JPH1115132A - Halftone type phase shift mask and blank for halftone type phase shift mask - Google Patents
Halftone type phase shift mask and blank for halftone type phase shift maskInfo
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- JPH1115132A JPH1115132A JP16914397A JP16914397A JPH1115132A JP H1115132 A JPH1115132 A JP H1115132A JP 16914397 A JP16914397 A JP 16914397A JP 16914397 A JP16914397 A JP 16914397A JP H1115132 A JPH1115132 A JP H1115132A
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
ス中のフォトリソグラフィ工程においてパターンを形成
する際の、露光転写用フォトマスクおよびこのフォトマ
スクを製造するためのフォトマスクブランクに関するも
のであり、特にハーフトーン型位相シフトマスク及びハ
ーフトーン型位相シフトマスク用ブランクに関する。The present invention relates to a photomask for exposure transfer when forming a pattern in a photolithography step in a semiconductor manufacturing process and a photomask blank for manufacturing the photomask. The present invention relates to a halftone type phase shift mask and a blank for a halftone type phase shift mask.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のフォトマスクでは微細なパターン
の投影露光に際し近接したパターンはマスクの光透過部
を通過した光が回折し、干渉し合うことによって、パタ
ーン境界部での光強度を強め合いフォトレジストが感光
するため、ウェハー上に転写されたパターンが分離解像
しないという問題が生じていた。この現象は露光波長に
近い微細なパターンほどその傾向が強く、原理的には従
来のフォトマスクと従来の露光光学系では光の波長以下
の微細パターンを解像することは不可能であった。2. Description of the Related Art In a conventional photomask, when a fine pattern is projected and exposed, light passing through a light transmitting portion of the mask is diffracted and interferes with each other, thereby enhancing the light intensity at a pattern boundary. Since the photoresist is exposed to light, there has been a problem that the pattern transferred onto the wafer does not separate and resolve. This phenomenon is more likely to occur for finer patterns closer to the exposure wavelength. In principle, it was impossible to resolve a fine pattern having a wavelength equal to or less than the wavelength of light using a conventional photomask and a conventional exposure optical system.
【０００３】そこで、隣接するパターンを透過する投影
光の位相差を互いに１８０度とすることにより微細パタ
ーンの解像力を向上させるという位相シフト技術を用い
た位相シフトマスクが開発された。すなわち、隣接する
開口部の片側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、位相が反転しているために境
界部の光強度は弱め合い、その結果転写パターンは分離
解像する。この関係は焦点の前後でも成り立っているた
め、焦点が多少ずれていても解像度は従来法よりも向上
し、焦点裕度が改善される。[0003] Accordingly, a phase shift mask using a phase shift technique has been developed in which the phase difference between projection lights transmitted through adjacent patterns is set to 180 degrees to improve the resolution of a fine pattern. In other words, by providing a phase shift portion on one side of the adjacent opening, when transmitted light is diffracted and interferes with each other, the light intensity at the boundary is weakened due to the phase inversion, so that the transfer pattern is separated. Resolve. Since this relationship is established before and after the focal point, even if the focal point is slightly shifted, the resolution is improved as compared with the conventional method, and the focus latitude is improved.
【０００４】上記のような位相シフト法はＩＢＭのＬｅ
ｖｅｎｓｏｎらによって提唱され、特開昭５８−１７３
７４４号公報や特公昭６２−５０８１１号公報に記載さ
れている。マスクパターンを遮光層で形成する場合は、
遮光パターンに隣接する開孔部の片側に位相シフト部を
設けて位相反転させるが、マスクパターンが完全な遮光
性を持たない半透明層の場合でもこの半透明層によって
位相が反転され、同様な解像度向上効果が得られる。こ
の場合は特に孤立パターンの解像度向上に有効である。The phase shift method as described above is based on IBM's Le.
proposed by Venson et al.
744 and JP-B-62-50811. When forming a mask pattern with a light shielding layer,
Although a phase shift portion is provided on one side of the opening portion adjacent to the light-shielding pattern to reverse the phase, even if the mask pattern is a translucent layer having no complete light-shielding property, the phase is inverted by this translucent layer, and the same. A resolution improving effect can be obtained. This case is particularly effective for improving the resolution of an isolated pattern.
【０００５】図５（ａ）〜（ｃ）はハーフトーン型位相
シフトマスクを使ってウエハー上に投影露光する際の転
写パターンの解像性を説明するための説明図である。こ
の図よりマスク面に対して垂直に入射した露光光のう
ち、露光光Ｉ及びIII は半透明遮光パターン３２を通る
際に振幅が減衰するが、８％程度の光が透過する。露光
光IIは透光性基板３１を１００％通過する透過光である
ため、ウエハー上での露光光の振幅分布は図５（ｂ）の
ようになる。ここで、光の振幅の２乗が光強度に比例す
るという関係から、ウェハー面上に投影される露光光の
強度分布は図５（ｃ）のようになり、半透明遮光パター
ン３２と透過部との境界部の光強度は０になる。このこ
とからパターンエッジのコントラストが向上し、パター
ンの解像度は向上する。さらに、焦点の前後においても
同様な効果が維持されるため、多少の焦点ズレがあって
も解像度が上がり、よって焦点裕度が向上する効果が得
られる。FIGS. 5A to 5C are explanatory views for explaining the resolution of a transfer pattern when a halftone type phase shift mask is used for projection exposure on a wafer. According to this figure, of the exposure light I and III among the exposure light perpendicularly incident on the mask surface, the amplitude is attenuated when passing through the translucent light shielding pattern 32, but about 8% of the light is transmitted. Since the exposure light II is transmitted light that passes through 100% of the light transmitting substrate 31, the amplitude distribution of the exposure light on the wafer is as shown in FIG. Here, from the relationship that the square of the amplitude of light is proportional to the light intensity, the intensity distribution of the exposure light projected on the wafer surface is as shown in FIG. The light intensity at the boundary with is zero. As a result, the contrast of the pattern edge is improved, and the resolution of the pattern is improved. Further, the same effect is maintained before and after the focus, so that even if there is a slight defocus, the resolution is increased, and the effect of improving the focus latitude is obtained.
【０００６】このような効果を与える位相シフトマスク
を一般にハーフトーン型と称する。A phase shift mask that provides such an effect is generally called a halftone type.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ハーフトーン型位相シ
フトマスク（マスク用ブランクを含む）では、本来の位
相シフトマスクとしての光学定数である位相反転量：１
８０度及び露光波長での透過率：５〜１５％の他に、露
光波長での反射率：２５％以下、検査波長での透過率：
３０％以下という幾つかの光学的条件を同時に満足しな
ければならない。In a halftone type phase shift mask (including a mask blank), a phase inversion amount which is an optical constant as an original phase shift mask: 1
In addition to the transmittance at 80 degrees and the exposure wavelength: 5 to 15%, the reflectance at the exposure wavelength: 25% or less, the transmittance at the inspection wavelength:
Several optical conditions of 30% or less must be satisfied simultaneously.
【０００８】この理由として、露光波長でのフォトマス
クの反射率が高いと、フォトリソグラフィーを行う際に
半透明膜とウェハーとの間で多重反射が起こり、パター
ン精度が低下してしまう。また、位相シフトマスクの検
査・寸法測定では主に超高圧水銀灯のｉ線（３６５ｎ
ｍ）やＡｒ+ レーザー光（４８８ｎｍ）等の可視光領域
の光が用いられるが、この検査波長に対する透過率が３
０％を超えると、透過部と半透明部のコントラストが低
下し、検査・寸法測定が困難になるという問題が生じ
る。For this reason, if the reflectance of the photomask at the exposure wavelength is high, multiple reflection occurs between the translucent film and the wafer during photolithography, and the pattern accuracy is reduced. In the inspection and dimension measurement of the phase shift mask, the i-line (365 n
m) and light in the visible light region such as Ar + laser light (488 nm).
If it exceeds 0%, the contrast between the transmissive portion and the translucent portion is reduced, which causes a problem that inspection and dimension measurement become difficult.
【０００９】以上のような問題点を回避するために、２
層以上の膜を重ね合わせた多層の位相シフトマスクが用
いられている。例えば、モリブデンシリサイドやクロム
等を主体としたハーフトーン型位相シフトマスクでは、
前記の光学的条件達成の難しさや、スパッタ工程での膜
の制御性や再現性、エッチング工程でのパターン形状の
矩形性が悪い等々の問題点が指摘されている。In order to avoid the above problems, 2
A multilayer phase shift mask in which a plurality of layers are stacked is used. For example, in a halftone phase shift mask mainly composed of molybdenum silicide or chromium,
Problems such as difficulty in achieving the above optical conditions, controllability and reproducibility of a film in a sputtering process, and poor rectangularity of a pattern shape in an etching process have been pointed out.
【００１０】特に短波長のエキシマレーザー光を用いた
露光では、この波長での透過率と位相差が満たされて
も、反射率や検査波長での透過率が高くなるという問題
がある。また、レジストをパターニングする電子線描画
の際においては、膜の導電性が低い場合、電子がチャー
ジアップされて正確にパターンが形成できない。また
は、静電気の帯電が起こり、マスクの製造工程や使用時
にごみが吸着しやすくなってしまうという問題もある。In particular, in exposure using a short-wavelength excimer laser beam, there is a problem that even if the transmittance and the phase difference at this wavelength are satisfied, the reflectance and the transmittance at the inspection wavelength increase. In electron beam lithography for patterning a resist, if the conductivity of a film is low, electrons are charged up and a pattern cannot be formed accurately. Alternatively, there is a problem in that static electricity is generated, and dust is easily adsorbed during a mask manufacturing process or during use.
【００１１】本発明は、上記従来のハーフトーン型位相
シフトマスクの問題を解決するために、特にエキシマレ
ーザー光露光に対応できるもので、位相シフトマスクと
しての光学定数を満たすと共に、露光光での反射率や検
査波長での透過率を制御し、且つ高いパターン形成精度
を有するハーフトーン型位相シフトマスク及びハーフト
ーン型位相シフトマスク用ブランクを提供することを目
的とする。The present invention solves the above-mentioned problems of the conventional halftone type phase shift mask, and is particularly applicable to excimer laser light exposure. It is an object of the present invention to provide a halftone type phase shift mask and a blank for the halftone type phase shift mask which control reflectance and transmittance at an inspection wavelength and have high pattern formation accuracy.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明に於いて上記課題
を解決するために、まず請求項１においては、透光性基
板上に透明膜と半透明膜とを設け、前記透明膜と半透明
膜をパターン化して透明領域と半透明領域とを形成して
なるハーフトーン型位相シフトマスにおいて、前記透明
膜と半透明膜がジルコニウム化合物膜よりなることを特
徴とするハーフトーン型位相シフトマスクとしたもので
ある。In order to solve the above-mentioned problems in the present invention, first, in claim 1, a transparent film and a translucent film are provided on a light-transmitting substrate, and the transparent film and the semi-transparent film are provided. In a halftone phase shift mass formed by forming a transparent region and a translucent region by patterning a transparent film, a halftone phase shift mask characterized in that the transparent film and the translucent film are made of a zirconium compound film. It was done.
【００１３】また、請求項２においては、前記ジルコニ
ウム化合物膜が酸化ジルコニウム膜、窒化ジルコニウム
膜、酸化窒化ジルコニウム膜及びハロゲン化ジルコニウ
ム膜からなる群から選択されたジルコニウム化合物膜か
らなることを特徴とする請求項１記載のハーフトーン型
位相シフトマスクとしたものである。According to a second aspect of the present invention, the zirconium compound film comprises a zirconium compound film selected from the group consisting of a zirconium oxide film, a zirconium nitride film, a zirconium oxynitride film, and a zirconium halide film. A halftone phase shift mask according to claim 1 is provided.
【００１４】また、請求項３においては、透光性基板上
に透明膜と半透明膜を設けてなるハーフトーン型位相シ
フトマスク用ブランクにおいて、前記透明膜と半透明膜
がジルコニウム化合物膜よりなることを特徴とするハー
フトーン型位相シフトマスクブランクとしたものであ
る。According to a third aspect of the present invention, in a blank for a halftone type phase shift mask having a transparent film and a translucent film provided on a light transmitting substrate, the transparent film and the translucent film are made of a zirconium compound film. A halftone type phase shift mask blank characterized in that:
【００１５】さらにまた、請求項４においては、前記ジ
ルコニウム化合物膜が酸化ジルコニウム膜、窒化ジルコ
ニウム膜、酸化窒化ジルコニウム膜及びハロゲン化ジル
コニウム膜からなる群から選択されたジルコニウム化合
物膜からなることを特徴とする請求項３記載のハーフト
ーン型位相シフトマスクブランクとしたものである。Further, in the present invention, the zirconium compound film is made of a zirconium compound film selected from the group consisting of a zirconium oxide film, a zirconium nitride film, a zirconium oxynitride film and a zirconium halide film. A halftone type phase shift mask blank according to claim 3.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】本発明のハーフトーン型位相シフ
トマスクは透明なガラス基板上にジルコニウム化合物膜
からなる透明膜及び半透明膜を設け、該透明膜及び半透
明膜をパターン化したものであり、特にエキシマレーザ
ー光露光に対応できるもので、位相シフトマスクとして
満足すべき光学定数（透明膜と半透明膜を透過する露光
光の透過率：５〜１５％、透明領域と半透明領域を透過
する光の位相差：１８０度）の他に、露光波長での反射
率を２５％以下、検査波長での透過率を３０％以下とい
う光学的条件をも満たし、さらに上層の半透明膜に所定
の導電性を付与して電子線描画時のチャージアップを防
止し、パターン形成精度の向上を計り、トータル的に露
光転写時のパターン解像度の向上を図るようにしたもの
である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The halftone phase shift mask of the present invention is obtained by providing a transparent film and a translucent film made of a zirconium compound film on a transparent glass substrate, and patterning the transparent film and the translucent film. It can be used for excimer laser light exposure, and is an optical constant that is satisfactory as a phase shift mask (transmittance of exposure light transmitted through a transparent film and a translucent film: 5 to 15%; In addition to the optical conditions of a reflectance of 25% or less at the exposure wavelength and a transmittance of 30% or less at the inspection wavelength, the upper semi-transparent film is also used. By imparting a predetermined conductivity, charge-up during electron beam drawing is prevented, pattern forming accuracy is improved, and overall pattern resolution during exposure transfer is improved.
【００１７】まず、窒素、酸素、ハロゲンガス等の混合
ガス雰囲気中でジルコニウムまたはジルコニウム化合物
ターゲットを使用したスパッタリングにて、透明な石英
ガラス基板上に屈折率、消衰係数、膜厚を調節したジル
コニウム化合物膜からなる透明膜及び半透明膜を成膜
し、ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを作製
する。さらに、このハーフトーン型位相シフトマスク用
ブランクにレジストを塗布し、電子線描画、現像、ベー
ク、エッチング、レジスト剥離、洗浄等の一連のパター
ニング処理工程を経てハーフトーン型位相シフトマスク
を得る。First, zirconium whose refractive index, extinction coefficient, and film thickness are adjusted on a transparent quartz glass substrate by sputtering using a zirconium or zirconium compound target in a mixed gas atmosphere of nitrogen, oxygen, halogen gas, or the like. A transparent film and a translucent film made of a compound film are formed, and a blank for a halftone phase shift mask is manufactured. Further, a resist is applied to the blank for the halftone phase shift mask, and a series of patterning processing steps such as electron beam drawing, development, baking, etching, resist peeling, and washing are performed to obtain a halftone phase shift mask.
【００１８】[0018]
【実施例】本発明のハーフトーン型位相シフトマスク及
びハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクの実施例
について図面を用いてより具体的に説明する。 ＜実施例１＞実施例１はＫｒＦエキシマレーザー（波長
２４８ｎｍ）露光に対応するもので、図１（ａ）〜
（ｃ）は透明膜と半透明膜からなるハーフトーン型位相
シフトマスク用ブランク及びハーフトーン型位相シフト
マスクの製造工程及び構成を示す模式断面図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a halftone type phase shift mask and a blank for a halftone type phase shift mask according to the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. <Example 1> Example 1 corresponds to exposure with a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm), and is shown in FIGS.
(C) is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process and a configuration of a halftone type phase shift mask blank and a halftone type phase shift mask comprising a transparent film and a translucent film.
【００１９】まず、ＤＣスパッタ装置を用いて、チャン
バー内にアルゴン（Ａｒ）ガス：２０ＳＣＣＭと酸素
（Ｏ2 ）ガス：３ＳＣＣＭ及び窒素（Ｎ2 ）ガス：４Ｓ
ＣＣＭを導入した混合ガス雰囲気中でジルコニウムター
ゲットを用いて反応性スパッタを行い、透明な石英ガラ
スからなる透光性基板１１上に、膜厚８５８Åの酸化窒
化ジルコニウム膜からなる透明膜１２を成膜した。この
ときの透明膜１２の波長２４８ｎｍでの屈折率は２．２
０、消衰係数は０．２１であった。First, using a DC sputtering apparatus, argon (Ar) gas: 20 SCCM, oxygen (O 2 ) gas: 3 SCCM, and nitrogen (N 2 ) gas: 4S are placed in a chamber.
Reactive sputtering is performed using a zirconium target in a mixed gas atmosphere in which CCM is introduced, to form a transparent film 12 made of a zirconium oxynitride film having a thickness of 858 ° on a transparent substrate 11 made of transparent quartz glass. did. At this time, the refractive index of the transparent film 12 at a wavelength of 248 nm is 2.2.
0 and the extinction coefficient was 0.21.
【００２０】次に、上記と同様のＤＣスパッタ装置を用
いて、チャンバ内にアルゴンガス：２０ＳＣＣＭ及び酸
素ガス：２ＳＣＣＭを導入した混合ガス雰囲気中でジル
コニウムターゲットを用いて反応性スパッタを行い、透
明膜１２上に膜厚４８４Åの酸化ジルコニウム膜からな
る半透明膜１３を成膜した。このときの半透明膜１３の
波長２４８ｎｍでの屈折率は１．７９、消衰係数は０．
７２であった。以上の工程で、透明な石英ガラスからな
る透光性基板１１上に透明膜１２及び半透明膜１３から
なるＡｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）露光対応の
ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク１０が得ら
れた（図１（ａ）参照）。Next, reactive sputtering is performed using a zirconium target in a mixed gas atmosphere in which argon gas: 20 SCCM and oxygen gas: 2 SCCM are introduced into the chamber by using the same DC sputtering apparatus as above, and the transparent film is formed. A semi-transparent film 13 made of a zirconium oxide film having a thickness of 484 ° was formed on 12. At this time, the refractive index of the translucent film 13 at a wavelength of 248 nm is 1.79, and the extinction coefficient is 0.5.
72. Through the above steps, a halftone type phase shift mask blank 10 corresponding to ArF excimer laser (248 nm) exposure composed of a transparent film 12 and a translucent film 13 on a light transmitting substrate 11 made of transparent quartz glass was obtained. (See FIG. 1A).
【００２１】ハーフトーン型位相シフトマスク用ブラン
ク１０の分光透過率特性及び分光反射率特性を図３に示
す。ＫｒＦエキシマレーザーの波長である２４８ｎｍで
の透過率は５％、検査波長４８８ｎｍでの透過率は１
５．７％となり、検査時におけるコントラストは十分に
得ることができる。また、露光光の波長２４８ｎｍにお
ける反射率は１２．２％であり、露光時における多重反
射の影響という点からも問題のない値を得た。FIG. 3 shows the spectral transmittance characteristics and the spectral reflectance characteristics of the halftone type phase shift mask blank 10. The transmittance at the wavelength of 248 nm of the KrF excimer laser is 5%, and the transmittance at the inspection wavelength of 488 nm is 1%.
As a result, the contrast at the time of inspection can be sufficiently obtained. In addition, the reflectance of the exposure light at a wavelength of 248 nm was 12.2%, which was a value that was satisfactory from the viewpoint of the effect of multiple reflection during exposure.
【００２２】次に、ハーフトーン型位相シフトマスク用
ブランク１０上に電子線レジストをスピナーにより塗布
し、電子線レジスト層を形成し、所定のパターンを電子
線描画、現像して開口部１５を有するレジストパターン
１４を形成した（図１（ｂ）参照）。ここで、酸化ジル
コニウム膜からなる半透明膜１３のシート抵抗は３．４
３×１０3 Ω／□であったので、電子線描画の際のチャ
ージアップはほとんど問題にならなかった。Next, an electron beam resist is applied on the blank 10 for a halftone type phase shift mask by a spinner to form an electron beam resist layer, and a predetermined pattern is drawn and developed by an electron beam to have an opening 15. A resist pattern 14 was formed (see FIG. 1B). Here, the sheet resistance of the translucent film 13 made of a zirconium oxide film is 3.4.
3 × 10 3 Ω / □ and had been so, the charge-up at the time of electron beam lithography did not become the most problems.
【００２３】次に、レジストパターン１４が形成された
ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクをＳｉＣｌ
4 やＳＦ6 、ＣＦ4 などのハロゲンガスを用いたドライ
エッチングによりパターニングした後、レジストパター
ン１４を剥膜処理して、透明膜パターン１２ａ及び半透
明膜パターン１３ａからなるＡｒＦエキシマレーザー
（２４８ｎｍ）露光対応のハーフトーン型位相シフトマ
スク２０を得た（図１（ｃ）参照）。ここでのドライエ
ッチング条件は圧力：３０ｍＴｏｒｒ、電力：３００
ｗ、ＳｉＣｌ4 ：５０ＳＣＣＭとした。Next, the halftone type phase shift mask blank on which the resist pattern 14 is formed is
After patterning by dry etching using a halogen gas such as 4 or SF 6 or CF 4 , the resist pattern 14 is stripped, and exposed to an ArF excimer laser (248 nm) composed of a transparent film pattern 12 a and a translucent film pattern 13 a. A corresponding halftone type phase shift mask 20 was obtained (see FIG. 1C). The dry etching conditions here are as follows: pressure: 30 mTorr, power: 300
w, SiCl 4 : 50 SCCM.
【００２４】＜実施例２＞実施例２はＡｒＦエキシマレ
ーザー（波長１９３ｎｍ）露光に対応するもので、図２
（ａ）〜（ｃ）は透明膜と半透明膜からなるハーフトー
ン型位相シフトマスク用ブランク及びハーフトーン型位
相シフトマスクの製造工程及び構成を示す模式断面図で
ある。<Embodiment 2> Embodiment 2 corresponds to exposure with an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm).
(A)-(c) is a schematic cross-sectional view which shows the manufacturing process and structure of the halftone type phase shift mask blank and halftone type phase shift mask which consist of a transparent film and a translucent film.
【００２５】実施例１と同様の装置を用いて、チャンバ
ー内にアルゴン（Ａｒ）ガス：１４ＳＣＣＭと酸素（Ｏ
2 ）ガス：８ＳＣＣＭ及び窒素（Ｎ2 ）ガス：８ＳＣＣ
Ｍを導入した混合ガス雰囲気中でジルコニウムターゲッ
トを用いて反応性スパッタを行い、透明な石英ガラスか
らなる透光性基板２１上に、膜厚４８４Åの酸化窒化ジ
ルコニウム膜からなる透明膜２２を成膜した。このとき
の透明膜２２の波長１９３ｎｍでの屈折率は２．８０、
消衰係数は０．３３であった。Using the same apparatus as in Example 1, argon (Ar) gas: 14 SCCM and oxygen (O
2 ) Gas: 8 SCCM and nitrogen (N 2 ) gas: 8 SCC
Reactive sputtering is performed using a zirconium target in a mixed gas atmosphere in which M is introduced, and a transparent film 22 made of a zirconium oxynitride film having a thickness of 484 ° is formed on a transparent substrate 21 made of transparent quartz glass. did. At this time, the refractive index of the transparent film 22 at a wavelength of 193 nm is 2.80,
The extinction coefficient was 0.33.
【００２６】次に、上記と同様のＤＣスパッタ装置を用
いて、チャンバ内にアルゴンガス：２０ＳＣＣＭ及び酸
素ガス：２ＳＣＣＭを導入した混合ガス雰囲気中でジル
コニウムターゲットを用いて反応性スパッタを行い、透
明膜１２上に膜厚８５８Åの酸化ジルコニウム膜からな
る半透明膜２３を成膜した。このときの半透明膜２３の
波長１９３ｎｍでの屈折率は２．１５、消衰係数は１．
０８であった。以上の工程で、透明な石英ガラスからな
る透光性基板１１上に透明膜２２及び半透明膜２３から
なるＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）露光対
応のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク３０が
得られた（図２（ａ）参照）。Next, reactive sputtering is performed using a zirconium target in a mixed gas atmosphere in which argon gas: 20 SCCM and oxygen gas: 2 SCCM are introduced into the chamber by using the same DC sputtering apparatus as above, and the transparent film is formed. A translucent film 23 made of a zirconium oxide film having a thickness of 858 ° was formed on the substrate 12. At this time, the refractive index of the translucent film 23 at a wavelength of 193 nm is 2.15, and the extinction coefficient is 1.
08. Through the above steps, a halftone type phase shift mask blank 30 compatible with ArF excimer laser (wavelength 193 nm) exposure composed of the transparent film 22 and the translucent film 23 on the transparent substrate 11 made of transparent quartz glass is obtained. (See FIG. 2A).
【００２７】このＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３
ｎｍ）露光対応のハーフトーン型位相シフトマスク用ブ
ランク３０の分光透過率特性及び分光反射率特性を図４
に示す。ＡｒＦエキシマレーザー波長である１９３ｎｍ
で半透明領域と透明領域の位相差１８０度、半透明領域
の透過率が５％となり、ＡｒＦエキシマレーザー（１９
３ｎｍ）露光に対応できるハーフトーン型位相シフトマ
スク用ブランクであることが確認された。This ArF excimer laser (wavelength 193)
FIG. 4 shows the spectral transmittance characteristics and the spectral reflectance characteristics of the halftone type phase shift mask blank 30 corresponding to the exposure.
Shown in 193 nm which is an ArF excimer laser wavelength
, The phase difference between the translucent area and the transparent area becomes 180 degrees, the transmissivity of the translucent area becomes 5%, and the ArF excimer laser (19)
3 nm) It was confirmed that it was a blank for a halftone type phase shift mask that could handle exposure.
【００２８】次に、ハーフトーン型位相シフトマスク用
ブランク３０上に電子線レジストをスピナーにより塗布
し、電子線レジスト層を形成し、所定のパターンを電子
線描画、現像して開口部２５を有するレジストパターン
２４を形成した（図２（ｂ）参照）。ここで、酸化ジル
コニウム膜からなる半透明膜２３のシート抵抗は３．４
３×１０3 Ω／□であったので、電子線描画の際のチャ
ージアップはほとんど問題にならなかった。Next, an electron beam resist is applied on the halftone type phase shift mask blank 30 by a spinner to form an electron beam resist layer, and a predetermined pattern is drawn by electron beam and developed to have an opening 25. A resist pattern 24 was formed (see FIG. 2B). Here, the sheet resistance of the translucent film 23 made of a zirconium oxide film is 3.4.
3 × 10 3 Ω / □ and had been so, the charge-up at the time of electron beam lithography did not become the most problems.
【００２９】次に、レジストパターン２４が形成された
ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクをＳｉＣｌ
4 やＳＦ6 、ＣＦ4 などのハロゲンガスを用いたドライ
エッチングによりパターニングした後、レジストパター
ン２４を剥膜処理して、透明膜パターン２２ａ及び半透
明膜パターン２３ａからなるＡｒＦエキシマレーザー
（波長１９３ｎｍ）露光対応のハーフトーン型位相シフ
トマスク４０を得た（図２（ｃ）参照）。ここでのドラ
イエッチング条件は圧力：３０ｍＴｏｒｒ、電力：３０
０ｗ、ＳｉＣｌ4 ：５０ＳＣＣＭとした。Next, the halftone phase shift mask blank on which the resist pattern 24 is formed is
After patterning by dry etching using a halogen gas such as 4 or SF 6 or CF 4 , the resist pattern 24 is stripped, and an ArF excimer laser (193 nm wavelength) composed of a transparent film pattern 22 a and a translucent film pattern 23 a is used. An exposure-compatible halftone phase shift mask 40 was obtained (see FIG. 2C). The dry etching conditions here were as follows: pressure: 30 mTorr, power: 30
0 w, SiCl 4 : 50 SCCM.
【００３０】[0030]
【発明の効果】ハーフトーン型位相シフトマスク用ブラ
ンク及びハーフトーン型位相シフトマスクの透明膜及び
半透明膜に酸化ジルコニウムなどのジルコニウム化合物
膜を用いることにより、露光光としてエキシマレーザー
（波長２４８、１９３ｎｍ）を使用した場合の位相シフ
トマスクとしての光学定数の他に露光光での反射率や検
査波長での透過率を容易に制御でき、露光光での多重反
射の影響もなく、高いパターン形成精度が得られる。す
なわち、 １）ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（波長１９３ｎ
ｍ）の低波長のエキシマレーザー露光において、高いパ
ターン形成精度を有し、且つパターン形状再現性に優れ
ている。 ２）Ａｒ+ レーザー光などの検査波長において透過率３
０％以下を制御できるため検査時のコントラストは十分
得ることができる。 ３）露光波長に対しての反射率を２５％以下にできるた
め多重反射の悪影響を低減させるとともに、パターン精
度を向上できる。 ４）半透明膜が適度の導電性を有しているため電子線描
画の際のチャージアップを防止できる。 ５）酸化ジルコニウムなどのジルコニウム化合物からな
る透明膜及び半透明膜は膜が硬いため、位相シフトマス
クを作製する工程及び検査工程での損傷や擦傷による不
良を抑えることができる。By using a zirconium compound film such as zirconium oxide for the transparent film and the translucent film of the blank for the halftone type phase shift mask and the halftone type phase shift mask, an excimer laser (wavelength: 248, 193 nm) is used as the exposure light. ), The reflectance at the exposure light and the transmittance at the inspection wavelength can be easily controlled in addition to the optical constants as the phase shift mask. Is obtained. 1) KrF (wavelength 248 nm), ArF (wavelength 193n)
m) In the low wavelength excimer laser exposure, it has high pattern formation accuracy and excellent pattern shape reproducibility. 2) transmittance 3 at inspection wavelength such as Ar + laser beam
Since contrast can be controlled to 0% or less, a sufficient contrast at the time of inspection can be obtained. 3) Since the reflectance with respect to the exposure wavelength can be made 25% or less, the adverse effect of multiple reflection can be reduced and the pattern accuracy can be improved. 4) Since the translucent film has appropriate conductivity, it is possible to prevent charge-up during electron beam drawing. 5) Since the transparent film and the translucent film made of a zirconium compound such as zirconium oxide are hard, it is possible to suppress defects due to damage and abrasion in a process for manufacturing a phase shift mask and an inspection process.
【図１】（ａ）は、本発明のハーフトーン型位相シフト
マスクブランクの実施例１の構成を示す模式断面図であ
る。（ｂ）〜（ｃ）は、本発明のハーフトーン型位相シ
フトマスクの実施例１の製造工程及び構成を示す模式断
面図である。FIG. 1A is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a halftone type phase shift mask blank according to Example 1 of the present invention. (B)-(c) are schematic sectional views showing the manufacturing steps and configuration of Example 1 of the halftone phase shift mask of the present invention.
【図２】（ａ）は、本発明のハーフトーン型位相シフト
マスクブランクの実施例２の構成を示す模式断面図であ
る。（ｂ）〜（ｃ）は、本発明のハーフトーン型位相シ
フトマスクの実施例２の製造工程及び構成を示す模式断
面図である。FIG. 2A is a schematic sectional view illustrating a configuration of a halftone type phase shift mask blank according to a second embodiment of the present invention. (B)-(c) is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process and configuration of Example 2 of the halftone phase shift mask of the present invention.
【図３】本発明のハーフトーン型位相シフトマスク用ブ
ランク及びハーフトーン型位相シフトマスクの実施例１
を構成している透明膜と半透明膜の分光透過率及び分光
反射率特性を示す説明図である。FIG. 3 is a first embodiment of a blank for a halftone type phase shift mask and a halftone type phase shift mask according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing spectral transmittance and spectral reflectance characteristics of a transparent film and a translucent film constituting the present invention.
【図４】本発明のハーフトーン型位相シフトマスク用ブ
ランク及びハーフトーン型位相シフトマスクの実施例２
を構成している透明膜と半透明膜の分光透過率及び分光
反射率特性を示す説明図である。FIG. 4 is a second embodiment of a blank for a halftone phase shift mask and a halftone phase shift mask according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing spectral transmittance and spectral reflectance characteristics of a transparent film and a translucent film constituting the present invention.
【図５】（ａ）は、ハーフトーン型位相シフトフォトマ
スクを用いて投影露光する場合を示す説明図である。
（ｂ）は、ウエハー上での露光光の振幅分布を示す説明
図である。（ｃ）は、ウエハー上での露光光の強度分布
を示す説明図である。FIG. 5A is an explanatory diagram showing a case where projection exposure is performed using a halftone type phase shift photomask.
(B) is an explanatory view showing an amplitude distribution of exposure light on a wafer. (C) is an explanatory view showing an intensity distribution of exposure light on a wafer.
１０、３０……ハーフトーン型位相シフトマスク用ブラ
ンク １１、２１、３１……透光性基板 １２、２２……透明膜 １２ａ、２２ａ……透明膜パターン １３、２３……半透明膜 １３ａ、２３ａ……半透明膜パターン １４、２４……レジストパターン １５、２５……開口部 ２０、４０……ハーフトーン型位相シフトマスク ３２……半透明遮光パターン10, 30 blank for a halftone phase shift mask 11, 21, 31 transparent substrate 12, 22 transparent film 12a, 22a transparent film pattern 13, 23 translucent film 13a, 23a ... Translucent film pattern 14, 24... Resist pattern 15, 25... Opening 20, 40... Halftone phase shift mask 32.
Claims (4)
け、前記透明膜と半透明膜をパターン化して透明領域と
半透明領域とを形成してなるハーフトーン型位相シフト
マスにおいて、前記透明膜と半透明膜がジルコニウム化
合物膜よりなることを特徴とするハーフトーン型位相シ
フトマスク。1. A halftone phase shift mass comprising a transparent film and a translucent film provided on a translucent substrate, and the transparent film and the translucent film are patterned to form a transparent region and a translucent region. A halftone phase shift mask, wherein the transparent film and the translucent film are made of a zirconium compound film.
ウム膜、窒化ジルコニウム膜、酸化窒化ジルコニウム膜
及びハロゲン化ジルコニウム膜からなる群から選択され
たジルコニウム化合物膜からなることを特徴とする請求
項１記載のハーフトーン型位相シフトマスク。2. The half according to claim 1, wherein said zirconium compound film is a zirconium compound film selected from the group consisting of a zirconium oxide film, a zirconium nitride film, a zirconium oxynitride film and a zirconium halide film. Tone type phase shift mask.
なるハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクにおい
て、前記透明膜と半透明膜がジルコニウム化合物膜より
なることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク
ブランク。3. A halftone type phase shift mask blank comprising a transparent substrate provided with a transparent film and a translucent film, wherein the transparent film and the translucent film are made of a zirconium compound film. Tone type phase shift mask blank.
ウム膜、窒化ジルコニウム膜、酸化窒化ジルコニウム膜
及びハロゲン化ジルコニウム膜からなる群から選択され
たジルコニウム化合物膜からなることを特徴とする請求
項３記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。4. The half according to claim 3, wherein said zirconium compound film is a zirconium compound film selected from the group consisting of a zirconium oxide film, a zirconium nitride film, a zirconium oxynitride film and a zirconium halide film. Tone type phase shift mask blank.
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