JPH06258817A - 位相シフトマスクおよびそれに用いるブランクならびにそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】酸化珪素膜を位相シフト層として有する位相シ
フトマスクを使用する際に、ｉ線並びにＫｒＦエキシマ
レーザを光源とする露光装置用として、信頼性が高く、
且つＫｒＦエキシマレーザの場合に露光エネルギーを有
効に利用することが可能であること、以上を満たす位相
シフトマスクおよびそれに用いるブランクならびにそれ
らの製造方法を提供する。 【構成】透明基板１と、シリコンの酸化物からなる位相
シフト層３とを少なくとも備えた位相シフトマスクにお
いて、該位相シフト層３が、該位相シフト層３の形成後
に、減圧下で、より好ましくは減圧下で且つ不活性ガス
雰囲気下で、加熱処理されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＬＳＩ、ＶＬＳ
Ｉ等々の半導体集積回路に代表されるような極めて微細
なパターンを、フォトファブリケーションを応用して形
成する際に、投影露光装置に装填され原画として使用さ
れるいわゆるフォトマスクとその製造に用いるブランク
そしてそれらの製造方法に係り、特にはいわゆる位相シ
フト技術を応用したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のフォトマスクは、単に投影露光光
に対する透過部と遮光部とからなりパターンを有してい
るだけであり、これでは、極めて接近し隣接したパター
ンを解像しようとする際には、マスクの透過部から漏れ
た光が互いに干渉し合い、解像不良を起こすという問題
が生じていた。そこで、隣接しているパターンを透過す
る投影露光光の位相を１８０度反転し、微細パターンの
解像性を向上させる位相シフト技術を用いた位相シフト
マスクが開発され注目されている。すなわち、位相シフ
トマスクでは、隣接する開口部の片側に位相シフト部を
設けることにより、透過光が回折し干渉し合う際、位相
が反転しているために境界部の光強度は逆に弱め合い、
強度ゼロになり、その結果転写パターンは分離解像す
る。この関係は焦点位置の前後でも成り立っているた
め、たとえ焦点が多少ずれていても従来法よりは解像度
は向上し、焦点深度の余裕が改善される。

【０００３】従来の位相シフトマスクとしては、透明ガ
ラス基板上に、エッチングストッパー層、位相シフト層
および遮光層を設けたものが知られているが、このエッ
チングストッパー層にはアルミナ、酸化スズ等、位相シ
フト層には酸化珪素等、遮光層にはクロム等の材質がそ
れぞれ使用されていた。一方、このような位相シフトマ
スクを用いてシリコンウェハー等に縮小投影露光を行な
うための露光装置（ステッパ）の光源として、従来はｇ
線（波長４３６ｎｍ）およびｉ線（波長３６５ｎｍ）が
使用されていたが、近年の半導体素子の著しい高密度化
に伴なって、より一層のパターンの微細化が要求される
ようになり、露光装置の光源も従来のものから、より短
波長の光であるＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎ
ｍ）の使用が検討されてきている。

【０００４】ところで、従来の位相シフトマスクの位相
シフト層は、単にスパッタリング法を用いて酸化珪素膜
を形成することにより作製していた。しかしながら、こ
の酸化珪素膜は前記ＫｒＦエキシマレーザーを照射した
場合には、波長６５０ｎｍ付近にピークを有するルミネ
センスを発していた。

【０００５】これは、理論的に述べると、光を前記酸化
珪素膜に照射することによりルミネセンスが発生すると
いうことは、前記酸化珪素膜自体に構造欠陥があるため
に光のエネルギが吸収されて、電子が価電子帯から禁制
帯をぬけて伝導帯まで励起され、しかる後に自然放出に
よりルミネセンスを発しながら価電子帯まで落ちてくる
事によるものであり、これは露光のために費やそうとし
た光のエネルギはルミネセンスの発生のために損失して
しまう事になる。ちなみに、波長６５０ｎｍ付近にピー
クを有する前記ルミネセンスの原因は、平成３年電気学
会全国大会予稿集Ｓ，４−５（大木、長沢 著）にも記
載の如く、

【０００６】≡Ｓｉ−Ｏ・

【０００７】なるＳｉＯ₂ 構造欠陥にあり、ＮＢＯＨＣ
（Ｎｏｎ Ｂｒｉｄｇｉｎｇ Ｏｘｉｇｅｎ Ｈｏｌｅ
Ｃｅｎｔｅｒ）といわれている。

【０００８】つまり、単なる酸化珪素膜を位相シフト層
として有する従来の位相シフトマスクは、ＫｒＦエキシ
マレーザーに対しルミネセンスを発してしまうが、この
ことはとりもなおさず、その結果として投影露光光のエ
ネルギが損失され露光に寄与すべきエネルギーが減少さ
せられていたことになる。したがって、前記従来の位相
シフトマスクではＫｒＦエキシマレーザーを投影露光用
光源とするステッパに対しては、位相シフトマスクとし
ての本来の露光性能が発揮できないという問題につなが
っていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記従来の問
題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところ
は、酸化珪素膜を位相シフト層として有する位相シフト
マスクをフォトファブリケーションに使用する際に、ｉ
線を光源とするステッパ等の露光装置用の位相シフトマ
スクおよびそのブランクとして信頼性の高いものをえる
ことが出来、さらには投影露光光源がＫｒＦエキシマレ
ーザーであっても、露光エネルギーを有効に利用するこ
とが出来ること、以上を満たす位相シフトマスクおよび
それに用いるブランクならびにそれらの製造方法を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明が提供する手段とは、すなわち、透明基板と、
シリコンの酸化物からなる位相シフト層とを少なくとも
備えた位相シフトマスクにおいて、前記位相シフト層
が、前記位相シフト層の形成後に減圧下で加熱処理され
ていることを特徴とする位相シフトマスクである。

【００１１】そして好ましくは、前記加熱処理が、減圧
下で且つ不活性ガス雰囲気下で行なわれたことを特徴と
する前記の位相シフトマスクである。

【００１２】または、透明基板と、シリコンの酸化物か
らなる位相シフト層とを、少なくとも備えた位相シフト
マスクに用いるブランクにおいて、前記位相シフト層
が、前記位相シフト層の形成後に減圧下で加熱処理され
ていることを特徴とする位相シフトマスクに用いるブラ
ンクである。

【００１３】そして好ましくは、前記加熱処理が、減圧
下で且つ不活性ガス雰囲気下で行なわれたことを特徴と
する前記の位相シフトマスクに用いるブランクである。

【００１４】あるいは、透明基板上に、少なくともシリ
コンの酸化物からなる位相シフト層を設け、前記位相シ
フト層をパターン化することを特徴とする位相シフトマ
スクの製造方法において、前記位相シフト層の形成後
に、減圧下で加熱を行なうことを特徴とする位相シフト
マスクの製造方法である。

【００１５】そして好ましくは、前記加熱処理を、減圧
下で且つ不活性ガス雰囲気下で行なうことを特徴とする
前記の位相シフトマスクの製造方法である。

【００１６】そして、透明基板上に、少なくともシリコ
ンの酸化物からなる位相シフト層を設け、前記位相シフ
ト層をパターン化することを特徴とする位相シフトマス
クに用いるブランクの製造方法において、前記位相シフ
ト層の形成後に、減圧下で加熱を行なうことを特徴とす
る位相シフトマスクに用いるブランクの製造方法であ
る。

【００１７】そして好ましくは、前記加熱処理を、減圧
下で且つ不活性ガス雰囲気下で行なうことを特徴とする
前記の位相シフトマスクに用いるブランクの製造方法で
ある。

【００１８】尚、いわゆる位相シフトマスクもしくはそ
れに用いるブランクとしては、各様の層構成が公知であ
るが、本発明は前記の如く、シリコンの酸化物からなる
位相シフト層を有するものであれば、いずれの層構成で
あっても好ましい適応ができる。

【００１９】つまり、透明基板上にエッチングストッパ
ー層、シリコンの酸化物からなる位相シフト層そして遮
光層をこの順に有する位相シフトマスクもしくはそれに
用いるブランクもその一例である。尚、これらシリコン
の酸化物からなる位相シフト層や遮光層をパターン化す
る工程は、減圧下（あるいは同時に不活性ガス雰囲気
下）で加熱処理する工程の前後いずれでも構わない。

【００２０】あるいは、透明基板上に、パターン化され
た遮光層とシリコンの酸化物からなる位相シフト層とを
この順に有する位相シフトマスクもしくはそれに用いる
ブランクも好ましい一例である。やはり、シリコンの酸
化物からなる位相シフト層をパターン化する工程は、減
圧下（あるいは同時に不活性ガス雰囲気下）で加熱する
工程の前後いずれでも構わない。

【００２１】あるいは、透明基板上に、エッチングスト
ッパー層とシリコンの酸化物からなる位相シフト層とを
この順に有する位相シフトマスクもしくはそれに用いる
ブランクも好ましい一例である。尚、このシリコンの酸
化物からなる位相シフト層をパターン化する工程は、や
はり減圧下（あるいは同時に不活性ガス雰囲気下）で加
熱処理する工程の前後いずれでも構わない。

【００２２】それから、透明基板上に、投影露光光に対
して半透明な層とシリコンの酸化物からなる位相シフト
層とをこの順に有する位相シフトマスクもしくはそれに
用いるブランクも好ましい一例である。やはり、これら
半透明な層や位相シフト層をパターン化する工程は、減
圧下（あるいは同時に不活性ガス雰囲気下）で加熱処理
する工程の前後いずれでも構わない。

【００２３】そして、透明基板上に、エッチングストッ
パー層、シリコンの酸化物からなる位相シフト層、投影
露光光に対し半透明な層をこの順に有する位相シフトマ
スクもしくはそれに用いるブランクも好ましい一例であ
る。やはり、これら位相シフト層や半透明な層をパター
ン化する工程は、減圧下（あるいは同時に不活性ガス雰
囲気下）で加熱処理する工程の前後いずれでも構わな
い。

【００２４】以下、図面を参照しまた補足を加えなが
ら、本発明をさらに詳細に説明する。

【００２５】（図１）は本発明に係わる一実施例を断面
図を用いて示したものである。この構成は、透明基板１
上に、エッチングストッパー層２、そして位相シフト層
３、をこの順に成膜し、その後にルミネセンス低減のた
めの加熱処理を行ない、しかる後に遮光層４を成膜す
る。尚、位相シフト層３、遮光層４はそれぞれ選択的に
除去され、所定のパターンに形成されている。ここで、
（図１（ｄ））に示す加熱処理は、遮光層４の成膜後に
遮光パターン４’を形成した後か、または遮光層４の成
膜後に遮光パターン４’および位相シフトパターン３’
を形成した後のいずれで行なってもよい。

【００２６】また、（図２）は本発明に係わる別の一実
施例を断面図を用いて示したものである。この構成は、
透明基板１上に、遮光層４を選択的に除去したパターン
すなわち遮光パターン４’を形成してから位相シフト層
３を成膜し、しかる後にルミネセンス低減のための加熱
処理を行ない、その後に位相シフトパターン３’を形成
するものである。ここで（図２（ｅ））に示す加熱処理
は、位相シフト層３を成膜し位相シフトパターン３’を
形成した後に行なってもよい。

【００２７】（図３）は本発明に係わる別の一実施例を
断面図を用いて示したものである。透明基板１上に、エ
ッチングストッパー層２、位相シフト層３を順に成膜
し、しかる後にルミネセンス低減のための加熱処理を行
ない、その後に遮光層４を成膜して位相シフトマスクに
用いるブランクを製造している。

【００２８】（図４）は本発明の位相シフトマスクおよ
びその製造法の一実施例の構成を示す断面図である。
（図４）より明らかなように、本実施例の構成は、透明
基板１上に、エッチングストッパー層２、位相シフト層
３、を順に成膜し、その後ルミネセンス低減のための加
熱処理を行なう。その後、位相シフト層３は部分的に除
去され所定のパターン状に形成される。ここで（図４
（ｄ））に示す加熱処理は、位相シフトパターン３’を
形成した後に行なってもよい。

【００２９】（図５）は本発明の位相シフトマスクおよ
びその製造法の別の実施例の構成を示す断面図である。
本実施例の構成は、透明基板１上に投影露光光に対し半
透明な層６が形成され、位相シフト層３を成膜した後に
ルミネセンス低減のための加熱処理を行ない、その後位
相シフトパターン３’およびパターン化された投影露光
光に対し半透明な層６’を形成するというものである。
ここで（図５（ｄ））に示す加熱処理は、位相シフト層
３成膜後に位相シフトパターン３’を形成した後あるい
は位相シフト層３成膜後に位相シフトパターン３’およ
びパターン化された投影露光光に対し半透明な層６’の
形成後に行なってもよい。

【００３０】（図６）は本発明の位相シフトマスクの製
造法の別の一実施例の構成を示す断面図であるが、透明
基板１上に、エッチングストッパー層２、位相シフト層
３を順に成膜し、ルミネセンス低減のための加熱処理を
行なった後、投影露光光に対し半透明な層６を成膜し、
パターン化された投影露光光に対し半透明な層６’、位
相シフトパターン３’を形成するというものである。

【００３１】（図７）は本発明の位相シフトマスクブラ
ンクの製造法の一実施例の構成を示す断面図であるが透
明基板１上に、エッチングストッパー層２、位相シフト
層３、を順に成膜し、その後ルミネセンス低減のための
加熱処理を行なうというものである。

【００３２】（図８）は本発明の位相シフトマスクブラ
ンクの製造法の別の一実施例の構成を示す断面図である
が本実施例の構成は、透明基板１上に投影露光光に対し
半透明な層６が形成され、位相シフト層３を成膜した後
にルミネセンス低減のための加熱処理を行なうというも
のである。

【００３３】（図９）は本発明の位相シフトマスクブラ
ンクの製造法の別の一実施例の構成を示す断面図である
が、透明基板１上に、エッチングストッパー層２、位相
シフト層３を順に成膜し、ルミネセンス低減のための加
熱処理を行なった後、投影露光光に対し半透明な層６を
成膜するというものである。

【００３４】投影露光光に対し半透明な層６は、主にク
ロム、窒化シリコンなどを成分とする金属化合物からな
る（これは当業者間では一般的でもある）。また、投影
露光光であるＫｒＦエキシマレーザーの波長２４８ｎｍ
およびｉ線の波長３６５ｎｍでの前記半透明な層６の透
過率な関しては、透明な領域の投影露光光の透過率を１
００％とした場合に、半透明な層６の透過率は１乃至５
０％の範囲である。

【００３５】そして前記条件で投影露光光に対し半透明
な層６は位相シフトマスク中に少なくとも１層はあり、
さらに他にも透明な層を含む複合された層構成であって
もよい。そしてこの層全体として半透明であり、その膜
厚は次式、すなわち、 を満たすことが要件である。

【００３６】ここで、ｄ_k 、ｎ_k は前記投影露光光に対
し半透明な層６を構成するｋ番目の膜についてのそれぞ
れ厚さと屈折率である。また、ｍは前記投影露光光に対
し半透明な層６を構成する膜の数、λは投影露光光の波
長（ｎｍ）である。そしてφに関しては、３／４≧φ≧
１／４である。特には、透過する投影露光光に対して、
透明な領域との間で相対的に前記の位相差を生じればよ
い。また透過する投影露光光に対して半透明な層６は、
パターンニングが施しやすいものであることが好まし
い。

【００３７】ここで、透明基板１の材料としては、光学
的透明性と支持体としてとしての剛性とを有し且つ熱膨
張係数も低い材料であれば任意に選択して良く、例えば
石英ガラス、水晶等が一般に多用されている。その厚み
は、０．０９インチ（約２．３ｍｍ）乃至０．２５イン
チ（約６．３５ｍｍ）程度のものが等業者の間で広く用
いられるが、本発明に関してはこの厚みは勿論のこと、
これら以外の厚みであっても好ましく適応できる。

【００３８】エッチングストッパー層２は、位相シフト
層３をエッチングする際に下地である透明基板１までも
がエッチングされてしまうことを防止する役割を持つ。
尚、その厚さについては、特に厳密に数値限定する理由
は無く、本発明の構成上からも特に限定はしない。但
し、あまりに薄すぎると下地である透明基板１へのエッ
チングの進行を防止しにくくなるが、同時に一方では、
出来るだけ薄い方が成膜時間が短くて済み且つ得られる
透明性も高くなる（厚いと透明性は低下する）という事
情がある。従って、一般には５０乃至２００ｎｍ程度の
厚さが望ましい。

【００３９】さて、位相シフト層３としては、通常はシ
リコンの酸化物からなる透明材料等が用いられる。位相
シフト層３は、前述の如く、透過する投影露光光の位相
を１８０度反転させるためのものであり、そのためには
位相シフト層３の膜厚を透過光が１８０度の位相差を持
つようにするべく設定する必要がある。

【００４０】このときの条件は以下の式、すなわち、 ｄ＝λ／｛２（ｎ−１）｝ で与えられる。尚、ここでｎは位相シフト層３の屈折
率、λは投影露光光源の波長（ｎｍ）、ｄは位相シフト
層３の膜厚（ｎｍ）である。例えば、ｎを１．４７（材
質：ＳｉＯ₂ ）、λを２４８ｎｍ( ＫｒＦエキシマレー
ザーの波長）とすると、位相シフト層の膜厚は約２５０
ｎｍと与えられる。

【００４１】それから、遮光層４は、公知技術と同様に
一般に主にクロム、シリコンなどを成分とする金属化合
物からなり、ＫｒＦエキシマレーザーの波長２４８ｎｍ
およびｉ線の波長３６５ｎｍに対して十分な遮光性が得
られることと、またパターンニングを施すことが出来る
ことが要件であり、さらにはなるべくパターンニングを
施し易いほうが好ましい。また遮光層４の上方、または
下方、あるいは上下方に反射防止のための層を設けて良
く、これによりさらに好ましいフォトファブリケーショ
ンが実施できることは公知技術と同様である。

【００４２】また、透明基板１上に、エッチングストッ
パー層２、遮光層４そして反射防止層５のそれぞれの薄
膜を形成する方法としては、スパッタリング法、イオン
プレーティング法、真空蒸着法、あるいはＣＶＤ法等を
始めとする従来公知の技術を適宜採用することが出来
る。

【００４３】それから、位相シフト層３はスパッタリン
グ法を用いて成膜する。より具体的に述べると、酸素ガ
スかあるいは酸素ガスとアルゴンガスとを混合させて、
ターゲットにはＳｉかあるいはＳｉＯ₂ を使用して、ス
パッタリングチャンバ内でプラズマを発生させて成膜を
行なう。

【００４４】位相シフト層の成膜後の加熱処理は減圧が
可能なチャンバ内で行なう。この際、本発明の効果をよ
り高めるためには化学的に不活性なガスを導入させるこ
とが好ましく、このため化学的に不活性なガスを導入出
来るチャンバが望ましい。そして、前記化学的に不活性
なガスとしては、アルゴンガス、ヘリウムガス、クリプ
トンガス等が挙げられる。

【００４５】チャンバ内の真空度については、例えば化
学的に活性な酸素等の残留ガスが前記位相シフト層と反
応しないように、出来るだけ高真空であることが望まし
い。また、前記化学的に不活性なガスを導入する際に
も、同様の理由から、導入前にチャンバ内を予め十分な
高真空に設定しておいてから導入する方が望ましい。好
ましくは、前記位相シフト層を成膜する際に排気操作を
行なう際の背圧程度の真空度である。

【００４６】本発明に係わる加熱処理は、前記位相シフ
ト層中の余分な酸素を位相シフト層からチャンバ内へと
遊離させる目的で行なうものであり、加熱処理のために
基板の平面度が悪くなったり遮光膜が変質したりするほ
ど高温でなければ良い。より好ましい温度範囲として
は、おおよそ２００乃至４００℃である。

【００４７】位相シフトパターン３’および遮光パター
ン４’を形成する方法についても、特には限定する理由
は無く、電子線描画と現像によりレジストパターンを形
成した後にウエットエッチングあるいはドライエッチン
グなどを施すことにより達成できるが、これ以外でも差
し支えは無い。公知のフォトリソグラフィの手法は勿論
任意に採用することが出来る。

【００４８】

【作用】本発明は、発明者が実験を踏まえつつ鋭意研究
を重ねた結果に基づくものであり、位相シフト層を成膜
した後に減圧下で（あるいは同時に不活性ガス雰囲気下
で）加熱処理を行なうことにより、ＫｒＦエキシマレー
ザーを照射しても波長６５０ｎｍにピークを有するルミ
ネセンスが発生しなくなることが確認されている。

【００４９】これの正確で詳細な原因やメカニズムは、
今のところ判明してはいないが、次のように推測され
る。すなわち、このことはつまり、本発明による処理を
行なうことによって、位相シフト層内に存在していた構
造欠陥が解消されると考えられる。結局は、本発明によ
ると、ＫｒＦエキシマレーザーの露光のためのエネルギ
が、ルミネセンス発生を抑止（もしくは低減）すること
が出来るために、無駄に損失していた露光のためのエネ
ルギを有効に利用出来ることになる。

【００５０】

【実施例】 ＜実施例１＞洗浄済みの６インチ角、０．２５インチ厚
のフォトマスク用石英基板１上にＲＦマグネトロンスパ
ッタリング法でエッチングストッパー層２としてアルミ
ナ膜を約２０ｎｍの厚さに成膜した。（図１参照）

【００５１】次に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法
を用いて、ターゲットをＳｉＯ₂ 、アルゴンと酸素の流
量比３０／７０、そしてパワー１００Ｗの下で成膜を行
なった。位相シフト層３として、酸化珪素膜を約２５０
ｎｍの厚さに成膜した。成膜時の背圧は約２．０×１０
^-4Ｐａ、そしてスパッタリング圧は約２．０×１０^-1Ｐ
ａであった。

【００５２】この後、（図１２）に示すように、前記基
板の酸化珪素膜の部分にＫｒＦエキシマレーザーを８０
Ｈｚ、約３０ｍＪ／ｃｍ² で照射したところ、（図１
０）に示すように波長６５０ｎｍにピークを持つルミネ
センスが観察された。

【００５３】次に、前記基板を真空チャンバ５内に入れ
て内部を約２．０×１０^-4Ｐａの真空度にし、その後チ
ャンバ中に化学的に不活性なアルゴンガスを約２０ＳＣ
ＣＭ流しながら３００℃で１時間の加熱を行なった。こ
の時の真空度は約２．０×１０^-1Ｐａであった。

【００５４】この後、前記基板をチャンバから取りだ
し、再度（図１２）に示すようにＫｒＦエキシマレーザ
ーを８０Ｈｚ、約３０ｍＪ／ｃｍ² で照射したところ、
（図１１）に示すように、波長６５０ｎｍにピークを持
つルミネセンスはほぼ完全に消滅し、しかも新たに他の
波長でピークを持つルミネセンスは発生しなかった。

【００５５】この後、この位相シフター層３上に遮光膜
４としてクロム膜をＤＣスパッタリング法で約１００ｎ
ｍ成膜し、遮光パターン４’、位相シフトパターン３’
を形成し（図１（ｅ））に示すようなルミネセンスの発
生しない位相シフトマスクが完成した。

【００５６】＜実施例２＞洗浄済みの６インチ角、０．
２５インチ厚のフォトマスク用石英基板１上にＤＣスパ
ッタリング法で遮光層４としてクロム膜を約１００ｎｍ
成膜し、その後遮光パターン４’を形成した。（図２参
照）

【００５７】次に、前記同様の処理により、位相シフト
層３として酸化珪素膜を約２５０ｎｍ成膜した。

【００５８】この後、（図１２）に示すように、この膜
にＫｒＦエキシマレーザーを８０Ｈｚ、約３０ｍＪ／ｃ
ｍ² で照射したところ、（図１０）に示すものと同様に
波長６５０ｎｍにピークを持つルミネセンスが観察され
た。

【００５９】次にこの膜を真空チャンバ５に入れ、チャ
ンバ内を約２．０×１０^-4Ｐａの真空度にし、その後チ
ャンバ中に化学的に不活性なアルゴンガスを約２０ＳＣ
ＣＭ流しながら３００℃で１時間ほど加熱を行なった。
この時の真空度は約２．０×１０^-1Ｐａであった。

【００６０】この後、この膜をチャンバから取りだし、
再度（図１２）に示すように、ＫｒＦエキシマレーザー
を８０Ｈｚ、約３０ｍＪ／ｃｍ² で照射したところ、
（図１１）に示すものと同様に波長６５０ｎｍにピーク
を持つルミネセンスはほぼ完全に消滅し、しかも新たに
他の波長でピークを持つルミネセンスは発生しなかっ
た。

【００６１】この後、位相シフトパターン３’を形成し
（図２（ｆ））に示すようなルミネセンスの発生しない
位相シフトマスクが完成した。

【００６２】＜実施例３＞洗浄済みの６インチ角、０．
２５インチ厚のフォトマスク用石英基板１上にＲＦマグ
ネトロンスパッタリング法でエッチングストッパー層２
としてアルミナ膜を約２０ｎｍ成膜した。（図３参照）

【００６３】次に、前記同様の処理により、位相シフト
層３として酸化珪素膜を約２５０ｎｍ成膜した。

【００６４】この後、（図１２）に示すように、この膜
にＫｒＦエキシマレーザーを８０Ｈｚ、約３０ｍＪ／ｃ
ｍ² で照射したところ、（図１０）に示すものと同様に
波長６５０ｎｍにピークを持つルミネセンスが観察され
た。

【００６５】次にこの膜を真空チャンバ５に入れチャン
バ内を約２．０×１０^-4Ｐａの真空度にし、その後チャ
ンバ中に化学的に不活性なアルゴンガスを約２０ＳＣＣ
Ｍ流しながら３００℃で１時間ほど加熱を行なった。こ
の時の真空度は約２．０×１０^-1Ｐａであった。

【００６６】この後、この膜をチャンバから取りだし、
再度（図１２）に示すように、ＫｒＦエキシマレーザー
を８０Ｈｚ、約３０ｍＪ／ｃｍ² で照射したところ、
（図１１）に示すように波長６５０ｎｍにピークを持つ
ルミネセンスはほぼ完全に消滅し、しかも新たに他の波
長でピークを持つルミネセンスは発生しなかった。

【００６７】この後ＤＣスパッタリング法で遮光膜４と
してクロム膜をこの位相シフト層３上に約１００ｎｍ成
膜しルミネセンスの発生しない位相シフトマスクブラン
クが完成した。（図３（ｅ））

【００６８】＜実施例４＞洗浄済みの６インチ角で０．
２５インチ厚のフォトマスク用石英基板１上に、従来か
ら用いられている方法でエッチングストッパー層２とし
てアルミナ膜を約２０ｎｍ成膜した。（図４参照）

【００６９】次に、前記同様の処理により、位相シフト
層３として酸化珪素膜を約２５０ｎｍ成膜した。

【００７０】この後、（図１２）に示すように、この膜
にＫｒＦエキシマレーザーを８０Ｈｚ、約３０ｍＪ／ｃ
ｍ² で照射したところ、（図１０）に示すものと同様の
波長６５０ｎｍにピークを持つルミネセンスが観察され
た。

【００７１】次にこの膜を真空チャンバ５に入れチャン
バ内を約２．０×１０^-4Ｐａ、の真空度にし、その後チ
ャンバ中に化学的に不活性なアルゴンガスを約２０ＳＣ
ＣＭ流しながら３００℃で１時間ほど加熱を行なった。
この時の真空度は約２．０×１０^-1Ｐａであった。

【００７２】この後、この膜をチャンバから取りだし、
再度（図１２）に示すように、ＫｒＦエキシマレーザー
を８０Ｈｚ、約３０ｍＪ／ｃｍ² で照射したところ、
（図１１）に示すものと同様な波長６５０ｎｍにピーク
を持つルミネセンスはほぼ完全に消滅し、しかも新たに
他の波長でピークを持つルミネセンスは発生しなかっ
た。

【００７３】この後、通常の方法で位相シフトパターン
３’を形成し（図４（ｅ））に示すようなルミネセンス
の発生しない位相シフトマスクが完成した。

【００７４】＜実施例５＞洗浄済みの６インチ角、０．
２５インチ厚のフォトマスク用石英基板１上に、従来か
ら用いられている方法で投影露光光に対する半透明な層
６としてクロム膜を約３５ｎｍ形成した。（図５参照）

【００７５】次に、前記同様の処理により、位相シフト
層３として酸化珪素膜を約２５０ｎｍ成膜した。

【００７６】この後、（図１２）に示すように、この膜
にＫｒＦエキシマレーザーを８０Ｈｚ、約３０ｍＪ／ｃ
ｍ² で照射したところ、やはり（図１０）に示すものと
同様の波長６５０ｎｍにピークを持つルミネセンスが観
察された。

【００７７】次にこの基板を真空チャンバ５に入れ、チ
ャンバ内を約２．０×１０^-4Ｐａの真空度にし、その後
チャンバ中に化学的に不活性なアルゴンガスを約２０Ｓ
ＣＣＭ流しながら３００℃で１時間ほど加熱を行なっ
た。この時の真空度は約２．０×１０^-1Ｐａであった。

【００７８】この後、この膜をチャンバから取りだし、
再度（図１２）に示すように、ＫｒＦエキシマレーザー
を８０Ｈｚ、約３０ｍＪ／ｃｍ² で照射したところ、
（図１１）に示すものと同様な波長６５０ｎｍにピーク
を持つルミネセンスはほぼ完全に消滅し、しかも新たに
他の波長でピークを持つルミネセンスは発生しなかっ
た。

【００７９】この後通常の方法で、位相シフトパターン
３’、投影露光光に対し半透明な層６としてクロム膜を
約３５ｎｍ形成し、パターン化された投影露光光に対し
半透明な層６’を形成して（図５（ｅ））に示すような
ルミネセンスの発生しない位相シフトマスクが完成し
た。

【００８０】＜実施例６＞やはり、洗浄済みの６インチ
角、０．２５インチ厚のフォトマスク用石英基板１上に
従来から用いられている方法でエッチングストッパー層
２としてアルミナ膜を約２０ｎｍ成膜した。（図６参
照）

【００８１】次に前記同様の処理を行い、位相シフト層
３として酸化珪素膜を約２５０ｎｍで成膜した。

【００８２】この後、（図１２）に示すように、この膜
にＫｒＦエキシマレーザーを８０Ｈｚ、約３０ｍＪ／ｃ
ｍ² で照射したところ、やはり（図１０）に示すものと
同様の波長６５０ｎｍにピークを持つルミネセンスが観
察された。

【００８３】次にこの基板を真空チャンバ５に入れ、チ
ャンバ内を約２．０×１０^-4Ｐａの真空度にし、その後
チャンバ中に化学的に不活性なアルゴンガスを約２０Ｓ
ＣＣＭ流しながら３００℃で１時間ほど加熱を行なっ
た。この時の真空度は約２．０×１０^-1Ｐａであった。

【００８４】この後、この膜をチャンバから取りだし、
再度（図１２）に示すように、ＫｒＦエキシマレーザー
を８０Ｈｚ、約３０ｍＪ／ｃｍ² で照射したところ、
（図１１）に示すものと同様な波長６５０ｎｍにピーク
を持つルミネセンスはほぼ完全に消滅し、しかも新たに
他の波長でピークを持つルミネセンスは発生しなかっ
た。

【００８５】この後通常の方法で、投影露光光に対し半
透明な層６としてクロム膜を約３５ｎｍ形成し、通常の
方法でパターン化された投影露光光に対し半透明な層
６’、位相シフトパターン３’を形成し（図６（ｆ））
に示すようなルミネセンスの発生しない位相シフトマス
クが完成した。

【００８６】＜実施例７＞やはり、洗浄済みの６インチ
角、０．２５インチ厚のフォトマスク用石英基板１上に
従来から用いられている方法でエッチングストッパー層
２としてアルミナ膜を約２０ｎｍ成膜した。（図７参
照）

【００８７】次に前記同様の処理を行い、位相シフト層
３として酸化珪素膜を約２５０ｎｍで成膜した。

【００８８】この後、（図１２）に示すように、この膜
にＫｒＦエキシマレーザーを８０Ｈｚ、約３０ｍＪ／ｃ
ｍ² で照射したところ、やはり（図１０）に示すものと
同様の波長６５０ｎｍにピークを持つルミネセンスが観
察された。

【００８９】次にこの基板を真空チャンバ５に入れ、チ
ャンバ内を約２．０×１０^-4Ｐａの真空度にし、その後
チャンバ中に化学的に不活性なアルゴンガスを約２０Ｓ
ＣＣＭ流しながら３００℃で１時間ほど加熱を行なっ
た。この時の真空度は約２．０×１０^-1Ｐａであった。

【００９０】この後、この膜をチャンバから取りだし、
再度（図１２）に示すように、ＫｒＦエキシマレーザー
を８０Ｈｚ、約３０ｍＪ／ｃｍ² で照射したところ、
（図１１）に示すものと同様な波長６５０ｎｍにピーク
を持つルミネセンスはほぼ完全に消滅し、しかも新たに
他の波長でピークを持つルミネセンスは発生しなかっ
た。その結果、（図７（ｅ））に示すようなルミネセン
スの発生しない位相シフトマスクブランクが完成した。

【００９１】＜実施例８＞やはり、洗浄済みの６インチ
角、０．２５インチ厚のフォトマスク用石英基板１上に
従来から用いられている方法で投影露光光に対し半透明
な層６としてクロム膜をを約３５ｎｍ形成した。

【００９２】次に前記同様の処理を行い、位相シフト層
３として酸化珪素膜を約２５０ｎｍで成膜した。

【００９３】この後、（図１２）に示すように、この膜
にＫｒＦエキシマレーザーを８０Ｈｚ、約３０ｍＪ／ｃ
ｍ² で照射したところ、やはり（図１０）に示すものと
同様の波長６５０ｎｍにピークを持つルミネセンスが観
察された。

【００９４】次にこの基板を真空チャンバ５に入れ、チ
ャンバ内を約２．０×１０^-4Ｐａの真空度にし、その後
チャンバ中に化学的に不活性なアルゴンガスを約２０Ｓ
ＣＣＭ流しながら３００℃で１時間ほど加熱を行なっ
た。この時の真空度は約２．０×１０^-1Ｐａであった。

【００９５】この後、この膜をチャンバから取りだし、
再度（図１２）に示すように、ＫｒＦエキシマレーザー
を８０Ｈｚ、約３０ｍＪ／ｃｍ² で照射したところ、
（図１１）に示すものと同様な波長６５０ｎｍにピーク
を持つルミネセンスはほぼ完全に消滅し、しかも新たに
他の波長でピークを持つルミネセンスは発生しなかっ
た。その結果、（図８（ｅ））に示すようなルミネセン
スの発生しない位相シフトマスクブランクが完成した。

【００９６】＜実施例９＞やはり、洗浄済みの６インチ
角、０．２５インチ厚のフォトマスク用石英基板１上に
従来から用いられている方法でエッチングストッパー層
２としてアルミナ膜を約２０ｎｍ成膜した。

【００９７】次に前記同様の処理を行い、位相シフト層
３として酸化珪素膜を約２５０ｎｍで成膜した。

【００９８】この後、（図１２）に示すように、この膜
にＫｒＦエキシマレーザーを８０Ｈｚ、約３０ｍＪ／ｃ
ｍ² で照射したところ、やはり（図１０）に示すものと
同様の波長６５０ｎｍにピークを持つルミネセンスが観
察された。

【００９９】次にこの基板を真空チャンバ５に入れ、チ
ャンバ内を約２．０×１０^-4Ｐａの真空度にし、その後
チャンバ中に化学的に不活性なアルゴンガスを約２０Ｓ
ＣＣＭ流しながら３００℃で１時間ほど加熱を行なっ
た。この時の真空度は約２．０×１０^-1Ｐａであった。

【０１００】この後、この膜をチャンバから取りだし、
再度（図１２）に示すように、ＫｒＦエキシマレーザー
を８０Ｈｚ、約３０ｍＪ／ｃｍ² で照射したところ、
（図１１）に示すものと同様な波長６５０ｎｍにピーク
を持つルミネセンスはほぼ完全に消滅し、しかも新たに
他の波長でピークを持つルミネセンスは発生しなかっ
た。

【０１０１】この後、通常の方法で、投影露光光に対し
半透明な層６としてクロム膜を約３５ｎｍ形成し、（図
６（ｅ））に示すようなルミネセンスの発生しない位相
シフトマスクブランクが完成した。

【０１０２】

【発明の効果】以上詳細に説明してきたように、従来の
技術によれば、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ
ーを、基板上に形成された単に酸化珪素膜からなる位相
シフト層に対して照射することにより波長６５０ｎｍ付
近にピークを持つルミネセンスが発生していた。つま
り、ＫｒＦエキシマレーザーの露光エネルギーが全てが
露光の為に費やされておらず、ルミネセンスの発生とし
て損失が生じていた。

【０１０３】しかし、本発明の位相シフトマスクおよび
それに用いるブランクおよびそれらの製造方法によれ
ば、前記ルミネセンスが発生しないため、露光に要する
光エネルギのうちルミネセンスの発生の為に消費してし
まう事による損失を抑止できるようになった。

【０１０４】このため、短波長の投影露光光源であるＫ
ｒＦエキシマレーザーを用いた露光装置対応の位相シフ
トマスクとして、フォトファブリケーションに使用する
に際し、本来の露光性能を発揮させることが可能になっ
た。さらには、構造欠陥のない位相シフト層を形成出来
ることから、ｉ線を光源とするステッパ等の露光装置用
の位相シフトマスクおよびそのブランクとしても信頼性
の高いものを作製することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位相シフトマスクおよびその製造方法
に係わる一実施例に関して、工程の概要を断面図を用い
て順に示す説明図である。

【図２】本発明の位相シフトマスクおよびその製造方法
に係わる別の一実施例に関して、工程の概要を断面図を
用いて順に示す説明図である。

【図３】本発明の位相シフトマスクに用いるブランクお
よびその製造方法に係わる一実施例に関して、工程の概
要を断面図を用いて順に示す説明図である。

【図４】本発明の位相シフトマスクおよびその製造方法
に係わる他の一実施例に関して、工程の概要を断面図を
用いて順に示す説明図である。

【図５】本発明の位相シフトマスクおよびその製造方法
に係わるまた別の一実施例に関して、工程の概要を断面
図を用いて順に示す説明図である。

【図６】本発明の位相シフトマスクおよびその製造方法
に係わる別の他の一実施例に関して、工程の概要を断面
図を用いて順に示す説明図である。

【図７】本発明の位相シフトマスクに用いるブランクお
よびその製造方法に係わる他の一実施例に関して、工程
の概要を断面図を用いて順に示す説明図である。

【図８】本発明の位相シフトマスクに用いるブランクお
よびその製造方法に係わる別の一実施例に関して、工程
の概要を断面図を用いて順に示す説明図である。

【図９】本発明の位相シフトマスクに用いるブランクお
よびその製造方法に係わるまた別の一実施例に関して、
工程の概要を断面図を用いて順に示す説明図である。

【図１０】従来の技術に係わる位相シフトマスクの一例
に対して、その位相シフト層にＫｒＦエキシマレーザー
を照射したときに発生するルミネセンスの分光曲線であ
る。

【図１１】本発明の位相シフトマスクおよびその製造方
法に係わる一実施例に関して、その位相シフト層にＫｒ
Ｆエキシマレーザーを照射したときに発生するルミネセ
ンスの分光曲線である。

【図１２】ルミネセンスの測定法の一例を模式的に示す
説明図である。

【符号の説明】

１・・・透明基板 ２・・・エッチングストッパー層 ３・・・位相シフト層 ４・・・遮光層 ５・・・真空チャンバ ６・・・投影露光光に対し半透明な層 ３’・・・位相シフトパターン ４’・・・遮光パターン ６’・・・投影露光光に対し半透明な層（パターン化さ
れたもの）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板と、シリコンの酸化物からなる位
   相シフト層とを少なくとも備えた位相シフトマスクにお
   いて、該位相シフト層が、該位相シフト層の形成後に減
   圧下で加熱処理されていることを特徴とする位相シフト
   マスク。
2. 【請求項２】前記加熱処理が、減圧下で且つ不活性ガス
   雰囲気下で行なわれたことを特徴とする請求項１記載の
   位相シフトマスク。
3. 【請求項３】透明基板と、シリコンの酸化物からなる位
   相シフト層とを、少なくとも備えた位相シフトマスクに
   用いるブランクにおいて、該位相シフト層が、該位相シ
   フト層の形成後に減圧下で加熱処理されていることを特
   徴とする位相シフトマスクに用いるブランク。
4. 【請求項４】前記加熱処理が、減圧下で且つ不活性ガス
   雰囲気下で行なわれたことを特徴とする請求項３記載の
   位相シフトマスクに用いるブランク。
5. 【請求項５】透明基板上に、少なくともシリコンの酸化
   物からなる位相シフト層を設け、該位相シフト層をパタ
   ーン化することを特徴とする位相シフトマスクの製造方
   法において、該位相シフト層の形成後に、減圧下で加熱
   を行なうことを特徴とする位相シフトマスクの製造方
   法。
6. 【請求項６】前記加熱処理を、減圧下で且つ不活性ガス
   雰囲気下で行なうことを特徴とする請求項５記載の位相
   シフトマスクの製造方法。
7. 【請求項７】透明基板上に、少なくともシリコンの酸化
   物からなる位相シフト層を設け、該位相シフト層をパタ
   ーン化することを特徴とする位相シフトマスクに用いる
   ブランクの製造方法において、該位相シフト層の形成後
   に、減圧下で加熱を行なうことを特徴とする位相シフト
   マスクに用いるブランクの製造方法。
8. 【請求項８】前記加熱処理を、減圧下で且つ不活性ガス
   雰囲気下で行なうことを特徴とする請求項７記載の位相
   シフトマスクに用いるブランクの製造方法。