JP4696365B2 - Levenson type phase shift mask - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、LSI製造に用いるレベンソン型位相シフトマスクに関するものであり、さらに詳しくは、従来のフォトマスクと同様に投影露光装置で用いることができ、フォトマスク面で反射する不必要な光に起因する転写精度の劣化を防止し、転写パターンの解像力を向上させることができるレベンソン型位相シフトマスクに関する。
【0002】
【従来の技術】
図5(a)は、従来のフォトマスクの構造の一例を示す断面図である。図5(a)に示すように、従来のフォトマスクは、投影光に対し遮光性を有する厚さ100nmほどの遮光膜パターン(12)が透明性基板(11)の片面に形成されているものである。なお、ここで遮光膜パターン(12)は表面を低反射化するため、多層構造からなる場合もある。
【0003】
LSIの高集積化が進展していくにつれて、デザインルールは露光する光源の波長近傍の微細な線幅を含むようになり、フォトマスクの開口部パターン(16)を通過した投影光がウェハ上で回折し、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、ウェハ上のレジストが感光して、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る。
【0004】
そこで、フォトマスクの隣接する開口部パターンを透過する投影光の位相に互いに180度の位相差をもたせ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、位相シフト技術がIBMのLevensonらによって提唱された。(特開昭58−173744号公報、原理では特公昭62−50811号公報に記載)
すなわち、隣接する開口部パターンの一方に位相シフト部を設けることによって、透過光が回折し、干渉し合う際、双方の位相が反転するようにし、その結果境界部の光強度を弱め合い、転写パターンは分離解像するようになる。
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の露光法よりも向上し、焦点深度が改善される。
【0005】
上記のような、隣接する開口部パターンの一方に位相シフト部を設けて透過光を位相反転させるフォトマスクは、一般にレベンソン型位相シフトマスク、またはAlternative type位相シフトマスクと呼ばれる。
(例えば文献1;桑原理「リソグラフィー技術の最前線(1)マスク技術」、O plus E、No.182、1995年1月号、p.92)
開口部パターンの一方に位相シフト部を設ける方法には、透明性基板に掘込み部を形成する基板掘込み型と、シフタ層と呼ばれる透過性の薄膜パターンを形成するシフタ型の2通りがある。さらにシフタ型には前記透明性基板上に前記遮光膜より先に透明性膜を成膜し、掘込み型と同様に遮光膜パターン形成後にシフタパターンを形成する下シフタ型と、予め前記透明性基板上に前記遮光膜パターンを形成した後、透明性膜を成膜し、しかる後、シフタパターンを形成する上シフタ型の2通りがある。
【0006】
図5(b)、(c)、及び(d)に示す断面図は、各々レベンソン型位相シフトマスク(掘込み型)、レベンソン型位相シフトマスク(下シフタ型)、及びレベンソン型位相シフトマスク(上シフタ型)の基本構造である。
(13)は掘込み型の位相シフタ部、(14)は下シフタ型の位相シフタ部、(15)は上シフタ型の位相シフタ部を示している。
尚、これらの構成要素である遮光膜パターン(12)は表面を低反射化するため、多層構造から成る場合もある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
フォトマスクを用いてウェハ上に投影露光する際の問題点の一つにウェハ面及びフォトマスク面で反射する不必要な光に起因する転写精度の劣化の問題がある。特に、ウェハ側のレジストの下地がAlなどの金属層の場合は反射率が高いために、金属層の上に反射防止膜をつける必要があり、最適な反射防止膜の選択が試みられてきた。
(例えば文献3;ULSIリソグラフィ技術の革新(サイエンスフォーラム)、1994、p.60)
【0008】
しかるに、フォトマスク面で反射する光に対する上記のような反射防止膜の検討は十分でなく、今後のパターン線幅の微細化や位相シフトマスクなどの通常と異なる形態のフォトマスクまで対応できる反射防止技術が必要である。
またこの際は、反射防止膜を新たに設けることで、膜欠陥を増加させたり、製造プロセスを複雑にしてしまうおそれがあるので、反射防止膜を新たに設けることがフォトマスクの欠陥増加や、製造プロセスを複雑にする要因とならない構造及び材料を選定する必要がある。
【0009】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、レベンソン型位相シフトマスクの製造に際しては、製造プロセスを複雑にすることなく、また、欠陥が増加する要因を増やすことなく、また、製造されたレベンソン型位相シフトマスクは、フォトマスク面で反射する不必要な光に起因する転写精度の劣化を防止し、転写パターンの解像力を向上させることができるレベンソン型位相シフトマスクを提供することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透明性基板上に遮光膜パターンと開口部パターンが繰り返し存在し、一つ置きの開口部パターンに通過する透過光の位相を反転させる透明性膜をパターン形成した上シフタ型のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記遮光膜パターンの屈折率naと反射防止層の屈折率nが、na>nとなる条件であり、前記透明性膜が遮光膜パターン上に形成された反射防止層の材料と同一であることを特徴とするレベンソン型位相シフトマスクである。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明を一実施の形態に基づいて以下に説明する。
図1は、本発明によるレベンソン型位相シフトマスクの一実施例を示す断面図である。図1に示すように、本発明によるレベンソン型位相シフトマスクは、透明性基板(1)上に遮光膜パターン(2a)と開口部パターン(4a)が繰り返し存在し、一つ置きの開口部パターン(4a)には、その通過する透過光の位相を反転させる透明性膜が位相シフタ部(3a)として設けられ、また、遮光膜パターン(2a)上には、反射防止層(3b)が設けられたものである。
【0013】
本発明は、透明性基板上に遮光膜パターン(2a)と開口部パターンが繰り返し存在し、一つ置きの開口部パターンに通過する透過光の位相を反転させる透明性膜をパターン形成した上シフタ型のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記遮光膜パターンの屈折率naと反射防止層の屈折率nが、na>nとなる条件であり、前記透明性膜が遮光膜パターン上に形成された反射防止層の材料と同一であることを特徴とするものである。反射防止層の材料を透明性膜の材料と同一にすることで、成膜の回数を減らすことができるため、製造プロセスを簡略にでき、成膜時に膜欠陥が発生する要因を低減することができる。
【0014】
以下に、本発明によるレベンソン型位相シフトマスクに形成されている薄膜の屈折率、膜厚、及びその関連について説明する。
一般に、透明性基板上に成膜された薄膜に対する光の透過率や反射率は、この膜の光学定数(屈折率、消衰係数)と膜厚、及び基板、露光雰囲気(通常は空気)の屈折率に依存し、膜内での多重干渉の結果として定まる。
【0015】
透明性基板上に形成された、遮光膜と反射防止層からなる遮光性2層膜の反射率を0にするための条件、すなわち反射防止条件は、例えば、垂直入射を仮定し、透明性基板を含めた3層構造を考えたとき、反射防止層、遮光膜、透明性基板及び空気の屈折率をそれぞれn、na 、ns およびn0 とすると、
na /n=√(ns /n0 ) ・・・・(1)
かつ、反射防止層及び遮光膜の膜厚をそれぞれd、da とすると
d =(2m+1)λ/8n (m=0、1、2、・・・)
da =(2m+1)λ/8na (m=0、1、2、・・・)
・・・・・・・・・・(2)
λ:露光波長
である。
【0016】
上記数式(1)、及び(2)が満たされれば反射率は0となる。同様に遮光膜が金属性の膜である場合においては、数式(1)、及び(2)を完全には満たさなくとも、n0 <na /n<ns となるように成膜すれば、ある程度の反射防止効果を得ることができる。
【0017】
このように数式(1)、及び(2)が満たされれば、反射率は低く抑えられるが、本発明のように、透明性基板として合成石英を用いた場合、その屈折率は、露光波長でns ≒1.5程度であるので、
na /n=√ns =1.22
となり、na >nとなることが必要条件となる。
【0018】
【実施例】
以下実施例により本発明を詳細に説明する。
【0019】
<実施例1>
実施例1では図1のレベンソン型位相シフトマスクを作製する場合を、図2(a)〜(d)に沿って説明する。
露光波長λ=193nmに対する屈折率ns =1.56、消衰係数ks =0の光学定数を有する石英基板からなる透明性基板(1)上に、遮光膜(2)として窒化タンタル膜(TaN)をアルゴン(Ar)ガスと窒素(N2 )ガスによる反応性スパッタリング法により成膜し、フォトマスク用ブランクを作製した(図2(a))。
窒化タンタル膜は所定の膜厚を持つようにした。ここで、窒化タンタル膜の光学定数はあらかじめ予備実験により確認してあり、露光波長193nmに対して、屈折率na =2.06、消衰係数ka =1.55であった。
【0020】
次に、通常の電子線リソグラフィ工程により、上記フォトマスク用ブランク上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして遮光膜(2)を4フッ化炭素(CF4 )及び酸素(O2 )をエッチングガスとしてドライエッチングした後、レジストパターンを除去して遮光膜パターン(2a)を有するフォトマスクを作製した(図2(b))。
【0021】
次に、アルゴン(Ar)ガスに酸素(O2 )ガス及び窒素(N2 )ガスを適量添加した反応性スパッタリング法により酸化窒化シリコン(SiON)膜を反射防止層及び位相シフタ部となる透明性膜(3)として成膜した。
この酸化窒化シリコン膜の光学定数は、あらかじめ予備実験により確認してあり、屈折率n=1.909、消衰係数k=0.0096であった。また、膜厚は106.2nmとした。次に、通常の電子線リソグラフィ工程により、上記透明性膜上に、位相シフタ部のパターニングに用いるレジストパターン(4)を形成した(図2(c))。
【0022】
次に、この透明性膜を4フッ化炭素(CF4 )ガスにてドライエッチングを行った後、レジストパターン(4)を除去した。この際に、透明性膜が遮光膜パターン(2a)上の反射防止層となるべく、時間制御により遮光膜パターン(2a)上に膜厚16.0nm残るようにエッチングを行ない、位相シフタ部(3a)および反射防止層(3b)をもつ透明性膜(3’)に形成した。
次に、通常の電子線リソグラフィ工程により、上記透明性膜(3’)上に、透明性基板上に直接形成されている透明性膜部分(3c)を取り除くためのレジストパターン(5)を形成した(図2(d))。
【0023】
次に、この透明性基板上に直接形成されている透明性膜部分(3c)を4フッ化炭素(CF4 )ガスにてドライエッチングを行った後、レジストパターン(5)を除去し、本発明のレベンソン型位相シフトマスクを作製した(図1)。
【0024】
図3に、実施例1で得られた本発明のレベンソン型位相シフトマスクの反射防止層の膜厚に対する反射率を示す。
波長193nmにおける遮光膜パターンの反射率は、従来の場合23.0%であったのに対し、本発明の場合、0.33%と極めて低くなった。また、欠陥検査においても致命的な欠陥の存在は認められなかった。このようにして、低反射の遮光膜パターンをもつレベンソン型位相シフトマスクが得られた。
【0025】
<実施例2>
実施例2では図1のレベンソン型位相シフトマスクを、実施例1と異なる材料により作製する例を説明する。
実施例1と同様に、露光波長λ=193nmに対する屈折率ns =1.56、消衰係数ks =0の光学定数を有する石英基板からなる透明性基板(1)上に、遮光膜(2)として窒化ニオブ膜(NbN)をアルゴン(Ar)ガスと窒素(N2 )ガスによる反応性スパッタリング法により成膜し、フォトマスク用ブランクを作製した(図2(a))。
窒化ニオブ膜は所定の膜厚を持つようにした。ここで、窒化ニオブ膜の光学定数はあらかじめ予備実験により確認してあり、露光波長193nmに対して、屈折率na =1.90、消衰係数ka =1.73であった。
【0026】
次に、通常の電子線リソグラフィ工程により、上記フォトマスク用ブランク上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして遮光膜(2)を4フッ化炭素(CF4 )をエッチングガスとしてドライエッチングした後、レジストパターンを除去して遮光膜パターン(2a)を有するフォトマスクを作製した(図2(b))。
【0027】
次に、アルゴン(Ar)ガスに酸素(O2 )ガスを適量添加した反応性スパッタリング法により酸化ジルコニウムシリコン(ZrSiO)膜を反射防止層及び位相シフタ部となる透明性膜(3)として成膜した。この酸化ジルコニウムシリコン膜の光学定数は、あらかじめ予備実験により確認してあり、屈折率n=1.781、消衰係数k=0.0418であった。また、膜厚は123.6nmとした。次に、通常の電子線リソグラフィ工程により、上記透明性膜上に、位相シフタ部のパターニングに用いるレジストパターン(4)を形成した(図2(c))。
【0028】
次に、この透明性膜を3塩化ホウ素(BCl3 )ガスにてドライエッチングを行った後、レジストパターン(4)を除去した。この際に、透明性膜が遮光膜パターン(2a)上の反射防止層となるべく、時間制御により遮光膜パターン(2a)上に膜厚18.5nm残るようにエッチングを行ない、位相シフタ部(3a)および反射防止層(3b)をもつ透明性膜(3’)に形成した。
次に、通常の電子線リソグラフィ工程により、上記透明性膜(3’)上に、透明性基板上に直接形成されている透明性膜部分(3c)を取り除くためのレジストパターン(5)を形成した(図2(d))。
【0029】
次に、この透明性基板上に直接形成されている透明性膜部分(3c)を3塩化ホウ素(BCl3 )ガスにてドライエッチングを行った後、レジストパターン(5)を除去し、本発明のレベンソン型位相シフトマスクを作製した(図1)。
【0030】
図4に、実施例2で得られた本発明のレベンソン型位相シフトマスクの反射防止層の膜厚に対する反射率を示す。
波長193nmにおける遮光膜パターンの反射率は、従来の場合33.3%であったのに対し、本発明の場合、1.61%と極めて低くなった。また、欠陥検査においても致命的な欠陥の存在は認められなかった。このようにして、低反射の遮光膜パターンをもつレベンソン型位相シフトマスクが得られた。
【0031】
【発明の効果】
本発明は、上シフタ型のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、反射防止層の屈折率nと遮光膜パターンの屈折率naがna>nとなる条件であるので、フォトマスク面で反射する不必要な光に起因する転写精度の劣化を防止し、転写パターンの解像力を向上させることができるレベンソン型位相シフトマスクとなる。また、本発明は、前記上シフタ型のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記透明性膜が遮光膜パターン上に形成された反射防止層の材料と同一であるので、その製造に際して、従来と変わらぬ工程で製造することができ、製造プロセスを複雑にすることなく、また、欠陥が増加する要因を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるレベンソン型位相シフトマスクの一実施例を示す断面図である。
【図2】(a)〜(d)は、レベンソン型位相シフトマスクを作製する工程の説明図である。
【図3】実施例1で得られた本発明のレベンソン型位相シフトマスクの反射率の説明図である。
【図4】実施例2で得られた本発明のレベンソン型位相シフトマスクの反射率の説明図である。
【図5】(a)は、従来のフォトマスクの構造の一例を示す断面図である。
(b)は、レベンソン型位相シフトマスク(掘込み型)の基本構造図である。
(c)は、レベンソン型位相シフトマスク(下シフタ型)の基本構造図である。
(d)は、レベンソン型位相シフトマスク(上シフタ型)の基本構造図である。
【符号の説明】
1、11…透明性基板
2…遮光膜
2a、12…遮光膜パターン
3…透明性膜
3’…位相シフタ部、反射防止層、透明性膜部分で構成される透明性膜
3a…位相シフタ部(透明性膜)
3b…反射防止層
3c…透明性基板上に直接形成されている透明性膜部分
4、5…レジストパターン
4a、16…開口部パターン
13…掘込み型の位相シフタ部
14…下シフタ型の位相シフタ部
15…上シフタ型の位相シフタ部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a Levenson-type phase shift mask used for LSI manufacturing, and more specifically, can be used in a projection exposure apparatus like a conventional photomask, and is caused by unnecessary light reflected on the photomask surface. The present invention relates to a Levenson-type phase shift mask that can prevent deterioration of transfer accuracy and improve the resolution of a transfer pattern.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5A is a cross-sectional view showing an example of the structure of a conventional photomask. As shown in FIG. 5A, the conventional photomask has a light-shielding film pattern (12) having a light-shielding property against projection light and a thickness of about 100 nm formed on one surface of a transparent substrate (11). It is. Here, the light-shielding film pattern (12) may have a multilayer structure in order to reduce the reflection of the surface.
[0003]
As the integration of LSI advances, the design rule includes a fine line width near the wavelength of the light source to be exposed, and the projection light that has passed through the opening pattern (16) of the photomask is projected on the wafer. By diffracting and interfering with each other, there is a problem that the light intensity at the pattern boundary part is strengthened, the resist on the wafer is exposed, and the transferred pattern is not separated and resolved.
[0004]
Therefore, IBM's Levenson et al. Proposed a phase shift technique for improving the resolution of a fine pattern by giving a phase difference of 180 degrees to the phase of projection light transmitted through adjacent opening patterns of a photomask. (In Japanese Patent Laid-Open No. 58-173744, the principle is described in Japanese Patent Publication No. 62-50811)
In other words, by providing a phase shift portion in one of the adjacent opening patterns, when the transmitted light is diffracted and interferes with each other, both phases are reversed, and as a result, the light intensity at the boundary portion is weakened and transferred. The pattern will be separated and resolved.
Since this relationship is established before and after the focal point, even if the focal point is slightly deviated, the resolution is improved as compared with the conventional exposure method, and the focal depth is improved.
[0005]
A photomask that provides a phase shift portion in one of adjacent opening patterns and inverts the phase of transmitted light as described above is generally called a Levenson-type phase shift mask or an alternative type phase shift mask.
(For example,
There are two methods for providing a phase shift portion in one of the opening patterns: a substrate digging type for forming a digging portion in a transparent substrate and a shifter type for forming a transparent thin film pattern called a shifter layer. . Furthermore, the shifter mold is formed by forming a transparent film on the transparent substrate prior to the light shielding film and forming a shifter pattern after forming the light shielding film pattern in the same manner as the digging mold. After the light shielding film pattern is formed on the substrate, a transparent film is formed, and then there are two types of upper shifter type in which a shifter pattern is formed.
[0006]
5B, 5C, and 5D are respectively a Levenson type phase shift mask (digging type), a Levenson type phase shift mask (lower shifter type), and a Levenson type phase shift mask ( This is the basic structure of the upper shifter type.
(13) is a digging type phase shifter section, (14) is a lower shifter type phase shifter section, and (15) is an upper shifter type phase shifter section.
Note that the light shielding film pattern (12) as these constituent elements may have a multilayer structure in order to reduce the surface reflection.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
One of the problems when performing projection exposure on a wafer using a photomask is a problem of deterioration in transfer accuracy due to unnecessary light reflected on the wafer surface and the photomask surface. In particular, when the base of the resist on the wafer side is a metal layer such as Al, since the reflectance is high, it is necessary to provide an antireflection film on the metal layer, and selection of an optimal antireflection film has been attempted. .
(For example,
[0008]
However, the above-mentioned anti-reflection coating for the light reflected on the photo mask surface is not sufficiently studied, and anti-reflection that can cope with photo masks of unusual forms such as future pattern line width miniaturization and phase shift masks. Technology is needed.
In this case, since a new antireflection film may increase the film defects or the manufacturing process may be complicated, a new antireflection film may increase photomask defects, It is necessary to select structures and materials that do not complicate the manufacturing process.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has been manufactured without complicating the manufacturing process and without increasing the factor of increasing defects when manufacturing a Levenson type phase shift mask. It is an object of the Levenson-type phase shift mask to provide a Levenson-type phase shift mask that can prevent deterioration in transfer accuracy due to unnecessary light reflected on the photomask surface and improve the resolution of the transfer pattern. To do.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an upper shifter-type Levenson in which a light-shielding film pattern and an opening pattern are repeatedly formed on a transparent substrate, and a transparent film that reverses the phase of transmitted light passing through every other opening pattern is patterned. In the type phase shift mask, the refractive index na of the light shielding film pattern and the refractive index n of the antireflection layer are such that na> n, and the transparent film is formed on the light shielding film pattern. A Levenson-type phase shift mask characterized by being the same as the material .
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below based on one embodiment.
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a Levenson type phase shift mask according to the present invention. As shown in FIG. 1, the Levenson-type phase shift mask according to the present invention has a light shielding film pattern (2a) and an opening pattern (4a) repeatedly on a transparent substrate (1), and every other opening pattern. In (4a), a transparent film for inverting the phase of transmitted light passing therethrough is provided as a phase shifter portion (3a), and an antireflection layer (3b) is provided on the light shielding film pattern (2a). It is what was done.
[0013]
The present invention provides an upper shifter in which a light-shielding film pattern (2a) and an opening pattern are repeatedly present on a transparent substrate, and a transparent film that reverses the phase of transmitted light passing through every other opening pattern is patterned. In the Levenson type phase shift mask of the type, the refractive index na of the light shielding film pattern and the refractive index n of the antireflection layer satisfy the condition of na> n, and the transparent film is formed on the light shielding film pattern. It is the same as the material of the prevention layer . By making the material of the antireflection layer the same as the material of the transparent film, the number of film formation can be reduced, so that the manufacturing process can be simplified and the cause of film defects during film formation can be reduced. it can.
[0014]
Hereinafter, the refractive index, the film thickness, and the relationship of the thin film formed in the Levenson type phase shift mask according to the present invention will be described.
In general, the transmittance and reflectance of light with respect to a thin film formed on a transparent substrate are the optical constant (refractive index, extinction coefficient) and film thickness of the film, and the substrate and exposure atmosphere (usually air). It depends on the refractive index and is determined as a result of multiple interference in the film.
[0015]
The conditions for reducing the reflectance of the light-shielding two-layer film formed of the light-shielding film and the anti-reflection layer on the transparent substrate to 0, that is, the anti-reflection conditions, for example, assuming normal incidence, If the refractive indexes of the antireflection layer, the light shielding film, the transparent substrate and the air are n, na, ns and n0, respectively,
na / n = √ (ns / n0) (1)
And, if the film thicknesses of the antireflection layer and the light shielding film are d and da, respectively, d = (2m + 1) λ / 8n (m = 0, 1, 2,...)
da = (2m + 1) λ / 8na (m = 0, 1, 2,...)
(2)
λ: exposure wavelength.
[0016]
If the above mathematical expressions (1) and (2) are satisfied, the reflectance is zero. Similarly, in the case where the light shielding film is a metallic film, if the film is formed so as to satisfy n0 <na / n <ns even if the mathematical expressions (1) and (2) are not completely satisfied, An antireflection effect can be obtained.
[0017]
Thus, if the mathematical formulas (1) and (2) are satisfied, the reflectance can be kept low. However, when synthetic quartz is used as the transparent substrate as in the present invention, the refractive index is the exposure wavelength. Since ns ≈ 1.5,
na / n = √ns = 1.22
Therefore, it is necessary that na> n.
[0018]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
[0019]
<Example 1>
In the first embodiment, a case where the Levenson type phase shift mask of FIG. 1 is manufactured will be described with reference to FIGS.
A tantalum nitride film (TaN) as a light-shielding film (2) on a transparent substrate (1) made of a quartz substrate having an optical constant of refractive index ns = 1.56 with respect to exposure wavelength λ = 193 nm and extinction coefficient ks = 0 Was formed by a reactive sputtering method using argon (Ar) gas and nitrogen (N 2) gas to produce a photomask blank (FIG. 2A).
The tantalum nitride film had a predetermined thickness. Here, the optical constant of the tantalum nitride film was previously confirmed by a preliminary experiment, and the refractive index na = 2.06 and the extinction coefficient ka = 1.55 with respect to the exposure wavelength of 193 nm.
[0020]
Next, a resist pattern is formed on the photomask blank by a normal electron beam lithography process, and the light shielding film (2) is etched with carbon tetrafluoride (CF4) and oxygen (O2) using the resist pattern as a mask. After dry etching as a gas, the resist pattern was removed to produce a photomask having a light shielding film pattern (2a) (FIG. 2B).
[0021]
Next, the silicon oxynitride (SiON) film is converted into an antireflection layer and a phase shifter portion by a reactive sputtering method in which appropriate amounts of oxygen (O2) gas and nitrogen (N2) gas are added to argon (Ar) gas. The film was formed as 3).
The optical constant of this silicon oxynitride film was previously confirmed by a preliminary experiment and had a refractive index n = 1.909 and an extinction coefficient k = 0.996. The film thickness was 106.2 nm. Next, a resist pattern (4) used for patterning of the phase shifter portion was formed on the transparent film by a normal electron beam lithography process (FIG. 2C).
[0022]
Next, this transparent film was dry-etched with carbon tetrafluoride (CF4) gas, and then the resist pattern (4) was removed. At this time, the transparent film is etched so that the film thickness remains 16.0 nm on the light shielding film pattern (2a) by time control so that the transparent film becomes an antireflection layer on the light shielding film pattern (2a). ) And a transparent film (3 ′) having an antireflection layer (3b).
Next, a resist pattern (5) for removing the transparent film portion (3c) directly formed on the transparent substrate is formed on the transparent film (3 ′) by a normal electron beam lithography process. (FIG. 2D).
[0023]
Next, the transparent film portion (3c) directly formed on the transparent substrate is dry-etched with carbon tetrafluoride (CF4) gas, and then the resist pattern (5) is removed to thereby remove the present invention. A Levenson-type phase shift mask was prepared (FIG. 1).
[0024]
In FIG. 3, the reflectance with respect to the film thickness of the antireflection layer of the Levenson type phase shift mask of the present invention obtained in Example 1 is shown.
The reflectance of the light-shielding film pattern at a wavelength of 193 nm was 23.0% in the conventional case, but extremely low at 0.33% in the present invention. In the defect inspection, there was no fatal defect. In this way, a Levenson type phase shift mask having a low reflection light shielding film pattern was obtained.
[0025]
<Example 2>
In the second embodiment, an example in which the Levenson type phase shift mask of FIG. 1 is made of a material different from that of the first embodiment will be described.
Similar to Example 1, a light shielding film (2) is formed on a transparent substrate (1) made of a quartz substrate having an optical constant of refractive index ns = 1.56 and extinction coefficient ks = 0 with respect to an exposure wavelength λ = 193 nm. A niobium nitride film (NbN) was formed by a reactive sputtering method using argon (Ar) gas and nitrogen (N 2) gas to produce a photomask blank (FIG. 2A).
The niobium nitride film had a predetermined thickness. Here, the optical constant of the niobium nitride film was previously confirmed by a preliminary experiment, and the refractive index na = 1.90 and the extinction coefficient ka = 1.73 with respect to the exposure wavelength of 193 nm.
[0026]
Next, a resist pattern is formed on the photomask blank by a normal electron beam lithography process, and the light shielding film (2) is dry-etched using carbon tetrafluoride (CF4) as an etching gas using the resist pattern as a mask. Thereafter, the resist pattern was removed to produce a photomask having a light shielding film pattern (2a) (FIG. 2B).
[0027]
Next, a zirconium oxide silicon (ZrSiO) film was formed as an antireflection layer and a transparent film (3) to be a phase shifter portion by a reactive sputtering method in which an appropriate amount of oxygen (O2) gas was added to argon (Ar) gas. . The optical constants of this zirconium oxide silicon film were confirmed in advance by preliminary experiments, and had a refractive index n = 1.781 and an extinction coefficient k = 0.0418. The film thickness was 123.6 nm. Next, a resist pattern (4) used for patterning of the phase shifter portion was formed on the transparent film by a normal electron beam lithography process (FIG. 2C).
[0028]
Next, this transparent film was dry-etched with boron trichloride (BCl3) gas, and then the resist pattern (4) was removed. At this time, the transparent film is etched so that the film thickness remains 18.5 nm on the light shielding film pattern (2a) by time control so that the transparent film becomes an antireflection layer on the light shielding film pattern (2a). ) And a transparent film (3 ′) having an antireflection layer (3b).
Next, a resist pattern (5) for removing the transparent film portion (3c) directly formed on the transparent substrate is formed on the transparent film (3 ′) by a normal electron beam lithography process. (FIG. 2D).
[0029]
Next, the transparent film portion (3c) directly formed on the transparent substrate is dry-etched with boron trichloride (BCl3) gas, and then the resist pattern (5) is removed to remove the resist pattern (5). A Levenson type phase shift mask was produced (FIG. 1).
[0030]
In FIG. 4, the reflectance with respect to the film thickness of the antireflection layer of the Levenson type phase shift mask of the present invention obtained in Example 2 is shown.
The reflectance of the light-shielding film pattern at a wavelength of 193 nm was 33.3% in the conventional case, but was extremely low at 1.61% in the present invention. In the defect inspection, there was no fatal defect. In this way, a Levenson type phase shift mask having a low reflection light shielding film pattern was obtained.
[0031]
【The invention's effect】
The present invention provides a Levenson type phase shift mask of the upper shifter type, condition der as they may refractive index na of the refractive index n and the light shielding film pattern of the antireflection layer is na> n, unnecessary reflected by the photomask surface Therefore, the Levenson type phase shift mask can prevent the deterioration of the transfer accuracy due to the light and improve the resolution of the transfer pattern. Further, the present invention provides a Levenson type phase shift mask of the previous SL on shifter type, since the transparent film is the same as the material of the light shielding film pattern on the formed antireflection layer, during its production, conventional and unchanged The manufacturing process can be performed without any complicated process, and the factor of increasing defects can be suppressed without complicating the manufacturing process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a Levenson type phase shift mask according to the present invention.
FIGS. 2A to 2D are explanatory views of a process for manufacturing a Levenson-type phase shift mask. FIGS.
3 is an explanatory diagram of the reflectance of the Levenson type phase shift mask of the present invention obtained in Example 1. FIG.
4 is an explanatory diagram of the reflectance of the Levenson-type phase shift mask of the present invention obtained in Example 2. FIG.
FIG. 5A is a cross-sectional view showing an example of the structure of a conventional photomask.
(B) is a basic structural diagram of a Levenson type phase shift mask (digging type).
(C) is a basic structural view of a Levenson type phase shift mask (lower shifter type).
(D) is a basic structural view of a Levenson type phase shift mask (upper shifter type).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
3b:
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