JPH11282150A - ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びその製造方法 - Google Patents

ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びその製造方法

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JPH11282150A
JPH11282150A JP7943498A JP7943498A JPH11282150A JP H11282150 A JPH11282150 A JP H11282150A JP 7943498 A JP7943498 A JP 7943498A JP 7943498 A JP7943498 A JP 7943498A JP H11282150 A JPH11282150 A JP H11282150A
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JP
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phase shift
target
film
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JP7943498A
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Takashi Haraguchi
崇 原口
Tadashi Matsuo
正 松尾
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Toppan Inc
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Toppan Printing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光波長及び検査波長での透過率を容易に制
御でき、且つ洗浄工程の耐薬品性を満足するハーフトー
ンブランク及びその製造法を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 SiとZrの2種類のターゲットを用い
て、同時に反応性スパッタリングすることでSi及びZ
rの化合物薄膜を成膜してハーフトーンブランクを得る
もので、このとき各々のターゲットに加える電力を制御
することで、成膜後のハーフトーンブランク中に含まれ
るSiやZrの元素組成比を制御する。または、Siと
Zrを粉末の状態で混ぜた後プレス成形して得た混合物
ターゲットを用いて、スパッタリングしてSi及びZr
の化合物薄膜を成膜してハーフトーンブランクを得るも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
ス中のフォトリソグラフィ工程においてパターンを形成
する際の露光転写用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するものであり、特にハーフトー
ン型位相シフトフォトマスクブランクに関する。
【0002】
【従来の技術】近年の半導体の微細化に伴い、Siウエ
ハ上にパターンを転写する際に解像度を向上させる技術
を施したフォトマスクの利用は盛んになりつつある。位
相シフト法はこの解像度向上技術の1つであり、隣接す
る開口部の片側に位相シフト部を設け隣接するパターン
を透過する投影光の位相差を互いに180度とすること
により、透過光が回折し干渉し合う際に境界部の光強度
を弱め、その結果として転写パターンの解像度を向上さ
せるものである。
【0003】上記のような位相シフト法はIBMのLeve
nsonらによって提唱され、特開昭58−173744号
公報や、原理では特公昭62−50811号公報に記載
されており、レベンソン型やハーフトーン型などが公知
となっている。レベンソン型はパターンを遮光層で形成
し、遮光パターンに隣接する開孔部の片側に位相シフト
部を設けて位相反転させるもので解像性能と焦点深度は
大きく向上するが、3つ以上のパターンが隣接する場合
には必ず位相が等しくなる部分が生じ、設計等での工夫
が必要となる。また、完全な遮光性を持たない半透明遮
光層によって露光光をレジスト感度以下で透過させ、且
つ位相を反転させるものをハーフトーン型と呼び、同様
な解像度向上効果を得ることが可能となる。この場合は
特に孤立パターンの解像度向上に有効である。ハーフト
ーン型位相シフトマスクブランク(以下ハーフトーンブ
ランクと称す)の膜材料としては現在までにMoSi、
WSi、ZrSi、Cr等の化合物を主要構成材料とす
るものが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような化合物で
構成されたハーフトーンブランクはこれまで化合物ター
ゲットを使用して成膜されている。化合物ターゲットは
ターゲットを作製する段階で2種類以上の材料を化合さ
せた後、更に粉砕し再びプレスを行いターゲットとして
加工する。
【0005】このような従来までの化合物ターゲットを
用いて成膜を行う製造方法にはいくつかの問題点があげ
られる。第一には上記の様な化合物ターゲットを用いて
ハーフトーンブランクを成膜する場合にはハーフトーン
ブランクの元素組成比は任意にはならず、その組成比は
ターゲットの組成比によって決定されるという制約を受
ける。例えばZrとSiを主要構成材料とするハーフト
ーンブランクを成膜する場合のターゲットとしては、Z
rとSiの化合物は極まれであり、一般的なものとして
はZrSi2 等の組成に限られてしまう。この場合、Z
rに対するSiの結合の比率(化学量論比)は予め定ま
っているため、成膜後のハーフトーンブランクにおける
ZrやSiの組成比を細かく制御することは困難であっ
た。
【0006】ウエハへのパターン転写時の露光光がエキ
シマレーザー等の短波長になると、位相シフトマスクで
は露光光領域で5〜15%程度の分光透過率を有すると
きに、365nm及び488nmといった検査波長域の
分光特性は、検査時のコントラストを得る為に分光透過
率を出来る限り低く抑える必要がある。また、洗浄工程
で用いられる薬液耐性を考えると従来のZrSi2 化合
物ターゲットを用いて成膜を行ったハーフトーンブラン
クは熱硫酸には高い耐性を有するが、KOH水溶液(3
0wt%)のアルカリ洗浄液に対しては若干の溶解性を
示す事が確認されており、この点も改良をすることが望
まれていた。
【0007】上記のハーフトーンブランクに要求される
分光特性や薬液耐性といった諸特性は殆どが成膜材料に
起因する物であり、改良には膜組成比からの変更が不可
欠であるが現状の化合物ターゲットでは膜組成比の制御
が思いどうりにいかず難かしい問題であった。
【0008】また、化合物ターゲットは化合物をプレス
成形したときに内部に空隙が生じ易いためターゲット密
度を高められない。このため成膜後の膜にピンホールや
パーティクルといった欠陥が生じやすいなどの問題点も
指摘されている。
【0009】本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、露光波長及び検査波長での透過率を容易に制御で
き、且つ洗浄工程の耐薬品性を満足するハーフトーンブ
ランク及びその製造法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に於いて上記課題
を解決するために、まず請求項1においてはSiを構成
要素として含むハーフトーン型位相シフトブランクにお
いて、Si及びZrのターゲットを同時に使用した反応
性スパッタリングにより透明性基板上に形成されたZr
及びSiの化合物薄膜からなることを特徴とするハーフ
トーン型位相シフトマスクブランクとしたものである。
【0011】また、請求項2においては、Siを構成要
素として含むハーフトーン型位相シフトマスクブランク
において、SiとZrの混合物ターゲットを用いてスパ
ッタリングにより透明性基板上に形成されたZr及びS
iの化合物薄膜からなることを特徴とするハーフトーン
型位相シフトブランクとしたものである。
【0012】また、請求項3においては、請求項1又は
2記載のZr及びSiの化合物薄膜は少なくとも1層以
上で、ZrとSiの組成比(atomic%)が0.1
<Zr/Si<2.0であることを特徴とするハーフト
ーン型位相シフトマスクブランクとしたものである。
【0013】また、請求項4においては、Si及びZr
のターゲットを同時に使用した反応性スパッタリングに
より、透明性基板上にZr及びSiの化合物薄膜をスパ
ッタリング成膜することを特徴とする請求項1記載のハ
ーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法とし
たものである。
【0014】さらにまた、請求項5においては、Siと
Zrの混合物ターゲットを用いて透明性基板上にZr及
びSiの化合物薄膜をスパッタリング成膜することを特
徴とする請求項2記載のハーフトーン型位相シフトマス
クブランクの製造方法としたものである。
【0015】本発明のハーフトーンブランクを使用した
ハーフトーンマスクは、露光光での透過率及び屈折率の
制御はもちろんのこと、検査時のコントラストを得る為
に検査波長域での分光透過率を低く抑えるといった分光
特性の制御や薬液に対する耐性等を容易に達成できる。
さらに、本発明の方法でハーフトーンブランクを作製し
た場合膜中の元素組成比を容易に制御できる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき説
明する。本発明のハーフトーンブランクはスパッタリン
グ成膜の方法を工夫することにより、膜中の元素組成比
を制御してハーフトーンブランクに要求される物性、例
えば所定波長での透過率及び屈折率の制御及び薬液に対
する耐性等を制御できるようにしたものである。
【0017】具体的には、SiとZrの2種類のターゲ
ットを用いて、同時に反応性スパッタリングすることで
Si及びZrの化合物薄膜を成膜するものであり、この
とき各々のターゲットに加える電力を制御することで、
成膜後のハーフトーンブランク中に含まれるSiやZr
の元素組成比を制御する。または、SiとZrを粉末の
状態で混合した後プレス成形して得た混合物ターゲット
を用いて、スパッタリングしてSi及びZrの化合物薄
膜を成膜するものである。この場合SiとZrの混合物
ターゲットはZrとSiが結合しシリサイド化していな
いためターゲットの組成は制約を受けず、成膜後のハー
フトーンブランクはターゲット作製の段階のZrとSi
の混合比率によって、任意の元素組成比を有する膜を成
膜することが可能となる。
【0018】上記のハーフトーンブランクは単層膜でも
ハーフトーン位相シフトマスクとしての諸特性は達成で
きるが2層以上の多層膜でも適用可能である。
【0019】
【実施例】以下実施例により本発明を詳細に説明する。
【0020】<実施例1>透明性基板として合成石英ガ
ラス、成膜方法はDCスパッタリングとRFスパッタリ
ング法を用いた。Zr及びSiターゲットを使用した2
源同時・反応性スパッタリングにより成膜を行った。膜
中のZr及びSiの元素組成比はターゲットに印加され
る電力で決定されるため、本実施例ではSiターゲット
の印加電力を一定とし、Zrターゲットの印加電力を変
化させることで組成比を制御した。また、反応性スパッ
タリング時の導入ガスはArとO2 の混合ガスを用い、
総流量は30SCCMとした。 成膜条件:Siターゲットの印加電力:RF400W(固定) Zrターゲットの印加電力:DC200、150、100W 使用ガス:ArとO2 の混合ガス 総流量30SCCM(内O2 ガス流量:2SCCM)
【0021】今回得られた2層膜ハーフトーンブランク
の分光特性の結果を図1(a)〜(c)に示す。図1
(a)〜(c)はKrF用ハーフトーン位相シフトブラ
ンクとしてZrSiO膜を2層で成膜した場合のシミュ
レーション結果の一例である。シミュレーション条件は
KrFエキシマレーザの露光波長248nmでの透過
率:5%、位相差:180 度とし、以下に示した上層膜、
下層膜を組み合わせた2層膜とし、成膜後の膜の屈折率
・消衰係数を測定することにより算出した。 上層膜(半透明性膜)Zr/Si= DC200/RF400(W) Zr/Si= DC150/RF400(W) Zr/Si= DC100/RF400(W) 導入ガス:Ar/O2 =28/2(SCCM) 下層膜(透明性膜) Zr/Si= DC200/RF400(W) 導入ガス:Ar/O2 =24/6(SCCM)
【0022】上記条件で成膜した膜の元素組成比をES
CA(Electron Spectroscopy forChemical Analysis
)によって膜中定常層の組成比(atomic%)を
決定したところ、上記条件の、Zr/Si=DC200
/RF400(W)の場合ZrとSiの比率Zr/Si
=0.83、Zr/Si=DC100/RF400
(W)の場合Zr/Si=0.14となった。以上のよ
うにZrとSiのターゲットに印加される電力を制御す
ることで、膜中の元素組成比を制御することが可能であ
る。また、分光特性もZrの割合(組成比)を高めるこ
とで長波長側の検査波長領域での分光透過率を制御する
ことが可能である。
【0023】今回得られたハーフトーンブランクスの薬
液に対する耐性は下記の及びの条件で行い、位相差
減少を測定した。その結果を表1に示す。 H2 SO4 CONC 70℃1時間 KOH(30wt%)50℃1時間
【0024】
【表1】
【0025】表1の結果よりこの成膜方法を用いること
により薬液浸漬に対する耐性について、洗浄条件により
必要な範囲で調整をすることができることが確認され
た。
【0026】<実施例2>ZrとSiの混合物ターゲッ
トを使用して成膜を行った場合にも、ターゲット作製時
のZrとSiの混合比をZrとSiの結合したときの原
子数比と異なるものを使用することにより成膜を行っ
た。ここでは混合物のターゲットをRF400(W)、
アルゴンガス流量28(SCCM)、酸素ガス流量2
(SCCM)条件下で反応性スパッタリングを行った結
果、成膜後の膜のZrとSiの元素組成比(atomi
c%)は、Zr/Si=1.3のハーフトーンブランク
を得た。
【0027】このように本実施例の方法によれば、2つ
以上のターゲットに加える各々の電力を制御すること
や、予めターゲットでの金属の混合比率を変えておくこ
とにより、分光特性や薬液に対する耐性を変えることが
可能である。また、このことは本実施例以外でも同様な
効果が認められ、特にSiを含んだハーフトーンブラン
クの場合に有効であり、Siと、MoやWやTa等の化
合物を主体とするものへの適用も可能である。
【0028】
【発明の効果】本発明のハーフトーンブランクは露光波
長及び検査波長域での分光透過率を制御し、且つ洗浄工
程で使用される薬液に耐性をもたすことができる。本方
法によれば、2つ以上のターゲットに加える各々の電力
を制御する、もしくは2つ以上の金属が結合していない
状態で混合されている混合物のターゲットを用いること
で任意の組成比の膜を得ることが可能となり、従来の化
合物ターゲットでは化合物の結合する際の原子数比の制
約を受けるために得ることの出来なかった組成比の膜を
成膜することができる。この結果として膜中に含まれる
金属の組成比により、検査時のコントラストを得る為に
検査波長域での分光透過率を低く抑えるといった分光特
性の制御や、薬液に対する耐性の調整も可能となる。ま
た混合物ターゲットの場合、化合物ターゲットよりも密
度が高くなるため、成膜後の膜の欠陥数でも低減を計る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(c)は、本発明のハーフトーンブラ
ンクの一実施例の分光特性を示す説明図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Si(シリコン)を構成要素として含むハ
    ーフトーン型位相シフトブランクにおいて、Si(シリ
    コン)及びZr(ジルコニウム)のターゲットを同時に
    使用した反応性スパッタリングにより透明性基板上に形
    成されたZr及びSiの化合物薄膜からなることを特徴
    とするハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
  2. 【請求項2】Siを構成要素として含むハーフトーン型
    位相シフトマスクブランクにおいて、SiとZrの混合
    物ターゲットを用いたスパッタリングにより透明性基板
    上に形成されたZr及びSiの化合物薄膜からなること
    を特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクブラン
    ク。
  3. 【請求項3】請求項1又は2記載のZr及びSiの化合
    物薄膜は少なくとも1層以上で、ZrとSiの組成比
    (atomic%)が0.1<Zr/Si<2.0であ
    ることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクブ
    ランク。
  4. 【請求項4】Si及びZrのターゲットを同時に使用し
    た反応性スパッタリングにより、透明性基板上にZr及
    びSiの化合物薄膜を形成することを特徴とする請求項
    1記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製
    造方法。
  5. 【請求項5】SiとZrの混合物ターゲットを用いて透
    明性基板上にZr及びSiの化合物薄膜をスパッタリン
    グ成膜することを特徴とする請求項2記載のハーフトー
    ン型位相シフトマスクブランクの製造方法。
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