JP2003140315A - スパッタリングターゲット、ハーフトーン型位相シフトマスク及びブランク - Google Patents

スパッタリングターゲット、ハーフトーン型位相シフトマスク及びブランク

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JP2003140315A
JP2003140315A JP2001337761A JP2001337761A JP2003140315A JP 2003140315 A JP2003140315 A JP 2003140315A JP 2001337761 A JP2001337761 A JP 2001337761A JP 2001337761 A JP2001337761 A JP 2001337761A JP 2003140315 A JP2003140315 A JP 2003140315A
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JP
Japan
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sputtering target
alloy
phase shift
blank
shift mask
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JP2001337761A
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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】ハーフトーン型位相シフトマスク及びブランク
の製造に用いるスパッタリングターゲットであって成膜
時にパーティクル欠陥を発生させることのないスパッタ
リングターゲットを提供すること。 【解決手段】スパッタリングターゲットが2種類以上の
元素から構成される合金であって、該合金が該元素の化
合物でない合金であること。該合金が共晶合金であるこ
と。該2種類以上の元素の1種がSiであること。上記
スパッタリングターゲットを用いてハーフトーン型位相
シフトマスク、及びブランクを製造すること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜作製時に用い
られるスパッタリングターゲットに関するものであり、
特に、フォトマスク及びフォトマスクブランクの製造に
用いるスパッタリングターゲット、それを用いて製造さ
れたハーフトーン型位相シフトマスク、及びブランクに
関する。
【0002】
【従来の技術】位相シフト法は、シリコンウエハ上にパ
ターンを転写する際に解像度を向上させる技術の1つで
あり、開発が盛んに行われている。その原理は、マスク
上の隣接する開口部パターンを通過する透過光の位相が
180度ずれ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
微細パターンの解像度を飛躍的に向上させる効果、及び
焦点深度を向上の効果を持つ。
【0003】上記のような位相シフト法は、IBMの
M.D.Levensonらによって提唱され特開昭5
8−173744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、及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、
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】このようなハーフトーン型位相シフトマス
ク用ブランクの膜材料として、特開平11−15132
号公報や特開平9−274429号公報では分光特性な
ど優れた点を有する、ZrやZrSiの化合物を使用し
たものが提案されている。また、他にも化合物系のフォ
トマスク(ハーフトーン型位相シフトマスク)の膜材料
として、金属とSiとの合金(金属シリサイド)膜が提
案されている。
【0005】半導体の微細化は、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)の短波
長化技術等の進展により年々進んでいる。例えば、露光
光源においてはi線からKrFエキシマレーザー、Ar
Fエキシマレーザーといった紫外光領域光へと移行して
いる。
【0006】このような半導体の微細化に伴い、フォト
マスク上のパターン寸法も微細化され、現在のようにマ
スクパターン寸法がサブミクロン以下のオーダーとなっ
てくると、フォトマスク上の異物欠陥やピンホール欠陥
は回路動作の上で致命的なものとなるため、フォトマス
ク上に発生する異物欠陥やピンホール欠陥の低減が重要
な課題となっている。また、マスクパターンの微細化に
伴い欠陥に対する要求は更に厳しくなっている。
【0007】従来、ハーフトーン型位相シフトマスク用
のブランクに用いられる膜材料の内、金属(Me)とシ
リコン(Si)との化合物で形成されたものの多くは、
金属シリサイド化合物を形成する材料を用いていること
が大部分である。具体的な金属としてはZrやMo、
W、Ta、Ti等の遷移金属が用いられる場合が多くな
っている。
【0008】しかしながら、このような金属シリサイド
化合物(MeSi)を形成する元素を主体とするスパッ
タリングターゲットから成膜を行った場合にはいくつか
の問題点が生じてくる。第1には、スパッタリングター
ゲット原料の混合時から金属シリサイド化合物(MeS
i)の化学量論比に基づいてスパッタリングターゲット
作製を行った場合でも、スパッタリングターゲット全体
を単一の量論比化合物で作製する事はきわめて困難であ
り、その中には様々な量論比の化合物が存在する事にな
る。例えば、ZrSi2 ターゲットの中には、Zr、
Siや、ZrSi、ZrSi2 等の化合物が局所的に
存在する。更には、ハーフトーン型位相シフトマスクの
透過率調整等の目的で金属元素やSi元素の含有量を調
整して化学量論比以外の組成比でスパッタリングターゲ
ットを作製した場合には、スパッタリングターゲット中
のこのような状態はより顕著になる。
【0009】第2には、例えば、金属シリサイド化合物
(MeSi)でスパッタリングターゲットを作製した場
合には、その製造段階でMeSiが粒径成長を引き起こ
す場合があり、この結果、スパッタリングターゲット中
におけるMeSi粒の粒径は大きくなってしまう。
【0010】このように、スパッタリングターゲットが
単一の化合物でなく、様々な化合物が局所的に存在した
り、MeSi粒の粒径が大きくなると、スパッタリング
ターゲットの表面が粗くなり、成膜時にパーティクル欠
陥を発生させてしまう大きな要因となる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決するためになされたものであり、ハーフトーン型位
相シフトマスク及びブランクの製造に用いるスパッタリ
ングターゲットにおいて、スパッタリングターゲット
に、様々な化合物が局所的に存在したり、MeSi粒の
粒径が大きくなることのない、すなわち、スパッタリン
グターゲットの表面が粗くなり、成膜時にパーティクル
欠陥を発生させることのないスパッタリングターゲット
を提供することを課題とするものである。また、上記ス
パッタリングターゲットを用いて製造したハーフトーン
型位相シフトマスク及びブランクを提供することを課題
とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス基板上
に露光光に対して透明な領域と、露光光の位相及び透過
率を制御する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、及びブランクを製造する際に用いるスパ
ッタリングターゲット於いて、スパッタリングターゲッ
トが2種類以上の元素から構成される合金であって、該
合金が該元素の化合物でない合金であることを特徴とす
るスパッタリングターゲットである。
【0013】また、本発明は、上記発明によるスパッタ
リングターゲットにおいて、前記合金が共晶合金である
ことを特徴とするスパッタリングターゲットである。
【0014】また、本発明は、上記発明によるスパッタ
リングターゲットにおいて、前記2種類以上の元素の1
種がSiであることを特徴とするスパッタリングターゲ
ットである。
【0015】また、本発明は、上記発明によるスパッタ
リングターゲットにおいて、前記2種類以上の元素の第
1種がSiであり、第2種がBe、Al、Zn、Ga、
Ge、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Hg、Tl、P
b、Biのいずれかであることを特徴とするスパッタリ
ングターゲットである。
【0016】また、本発明は、上記発明によるスパッタ
リングターゲットを用いて製造した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。
【0017】また、本発明は、上記発明によるスパッタ
リングターゲットを用いて製造したことを特徴とするブ
ランクである。
【0018】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。発明によるスパッタリングターゲットは、
スパッタリングターゲットが2種類以上の元素から構成
される合金であり、この合金が2種類以上の元素の化合
物でない合金、すなわち、2種類以上の元素の固溶体の
合金、或いは混合物の合金である。固溶体、或いは混合
物の合金であることにより、様々な化合物が局所的に存
在したり、化合物の粒径が大きくなることがない。従っ
て、スパッタリングターゲットの表面が粗くならず、成
膜時にパーティクル欠陥を発生させることのないものと
なる。2種類以上の元素としては、元素が互いに化合物
とならない元素であることが好ましい。
【0019】本発明によるスパッタリングターゲットを
用いて成膜される膜は、バイナリーマスクに於ける遮光
膜、ハーフトーン型位相シフトマスクに於ける半透明シ
フター膜や遮光膜、レベンソン型位相シフトマスクに於
けるシフター膜や遮光膜などフォトマスクを構成する膜
として好適なものである。尚、本発明においては、スパ
ッタリングターゲット作製のための原料粉やスパッタリ
ングターゲット作製工程中で含まれてくる不純物として
の元素については対象から除外する。
【0020】
【実施例】以下に、本発明によるスパッタリングターゲ
ット、ハーフトーン型位相シフトマスク、及びブランク
を実施例により説明する。
【0021】<実施例1> [スパッタリングターゲットの作製]実施例1は、アル
ミニウムとシリコンによる合金のスパッタリングターゲ
ットである。製造原料としては各々100メッシュ以下
に調整された粉体を所定の割合で混合し、アルミニウム
粉末とシリコン粉末を所定の割合で混合し、凝集するこ
とのないように十分に分散、混合させ混合粉体を得た。
ここでの混合比は重量比でAl:Si=1:2.5(=
Si/Al=2.5)とした。この比率は成膜後のブラ
ンクの膜としての膜特性を鑑みた混合比であるが、他の
混合比でもよい。
【0022】次に、上記混合粉体をゴム製容器の中に入
れて密封し所要の液圧にて成形する熱静水圧加圧成形
(HIP)によりプレス成形加工を行った。このときの
成形圧力は4.9×107 Pa以上の圧力で行った。
また、加熱温度は合金の共晶温度以下とすることが好ま
しい。アルミニウム−シリコンの合金の共晶温度は57
7℃であるため、本実施例では加熱温度は550℃とし
た。尚、成形方法は他の成形方法でも問題はなく、スパ
ッタリングターゲットの厚み・形状等についても任意で
ある。また適宜工程中で還元や焼成等の工程を加えるこ
とも可能である。
【0023】上記製造方法に基づいて得られたスパッタ
リングターゲットは、これら2種類の金属の組み合わせ
による合金が共晶合金であるため、アルミニウムとシリ
コンの間に金属間化合物の形成は起こらず、両者は均一
に混合されている。
【0024】上記により作製されたスパッタリングター
ゲットを用いてアルゴン、酸素の混合雰囲気中で成膜を
行った結果、ArF露光に対応したハーフトーンマス
ク、及びブランクのシフター膜として用いるに十分な光
学定数を有する膜を得ることができた。ブランク成膜時
に生ずる欠陥数においても良好な結果であった。
【0025】<実施例2> [ハーフトーン型位相シフトマスク、及びブランクの作
製]実施例1により作製したスパッタリングターゲット
を使用してハーフトーン型位相シフトマスク、及びブラ
ンクの半透明膜層の形成を行った。成膜装置にはマグネ
トロンスパッタリング装置を使用し、成膜ガスにはアル
ゴン(Ar)及び酸素(O2 )を使用した。本実施例
では膜の構成は2層膜構成とし、その合成石英基板上の
第1層膜とその上層に設けた第2層膜とでは酸素(O2
)の流量を変更して成膜を行った。
【0026】露光波長である193nmに対する透過率
は20%であり、各層の成膜条件、及び193nmに対
する光学定数と膜厚を表1に、分光特性を表2に示す。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】次に、得られた位相シフトフォトマスク用
ブランクに電子線レジスト塗布、電子線描画、現像等の
レジストプロセス、及び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、エッチングガスとしては塩素ガスを使用した。 ・エッチング装置:平行平板型RIE装置 ・エッチングガス:塩素ガス ・圧 力:5.0Pa ・電 力:300W 尚、エッチングガスはこの他のガスを使った場合でもエ
ッチングは可能である。
【0030】<比較例1> [スパッタリングターゲットの作製]比較例1は、Mo
とSiによる合金のスパッタリングターゲットである。
MoとSiの粉体(混合元素比率1:2)を用い、温度
1000℃以上にて仮焼結を行いシリサイド化合物を形
成させた。この場合のシリサイド化合物はMoSi2で
ある。次に、上記シリサイド化合物を再粉砕した後、実
施例1と同様にをHIPによりプレス成形加工を行いス
パッタリングターゲットを作製した。
【0031】スパッタリングターゲットの組成分析を行
ったところ、MoSi2 の単一の金属化合物の他に、
Mo3 Si2 、Mo3 Si、及びMo、Siの遊
離部等が観察された。また、スパッタリングターゲット
組織の顕微鏡観察の結果、HIP処理時の加熱後に組織
粒度の成長が観察された。このスパッタリングターゲッ
トを用いた成膜後の膜評価では膜欠陥数の増加が確認さ
れた。
【0032】
【発明の効果】本発明は、ハーフトーン型位相シフトマ
スク、及びブランクを製造する際に用いるスパッタリン
グターゲット於いて、スパッタリングターゲットが2種
類以上の元素から構成される合金であって、該合金が該
元素の化合物でない合金であるので、様々な化合物が局
所的に存在したり、MeSi粒の粒径が大きくなること
のない、すなわち、スパッタリングターゲットの表面が
粗くなり、成膜時にパーティクル欠陥を発生させること
のないスパッタリングターゲットとなる。
【0033】また、本発明は、上記スパッタリングター
ゲットを用いて製造したハーフトーン型位相シフトマス
クであるので、パーティクル欠陥の発生を減少させたハ
ーフトーン型位相シフトマスクとなる。また、本発明
は、上記スパッタリングターゲットを用いて製造したブ
ランクであるので、パーティクル欠陥の発生を減少させ
たブランクとなる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス基板上に露光光に対して透明な領域
    と、露光光の位相及び透過率を制御する半透明膜領域を
    設けたハーフトーン型位相シフトマスク、及びブランク
    を製造する際に用いるスパッタリングターゲット於い
    て、スパッタリングターゲットが2種類以上の元素から
    構成される合金であって、該合金が該元素の化合物でな
    い合金であることを特徴とするスパッタリングターゲッ
    ト。
  2. 【請求項2】前記合金が共晶合金であることを特徴とす
    る請求項1記載のスパッタリングターゲット。
  3. 【請求項3】前記2種類以上の元素の1種がSiである
    ことを特徴とする請求項1、又は請求項2記載のスパッ
    タリングターゲット。
  4. 【請求項4】前記2種類以上の元素の第1種がSiであ
    り、第2種がBe、Al、Zn、Ga、Ge、Ag、C
    d、In、Sn、Sb、Hg、Tl、Pb、Biのいず
    れかであることを特徴とする請求項3記載のスパッタリ
    ングターゲット。
  5. 【請求項5】請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載
    のスパッタリングターゲットを用いて製造したことを特
    徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。
  6. 【請求項6】請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載
    のスパッタリングターゲットを用いて製造したことを特
    徴とするブランク。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4996607B2 (ja) * 2006-08-08 2012-08-08 パナソニック株式会社 情報記録媒体とその製造方法、及びスパッタリングターゲット

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