じくＤＣスパッ
タリング法により、実施例１と同じ成膜装置および成膜
条件にて、膜厚が１４０ｎｍになるようにスパッタリン
グ時間を制御して成膜した（図３ｂ）。続いて、酸化窒
化モリブデンシリサイド層４３の上に、クロム層４４
を、クロムターゲットを用い、Ａｒガス圧力を０．６Ｐ
ａ、ＤＣパワーを８００Ｗに設定して、膜厚が３０ｎｍ
になるように成膜した（図３ｃ）

【００３７】次に、この合成石英ガラス基板４１上に窒
化酸化クロム層４２と酸化窒化モリブデンシリサイド層
４３とクロム層４４とが成膜されたハーフトーン位相シ
フトマスクブランク５０に、市販のポジ型電子線レジス
ト４５（チッソ（株）製、商品名：ＰＢＳ）を塗布した
（図３ｄ）。その後、実施例１と同様に、電子線描画装
置にて所定のパターンを描画し（図３ｅ）、現像工程を
経て、レジストパターンを形成した（図３ｆ）。

【００３８】次に、このレジストパターンをマスクにし
て、クロム層４４を硝酸セリウムアンモニウムと過塩素
酸との混合水溶液を用いてエッチングした（図３ｇ）。
続いて、実施例１と同じ条件にて、酸化窒化モリブデン
シリサイド層４３を６分間ドライエッチングした（図３
ｈ）。この際、レジストはエッチングされてそのほとん
どが除去されてしまうので、実質はクロム層４４のパタ
ーンがマスクとなる。

【００３９】次に、レジストの残渣をＯ₂プラズマにて
灰化、除去した後、窒化酸化炭化クロム層４２を、硝酸
セリウムアンモニウムと過塩素酸との混合水溶液を用い
てエッチングし、ハーフトーン型位相シフトマスク５１
を得た（図３ｉ）。この際、クロム層４４は、窒化酸化
炭化クロム層４２よりも速くエッチング除去されて除去
される。

【００４０】本実施例のハーフトーン型位相シフトマス
ク５１は、露光光として前記と同じｉ線を前提にしてお
り、窒化酸化炭化クロム層４２の膜厚５０ｎｍおよび酸
化窒化モリブデンシリサイド層３の膜厚１４０ｎｍは、
窒化酸化炭化クロムおよび酸化窒化モリブデンシリサイ
ドの、波長３６５ｎｍにおけるそれぞれの屈折率に基づ
き前記計算により、位相差がそれぞれ５４°、１２６°
となるように設定されている。尚、本実施例のハーフト
ーン型位相シフトマスク３１において、透明部Ｆに対す
る半透明部Ｅで透過率（波長３６５ｎｍに対する）は６
％であった。

【００４１】

【発明の効果】以上より本発明によると、マスク基板の
片面に、透過した露光光に光学的な位相差を与えしかも
半透明をなす材料として、具体的には層構成としては基
板側からクロム化合物層（エッチング停止層）とそして
窒化酸化モリブデンシリサイド層（半透明な位相シフト
パターン）の順で構成され、このことから、半透明な位
相シフトパターン（窒化酸化モリブデンシリサイド層）
のフッ素系ガスを用いたドライエッチングの際に、マス
ク基板がエッチングされることはない。したがって、ク
ロム化合物層と窒化酸化モリブデンシリサイド層の成膜
時に、所定の位相差を与える様な膜厚の制御を行うだけ
でよいので、従来のハーフトーン型位相シフトマスクの
ように、（例えば窒化酸化モリブデンシリサイド単層膜
からなる）半透明な位相シフトパターン形成の為のエッ
チング時に基板のエッチング量を考慮した位相差の制御
が不必要となる。よって、ハーフトーン型位相シフトマ
スクを製造する場合、位相シフトパターンの位相差を精
度良くしかも容易に生産性よくえることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるハーフトーン型位相シフトマス
クの実施例１の作製過程の概要を断面図を用いて示す説
明図である。

【図２】本発明に係わるハーフトーン型位相シフトマス
クの実施例２の作製過程の概要を断面図を用いて示す説
明図である。

【図３】本発明に係わるハーフトーン型位相シフトマス
クの実施例３の作製過程の概要を断面図を用いて示す説
明図である。

【図４】従来のハーフトーン型位相シフトマスクの作製
過程の例を示す断面図である。

【符号の説明】６、２６、４６、６５・・・電子線６１・・・露光光に対してほぼ透明なマスク基板６２・・・酸化（又は窒化酸化）モリブデンシリサイド
層からなる半透明層６３・・・モリブデン層などからなる導電膜層６４・・・ポジ型電子線レジスト６６・・・６２をドライエッチングした際にエッチング
されて生じた段差部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光光に対して透明な基板と、そして該露
光光に対して半透明な材料からなり且つ該基板を透過し
た露光光に光学的な位相差を与えるべく該基板上に設け
られた光学パターンとを備えた位相シフトマスクにおい
て、該光学パターンは、該基板上にクロム化合物層と窒化酸
化モリブデンシリサイド層とがこの順序で設けられてな
ることを特徴とする位相シフトマスク。
【請求項２】クロム化合物は、窒化酸化クロムまたは窒
化酸化炭化クロムのうちの少なくともいずれか一つを用
いたものであることを特徴とする請求項１記載の位相シ
フトマスク。
【請求項３】位相シフトマスクが使用される際の露光光
に対して透明となすべき基板と、そして該基板上に設け
られ且つ該露光光に対して半透明となすべき層とを備え
ており、位相シフトマスクに用いるマスクブランクにお
いて、該層は、基板上にクロム化合物層と窒化酸化モリブデン
シリサイド層とがこの順序で設けられてなることを特徴
とするマスクブランク。
【請求項４】クロム化合物が、窒化酸化クロムまたは窒
化酸化炭化クロムのうちの少なくともいずれか一つを用
いたものであることを特徴とする請求項３記載のマスク
ブランク。