JP3115185B2 - Exposure mask and pattern forming method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造のフォトリ
ソグラフィ技術に係わり、特に位相シフタとして半透明
膜を使用した露光用マスクとこのマスクを用いたパター
ン形成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photolithography technique for manufacturing semiconductors, and more particularly to an exposure mask using a translucent film as a phase shifter and a pattern forming method using the mask.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、微細なマスクパターンを転写する
露光装置の解像力及び焦点深度を向上させる技術の一つ
として、透明基板上に半透明な領域と透明な領域を形成
し、半透明な領域と透明な領域のそれぞれを透過する光
の位相差が実質的に１８０°になる露光用マスクを用い
る技術が提案されている。このような露光用マスクの一
例としては、ＭＩＴのスミス等によるＵＳＰ４８９０３
０９号がある。この例においては、半透明領域を特徴付
ける膜透過率と透明領域通過光に対する位相差の最適値
を、掘り下げ型の多層構造を採用することにより実現し
ている。2. Description of the Related Art In recent years, as one of techniques for improving the resolving power and the depth of focus of an exposure apparatus for transferring a fine mask pattern, a translucent area and a transparent area are formed on a transparent substrate. A technique has been proposed which uses an exposure mask in which the phase difference between light passing through each of the transparent region and the transparent region becomes substantially 180 °. An example of such an exposure mask is disclosed in US Pat.
No.09. In this example, the optimum values of the film transmittance characterizing the translucent region and the phase difference with respect to the light passing through the transparent region are realized by adopting an indented multilayer structure.

【０００３】一方本発明者らは、複素屈折率をある領域
で任意に変化させることができる単層半透明膜を含むマ
スクブランクスを提案した（特願平４−３２７６２３
号）。この単層半透明膜の材質の一つとして反応性スパ
ッタリング法により形成した窒化珪素薄膜があり、これ
にホールやライン等のパターンを描画したマスクを用い
て露光を行うことで、解像度及び焦点深度を向上させる
ことができた。On the other hand, the present inventors have proposed a mask blank including a single-layer semi-transparent film capable of arbitrarily changing a complex refractive index in a certain region (Japanese Patent Application No. 4-327623).
issue). One of the materials of this single-layer semi-transparent film is a silicon nitride thin film formed by a reactive sputtering method, which is exposed to light using a mask on which a pattern such as holes or lines is drawn, so that the resolution and the depth of focus can be improved. Could be improved.

【０００４】しかしながら、この種の方法にあっては次
のような問題があった。即ち、半透明領域の材料として
屈折率の大きい物質を用いると、半透明膜と露光雰囲気
との界面での反射率が大きくなる。この界面（膜表面）
で反射した光は、マスク反転パターンとして縮小レンズ
を介してウェハ上に結像される。このため、本来暗部と
すべき領域で光強度を持ち、膜減り等のレジストパター
ン形状の劣化を招いていた。However, this type of method has the following problems. That is, when a substance having a large refractive index is used as the material of the translucent region, the reflectance at the interface between the translucent film and the exposure atmosphere increases. This interface (film surface)
Is reflected on the wafer through a reduction lens as a mask inversion pattern. For this reason, the light intensity has a light intensity in a region which should be a dark part, and the resist pattern shape is deteriorated such as a film is reduced.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このように従来、半透
明領域の材料として窒化珪素等の薄膜を用いると、膜表
面の反射率が大きくなり、縮小レンズとマスク間で反射
が起こり、ウェハ上での像強度コントラストが低下する
という問題があった。As described above, conventionally, when a thin film of silicon nitride or the like is used as the material of the semi-transparent region, the reflectance of the film surface increases, reflection occurs between the reduction lens and the mask, and the However, there is a problem that the image intensity contrast at the time of printing is reduced.

【０００６】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、露光光に対する膜表面
での反射率を小さくすることができ、像強度コントラス
トの向上に寄与し得る露光用マスクを提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to reduce the reflectance of the film surface to exposure light, thereby contributing to an improvement in image intensity contrast. An object of the present invention is to provide an exposure mask.

【０００７】[0007]

【０００８】[0008]

【０００９】即ち、本発明（請求項１）は、透明基板上
に露光光に対して半透明な領域と透明な領域とを形成
し、半透明な領域を通過する光と透明な領域を通過する
光との位相差を実質的に１８０度前後に設定した露光用
マスクにおいて、半透明な領域は複数の薄膜により構成
され、これらの薄膜は III族，IV族，遷移元素，又は遷
移元素を含むシリサイドのうちの一つを同一の基本材料
として形成され、その屈折率は、基本材料の酸化物，窒
化物，酸窒化物の組成を変えることによって該薄膜の積
層方向に対して透明基板側から順次増大し極大値を経て
順次減小することを特徴とする。 That is, according to the present invention (claim 1 ), a translucent area and a transparent area are formed on a transparent substrate with respect to exposure light, and light passing through the translucent area and light passing through the transparent area are formed. In an exposure mask in which the phase difference with the light to be emitted is set to about 180 degrees, the translucent region is composed of a plurality of thin films, and these thin films are made of a group III, group IV, transition element, or transition element.
One of the silicides containing the transfer element is the same basic material
It is formed as the refractive index of that, the oxide of the base material, nitrogen
By changing the compositions of the oxides and oxynitrides, the composition gradually increases from the transparent substrate side in the laminating direction of the thin film and gradually decreases through the maximum value.

【００１０】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。 (1a) III族元素がＢ，Ａｌ，Ｇａであること。この中で
も、Ａｌは安定性に優れる点から特に望ましい。 (1b) IV 族元素がＣ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎであること。こ
の中でも、特にＳｉが有効である。Ｓｉにおける露光光
の吸収は極めて大きく、ＳｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ
Ｎにおける露光光の吸収が略０であることから、これら
の組成により半透明膜の吸収係数を容易に調整すること
ができる。 (1c)遷移元素がＣｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｈ
ｆ，Ｔａであること。遷移元素を用いる場合は電子の移
動が容易であり、半透明膜に導電性を持たせることが可
能となる。 (2) 半透明な領域に水素原子が添加されていること。 (3) 半透明な領域に含まれる III族，IV族，遷移金属，
又は遷移金属を含むシリサイドのみからなる場合の消衰
係数が、反射低減化層に含まれる非金属元素により飽和
することで得られる化合物の消衰係数より大きい場合
に、段階的に光学定数が変化する膜のうち半透明な領域
と基板及び空気の界面以外の部分で半透明な領域の消衰
係数が最大となること。 (4) 半透明な領域に含まれる III族，IV族，遷移金属，
又は遷移金属を含むシリサイドのみからなる場合の屈折
率が、反射低減化層に含まれる非金属元素により飽和す
ることで得られる化合物の屈折率より大きい場合に、段
階的に光学定数が変化する膜のうち半透明な領域と基板
及び空気の界面以外の部分で半透明な領域の屈折率が最
大となること。[0010] Here, as a preferred embodiment of the present invention, Ru include the following can be cited. (1a) The group III element is B, Al, Ga. Among them, Al is particularly desirable because of its excellent stability. (1b) The group IV element is C, Si, Ge, Sn. Among them, Si is particularly effective. The absorption of exposure light in Si is extremely large, and SiO2, Si3 N4, SiO
Since the absorption of the exposure light in N is substantially 0, the absorption coefficient of the translucent film can be easily adjusted by these compositions. (1c) The transition element is Cr, Mo, W, Ni, Ti, Cu, H
f, Ta. When a transition element is used, electrons can easily move, and the semitransparent film can have conductivity. (2) Hydrogen atoms are added to the translucent area. (3) Group III, Group IV, transition metal,
Alternatively, when the extinction coefficient of only the silicide containing the transition metal is larger than the extinction coefficient of the compound obtained by saturation with the nonmetallic element contained in the reflection reducing layer, the optical constant changes stepwise. The extinction coefficient of the translucent area of the film to be maximized in a part other than the interface between the translucent area and the substrate and air. (4) Group III, Group IV, transition metal,
Or, when the refractive index of only a silicide containing a transition metal is larger than the refractive index of the compound obtained by saturation with the non-metallic element contained in the reflection reducing layer, a film in which the optical constant changes stepwise That the refractive index of the translucent region and the portion other than the interface between the substrate and air is maximized.

【００１１】また、本発明（請求項３）は、透明基板上
に露光光に対して半透明な領域と透明な領域とを形成
し、半透明な領域を通過する光と透明な領域を通過する
光との位相差が実質的に１８０度前後になる露光用マス
クにおいて、半透明な領域を構成する物質はIII 族，IV
族，遷移元素，又は遷移元素を含むシリサイドのうちの
一つを同一の基本材料として形成され、その屈折率は、
基本材料の酸化物，窒化物，酸窒化物の組成を変えるこ
とによって透明基板側から離れるに伴い連続的に増大し
て極大となった後、連続的に減小することを特徴とす
る。According to the present invention (claim 3 ), a translucent area and a translucent area are formed on a transparent substrate with respect to exposure light, and light passing through the translucent area and light passing through the transparent area. In an exposure mask in which the phase difference with the light to be emitted is substantially 180 degrees, the material constituting the translucent region is group III, IV
Group, transition element, or silicide containing transition element
One is formed as the same basic material, the refractive index of which is
Change the composition of oxides, nitrides, and oxynitrides of basic materials.
As a result, the distance continuously increases as the distance from the transparent substrate increases, reaches a maximum, and then continuously decreases.

【００１２】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。 (1a) III族元素がＢ，Ａｌ，Ｇａであること。この中で
も、Ａｌは安定性に優れる点から特に望ましい。 (1b) IV 族元素がＣ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎであること。こ
の中でも、特にＳｉが有効である。Ｓｉにおける露光光
の吸収は極めて大きく、ＳｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ
Ｎにおける露光光の吸収が略０であることから、これら
の組成により半透明膜の吸収係数を容易に調整すること
ができる。 (1c)遷移元素がＣｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｈ
ｆ，Ｔａであること。遷移元素を用いる場合は電子の移
動が容易であり、半透明膜に導電性を持たせることが可
能となる。 (2) 半透明な領域に水素原子が添加されていること。 (3) 半透明な領域に含まれる III族，IV族，遷移金属，
又は遷移金属を含むシリサイドのみからなる場合の消衰
係数が、反射低減化層に含まれる非金属元素により飽和
することで得られる化合物の消衰係数より大きい場合
に、連続して光学定数が変化する膜のうち半透明な領域
と基板及び空気の界面以外の部分で半透明な領域の消衰
係数が最大となること。 (4) 半透明な領域に含まれる III族，IV族，遷移金属，
又は遷移金属を含むシリサイドのみからなる場合の屈折
率が、反射低減化層に含まれる非金属元素により飽和す
ることで得られる化合物の屈折率より大きい場合に、連
続して光学定数が変化する膜のうち半透明な領域と基板
及び空気の界面以外の部分で半透明な領域の屈折率が最
大となること。[0012] Here, as a preferred embodiment of the present invention, Ru include the following can be cited. (1a) The group III element is B, Al, Ga. Among them, Al is particularly desirable because of its excellent stability. (1b) The group IV element is C, Si, Ge, Sn. Among them, Si is particularly effective. The absorption of exposure light in Si is extremely large, and SiO2, Si3 N4, SiO
Since the absorption of the exposure light in N is substantially 0, the absorption coefficient of the translucent film can be easily adjusted by these compositions. (1c) The transition element is Cr, Mo, W, Ni, Ti, Cu, H
f, Ta. When a transition element is used, electrons can easily move, and the semitransparent film can have conductivity. (2) Hydrogen atoms are added to the translucent area. (3) Group III, Group IV, transition metal,
Alternatively, if the extinction coefficient of only the silicide containing the transition metal is larger than the extinction coefficient of the compound obtained by saturation with the nonmetallic element contained in the reflection reducing layer, the optical constant changes continuously. The extinction coefficient of the translucent area of the film to be maximized in a part other than the interface between the translucent area and the substrate and air. (4) Group III, Group IV, transition metal,
Or, when the refractive index in the case of only consisting of a silicide containing a transition metal is larger than the refractive index of the compound obtained by saturation with the nonmetallic element contained in the reflection reducing layer, a film whose optical constant changes continuously. That the refractive index of the translucent region and the portion other than the interface between the substrate and air is maximized.

【００１３】また、本発明（請求項２，４又は６）は、
請求項１，３又は５の露光用マスクを用いたパターン形
成方法において、光軸に対し平行又は角度を持たせた照
明手段によって露光用マスクを照射し、該マスクを通過
して得られるマスクパターン像を、透過光学系又は反射
光学系を介して感光性樹脂層が形成された被露光用基板
上に投影露光し、被露光用基板上の感光量の差を利用し
て所望領域以外の感光性樹脂層を除去することを特徴と
する。Further, the present invention (claim 2, 4 or 6) provides
6. The pattern forming method using an exposure mask according to claim 1, 3 or 5, wherein the exposure mask is irradiated by an illuminating means parallel or at an angle to an optical axis, and the mask pattern obtained by passing through the mask. The image is projected and exposed on a substrate to be exposed on which a photosensitive resin layer has been formed through a transmission optical system or a reflection optical system. The method is characterized in that the conductive resin layer is removed.

【００１４】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。 (1) マスクパターンに少なくとも半透明膜形成部／半透
明膜非形成部（Ｌ／Ｓ）が０．３以下或いは３以上の部
分があるときに、照明のコヒーレントファクターが０．
５以下であること。ここで、Ｌ／Ｓが０．３以下とは孤
立ラインを意味し、Ｌ／Ｓが０．３〜３とは周期パター
ンを意味し、Ｌ／Ｓが３以上とは孤立スペースを意味し
ている。 (2) マスクパターンに少なくとも半透明膜形成部／半透
明膜非形成部（Ｌ／Ｓ）が０．３〜３の部分があるとき
に、照明手段として輪帯照明を用いること。 (2a) 照明の少なくとも一部が他の部分を透過する光に
対し位相又は透過率が異なるように調整されているこ
と。 (3) マスクパターンに少なくとも半透明膜形成部／半透
明膜非形成部（Ｌ／Ｓ）が０．３〜３の部分があるとき
に、光軸に対しｎ回対称位置（ｎ＝２，４，８）に開口
部が設けられた絞りによる照射であるようにしているこ
と。 (3a) 照明の少なくとも一部が他の部分を透過する光に
対し位相又は透過率が異なるように調整されているこ
と。 (4) マスクパターンに少なくとも半透明膜形成部／半透
明膜非形成部（Ｌ／Ｓ）が０．３〜３の部分があるとき
に、光軸に対し複数組のｎ回対称位置（ｎ＝２，４，
８）に開口部が設けられた絞りによる照射であるように
していること。 (4a) 照明の少なくとも一部が他の部分を透過する光に
対し位相又は透過率が異なるように調整されているこ
と。Here, preferred embodiments of the present invention include the following. (1) When the mask pattern includes at least a portion where the translucent film forming portion / the translucent film non-forming portion (L / S) is 0.3 or less or 3 or more, the illumination coherent factor is 0.1.
5 or less. Here, L / S of 0.3 or less means an isolated line, L / S of 0.3 to 3 means a periodic pattern, and L / S of 3 or more means an isolated space. I have. (2) When the mask pattern has at least a portion of the semi-transparent film forming portion / semi-transparent film non-forming portion (L / S) of 0.3 to 3, annular illumination is used as illumination means. (2a) At least a part of the illumination is adjusted to have a different phase or transmittance with respect to the light transmitted through the other part. (3) When the mask pattern includes at least a portion where the semi-transparent film forming portion / semi-transparent film non-forming portion (L / S) is 0.3 to 3, the n-fold symmetric position (n = 2, The irradiation is performed by an aperture provided with an opening in (4, 8). (3a) At least a part of the illumination is adjusted to have a different phase or transmittance with respect to the light transmitted through the other part. (4) When the mask pattern includes at least a portion of the semi-transparent film forming portion / semi-transparent film non-forming portion (L / S) of 0.3 to 3, a plurality of n-fold symmetric positions (n = 2,4
8) Irradiation by a stop provided with an opening is provided. (4a) At least a part of the illumination is adjusted to have a different phase or transmittance with respect to the light transmitted through the other part.

【００１５】また、本発明の露光用マスクは次のように
して製造される。透明基板上に反応性スパッタリング
法，蒸着法，ＣＶＤ法等により形成した半透明膜上に、
スパッタリング法，蒸着法，ＣＶＤ法，液相成長法（例
えば、ケイ弗化水素酸の水溶液にＳｉＯ₂ 粉末を飽和さ
せ、この溶液に基板を浸透させ、基板表面にＳｉＯ₂ 膜
を析出させる方法）により、露光光に対して反射防止効
果を持つような透明薄膜を形成する。又は、半透明膜表
面を酸化する、或いは半透明膜を形成する際のガス条件
を変化させ成膜することにより、露光光に対して反射防
止効果を持つような透明薄膜を形成する。The exposure mask of the present invention is manufactured as follows. On a translucent film formed on a transparent substrate by reactive sputtering, vapor deposition, CVD, etc.
Sputtering method, vapor deposition method, CVD method, liquid phase growth method (for example, a method in which SiO ₂ powder is saturated in an aqueous solution of hydrofluoric acid, the substrate is penetrated into this solution, and a SiO ₂ film is deposited on the substrate surface) As a result, a transparent thin film having an anti-reflection effect on exposure light is formed. Alternatively, a transparent thin film having an antireflection effect against exposure light is formed by oxidizing the surface of the translucent film or changing the gas condition when forming the translucent film.

【００１６】このとき、適当なＳｉＯ₂ 、或いは組成を
変えた半透明膜の膜厚を制御することにより、透明基板
上膜側の反射率を低減させることが実現可能である。こ
のフォトマスクブランクスにピンホール，ラインやスペ
ース等のパターンを描画し、露光光に対して透明領域と
半透明領域を形成する。このとき、透明領域通過光と半
透明領域通過光との位相差は実質的に１８０°前後にな
るような膜厚及び膜質を有する構造を特徴とする。At this time, it is feasible to reduce the reflectance on the transparent substrate upper film side by controlling the film thickness of the translucent film having an appropriate SiO ₂ or a composition changed. A pattern such as a pinhole, a line, or a space is drawn on the photomask blank to form a transparent region and a translucent region with respect to exposure light. At this time, the light emitting device is characterized by a structure having a film thickness and a film quality such that the phase difference between the light passing through the transparent region and the light passing through the translucent region is substantially 180 °.

【００１７】[0017]

【作用】一般に、物質の複素屈折率Ｎは物質の屈折率ｎ
及び消衰係数ｋを用いて、 Ｎ＝ｎ−ｉｋ … (1) と表すことができる。（ｉは虚数単位）図９のようなａ
層多層膜を考えると、第１層からの振幅反射率は、 Ｒ₁ ＝｛ｒ₂ ＋ｒ₁ ・exp （−２δ₁ ｉ）｝ ／｛１＋ｒ₂ ・ｒ₁ ・exp （−２δ₁ ｉ）｝ … (2) で表される。ここで、ｒ₁ ，ｒ₂ はそれぞれ境界面１，
境界面２のフレネル反射係数であり、それぞれ次式で与
えられる。Generally, the complex refractive index N of a substance is the refractive index n of the substance.
And extinction coefficient k, N = n−ik (1). (I is an imaginary unit) a as shown in FIG.
Considering a multi-layer film, the amplitude reflectance from the first layer is R ₁ = {r ₂ + r ₁ · exp (−2δ ₁ i)} / {1 + r ₂ · r ₁ · exp (−2δ ₁ i)} … Expressed by (2). Here, r ₁ and r ₂ are boundary surfaces 1 and 1, respectively.
The Fresnel reflection coefficient of the boundary surface 2 is given by the following equations.

【００１８】 ｒ₁ ＝（Ｎ₁ −Ｎ₀ ）／（Ｎ₁ ＋Ｎ₀ ） … (3) ｒ₂ ＝（Ｎ₂ −Ｎ₁ ）／（Ｎ₂ ＋Ｎ₁ ） … (4) また、２δ₁ は薄膜における多重反射光中、隣り合う光
の間の位相差であり、 δ₁ ＝２π・Ｎ₁ ・ｄ₁ ／λ … (5) で与えられる。ここで、ｄ₁ は膜の膜厚、λは入射光の
波長である。R ₁ = (N ₁ −N ₀ ) / (N ₁ + N ₀ ) (3) r ₂ = (N ₂ −N ₁ ) / (N ₂ + N ₁ ) (4) Also, 2δ ₁ is The phase difference between adjacent lights in the multiple reflection light in the thin film, and is given by δ ₁ = 2π · N ₁ · d ₁ / λ (5) Here, d ₁ is the film thickness, and λ is the wavelength of the incident light.

【００１９】第１層を (2)式で表される反射率（有効フ
レネル係数）を持つ単一境界とみなせば、第２層からの
反射率は Ｒ₂ ＝｛ｒ₃ ＋Ｒ₁ ・exp （−２δ₂ ｉ）｝ ／｛１＋ｒ₃ ・Ｒ₁ ・exp （−２δ₂ ｉ）｝ … (6) で与えられる。ここで、ｒ₃ は境界面のフレネル反射係
数であり、次式で与えられる。If the first layer is regarded as a single boundary having the reflectance (effective Fresnel coefficient) represented by the equation (2), the reflectance from the second layer is R ₂ = ｛r ₃ + R ₁ · exp ( −2δ ₂ i)｝ / {1 + r ₃ · R ₁ · exp (−2δ ₂ i)} (6) Here, r ₃ is the Fresnel reflection coefficient of the boundary surface and is given by the following equation.

【００２０】 ｒ₃ ＝（Ｎ₃ −Ｎ₂ ）／（Ｎ₃ ＋Ｎ₂ ） … (7) また、２δ₂ は第２層における多重反射光中、隣り合う
光の間の位相差であり、 δ₂ ＝２π・Ｎ₂ ・ｄ₂ ／λ … (8) で与えられる。ここで、ｄ₂ は第２層の膜厚である。R ₃ = (N ₃ −N ₂ ) / (N ₃ + N ₂ ) (7) Further, 2δ ₂ is a phase difference between adjacent lights in the multiple reflection light in the second layer, and δ ₂ = 2π · N ₂ · d ₂ / λ (8) Here, d ₂ is the thickness of the second layer.

【００２１】このような手続きを最上層まで順次押し進
めていくことによって、多層膜の振幅反射率Ｒa を得る
ことができる。エネルギー反射率Ｒは、 Ｒ＝｜Ｒa ｜² … (9) で与えられるが、薄膜の光学的膜厚がλ／４に近くなる
と、このＲ値は小さくなり、反射は低減する。By sequentially pushing such a procedure up to the uppermost layer, the amplitude reflectance Ra of the multilayer film can be obtained. The energy reflectivity R is given by R = | Ra | ² (9). When the optical film thickness of the thin film approaches λ / 4, the R value decreases and the reflection decreases.

【００２２】次に、露光用マスクの場合についてさらに
説明する。図１０に、透明基板８００の表面に半透明膜
８０１が形成されたマスクを示す。ここで、半透明膜８
０１と空気との境界面での振幅反射率（＝フレネル反射
係数）ｒは、 ｒ＝（Ｎ₁ −Ｎ₀ ）／（Ｎ₁ ＋Ｎ₀ ） … (10) で表される。Next, the case of an exposure mask will be further described. FIG. 10 shows a mask in which a translucent film 801 is formed on the surface of a transparent substrate 800. Here, the translucent film 8
The amplitude reflectance (= Fresnel reflection coefficient) r at the interface between 01 and air is represented by r = (N ₁ −N ₀ ) / (N ₁ + N ₀ ) (10).

【００２３】強度反射率はｒ² で与えられる。このと
き、(10)式で｜Ｎ₁ −Ｎ₀ ｜が大きく｜Ｎ₁ ＋Ｎ₀ ｜が
小さい場合に反射率が大きくなる。また、逆に｜Ｎ₁ −
Ｎ₀ ｜が小さく｜Ｎ₁ ＋Ｎ₀ ｜が大きい場合に反射率が
小さくなる。一般的に、半透明膜８０１に使用されてい
る材料は空気の屈折率Ｎ₀ と比較し高い屈折率Ｎ₁ のも
のを用いるため、図１０（ａ）のような単層構造の場
合、図１０（ｂ）に示すように空気中の屈折率との差が
大きく反射率も大きくなる。反射率を抑えるには｜Ｎ₁
−Ｎ₀ ｜が小さいことが必要であり、半透明膜８０１の
屈折率を空気に近付けることが望ましい。但し、半透明
膜８０１の屈折率は位相，透過率にも関係してくるの
で、これを単純に小さくすることはできない。The intensity reflectance is given by r ² . At this time, the reflectance increases when | N ₁ −N ₀ | is large and | N ₁ + N ₀ | is small in the equation (10). Conversely, | N ₁ −
When N ₀ | is small and | N ₁ + N ₀ | is large, the reflectance decreases. In general, the material used for the translucent film 801 is a material having a higher refractive index N ₁ than the refractive index N _{0 of} air. Therefore, in the case of a single-layer structure as shown in FIG. As shown in FIG. 10B, the difference from the refractive index in air is large, and the reflectance is also large. To suppress reflectance | N ₁
−N ₀ | needs to be small, and it is desirable that the refractive index of the translucent film 801 be close to that of air. However, since the refractive index of the translucent film 801 is related to the phase and the transmittance, it cannot be simply reduced.

【００２４】そこで、膜を多層構造とし、図１１（ａ）
に示すように空気と第１の半透明膜の中間に空気の屈折
率Ｎ₀ と第１の半透明膜の屈折率Ｎ₁ の間の複素屈折率
Ｎ₂を持つ材料を第２の半透明膜とし、空気と第１の半
透明膜の間に導入する。このように半透明膜を２層構造
とすることで、反射率を減少させることができる。同様
に、空気と第２の半透明膜の間にそれらの中間的な複素
屈折率を持つ第３の半透明膜を用いることで、より反射
率を低減させることができる。このとき、第２の半透明
膜の屈折率，第３の半透明膜の屈折率が第１の半透明膜
と空気の中間的な値となるように２つの膜を調整しても
よい。Therefore, the film has a multi-layer structure, and FIG.
A material having a complex refractive index N ₂ between the refractive index N ₁ of air and a first intermediate the translucent film and the refractive index N ₀ of the air first semi-transparent film as shown in the second semi-transparent A film is introduced between the air and the first translucent film. When the translucent film has a two-layer structure as described above, the reflectance can be reduced. Similarly, the reflectance can be further reduced by using a third translucent film having an intermediate complex refractive index between air and the second translucent film. At this time, the two films may be adjusted so that the refractive index of the second translucent film and the refractive index of the third translucent film are intermediate values between the first translucent film and air.

【００２５】また、基板方向に対しても同様に、複素屈
折率Ｎ₁ と基板との中間の複素屈折率を持つ第４の半透
明膜を用いることで基板側からの入射する光の反射を低
減することができ、さらに第４の半透明膜と基板の中間
の屈折率を持つ第５の半透明膜を用いることで反射率を
低減することができる。このようにした場合の例を図１
１（ｂ）に示す。即ち、半透明な領域が複数の薄膜によ
り構成され、これらの薄膜の屈折率は、該薄膜の積層方
向に対して基板側から順次大きくなり、中央部で極大と
なった後に順次小さくなっている。Similarly, in the direction of the substrate, the reflection of light incident from the substrate side can be reduced by using a fourth translucent film having a complex refractive index between the complex refractive index N ₁ and the substrate. The reflectance can be reduced by using a fifth translucent film having a refractive index intermediate between that of the fourth translucent film and the substrate. FIG. 1 shows an example of such a case.
This is shown in FIG. That is, the translucent region is composed of a plurality of thin films, and the refractive indexes of these thin films are sequentially increased from the substrate side in the laminating direction of the thin films, and are gradually reduced after reaching the maximum at the central portion. .

【００２６】また、薄膜の層数を増やすことにより、図
１１（ｃ）に示すように屈折率の段階的な変化量を少な
くすることができる。さらに、この作業を無限回行い、
無限層の半透明膜を設けることによって、さらに反射率
を低減できる。ここで、無限層屈折率の異なる膜を設け
ることは図１１（ｃ）に破線で示すように、１つの膜中
で連続して複素屈折率を変化させることと等価と考える
ことができる。なお、断続的，連続的な変化を組み合わ
せてもよく、断続的である場合、層の数に対し必ずしも
均等に変化させる必要はない。Further, by increasing the number of layers of the thin film, the amount of stepwise change in the refractive index can be reduced as shown in FIG. In addition, do this work endlessly,
By providing an infinite layer of translucent film, the reflectance can be further reduced. Here, providing films having different infinite layer refractive indices can be considered equivalent to continuously changing the complex refractive index in one film, as shown by the broken line in FIG. 11C. It should be noted that intermittent and continuous changes may be combined, and in the case of intermittent change, it is not always necessary to change the number of layers evenly.

【００２７】このような低反射の半透明型位相シフトマ
スクを用いて露光を行うと、マスクと縮小レンズ間での
反射が低減され、マスクパターン結像時のノイズを減少
することができ、ウェハ上での像強度のコントラストが
大きくなり、解像度及び焦点深度が向上する。When exposure is performed using such a low-reflection translucent phase shift mask, reflection between the mask and the reduction lens is reduced, so that noise during image formation of the mask pattern can be reduced. The contrast of the image intensity above is increased, and the resolution and the depth of focus are improved.

【００２８】[0028]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 （実施例１）この実施例は、水銀ランプのｉ線を露光光
源に用いたマスクブランクスに関する。図１に本実施例
のマスク構造及び従来のマスク構造を示す。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Example 1) This example relates to a mask blank using an i-line of a mercury lamp as an exposure light source. FIG. 1 shows a mask structure of this embodiment and a conventional mask structure.

【００２９】従来使用してきたマスクでは、ＳｉＯ₂ 透
明基板（透明領域）１００上に反応性スパッタリング法
により、シリコンをターゲットとして、アルゴンガス中
で反応性ガスとしての窒素の分圧を制御することによ
り、窒化珪素単層膜（半透明領域）１０５を形成する
（図１（ｃ））。この際の半透明領域１０５として、例
えばＳｉＮ_x1膜のＳｉに対する窒素の組成を変化させる
ことで、複素屈折率をＮ＝２．８−０．７ｉとした膜厚
約１００ｎｍの単層膜を用いた場合、水銀ランプｉ線
（波長３６５ｎｍ）に対するエネルギー反射率は約２７
％である。In a mask that has been conventionally used, a reactive sputtering method is used on a SiO ₂ transparent substrate (transparent region) 100 by using silicon as a target and controlling the partial pressure of nitrogen as a reactive gas in an argon gas. Then, a silicon nitride single layer film (semi-transparent region) 105 is formed (FIG. 1C). As the translucent region 105 at this time, for example, a single-layer film having a complex refractive index of N = 2.8-0.7i and a thickness of about 100 nm is used by changing the composition of nitrogen with respect to Si of the SiN _x1 film. The energy reflectance for the i-line of mercury lamp (wavelength 365 nm) is about 27
%.

【００３０】本実施例では、透明基板１００のみを通過
した光と半透明膜１０１及び反射低減化層１０２を通過
した光との位相差が実質的に１８０°前後で、かつ膜表
面のエネルギー反射率が１０％以下とすること（現状の
遮光マスクにおける反射率と同等）を考慮した。In this embodiment, the phase difference between the light passing only through the transparent substrate 100 and the light passing through the translucent film 101 and the reflection reducing layer 102 is substantially around 180 °, and the energy reflection on the film surface Considering that the ratio is 10% or less (equivalent to the reflectance of the current light-shielding mask).

【００３１】まず、図１（ａ）に示すように、前記Ｓｉ
Ｎ_x1の窒素の組成比を若干小さくすることで複素屈折率
Ｎ＝３．０−０．９ｉの窒化珪素膜（半透明膜）１０１
を膜厚８９ｎｍで形成した。次いで、図１（ｂ）に示す
ように、この上にＳｉＯ₂ 膜（反射低減化層）１０２を
膜厚４０ｎｍで成膜し、１０１，１０２を半透明領域と
して形成した。このときのエネルギー反射率は約１０％
と低減化でき、同時にエネルギー透過率は約５％、位相
差約１８０°にすることができた。First, as shown in FIG.
A silicon nitride film (semi-transparent film) 101 having a complex refractive index N = 3.0-0.9i by slightly reducing the composition ratio of N _x1 nitrogen.
Was formed with a film thickness of 89 nm. Next, as shown in FIG. 1B, a SiO ₂ film (reflection reduction layer) 102 was formed thereon with a thickness of 40 nm, and 101 and 102 were formed as translucent regions. The energy reflectance at this time is about 10%
At the same time, the energy transmittance was about 5%, and the phase difference was about 180 °.

【００３２】図１（ｂ）と図１（ｃ）は従来のマスクと
本実施例の反射低減化されたマスクを比較したものであ
る。図１（ｃ）に示す従来のマスクでは強度反射率が約
２７％あったのに対し、図１（ｂ）に示す本実施例のマ
スクにより約１０％にすることができた。FIGS. 1B and 1C show a comparison between a conventional mask and a reflection-reduced mask of this embodiment. While the conventional mask shown in FIG. 1C had an intensity reflectance of about 27%, the mask of the present embodiment shown in FIG. 1B could reduce the intensity reflectance to about 10%.

【００３３】なお、反射低減化層１０２としてのＳｉＯ
₂ 膜は、スパッタリング法，蒸着法，ＣＶＤ法により形
成するか、或いは半透明膜表面を酸化することにより形
成してもよい。さらに、半透明膜成膜時のガスを窒素か
ら酸素に切り換えてもよい。また、膜質及び膜厚を本発
明の趣旨を逸脱しない範囲において適当な値にしてもよ
い。 （実施例２）図２は、第２の実施例に係わる露光用マス
クの製造工程を示す断面図である。まず、図２（ａ）に
示すように、第１の実施例で製作したフォトマスクブラ
ンクス（１０１＋１０２）に、電子線レジスト２１１を
膜厚０．５μｍ塗布した後、さらに導電性膜２１２を
０．２μｍ形成する。そして、導電性膜２１２上から電
子線により３μＣ／ｃｍ² で描画し、さらに現像を行う
ことにより、図２（ｂ）に示すように、レジスト２１１
にパターン２２０を形成する。It should be noted that SiO as the reflection reducing layer 102
_{The two} films may be formed by a sputtering method, an evaporation method, a CVD method, or may be formed by oxidizing the surface of the translucent film. Further, the gas for forming the translucent film may be switched from nitrogen to oxygen. Further, the film quality and the film thickness may be set to appropriate values without departing from the spirit of the present invention. (Embodiment 2) FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing process of an exposure mask according to a second embodiment. First, as shown in FIG. 2A, an electron beam resist 211 is applied to a thickness of 0.5 μm on the photomask blanks (101 + 102) manufactured in the first embodiment. Form 2 μm. Then, drawing is performed on the conductive film 212 with an electron beam at 3 μC / cm ² , and further development is performed to form a resist 211 as shown in FIG.
Then, a pattern 220 is formed.

【００３４】次いで、このレジストパターン２２０をマ
スクとしてＣＦ₄ ガスによるドライエッチングにより、
図２（ｃ）に示すように、レジストパターン２２０から
露出しているＳｉＯ₂ 膜１０２をエッチング除去する。
続いて、ＣＦ₄ とＯ₂ 混合ガスによるドライエッチング
により、透明基板１００との選択比が十分な条件下で窒
化珪素膜１０１をエッチング除去する。これにより、窒
化珪素膜パターン（２０１＋２０２）を得ることができ
る。Next, dry etching with CF ₄ gas is performed using the resist pattern 220 as a mask.
As shown in FIG. 2C, the SiO ₂ film 102 exposed from the resist pattern 220 is removed by etching.
Subsequently, the silicon nitride film 101 is removed by dry etching with a mixed gas of CF ₄ and O ₂ under conditions that the selectivity to the transparent substrate 100 is sufficient. Thereby, a silicon nitride film pattern (201 + 202) can be obtained.

【００３５】そして、最後にレジストパターン２２０を
除去し、図２（ｄ）に示すような窒化珪素膜パターン
（２０１＋２０２）を有する露光用マスクが完成する。
このようにして反射率が低減化された位相シフトマスク
を得ることができる。Finally, the resist pattern 220 is removed, and an exposure mask having a silicon nitride film pattern (201 + 202) as shown in FIG. 2D is completed.
In this way, a phase shift mask with reduced reflectance can be obtained.

【００３６】このようにして形成された露光用マスクを
介して、レジストＰＦＲ−ＩＸ５００（日本合成ゴム
製）を１．０μｍ塗布した基板に、ｉ線用１／５縮小投
影露光装置（ＮＡ＝０．５，σ＝０．６）を用いて露光
を行い、レジストパターンを形成した。すると、従来の
反射率が低減されていないマスクを用いた場合に比べ
て、０．３５μｍライン＆スペースパターンにおいて、
焦点深度を１．８μｍから２．０μｍに広げることがで
きた。A 1/5 reduction projection exposure apparatus (NA = 0) for i-line is applied to a substrate coated with a resist PFR-IX500 (manufactured by Nippon Synthetic Rubber) 1.0 μm through the exposure mask thus formed. , Σ = 0.6) to form a resist pattern. Then, compared with the case where a conventional mask whose reflectance is not reduced is used, in the 0.35 μm line & space pattern,
The depth of focus could be increased from 1.8 μm to 2.0 μm.

【００３７】さらに、前記露光用マスクを用いて、レジ
ストＰＦＲ−ＩＸ５００（日本合成ゴム製）を１．０μ
ｍ塗布した基板に、ｉ線用１／５縮小投影露光装置（Ｎ
Ａ＝０．５，σ＝０．６）と輪帯照明法を併用して露光
を行い、レジストパターンを形成した。すると、従来の
反射率が低減されていないマスクを用いた場合に比べ
て、０．３５μｍライン＆スペースパターンにおいて、
焦点深度を１．８μｍから２．４μｍに広げることがで
きた。Further, the resist PFR-IX500 (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) was
1/5 reduction projection exposure apparatus for i-line (N
A = 0.5, σ = 0.6) and the annular illumination method were used for exposure to form a resist pattern. Then, compared with the case where a conventional mask whose reflectance is not reduced is used, in the 0.35 μm line & space pattern,
The depth of focus could be extended from 1.8 μm to 2.4 μm.

【００３８】さらに、前記露光用マスクを用いて、レジ
ストＰＦＲ−ＩＸ５００（日本合成ゴム製）を１．０μ
ｍ塗布した基板に、ｉ線用１／５縮小投影露光装置（Ｎ
Ａ＝０．５，σ＝０．６）と光軸に対して４回対称位置
に開口部が設けられた照明絞りによる照明方法を併用し
て露光を行い、レジストパターンを形成した。すると、
従来の反射率が低減されていないマスクを用いた場合に
比べて、０．３５μｍライン＆スペースパターンにおい
て、焦点深度を１．８μｍから２．６μｍに広げること
ができた。Further, the resist PFR-IX500 (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) was
1/5 reduction projection exposure apparatus for i-line (N
(A = 0.5, σ = 0.6) and an illumination method using an illumination stop provided with openings at four times symmetrical positions with respect to the optical axis, and exposure was performed to form a resist pattern. Then
Compared to the case where a conventional mask whose reflectance was not reduced was used, the depth of focus could be increased from 1.8 μm to 2.6 μm in the 0.35 μm line & space pattern.

【００３９】さらに、前記露光用マスクを用いて、レジ
ストＰＦＲ−ＩＸ５００（日本合成ゴム製）を１．０μ
ｍ塗布した基板に、ｉ線用１／５縮小投影露光装置（Ｎ
Ａ＝０．５，σ＝０．３）を用いて露光を行い、レジス
トパターンを形成した。すると、従来の反射率が低減さ
れていないマスクを用いた場合に比べて、ホール径０．
４５μｍ孤立ホールパターン（ホール径／隣接するホー
ルまでの距離は１／５）において、焦点深度を１．２μ
ｍから１．８μｍに広げることができた。Further, a resist PFR-IX500 (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) was
1/5 reduction projection exposure apparatus for i-line (N
(A = 0.5, σ = 0.3), and a resist pattern was formed. Then, as compared with the case where a conventional mask whose reflectance is not reduced is used, the hole diameter is not more than 0.1 mm.
In a 45 μm isolated hole pattern (hole diameter / distance to adjacent hole is ５), the depth of focus is 1.2 μm.
m to 1.8 μm.

【００４０】なお、本実施例では半透明膜としてＳｉＮ
_x1を例に用いたが、ＣｒＯ_xi，ＳｉＯ_xi，ＡｌＯ_xi，Ｔ
ｉＯ_xi，ＳｎＯ_xi等でも同様の手法でマスクを作成する
ことが可能である。さらに、ＣａＦ_x やＭｇＦ_x 等のハ
ロゲン化物を用いることも可能である。ここで、xiは組
成比であり、必ずしも上記各材料系で同じである必要は
ない。また、反射低減化層としてＳｉＮ_x 膜の窒素の組
成比を大きくし、ＳｉＮ_4/3 とした膜を用いても構わな
い。 （実施例３）本実施例は、ＫｒＦエキシマレーザを露光
光源に用いた露光用マスクに関するものである。In this embodiment, the translucent film is made of SiN.
_x1 was used as an example, but CrO _xi , SiO _xi , AlO _xi , T
It is also possible to create a mask in the same manner with iO _xi , SnO _{xi and the} like. Further, it is also possible to use a halide such as CaF _x or MgF _x . Here, xi is a composition ratio, and does not necessarily need to be the same in each of the above-described material systems. Further, a film in which the composition ratio of nitrogen of the SiN _x film is increased and SiN _4/3 is used as the reflection reducing layer may be used. (Embodiment 3) This embodiment relates to an exposure mask using a KrF excimer laser as an exposure light source.

【００４１】従来使用してきたマスクでは、ＳｉＯ₂ 透
明基板（透明領域）上に反応性スパッタリング法によ
り、シリコンをターゲットとし、アルゴンガス中で反応
ガスとしての窒素の分圧を制御することにより、窒化珪
素単層膜（半透明領域）を形成する。この際の半透明領
域として、例えばＳｉＮ_x2膜のＳｉに対する窒素の組成
を変化させることで、複素屈折率をＮ＝２．２８−０．
５７ｉとした膜厚約１００ｎｍの単層膜を用いた場合、
ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）に対するエ
ネルギー反射率は約１６％である。In a conventional mask, a target is silicon on a SiO ₂ transparent substrate (transparent region) by a reactive sputtering method, and the partial pressure of nitrogen as a reaction gas is controlled in an argon gas to form a nitride. A silicon single layer film (semi-transparent region) is formed. In this case, as the translucent region, for example, by changing the composition of nitrogen with respect to Si of the SiN _x2 film, the complex refractive index becomes N = 2.28-0.
When a single layer film having a thickness of about 100 nm and a thickness of about 57 nm is used,
The energy reflectance with respect to KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) is about 16%.

【００４２】本実施例では、透明基板１００のみを通過
した光と半透明膜１０１と反射低減化層１０２を通過し
た光との位相差が実質的に１８０°前後で、かつ膜表面
のエネルギー反射率が１０％以下とすること（現状の遮
光マスクにおける反射率と同等）を考慮した。In this embodiment, the phase difference between the light passing only through the transparent substrate 100 and the light passing through the translucent film 101 and the reflection reducing layer 102 is substantially around 180 °, and the energy reflection on the film surface Considering that the ratio is 10% or less (equivalent to the reflectance of the current light-shielding mask).

【００４３】まず、前記ＳｉＮ_x2の窒素の組成比を若干
小さくすることで、複素屈折率Ｎ＝２．３−０．６ｉの
窒化珪素膜の膜厚９５ｎｍを形成した。この上にＳｉＯ
₂ （反射低減化層）を膜厚１５ｎｍで成膜し半透明領域
として形成した。このときのエネルギー反射率は約１０
％と低減でき、同時にエネルギー透過率は約５％、位相
差約１８０°にすることができた。First, a silicon nitride film having a complex refractive index N = 2.3-0.6i was formed to a thickness of 95 nm by slightly reducing the composition ratio of nitrogen in the SiN _x2 . On top of this, SiO
₂ (reflection reduction layer) was formed as a translucent region with a thickness of 15 nm. The energy reflectance at this time is about 10
%, And at the same time, the energy transmittance was about 5% and the phase difference was about 180 °.

【００４４】なお、このＳｉＯ₂ 膜は、スパッタリング
法，蒸着法，ＣＶＤ法により形成されるか、或いは半透
明膜表面を酸化することにより形成してもよい。さら
に、半透明膜成膜時のガスを窒素から酸素に切り換えて
もよい。また、膜質及び膜厚を本発明の趣旨を逸脱しな
い範囲で適当な値にしてもよい。 （実施例４）第３の実施例で製作したフォトマスクブラ
ンクスに、電子線レジストを膜厚０．５μｍで塗布した
後、さらに導電性膜を０．２μｍ形成する。この導電性
膜上から電子線により３μＣ／ｃｍ² で描画し、さらに
現像を行い、レジストパターンを形成する。The SiO ₂ film may be formed by a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method, or may be formed by oxidizing the surface of the translucent film. Further, the gas for forming the translucent film may be switched from nitrogen to oxygen. Further, the film quality and thickness may be set to appropriate values without departing from the spirit of the present invention. (Embodiment 4) An electron beam resist is applied to a thickness of 0.5 μm on the photomask blanks manufactured in the third embodiment, and then a conductive film is formed to a thickness of 0.2 μm. An image is drawn on the conductive film with an electron beam at 3 μC / cm ² and further developed to form a resist pattern.

【００４５】このレジストパターンをマスクとしてＣＦ
₄ ガスによるドライエッチングにより、レジストパター
ンから露出しているＳｉＯ₂ をエッチング除去した。そ
の後、ＣＦ₄ とＯ₂ の混合ガスによるドライエッチング
により、透明基板との選択比が十分な条件下で窒化珪素
膜をエッチング除去する。Using this resist pattern as a mask, CF
_The SiO ₂ exposed from the resist pattern was removed by dry etching using _four gases. Thereafter, the silicon nitride film is removed by dry etching using a mixed gas of CF ₄ and O ₂ under conditions that the selectivity with respect to the transparent substrate is sufficient.

【００４６】そして、最後にレジストパターンを除去
し、窒化珪素パターンを得ることができる。このように
して反射率が低減化された位相シフトマスクを得ること
ができる。Finally, the resist pattern is removed to obtain a silicon nitride pattern. In this way, a phase shift mask with reduced reflectance can be obtained.

【００４７】このようにして形成された露光用マスクを
介して、レジストＳＮＲ（シプレー社製）を塗布した基
板に、ＫｒＦエキシマレーザ用１／５縮小投影露光装置
（ＮＡ＝０．４５，σ＝０．５）を用いて露光を行いレ
ジストパターンを形成した。すると、従来の反射率が低
減化されていないマスクを用いた場合に比べて、０．３
０μｍライン＆スペースパターンにおいて、焦点深度を
０．７μｍから０．９μｍに広げることができた。A 1/5 reduction projection exposure apparatus (NA = 0.45, σ = 5) for a KrF excimer laser is applied to the substrate coated with the resist SNR (manufactured by Shipley) through the exposure mask thus formed. 0.5) to form a resist pattern. Then, compared to the case where a conventional mask whose reflectance is not reduced is used, it is 0.3
In the 0 μm line & space pattern, the depth of focus could be increased from 0.7 μm to 0.9 μm.

【００４８】なお、本実施例では半透明膜としてＳｉＮ
_x2膜を例に用いたが、ＣｒＯ_xi，ＳｉＯ_xi，ＡｌＯ_xi，
ＴｉＯ_xi，ＳｎＯ_xi等でも同様の手法でマスクを作成す
ることが可能である。また、反射低減化層としてＳｉＮ
_x 膜の窒素の組成比を大きくし、ＳｉＮ_4/3 とした膜を
用いても構わない。 （実施例５）本実施例は、水銀ランプのｇ線を露光光源
に用いた露光用マスクに関する。In this embodiment, the translucent film is made of SiN.
_{An x2} film was used as an example, but CrO _xi , SiO _xi , AlO _xi ,
A mask can be created in the same manner using TiO _xi , SnO _xi or the like. Further, SiN is used as a reflection reducing layer.
_A film in which the composition ratio of nitrogen of the _x film is increased and SiN _4/3 is used may be used. (Embodiment 5) This embodiment relates to an exposure mask using the g-line of a mercury lamp as an exposure light source.

【００４９】従来使用してきたマスクでは、ＳｉＯ₂ 透
明基板（透明領域）上に反応性スパッタリング法によ
り、シリコンをターゲットとし、アルゴンガス中で珪素
単層膜（半透明領域）を形成する。この際の半透明領域
として、例えば複素屈折率をＮ＝４．７−１．５ｉとし
た膜厚約５９ｎｍの単層膜を用いた場合、水銀ランプｇ
線（波長４３６ｎｍ）に対するエネルギー反射率は約４
５％である。In a mask that has been conventionally used, a silicon single-layer film (semi-transparent region) is formed on a SiO ₂ transparent substrate (transparent region) by a reactive sputtering method using silicon as a target in an argon gas. When a single-layer film having a complex refractive index of N = 4.7-1.5i and a film thickness of about 59 nm is used as the translucent region at this time, the mercury lamp g
The energy reflectivity for a line (436 nm wavelength) is about 4
5%.

【００５０】本実施例では、まずＳｉＯ₂ 膜も含めた半
透明膜と反射低減化層を通過した光との位相差が実質的
に１８０°前後で、かつ膜表面のエネルギー反射率が望
ましくは１０％以下とすることを考慮した。In this embodiment, first, the phase difference between the translucent film including the SiO ₂ film and the light passing through the reflection reducing layer is substantially about 180 °, and the energy reflectivity of the film surface is desirably set. Considering that it is 10% or less.

【００５１】まず、例えばＳｉ成膜時に若干の窒素を導
入することで、複素屈折率Ｎ＝４．４−１．４ｉの窒化
珪素膜の膜厚６０ｎｍを形成した。この上にＳｉＯ₂ 膜
厚６５ｎｍで成膜し半透明領域として形成した。このと
きのエネルギー反射率は約１５％と低減化でき、同時に
エネルギー透過率は約５％、位相差約１８０°にするこ
とができた。First, a silicon nitride film having a complex refractive index N = 4.4-1.4i having a thickness of 60 nm was formed by introducing a slight amount of nitrogen during, for example, Si film formation. An SiO ₂ film having a thickness of 65 nm was formed thereon to form a translucent region. At this time, the energy reflectance could be reduced to about 15%, and at the same time, the energy transmittance was about 5% and the phase difference was about 180 °.

【００５２】なお、このＳｉＯ₂ 膜は、スパッタリング
法，蒸着法，ＣＶＤ法により形成されるか、或いは半透
明膜表面を酸化して形成してもよい。さらに、半透明膜
成膜時のガスを窒素から酸素に切り換えてもよい。ま
た、膜質及び膜厚を本発明の趣旨を逸脱しない範囲にお
いて適当な値にしてもよい。 （実施例６）第５の実施例で製作したフォトマスクブラ
ンクスに、電子線レジストを膜厚０．５μｍで塗布した
後、さらに導電性膜を０．２μｍ形成する。この導電性
膜上から電子線により３μＣ／ｃｍ² で描画しさらに現
像を行い、レジストパターンを形成する。The SiO ₂ film may be formed by a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method, or may be formed by oxidizing the surface of the translucent film. Further, the gas for forming the translucent film may be switched from nitrogen to oxygen. Further, the film quality and the film thickness may be set to appropriate values without departing from the spirit of the present invention. (Embodiment 6) An electron beam resist is applied to a thickness of 0.5 μm on the photomask blanks manufactured in the fifth embodiment, and then a conductive film is formed to a thickness of 0.2 μm. Drawing is performed on the conductive film with an electron beam at 3 μC / cm ² and further development is performed to form a resist pattern.

【００５３】このレジストパターンをマスクとしてＣＦ
₄ ガスによるドライエッチングにより、レジストパター
ンから露出しているＳｉＯ₂ 膜をエッチング除去した。
その後、ＣＦ₄ とＯ₂ 混合ガスにより、透明基板との選
択比が十分な条件下で窒化珪素膜をエッチング除去し
た。Using this resist pattern as a mask, CF
_The SiO ₂ film exposed from the resist pattern was removed by dry etching using _four gases.
Thereafter, the silicon nitride film was removed by etching with a mixed gas of CF ₄ and O ₂ under a condition that the selectivity to the transparent substrate was sufficient.

【００５４】そして、最後にレジストパターンを除去
し、窒化珪素膜パターンを得ることができる。このよう
にして反射率が低減化された位相シフトマスクを得るこ
とができる。Finally, the resist pattern is removed to obtain a silicon nitride film pattern. In this way, a phase shift mask with reduced reflectance can be obtained.

【００５５】このようにして形成された露光用マスクを
介して、レジストＰＦＲ７７５０（日本合成ゴム製）を
１．５μｍ塗布した基板に、ｇ線用１／５縮小投影露光
装置（ＮＡ＝０．５４，σ＝０．５）を用いて露光を行
いレジストパターンを形成した。すると、従来の反射率
が低減化されていないマスクを用いた場合に比べて、フ
ォーカスマージンを０．４５μｍライン＆スペースパタ
ーンにおいて、０．７μｍから１．１μｍに広げること
ができた。A 1/5 reduction projection exposure apparatus for g-line (NA = 0.54) is applied to a substrate coated with 1.5 μm of resist PFR7750 (manufactured by Nippon Synthetic Rubber) through the exposure mask thus formed. , Σ = 0.5) to form a resist pattern. As a result, the focus margin could be increased from 0.7 μm to 1.1 μm in the 0.45 μm line & space pattern, as compared with the case where a conventional mask whose reflectance was not reduced was used.

【００５６】なお、本実施例では半透明膜ＳｉＯ₂ を例
に用いたが、ＣｒＯ_xi，ＳｉＯ_xi，ＡｌＯ_xi，Ｔｉ
Ｏ_xi，ＳｎＯ_xi等でも同様の手法でマスクを作成するこ
とが可能である。また、反射低減化層としてＳｉＮ_x 膜
の窒素の組成比を大きくし、ＳｉＮ_4/3 とした膜を用い
ても構わない。 （実施例７）本実施例は、ＡｒＦエキシマレーザ光を露
光光源に用いたマスクブランクスに関する。図３に本実
施例のマスク構造及び従来のマスク構造を示す。In this embodiment, the translucent film SiO ₂ is used as an example, but CrO _xi , SiO _xi , AlO _xi , Ti
It is also possible to create a mask by a similar method using O _xi , SnO _xi or the like. Further, a film in which the composition ratio of nitrogen of the SiN _x film is increased and SiN _4/3 is used as the reflection reducing layer may be used. (Embodiment 7) This embodiment relates to a mask blank using an ArF excimer laser beam as an exposure light source. FIG. 3 shows the mask structure of this embodiment and a conventional mask structure.

【００５７】従来使用してきたマスクでは、ＳｉＯ₂ 透
明基板（透明領域）３００上に反応性スパッタリング法
により、シリコンをターゲットとして、アルゴンガス中
で反応性ガスとしての酸素の分圧を制御することによ
り、酸化珪素単層膜（半透明領域）３０５を形成する
（図３（ｃ））。この際の半透明領域３０５として、例
えばＳｉＯ_x3膜のＳｉに対する酸素の組成を変化させる
ことにより、屈折率をｎ＝１．５８として膜厚約１６６
ｎｍの単層膜を用いた場合、ＡｒＦエキシマレーザ光
（波長１９３ｎｍ）に対するエネルギー反射率は約６％
である。In the mask conventionally used, a reactive sputtering method is used on a SiO ₂ transparent substrate (transparent region) 300 by using silicon as a target and controlling the partial pressure of oxygen as a reactive gas in an argon gas. Then, a silicon oxide single layer film (translucent region) 305 is formed (FIG. 3C). At this time, as the translucent region 305, for example, by changing the composition of oxygen with respect to Si of the SiO _{x 3} film, the refractive index is set to n = 1.58, and the film thickness is about 166
In the case of using a single-layer film having a thickness of 10 nm, the energy reflectance with respect to ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is about 6%.
It is.

【００５８】本実施例では、まずＳｉＯ₂ 膜も含めた半
透明膜と反射低減化層を通過した光との位相差が実質的
に１８０°前後で、かつ膜表面のエネルギー反射率が１
０％以下とすること（現状の遮光マスクにおける反射率
と同等）を考慮した。In this embodiment, first, the phase difference between the translucent film including the SiO ₂ film and the light passing through the reflection reducing layer is substantially about 180 °, and the energy reflectance of the film surface is 1 °.
Considering that it is 0% or less (equivalent to the reflectance of the current light-shielding mask).

【００５９】前記従来型マスクの反射率は十分低反射で
あるが、このマスクの反射率をより抑えようとしたと
き、例えばＳｉＯ_x3の酸素の組成比を若干大きくするこ
とで、図３（ａ）に示すように、屈折率ｎ＝１．６１の
酸化珪素膜（半透明膜）３０１の膜厚１５０ｎｍを形成
した。次いで、図３（ｂ）に示すように、この上にＳｉ
Ｏ₂ 膜（反射低減化層）３０２を膜厚１０ｎｍで成膜
し、３０１，３０２を半透明領域として形成した。この
ときのエネルギー反射率は約３％と低減でき、同時にエ
ネルギー透過率は約３．５％、位相差約１８０°にする
ことができた。Although the reflectivity of the conventional mask is sufficiently low, when the reflectivity of this mask is to be further suppressed, for example, by slightly increasing the oxygen composition ratio of SiO _x 3, the mask shown in FIG. ), A silicon oxide film (semi-transparent film) 301 having a refractive index of n = 1.61 was formed to a thickness of 150 nm. Next, as shown in FIG.
An O ₂ film (reflection reduction layer) 302 was formed to a thickness of 10 nm, and 301 and 302 were formed as translucent regions. At this time, the energy reflectance was reduced to about 3%, and at the same time, the energy transmittance was about 3.5% and the phase difference was about 180 °.

【００６０】図３（ｂ）と図３（ｃ）において、従来型
のマスクと本実施例の反射低減化されたマスクを比較す
る。図３（ｃ）に示す従来のマスクの強度透過率は約６
％であったのに対し、図３（ｂ）に示す本実施例のマス
クにより約３％にすることができた。3B and 3C, a comparison is made between the conventional mask and the reflection-reduced mask of this embodiment. The intensity transmittance of the conventional mask shown in FIG.
%, But could be reduced to about 3% by the mask of this embodiment shown in FIG.

【００６１】なお、反射低減化層としてのＳｉＯ₂ 膜
は、スパッタリング法，蒸着法，ＣＶＤ法により形成さ
れるか、或いは半透明膜表面を酸化することにより形成
してもよい。また、膜質及び膜厚を本発明の趣旨を逸脱
しない範囲において適当な値にしてもよい。 （実施例８）図４は、第８の実施例に係わる露光用マス
クの製造工程を示す断面図である。まず、図４（ａ）に
示すように、第７の実施例で製作したフォトマスクブラ
ンクス（３０１＋３０２）に、電子線レジスト４１１を
膜厚０．５μｍ塗布した後、さらに導電性膜４１２を
０．２μｍ形成する。そして、導電性膜４１２上から電
子線により３μＣ／ｃｍ² で描画し、さらに現像を行う
ことにより、図４（ｂ）に示すように、レジストパター
ン４２０を形成する。The SiO ₂ film as the reflection reducing layer may be formed by a sputtering method, an evaporation method, a CVD method, or may be formed by oxidizing the surface of the translucent film. Further, the film quality and the film thickness may be set to appropriate values without departing from the spirit of the present invention. (Embodiment 8) FIG. 4 is a sectional view showing a manufacturing process of an exposure mask according to an eighth embodiment. First, as shown in FIG. 4A, a 0.5 μm-thick electron beam resist 411 is applied to the photomask blanks (301 + 302) manufactured in the seventh embodiment. Form 2 μm. Then, drawing is performed on the conductive film 412 with an electron beam at 3 μC / cm ² and further development is performed to form a resist pattern 420 as shown in FIG. 4B.

【００６２】次いで、このレジストパターンをマスクと
してＣＦ₄ ガスによるドライエッチングにより、図４
（ｃ）に示すように、レジストパターン４２０から露出
しているＳｉＯ₂ 膜３０２をエッチング除去する。続い
て、ＣＦ₄ とＯ₂ 混合ガスにより、透明基板４００との
選択比が十分な条件下でＳｉＯ_x3膜３０１をエッチング
除去する。Then, using this resist pattern as a mask, dry etching with CF ₄ gas is carried out as shown in FIG.
As shown in (c), the SiO ₂ film 302 exposed from the resist pattern 420 is removed by etching. Subsequently, the SiO _{x 3} film 301 is removed by etching with a mixed gas of CF ₄ and O ₂ under conditions that the selectivity to the transparent substrate 400 is sufficient.

【００６３】そして、最後にレジストパターン４２０を
除去し、図４（ｄ）に示すような酸化珪素膜パターン
（４０１＋４０２）を有する露光用マスクが完成する。
このようにして反射率が低減化された位相シフトマスク
を得ることができる。Finally, the resist pattern 420 is removed, and an exposure mask having a silicon oxide film pattern (401 + 402) as shown in FIG. 4D is completed.
In this way, a phase shift mask with reduced reflectance can be obtained.

【００６４】このようにして形成された露光用マスクを
介して、レジストを塗布した基板に、ＡｒＦエキシマレ
ーザ光用１／５縮小投影露光装置（ＮＡ＝０．５４，σ
＝０．５）を用いて露光を行い、レジストパターンを形
成した。すると、従来の反射率が低減化されていないマ
スクを用いた場合に比べて、フォーカスマージンを０．
２０μｍライン＆スペースにおいて、０．４μｍから
０．６μｍに広げることができた。A 1/5 reduction projection exposure apparatus (NA = 0.54, σ) for an ArF excimer laser beam is applied to the resist-coated substrate through the exposure mask thus formed.
= 0.5) to form a resist pattern. As a result, the focus margin is set at 0. 4 compared to the case where a conventional mask whose reflectance is not reduced is used.
In 20 μm line & space, it was possible to expand from 0.4 μm to 0.6 μm.

【００６５】なお、本実施例では半透明膜ＳｉＯ_x3を例
に用いたが、ＣｒＯ_xi，ＡｌＯ_xi，ＴｉＯ_xi，ＳｎＯ_xi
等でも同様の手法でマスクを作成することが可能であ
る。 （実施例９）次に、本発明の第９の実施例について、図
５を参照して説明する。In this embodiment, the translucent film SiO _x3 is used as an example, but CrO _xi , AlO _xi , TiO _xi , and SnO _{xi are used.}
And the like, it is possible to create a mask by the same method. (Embodiment 9) Next, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【００６６】ＳｉＯ₂ 等の透明基板５００上に半透明層
が形成されている。この半透明層は５０１，５０２，５
０３、のそれぞれ異なった光学定数を持つ膜の３層の積
層構造となっている。即ち、膜５０１は本マスクがハー
フトーンマスクとして十分な効果が得られるよう屈折率
ｎと消衰係数ｋを最適化した半透明膜である。膜５０
２，５０３は、半透明膜の反射率を低減するために用い
ており、これらの膜の屈折率，消衰係数は反射率を抑え
るように設定し、さらに５０１，５０２，５０３の膜の
全てを透過しかつ多重反射を考慮して隣接する開口部を
通過する光に対して位相が１８０度でかつ振幅透過率が
２２％となるようにした。A translucent layer is formed on a transparent substrate 500 such as SiO ₂ . The translucent layers are 501, 502, 5
03, which has a laminated structure of three layers of films having different optical constants. That is, the film 501 is a translucent film in which the refractive index n and the extinction coefficient k are optimized so that the present mask can obtain a sufficient effect as a halftone mask. Membrane 50
2, 503 are used to reduce the reflectance of the translucent film, the refractive index and the extinction coefficient of these films are set so as to suppress the reflectance, and all of the films 501, 502, 503 are used. The phase is 180 degrees and the amplitude transmittance is 22% with respect to the light passing through the adjacent apertures in consideration of multiple reflection in consideration of multiple reflection.

【００６７】次に、図５に示すマスク構造を具体的な材
料を示しながら説明する。なお、本実施例において使用
する露光光源はｉ線（λ＝３６５ｎｍ）とした。勿論、
適用される露光波長が変われば本発明のハーフトーンマ
スクの膜自体も変わるが、本発明で述べる基本的概念は
変わらないことはいうまでもない。透明基板５００の材
料としては石英基板を用いた。半透明膜５０１はＳｉＮ
_x4膜（ｎ＝３．４，ｋ＝１．２）とした。Next, the mask structure shown in FIG. 5 will be described with reference to specific materials. The exposure light source used in this example was i-line (λ = 365 nm). Of course,
If the applied exposure wavelength changes, the film itself of the halftone mask of the present invention also changes, but it goes without saying that the basic concept described in the present invention does not change. As a material of the transparent substrate 500, a quartz substrate was used. The translucent film 501 is made of SiN
_{An x4} film (n = 3.4, k = 1.2) was used.

【００６８】半透明膜５０１のみで作成したハーフトー
ンマスクではＳｉＮx4と基板及び露光雰囲気（空気）と
の屈折率，消衰係数の差が大きく、半透明膜を形成して
いない面での反射率、ＳｉＮ_x4表面での強度反射率がそ
れぞれ１６％，２７％と高い。そこで本実施例では、Ｓ
ｉＮ_x4表面での反射を小さくしかつ半透明膜を形成して
いない面での反射率を小さくするために、ＳｉＯ₂ とＳ
ｉＮ膜或いはＳｉＮ膜と露光雰囲気の中間的な屈折率，
消衰係数を持ったＳｉＮ_y 膜をそれぞれの境界に５０２
膜，５０３膜として形成した。これにより、本実施例に
おける各層毎の屈折率は図５（ｂ）に示す通りとした。In the halftone mask formed only with the translucent film 501, the difference in the refractive index and extinction coefficient between SiNx4 and the substrate and the exposure atmosphere (air) is large, and the reflectance on the surface where the translucent film is not formed is large. , And SiN _x4 have high intensity reflectances of 16% and 27%, respectively. Therefore, in this embodiment, S
In order to reduce the reflection on the iN _x4 surface and reduce the reflectance on the surface where the translucent film is not formed, SiO ₂ and S
an intermediate refractive index between the iN or SiN film and the exposure atmosphere,
An SiN _y film with an extinction coefficient is
The film was formed as a 503 film. As a result, the refractive index of each layer in this example was as shown in FIG.

【００６９】ｉ線（λ＝３６５ｎｍ）を用いる場合にお
ける、３層からなる半透明膜の形成方法を図６に示す。
成膜装置としては、反応容器６００内にＳｉターゲット
６０１と基板ホルダー６０２を対向配置したスパッタ装
置を用いた。容器６０１内には、ガス導入口からＡｒガ
ス及びＮ₂ ガスがそれぞれ流量制御されて導入される。
また、基板ホルダー６０２上には、前記透明基板５００
が配置される。FIG. 6 shows a method of forming a three-layer semi-transparent film when using the i-line (λ = 365 nm).
As a film forming apparatus, a sputtering apparatus in which a Si target 601 and a substrate holder 602 were arranged opposite to each other in a reaction vessel 600 was used. Ar gas and N ₂ gas are introduced into the container 601 from the gas introduction port at controlled flow rates.
The transparent substrate 500 is placed on the substrate holder 602.
Is arranged.

【００７０】まず、アルゴンガスの雰囲気中にＮ₂ ガス
を混入し、その流量を調整しながらＳｉをスパッタし、
図６（ａ）に示すように、透明基板５００上にＳｉＮ_y
膜５０２を形成する。このときのＳｉＮ_y 膜５０２の光
学定数は屈折率ｎ＝２．４、消衰係数ｋ＝０．６で、膜
厚を０．０３５μｍ形成する。First, N ₂ gas was mixed in an atmosphere of argon gas, and Si was sputtered while adjusting the flow rate thereof.
As shown in FIG. 6A, SiN _{y is formed} on a transparent substrate 500.
A film 502 is formed. At this time, the optical constant of the SiN _y film 502 is such that the refractive index is n = 2.4, the extinction coefficient is k = 0.6, and the film thickness is 0.035 μm.

【００７１】次いで、屈折率ｎ＝３．４となるようにガ
ス中のＮ₂ 流量を制御し、図６（ｂ）に示すように、Ｓ
ｉＮ_y 膜５０２上にＳｉＮ_x4膜５０１を０．０３３μｍ
形成する。このときの消衰係数ｋ＝１．２であった。Next, the N ₂ flow rate in the gas is controlled so that the refractive index n becomes 3.4, and as shown in FIG.
A 0.033 μm SiN _x4 film 501 on the iN _y film 502
Form. At this time, the extinction coefficient k was 1.2.

【００７２】次いで、屈折率ｎ＝２．４、消衰係数０．
６となるようにガス中のＮ₂ を制御し、ＳｉＮ_x4膜５０
１上にＳｉＮ_y 膜５０３を０．０３８μｍ形成する。こ
のように段階的に膜の屈折率と消衰係数を変化させるこ
とで、半透明膜の界面での反射率を低減し反射を抑える
ことができる。Next, the refractive index n = 2.4 and the extinction coefficient 0.
The N ₂ in the gas is controlled so as to be 6, and the SiN _x4 film 50 is formed.
A SiN _y film 503 is formed on the substrate 1 to a thickness of 0.038 μm. As described above, by changing the refractive index and the extinction coefficient of the film stepwise, the reflectance at the interface of the translucent film can be reduced and the reflection can be suppressed.

【００７３】本実施例のようにｎ＝２．４，ｋ＝０．６
のＳｉＮ_y 膜をＳｉＮ_x4／ＳｉＯ₂間とＳｉＮ_x4／半透
明膜表面間に設けることにより、半透明領域での強度反
射率が２７％から３．６％となり大幅に低減した。As in this embodiment, n = 2.4, k = 0.6
By providing the SiN _y film between SiN _x4 / SiO _{2 and} between the SiN _x4 / semi-transparent film surface, the intensity reflectance in the translucent region was reduced from 27% to 3.6%, which was greatly reduced.

【００７４】本実施例で示した半透明位相シフトマスク
を用い、ｉ線露光装置（λ＝３６５ｎｍ，ＮＡ＝０．
６，σ＝０．５）でｉ線用ポジレジストを膜厚１．０μ
ｍで形成したものに転写することで、０．３５μｍのラ
イン＆スペースパターンで焦点深度２．２０μｍが達成
できた。なお、反射防止処理を施さない場合には焦点深
度１．８μｍしか達成できなかった。 （実施例１０）次に、本発明の第１０の実施例であるマ
スクの構造について説明する。透明基板上に半透明膜が
形成されている。この半透明膜は第９の実施例と同様に
それぞれ異なった光学定数を持つ膜の３層の積層構造と
なっている。Using the translucent phase shift mask described in this embodiment, an i-line exposure apparatus (λ = 365 nm, NA = 0.
6, σ = 0.5) and a positive resist for i-line having a film thickness of 1.0 μm
By transferring the image to the one formed with m, a depth of focus of 2.20 μm was achieved with a line and space pattern of 0.35 μm. When the anti-reflection treatment was not performed, only a depth of focus of 1.8 μm could be achieved. (Embodiment 10) Next, the structure of a mask according to a tenth embodiment of the present invention will be described. A translucent film is formed on a transparent substrate. This translucent film has a laminated structure of three layers of films having different optical constants as in the ninth embodiment.

【００７５】半透明膜をＳｉ膜（ｎ＝４．６，ｋ＝１．
４）のみで作成したハーフトーンマスクではＳｉと基板
及び露光雰囲気（空気）との屈折率，消衰係数の差が大
きく、半透明膜を形成していない面での反射率、Ｓｉ表
面での強度反射率がそれぞれ３１％，４６％と高い。そ
こで本実施例では、Ｓｉ表面での反射を小さくしかつ半
透明膜を形成していない面での反射率を小さくするた
め、ＳｉＯ₂ とＳｉ膜或いはＳｉ膜と露光雰囲気の中間
的な屈折率，消衰係数を持ったＳｉＮ膜をそれぞれの境
界に形成した。The translucent film is formed of a Si film (n = 4.6, k = 1.
In the halftone mask prepared only in 4), the difference between the refractive index and the extinction coefficient between Si and the substrate and the exposure atmosphere (air) is large, and the reflectance on the surface where no translucent film is formed, The intensity reflectance is as high as 31% and 46%, respectively. Therefore, in this embodiment, in order to reduce the reflection on the Si surface and the reflectance on the surface on which the translucent film is not formed, the refractive index between SiO ₂ and the Si film or between the Si film and the exposure atmosphere is intermediate. And an SiN film having an extinction coefficient were formed on each boundary.

【００７６】ｇ線（λ＝４３６ｎｍ）を用いる場合にお
ける、３層からなる半透明膜の形成方法を示す。まず、
アルゴンガスの雰囲気中に、その流量を調節しながらガ
ス中のＮ₂ 流量を制御し、ＳｉＮ_x5膜を透明基板上に
０．０１４μｍ形成する。このとき、屈折率ｎ＝３．
０、消衰係数ｋ＝０．７であった。次いで、Ｓｉをスパ
ッタし、Ｓｉ膜を形成する。このときのＳｉ膜の光学定
数は屈折率ｎ＝４．６、ｋ＝１．４で膜厚を０．０５３
μｍ形成する。次いで、それから屈折率ｎ＝３．０，消
衰係数ｋ＝０．７となるようにガス中のＮ₂ を制御し、
ＳｉＮ_x5膜を０．００９μｍ形成する。このように段階
的に膜の屈折率を抑えることができる。A method for forming a three-layer semi-transparent film when using the g-line (λ = 436 nm) will be described. First,
In an atmosphere of argon gas, the flow rate of N ₂ in the gas is controlled while adjusting the flow rate, and a SiN _x5 film is formed to a thickness of 0.014 μm on a transparent substrate. At this time, the refractive index n = 3.
0, extinction coefficient k = 0.7. Next, Si is sputtered to form a Si film. At this time, the optical constant of the Si film is as follows: refractive index n = 4.6, k = 1.4, and film thickness 0.053.
μm is formed. Then, N ₂ in the gas is controlled so that the refractive index n = 3.0 and the extinction coefficient k = 0.7,
A SiN _x5 film is formed to a thickness of 0.009 μm. As described above, the refractive index of the film can be suppressed stepwise.

【００７７】本実施例で示したように、ｎ＝４．６，ｋ
＝１．４のＳｉ膜をＳｉ／ＳｉＯ₂間とＳｉ／半透明膜
表面間に設けることにより、半透明領域の強度反射率が
４６％から１７％となり大幅に低減した。As shown in this embodiment, n = 4.6, k
By providing the Si film of 1.4 = between Si / SiO ₂ and the surface of the Si / semi-transparent film, the intensity reflectance in the semi-transparent region was significantly reduced from 46% to 17%.

【００７８】本実施例で示した半透明位相シフトマスク
を用い、ｇ線露光装置（λ＝４３６ｎｍ，ＮＡ＝０．５
４，σ＝０．５）でｇ線用ポジレジストを膜厚１．０μ
ｍで形成したものに転写することで、０．５０μｍのラ
イン＆スペースでの焦点深度１．８μｍが達成できた。
なお、反射処理を施さない場合には焦点深度１．４μｍ
しか達成できなかった。 （実施例１１）この実施例は、水銀ランプのｉ線を露光
光源に用いたマスクブランクスに関する。図７に本実施
例のマスク構造及び従来のマスク構造を示す。Using the translucent phase shift mask described in this embodiment, a g-line exposure apparatus (λ = 436 nm, NA = 0.5
4, .sigma. = 0.5) and a g-line positive resist having a thickness of 1.0 .mu.m
By transferring to a film formed with m, a depth of focus of 1.8 μm in a line and space of 0.50 μm was achieved.
When the reflection processing is not performed, the depth of focus is 1.4 μm.
Could only be achieved. (Example 11) This example relates to a mask blank using an i-line of a mercury lamp as an exposure light source. FIG. 7 shows a mask structure of the present embodiment and a conventional mask structure.

【００７９】ＳｉＯ₂ 透明基板（透明領域）９００上
に、屈折率が１．４３のＳＯＧ（SpinOn Glass ）膜９
０４と複素屈折率が１．９８−２．６ｉ程度、膜厚約２
１ｎｍの酸化クロム膜９０３の２層膜構造（図７
（ｃ））で構成された位相シフトマスクにおいては、水
銀ランプｉ線（３６５ｎｍ）に対する強度反射率は約４
０％である。An SOG (SpinOn Glass) film 9 having a refractive index of 1.43 is formed on an SiO ₂ transparent substrate (transparent region) 900.
04 and a complex refractive index of about 1.98-2.6i, and a film thickness of about 2
A two-layer film structure of a 1 nm chromium oxide film 903 (FIG. 7)
In the phase shift mask constituted by (c)), the intensity reflectance for the mercury lamp i-line (365 nm) is about 4
0%.

【００８０】本実施例では、まずＳｉＯ₂ 膜も含めた半
透明膜と反射低減化層を通過した光との位相差が実質的
に１８０°前後で、かつ膜表面のエネルギー反射率が１
０％以下とすること（現状の遮光マスクにおける反射率
と同等）を考慮した。In this embodiment, first, the phase difference between the translucent film including the SiO ₂ film and the light passing through the reflection reducing layer is substantially about 180 °, and the energy reflectance of the film surface is 1 unit.
Considering that it is 0% or less (equivalent to the reflectance of the current light-shielding mask).

【００８１】まず、図７（ａ）に示すように、酸化クロ
ムの酸素の組成を調整することで、反応性スパッタリン
グ法により透明基板９００上に、複素屈折率Ｎ＝２．２
−１．１ｉの酸化クロム膜（半透明膜）９０１を膜厚８
０ｎｍで形成した。次いで、図７（ｂ）に示すように、
この上にＳｉＯ₂ 膜（反射低減化層）９０２をスパッタ
リング法により膜厚１８８ｎｍで成膜し、酸化クロム膜
９０１との２層構造による半透明領域を形成した。First, as shown in FIG. 7A, the complex refractive index N = 2.2 on the transparent substrate 900 by the reactive sputtering method by adjusting the composition of oxygen of chromium oxide.
-1.1i chromium oxide film (semi-transparent film) 901 having a film thickness of 8
It was formed at 0 nm. Next, as shown in FIG.
An SiO ₂ film (reflection reduction layer) 902 was formed thereon with a thickness of 188 nm by a sputtering method to form a translucent region having a two-layer structure with the chromium oxide film 901.

【００８２】このときのエネルギー反射率は約７％と低
減化でき、同時にエネルギー透過率は約５％、位相差約
１８０°にすることができた。図７（ｂ）と図７（ｃ）
は、本実施例の反射低減化されたマスクと従来のマスク
とを比較したものである。図７（ｃ）に示す従来の酸化
クロムとＳＯＧの２層膜構造の位相シフトマスクでは強
度反射率が約４０％あったのに対し、図７（ｂ）に示す
本実施例のマスクにより強度反射率を約７％にすること
ができた。At this time, the energy reflectance was reduced to about 7%, and at the same time, the energy transmittance was about 5% and the phase difference was about 180 °. 7 (b) and 7 (c)
Is a comparison between the reflection-reduced mask of this embodiment and a conventional mask. While the conventional phase shift mask having a two-layer structure of chromium oxide and SOG shown in FIG. 7C had an intensity reflectance of about 40%, the mask of the present embodiment shown in FIG. The reflectivity could be reduced to about 7%.

【００８３】なお、反射低減化層９０２としてのＳｉＯ
₂ 膜は、スパッタリング法，蒸着法，ＣＶＤ法により形
成するか、或いは半透明膜表面を酸化することにより形
成してもよい。さらに、半透明膜成膜時のガスを窒素か
ら酸素に切り換えてもよい。また、膜質及び膜厚を本発
明の趣旨を逸脱しない範囲において適当な値にしてもよ
い。 （実施例１２）図８は、第１２の実施例に係わる露光用
マスクの製造工程を示す断面図である。まず、図８
（ａ）に示すように、第１１の実施例で製作したフォト
マスクブランクス（９０１＋９０２）に、電子線レジス
ト１０１１を膜厚０．５μｍ塗布した後、さらに導電性
膜１０１２を０．２μｍ形成する。そして、導電性膜１
０１２上から電子線により３μＣ／ｃｍ² で描画し、さ
らに現像を行うことにより、図８（ｂ）に示すように、
レジスト１０１１にパターン１０２０を形成する。Note that SiO as the reflection reducing layer 902
_{The two} films may be formed by a sputtering method, an evaporation method, a CVD method, or may be formed by oxidizing the surface of the translucent film. Further, the gas for forming the translucent film may be switched from nitrogen to oxygen. Further, the film quality and the film thickness may be set to appropriate values without departing from the spirit of the present invention. (Embodiment 12) FIG. 8 is a sectional view showing a manufacturing process of an exposure mask according to a twelfth embodiment. First, FIG.
As shown in (a), an electron beam resist 1011 is applied to a thickness of 0.5 μm on the photomask blanks (901 + 902) manufactured in the eleventh embodiment, and then a conductive film 1012 is formed to a thickness of 0.2 μm. And the conductive film 1
By drawing at ³ μC / cm ² with an electron beam from above 012 and further developing, as shown in FIG.
A pattern 1020 is formed on the resist 1011.

【００８４】次いで、このレジストパターン１０２０を
マスクとしてＣＦ₄ ガスによるドライエッチングによ
り、図８（ｃ）に示すように、レジストパターン１０２
０から露出しているＳｉＯ₂ 膜９０２をエッチング除去
する。続いて、透明基板９００との選択比が十分な条件
下で、ドライエッチングにより酸化クロム膜９０１をエ
ッチング除去する。Then, using the resist pattern 1020 as a mask, dry etching is performed with CF ₄ gas to form a resist pattern 102 as shown in FIG.
The SiO ₂ film 902 exposed from 0 is removed by etching. Subsequently, the chromium oxide film 901 is removed by dry etching under conditions that the selectivity with the transparent substrate 900 is sufficient.

【００８５】そして、最後にレジストパターン１０２０
を除去することによって、図８（ｄ）に示すような２層
構造による半透明膜パターン（９０１＋９０２）を有す
る露光用マスクが完成する。このようにして反射率が低
減化された位相シフトマスクを得ることができる。Finally, the resist pattern 1020
Is completed, an exposure mask having a translucent film pattern (901 + 902) having a two-layer structure as shown in FIG. 8D is completed. In this way, a phase shift mask with reduced reflectance can be obtained.

【００８６】このようにして形成された露光用マスクを
介して、レジストＰＦＲ−ＩＸ５００（日本合成ゴム
製）を１．０μｍ塗布した基板に、ｉ線用１／５縮小投
影露光装置（ＮＡ＝０．５，σ＝０．６）を用いて露光
を行い、レジストパターンを形成した。すると、従来の
反射率が低減されていないマスクを用いた場合に比べ
て、０．３５μｍライン＆スペースパターンにおいて、
焦点深度を１．７μｍから２．１μｍに広げることがで
きた。A 1/5 reduction projection exposure apparatus for i-line (NA = 0) was applied to a substrate coated with a resist PFR-IX500 (manufactured by Nippon Synthetic Rubber) 1.0 μm through the exposure mask thus formed. , Σ = 0.6) to form a resist pattern. Then, compared with the case where a conventional mask whose reflectance is not reduced is used, in the 0.35 μm line & space pattern,
The depth of focus could be expanded from 1.7 μm to 2.1 μm.

【００８７】なお、本実施例では半透明膜としてＳｉ０
₂ と酸化クロムの２層構造を例に説明したが、ＳｉＯ₂
の代わりにＳｉＮ_4/3 を、また酸化クロムの代わりにＳ
ｉＮ_xi，ＳｉＯ_yiＮ_xi，ＣｒＯ_xiＮ_yi，ＳｉＯ_xi，Ａｌ
Ｏ_xi，ＭｏＳｉＯ_xi，ＭｏＳｉＯ_xiＮ_yi，ＴｉＯ_xi，Ｓ
ｎＯ_xi等でも同様の手法でマスクを作成することが可能
である。ここで、xi，yiは組成比であり、上記の各材料
系で同じである必要はない。 （実施例１３）この実施例は、水銀ランプのｉ線を露光
光源に用いたマスクブランクスに関する。In this embodiment, the translucent film is made of Si0
A two-layer structure of ₂ and chromium oxide has been described as an example but, SiO ₂
Instead of SiN _4/3 and S instead of chromium oxide
iN _xi , SiO _yi N _xi , CrO _xi N _yi , SiO _xi , Al
_{O xi, MoSiO xi, MoSiO xi} N yi, TiO xi, S
it is possible to create a mask in nO _xi like any similar technique. Here, xi and yi are composition ratios, and need not be the same in each of the above-mentioned material systems. (Example 13) This example relates to a mask blank using i-line of a mercury lamp as an exposure light source.

【００８８】従来使用してきたマスクでは、ＳｉＯ₂ 透
明基板（透明領域）上に反応性スパッタリング法によ
り、クロムをターゲットとして、アルゴンガス中で反応
性ガスとしての酸素と窒素の分圧を制御することによ
り、酸窒化クロム単層膜（半透明領域）を形成してい
た。この際の半透明領域として、例えばＣｒＯ_x5Ｎ_y5膜
のＣｒに対する酸素と窒素の組成を各々変化させること
で、複素屈折率をＮ＝２．８−０．５５ｉとした膜厚約
１０５ｎｍの単層膜を用いた場合、水銀ランプｉ線（波
長３６５ｎｍ）に対するエネルギー反射率は約２７％で
ある。In a conventional mask, the partial pressure of oxygen and nitrogen as reactive gases in an argon gas is controlled by a reactive sputtering method on a SiO ₂ transparent substrate (transparent region) using chromium as a target. As a result, a chromium oxynitride single-layer film (translucent region) was formed. As a translucent region at this time, for example, by changing the composition of oxygen and nitrogen with respect to Cr of the CrO _x5 N _y5 film, a single film having a complex refractive index of N = 2.8-0.55i and a film thickness of about 105 nm is obtained. When a layer film is used, the energy reflectance with respect to the i-line of a mercury lamp (wavelength 365 nm) is about 27%.

【００８９】本実施例では、透明基板のみを通過した光
と半透明膜及び反射低減化層を通過した光との位相差が
実質的に１８０°前後で、かつ膜表面のエネルギー反射
率が２７％より低下することを考慮した。In this embodiment, the phase difference between the light passing only through the transparent substrate and the light passing through the translucent film and the reflection reducing layer is substantially about 180 °, and the energy reflectance of the film surface is 27 °. %.

【００９０】まず、前記Ｃｒ０_x5Ｎ_y5の酸素と窒素の組
成比を調整することで複素屈折率Ｎ＝２．８−０．５５
ｉの酸窒化クロム膜ＣｒＯ_x6Ｎ_y6（半透明膜）を膜厚６
２ｎｍで形成した。次いで、この上に酸素と窒素の組成
比を調整することで、複素屈折率Ｎ＝２．５−０．５０
ｉの酸窒化クロム膜ＣｒＯ_x7Ｎ_y7を膜厚５０．４ｎｍで
成膜し、半透明領域として形成した。このときのエネル
ギー反射率は約２１％と低減化でき、同時にエネルギー
透過率は１０％、位相差約１８０°にすることができ
た。First, the complex refractive index N = 2.8-0.55 by adjusting the composition ratio of oxygen and nitrogen of Cr0 _x5 N _y5.
i chromium oxynitride film CrO _x6 N _y6 (semi-transparent film)
It was formed at 2 nm. Next, by adjusting the composition ratio of oxygen and nitrogen thereon, the complex refractive index N = 2.5−0.50
An i-chromium oxynitride film CrO _x7 N _y7 was formed to a thickness of 50.4 nm to form a translucent region. At this time, the energy reflectance could be reduced to about 21%, and at the same time, the energy transmittance was 10% and the phase difference was about 180 °.

【００９１】なお、（x6，x7，y6，y7）の組み合わせ
は、他の組み合わせを用いても、膜表面のエネルギー反
射率を２７％以下にすることができる。また、膜質及び
膜厚を本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適当な値
にしてもよい。Note that the combination of (x6, x7, y6, y7) can reduce the energy reflectance of the film surface to 27% or less even if another combination is used. Further, the film quality and the film thickness may be set to appropriate values without departing from the spirit of the present invention.

【００９２】さらに、本実施例は、ｉ線を露光光源に用
いたマスクブランクスに関して示しているが、酸素と窒
素の組成を変えた同様の方法により、ＫｒＦを露光光源
としたマスクブランクスも製作可能である。 （実施例１４）第１３の実施例で製作したフォトマスク
ブランクスに、電子線レジストを膜厚０．５μｍで塗布
した後、さらに導電性膜を０．２μｍ形成する。そし
て、この導電性膜上から電子線により３μＣ／ｃｍ² で
描画し、さらに現像を行い、レジストパターンを形成す
る。Further, in this embodiment, mask blanks using i-line as an exposure light source are shown, but mask blanks using KrF as an exposure light source can be manufactured by the same method except that the composition of oxygen and nitrogen is changed. It is. Embodiment 14 An electron beam resist is applied to a thickness of 0.5 μm on the photomask blanks manufactured in the thirteenth embodiment, and then a conductive film is formed to a thickness of 0.2 μm. Then, drawing is performed on the conductive film with an electron beam at 3 μC / cm ² , and further development is performed to form a resist pattern.

【００９３】このレジストパターンをマスクとして、塩
素と酸素の混合ガス比を調整しながらも、基板との選択
比が十分な条件下において、レジストパターンから露出
している酸窒化クロム膜ＣｒＯ_x7Ｎ_y7とＣｒＯ_x6Ｎ_y6を
エッチング除去する。Using this resist pattern as a mask, the chromium oxynitride film CrO _x7 N _y7 exposed from the resist pattern under the condition that the selectivity with the substrate is sufficient while adjusting the mixed gas ratio of chlorine and oxygen. And CrO _x6 N _y6 are removed by etching.

【００９４】そして、最後にレジストパターンを除去
し、酸窒化クロムパターンを得ることができる。このよ
うにして反射率が低減化された位相シフトマスクを得る
ことができる。Finally, the resist pattern is removed to obtain a chromium oxynitride pattern. In this way, a phase shift mask with reduced reflectance can be obtained.

【００９５】このようにして形成された露光用マスクを
介して、レジストＰＦＲ−ＩＸ５０（日本合成ゴム製）
を１．０μｍ塗布した基板に、ｉ線用１／５縮小型露光
装置（ＮＡ＝０．５，σ＝０．６）を用いて露光を行
い、レジストパターンを形成した。すると、従来の反射
率が低減化されていないマスクを用いた場合に比べて、
０．３０μｍライン＆スペースパターンにおいて、焦点
深度を１．８μｍから１．９μｍに広げることができ
た。The resist PFR-IX50 (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) is passed through the exposure mask thus formed.
Was exposed using a 1/5 reduction type exposure apparatus for i-line (NA = 0.5, σ = 0.6) to form a resist pattern. Then, compared to the case where a conventional mask whose reflectance is not reduced is used,
In the 0.30 μm line & space pattern, the depth of focus could be increased from 1.8 μm to 1.9 μm.

【００９６】さらに、前記露光用マスクを用いて、レジ
ストＰＦＲ−ＩＸ５００（日本合成ゴム製）を１．０μ
ｍ塗布した基板に、ｉ線用１／５縮小投影露光装置（Ｎ
Ａ＝０．５，σ＝０．６）と輪帯照明法を併用して露光
を行い、レジストパターンを形成した。すると、従来の
反射率が低減されていないマスクを用いた場合に比べ
て、０．３５μｍライン＆スペースパターンにおいて、
焦点深度を１．８μｍから２．３μｍに広げることがで
きた。Further, the resist PFR-IX500 (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) was
1/5 reduction projection exposure apparatus for i-line (N
A = 0.5, σ = 0.6) and the annular illumination method were used for exposure to form a resist pattern. Then, compared with the case where a conventional mask whose reflectance is not reduced is used, in the 0.35 μm line & space pattern,
The depth of focus could be extended from 1.8 μm to 2.3 μm.

【００９７】さらに、前記露光用マスクを用いて、レジ
ストＰＦＲ−ＩＸ５００（日本合成ゴム製）を１．０μ
ｍ塗布した基板に、ｉ線用１／５縮小投影露光装置（Ｎ
Ａ＝０．５，σ＝０．６）と光軸に対して４回対称位置
に開口部が設けられた照明絞りによる照明方法を併用し
て露光を行い、レジストパターンを形成した。すると、
従来の反射率が低減されていないマスクを用いた場合に
比べて、０．３５μｍライン＆スペースパターンにおい
て、焦点深度を１．８μｍから２．５μｍに広げること
ができた。Further, the resist PFR-IX500 (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) was
1/5 reduction projection exposure apparatus for i-line (N
(A = 0.5, σ = 0.6) and an illumination method using an illumination stop provided with openings at four times symmetrical positions with respect to the optical axis, and exposure was performed to form a resist pattern. Then
Compared to the case where a conventional mask whose reflectance was not reduced was used, the depth of focus could be expanded from 1.8 μm to 2.5 μm in the 0.35 μm line & space pattern.

【００９８】さらに、前記露光用マスクを用いて、レジ
ストＰＦＲ−ＩＸ５００（日本合成ゴム製）を１．０μ
ｍ塗布した基板に、ｉ線用１／５縮小投影露光装置（Ｎ
Ａ＝０．５，σ＝０．３）を用いて露光を行い、レジス
トパターンを形成した。すると、従来の反射率が低減さ
れていないマスクを用いた場合に比べて、ホール径０．
４５μｍ孤立ホールパターン（ホール径／隣接するホー
ルまでの距離は１／５）において、焦点深度を１．２μ
ｍから１．９μｍに広げることができた。Further, the resist PFR-IX500 (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) was
1/5 reduction projection exposure apparatus for i-line (N
(A = 0.5, σ = 0.3), and a resist pattern was formed. Then, as compared with the case where a conventional mask whose reflectance is not reduced is used, the hole diameter is not more than 0.1 mm.
In a 45 μm isolated hole pattern (hole diameter / distance to adjacent hole is ５), the depth of focus is 1.2 μm.
m to 1.9 μm.

【００９９】なお、本実施例では酸窒化クロムを用いた
が、ＣｒとＣｒＯ_xi、ＣｒとＣｒＯ_xiＮ_yi、ＣｒＯ_xiと
ＣｒＯ_yi、ＣｒＯ_xiとＣｒＯ_yjＮ_yi、ＣｒＮ_xiとＣｒＮ
_yi、ＣｒＮ_xiとＣｒＯ_yi、ＣｒＮ_xiとＣｒＯ_xiＮ_yiの組
み合わせを用いてもよい。場合によっては水素を添加し
てもよい。 （実施例１５）この実施例は、水銀ランプのｉ線を露光
光源に用いたマスクブランクスに関する。[0099] Although of chromium oxynitride in this embodiment, Cr and CrO _xi, Cr and CrO _xi N _yi, CrO _xi and CrO _yi, CrO _xi and CrO _yj N _yi, CrN _xi and CrN
_yi, CrN _xi and CrO _yi, may be used a combination of CrN _xi and CrO _xi N _yi. In some cases, hydrogen may be added. (Example 15) This example relates to a mask blank using an i-line of a mercury lamp as an exposure light source.

【０１００】従来使用してきたマスクでは、ＳｉＯ₂ 透
明基板（透明領域）上に反応性スパッタリング法によ
り、ＭｏＳｉをターゲットとして、アルゴンガス中で反
応性ガスとしての酸素の分圧を制御することにより、Ｍ
ｏＳｉＯ_x8単層膜（半透明領域）を形成していた。この
際の半透明領域として、例えばＭｏＳｉＯ_x8膜のＭｏＳ
ｉに対する酸素の組成を変化させることで、複素屈折率
をＮ＝２．０−０．４５ｉとした膜厚約１８５．６ｎｍ
の単層膜を用いた場合、水銀ランプｉ線（波長３６５ｎ
ｍ）に対するエネルギー反射率は約１２．５％である。In a mask which has been conventionally used, a partial pressure of oxygen as a reactive gas in an argon gas is controlled by a reactive sputtering method on a SiO ₂ transparent substrate (transparent region) by using MoSi as a target. M
An oSiO _x8 single layer film (semi-transparent region) was formed. As a semi-transparent area when this, for example, MoSiO _x8 film MoS of
By changing the composition of oxygen with respect to i, a film thickness of about 185.6 nm with a complex refractive index of N = 2.0−0.45i
In the case of using a single layer film of a mercury lamp i-line (wavelength 365 n
The energy reflectivity for m) is about 12.5%.

【０１０１】本実施例では、透明基板のみを通過した光
と半透明膜及び反射低減化層を通過した光との位相差が
実質的に１８０°前後で、かつ膜表面のエネルギー反射
率が１２．５％より低下することを考慮した。In this embodiment, the phase difference between the light passing only through the transparent substrate and the light passing through the translucent film and the reflection reducing layer is substantially 180 °, and the energy reflectance of the film surface is 12 °. It was considered that it was lower than 0.5%.

【０１０２】まず、前記ＭｏＳｉＯ_X8の酸素量を調整す
ることで複素屈折率Ｎ＝２．０−０．４５ｉのＭｏＳｉ
Ｏ_x9（半透明膜）を膜厚１０３．９ｎｍで形成した。次
いで、この上に、酸素量を調整することで複素屈折率Ｎ
＝１．８５−０．３９５ｉのＭｏＳｉＯ_x10 を膜厚９
５．８ｎｍで成膜し、半透明領域として形成した。この
ときのエネルギー反射率は約１０．８％と低減化でき、
同時にエネルギー透過率は５％、位相差約１８０°にす
ることができた。First, by adjusting the amount of oxygen in the MoSiO _X8, a MoSi _X having a complex refractive index N = 2.0-0.45i was obtained.
O _x9 a (semitransparent film) was formed to have a film thickness 103.9Nm. Next, the complex refractive index N is adjusted by adjusting the amount of oxygen.
= 1.85-0.395i MoSiO _x10 with a film thickness of 9
A film was formed at 5.8 nm to form a translucent region. The energy reflectance at this time can be reduced to about 10.8%,
At the same time, the energy transmittance was 5% and the phase difference was about 180 °.

【０１０３】なお、（x9，x10 ）の組み合わせは、他の
組み合わせを用いても、膜表面のエネルギー反射率を１
２．５％以下にすることができる。また、膜質及び膜厚
を本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適当な値にし
てもよい。Incidentally, the combination of (x9, x10) is such that the energy reflectance of the film surface is 1 even if other combinations are used.
It can be 2.5% or less. Further, the film quality and the film thickness may be set to appropriate values without departing from the spirit of the present invention.

【０１０４】さらに、本実施例は、ｉ線を露光光源に用
いたマスクブランクスに関して示しているが、酸素の量
を変えた同様の方法により、ＫｒＦを露光光源としたマ
スクブランクスも製作可能である。（実施例１６）第１
５の実施例で製作したフォトマスクブランクスに、電子
線レジストを膜厚０．５μｍで塗布した後、さらに導電
性膜を０．２μｍ形成する。そして、この導電性膜上か
ら電子線により３μＣ／ｃｍ² で描画し、さらに現像を
行い、レジストパターンを形成する。Further, although the present embodiment shows a mask blank using i-rays as an exposure light source, a mask blank using KrF as an exposure light source can be manufactured by the same method except that the amount of oxygen is changed. . (Example 16) First
After applying an electron beam resist to a thickness of 0.5 μm on the photomask blanks manufactured in Example 5, a conductive film is further formed to a thickness of 0.2 μm. Then, drawing is performed on the conductive film with an electron beam at 3 μC / cm ² , and further development is performed to form a resist pattern.

【０１０５】このレジストパターンをマスクとして、Ｃ
Ｆ₄ と酸素の混合ガス比を各々調整しながら、基板との
選択比が十分な条件下において、レジストパターンから
露出しているＭｏＳｉＯ_x9とＭｏＳｉＯ_x10 をエッチン
グ除去する。Using this resist pattern as a mask, C
While each adjust F ₄ mixed gas ratio of oxygen, in the selection ratio sufficient conditions and substrate, the MoSiO _x9 and MoSiO _x10 exposed from the resist pattern is removed by etching.

【０１０６】そして、最後にレジストパターンを除去
し、酸化モリブデンシリサイドパターンを得ることがで
きる。このようにして反射率が低減化された位相シフト
マスクを得ることができる。Finally, the resist pattern is removed to obtain a molybdenum oxide silicide pattern. In this way, a phase shift mask with reduced reflectance can be obtained.

【０１０７】このようにして形成された露光用マスクを
介して、レジストＰＦＲ−ＩＸ５０（日本合成ゴム製）
を１．０μｍ塗布した基板に、ｉ線用１／５縮小型露光
装置（ＮＡ＝０．５，σ＝０．６）を用いて露光を行
い、レジストパターンを形成した。すると、従来の反射
率が低減化されていないマスクを用いた場合に比べて、
０．３０μｍライン＆スペースパターンにおいて、焦点
深度を１．９μｍから２．０μｍに広げることができ
た。The resist PFR-IX50 (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) is passed through the exposure mask thus formed.
Was exposed using a 1/5 reduction type exposure apparatus for i-line (NA = 0.5, σ = 0.6) to form a resist pattern. Then, compared to the case where a conventional mask whose reflectance is not reduced is used,
In the 0.30 μm line & space pattern, the depth of focus could be expanded from 1.9 μm to 2.0 μm.

【０１０８】さらに、前記露光用マスクを用いて、レジ
ストＰＦＲ−ＩＸ５００（日本合成ゴム製）を１．０μ
ｍ塗布した基板に、ｉ線用１／５縮小投影露光装置（Ｎ
Ａ＝０．５，σ＝０．６）と輪帯照明法を併用して露光
を行い、レジストパターンを形成した。すると、従来の
反射率が低減されていないマスクを用いた場合に比べ
て、０．３５μｍライン＆スペースパターンにおいて、
焦点深度を１．９μｍから２．４μｍに広げることがで
きた。Further, the resist PFR-IX500 (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) was
1/5 reduction projection exposure apparatus for i-line (N
A = 0.5, σ = 0.6) and the annular illumination method were used for exposure to form a resist pattern. Then, compared with the case where a conventional mask whose reflectance is not reduced is used, in the 0.35 μm line & space pattern,
The depth of focus could be extended from 1.9 μm to 2.4 μm.

【０１０９】さらに、前記露光用マスクを用いて、レジ
ストＰＦＲ−ＩＸ５００（日本合成ゴム製）を１．０μ
ｍ塗布した基板に、ｉ線用１／５縮小投影露光装置（Ｎ
Ａ＝０．５，σ＝０．６）と光軸に対して４回対称位置
に開口部が設けられた照明絞りによる照明方法を併用し
て露光を行い、レジストパターンを形成した。すると、
従来の反射率が低減されていないマスクを用いた場合に
比べて、０．３５μｍライン＆スペースパターンにおい
て、焦点深度を１．９μｍから２．６μｍに広げること
ができた。Further, the resist PFR-IX500 (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) was
1/5 reduction projection exposure apparatus for i-line (N
(A = 0.5, σ = 0.6) and an illumination method using an illumination stop provided with openings at four times symmetrical positions with respect to the optical axis, and exposure was performed to form a resist pattern. Then
Compared to the case where a conventional mask whose reflectance was not reduced was used, the depth of focus could be increased from 1.9 μm to 2.6 μm in the 0.35 μm line & space pattern.

【０１１０】さらに、前記露光用マスクを用いて、レジ
ストＰＦＲ−ＩＸ５００（日本合成ゴム製）を１．０μ
ｍ塗布した基板に、ｉ線用１／５縮小投影露光装置（Ｎ
Ａ＝０．５，σ＝０．３）を用いて露光を行い、レジス
トパターンを形成した。すると、従来の反射率が低減さ
れていないマスクを用いた場合に比べて、ホール径０．
４５μｍ孤立ホールパターン（ホール径／隣接するホー
ルまでの距離は１／５）において、焦点深度を１．３μ
ｍから２．０μｍに広げることができた。Further, the resist PFR-IX500 (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) was
1/5 reduction projection exposure apparatus for i-line (N
(A = 0.5, σ = 0.3), and a resist pattern was formed. Then, as compared with the case where a conventional mask whose reflectance is not reduced is used, the hole diameter is not more than 0.1 mm.
In a 45 μm isolated hole pattern (hole diameter / distance to adjacent hole is ５), the depth of focus is 1.3 μm.
m to 2.0 μm.

【０１１１】なお、本実施例ではＭｏＳｉＯ_xiとＭｏＳ
ｉＯ_yiを例に用いたが、ＭｏＳｉＮ_xiとＭｏＳｉＯ_yi、
ＭｏＳｉＮ_xiとＭｏＳｉＮ_yi、ＭｏＳｉＮ_xiとＭｏＳｉ
Ｏ_yiＮ_xj、ＭｏＳｉＯ_xiとＭｏＳｉＯ_xjＮ_yi、ＭｏＳｉ
Ｏ_xiＮ_yiとＭｏＳｉＯ_xjＮ_yjの組み合わせを用いてもよ
い。場合によっては水素を添加してもよい。In this embodiment, MoSiO _xi and MoS
Although iO _yi was used as an example, MoSiN _xi and MoSiO _yi ,
MoSiN _xi and MoSiN _yi , MoSiN _xi and MoSi
O _yi N _xj , MoSiO _xi and MoSiO _xj N _yi , MoSi
The O _xi N _yi combination of MoSiO _xj N _yj may be used. In some cases, hydrogen may be added.

【０１１２】また、ＷＳｉ，ＴｉＳｉ，ＴａＳｉ，Ｎｉ
Ｓｉ，ＣｕＳｉ，ＡｌＳｉの酸・窒化物についても、Ｍ
ｏＳｉの酸窒化物と同様の組み合わせで用いることが可
能である。Further, WSi, TiSi, TaSi, Ni
Regarding the oxynitride of Si, CuSi and AlSi, M
It is possible to use the same combination as oSi oxynitride.

【０１１３】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。半透明領域を形成する各膜は、全体
として透過率が所望値になればよく、一部が透明であっ
てもよい。また、半透明領域の各膜の材質や厚みは、所
望する透過率，必要とする位相差（１８０度）等の条件
に応じて適宜変更可能である。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。The present invention is not limited to the above embodiments. Each film forming the translucent region may have a desired transmittance as a whole and may be partially transparent. The material and thickness of each film in the translucent region can be appropriately changed according to conditions such as a desired transmittance and a required phase difference (180 degrees). In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【０１１４】[0114]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、半
透明領域を半透明膜と反射低減化層の積層構造とするこ
とにより、露光光に対する半透明領域での反射率を低減
して、マスクと縮小レンズ間での反射を低減化すること
ができ、解像度コントラストの向上をはかることができ
る。これにより、フォーカスマージンを広げられる可能
性があり、マスクパターン転写時の焦点ずれの影響を低
減することが可能性となる。As described above in detail, according to the present invention, the translucent region has a laminated structure of a translucent film and a reflection reducing layer, so that the reflectance of the translucent region with respect to exposure light can be reduced. Therefore, reflection between the mask and the reduction lens can be reduced, and the resolution contrast can be improved. As a result, the focus margin may be increased, and the effect of defocus at the time of mask pattern transfer may be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】第１の実施例に係わるマスクブランクスの構成
を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a mask blank according to a first embodiment.

【図２】第２の実施例に係わる露光用マスクの製造工程
を示す図。FIG. 2 is a view showing a manufacturing process of an exposure mask according to a second embodiment.

【図３】第７の実施例に係わるマスクブランクスの構成
を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a mask blank according to a seventh embodiment.

【図４】第８の実施例に係わる露光用マスクの製造工程
を示す図。FIG. 4 is a view showing a manufacturing process of an exposure mask according to an eighth embodiment.

【図５】第９の実施例に係わる露光用マスクの構成及び
屈折率分布を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a configuration and a refractive index distribution of an exposure mask according to a ninth embodiment.

【図６】第９の実施例における半透明膜の製造工程を示
す図。FIG. 6 is a view showing a manufacturing process of a translucent film in a ninth embodiment.

【図７】第１１の実施例に係わるマスクブランクスの構
成を示す図。FIG. 7 is a view showing a configuration of a mask blank according to an eleventh embodiment.

【図８】第１２の実施例に係わる露光用マスクの製造工
程を示す図。FIG. 8 is a view showing a manufacturing process of an exposure mask according to a twelfth embodiment.

【図９】本発明の作用を説明するためのもので、多層膜
を形成した例を示す図。FIG. 9 is a view for explaining the operation of the present invention and showing an example in which a multilayer film is formed.

【図１０】従来技術による露光用マスクの構成及び屈折
率分布を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a configuration and a refractive index distribution of a conventional exposure mask.

【図１１】本発明構造における露光用マスクの屈折率分
布を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a refractive index distribution of an exposure mask in the structure of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１００，２００，３００，４００，５００，９００…透
明基板 １０１，１０５，３０１，４０１，５０１，９０１…半
透明膜 １０２，２０２，３０２，４０２，５０２，５０３，９
０２…反射低減化層 ２１１，４１１，１０１１…電子線レジスト ２１２，４１２，１０１２…導電性膜 ２２０，４２０，１０２０…レジストパターン ６００…反応容器 ６０１…Ｓｉターゲット ６０２…基板ホルダー100, 200, 300, 400, 500, 900 ... Transparent substrate 101, 105, 301, 401, 501, 901 ... Translucent film 102, 202, 302, 402, 502, 503, 9
02: reflection reduction layer 211, 411, 1011: electron beam resist 212, 412, 1012: conductive film 220, 420, 1020: resist pattern 600: reaction vessel 601: Si target 602: substrate holder

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６９Ｆ (72)発明者 井上 壮一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 田中 聡 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 橋本 耕治 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 川野 健二 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 岩松 孝行 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平４−162039（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 1/00 - 1/16 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification symbol FI H01L 21/30 569F (72) Inventor Soichi Inoue 1 Tokoba, Komukai Toshiba-cho, Saitama-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture 72) Inventor Satoshi Tanaka 1 Toshiba-cho, Komukai, Koyuki-ku, Kawasaki-city, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Koji Hashimoto 1-Toshiba-cho, Komukai-Toshiba-cho, Kokoku-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa R & D Center Co., Ltd. (72) Inventor Kenji Kawano 1st Toshiba-cho, Komukai-shi, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside (72) Inventor Takayuki Iwamatsu 1st Toshiba-cho, Komukai-shi, Kochi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Research Inc. (56) References JP-A-4-162039 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁷ , DB name) G03F 1/00-1 / 16

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】透明基板上に露光光に対して半透明な領域
と透明な領域とを形成し、半透明な領域を通過する光と
透明な領域を通過する光との位相差を実質的に１８０度
前後に設定した露光用マスクにおいて、 前記半透明な領域は複数の薄膜により構成され、これら
の薄膜は III族，IV族，遷移元素，又は遷移元素を含む
シリサイドのうちの一つを同一の基本材料として形成さ
れ、その屈折率は、基本材料の酸化物，窒化物，酸窒化
物の組成を変えることによって該薄膜の積層方向に対し
て前記透明基板側から順次増大し、極大値を経て順次減
小することを特徴とする露光用マスク。1. A translucent area and a translucent area are formed on a transparent substrate with respect to exposure light, and a phase difference between light passing through the translucent area and light passing through the transparent area is substantially reduced. In the exposure mask set at about 180 degrees, the translucent region is composed of a plurality of thin films, and these thin films contain a group III, group IV, transition element, or transition element
One of the silicides is formed as the same basic material.
It is the refractive index of that, the oxide of the base material, nitrides, oxynitrides
An exposure mask, wherein the exposure mask increases in order from the transparent substrate side with respect to the laminating direction of the thin film by changing the composition of the thin film, and sequentially decreases through a maximum value. 【請求項２】請求項１に記載の露光用マスクを用い、 光軸に対し平行又は角度を持たせた照明手段によって前
記露光用マスクを照射し、該マスクを通過して得られる
マスクパターン像を、透過光学系又は反射光学系を介し
て感光性樹脂層が形成された被露光用基板上に投影露光
し、前記被露光用基板上の感光量の差を利用して所望領
域以外の感光性樹脂層を除去することを特徴とするパタ
ーン形成方法。2. A mask pattern image obtained by irradiating the exposure mask with illumination means parallel or at an angle to the optical axis using the exposure mask according to claim 1, and passing through the mask. Is projected and exposed on a substrate to be exposed on which a photosensitive resin layer is formed through a transmission optical system or a reflection optical system, and a photosensitive area other than a desired region is exposed by utilizing a difference in a photosensitive amount on the substrate for exposure. A method for forming a pattern, comprising removing a conductive resin layer. 【請求項３】透明基板上に露光光に対して半透明な領域
と透明な領域とを形成し、半透明な領域を通過する光と
透明な領域を通過する光との位相差を実質的に１８０度
前後に設定した露光用マスクにおいて、 前記半透明な領域を構成する物質はIII 族，IV族，遷移
元素，又は遷移元素を含むシリサイドのうちの一つを同
一の基本材料として形成され、その屈折率は、基本材料
の酸化物，窒化物，酸窒化物の組成を変えることによっ
て前記透明基板側から離れるに伴い連続的に増大して極
大となった後、連続的に減小することを特徴とする露光
用マスク。3. A translucent area and a translucent area are formed on a transparent substrate with respect to exposure light, and a phase difference between light passing through the translucent area and light passing through the transparent area is substantially reduced. In the exposure mask set at about 180 degrees, the material constituting the translucent region is group III, group IV, or transition.
Element or one of the silicides containing transition elements
It is formed as one of the basic materials, the refractive index thereof, the base material
By changing the composition of oxides, nitrides and oxynitrides
After a continuously increasing to a maximum with the distance from the transparent substrate side Te, exposure mask, characterized by continuously reduced small. 【請求項４】請求項３に記載の露光用マスクを用い、 光軸に対し平行又は角度を持たせた照明手段によって前
記露光用マスクを照射し、該マスクを通過して得られる
マスクパターン像を、透過光学系又は反射光学系を介し
て感光性樹脂層が形成された被露光用基板上に投影露光
し、前記被露光用基板上の感光量の差を利用して所望領
域以外の感光性樹脂層を除去することを特徴とするパタ
ーン形成方法。4. A mask pattern image obtained by irradiating the exposure mask with illumination means parallel or at an angle to an optical axis using the exposure mask according to claim 3, and passing through the mask. Is exposed and projected onto a substrate to be exposed on which a photosensitive resin layer is formed via a transmission optical system or a reflection optical system, and a photosensitive area other than a desired area is exposed by utilizing a difference in a photosensitive amount on the substrate to be exposed. A method for forming a pattern, comprising removing a conductive resin layer.