JP2001337436A - ハーフトーン位相シフトフォトマスク及びハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タンタルシリサイド系のハーフトーン位相シ
フト膜材料を用い、且つ、タンタルシリサイド系材料の
優れた加工特性、加工後の化学的安定性等を維持しつ
つ、石英基板とのエツチング選択比を向上させた構造の
ハーフトーン位相シフトフォトマスクを提供する。同時
に、そのようなハーフトーン位相シフトフォトマスクの
作製を可能とするハーフトーン位相シフトフォトマスク
用ブランクスを提供する。 【解決手段】 透明基板上のハーフトーン位相シフト層
が、タンタル、シリコン、及び、酸素を主成分とする一
層と、クロムまたはクロムタンタル合金を主成分とする
一層とを少なくとも含む多層膜で構成されている。さら
に、透明基板上にクロムまたはクロムタンタル合金を主
成分とする一層がまず形成され、その上にタンタル、シ
リコン、及び、酸素とを主成分とする一層が形成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩ、超ＬＳＩ
等の高密度集積回路等の製造に用いられるフォトマスク
及びそのフォトマスクを製造するためのフォトマスクブ
ランクに関し、特に、微細寸法の投影像が得られるハー
フトーン位相シフトフォトマスクと、この位相シフトフ
ォトマスクを製造するためのハーフトーン位相シフトフ
ォトマスク用ブランクスに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ，ＬＳＩ，超ＬＳＩ等の半導体集積
回路は、フォトマスクを使用したリソグラフィー工程を
繰り返すことによって製造されるが、特に微細寸法の形
成には、例えば、特開昭５８−１７３７４４号公報、特
公昭６２−５９２９６号公報等に示されているような位
相シフトフォトマスクの使用が検討されている。位相シ
フトフォトマスクには様々な構成のものか提案されてい
るが、その中でも、例えば特開平４−１３６８５４号公
報、米国特許第４，８９０，３０９号等に示されるよう
な、ハーフトーン位相シフトフォトマスクが早期実用化
の観点から注目を集めている。そして、特開平５−２２
５９号公報、特開平５−１２７３６１号公報等に記載の
ように、製造工程数の減少による歩留りの向上、コスト
の低減等が可能な構成、材料について、いくつか提案が
されている。

【０００３】ここで、ハーフトーン位相シフト法および
ハーフトーン位相シフトフォトマスクを図に基づいて簡
単に説明する。図６はハーフトーン位相シフト法の原理
を示す図、図７は従来法を示す図である。図６（ａ）及
び図７（ａ）はフォトマスクの断面図、図６（ｂ）及び
図７（ｂ）はフォトマスク上の光の振幅、図６（ｃ）及
び図７（ｃ）はウエーハー上の光の振幅、図６（ｄ）及
ぴ図７（ｄ）はウエーハー上の光強度をそれぞれ示し、
９１１及び９２１は基板、９２２は１００％遮光膜、９
１２は入射光の位相を実質的に１８０度ずらし、かつ、
透過率が１％〜５０％の範囲であるハーフトーン位相シ
フト膜、９１３及び９２３は入射光である。従来法にお
いては、図７（ａ）に示すように、石英ガラス等からな
る基板９２１上にクロム等からなる１００％遮光膜９２
２を形成し、所望のパターンの光透過部を形成してある
だけであり、ウエーハー上での光強度分布は図７（ｄ）
に示すように裾広がりとなり、解像度が劣ってしまう。
一方、ハーフトーン位相シフトシフト法では、ハーフト
ーン位相シフト膜９１２を透過した光とその開口部を透
過した光とでは位相が実質的に反転するので、図６
（ｄ）に示すように、ウエーハー上でパターン境界部で
の光強度が０になり、その裾広がりを抑えることかで
き、したがって、解像度を向上させることができる。

【０００４】ハーフトーン位相シフトフォトマスクのハ
ーフトーンの位相シフト膜９１２には、位相反転と透過
率調整という２つの機能が要求される。このうち、位相
反転機能については、ハーフトーン位相シフト膜９１２
を透過する露光光と、その開口部を透過する露光光との
間で、位相が実質的に反転するようになっていればよ
い。ここで、ハーフトーン位相シフト膜（ハーフトーン
位相シフト層とも言う）９１２を、たとえばＭ．Ｂｏｒ
ｎ、Ｅ．Ｗｏｌｆ著「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆＯｐ
ｔｉｃｓ」６２８〜６３２頁に示される吸収膜として扱
うと、多重干渉を無視できるので、垂直透過光の位相変
化φは、以下の式で計算され、φがｎπ±π／３（ｎは
奇数）の範囲に含まれるとき、上述の位相シフト効果が
得られる。

【０００５】

【数式３】 ここで、φは前記透明基板上に（ｍ−２）層のハーフト
ーン位相シフト層が構成されているフォトマスクを垂直
に透過する光が受ける位相変化であり、ｘ（ｋ，ｋ＋
１）はｋ番目の層と（ｋ＋１）番目の層との界面でおき
る位相変化、ｕ（ｋ）、ｄ（ｋ）はそれぞれｋ番目の層
を構成する材料の屈折率と膜厚、λは露光光の波長であ
る。ただし、ｋ＝１の層は前記透明基板、ｋ＝ｍの層は
空気とする。

【０００６】一方、ハーフトーン位相シフト効果か得ら
れるための、ハーフトーン位相シフト膜９１２の露光光
透過率は、転写パターンの寸法、面積、配置、形状等に
よって決定され、パターンによって異なる。実質的に、
上述の効果を得るためには、ハーフトーン位相シフト膜
９１２の露光光透過率を、パターンによって決まる最適
透過率を中心として、最適透過率士数％の範囲内に含ま
れるようにしなければならない。通常、この最適透過率
は、開口部を１００％としたときに、転写パターンによ
って１％〜５０％という広い範囲内で大きく変動する。
すなわち、あらゆるパターンに対応するためには、様々
な透過率を有するハーフトーン位相シフトフォトマスク
が要求される。実際には、位相反転機能と透過率調整機
能とは、ハーフトーン位相シフト膜を構成する材料（多
層の場合は、各層を構成する各材料）の複素屈折率（屈
折率と消衰係数）と膜厚とによって決定される。つま
り、ハーフトーン位相シフト膜の膜厚を調整し、前記式
により求まる位相差φがｎπ±π／３（ｎは奇数）の範
囲に含まれるような材料が、ハーフトーン位相シフトフ
ォトマスクのハーフトーン位相シフト層として使える。

【０００７】ところで、一般的にフォトマスクパターン
用の薄膜材料としては、例えば特開昭５７−６４７３９
号公報、特公昭６２−５１４６０号公報、特公昭６２−
５１４６１号公報に示されるようなタンタル系の材料が
知らており、その加工特性、加工後の化学的安定性等が
極めて優れていることから、例えば特開平５−１３４３
９６号公報、特開平７−１３４３９６号公報、特開平７
−２８１４１４号公報に挙げられるように、タンタルを
酸化または窒化することで、ハーフトーン位相シフト膜
へ応用する試みが盛んに検討された。また、ＬＳＩパタ
ーンの微細化に伴う露光波長の短波長化が進むに従い、
例えば特開平６−８３０２７号公報に示されされるよう
な、より短波長露光に対応した、タンタルシリサイド系
の材料を用いる研究も進められた。

【０００８】しかしながら、一般的にタンタルシリサイ
ドは、ＣＦ₄ 、ＣＨＦ₃ 、ＳＦ₆ 、Ｃ₂ Ｆ₆ 、ＮＦ₃ 、
ＣＦ₄ ＋Ｈ₂ 、ＣＢｒＦ₃ などのフツ素系のエツチング
ガスを用いてドライエッチングを行うが、この際に、基
板材である合成石英などの透明基板もエッチングされ、
高精度なドライエッチングが出来ない、という問題点が
あった。一般的に、ハーフトーン位相シフトフォトマス
クの製造に関しては、その位相角の高精度制御が不可欠
であるが、上述の通り、ハーフトーン位相シフト膜のエ
ツチングの際に石英基板もエツチングされてしまうと、
その掘られた分だけ位相差に誤差が生じてしまう。ま
た、ハーフトーン位相シフト膜のエッチングは、パター
ン寸法の制御にも重要な役割を持つため、出来る限り良
好なパターン寸法の均一性、再現性が得られるように条
件設定したいところであるが、石英とのエッチング選択
比という新たなパラメータが加わることにより、条件設
定の裕度が狭くなってしまう、という問題点もある。こ
れは、寸法制御にとっての最適エッチングプロセスと、
上記位相差制御を重視した最適エッチングプロセスとは
必ずしも一致しないため生じる問題である。すなわち、
タンタルシリサイド系のハーフトーン位相シフト膜材料
は、それ自体は優れた加工特性、加工後の化学的安定性
を示すが、位相差の高精度制御も考慮に入れると、高精
度のパターニングが困難になってしまう、と言う問題点
である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、ＬＳＩパ
ターンの微細化に伴う露光波長の短波長化に伴い、より
短波長露光に対応した、タンタルシリサイド系の材料
を、ハーフトーン位相シフト膜へ適用する試みが行われ
ているが、タンタルシリサイド系のハーフトーン位相シ
フト膜材料は、それ自体は優れた加工特性、加工後の化
学的安定性を示すが、位相差の高精度制御も考慮に入れ
ると、高精度のパターニングが困難になってしまう、と
言う問題点があり、この対応が求められていた。本発明
は、これに対応するもので、タンタルシリサイド系のハ
ーフトーン位相シフト膜材料を用い、且つ、タンタルシ
リサイド系材料の優れた加工特性、加工後の化学的安定
性等を維持しつつ、石英基板とのエツチング選択比を向
上させた構造のハーフトーン位相シフトフォトマスクを
提供しようとするものである。同時に、そのようなハー
フトーン位相シフトフォトマスクの作製を可能とするハ
ーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスを提供
しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のハーフトーン位
相シフトフォトマスク用ブランクスは、透明基板上のハ
ーフトーン位相シフト層が、タンタル、シリコン、及
び、酸素を主成分とする一層と、クロムまたはクロムタ
ンタル合金を主成分とする一層とを少なくとも含む多層
膜で構成されていることを特徴とするものである。そし
て、上記において、透明基板上にクロムまたはクロムタ
ンタル合金を主成分とする一層がまず形成され、その上
にタンタル、シリコン、及び、酸素とを主成分とする一
層が形成されていることを特徴とするものである。そし
てまた、上記において、クロムまたはクロムタンタル合
金を主成分とする一層が、シリコンを含むことを特徴と
するものである。また、上記において、クロムまたはク
ロムタンタル合金を主成分とする一層が、酸素、フツ
素、または、窒素を含むことを特徴とするものである。
また、上記において、ハーフトーン位相シフト層が、透
明基板上に、以下の式により求まる位相差φが、ｎπ±
π／３ラジアン（ｎは奇数）の範囲となるように形成さ
れていることを特徴とするものである。

【数式４】 ここで、φは前記透明基板上に（ｍ−２）層のハーフト
ーン位相シフト層が構成されているフォトマスクを垂直
に透過する光が受ける位相変化であり、ｘ（ｋ，ｋ＋
１）はｋ番目の層と（ｋ＋１）番目の層との界面でおき
る位相変化、ｕ（ｋ）、ｄ（ｋ）はそれぞれｋ番目の層
を構成する材料の屈折率と膜厚、λは露光光の波長であ
る。ただし、ｋ＝１の層は前記透明基板、ｋ＝ｍの層は
空気とする。また、上記において、ハーフトーン位相シ
フト層の露光光に対する透過率が、その露光光に対する
前記透明基板の透過率を１００％としたときに、１〜５
０％となるような膜厚で前記透明基板上に形成されてい
ることを特徴とするものである。また、上記において、
ハーフトーン位相シフト層が形成された表面の露光光に
対する絶対反射率が、０〜３０％であることを特徴とす
るものである。また、上記において、ハーフトーン位相
シフト層の上に、クロムを主成分とする遮光膜が続けて
形成されていることを特徴とするものである。また、上
記において、ハーフトーン位相シフト層の下に、クロム
を主成分とする遮光膜のパターンが形成されていること
を特徴とするものである。

【００１１】本発明のハーフトーン位相シフトフォトマ
スクは、透明基板上のハーフトーン位相シフト層がタン
タル、シリコン、及び、酸素を主成分とする一層と、ク
ロムまたはクロムタンタル合金を主成分とする一層とを
少なくとも含む多層膜で構成されていることを特徴とす
るものである。そして、上記において、透明基板上にク
ロムまたはクロムタンタル合金を主成分とする一層がま
ず形成され、その上にタンタル、シリコン、及び、酸素
とを主成分とする一層が形成されていることを特徴とす
るものである。そしてまた、上記において、クロムまた
はクロムタンタル合金を主成分とする一層が、シリコン
を含むことを特徴とするものである。また、上記におい
て、クロムまたはクロムタンタル合金を主成分とする一
層が酸素、フッ素、または、窒素を含むことを特徴とす
るものである。また、上記において、ハーフトーン位相
シフト層が、透明基板上に、以下の式により求まる位相
差φが、ｎπ±π／３ラジアン（ｎは奇数）の範囲とな
るように形成されていることを特徴とするものである。

【数式５】 ここで、φは前記透明基板上に（ｍ−２）層のハーフト
ーン位相シフト層が構成されているフォトマスクを垂直
に透過する光が受ける位相変化であり、ｘ（ｋ，ｋ＋
１）はｋ番目の層と（ｋ＋１）番目の層との界面でおき
る位相変化、ｕ（ｋ）、ｄ（ｋ）はそれぞれｋ番目の層
を構成する材料の屈折率と膜厚、λは露光光の波長であ
る。ただし、ｋ＝１の層は前記透明基板、ｋ＝ｍの層は
空気とする。また、上記において、ハーフトーン位相シ
フト層の露光光に対する透過率が、その露光光に対する
前記ハーフトーン位相シフト層の開口部透過率を１００
％としたときに、１〜５０％であることを特徴とするも
のである。また、上記において、ハーフトーン位相シフ
ト層か形成された表面の露光光に対する絶対反射率か、
０〜３０％であることを特徴とするものである。また、
上記において、ハーフトーン位相シフトシフト層のパタ
ーンの上に、クロムを主成分とする遮光膜のパターンが
形成されていることを特徴とするものである。また、上
記において、ハーフトーン位相シフト層のパターンの下
に、クロムを主成分とする遮光膜のパターンが形成され
ていることを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク
用ブランクスは、このような構成にすることにより、タ
ンタルシリサイド系のハーフトーン位相シフト膜材料を
用い、且つ、タンタルシリサイド系材料の優れた加工特
性、加工後の化学的安定性等を維持しつつ、石英基板と
のエツチング選択比を向上させた構造のハーフトーン位
相シフトフォトマスクを作製することができるハーフト
ーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの提供を可能
としている。タンタル系材料に特有の化学的安定性、加
工特性加え、シリサイド系に特有の短波長適用性を維持
しつつ、合成石英などの透明基板とのエッチング選択比
が十分に取れるため、高精度なパターニングが可能で、
かつ、マスク加工後の安定性に優れた、ハーフトーン位
相シフトフォトマスク用ブランクスの提供を可能として
いる。ハーフトーン位相シフト膜を多層膜で構成し、そ
のうちの一層（クロムまたはクロムタンタル合金を主成
分とする一層）を、透明基板と十分に大きなエツチング
選択比がとれる材料で構成することによって、高精度加
工を可能可能にしている。具体的には、透明基板上のハ
ーフトーン位相シフト層が、タンタル、シリコン、及
び、酸素を主成分とする一層と、クロムまたはクロムタ
ンタル合金を主成分とする一層とを少なくとも含む多層
膜で構成されていることにより、さらに具体的には、透
明基板上にクロムまたはクロムタンタル合金を主成分と
する一層がまず形成され、その上にタンタル、シリコ
ン、及び、酸素とを主成分とする一層が形成されている
ことにより、これを達成している。

【００１３】即ち、ハーフトーン位相シフト層として、
タンタル、シリコン、及び、酸素を主体とする層を含む
ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスで、
クロムを主成分とする一層を設けることにより、高精度
パターニングを可能としている。クロムまたはクロムタ
ンタル合金を主成分とする膜は、Ｃｌ₂ 、ＣＨ₂ Ｃ
ｌ₂、あるいはこれにＯ₂ を加えたガスなどの塩素系の
エッチングガスでもエチングをすることか出来るが、こ
れら塩素系ガスでは、合成石英などの透明基板は実質上
エッチングされない。ここで、クロムまたはクロムタン
タル合金を主成分とする膜は、その役割上、透明基板の
直ぐ上に第一層として成膜されることが望ましい。例え
ば、合成石英上に、まずクロムまたはクロムタンタル合
金を主成分とする膜を形成し、その上にタンタル、シリ
コン、及ひ、酸素を主体とする膜を形成し、これら２層
でハーフトーン位相シフト膜とした場合、パターニング
においては、まずフツ素系のドライエツチングガスでタ
ンタル、シリコン、及び、酸素を主体とする膜エッチン
グし、続けて、塩素系のドライエッチングガスで、基板
との十分なドライエツチング選択比を維持しなからパタ
ーニングをすることにより、高精度な位相差制御が可能
となる。

【００１４】また、このハーフトーン位相シフト膜は、
タンタル系薄膜の特徴である優れた化学的安定性、加工
性を有し、またシリサイド膜を用いているため、フッ化
クリプトンエキシマレーザーリソグラフィー（露光波
長：２４８ｎｍ）、フッ化アルゴンエキシマレーザーリ
ソグラフィー（露光波長：１９３ｎｍ）に対しても十分
な透光性を有するため、ハーフトーン位相シフト膜とし
て使用できる。

【００１５】ところで、一般的にハーフトーン位相シフ
トリソグラフィーでは、隣接するショットの重なりでの
レジストの感光を防ぐために、ハーフトーン位相シフト
層に加え、遮光膜によって形成される層を設けることが
多い。また、この遮光膜は、上記目的のほかに、転写形
成するパターンの転写特性の調整用に用いられることも
ある。この遮光膜には、クロムを主体とする膜が、その
製版特性や耐久性が優れているという理由などから使用
され、ハーフトーン位相シフト膜パターンを形成した
後、製版を硝酸セリウム系のウェットエッチャントで行
う場合がある。ところが、本発明のハーフトーン位相シ
フトマスク用ブランクスにおいては、ハーフトーン位相
シフト膜にクロムまたはクロムタンタル合金を主成分と
する膜が含まれるため、この膜が硝酸セリウム系のウェ
ットエッチャントに侵され（後述する処理の図５（ｄ）
を参照）、パターンに不具合が生じることが懸念される
が、本発明におけるクロムまたはクロムタンタル合金を
主成分とする膜に、酸素、フツ素、または、窒素等を含
有させたり、また、シリコン、タンタルなど、他の金属
との合金とすることにより、耐食性を向上させることが
できる。尚、一般的には、このクロムまたはクロムタン
タル合金を主成分とする膜は、膜厚が薄いため、図５に
示されるように侵される可能性は低い。あるいは、侵さ
れたとしても実質的に転写特性に間題を生じないレベル
であると予想される。

【００１６】本発明のハーフトーン位相シフトフォトマ
スクは、このような構成にすることにより、高精度なパ
ターニングが可能で、かつ、マスク加工後の安定性に優
れ、且つ、フッ化クリプトンエキシマレーザー（波長：
２４８ｎｍ）、フッ化アルゴンエキシマレーザー（波
長：１９３ｎｍ）等の短波長の露光にも適用できるハー
フトーン位相シフトフォトマスクの提供を可能としてい
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態例を図に基づ
いて説明する。図１（ａ）は本発明のハーフトーン位相
シフトフォトマスク用ブランクスの実施の形態の第１の
例の断面図で、図１（ｂ）は本発明のハーフトーン位相
シフトフォトマスク用ブランクスの実施の形態の第２の
例の断面図で、図２（ａ）は本発明のハーフトーン位相
シフトフォトマスクの実施の形態の第１の例の断面図
で、図２（ｂ）は本発明のハーフトーン位相シフトフォ
トマスクの実施の形態の第２の例の断面図で、図３は図
２（ａ）に示すハーフトーン位相シフトフォトマスクの
製造工程断面図で、図４はテストピースの断面図で、図
５は第２の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの
製造方法の説明と、エッチング形状を説明するための断
面図である。図１中、１１０は透明基板、１２０はハー
フトーン位相シフト層、１２１はクロムを主成分とする
層（以降第１の層とも言う）、１２２はタンタル、シリ
コン、及び、酸素を主成分とする層（以降第２の層とも
言う）、１２５はハーフトーンパタン領域（シフト層パ
タン領域）、１３０は遮光性層（実質的な遮光膜とも言
う）、１４０はレジスト層、１４０Ａは開口、１４５は
レジスト層、１４５Ａは開口である。

【００１８】はじめに、本発明のハーフトーン位相シフ
トフォトマスク用ブランクスの実施の形態の第１の例
を、図１（ａ）に基づいて説明する。本例のハーフトー
ン位相シフトフォトマスク用ブランクスは、タンタル、
シリコン、及び、酸素を主成分とする第２の層１２２
と、クロムを主成分とする第１の層１２１からなる多層
膜をハーフトーン位相シフト層１２０とするもので、合
成石英からなる透明基板１１０上に、順に、クロムを主
成分とする第１の層１２１、タンタル、シリコン、及
び、酸素とを主成分とする第２の層１２２を形成してい
る。そして、タンタル系材料に特有の化学的安定性、加
工特性を有し、フォトマスク作製の際、クロムを主成分
とする第１の層１２１を塩素系のガスでエッチング加工
する場合には、合成石英からなる透明基板１１０とのエ
ッチング選択比が十分に取れる。これにより、フォトマ
スク作製の際に、高精度なパターニングが可能である。
尚、本例のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブラ
ンクスのハーフトーン位相シフト層１２０に、タンタ
ル、シリコン、及び、酸素を主成分とする第２の層１２
２を設けており、これより作製されたフォトマスクは、
フッ化クリプトンエキシマレーザー（波長：２４８ｎ
ｍ）、フッ化アルゴンエキシマレーザー（波長：１９３
ｎｍ）等の短波長の露光光にも適用できる。

【００１９】そして本例においては、ハーフトーン位相
シフトフォトマスクを作製した際に、位相シフト効果が
得られるように、ハーフトーン位相シフト層１２０は、
透明基板１１０上に、以下の式で、ｍ＝４とし、求まる
位相差φが、ｎπ±π／３ラジアン（ｎは奇数）の範囲
となるように形成されている。

【数式６】 ここで、φは透明基板１１０上に２層のハーフトーン位
相シフト層１２０が構成されているフォトマスクを垂直
に透過する光が受ける位相変化であり、ｘ（ｋ，ｋ＋
１）はｋ番目の層と（ｋ＋１）番目の層との界面でおき
る位相変化、ｕ（ｋ）、ｄ（ｋ）はそれぞれｋ番目の層
を構成する材料（タンタル層１２１、金属シリサイド酸
化膜１２２）の屈折率と膜厚、λは露光光の波長であ
る。ただし、ｋ＝１の層は透明基板１１０、ｋ＝４の層
は空気とする。

【００２０】また、ハーフトーン位相シフトフォトマス
クを作製した際に、実質的に、位相シフト効果が得られ
るために、ハーフトーン位相シフト層１２０の露光光に
対する透過率が、その露光光に対する透明基板１１０の
透過率を１００％としたときに、１％〜５０％の範囲と
なるような膜厚で透明基板１１０上に形成されている。

【００２１】クロムを主成分とする第１の層１２１とし
ては、塩素系のガスでエッチングが可能なクロム層、酸
化クロム層、窒化クロム層、酸化窒化クロム層が挙げら
れる。クロムを主成分とする第１の層１２１について
も、従来からフォトマスク用薄膜の成膜に使用されてき
たスパッタリング法で容易に形成できる。ターゲツトと
して、金属クロムを使用し、スパッタガスとしてのアル
ゴンガスに酸素、窒素を混合すれば、酸化クロム膜、窒
化クロム膜が得られる。屈折率の調整は、ガスの混合比
のほか、スパツタ圧力、スパツタ電流などによっても制
御できる。また、このクロム系膜は、スパッタリング法
の他に、真空蒸着法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング
法、イオンビームスパッタ法などの成膜技術を用いても
成膜できる。タンタル、シリコン、及び、酸素とを主成
分とする第２の層１２２は、従来からフォトマスク用薄
膜の成膜に使用されてきたスパッタリング法で容易に形
成できる。例えば、タンタルシリサイド酸化膜は、ター
ゲツトとして、タンタルシリサイドを使用し、スパッタ
ガスとしてアルゴンガスに酸素を混合して、タンタルシ
リサイド酸化膜が得られる。タンタルシリサイド酸化膜
１２２の屈折率の調整は、ガスの混合比のほか、スパッ
タ圧力、スパッタ電流などによっても制御できる。尚、
タンタル、シリコン、及び、酸素とを主成分とする第２
の層１２２は、スパッタリング法の他に、真空蒸着法、
ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、イオンビームスパ
ッタ法などの成膜技術を用いても成膜できる。透明基板
１１０としての合成石英は、フッ化クリプトンエキシマ
レーザー（波長：２４８ｎｍ）、フッ化アルゴンエキシ
マレーザー（波長：１９３ｎｍ）等の短波長の露光光に
も透明で、フォトマスク作製の際、クロムを主成分とす
る第１の層１２１を塩素系のガスでエッチング加工する
場合には、第１の層１２１と透明基板１１０とのエッチ
ング選択比が十分に取れる。

【００２２】次いで、本発明のハーフトーン位相シフト
フォトマスク用ブランクスの実施の形態の第２の例を、
図１（ｂ）に基づいて説明する。第２の例のハーフトー
ン位相シフトフォトマスク用ブランクスは、第１の例の
位相シフト層１２０上に遮光性層１３０を設けたもので
ある。遮光性層１３０層は、ハーフトーンパタン領域
（シフト層パタン領域）１２５の周辺に設け、ウエハ露
光における隣接するショット同志の多重露光による感光
を防いだり、アライメントマークなどを形成する等のた
めの、実質的に遮光性の膜である。遮光性層１３０層と
しては、クロム単層、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒
化クロム層等のクロム系の金属層が一般的であるが、こ
れに限定はされない。これらクロム系膜は、スパッタリ
ング法の他に、真空蒸着法、ＣＶＤ法、イオンプレーテ
ィング法、イオンビームスパッタ法などの成膜技術を用
いても成膜できる。

【００２３】尚、ハーフトーン位相シフトフォトマスク
を作製する際、硝酸セリウム系のウェットエッチャント
を用い、遮光性層１３０層をウェットエッチングを行う
場合のブランクスとしては、クロムを主成分とする第１
の層１２１に、酸素、フツ素、または、窒素等を含有さ
せたり、また、シリコン、タンタルなど、他の金属との
合金とすることにより、耐食性を向上させたものが好ま
しい。

【００２４】第１の例のハーフトーン位相シフトフォト
マスク用ブランクス、第２の例のハーフトーン位相シフ
トフォトマスク用ブランクスの変形例としては、第１の
層１２１を塩素系のガスでエッチング加工なクロムタン
タル合金を主成分とする膜としたものも挙げられる。ク
ロムタンタル合金のを主成分とする膜も、スパッタリン
グ法の他に、真空蒸着法、ＣＶＤ法、イオンプレーティ
ング法、イオンビームスパッタ法などの成膜技術を用い
ても成膜できる。

【００２５】次に、本発明のハーフトーン位相シフトフ
ォトマスクの実施の形態の第１の例を、図２（ａ）に基
づいて説明する。本例は、図１（ａ）に示す第１の例の
ハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスを用い
て作製されたもので、位相シフト層１２０が所定の形状
にパタンニングされている。各層の材質や光学特性につ
いては、図１（ａ）に示す第１の例のハーフトーン位相
シフトフォトマスクブランクスの説明に代え、ここでは
説明を省く。

【００２６】次に、本発明のハーフトーン位相シフトフ
ォトマスクの実施の形態の第２の例を、図２（ｂ）に基
づいて説明する。本例は、図１（ｂ）に示す第２の例の
ハーフトーン位相シフトフォトマスクブランクスを用い
て作製されたもので、位相シフト層１２０が所定の形状
にパタンニングされ、且つ、位相シフト効果を得るハー
フトーンパタン領域（シフト層パタン領域）１２５と、
実質的な遮光効果を得る遮光性パタン領域１３５を設け
たものである。各層の材質や光学特性については、図１
（ｂ）に示す第２の例のハーフトーン位相シフトフォト
マスクブランクスの説明に代え、ここでは説明を省く。

【００２７】第１の例のハーフトーン位相シフトフォト
マスク、第２の例のハーフトーン位相シフトフォトマス
クの変形例としては、第１の層１２１を塩素系のガスで
エッチング加工可能なクロムタンタル合金を主成分とす
る膜とした、先に述べた、変形例のブランクスを用いた
フォトマスクで、図２（ａ）、図２（ｂ）に示す形態と
同様の形態のフォトマスクが挙げられる。

【００２８】次いで、第１の例のハーフトーン位相シフ
トフォトマスクの製造方法の１例を図３に基づいて説明
する。先ず、図１（ａ）に示す第１の例のハーフトーン
位相シフトフォトマスクブランクスを用意し（図３
（ａ））、ハーフトーン位相シフト層１２０上にレジス
ト層１４０を塗布、乾燥した（図３（ｂ）後、電子線描
画装置等を用いレジスト層１４０の所定領域のみを感光
させ、現像して、作製するハーフトーン位相シフト層１
２０のパタン形状に合せ、レジスト層１４０を形成す
る。（図３（ｃ））レジスト層１４０を形成するレジス
トとしては、処理性が良く、所定の解像性を有し、耐ド
ライエッチング性の良いものが好ましいが、限定はされ
ない。次いで、レジスト層１４０を耐エッチングマスク
として、順次、フッ素系のガス、塩素系のガスを用い
て、ハーフトーン位相シフト層１２０のタンタル、シリ
コン、及び、酸素とを主成分とする第２の層１２２とク
ロムを主成分とする第１の層１２１とを続けてエッチン
グし（図３（ｄ））、レジスト層１４０を剥離して、ハ
ーフトーン位相シフト層パタンを得る。（図３（ｅ））

【００２９】次いで、第２の例のハーフトーン位相シフ
トフォトマスクの製造方法の１例を図５に基づいて説明
する。ここでは、遮光性層１３０をクロム系の遮光層と
する。先ず、図１（ｂ）に示す第２の例のハーフトーン
位相シフトフォトマスクブランクスを用意し、図３に示
す第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製
造方法と同様に、レジスト層を遮光性層１３０上に所定
形状に形成し、レジスト層を耐エッチングマスクとし
て、塩素系のガスを用いて遮光性層１３０を、フッ素系
のガスを用いて、タンタル、シリコン、及び、酸素とを
主成分とする第２の層１２２を、塩素系のガスを用いて
クロムを主成分とする第１の層１２１を続けてエッチン
グする。次いで、レジスト層を剥離し、新たに、遮光性
層１３０上に、所定形状の開口１４５Ａを有するレジス
ト層１４５を、同様にして形成し（図５（ａ））、レジ
スト層１４５を耐エッチングマスクとして、硝酸セリウ
ム系のウェットエッチャントを用い、ウェットエッチン
グを行い（図５（ｂ））、レジスト層１４５を剥離し
て、図２（ｂ）に示す第２の例のハーフトーン位相シフ
トフォトマスクを得る。

【００３０】ウェットエッチングの際、図５（ａ）のク
ロムを主成分とする第１の層１２１は、エッチングされ
て、拡大視すると図５（ｄ）のようになり、パターンに
不具合が生じることが懸念されるが、前にも述べたよう
に、一般的には、このクロムを主成分とする膜１２１
は、膜厚が薄いため、図５（ｄ）に示されるように侵さ
れる可能性は低い。あるいは、侵されたとしても実質的
に転写特性に問題を生じないレベルであると予想され
る。尚、図５（ａ）のＤ１部、図５（ｂ）のＤ２部を拡
大して示したのが、それぞれ、図５（ｃ）、図５（ｄ）
である。クロムを主成分とする膜１２１に、酸素、フツ
素、または、窒素等を含有させたり、また、シリコン、
タンタルなど、他の金属との合金とすることにより、耐
食性を向上させることができる。即ち、図５（ｄ）に示
す、Ｗ０をきわめて小とすることができ、確実に転写特
性に問題を生じないようにできる。

【００３１】変形例のハーフトーン位相シフトフォトマ
スクについても、基本的に同様に、第１の例の製造方法
あるいは第２の例の製造方法により、作製することがで
きる。

【００３２】

【実施例】（実施例１）実施例１は、図１（ａ）に示す
第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブラン
クスを用い、図３に示す製造方法により、図２（ａ）に
示す第１の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクを
形成した例である。以下、図１、図２、図３に基づいて
説明する。はじめに、以下のようにして、透明基板１１
０上に、順に、クロムを主成分とする第１の層１２１、
タンタル、シリコン、及び、酸素とを主成分とする第２
の層１２２からなるハーフトーン位相シフト膜１２０を
形成した、ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブラ
ンクスを作製した。作製したハーフトーン位相シフトフ
ォトマスク用ブランクスは、ＫｒＦ露光用のハーフトー
ン位相シフトフォトマスクを作製するためのもので、６
インチ角、０．２５インチ厚の高純度合成石英基板を透
明基板１１０としている。まず、光学研磨され、よく洗
浄された透明基板１１０の一面上に、以下に示す条件で
ハーフトーン位相シフト層１２０のクロムを主成分とす
る第１の層１２１を膜厚約１０ｎｍに形成した。 ＜第１の層１２１のスパッタ条件＞ 成膜装置：プレーナー型ＤＣマグネトロンスパツター装
置 ターゲツト：金属クロム ガス及び流量：アルゴンガス７０ｓｃｃｍ スパッター圧力：０．３５パスカル スパツター電流：５．０アンペア 次に、続けてこの上にハーフトーン位相シフト層１２０
のタンタル、シリコン、及び、酸素とを主成分とする第
２の層１２２を、以下の条件で形成した。ここで膜厚は
約１４０ｎｍとした。 ＜第２の層１２２のスパッタ条件＞ 成膜装置：プレーナー型ＤＣマグネトロンスパツター装
置 ターゲット：タンタル：シリコン＝１：３（原子比） ガス及び流量：アルゴンガス５０ｓｃｃｍ＋酸素ガス５
０ｓｃｃｍ スパツター圧力：０．３パスカル スパツター電流：３．５アンペア これにより、図１（ａ）に示す第１の例のＫｒＦエキシ
マレーザー露光用（透過率６％）のハーフトーン位相シ
フトフォトマスク用ブランクスを得た。

【００３３】尚、同一条件でテープでマスキングをした
合成石英基板上に成膜し、成膜後にマスキングを剥離す
るリフトオフ法で段差を形成したサンプル（図４に示す
テストピース）を作製し、これを用い、２４８ｎｍ光に
対する位相差、透過率を市販の位相差測定装置（レーザ
ーテツク社製ＭＰＭ２４８）で計測したところ、それぞ
れ１７９．２２度、５．８８％であった。

【００３４】次いで、上記のようにして得られたハーフ
トーン位相シフトフォトマスク用ブランクスを用いて、
以下のようにして、図２（ａ）に示す第１の例のハーフ
トーン位相シフトフォトマスクを作製した。先ず、得ら
れたハーフトーン位相シフトマスク用ブランクス（図３
（ａ））のハーフトーン位相シフト層１２０上に、有機
物を主成分とするレジスト、ＺＥＰ７０００（日本ゼオ
ン社製）１４０を、塗布し、乾燥を行い（図３
（ｂ））、電子線描画装置にて、レジストの所定領域の
みを露光し、現像して、所望形状のレジスト層１４０を
得た。（図３（ｃ）） 次に、市販のフォトマスク用ドライエッチャー（ＰＴＩ
社製ＶＬＲ７００）を用い、レジスト層１４０から露出
されたハーフトーン位相シフト層１２０を、高密度プラ
ズマに曝すことにより選択的にドライエッチングし、所
望のハーフトーン位相シフト層１２０のパターンを得
た。（図３（ｄ）） ここでは、ハーフトーン位相シフト層１２０のタンタ
ル、シリコン、及び、酸素とを主成分とする第２の層１
２２とクロムを主成分とする第１の層１２１とを続けて
エッチングした。尚、用いたドライエッチャーはエツチ
ング処理室を２個有し、以下のエッチング条件１、エッ
チング条件２は別々の処理室で実施した。 ＜エッチング条件１＞ エツチングガス ＣＦ₄ ガス圧力 １０ｍＴｏｒｒ ＩＣＰパワー（高密度プラズマ発生） ９５０Ｗ バイアスパワー（引き出しパワー） ５０Ｗ 時間 ３６０秒 ＜エッチング条件２＞ エッチングガスＣｌ₂ ＋Ｏ₂ ガス（２：３） 圧力 １００ｍＴｏｒｒ ＩＣＰパワー（高密度プラズマ発生） ５００Ｗ バイアスパワー（引き出しパワー） ２５Ｗ 時間 ２００秒 次に、残ったレジスト層１４０を常法により剥離し、ハ
ーフトーン位相シフト層の、２４８ｎｍ光の透過率か６
％であるハーフトーン位相シフトフォトマスクを得た。
（図３（ｅ））

【００３５】ここで注目すべきは、エッチング条件２の
エッチングでは、透明基板１１０である合成石英がほと
んどエツチングされず、極めて高精度の位相差制御が可
能であることである。得られたハーフトーン位相シフト
フォトマスクは、除去された部分の寸法精度、断面形
状、膜厚分布、透過率分布、膜の基板への密着性等、全
てで実用に供することができるものであった。

【００３６】（実施例２）実施例２は、図１（ｂ）に示
す第２の例のハーフトーン位相シフトフォトマスクブラ
ンクスを用い、図３ないし図５に示す製造方法により、
図２（ｂ）に示す第２の例のハーフトーン位相シフトフ
ォトマスクを形成した例である。以下、図１、図２、図
３、図５に基づいて説明する。はじめに、以下のように
して、透明基板１１０上に、順に、クロムを主成分とす
る第１の層１２１、タンタル、シリコン、及び、酸素と
を主成分とする第２の層１２２からなるハーフトーン位
相シフト膜１２０、クロムからなる遮光性層１３０を形
成した、ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブラン
クスを作製した。ここでは、ハーフトーン位相シフト膜
を構成する２層のうち、クロムを主成分とする膜（第１
の層１２１）にタンタルを混入することにより耐食性の
向上を実現している。即ち、ハーフトーン位相シフトフ
ォトマスクを作製する際の、クロムからなる遮光性層１
３０を、硝酸セリウム系のウェットエッチャントを用
い、ウェツトエツチヤントする際の、ウェットエッチャ
ントに対する耐食性を向上させた。実施例２の場合も、
作製したハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブラン
クスは、ＫｒＦ露光用のハーフトーン位相シフトフォト
マスクを作製するためのもので、６インチ角、０．２５
インチ厚の高純度合成石英基板を透明基板１１０として
いる。

【００３７】まず、光学研磨され、よく洗浄された透明
基板１１０の一面上に、以下に示す条件でハーフトーン
位相シフト層１２０のロムを主成分とする第１の層１２
１を膜厚約１０ｎｍに形成した。 ＜第１の層１２１のスパッタ条件＞ 成膜装置：プレーナー型ＤＣマグネトロンスパツター装
置 ターゲット：金属タンタル：クロム＝１：９合金 ガス及び流量：アルゴンガス７０ｓｃｃｍ スパツター圧力：０．３５パスカル スパッター電流：５．０アンペア 次に、続けてこの上にハーフトーン位相シフト層１２０
タンタル、シリコン、及び、酸素とを主成分とする第２
の層１２２を、以下の条件で形成した。ここで膜厚は約
９０ｎｍとした。 ＜第２の層１２２のスパッタ条件＞ 成膜装置：プレーナー型ＤＣマグネトロンスパツター装
置 ターゲット：タンタル：シリコン＝１：３（原子比） ガス及び流量：アルゴンガス５０ｓｃｃｍ＋酸素ガス５
０ｓｃｃｍ スパツター圧力：０．３パスカル スパッター電流：３．５アンペア 次いで、ハーフトーン位相シフト層１２０タンタル、シ
リコン、及び、酸素とを主成分とする第２の層１２２上
に、遮光性層１３０を下記条件にて、厚さ１０００Åに
スパッタ形成した。 ＜遮光性層層１３０のスパッタ条件＞ 成膜装置：プレーナー型ＤＣマグネトロンスパツター装
置 ターゲット：金属クロム ガス及び流量：アルゴンガス５０ｓｃｃｍ スパツター圧力：０．３パスカル スパッター電流：３．５アンペア これにより、ＫｒＦエキシマレーザー露光用；透過率６
％のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクを
得た。

【００３８】尚、同一条件でテープでマスキングをした
合成石英基板上に成膜し、成膜後にマスキングを剥離す
るリフトオフ法で段差を形成したサンプル（図４に示す
テストピース）を作製し、これを用い、２４８ｎｍ光に
対する位相差、透過率を市販の位相差測定装置（レーザ
ーテツク社製ＭＰＭ２４８）で計測したところ、それぞ
れ、１８０．１２度、６．３３％であった。この膜を市
販のクロムエッチャント（インクテック社製ＭＲ−Ｅ
Ｓ）に室温で２４０秒間浸漬したサンプルを準備し、そ
のパターン断面をＳＥＭ観察したところ、図５（ｄ）に
示すような侵食は認められなかった。比較のため、実施
例１において作製したサンプルを、同様に、市販のクロ
ムエッチャント（インクテック社製ＭＲ一ＥＳ）に室温
で１８０秒間、及び、２４０秒問浸漬し、そのパターン
断面をＳＥＭ観察したところ、１８０秒のサンプルの断
面形状には図５（ｄ）に示すような侵食は認められなか
ったが、２４０秒の断面には若干の侵食が観察された。
これより、実施例２の組成の第１の層の方が、実施例１
の組成の第１の層よりも、クロムエッチャントに対する
耐食性が向上していることが分かる。

【００３９】次いで、上記のようにして得られたハーフ
トーン位相シフトフォトマスク用ブランクスを用いて、
以下のようにして、図２（ｂ）に示す第２の例のハーフ
トーン位相シフトフォトマスクを作製した。先ず、得ら
れたハーフトーン位相シフトマスク用ブランクス（図１
（ｂ））の遮光性層１３０上に、有機物を主成分とする
レジスト、ＺＥＰ７０００（日本ゼオン社製）を、塗布
し、乾燥を行い、実施例１と同様にして、電子線描画装
置にて、レジストの所定領域のみを露光し、現像して、
所望形状のレジスト層１４０を得た後、市販のフォトマ
スク用ドライエッチャー（ＰＴＩ社製ＶＬＲ７００）を
用い、レジスト層から露出されたハーフトーン位相シフ
ト層１２０を、高密度プラズマに曝すことにより選択的
にドライエッチングし、所望のハーフトーン位相シフト
層１２０のパターンを得た。ここでは、遮光性層１３
０、ハーフトーン位相シフト層１２０のタンタル、シリ
コン、及び、酸素とを主成分とする第２の層１２２、ク
ロムを主成分とする第１の層１２１を続けて、順に、そ
れぞれ、エッチング条件１、エッチング条件２、エッチ
ング条件３の条件下でエッチングした。なお、用いたド
ライエッチヤーはエツチング処理室を２個有し、以下の
エッチング条件１、エッチング条件２、エッチング条件
３は処理室を変えて実施した。 ＜エッチング条件１＞ エッチングガスＣｌ₂ ＋Ｏ₂ ガス（２：３） 圧力 １００ｍＴｏｒｒ ＩＣＰパワー（高密度プラズマ発生） ５００Ｗ バイアスパワー（引き出しパワー） ２５Ｗ 時間 ２００秒 ＜エッチング条件２＞ エツチングガス ＣＦ４ ガス圧力 １０ｍＴｏｒｒ ＩＣＰパワー（高密度プラズマ発生） ９５０Ｗ バイアスパワー（引き出しパワー） ５０Ｗ 時間 ３６０秒 ＜エッチング条件３＞ エッチングガスＣｌ₂ ＋Ｏ₂ ガス（２：３） 圧力 １００ｍＴｏｒｒ ＩＣＰパワー（高密度プラズマ発生） ５００Ｗ バイアスパワー（引き出しパワー） ２５Ｗ 時間 ２００秒

【００４０】次に、この上に、再度、レジスト、ＩＰ３
５００（東京応化工業株式会社製）を塗布し、フォトリ
ソグラフィー法により、ハーフトーン膜を露出させたい
領域のみを開口したレジスト層１４５を得た（図５
（ａ））後、以下の条件でドウエットエッチングを行
い、レジスト層１４５から露出した領域の遮光性層１３
０を選択的に除去した。（図５（ｂ）） 次に、残ったレジスト層１４５を常法により剥離し、ハ
ーフトーン位相シフト層の、２４８ｎｍ光の透過率か６
％であるハーフトーン位相シフトフォトマスクを得た。
（図２（ｂ）） このようにして得られたハーフトーン位相シフトフォト
マスクについては、まったく、図５（ｄ）に示すような
クロムを主成分とする第１の層１２１の侵食はによる不
具合はみられなかった。

【００４１】実施例２でも、実施例１と同様、エッチン
グ条件３のエッチングでは、透明基板１１０である合成
石英がほとんどエッチングされず、極めて高精度の位相
差制御が可能であった。得られたハーフトーン位相シフ
トフォトマスクは、除去された部分の寸法精度、断面形
状、膜厚分布、透過率分布、膜の基板への密着性等、全
てで実用に供することができるものであった。

【００４２】（実施例３）実施例３も、実施例２と同
様、図１（ｂ）に示す第２の例のハーフトーン位相シフ
トフォトマスクブランクスを用い、図３ないし図５に示
す製造方法により、図２（ｂ）に示す第２の例のハーフ
トーン位相シフトフォトマスクを形成した例で、実施例
２において、第１層の成膜条件、および第１層のエッチ
ング条件（実施例２の条件３に相当）を、以下の通りと
したものである。それ以外については実施例２と同じ
で、説明は省く。 ＜第１の層１２１のスパッタ条件＞ 成膜装置：プレーナー型ＤＣマグネトロンスパツター装
置 ターゲット：金属タンタル：クロム＝９７：３合金 ガス及び流量：アルゴンガス９５ｓｃｃｍ スパツター圧力：１. ０パスカル スパッター電流：１アンペア ＜第１層のエッチング条件＞ エッチングガスＣｌ₂ 圧力 ３ｍＴｏｒｒ ＩＣＰパワー（高密度プラズマ発生） ２５０Ｗ バイアスパワー（引き出しパワー） ２５Ｗ 時間 ２５０秒 このブランクの光学特性スペクトルを図８に示す。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、上記のように、タンタルシリ
サイド系のハーフトーン位相シフト膜材料を用い、且
つ、タンタルシリサイド系材料の優れた加工特性、加工
後の化学的安定性等を維持しつつ、石英基板とのエツチ
ング選択比を向上させた構造のハーフトーン位相シフト
フォトマスクの提供を可能とした。同時に、そのような
ハーフトーン位相シフトフォトマスクの作製を可能とす
るハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの
提供を可能とした。特に、タンタル系材料に特有の化学
的安定性、加工特性に加え、シリサイド系に特有の短波
長適用性も維持しつつ、合成石英などの透明基板とのエ
ッチング選択比が十分に取れるため、高精度なパターニ
ングが可能で、かつ、マスク加工後の安定性に優れた、
理想的なマスク部材を実現することか出来る。このこと
により、高精度のハーフトーン位相シフトフォトマスク
が、歩留まり良く、低コストで実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明のハーフトーン位相シフト
フォトマスク用ブランクスの実施の形態の第１の例の断
面図で、図１（ｂ）は本発明のハーフトーン位相シフト
フォトマスク用ブランクスの実施の形態の第２の例の断
面図である。

【図２】図２（ａ）は本発明のハーフトーン位相シフト
フォトマスクの実施の形態の第１の例の断面図で、図２
（ｂ）は本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク
の実施の形態の第２の例の断面図である。

【図３】図２（ａ）に示すハーフトーン位相シフトフォ
トマスクの製造工程断面図

【図４】テストピースの断面図

【図５】第２の例のハーフトーン位相シフトフォトマス
クの製造方法の説明と、エッチング形状を説明するため
の断面図である。

【図６】ハーフトーン位相シフト法を説明するための図

【図７】従来法のマスクを用いた転写法（投影露光法）
を説明するための図

【図８】実施例３のハーフトーン位相シフトフォトマス
ク用ブランクの光学特性スペクトルの図

【符号の説明】

１１０ 透明基板 １２０ ハーフトーン位相シフト層 １２１ クロムを主成分とする層（以降
第１の層とも言う） １２２ タンタル、シリコン、及び、酸
素を主成分とする層（以降第２の層とも言う） １２５ ハーフトーンパタン領域（シフ
ト層パタン領域） １３０ 遮光性層（実質的な遮光膜とも
言う） １４０ レジスト層 １４０Ａ 開口 １４５ レジスト層 １４５Ａ 開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 博雄 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 角田 成夫 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 遊佐 智 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 木名瀬 良紀 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 藤川 潤二 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 大槻 雅司 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 Ｆターム(参考） 2H095 BB03

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上のハーフトーン位相シフト層
   が、タンタル、シリコン、及び、酸素を主成分とする一
   層と、クロムまたはクロムタンタル合金を主成分とする
   一層とを少なくとも含む多層膜で構成されていることを
   特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブラ
   ンクス。
2. 【請求項２】 請求項１において、透明基板上にクロム
   またはクロムタンタル合金を主成分とする一層がまず形
   成され、その上にタンタル、シリコン、及び、酸素とを
   主成分とする一層が形成されていることを特徴とするハ
   ーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス。
3. 【請求項３】 請求項１ないし２において、クロムまた
   はクロムタンタル合金を主成分とする一層が、シリコン
   を含むことを特徴とするハーフトーン位相シフトフォト
   マスク用ブランクス。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３において、クロムまた
   はクロムタンタル合金を主成分とする一層が、酸素、フ
   ツ素、または、窒素を含むことを特徴とするハーフトー
   ン位相シフトフォトマスク用ブランクス。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４において、ハーフトー
   ン位相シフト層が、透明基板上に、以下の式により求ま
   る位相差φが、ｎπ±π／３ラジアン（ｎは奇数）の範
   囲となるように形成されていることを特徴とするハーフ
   トーン位相シフトフォトマスク用ブランクス。 【数式１】 ここで、φは前記透明基板上に（ｍ−２）層のハーフト
   ーン位相シフト層が構成されているフォトマスクを垂直
   に透過する光が受ける位相変化であり、ｘ（ｋ，ｋ＋
   １）はｋ番目の層と（ｋ＋１）番目の層との界面でおき
   る位相変化、ｕ（ｋ）、ｄ（ｋ）はそれぞれｋ番目の層
   を構成する材料の屈折率と膜厚、λは露光光の波長であ
   る。ただし、ｋ＝１の層は前記透明基板、ｋ＝ｍの層は
   空気とする。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５において、ハーフトー
   ン位相シフト層の露光光に対する透過率が、その露光光
   に対する前記透明基板の透過率を１００％としたとき
   に、１〜５０％となるような膜厚で前記透明基板上に形
   成されていることを特徴とするハーフトーン位相シフト
   フォトマスク用ブランクス。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６において、ハーフトー
   ン位相シフト層が形成された表面の露光光に対する絶対
   反射率が、０〜３０％であることを特徴とするハーフト
   ーン位相シフトフォトマスク用ブランクス。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７において、ハーフトー
   ン位相シフト層の上に、クロムを主成分とする遮光膜が
   続けて形成されていることを特徴とするハーフトーン位
   相シフトフォトマスク用ブランクス。
9. 【請求項９】 請求項１ないし７において、ハーフトー
   ン位相シフト層の下に、クロムを主成分とする遮光膜の
   パターンが形成されていることを特徴とするハーフトー
   ン位相シフトフォトマスク用ブランクス。
10. 【請求項１０】 透明基板上のハーフトーン位相シフト
    層がタンタル、シリコン、及び、酸素を主成分とする一
    層と、クロムまたはクロムタンタル合金を主成分とする
    一層とを少なくとも含む多層膜で構成されていることを
    特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマスク。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、透明基板上にク
    ロムまたはクロムタンタル合金を主成分とする一層がま
    ず形成され、その上にタンタル、シリコン、及び、酸素
    とを主成分とする一層が形成されていることを特徴とす
    るハーフトーン位相シフトフォトマスク。
12. 【請求項１２】 請求項１０ないし１１において、クロ
    ムまたはクロムタンタル合金を主成分とする一層が、シ
    リコンを含むことを特徴とするハ一フトーン位相シフト
    フォトマスク。
13. 【請求項１３】 請求項１０ないし１２において、クロ
    ムまたはクロムタンタル合金を主成分とする一層が酸
    素、フッ素、または、窒素を含むことを特徴とするハー
    フトーン位相シフトフフォトマスク。
14. 【請求項１４】 請求項１０ないし１３において、ハー
    フトーン位相シフト層が、透明基板上に、以下の式によ
    り求まる位相差φが、ｎπ±π／３ラジアン（ｎは奇
    数）の範囲となるように形成されていることを特徴とす
    るハーフトーン位相シフトフォトマスク。 【数式２】 ここで、φは前記透明基板上に（ｍ−２）層のハーフト
    ーン位相シフト層が構成されているフォトマスクを垂直
    に透過する光が受ける位相変化であり、ｘ（ｋ，ｋ＋
    １）はｋ番目の層と（ｋ＋１）番目の層との界面でおき
    る位相変化、ｕ（ｋ）、ｄ（ｋ）はそれぞれｋ番目の層
    を構成する材料の屈折率と膜厚、λは露光光の波長であ
    る。ただし、ｋ＝１の層は前記透明基板、ｋ＝ｍの層は
    空気とする。
15. 【請求項１５】 請求項１０ないし１４において、ハー
    フトーン位相シフト層の露光光に対する透過率が、その
    露光光に対する前記ハーフトーン位相シフト層の開口部
    透過率を１００％としたときに、１〜５０％であること
    を特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマスク。
16. 【請求項１６】 請求項１０ないし１５において、ハー
    フトーン位相シフト層か形成された表面の露光光に対す
    る絶対反射率か、０〜３０％であることを特徴とするハ
    ーフトーン位相シフトフォトマスク。
17. 【請求項１７】 請求項１０ないし１６において、ハー
    フトーン位相シフトシフト層のパターンの上に、クロム
    を主成分とする遮光膜のパターンが形成されていること
    を特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマスク。
18. 【請求項１８】 請求項１０ないし１６において、ハー
    フトーン位相シフト層のパターンの下に、クロムを主成
    分とする遮光膜のパターンが形成されていることを特徴
    とするハーフトーン位相シフトフォトマスク。