(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に少なくともクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜を有するハーフトーン位相シフトマスク用ブランクスにおいて、前記ハーフトーン位相シフト膜により実質的に吸収される波長の光を照射して、この膜の表面に安定化膜を形成することにより、露光用エキシマレーザー照射における光学特性変化を低減したことを特徴とするハーフトーン位相シフトマスク用ブランクス。
【請求項２】
前記安定化膜の上に保護膜を設け、露光用エキシマレーザー照射における光学特性変化を低減したことを特徴とする請求項１記載のハーフトーン位相シフトマスク用ブランクス。
【請求項３】
請求項２記載のハーフトーン位相シフトマスク用ブランクスにおいて、前記保護膜が少なくともクロムとフッ素とを含み、かつ、フッ素の含有量が前記ハーフトーン位相シフト膜よりも少ないことを特徴とするハーフトーン位相シフトマスク用ブランクス。
【請求項４】
透明基板上に少なくともクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜パターンを有するハーフトーン位相シフトマスクにおいて、前記ハーフトーン位相シフト膜により実質的に吸収される波長の光を照射して、この膜の外気と接する表面に安定化膜を形成した前記ハーフトーン位相シフト膜をパターニングすることにより、露光用エキシマレーザー照射における光学特性変化を低減したことを特徴とするハーフトーン位相シフトマスク。
【請求項５】
透明基板上に少なくともクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜パターンを有するハーフトーン位相シフトマスクにおいて、前記ハーフトーン位相シフト膜により実質的に吸収される波長の光を、前記ハーフトーン位相シフト膜をパターニングした後に照射して、この膜の外気と接する表面に安定化膜を形成することにより、露光用エキシマレーザー照射における光学特性変化を低減したことを特徴とするハーフトーン位相シフトマスク。
【請求項６】
請求項４記載のハーフトーン位相シフトマスクにおいて、前記ハーフトーン位相シフト膜により実質的に吸収される波長の光を照射した後、その上に保護膜を設け、その後保護膜とハーフトーン位相シフト膜とをパターニングすることにより、露光用エキシマレーザー照射における光学特性変化を低減したことを特徴とするハーフトーン位相シフトマスク。
【請求項７】
請求項４記載のハーフトーン位相シフトマスクにおいて、前記ハーフトーン位相シフト膜により実質的に吸収される波長の光を照射した後、その膜をパターニングし、その後保護膜を全面に形成することにより、露光用エキシマレーザー照射における光学特性変化を低減したことを特徴とするハーフトーン位相シフトマスク。
【請求項８】
請求項５記載のハーフトーン位相シフトマスクにおいて、パターニングされた前記ハーフトーン位相シフト膜に、この膜により実質的に吸収される波長の光を照射した後に、保護膜を全面に形成することにより、露光用エキシマレーザー照射における光学特性変化を低減したことを特徴とするハーフトーン位相シフトマスク。
【請求項９】
請求項６〜８の何れか１項記載のハーフトーン位相シフトマスクにおいて、前記保護膜が少なくともクロムとフッ素とを含み、かつ、フッ素の含有量が前記ハーフトーン位相シフト膜よりも少ないことを特徴とするハーフトーン位相シフトマスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩ等の高密度集積回路の製造に用いられるフォトマスク及びそのフォトマスクを製造するためのフォトマスク用ブランクス並びにこれを用いたパターン形成方法に関し、特に、微細寸法の投影像が得られるハーフトーン位相シフトフォトマスク、このハーフトーン位相シフトフォトマスクを製造するためのハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス並びにこれを用いたパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ等の半導体集積回路は、フォトマスクを使用したいわゆるリソグラフィー工程を繰り返すことによって製造されるが、特に微細寸法の形成には、例えば特開昭５８−１７３７４４号、特公昭６２−５９２９６号等に示されているような位相シフトフオトマスクの使用が検討され、その中でも、例えば米国特許第４，８９０，３０９号等に示されるような、いわゆるハーフトーン位相シフトフォトマスクが早期実用化の観点から注目を集め、特開平５−２２５９号、特開平５−１２７３６１号等のように、歩留まりを向上し、また、コストを低滅した構成・材料に関していくつかの提案がされ、実用化が進められている。
【０００３】
ここで、ハーフトーン位相シフトフォトマスクを図面に従って簡単に説明する。図１４は、ハーフトーン位相シフトリソグラフィーの原理を示す図、図１５は従来法を示す図である。図１４（ａ）及び図１５（ａ）は、フォトマスクの断面図、図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）はフォトマスク上での光の振幅、図１４（ｃ）及び図１５（ｃ）はウェハー上での光の振幅、図１４（ｄ）及び図１５（ｄ）はウェハー上での光強度をそれぞれ示し、９１１及び９２１は透明基板、９２２は１００％遮光膜、９１２はハーフトーン位相シフト膜、９１３及び９２３は入射光である。ここで、ハーフトーン位相シフト膜とは、透過する露光光の位相を、同光路長の空気を通る露光光の位相に対し事実上反転し、かつ、その強度を減衰させる機能を持つ膜であり、単層又は多層により形成される。従来法においては、図１５（ａ）に示すように、石英ガラス等からなる基板９２１上にクロム等からなる１００％遮光膜９２２を形成し、所望のパターンの光透過部を形成してあるだけであり、ウェハー上の光強度分布は、図１５（ｄ）に示すように、裾広がりとなり、解像度が劣ってしまう。一方、ハーフトーン位相シフトリソグラフィーでは、半透明膜であるハーフトーン位相シフト膜９１２を透過した光とその開口部を透過した光とでは位相が実質的に反転するので、図１４（ｄ）に示すように、ウェハー上でパターン境界部の光強度が０となり、その裾広がりを抑えることができ、したがって、解像度を向上することができる。
【０００４】
ここで注目すべきは、ハーフトーン位相シフトフォトマスクの効果が得られるためには、マスク上に形成されるパターンの寸法精度、位置精度等、従来のフォトマスクに要求される諸特性に加え、その位相角、及び、透過率が非常に重要となる点であり、また、これらは、ハーフトーン位相シフト膜を形成する単層又は多層の膜の、露光光波長での屈折率、消衰係数、及び、膜厚で決まる、という点である。
【０００５】
一般的に、位相角に関しては１８０°が最適値となるが、透過率に関しては、最適値が１乃至２０％（開口部を１００％）の範囲にあり、転写するパターン、転写する条件等によって決まる。ハーフトーン位相シフトフォトマスクに関しては、位相角、透過率共に、その最適値に作り込むことが要求され、最適値からずれた場合には、適正露光量等が変化し、寸法精度の低下、焦点裕度の低下等に至ってしまう。したがって、ハーフトーン位相シフト膜を形成する単層又は多層の膜の屈折率、消衰係数、及び、膜厚の精度、安定性は言うまでもなく重要である。図１７及び図１８に、ハーフトーン位相シフトフォトマスクを使用したリソグラフィーにおける、透過率、及び、位相差の変化が焦点深度、転写寸法、ベストフォーカス変化に及ぼす影響をシミュレーションした結果を示す。
【０００６】
ところで、形成するパターンの微細化に伴い、リソグラフィーに使用される露光波長を短くする必要があるが、いわゆる０．２５ミクロンデザインルールを超える微細化が進むに連れ、ＫｒＦエキシマレーザー（波長：２４８ｎｍ）の実用化が始まり、さらに寸法が微細化されることを睨み、ＡｒＦエキシマレーザー（波長：１９３ｎｍ）の使用が検討されている。ハーフトーン位相シフトマスクに使用するハーフトーン位相シフト膜に関しても、これらの波長に対して最適な位相角、透過率を実現でき、かつ、安定な屈折率、消衰係数を有する材料の開発が要求される。
【０００７】
そこで、具体的には、例えば特開平７−１１０５７２号に示されるような、クロムを主体としフッ素を含む膜をハーフトーン位相シフト膜に用いることが提案されているが、この膜は上記波長に対し、位相角、及び、透過率に関して要求される範囲を実現できるだけでなく、ブランクスの製造、マスク製版加工等が従来型のフォトマスクのそれと同様にできるという利点があり、早期から検討が開始され、すでに実用化がされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クロムを主体としフッ素を含むハーフトーン位相シフト膜は、ＡｒＦエキシマレーザー等の露光に使用される露光光の長時間の照射により、その屈折率、及び、消衰係数、又は、これらの中何れか一方が変化してしまう、という問題があった。これにより、クロムを主体としフッ素を含むハーフトーン位相シフト膜を有するハーフトーン位相シフトフォトマスクを用いてレジストパターン形成を行う際、その透過率、及び、位相角、又は、これらの中何れか一方が使用する毎に変化してしまう。
【０００９】
ところが、上記図１７及び図１８に示すシミュレーション結果より、ハーフトーン位相シフトフォトマスクの位相差、透遇率が僅かに変動しても、転写寸法はもとより、フォーカス位置、裕度が大きく変化してしまう。
【００１０】
すなわち、これにより、このマスクを使用する度に、適正露光量が変化したり、寸法精度の低下や、焦点裕度の低下が生ずる、あるいは、一回の使用中においても、これらが変化してしまう可能性があり、パターン形成裕度の減少、パターン形状の劣化が生じる。
【００１１】
本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、露光に使用されるエキシマレーザーに長時間にわたって照射されても、透過率及び位相角が変化しないハーフトーン位相シフトフォトマスク、及び、これを作製するためのハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス、並びに、これを用いたパターン形成方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の問題に鑑みて、露光に使用されるエキシマレーザーを長時間にわたって照射しても、透過率及び位相角が変化しないハーフトーン位相シフト膜を開発すべく研究の結果、完成に到ったものである。
【００１３】
すなわち、本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスは、透明基板上に少なくともクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜を有するハーフトーン位相シフトマスク用ブランクスにおいて、前記ハーフトーン位相シフト膜により実質的に吸収される波長の光を照射することにより、露光用エキシマレーザー照射における光学特性変化を低減したことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明のもう１つのハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスは、透明基板上に少なくともクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜を有するハーフトーン位相シフトマスク用ブランクスにおいて、前記ハーフトーン位相シフト膜の上に保護膜を設け、露光用エキシマレーザー照射における光学特性変化を低減したことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明のさらにもう１つのハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスは、透明基板上に少なくともクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜を有するハーフトーン位相シフトマスク用ブランクスにおいて、前記ハーフトーン位相シフト膜により実質的に吸収される波長の光を照射し、かつ、この上に保護膜を設け、露光用エキシマレーザー照射における光学特性変化を低減したことを特徴とするものである。
【００１６】
上記第１又は第３のハーフトーン位相シフトマスク用ブランクスにおいて、ハーフトーン位相シフト膜により実質的に吸収される波長の光の照射によって、この膜の表面に安定化膜が形成されていることが望ましい。
【００１７】
また、保護膜が少なくともクロムとフッ素とを含み、かつ、フッ素の含有量がハーフトーン位相シフト膜よりも少ないことが望ましい。
【００１８】
また、保護膜が透明膜であることが望ましく、例えば、シリコン酸化物を主体とする膜を用いることができる。
【００１９】
本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスクは、透明基板上に少なくともクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜パターンを有するハーフトーン位相シフトマスクにおいて、前記ハーフトーン位相シフト膜により実質的に吸収される波長の光を照射した膜をパターニングすることにより、露光用エキシマレーザー照射における光学特性変化を低減したことを特徴とするものである。
【００２０】
本発明のもう１つのハーフトーン位相シフトフォトマスクは、透明基板上に少なくともクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜パターンを有するハーフトーン位相シフトマスクにおいて、前記ハーフトーン位相シフト膜により実質的に吸収される波長の光を、前記ハーフトーン位相シフト膜をパターニングした後に照射することにより、露光用エキシマレーザー照射における光学特性変化を低減したことを特徴とするものである。
【００２１】
本発明のさらにもう１つのハーフトーン位相シフトフォトマスクは、透明基板上に少なくともクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜パターンを有するハーフトーン位相シフトマスクにおいて、前記ハーフトーン位相シフト膜パターンの上に保護膜のパターンを有することにより、露光用エキシマレーザー照射における光学特性変化を低減したことを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の別のもう１つのハーフトーン位相シフトフォトマスクは、透明基板上に少なくともクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜パターンを有するハーフトーン位相シフトマスクにおいて、前記ハーフトーン位相シフト膜をパターニングした後に、マスク上全面に保護膜を設け、ハーフトーン位相シフト膜の露光用エキシマレーザー照射における光学特性変化を低減したことを特徴とするものである。
【００２３】
上記第１のハーフトーン位相シフトフォトマスクにおいて、ハーフトーン位相シフト膜により実質的に吸収される波長の光を照射した後、その上に保護膜を設け、その後保護膜とハーフトーン位相シフト膜とをパターニングすることにより、露光用エキシマレーザー照射における光学特性変化を低減することが望ましい。
【００２４】
また、上記第１のハーフトーン位相シフトフォトマスクにおいて、ハーフトーン位相シフト膜により実質的に吸収される波長の光を照射した後、その膜をパターニングし、その後保護膜を全面に形成することにより、露光用エキシマレーザー照射における光学特性変化を低減することが望ましい。
【００２５】
また、上記第２のハーフトーン位相シフトフォトマスクにおいて、パターニングされたハーフトーン位相シフト膜に、この膜により実質的に吸収される波長の光を照射した後に、保護膜を全面に形成することにより、露光用エキシマレーザー照射における光学特性変化を低減することが望ましい。
【００２６】
また、ハーフトーン位相シフト膜により実質的に吸収される波長の光の照射によって、この膜が外気と接する表面に安定化膜が形成されていることが望ましい。
【００２７】
また、保護膜が少なくともクロムとフッ素とを含み、かつ、フッ素の含有量がハーフトーン位相シフト膜よりも少ないことが望ましい。
【００２８】
また、保護膜が透明膜であることが望ましく、例えば、シリコン酸化物を主体とする膜を用いることができる。
【００２９】
また、パターンを形成する際、パターンサイズを目標寸法より小さくすることが望ましい。
【００３０】
なお、本発明は、以上のハーフトーン位相シフトマスクを使用するパターン形成方法を含むものである。
【００３１】
以下、本発明において上記のような構成をとる理由と作用について説明する。
【００３２】
まず、少なくともクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜を有するハーフトーン位相シフトフォトマスクのエキシマレーザーの露光による位相差、透過率の変化の様子を図１６（ａ）、（ｂ）に示す。ここでは、図８に簡略図を示す通りの照射装置を用い、ＡｒＦエキシマレーザー装置１からのＡｒＦエキシマレーザー光（以下、簡単にレーザーと呼ぶ。）２をパルスエネルギー：０．２ｍＪ／ｃｍ2 ／ｐｕｌｓｅ、繰り返し周波数：１ｋＨｚ、照射雰囲気：大気、の条件で、サンプルチャンバー３中に配置したガラス基板４側から照射した際の、ハーフトーン位相シフト膜５の総照射エネルギーに対する位相差及び透過率の変化を示している。ここで、位相差及び透過率はレーザーテック社製ＭＰＭ１９３位相差計を用い測定した。
【００３３】
上記のＡｒＦエキシマレーザーの照射によって、少なくともクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜の位相角、及び、透過率が変化する原因を調べるために、露光光を照射する前及び後の上記ハーフトーン位相シフト膜の組成をＸ線光電子分光法により分析した結果を表１に示す。表中の数値は、それぞれの原子の存在比率を％で示している。ここで、ＡｒＦエキシマレーザーの照射条件は、パルスエネルギー：０．２ｍＪ／ｃｍ2 ／ｐｕｌｓｅ、総照射エネルギー：２１．６ｋＪ／ｃｍ2 、繰り返し周波数：１ｋＨｚ、照射雰囲気：大気、である。Ｘ線光電子分光は、ＶＧ  ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ社製  ＥＳＣＡＬＡＢ２１０を用いて行った。膜中の組成に関しては、Ａｒイオンビームにより、膜をハーフエッチングしてから分析を行った。
表１−露光光を照射する前後の膜組成（ＸＰＳ分析）
0004197378.tif 000002
【００３４】
ここで明らかな通り、ＡｒＦエキシマレーザーの照射によって、ハーフトーン位相シフト膜の膜中では膜組成には大きな変化が認められないのに対し、その表面においては、フッ素が減少し酸素が増えるという膜質変化が認められる。すなわち、上記の露光光の照射による位相差及び透過率の変化は、この膜表面近傍での膜質変化が原因と考えられる。
【００３５】
ここで注目すべきは、少なくともクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜を有するハーフトーン位相シフトフオトマスクの、ＡｒＦエキシマレーザー等の露光光照射による位相差、又は、透過率の変化に関しては、図１６より明らかな通り、照射開始から総照射エネルギー２．５ｋＪ／ｃｍ2 までは、位相差、透過率共に変化量が大きいが、総照射エネルギー２．５ｋＪ／ｃｍ2 以降は、比較的安定する。したがって、これに相当するＡｒＦエキシマレーザー照射を、マスク製造工程の中で行って、その表面での膜変化を事前に行っておけば、その後の変化量は極めて少なくなることが分かる。
【００３６】
したがって、本発明では、少なくともクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜を有するハーフトーン位相シフトフォトマスクに関し、このフォトマスクが露光に使用される前に、例えば露光光と同じエキシマレーザー等を照射することにより、その表面近傍の膜質変化を生じさせ、露光使用開始後の位相差、透過率の変化を抑えるようにしている。この安定化のための照射にＡｒＦエキシマレーザーを使用する場合、図１６より、２．５ｋＪ／ｃｍ2 の総照射エネルギーを事前に照射すれば十分であることが分かる。
【００３７】
なお、ここで照射に関しては、実際に露光に使用するものと同様なエキシマレーザーを照射してもよいが、実質的にハーフトーン位相シフト膜が吸収を持つ光なら別の光でもよい。一例として、高圧水銀灯、キセノンランプ、重水素ランプ等を光源とすることも可能である。また、ハーフトーン位相シフト膜への照射方向に関しては、膜の表面、裏面のどちらからでも効果がある。さらに、照射をする雰囲気に関しても、大気中であることが望ましいが、窒素中、真空中でも効果があった。また、照射をする際に、同時に加熱をすることも可能である。何れにしても、図１６に示すような総照射エネルギーと透過率、位相角の変化との相関をとり、その変曲点以上のエネルギーを照射すればよい。
【００３８】
ここで、この照射は、必ずしもフォトマスクの製造工程が終了した後でなくともよい。すなわち、このこの照射は、このフォトマスクを使用してレジストパターンを形成する前であれば何時でも行うことができる。例えば、所望のパターンを製版する前のフォトマスク用ブランクの製造工程中であっても、製版した後と同様に効果がある。つまり、透明基板上に、少なくともクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜を形成した後、フォトマスクが完成する前のどの工程においての照射も、上記露光による透過率、又は、位相角の変化を抑えることができるのである。
【００３９】
さらに、実際に本発明のこの方法で、位相差、及び、透過率を安定化させたハーフトーン位相シフトフォトマスクを作製する際には、透明基板上にハーフトーン位相シフト膜を成膜するときの位相角、及び、透過率を、上記の安定化のための照射による変化量を見込んで製造するのがよい。
【００４０】
次に、本発明では、また、ハーフトーン位相シフト膜の表面に、上記の膜質変化を防ぐ保護膜を設けることに関する。表１に示す表面近傍の特有な膜質変化を防ぐ構造を設けることによっても、上記と同様に露光光の照射による位相角、及び、透過率の変化を抑えることも可能である。
【００４１】
この保護膜としては、例えばＳｉＯ2 膜等の露光光に対して透明な膜が望ましい。これらの膜は、ＡｒＦエキシマレーザー等の露光光の照射によっても表１に示されるような表面の変化を生じないだけでなく、少なくともクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜に対しても、前記のようなフッ素が減少し、酸素が増加する変質を生じさせない保護膜の役割を果たし、したがって、露光光の照射によるハーフトーン位相シフトフォトマスクの位相角、透過率の変化を防ぐことができるのである。
【００４２】
保護膜としては、上記ＳｉＯ2 の他に、ＭｇＦ2 、ＣａＦ2 、ＬｉＦ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、ＨｆＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ｗ2 Ｏ5 等の金属の酸化物、フッ化物、また、ＣｒＳｉ、ＭｏＳｉ，ＷＳｉ等金属シリサイドの酸化物等の透明膜があげられる。これら透明保護膜に関しては、透明基板上にハーフトーン位相シフト膜を成膜した後であれば、フォトマスクの製造工程中のどの工程で成膜しても、所望の効果が得られる。
【００４３】
また、この保護膜は、例えば、Ｍｏ、Ｃｒ等の金属の薄膜等のような露光光に対して半透明な膜であってもかまわない。この場合は、半透明保護膜は、フォトマスク用ブランクスを所望のパターンに加工する前に成膜し、ハーフトーン位相シフト膜の加工と同時、若しくは、別の工程によって、同じパターンに加工することが望ましい。
【００４４】
なお、何れにしても、これらの場合のハーフトーン位相シフト膜は、その透過率、及び、位相角が、保護膜を設けた場合に、開口部とパターン部との間で所望な関係になるように成膜されるべきである。また、事前に所望のパターンに製版された後に保護膜を形成する際のように、パターンを形成している断面にも付着されることが予想されるときには、断面への付着による転写寸法の変化も考慮し、パターンの寸法に変調を加え、製版を行うことが望まれる。
【００４５】
また、少なくともクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜が、実質的に多層膜により構成される場合は、前記の露光光による膜表面での変化が最も生じ難い膜を最表面に配置することも有効である。ここで、少なくともクロムとフッ素とを含む膜の場合、一般的には、フッ素含有量が多い程、上記露光によるフッ素の減少、酸素の増加現象は激しいので、この場合、フッ素含有量が少ない膜を表面に配置することが望ましいことになる。
【００４６】
最後に、本発明の、少なくともクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜の、ＡｒＦエキシマレーザー等の露光光照射による透過率、又は、位相角の変化を抑えるための、実質的に吸収される波長の光の照射と、保護膜の形成とは、上述の通り、それぞれ単独で行っても十分に効果が得られるが、同時に両方の適用も可能である。この場合、実質的に吸収を持つ波長の光の照射と、保護膜形成とは、どちらを先に行っても、一般的にその効果に差は認められない。また、それぞれの処理は、フォトマスク製造工程中のどの工程で行うことも可能である。
【００４７】
このように、本発明は、透明基板上に少なくともクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜を成膜したハーフトーン位相シフトフォトマスクに関し、このハーフトーン位相シフト膜が実質的に吸収を有する波長の光を照射し、表面の膜質を変化させることにより、ＡｒＦエキシマレーザー等の露光光照射に対し、透過率、及び、位相差を安定化させることができる。
【００４８】
また、前記ハーフトーン位相シフトフォトマスクに関し、ハーフトーン位相シフト膜の表面に保護膜を形成することにより、ＡｒＦエキシマレーザー等の露光光照射による表面での膜質変化を防ぎ、露光光照射に対し、透過率、及び、位相差を安定化させることができる。
【００４９】
これら膜の改質あるいは保護膜形成により、マスク保管時、使用時あるいは使用中の透過率や位相角の変化が軽減され、マスクを使用する度に、適正露光量が変化したり、寸法精度が低下したり、焦点裕度が低下し、パターン形成裕度が減少し、パターン形状が劣化する等の問題が解決若しくは軽減される。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク及びハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクスの実施例について説明する。
【００５１】
〔実施例１〕
本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク及びハーフトーン位相シフトフォトマスクの実施例を図１にしたがって説明する。同図（ａ）に示すように、光学研磨され、良く洗浄された合成石英基板１０１上に、スパッタリング法で、以下に示す条件でクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜１０２を形成することにより、ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク１０３を得る。
【００５２】
成膜装置：        ＤＣマグネトロンスパッタ装置
ターゲット：      金属クロム
ガス及び流量：    アルゴンガス７６ｓｃｃｍ＋四フツ化炭素ガス２４ｓｃｃｍ
スパッタ圧力：    ３．０ミリトール
スパッタ電流：    ５．５アンペア
ここで、成膜するハーフトーン位相シフト膜１０２の膜厚は１３５ｎｍとした。
【００５３】
なお、ここで、合成石英基板１０１上にハーフトーン位相シフト膜１０２を同一条件で同一膜厚に成膜し、常用のリソグラフィー法によってハーフトーン位相シフト膜をパターニングすることにより、図１（ｂ）に示すような位相差透過率測定用サンプル１０４を作製し、市販の位相シフトマスク用位相差計（レーザーテック社製  ＭＰＭ１９３）で、ハーフトーン位相シフト膜の波長１９３ｎｍでの位相差及び透過率を測定したところ、それぞれ、約１８２°、１０％であった。
【００５４】
次に、図８に示す照射装置により、図１（ｃ）に示すように、ハーフトーン位相シフトマスク用ブランク１０３に波長１９３ｎｍのレーザー光１０９を照射して、図１（ｄ）に示すような、フォトマスク使用時の光学特性変化が軽減されるハーフトーン位相シフトマスク用ブランク１０５を得た。ここで、照射条件は以下の通りである。
【００５５】
光源：            ＡｒＦエキシマレーザー
照射雰囲気：      窒素：酸素＝８０：２０
パルスエネルギー：０．２ｍＪ／ｃｍ2 ／パルス
総エネルギー：    ２．５ｋＪ／ｃｍ2 
ここで、レーザーの照射は、基板１０１方向から行っている。
【００５６】
また、上記位相差透過率測定用サンプル１０４を上記条件で照射した後、その波長１９３ｎｍでの位相差及び透過率を測定したところ、それぞれ、約１８０°、１１．５％であった。
【００５７】
このようにして得られたハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク１０５のＡｒＦエキシマレーザー照射による透過率の変化を図９に示す。このハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク１０５は、図１６で示す光学特性の変化を事前に行い、安定領域に達しているため、パターニングをしフォトマスクヘと加工した後の転写使用途中での位相差、透過率の変化が少なく、実用性が向上していることが分かる。
【００５８】
次に、このハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクをパターニングし、フォトマスクヘと加工する工程の説明をする。図１（ｅ）に示すように、ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク１０５上に市販の電子線レジスト（日本ゼオン社製  ＺＥＰ７０００）をベーク後の膜厚が３００ｎｍになるように塗布し、続いて１１０℃で２０分間べークをすることにより、電子線レジスト膜１０６を得る。さらに、フォトマスク用電子線描画装置により、所望のパターンの潜像を得た後、専用現像液ＺＥＤ５００で現像処理をし、所望のレジストパターン１０７を得る。
【００５９】
このレジストパターン１０７をマスクとし、以下の条件で反応性イオンエッチングを行い、ハーフトーン位相シフト膜１０２（図１（ａ））のドライエッチングを行う。
【００６０】
エッチング装置：  平行平板反応性イオンエッチャー
ガス及び流量：    ジクロロメタン３０ｓｃｃｍ＋酸素６０ｓｃｃｍ
エッチング圧力：  ２００ミリトール
エッチング電力：  ３００ワット
エッチング終了後、紫外線を照射しながら、オゾンにより表面処理をすることにより、不要なレジストを除去し、図１（ｆ）に示すようなハーフトーン位相シフトフォトマスク１０８を得る。
【００６１】
このようにして得られたハーフトーン位相シフトフォトマスク１０８は、図９に示す通り、光学特性が安定しているブランクを使用して作製しているため、転写使用途中での位相差、透過率の変化が少なく、実用性が向上する。
【００６２】
〔実施例２〕
次に、本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスクの実施例を図２にしたがって説明する。実施例１と同様に、図２（ａ）に示すように、光学研磨され、良く洗浄された合成石英基板２０１上に、スパッタリング法で、以下に示す条件でクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜２０２を形成することにより、ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク２０３を得る。
【００６３】
成膜装置：        ＤＣマグネトロンスパッタ装置
ターゲツト：      金属クロム
ガス及び流量：    アルゴンガス７６ｓｃｃｍ＋四フツ化炭素ガス２４ｓｃｃｍ
スパッタ圧力：    ３．０ミリトール
スパッタ電流：    ５．５アンペア
ここで、成膜するハーフトーン位相シフト膜２０２の膜厚は１３５ｎｍとした。
【００６４】
次に、図２（ｂ）に示すように、このブランク２０３上に、市販の電子線レジスト（日本ゼオン社製  ＺＥＰ７０００）をべーク後の膜厚が３００ｎｍになるように塗布し、続いて１１０℃で２０分間べークをすることにより、電子線レジスト膜２０４を得る。さらに、フォトマスク用電子線描画装置により、所望のパターンの潜像を得た後、専用現像液ＺＥＤ５００で現像処理をし、所望のレジストパターン２０５を得る。
【００６５】
このレジストパターン２０５をマスクとし、以下の条件で反応性イオンエッチングを行い、ハーフトーン位相シフト膜２０２（図２（ａ））のドライエッチングを行う。
【００６６】
エッチング装置：  平行平板反応性イオンエッチャー
ガス及び流量：    ジクロロメタン３０ｓｃｃｍ＋酸素６０ｓｃｃｍ
エッチング圧力：  ２００ミリトール
エッチング電力：  ３００ワット
エッチング終了後、紫外線を照射しながら、オゾンにより表面処理をすることにより、不要なレジストを除去し、図２（ｃ）に示すようなハーフトーン位相シフトフォトマスク２０６を得る。
【００６７】
次に、このハーフトーン位相シフトフォトマスク２０６を良く洗浄した後、実施例１と同様に、図８に示す照射装置により、波長１９３ｎｍのレーザー光２０８を照射し、図２（ｄ）に示すようなフォトマスク使用時の光学特性変化が軽滅されるハーフトーン位相シフトフォトマスク２０７を得る。ここで、照射条件は実施例１と同一である。
【００６８】
このようにして得られたハーフトーン位相シフトフオトマスク２０７は、図１６で示す光学特性の変化を事前に行い、安定領域に達しているため、使用途中での位相差、透過率の変化が少なく、実用性が向上する。
【００６９】
〔実施例３〕
次に、本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク及びハーフトーン位相シフトフォトマスクの実施例を図３にしたがって説明する。図３（ａ）に示すように、光学研磨され、良く洗浄された合成石英基板３０１上に、スパッタリング法で、以下に示す条件でクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜３０２を形成する。
【００７０】
成膜装置：        ＤＣマグネトロンスパッタ装置
ターゲツト：      金属クロム
ガス及び流量：    アルゴンガス７６ｓｃｃｍ＋四フツ化炭素ガス２４ｓｃｃｍ
スパッタ圧力：    ３．０ミリトール
スパッタ電流：    ５．５アンペア
ここで、成膜するハーフトーン位相シフト膜３０２の膜厚は１３０ｎｍとした。
【００７１】
さらに続いて、この上に、以下の条件でＳｉＯ2 保護膜３０３を形成することにより、ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク３０４を得る。
【００７２】
成膜装置：        ＲＦマグネトロンスパッタ装置
ターゲット：      二酸化珪素
ガス及び流量：    アルゴンガス５０ｓｃｃｍ
スパッタ圧力：    ３．０ミリトール
スパッタ電力：    １キロワット
ここで、成膜する保護膜３０３の膜厚は２０ｎｍとした。
【００７３】
なお、ここで、合成石英基板３０１上にハーフトーン位相シフト膜３０２及び保護膜３０３を同一条件で同一膜厚に成膜し、常用のリソグラフィー法によって保護膜３０３及びハーフトーン位相シフト膜３０２を連続的にパターニングすることにより、図３（ｂ）に示すような位相差透過率測定用サンプル３０５を作製し、市販の位相シフトマスク用位相差計（レーザーテック社製  ＭＰＭ１９３）で、ハーフトーン位相シフト膜の波長１９３ｎｍでの位相差及び透過率を測定したところ、それぞれ、約１８０°、１２％であった。
【００７４】
このようにして得られたハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク３０４のＡｒＦエキシマレーザー照射による透過率変化を図１０に示す。このハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク３０４は、表面に保護膜を形成することにより、図１６で示す光学特性の変化を防いでいるため、パターニングをし、フォトマスクヘと加工した後の、転写使用途中での表１に示すような表面の組成変化が生じず、その結果、位相差、透過率の変化が少なく、実用性が向上していることが分かる。
【００７５】
次に、このハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク３０４をパターニングし、フォトマスクヘと加工する工程の説明をする。図３（ｃ）に示すように、ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク３０４上に市販の電子線レジスト（日本ゼオン社製  ＺＥＰ７０００）をべーク後の膜厚が３００ｎｍになるように塗布し、続いて１１０℃で２０分間べークをすることにより、電子線レジスト膜３０６を得る。さらに、フォトマスク用電子線描画装置により、所望のパターンの潜像を得た後、専用現像液ＺＥＤ５００で現像処理をし、所望のレジストパターン３０７を得る。
【００７６】
このレジストパターン３０７をマスクとし、以下の２つの条件で反応性イオンエッチングを行い、保護膜３０３及びハーフトーン位相シフト膜３０２（図３（ａ））のドライエッチングを続けて行う。
【００７７】
エッチング装置：  平行平板反応性イオンエッチャー
条件１
ガス及び流量：    四フッ化炭素１００ｓｃｃｍ
エッチング圧力：  ２００ミリトール
エッチング電力：  ３００ワット
条件２
ガス及び流量：    ジクロロメタン３０ｓｃｃｍ＋酸素６０ｓｃｃｍ
エッチング圧力：  ２００ミリトール
エッチング電力：  ３００ワット
エッチング終了後、紫外線を照射しながら、オゾンにより表面処理をすることにより、不要なレジストを除去し、図３（ｄ）に示すようなハーフトーン位相シフトフォトマスク３０８を得る。
【００７８】
このようにして得られたハーフトーン位相シフトフォトマスク３０８は、表面に保護膜を形成することにより、図１６で示す光学特性の変化を防いでいるため、転写使用途中での位相差、透過率の変化が少なく、実用性が向上する。
【００７９】
〔実施例４〕
次に、本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクの実施例を図４にしたがって説明する。図４（ａ）に示すように、光学研磨され、良く洗浄された合成石英基板４０１上に、スパッタリング法で、以下に示す条件でクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜４０２を形成することにより、ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク４０３を得る。
【００８０】
成膜装置：        ＤＣマグネトロンスパッタ装置
ターゲツト：      金属クロム
ガス及び流量：    アルゴンガス７６ｓｃｃｍ＋四フツ化炭素ガス２４ｓｃｃｍ
スパッタ圧力：    ３．０ミリトール
スパッタ電流：    ５．５アンペア
ここで、成膜するハーフトーン位相シフト膜４０２の膜厚は１３５ｎｍとした。
【００８１】
次に、図４（ｂ）に示すように、このブランク４０３上に、市販の電子線レジスト（日本ゼオン社製  ＺＥＰ７０００）をべーク後の膜厚が３００ｎｍになるように塗布し、続いて１１０℃で２０分間べークをすることにより、電子線レジスト膜４０４を得る。さらに、フォトマスク用電子線描画装置により、所望のパターンの潜像を得た後、専用現像液ＺＥＤ５００で現像処理をし、所望のレジストパターン４０５を得る。
【００８２】
このレジストパターン４０５をマスクとし、以下の条件で反応性イオンエッチングを行い、ハーフトーン位相シフト膜４０２（図４（ａ））のドライエッチングを行う。
【００８３】
エッチング装置：  平行平板反応性イオンエッチャー
ガス及び流量：    ジクロロメタン３０ｓｃｃｍ＋酸素６０ｓｃｃｍ
エッチング圧力：  ２００ミリトール
エッチング電力：  ３００ワット
エッチング終了後、紫外線を照射しながら、オゾンにより表面処理をすることにより、不要なレジストを除去し、図４（ｃ）に示すようなハーフトーン位相シフトフォトマスク４０６を得る。
【００８４】
次に、図４（ｄ）に示すように、このハーフトーン位相シフトフオトマスク４０６上に、以下の条件で保護膜４０７を形成し、保護膜付ハーフトーン位相シフトフオトマスク４０８を得る。
【００８５】
成膜装置：        ＲＦマグネトロンスパッタ装置
ターゲット：      二酸化珪素
ガス及び流量：    アルゴンガス５０ｓｃｃｍ
スパッタ圧力：    ３．０ミリトール
スパッタ電力：    １キロワット
ここで、成膜する保護膜４０７の膜厚は２０ｎｍとした。
【００８６】
このようにして得られたハーフトーン位相シフトフオトマスク４０８は、図１０に示すようなＡｒＦエキシマレーザーの照射に対して光学特性が安定しているブランクを使用してい作製しているため、転写使用途中での位相差、透過率の変化が少なく、実用性が向上する。
【００８７】
〔実施例５〕
次に、本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスクの実施例を図５にしたがって説明する。図５（ａ）に示すように、実施例２と同様に、光学研磨され、良く洗浄された合成石英基板５０１上に、スパッタリング法で、以下に示す条件でクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜５０２を形成することにより、ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク５０３を得る。
【００８８】
成膜装置：        ＤＣマグネトロンスパッタ装置
ターゲツト：      金属クロム
ガス及び流量：    アルゴンガス７６ｓｃｃｍ＋四フツ化炭素ガス２４ｓｃｃｍ
スパッタ圧力：    ３．０ミリトール
スパッタ電流：    ５．５アンペア
ここで、成膜するハーフトーン位相シフト膜５０２の膜厚は１３５ｎｍとした。
【００８９】
次に、図５（ｂ）に示すように、このブランク５０３上に、市販の電子線レジスト（日本ゼオン社製  ＺＥＰ７０００）をべーク後の膜厚が３００ｎｍになるように塗布し、続いて１１０℃で２０分間べークをすることにより、電子線レジスト膜５０４を得る。さらに、フォトマスク用電子線描画装置により、所望のパターンの潜像を得た後、専用現像液ＺＥＤ５００で現像処理をし、所望のレジストパターン５０５を得る。
【００９０】
このレジストパターン５０５をマスクとし、以下の条件で反応性イオンエッチングを行い、ハーフトーン位相シフト膜５０２（図５（ａ））のドライエッチングを行う。
【００９１】
エッチング装置：  平行平板反応性イオンエッチャー
ガス及び流量：    ジクロロメタン３０ｓｃｃｍ＋酸素６０ｓｃｃｍ
エッチング圧力：  ２００ミリトール
エッチング電力：  ３００ワット
エッチング終了後、紫外線を照射しながら、オゾンにより表面処理をすることにより、不要なレジストを除去し、図５（ｃ）に示すようなハーフトーン位相シフトフォトマスク５０６を得る。
【００９２】
次に、このハーフトーン位相シフトフォトマスク５０６を良く洗浄した後、実施例１、２と同様に、図８に示す照射装置により、波長１９３ｎｍのレーザー光５０８を照射し、図５（ｄ）に示すようなフォトマスク使用時の光学特性変化が軽滅されるハーフトーン位相シフトマスク５０７を得る。ここで、照射条件は実施例１、２と同一である。
【００９３】
次に、図５（ｅ）に示すように、このハーフトーン位相シフトフオトマスク５０７上に、以下の条件でＳｉＯ2 保護膜５０９を全面に形成することにより、保護膜付ハーフトーン位相シフトフオトマスク５１０を得る。
【００９４】
成膜装置：        ＲＦマグネトロンスパッタ装置
ターゲット：      二酸化珪素
ガス及び流量：    アルゴンガス５０ｓｃｃｍ
スパッタ圧力：    ３．０ミリトール
スパッタ電力：    １キロワット
ここで、成膜する保護膜５０９の膜厚は２０ｎｍとした。
【００９５】
このようにして得られたハーフトーン位相シフトフォトマスク５０９は、表面に保護膜５０９を形成することにより、図１６で示す光学特性の変化を防いでいるため、転写使用途中での位相差、透過率の変化が少なく、実用性が向上する。
【００９６】
〔実施例６〕
次に、本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスクの実施例を図６にしたがって説明する。図６（ａ）に示すように、実施例２と同様に、光学研磨され、良く洗浄された合成石英基板６０１上に、スパッタリング法で、以下に示す条件でクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜６０２を形成することにより、ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク６０３を得る。
【００９７】
成膜装置：        ＤＣマグネトロンスパッタ装置
ターゲツト：      金属クロム
ガス及び流量：    アルゴンガス７６ｓｃｃｍ＋四フツ化炭素ガス２４ｓｃｃｍ
スパッタ圧力：    ３．０ミリトール
スパッタ電流：    ５．５アンペア
ここで、成膜するハーフトーン位相シフト膜６０２の膜厚は１３０ｎｍとした。
【００９８】
さらに続いて、図６（ｂ）に示すように、この上に、以下の条件でＳｉＯ2 保護膜６０４を形成することにより、ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク６０５を得る。
【００９９】
成膜装置：        ＲＦマグネトロンスパッタ装置
ターゲット：      二酸化珪素
ガス及び流量：    アルゴンガス５０ｓｃｃｍ
スパッタ圧力：    ３．０ミリトール
スパッタ電力：    １キロワット
ここで、成膜する保護膜６０４の膜厚は２０ｎｍとした。
【０１００】
次に、図６（ｃ）に示すように、このハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク６０５上に、市販の電子線レジスト（日本ゼオン社製  ＺＥＰ７０００）をべーク後の膜厚が３００ｎｍになるように塗布し、続いて１１０℃で２０分間べークをすることにより、電子線レジスト膜６０６を得る。さらに、フォトマスク用電子線描画装置により、所望のパターンの潜像を得た後、専用現像液ＺＥＤ５００で現像処理をし、所望のレジストパターン６０７を得る。
【０１０１】
このレジストパターン６０７をマスクとし、以下の２つの条件で反応性イオンエッチングを行い、保護膜６０４及びハーフトーン位相シフト膜６０２（図６（ａ）、（ｂ））のドライエッチングを続けて行う。
【０１０２】
エッチング装置：  平行平板反応性イオンエッチャー
条件１
ガス及び流量：    四フッ化炭素１００ｓｃｃｍ
エッチング圧力：  ２００ミリトール
エッチング電力：  ３００ワット
条件２
ガス及び流量：    ジクロロメタン３０ｓｃｃｍ＋酸素６０ｓｃｃｍ
エッチング圧力：  ２００ミリトール
エッチング電力：  ３００ワット
エッチング終了後、紫外線を照射しながら、オゾンにより表面処理をすることにより、不要なレジストを除去し、図６（ｄ）に示すようなハーフトーン位相シフトフォトマスク６０８を得る。
【０１０３】
さらに、このハーフトーン位相シフトフォトマスク６０８を良く洗浄した後、実施例１と同様に、図８に示す照射装置により、図６（ｅ）に示すように、波長１９３ｎｍのレーザー光６１０を照射し、図６（ｆ）に示すようなフォトマスク使用時の光学特性変化が軽減されるハーフトーン位相シフトマスク６０９を得る。ここで、照射条件は実施例１と同一である。
【０１０４】
このようにして得られたハーフトーン位相シフトフォトマスク６０９は、図１６で示す光学特性の変化を事前に行い、安定領域に達しているため、使用途中での位相差、透過率の変化が少なく、実用性が向上する、
〔実施例７〕
次に、本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクの実施例を図７にしたがって説明する。図７（ａ）に示すように、実施例２と同様に、光学研磨され、良く洗浄された合成石英基板７０１上に、スパッタリング法で、以下に示す条件でクロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜７０２を形成することにより、ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク７０３を得る。
【０１０５】
成膜装置：        ＤＣマグネトロンスパッタ装置
ターゲツト：      金属クロム
ガス及び流量：    アルゴンガス７６ｓｃｃｍ＋四フツ化炭素ガス２４ｓｃｃｍ
スパッタ圧力：    ３．０ミリトール
スパッタ電流：    ５．５アンペア
ここで、成膜するハーフトーン位相シフト膜７０２の膜厚は１３５ｎｍとした。
【０１０６】
次に、図７（ｂ）に示すように、このハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク７０３上に、市販の電子線レジスト（日本ゼオン社製  ＺＥＰ７０００）をべーク後の膜厚が３００ｎｍになるように塗布し、続いて１１０℃で２０分間べークをすることにより、電子線レジスト膜７０４を得る。さらに、フォトマスク用電子線描画装置により、所望のパターンの潜像を形成するが、ここで、パターンの開口部寸法を、本来の開口部寸法より、大きく形成する。その後、専用現像液ＺＥＤ５００で現像処理をし、所望の開口部寸法よりも大きな開口部を持つレジストパターン７０５を得る。
【０１０７】
このレジストパターン７０５をマスクとし、以下の条件で反応性イオンエッチングを行い、ハーフトーン位相シフト膜７０２（図７（ａ））のドライエッチングを行う。
【０１０８】
エッチング装置：  平行平板反応性イオンエッチャー
ガス及び流量：    ジクロロメタン３０ｓｃｃｍ＋酸素６０ｓｃｃｍ
エッチング圧力：  ２００ミリトール
エッチング電力：  ３００ワット
エッチング終了後、紫外線を照射しながら、オゾンにより表面処理をすることにより、不要なレジストを除去し、図７（ｃ）に示すようなハーフトーン位相シフトフォトマスク７０６を得る。このハーフトーン位相シフトフォトマスク７０６は、図７（ｄ）に示すような所望の寸法の開口部７０９を持つハーフトーン位相シフトフォトマスク７１１の場合よりも大きな開口部７１０を持つ。
【０１０９】
次に、図７（ｅ）に示すように、このハーフトーン位相シフトフオトマスク７０６上に、以下の条件で保護膜７０７を形成し、保護膜付ハーフトーン位相シフトフオトマスク７０８を得る。
【０１１０】
成膜装置：        ＲＦマグネトロンスパッタ装置
ターゲット：      二酸化珪素
ガス及び流量：    アルゴンガス５０ｓｃｃｍ
スパッタ圧力：    ３．０ミリトール
スパッタ電力：    １キロワット
ここで、成膜する保護膜７０７の膜厚は上述の開口部が、パターン断面部に保護膜が付着することにより、所望なパターン開口寸法となるだけとする。
【０１１１】
本実施例では、ハーフトーン位相シフト膜７０２のパターニングの際に、開口部寸法を所望の値より片側２０ｎｍ大きく作製し、保護膜７０７を膜厚５０ｎｍ形成し、所望の開口部寸法を得ることができた。
【０１１２】
このようにして得られたハーフトーン位相シフトフォトマスク７０８は、表面に保護膜７０７を形成することにより、図１６で示す光学特性の変化を防いでいるため、転写使用途中での位相差、透過率の変化が少なく、実用性が向上する、
〔実施例８〕
本発明によるハーフトーン位相シフトフォトマスクを使用し、ウェハー上にレジストパターンを形成する方法を図１１にしたがって説明する。本発明によるハーフトーン位相シフトフォトマスク１０を図１１に示すような構成の半導体露光装置に設置し、ハーフトーンマスクパターンを波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー１１を用いてレジストを塗布したウェハー１２上に投影露光した。ウェハー１２には、日産化学社製のＤＵＶ−３０を塗布し、所定の温度でベークを行い、日本ゼオン社製のＺＡＦ００１を塗布し、所定の温度でベークを行った。その後、図１１の波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー露光装置で露光し、所定の温度でベークを行い、現像を行った。
【０１１３】
目標寸法０．１５μｍのパターンに着目し長時聞露光を行ったが、寸法や焦点深度の目立った変化は起きなかった。
【０１１４】
本発明の実施例１のハーフトーン位相シフトフォトマスクを使用したときの転写結果を図１２に、実施例３のハーフトーン位相シフトフォトマスクを使用したときの転写結果を図１３に示す。
【０１１５】
本発明のマスクに照射した露光量は１５ｋＪ／ｃｍ2 であるが、これは通常の半導体露光で１．５年分に相当する。エネルギー線の照射によりハーフトーンマスクの耐久性が確保されることを示している。
【０１１６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスク、及び、ハーフトーン位相シフトフオトマスク用ブランクスによると、マスク使用時の露光光の照射によって生じるハーフトーン位相シフト膜の改質を、実用に供する前に生じさせ、安定化させるか、あるいは、改質を生じさせないための保護膜を設けるか、あるいは、その両方の手段を併用することにより、マスク使用時の位相差、透過率の変化を低滅することができ、その結果、実用性に優れた最適なハーフトーン位相シフトフォトマスクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のハーフトーン位相シフトマスク用ブランクを製造する工程、及び、これを加工してハーフトーン位相シフトフォトマスクを得る工程を説明するための図である。
【図２】本発明の実施例２のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造工程を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例３のハーフトーン位相シフトマスク用ブランクを製造する工程、及び、これを加工してハーフトーン位相シフトフォトマスクを得る工程を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例４のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造工程を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例５のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造工程を説明するための図である。
【図６】本発明の実施例６のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造工程を説明するための図である。
【図７】本発明の実施例７のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造工程を説明するための図である。
【図８】ＡｒＦエキシマレーザー照射装置の概略図である。
【図９】本発明の実施例１のハーフトーン位相シフトマスク用ブランクのＡｒＦエキシマレーザー照射耐性を示す実験結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施例３のハーフトーン位相シフトマスク用ブランクのＡｒＦエキシマレーザー照射耐性を示す実験結果を示す図である。
【図１１】本発明の実施例８のレジストパターン形成工程において使用する露光装置の構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施例１のハーフトーン位相シフトフォトマスクを使用して実施例８のレジストパターン形成を行った実験結果を示す図である。
【図１３】本発明の実施例３のハーフトーン位相シフトフォトマスクを使用して実施例８のレジストパターン形成を行った実験結果を示す図である。
【図１４】ハーフトーン位相シフトリソグラフィーの原理を示す図である。
【図１５】図１４に対し、従来のリソグラフイー法を示す図である。
【図１６】クロムとフッ素とを含むハーフトーン位相シフト膜を有するハーフトーン位相シフトフォトマスクのエキシマレーザーの露光による位相差、透過率の変化の様子を示す図である。
【図１７】ハーフトーン位相シフトフォトマスクを使用したリソグラフィーにおける、透過率の変化が焦点深度、転写寸法に及ぼす影響を示す図である。
【図１８】ハーフトーン位相シフトフォトマスクを使用したリソグラフィーにおける、位相差の変化が焦点深度、ベストフォーカス変化に及ぼす影響を示す図である。
【符号の説明】
１…ＡｒＦエキシマレーザー装置
２…ＡｒＦエキシマレーザー光
３…サンプルチャンバー
４…ガラス基板
５…ハーフトーン位相シフト膜
１０…ハーフトーン位相シフトフォトマスク（本発明）
１１…ＡｒＦエキシマレーザー
１２…ウェハー
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１…フォトマスク用合成石英基板
１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２…クロムとフッ素を含むハーフトーン位相シフト膜
１０３、２０３、４０３、５０３、６０３、７０３…従来のハーフトーン位相シフトフオトマスク用ブランク
１０４、３０５…透過率位相差測定用サンプル
１０５…レーザー照射により表面が改質され安定化したハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク
１０６、２０４、３０６、４０４、５０４、６０６、７０４…電子線レジスト膜１０７、２０５、３０７、４０５、５０５、６０７、７０５…電子線レジスト膜パターン
１０８…レーザー照射により表面が改質され安定化したハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクより作製されるハーフトーン位相シフトフォトマスク
１０９、２０８、５０８、６１０…波長１９３ｎｍのレーザー照射光
２０６、４０６、５０６…従来のハーフトーン位相シフトフォトマスク
２０７、５０７…レーザー照射により表面が改質され安定化したハーフトーン位相シフトフォトマスク
３０３、４０７、５０９、６０４、７０７…ＳｉＯ2 保護膜
３０４、６０５…保護膜付ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク
３０８、６０８…保護膜付ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクより作製されるハーフトーン位相シフトフォトマスク
４０８…保護膜付ハーフトーン位相シフトフォトマスク
５１０、６０９…保護膜付、かつ、レーザー照射による表面改質を行ったハーフトーン位相シフトフォトマスク
７０６…開口部を通常より大きくしたハーフトーン位相シフトフォトマスク
７０８…開口部を通常より大きく形成した後、保護膜を形成したハーフトーン位相シフトフオトマスク
７０９…通常の場合の開口部
７１０…実施例７の場合の開口部
７１１…所望の寸法の開口部を持つハーフトーン位相シフトフォトマスク
【図１】
0004197378.tif 000003
【図２】
0004197378.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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