(57)【要約】      （修正有）【課題】フォトマスク製造工程において、遮光性膜のエッチング時にＣＤ偏差を最小化できる、ブランクマスク及びフォトマスクを提供する。【解決手段】ブランクマスク１００は透明基板１０１、位相反転膜１０２、及び遮光性膜１０３を備える。位相反転膜は、例えば３０〜１００％の透過率を有し、この時遮光性膜は４０〜７０ｎｍの厚さを有し、クロム３０〜８０ａｔ％、窒素１０〜５０ａｔ％、酸素０〜３５％、炭素０〜２５％の組成比を有する。遮光性膜と位相反転膜との積層構造における光学密度は２．５〜３．５とする。【選択図】図１
2020197704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板上に設けられた遮光性膜と、
を備え、
前記遮光性膜は、クロム２０〜７０ａｔ％、窒素１５〜５５ａｔ％、酸素０〜４０ａｔ％、炭素０〜３０ａｔ％の組成比を有することを特徴とするブランクマスク。
【請求項２】
前記透明基板上に、前記遮光性膜の下部に設けられた位相反転膜をさらに備え、
前記位相反転膜は、露光光に対して３〜１０％の透過率を有することを特徴とする、請求項１に記載のブランクマスク。
【請求項３】
前記遮光性膜と前記位相反転膜との積層構造における光学密度は、２．５〜３．５であることを特徴とする、請求項２に記載のブランクマスク。
【請求項４】
前記遮光性膜は３０〜７０ｎｍの厚さを有することを特徴とする、請求項３に記載のブランクマスク。
【請求項５】
透明基板と、
前記透明基板上に設けられた位相反転膜と、
前記位相反転膜上に設けられた遮光性膜と、
を備え、
前記位相反転膜は３０〜１００％の透過率を有し、
前記遮光性膜は露光光に対してクロム３０〜８０ａｔ％、窒素１０〜５０ａｔ％、酸素０〜３５％、炭素は０〜２５％の組成比を有することを特徴とするブランクマスク。
【請求項６】
前記遮光性膜と前記位相反転膜との積層構造における光学密度は、２．５〜３．５であることを特徴とする、請求項５に記載のブランクマスク。
【請求項７】
前記遮光性膜は、４０〜７０ｎｍの厚さを有することを特徴とする、請求項６に記載のブランクマスク。
【請求項８】
透明基板と、
前記透明基板上に設けられた位相反転膜と、
前記位相反転膜上に設けられた遮光性膜と、
を備え、
前記位相反転膜は１０〜３０％の透過率を有し、
前記遮光性膜は露光光に対してクロム２５〜７５ａｔ％、窒素５〜４５ａｔ％、酸素０〜３０％、炭素０〜２０％の組成比を有することを特徴とするブランクマスク。
【請求項９】
前記遮光性膜と前記位相反転膜との積層構造における光学密度は、２．５〜３．５であることを特徴とする、請求項８に記載のブランクマスク。
【請求項１０】
前記遮光性膜は、３５〜６５ｎｍの厚さを有することを特徴とする、請求項９に記載のブランクマスク。
【請求項１１】
前記遮光性膜は、２層以上の多層で構成されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載のブランクマスク。
【請求項１２】
前記遮光性膜は、上部層と下部層の２層で構成され、
前記上部層に比べて前記下部層のエッチング速度が遅いことを特徴とする、請求項１１に記載のブランクマスク。
【請求項１３】
前記遮光性膜は、上部層、中間層、及び下部層の３層で構成され、
前記中間層は、前記上部層及び前記下部層に比べてエッチング速度が遅いことを特徴とする、請求項１１に記載のブランクマスク。
【請求項１４】
前記遮光性膜は、上部層、中間層、及び下部層の３層で構成され、
前記中間層及び前記下部層は、前記上部層に比べてエッチング速度が遅いことを特徴とする、請求項１１に記載のブランクマスク。
【請求項１５】
前記上部層は、窒素（Ｎ）及び酸素（Ｏ）を含むことを特徴とする、請求項１４に記載のブランクマスク。
【請求項１６】
前記下部層は前記中間層に比べてエッチング速度が速いことを特徴とする、請求項１４に記載のブランクマスク。
【請求項１７】
前記下部層は前記中間層に比べて窒素（Ｎ）及び／又は酸素（Ｏ）の含有量が大きいことを特徴とする、請求項１６に記載のブランクマスク。
【請求項１８】
前記位相反転膜は、シリコン（Ｓｉ）又は遷移金属を含むシリコン（Ｓｉ）系物質で構成されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載のブランクマスク。
【請求項１９】
前記遮光性膜上に形成されるハードマスク膜をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載のブランクマスク。
【請求項２０】
前記ハードマスク膜は、シリコン（Ｓｉ）又は遷移金属を含むシリコン（Ｓｉ）系物質で構成されることを特徴とする、請求項１９に記載のブランクマスク。
【請求項２１】
請求項１〜１０のいずれかに記載された構成のブランクマスクを用いて製造されたフォトマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブランクマスク及びフォトマスクに関し、特に、遮光性膜のエッチング速度を制御することによってＣＤ偏差が制御された高品質のブランクマスク及びフォトマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の半導体工程技術では半導体回路や液晶表示装置などの高集積化に伴って高いパターン精度が要求されており、これによって、回路原本の情報を有するフォトマスク及びその原材料となるブランクマスクの重要性も高まりつつある。
【０００３】
ブランクマスクは、大きく、バイナリブランクマスク及び位相反転ブランクマスクの２種類がある。バイナリブランクマスクは透明基板上に遮光性膜を備えており、位相反転ブランクマスクは透明基板上に順次積層された位相反転膜及び遮光性膜を備えている。
【０００４】
最近では、遮光性膜上にハードマスク膜が設けられたブランクマスクが開発され、量産している。かかるブランクマスクは、ハードマスク膜のないブランクマスクに比べてレジスト膜の薄膜化が可能であり、無機物のハードマスク膜を用いてその下部薄膜をエッチングするため、ローディング効果（Ｌｏａｄｉｎｇ  Ｅｆｆｅｃｔ）が減少し、解像度（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）及びＣＤ線形性（Ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）が向上するという効果がある。
【０００５】
ハードマスク膜を備えたブランクマスクを用いてフォトマスクを製造する過程は次の通りである。
【０００６】
まず、バイナリブランクマスクでは、露光（Ｗｒｉｔｉｎｇ）及び現像（Ｄｅｖｅｌｏｐ）工程によってレジスト膜パターンを形成した後、レジスト膜パターンをエッチングマスクにしてエッチング工程を行ってハードマスク膜パターンを形成する。その後、ハードマスク膜パターンをエッチングマスクにしてエッチング工程を行って遮光性膜パターンを形成する。次いで、ハードマスク膜パターンを除去してフォトマスクを形成する。
【０００７】
また、位相反転ブランクマスクでは、露光及び現像工程によってレジスト膜パターンを形成した後、レジスト膜パターンをエッチングマスクにしてハードマスク膜パターンを形成し、ハードマスク膜パターンをエッチングマスクにして遮光性膜パターンを形成した後、ハードマスク膜及び遮光性膜パターンを用いたエッチング工程によって位相反転膜パターンを形成する。
【０００８】
位相反転ブランクマスクを用いてフォトマスク製造時に、下記のような問題点が発生する。
【０００９】
まず、上記の工程中にクロム（Ｃｒ）系物質で構成される遮光性膜は、塩素（Ｃｌ）系ガスによる乾式エッチング時にラジカル（Ｒａｄｉｃａｌ）反応によって相対的に等方性にエッチングされる傾向を示す。具体的に、遮光性膜をエッチングして遮光性膜パターンを形成するとき、前記ラジカル反応の等方性エッチング特性によってレジスト膜のＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）と遮光性膜パターンのＣＤとの間に偏差が生じる。ハードマスク膜を備えているブランクマスクでは、ハードマスク膜を備えておらず、レジストパターンだけを用いて遮光性膜をパターニングするブランクマスクに比べてＣＤ偏差は減るが、依然として、ハードマスク膜パターンのＣＤに比べて遮光性膜パターンのＣＤに偏差が一定以上の大きさで発生する。
【００１０】
フォトマスク製造工程において具現しようとする最終パターン、すなわち位相反転膜パターンのＣＤと、最初レジスト膜を露光して具現されたＣＤとの差が大きいほどエラー（Ｅｒｒｏｒ）発生の可能性が高くなり、このため、工程ウィンドウ（Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｗｉｎｄｏｗ）マージン（Ｍａｒｇｉｎ）が悪化し、最終的には解像度、ＣＤ  ＭＴＴ、及びＣＤ精度の制御問題につながる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、前記問題点を解決するためのものであり、本発明の目的は、フォトマスク製造工程において遮光性膜のエッチング時にＣＤ偏差を最小化できるブランクマスクを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のブランクマスクは、透明基板と、該透明基板上に設けられた遮光性膜とを備え、前記遮光性膜は、クロム２０〜７０ａｔ％、窒素１５〜５５ａｔ％、酸素０〜４０ａｔ％、炭素０〜３０ａｔ％の組成比を有する。
【００１３】
ブランクマスクは、前記透明基板上に、前記遮光性膜の下部に設けられた位相反転膜をさらに備えることができる。このとき、前記位相反転膜は露光光に対して３〜１０％の透過率を有し、前記遮光性膜と前記位相反転膜との積層構造における光学密度は２．５〜３．５であり、前記遮光性膜は３０〜７０ｎｍの厚さを有する。
【００１４】
本発明の他の実施例のブランクマスクは、透明基板と、前記透明基板上に設けられた位相反転膜と、前記位相反転膜上に設けられた遮光性膜とを備え、前記位相反転膜は３０〜１００％の透過率を有し、前記遮光性膜は露光光に対してクロム３０〜８０ａｔ％、窒素１０〜５０ａｔ％、酸素０〜３５％、炭素０〜２５％の組成比を有する。前記遮光性膜と前記位相反転膜との積層構造における光学密度は２．５〜３．５であり、前記遮光性膜は４０〜７０ｎｍの厚さを有する。
【００１５】
本発明のさらに他の実施例のブランクマスクは、透明基板と、前記透明基板上に設けられた位相反転膜と、前記位相反転膜上に設けられた遮光性膜とを備え、前記位相反転膜は１０〜３０％の透過率を有し、前記遮光性膜は露光光に対してクロム２５〜７５ａｔ％、窒素５〜４５ａｔ％、酸素０〜３０％、炭素は０〜２０％の組成比を有する。前記遮光性膜と前記位相反転膜との積層構造における光学密度は２．５〜３．５であり、前記遮光性膜は３５〜６５ｎｍの厚さを有する。
【００１６】
一方、前記遮光性膜は２層以上の多層で構成され得る。
【００１７】
前記遮光性膜は、上部層と下部層の２層で構成される場合、前記上部層に比べて前記下部層のエッチング速度が遅いように構成され得る。
【００１８】
また、前記遮光性膜は、上部層、中間層、及び下部層の３層で構成される場合、前記中間層が前記上部層及び前記下部層に比べてエッチング速度が遅いように構成されるか、或いは前記中間層と前記下部層が前記上部層に比べてエッチング速度が遅いように構成され得る。そのために、前記上部層は窒素（Ｎ）及び酸素（Ｏ）を含んで構成され得る。また、前記下部層は、前記中間層に比べてエッチング速度が速いように構成され得るが、そのために、前記下部層は前記中間層に比べて窒素（Ｎ）及び／又は酸素（Ｏ）の含有量が大きいように構成され得る。
【００１９】
一方、前記位相反転膜は、シリコン（Ｓｉ）又は遷移金属を含むシリコン（Ｓｉ）系物質で構成され得る。
【００２０】
また、ブランクマスクは、前記遮光性膜上に形成されるハードマスク膜をさらに含んで構成され得るが、このとき、前記ハードマスク膜はシリコン（Ｓｉ）又は遷移金属を含むシリコン（Ｓｉ）系物質で構成され得る。
【００２１】
本発明の他の側面によれば、このような構成のブランクマスクを用いて製造されたフォトマスクが提供される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、遮光性膜のエッチング速度を調節することによって遮光性膜のＣＤ偏差を最小化することができる。これによって、高品質のブランクマスク及びこれを用いたフォトマスクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例に係るブランクマスクの構造を示す図である。
【図２】本発明の他の実施例に係るブランクマスクの構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下では実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、実施例は単に本発明の例示及び説明をするための目的で用いられるもので、意味の限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために用いられたものではない。したがって、本発明の技術分野における通常の知識を有する者であれば、実施例から様々な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点が理解できよう。したがって、本発明の真の保護範囲は特許請求の範囲の技術的事項によって定められるべきであろう。
【００２５】
図１は、本発明の一実施例に係るブランクマスクの構造を示す図である。本発明に係るブランクマスク１００は、透明基板１０１上に順次に積層形成された、位相反転膜１０２、遮光性膜１０３、及びレジスト膜１１０を備える。遮光性膜１０３は、下部層の第１遮光性膜１０４、中間層の第２遮光性膜１０５、及び上部層の第３遮光性膜１０６の３層構造で構成される。
【００２６】
バイナリブランクマスクは、位相反転膜１０２無しに遮光性膜１０３とレジスト膜１１０を含む構造で構成され、位相反転ブランクマスクは、位相反転膜１０２、遮光性膜１０３、及びレジスト膜１１０を含む構造で構成される。図１及び次の図２の実施例では位相反転膜１０２を備えている位相反転ブランクマスクを例示するが、本発明はバイナリブランクマスク及び位相反転ブランクマスクのいずれにも適用される。
【００２７】
図２は、本発明の他の実施例に係るブランクマスクの構造を示す図であり、図１の構成にハードマスク膜１０７がさらに設けられたブランクマスクを示している。図２に示すように、本発明は、ハードマスク膜１０７を備えている形態のブランクマスク１００にも適用される。ハードマスク膜１０７を備えているブランクマスクも、位相反転膜１０２無しに遮光性膜１０３だけを備えたバイナリブランクマスクであってもよく、位相反転膜１０２及び遮光性膜１０３の両方を備えた位相反転ブランクマスクであってもよい。
【００２８】
図１及び図２の実施例では、遮光性膜１０３が３層構造を有するとしているが、遮光性膜１０３は、単層、２層、或いは４層以上の構造を有してもよい。
【００２９】
本発明の遮光性膜１０３は、クロムを主成分とする化合物で構成される。クロム化合物は、塩素系ガスによる乾式エッチング時にラジカル（Ｒａｄｉｃａ）反応によって相対的に等方性にエッチングされる傾向を示す。例えば、ハードマスク膜１０７を備えている位相反転ブランクマスクにおいて、ハードマスク膜１０７パターンを形成した後、ハードマスク膜１０７パターンをエッチングマスク（Ｅｔｃｈｉｎｇ  Ｍａｓｋ）にしてその下部の遮光性膜１０３をエッチングする時、ラジカル反応によってハードマスク膜１０７パターンのＣＤに比して遮光性膜１０３のＣＤに偏差が生じる問題点がある。一方、遮光性膜１０３の下部の位相反転膜１０２は、モリブデンシリコン化合物又はシリコン化合物で構成され、この場合、位相反転膜１０２は、ラジカル反応に比べてイオン性反応が相対的に高いので、遮光性膜１０３のＣＤに比してＣＤ偏差が少ない。
【００３０】
これによって、遮光性膜１０３のラジカル反応を抑制するための遮光性膜１０３の構成は、次のようにすることが好ましい。
【００３１】
遮光性膜１０３は、クロム（Ｃｒ）を主成分とし、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）、インジウム（Ｉｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオビウム（Ｎｂ）、パラジウム（Ｐｄ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、マンガン（Ｍｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、マグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）、セレニウム（Ｓｅ）、銅（Ｃｕ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、シリコン（Ｓｉ）のうち１種以上の金属物質をさらに含むことができる。特に、遮光性膜１０３を形成する物質として、クロム（Ｃｒ）に追加される金属物質は、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）の中から選ばれる１種以上が好ましい。また、遮光性膜１０３は、前記金属物質に酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）のうち１種以上の元素をさらに含んでなる。
【００３２】
より具体的に、本発明の技術的特徴を述べると、遮光性膜１０３は、クロム（Ｃｒ）を主成分として構成するが、遮光性膜１０３のエッチング時にラジカル反応によるＣＤ偏差を減少させるために、遮光性膜１０３のエッチング速度が遅くなるように調節する。一般に、遮光性膜１０３のエッチング速度が遅い場合、エッチング時にパターン密度（Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）によるローディング効果（Ｌｏａｄｉｎｇ  Ｅｆｆｅｃｔ）が発生してＣＤ線形性（ＣＤ  Ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）が悪くなる問題点があるので、遮光性膜１０３のエッチング速度は速い方が好ましい。しかし、エッチング速度が速い場合には前述したようなエッチング時のＣＤ偏差の問題点があり、これを解決するために、本発明では、遮光性膜１０３のエッチング速度を一定以下に制限する構成を提示する。
【００３３】
そのために、本発明の遮光性膜１０３は下記のように構成される。
【００３４】
まず、遮光性膜１０３のエッチング速度を制御するために、遮光性膜１０３の組成比は、クロム２０〜７０ａｔ％、窒素１５〜５５ａｔ％、酸素０〜４０ａｔ％、炭素０〜３０ａｔ％で構成される。
【００３５】
このとき、遮光性膜１０３の全膜厚は２０〜７５ｎｍで構成され得るが、好ましくは３０〜６０ｎｍで構成される。一例として、遮光性膜１０３が２層で構成される場合、上部層は５〜２０ｎｍ、下部層は３０〜５０ｎｍの厚さで構成され得る。他の例として、遮光性膜１０３が３層で構成される場合、上部層は５〜２０ｎｍ、中間層は５〜３０ｎｍ、下部層は５〜２０ｎｍの厚さで構成され得る。
【００３６】
一方、位相反転ブランクマスクにおいて、光学密度は、遮光性膜１０３の下部の位相反転膜１０２の透過率に影響を受ける。したがって、位相反転ブランクマスクでは、遮光性膜１０３は、その下部に形成される位相反転膜１０２の透過率に従ってその組成比及び厚さを変更することができる。すなわち、位相反転膜１０２と遮光性膜１０３が積層された状態における光学密度を、好ましい特定値に設定し、このような光学密度を満たすための遮光性膜１０３の組成比及び厚さの組合せを、位相反転膜１０２の透過率に従ってそれぞれ調節する。位相反転膜１０２を含む遮光性膜１０３の好ましい光学密度は、露光波長に対して２．５〜３．５である。そして、窒素、酸素の高い含有量は、遮光性膜１０３に要求される光学密度（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）を満たすために厚さが増加する要因として作用する。一方、遮光性膜１０３は、反射率が４０％以下の値を有することが好ましい。
【００３７】
まず、露光光に対して３〜１０％の透過率を有する位相反転膜１０２が下部に設けられた場合について説明する。位相反転膜１０２及び遮光性膜１０３が積層された構造に対して要求される光学密度は２．５〜３．５である。これを満たすために、遮光性膜１０３の厚さが３０〜７０ｎｍである場合、遮光性膜１０３の組成比は、クロムは２０〜７０ａｔ％、窒素は１５〜５５ａｔ％、酸素は０〜４０ａｔ％、炭素は０〜３０％の範囲を有するように構成する。
【００３８】
クロムの含有量が２０ａｔ％以下であると、窒素、酸素の含有量が相対的に高いため、エッチング速度が過度に速くなり、これによってＣＤ偏差が高く発生する問題がある。クロムの含有量が７０ａｔ％以上であると、エッチング速度が遅くなり、遮光性膜１０３のエッチング時にローディング効果（Ｌｏａｄｉｎｇ  Ｅｆｆｅｃｔ）が増加する短所がある。したがって、クロム含有量は２０〜７０ａｔ％の範囲に設計されることが好ましい。より好ましくは、クロムの含有量は３０〜７０ａｔ％とする。
【００３９】
一方、窒素及び酸素は含有量が高くなるほどエッチング速度が増加するので、エッチング速度増加の制限のために含有量をある程度下げることが好ましい。しかし、窒素及び酸素の含有量が少なすぎると遮光性膜１０３の反射率が増加するので、窒素及び酸素の含有量を増加させることによって反射率増加を抑制することが必要である。すなわち、酸素及び窒素の含有量を一定以上にして反射率の過度な増加を防止しながらも、エッチング速度が過度に増加しないように抑制する必要がある。ところが、含有量に対するエッチング速度増加の効果は、窒素に比べて酸素が非常に大きい。したがって、窒素の含有量は一定レベル以上、すなわち１５ａｔ％以上に維持するが、酸素の含有量を窒素の含有量よりも少なくすることが好ましい。これを考慮すれば、窒素は１５〜５５ａｔ％、酸素は０〜４０ａｔ％の組成比を有することが好ましい。
【００４０】
一方、反射率を下げる目的で最上層に窒素と酸素が多量含まれる場合、表面層の酸化膜と窒化膜によって表面層の面抵抗数値が急に増加してしまう。これによって、Ｅ−ｂｅａｍを用いた露光工程の進行時に、薄膜のチャージング（Ｃｈａｒｇｉｎｇ）現象によってパターンシフトなどの不所望の問題が発生する。炭素（Ｃ）は、このようなチャージング現象を直接防ぐ機能はないが、窒素及び酸素に比べて面抵抗の増加が緩やかなので、面抵抗が急に増加する現象を抑えることができる。そして、エッチング速度は、炭素の含有量が増加するほど微小に減少し、反射率は、炭素の含有量に従って特別な傾向を示さない。これを考慮して、炭素は０〜３０％の組成比を有することが好ましい。
【００４１】
次に、露光光に対して３０〜１００％の透過率を有する位相反転膜１０２が下部に形成された場合について説明する。この場合、遮光性膜１０３と位相反転膜１０２の積層構造に対して要求される光学密度である２．５〜３．５を満たすために、遮光性膜１０３の光学密度補償の程度は、３〜１０％の透過率を有する位相反転膜１０２の場合に比べて大きくなる必要がある。そのために、遮光性膜１０３を４０〜７０ｎｍの厚さにし、このとき、遮光性膜１０３の組成比は、クロム３０〜８０ａｔ％、窒素１０〜５０ａｔ％、酸素０〜３５％、炭素は０〜２５％で構成することが好ましい。
【００４２】
一方、３〜１０％の透過率と３０〜１００％の透過率との間の範囲にある、１０〜３０％の透過率を有する位相反転膜１０２が下部に形成された場合にも、積層構造に対して要求される光学密度は、２．５〜３．５を満たすことが好ましい。
【００４３】
そのために、遮光性膜１０３は３５〜６５ｎｍの厚さにし、このとき、遮光性膜１０３の組成比は、クロム２５〜７５％、窒素５〜４５％、酸素０〜３０％、炭素は０〜２０％で構成することが好ましい。
【００４４】
遮光性膜１０３は単層又は２層以上の多層で構成され得るが、２層以上で構成される場合、ＣＤ偏差を減少させるために、遮光性膜１０３を構成する層の一つ以上は、エッチング速度が他の層に比べて遅いように構成され得る。
【００４５】
例えば、遮光性膜１０３が２層で構成される場合、上部層に比べて下部層のエッチング速度が遅いように構成できる。具体的には、上部層はエッチングマスクと隣接しているためＣＤ偏差が低く、下部層はラジカル反応によってＣＤ偏差が高いので、下部層のエッチング速度を遅いように構成することが好ましい。
【００４６】
一方、前記のように２層で構成された実施例において、上部層、下部層はそれらがそれぞれ複数の層を含む場合も含むものと理解すべきである。例えば、最下部の第１層から最上部の第５層までの５層で構成されている遮光性膜の構造を仮定する。このとき、５個の層をいずれか一境界面を基準に大きく２個の層に分け、境界面上部の層を上部層と、そして境界面下部の層を下部層と見なすことができる。本発明の特許請求の範囲における同一用語も、このような場合を含む用語として用いられる。
【００４７】
他の例として、遮光性膜１０３が図１及び図２のように３層で構成される場合、上部層と下部層に比べて中間層のエッチング速度が遅いように構成できる。具体的には、遮光性膜１０３が３層で構成される場合、遮光性膜１０３の上部層は相対的にラジカル反応が少なく、よって、上部エッチングマスク（Ｅｔｃｈ  Ｍａｓｋ）の転写（Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）率が高いのでＣＤ偏差が少ない。
【００４８】
一方、中間層と下部層は相対的に上部層に比べてラジカル反応が大きく、ＣＤ偏差も大きくなる。したがって、中間層と下部層はＣＤ偏差の発生を抑制するために上部層よりもエッチング速度を遅くさせることが好ましい。このとき、パターンプロファイル（Ｐｒｏｆｉｌｅ）を考慮して、中間層のエッチング速度を遅くし、下部層はエッチング速度を速くすることによって、フッティング（Ｆｏｏｔｉｎｇ）の発生を防止することが効果的である。そのために、上部層は、表面反射を低減する目的で窒素（Ｎ）と酸素（Ｏ）両方を含んで形成でき、下部層は、中間層に比べて深さ方向に沿うエッチング速度を向上させる目的で窒素（Ｎ）及び／又は酸素（Ｏ）の含有量を中間層に比べて大きくできる。
【００４９】
一方、前記のように３層で構成された実施例において、上部層、中間層、下部層は、それらがそれぞれ複数の層を含む場合も含むものと理解すべきである。例えば最下部の第１層から最上部の第５層までの５層で構成されている遮光性膜の構造を仮定する。このとき、５個の層をいずれか２つの境界面を基準に大きく３個の層に分け、上部層、中間層、下部層に区分してもよい。したがって、上部層は第５層だけを意味することもでき、第４層及び第５層を含む層を意味することもでき、第３層〜第５層を含む層を意味することもできる。同様に、中間層は、第２層〜第４層を含む層、第２層及び第３層を含む層、第３層及び第４層を含む層、第２層、若しくは第３層を意味することができる。また、下部層は、第１層、第１層及び第２層を含む層、第１層〜第３層を含む層を意味することができる。本発明の特許請求の範囲における同一用語も、このような場合を含む用語として用いられる。
【００５０】
遮光性膜１０３は、耐薬品性及び平坦度の向上のために、成膜後に選択的に１００〜５００℃で熱処理することができ、熱処理は、ホットプレート（Ｈｏｔ−Ｐｌａｔｅ）、真空急速熱処理装置（Ｖａｃｕｕｍ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）、ファーネス（Ｆｕｒｎａｃｅ）などを用いて行うことができる。
【００５１】
遮光性膜１０３の下部と上部にそれぞれ形成される位相反転膜１０２とハードマスク膜１０７は、シリコン（Ｓｉ）又は遷移金属を含むシリコン（Ｓｉ）系物質で形成され、単層又は２層以上の多層膜又は連続膜からなる。
【００５２】
具体的に、位相反転膜１０２又はハードマスク膜１０７は、Ｓｉ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯ、ＳｉＢ、ＳｉＣＮ、ＳｉＮＯ、ＳｉＢＮ、ＳｉＣＯ、ＳｉＢＣ、ＳｉＢＯ、ＳｉＮＣＯ、ＳｉＢＣＮ、ＳｉＢＯＮ、ＳｉＢＣＯ、ＳｉＢＣＯＮのようなシリコン（Ｓｉ）化合物のいずれか一つで構成され得る。また、遷移金属であるモリブデン（Ｍｏ）が含まれた場合、ＭｏＳｉ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＣ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＢ、ＭｏＳｉＣＮ、ＭｏＳｉＮＯ、ＭｏＳｉＢＮ、ＭｏＳｉＣＯ、ＭｏＳｉＢＣ、ＭｏＳｉＢＯ、ＭｏＳｉＮＣＯ、ＭｏＳｉＢＣＮ、ＭｏＳｉＢＯＮ、ＭｏＳｉＢＣＯ、ＭｏＳｉＢＣＯＮのようなモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）化合物のいずれか一つで構成されることが好ましい。
【００５３】
位相反転膜１０２は、１９３ｎｍの露光光に対して３〜１００％の透過率を有し、１６０〜２３０゜の位相反転量を有する。具体的には、１９３ｎｍの露光光に対して透過率６％を有するＰＳＭの位相反転量は１６０〜２００゜、４５％の透過率を有するＰＳＭの位相反転量は１７５〜２１５゜、７０％の透過率を有するＰＳＭの位相反転量は１９０〜２３０゜を示す。
【００５４】
位相反転膜１０２は、耐薬品性及び平坦度の向上のために、成膜後に選択的に１００〜１０００℃で熱処理ができる。熱処理は、ホットプレート（Ｈｏｔ−Ｐｌａｔｅ）、真空急速熱処理装置（Ｖａｃｕｕｍ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）、ファーネス（Ｆｕｒｎａｃｅ）などを用いて行われてもよく、スパッタ装備を用いた薄膜成膜によって熱処理効果を出してもよい。
【００５５】
ハードマスク膜１０７は、２〜２０ｎｍの厚さに形成されることが好ましい。厚さが２ｎｍ以下の場合、ハードマスク膜１０７が薄いため、遮光性膜１０３のエッチング時に遮光性膜１０３の表面にダメージ（Ｄａｍａｇｅ）が発生し、厚さが２０ｎｍ以上の場合、レジスト膜１１０の厚さが増加しなければならず、電子ビーム露光時に電子の散乱（Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）によって高精度のパターンが具現し難い。
【００５６】
レジスト膜１１０は６０〜１５０ｎｍの厚さを有し、化学増幅型レジスト（ＣＡＲ：Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｒｅｓｉｓｔ）が好ましい。
【００５７】
（実施例１）：位相反転ブランクマスクの製造
本実施例は、図１のようにハードマスク膜を備えていない形態の位相反転ブランクマスクの製造に関して開示する。
【００５８】
ＤＣマグネトロンスパッタリング装置に、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）の含有量が１０：９０であるターゲットを装着し、工程ガスＡｒ：Ｎ２＝５．５ｓｃｃｍ：２３．０ｓｃｃｍを注入した後、０．６５ｋＷの工程パワーをかけて、窒化モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉＮ）からなる単一膜の位相反転膜を形成した。
【００５９】
その後、位相反転膜に対して真空急速熱処理装置（Ｖａｃｕｕｍ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）を用いて３５０℃の温度で２０分間熱処理を施した。
【００６０】
成膜された位相反転膜に対して１９３ｎｍ波長での透過率及び位相反転量を測定した結果、透過率６．０２％、位相反転量１８３．５゜を示し、ＸＲＲ装備を用いた厚さ測定の結果、位相反転膜は６７．５ｎｍの厚さを示した。
【００６１】
続いて、位相反転膜上に、クロム（Ｃｒ）ターゲットを用いて、工程ガスＡｒ：Ｎ２：ＣＯ２＝３．０ｓｃｃｍ：１０．０ｓｃｃｍ：６．５ｓｃｃｍを注入し、０．６２ｋＷの工程パワーをかけて、酸化窒化クロム（ＣｒＯＮ）の第１遮光性膜を形成した。第１遮光性膜に対してＸＲＲ装備を用いた厚さ測定の結果、８．５ｎｍの厚さと測定された。その後、第１遮光性膜上に第２遮光性膜の形成のために工程ガスＡｒ：Ｎ２＝５．０ｓｃｃｍ：９．０ｓｃｃｍを注入し、１．４０ｋＷの工程パワーをかけて、窒化クロム（ＣｒＮ）からなる厚さ２２．０ｎｍの第２遮光性膜を形成した。その後、第２遮光性膜上に第３遮光性膜の形成のために工程ガスＡｒ：Ｎ２：ＣＯ２＝３．０ｓｃｃｍ：１０．０ｓｃｃｍ：６．０ｓｃｃｍを注入し、０．６２ｋＷの工程パワーをかけて、酸化窒化クロム（ＣｒＯＮ）の第３遮光性膜を形成した。第３遮光性膜に対してＸＲＲ装備を用いた厚さ測定の結果、１３．０ｎｍの厚さと測定された。
【００６２】
前記工程で形成された遮光性膜の合計厚さは４３．５ｎｍであり、位相反転膜上に遮光性膜の形成による露光光１９３ｎｍ波長での光学密度と反射率を測定した結果、３．０５の光学密度と２８．８％の反射率を示した。その後、遮光性膜に対して真空急速熱処理装置（Ｖａｃｕｕｍ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）を用いて２５０℃の温度で２０分間熱処理を施した。
【００６３】
その後、遮光性膜に対してＡＥＳ（Ａｕｇｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）装備を用いて組成比を確認した結果、第１遮光性膜のクロム（Ｃｒ）含有量が３８．９ａｔ％、窒素（Ｎ）含有量が２２．３ａｔ％、酸素（Ｏ）含有量が２２．３ａｔ％、第２遮光性膜のクロム（Ｃｒ）含有量が６８．９ａｔ％、窒素（Ｎ）含有量が３０．４ａｔ％、第３遮光性膜のクロム（Ｃｒ）含有量が３９．４ａｔ％、窒素（Ｎ）含有量が２３．１ａｔ％、酸素（Ｏ）含有量が２０．４ａｔ％、炭素（Ｃ）含有量が１７．１ａｔ％であることを確認した。
【００６４】
次いで、遮光性膜上に化学増幅型レジスト膜をスピンコーティングして位相反転ブランクマスクを製造した。
【００６５】
（実施例２）：ハードマスク膜を備えている位相反転ブランクマスクの製造
本実施例は、図２のようにハードマスク膜を備えている位相反転ブランクマスクの製造に関して開示する。
【００６６】
実施例１と同一にして位相反転膜及び遮光性膜を形成した。
【００６７】
次いで、遮光性膜上に、ホウ素（Ｂ）がドープされたシリコン（Ｓｉ）ターゲットを用いて、工程ガスＡｒ：Ｎ２：ＮＯ＝７．０ｓｃｃｍ：７．０ｓｃｃｍ：５．０ｓｃｃｍを注入し、０．７ｋＷの工程パワーをかけて、１０ｎｍ厚の酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）からなるハードマスク膜を形成した。
【００６８】
その後、ハードマスク膜上に化学増幅型レジスト膜をスピンコーティングし、ハードマスク膜を備えた位相反転膜ブランクマスクを製造した。
【００６９】
ＴＥＴＲＡ−Ｘ装備を用いて塩素（Ｃｌ）と酸素（Ｏ）の混合ガスを用いてエッチング工程を行った結果、４３．５ｎｍの厚さを持つ６％位相反転ブランクマスクのエッチング率（Ｅｔｃｈ−ｒａｔｅ）は１．２１ÅＡ／ｓｅｃであることを確認した。
【００７０】
（比較例１）
この比較例は、実施例１及び２に対比してエッチング率（Ｅｔｃｈ−ｒａｔｅ）の高い遮光性膜が形成される位相反転ブランクマスク製造に関して開示する。
【００７１】
実施例１と同一にして位相反転膜を形成した。
【００７２】
次いで、位相反転膜上にクロム（Ｃｒ）ターゲットを用いて、工程ガスＡｒ：Ｎ２：ＣＯ２＝６．０ｓｃｃｍ：１０．０ｓｃｃｍ：６．０ｓｃｃｍを注入し、０．７５ｋＷの工程パワーをかけて、炭化酸化窒化クロム（ＣｒＣＯＮ）の第１遮光性膜を形成した。第１遮光性膜に対してＸＲＲ装備を用いた厚さ測定の結果、４０．０ｎｍの厚さと測定された。その後、第１遮光性膜上に第２遮光性膜の形成のために、工程ガスＡｒ：Ｎ２：ＣＯ２＝５．０ｓｃｃｍ：５．０ｓｃｃｍ：２．０ｓｃｃｍを注入し、１．４０ｋＷの工程パワーをかけて、炭化酸化窒化クロム（ＣｒＣＯＮ）からなる厚さ４．３ｎｍの第２遮光性膜を形成した。その後、第２遮光性膜上に第３遮光性膜の形成のために、工程ガスＡｒ：Ｎ２：ＣＯ２＝３．０ｓｃｃｍ：１０．０ｓｃｃｍ：７．５ｓｃｃｍを注入し、０．７５ｋＷの工程パワーをかけて、炭化酸化窒化クロム（ＣｒＣＯＮ）の第３遮光性膜を形成した。第３遮光性膜に対してＸＲＲ装備を用いた厚さ測定の結果、４．２ｎｍの厚さと測定された。
【００７３】
形成された遮光性膜の合計厚さは４８．５ｎｍであり、位相反転膜上に前記遮光性膜の形成による露光光１９３ｎｍ波長での光学密度と反射率を測定した結果、３．０３の光学密度と２７．９％の反射率を示した。
【００７４】
その後、遮光性膜に対してＡＥＳ装備を用いて組成比を確認した結果、第１遮光性膜のクロム（Ｃｒ）含有量が４１．５ａｔ％、窒素（Ｎ）含有量が２２．９ａｔ％、酸素（Ｏ）含有量が１９．０ａｔ％、炭素（Ｃ）含有量が１６．６ａｔ％、第２遮光性膜のクロム（Ｃｒ）含有量が５４．９ａｔ％、窒素（Ｎ）含有量が２７．４ａｔ％、酸素（Ｏ）含有量が３．７ａｔ％、炭素（Ｃ）含有量が１４．０ａｔ％、第３遮光性膜のクロム（Ｃｒ）含有量が４０．３ａｔ％、窒素（Ｎ）含有量が２３．０ａｔ％、酸素（Ｏ）含有量が２０．４ａｔ％、炭素（Ｃ）含有量が１６．３ａｔ％であることを確認した。
【００７５】
その後、遮光性膜上に化学増幅型レジスト膜をスピンコーティングして位相反転ブランクマスクを製造した。
【００７６】
（比較例２）
この比較例は、実施例１及び２に対比してエッチング率（Ｅｔｃｈ−ｒａｔｅ）の高い遮光性膜に形成されるハードマスク膜を備えた位相反転ブランクマスク製造に関して開示する。
【００７７】
比較例１と同一に位相反転膜及び遮光性膜を形成した。
【００７８】
次いで、遮光性膜上に、ホウ素（Ｂ）がドープされたシリコン（Ｓｉ）ターゲットを用いて、工程ガスＡｒ：Ｎ２：ＮＯ＝７．０ｓｃｃｍ：７．０ｓｃｃｍ：５．０ｓｃｃｍを注入し、０．７ｋＷの工程パワーをかけて、１０ｎｍ厚の酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）からなるハードマスク膜を形成した。
【００７９】
その後、ハードマスク膜上に化学増幅型レジスト膜をスピンコーティングして位相反転ブランクマスクを製造した。
【００８０】
ＴＥＴＲＡ−Ｘ装備を用いて塩素（Ｃｌ）と酸素（Ｏ）の混合ガスを用いてエッチング工程を行った結果、４８．５ｎｍ厚を持つ６％位相反転ブランクマスクのエッチング率（Ｅｔｃｈ−ｒａｔｅ）は１．８３ÅＡ／ｓｅｃであることを確認した。
【００８１】
（実施例３）：７０％（高透過率）ハードマスク膜を備えた位相反転ブランクマスクの製造方法
本実施例は、実施例１及び２と対比して、位相反転膜及び遮光性膜の構造が異なる形態の薄膜を形成させる位相反転ブランクマスクに関して開示する。
【００８２】
ＤＣマグネトロンスパッタリング装置に、ホウ素（Ｂ）がドープされたシリコン（Ｓｉ）ターゲットを用いて、工程ガスＡｒ：Ｎ２：ＮＯ＝５．０ｓｃｃｍ：５．０ｓｃｃｍ：５．０ｓｃｃｍを注入し、１．０ｋＷの工程パワーをかけて、窒酸化シリサイド（ＳｉＯＮ）からなる単一膜の位相反転膜を形成した。
【００８３】
その後、位相反転膜に対して真空急速熱処理装置（Ｖａｃｕｕｍ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）を用いて５００℃の温度で４０分間熱処理を施した。これに対して１９３ｎｍ波長での透過率及び位相反転量を測定した結果、透過率７１．０％、位相反転量２１５．５゜を示し、ＸＲＲ装備を用いた厚さ測定の結果、位相反転膜は１２７．１ｎｍの厚さを示した。
【００８４】
次いで、位相反転膜上にクロム（Ｃｒ）ターゲットを用いて、工程ガスＡｒ：Ｎ２：ＣＨ４＝５．０ｓｃｃｍ：５．０ｓｃｃｍ：０．８ｓｃｃｍを注入し、１．４０ｋＷの工程パワーをかけて、炭化窒化クロム（ＣｒＣＮ）の第１遮光性膜を形成した。第１遮光性膜に対してＸＲＲ装備を用いた厚さ測定の結果、４１．５ｎｍの厚さと測定された。その後、第１遮光性膜上に第２遮光性膜の形成のために、工程ガスＡｒ：Ｎ２：ＮＯ＝３．０ｓｃｃｍ：１０．０ｓｃｃｍ：５．７ｓｃｃｍを注入し、０．６２ｋＷの工程パワーをかけて、窒化クロム（ＣｒＯＮ）からなる厚さ１８．０ｎｍの第２遮光性膜を形成した。
【００８５】
形成された遮光性膜の合計厚さは５９．５ｎｍであり、位相反転膜上に前記遮光性膜の形成による露光光１９３ｎｍ波長での光学密度と反射率を測定した結果、３．０９の光学密度と３２．８％の反射率を示した。
【００８６】
その後、遮光性膜上にホウ素（Ｂ）がドープされたシリコン（Ｓｉ）ターゲットを用いて、工程ガスＡｒ：Ｎ２：ＮＯ＝７．０ｓｃｃｍ：７．０ｓｃｃｍ：５．０ｓｃｃｍを注入し、０．７ｋＷの工程パワーをかけて、１０ｎｍ厚の酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）からなるハードマスク膜を形成した。
【００８７】
その後、ハードマスク膜上に化学増幅型レジスト膜をスピンコーティングして位相反転ブランクマスクを製造した。
【００８８】
ＴＥＴＲＡ−Ｘ装備を用いて、塩素（Ｃｌ）と酸素（Ｏ）の混合ガスを用いて、エッチング工程を行った結果、５９．５ｎｍの厚さを持つ７０％（高透過率）位相反転ブランクマスクのエッチング率（Ｅｔｃｈ−ｒａｔｅ）は０．７１ÅＡ／ｓｅｃであることを確認した。
【００８９】
遮光性膜のＣＤ偏差測定評価
上述した本発明に係る位相反転ブランクマスクに対して光学密度及び遮光性膜のパターニング後のＣＤ偏差を測定した。
【００９０】
表１は、ブランクマスクの薄膜特性である。表１を参照すると、実施例、比較例ともに、位相反転膜を含む光学密度が２．５〜３．５を示し、両方ともパターン形成後にフォトマスクとして使用するのに良好なものと評価された。また、その他の薄膜特性においても特異点がないことが確認できた。
【００９１】
【表１】
2020197704.tif 000003
フォトマスクの製造において、主に微細パターニングに一般的に用いられる電子ビーム（Ｅ−Ｂｅａｍ）用レジストである化学増幅型（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｒｅｓｉｓｔ）レジストを用いてブランクマスクに塗布する工程を行った。その厚さは表１に表記した。
【００９２】
塗布されたレジストをエッチングマスクとして用いて、露光及び現像工程を経てフッ素（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ）成分の混合エッチングガスを用いてハードマスク膜をパターニングし、さらにハードマスク膜をエッチングマスクとして用いて塩素（Ｃｈｌｏｒｉｎｅ）と酸素（Ｏｘｉｄｅ）成分の混合エッチングガスを用いて遮光性膜をパターニングし、さらに遮光性膜をエッチングマスク膜として用いてフッ素（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ）成分の混合エッチングガスを用いて位相反転膜をパターニングする工程を行うことによって、フォトマスクを製造した。
【００９３】
【表２】
2020197704.tif 000004
表２は、ブランクマスク薄膜のＣＤ差及びスキュー（Ｓｋｅｗ）発生の程度である。（ＡＢＳ  ＬａｙｅｒのＣＤは、ＥＰＤを考慮してＯ／Ｅ  ３０％を適用し、エッチング後にＣＤを測定した。）
前記表２は、４つの条件のエッチングマスク（Ｅｔｃｈｉｎｇ  Ｍａｓｋ）を用いて１００ｎｍライン及びスペース（Ｌｉｎｅ  ＆  Ｓｐａｃｅ）ＣＤ確認用レジストパターニングを行った結果を示す。エッチング率（Ｅｔｃｈ−ｒａｔｅ）及び遮光性膜の構造によってスキューの差があることを確認し、これによってスキューの制御がより容易であることも確認できた。
【符号の説明】
【００９４】
１００  ブランクマスク
１０１  透明基板
１０２  位相反転膜
１０３  遮光性膜
１０４  第１遮光性膜
１０５  第２遮光性膜
１０６  第３遮光性膜
１０７  ハードマスク膜
１１０  レジスト膜
【図１】
2020197704.tif 000005
【図２】
2020197704.tif 000006