JPH09179288A - 位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスクの製造方法 - Google Patents
位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスクの製造方法Info
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- JPH09179288A JPH09179288A JP34132295A JP34132295A JPH09179288A JP H09179288 A JPH09179288 A JP H09179288A JP 34132295 A JP34132295 A JP 34132295A JP 34132295 A JP34132295 A JP 34132295A JP H09179288 A JPH09179288 A JP H09179288A
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Abstract
明基板上に反応性スパッタリング法で成膜する際、混合
ガス雰囲気の成分ガス流量によってMoSi膜の透過率
および膜厚を容易に制御できるようにする。 【解決手段】 ハーフトーン形位相シフトマスクブラン
クの光半透過膜を、酸素、窒素、珪素及び金属を主たる
構成要素とする物質からなる薄膜で構成する。この薄膜
を製造するに際し、モリブデンと珪素の混合ターゲット
を用いた反応性スパッタリング法によって透明基板上に
成膜する。このとき雰囲気ガスとしてアルゴンガスと亜
酸化窒素の混合ガスを流し、その亜酸化窒素ガスの流量
を25sccm以下の範囲に抑えて、その流量を調整す
ることにより透過率、膜厚を制御する。
Description
露光光間に位相差を与えることにより、転写パターンの
解像度を向上できるようにした位相シフトマスクブラン
クの製造方法及びそれから作られる位相シフトマスの製
造方法に関し、特に、いわゆるハーフトーン形の位相シ
フトマスクブランクの製造方法及び位相シフトマスクの
製造方法に関する。
パターン転写のマスクたるフォトマスクの1つとして位
相シフトマスクが用いられている。この位相シフトマス
クは、マスクを通過する露光光間に位相差を与えること
により、転写パターンの解像度を向上できるようにした
ものである。この位相シフトマスクの一つに、いわゆる
ハーフトーン形位相シフトマスクと称されているものが
知られており、光半透過部が露光光を実質的に遮断する
遮光機能と光の位相を反転させる位相シフト機能との両
方の機能を兼ね備えるものである。
透明基板上に形成するマスクパターンを、実質的に露光
に寄与する強度の光を透過させる光透過部と実質的に露
光に寄与しない強度の光を透過させる光半透過部とで構
成し、かつ、この光半透過部を通過した光の位相に対し
て実質的に反転する関係になるようにすることにより、
前記光透過部と光半透過部との境界近傍を通過した光が
互いに打ち消し合うようにして境界部のコントラストを
良好に保持できるようにしたものである。
透過部が、光透過率及び位相シフト性能の双方について
要求される最適な機能を有している必要があり、従来、
この最適な値を有する光半透過部を実現できる位相シフ
トマスクとして、特開平6−332152号公報に記載
されたものが提案されている。これは光半透過部を、酸
素、金属及び珪素を主たる構成要素とする物質からなる
薄膜、あるいは構成要素に窒素も含めた薄膜で構成した
ものである。
酸素と窒素(N2 )の含有量を選定することにより透過
率を制御することができ、また、薄膜の厚さで位相シフ
ト量を制御できる。また、光半透過部を、このような物
質の薄膜で構成することにより、一種類の材料からなる
単層の膜で構成することができ、異なる材料からなる多
層膜で構成する場合に比較し、成膜行程の簡略化及び単
一のエッチング媒質を用いることができ、製造工程を単
純化できる。
フトマスクの光半透過部には、一方で所定の光透過率
が、他方で所定の位相シフト量が要求される。
の露光光に対する光透過率は、一般的には2〜20%が
望ましいとされている。この範囲内で所定の光透過率を
制御するには、光半透過膜を酸素、珪素、金属を主たる
構成要素とする物質からなる膜、またはさらに構成要素
に窒素も含む膜で形成する場合、図9に示すように、膜
中の酸素(O2 )含有量または窒素(N2 )含有量を選
定してやる必要がある。膜中のO2 含有量またはN2 含
有量を選定するには、光半透過膜の成膜工程に委ねる必
要がある。
物質からなる光半透過膜、またはさらに構成要素に窒素
も含む光半透過膜は、次のように成膜される。酸素、珪
素、金属を主たる構成要素とする物質からなる膜の場合
は、モリブデン(Mo)と珪素(Si)との混合ターゲ
ット(Mo:Si比率=1:2mol%)を用い、アル
ゴン(Ar)と酸素(O2 )との混合ガス雰囲気(A
r:80〜90%、O2:10〜20%、圧力:1.5
×10-3torr)で、反応性スパッタリング法により、透
明基板上に所定膜厚を形成することにより行う。また、
さらに構成要素に窒素も含む膜の場合は、MoとSiと
の混合ターゲット(Mo:Si=1:2mol%)を用
い、Arと亜酸化窒素(N2 O)との混合ガス雰囲気
(Ar:72〜84%、N2 O:16〜28%、圧力:
1.5×10-3torr)で、反応性スパッタリング法によ
り、透明基板上に所定膜厚を形成することにより行う。
この場合、N2 Oの代わりに一酸化窒素(NO)ガスを
用いてもよい。このようにMoSiを材料として光半透
過膜を形成する場合には、成膜室に不活性ガスと活性ガ
スとからなるガス流量にたよる部分が大きい。
含有量を選定するには、混合ガスのうち特に活性ガス流
量を制御してやる必要があり、その制御が容易であるこ
とが好ましい。しかし、膜中のO2 またはN2 含有量
と、O2 またはN2 ガス流量とは必ずしも相関がとれる
ものではなく、この点で、従来のものは、活性ガスのガ
ス流量に対する透過率特性について検討が十分ではなか
った。
透明基板上に光半透過膜を形成して位相シフトマスクブ
ランクを製造し、その光半透過膜を露光、現像、エッチ
ング等を施し、位相シフトマスクを製造する全工程を連
続して行なうため、光半透過膜の成膜も連続で行うこと
が好ましい。しかし、従来のものは、前工程から一定の
搬送速度で送られてくる透明基板を成膜室で一旦停止さ
せ、成膜する必要が生じたため、位相シフトマスクブラ
ンク、ひいては位相シフトマスクの連続生産ができなか
った。
なされたものであり、その目的は、光半透過膜を製造す
るに際して、光半透過膜たる酸素、窒素、珪素及び金属
を主たる構成要素とする物質からなる膜の透過率及び膜
厚制御が容易であり、かつ成膜をインライン(通過型)
による連続生産を実現できる位相シフトマスクブランク
の製造方法及び位相シフトマスクの製造方法を提供する
ことにある。
めに、本発明にかかる位相シフトマスクブランクの製造
方法は、 (構成1) 実質的に露光に寄与しない強度の光を透過
させる光半透過膜を酸素、窒素、珪素及び金属を主たる
構成要素とする物質からなる膜で構成し、この膜を成膜
室で金属と珪素の混合ターゲットを用いた反応性スパッ
タリング法により透明基板上に成膜する位相シフトマス
クブランクの製造方法において、前記成膜室に不活性ガ
スと亜酸化窒素の混合ガスを流し、該混合ガスのうちの
亜酸化窒素ガスの流量を、前記酸素、窒素、珪素及び金
属を主たる構成要素とする物質からなる膜の露光光に対
する光透過率が所定範囲となるような流量に制御したも
のである。ここに、光透過率の所定範囲は好ましくは2
%〜40%、より好ましくは3%〜30%である。
る雰囲気ガスを不活性ガスと亜酸化窒素の混合ガスにす
ると、他の混合ガスを用いた場合に比較し、光半透過膜
に要求される透過率の範囲での混合ガス雰囲気に対する
相関がよい。
を調整すれば、透明基板上に成膜される酸素、窒素、珪
素及び金属を主たる構成要素とする物質からなる膜の露
光光に対する透過率を容易に制御でき、所定の透過率を
得ることができる。
ランクの製造方法は、 (構成2) 実質的に露光に寄与しない強度の光を透過
させる光半透過膜を酸素、窒素、珪素及び金属を主たる
構成要素とする物質からなる膜で構成し、この膜を成膜
室で金属と珪素の混合ターゲットを用いた反応性スパッ
タリング法により透明基板上に成膜する位相シフトマス
クブランクの製造方法において、前記成膜室に不活性ガ
スと亜酸化窒素の混合ガスを流し、該混合ガスのうち亜
酸化窒素ガスの流量を25sccm以下に抑えたもので
ある。
sccm以下に抑えれば、透明基板上に成膜される酸
素、窒素、珪素及び金属を主たる構成要素とする物質か
らなる膜の露光光に対する透過率を容易に制御でき、所
定の透過率を得ることができる。この場合、亜酸化窒素
ガス流量が25sccmを超えると、ターゲット表面上
(特に非エロージョン部)に酸化物が堆積し放電が不安
定となり、また、透過率の変化量が大きくなりすぎ制御
性が悪くなることから25sccm以下の範囲で流量調
整するとよい。
ランクの製造方法は、 (構成3) 実質的に露光に寄与しない強度の光を透過
させる光半透過膜を酸素、窒素、珪素及び金属を主たる
構成要素とする物質からなる膜で構成し、この膜を金属
と珪素の混合ターゲットを用いた反応性スパッタリング
法により透明基板上に成膜する成膜室を備え、成膜室を
不活性ガスと亜酸化窒素の混合ガス雰囲気とし、この混
合ガスのうち亜酸化窒素のガス流量を25sccm以下
とし、前記透明基板をターゲット上に通過しながら成膜
していくことにより、最終的に所定の酸素、窒素、珪素
及び金属を主たる構成要素とする物質からなる膜を透明
基板上に成膜するようにしたものである。
せるので、透明基板を移送しながら処理していく一連の
位相シフトマスクブランク製造工程中に成膜工程も導入
することができる。
クの製造方法において、前記酸素、窒素、珪素及び金属
を主たる構成要素とする物質からなる膜および前記混合
ターゲットの構成要素たる金属がモリブデンであること
を特徴としたものであり、これによれば構成1または2
の特徴を最もよく出すことができる。
様は、 (構成5) 構成1ないし4のいずれかに記載の位相シ
フトマスクブランクの製造方法において、前記不活性ガ
スがアルゴンであることを特徴とする。
は、 (構成6) 構成1ないし5のいずれかに記載の位相シ
フトマスクブランクの製造方法により位相シフトマスク
ブランクを製造し、この位相シフトマスクブランクの光
半透過膜を選択的にパターン処理を施して、光半透過部
の一部を除去し、光半透過部と、実質的に露光に寄与す
る強度の光を通過させる光透過部とからなるパターンを
形成するようにしたことを特徴としたものであり、これ
によれば、所定の透過率を有する光半透過部を持つ位相
シフトマスクを容易に得ることができる。
相シフトマスクブランクを示す部分断面図、図8は図7
の位相シフトマスクブランクから製造される位相シフト
マスクを示す部分断面図である。
ブランク及び位相シフトマスクを詳細に説明する。
はこの透明基板1の上に形成された光半透過部、符号4
は光透過部である。透明基板1は、主表面(表裏の面)
を鏡面研磨した石英ガラス基板(寸法;縦5インチ、横
5インチ、厚さ0.09インチ)である。
属を主たる構成要素とする物質からなる薄膜、または構
成要素に窒素も含む薄膜で構成されている。具体的に
は、金属シリサイド及び酸化物、またはこれに窒化物、
窒化酸化物を加えた物質から構成されている。より具体
的には、酸素と珪素の化合物、モリブデンと酸素の化合
物、モリブデンと珪素からなる金属シリサイド、モリブ
デンの単体、またはこれに珪素と窒素の化合物、珪素と
酸化窒素の化合物を加えた物質から構成されている。
率は、一般的には2〜20%であることが望ましいこと
は前述した通りであり、この範囲内で透過率を制御する
には、反応性スパッタリング法によりMoSi膜を透明
基板上に成膜するに際し、Arガス中に加える活性ガス
をO2 、N2 O、またはNOガス等の中から選択し、そ
の活性ガスの流量を選定すればよい。しかし、所望する
範囲内での透過率を制御するためには、上述した不活性
ガス流量に対する透過率特性等が不明瞭であった。
次のような実験を行なった。図1は〜図3は、それぞれ
O2 、N2 O、NOのガス流量を変化させたときの露光
光に対する透過率がどのように変化するかを調べたもの
である。このときの成膜条件は、MoSi混合ターゲッ
ト(Mo:Si比率=1:2mol%)を用い、Arガ
ス流量は60sccm、混合ガス雰囲気の圧力は1.3
〜1.6×10-3torrである。透過率を規定する露光波
長には3種類用いた。図中の黒四角は水銀ランプのi線
(波長λ=365nm)、黒三角はg線(λ=436n
m)、黒丸はKrFエキシマレーザー(λ=248n
m)である。また、横軸はガス流量(sccm)、縦軸
は各露光光に対する透過率(%)を表す。
る場合には(図2、図3)、一般的に望ましいとされる
透過率の上限近傍で、ガス流量に対する透過率の制御性
が大幅に悪いことがわかる。この点で、N2 Oを用いた
場合には(図1)、そのようなことはなく、いずれの露
光波長の場合でもなめらかに制御でき、活性ガスとして
N2 Oを用いるときが最も透過率の制御性が良いことが
分かる。さらに、MoSi膜を位相シフトマスクの光半
透過部として使用するとき、透過率は実用的には1〜2
0%であればよいので、N2 Oガス流量を25sccm
まで広げても、透過率を前記実用的範囲内で容易に制御
できることが判明した。
0°で、実用的には160°≦φ≦200°であればよ
い。この場合にも、混合ガス中の活性ガスのガス流量及
び膜厚を適切に選定すれば、実用的とされる位相シフト
量に相当する膜厚をもつ光半透過膜を得ることができ
る。しかし、所望とする位相シフト量に相当する範囲内
で膜厚を得るのに際して、活性ガス種に対する制御性は
不明瞭であった。
のような実験を行なった。図4は、O2 、N2 O、NO
の各ガス流量を変化させたときの膜厚の変化を調べたも
のである。なお、横軸はガス流量(sccm)、縦軸は
膜厚(オングストローム)を表す。
た場合には、最初はガス流量の増加により膜厚もリニア
に増加していくが、所定のガス流量を超えると急激にプ
ラズマ中の酸化度が増すため、成膜速度が減少すること
により膜厚が減少するので、膜厚の制御性は必ずしも良
くない。この点で、N2 Oを用いた場合には、わずかに
途中で減少していくものの、その減少はO2 、NOと比
較し非常に緩やかであるため、活性ガスとしてN2 Oを
用いるときも膜厚制御性が良いことが分かる。
m以下とするArとN2 Oの混合ガスを流すことによっ
て、透過率および膜厚の制御性が容易な位相シフトマス
クブランクを得ることができる。この位相シフトマスク
ブランクから位相シフトマスクを製造するには、位相シ
フトマスクブランクの光半透過膜上にレジスト膜を形成
し、露光、現像、エッチング、洗浄等の一連の周知のパ
ターン形成処理をして、光半透過膜2aの一部を除去
し、光透過部4と光半透過部2とでホール系あるいはラ
イン&スペース等のパターンを形成した位相シフトマス
クを得る。なお、この場合、酸素、珪素及び金属を主た
る構成要素とする物質からなる薄膜、又は、構成要素に
窒素も含む物質からなる薄膜のエッチングは、ドライエ
ッチングによる場合はエッチングガスとして、CF4 +
O2 混合ガスを用いればよい。
ように、露光光L0 が照射された場合、この露光光L0
は、光半透過部2を通過して図示しない被転写体に達す
る光L1 と光透過部4を通過して被転写体に達する光L
2 とに分かれる。この場合、光半透過部2を通過した光
L1 の強度は、実質的に露光に寄与しない程度の弱い光
である。一方、光透過部4を通過した光L2 は実質的に
露光に寄与する強い光である。したがって、これによ
り、パターン露光が行われる。その際、回折現象によっ
て光半透過部2と光透過部4との境界部を通過する光が
互いに相手の領域に回り込むが、両者の光の位相がほぼ
反転した関係にあるので、互いに相殺される。これによ
って境界領域での被転写体上における光強度はほぼ0に
なる。したがって、境界が極めて明確になり、解像度が
向上する。
上記したように共に良い結果が得られたN2 Oガスを使
って、次のような光半透過膜たる酸素、窒素、珪素及び
金属を主たる構成要素とする物質からなる膜の成膜をイ
ンラインで行う場合は次の通りである。図5は、位相シ
フトマスクブランクの成膜室である。水平方向に成膜室
11を備え、カソードにMoSiターゲット12を設け
る。ArとN2 Oとの混合ガス13は、カソードの右に
設けられた供給口14から供給され、成膜室の左に配置
された排気口15から排気される。透明基板の搬送方向
は右方向であり、ターゲット12上を通過しながら順次
成膜する。
シフトマスクブランクの膜特性(実施例1〜3)を図6
に示す。実施例1〜3のArガス流量は60sccmで
あり、N2 Oガス流量は次の通りである。
ている。
定の搬送速度で透明基板を処理していく位相シフトマス
クブランクの製造ラインに光半透過膜の成膜工程を組込
んだので、成膜工程を一連のインラインで実現できる。
i膜を反応性スパッタリング法で形成するに際し、雰囲
気ガスにArガスとN2 Oの混合ガスを用い、この混合
ガスのうちのN2 Oガスの流量を25sccm以下に抑
えたので、その規定流量以下の範囲でN2 Oガスの流量
を調整することにより、実用的な範囲(1〜20%)の
透過率の制御が容易になった。その結果、所望する透過
率をもつMoSi膜が容易に得られ、位相シフトマスク
ブランクひいては位相シフトマスクを安定して製造でき
るようになった。
する物質の構成要素としての金属としてモリブデンを用
いたが、これに限るものではなく、タンタルもしくはタ
ングステン等を用いてもよい。また、Arガスの代り
に、ヘリウム、ネオン、キセノン等の他の不活性ガスを
用いても良い。さらに、インラインとする成膜工程の成
膜室は一段に限らず多段型でも良い。
反応性スパッタリング法に用いる雰囲気ガスを、透過率
との相関が良い不活性ガスと亜酸化窒素の混合ガスと
し、しかも、その混合ガスのうちの亜酸化窒素のガス流
量を、酸素、窒素、珪素及び金属を主たる構成要素とす
る物質からなる膜の露光光に対する光透過率が所定範囲
となるような流量に制御することで、光半透過膜たる酸
素、窒素、珪素及び金属を主たる構成要素とする物質か
らなる膜の透過率の制御が容易となり、露光波長に対し
ての透過率を容易に得ることができる。
亜酸化窒素のガス流量を25sccm以下に規定したこ
とにより、その規定の範囲内でガス流量を調整すること
で、光半透過膜たる酸素、窒素、珪素及び金属を主たる
構成要素とする物質からなる膜の透過率の制御が容易と
なり、露光波長に対しての透過率を容易に得ることがで
きる。
を順次移送しつつ透明基板上に成膜するようにしたの
で、光半透過膜の成膜をインラインで実現でき、位相シ
フトマスクブランク及び位相シフトマスクの連続生産が
実現できる。
ガス流量を25sccm以下の規定の範囲内で調整する
ことで、酸素、窒素、珪素及び金属を主たる構成要素と
する物質からなる膜の膜厚の制御が容易となり、露光波
長に対して要求される所定の位相シフト量を容易に得る
ことができる。
えたときの、N2 Oガス流量に対するMoSi膜の透過
率特性図である。
加えたときの、O2 ガス流量に対するMoSi膜の透過
率特性図である。
加えたときの、NOガス流量に対するMoSi膜の透過
率特性図である。
きの、各ガス流量に対するMoSi膜の膜厚特性図であ
る。
図である。
ブランク膜特性図である。
ンクの構成を示す部分断面図である。
成を示す部分断面図である。
透過率との関係を示す説明図である。
…光透過部、11…成膜室、12…MoSiターゲッ
ト。
Claims (6)
- 【請求項1】実質的に露光に寄与しない強度の光を透過
させる光半透過膜を酸素、窒素、珪素及び金属を主たる
構成要素とする物質からなる膜で構成し、この膜を成膜
室で金属と珪素の混合ターゲットを用いた反応性スパッ
タリング法により透明基板上に成膜する位相シフトマス
クブランクの製造方法において、 前記成膜室に不活性ガスと亜酸化窒素の混合ガスを流
し、 該混合ガスのうちの亜酸化窒素ガスの流量を、前記酸
素、窒素、珪素及び金属を主たる構成要素とする物質か
らなる膜の露光光に対する光透過率が所定範囲となるよ
うな流量に制御したことを特徴とした位相シフトマスク
ブランクの製造方法。 - 【請求項2】実質的に露光に寄与しない強度の光を透過
させる光半透過膜を酸素、窒素、珪素及び金属を主たる
構成要素とする物質からなる膜で構成し、この膜を成膜
室で金属と珪素の混合ターゲットを用いた反応性スパッ
タリング法により透明基板上に成膜する位相シフトマス
クブランクの製造方法において、 前記成膜室に不活性ガスと亜酸化窒素の混合ガスを流
し、 該混合ガスのうちの亜酸化窒素ガスの流量を25scc
m以下としたことを特徴とした位相シフトマスクブラン
クの製造方法。 - 【請求項3】実質的に露光に寄与しない強度の光を透過
させる光半透過膜を酸素、窒素、珪素及び金属を主たる
構成要素とする物質からなる膜で構成し、この膜を金属
と珪素の混合ターゲットを用いた反応性スパッタリング
法により透明基板上に成膜する成膜室を備え、 該成膜室に不活性ガスと亜酸化窒素の混合ガスを流し、 該混合ガスのうち亜酸化窒素ガスの流量を25sccm
以下とし、 前記透明基板を順次成膜室に連続的に移送していくこと
により、所定の酸素、窒素、珪素及び金属を主たる構成
要素とする物質からなる膜を透明基板上に成膜するよう
にしたことを特徴とする位相シフトマスクブランクの製
造方法。 - 【請求項4】請求項1ないし3のいずれかに記載の位相
シフトマスクブランクの製造方法において、 前記酸素、窒素、珪素及び金属を主たる構成要素とする
物質からなる膜および前記混合ターゲットの構成要素た
る金属がモリブデンであることを特徴とする位相シフト
マスクブランクの製造方法。 - 【請求項5】請求項1ないし4のいずれかに記載の位相
シフトマスクブランクの製造方法において、前記不活性
ガスがアルゴンであることを特徴とする位相シフトマス
クブランクの製造方法。 - 【請求項6】請求項1ないし5のいずれかに記載の位相
シフトマスクブランクの製造方法により位相シフトマス
クブランクを製造し、 該位相シフトマスクブランクの光半透過膜にパターン形
成処理を施して、前記光半透過部の一部を除去し、光半
透過部と、実質的に露光に寄与する強度の光を通過させ
る光透過部とからなるパターンを形成するようにしたこ
とを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
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ID=18345170
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