(57)【要約】【課題】ブランクマスク、フォトマスク及びその製造方法を提供する。【解決手段】フォトマスクの粗パターンと密パターン間の大きさの差が発生するローディング効果の減少のために、透明基板上に少なくとも湿式エッチングが可能なエッチング阻止膜と遮光膜または遮光膜と反射防止膜を積層した後、少なくともエッチング阻止膜または遮光膜と同じエッチング特性のハードマスク膜を積層し、フォトレジスト厚さを薄くコーティングしたのち露光、現像及びハードマスク膜のエッチング後に、フォトレジストパターン及びまたはハードマスク膜をマスクとして少なくとも遮光膜パターンの形成時にエッチングマスクとしたハードマスク膜を除去することを特徴とするブランクマスクと、フォトマスク及びその製造方法を提供する。【選択図】図１ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、金属膜、ハードマスク膜、レジスト膜が順次に形成されたブランクマスクにおいて、
前記金属膜、ハードマスク膜の結晶化状態が非晶質（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）状態であり、
前記金属膜、ハードマスク膜の密度が２ｇ／ｃｍ３以上であること
を特徴とするブランクマスク。
【請求項２】
透明基板上に、金属膜、ハードマスク膜、レジスト膜が順次にに形成されたブランクマスクにおいて、
前記ハードマスク膜は金属及び窒素を含み、
前記レジスト膜は化学増幅型レジストがコーティングされてなり、
前記ハードマスク膜表面に前記化学増幅型レジストをコーティングする前に、化学増幅型レジストの基板依存性現象を低減するために表面処理を実施すること
を特徴とするブランクマスク。
【請求項３】
前記ハードマスク膜が、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕから選択された１種または２種以上の金属を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のブランクマスク。
【請求項４】
前記ハードマスク膜が、前記金属単独からなるか、前記金属の酸化物、炭化物、窒化物、酸化炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、酸化炭化窒化物から選択された１種からな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】
前記ハードマスク膜が、Ｃｒまたは／及びＴａを主成分とする化合物からなる場合に、
Ｃｒまたは／及びＴａが３０〜７０ａｔ％、炭素が０〜３０ａｔ％、酸素が０〜２０ａｔ％、窒素が０〜４０ａｔ％の組成を有することを特徴とする、請求項４に記載のブランクマスク。
【請求項６】
前記透明基板と金属膜との間にエッチング阻止膜がさらに形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のブランクマスク。
【請求項７】
前記エッチング阻止膜の結晶化状態が非晶質状態であり、
前記エッチング阻止膜の密度が２ｇ／ｃｍ３以上であ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】
前記エッチング阻止膜が、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕから選択された１種または２種以上の金属を含むことを特徴とする、請求項６または請求項７に記載のブランクマスク。
【請求項９】
前記エッチング阻止膜が、前記金属単独からなるか、それらの酸化物、炭化物、窒化物、酸化炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、酸化炭化窒化物から選択された１種からな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】
前記エッチング阻止膜がＣｒまたは／及びＴａを主成分とする化合物からなる場合に、
Ｃｒまたは／及びＴａが３０〜９０ａｔ％、炭素が０〜３０ａｔ％、酸素が０〜１０ａｔ％、窒素が０〜６０ａｔ％が含まれ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】
前記エッチング阻止膜及びハードマスク膜のそれぞれの厚さが、３〜３０ｎｍであることを特徴とする、請求項６から請求項１０の何れかに記載のブランクマスク。
【請求項１２】
前記エッチング阻止膜の厚さが、ハードマスク膜の厚さよりも厚いことを特徴とする、請求項６から請求項１１の何れかに記載のブランクマスク。
【請求項１３】
前記エッチング阻止膜の湿式または乾式エッチングに対するエッチング速度が、ハードマスク膜のエッチング速度よりも速いことを特徴とする、請求項６から請求項１２の何れかに記載のブランクマスク。
【請求項１４】
前記金属膜が、単一膜または２層膜以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載のブランクマスク。
【請求項１５】
前記金属膜が単一膜である場合、単一膜のみで光を遮光できる遮光膜の機能と光の反射を低減する反射防止膜の機能が一緒に提供されることを特徴とする、請求項１４に記載のブランクマスク。
【請求項１６】
前記金属膜が２層以上の多層膜である場合、光を遮光できる遮光膜の機能と光の反射を低減する反射防止膜の機能が区分して提供されることを特徴とする、請求項１４に記載のブランクマスク。
【請求項１７】
前記金属膜が、Ｓｉを必ず含有し、これに加えて１種または２種以上の金属さらにを含む組成のみからなることを特徴とする、請求項１または２に記載のブランクマスク。
【請求項１８】
前記金属膜が、金属及びＳｉで構成され、これらの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化炭化物、炭化酸化物から選択された１種からなることを特徴とする、請求項１または２に記載のブランクマスク。
【請求項１９】
前記金属膜が、金属及びＳｉを必須に含有する場合、
前記金属は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕから選択された１種または２種以上を含有することを特徴とする、請求項１または２に記載のブランクマスク。
【請求項２０】
前記金属膜は、遮光膜の役割を果たす下部層と、反射防止膜の役割を果たす上部層とから構成され、
前記下部層は、Ｍｏが２０〜７０ａｔ％、Ｓｉが３０〜７０ａｔ％の組成を有するＭｏＳｉのみからなることを特徴とする、請求項１６に記載のブランクマスク。
【請求項２１】
前記金属膜が、ＭｏＳｉ化合物からなる下部層と上部層とから構成され、
前記下部層は遮光膜の役割を果たし、前記上部層は反射防止膜の役割を果たし、
前記下部層は、Ｍｏが１〜２０ａｔ％、Ｓｉが４０〜８０ａｔ％、窒素が１０〜５０ａｔ％、炭素が０〜１０ａｔ％の組成を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のブランクマスク。
【請求項２２】
前記上部層は、Ｍｏが１〜２０ａｔ％、Ｓｉが４０〜８０ａｔ％、酸素が０〜１０ａｔ％、窒素が１０〜５０ａｔ％、炭素が０〜１０ａｔ％の組成を有することを特徴とする、請求項２１に記載のブランクマスク。
【請求項２３】
前記金属膜は、遮光膜の役割を果たす下部層と、反射防止膜の役割を果たす上部層とから構成され、
前記下部層は、Ｍｏが１０〜６０ａｔ％、Ｔａが２〜３０ａｔ％、Ｓｉが３０〜７０ａｔ％の組成を有するＭｏＴａＳｉのみからなることを特徴とする、請求項１６に記載のブランクマスク。
【請求項２４】
前記金属膜が、ＭｏＴａＳｉ化合物からなる下部層と上部層とから構成され、
前記下部層は遮光膜の役割を果たし、前記上部層は反射防止膜の役割を果たし、
前記下部層は、Ｍｏが１〜１５ａｔ％、Ｔａが１〜１５ａｔ％、Ｓｉが４０〜８０ａｔ％、窒素が１０〜５０ａｔ％、炭素が０〜１０ａｔ％の組成を有することを特徴とする、請求項１６に記載のブランクマスク。
【請求項２５】
前記金属膜が、ＭｏＳｉ化合物からなる下部層と上部層とから構成され、
前記下部層は遮光膜の役割を果たし、前記上部層は反射防止膜の役割を果たし、
前記上部層は、Ｍｏが１〜１５ａｔ％、Ｔａが１〜１５ａｔ％、Ｓｉが４０〜８０ａｔ％、酸素が０〜１０ａｔ％、窒素が１０〜５０ａｔ％、炭素が０〜１０ａｔ％の組成を有することを特徴とする、請求項１６に記載のブランクマスク。
【請求項２６】
前記上部層は、Ｍｏが１〜１５ａｔ％、Ｔａが１〜１５ａｔ％、Ｓｉが４０〜８０ａｔ％、酸素が０〜５ａｔ％、窒素が１０〜５０ａｔ％、炭素が０〜１０ａｔ％の組成を有することを特徴とする、請求項２５に記載のブランクマスク。
【請求項２７】
前記金属膜が２層膜から構成される場合、
前記基板から下部層はＭｏＳｉを必須に含む遮光膜からなり、
上部層はＭｏＴａＳｉを必須に含む反射防止膜からなることを特徴とする、請求項１６に記載のブランクマスク。
【請求項２８】
前記金属膜が２層膜から構成される場合、
前記透明基板から下部層は、ＭｏＴａＳｉを必須に含む遮光膜からなり、
上部層は、ＭｏＳｉを必須に含む反射防止膜からなることを特徴とする、請求項１６に記載のブランクマスク。
【請求項２９】
前記エッチング阻止膜は、ふっ素系ガスに乾式エッチングされず、塩素系ガスにエッチングされ、
前記エッチング阻止膜をエッチングするための塩素系ガスが、前記エッチング阻止膜のみを乾式エッチングし、
前記透明基板またはエッチング阻止膜の真上に形成される前記金属膜はエッチングされなく、
前記金属膜上に形成されるハードマスク膜が同時にエッチングされ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３０】
前記金属膜は、ふっ素系ガスにより乾式エッチングされ、塩素系ガスにはエッチングされないし、
前記金属膜をエッチングするためのふっ素系ガスは、前記エッチング阻止膜及びハードマスク膜はエッチングしないことを特徴とする、請求項６に記載のブランクマスク。
【請求項３１】
露光波長が１９３ｎｍの場合における光学密度が２．５以上であることを特徴とする、請求項１から請求項３０の何れかに記載のブランクマスク。
【請求項３２】
前記金属膜の厚さが５００Å以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載のブランクマスク。
【請求項３３】
前記金属膜の反射率が、１９３ｎｍの露光波長で２５％以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載のブランクマスク。
【請求項３４】
前記エッチング阻止膜と金属膜との総厚さが５００Å以下であ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３５】
金属膜表面における反射率が、１９３ｎｍの露光波長で２５％以下であ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３６】
前記ハードマスク膜が、ふっ素系ガスに乾式エッチングされず、塩素系ガスにエッチングされ、
ハードマスク膜をエッチングするための塩素系ガスがハードマスクのみを乾式エッチングし、ハードマスク膜の真下に形成される金属膜はエッチングされないことを特徴とする、請求項１または２に記載のブランクマスク。
【請求項３７】
前記ハードマスク膜を塩素系ガスを用いて乾式エッチングする時、前記エッチング阻止膜が同時にエッチングされ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３８】
前記表面処理が、熱処理によって行なわれ、
前記表面処理のための熱処理は、ホットプレート（Ｈｏｔ−ｐｌａｔｅ）、真空ホットプレート（Ｖａｃｕｕｍ  Ｈｏｔ−ｐｌａｔｅ）、真空オーブン（Ｖａｃｕｕｍ  Ｏｖｅｎ）、真空チャンバー（Ｖａｃｕｕｍ  Ｃｈａｍｂｅｒ）、ファーネス（Ｆｕｒｎａｃｅ）から選択されたいずれかの装置によって行われ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３９】
前記表面処理のための熱処理が、ランプ（Ｌａｍｐ）によって行われる場合、該ランプは、急速熱処理（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ；ＲＴＰ）ランプ、熱線ランプ、紫外線ランプ、ハロゲンランプから選択された１種以上を使用することを特徴とする、請求項３８に記載のブランクマスク。
【請求項４０】
前記表面処理は、熱処理に加えてシリコン含有の液体または気体を用いて行うもので、
シリコンを必須に含む媒体は、ヘキサメチルジシラン（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｎｅ）、トリメチルシリルジエチルアミン（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、Ｏ−トリメチルシリルアセテート（Ｏ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ−ａｃｅｔａｔｅ）、O−トリメチルシリルプロプリオネート（Ｏ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｐｒｏｐｒｉｏｎａｔｅ）、O−トリメチルシリルブチレート（Ｏ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｂｕｔｙｒａｔｅ）、トリメチルシリルトリフルオロアセテート（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔａｔｅ）、トリメチルメトキシシラン（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）、Ｎ−メチル−Ｎ−トリメチルシリルトリフルオロアセトアミド（Ｎ−ｍｅｔｈｙｌ−Ｎ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ−ｓｉｌｙｌｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔａｍｉｄｅ）、O-トリメチルシリルアセチルアセトン（Ｏ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎｅ）、イソプロペノキシトリメチルシラン（Ｉｓｏｐｒｏｐｅｎｏｘｙｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ）、トリメチルシリルトリフルオロアセトアミド（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔａｍｉｄｅ）、メチルトリメチルシリルジメチルケトンアセテート（Ｍｅｔｈｙｌｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌｋｅｔｏｎｅａｃｅｔａｔｅ）、トリメチルエトキシシラン（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）から選択された１種または２種以上の物質が適用されることを特徴とする、請求項３８または請求項３９に記載のブランクマスク。
【請求項４１】
請求項１〜４０のいずれか１項に記載されたブランクマスクを製造するためのブランクマスクの製造方法。
【請求項４２】
請求項１〜４０のいずれか１項に記載されたブランクマスクを用いて製造されるフォトマスク。
【請求項４３】
請求項１〜４０のいずれか１項に記載されたブランクマスクを用いて製造されるフォトマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）、液晶表示素子（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、カラーフィルタ（Ｃｏｌｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ）などの微細加工に使用されるフォトマスク（Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）の素材となるフォトマスクブランク（Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ  Ｂｌａｎｋ）及びそれを用いたフォトマスク（Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模の集積回路の高集積化に伴う回路パターンの微細化要求に応えて、高度な半導体微細工程技術が極めて重要な要素と位置づけられてきている。高集積回路の場合、低電力、高速動作のために回路配線が微細化されつつあり、層間連結のためのコンタクトホールパターン（Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｈｏｌｅ  Ｐａｔｔｅｒｎ）及び集積化に伴う回路構成配置などに対する技術的要求が益々高まりつつある。したがって、このような要求を満たすためには、光リソグラフィ（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）で使用される、回路パターン（Ｐａｔｔｅｒｎ）が記録されるフォトマスク（Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）の製造においても、上記の微細化及びより高精度の回路パターンを記録できる技術が要求される。
【０００３】
一般にブランクマスク及びフォトマスクの製造方法は、透明基板または透明基板に位相反転膜が積層された基板上に、遮光膜と反射防止膜を積層した後に、フォトレジストをコーティングしたのちフォトレジストに露光、現像、エッチング及びストリップ工程を通じてパターンを形成することとなるが、従来のブランクマスク及びフォトマスクはフォトレジストの厚さが厚いから、フォトレジストに同一大きさで露光されても、エッチング時にマクロローディング効果（Ｍａｃｒｏ  Ｌｏａｄｉｎｇ  Ｅｆｆｅｃｔ）及びマイクロローディング効果（Ｍｉｃｒｏ  Ｌｏａｄｉｎｇ  Ｅｆｆｅｃｔ）により、高い集積パターンと低い集積パターンの大きさ及び粗パターンと密パターンの大きさが互いに異なってくるという問題点があった。かかる問題点は、フォトレジストを露光及び現像後にエッチングする場合、フォトレジストをマスクとしてフォトレジスト下部の膜をエッチングすることになるが、同一の現像液、エッチング液、またはエッチングガス量に対して単位面積当たりに反応する反応物の反応速度及び除去速度が、集積度の高いパターンが相対的に集積度の低いパターンまたは粗パターンよりも小さいので、エッチングがよくできず、ＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）にずれが生じるためと知られている。すなわち、密パターン（Ｄｅｎｓｅ  Ｐａｔｔｅｒｎ）領域の場合には、パターンを形成しようとする領域よりも金属膜をエッチングするためのエッチングラジカル（Ｒａｄｉｃａｌ）の濃度が金属パターンの下部に行くほど低くなり、これにより、金属パターンのトップＣＤとボトムＣＤ間のずれが生じることとなり、これに対し、独立パターン（Ｉｓｏｌａｔｅｄ  Ｐａｔｔｅｒｎ）領域の場合、エッチングを行うべき領域が小さいために相対的にラジカルの濃度が高くなり、よって、金属膜パターンのアンダーカット（Ｕｎｄｅｒｃｕｔ）が生じ、ＣＤのずれが大きくなってしまう。
【０００４】
このような問題点を解決する目的でフォトレジストの厚さを減少させると、ローディング効果と微細パターンの線形性とフィデリティが向上するが、フォトマスクを乾式エッチングして製造する場合、フォトレジストとエッチング物質とのエッチング比が高くないために下部層のエッチング時にフォトレジストがダメージを受け、よって、レジストパターンの形状変化が深刻であると、下部の膜が損傷を受け、本来のフォトレジストパターンを遮光膜上に正確に転写し難くなる。そこで、フォトマスクのパターン形成においてマスクとして用いられるフォトレジストへの負担を軽減する必要がある。
【０００５】
また、形成するフォトマスクパターンの微細化に対応してフォトレジストパターンも微細化するが、フォトレジストの膜厚を薄くせずにレジストパターンのみを微細化すると、遮光層用のハードマスクとして機能するフォトレジスト部のレジスト膜厚とパターン幅との比（Ａｓｐｅｃｔ  Ｒａｔｉｏ）が大きくなってしまう。一般に、フォトレジスト厚とパターン幅との比か大きくなってしまうと、そのパターン形状が劣化し易く、これをマスクとする遮光層へのパターン転写精密度が悪くなる。極端な場合、レジストパターンの一部が倒れたり、剥離を起こしてパターン欠落を生じさせたりすることもある。したがって、フォトマスクパターンの微細化に伴い、遮光層パターニング用のマスクとして用いるレジストの膜厚を薄くし、厚さに対するパターン幅の比が大きくなりすぎるのを抑える必要がある。
【０００６】
しかしながら、現実的にフォトレジストマスクのエッチングに対する耐性と高解像度、パターニング精密度をいずれも満たすことは技術的に難しく、従来のパターニングプロセスを維持する限り、上記の問題点を根本的に解決することは難しい。
【０００７】
フォトレジストの厚さを低減する点に加え、重要に考慮すべきもう一つの点は、ハードマスクの厚さを低減することである。レジストマスクによりハードマスク層をパターニングした後にレジストを剥離し、ハードマスクをエッチングマスクとして下部遮光膜及び反射防止膜を乾式及び湿式エッチングをすることとなるが、マクロ及びマイクロローディング現像（Ｍａｃｒｏ  ＆  Ｍｉｃｒｏ  Ｌｏａｄｉｎｇ  Ｅｆｆｅｃｔ）側面においてハードマスクも同様に薄くならなければならない。しかし、このハードマスク層の厚さの最適化もフォトレジストと同様に、下部層のエッチング時に除去されたり損傷したりする恐れがあるため、ハードマスク層の物質選定及び厚さに対する考慮が十分に払われるべきである。
【０００８】
このような問題点を解決するためには、フォトレジストの負荷を軽減させ、より高精度のフォトマスクパターンを形成する必要があり、よって、遮光膜材料の最適の選択、フォトレジスト使用に対するエッチング耐性の最適化、ハードマスク工程時における熱処理、厚さ選択及び工程条件の最適化を通じて優れたエッチング耐性を持つフォトマスクブランクの新しい物質及び構造を提案することが必要となる。
【０００９】
また、ブランクマスクにおいて解像度を高める目的として、化学増幅型レジスト（Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｒｅｓｉｓｔ）をコーティングしてフォトマスクの製作に活用した。化学増幅型レジストは、露光時に強酸（Ｈ＋）が発生し、ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ）工程によって強酸の増幅現象が起こり、現像時にレジストが現像される構造である。ところが、従来のブランクマスクにおいて化学増幅型レジスト膜が形成される土台は金属膜である。既存の金属膜には、反射率特性、エッチング特性、光学密度などの調節のために窒素を添加して使用してきたが、このような金属膜に含まれた窒素は、化学増幅型レジストで発生する強酸と結合して強酸の中和をもたらし、このような強酸の中和によって化学増幅型レジスト膜が現像されないという問題が生じてきた。このように化学増幅型レジスト膜の現像ができないと、高解像度を具現し難く、結果として高品質のフォトマスクを製作できなくなってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、乾式エッチング時のローディング効果（Ｌｏａｄｉｎｇ  Ｅｆｆｅｃｔ）減少、線形性（Ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）改善、エッチング選択比（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）改善を可能にし、金属膜の垂直パターンが可能であり、化学増幅型レジストパターンが良好に形成されるブランクマスク、フォトマスク及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明は、フォトマスクの原材料であるブランクマスクが、透明基板上に金属膜を積層し、その上にハードマスク膜を積層してなることを特徴とする。
【００１２】
上記本発明によるブランクマスクの製造方法において、
ａ１）基板を用意する段階と、
ｂ１）前記ａ１）段階で用意した基板上に選択的にエッチング阻止膜を形成する段階と、
ｃ１）前記ａ１）段階で用意した基板またはｂ１）段階で形成されたエッチング阻止膜上に金属膜を形成する段階と、
ｄ１）前記ｃ１）段階で形成された金属膜上にハードマスク膜を形成する段階と、
ｅ１）前記ｄ１）段階で形成されたハードマスク膜上に選択的にシリコンが含まれた有機物質を用いて表面処理を行う段階と、
ｆ１）前記ｅ１）段階で表面処理されたハードマスク膜上にレジスト膜を形成し、ブランクマスクを製造する段階と、
を含んでなることを特徴とする。
【００１３】
前記ａ１）段階において、基板は、一般的に使われる６０２５大きさの透明基板を意味し、合成石英、ソーダライムガラスなどの材料を使用することを特徴とする。
【００１４】
前記ａ１）段階において、基板がイマージョンリソグラフィ（Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）に適用可能であることが要求される場合、複屈折（Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）が５ｎｍ／６．３５ｍｍ以内であることを特徴とする。
【００１５】
前記ｂ１）段階において、エッチング阻止膜は必要に応じて選択的に形成することを特徴とする。
【００１６】
前記ｂ１）段階において、エッチング阻止膜は、３〜３０ｎｍ厚で形成されることが好ましい。エッチング阻止膜が３ｎｍ以下になると、エッチング阻止の役割を果たせなくなり、透明基板の損失を起こすことができ、光を遮断する遮光膜としての機能を失うこととなる。そして、３０ｎｍ以上になると、エッチング阻止膜のアンダーカット（Ｕｎｄｅｒｃｕｔ）が大きくなり、ＣＤに影響を与えたり、エッチングに時間がかかり工程時間が長くなるので、生産性が低下することができる。
【００１７】
前記ｂ１）段階において、エッチング阻止膜は、金属を主成分とし、金属単独からなるか、金属の酸化物、炭化物、窒化物、酸化炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、酸化炭化窒化物から選択された１種からなることを特徴とする。
【００１８】
前記ｂ１）段階において、エッチング阻止膜は、ふっ素系ガスには乾式エッチングされず、塩素系ガスにエッチングされることを特徴とする。この時、エッチング阻止膜をエッチングするための塩素系ガスがエッチング阻止膜のみを乾式エッチングでき、基板またはエッチング阻止膜の真上に形成される金属膜はエッチングされないことを特徴とする。また、金属膜上に形成されるハードマスク膜のエッチングが可能であることを特徴とする。
【００１９】
前記ｂ１）段階において、エッチング阻止膜は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕから選択された１種または２種以上の金属を含むことを特徴とする。
【００２０】
前記ｂ１）段階において、エッチング阻止膜がＣｒを主成分とする場合、Ｃｒ、ＣｒＮ、ＣｒＣ、ＣｒＯ、ＣｒＣＮ、ＣｒＯＮ、ＣｒＣＯ、ＣｒＣＯＮから選択された１種以上からなり、好ましくは、Ｃｒ、ＣｒＣ、ＣｒＣＮ、ＣｒＮから選択された１種以上からなることを特徴とする。
【００２１】
前記ｂ１）段階において、エッチング阻止膜がＴａを主成分とする場合、Ｔａ、ＴａＣ、ＴａＮ、ＴａＯ、ＴａＣＮ、ＴａＯＮ、ＴａＣＯ、ＴａＣＯＮから選択された１種以上からなり、好ましくは、Ｔａ、ＴａＣ、ＴａＣＮ、ＴａＮから選択された１種以上からなることを特徴とする。
【００２２】
前記ｂ１）段階において、エッチング阻止膜がＴａ及びＣｒを同時に主成分として含むことも可能であり、例えば、ＴａＣｒ、ＴａＣｒＣ、ＴａＣｒＮ、ＴａＣｒＯ、ＴａＣｒＣＮ、ＴａＣｒＣＯ、ＴａＣｒＯＮ、ＴａＣｒＣＯＮなどからなることができる。
【００２３】
前記ｂ１）段階において、エッチング阻止膜がＣｒまたは／及びＴａを主成分とする化合物である場合、Ｃｒまたは／及びＴａが３０〜９０ａｔ％、好ましくは５０〜８０ａｔ％、炭素が０〜３０ａｔ％、好ましくは５〜２５ａｔ％、酸素が０〜１０ａｔ％、好ましくは０〜５ａｔ％、窒素が０〜６０ａｔ％、好ましくは１０〜５０ａｔ％含まれることを特徴とする。この時、ＣｒまたはＴａを３０ａｔ％未満含む場合、エッチング阻止膜においてＣｒまたはＴａ添加による実質的なエッチング阻止膜の機能を喪失することとなる。また、炭素が３０ａｔ％を超過すると、エッチング阻止膜に炭素の過多添加となるため、エッチング率が落ち、パーティクルが多く発生し、化学薬品に対する信頼性が落ちることとなる。そして、酸素が１０ａｔ％以上を超過すると、エッチング阻止膜の化学薬品に対する信頼性が落ち、エッチング阻止膜の透過率が高くなるため、光学密度特性に悪い影響を及ぼし、エッチング阻止膜の厚さを厚く形成しなければならないという問題につながる。そして、窒素が６０ａｔ％を超過すると、化学薬品に対する信頼性が落ち、エッチング工程時にエッチング率が高くなるため、エッチング時間を調節し難くなるという問題につながる。
【００２４】
前記ｃ１）段階において、金属膜は、単一膜または２階以上の多層膜構造であることを特徴とする。
【００２５】
前記ｃ１）段階において、金属膜が単一膜である場合、単一膜だけで光を遮光できる遮光膜の機能と光の反射を低減する反射防止膜の機能をいずれも果たすことを特徴とする。
【００２６】
前記ｃ１）段階において、金属膜が２層以上の多層膜である場合、光を遮光する遮光膜と光の反射を低減する反射防止膜とに区分して形成することを特徴とする。
【００２７】
前記ｃ１）段階において、金属膜はＳｉを必須に含有し、Ｓｉの他に、１種または２種以上の金属をさらに含むことを特徴とする。
前記ｃ１）段階において、金属膜が金属及びＳｉ含有し、これらの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化炭化物、炭化酸化物から選択された１種からなることを特徴とする。
【００２８】
前記ｃ１）段階において、金属膜が金属及びＳｉを必須に含有する場合、金属は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕから選択された１種または２種以上を含有することを特徴とする。
【００２９】
前記ｃ１）段階において、金属膜が単一膜で構成された場合、金属膜が、ＭｏＳｉ、ＭｏＳｉＣ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＮ、ＭｏＳｉＣＯ、ＭｏＳｉＣＯＮから選択された１種からなることを特徴とする。
【００３０】
前記ｃ１）段階において、金属膜が単一膜で構成された場合、金属膜が、ＭｏＴａＳｉ、ＭｏＴａＳｉＣ、ＭｏＴａＳｉＮ、ＭｏＴａＳｉＯ、ＭｏＴａＳｉＯＮ、ＭｏＴａＳｉＣＮ、ＭｏＴａＳｉＣＯ、ＭｏＴａＳｉＣＯＮから選択された１種からなることを特徴とする。
【００３１】
前記ｃ１）段階において、金属膜が２層膜で構成された場合、基板から下層膜は遮光膜の機能をし、遮光膜上に反射防止膜が形成されることを特徴とする。ここで、遮光膜及び反射防止膜がＭｏＳｉを主成分とする場合、遮光膜はＭｏＳｉ、ＭｏＳｉＣ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＣＮから選択された１種からなり、反射防止膜はＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＮ、ＭｏＳｉＣＯ、ＭｏＳｉＣＯＮから選択された１種からなることを特徴とする。また、遮光膜及び反射防止膜がＭｏＴａＳｉを主成分とする場合、遮光膜はＭｏＴａＳｉ、ＭｏＴａＳｉＮ、ＭｏＴａＳｉＣ、ＭｏＴａＳｉＣＮから選択された１種からなり、反射防止膜はＭｏＴａＳｉＮ、ＭｏＴａＳｉＯ、ＭｏＴａＳｉＯＮ、ＭｏＴａＳｉＣＮ、ＭｏＴａＳｉＣＯ、ＭｏＴａＳｉＣＯＮから選択された１種からなることを特徴とする。また、ここで、遮光膜は、ＭｏＳｉを主成分とし、反射防止膜はＭｏＴａＳｉを主成分としても良く、遮光膜がＭｏＴａＳｉを主成分とし、反射防止膜がＭｏＳｉを主成分としても良い。
【００３２】
前記ｃ１）段階において、金属膜が２層膜で構成され、遮光膜がＭｏＳｉのみで構成される場合、Ｍｏが２０〜７０ａｔ％、好ましくは３０〜６０ａｔ％、Ｓｉが３０〜７０ａｔ％、好ましくは４０〜６０ａｔ％であることを特徴とする。
【００３３】
前記ｃ１）段階において、金属膜が２層膜で構成され、遮光膜がＭｏＳｉ化合物で構成される場合、Ｍｏが１〜２０ａｔ％、好ましくは３〜１５ａｔ％、Ｓｉが４０〜８０ａｔ％、好ましくは５０〜７０ａｔ％、窒素が１０〜５０ａｔ％、好ましくは２０〜４０ａｔ％、炭素が０〜１０ａｔ％、好ましくは０〜５ａｔ％であることを特徴とする。
前記c１）段階において、金属膜が２層膜で構成され、反射防止膜がMｏＳｉ化合物で構成される場合、Ｍｏが１〜２０ａｔ％、好ましくは３〜１５ａｔ％、Ｓｉが４０〜８０ａｔ％、好ましくは５０〜７０ａｔ％、酸素が０〜１０ａｔ％、好ましくは０〜５ａｔ％、窒素が１０〜５０ａｔ％、好ましくは２０〜４０ａｔ％、炭素が０〜１０ａｔ％、好ましくは０〜５ａｔ％であることを特徴とする。
【００３４】
前記ｃ１）段階において、金属膜が２層膜で構成され、遮光膜がＭｏＴａＳｉのみで構成される場合、Ｍｏが１０〜６０ａｔ％、好ましくは２０〜５０ａｔ％、Ｔａが２〜３０ａｔ％、好ましくは５〜２０ａｔ％、Ｓｉが３０〜７０ａｔ％、好ましくは４０〜６０ａｔ％であることを特徴とする。
【００３５】
前記ｃ１）段階において、金属膜が２層膜で構成され、遮光膜がＭｏＴａＳｉ化合物で構成される場合、Ｍｏが１〜１５ａｔ％、好ましくは３〜１２ａｔ％、Ｔａが１〜１５ａｔ％、好ましくは３〜１２ａｔ％、Ｓｉが４０〜８０ａｔ％、好ましくは５０〜７０ａｔ％、窒素が１０〜５０ａｔ％、好ましくは２０〜４０ａｔ％、炭素が０〜１０ａｔ％、好ましくは０〜５ａｔ％であることを特徴とする。
【００３６】
前記ｃ１）段階において、金属膜が２層膜で構成され、反射防止膜がＭｏＴａＳｉ化合物で構成される場合、Ｍｏが１〜１５ａｔ％、好ましくは３〜１２ａｔ％、Ｔａが１〜１５ａｔ％、好ましくは３〜１２ａｔ％、Ｓｉが４０〜８０ａｔ％、好ましくは５０〜７０ａｔ％、酸素が０〜１０ａｔ％、好ましくは０〜５ａｔ％、窒素が１０〜５０ａｔ％、好ましくは２０〜４０ａｔ％、炭素が０〜１０ａｔ％、好ましくは０〜５ａｔ％であることを特徴とする。
【００３７】
前記ｃ１）段階において、金属膜はふっ素系ガスによって乾式エッチング可能であり、塩素系ガスにはエッチングされないことを特徴とする。この時、ふっ素系ガスにエッチング阻止膜及びハードマスク膜はエッチングされないことを特徴とする。
【００３８】
前記ｃ１）段階において、金属膜の反射率は１９３ｎｍの露光波長で２５%以下であることを特徴とする。
【００３９】
前記ａ１）及びｃ１）段階によって基板上に金属膜が形成された場合、１９３ｎｍにおける光学密度が２．５以上であることを特徴とする。
【００４０】
前記ａ１）乃至ｃ１）段階によって基板上に順次にエッチング阻止膜、金属膜が形成された場合、１９３ｎｍにおける光学密度が２．５以上であることを特徴とする。
【００４１】
前記ａ１）及びｃ１）段階によって基板上に金属膜が形成された場合、金属膜の厚さが５００Å以下であることを特徴とする。
【００４２】
前記ａ１）乃至ｃ１）段階によって基板上に順次にエッチング阻止膜、金属膜が形成された場合、エッチング阻止膜と金属膜との総厚さが５００Å以下であることを特徴とする。
【００４３】
前記ｄ１）段階において、ハードマスク膜は、金属を主成分とし、金属単独、または、金属の酸化物、炭化物、窒化物、酸化炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、酸化炭化窒化物から選択された１種からなることを特徴とする。
【００４４】
前記ｄ１）段階において、ハードマスク膜の金属は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕから選択された１種または２種以上を含有することを特徴とする。
【００４５】
前記ｂ１）段階において、ハードマスク膜がＴａ及びＣｒを同時に主成分として含むことも可能であり、例えば、ＴａＣｒ、ＴａＣｒＮ、ＴａＣｒＯ、ＴａＣｒＣ、ＴａＣｒＣＮ、ＴａＣｒＣＯ、ＴａＣｒＯＮ、ＴａＣｒＣＯＮのいずれかからなることができる。
【００４６】
前記ｄ１）段階において、ハードマスク膜は、Ｃｒまたは／及びＴａを主成分とし、これらの単独または窒化、炭化、酸化、窒化炭化、窒化酸化、炭化酸化、窒化炭化酸化物の形態から選択された１種からなることを特徴とする。
【００４７】
前記ｄ１）段階において、ハードマスク膜は、遷移金属が３０〜７０ａｔ％、好ましくは４０〜６０ａｔ％、炭素が０〜３０ａｔ％、好ましくは０〜２０ａｔ％、酸素が０〜２０ａｔ％、好ましくは０〜１５ａｔ％、窒素が０〜４０ａｔ％、好ましくは０〜３０ａｔ％の組成比を持つことを特徴とする。
【００４８】
前記ｄ１）段階において、ハードマスク膜はふっ素系ガスに乾式エッチングされず、塩素系ガスにエッチングされることを特徴とする。この時、ハードマスク膜をエッチングするための塩素系ガスがハードマスクのみを乾式エッチングし、ハードマスク膜の真下に形成される金属膜はエッチングされないことを特徴とする。また、基板上に形成されるエッチング阻止膜が、ハードマスクをエッチングできるエッチングガスによりエッチングされることを特徴とする。
【００４９】
前記ｄ１）段階において、ハードマスク膜は３〜３０ｎｍ厚で形成されることが好ましい。ハードマスク膜が３ｎｍ以下になると、ハードマスク層の役割を果たせず、乾式エッチング時に金属膜の損失がおきることができる。そして、３０ｎｍ以上になると、エッチングに時間がかかり、工程時間が長くなるので、生産性が低下し、厚い厚さによって乾式エッチング時にローデング効果が発生し、優れた品質のＣＤ具現が難しくなる。
【００５０】
前記ａ１）乃至ｄ１）段階によって基板上に順次にエッチング阻止膜、金属膜、ハードマスク膜が形成された場合において、エッチング阻止膜の厚さは、ハードマスク膜の厚さよりも厚いことを特徴とする。これは、エッチング阻止膜の厚さがハードマスク膜の厚さよりも薄い場合、乾式エッチング時にエッチング阻止膜のアンダーカットが発生し、高品質のＣＤを具現し難いためである。
【００５１】
前記ａ１）乃至ｄ１）段階によって基板上に順次にエッチング阻止膜、金属膜、ハードマスク膜が形成された場合において、エッチング阻止膜のエッチング速度がハードマスク膜のエッチング速度よりも速いことを特徴とする。これは、エッチング阻止膜のエッチング速度がハードマスク膜よりも遅い場合、乾式エッチング時にエッチング阻止膜のアンダーカットが発生し、高品質のＣＤが具現し難いためである。
【００５２】
前記ｅ１）段階において、表面処理は主に熱処理によって行われ、表面処理のための熱処理は、ホットプレート（Ｈｏｔ−ｐｌａｔｅ）、真空ホットプレート（ＶａｃｕｕｍＨｏｔ−ｐｌａｔｅ）、真空オーブン（Ｖａｃｕｕｍ  Ｏｖｅｎ）、真空チャンバー（Ｖａｃｕｕｍ  Ｃｈａｍｂｅｒ）、ファーネス（Ｆｕｒｎａｃｅ）から選択されたいずれかの装置によって行われることを特徴とする。
【００５３】
前記ｅ１）段階において、表面処理は主に熱処理によって行われ、表面処理のための熱処理がランプによって行われる場合、急速熱処理（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ；ＲＴＰ）ランプ、熱線ランプ、紫外線ランプ、ハロゲンランプなどが選択的に適用される。
【００５４】
前記ｅ１）段階において、熱処理は１００〜１０００℃の温度で行われ、好ましくは２００〜８００℃で行われる。
【００５５】
前記ｅ１）段階において、表面処理には０〜０．５Ｐａの真空度が適用され、好ましくは０．１〜０．３Ｐａが適用される。
【００５６】
前記ｅ１）段階において、表面処理には１〜６０分の時間が適用され、好ましくは５〜４０分が適用される。
【００５７】
前記ｅ１）段階において、表面処理にはＮ２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅなどの雰囲気ガスが適用される。
【００５８】
前記ｅ１）段階において、表面処理工程後に冷却する段階を含み、冷却には大気圧または真空状態で行われる。
【００５９】
前記ｅ１）段階において、表面処理に使われる媒体は、液体または気体状態であることを特徴とする。
【００６０】
前記ｅ１）段階において、表面処理に使われる媒体は、シリコンを必須に含む媒体であることを特徴とする。
【００６１】
前記ｅ１）段階において、シリコンを必須に含む媒体は、ヘキサメチルジシラン（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｎｅ）、トリメチルシリルジエチルアミン（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、Ｏ−トリメチルシリルアセテート（Ｏ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ−ａｃｅｔａｔｅ）、Ｏ−トリメチルシリルプロプリオネート（Ｏ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｐｒｏｐｒｉｏｎａｔｅ）、Ｏ−トリメチルシリルブチレート（Ｏ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｂｕｔｙｒａｔｅ）、トリメチルシリルトリフルオロアセテート（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔａｔｅ）、トリメチルメトキシシラン（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）、Ｎ−メチル−Ｎ−トリメチルシリルトリフルオロアセトアミド（Ｎ−ｍｅｔｈｙｌ−Ｎ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ−ｓｉｌｙｌｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔａｍｉｄｅ）、Ｏ−トリメチルシリルアセチルアセトン（Ｏ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎｅ）、イソプロペノキシトリメチルシラン（Ｉｓｏｐｒｏｐｅｎｏｘｙｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ）、トリメチルシリルトリフルオロアセトアミド（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔａｍｉｄｅ）、メチルトリメチルシリルジメチルケトンアセテート（Ｍｅｔｈｙｌｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌｋｅｔｏｎｅａｃｅｔａｔｅ）、トリメチルエトキシシラン（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）から選択された１種または２種以上であることを特徴とする。
【００６２】
前記ｆ１）段階において、レジスト膜は、ポジティブ型またはネガティブ型化学増幅型レジストから形成されることを特徴とする。
【００６３】
前記ｆ１）段階において、レジスト膜は、スピンコーティング、スキャンコーティング、スキャン＋スピンコーティング、スプレーコーティングから選択されたいずれかの方法によって形成されることを特徴とする。
【００６４】
前記ｆ１）段階において、レジスト膜の厚さは２００〜４０００Åであることを特徴とする。
【００６５】
前記ｆ１）段階において、レジスト膜を形成した後にソフトべークは、９０〜１７０℃の温度で５〜３０分間の条件としてホットプレートで行われることを特徴とする。
【００６６】
前記ｆ１）段階において、レジスト膜を形成した後にソフトベークを行い、２３°を一定に保つクールプレート（Ｃｏｏｌ−ｐｌａｔｅ）で５〜３０分間の条件で冷却を行うことを特徴とする。
【００６７】
前記ｄ１）段階でハードマスク膜に窒素が必須に含まれる場合、前記ｄ１）段階の表面処理を必須に実施することを特徴とする。これは、化学増幅型レジスト膜から発生する強酸が金属膜に含まれた窒素と結合し、強酸の中和が発生するためである。具体的には、窒素がスイス塩基（Ｌｅｗｉｓ  Ｂａｓｅ）、強酸かルイス酸（Ｌｅｗｉｓ  Ａｃｉｄ）の役割をしてルイス（Ｌｅｗｉｓ）結合し、強酸の中和反応がおきるわけである。これによって、化学増幅型レジストとハードマスク膜の界面で化学増幅型レジストの強酸が中和され、化学増幅型レジストが現像液に現像されないスカム（Ｓｃｕｍ）が生じるが、この現像を基板依存性という。このような基板依存性により所望のＣＤを具現し難く、結果として高品質のフォトマスク製造が難しくなる。したがって、ハードマスクに窒素が必須に含まれる時に、表面処理は必ず行われなければならない。
【００６８】
前記ｄ１）段階でハードマスク膜に窒素が含まれない場合、前記ｄ１）段階の表面処理を選択的に行うことを特徴とする。ハードマスク膜に窒素が含まれない場合、強酸の中和による化学増幅型レジストの基板依存性は発生しないが、レジストの接着力増加や薄膜の応力（Ｓｔｒｅｓｓ）緩和のために表面処理を実施することが好ましい。
【００６９】
前記ｂ１）乃至ｅ１）段階において、エッチング阻止膜、金属膜及びハードマスク膜を形成する時に、真空チャンバー中で不活性ガス及び反応性ガスを取り込んで行われるリアクティブ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ）スパタリングまたは真空蒸着方法（ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＡＬＤ）を用いる。この時、前記反応性ガスには、メタン（ＣＨ４）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、ビニルアセチレン（Ｃ４Ｈ４）、ジビニルアセチレン（Ｃ６Ｈ６）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）、ブチレン（Ｃ４Ｈ８）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、フルオロカーボン（ＣＦ４）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、アンモニア（ＮＨ３）及びふっ素（Ｆ）からなる群より選ばれた１種以上を使用することができる。反射率を下げるために炭素を含むことがより一好ましい。前記真空チャンバーの真空度は０．１〜３０ｍＴｏｒｒ、印加電力は０．１３〜３ｋＷの条件とし、前記反応性ガスの混合比率は、不活性ガス：窒素（Ｎ２）：酸素（Ｏ２）：メタン（ＣＨ４）を５〜１００％：０〜９５％：０〜９５％：０〜９５％とすることができる。そして、前記窒素または酸素または窒素及び酸素に代えて亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、アンモニア（ＮＨ３）及びふっ素（Ｆ）から選ばれる少なくともいずれか一つを使用することができる。
【００７０】
前記ｂ１）乃至ｅ１）段階において、エッチング阻止膜、金属膜またはハードマスク膜を形成するとき、炭素元素が０〜１０ａｔ％の構成比を持つことが好ましい。これは、膜組成比において炭素の含量が増加するほど薄膜の面抵抗が低くなるためであり、１０％以上を超過すると面抵抗特性が悪くなり、薄膜のケミカルに対する信頼性が悪くなってしまう。
【００７１】
前記ｂ１）乃至ｅ１）段階において、エッチング阻止膜、金属膜及びハードマスク膜の面抵抗値は、１，０００Ω以下とすることが好ましい。フォトマスク製作のための電子ビーム露光時に面抵抗が高くなると、チャージアップ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｕｐ）現象が生じることができる。前記チャージアップ現象が生じると、パターン不良が起こったり、パターンの位置が移動してパターン位置不良が起こるということにつながる。上記の如く、膜中炭素の組成比を調節することによって面抵抗値を１，０００Ω以下にすることがより好ましい。
【００７２】
前記ｂ１）乃至ｅ１）段階において、エッチング阻止膜、金属膜及びハードマスク膜に対して、硫酸またはアンモニアなどを使用するＳＰＭ工程及びＳＣ１で２時間浸漬（Ｄｉｐｐｉｎｇ）時に１９３ｎｍにおける反射率が１％以内でなければならない。一般に、ブランクマスクを用いてフォトマスクを製造する過程で３回〜１０回程度の洗浄工程を行うこととなる。したがって、積層された膜が洗浄液に対して高い耐化学性を持っていなければ、透過率及び反射率の変化によってＣＤが変わることもある。
【００７３】
前記ｂ１）乃至ｅ１）段階において、エッチング阻止膜、金属膜及びハードマスク膜において、各薄膜の密度は２ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とする。この時、薄膜の密度が２ｇ／ｃｍ３未満になると、エッチング阻止膜、遮光膜、反射防止膜において露光光の遮断機能が落ち、実質的な光遮断膜の役割を果たせなくなるから、厚い厚さの薄膜が要求され、ローデング効果（Ｌｏａｄｉｎｇ  Ｅｆｆｅｃｔ）を改善する効果が落ちることとなる。また、ブランクマスク及びフォトマスク洗浄時に使われる化学薬品である硫酸やアンモニアのような化学薬品が密度の低い薄膜と接触すると、容易に薄膜の表面で化学反応を起こし、耐化学性が悪くなるので、薄膜の特性変化が発生し、反射率変化などの問題を招き、また、厚さ変化が発生し、光学密度を調節し難くなる。しかも、成長性欠陥であるヘイズ欠陥（Ｈａｚｅ  Ｄｅｆｅｃｔ）が生じやすい環境を作ってしまう。薄膜の密度が低いと、表面エネルギーが増加し、表面で容易に硫酸、アンモニアのような化学薬品が表面と化学的・物理的結合を形成しながら表面に残留することとなり、このような残留化学物質が半導体製造工程でのリソグラフィ工程で露光光により反応し、ヘイズ欠陥を形成することとなる。したがって、薄膜の密度は、２ｇ／ｃｍ３以上が要求される。このような薄膜の密度は、薄膜の組成比調節で調節できる。そして、このような薄膜の組成比は、スパタリングターゲットの組成比、スパタリング工程時に使われる反応性ガスの種類及び流量によって決定される。そして、薄膜の組成比だけでなく、スパタリング工程条件である圧力、パワー、基板加熱（Ｈｅａｔｉｎｇ）などのような工程条件によっても調節可能である。また、薄膜形成時に使われるスパタリングターゲットは、ＨＩＰ（Ｈｏｔ  Ｉｓｏ−ｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）方式によって製造されたターゲットを使用することが適切できる。
【００７４】
前記ｂ１）乃至ｅ１）段階において、エッチング阻止膜、金属膜及びハードマスク膜が非晶質（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）状態であることを特徴とする。このような薄膜の非晶質状態は、スパタリング工程時に基板加熱温度調節によって可能となり、好ましくは、７００℃以下が良く、より好ましくは５００℃以下の温度が良い。もし、薄膜が結晶性を持つようになると、パターン形成時にパターンのエッジ揺らぎが激しく、これによってＣＤ特性に悪影響を及ぼし、高品質のフォトマスクを製造し難くなる。
【００７５】
前記ｂ１）乃至ｅ１）段階において、エッチング阻止膜、金属膜及びハードマスク膜の製造後に１００℃〜５００℃の温度で熱処理を選択的に行うことが好ましい。このような熱処理工程は、前記ｅ１）段階で行われる表面処理とは別に選択的に実施することができる。熱処理を通じて反射率、乾式及び湿式エッチング率の変化無しで膜の組成組織、構造などの変化によって下部遮光膜及び反射防止膜をエッチングする時に、エッチング耐性、耐化学性などを向上させることができる。熱処理の段階は、ブランクマスク製造時に限定なるわけではなく、フォトマスク製造時にレジストエッチングマスクによるハードマスクパターニング後に熱処理を行っても熱処理による効果に変わりはない。上記のように熱処理をしてハードマスク膜のエッチング耐性を向上させることによって、より薄いハードマスク膜を構成可能である。エッチング耐性を向上させたハードマスク膜を用いて下部の金属膜をエッチングでき、厚さが薄いので、エッチング時にエッチングガス及びエッチング液に対する表面積反応が高くなる。したがって、エッチング耐性が高く、ハードマスク厚を減少することが可能となるため、 下部膜のエッチングに対するエッチング選択比を向上させることができ、また、ＣＤの線形性とフィデリティなどのＣＤ特性を改善させることができ、フォトマスク製造のための露光量減少の効果が得られる。
【発明の効果】
【００７６】
本発明のブランクマスク及びフォトマスクは、下記のような効果を奏する。
第一、化学増幅型レジスト膜の基板依存性現象を解消し、フォトレジストの高精度のパターン度及び高いパターン転写精度を可能にしたため、非常に優れたＣＤを有するブランクマスクを提供可能になる。
【００７７】
第二、ハードマスク膜を形成するときに熱処理をすることによって、反射率、エッチング率の変化がない範囲内でハードマスク膜に対するエッチング耐性を向上させうるため、乾式及び湿式エッチング時に下部反射防止膜及び遮光膜の表面へのダメージを低減でき、高精度のパターン転写を可能にし、かつ、厚さが薄いのでエッチング選択比が高く、優れたＣＤを有するブランクマスクを提供可能になる。
【００７８】
第三、本発明によるブランクマスクを用いてフォトマスクを製造する時に５０〜１００ｎｍのパターンにおいてフィデリティ、線形性、粗密バイアス（Ｉｓｏ−Ｄｅｎｓｅ  Ｂｉａｓ）、ＬＥＲの特性に非常に優れた高品質のフォトマスクを提供可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７９】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明についてより詳細に説明する。下記の実施例は様々な他の形態に変形可能であり、本発明の範囲が下記の実施例に限定されることはない。
【００８０】
（実施例１）
本実施例では、フォトレジストの厚さによる、線形性（Ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）、密パターン、粗パターン、パターンの形成（ＬＥＲ：Ｌｉｎｅ  Ｅｄｇｅ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）、フィデリティ（Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）の差を調べる目的で、フォトレジストの厚さを異ならせて２種類のブランクマスクを製作した。
【００８１】
図１ａ乃至図１ｇは、本発明の第１実施例によるブランクマスク及びフォトマスクの製造方法を示す断面図である。
【００８２】
図１ａに示すように、本実施例によるブランクマスクでは、基板１上に、エッチング阻止膜２、遮光膜３、反射防止膜４、ハードマスク膜５が順次に形成される。その後、化学増幅型レジスト６をコーティングして製作されたブランクマスクを、図１ｂに示す。
【００８３】
より具体的に説明すると、まず、透明基板上に、クロムターゲットとアルゴン：窒素：メタン＝４０ｓｃｃｍ：１５ｓｃｃｍ：５ｓｃｃｍのガス条件として、リアクティブスパタリング方法でＤＣ電源を印加し、クロム炭化窒化物（ＣｒＣＮ）のエッチング阻止膜を１５ｎｍ厚で積層した。クロム炭化窒化物（ＣｒＣＮ）は、クロムエッチング液として使われるＣＲ７−Ｓ等により湿式エッチングが可能であり、また、塩素（Ｃｌ２）ガスと酸素（Ｏ２）ガスにより乾式エッチングが可能である。そして、この時、基板の加熱温度は、４７０℃の温度をハードマスク膜の形成時まで維持した。また、スパタリング工程圧力は、エッチング阻止膜、遮光膜、反射防止膜、ハードマスク膜のいずれも１〜５ｍｔｏｒｒの圧力が適用されたし、スパタリングパワーは、エッチング阻止膜、遮光膜、反射防止膜、ハードマスク膜のいずれにも１００〜２０００Ｗのパワーが適用された。
【００８４】
その後、エッチング阻止膜上に、同じ方式で、モリブデン:タンタル:シリコンを１５：５：８０ａｔ％の組成比としたターゲットと不活性ガスのアルゴン（Ａｒ）８０ｓｃｃｍを使用して３０ｎｍ厚のＭｏＴａＳｉ遮光膜を積層した。その後、この遮光膜と同一のターゲットにアルゴン（Ａｒ）：窒素（Ｎ２）＝６０ｓｃｃｍ：１５ｓｃｃｍのガス条件としてＤＣ電源を印加し、ＭｏＴａＳｉＮ反射防止膜を１０ｎｍ厚に積層した。
【００８５】
上記では遮光膜、反射防止膜のような金属膜をＭｏＴａＳｉベースとした例について説明したが、ＭｏＳｉベースの金属膜の形成も可能である。ＭｏＳｉよりはＭｏＴａＳｉの消滅係数（ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ：ｋ）が高いため、より薄い厚さで適切な光学密度を具現することができ、金属膜材料としてはＭｏＴａＳｉがより好適である。また、ＭｏＴａＳｉに限定されず、より消滅係数の高い他の遷移金属を適用しても良い。
【００８６】
上記エッチング阻止膜、遮光膜、反射防止膜を積層した後、ＡｒＦ露光波長である１９３ｎｍで、エッチング阻止膜を含め、光学密度が２．９８と測定されたし、１９３ｎｍにおいて反射防止膜表面の反射率が１８．２％と測定され、光学密度及び反射率に問題はなかった。
【００８７】
その上に、クロム（Ｃｒ）ターゲットとアルゴン：酸素：窒素：メタン＝４０ｓｃｃｍ：５ｓｃｃｍ：１０ｓｃｃｍ：３ｓｃｃｍのガス条件とし、リアクティブスパタリング方法でＤＣ電源を印加し、クロム炭化酸化窒化物（ＣｒＣＯＮ）のハードマスク膜を１０ｎｍ厚で積層した。
【００８８】
このハードマスク膜表面への電子ビーム（Ｅ−ｂｅａｍ）露光時にチャージアップ問題の有無を判断するために面抵抗を測定した。面抵抗は２００Ω/□で、問題がなかった。
【００８９】
この時、透明基板上にＣｒＣＮエッチング阻止膜、ＭｏＴａＳｉ遮光膜、ＭｏＴａＳｉＮ反射防止膜、ＣｒＣＯＮハードマスク膜を形成した後、ＸＲＲ（Ｘ−ｒａｙ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）を通じて薄膜の密度測定を行った。エッチング阻止膜で２．７ｇ／ｃｍ３、遮光膜で３．２５ｇ／ｃｍ３、反射防止膜で２．９５ｇ／ｃｍ３、ハードマスク膜で２．３６ｇ／ｃｍ３と測定された。薄膜の密度は、少なくとも２ｇ／ｃｍ３が要求される。薄膜の密度が２ｇ／ｃｍ３未満になると、エッチング阻止膜、遮光膜、反射防止膜において露光光を遮断する機能が低下し、実質的な光遮断膜の役割を果たせなくなるから、厚い薄膜が要求され、結果としてローディング効果を改善する効果が落ちることができる。また、ブランクマスク及びフォトマスク洗浄時に使われる硫酸やアンモニアのような化学薬品が密度の低い薄膜と接触すると、薄膜の表面で化学反応が起きやすく、耐化学性が悪くなることができる。このため、薄膜特性の変化が生じ、反射率が変化するなどの問題や、厚さ変化が生じ、光学密度を調節し難くなるという問題を招くことができる。また、成長性欠陥であるヘイズ欠陥（Ｈａｚｅ  Ｄｅｆｅｃｔ）が発生し易い環境を提供することとなる。薄膜の密度が低くなると表面エネルギーが増加し、表面において硫酸、アンモニアのような化学薬品が表面と化学的・物理的結合を形成して表面に残留することとなり、これらの残留化学物質が半導体製造工程中のリソグラフィ工程で露光光により反応し、ヘイズ欠陥を形成してしまう。したがって、薄膜の密度は、２ｇ／ｃｍ３以上が要求される。このような薄膜の密度は、薄膜の組成比調節によって調節すれば良い。また、薄膜形成時に使われるスパタリングターゲットは、ＨＩＰ（ｈｏｔ  ｉｓｏ−ｓｔａｔｉｃ  ｐｒｅｓｓｉｎｇ）方式で製造されたターゲットとすることが好適である。
【００９０】
そして、薄膜の結晶化状態を調べる目的で、それぞれの薄膜、すなわち、エッチング阻止膜、遮光膜、反射防止膜をそれぞれの基板に上記条件と同様にして形成した後、ＸＲＤ（Ｘ−ｒａｙ  ｄｅｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を用いて薄膜の結晶化状態を測定した。測定の結果、いずれも非晶質状態と測定された。したがって、ＬＥＲ（Ｌｉｎｅ  Ｅｄｇｅ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）特性に優れたパターンが形成されることがわかる。
【００９１】
続いて、ハードマスク膜を形成した後、ホットプレート（Ｈｏｔ−ｐｌａｔｅ）を用いて表面処理を行った。この表面処理は、ＨＭＤＳ蒸気プライミング（Ｖａｐｏｒ  Ｐｒｉｍｉｎｇ）方式を用いて１５０℃／１０分間行われた。これは、化学増幅型レジストを用いてパターン形成時に基板依存性（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｙ）によるスカム（Ｓｃｕｍ）を防止することによって優れたパターンプロファイル（Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｐｒｏｆｉｌｅ）を形成し、高品質のＣＤを得るためである。
【００９２】
その後、電子ビーム露光装置用のポジティブ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ）化学増幅型フォトレジスト（ＣＡＲ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｒｅｓｉｓｔ）であるＦＥＰ−１７１をそれぞれ２００ｎｍ、３００ｎｍの厚さでスピンコーティングし、ソフトベーク（Ｓｏｆｔ  Ｂａｋｅ）を行うことで、ブランクマスクを製造した。
【００９３】
フォトレジストの厚さの差によるＣＤ差を調べる目的で、従来の２００ｎｍ厚のレジストの対比として３００ｎｍのフォトレジストを塗布した。ＣＤとフォトレジスト厚の比が小さい、すなわちアスペクト比（Ａｓｐｅｃｔ  Ｒａｔｉｏ）（レジスト厚／ＣＤ大きさ）が小さいから、精密なＣＤのフォトマスクの製造のために２００ｎｍの厚さとしたし、厚さの差以外の変数がＣＤに影響を与えないように、フォトレジスト粘度、フォトレジスト塗布量、各コーティング段階別回転数、乾燥方法、ソフトベーク温度などは、従来の方法から適切に変更して制御された方法を用いて同一にコーティングした。
【００９４】
次に、上のようにして製造されたブランクマスクを用いて本実施例によるフォトマスクを製造する方法を、図１ｃ〜１ｇに基づいて説明する。
【００９５】
まず、図１ｃに示すように、上記ブランクマスクに電子ビーム露光装置を用いて露光を行った。電子ビーム露光装置は、５０ｋＶの加速電圧を用いて５０ｎｍ〜１００ｎｍのＣＤを持つパターンが形成されるように露光を行った。
【００９６】
そして、ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ）及び現像工程を行い、レジストパターンを形成した。
【００９７】
その後、図１ｄに示すように、パターニングされたフォトレジストをエッチングマスクとして乾式エッチング（塩素（Ｃｌ２）：酸素（Ｏ２）＝８０ｓｃｃｍ：５ｓｃｃｍ、４０Ｗ、１Ｐａ）でクロム炭化酸化窒化物（ＣｒＣＯＮ）のハードマスク膜をパターニングした。
【００９８】
次いで、図１ｅに示すように、レジストパターンをマスクとしたハードマスク膜のパターニング後に残留するフォトレジストを、酸素（Ｏ２）ガスを使用するアッシング（Ａｓｈｉｎｇ）方法で除去した。
【００９９】
続いて、図１ｆに示すように、ハードマスク膜のパターンをエッチングマスクとして乾式エッチング（ＣＦ４＝８０ｓｃｃｍ、４０Ｗ、１Ｐａ）し、遮光膜及び反射防止膜を除去した。
【０１００】
その後、図１ｇに示すように、クロムエッチング液として使われるＣＲ−７Ｓを用いて最下層のエッチング阻止膜を除去すると同時に、遮光膜及び反射防止膜のエッチングマスクとして使われたクロム炭化酸化窒化物（ＣｒＣＯＮ）のハードマスクも除去した。この最下層のエッチング阻止膜のエッチングは、湿式エッチングの他、塩素ガスと酸素ガスを用いた乾式エッチングにしても良い。乾式エッチングにする場合にも、エッチング阻止膜とハードマスク膜は同時にエッチングされる。
【０１０１】
最後に、洗浄を行い、本発明の第１実施例によるフォトマスク２００を完成した。
２種類のフォトマスクに対してその断面を走査型電子顕微鏡で観察した結果、エッチング断面形状（ＬＥＲ）は良好だったし、遮光膜と反射防止膜との間に段差が確認されなかったし、ふっ素系乾式エッチングにより遮光膜と反射防止膜が一つの操作でパターニング可能であるということが確認できた。フィデリティ、密パターン、粗パターンのＣＤ差は、図２に示す。フィデリティは、コンタクトホールパターンの特定比（測定されたＣＤ面積／設計したＣＤ面積）としたし、密パターン及び粗パターンは、設計されたＣＤとパターンされたＣＤとの差で評価した。評価の結果、レジストの厚さが薄い場合に、フィデリティが高く表れて、密パターン及び粗パターンのＣＤ差も小さく表れた。この結果から、ＣＤが減少するにつれてアスペクト比が大きくなるという問題を解決すべく、フォトレジストの厚さを低く塗布することによって優れたＣＤ形成が可能になるということを確認した。また、この結果から、乾式エッチング時に反応性ガスによるパターンの反応性が高まるので、厚さの低いレジストが厚さの高いレジストに比べてアスペクト比が小さく、実際ＣＤ差が減るということが確認できた。
【０１０２】
以上の結果から明らかなように、本発明のブランクマスクを用いてフォトマスクを製作する時に、レジストの必要膜厚を薄くすることが要求され、これにより、粗パターンと密パターンのＣＤ大きさの差及びフィデリティをより改善することができる。また、本実施例では、透明基板／エッチング阻止膜／遮光膜／反射防止膜／ハードマスク膜／レジスト膜で構成されるブランクマスクを例にしたが、この構造をそのままハーフトーン型位相反転ブランクマスクに適用しても良い。すなわち、透明基板／位相反転膜／エッチング阻止膜／遮光膜／反射防止膜／ハードマスク膜／レジスト膜で構成されるハーフトーン型位相反転ブランクマスクへも適用可能である。この時、位相反転膜は、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＣ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＮ、ＭｏＳｉＣＯ、ＭｏＳｉＣＯＮなどで構成されるか、ＭｏＴａＳｉＮ、ＭｏＴａＳｉＯ、ＭｏＴａＳｉＯＮ、ＭｏＴａＳｉＣＮ、ＭｏＴａＳｉＣＯ、ＭｏＴａＳｉＣＯＮなどで構成される単一膜または多層膜とすることができる。そして、２層膜以上にのみ構成される位相反転膜の場合、基板を基準にして下部層が、透過率を主に制御するとともに位相も制御するＴａＨｆ、Ｔａ、Ｈｆなどの透過率制御膜であり、上部層が、位相反転を主に制御するとともに透過率も制御するＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＣＮ、ＭｏＳｉＣＯ、ＭｏＳｉＣＯＮ、ＭｏＴａＳｉＯ、ＭｏＴａＳｉＮ、ＭｏＴａＳｉＣＮ、ＭｏＴａＳｉＣＯ、ＭｏＴａＳｉＣＯＮなどのような位相反転制御膜である。また、ハーフトーン型位相反転ブランクマスク構造においてエッチング阻止膜は省かれても良い。
【０１０３】
（実施例２）
本実施例は、上記第１実施例と違い、ハードマスク厚による線形性（Ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）、密パターン、粗パターン、エッチング断面の形成（ＬＥＲ：Ｌｉｎｅ  Ｅｄｇｅ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）、フィデリティの差を調べる目的で、ハードマスクの厚さを異ならせて２種類のブランクマスクを製作した。ハードマスク膜厚による差のみを調べるだけに、上記と同じ構造で膜を形成し、同じ化学増幅型レジストを塗布した。
【０１０４】
まず、上記第１実施例と同一の方法で、透明基板上に１５ｎｍのエッチング阻止膜を積層し、その上に３５ｎｍ厚のモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）の遮光膜、１５ｎｍのモリブデンシリサイド窒化物（ＭｏＳｉＮ）の反射防止膜を積層した。その後、ハードマスク層の厚さによるＣＤ変化量の差を確認するために、それぞれ１５ｎｍと３０ｎｍのハードマスク膜を形成した後、３００℃で１時間熱処理を行った。
【０１０５】
その後、ポジティブ化学増幅型フォトレジスト（ＣＡＲ）であるＦＥＰ−１７１を１５０ｎｍの厚さでコーティングし、ブランクマスクを製作した。
【０１０６】
製作されたブランクマスクに露光、ＰＥＢ及び現像を行った後、乾式エッチングし、ハードマスク膜、反射防止膜及び遮光膜を順に除去し、最下層のエッチング阻止膜はＣＲ−７Ｓで湿式エッチングして除去した。これら対する結果を、図３に示す。
【０１０７】
上記第１実施例の結果と比較してみると、ハードマスクに対するフォトレジストのアスペクト比が小さいほど、ＣＤ差が減ったことがわかる。上記と同一原理に基づくと、実験の結果、ハードマスク膜の厚さを減少させると下部の反射防止膜、遮光膜をエッチングする時にアスペクト比が減り、よって、乾式エッチングガスに対する反応性が向上することによってＣＤ差が顕著に減少することがわかる。
【０１０８】
（実施例３）
本実施例は、上記ブランクマスク工程においてハードマスク膜の積層後に熱処理を実施するか否かによるエッチング耐性特性を評価する。このため、ハードマスク膜積層後に熱処理を３５０℃で４０分間行ったブランクマスクと、熱処理をしなかったブランクマスクを用意し、それぞれ評価を行った。
【０１０９】
ハードマスク膜への熱処理有無による効果差のみを調べる目的で、上記第１実施例と同一の構造で膜を形成し、２００ｎｍ厚の同一の化学増幅型レジストを塗布した。
【０１１０】
その後、電子ビーム露光、ＰＥＢ及び現像の後に上記レジストパターンをエッチングマスクとしてハードマスク膜を乾式エッチングして除去した。このハードマスク膜の除去後に残留するフォトレジスト膜はアッシング（Ａｓｈｉｎｇ）で除去した。そして、ハードマスク膜パターンをエッチングマスクとして反射防止膜及び遮光膜を除去し、エッチング阻止膜とハードマスク膜は湿式エッチングで除去した。
【０１１１】
ハードマスク膜パターンを用いた遮光膜及び反射防止膜の乾式エッチングの結果を調べるべく、走査型電子顕微鏡で観察した結果、熱処理をしなかったブランクマスクのパターン劣化が大きく、熱処理をしたブランクマスクのエッチング断面形状は良好だった。これは、熱処理をしなかったハードマスク膜は遮光膜及び反射防止膜の乾式エッチング時にエッチング耐性を満たさず、耐えられずにエッチングされてしまい、反射防止膜及び遮光膜にダメージを与えたためと判断される。
【０１１２】
以上の結果から、本発明のハードマスク膜の製造時に熱処理をするとエッチング耐性が向上し、薄いハードマスク膜でパターン形成が可能となるため、アスペクト比を縮めながらより精密なＣＤ具現が可能になることがわかる。
【０１１３】
（実施例４）
本実施例では、ブランクマスク工程における表面処理の有無に関するものである。ブランクマスクの製造は、上記実施例１と同様に、透明基板上に遮光膜及び反射防止膜で構成される金属膜を形成し、窒素を必ず含有するハードマスク膜を形成した。次に、ハードマスク膜上に実施例１と同じ表面処理を実施した後、化学増幅型レジストを２００ｎｍ厚でスピンコーティングすることで、ブランクマスクを製造した。そして、比較のために、表面処理をしなかったブランクマスクを同時に製造した。
【０１１４】
次に、上記の過程で製造されたブランクマスクに対して、５０ｋＶの加速電圧を持つ電子線露光を用いてレジスト膜に露光を実施した。その後、ＰＥＢ及び現像工程を行ったのちレジスト膜に対するパターンプロファイルを観測した。
【０１１５】
観測の結果、図４ａに示すように、表面処理をした場合ではスカムが存在しない高精度の垂直に近いパターンプロファイルが形成されたが、表面処理をしなかった図４ｂでは、レジスト膜とハードマスク膜の界面において、露光によって現像されレジスト膜が除去されなければならない部分に、強酸の中和作用によりスカム７が生じたことが確認できた。また、パターンプロファイルも、垂直でないブロード（Ｂｒｏａｄ）なパターンが得られ、パターン精度が落ちることが確認された。なお、このようにレジストパターンの精度が落ちることから、結局としてはフォトマスクのＣＤも落ちるということが確認できた。
【０１１６】
本実施例では、窒素を必ず含むハードマスク膜に表面処理を施すことによって、化学増幅型レジストの適用時に高精度のパターンが得られたが、ハードマスク膜が窒素を必ず含有しないとしても、表面処理は実施することが好ましい。ハードマスク膜に基板依存性の原因である窒素を含有しなくても、強酸がハードマスク膜に拡散されたり消失を起こしたりすることがあり、よって、化学増幅型レジストパターンの精度が落ちることができる。なお、表面処理を施すと接着力が向上することができる。したがって、窒素を含有しなくても、表面処理は実施することが好ましい。
【０１１７】
（実施例５）
本実施例は、エッチング阻止膜が省かれた場合に関する。
まず、基板上に１０：９０ａｔ％のＭｏ：Ｓｉ組成を持つ単一ターゲットを使用し、ＤＣマグネトロンスパタリングによってＭｏＳｉＮの組成を持つ遮光膜を約３０ｎｍの厚さで形成した。この時、厚さは１０〜４０ｎｍの範囲で選択的に形成すれば良い。また、ＭｏＳｉＮに限らず、ＭｏＳｉ、ＭｏＳｉＣ、ＭｏＳｉＣＮの組成を持つ形態にしても良い。
【０１１８】
続いて、１０：９０ａｔ％のＭｏ：Ｓｉ組成を持つ単一ターゲットを使用し、ＤＣマグネトロンスパタリングを行ってＭｏＳｉＣＯＮの組成を持つ反射防止膜を１５ｎｍの厚さで形成した。この時、反射防止膜は、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＣＮ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＣＯから選択されたいずれか１種から形成しても良い。
【０１１９】
このように透明基板上にＭｏＳｉＮの遮光膜、ＭｏＳｉＣＯＮの反射防止膜を形成した後、Ｃｒから構成されるハードマスク膜を１０ｎｍの厚さで形成した。ハードマスク膜は、クロムターゲットを使用し、ＤＣマグネトロンスパタリング方法によって形成した。この時、ハードマスク膜は、Ｃｒ単独、ＣｒＣ、ＣｒＯ、ＣｒＮ、ＣｒＣＮ、ＣｒＣＯ、ＣｒＣＯＮや、Ｔａ単独、ＴａＣ、ＴａＯ、ＴａＮ、ＴａＣＯ、ＴａＣＮ、ＴａＣＯＮから選択された１種にすれば良い。
【０１２０】
そして、この時、光電子分光法（Ｘ−ｒａｙ  ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＸＰＳ）を通じて薄膜の組成比を分析した結果、遮光膜ではＭｏ：Ｓｉ：Ｎの組成が１１．８ａｔ％：５９．２ａｔ％：２９ａｔ％と分析されたし、反射防止膜ではＭｏ：Ｓｉ：Ｃ：Ｏ：Ｎの組成が１０．４ａｔ％：５８．３ａｔ％：１．２ａｔ％：１．６ａｔ％：２８．５ａｔ％と分析された。そして、ハードマスク膜では１００ａｔ％のクロムと分析された。
【０１２１】
次にハードマスク膜の表面に、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ  Ｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）を１５０°のホットプレートで処理し、化学増幅型レジストを１５０ｎｍの厚さで形成することで、ブランクマスクの製造した。
【０１２２】
上記の過程で製造されたブランクマスクに対して、５０ｋＶ電子線露光装置を用いてＣＡＲを露光し、ＰＥＢ工程及び一般の現像を行うことで、レジストパターンを形成した。
【０１２３】
次に、レジストパターンをマスクとしてＣｒの組成を持つハードマスク膜に乾式エッチングを行った。このハードマスク膜の乾式エッチングは、塩素及び酸素ガスを混合し、誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）エッチング方法で実施した。
【０１２４】
次に、余分なレジストパターンをオゾン水で洗浄し除去した。次に、ハードマスクパターンをマスクとし、ＳＦ６と酸素ガスを混合したふっ素系ガスを用いてＩＣＰエッチングを行い、反射防止膜及び遮光膜を乾式エッチングした。このとき、ＳＦ６、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ４などのようなふっ素系ガスが遮光膜下部の透明基板（石英基板）にも同時に損傷を与えることを考慮し、遮光膜へのエッチング終点を終点検出器（Ｅｎｄ  Ｐｏｉｎｔ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＥＰＤ）を用いて検出し、エッチング時間を調節することによって透明基板の損傷を最小化した。そして、このような透明基板の損傷を防止する目的で、遮光膜と透明基板との間に、ふっ素系ガスにエッチングされなかったりエッチング率が低いＣｒやＴａのような遷移金属を主成分とするエッチング阻止膜を形成する。
【０１２５】
次に、塩素系ガスと酸素ガスとを混合してＩＣＰエッチングを行い、ハードマスクパターンを除去することで、フォトマスクの製造を完了した。この時、塩素系ガスは、ＭｏＳｉＣＯＮの組成を持つ反射防止膜及び透明基板に損傷を与えない。
【０１２６】
続いて、ＣＤ  ＳＥＭを通じてＣＤを測定した結果、５０ｎｍ線／空間（Ｌｉｎｅ  ａｎｄ  Ｓｐａｃｅ）回路において線回路に対して測定をした結果、ＭＴＴ（Ｍｅａｎ  ｔｏ  Ｔａｒｇｅｔ）が３ｎｍ以下、ＣＤ均一性（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）が２．４ｎｍ以下、粗密バイアス（ｉｓｏ  ｄｅｎｓｅ  ｂｉａｓ）が２．１ｎｍ、ＬＥＲが１．２ｎｍであって、優れたＣＤ特性を示し、２２ｎｍ級の光学近接矯正（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：ＯＰＣ）パターンを形成可能な高精度のフォトマスク製作が可能であることが確認できた。これは、薄膜の密度がいずれも２ｇ／ｃｍ３であり、薄膜の結晶化状態が非晶質であるために達成可能である。
【０１２７】
本実施例では、エッチング阻止膜を省き、透明基板上にＭｏＳｉＮ遮光膜、ＭｏＳｉＣＯＮ反射防止膜、Ｃｒハードマスク膜を形成することでブランクマスクを製造するとしたが、様々な形態の実施が可能である。Ｃｒ、Ｔａなどのような遷移金属を母体とするエッチング阻止膜の形成有無、ＭｏＳｉ系列の遮光膜及びＭｏＴａＳｉ系列の反射防止膜、ＭｏＴａＳｉ系列の遮光膜及びＭｏＳｉ系列の反射防止膜など、様々な形態へと変形可能である。また、ハードマスク膜も、Ｃｒに限らず、Ｔａ、Ｗ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉなどの様々な遷移金属を母体として変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１ａ】本発明の一実施例によるブランクマスク及びフォトマスクの製造方法を示す断面図である。
【図１ｂ】本発明の一実施例によるブランクマスク及びフォトマスクの製造方法を示す断面図である。
【図１ｃ】本発明の一実施例によるブランクマスク及びフォトマスクの製造方法を示す断面図である。
【図１ｄ】本発明の一実施例によるブランクマスク及びフォトマスクの製造方法を示す断面図である。
【図１ｅ】本発明の一実施例によるブランクマスク及びフォトマスクの製造方法を示す断面図である。
【図１ｆ】本発明の一実施例によるブランクマスク及びフォトマスクの製造方法を示す断面図である。
【図１ｇ】本発明の一実施例によるブランクマスク及びフォトマスクの製造方法を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例によるブランクマスク及びフォトマスクの特性を示す表である。
【図３】本発明の一実施例よるブランクマスク及びフォトマスクの特性を示す表である。
【図４ａ】本発明に表面処理の有無によるレジストパターンのプロファイルを概略的に示す断面図である。
【図４ｂ】本発明に表面処理の有無によるレジストパターンのプロファイルを概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１  透明基板
２  エッチング阻止膜
３  遮光膜
４  反射防止膜
５  ハードマスク膜
６  化学増幅型レジスト
７  スカム（ｓｃｕｍ）
１００  ブランクマスク
２００  フォトマスク
【図１ａ】
2010009001.tif 000003
【図１ｂ】
2010009001.tif 000004
【図１ｃ】
2010009001.tif 000005
【図１ｄ】
2010009001.tif 000006
【図１ｅ】
2010009001.tif 000007
【図１ｆ】
2010009001.tif 000008
【図１ｇ】
2010009001.tif 000009
【図２】
2010009001.tif 000010
【図３】
2010009001.tif 000011
【図４ａ】
2010009001.tif 000012
【図４ｂ】
2010009001.tif 000013