JP2002014458A - ハーフトーン型位相シフトマスクおよびブランク - Google Patents
ハーフトーン型位相シフトマスクおよびブランクInfo
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- JP2002014458A JP2002014458A JP2000198705A JP2000198705A JP2002014458A JP 2002014458 A JP2002014458 A JP 2002014458A JP 2000198705 A JP2000198705 A JP 2000198705A JP 2000198705 A JP2000198705 A JP 2000198705A JP 2002014458 A JP2002014458 A JP 2002014458A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ガラス基板上に露光光に対して透明な領域と、
位相および透過率が制御された半透明膜領域を設けたハ
ーフトーン型位相シフトマスクの製造に用いられる半透
明膜層を有するブランクに於いて、露光波長の短波長化
や高透過率化に対応できるハーフトーン型位相シフトマ
スク及びブランクを提供する。 【解決手段】半透明膜層に含まれる主要構成金属元素に
対するシリコン元素の含有比率が、それら２元素が構成
し得るシリサイド化合物のうち最もシリコンの含有比率
が高い化学量論比率よりも、シリコンの含有比率が高く
なっていることを特徴とする。
位相および透過率が制御された半透明膜領域を設けたハ
ーフトーン型位相シフトマスクの製造に用いられる半透
明膜層を有するブランクに於いて、露光波長の短波長化
や高透過率化に対応できるハーフトーン型位相シフトマ
スク及びブランクを提供する。 【解決手段】半透明膜層に含まれる主要構成金属元素に
対するシリコン元素の含有比率が、それら２元素が構成
し得るシリサイド化合物のうち最もシリコンの含有比率
が高い化学量論比率よりも、シリコンの含有比率が高く
なっていることを特徴とする。
Description
【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で使用される露光転写用の
フォトマスク及びこれを製造するためのフォトマスクブ
ランクに係るものであり、特にハーフトーン型位相シフ
トマスクまたはハーフトーン型位相シフトマスクブラン
クに関するものである。
中のフォトリソグラフィ工程で使用される露光転写用の
フォトマスク及びこれを製造するためのフォトマスクブ
ランクに係るものであり、特にハーフトーン型位相シフ
トマスクまたはハーフトーン型位相シフトマスクブラン
クに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近のフォトマスク製造に利用されてい
る位相シフト法はＳｉウエハ上にパターンを転写する際
の解像度向上技術の１つであり、開発が盛んに行われて
いる。原理的にはマスク上の隣接する領域に互いの透過
光の位相差が１８０度となるように位相シフト部を設け
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。これにより通常のフォトマスク
に比べて飛躍的に優れた微細パターンの解像度向上効果
および焦点深度向上の効果を持つ。
る位相シフト法はＳｉウエハ上にパターンを転写する際
の解像度向上技術の１つであり、開発が盛んに行われて
いる。原理的にはマスク上の隣接する領域に互いの透過
光の位相差が１８０度となるように位相シフト部を設け
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。これにより通常のフォトマスク
に比べて飛躍的に優れた微細パターンの解像度向上効果
および焦点深度向上の効果を持つ。
【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。特
にハーフトーン型位相シフトマスクは、半透明性膜に透
過光の位相反転作用および、パターン内部でレジストの
感度以下での遮光性の役割を持たせる事により透過光強
度のエッジ形状を急峻にして解像性や焦点深度特性を向
上させると共にマスクパターンを忠実にウエハ上に転写
する効果を有したものである。
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。特
にハーフトーン型位相シフトマスクは、半透明性膜に透
過光の位相反転作用および、パターン内部でレジストの
感度以下での遮光性の役割を持たせる事により透過光強
度のエッジ形状を急峻にして解像性や焦点深度特性を向
上させると共にマスクパターンを忠実にウエハ上に転写
する効果を有したものである。
【０００４】この中で特願平9-169143号公報や特願平9-
274429号公報では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またはブランクと記
述）の膜材料として、分光特性など優れた点を有するこ
とからＺｒやＺｒＳｉの化合物を使用したものを提案し
ている。尚、露光転写により形成するパターン寸法を所
定倍率に拡大して転写用パターンを形成してあるフォト
マスクのことを従来よりレチクルと称しているが、本発
明に係る位相シフトマスクの分野に於いてもこれをレチ
クルと称し、位相シフトマスクとして定義された範疇に
含まれるものとする。
274429号公報では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またはブランクと記
述）の膜材料として、分光特性など優れた点を有するこ
とからＺｒやＺｒＳｉの化合物を使用したものを提案し
ている。尚、露光転写により形成するパターン寸法を所
定倍率に拡大して転写用パターンを形成してあるフォト
マスクのことを従来よりレチクルと称しているが、本発
明に係る位相シフトマスクの分野に於いてもこれをレチ
クルと称し、位相シフトマスクとして定義された範疇に
含まれるものとする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ここ数年の半導体の急
激な微細化に伴い、それを達成するためのリソグラフィ
技術も同時に進歩を遂げてきた。マスクパターンをウエ
ハ上に転写する縮小投影露光装置（ステッパー）は解像
性を向上させるために短波長化が進みｉ線以降ではＫｒ
Ｆエキシマレーザー，ＡｒＦエキシマレーザーといった
紫外光領域光への変遷を辿っている。また近年ではウエ
ハ上に転写されるパターンの解像性をより高めるため
に、シフター部における光の透過率を高めた高透過率ハ
ーフトーンマスクも注目されている。高透過率ハーフト
ーンマスクはシフター膜部の透過率が高く、位相が反転
して透過するする光の強度も強くなる。このため位相の
打ち消し効果化が高くなり、Ｓｉウエハへのパターン転
写時における解像性が向上する。
激な微細化に伴い、それを達成するためのリソグラフィ
技術も同時に進歩を遂げてきた。マスクパターンをウエ
ハ上に転写する縮小投影露光装置（ステッパー）は解像
性を向上させるために短波長化が進みｉ線以降ではＫｒ
Ｆエキシマレーザー，ＡｒＦエキシマレーザーといった
紫外光領域光への変遷を辿っている。また近年ではウエ
ハ上に転写されるパターンの解像性をより高めるため
に、シフター部における光の透過率を高めた高透過率ハ
ーフトーンマスクも注目されている。高透過率ハーフト
ーンマスクはシフター膜部の透過率が高く、位相が反転
して透過するする光の強度も強くなる。このため位相の
打ち消し効果化が高くなり、Ｓｉウエハへのパターン転
写時における解像性が向上する。
【０００６】上記のような光のより短波長化への移行、
ハーフトーンマスクの高透過率化への対応を行う中で、
従来のフォトマスクブランクのシフター材料はこれらに
対応する為に材料面においても見直す必要がある。
ハーフトーンマスクの高透過率化への対応を行う中で、
従来のフォトマスクブランクのシフター材料はこれらに
対応する為に材料面においても見直す必要がある。
【０００７】従来提案されているハーフトーンマスクや
ブランクのシフターに用いられる膜材料の内、金属（Ｍ
e）とシリコン（Ｓｉ）との化合物で形成されたものの
多くは、金属に遷移金属を用いており、これらの製造に
係るターゲットに於けるＭｅとＳｉの組成比（モル比）
はＭｅ：Ｓｉ＝１：２の化学量論比のシリサイド化合物
を主体としている。若しくは他の化学量論比に基づく組
成比が主体となっている。例えば、マスク材料として分
光特性に優れる他、薬液や露光レーザー光等の各種耐性
に優れる事から提案されているジルコニウムとシリコン
の化合物を主要構成元素とするマスクやブランクのシフ
ター膜もＭｅとＳｉの比が２：１（ダイ・シリサイド）
のターゲットを用いている場合が多い。
ブランクのシフターに用いられる膜材料の内、金属（Ｍ
e）とシリコン（Ｓｉ）との化合物で形成されたものの
多くは、金属に遷移金属を用いており、これらの製造に
係るターゲットに於けるＭｅとＳｉの組成比（モル比）
はＭｅ：Ｓｉ＝１：２の化学量論比のシリサイド化合物
を主体としている。若しくは他の化学量論比に基づく組
成比が主体となっている。例えば、マスク材料として分
光特性に優れる他、薬液や露光レーザー光等の各種耐性
に優れる事から提案されているジルコニウムとシリコン
の化合物を主要構成元素とするマスクやブランクのシフ
ター膜もＭｅとＳｉの比が２：１（ダイ・シリサイド）
のターゲットを用いている場合が多い。
【０００８】しかしながら、このようなＭｅＳｉの代表
的な組成のターゲットからシフター膜を成膜した場合に
は前記までに示したような移行への対応に問題が生じて
くる。これはハーフトーンマスク及びブランクが露光波
長の短波長化や高透過率化に対応するのが困難であると
いう事である。言い換えるとシフター構成する膜の透明
性が不足するということであり、光学定数のうちの消衰
係数ｋが低下しないことに起因するものである。
的な組成のターゲットからシフター膜を成膜した場合に
は前記までに示したような移行への対応に問題が生じて
くる。これはハーフトーンマスク及びブランクが露光波
長の短波長化や高透過率化に対応するのが困難であると
いう事である。言い換えるとシフター構成する膜の透明
性が不足するということであり、光学定数のうちの消衰
係数ｋが低下しないことに起因するものである。
【０００９】仮に従来の膜でハーフトーンマスクを形成
したとすると、ＡｒＦエキシマレーザー露光などの短波
長または高透過率のハーフトーンマスクへの対応を行う
中では検査波長域での透過率が極端に高くなるなど分光
特性が悪化してしまい、その結果として検査が困難にな
る等の問題が生じてしまう。若しくは位相差を１８０度
としたとき、所望の透過率を得ることが完全に不可能と
なってしまう。本発明の課題は、上記問題点を解決する
ことにある。
したとすると、ＡｒＦエキシマレーザー露光などの短波
長または高透過率のハーフトーンマスクへの対応を行う
中では検査波長域での透過率が極端に高くなるなど分光
特性が悪化してしまい、その結果として検査が困難にな
る等の問題が生じてしまう。若しくは位相差を１８０度
としたとき、所望の透過率を得ることが完全に不可能と
なってしまう。本発明の課題は、上記問題点を解決する
ことにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が提供するものは、ハーフトーン型位相シフト
マスクおよびハーフトーン型位相シフトマスクブランク
において、Ｚｒ等の金属元素とＳｉ元素の含有比率を光
学特性や膜特性等の関わりから鑑みて定めるものであ
る。
に本発明が提供するものは、ハーフトーン型位相シフト
マスクおよびハーフトーン型位相シフトマスクブランク
において、Ｚｒ等の金属元素とＳｉ元素の含有比率を光
学特性や膜特性等の関わりから鑑みて定めるものであ
る。
【００１１】具体的には上記で挙げたような問題点を解
決するために、ハーフトーン型位相シフトマスクおよび
この製造に係るマスクブランクのガラス基板上に設けら
れた半透明性膜に於いて、既定の元素量論比に基づく金
属シリサイド化合物ターゲットからでは得られない膜透
明性と実現し、且つ同時にハーフトーンマスクとして必
要な屈折率の条件を満たすことができる組成比を規定す
るものである。すなわちハーフトーンマスクの該半透明
性膜における金属とＳｉの組成比をある範囲内で定めた
ことを特徴としたもので、これによって上記問題点に列
挙した事柄を解決することが出来るものである。
決するために、ハーフトーン型位相シフトマスクおよび
この製造に係るマスクブランクのガラス基板上に設けら
れた半透明性膜に於いて、既定の元素量論比に基づく金
属シリサイド化合物ターゲットからでは得られない膜透
明性と実現し、且つ同時にハーフトーンマスクとして必
要な屈折率の条件を満たすことができる組成比を規定す
るものである。すなわちハーフトーンマスクの該半透明
性膜における金属とＳｉの組成比をある範囲内で定めた
ことを特徴としたもので、これによって上記問題点に列
挙した事柄を解決することが出来るものである。
【００１２】本発明ではこのような上記記載の方法によ
って問題解決をはかるもので、以下にその手段を列挙す
る。
って問題解決をはかるもので、以下にその手段を列挙す
る。
【００１３】本発明の請求項１の発明は、ガラス基板上
に露光光に対して透明な領域と、位相および透過率が制
御された半透明膜領域を設けたハーフトーン型位相シフ
トマスクの製造に用いられる半透明膜層を有するブラン
クに於いて、半透明膜層に含まれる主要構成金属元素に
対するシリコン元素の含有比率が、それら２元素が構成
し得るシリサイド化合物のうち最もシリコンの含有比率
が高い化学量論比率よりも、シリコンの含有比率が高く
なっていることを特徴とするブランクとしたものであ
る。
に露光光に対して透明な領域と、位相および透過率が制
御された半透明膜領域を設けたハーフトーン型位相シフ
トマスクの製造に用いられる半透明膜層を有するブラン
クに於いて、半透明膜層に含まれる主要構成金属元素に
対するシリコン元素の含有比率が、それら２元素が構成
し得るシリサイド化合物のうち最もシリコンの含有比率
が高い化学量論比率よりも、シリコンの含有比率が高く
なっていることを特徴とするブランクとしたものであ
る。
【００１４】本発明の請求項２の発明は、ガラス基板上
に露光光に対して透明な領域と、位相および透過率が制
御された半透明膜領域を設けたハーフトーン型位相シフ
トマスクの製造に用いられる半透明膜層を有するブラン
クに於いて、半透明膜層に含まれる主要構成金属元素に
対するシリコン元素の含有比率が、それら２元素が構成
し得るダイ・シリサイド化合物の化学量論比率よりもシ
リコンの含有比率が高いことを特徴とするブランクとし
たものである。
に露光光に対して透明な領域と、位相および透過率が制
御された半透明膜領域を設けたハーフトーン型位相シフ
トマスクの製造に用いられる半透明膜層を有するブラン
クに於いて、半透明膜層に含まれる主要構成金属元素に
対するシリコン元素の含有比率が、それら２元素が構成
し得るダイ・シリサイド化合物の化学量論比率よりもシ
リコンの含有比率が高いことを特徴とするブランクとし
たものである。
【００１５】本発明の請求項３の発明は、請求項１また
は請求項２記載のブランクにおいて、半透明膜層の主要
構成元素が遷移金属とシリコンの化合物で構成されたも
のであるブランク。としたものである。
は請求項２記載のブランクにおいて、半透明膜層の主要
構成元素が遷移金属とシリコンの化合物で構成されたも
のであるブランク。としたものである。
【００１６】本発明の請求項４の発明は、請求項３のブ
ランクにおいて、半透明膜層の構成元素が遷移金属と、
シリコンと、酸素からなり、遷移金属とシリコンの原子
比（シリコン／遷移金属）が１．８５から３．４３の範
囲内であることを特徴とするブランクとしたものであ
る。
ランクにおいて、半透明膜層の構成元素が遷移金属と、
シリコンと、酸素からなり、遷移金属とシリコンの原子
比（シリコン／遷移金属）が１．８５から３．４３の範
囲内であることを特徴とするブランクとしたものであ
る。
【００１７】本発明の請求項５の発明は、請求項３記載
のブランクにおいて、半透明膜層の構成元素が遷移金属
と、シリコンと、酸素・窒素もしくは窒素からなり、遷
移金属とシリコンの原子比（シリコン／遷移金属）が
１．８５から７．４４の範囲内であることを特徴とする
ブランクとしたものである。
のブランクにおいて、半透明膜層の構成元素が遷移金属
と、シリコンと、酸素・窒素もしくは窒素からなり、遷
移金属とシリコンの原子比（シリコン／遷移金属）が
１．８５から７．４４の範囲内であることを特徴とする
ブランクとしたものである。
【００１８】本発明の請求項６の発明は、請求項１〜請
求項５いずれか１項記載のブランクにおいて、半透明層
の主要構成金属元素もしくは遷移金属がジルコニウムで
あることを特徴とするブランクとしたものである。
求項５いずれか１項記載のブランクにおいて、半透明層
の主要構成金属元素もしくは遷移金属がジルコニウムで
あることを特徴とするブランクとしたものである。
【００１９】本発明の請求項７の発明は、請求項１〜請
求項６いずれか１項記載のブランクを用いて製造された
ことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクとし
たものである。
求項６いずれか１項記載のブランクを用いて製造された
ことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクとし
たものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明に係るフォトマスク、特に
ハーフトーン型位相シフトマスクおよびハーフトーン型
位相シフトマスクブランクは、合成石英等の透明基板上
にパターニングされた半透明性膜シフターを設けたもの
であるが、この半透明膜を露光光源の短波長化や高透過
率ハーフトーンに対応可能とさせるために、半透明膜の
元素組成比を具体的に定めたものである。
ハーフトーン型位相シフトマスクおよびハーフトーン型
位相シフトマスクブランクは、合成石英等の透明基板上
にパターニングされた半透明性膜シフターを設けたもの
であるが、この半透明膜を露光光源の短波長化や高透過
率ハーフトーンに対応可能とさせるために、半透明膜の
元素組成比を具体的に定めたものである。
【００２１】組成範囲の決定に於いては、異なる２つの
ターゲットから同時且つ同一基板上に成膜を行う２源ス
パッタリング方法により、複数の組成の異なるシフター
膜を形成し検討を行った。以下にその詳細を記す。尚、
実験では主にＺｒとＳｉを主要構成元素とする膜を用い
て居るが、Ｚｒ以外でもＨｆ，Ｔｉ，Ｍｏなど他の金属
でも遷移金属であれば同傾向であるのでこれらの金属を
用いることも可能である。
ターゲットから同時且つ同一基板上に成膜を行う２源ス
パッタリング方法により、複数の組成の異なるシフター
膜を形成し検討を行った。以下にその詳細を記す。尚、
実験では主にＺｒとＳｉを主要構成元素とする膜を用い
て居るが、Ｚｒ以外でもＨｆ，Ｔｉ，Ｍｏなど他の金属
でも遷移金属であれば同傾向であるのでこれらの金属を
用いることも可能である。
【００２２】実験には既存のＺｒＳｉ2スパッタリング
ターゲットとＳｉスパッタリングターゲットとを同時に
スパッタリング成膜を行い、各スパッタリングターゲッ
トへの印可電力を制御することにより膜の組成比を変化
させた。尚、成膜した膜の組成分析にはＸＰＳ分析を使
用した。 ターゲット ：Si，ZrSi2 成膜雰囲気 ：Ar+O2=40[SCCM]（反応性スパッタリング） O2=1.0〜5.0[SCCM]（O2/(Ar+O2)*100=2.5%〜12.5%） Pressure ：0.25[Pa] Power ：DC300[W]（Total） Si/（Si＋ZrSi2）＝0%（ZrSi2）〜100%（Si）・・・Power比 ターケ゛ット-基板間距離 ：200[mm] Anneal ：250℃，1h （Oven） 組成定量分析：XPS (Zr+Si+O=100%) 膜定常層までエッチングし分析
ターゲットとＳｉスパッタリングターゲットとを同時に
スパッタリング成膜を行い、各スパッタリングターゲッ
トへの印可電力を制御することにより膜の組成比を変化
させた。尚、成膜した膜の組成分析にはＸＰＳ分析を使
用した。 ターゲット ：Si，ZrSi2 成膜雰囲気 ：Ar+O2=40[SCCM]（反応性スパッタリング） O2=1.0〜5.0[SCCM]（O2/(Ar+O2)*100=2.5%〜12.5%） Pressure ：0.25[Pa] Power ：DC300[W]（Total） Si/（Si＋ZrSi2）＝0%（ZrSi2）〜100%（Si）・・・Power比 ターケ゛ット-基板間距離 ：200[mm] Anneal ：250℃，1h （Oven） 組成定量分析：XPS (Zr+Si+O=100%) 膜定常層までエッチングし分析
【００２３】上記実験結果よりＳｉへのパワー比（Ｓｉ
含有量）に対する結果を図１・表１に示す。図１は、横
軸を屈折率、縦軸を消衰係数とし、パワー比を変化した
ときの結果を表す。又これらの結果をデータで示したも
のが表１である。またAr／Ｏ 2＝３５／５SCCMのときの
条件について再実験をした結果を図２・表２に示す。図
２は横軸がパワー比、縦軸が消衰係数（図（ａ））、又
は屈折率（図（ｂ））とし、パワー比を変化したときの
結果を表す。又これらの結果をデータで示したものが表
２である。この結果より膜中のＳｉ含有量を増すと消衰
係数ｋが低下するため膜の透明性が高まり、より短波長
露光光に対する透過性が高まる。また分光特性を悪化さ
せることなく、ｋrＦエキシマレーザーやＡｒＦエキシ
マレーザーに対応する高透過率ハーフトーンマスクを形
成することが可能である。しかしながらＳｉの含有量を
増す共にｋが低下する大きな効果はあるが、同時に屈折
率ｎの値も低下する。ｎの低下は膜厚の増加を伴うため
ある程度以上の屈折率は確保する必要がある。上記図２
の結果よりハーフトーンマスクとして最適な範囲は、パ
ワー比（：Si/(Si+ZrSi2)）＝0〜30%の範囲（ｎ：2.255
〜1.781）である。これ以上のパワー比では急激にｎが
低下するため不適である。
含有量）に対する結果を図１・表１に示す。図１は、横
軸を屈折率、縦軸を消衰係数とし、パワー比を変化した
ときの結果を表す。又これらの結果をデータで示したも
のが表１である。またAr／Ｏ 2＝３５／５SCCMのときの
条件について再実験をした結果を図２・表２に示す。図
２は横軸がパワー比、縦軸が消衰係数（図（ａ））、又
は屈折率（図（ｂ））とし、パワー比を変化したときの
結果を表す。又これらの結果をデータで示したものが表
２である。この結果より膜中のＳｉ含有量を増すと消衰
係数ｋが低下するため膜の透明性が高まり、より短波長
露光光に対する透過性が高まる。また分光特性を悪化さ
せることなく、ｋrＦエキシマレーザーやＡｒＦエキシ
マレーザーに対応する高透過率ハーフトーンマスクを形
成することが可能である。しかしながらＳｉの含有量を
増す共にｋが低下する大きな効果はあるが、同時に屈折
率ｎの値も低下する。ｎの低下は膜厚の増加を伴うため
ある程度以上の屈折率は確保する必要がある。上記図２
の結果よりハーフトーンマスクとして最適な範囲は、パ
ワー比（：Si/(Si+ZrSi2)）＝0〜30%の範囲（ｎ：2.255
〜1.781）である。これ以上のパワー比では急激にｎが
低下するため不適である。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】また、以上まで膜の元素組成比をＸＰＳに
より調べた結果が表３である。この結果より、上記まで
に記載の目的を達成することが可能な元素組成比の範囲
はＳｉ／Ｚｒ＝１．８５〜３．４３と定めることができ
る。
より調べた結果が表３である。この結果より、上記まで
に記載の目的を達成することが可能な元素組成比の範囲
はＳｉ／Ｚｒ＝１．８５〜３．４３と定めることができ
る。
【００２７】
【表３】
【００２８】スパッタリング時の導入ガスとしてＮ2や
ＮＯ， Ｎ2Ｏ等を使用し、膜中に窒素を含有させた場合
には、含有させない場合に比較して屈折率ｎの値は大き
くなる。ＺｒＳｉ2ターゲットを使用して、Ａｒ＋ Ｎ2
Ｏの反応性スパッタリングで膜をした場合ｎ＝２．８、
Ａｒ＋ＮＯの反応性スパッタリングの場合にはｎ＝２．
６となり、窒素を含有しない場合に比較して増加する。
このため膜中に窒素含有の場合には、ｎによる制約が緩
和されるため上記記載のパワー比の範囲は拡大し、Ｓｉ
／Ｚｒ＝１．８５〜７．４４が最適である。これ以上Ｓ
ｉの含有比を増加した場合には、エッチングの際の合成
石英との選択性等が問題となってしまう。
ＮＯ， Ｎ2Ｏ等を使用し、膜中に窒素を含有させた場合
には、含有させない場合に比較して屈折率ｎの値は大き
くなる。ＺｒＳｉ2ターゲットを使用して、Ａｒ＋ Ｎ2
Ｏの反応性スパッタリングで膜をした場合ｎ＝２．８、
Ａｒ＋ＮＯの反応性スパッタリングの場合にはｎ＝２．
６となり、窒素を含有しない場合に比較して増加する。
このため膜中に窒素含有の場合には、ｎによる制約が緩
和されるため上記記載のパワー比の範囲は拡大し、Ｓｉ
／Ｚｒ＝１．８５〜７．４４が最適である。これ以上Ｓ
ｉの含有比を増加した場合には、エッチングの際の合成
石英との選択性等が問題となってしまう。
【００２９】これらの範囲は即ち、主要構成金属に対す
るシリコン元素の含有比率に於いて、それら２元素が構
成し得るダイ・シリサイド化合物の化学量論比率よりも
シリコンの含有比率を高くすることや，主要構成金属に
対するシリコン元素の含有比率に於いて、それら２元素
が構成し得るシリサイド化合物のうち最もシリコン含有
比率が高い化学量論比率よりも、シリコンの含有比率が
高くすることと同様なことである。
るシリコン元素の含有比率に於いて、それら２元素が構
成し得るダイ・シリサイド化合物の化学量論比率よりも
シリコンの含有比率を高くすることや，主要構成金属に
対するシリコン元素の含有比率に於いて、それら２元素
が構成し得るシリサイド化合物のうち最もシリコン含有
比率が高い化学量論比率よりも、シリコンの含有比率が
高くすることと同様なことである。
【００３０】本発明のハーフトーン型位相シフトマスク
ブランクの成膜は反応性スパッタリングを用いて行うこ
とが出来る。スパッタリング装置にはマグネトロンスパ
ッタリング装置を使用し、ＡｒおよびＯ2ガスの雰囲気
中でＺｒＳｉの酸化物膜をガラス基板上に成膜する。
尚、導入ガスを適宜変更することにより、同様に窒化や
弗化等がなされた薄膜を得ることも可能である。
ブランクの成膜は反応性スパッタリングを用いて行うこ
とが出来る。スパッタリング装置にはマグネトロンスパ
ッタリング装置を使用し、ＡｒおよびＯ2ガスの雰囲気
中でＺｒＳｉの酸化物膜をガラス基板上に成膜する。
尚、導入ガスを適宜変更することにより、同様に窒化や
弗化等がなされた薄膜を得ることも可能である。
【００３１】本発明のブランクの製造に使用するスパッ
タリングターゲットはＺｒとＳｉのシリサイド化された
ターゲットを主体とすることが出来る。その製造方法は
先ずＺｒとＳｉを粉末から化学量論比に基づく割合で混
合した後、加熱を行いＺｒとＳｉの間でシリサイド反応
を促しＺｒＳｉやＺｒＳｉ2等のシリサイド材料を得
る。ＺｒとＳｉの化合物はこの他にもＺｒ5Ｓｉ4やＺｒ
3Ｓｉ2，Ｚｒ5Ｓｉ3，Ｚｒ 2Ｓｉ等でも良い。この後、
以上材料を再び粉砕し、場合によってはＺｒ若しくはＳ
ｉ粉を若干添加・混合し組成比を調整しターゲットとし
てプレス成形する。また、ＺｒとＳｉを粉体の状態から
組成比に基づき混合を行い、後にプレス加工を行い成形
した混合物ターゲットでも別段問題は生じない。
タリングターゲットはＺｒとＳｉのシリサイド化された
ターゲットを主体とすることが出来る。その製造方法は
先ずＺｒとＳｉを粉末から化学量論比に基づく割合で混
合した後、加熱を行いＺｒとＳｉの間でシリサイド反応
を促しＺｒＳｉやＺｒＳｉ2等のシリサイド材料を得
る。ＺｒとＳｉの化合物はこの他にもＺｒ5Ｓｉ4やＺｒ
3Ｓｉ2，Ｚｒ5Ｓｉ3，Ｚｒ 2Ｓｉ等でも良い。この後、
以上材料を再び粉砕し、場合によってはＺｒ若しくはＳ
ｉ粉を若干添加・混合し組成比を調整しターゲットとし
てプレス成形する。また、ＺｒとＳｉを粉体の状態から
組成比に基づき混合を行い、後にプレス加工を行い成形
した混合物ターゲットでも別段問題は生じない。
【００３２】
【実施例】本発明のハーフトーン型位相シフトマスクを
実施例により説明する。本実施例ではターゲットは上記
のような製造方法でＺｒＳｉ3.0の組成としたターゲッ
トを使用した。成膜はＡｒ＋Ｏ2＝４０ SCCMのガス条件
のもとで電力=ＤＣ３００Wにて成膜を行った。 ここで
Ａｒ／Ｏ2＝３５／５SCCMの酸素分圧条件において成膜
を行った場合のｎ＝１．８０，ｋ＝０．０２１という光
学定数が得られた。この膜は従来のシフター膜に比較し
てｋの値が小さいため光の透過性が良かった。また、１
１７１Åの膜厚の上記光学定数の膜と、膜厚１６９Åの
ｎ＝２．２５，ｋ＝０．１５の光学定数を持つ膜を重ね
合わせることにより、分光特性が良好でＡｒＦレーザー
露光光に対する位相差が１８０度で、透過率２０％の高
透過率のハーフトーンブランクを得た。
実施例により説明する。本実施例ではターゲットは上記
のような製造方法でＺｒＳｉ3.0の組成としたターゲッ
トを使用した。成膜はＡｒ＋Ｏ2＝４０ SCCMのガス条件
のもとで電力=ＤＣ３００Wにて成膜を行った。 ここで
Ａｒ／Ｏ2＝３５／５SCCMの酸素分圧条件において成膜
を行った場合のｎ＝１．８０，ｋ＝０．０２１という光
学定数が得られた。この膜は従来のシフター膜に比較し
てｋの値が小さいため光の透過性が良かった。また、１
１７１Åの膜厚の上記光学定数の膜と、膜厚１６９Åの
ｎ＝２．２５，ｋ＝０．１５の光学定数を持つ膜を重ね
合わせることにより、分光特性が良好でＡｒＦレーザー
露光光に対する位相差が１８０度で、透過率２０％の高
透過率のハーフトーンブランクを得た。
【００３３】次にこうして得た位相シフトマスクブラン
クにレジスト（ポジ型レジストＺＥＰ−７０００）を塗
布し，所定のパターンに電子ビーム露光し，現像等のレ
ジストプロセスを経てドライエッチングを行うことによ
りパターンを形成し、ハーフトーン型位相シフトマスク
を得た。ドライエッチング条件は以下の通りであった。
ドライエッチング装置にはＲＩＥ装置を使用した。エッチンク゛カ゛ス ：ＢＣｌ3 圧力 ：1.0Pa 12Pa POWER ：200W 100W 尚、エッチングガスはこの他の塩素系ガスやフッ素系ガ
スを使った場合でもエッチングは可能である。
クにレジスト（ポジ型レジストＺＥＰ−７０００）を塗
布し，所定のパターンに電子ビーム露光し，現像等のレ
ジストプロセスを経てドライエッチングを行うことによ
りパターンを形成し、ハーフトーン型位相シフトマスク
を得た。ドライエッチング条件は以下の通りであった。
ドライエッチング装置にはＲＩＥ装置を使用した。エッチンク゛カ゛ス ：ＢＣｌ3 圧力 ：1.0Pa 12Pa POWER ：200W 100W 尚、エッチングガスはこの他の塩素系ガスやフッ素系ガ
スを使った場合でもエッチングは可能である。
【００３４】
【発明の効果】本発明は、現在の金属およびシリコンが
含有されているハーフトーン型位相シフトマスクに適用
可能なものであり、特にはジルコニウム（Ｚｒ）やシリ
コン（Ｓｉ）が主要構成元素とするのものに対しては有
効であるが、ＴｉやＨｆ，ＭｏなどＺｒと類似した性質
を持つ遷移金属が主体となるものには適用可能である。
また本発明は上記ハーフトーン型位相シフトマスクを鑑
みてなされたものであり、特に今後の半導体の微細化に
対応したマスクの品質向上等には有効な手段となるもの
である。その方法としてはガラス基板上に設けられた膜
中に含まれるＺｒ等の金属含有量に対するＳｉの含有量
を規定するものである。
含有されているハーフトーン型位相シフトマスクに適用
可能なものであり、特にはジルコニウム（Ｚｒ）やシリ
コン（Ｓｉ）が主要構成元素とするのものに対しては有
効であるが、ＴｉやＨｆ，ＭｏなどＺｒと類似した性質
を持つ遷移金属が主体となるものには適用可能である。
また本発明は上記ハーフトーン型位相シフトマスクを鑑
みてなされたものであり、特に今後の半導体の微細化に
対応したマスクの品質向上等には有効な手段となるもの
である。その方法としてはガラス基板上に設けられた膜
中に含まれるＺｒ等の金属含有量に対するＳｉの含有量
を規定するものである。
【００３５】すなわち、ハーフトーン型位相シフトマス
クおよびこの製造に係るマスクブランクのガラス基板上
に設けられた半透明性膜に於いて、既定の元素量論比に
基づく金属シリサイド化合物ターゲットからでは得られ
ない膜透明性を実現し、且つ同時にハーフトーンマスク
として必要な屈折率の条件を満たすことができる組成比
を規定するものである。具体的には、膜中に含まれる金
属元素に対するシリコン元素の含有比率を上記記載の範
囲内とすることにより、ハーフトーンマスクとして必要
な屈折率の値を確保した上で、消衰係数ｋの低下した膜
を得ることが可能となる。従ってこの膜をハーフトーン
マスクおよびブランクのシフターを形成する単層膜もし
くは多層膜中に用いることにより、露光光の短波長化に
対応することが可能となる。またＡｒＦエキシマレーザ
ーやＫｒＦエキシマレーザーなどの特定の露光光波長に
於いて従来では膜の透明性の問題から作製できる透過率
の上限に制約があったが、上記の組成比の膜を使用する
ことにより高透過率を有すハーフトーンマスクを実現す
ることが可能である。この結果この高透過率ハーフトー
ンマスクを用いることによりＳｉウエハへのパターン転
写時には高い解像性を得られる。
クおよびこの製造に係るマスクブランクのガラス基板上
に設けられた半透明性膜に於いて、既定の元素量論比に
基づく金属シリサイド化合物ターゲットからでは得られ
ない膜透明性を実現し、且つ同時にハーフトーンマスク
として必要な屈折率の条件を満たすことができる組成比
を規定するものである。具体的には、膜中に含まれる金
属元素に対するシリコン元素の含有比率を上記記載の範
囲内とすることにより、ハーフトーンマスクとして必要
な屈折率の値を確保した上で、消衰係数ｋの低下した膜
を得ることが可能となる。従ってこの膜をハーフトーン
マスクおよびブランクのシフターを形成する単層膜もし
くは多層膜中に用いることにより、露光光の短波長化に
対応することが可能となる。またＡｒＦエキシマレーザ
ーやＫｒＦエキシマレーザーなどの特定の露光光波長に
於いて従来では膜の透明性の問題から作製できる透過率
の上限に制約があったが、上記の組成比の膜を使用する
ことにより高透過率を有すハーフトーンマスクを実現す
ることが可能である。この結果この高透過率ハーフトー
ンマスクを用いることによりＳｉウエハへのパターン転
写時には高い解像性を得られる。
【００３６】尚、補足としてこの範囲でＳｉの含有量を
増加させることにより、熱硫酸やＳＣ−１洗浄液等の薬
液や、アニールに対する耐性も向上することが確認させ
た。
増加させることにより、熱硫酸やＳＣ−１洗浄液等の薬
液や、アニールに対する耐性も向上することが確認させ
た。
【図１】本発明のハーフトーン型位相シフトマスク及び
ブランク用スパッタリングターゲットの実施例に係る実
験結果を示す説明図である。
ブランク用スパッタリングターゲットの実施例に係る実
験結果を示す説明図である。
【図２】本発明のハーフトーン型位相シフトマスク及び
ブランク用スパッタリングターゲットの実施例に係る他
の実験結果を示す説明図で、（ａ）はパワー比と消衰係
数の関係の結果を示す説明図、（ｂ）はパワー比と屈折
率の関係の結果を示す説明図である。
ブランク用スパッタリングターゲットの実施例に係る他
の実験結果を示す説明図で、（ａ）はパワー比と消衰係
数の関係の結果を示す説明図、（ｂ）はパワー比と屈折
率の関係の結果を示す説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金山 浩一郎 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 山嵜 司 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 Ｆターム(参考） 2H095 BB03
Claims (7)
- 【請求項１】ガラス基板上に露光光に対して透明な領域
と、位相および透過率が制御された半透明膜領域を設け
たハーフトーン型位相シフトマスクの製造に用いられる
半透明膜層を有するブランクに於いて、半透明膜層に含
まれる主要構成金属元素に対するシリコン元素の含有比
率が、それら２元素が構成し得るシリサイド化合物のう
ち最もシリコンの含有比率が高い化学量論比率よりも、
シリコンの含有比率が高くなっていることを特徴とする
ブランク。 - 【請求項２】ガラス基板上に露光光に対して透明な領域
と、位相および透過率が制御された半透明膜領域を設け
たハーフトーン型位相シフトマスクの製造に用いられる
半透明膜層を有するブランクに於いて、半透明膜層に含
まれる主要構成金属元素に対するシリコン元素の含有比
率が、それら２元素が構成し得るダイ・シリサイド化合
物の化学量論比率よりもシリコンの含有比率が高いこと
を特徴とするブランク。 - 【請求項３】請求項１または請求項２記載のブランクに
おいて、半透明膜層の主要構成元素が遷移金属とシリコ
ンの化合物で構成されたものであるブランク。 - 【請求項４】請求項３のブランクにおいて、半透明膜層
の構成元素が遷移金属と、シリコンと、酸素からなり、
遷移金属とシリコンの原子比（シリコン／遷移金属）が
１．８５から３．４３の範囲内であることを特徴とする
ブランク。 - 【請求項５】請求項３記載のブランクにおいて、半透明
膜層の構成元素が遷移金属と、シリコンと、酸素・窒素
もしくは窒素からなり、遷移金属とシリコンの原子比
（シリコン／遷移金属）が１．８５から７．４４の範囲
内であることを特徴とするブランク。 - 【請求項６】請求項１〜請求項５いずれか１項記載のブ
ランクにおいて、半透明層の主要構成金属元素もしくは
遷移金属がジルコニウムであることを特徴とするブラン
ク。 - 【請求項７】請求項１〜請求項６いずれか１項記載のブ
ランクを用いて製造されたことを特徴とするハーフトー
ン型位相シフトマスク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000198705A JP2002014458A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | ハーフトーン型位相シフトマスクおよびブランク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000198705A JP2002014458A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | ハーフトーン型位相シフトマスクおよびブランク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002014458A true JP2002014458A (ja) | 2002-01-18 |
Family
ID=18696832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000198705A Pending JP2002014458A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | ハーフトーン型位相シフトマスクおよびブランク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002014458A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005234209A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Shin Etsu Chem Co Ltd | ハーフトーン位相シフトマスクブランクの製造方法、ハーフトーン位相シフトマスクブランク、ハーフトーン位相シフトマスク及びパターン転写方法 |
| WO2006028168A1 (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-16 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | フォトマスクブランク及びフォトマスク |
| US7598004B2 (en) | 2004-03-31 | 2009-10-06 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Film-depositing target and preparation of phase shift mask blank |
| JP2009294681A (ja) * | 2009-09-24 | 2009-12-17 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | フォトマスクブランク及びフォトマスク |
-
2000
- 2000-06-30 JP JP2000198705A patent/JP2002014458A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005234209A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Shin Etsu Chem Co Ltd | ハーフトーン位相シフトマスクブランクの製造方法、ハーフトーン位相シフトマスクブランク、ハーフトーン位相シフトマスク及びパターン転写方法 |
| US7598004B2 (en) | 2004-03-31 | 2009-10-06 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Film-depositing target and preparation of phase shift mask blank |
| KR101123188B1 (ko) * | 2004-03-31 | 2012-06-05 | 도판 인사츠 가부시키가이샤 | 성막용 타깃 및 위상변환 마스크 블랭크의 제조방법 |
| WO2006028168A1 (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-16 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | フォトマスクブランク及びフォトマスク |
| US7691546B2 (en) | 2004-09-10 | 2010-04-06 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Photomask blank and photomask |
| US8007964B2 (en) | 2004-09-10 | 2011-08-30 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Photomask blank and photomask |
| JP2009294681A (ja) * | 2009-09-24 | 2009-12-17 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | フォトマスクブランク及びフォトマスク |
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