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JP2002014458A - Halftone phase shift mask and blank - Google Patents

Halftone phase shift mask and blank

Info

Publication number
JP2002014458A
JP2002014458A JP2000198705A JP2000198705A JP2002014458A JP 2002014458 A JP2002014458 A JP 2002014458A JP 2000198705 A JP2000198705 A JP 2000198705A JP 2000198705 A JP2000198705 A JP 2000198705A JP 2002014458 A JP2002014458 A JP 2002014458A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
blank
silicon
phase shift
transition metal
film layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000198705A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Haraguchi
崇 原口
Tadashi Matsuo
正 松尾
Nobuhiko Fukuhara
信彦 福原
Koichiro Kanayama
浩一郎 金山
Tsukasa Yamazaki
司 山嵜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toppan Printing Co Ltd filed Critical Toppan Printing Co Ltd
Priority to JP2000198705A priority Critical patent/JP2002014458A/en
Publication of JP2002014458A publication Critical patent/JP2002014458A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ガラス基板上に露光光に対して透明な領域と、
位相および透過率が制御された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られる半透
明膜層を有するブランクに於いて、露光波長の短波長化
や高透過率化に対応できるハーフトーン型位相シフトマ
スク及びブランクを提供する。 【解決手段】半透明膜層に含まれる主要構成金属元素に
対するシリコン元素の含有比率が、それら2元素が構成
し得るシリサイド化合物のうち最もシリコンの含有比率
が高い化学量論比率よりも、シリコンの含有比率が高く
なっていることを特徴とする。
(57) [Summary] [PROBLEMS] A region transparent to exposure light on a glass substrate,
Corresponds to shorter exposure wavelength and higher transmittance in blanks with a translucent film layer used for manufacturing a halftone type phase shift mask with a translucent film region with controlled phase and transmittance The present invention provides a halftone type phase shift mask and blank. A content ratio of a silicon element to a main constituent metal element included in a translucent film layer is higher than a stoichiometric ratio of a silicon content ratio which is the highest among the silicide compounds that can be formed by the two elements. It is characterized in that the content ratio is high.

Description

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

【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
トマスクまたはハーフトーン型位相シフトマスクブラン
クに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photomask for exposure transfer used in a photolithography step in a semiconductor manufacturing process and a photomask blank for manufacturing the same, and more particularly to a halftone phase shifter. The present invention relates to a mask or a halftone type phase shift mask blank.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近のフォトマスク製造に利用されてい
る位相シフト法はSi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効果
および焦点深度向上の効果を持つ。
2. Description of the Related Art The phase shift method used in recent photomask manufacturing is one of the resolution improving techniques for transferring a pattern onto a Si wafer, and has been actively developed. In principle, by providing a phase shift unit in adjacent areas on the mask so that the phase difference between the transmitted light becomes 180 degrees, the light intensity at the boundary part is reduced when the transmitted light diffracts and interferes with each other. As a result, the resolution of the transfer pattern is improved. As a result, the resolution of fine patterns and the depth of focus can be greatly improved compared to ordinary photomasks.

【0003】上記のような位相シフト法はIBMのLeve
nsonらによって提唱され、特開昭58-173744号公報や、
原理では特公昭62-50811号公報に記載されており、レベ
ンソン型やハーフトーン型などが公知となっている。特
にハーフトーン型位相シフトマスクは、半透明性膜に透
過光の位相反転作用および、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] The phase shift method described above is based on IBM's Leve.
Proposed by nson et al., JP-A-58-173744,
The principle is described in JP-B-62-50811, and Levenson type and halftone type are known. In particular, the halftone type phase shift mask makes the edge shape of transmitted light intensity sharp by making the translucent film have the function of phase inversion of transmitted light and the role of light shielding below the resist sensitivity inside the pattern. This has the effect of improving the resolution and the depth of focus characteristics and transferring the mask pattern onto the wafer faithfully.

【0004】この中で特願平9-169143号公報や特願平9-
274429号公報ではハーフトーン型位相シフトマスクブラ
ンク(以下ハーフトーンブランクまたはブランクと記
述)の膜材料として、分光特性など優れた点を有するこ
とからZrやZrSiの化合物を使用したものを提案し
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
マスクのこと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、位相シフトマスクとして定義された範疇に
含まれるものとする。
Among these, Japanese Patent Application No. 9-169143 and Japanese Patent Application No.
Japanese Patent No. 274429 proposes a film material of a halftone type phase shift mask blank (hereinafter referred to as a halftone blank or blank) using a compound of Zr or ZrSi because of its excellent characteristics such as spectral characteristics. . Note that a photomask on which a transfer pattern is formed by enlarging a pattern dimension formed by exposure and transfer to a predetermined magnification is conventionally referred to as a reticle, but in the field of a phase shift mask according to the present invention. This is also called a reticle, and is included in the category defined as a phase shift mask.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ここ数年の半導体の急
激な微細化に伴い、それを達成するためのリソグラフィ
技術も同時に進歩を遂げてきた。マスクパターンをウエ
ハ上に転写する縮小投影露光装置(ステッパー)は解像
性を向上させるために短波長化が進みi線以降ではKr
Fエキシマレーザー,ArFエキシマレーザーといった
紫外光領域光への変遷を辿っている。また近年ではウエ
ハ上に転写されるパターンの解像性をより高めるため
に、シフター部における光の透過率を高めた高透過率ハ
ーフトーンマスクも注目されている。高透過率ハーフト
ーンマスクはシフター膜部の透過率が高く、位相が反転
して透過するする光の強度も強くなる。このため位相の
打ち消し効果化が高くなり、Siウエハへのパターン転
写時における解像性が向上する。
With the rapid miniaturization of semiconductors in recent years, lithography techniques for achieving the same have been advanced at the same time. In a reduction projection exposure apparatus (stepper) for transferring a mask pattern onto a wafer, the wavelength has been shortened in order to improve the resolution, and Kr has been reduced after i-line.
The transition to ultraviolet light such as F excimer laser and ArF excimer laser has been followed. In recent years, a high-transmittance halftone mask in which the transmittance of light in a shifter portion is increased in order to further enhance the resolution of a pattern transferred onto a wafer has been attracting attention. In the high transmittance halftone mask, the transmittance of the shifter film portion is high, and the intensity of the light transmitted with the phase inverted is increased. For this reason, the phase canceling effect is enhanced, and the resolution at the time of pattern transfer to the Si wafer is improved.

【0006】上記のような光のより短波長化への移行、
ハーフトーンマスクの高透過率化への対応を行う中で、
従来のフォトマスクブランクのシフター材料はこれらに
対応する為に材料面においても見直す必要がある。
The shift to shorter wavelength light as described above,
In response to increasing the transmittance of the halftone mask,
The shifter material of the conventional photomask blank needs to be reviewed in terms of material in order to cope with these.

【0007】従来提案されているハーフトーンマスクや
ブランクのシフターに用いられる膜材料の内、金属(M
e)とシリコン(Si)との化合物で形成されたものの
多くは、金属に遷移金属を用いており、これらの製造に
係るターゲットに於けるMeとSiの組成比(モル比)
はMe:Si=1:2の化学量論比のシリサイド化合物
を主体としている。若しくは他の化学量論比に基づく組
成比が主体となっている。例えば、マスク材料として分
光特性に優れる他、薬液や露光レーザー光等の各種耐性
に優れる事から提案されているジルコニウムとシリコン
の化合物を主要構成元素とするマスクやブランクのシフ
ター膜もMeとSiの比が2:1(ダイ・シリサイド)
のターゲットを用いている場合が多い。
[0007] Among the film materials used for halftone masks and blank shifters that have been conventionally proposed, metal (M) is used.
e) and many of the compounds formed of silicon (Si) use a transition metal as the metal, and the composition ratio (molar ratio) of Me and Si in the target for the production thereof
Is mainly composed of a silicide compound having a stoichiometric ratio of Me: Si = 1: 2. Alternatively, a composition ratio based on another stoichiometric ratio is mainly used. For example, a mask or blank shifter film using a compound of zirconium and silicon as a main constituent element, which is proposed because it has excellent spectral characteristics as a mask material and is excellent in various resistances such as a chemical solution and exposure laser light, is also made of Me and Si. 2: 1 ratio (die silicide)
Often, targets are used.

【0008】しかしながら、このようなMeSiの代表
的な組成のターゲットからシフター膜を成膜した場合に
は前記までに示したような移行への対応に問題が生じて
くる。これはハーフトーンマスク及びブランクが露光波
長の短波長化や高透過率化に対応するのが困難であると
いう事である。言い換えるとシフター構成する膜の透明
性が不足するということであり、光学定数のうちの消衰
係数kが低下しないことに起因するものである。
However, when a shifter film is formed from a target having such a typical composition of MeSi, there arises a problem in coping with the transition as described above. This means that it is difficult for the halftone mask and the blank to cope with a shorter exposure wavelength and a higher transmittance. In other words, the transparency of the film constituting the shifter is insufficient, and this is due to the fact that the extinction coefficient k of the optical constant does not decrease.

【0009】仮に従来の膜でハーフトーンマスクを形成
したとすると、ArFエキシマレーザー露光などの短波
長または高透過率のハーフトーンマスクへの対応を行う
中では検査波長域での透過率が極端に高くなるなど分光
特性が悪化してしまい、その結果として検査が困難にな
る等の問題が生じてしまう。若しくは位相差を180度
としたとき、所望の透過率を得ることが完全に不可能と
なってしまう。本発明の課題は、上記問題点を解決する
ことにある。
If a halftone mask is formed from a conventional film, the transmittance in the inspection wavelength range becomes extremely high when a short wavelength or high transmittance halftone mask such as ArF excimer laser exposure is used. As a result, the spectral characteristics are deteriorated, for example, the height is increased, and as a result, problems such as difficulty in inspection are caused. Alternatively, when the phase difference is set to 180 degrees, it becomes completely impossible to obtain a desired transmittance. An object of the present invention is to solve the above problems.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が提供するものは、ハーフトーン型位相シフト
マスクおよびハーフトーン型位相シフトマスクブランク
において、Zr等の金属元素とSi元素の含有比率を光
学特性や膜特性等の関わりから鑑みて定めるものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a halftone type phase shift mask and a halftone type phase shift mask blank containing a metal element such as Zr and a Si element. The ratio is determined in consideration of the optical characteristics, film characteristics, and the like.

【0011】具体的には上記で挙げたような問題点を解
決するために、ハーフトーン型位相シフトマスクおよび
この製造に係るマスクブランクのガラス基板上に設けら
れた半透明性膜に於いて、既定の元素量論比に基づく金
属シリサイド化合物ターゲットからでは得られない膜透
明性と実現し、且つ同時にハーフトーンマスクとして必
要な屈折率の条件を満たすことができる組成比を規定す
るものである。すなわちハーフトーンマスクの該半透明
性膜における金属とSiの組成比をある範囲内で定めた
ことを特徴としたもので、これによって上記問題点に列
挙した事柄を解決することが出来るものである。
Specifically, in order to solve the above-mentioned problems, in a halftone type phase shift mask and a semi-transparent film provided on a glass substrate of a mask blank according to the manufacture, It defines a composition ratio that achieves film transparency that cannot be obtained from a metal silicide compound target based on a predetermined elemental stoichiometric ratio, and at the same time, satisfies the refractive index condition required for a halftone mask. That is, the composition ratio of metal and Si in the semi-transparent film of the halftone mask is determined within a certain range, thereby solving the problems listed in the above problem. .

【0012】本発明ではこのような上記記載の方法によ
って問題解決をはかるもので、以下にその手段を列挙す
る。
In the present invention, the problem is solved by the above-described method, and the means are listed below.

【0013】本発明の請求項1の発明は、ガラス基板上
に露光光に対して透明な領域と、位相および透過率が制
御された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られる半透明膜層を有するブラン
クに於いて、半透明膜層に含まれる主要構成金属元素に
対するシリコン元素の含有比率が、それら2元素が構成
し得るシリサイド化合物のうち最もシリコンの含有比率
が高い化学量論比率よりも、シリコンの含有比率が高く
なっていることを特徴とするブランクとしたものであ
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a halftone type phase shift mask having a transparent region for exposure light and a translucent film region having a controlled phase and transmittance on a glass substrate. In the blank having the translucent film layer used for the above, the content ratio of the silicon element to the main constituent metal elements contained in the translucent film layer is the most silicon content ratio among the silicide compounds that can be constituted by the two elements. The blank is characterized in that the silicon content ratio is higher than the high stoichiometric ratio.

【0014】本発明の請求項2の発明は、ガラス基板上
に露光光に対して透明な領域と、位相および透過率が制
御された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られる半透明膜層を有するブラン
クに於いて、半透明膜層に含まれる主要構成金属元素に
対するシリコン元素の含有比率が、それら2元素が構成
し得るダイ・シリサイド化合物の化学量論比率よりもシ
リコンの含有比率が高いことを特徴とするブランクとし
たものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a halftone type phase shift mask having a region transparent to exposure light and a translucent film region having a controlled phase and transmittance on a glass substrate. In the blank having the translucent film layer used for the above, the content ratio of the silicon element to the main constituent metal element contained in the translucent film layer is determined by the stoichiometric ratio of the die silicide compound that can be composed of the two elements. Is also a blank characterized by a high silicon content.

【0015】本発明の請求項3の発明は、請求項1また
は請求項2記載のブランクにおいて、半透明膜層の主要
構成元素が遷移金属とシリコンの化合物で構成されたも
のであるブランク。としたものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the blank according to the first or second aspect, wherein a main constituent element of the translucent film layer is composed of a compound of a transition metal and silicon. It is what it was.

【0016】本発明の請求項4の発明は、請求項3のブ
ランクにおいて、半透明膜層の構成元素が遷移金属と、
シリコンと、酸素からなり、遷移金属とシリコンの原子
比(シリコン/遷移金属)が1.85から3.43の範
囲内であることを特徴とするブランクとしたものであ
る。
According to a fourth aspect of the present invention, in the blank of the third aspect, the constituent elements of the translucent film layer are a transition metal,
A blank comprising silicon and oxygen, wherein the atomic ratio of transition metal to silicon (silicon / transition metal) is in the range of 1.85 to 3.43.

【0017】本発明の請求項5の発明は、請求項3記載
のブランクにおいて、半透明膜層の構成元素が遷移金属
と、シリコンと、酸素・窒素もしくは窒素からなり、遷
移金属とシリコンの原子比(シリコン/遷移金属)が
1.85から7.44の範囲内であることを特徴とする
ブランクとしたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the blank according to the third aspect, the constituent elements of the translucent film layer include a transition metal, silicon, and oxygen / nitrogen or nitrogen. A blank characterized in that the ratio (silicon / transition metal) is in the range of 1.85 to 7.44.

【0018】本発明の請求項6の発明は、請求項1〜請
求項5いずれか1項記載のブランクにおいて、半透明層
の主要構成金属元素もしくは遷移金属がジルコニウムで
あることを特徴とするブランクとしたものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the blank according to any one of the first to fifth aspects, wherein the main constituent metal element or transition metal of the translucent layer is zirconium. It is what it was.

【0019】本発明の請求項7の発明は、請求項1〜請
求項6いずれか1項記載のブランクを用いて製造された
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。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a halftone type phase shift mask manufactured by using the blank according to any one of the first to sixth aspects.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明に係るフォトマスク、特に
ハーフトーン型位相シフトマスクおよびハーフトーン型
位相シフトマスクブランクは、合成石英等の透明基板上
にパターニングされた半透明性膜シフターを設けたもの
であるが、この半透明膜を露光光源の短波長化や高透過
率ハーフトーンに対応可能とさせるために、半透明膜の
元素組成比を具体的に定めたものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A photomask according to the present invention, in particular, a halftone type phase shift mask and a halftone type phase shift mask blank, are provided with a translucent film shifter patterned on a transparent substrate such as synthetic quartz. However, in order to make this translucent film compatible with a shorter wavelength of the exposure light source and a high transmittance halftone, the element composition ratio of the translucent film is specifically determined.

【0021】組成範囲の決定に於いては、異なる2つの
ターゲットから同時且つ同一基板上に成膜を行う2源ス
パッタリング方法により、複数の組成の異なるシフター
膜を形成し検討を行った。以下にその詳細を記す。尚、
実験では主にZrとSiを主要構成元素とする膜を用い
て居るが、Zr以外でもHf,Ti,Moなど他の金属
でも遷移金属であれば同傾向であるのでこれらの金属を
用いることも可能である。
In determining the composition range, a plurality of shifter films having different compositions were formed by a two-source sputtering method for simultaneously forming films from two different targets on the same substrate. The details are described below. still,
In the experiment, a film containing Zr and Si as main constituent elements is mainly used, but other metals such as Hf, Ti, and Mo other than Zr have the same tendency as long as they are transition metals, so that these metals may be used. It is possible.

【0022】実験には既存のZrSi2スパッタリング
ターゲットとSiスパッタリングターゲットとを同時に
スパッタリング成膜を行い、各スパッタリングターゲッ
トへの印可電力を制御することにより膜の組成比を変化
させた。尚、成膜した膜の組成分析にはXPS分析を使
用した。 ターゲット :Si,ZrSi2 成膜雰囲気 :Ar+O2=40[SCCM](反応性スパッタリング) O2=1.0〜5.0[SCCM](O2/(Ar+O2)*100=2.5%〜12.5%) Pressure :0.25[Pa] Power :DC300[W](Total) Si/(Si+ZrSi2)=0%(ZrSi2)〜100%(Si)・・・Power比 ターケ゛ット-基板間距離 :200[mm] Anneal :250℃,1h (Oven) 組成定量分析:XPS (Zr+Si+O=100%) 膜定常層までエッチングし分析
In the experiment, an existing ZrSi 2 sputtering target and a Si sputtering target were simultaneously formed by sputtering, and the composition ratio of the film was changed by controlling the power applied to each sputtering target. XPS analysis was used for the composition analysis of the formed film. Target: Si, ZrSi 2 film formation atmosphere: Ar + O 2 = 40 [ SCCM] ( reactive sputtering) O 2 = 1.0~5.0 [SCCM] (O 2 / (Ar + O 2) * 100 = 2.5% ~12.5 %) Pressure: 0.25 [Pa] Power: DC300 [W] (Total) Si / (Si + ZrSi 2) = 0% (ZrSi 2) ~100% (Si) ··· Power ratio Take Bu Tsu bets - substrate distance: 200 [mm ] Anneal: 250 ℃, 1h (Oven) Quantitative analysis of composition: XPS (Zr + Si + O = 100%) Etching and analysis up to the steady state layer

【0023】上記実験結果よりSiへのパワー比(Si
含有量)に対する結果を図1・表1に示す。図1は、横
軸を屈折率、縦軸を消衰係数とし、パワー比を変化した
ときの結果を表す。又これらの結果をデータで示したも
のが表1である。またAr/O 2=35/5SCCMのときの
条件について再実験をした結果を図2・表2に示す。図
2は横軸がパワー比、縦軸が消衰係数(図(a))、又
は屈折率(図(b))とし、パワー比を変化したときの
結果を表す。又これらの結果をデータで示したものが表
2である。この結果より膜中のSi含有量を増すと消衰
係数kが低下するため膜の透明性が高まり、より短波長
露光光に対する透過性が高まる。また分光特性を悪化さ
せることなく、krFエキシマレーザーやArFエキシ
マレーザーに対応する高透過率ハーフトーンマスクを形
成することが可能である。しかしながらSiの含有量を
増す共にkが低下する大きな効果はあるが、同時に屈折
率nの値も低下する。nの低下は膜厚の増加を伴うため
ある程度以上の屈折率は確保する必要がある。上記図2
の結果よりハーフトーンマスクとして最適な範囲は、パ
ワー比(:Si/(Si+ZrSi2))=0〜30%の範囲(n:2.255
〜1.781)である。これ以上のパワー比では急激にnが
低下するため不適である。
From the above experimental results, the power ratio to Si (Si
FIG. 1 and Table 1 show the results for (content). Figure 1 is horizontal
The axis is the refractive index, the vertical axis is the extinction coefficient, and the power ratio is changed.
The result of the time is shown. The results are shown in data
Table 1 shows the results. Ar / O Two= 35/5 SCCM
FIG. 2 and Table 2 show the results of re-testing the conditions. Figure
2, the horizontal axis represents the power ratio, the vertical axis represents the extinction coefficient (Fig. (A)), and
Is the refractive index (Fig. (B)), and when the power ratio is changed
Indicates the result. These results are shown in the table below.
2. From this result, the extinction occurs when the Si content in the film is increased
Because the coefficient k decreases, the transparency of the film increases, and the wavelength becomes shorter.
The transparency to exposure light is increased. Also deteriorated the spectral characteristics
KrF excimer laser or ArF excimer
Shapes a high transmittance halftone mask corresponding to Marazu
Is possible. However, the content of Si
There is a great effect that k decreases with increasing, but at the same time refraction
The value of the ratio n also decreases. Since a decrease in n is accompanied by an increase in film thickness
It is necessary to ensure a certain level of refractive index. Figure 2 above
The optimal range for the halftone mask from the results of
Power ratio (: Si / (Si + ZrSiTwo)) = 0 range to 30% (n: 2.255)
~ 1.781). At power ratios higher than this, n suddenly increases.
It is not suitable because it lowers.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】[0025]

【表2】 [Table 2]

【0026】また、以上まで膜の元素組成比をXPSに
より調べた結果が表3である。この結果より、上記まで
に記載の目的を達成することが可能な元素組成比の範囲
はSi/Zr=1.85〜3.43と定めることができ
る。
Table 3 shows the results obtained by examining the element composition ratio of the film by XPS. From this result, the range of the element composition ratio that can achieve the object described above can be determined as Si / Zr = 1.85 to 3.43.

【0027】[0027]

【表3】 [Table 3]

【0028】スパッタリング時の導入ガスとしてN2
NO, N2O等を使用し、膜中に窒素を含有させた場合
には、含有させない場合に比較して屈折率nの値は大き
くなる。ZrSi2ターゲットを使用して、Ar+ N2
Oの反応性スパッタリングで膜をした場合n=2.8、
Ar+NOの反応性スパッタリングの場合にはn=2.
6となり、窒素を含有しない場合に比較して増加する。
このため膜中に窒素含有の場合には、nによる制約が緩
和されるため上記記載のパワー比の範囲は拡大し、Si
/Zr=1.85〜7.44が最適である。これ以上S
iの含有比を増加した場合には、エッチングの際の合成
石英との選択性等が問題となってしまう。
When N 2 , NO, N 2 O, or the like is used as a gas introduced during sputtering and nitrogen is contained in the film, the value of the refractive index n becomes larger than when nitrogen is not contained. Ar + N 2 using a ZrSi 2 target
When the film is formed by reactive sputtering of O, n = 2.8,
In the case of Ar + NO reactive sputtering, n = 2.
6, which is increased as compared with the case where no nitrogen is contained.
For this reason, when the film contains nitrogen, the constraint of n is alleviated and the range of the power ratio described above is expanded,
/Zr=1.85 to 7.44 is optimal. No more S
When the content ratio of i is increased, selectivity with synthetic quartz at the time of etching becomes a problem.

【0029】これらの範囲は即ち、主要構成金属に対す
るシリコン元素の含有比率に於いて、それら2元素が構
成し得るダイ・シリサイド化合物の化学量論比率よりも
シリコンの含有比率を高くすることや,主要構成金属に
対するシリコン元素の含有比率に於いて、それら2元素
が構成し得るシリサイド化合物のうち最もシリコン含有
比率が高い化学量論比率よりも、シリコンの含有比率が
高くすることと同様なことである。
These ranges mean that the silicon content in the content ratio of silicon to the main constituent metal is higher than the stoichiometric ratio of the di-silicide compound that can be formed by the two elements, In the content ratio of the silicon element with respect to the main constituent metal, the same as the case where the silicon content ratio is higher than the stoichiometric ratio in which the silicon content ratio is the highest among the silicide compounds that can be formed by the two elements. is there.

【0030】本発明のハーフトーン型位相シフトマスク
ブランクの成膜は反応性スパッタリングを用いて行うこ
とが出来る。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、ArおよびO2ガスの雰囲気
中でZrSiの酸化物膜をガラス基板上に成膜する。
尚、導入ガスを適宜変更することにより、同様に窒化や
弗化等がなされた薄膜を得ることも可能である。
The halftone phase shift mask blank of the present invention can be formed by using reactive sputtering. A magnetron sputtering device is used as a sputtering device, and a ZrSi oxide film is formed on a glass substrate in an atmosphere of Ar and O 2 gas.
Incidentally, by appropriately changing the introduced gas, it is also possible to obtain a thin film similarly nitrided or fluorinated.

【0031】本発明のブランクの製造に使用するスパッ
タリングターゲットはZrとSiのシリサイド化された
ターゲットを主体とすることが出来る。その製造方法は
先ずZrとSiを粉末から化学量論比に基づく割合で混
合した後、加熱を行いZrとSiの間でシリサイド反応
を促しZrSiやZrSi2等のシリサイド材料を得
る。ZrとSiの化合物はこの他にもZr5Si4やZr
3Si2,Zr5Si3,Zr 2Si等でも良い。この後、
以上材料を再び粉砕し、場合によってはZr若しくはS
i粉を若干添加・混合し組成比を調整しターゲットとし
てプレス成形する。また、ZrとSiを粉体の状態から
組成比に基づき混合を行い、後にプレス加工を行い成形
した混合物ターゲットでも別段問題は生じない。
The spatter used for producing the blank of the present invention is
Turing target is silicidized Zr and Si
The target can be the subject. The manufacturing method is
First, Zr and Si are mixed from the powder at a ratio based on the stoichiometric ratio.
After combining, heating and silicide reaction between Zr and Si
Promotes ZrSi and ZrSiTwoAnd other silicide materials
You. The compound of Zr and Si is also ZrFiveSiFourAnd Zr
ThreeSiTwo, ZrFiveSiThree, Zr TwoSi or the like may be used. After this,
The material is crushed again and Zr or S
Add and mix i-powder slightly to adjust the composition ratio and use it as a target
Press molding. In addition, Zr and Si are converted from a powder state.
Mixing based on the composition ratio, then press working and molding
No particular problem arises with the target mixture.

【0032】[0032]

【実施例】本発明のハーフトーン型位相シフトマスクを
実施例により説明する。本実施例ではターゲットは上記
のような製造方法でZrSi3.0の組成としたターゲッ
トを使用した。成膜はAr+O2=40 SCCMのガス条件
のもとで電力=DC300Wにて成膜を行った。 ここで
Ar/O2=35/5SCCMの酸素分圧条件において成膜
を行った場合のn=1.80,k=0.021という光
学定数が得られた。この膜は従来のシフター膜に比較し
てkの値が小さいため光の透過性が良かった。また、1
171Åの膜厚の上記光学定数の膜と、膜厚169Åの
n=2.25,k=0.15の光学定数を持つ膜を重ね
合わせることにより、分光特性が良好でArFレーザー
露光光に対する位相差が180度で、透過率20%の高
透過率のハーフトーンブランクを得た。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A halftone type phase shift mask according to the present invention will be described with reference to embodiments. In this embodiment, a target having a composition of ZrSi 3.0 by the above-described manufacturing method was used. The film was formed under a gas condition of Ar + O 2 = 40 SCCM at a power of 300 W DC. Here, optical constants of n = 1.80 and k = 0.021 were obtained when the film was formed under the oxygen partial pressure condition of Ar / O 2 = 35/5 SCCM. Since this film had a smaller value of k than the conventional shifter film, it had good light transmittance. Also, 1
By superimposing a film having the above-mentioned optical constant of 171 ° and a film having an optical constant of n = 2.25 and k = 0.15 with a thickness of 169 °, the spectral characteristics are good and the position with respect to the ArF laser exposure light is good. A halftone blank with a phase difference of 180 ° and a high transmittance of 20% was obtained.

【0033】次にこうして得た位相シフトマスクブラン
クにレジスト(ポジ型レジストZEP−7000)を塗
布し,所定のパターンに電子ビーム露光し,現像等のレ
ジストプロセスを経てドライエッチングを行うことによ
りパターンを形成し、ハーフトーン型位相シフトマスク
を得た。ドライエッチング条件は以下の通りであった。
ドライエッチング装置にはRIE装置を使用した。エッチンク゛カ゛ス :BCl3 圧力 :1.0Pa 12Pa POWER :200W 100W 尚、エッチングガスはこの他の塩素系ガスやフッ素系ガ
スを使った場合でもエッチングは可能である。
Next, a resist (positive resist ZEP-7000) is applied to the thus obtained phase shift mask blank, electron beam exposure is performed in a predetermined pattern, and dry etching is performed through a resist process such as development to form a pattern. Then, a halftone type phase shift mask was obtained. Dry etching conditions were as follows.
An RIE device was used as a dry etching device. Etching gas: BCl3 Pressure: 1.0 Pa 12 Pa POWER: 200 W 100 W The etching can be performed even when other chlorine-based gas or fluorine-based gas is used as the etching gas.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明は、現在の金属およびシリコンが
含有されているハーフトーン型位相シフトマスクに適用
可能なものであり、特にはジルコニウム(Zr)やシリ
コン(Si)が主要構成元素とするのものに対しては有
効であるが、TiやHf,MoなどZrと類似した性質
を持つ遷移金属が主体となるものには適用可能である。
また本発明は上記ハーフトーン型位相シフトマスクを鑑
みてなされたものであり、特に今後の半導体の微細化に
対応したマスクの品質向上等には有効な手段となるもの
である。その方法としてはガラス基板上に設けられた膜
中に含まれるZr等の金属含有量に対するSiの含有量
を規定するものである。
The present invention is applicable to a halftone type phase shift mask containing metal and silicon at present, and in particular, zirconium (Zr) or silicon (Si) is a main constituent element. However, it is applicable to those mainly composed of a transition metal such as Ti, Hf, and Mo having properties similar to Zr.
Further, the present invention has been made in view of the above-mentioned halftone type phase shift mask, and is an effective means for improving the quality of a mask particularly corresponding to future miniaturization of semiconductors. As the method, the content of Si with respect to the content of metal such as Zr contained in a film provided on a glass substrate is defined.

【0035】すなわち、ハーフトーン型位相シフトマス
クおよびこの製造に係るマスクブランクのガラス基板上
に設けられた半透明性膜に於いて、既定の元素量論比に
基づく金属シリサイド化合物ターゲットからでは得られ
ない膜透明性を実現し、且つ同時にハーフトーンマスク
として必要な屈折率の条件を満たすことができる組成比
を規定するものである。具体的には、膜中に含まれる金
属元素に対するシリコン元素の含有比率を上記記載の範
囲内とすることにより、ハーフトーンマスクとして必要
な屈折率の値を確保した上で、消衰係数kの低下した膜
を得ることが可能となる。従ってこの膜をハーフトーン
マスクおよびブランクのシフターを形成する単層膜もし
くは多層膜中に用いることにより、露光光の短波長化に
対応することが可能となる。またArFエキシマレーザ
ーやKrFエキシマレーザーなどの特定の露光光波長に
於いて従来では膜の透明性の問題から作製できる透過率
の上限に制約があったが、上記の組成比の膜を使用する
ことにより高透過率を有すハーフトーンマスクを実現す
ることが可能である。この結果この高透過率ハーフトー
ンマスクを用いることによりSiウエハへのパターン転
写時には高い解像性を得られる。
That is, in a halftone type phase shift mask and a semi-transparent film provided on a glass substrate of a mask blank according to this manufacturing method, a semi-transparent film obtained from a metal silicide compound target based on a predetermined stoichiometric ratio is obtained. It is intended to provide a composition ratio capable of realizing no film transparency and at the same time satisfying the condition of the refractive index required as a halftone mask. Specifically, by setting the content ratio of the silicon element to the metal element contained in the film within the above-described range, the value of the refractive index necessary for the halftone mask is secured, and the extinction coefficient k It is possible to obtain a reduced film. Therefore, by using this film in a single-layer film or a multilayer film forming a halftone mask and a shifter of a blank, it becomes possible to cope with a shorter wavelength of exposure light. In addition, at a specific exposure light wavelength such as an ArF excimer laser or a KrF excimer laser, there has been a limitation on the upper limit of the transmittance that can be produced conventionally due to the problem of the transparency of the film. Accordingly, it is possible to realize a halftone mask having a high transmittance. As a result, by using this high transmittance halftone mask, high resolution can be obtained at the time of pattern transfer to a Si wafer.

【0036】尚、補足としてこの範囲でSiの含有量を
増加させることにより、熱硫酸やSC−1洗浄液等の薬
液や、アニールに対する耐性も向上することが確認させ
た。
As a supplement, it has been confirmed that by increasing the Si content in this range, the resistance to chemicals such as hot sulfuric acid and SC-1 cleaning solution and annealing can be improved.

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

【図1】本発明のハーフトーン型位相シフトマスク及び
ブランク用スパッタリングターゲットの実施例に係る実
験結果を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing experimental results according to an example of a halftone phase shift mask and a blank sputtering target of the present invention.

【図2】本発明のハーフトーン型位相シフトマスク及び
ブランク用スパッタリングターゲットの実施例に係る他
の実験結果を示す説明図で、(a)はパワー比と消衰係
数の関係の結果を示す説明図、(b)はパワー比と屈折
率の関係の結果を示す説明図である。
FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams showing another experimental result according to the embodiment of the halftone phase shift mask and the blank sputtering target of the present invention. FIG. 2A is a diagram showing the result of the relationship between the power ratio and the extinction coefficient. FIG. 3B is an explanatory diagram showing the result of the relationship between the power ratio and the refractive index.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金山 浩一郎 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 山嵜 司 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 Fターム(参考) 2H095 BB03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Koichiro Kanayama 1-5-1, Taito, Taito-ku, Tokyo Letterpress Printing Co., Ltd. (72) Inventor Tsukasa Yamazaki 1-15-1 Taito, Taito-ku, Tokyo Letterpress F-term (reference) in Printing Co., Ltd. 2H095 BB03

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ガラス基板上に露光光に対して透明な領域
と、位相および透過率が制御された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られる
半透明膜層を有するブランクに於いて、半透明膜層に含
まれる主要構成金属元素に対するシリコン元素の含有比
率が、それら2元素が構成し得るシリサイド化合物のう
ち最もシリコンの含有比率が高い化学量論比率よりも、
シリコンの含有比率が高くなっていることを特徴とする
ブランク。
1. A semi-transparent film layer used for manufacturing a half-tone type phase shift mask having a region transparent to exposure light and a semi-transparent film region having a controlled phase and transmittance on a glass substrate. In the blank having, the content ratio of the silicon element to the main constituent metal elements contained in the translucent film layer is higher than the stoichiometric ratio in which the silicon content is the highest among the silicide compounds that can be formed by the two elements,
A blank characterized by a high silicon content.
【請求項2】ガラス基板上に露光光に対して透明な領域
と、位相および透過率が制御された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られる
半透明膜層を有するブランクに於いて、半透明膜層に含
まれる主要構成金属元素に対するシリコン元素の含有比
率が、それら2元素が構成し得るダイ・シリサイド化合
物の化学量論比率よりもシリコンの含有比率が高いこと
を特徴とするブランク。
2. A semi-transparent film layer used for manufacturing a halftone type phase shift mask having a region transparent to exposure light and a semi-transparent film region having a controlled phase and transmittance on a glass substrate. In the blank having, the content ratio of silicon element to the main constituent metal element contained in the translucent film layer is higher than the stoichiometric ratio of the di-silicide compound that these two elements can constitute. A blank characterized by the following.
【請求項3】請求項1または請求項2記載のブランクに
おいて、半透明膜層の主要構成元素が遷移金属とシリコ
ンの化合物で構成されたものであるブランク。
3. The blank according to claim 1, wherein the main constituent element of the translucent film layer is a compound of a transition metal and silicon.
【請求項4】請求項3のブランクにおいて、半透明膜層
の構成元素が遷移金属と、シリコンと、酸素からなり、
遷移金属とシリコンの原子比(シリコン/遷移金属)が
1.85から3.43の範囲内であることを特徴とする
ブランク。
4. A blank according to claim 3, wherein the constituent elements of the translucent film layer comprise a transition metal, silicon and oxygen,
A blank having an atomic ratio of transition metal to silicon (silicon / transition metal) in the range of 1.85 to 3.43.
【請求項5】請求項3記載のブランクにおいて、半透明
膜層の構成元素が遷移金属と、シリコンと、酸素・窒素
もしくは窒素からなり、遷移金属とシリコンの原子比
(シリコン/遷移金属)が1.85から7.44の範囲
内であることを特徴とするブランク。
5. The blank according to claim 3, wherein the constituent elements of the translucent film layer are a transition metal, silicon, and oxygen / nitrogen or nitrogen, and the atomic ratio of transition metal to silicon (silicon / transition metal) is A blank characterized by being in the range from 1.85 to 7.44.
【請求項6】請求項1〜請求項5いずれか1項記載のブ
ランクにおいて、半透明層の主要構成金属元素もしくは
遷移金属がジルコニウムであることを特徴とするブラン
ク。
6. The blank according to claim 1, wherein the main constituent metal element or transition metal of the translucent layer is zirconium.
【請求項7】請求項1〜請求項6いずれか1項記載のブ
ランクを用いて製造されたことを特徴とするハーフトー
ン型位相シフトマスク。
7. A halftone type phase shift mask manufactured using the blank according to claim 1. Description:
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