JP2001183805A - 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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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ガラス基板上に金属およびシリコンを主たる構
成元素として含む単層膜若しくは多層膜を設けたハーフ
トーン型位相シフトマスクにおいて、膜設計に用いる光
学定数の自由度が大きく成膜後に膜に微小欠陥が発生し
にくくレーザー光に対する耐性のあるハーフトーン型位
相シフトマスクを提供する。 【解決手段】前記単層膜若しくは多層膜を構成する物質
の内、金属とシリコンの間で結合した金属シリサイドを
主要構成要素とする領域中に、シリサイド化されていな
い金属及び金属元素と化合物になっていないシリコンの
少なくとも一方が含有されていることを特徴とする。
成元素として含む単層膜若しくは多層膜を設けたハーフ
トーン型位相シフトマスクにおいて、膜設計に用いる光
学定数の自由度が大きく成膜後に膜に微小欠陥が発生し
にくくレーザー光に対する耐性のあるハーフトーン型位
相シフトマスクを提供する。 【解決手段】前記単層膜若しくは多層膜を構成する物質
の内、金属とシリコンの間で結合した金属シリサイドを
主要構成要素とする領域中に、シリサイド化されていな
い金属及び金属元素と化合物になっていないシリコンの
少なくとも一方が含有され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
フォトマスクおよ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
フォトマスクおよ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】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、開発が
盛んに行われている。原理的には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。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。
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、開発が
盛んに行われている。原理的には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。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、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ー上に転写する効果を有
したものである。この中で特開平11-15132号公報や特開
平10-186632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。
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、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ー上に転写する効果を有
したものである。この中で特開平11-15132号公報や特開
平10-186632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。
【０００４】
【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）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ＫｒＦ
エキシマレーザ，ＡｒＦエキシマレーザーといった紫外
光領域の光が実用化されている。この露光光の短波長化
に対応するためマスクの面でも様々な提案がなされ、マ
スク材料としては分光特性に優れる他、薬液や露光レー
ザー光または対擦傷性等の各種耐性に優れる事から前記
の金属とシリコンの化合物を主要構成元素とするマスク
やブランクなどが提案されている。
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）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ＫｒＦ
エキシマレーザ，ＡｒＦエキシマレーザーといった紫外
光領域の光が実用化されている。この露光光の短波長化
に対応するためマスクの面でも様々な提案がなされ、マ
スク材料としては分光特性に優れる他、薬液や露光レー
ザー光または対擦傷性等の各種耐性に優れる事から前記
の金属とシリコンの化合物を主要構成元素とするマスク
やブランクなどが提案されている。
【０００５】金属元素（Ｍｅと表記）とシリコン（Ｓ
ｉ）の化合物を主体とするハーフトーン型位相シフトマ
スクの製造方法はこれまでターゲットに金属元素のシリ
サイド化された材料（ＭｅＳｉ，若しくはＭｅxＳｉyと
表す）であるＭｅＳｉ2やＭｅＳｉ等の化合物ターゲッ
トを用い、ＡｒとＯ2若しくはＮ2，Ｎ2Ｏ，ＣＯ2等の雰
囲気中で反応性スパッタリングを行うことにより形成し
た。スパッタリング成膜は一般にターゲット組成を反映
する傾向にあるため膜中のＭｅとＳｉはシリサイド（Ｍ
ｅＳｉ）化した状態で膜中に存在する。
ｉ）の化合物を主体とするハーフトーン型位相シフトマ
スクの製造方法はこれまでターゲットに金属元素のシリ
サイド化された材料（ＭｅＳｉ，若しくはＭｅxＳｉyと
表す）であるＭｅＳｉ2やＭｅＳｉ等の化合物ターゲッ
トを用い、ＡｒとＯ2若しくはＮ2，Ｎ2Ｏ，ＣＯ2等の雰
囲気中で反応性スパッタリングを行うことにより形成し
た。スパッタリング成膜は一般にターゲット組成を反映
する傾向にあるため膜中のＭｅとＳｉはシリサイド（Ｍ
ｅＳｉ）化した状態で膜中に存在する。
【０００６】しかしながら一般に膜組成を金属シリサイ
ドで形成する場合には幾つかの課題が存在する。第１に
は膜設計に用いる光学定数の自由度が狭くなることが挙
げられる。図１に示したのはＺｒＳｉ2ターゲットを用
いて反応性スパッタリングによりＺｒxＳｉyＯz膜を成
膜した時のスパッタリング雰囲気中における各酸素分圧
に対する光学定数（屈折率ｎ，消衰係数ｋ）の分布を示
したものである。この結果より光学定数が示す各点はあ
る曲線上に分布をしていることが確認できるが、この為
この曲線から大きく離れた光学定数を持つ膜をハーフト
ーンブランクとして成膜することは従来難しかった。
ドで形成する場合には幾つかの課題が存在する。第１に
は膜設計に用いる光学定数の自由度が狭くなることが挙
げられる。図１に示したのはＺｒＳｉ2ターゲットを用
いて反応性スパッタリングによりＺｒxＳｉyＯz膜を成
膜した時のスパッタリング雰囲気中における各酸素分圧
に対する光学定数（屈折率ｎ，消衰係数ｋ）の分布を示
したものである。この結果より光学定数が示す各点はあ
る曲線上に分布をしていることが確認できるが、この為
この曲線から大きく離れた光学定数を持つ膜をハーフト
ーンブランクとして成膜することは従来難しかった。
【０００７】第２として成膜後における膜の面からもＭ
ｅとＳｉの間でシリサイド化された割合が高い場合には
問題となる。硬度が高い金属シリサイドの場合、金属シ
リサイド化合物のみ若しくは金属シリサイドの含有量が
高いとターゲットや成膜後の膜に微小欠陥が発生しやす
くなる。
ｅとＳｉの間でシリサイド化された割合が高い場合には
問題となる。硬度が高い金属シリサイドの場合、金属シ
リサイド化合物のみ若しくは金属シリサイドの含有量が
高いとターゲットや成膜後の膜に微小欠陥が発生しやす
くなる。
【０００８】第３にウエハ上に転写する際の露光光源に
対する耐性であるが、半導体の微細化に伴う光源の短波
長化に伴い、マスクの受けるエネルギーも増大してい
る。ｉ線の場合には１光子当たりのエネルギーは3.40[e
V]であるのに対して、ＫｒＦエキシマレーザーでは5.00
[eV]，ＡｒＦエキシマレーザーの場合には6.43[eV]とな
る。このように露光光の短波長化が進んだ場合にはステ
ッパー上のレチクルは単に熱的エネルギーだけでなく、
光学的なエネルギーに対しても特性変化の無いことが要
求される。ここでＡｒＦエキシマレーザー等の高エネル
ギー露光光を照射し続けたときに、ハーフトーンブラン
ク（ハーフトーンマスク）における膜の構成要素が単一
の金属シリサイド化合物で構成されている場合にはレー
ザー光照射により透過率や位相差等の特性値はある方向
に変化してしまうなどの問題がある。このため膜組成比
の面からもレーザー光に対する耐性の検討が必要であっ
た。
対する耐性であるが、半導体の微細化に伴う光源の短波
長化に伴い、マスクの受けるエネルギーも増大してい
る。ｉ線の場合には１光子当たりのエネルギーは3.40[e
V]であるのに対して、ＫｒＦエキシマレーザーでは5.00
[eV]，ＡｒＦエキシマレーザーの場合には6.43[eV]とな
る。このように露光光の短波長化が進んだ場合にはステ
ッパー上のレチクルは単に熱的エネルギーだけでなく、
光学的なエネルギーに対しても特性変化の無いことが要
求される。ここでＡｒＦエキシマレーザー等の高エネル
ギー露光光を照射し続けたときに、ハーフトーンブラン
ク（ハーフトーンマスク）における膜の構成要素が単一
の金属シリサイド化合物で構成されている場合にはレー
ザー光照射により透過率や位相差等の特性値はある方向
に変化してしまうなどの問題がある。このため膜組成比
の面からもレーザー光に対する耐性の検討が必要であっ
た。
【０００９】
【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、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において、ガラス基板上に設けられ
る半透明性の単層膜若しくは多層膜の層構成要素、特に
金属シリサイド化合物含有率に対する未シリサイド化合
物の含有率を光学特性や膜特性等の関わりから鑑みて規
定するものである。
に本発明が提供するものは、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において、ガラス基板上に設けられ
る半透明性の単層膜若しくは多層膜の層構成要素、特に
金属シリサイド化合物含有率に対する未シリサイド化合
物の含有率を光学特性や膜特性等の関わりから鑑みて規
定するものである。
【００１０】以下に本発明で問題解決をはかる手段を列
挙する。
挙する。
【００１１】本発明の請求項１の発明は、ガラス基板上
に金属およびシリコンを主たる構成元素として含む単層
膜若しくは多層膜を設けたハーフトーン型位相シフトマ
スクにおいて、前記単層膜若しくは多層膜を構成する物
質の内、金属とシリコンの間で結合した金属シリサイド
を主要構成要素とする領域中に、シリサイド化されてい
ない金属及び金属元素と化合物になっていないシリコン
の少なくとも一方が含有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としたものである。
に金属およびシリコンを主たる構成元素として含む単層
膜若しくは多層膜を設けたハーフトーン型位相シフトマ
スクにおいて、前記単層膜若しくは多層膜を構成する物
質の内、金属とシリコンの間で結合した金属シリサイド
を主要構成要素とする領域中に、シリサイド化されてい
ない金属及び金属元素と化合物になっていないシリコン
の少なくとも一方が含有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としたものである。
【００１２】本発明の請求項２の発明は、請求項１記載
のハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、前記金属
シリサイドの含有量に対する、前記シリサイド化されて
いない金属および前記金属元素と化合物になっていない
シリコンの合計含有量の割合が２０原子％以上であるこ
とを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクとした
ものである。
のハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、前記金属
シリサイドの含有量に対する、前記シリサイド化されて
いない金属および前記金属元素と化合物になっていない
シリコンの合計含有量の割合が２０原子％以上であるこ
とを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクとした
ものである。
【００１３】本発明の請求項３の発明は、請求項１また
は請求項２記載のハーフトーン型位相シフトマスクにお
いて、前記シリサイド化されていない金属の含有量が５
原子％以上であることを特徴とするハーフトーン型位相
シフトマスクとしたものである。
は請求項２記載のハーフトーン型位相シフトマスクにお
いて、前記シリサイド化されていない金属の含有量が５
原子％以上であることを特徴とするハーフトーン型位相
シフトマスクとしたものである。
【００１４】本発明の請求項４の発明は、請求項１また
は請求項２記載のハーフトーン型位相シフトマスクにお
いて、前記他の金属元素と化合物になっていないシリコ
ンの含有量が５原子％以上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としたものである。
は請求項２記載のハーフトーン型位相シフトマスクにお
いて、前記他の金属元素と化合物になっていないシリコ
ンの含有量が５原子％以上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としたものである。
【００１５】本発明の請求項５の発明は、請求項３記載
のハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、含有され
るシリサイド化されていない金属は、単一金属若しくは
その金属の酸素化合物，窒素化合物，弗素化合物である
ことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクとし
たものである。
のハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、含有され
るシリサイド化されていない金属は、単一金属若しくは
その金属の酸素化合物，窒素化合物，弗素化合物である
ことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクとし
たものである。
【００１６】本発明の請求項６の発明は、請求項４記載
のハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、他の金属
元素と化合物になっていないシリコンは、シリコン元素
若しくはシリコンの酸素化合物、窒素化合物、弗素化合
物であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマ
スクとしたものである。
のハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、他の金属
元素と化合物になっていないシリコンは、シリコン元素
若しくはシリコンの酸素化合物、窒素化合物、弗素化合
物であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマ
スクとしたものである。
【００１７】本発明の請求項７の発明は、請求項１また
は請求項２記載のハーフトーン型位相シフトマスクにお
いて、金属シリサイドを主要構成要素とする領域中にシ
リサイド化されていない金属を含み、かつその金属がジ
ルコニウムであることを特徴とするハーフトーン型位相
シフトマスクとしたものである。
は請求項２記載のハーフトーン型位相シフトマスクにお
いて、金属シリサイドを主要構成要素とする領域中にシ
リサイド化されていない金属を含み、かつその金属がジ
ルコニウムであることを特徴とするハーフトーン型位相
シフトマスクとしたものである。
【００１８】本発明の請求項８の発明は、請求項３また
は請求項５記載のハーフトーン型位相シフトマスクにお
いて、シリサイド化されていない金属がジルコニウムで
あることを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。
は請求項５記載のハーフトーン型位相シフトマスクにお
いて、シリサイド化されていない金属がジルコニウムで
あることを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。
【００１９】本発明の請求項９の発明は、請求項１また
は請求項２記載のハーフトーン型位相シフトマスクにお
いて、金属シリサイドを主要構成要素とする領域中にシ
リサイド化されていない金属を含み、かつその金属がモ
リブデンであることを特徴とするハーフトーン型位相シ
フトマスクとしたものである。
は請求項２記載のハーフトーン型位相シフトマスクにお
いて、金属シリサイドを主要構成要素とする領域中にシ
リサイド化されていない金属を含み、かつその金属がモ
リブデンであることを特徴とするハーフトーン型位相シ
フトマスクとしたものである。
【００２０】本発明の請求項１０の発明は、請求項３ま
たは請求項５記載のハーフトーン型位相シフトマスクに
おいて、シリサイド化されていない金属がモリブデンで
あることを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。
たは請求項５記載のハーフトーン型位相シフトマスクに
おいて、シリサイド化されていない金属がモリブデンで
あることを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。
【００２１】本発明の請求項１１の発明は、請求項１乃
至１０の何れか一項記載のハーフトーン型位相シフトマ
スク製造に係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。
至１０の何れか一項記載のハーフトーン型位相シフトマ
スク製造に係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。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明に係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
ランクの具体的な実施の形態を説明する。本発明のハー
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
クブランクは、そのガラス基板上に設けられた半透明性
膜の膜組成において、単一の金属シリサイド化合物で形
成するのではなく金属シリサイド化合物で形成された領
域中にシリサイド化されていないＭｅ若しくはＳｉの化
合物を存在させることを特徴としたものである。これに
よって上記列挙した問題点を解決することが出来るもの
である。なおＭｅを好ましい順に具体的に例示すると、
Ｚｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗがあげられる。
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
ランクの具体的な実施の形態を説明する。本発明のハー
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
クブランクは、そのガラス基板上に設けられた半透明性
膜の膜組成において、単一の金属シリサイド化合物で形
成するのではなく金属シリサイド化合物で形成された領
域中にシリサイド化されていないＭｅ若しくはＳｉの化
合物を存在させることを特徴としたものである。これに
よって上記列挙した問題点を解決することが出来るもの
である。なおＭｅを好ましい順に具体的に例示すると、
Ｚｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗがあげられる。
【００２３】このようにハーフトーン型位相シフトマス
クやブランクの半透明性膜内に元素レベルで、ＭｅとＳ
ｉの間でシリサイド化していない各元素化合物を故意に
存在させる事により、幾つかの利点が生じる。（以下、
このＭｅおよびＳｉを遊離Ｍｅと遊離Ｓｉと称す。）前
記解決すべき問題点に於いてＭｅＳｉの光学定数は特定
曲線上に分布すると記したが、この曲線上以外の屈折率
ｎや消衰係数ｋを持つ膜をＭｅＳｉのシリサイド化合物
で得るためには、ターゲット材の化合物組成からの見直
しが必要であり、ＭｅxＳｉyの別の組成比のシリサイド
ターゲット作製から検討する必要があり、これはターゲ
ット開発からの道程を考えると実質大変難しい。この点
で遊離ＭｅやＳｉを積極的に利用すればＭｅ，Ｓｉの混
合比によって光学定数をＭｅ側若しくはＳｉ側へシフト
させることが可能であり、光学定数の自由度が広がる。
クやブランクの半透明性膜内に元素レベルで、ＭｅとＳ
ｉの間でシリサイド化していない各元素化合物を故意に
存在させる事により、幾つかの利点が生じる。（以下、
このＭｅおよびＳｉを遊離Ｍｅと遊離Ｓｉと称す。）前
記解決すべき問題点に於いてＭｅＳｉの光学定数は特定
曲線上に分布すると記したが、この曲線上以外の屈折率
ｎや消衰係数ｋを持つ膜をＭｅＳｉのシリサイド化合物
で得るためには、ターゲット材の化合物組成からの見直
しが必要であり、ＭｅxＳｉyの別の組成比のシリサイド
ターゲット作製から検討する必要があり、これはターゲ
ット開発からの道程を考えると実質大変難しい。この点
で遊離ＭｅやＳｉを積極的に利用すればＭｅ，Ｓｉの混
合比によって光学定数をＭｅ側若しくはＳｉ側へシフト
させることが可能であり、光学定数の自由度が広がる。
【００２４】成膜時に用いられるターゲットの品質の点
では、一部のシリサイド化合物では非常に硬く且つ粘性
が低く、ターゲットとして加工した際には微小なクラッ
クが多数入ってしまうなどがあり、これが成膜後の膜欠
陥の原因となるなどの問題があった。ターゲット中に遊
離Ｓｉ等をＭｅＳｉの化学量論比以上に添加することに
よりターゲット密度は向上し、ターゲットおよび膜の微
小欠陥を低減することが出来る。
では、一部のシリサイド化合物では非常に硬く且つ粘性
が低く、ターゲットとして加工した際には微小なクラッ
クが多数入ってしまうなどがあり、これが成膜後の膜欠
陥の原因となるなどの問題があった。ターゲット中に遊
離Ｓｉ等をＭｅＳｉの化学量論比以上に添加することに
よりターゲット密度は向上し、ターゲットおよび膜の微
小欠陥を低減することが出来る。
【００２５】また、レーザー光による照射耐性の面に於
いても遊離Ｍｅや遊離Ｓｉの含有は透過率や位相差変化
の低減に寄与し得る。単一のＭｅＳｉのみで膜が形成さ
れている場合には照射により膜を構成している材料はあ
る一定の変化の傾向をしめしてしまうが、この中にシリ
サイド化していないＭｅやＳｉが存在した場合にはこの
変化が一様でなく変化の割合が低減される。すなわちＭ
ｅＳｉはレーザー光の照射により酸化反応が起こると考
えられるが、通常膜中で酸化物として存在することの多
いＭｅやＳｉはレーザー光のエネルギーを受けシリサイ
ド反応するときにＯ2を放出することにより、ＭｅＳｉ
とは逆方向の変化が生じ、透過率や位相差の変化は相殺
されて低減される。
いても遊離Ｍｅや遊離Ｓｉの含有は透過率や位相差変化
の低減に寄与し得る。単一のＭｅＳｉのみで膜が形成さ
れている場合には照射により膜を構成している材料はあ
る一定の変化の傾向をしめしてしまうが、この中にシリ
サイド化していないＭｅやＳｉが存在した場合にはこの
変化が一様でなく変化の割合が低減される。すなわちＭ
ｅＳｉはレーザー光の照射により酸化反応が起こると考
えられるが、通常膜中で酸化物として存在することの多
いＭｅやＳｉはレーザー光のエネルギーを受けシリサイ
ド反応するときにＯ2を放出することにより、ＭｅＳｉ
とは逆方向の変化が生じ、透過率や位相差の変化は相殺
されて低減される。
【００２６】
【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、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
グを用いて行った。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し
ている。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。
実施例により説明する。本実施例では、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
グを用いて行った。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し
ている。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。
【００２７】ターゲットはＺｒＳｉのシリサイド化され
たターゲットを主体としたが、ＺｒとＳｉを粉体の状態
から混合を行い、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。本実施例で用いる
ターゲットはＺｒＳｉを主体としたが、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Ｚ
ｒ3Ｓｉ2，Ｚｒ5Ｓｉ3，Ｚｒ2Ｓｉ等でも良い。）この
後、このシリサイド化した材料を再び粉砕し、場合によ
ってはＺｒ若しくはＳｉ粉を若干添加・混合しターゲッ
トとしてプレス成形する。成膜後の膜中に存在する遊離
ＺｒやＳｉを生じさせるためにはターゲットに含まれる
ＺｒやＳｉが全量に亘って完全にシリサイド化されてい
ないターゲットを使用するか、あるいは第２の工程で添
加混合するＺｒ若しくはＳｉの量を制御すれば良い。
たターゲットを主体としたが、ＺｒとＳｉを粉体の状態
から混合を行い、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。本実施例で用いる
ターゲットはＺｒＳｉを主体としたが、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Ｚ
ｒ3Ｓｉ2，Ｚｒ5Ｓｉ3，Ｚｒ2Ｓｉ等でも良い。）この
後、このシリサイド化した材料を再び粉砕し、場合によ
ってはＺｒ若しくはＳｉ粉を若干添加・混合しターゲッ
トとしてプレス成形する。成膜後の膜中に存在する遊離
ＺｒやＳｉを生じさせるためにはターゲットに含まれる
ＺｒやＳｉが全量に亘って完全にシリサイド化されてい
ないターゲットを使用するか、あるいは第２の工程で添
加混合するＺｒ若しくはＳｉの量を制御すれば良い。
【００２８】本実施例ではターゲットとして、ＺｒＳｉ
2シリサイド化されたターゲットの他に、Ｚｒ：Ｓｉ＝
１：２．２の割合で元素粉末を混合させ、ＺｒＳｉ2.2
の組成としたターゲットについても作製した。この場合
ＺｒＳｉ2の固容限が狭いため余剰Ｓｉはシリサイド反
応時にＺｒＳｉ2相から吐き出され遊離Ｓｉとして存在
しこれがバインダーとなるため、ターゲットの仕上がり
としても良好で微小クラックは低減された。またＺｒＳ
ｉ2より成膜された膜は金属シリサイドの含有率は比較
的高く、シリサイド化されておらずに存在するＺｒやＳ
ｉの割合は相対的に低かった。これに比較して後者のタ
ーゲットより作製した膜は成膜後の膜欠陥についても減
少が認められると同時に膜中のシリサイド化されていな
い元素含有量も高くなっていた。この他にも成膜条件等
の違いにより、結果的に膜中のシリサイド化されていな
い元素の含有量が概ね請求項で示した５原子％以上であ
った膜については上記で述べたような欠陥の低減等が確
認された。ＺｒとＳｉの比について実験を行った中では
（Ｚｒ：Ｓｉ＝１：２．０〜１：２．４）、ターゲット
の表面状態や膜欠陥等の面からＳｉの含有量は本実施例
で記述したＺｒ：Ｓｉ＝１：２．２以上の場合で良好な
結果を得た。これはＺｒとＳｉがＺｒＳｉ2という化合
物を形成したと考えるとＺｒＳｉ2に対する遊離Ｓｉの
割合は２０％となる。
2シリサイド化されたターゲットの他に、Ｚｒ：Ｓｉ＝
１：２．２の割合で元素粉末を混合させ、ＺｒＳｉ2.2
の組成としたターゲットについても作製した。この場合
ＺｒＳｉ2の固容限が狭いため余剰Ｓｉはシリサイド反
応時にＺｒＳｉ2相から吐き出され遊離Ｓｉとして存在
しこれがバインダーとなるため、ターゲットの仕上がり
としても良好で微小クラックは低減された。またＺｒＳ
ｉ2より成膜された膜は金属シリサイドの含有率は比較
的高く、シリサイド化されておらずに存在するＺｒやＳ
ｉの割合は相対的に低かった。これに比較して後者のタ
ーゲットより作製した膜は成膜後の膜欠陥についても減
少が認められると同時に膜中のシリサイド化されていな
い元素含有量も高くなっていた。この他にも成膜条件等
の違いにより、結果的に膜中のシリサイド化されていな
い元素の含有量が概ね請求項で示した５原子％以上であ
った膜については上記で述べたような欠陥の低減等が確
認された。ＺｒとＳｉの比について実験を行った中では
（Ｚｒ：Ｓｉ＝１：２．０〜１：２．４）、ターゲット
の表面状態や膜欠陥等の面からＳｉの含有量は本実施例
で記述したＺｒ：Ｓｉ＝１：２．２以上の場合で良好な
結果を得た。これはＺｒとＳｉがＺｒＳｉ2という化合
物を形成したと考えるとＺｒＳｉ2に対する遊離Ｓｉの
割合は２０％となる。
【００２９】尚、成膜は以下の条件で行った。ＺｒＳｉ
2ターゲットでの光学特性は図１の様になった。また、
参考の為にＺｒ，Ｓｉ単体ターゲットで成膜を行った結
果は各図２，図３のようになった。 成膜条件；Ar+O2 = 40 SCCM Power=DC600W 図中各点の数値は酸素流量 [SCCM]を表す。ここで上記
条件において酸素流量1.0［SCCM］で成膜を行ったと
き、ＺｒＳｉ2ターゲットで成膜を行った場合の光学定
数はn=1.11，k=1.55であったが、ＺｒＳｉにＺｒを混合
したターゲットを用い膜中に余剰の遊離Ｚｒを生じさせ
た結果n=1.27，k=1.01という光学定数を有する膜を得
た。この膜はハーフトーン型位相シフトマスクブランク
において透過率制御用の膜層として分光特性や安定性の
面で良好であった。また逆にＺｒＳｉ2の組成から故意
にＳｉを増やすことで、ｎ、ｋの値をＳｉ側へシフトさ
せることも可能である。このようにターゲット組成をあ
らかじめ変化させておくことで成膜後の特性を変えるこ
とが出来る。
2ターゲットでの光学特性は図１の様になった。また、
参考の為にＺｒ，Ｓｉ単体ターゲットで成膜を行った結
果は各図２，図３のようになった。 成膜条件；Ar+O2 = 40 SCCM Power=DC600W 図中各点の数値は酸素流量 [SCCM]を表す。ここで上記
条件において酸素流量1.0［SCCM］で成膜を行ったと
き、ＺｒＳｉ2ターゲットで成膜を行った場合の光学定
数はn=1.11，k=1.55であったが、ＺｒＳｉにＺｒを混合
したターゲットを用い膜中に余剰の遊離Ｚｒを生じさせ
た結果n=1.27，k=1.01という光学定数を有する膜を得
た。この膜はハーフトーン型位相シフトマスクブランク
において透過率制御用の膜層として分光特性や安定性の
面で良好であった。また逆にＺｒＳｉ2の組成から故意
にＳｉを増やすことで、ｎ、ｋの値をＳｉ側へシフトさ
せることも可能である。このようにターゲット組成をあ
らかじめ変化させておくことで成膜後の特性を変えるこ
とが出来る。
【００３０】次にこうして得た位相シフトフォトマスク
ブランクにレジスト塗布，露光，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
を形成した。ドライエッチング条件は以下の通りであ
る。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 POWER ：200W 尚、エッチングはこの他の塩素系ガスを使った場合でも
エッチングは可能である。
ブランクにレジスト塗布，露光，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
を形成した。ドライエッチング条件は以下の通りであ
る。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 POWER ：200W 尚、エッチングはこの他の塩素系ガスを使った場合でも
エッチングは可能である。
【００３１】
【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、今後の半導体の微細化に対応したマ
スクの設計・加工・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
膜中に含まれるシリサイド化されていない状態で存在す
るＭｅ若しくはＳｉの含有量を規定するものである。こ
れらのシリサイド化されていない元素を含有させること
で、その含有量により膜の光学特性の最適化や分光特性
改善などが可能となる。特にハーフトーン型位相シフト
マスクやブランクの検査でのコントラストを得る目的で
検査波長域での透過率を抑える場合には膜中にＭｅを多
く含有させることで可能となる。また、シリサイド化さ
れていない元素である遊離Ｍｅや遊離Ｓｉを膜中に一定
量以上含有させることで膜の欠陥低減や応力緩和等にも
効果を有する他、マスクを実際にステッパー上で使用し
た場合の短波長レーザー光に対する耐性向上の面でも効
果を有する。
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、今後の半導体の微細化に対応したマ
スクの設計・加工・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
膜中に含まれるシリサイド化されていない状態で存在す
るＭｅ若しくはＳｉの含有量を規定するものである。こ
れらのシリサイド化されていない元素を含有させること
で、その含有量により膜の光学特性の最適化や分光特性
改善などが可能となる。特にハーフトーン型位相シフト
マスクやブランクの検査でのコントラストを得る目的で
検査波長域での透過率を抑える場合には膜中にＭｅを多
く含有させることで可能となる。また、シリサイド化さ
れていない元素である遊離Ｍｅや遊離Ｓｉを膜中に一定
量以上含有させることで膜の欠陥低減や応力緩和等にも
効果を有する他、マスクを実際にステッパー上で使用し
た場合の短波長レーザー光に対する耐性向上の面でも効
果を有する。
【図１】波長１９３ｎｍのレーザー光におけるＺｒＳｉ
Ｏ膜の光学定数分布図
Ｏ膜の光学定数分布図
【図２】波長１９３ｎｍのレーザー光におけるＺｒＯ膜
の光学定数分布図
の光学定数分布図
【図３】波長１９３ｎｍのレーザー光におけるＳｉＯ膜
の光学定数分布図
の光学定数分布図
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆターム(参考） 2H095 BB03
Claims (11)
- 【請求項１】ガラス基板上に金属およびシリコンを主た
る構成元素として含む単層膜若しくは多層膜を設けたハ
ーフトーン型位相シフトマスクにおいて、前記単層膜若
しくは多層膜を構成する物質の内、金属とシリコンの間
で結合した金属シリサイドを主要構成要素とする領域中
に、シリサイド化されていない金属及び金属元素と化合
物になっていないシリコンの少なくとも一方が含有され
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。 - 【請求項２】請求項１記載のハーフトーン型位相シフト
マスクにおいて、前記金属シリサイドの含有量に対す
る、前記シリサイド化されていない金属および前記金属
元素と化合物になっていないシリコンの合計含有量の割
合が２０原子％以上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。 - 【請求項３】請求項１または請求項２記載のハーフトー
ン型位相シフトマスクにおいて、前記シリサイド化され
ていない金属の含有量が５原子％以上であることを特徴
とするハーフトーン型位相シフトマスク。 - 【請求項４】請求項１または請求項２記載のハーフトー
ン型位相シフトマスクにおいて、前記他の金属元素と化
合物になっていないシリコンの含有量が５原子％以上で
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。 - 【請求項５】請求項３記載のハーフトーン型位相シフト
マスクにおいて、含有されるシリサイド化されていない
金属は、単一金属若しくはその金属の酸素化合物，窒素
化合物，弗素化合物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。 - 【請求項６】請求項４記載のハーフトーン型位相シフト
マスクにおいて、他の金属元素と化合物になっていない
シリコンは、シリコン元素若しくはシリコンの酸素化合
物、窒素化合物、弗素化合物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。 - 【請求項７】請求項１または請求項２記載のハーフトー
ン型位相シフトマスクにおいて、金属シリサイドを主要
構成要素とする領域中にシリサイド化されていない金属
を含み、かつその金属がジルコニウムであることを特徴
とするハーフトーン型位相シフトマスク。 - 【請求項８】請求項３または請求項５記載のハーフトー
ン型位相シフトマスクにおいて、シリサイド化されてい
ない金属がジルコニウムであることをことを特徴とする
ハーフトーン型位相シフトマスク。 - 【請求項９】請求項１または請求項２記載のハーフトー
ン型位相シフトマスクにおいて、金属シリサイドを主要
構成要素とする領域中にシリサイド化されていない金属
を含み、かつその金属がモリブデン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。 - 【請求項１０】請求項３または請求項５記載のハーフト
ーン型位相シフトマスクにおいて、シリサイド化されて
いない金属がモリブデンであることをことを特徴とする
ハーフトーン型位相シフトマスク。 - 【請求項１１】請求項１乃至１０の何れか一項記載のハ
ーフトーン型位相シフトマスク製造に係るハーフトーン
型位相シフトマスクブランク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36767099A JP2001183805A (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP36767099A JP2001183805A (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 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 |
|---|---|
| JP2001183805A true JP2001183805A (ja) | 2001-07-06 |
Family
ID=18489904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36767099A Pending JP2001183805A (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 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) | JP2001183805A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004017140A1 (ja) * | 2002-08-19 | 2004-02-26 | Hoya Corporation | マスクブランクの製造方法、転写マスクの製造方法、マスクブランク製造用スパッタリングターゲット |
-
1999
- 1999-12-24 JP JP36767099A patent/JP2001183805A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004017140A1 (ja) * | 2002-08-19 | 2004-02-26 | Hoya Corporation | マスクブランクの製造方法、転写マスクの製造方法、マスクブランク製造用スパッタリングターゲット |
| JPWO2004017140A1 (ja) * | 2002-08-19 | 2005-12-08 | Hoya株式会社 | マスクブランクの製造方法、転写マスクの製造方法、マスクブランク製造用スパッタリングターゲット |
| JP2010020335A (ja) * | 2002-08-19 | 2010-01-28 | Hoya Corp | マスクブランクの製造方法および転写マスクの製造方法 |
| JP4488892B2 (ja) * | 2002-08-19 | 2010-06-23 | Ｈｏｙａ株式会社 | ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法、位相シフトマスクブランク製造用スパッタリングターゲット、及び、位相シフトマスクの製造方法 |
| US8652306B2 (en) | 2002-08-19 | 2014-02-18 | Hoya Corporation | Method for manufacturing mask blank, method for manufacturing transfer mask, sputtering target for manufacturing mask blank |
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|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050301 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050315 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050927 |