(57)【要約】【課題】アルカリなどの薬品耐性に優れたＺｒＳｉを用いたハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクであって、検査波長域の透過性が高くならず、検査時にガラス基板とのコントラストが不足することのないハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク、ハーフトーン型位相シフトマスク、製造方法、パターン転写方法を提供すること。【解決手段】半透明膜領域の少なくとも一層以上の層の構成元素として、Ｚｒ元素及びＳｉ元素及びＺｒ以外の金属元素を同時に含有していること。Ｚｒ以外の金属元素の酸化膜をＺｒ元素の酸化膜と比較したとき、消衰係数がＺｒ元素の酸化膜の消衰係数より大きい消衰係数の酸化膜となるＺｒ以外の金属元素であること。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上に露光光に対して透明領域と、位相及び透過率を制御した単層若しくは多層の半透明膜領域を設けたハーフトーン型位相シフトマスクの製造に用い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、該半透明膜領域の少なくとも一層以上の層の構成元素として、Ｚｒ元素及びＳｉ元素及びＺｒ以外の金属元素を同時に含有していることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。
【請求項２】
前記Ｚｒ以外の金属元素が、該Ｚｒ以外の金属元素の酸化膜をＺｒ元素の酸化膜と比較したとき、マスク検査装置で用いられる光の波長域における消衰係数がＺｒ元素の酸化膜の消衰係数より大きい消衰係数の酸化膜となるＺｒ以外の金属元素であ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用ブランク。
【請求項３】
前記Ｚｒ以外の金属元素が、該Ｚｒ以外の金属元素の窒化膜をＺｒ元素の窒化膜と比較したとき、マスク検査装置で用いられる光の波長域における消衰係数がＺｒ元素の窒化膜の消衰係数より大きい消衰係数の窒化膜となるＺｒ以外の金属元素であ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用ブランク。
【請求項４】
前記Ｚｒ以外の金属元素が、該Ｚｒ以外の金属元素の酸窒化膜をＺｒ元素の酸窒化膜と比較したとき、マスク検査装置で用いられる光の波長域における消衰係数がＺｒ元素の酸窒化膜の消衰係数より大きい消衰係数の酸窒化膜となるＺｒ以外の金属元素であ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用ブランク。
【請求項５】
前記Ｚｒ以外の金属元素が、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉの群から選択される元素であることを特徴とする請求項１、２、３、又は４記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。
【請求項６】
前記Ｚｒ元素及び前記Ｚｒ以外の金属元素の含有量の合計が、原子比１０％以下の組成比であることを特徴とする請求項１、２、３、４、又は５記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを用いて製造したことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。
【請求項８】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを用いて製造することを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。
【請求項９】
請求項７に記載のハーフトーン型位相シフトマスクを用い、フォトリソグラフィ法による露光転写でパターン形成を行うことを特徴とするパターン転写方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造プロセス中のフォトリソグラフィ工程で使用される露光転写用のフォトマスク及びこれを製造するためのフォトマスク用ブランクに係るものであり、特に、ハーフトーン型位相シフトマスク、及びこれを製造するためのハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクに関する。
【背景技術】
【０００２】
位相シフト法はシリコンウエハ上にパターンを転写する際の解像度向上技術の１つであり、開発が盛んに行われている。原理的にはマスク上の隣接する領域に互いの透過光の位相差が１８０度となるように位相シフト部を設けることにより、透過光が回折し干渉し合う際に境界部の光強度を弱め、その結果として転写パターンの解像度を向上させるものである。これにより通常のフォトマスクに比べて飛躍的に優れた微細パターンの解像度向上の効果および焦点深度向上の効果を持つ。
上記のような位相シフト法は、レベンソン型やハーフトーン型などが公知となっている。特に、ハーフトーン型位相シフトマスクは、半透明膜に透過光の位相反転作用、及びパターン内部でレジストの感度以下での遮光性の役割を持たせる事により透過光強度のエッジ形状を急峻にして解像性や焦点深度特性を向上させると共にマスクパターンを忠実にウエハ上に転写する効果を有したものである。
【０００３】
このハーフトーン型位相シフトマスクやハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクに用いられる膜材料は、金属（Ｍｅ）とシリコン（Ｓｉ）との化合物で形成されたものが多く、金属シリサイド化合物を形成する材料を用いていることが大部分である。具体的な金属としてはＭｏＳｉ、ＴａＳｉ、ＺｒＳｉ等の材料を用いたものが提案されている。
尚、露光転写により形成するパターン寸法を所定倍率に拡大して転写用パターンを形成してあるフォトマスクを従来よりレチクルと称しているが、本発明に係る位相シフトマスクの分野に於いてもこれをレチクルと称しフォトマスクとして定義された範疇に含まれるものであるとする。
【特許文献１】特開平１０−１８６６３２号公報
【特許文献２】特開平１０−７３９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体集積回路は集積度向上の目的から回路の微細化が進み、これに伴いマスクパターンをウエハ上に転写するステッパー（縮小投影露光装置）やスキャナーのリソグラフィー光源もＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）とより短波長領域に移行しており、今後はＦ２エキシマレーザー（波長１５７ｎｍ）へとより短波長へと移行している。
【０００５】
また一方で、Ｆ２エキシマレーザー露光用のハーフトーン型位相シフトマスク材料は、１５７ｎｍの波長に対応するために、従来のＡｒＦ用ハーフトーン型位相シフト膜材料よりも膜中に含まれる酸素の量を多くして酸化度を高めるなどの方法により、透過率の確保をしている。このためＭｏＳｉ材料などは酸化膜の薬液耐性，特にアルカリ耐性などが今後新たな課題としてあがってきている。
【０００６】
この点ではハーフトーン型位相シフトマスク材料として提案されているＺｒＳｉ材料は、ＺｒＯ2若しくはＺｒＳｉＯ4などの化合物がアルカリなどの薬品耐性に非常に優れるなどの長所があり、今後酸化膜が半ば必須となるＦ２用ハーフトーン型位相シフトマスク等では非常に有望な材料である。
しかし、ＺｒＳｉは前記問題、すなわち検査波長域の光に対して透過性が高くなりやすく、検査時のコントラストが取りづらいことが問題として残されている。
【０００７】
すなわち、リソグラフィー光源の短波長化の動きに比べフォトマスク検査に用いられる光源の追従は遅れており、リソグラフィー光源に比べ波長の長い光を使用している。従って、１５７ｎｍや１９３ｎｍ等の露光波長で適性透過率（４〜２０％程度）で製造されたハーフトーン型位相シフトマスクが、２５７ｎｍや２６６ｎｍ、３６５ｎｍ等の検査波長域では透過率が高くなってしまい、この結果として検査時にガラス基板とのコントラストが不足するという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、アルカリなどの薬品耐性に非常に優れたＺｒＳｉ材料を用いたハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクであって、検査波長域の光に対して透過性が高くならず、従って、検査時にガラス基板とのコントラストが不足することのない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を提供することを課題とするものである。
また、上記ハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法、並びにパターン転写方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ガラス基板上に露光光に対して透明領域と、位相及び透過率を制御した単層若しくは多層の半透明膜領域を設けたハーフトーン型位相シフトマスクの製造に用い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、該半透明膜領域の少なくとも一層以上の層の構成元素として、Ｚｒ元素及びＳｉ元素及びＺｒ以外の金属元素を同時に含有していることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクである。
【００１０】
また、本発明は、上記発明によ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Ｚｒ以外の金属元素が、該Ｚｒ以外の金属元素の酸化膜をＺｒ元素の酸化膜と比較したとき、マスク検査装置で用いられる光の波長域における消衰係数がＺｒ元素の酸化膜の消衰係数より大きい消衰係数の酸化膜となるＺｒ以外の金属元素であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクである。
【００１１】
また、本発明は、上記発明によ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Ｚｒ以外の金属元素が、該Ｚｒ以外の金属元素の窒化膜をＺｒ元素の窒化膜と比較したとき、マスク検査装置で用いられる光の波長域における消衰係数がＺｒ元素の窒化膜の消衰係数より大きい消衰係数の窒化膜となるＺｒ以外の金属元素であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクである。
【００１２】
また、本発明は、上記発明によ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Ｚｒ以外の金属元素が、該Ｚｒ以外の金属元素の酸窒化膜をＺｒ元素の酸窒化膜と比較したとき、マスク検査装置で用いられる光の波長域における消衰係数がＺｒ元素の酸窒化膜の消衰係数より大きい消衰係数の酸窒化膜となるＺｒ以外の金属元素であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクである。
【００１３】
また、本発明は、上記発明によ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Ｚｒ以外の金属元素が、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉの群から選択される元素であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクである。
【００１４】
また、本発明は、上記発明によ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Ｚｒ元素及び前記Ｚｒ以外の金属元素の含有量の合計が、原子比１０％以下の組成比であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクである。
【００１５】
また、本発明は、上記発明によるハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを用いて製造したことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクである。
【００１６】
また、本発明は、上記発明によるハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを用いて製造することを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法である。
【００１７】
また、本発明は、上記発明によるハーフトーン型位相シフトマスクを用い、フォトリソグラフィ法による露光転写でパターン形成を行うことを特徴とするパターン転写方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクにおいて、半透明膜領域の少なくとも一層以上の層の構成元素として、Ｚｒ元素及びＳｉ元素及びＺｒ以外の金属元素を同時に含有しているので、アルカリなどの薬品耐性に非常に優れ、且つ検査波長域の光に対して透過性が高くならず、従って、検査時にガラス基板とのコントラストが不足することのないハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクとなる。
また、上記ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを用いているので、アルカリなどの薬品耐性に非常に優れ、且つ検査波長域の光に対して透過性が高くならず、従って、検査時にガラス基板とのコントラストが不足することのないハーフトーン型位相シフトマスク、及びその製造方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
【００２０】
本発明は、ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク等のマスクブランクにおいて、ＺｒＳｉの特徴を生かしつつ課題を克服するために、上記元素に検査波長域の消衰係数より選ばれた特定の第３元素を添加、すなわち、Ｚｒ元素及びＳｉ元素及びＺｒ以外の特定金属元素の３元素を同時に含有することを具体的に定めるものである。
この材料の組み合わせを用いることで、薬品耐性に優れ且つ検査時のコントラストをも向上させることが可能となるハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクが得られる。
【実施例１】
【００２１】
以下に、実施例により具体的に説明する。
［各種金属窒化物の検査波長域における消衰係数の比較］
表１に各種金属窒化物膜の検査波長域における消衰係数を比較した。比較に際しては単一金属の酸化物若しくは窒化物ではなく、実際のハーフトーン型位相シフトマスクの実状に近い形として金属とＳｉとを同時に含んだ膜について消衰係数を比較した。尚、比較の際に各膜でＳｉに対する金属の比率は統一しているため、この比較がすなわち各金属間での消衰係数の大小の比較となる。
【００２２】
【表１】
2005077882.tif 000002
１９３ｎｍから３６５ｎｍまでの検査光として使用する可能性のある波長に於ける消衰係数について見ると、ＺｒよりもＭｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉを用いた窒化膜の方が消衰係数が高い。すなわち、ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを構成する場合に検査波長での透過率に関して、Ｚｒを用いた場合の窒化膜よりも低く抑えることが可能とな
り検査コントラストの上で有利である。
［各種金属酸化物の検査波長域における消衰係数の比較］
次に、表２に各種金属酸化物膜の検査波長域における消衰係数を比較した。前記表１と同様、比較に際しては単一金属の酸化物若しくは窒化物ではなく、実際のハーフトーン型位相シフトマスクの実状に近い形として金属とＳｉとを同時に含んだ膜について消衰係数を比較した。尚、比較の際に各膜でＳｉに対する金属の比率は、やはり前記窒化膜の場合と同様に統一している。
【００２３】
【表２】
2005077882.tif 000003
表２に示すように、酸化物の場合に於いても、１９３ｎｍから３６５ｎｍまでの検査光として使用する可能性のある波長に於ける消衰係数について見ると、ＺｒよりもＭｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉを用いた酸化膜の方が消衰係数が高い。
すなわち、ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを構成する場合に検査波長での透過率に関して、Ｚｒを用いた場合の酸化膜よりも低く抑えることが可能となり検査コントラストの上で有利である。
［膜中の金属／シリコン比率の比較］
表３は、ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクにパターンニング加工を施し、フォトマスクとして加工する際に行うドライエッチングプロセスにおいて、膜中に占める金属比率に対するエッチングレートの特性について調べた結果である。加工は以下の条件にて行った。
【００２４】
・エッチングガス：Ｃ2 Ｆ6 ＝５０ＳＣＣＭ
・圧力：５ｍＴｏｒｒ
・レジスト：ＺＥＰ７００
・印加電力：ＲＦ＝１５０Ｗ、ＩＰＣ３００Ｗ
【００２５】
【表３】
2005077882.tif 000004
表３に示す結果より、金属比率が１０％と２０％間ではエッチレートに大きな差があり、２０％となると極端に加工性が損なわれる。従って、ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクに於ける半透明膜領域の少なくとも一層以上の層に含まれるＺｒ及びＺｒ以外の金属元素の含有量の合計は、原子比１０％以下の組成比であることが好ましい。
［ハーフトーン型位相シフトマスクの作製］
本実施例１ではＺｒ及びＳｉ及びＺｒ以外の金属元素としてＭｏが含有された膜について、検査波長域での消衰係数の検討を行い、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作製を行った。
【００２６】
ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクの成膜は反応性スパッタリングを用いて行った。スパッタリング装置にはマグネトロンスパッタリング装置を使用し、酸化膜はＡｒおよびＯ2ガスの雰囲気中、窒化膜はＡｒおよびＮ2雰囲気中でガラス基板上に成膜している。
尚、導入ガスを適宜変更することにより、同様に弗化等がなされた薄膜を得ることも可能である。
【００２７】
ターゲットとして、Ｚｒ及びＳｉ及びＭｏが表４の割合で含有されている焼結ターゲット１〜４を用いて成膜を行った。表５は、その結果を示すものであるが、Ｍｏの含有により波長１９３ｎｍ以降の検査波長域の消衰係数が大きくなることが確認される。
【００２８】
【表４】
2005077882.tif 000005
【００２９】
【表５】
2005077882.tif 000006
本実施例１では２層膜によりハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを作製した。合成石英基板上に設けたシフター膜の元素組成比としては上記表４におけるターゲット４の条件を用い、下層膜としては窒化膜、上層膜には酸化膜を使用した。ここでの窒化膜を成膜するときの窒素ガス条件、酸化膜を成膜するときの酸素ガス条件は、他組成比で構成したハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクとの比較する際に反応性の差による影響をなくすため、各反応性ガス共に飽和流量条件にて成膜した。
【００３０】
・上層膜膜厚：５３４［Å］
・下層膜膜厚：２６０［Å］
・位相差：１８０度、  露光波長１５７ｎｍでの透過率：６％
この結果、分光特性に優れ且つ薬液に対しても耐性を有するハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを得た。
【００３１】
次に、こうして得たハーフトーン型位相シフトフォトマスク用ブランクに、レジスト塗布、露光、現像等のレジストプロセス、及びドライエッチングを行うことによりパターンを形成した。ドライエッチング条件は以下の通りである。ドライエッチング装置にはＩＣＰドライエッチング装置を使用した。
【００３２】
・エッチングガス：Ｃ2 Ｆ6 ＝５０ＳＣＣＭ
・圧力：５ｍＴｏｒｒ
・印加電力：ＲＦ＝１５０Ｗ、ＩＰＣ３００Ｗ
尚、エッチングガスはこの他のガスを使った場合でもエッチングは可能である。
【実施例２】
【００３３】
実施例１では、Ｚｒよりも検査波長域において消衰係数が高い金属を含有した場合のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクについて述べたが、Ｚｒ以外の金属を含有せずにハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを比較例１として作製し、以下に両者の比較を行った。作製方法は上記実施例１の場合と同じである。
【００３４】
・上層膜膜厚：５６７［Å］
・下層膜膜厚：２４７［Å］
表６は、実施例１の各波長における透過率と実施例２の各波長における透過率を対比したものである。表６に示すように、実施例１においては透過率の低下が認められる。
【００３５】
【表６】
2005077882.tif 000007
以上の結果より、本発明によるハーフトーン型位相シフトフォトマスク用ブランクにおいては、検査波長での分光透過率が低下することが確認される。また、洗浄液に対し問題となる程の耐性の低下は認められなかった。