JP2000181049A - ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びハーフトーン型位相シフトマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度のパターニングが可能で、かつ、耐酸
性及び信頼性の高い位相シフトマスク及び位相シフトマ
スクブランクを提供することを解決すべき課題とする。 【解決手段】 透明基板１０と、この透明基板上に積層
されたハーフトーン材料膜１１と、このハーフトーン材
料膜上に積層された金属膜１２を有するハーフトーン型
位相シフトマスクブランクにおいて、前記金属膜は、表
面側から透明基板側に向かって段階的に及び／又は連続
的にエッチングレートが速くなるように、エッチングレ
ートが速くなる成分及び／又は遅くなる成分が表面側か
ら透明基板側に向かって段階的に及び／又は連続的に増
加及び／又は減少するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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位相シフトマスク及びそ
の素材としての位相シフトマスクブランクに関し、特
に、いわゆるハーフトーン型位相シフトマスク及びハー
フトーン型位相シフトマスクブランクに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ＬＳＩ製造の際等においては、微
細パターン露光の際のマスクとしてフォトマスクが用い
られる。このフォトマスクの一種として、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位相シフトマスクが
用いられている。

【０００３】近年、この位相シフトマスクの一種とし
て、ハーフトーン型位相シフトマスクが開発され、用い
られるようになった。

【０００４】このハーフトーン型位相シフトマスクの一
つに、特に単一のホール、ドット、又は、ライン等の孤
立したパターン転写に適したものとして、特開平６ー３
３２１５２号公報に記載のハーフトーン型位相シフトマ
スクが知られている。

【０００５】この公報記載のハーフトーン型位相シフト
マスクは、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通過させる光透過部
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する
光の位相をシフトさせて、この光半透過部を通過した光
の位相が前記光透過部を通過した光の位相に対して実質
的に反転する関係となるようにすることにより、前記光
透過部と半光透過部との境界部近傍を通過した光が互い
に打ち消し合うようにして、前記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。

【０００６】このようなハーフトーン型位相シフトマス
クは、光半透過部が、露光光を実質的に遮断する遮光機
能と光の位相をシフトさせる位相シフト機能との二つの
機能を兼ねることになるので、遮光膜パターンと位相シ
フト膜パターンとを別々に形成する必要がなく、構成が
単純で製造も容易であるという特徴を有している。

【０００７】このハーフトーン型位相マスクの素材とし
てのハーフトーン型位相マスクブランクの一従来例とし
て、図８及び図９に示すものが知られている。

【０００８】図８（ａ）に示すハーフトーン型位相マス
クブランクは、透明基板１上に、たとえば、モリブデン
・シリコン（ＭｏＳｉ）系ハーフトーン材料膜２が形成
されたものである。また、図９（ａ）に示すハーフトー
ン型位相マスクブランクは、透明基板１上にモリブデン
・シリコン系ハーフトーン材料膜２が形成され、さらに
このハーフトーン材料膜２上に、電子線露光時に前記透
明基板１が帯電して、電子線の進行経路が不安定になる
ことを防止するためのモリブデン金属膜３が形成された
ものである。

【０００９】これらのハーフトーン型位相マスクブラン
クからハーフトーン型位相マスクを製造するには、図８
（ｂ）及び図９（ｂ）に示すように、まず、それぞれハ
ーフトーン材料膜２上にレジスト膜４を形成する。次に
このレジスト膜４に対して電子線露光及び現像を行なっ
た後、図８（ｃ）及び図９（ｃ）に示すように、所望の
レジストパターン５を形成する。ところが、このレジス
トパターン５をマスクとしてモリブデン金属膜３及び／
又はハーフトーン材料膜２をエッチングするとき、レジ
ストパターン５自体もそのエッジ部分からエッチングさ
れてしまうため、ハーフトーン材料膜２の寸法制御が正
確に行なわれず、その結果、ハーフトーン材料膜２を高
精度にエッチングすることができないという問題があっ
た。

【００１０】また、成膜からハーフトーン型位相シフト
マスクができあがるまでの各処理工程では、酸やアルカ
リ等の各種薬品を使用することがある。このため、これ
らの薬品の作用により、ハーフトーン材料膜２が特性変
化を起こして、希望するハーフトーン特性が得られなく
なるといった問題も生じていた。

【００１１】この様な問題点を解決するために、図１０
（ａ）に示すように、ハーフトーン材料膜２に対して撰
択エッチング可能な金属膜６を、前記ハーフトーン材料
膜２上に形成したハーフトーン型位相シフトマスクブラ
ンクが、特開平８ー１０１４９３号公報において提案さ
れている。

【００１２】このハーフトーン型位相シフトマスクブラ
ンクは、透明基板１上に、ＭｏＳｉＯx Ｎy （ｘ・ｙ：
整数）ハーフトーン材料膜２を形成し、このハーフトー
ン材料膜２上にＣｒ金属膜６を積層した構成となってい
る。

【００１３】このような構成とすることにより、Ｃｒ金
属膜６とＭｏＳｉＯｘＮｙハーフトーン材料膜２とをそ
れぞれ独立してエッチング処理できるので、ハーフトー
ン材料膜２に対して種々の好ましい処理を施すことがで
き、前記ハーフトーン材料膜２を高精度にパターニング
することができることが可能となった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
（ａ）に示すハーフトーン型位相シフトブランクにおい
ては、ハーフトーン型位相シフトマスクを製造する際
に、前記金属膜６上にレジスト膜７を形成し、図１０
（ｂ）に示すように、前記レジスト膜７に対して電子線
露光を行なった後に現像を行なって、図１０（ｃ）に示
すように所望のレジストパターン８を形成し、このレジ
ストパターン８をマスクとして前記金属膜６、又は、金
属膜６及びハーフトーン材料膜２をエッチングすると
き、ハーフトーン材料膜２上に金属膜６中の金属が残
り、その微細な金属をマスクとして前記ハーフトーン材
料膜２がパターニングされてしまうので、パターンの欠
陥が発生するといった問題がある。

【００１５】また、ＭｏＳｉＯｘＮｙハーフトーン材料
膜２上に撰択エッチング可能なＣｒ金属膜を形成して、
このＣｒ金属膜６をウェットエッチングでパターニング
したときに、Ｃｒ金属膜６のエッチングレートが遅いた
めに、ＭｏＳｉＯｘＮｙハーフトーン材料膜２に全く影
響がないとはいえず、光学特性に少なからず影響を与え
ている。

【００１６】さらに、ハーフトーン材料膜２とＣｒ金属
膜６との密着強度が十分でなく、膜剥離が発生してしま
うといった問題もある。

【００１７】本発明は、前述した従来の問題点に鑑みて
なされたもので、高精度のパターニングが可能で、か
つ、耐酸性及び信頼性の高いハーフトーン型位相シフト
マスク及びハーフトーン型位相シフトマスクブランクを
提供することを解決すべき課題とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために、第１の発明は、透明基板と、この透明基板上に
積層されたハーフトーン材料膜と、このハーフトーン材
料膜上に積層された金属膜とを有するハーフトーン型位
相シフトマスクブランクにおいて、前記金属膜は、表面
側から透明基板側に向かって段階的に、又は、連続的
に、又は、一部が段階的で他の一部が連続的に、エッチ
ングレートが異なる材料で構成される領域が存在してお
り、エッチングレートが表面側から透明基板側に向かう
にしたがって段階的に、又は、連続的に、又は、一部が
段階的で他の一部が連続的に、速くなる領域が存在する
ように設定されており、また、前記金属膜は、主成分と
なる金属の外に１又は２以上の他の成分を含む複数の成
分で構成されており、これら複数の成分のうち前記金属
以外の成分は、前記金属のみで構成した膜のエッチング
レートに比較して前記金属膜のエッチングレートを速く
する成分であるか、又は、遅くする成分であるか、又
は、速くする成分と遅くする成分とを含む複数の成分で
あるか、のいずれかであり、前記エッチングレートを速
くする成分は、前記金属膜の表面側から透明基板側に向
かうにしたがってその成分含有量が連続的に増加する領
域が存在するように前記金属膜に分布されており、前記
エッチングレートを遅くする成分は、前記金属膜の表面
側から透明基板側に向かうにしたがってその成分含有量
が連続的に減少する領域が存在するように前記金属膜に
分布されてい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である。

【００１９】第２の発明は、第１の発明にかかるハーフ
トーン型位相シフトマスクブランクにおいて、前記金属
膜は、前記ハーフトーン材料膜とエッチング特性が異な
る材料で構成されてい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である。

【００２０】第３の発明は、第２の発明にかかるハーフ
トーン型位相シフトマスクブランクにおいて、前記ハー
フトーン材料膜がモリブデン及びシリコンを主成分と
し、前記金属膜がクロムを主成分とするものであること
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
である。

【００２１】第４の発明は、第１ないし第３のいずれか
の発明にかかるハーフトーン型位相シフトマスクブラン
クにおいて、前記エッチングレートを速くする成分が窒
素であり、遅くする成分が炭素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である。

【００２２】第５の発明は、透明基板と、この透明基板
上に形成されたハーフトーン材料膜と、このハーフトー
ン材料膜上に形成された金属膜とを有するハーフトーン
型位相シフトマスクブランクにおいて、前記ハーフトー
ン材料膜は、金属及びシリコンを含有する材料で構成さ
れ、前記金属膜は、クロムを主成分とする材料で構成さ
れ、前記金属膜の透明基板側寄りの領域には窒素を含む
成分が含有され、金属膜の表面側寄りの領域には炭素を
含む成分が含有されており、前記金属膜は、前記金属膜
の表面側から透明基板側に向かうにしたがって窒素含有
量が連続的に増加する領域、又は、炭素含有量が連続的
に減少する領域、又は、前記金属膜の表面側から透明基
板側に向かうにしたがって窒素含有量が連続的に増加す
ると同時に炭素含有量が連続的に減少する領域、のいす
れかの領域を有す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である。

【００２３】第６の発明は、第１ないし第５のいずれか
の発明にかかるハーフトーン型位相シフトマスクブラン
クにおいて、前記金属膜上に反射防止膜が形成されてい
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
ランクである。

【００２４】第７の発明は、第６の発明にかかるハーフ
トーン型位相シフトマスクブランクにおいて、前記反射
防止膜は、前記金属膜を構成する金属と、少なくとも酸
素とを含むもの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である。

【００２５】第８の発明は、第７の発明にかかるハーフ
トーン型位相シフトマスクブランクにおいて、前記金属
膜と前記反射防止膜とが厚さ方向に一体になって連続す
る層として形成されてい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である。

【００２６】第９の発明は、第１ないし第８のいずれか
の発明にかかるハーフトーン型位相シフトマスクブラン
クの前記金属膜及び前記ハーフトーン材料膜をパターニ
ングしてハーフトーン材料膜パターンが形成されてなる
ことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクであ
る。

【００２７】第１０の発明は、第９の発明にかかるハー
フトーン型位相シフトマスクにおいて、前記ハーフトー
ン材料膜パターンが形成されている領域、又は、前記ハ
ーフトーン材料膜パターンが形成されていない領域、又
は、前記ハーフトーン材料膜パターンが形成されている
領域及び前記ハーフトーン材料膜パターンが形成されて
いない領域の双方の領域のいずれかの領域において、前
記金属膜がハーフトーン材料膜上に形成されていること
を特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。

【００２８】

【作用】上述の第１の発明によれば、ハーフトーン材料
膜上に積層された金属膜を、厚さ方向基板に向かってそ
の成分を変化させるようにし、金属膜表面側から透明基
板側に向かうにしたがって、段階的又は連続的にエッチ
ングレートの速い膜にするようにした上述の構成によっ
て、過剰なオーバーエッチングによるハーフトーン材料
膜のダメージを防止し、かつ、このハーフトーン材料膜
上における金属膜の金属残りを防止することを可能にし
ている。また、金属膜は厚さ方向に連続する層からなる
膜で構成されるので、各層の間にパーティクル等が付着
することがないので、ピンホール等の欠陥発生のおそれ
がない。

【００２９】これによって、高精度にハーフトーン型位
相シフト量の制御が行なえ、パターン欠陥のないハーフ
トーン型位相シフトマスクを生成し得るハーフトーン型
位相シフトマスクブランクが得られる。

【００３０】前記ハーフトーン材料膜と接する金属膜の
エッチングレートは、２ｎｍ／ｓｅｃ以上であることが
好ましい。エッチングレートが２ｎｍ／ｓｅｃ未満であ
ると、エッチングレートが遅いので、金属膜の材料によ
っては、金属膜中の金属がハーフトーン材料膜上に残っ
てしまうことを完全に除去する場合に、オーバーエッチ
ングによるハーフトーン材料膜への影響が発生し好まし
くない。

【００３１】前記ハーフトーン材料膜としては、単層の
ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの場合、金
属、シリコン、酸素及び／又は窒素を主たる構成要素と
することができ、たとえば、酸化されたモリブデン及び
シリコン（以下、ＭｏＳｉＯ系材料と称す）、窒化され
たモリブデン及びシリコン（以下、ＭｏＳｉＮ系材料と
称す）、酸化及び窒化されたモリブデン及びシリコン
（以下、ＭｏＳｉＯＮ系材料と称す）、酸化されたタン
タル及びシリコン（以下、ＴａＳｉＯ系材料と称す）、
窒化されたタンタル及びシリコン（以下、ＴａＳｉＯ系
材料と称す）、酸化及び窒化されたタンタル及びシリコ
ン（以下、ＴａＳｉＯＮ系材料と称す）、酸化されたタ
ングステン及びシリコン（以下、ＷＳｉＯ系材料と称
す）、窒化されたタングステン及びシリコン（以下、Ｗ
ＳｉＮ系材料と称す）、酸化及び窒化されたタングステ
ン及びシリコン（以下、ＷＳｉＯＮ系材料と称す）、酸
化されたチタン及びシリコン（以下、ＴｉＳｉＯ系材料
と称す）、窒化されたチタン及びシリコン（以下、Ｔｉ
ＳｉＮ系材料と称す）、酸化及び窒化されたチタン及び
シリコン（以下、ＴｉＳｉＯＮ系材料と称す）、酸化さ
れたクロム及びシリコン（以下、ＣｒＳｉＯ系材料と称
す）、窒化されたクロム及びシリコン（以下、ＣｒＳｉ
Ｎ系材料と称す）、酸化及び窒化されたクロム及びシリ
コン（以下、ＣｒＳｉＯＮ系材料と称す）、フッ化され
たクロム及びシリコン（以下、ＣｒＳｉＦ系材料と称
す）、等が挙げられる。なお、これらの物質は、ハーフ
トーン材料膜としての機能を損なわない範囲で、これら
の化合物あるいはこれらの物質との混合物として、炭
素、水素、フッ素、あるいはヘリウムなどを微量又は適
量含んでもよい。

【００３２】また、本発明では、たとえば、モリブデン
シリサイドの酸化物、モリブデンシリサイドの窒化物、
モリブデンシリサイドの酸化窒化物、タンタルシリサイ
ドの酸化物、タンタルシリサイドの窒化物、タンタルシ
リサイドの酸化窒化物、タングステンシリサイドの酸化
物、タングステンシリサイドの窒化物、タングステンシ
リサイドの酸化窒化物、チタンシリサイドの酸化物、チ
タンシリサイドの窒化物、チタンシリサイドの酸化窒化
物、あるいは、これらの物質の１種以上と窒化ケイ素及
び／又は金属窒化物との混合物などの物質も、ハーフト
ーン材料膜を構成する材料として使用可能である。

【００３３】さらに、酸化されたモリブデンシリサイド
（ＭｏＳｉＯ）、窒化されたモリブデンシリサイド（Ｍ
ｏＳｉＮ）、酸化及び窒化されたモリブデンシリサイド
（ＭｏＳｉＯＮ）、酸化されたタンタルシリサイド（Ｔ
ａＳｉＯ）、窒化されたタンタルシリサイド（ＴａＳｉ
Ｏ）、酸化及び窒化されたタンタルシリサイド（ＴａＳ
ｉＯＮ）、酸化されたタングステンシリサイド（ＷＳｉ
Ｏ）、窒化されたタングステンシリサイド（ＷＳｉ
Ｎ）、酸化及び窒化されたタングステンシリサイド（Ｗ
ＳｉＯＮ）、酸化されたチタンシリサイド（ＴｉＳｉ
Ｏ）、窒化されたチタンシリサイド（ＴｉＳｉＮ）、酸
化及び窒化されたチタンシリサイド（ＴｉＳｉＯＮ）等
と、従来一般的に表記されている物質もハーフトーン材
料膜を構成する材料として使用可能である。

【００３４】単層のハーフトーン位相シフトマスクブラ
ンクに使用する好ましいハーフトーン材料膜としては、
金属、シリコン及び、窒素を主たる構成要素とする、例
えば、窒化されたモリブデン及びシリコン（ＭｏＳｉＮ
系）などが耐酸性、耐光性、導電性、屈折率、透過率、
エッチング選択性などの面から優れているので好まし
い。また、後述するハーフトーン材料膜上に形成される
窒素を含む金属膜との密着性や、その他の相性の面から
考えても、ハーフトーン材料膜としては、ＭｏＳｉＮ系
等が好ましい。

【００３５】以上においては、単相のハーフトーン型位
相シフトマスクブランクにおけるハーフトーン材料膜を
掲げたが、主として位相シフト機能を受け持つ高透過率
膜と主として遮光機能を受け持つ低透過率膜との２層以
上の膜構造を有するものであってもよい。この場合に
は、例えば、高透過率膜としては、ＳｉＯ₂ 系被覆膜形
成用塗布液を滴下し、スピンコート法により全面に広
げ、その後、焼成してバインダの有機化合物を揮発させ
たＳＯＧ（スピン・オン・グラス）膜などが挙げられ、
低透過率膜としてはＣｒ膜が挙げられる。

【００３６】本発明の金属膜の材料としては、クロム
（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、
タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）等の金属又はこれら
の金属主成分とする合金、あるいは、前記金属の酸化
物、窒化物、炭化物等が使用される。但し、前述のハー
フトーン材料膜とエツチング特性が異なるものが好まし
い。

【００３７】そして、前記金属膜は、金属膜表面側から
透明基板側へ向かうにしたがって、エッチングレートが
速い膜にするために、たとえば、前記材料を組み合わせ
て積層したり、単層、または、複数層において、前記材
料の酸化度、窒化度、炭化度を段階的又は連続的に変化
させる。エッチングレートが段階的に変化するものとし
ては、例えば複数層が挙げられ、この複数層は、例え
ば、複数のチャンバー内でスパッタリングによって成膜
することで得られる。エッチングレートが連続的に変化
するものとしては、例えば連続膜が挙げられ、連続膜
は、例えば、同一チャンバー内で単数又は複数のターゲ
ットを備えたインラインスパッタリングによって成膜す
ることで得られる。パターン断面を垂直にする点では、
連続膜が好ましい。

【００３８】具体的には、ハーフトーン材料膜がモリブ
デン及びシリコンを主成分とする材料の場合、金属膜
は、ＣｒＮ／ＣｒＣ、ＣｒＮ／Ｃｒ、ＣｒＮ／ＣｒＦ、
ＣｒＮ／ＣｒＯ等の組み合わせが挙げられる。なお、こ
れらの材料の中に、各金属膜の作用効果が変わらない程
度に他の元素が含んでいても構わない。また、上述した
連続膜の場合、例えば、ＣｒＮ／ＣｒＣは、ＣｒＮとＣ
ｒＣとの間で、表面側から透明基板側に向かって連続的
にＣ（炭素）が減少、Ｎ（窒素）が増加している状態を
意味している。

【００３９】具体的には、上記金属膜は、第２の発明の
ように、ハーフトーン材料膜とエッチング特性が異なる
材料で構成する。エッチング特性が異なるとは、金属膜
をウエットエッチングやドライエッチングでパターニン
グする際にハーフトーン材料膜がそのウエットエッチン
グやドライエチングでパターニングされにくい材料をい
う。

【００４０】具体的膜材料としては、第３の発明のよう
に、ハーフトーン材料膜をモリブデン及びシリコンを主
成分とする材料が、金属膜をＣｒを主成分とする材料
が、それぞれ挙げられる。

【００４１】この場合には、金属膜（Ｃｒ）は、遮光機
能をもっており、上述の効果（過剰なオーバーエッチン
グによるハーフトーン材料膜が受けるダメージを防止す
る効果、及び、このパターン形成領域内のハーフトン材
料膜上における金属膜の金属残りを防止する効果）に加
え、ハーフトーン型位相シフトマスクにおけるハーフト
ーン材料膜上に、金属膜を残すことによってハーフトー
ン膜パターンの露光光の洩れを防止する等の効果が得ら
れるので好ましい。

【００４２】また、第４の発明のように、エッチングレ
ートを速くする成分を窒素、エッチングレートを遅くす
る成分を炭素とすることにより、透明基板側の金属膜の
結晶粒が密になり、ハーフトーン材料膜との密着強度が
大きくなるとともに、金属膜の反りが防止されるので好
ましい。また、第４の発明において、例えば、モリブデ
ンを含有するハーフトーン材料膜のように、膜応力が高
く、基板変形を引き起こすような場合、その応力を相殺
するように金属膜を構成する金属材料をクロムにするこ
とによって、ハーフトーン材料膜の膜応力が低減され、
基板変形が改善されるので、パターン位置精度を向上さ
せることができる。尚、ハーフトーン材料膜の材料、金
属膜を構成する材料は、応力低減の点から適宜選定する
ことができる。

【００４３】また、第５の発明によれば、透明基板側の
金属膜の結晶粒が密になるので、ハーフトーン材料膜と
の密着強度が大きくなるとともに、金属膜の反りが防止
される。また、金属（例えばモリブデン）及びシリコン
を含有するハーフトーン材料膜の膜応力をも低減でき、
それに伴い、基板変形も改善されるのでパターン位置精
度を向上させることができる。

【００４４】また、表面側の金属膜は導電性のよい材料
となるので、レジスト膜を電子露光してパターンニング
する際に、金属膜とレジスト膜との間で電荷の蓄積がな
く、したがって、電子線の進行経路が安定し、高精度の
パターンニングが可能となる。

【００４５】導電性の善し悪しを決める評価方法の一つ
として、シート抵抗があるが、前記金属膜の最上層、又
は、最表面のシート抵抗値として、１ＭΩ／□以下であ
ることが好ましく、さらに好ましくは０．５ＭΩ／□以
下が望ましい。そして、一般的に窒素を含む金属材料の
方が炭素を含む金属材料よりエッチングレートが速いこ
とから、上記構成によれば、金属膜はその表面側から透
明基板側に向かって段階的及び／又は連続的にエッチン
グレートが速くなるように変化していることになる。こ
の結果、ハーフトーン材料膜にダメージを与えることが
なくかつ金属残りを除去してパターン欠陥のないハーフ
トーン型位相シフトマスクブランクが得られる。具体的
には、ハーフトーン材料膜が、モリブデン及びシリコン
を主成分とする材料の場合、金属膜をＣｒＮ／ＣｒＣに
する等が挙げられる。

【００４６】なお、金属膜の透明基板側の窒素含有量
は、５〜６０ａｔ％が好適であり、その含有量が５ａｔ
％未満であると、結晶粒が密にならず、透明基板との密
着強度が弱く、また、応力（反り）が発生しやすくな
り、膜剥がれが発生するおそれが高くなる。

【００４７】一方、窒素含有量が６０ａｔ％を超える
と、エッチングレートが速くなり過ぎ、炭素を含む材料
とのエッチングレートの差が大きくなってしまい、パタ
ーン形成がオーバーハング形状となって、垂直なパター
ンが得られないので、好ましくない。この場合、オーバ
ーハング形状になると、金属膜の先端（端部）が欠けや
すくなる。金属膜の先端（端部）が欠けた場合には、こ
の欠けた金属膜が望ましくない箇所に付着して黒欠陥が
発生することになる。パターン形状や生産性を考慮する
と、窒素含有量の好ましい範囲は１０〜４０ａｔ％で、
より好ましし範囲は１５〜３０ａｔ％である。また、垂
直なパターンを得るためには、第１１の発明のように、
金属膜の表面側の炭素含有量を４〜１８ａｔ％にするこ
とが好ましい。

【００４８】また、前記金属膜が、金属膜の表面側から
透明基板側に向かって、炭素が連続的に減少し、及び／
又は窒素が連続的に増加する領域が存在する（ＣｒＮと
ＣｒＣとの間）構成にすることによって、金属膜を複数
層にする場合に比較して、各層との間にパーティクル等
が付着することがないので、ハーフピンホール等の欠陥
もなく、断面が垂直になるとともに、密着性が向上する
ので好ましい。

【００４９】第６の発明によれば、金属膜上に反射防止
膜を形成したことにより、描画の際、金属膜表面の多重
反射を防止することによって、精度の高い転写をするこ
とができる。

【００５０】この反射防止膜としては、例えば、酸素を
含む金属膜、酸素及び窒素を含む金属膜、あるいは、フ
ッ素を含む金属膜等があり、具体的には、ＣｒＯＮ、Ｃ
ｒＯ、ＣｒＦ等が挙げられる。好ましくは、金属膜を構
成する金属を主成分とするものがよい。これは、パター
ンニングする際に、同じ種類のエッチング剤を使用でき
るからである。さらに好ましくは、上記反射防止膜の材
料として、金属膜の主成分たる金属と少なくとも酸素と
を含む材料がよい。なお、反射防止膜が金属（例えばク
ロム）、酸素、窒素を含む場合、酸素はあ２〜６０ａｔ
％、窒素は１０〜３５ａｔ％が好ましい。

【００５１】また、第８の発明のように、金属膜と反射
防止膜とを組成が連続的に変化する連続膜で構成するこ
とにより、金属膜と反射防止膜との間にパーティクル等
が付着することがないので、ハーフピンホールなどの欠
陥もなく、断面が垂直になるとともに、密着性が向上
し、好ましい。

【００５２】第９の発明は、透明基板上に、マスクパタ
ーンが形成されたハーフトーン材料膜を有するハーフト
ーン型位相シフトマスクにおいて、前記ハーフトーン材
料膜に形成するマスクパターンは、上述の本発明にかか
るハーフトーン型位相シフトマスクブランクの金属膜及
びハーフトーン材料膜にマスクパターン形成処理を施し
て形成されたもの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である。したがって、パターン欠陥
がなく、高精度にパターニングされたハーフトーン型位
相シフトマスクが得られる。

【００５３】第１０の発明は、ハーフトーン材料膜上で
あってマスクパターンが形成されている領域以外の領
域、又は、マスクパターンが形成されている領域に、本
発明の金属膜が形成されていることを特徴とする。マス
クパターンが形成されている領域以外の領域、すなわ
ち、マスクパターンが形成されている領域から外れた周
辺領域等は、パターン転写の露光に寄与しない領域であ
る。したがって、この領域を露光光が通過すると、パタ
ーン露光を乱すおそれがあるので、この領域を光が通過
しないようにすることが望ましい。この発明は、上記金
属膜をこの領域に形成しておくことによって遮光して上
記効果を得るものである。

【００５４】また、一方、マスクパターンが形成されて
いる領域内にあっては、マスクパターンにおける光半透
過部に本来要求される機能は、光透過部との境界部のみ
で位相をシフトさせた光を通過させればよく、他の大部
分（端部を除く部分）は、むしろ完全に遮光することが
望ましいものである。そこで、上記発明では、マスクパ
ターンの光半透過部の端部を除く部分には金属膜を形成
させておくことによって、本来は完全に遮光されること
が望ましい部分の遮光をより完全にすることを可能にす
るものである。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下に、実施例に基づき本発明を
さらに詳細に説明する。 （実施例１）図１は実施例１に係わるハーフトーン型位
相シフトマスクブランク、図２はハーフトーン型位相シ
フトマスクのそれぞれの構成を示す模擬的断面図、ま
た、図３及び図４はハーフトーン型位相シフトマスクブ
ランクの製造方法を説明するための模擬的断面図であ
る。

【００５６】本実施例に係わるハーフトーン型位相シフ
トマスクブランクは、石英からなる透明基板１０上に、
ＭｏＳｉＮ系材料からなるハーフトーン材料膜１１、Ｃ
ｒＮ／ＣｒＣの金属膜１２、ＣｒＯＮの反射防止膜１３
を順次積層した構成となっている。なお、前記金属膜１
２と反射防止膜１３とは連続膜になっている。

【００５７】詳述すれば、石英基板の主表面及び側面を
精密研磨して、６インチ×６インチ、厚さ０．２５イン
チの透明基板１０を作成し、モリブデン（Ｍｏ）とシリ
コン（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝２０：８
０ｍｏｌ％）を用いて、アルゴン（Ａｒ）と窒素
（Ｎ₂ ）との混合ガス雰囲気中（Ａｒ：１０％、Ｎ₂ ：
９０％、圧力：１．５×１０^-3torr）で、反応性スパッ
タリングにより、前記透明基板１０上に、図３（ａ）に
示すように、膜厚９２５オングストロームのＭｏＳｉＮ
のハーフトーン材料膜１１を形成した。

【００５８】ここで、前記透明基板１０は、石英以外
に、蛍石、各種ガラス（たとえば、ソーダライムガラ
ス、アルミノシリケートガラス、アルミノボロシリケー
トガラス等）などが用いられる。

【００５９】このようにして得られたハーフトーン材料
膜１２の組成、光学特性を測定したところ、以下の結果
が得られた。

【００６０】組成＝Ｍｏ：１３ａｔ％、Ｓｉ：４０ａｔ
％、Ｎ：４７ａｔ％ 屈折率＝２．３４ 波長２４８ｎｍにおける光透過率＝５％ 位相シフト量＝１８０°

【００６１】次に、前記ハーフトーン材料膜１１上に、
同一のチャンバー内に複数のクロム（Ｃｒ）ターゲトが
配置されたインラインスパッタリング装置を用い、Ｃｒ
Ｎはアルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ₂ ）との混合ガス雰囲
気で、ＣｒＣはアルゴン（Ａｒ）とメタン（ＣＨ₄ ）と
の混合ガス雰囲気で、ＣｒＯＮはアルゴン（Ａｒ）と亜
酸化窒素（Ｎ₂ Ｏ）との混合ガス雰囲気による反応性ス
パッタリングにより、図３（ｂ）に示すように、金属膜
と反射防止膜との合計膜厚が１０００オングストローム
のＣｒＮ／ＣｒＣの金属膜１２及びＣｒＯＮの反射防止
膜１３からなる連続膜を形成し、超音波洗浄を行ってハ
ーフトーン型位相シフトマスクブランクを得た。

【００６２】得られたハーフトーン型位相シフトマスク
ブランクの光学特性は、波長４５０ｎｍでの光学濃度が
４．０であり、波長３６５ｎｍでの表面反射率は２０％
以下と良い結果が得られた。

【００６３】図５はハーフトーン位相シフトマスクブラ
ンクの組成をオージェ分光法により分析した結果を示す
図である。この分析結果によれば、各層の組成は以下の
通りであった。なお、金属膜及び反射防止膜中のＣｒ，
Ｎ，Ｏ，Ｃの各元素は、ＣｒＮとＣｒＣとの間及びＣｒ
ＣとＣｒＯＮとの間で連続的に変化した領域が存在して
いる。 ［ＣｒＮ層］Ｃｒ…４８〜７２ａｔ％、Ｎ…１３〜４１
ａｔ％、Ｏ…０〜１０ａｔ％、Ｃ…３〜１３ａｔ％ ［ＣｒＣ層］Ｃｒ…６１〜７６ａｔ％、Ｃ…６〜１４ａ
ｔ％、Ｎ…１３〜２３ａｔ％、Ｏ…０〜８ａｔ％ ［ＣｒＯＮ層］Ｃｒ…１７〜６０ａｔ％、Ｏ…８〜５５
ａｔ％、Ｎ…１５〜３０ａｔ％、Ｃ…１〜１０ａｔ％

【００６４】また、６００ｇの荷重をかけて引っかき試
験（１００枚）を行なったところ、ハーフトーン材料膜
１１と金属膜１２との間、金属膜１２と反射防止膜１３
との間での膜剥がれは発生せず、良好な膜強度が得られ
た。これは、ハーフトーン材料膜１１と接する金属膜１
２の透明基板側ＣｒＮ膜の結晶粒が密になったことによ
る応力の減少と、金属膜１２におけるＣｒＮとＣｒＣと
の間及び金属膜１２と反射防止膜１３との間を連続的に
組成変化する領域が存在する連続膜とすることにより、
各層の間にパーティクル等が付着することがなく、ま
た、大気中にさらされることがないので、表面が酸化さ
れずに連続成膜されることによるものである。

【００６５】次に、反射防止膜１３上に、図３（ｃ）に
示すようにレジスト膜１４を形成し、パターン露光及び
現像によって、図４（ａ）に示すようにレジストパター
ン１５を形成した。

【００６６】そして、前述したパターニングの後に、硝
酸第２セリウムアンモニウム１６５ｇと、濃度７０％の
過酸素塩４２ｍｌとに純水を加えて１０００ｍｌとした
エッチング液を、温度１９℃〜２０℃に保持し、このエ
ッチング液によってウェットエッチングを施して、反射
防止膜１３及び金属膜１２を、図４（ｂ）に示すように
パターニングした。

【００６７】このようなパターニングを行なった後にお
いて、エッチング残りによるハーフトーン材料膜１１上
への金属膜中の金属（Ｃｒ）の残存やオーバーハング形
状による金属膜、反射防止膜の先端の欠けによる黒欠陥
もなかった。

【００６８】これは、金属膜１２および反射防止膜１３
とハーフトーン材料膜１１とが互いに撰択エッチング可
能であること、すなわち、金属膜１２及び反射防止膜１
３と、ハーフトーン材料膜１１とのエッチング特性が異
なることによるものであり、かつ、ハーフトーン材料膜
１１に接する金属膜１２のエッチングレートが、ハーフ
トーン材料膜１１よりも速いこと、具体的には、ハーフ
トーン材料膜と接する金属膜のエッチングレートが２ｎ
ｍ／ｓｅｃ以上であることによるものである。なお、こ
のエッチングレートは、後述するように、Ｃｒ単体より
も速い。

【００６９】次に、前記反射防止膜１３、金属膜１２の
パターンをマスクにして、ＣＦ₄ とＯ₂ との混合ガスに
よるドライエチングによって、図４（ｃ）に示すよう
に、ハーフトーン材料膜１１の露出部分を除去してハー
フトーン材料膜パターン１１を形成した。

【００７０】これにより、硫酸によって前記したレジス
トパターン１５を剥離し、さらに、硫酸第２セリウムア
ンモニウム１６５ｇと濃度７０％の過塩素塩４２ｍｌと
に純水を加えて１０００ｍｌにしたエッチング液を施し
て、反射防止膜１３金属膜１２を除去して、図４（ｄ）
に示すように、所望パターンのハーフトーン材料膜パタ
ーン１１を備えたハーフトーン型位相シフトマスクを得
た。

【００７１】こうして得られたハーフトーン型位相シフ
トマスクは、そのハーフトーン材料膜パターン１１にダ
メージはみられず、位相シフト量も１８０°−２°の範
囲内に収められており、信頼性の高いハーフトーン型位
相シフトマスクであった。

【００７２】（比較例１）また、比較のために、前記実
施例１のハーフトーン材料膜１１上に、膜厚３００オン
グストロームのＣｒからなる第１金属膜と、膜厚１５０
オングストロームのＣｒＮからなる第２金属膜を、それ
ぞれ異なったチャンバーで反応性スパッタリングにより
形成した他は、実施例１と同様にしてハーフトーン型位
相シフトマスクブランクおよびハーフトーン型位相シフ
トマスクを作成した。

【００７３】こうして得られたハーフトーン型位相シフ
トマスクブランクについて引っかき試験を行なったとこ
ろ、１００枚の試験片中８枚が、第１金属膜と第２金属
膜との間で剥離が発生し、密着強度が不十分であった。
また、ハーフトーン型位相シフトマスク作製時におい
て、ハーフトーン材料膜の表面にダメージが発生し、そ
のために所望の位相差（１８０°−２°の範囲内）が得
られないという不具合を生じた。

【００７４】これは、前記Ｃｒ膜とＣｒＮ膜のエッチン
グレートが、それぞれ１．５ｎｍ／ｓｅｃ、２．２ｎｍ
／ｓｅｃであり、パターニングする際における、ハーフ
トーン材料膜と接するＣｒからなる第１金属膜のエッチ
ングレートが、この第１金属膜上に形成されるＣｒＮか
らなる第２金属膜のエッチングレートよりも遅いことに
起因するものと推定される。

【００７５】また、このハーフトーン型位相シフトマス
クの中には、ハーフトーン材料膜上のＣｒ膜とＣｒＮ膜
とがそれぞれ異なったチャンバー内で成膜しているの
で、各チャンバーへの基板の搬送時にパターティクルが
付着したことのよるハーフピンホール、黒欠陥のあるも
のもみられた。

【００７６】なお、前記実施形態において示した各構成
や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更
可能である。たとえば、前記実施形態においては、ハー
フトーン材料膜１１上に形成した金属膜１２、反射防止
膜１３を全て除去したハーフトーン型位相シフトマスク
を示したが、これに限らず、ハーフトーン材料膜上の適
所に金属膜や反射防止膜を形成させた金属膜等のパター
ンを設けて、マスクの遮光性を向上させることも可能で
ある。このハーフトーン型位相シフトマスクの代表例を
図６及び図７に示す。

【００７７】図６に示す例は、マスクパターン形成領域
以外の領域である周辺領域において、ハーフトーン材料
膜上に金属膜及びその反射防止膜を形成したものであ
る。この金属膜は遮光する機能を受け持つ。すなわち、
この周辺領域を露光光が通過できないようにするもので
ある。これによって、以下の問題点を解決する。すなわ
ち、位相シフトマスクは、縮小投影露光装置（ステッパ
ー）のマスク（レティクル）として用いられる。このス
テッパーを用いてパターン転写を行うときは、ステッパ
ーに備えられた被覆部材（アパーチャー）によって位相
シフトマスク転写領域のみを露出させるように周縁領域
を被覆して露光を行う。しかしながら、このアパーチャ
ーを、精度よく転写領域のみを露出させるように設置す
ることは難しく、多くの場合、露出部が転写領域の外周
周辺の非転写領域にはみでてしまう。通常、マスクの非
転写領域にはこのはみだしてきた露光光を遮断するため
に遮光膜が設けられる。ハーフトーン型位相シフトマス
クの場合は、この遮光膜として半透光膜が設けられてい
る。しかし、この半透光膜は露光光を完全に遮断するも
のではなく、１回の露光によっては実質的に露光に寄与
できない程度の僅かな量ではあるが露光光を通過させ
る。それゆえ、繰り返しのステップ時にこのはみだしに
よって半透光膜を通過した露光光がすでにパターン露光
がなされた領域に達して重複露光がされたり、あるいは
他のショットの際に同様にはみだしによる僅かな露光が
された部分に重ねて露光する場合が生ずる。この重複露
光によって、それらが加算されて露光に寄与する量に達
して、欠陥が発生するという問題があった。上記遮光を
受け持つ金属膜はこの問題を解消するものである。

【００７８】図７に示す例は、マスクパターンが形成さ
れている領域内にあって、マスクパターンの光半透過部
表面の端部を除く部分に金属膜及びその反射防止膜を形
成させておくことによって、本来は完全に遮光されるこ
とが望ましい部分の遮光をより完全にするようにしたも
のである。すなわち、マスクパターンが形成されている
領域内にあっては、マスクパターンにおける光半透過部
に本来要求される機能は、光透過部との境界部のみで位
相をシフトさせた光を通過させればよく、他の大部分
（端部を除く部分）は、むしろ完全に遮光することが望
ましいものである。

【００７９】そこで、マスクパターンの光半透過部表面
の端部を除く部分には金属膜を形成させておくことによ
って、本来は完全に遮光されることが望ましい部分の遮
光をより完全にすることを可能にしたものである。ま
た、例えば、被転写体表面に段差があって、被転写体の
上に形成されているレジストの膜厚が場所によって大き
く異なるような場合、レジスト膜厚の薄い部分にハーフ
トーン材料膜の光半透過部（本来は遮光すべき部分）を
透過して僅かな露光がなされると、その薄いレジストが
現像によってさらに薄くなる。すると、エッチングの際
に、いわゆる膜減りが生ずる。遮光すべき部分を完全に
遮光することによってこの膜減りを防止できる。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高精度のパターニングが可能で、かつ、耐酸性ならびに
信頼性の高いハーフトーン型位相シフトマスクブランク
およびハーフトーン型位相シフトマスクを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係わるハーフトーン型位相
シフトマスクブランクの構成を示す模擬的断面図であ
る。

【図２】本発明の実施例１に係わるハーフトーン型位相
シフトマスクの構成を示す模擬的断面図である。

【図３】本発明の実施例１に係わるハーフトーン型位相
シフトマスクブランクの製造方法を説明するための模擬
的断面図である。

【図４】本発明の実施例１に係わるハーフトーン型位相
シフトマスクブランクの製造方法を説明するための模擬
的断面図である。

【図５】本発明の実施例１に係わるハーフトーン型位相
シフトマスクブランクのオージェ分光分析結果を示す図
である。

【図６】本発明の他の実施例の説明図である。

【図７】本発明の他の実施例の説明図である。

【図８】ハーフトーン型位相シフトマスクの従来の製造
方法の一例を示す模擬的断面図である。

【図９】ハーフトーン型位相シフトマスクの従来の製造
方法の他の例を示す模擬的断面図で ある。

【図１０】ハーフトーン型位相シフトマスクの従来の製
造方法のさらに他の例を示す模擬的断 面図である。

【符号の説明】

１０ 透明基板 １１ ハーフトーン材料膜 １２ 金属膜 １３ 反射防止膜 １４ レジスト膜 １５ レジストパターン

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板と、この透明基板上に積層され
   たハーフトーン材料膜と、このハーフトーン材料膜上に
   積層された金属膜とを有するハーフトーン型位相シフト
   マスクブランクにおいて、 前記金属膜は、表面側から透明基板側に向かって段階的
   に、又は、連続的に、又は、一部が段階的で他の一部が
   連続的に、エッチングレートが異なる材料で構成される
   領域が存在しており、エッチングレートが表面側から透
   明基板側に向かうにしたがって段階的に、又は、連続的
   に、又は、一部が段階的で他の一部が連続的に、速くな
   る領域が存在するように設定されており、 また、前記金属膜は、主成分となる金属の外に１又は２
   以上の他の成分を含む複数の成分で構成されており、 これら複数の成分のうち前記金属以外の成分は、前記金
   属のみで構成した膜のエッチングレートに比較して前記
   金属膜のエッチングレートを速くする成分であるか、又
   は、遅くする成分であるか、又は、速くする成分と遅く
   する成分とを含む複数の成分であるか、のいずれかであ
   り、 前記エッチングレートを速くする成分は、前記金属膜の
   表面側から透明基板側に向かうにしたがってその成分含
   有量が連続的に増加する領域が存在するように前記金属
   膜に分布されており、 前記エッチングレートを遅くする成分は、前記金属膜の
   表面側から透明基板側に向かうにしたがってその成分含
   有量が連続的に減少する領域が存在するように前記金属
   膜に分布されてい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】 請求項１に記載のハーフトーン型位相シ
   フトマスクブランクにおいて、 前記金属膜は、前記ハーフトーン材料膜とエッチング特
   性が異なる材料で構成されてい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２に記載のハーフトーン型位相シ
   フトマスクブランクにおいて、 前記ハーフトーン材料膜がモリブデン及びシリコンを主
   成分とし、前記金属膜がクロムを主成分とするものであ
   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】 請求項１ないし３のいずれかに記載のハ
   ーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、 前記エッチングレートを速くする成分が窒素であり、遅
   くする成分が炭素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。
5. 【請求項５】 透明基板と、この透明基板上に形成され
   たハーフトーン材料膜と、このハーフトーン材料膜上に
   形成された金属膜とを有するハーフトーン型位相シフト
   マスクブランクにおいて、 前記ハーフトーン材料膜は、金属及びシリコンを含有す
   る材料で構成され、前記金属膜は、クロムを主成分とす
   る材料で構成され、 前記金属膜の透明基板側寄りの領域には窒素を含む成分
   が含有され、金属膜の表面側寄りの領域には炭素を含む
   成分が含有されており、 前記金属膜は、前記金属膜の表面側から透明基板側に向
   かうにしたがって窒素含有量が連続的に増加する領域、
   又は、炭素含有量が連続的に減少する領域、又は、前記
   金属膜の表面側から透明基板側に向かうにしたがって窒
   素含有量が連続的に増加すると同時に炭素含有量が連続
   的に減少する領域、のいすれかの領域を有することを特
   徴とするハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５に記載のハーフトーン
   型位相シフトマスクブランクにおいて、 前記金属膜上に反射防止膜が形成されていることを特徴
   とするハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のハーフトーン型位相シ
   フトマスクブランクにおいて、 前記反射防止膜は、前記金属膜を構成する金属と、少な
   くとも酸素とを含むもの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。
8. 【請求項８】 請求項７に記載のハーフトーン型位相シ
   フトマスクブランクにおいて、 前記金属膜と前記反射防止膜とが厚さ方向に一体になっ
   て連続する層として形成されてい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。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかに記載のハ
   ーフトーン型位相シフトマスクブランクの前記金属膜及
   び前記ハーフトーン材料膜をパターニングしてハーフト
   ーン材料膜パターンが形成されて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。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載のハーフトーン型位相
    シフトマスクにおいて、 前記ハーフトーン材料膜パターンが形成されている領
    域、又は、前記ハーフトーン材料膜パターンが形成され
    ていない領域、又は、前記ハーフトーン材料膜パターン
    が形成されている領域及び前記ハーフトーン材料膜パタ
    ーンが形成されていない領域の双方の領域のいずれかの
    領域において、前記金属膜がハーフトーン材料膜上に形
    成されていることを特徴とするハーフトーン型位相シフ
    トマスク。