(57)【要約】【課題】  微細なフォトマスクパターンが高精度で形成されたフォトマスクおよびこれを提供するためのフォトマスクブランクを提供すること。【解決手段】  フォトマスク基板１１の一方主面に、酸素含有の塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系ドライエッチング）では実質的なエッチングがされず、かつ酸素非含有の塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系ドライエッチング）およびフッ素系ドライエッチング（Ｆ系ドライエッチング）でエッチングが可能な金属膜が遮光層１２として備えられている。そしてこの遮光層１２の上に、酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）では実質的なエッチングがされず、かつ酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）あるいはフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）の少なくとも一方のエッチングでエッチングが可能な金属化合物膜が反射防止層１３として備えられている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）では実質的なエッチングがされず、かつ酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）およびフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）でエッチングが可能な金属膜の遮光層と、
酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）では実質的なエッチングがされず、かつ酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）あるいはフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）の少なくとも一方でエッチングが可能な金属化合物膜の反射防止層と、
を備えていることを特徴とするフォトマスクブランク。
【請求項２】
前記金属膜は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）から選択された少なくとも１種の金属元素を主成分とする金属もしくは合金であることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクブランク。
【請求項３】
前記遮光層は、複数の金属膜を積層させて構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフォトマスクブランク。
【請求項４】
前記遮光膜の露光光波長に対する光学濃度ＯＤは、２以上であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のフォトマスクブランク。
【請求項５】
前記遮光膜の膜厚は、１５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のフォトマスクブランク。
【請求項６】
前記反射防止膜は、露光光波長に対する消衰係数ｋが０．２以上１．０以下であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のフォトマスクブランク。
【請求項７】
前記反射防止層は、クロム系化合物の膜もしくは珪素系化合物の膜の少なくとも一方の膜を含んでいることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のフォトマスクブランク。
【請求項８】
前記クロム系化合物は、クロム酸化物、クロム窒化物、もしくはクロム酸窒化物を主成分とする化合物であることを特徴とする請求項７に記載のフォトマスクブランク。
【請求項９】
前記クロム系化合物は、クロム（Ｃｒ）が３０〜８５原子％、酸素（Ｏ）が０〜６０原子％、窒素（Ｎ）が０〜５０原子％、炭素（Ｃ）が０〜２０原子％の範囲の組成を有するものであることを特徴とする請求項８に記載のフォトマスクブランク。
【請求項１０】
前記珪素系化合物は、珪素酸化物、珪素窒化物、もしくは珪素酸窒化物を主成分とする化合物であることを特徴とする請求項７に記載のフォトマスクブランク。
【請求項１１】
前記珪素系化合物は、珪素（Ｓｉ）が１０〜５７原子％、酸素（Ｏ）が０〜６０原子％、窒素（Ｎ）が０〜５７原子％、炭素（Ｃ）が０〜３０原子％の範囲の組成を有するものであることを特徴とする請求項１０に記載のフォトマスクブランク。
【請求項１２】
前記珪素系化合物には、遷移金属の酸化物、窒化物、もしくは珪素酸窒化物が含有されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載のフォトマスクブランク。
【請求項１３】
前記遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、およびニオブ（Ｎｂ）のうちから選択されたものであることを特徴とする請求項１２に記載のフォトマスクブランク。
【請求項１４】
前記珪素系化合物中の前記遷移金属の濃度は、０．２〜２５原子％の範囲であることを特徴とする請求項１３に記載のフォトマスクブランク。
【請求項１５】
前記反射防止層は、相互に異なる組成の化合物膜が積層されて構成されていることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載のフォトマスクブランク。
【請求項１６】
前記反射防止層の厚みは、１５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載のフォトマスクブランク。
【請求項１７】
請求項１乃至１６の何れか１項に記載のフォトマスクブランクを用いて作製されたフォトマスク。
【請求項１８】
酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）では実質的なエッチングがされず且つ酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）およびフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）でエッチングが可能な金属膜の遮光層の上に、酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）では実質的なエッチングがされず、かつ酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）あるいはフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）の少なくとも一方でエッチングが可能な金属化合物膜の反射防止層が積層されて設けられたフォトマスクブランクを加工してフォトマスクを製造する方法であって、
前記反射防止層の主面上にパターン形成されたレジストマスクを用いて該反射防止層を（Ｃｌ＋Ｏ）系ドライエッチングしてパターニングする第１のステップと、
該パターニングされた反射防止層をハードマスクとして前記遮光層をＣｌ系ドライエッチングしてパターニングする第２のステップと、
を備えていることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項１９】
酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）では実質的なエッチングがされず且つ酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）およびフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）でエッチングが可能な金属膜の遮光層の上に、酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）では実質的なエッチングがされず、かつ酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）あるいはフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）の少なくとも一方でエッチングが可能な金属化合物膜の反射防止層が積層されて設けられたフォトマスクブランクを加工してフォトマスクを製造する方法であって、
前記反射防止層の主面上にパターン形成されたレジストマスクを用いて該反射防止層を（Ｃｌ＋Ｏ）系ドライエッチングしてパターニングする第１のステップと、
該パターニングされた反射防止層をハードマスクとして前記遮光層をＦ系ドライエッチングしてパターニングする第２のステップと、
を備えていることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項２０】
酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）では実質的なエッチングがされず且つ酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）およびフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）でエッチングが可能な金属膜の遮光層の上に、酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）では実質的なエッチングがされず、かつ酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）あるいはフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）の少なくとも一方でエッチングが可能な金属化合物膜の反射防止層が積層されて設けられたフォトマスクブランクを加工してフォトマスクを製造する方法であって、
前記反射防止層の主面上にパターン形成されたレジストマスクを用いて該反射防止層をＦ系ドライエッチングしてパターニングする第１のステップと、
該パターニングされた反射防止層をハードマスクとして前記遮光層をＣｌ系ドライエッチングしてパターニングする第２のステップと、
を備えていることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項２１】
酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）では実質的なエッチングがされず且つ酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）およびフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）でエッチングが可能な金属膜の遮光層の上に、酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）では実質的なエッチングがされず、かつ酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）あるいはフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）の少なくとも一方でエッチングが可能な金属化合物膜の反射防止層が積層されて設けられたフォトマスクブランクを加工してフォトマスクを製造する方法であって、
前記反射防止層の主面上にパターン形成されたレジストマスクを用いて該反射防止層と前記遮光層とを連続してＦ系ドライエッチングしてパターニングするステップを備えていることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項２２】
前記第２のステップに続き、
前記レジストマスクを除去した後に、前記パターニングされた反射防止層上にパターン形成された第２のレジストマスクを新たに設ける第３のステップと、
該第２のレジストマスクを用いて前記反射防止層と前記遮光層とをドライエッチングしてパターニングする第４のステップと、
を備えていることを特徴とする請求項１８乃至２１の何れか１項に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項２３】
前記レジストマスクの厚みは、７５ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１８乃至２２の何れか１項に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項２４】
前記レジストマスクの厚みは、１００ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２３に記載の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、ＣＣＤ（電荷結合素子）、ＬＣＤ（液晶表示素子）用カラーフィルタ、磁気ヘッドなどの製造に用いられるフォトマスクブランクおよびフォトマスクの製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体デバイス加工の微細化、特に大規模集積回路の高集積化に伴って、回路パターンのさらなる微細化要求が強まってきている。このような微細化を実現するためには、回路を構成する配線パターンの細線化技術や、セルを構成する層間の配線に用いられるコンタクトホールのパターン微細化技術などが必要とされるが、これらのパターニングはフォトマスクを用いた光リソグラフィにより実行されるものであるため、より微細なフォトマスクパターンを高精度で形成する技術が求められている。
【０００３】
より高精度のフォトマスクパターンをフォトマスク基板上に形成するためには、先ず、フォトマスクブランク上に高精度のレジストパターンを形成することが必要になる。実際の半導体基板の加工は縮小投影による光リソグラフィで実行されるため、この露光工程で用いられるフォトマスクに形成されるパターンサイズは、パターンの焼き付け対象である基板上でのパターンサイズの４倍程度の大きさとされるのが一般的である。
【０００４】
しかしながら、近年の光リソグラフィで描画される回路パターンのサイズは露光光の波長をかなり下回るサイズとなってきており、描画回路パターンの形状を単純に４倍にしたパターンをフォトマスクパターンとした場合には、露光の際に生じる光の干渉などの影響によってフォトマスクパターン通りの形状をレジスト膜上に転写することは困難である。このため、描画回路パターンの原版となるフォトマスクには極めて高い精度でフォトマスクパターンが形成されていることが必要とされ、露光時の光の干渉などの影響を低減させる目的で、実際の描画回路パターンよりも複雑な形状のフォトマスクパターン（いわゆるＯＰＣパターン）とされる場合もある。
【０００５】
このように、フォトマスクパターンを得るためのリソグラフィ技術においても、半導体基板などの微細加工を行うための光リソグラフィ技術と同様に、高いパターン加工精度が求められている。一般に、リソグラフィ性能の指標として限界解像度が用いられるが、フォトマスク加工工程のリソグラフィ技術には、このフォトマスクに形成されたパターンを半導体基板上に焼き付ける加工工程での光リソグラフィ技術と同等若しくはそれ以上の高い限界解像度が求められるのが実情である。
【０００６】
フォトマスクパターンの作成方式としては、光を用いて露光する方法も利用されるが電子ビーム露光が主流であり、通常は、先ず、透明基板上に遮光層が設けられたフォトマスクブランク上にフォトレジスト膜を形成し、このフォトレジスト膜に電子ビームでパターンを描画しこれを現像してレジストパターンを得る。そして、このレジストパターンをマスク層用のエッチングマスクとして用いて遮光部と透光部とからなるパターン（フォトマスクパターン）を形成する。なお、一般的なマスク層は、反射防止層と遮光層の積層構造とされる。
【０００７】
形成するフォトマスクパターンの微細化に対応してレジストパターンも微細化されることとなるが、レジスト膜の膜厚を薄くすることなくレジストパターンのみを微細化すると、マスク層用のエッチングマスクとして機能するレジスト部のアスペクト比（レジスト膜厚とパターン幅との比）が大きくなってしまう。一般に、レジストパターンのアスペクト比が大きくなるとそのパターン形状が劣化しやすく、これをエッチングマスクとするマスク層へのパターン転写精度が低下してしまう。また、極端な場合には、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抜けが生じたりすることも起こる。したがって、フォトマスクパターンの微細化に伴って、マスク層パターニング用のエッチングマスクとして用いるレジストの膜厚を薄くしてアスペクト比が大きくなりすぎないようにする必要がある。
【０００８】
ところで、レジストをエッチングマスクとしてマスク層にパターニングを施す場合の遮光膜材料についてはすでに多くの材料が提案されてきた。このうち、クロム化合物膜はそのエッチングに対する情報量が多く、実用上は常にクロム化合物が遮光膜材料として用いられてきており、事実上の標準加工工程として確立されている。例えば、特許文献１乃至３には、ＡｒＦ露光用のフォトマスクブランクに求められる遮光特性を有する遮光膜をクロム化合物で形成したフォトマスクブランクの構成例が開示されており、その膜厚は５０〜７７ｎｍ程度とされ、この厚みの遮光膜をレジストマスクのみを用いてパターニングしている。
【０００９】
クロム膜やクロム化合物膜の遮光膜は一般的には酸素を含む塩素系ドライエッチングによりパターニングされるが、このエッチング条件はレジストなどの有機膜に対しても無視できない程度のエッチング効果を奏することが多い。このため、膜厚が比較的薄いレジスト膜をマスクとして遮光膜のエッチングを実行すると、このエッチング中にレジストがダメージを受けてレジストパターンの形状が変化し、本来のレジストパターンを遮光膜上に正確に転写することが困難となる。
【００１０】
しかしながら、有機膜であるフォトレジストに、高い解像性と高いパターニング精度とを両立可能なエッチング耐性（耐プラズマ性）をもたせることは技術的に困難である。このため、遮光膜エッチング時のレジストへの負荷を低減させてより高精度のフォトマスクパターンを形成するためには遮光膜の材料選択を再検討することが必要になる。
【特許文献１】特開２００３−１９５４７９号公報
【特許文献２】特開２００３−１９５４８３号公報
【特許文献３】登録実用新案第３０９３６３２号公報
【特許文献４】特開２００１−３１２０４３号公報
【特許文献５】特開昭６３−８５５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
遮光膜材料については既に多くの検討例があり、例えば特許文献４には、ＡｒＦ露光用の遮光層としてタンタル金属膜を用いた例が報告されている。この例では、遮光層としてタンタル金属膜を、反射防止層として酸化タンタル膜を用い、この２層からなるマスク層の合計膜厚を約７０ｎｍとしている。このような層構造に加え、マスク層エッチング時のレジストへの負荷を低減するために、マスク層のエッチングをレジストに対して比較的ダメージを与え難いフッ素系のガスプラズマで実行することとされている。しかしながら、例えこのようなエッチング条件を選択したとしても、合計膜厚が約７０ｎｍとなる遮光層と反射防止層とを、レジストのみをエッチングマスクとして使用する以上は、マスク層エッチング時のレジストへの負荷低減には限界があり、微細なフォトマスクパターンを高精度で形成に対するという要求を充分に満足することは困難である。
【００１２】
一方、ハードマスクを用いることでドライエッチング時のレジストへの負担を軽減させるという手法は古くから試みられてきており、例えば特許文献５には、金属シリサイド膜上に形成したＳｉＯ２膜をエッチングマスクとして金属シリサイド膜のドライエッチングを実行するという手法が開示されている。しかしながら、ＳｉＯ２膜は導電性に乏しいために、電子ビーム露光時にチャージアップが生じてしまうという問題が起りやすい。また、フォトマスクブランクの欠陥検査は反射率に基づいてなされるのが一般的であり、ＡｒＦ露光用マスクの欠陥検査には２５７ｎｍの波長の光が使用されるが、正確な欠陥検査のためにはこの波長の光において１０〜２０％程度の反射率が必要とされる。しかし、ＳｉＯ２膜をエッチングマスクとして用いると、このＳｉＯ２膜の反射率が高すぎて欠陥検査そのものの障害となるという問題がある。
【００１３】
このように、従来のフォトマスクブランクの層構造では、微細なフォトマスクパターンを高精度で形成するという要求に充分に応えることは困難であり、このことは露光光波長が短く高い解像度が求められるＡｒＦ露光用のフォトマスクパターンで特に深刻である。
【００１４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、フォトマスクパターンを形成する際の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させて微細なフォトマスクパターンを高精度で形成することが可能な構造と、欠陥検査などで求められる所要の物性とを備えたフォトマスクブランク、およびそれを用いて作製されたフォトマスクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明はこのような課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、フォトマスクブランクであって、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）では実質的なエッチングがされず、かつ酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）およびフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）でエッチングが可能な金属膜の遮光層と、酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）では実質的なエッチングがされず、かつ酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）あるいはフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）の少なくとも一方でエッチングが可能な金属化合物膜の反射防止層と、を備えていることを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のフォトマスクブランクにおいて、前記金属膜は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）から選択された少なくとも１種の金属元素を主成分とする金属もしくは合金であることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のフォトマスクブランクにおいて、前記遮光層は、複数の金属膜を積層させて構成されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１項に記載のフォトマスクブランクにおいて、前記遮光膜の露光光波長に対する光学濃度ＯＤは、２以上であることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載のフォトマスクブランクにおいて、前記遮光膜の膜厚は、１５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか１項に記載のフォトマスクブランクにおいて、前記反射防止膜は、露光光波長に対する消衰係数ｋが０．２以上１．０以下であることを特徴とする。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６の何れか１項に記載のフォトマスクブランクにおいて、前記反射防止層は、クロム系化合物の膜もしくは珪素系化合物の膜の少なくとも一方の膜を含んでいることを特徴とする。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のフォトマスクブランクにおいて、前記クロム系化合物は、クロム酸化物、クロム窒化物、もしくはクロム酸窒化物を主成分とする化合物であることを特徴とする。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のフォトマスクブランクにおいて、前記クロム系化合物は、クロム（Ｃｒ）が３０〜８５原子％、酸素（Ｏ）が０〜６０原子％、窒素（Ｎ）が０〜５０原子％、炭素（Ｃ）が０〜２０原子％の範囲の組成を有するものであることを特徴とする。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、請求項７に記載のフォトマスクブランクにおいて、前記珪素系化合物は、珪素酸化物、珪素窒化物、もしくは珪素酸窒化物を主成分とする化合物であることを特徴とする。
【００２５】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のフォトマスクブランクにおいて、前記珪素系化合物は、珪素（Ｓｉ）が１０〜５７原子％、酸素（Ｏ）が０〜６０原子％、窒素（Ｎ）が０〜５７原子％、炭素（Ｃ）が０〜３０原子％の範囲の組成を有するものであることを特徴とする。
【００２６】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０または１１に記載のフォトマスクブランクにおいて、前記珪素系化合物には、遷移金属の酸化物、窒化物、もしくは珪素酸窒化物が含有されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載のフォトマスクブランクにおいて、前記遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、およびニオブ（Ｎｂ）のうちから選択されたものであることを特徴とする。
【００２８】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載のフォトマスクブランクにおいて、前記珪素系化合物中の前記遷移金属濃度は、０．２〜２５原子％の範囲であることを特徴とする。
【００２９】
請求項１５に記載の発明は、請求項１乃至１４の何れか１項に記載のフォトマスクブランクにおいて、前記反射防止層は、相互に異なる組成の化合物膜が積層されて構成されていることを特徴とする。
【００３０】
請求項１６に記載の発明は、請求項１乃至１５の何れか１項に記載のフォトマスクブランクにおいて、前記反射防止層の厚みは、１５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００３１】
請求項１７に記載の発明は、フォトマスクであって、請求項１乃至１６の何れか１項に記載のフォトマスクブランクを用いて作製されたことを特徴とする。
【００３２】
請求項１８に記載の発明は、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）では実質的なエッチングがされず且つ酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）およびフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）でエッチングが可能な金属膜の遮光層の上に、酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）では実質的なエッチングがされず、かつ酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）あるいはフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）の少なくとも一方でエッチングが可能な金属化合物膜の反射防止層が積層されて設けられたフォトマスクブランクを加工してフォトマスクを製造する方法であって、前記反射防止層の主面上にパターン形成されたレジストマスクを用いて該反射防止層を（Ｃｌ＋Ｏ）系ドライエッチングしてパターニングする第１のステップと、該パターニングされた反射防止層をハードマスクとして前記遮光層をＣｌ系ドライエッチングしてパターニングする第２のステップと、を備えていることを特徴とする。
【００３３】
請求項１９に記載の発明は、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）では実質的なエッチングがされず且つ酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）およびフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）でエッチングが可能な金属膜の遮光層の上に、酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）では実質的なエッチングがされず、かつ酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）あるいはフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）の少なくとも一方でエッチングが可能な金属化合物膜の反射防止層が積層されて設けられたフォトマスクブランクを加工してフォトマスクを製造する方法であって、前記反射防止層の主面上にパターン形成されたレジストマスクを用いて該反射防止層を（Ｃｌ＋Ｏ）系ドライエッチングしてパターニングする第１のステップと、該パターニングされた反射防止層をハードマスクとして前記遮光層をＦ系ドライエッチングしてパターニングする第２のステップと、を備えていることを特徴とする。
【００３４】
請求項２０に記載の発明は、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）では実質的なエッチングがされず且つ酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）およびフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）でエッチングが可能な金属膜の遮光層の上に、酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）では実質的なエッチングがされず、かつ酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）あるいはフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）の少なくとも一方でエッチングが可能な金属化合物膜の反射防止層が積層されて設けられたフォトマスクブランクを加工してフォトマスクを製造する方法であって、前記反射防止層の主面上にパターン形成されたレジストマスクを用いて該反射防止層をＦ系ドライエッチングしてパターニングする第１のステップと、該パターニングされた反射防止層をハードマスクとして前記遮光層をＣｌ系ドライエッチングしてパターニングする第２のステップと、を備えていることを特徴とする。
【００３５】
請求項２１に記載の発明は、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）では実質的なエッチングがされず且つ酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）およびフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）でエッチングが可能な金属膜の遮光層の上に、酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）では実質的なエッチングがされず、かつ酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）あるいはフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）の少なくとも一方でエッチングが可能な金属化合物膜の反射防止層が積層されて設けられたフォトマスクブランクを加工してフォトマスクを製造する方法であって、前記反射防止層の主面上にパターン形成されたレジストマスクを用いて該反射防止層と前記遮光層とを連続してＦ系ドライエッチングしてパターニングするステップを備えていることを特徴とする。
【００３６】
請求項２２に記載の発明は、請求項１８乃至２１の何れか１項に記載のフォトマスクの製造方法において、前記第２のステップに続き、前記レジストマスクを除去した後に、前記パターニングされた反射防止層上にパターン形成された第２のレジストマスクを新たに設ける第３のステップと、該第２のレジストマスクを用いて前記反射防止層と前記遮光層とをドライエッチングしてパターニングする第４のステップと、を備えていることを特徴とする。
【００３７】
請求項２３に記載の発明は、請求項１８乃至２２の何れか１項に記載のフォトマスクの製造方法において、前記レジストマスクの厚みは、７５ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００３８】
請求項２４に記載の発明は、請求項２３に記載のフォトマスクの製造方法において、前記レジストマスクの厚みは、１００ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３９】
本発明では、反射防止層と遮光層の材料として互いにエッチング特性の異なるもの（異種材料系）を選択し、このエッチング選択性を利用してフォトマスクパターン形成時のレジストマスクへの負担を軽減するという新規なフォトマスクブランクの構造を採用することとし、これらの層を構成する膜の組成と厚みを適切に選択することとしたので、レジストマスクへの負担を軽減させて微細なフォトマスクパターンを高精度で形成することが可能な構造と欠陥検査などで求められる所要の物性とを兼ね備えたフォトマスクブランク、およびそれを用いて作製されたフォトマスクを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下に図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００４１】
本発明者らは、フォトマスクパターン形成に際して用いられるレジストマスクへの負担を軽減させるという課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、マスク層を構成する反射防止層と遮光層に互いにドライエッチング特性の異なる材料を最適に選択して組み合わせることにより、フォトマスクパターン形成時のレジストマスクへの負担を軽減させるとともに、欠陥検査などで求められる所要の物性を備えたフォトマスク（ブランク）を得ることが可能であることを見出した。
【００４２】
従来のフォトマスクブランクが備える遮光層の材料には、製造プロセスを容易・簡素化する観点から、反射防止層と同一材料系のものが選択されていた。このため、反射防止層と遮光層とは類似するエッチング特性を有する結果となり、反射防止層上に設けられたレジストマスクを用いて反射防止層と遮光層の両方をエッチングして加工するというプロセスが採用されていた。
【００４３】
これに対して、本発明においては、反射防止層と遮光層の材料として互いにエッチング特性の異なるもの（異種材料系）を選択し、このエッチング選択性を利用してフォトマスクパターン形成時のレジストマスクへの負担を軽減するという新規な構造を採用している。
【００４４】
詳細は後述するが、反射防止層と遮光層の材料のエッチング選択性を利用すれば、例えば、反射防止層のエッチングマスクとしてのみレジストマスクを用い、パターニングされた反射防止層をハードマスクとして遮光層のエッチングを行うということが可能となり、その結果レジストマスクへの負荷は低減されてレジストパターンの形状変化が大幅に減少することとなり、反射防止層には本来のレジストパターンが正確に転写されることとなる。そして、このパターニングされた反射防止層をハードマスクとして遮光層をエッチングすることにより、所定のフォトマスクパターンが遮光層上に正確に転写されることとなる。
【００４５】
また、本発明のフォトマスクブランクの構成では、レジストマスクを用いて実行されるエッチングの時間も短縮されるためにレジスト膜厚を薄くすることが可能となるから、フォトマスクパターンを微細化してもアスペクト比が大きくなりすぎることがなく、パターン形状の劣化に伴うパターン転写精度の低下や、レジストパターンの一部剥離に起因するパターン抜けなどの不都合も回避することができる。
【００４６】
なお、このような材料選択は、反射防止層が欠陥検査などで求められる所要の物性を備えるという条件の下でなされるので、特許文献５に記載されている従来構成のフォトマスクブランクのように、反射防止層の反射率が高すぎて欠陥検査を困難とするといった問題も生じない。
【００４７】
以下に、実施例により、本発明をより詳細に説明する。
【実施例１】
【００４８】
（フォトマスクブランクの基本構造）
図１は、本発明のフォトマスクブランクの基本構造例を説明するための断面概略図で、このフォトマスクブランクは、フォトマスク基板１１の一方主面に、酸素含有の塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系ドライエッチング）では実質的なエッチングがされず、かつ酸素非含有の塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系ドライエッチング）およびフッ素系ドライエッチング（Ｆ系ドライエッチング）でエッチングが可能な金属膜を遮光層１２として備え、この遮光層１２の上に、酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系ドライエッチング）では実質的なエッチングがされず、かつ酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系ドライエッチング）あるいはフッ素系ドライエッチング（Ｆ系ドライエッチング）の少なくとも一方のエッチングでエッチングが可能な金属化合物膜を反射防止層１３として備えている。なお、フォトマスク基板１１に対する特別な制限はなく、石英ガラスやＣＦ２あるいはアルミノシリケートガラスなどの一般的な透明基板を用いることができる。
【００４９】
ここで、（Ｃｌ＋Ｏ）系ドライエッチング条件は、従来よりクロム化合物膜をドライエッチングする際に用いられてきた公知のものとしてよく、特別な制限はない。例えば、塩素ガスと酸素ガスの混合比（Ｃｌ２ガス：Ｏ２ガス）を体積流量比で１：２〜２０：１とし、必要に応じてヘリウムなどの不活性ガスを混合する。なお、塩素ガスに対して５％以上の体積流量比で酸素ガスを混合させると、本発明のフォトマスクブランクの遮光層として用いられる金属膜への実質的なエッチングは進行しないことを確認している。本実施例を含む以降の実施例においては、塩素ガス２０ｓｃｃｍ、酸素ガス９ｓｃｃｍ、ヘリウムガス８０ｓｃｃｍの流量のガスを混合したエッチングガスをエッチングチャンバに導入し、チャンバ内圧力を２Ｐａとしてドライエッチングを実行している。
【００５０】
また、Ｃｌ系ドライエッチング条件は、酸素ガスの体積混合比が塩素ガスに対し５％未満となるように設定するが、一般的には、塩素ガスのみをエッチングガスとして用いることが好ましい。なお、実施例においては、流量２０ｓｃｃｍの塩素ガスのみを使用し、チャンバ内圧力２Ｐａでエッチングを実行した。
【００５１】
さらに、Ｆ系ドライエッチングに使用されるガスは、ＣＦ４やＣ２Ｆ６などのフッ素含有ガスとされるが、必要に応じて酸素などのガスを添加してもよい。なお、実施例ではＣ２Ｆ６ガスを用い、流量２０ｓｃｃｍのＣ２Ｆ６ガスのみを使用し、チャンバ内圧力を２Ｐａとした。
【００５２】
このようなエッチング特性を有する遮光層１２用の金属膜としては、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）などの金属を主成分とする金属膜がある。これらの材料は、ＡｒＦ露光で用いられる波長１９３ｎｍの光に対してクロム（Ｃｒ）金属膜よりも大きな消衰係数をもつため、薄膜化が可能となる意味でも有利である。また、これらの金属膜を単層として用いることのほか複数の異種金属膜を積層させて遮光層１２とすることもできる。さらに、これらの金属膜の組成は単元素組成に限らず上記金属元素から選択される２種以上の金属の合金であってもよい。
【００５３】
このような金属膜がフォトマスクの遮光層１２として機能するためには、フォトリソグラフィ工程で用いられる露光光に対する遮光性が充分であることが必要であり、露光光に対する光学濃度（ＯＤ）が２以上であることが好ましい。特に、本発明のフォトマスクブランクを好適に適用可能なＡｒＦ露光（露光光波長＝１９３ｎｍ）用のフォトマスクのＯＤ値を２以上とするためには、金属膜の厚みを１５ｎｍ以上とすることが好ましい。一方、金属膜の膜厚が厚すぎるとそのエッチング工程中での負荷が大きくなりすぎるため、遮光層１２の高精度パターニングのためには膜厚を５０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００５４】
また、金属膜には酸素、窒素、炭素などの非金属元素が含まれていてもよいが、これらの非金属原子を一定量以上含有する場合には遮光層としての遮光性が低下して所定の光学濃度を得ることが困難となる。特に、ＡｒＦ露光用フォトマスクを作製するフォトマスクブランクとする場合には、窒素および炭素については３０原子％以下、酸素については１０原子％以下、また窒素、炭素、酸素を合計したものが４０原子％以下であることが好ましい。
【００５５】
このような遮光層のフォトマスク基板上への形成は真空蒸着法やスパッタリング法などの公知の一般的な手法によることができるが、所定の金属を含有するターゲットを用いたスパッタリング法によれば均質性に優れた膜を容易に得ることができる。
【００５６】
このようにして材料選択される遮光層１２上に設けられる反射防止層１３の材料には、クロム系化合物もしくは珪素系化合物が選択される。クロム系化合物は、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）により容易にエッチングされる一方、酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）やフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）に対してはエッチング耐性を示す。また、珪素系化合物は、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）が可能である一方、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）および酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）に対して耐性をもつ。
【００５７】
表１に、以降の説明の理解を容易なものとするために、上記各材料の各ドライエッチング条件下でのエッチング特性（傾向）を纏めた（○印はエッチングされることを、×印は実質的なエッチングが生じないことを意味する）。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
このようなエッチング特性を示すクロム系化合物膜としては、クロム酸化物やクロム窒化物あるいはクロム酸窒化物を主成分とする膜があり、クロム系化合物膜中には炭素やフッ素などの非金属元素が含有されていてもよい。なお、反射防止層を単一組成のクロム系化合物膜で形成することのほか、複数の異なる組成のクロム系化合物膜を積層させて反射防止層とするようにしてもよい。このようなクロム系化合物膜の反射防止層は、クロムをターゲットとした反応性スパッタリングなどの公知の方法により得ることができる。
【００６０】
クロム系化合物膜の具体的な原子組成は、露光光に対する消衰係数ｋが０．２以上１．０以下の範囲となるように選択され、例えば、クロム（Ｃｒ）＝３０〜８５原子％、酸素（Ｏ）＝０〜６０原子％、窒素（Ｎ）＝０〜５０原子％、炭素（Ｃ）＝０〜２０原子％の範囲とされる。また、反射防止層をクロム系化合物で形成する場合の膜厚はマスク検査に用いる光の波長などの条件に応じて決定されるが、ＡｒＦ露光用のマスクを作製する場合には１５〜３０ｎｍ程度の膜厚とすることが好ましい。このような組成と膜厚を有するクロム系化合物膜の反射防止層の反射率は、代表的な反射率検査波長である波長２５７ｎｍの光に対して１０〜２０％となる。
【００６１】
なお、一般的なレジストは酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）に対してはあまり高いエッチング耐性は示さないためにエッチングプロセス中にダメージを受け易いが、反射防止層を１５〜３０ｎｍ程度に薄膜化しておけばレジストパターンがダメージにより形状変化を生じる前に反射防止層のパターニングを完了させることができるため、本来のレジストパターンを高い精度で反射防止層上に転写することができる。
【００６２】
また、上述したエッチング特性を示す珪素系化合物膜としては、珪素酸化物や珪素窒化物あるいは珪素酸窒化物の膜（珪素化合物膜）のほか、これらの膜に遷移金属の酸化物や窒化物あるいは珪素酸窒化物が含まれた膜（珪素遷移金属化合物の膜）などがあり、さらにこのような膜中には炭素が含有されていてもよい。なお、反射防止層を単一組成の珪素系化合物膜で形成することのほか、複数の異なる組成の珪素系化合物膜を積層させて反射防止層とするようにしてもよい。
【００６３】
ここで、膜中に含有される遷移金属の例としては、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）などが挙げられるが、エッチング加工の容易性の観点からはモリブデンが好ましい。このような遷移金属としてモリブデンを選択した珪素遷移金属化合物（例えば、ＭｏＳｉＯＮ）を反射防止層として上述の遮光層と組み合わせた場合のエッチング加工性は、特許文献４に記載されている酸化タンタル膜の反射防止層とタンタル膜の遮光層との組み合わせに比較して良好であり、高精度のフォトマスクパターンが得られる。
【００６４】
なお、上述の珪素化合物や珪素遷移金属化合物あるいはそれらの膜に更に炭素を含有させた珪素系化合物の膜は公知の方法により得ることができ、例えば、珪素またはモリブデンシリサイドあるいはモリブデンおよび珪素、またはモリブデンシリサイドと珪素をターゲットとして、反応性ガスあるいは反応性ガスとアルゴンの混合気流中で反応性スパッタリングを行うなどの方法がある。
【００６５】
珪素系化合物膜の具体的な原子組成も、露光光に対する消衰係数ｋが０．２以上１．０以下の範囲となるように選択され、例えば、遷移金属（Ｍｔｒ）＝０．２〜２５原子％、珪素（Ｓｉ）＝１０〜５７原子％、酸素（Ｏ）＝０〜６０原子％、窒素（Ｎ）＝０〜５７原子％、炭素（Ｃ）＝０〜３０原子％の範囲とされる。また、反射防止層を珪素系化合物で形成する場合の膜厚もマスク検査に用いる光の波長などの条件に応じて決定されるが、ＡｒＦ露光用のマスクを作製する場合には１５〜３０ｎｍ程度の膜厚とすることが好ましい。このような組成と膜厚を有する珪素系化合物膜の反射防止層の反射率は、代表的な反射率検査波長である波長２５７ｎｍの光に対して１０〜２０％となる。
【００６６】
このようなエッチング特性の遮光層と反射防止層を下記のように組み合わせると、反射防止層のエッチングはレジストマスクにより、遮光層のエッチングはパターニングされた反射防止層をハードマスクとして実行することが可能である。
【００６７】
すなわち、反射防止層の材料としてクロム系化合物を選択した場合には、レジストマスクを用いてこの反射防止層を酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）で実行してパターニングを行うが、このエッチング工程においては遮光層の金属膜は酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）に対して耐性をもつために実質的なエッチングは行われない。したがって、パターニングされた反射防止層をハードマスクとして、酸素非含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ）系）またはフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）により、遮光層のエッチングを実行することが可能である。なお、この遮光層のエッチング条件である酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）およびフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）の何れにおいても反射防止層は実質的なエッチングが進行しないから、反射防止層からなるハードマスクのパターン形状が変化することはなく、遮光層に高精度でフォトマスクパターンを形成することができる。
【００６８】
なお、反射防止層の材料として珪素系化合物を選択した場合には、レジストマスクを用いてこの反射防止層をＦ系ドライエッチングする。一般のレジスト膜はＦ系のエッチング条件下で比較的高い耐性をもつから、Ｆ系ドライエッチングが可能な金属膜のエッチングを、同じくＦ系ドライエッチング可能な珪素系化合物の反射防止層のエッチングと連続して行ったとしても、このエッチングプロセスでのレジストパターンへの負担は比較的軽微なものに止めることができる。
【実施例２】
【００６９】
（位相シフトマスクブランク）
本発明のマスクブランクは、位相シフトマスクブランクとして構成するようにしてもよい。
【００７０】
図２は、本発明のフォトマスクブランクを位相シフトマスクブランクとして構成した構造例を説明するための断面概略図で、フォトマスク基板１１の一方主面上に透明または半透明の位相シフト層１６が設けられており、この位相シフト層１６上に、すでに説明した遮光層１２および反射防止層１３が順次積層されている。この位相シフト層１６には公知の種々の位相シフト膜を用いることができ、これらの膜を互いに組み合わせることで得られる複合膜であってもよい。また、位相シフト層１６の吸収体材料をハーフトーン材料に変えてハーフトーンの位相シフト層としてもよい。
【００７１】
なお、図中の符号１４および１５が付された層はそれぞれ、バッファ層とエッチングストッパ層であり、これらの層は必須のものではないがフォトマスクブランクの用途に応じて適宜設けられるものである。なお、これらのバッファ層１４および／またはエッチングストッパ層１５は、本実施例で示す位相シフトマスクブランクに限らず、実施例１で説明した構成のフォトマスクブランクに設けるようにしてもよいことはいうまでもない。
【００７２】
このように位相シフト層１６の構成はバリエーションに富むが、高透過膜の好ましい例としては、珪素酸化物や珪素窒化物あるいは珪素酸窒化物を主成分とする単層膜あるいはこれらの膜を積層させた複合膜が挙げられる。
【００７３】
また、透過光を減衰させる膜で位相シフト層１６を構成する場合の膜としては、珪素酸化物や珪素窒化物あるいは珪素酸窒化物を主成分とする膜（珪素化合物の膜）のほか、これらの膜に遷移金属の酸化物や窒化物あるいは珪素酸窒化物が含まれた膜（珪素遷移金属化合物の膜）などがあり、これらの膜中に炭素が含有されていてもよい。さらには、遷移金属薄膜を透過光減衰膜として位相シフト層１６を形成することもできる。
【００７４】
なお、位相シフト層１６をハーフトーン位相シフト層とする場合は、上記で列挙した材料からなる単層膜あるいは多層膜の透過率が２〜４０％、位相シフト量が約１８０℃となるように材料の組成を調整する。
【００７５】
このような位相シフト層１６の材料としてフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）可能なものを選択した場合には、上述した遮光層との組み合わせた場合のエッチング加工プロセスが必要以上に複雑になることなく、かつ高精度のドライエッチング加工ができるという利点がある。
【００７６】
フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）が可能なハーフトーン位相シフト膜の例としては、珪素酸化物や珪素窒化物あるいは珪素酸窒化物を主成分とする膜（珪素化合物の膜）のほか、これらの膜に遷移金属の酸化物や窒化物あるいは珪素酸窒化物が含まれた膜（珪素遷移金属化合物の膜）などがある。これらの膜は、膜中の酸素や窒素あるいは遷移金属の含有量を制御することにより、単層膜としてもあるいは複合膜を構成する一部の膜としてもハーフトーン位相シフト膜として用いることができる。このような膜からなる複合膜の例としては、上記の珪素化合物膜と珪素遷移金属化合物膜およびこれらの化合物を主成分とする金属シリサイド膜、さらにはモリブデンやタンタルもしくはタングステンを主成分とする金属膜を相互に組み合わせて得られる複合膜を挙げることができる。
【実施例３】
【００７７】
（フォトマスクブランクの加工プロセス例１）
本実施例では、クロム系化合物の反射防止層を備えたフォトマスクブランクの加工プロセス例について説明する。なお、ここではフォトマスクブランクが、透明のフォトマスク基板上に遮光層と反射防止層のみが設けられた、いわゆるバイナリーマスクブランク（図１参照）であるものとして説明する。
【００７８】
図３は、本実施例の加工プロセスを説明するための工程図で、先ず、透明なフォトマスク基板１１上に、実施例１で既に説明した組成および膜厚を有する金属膜からなる遮光層１２とクロム系化合物の反射防止層１３とが順次積層されており、この反射防止層１３上にレジスト膜１７を形成する（図３（ａ））。なお、このレジスト膜１７の形成に先立って、後のプロセスにおける微細パターンの剥がれや倒れという問題の発生を防ぐことを目的として、フォトマスク基板１１の表面エネルギを低減させておくための表面処理を実施しておくことが好ましい。このような表面処理の好ましい方法としては、半導体製造工程で常用されるヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）やその他の有機シリコン系の表面処理剤でフォトマスク基板表面をアルキルシリル化する方法があり、フォトマスク基板１１の表面をこのような表面処理剤のガス中に暴露したり、あるいはフォトマスク基板１１の表面に表面処理剤を直接塗布するなどの方法を採り得る。このような表面処理を行ってフォトマスク基板１１の表面エネルギを低下させた後にフォトマスク基板１１上にレジストを塗布・乾燥してレジスト膜１７を得る。なお、当然のことであるが、レジストの塗布条件や乾燥方法は用いるレジスト材料に応じて適当なものが選ばれる。
【００７９】
用いるレジストとしてはフォトマスクパターンの作成に使用する描画装置に応じて適切なものが選択されることとなるが、電子ビーム（ＥＢ）描画用レジストとしては、芳香族骨格をポリマー中に有するポジ型あるいはネガ型のレジストを用いるのが一般的である。なお、より微細なパターンを有するフォトマスクを製造する場合には、化学増幅型レジストを用いることが好ましい。
【００８０】
レジスト膜１７は、パターン形状が良好に得られ、且つエッチングマスクとしての機能を果たし得る範囲の膜厚とされる。特に、微細なパターン形成が求められるＡｒＦ露光用フォトマスクを作製する場合のレジスト膜１７はアスペクト比が大きくならないように比較的薄膜であることが必要であり、３５０ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２５０ｎｍ以下とされる。
【００８１】
一方、レジスト膜１７の膜厚下限は用いるレジスト材料のエッチング耐性などの条件を総合的に考慮して決定されるが、一般的なレジスト材料を用いた場合には７５ｎｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１００ｎｍ以上とされる。なお、シリコーン系樹脂を使用したレジストと芳香族系樹脂を使用した下層膜の組み合わせによる「多層レジスト法」や、芳香族系化学増幅型レジストとシリコーン系表面処理剤を組み合わせた「表面イメージング法」を採用する場合には、レジスト膜１７の総厚を上記値よりも薄くすることが可能となる。
【００８２】
このようなレジスト膜１７を加工してレジストパターンを得るが（図３（ｂ））、この際のレジスト膜１７への描画は光照射による方法で行うことも可能であるが、一般には、微細パターンを形成するために好ましい方法であるＥＢ照射による方法が採用される。例えば、レジストとして化学増幅型のものを使用してこれをＥＢ照射により描画する場合には、通常３〜３０ｍＣ／ｃｍ２のエネルギ密度範囲の電子ビームで描画を行い、この描画の後に加熱処理および現像処理してレジストパターンが得られる。
【００８３】
クロム系化合物の反射防止層１３のパターニングは、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）で行われる（図３（ｃ））。なお、（Ｃｌ＋Ｏ）系のエッチング条件下では、レジストのような有機膜のエッチング速度は、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）を施す場合に比較して速くなってしまうことは上述したとおりであり、反射防止層１３のエッチング中にレジストパターンのダメージが加わることとなるが、通常はクロム系化合物の反射防止層１３の厚みを１５〜３０ｎｍ程度とすることができるため、エッチング対象である反射防止層１３の厚みに比べて充分に厚い膜厚１００〜２５０ｎｍのレジストパターンにより高精度の加工が可能である。
【００８４】
このような反射防止層１３のパターニングに続いて遮光層１２のパターニングを行う（図３（ｄ））。既に説明したように、タンタルやタングステンなどの金属や合金からなる金属膜は、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ＋Ｏ）系）に対して実質的なエッチングが生じない程度のエッチング耐性を示す。したがって、遮光層１２をエッチング加工するために、エッチング条件を、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）、あるいは酸素非含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ系）に変えてパターニングを行う。この遮光層１２のエッチングにおいては、反射防止層１３であるクロム系化合物膜がＦ系およびＣｌ系の何れのドライエッチング条件下においても実質的なエッチングがなされないため、エッチングマスク（ハードマスク）としての役目を充分に果たし、高精度の加工を容易に実行することができる。
【００８５】
このようにしてパターニングされた反射防止層１３と遮光層１２からなるマスク層１８を得た後に、パターニングされた反射防止層１３上に残存しているレジスト膜１７が剥離され、（位相シフト効果をもたない）バイナリーフォトマスクが完成する（図３（ｅ））。
【実施例４】
【００８６】
（フォトマスクブランクの加工プロセス例２）
本実施例では、珪素系化合物の反射防止層を備えたフォトマスクブランクの加工プロセス例について説明する。なお、本実施例のフォトマスクブランクも、透明のフォトマスク基板上に遮光層と反射防止層のみが設けられた、いわゆるバイナリーマスクブランクであるものとして説明するので、その加工プロセスは図３で示したものと同様であり、レジストパターン形成工程（図３（ａ）および図３（ｂ））までは、既に説明したクロム系化合物の反射防止層を備えたバイナリーマスクブランクの加工と全く同様に行うことができるので説明は省略する。
【００８７】
反射防止層の材料として珪素系化合物を選択した場合は、一般のレジスト材料が比較的高い耐性を示すＦ系のエッチング条件を選択することが好ましい。Ｆ系のエッチング条件とした場合には、同じくＦ系エッチング条件で加工が可能な上記の金属膜と同時に（連続して）エッチング加工することも可能である。しかし、このような連続エッチング加工とした場合には金属膜のエッチング時に受けるダメージを考慮したレジスト膜厚設定が必要となる。したがって、レジストの薄膜化という観点からは、先ずＦ系ドライエッチングで反射防止層にパターニングを施し、これに続いてＣｌ系ドライエッチングで遮光層をパターニングするという方法を採用することが好ましい。このような２段階のエッチングを行うこととすれば、パターニングされた珪素系化合物の反射防止層を遮光層のＣｌ系ドライエッチング用マスクとして用いることができるため、レジスト膜厚を薄くした場合でも高精度なフォトマスクパターンを得ることができる。
【実施例５】
【００８８】
（位相シフトマスクブランクの加工プロセス例）
本実施例では、金属膜の遮光層の下に位相シフト層を設けた位相シフトマスクブランクの加工プロセス例について説明する。
【００８９】
図４および図５は共に、本実施例の加工プロセスを説明するための工程図である。これらの図に示した位相シフトマスクブランクの加工工程において、レジストパターン形成工程（図４（ａ）と（ｂ）、図５（ａ）と（ｂ））および反射防止層のパターニング工程（図４（ｃ）、図５（ｃ））までは、既に説明したバイナリーマスクブランクの加工と全く同様に行うことができるので説明は省略する。
【００９０】
反射防止層１３のパターニングに続いて遮光層１２および位相シフト層１６のエッチングを施して位相シフトマスクパターンが形成されるが、この加工プロセスとしては幾つかのバリエーションがあり得る。
【００９１】
図４に示したのは、反射防止層１３のパターニングに用いたレジスト膜１７を塗り直すことなく、遮光層１２と位相シフト層１６とをＦ系のエッチング条件下で一気にパターニングした後（図４（ｄ））、残存するレジスト膜１７を剥離する例である（図４（ｅ））。図４に示したプロセス例ではさらに、最終的にマスク層として残す部分と位相シフト層を除去した部分（基板が露出している部分）とを被覆するレジストマスク（第２のレジストマスク）１７ａを形成し（図４（ｆ））、それ以外の部分について、反射防止層１３および遮光層１２を上述の手法でエッチング除去し（図４（ｇ）および図４（ｈ））、最後にレジストマスク１７ａを除去して位相シフトマスクが完成する（図４（ｉ））。反射防止層１３を珪素系化合物材料で構成する場合にはこの方法によるのが好ましい。
【００９２】
なお、本実施例では、第２のレジストマスク１７ａの形成にはネガ型レジストが用いられている。ネガ型レジストを前面塗布し、このレジスト膜のうちのマスク層を残す部分をパターン露光で感光させる。その後、基板１１の裏面側から光を照射して全面露光を行うと、位相シフト層１６が除去された領域のレジストのみが感光することとなる。したがって、これを現像すると、マスク層として残す部分と基板が露出された部分とを保護する図４（ｆ）に示したようなレジストマスクが完成する。
【００９３】
しかし、このようなプロセスでは、遮光層１２と位相シフト層１６のエッチング工程（図４（ｃ）から図４（ｄ）に至る工程）中に薄膜のレジスト１７がエッチング除去されてしまい、反射防止層１３の表面が露出されてエッチング処理されるおそれがある。このような反射防止層１３のエッチングが生じると、反射率などの諸特性値が設計値からずれてしまうおそれがある。このため、図４に図示したプロセスによる場合には、始めに設けるレジスト膜１７の膜厚を厚めに設定しておくことが必要となる。
【００９４】
このような不都合を回避しつつレジスト膜１７の薄膜化を図るためには、反射防止層１３がクロム系化合物膜である場合に、反射防止層１３を一旦パターニングした後に、最終的にマスク層として残す部分のみを被覆する新たなレジストマスクを形成するという方法を採用することができる。この方法によれば、反射防止層１３の表面はエッチング処理の全工程を通じて確実に保護されることとなるから、反射防止層１３の表面がエッチングされて反射率などが設計値からずれるという不都合は生じない。
【００９５】
具体的には、反射防止層１３をパターニングした際のレジスト膜１７を除去した後（図５（ｄ））、反射防止層１３上にレジスト膜１７ａを新たに設けてパターニングし、（図５（ｅ））最終的にマスク層として残す部分のみをマスクする。なお、位相シフト層１６がハーフトーンの位相シフト層である場合（ハーフトーン位相シフトマスクの場合）には、マスク層パターンに対する微細化要求は比較的緩やかである。したがって、塗り直しに用いるレジスト材料を解像力よりも耐エッチング性を重視して選択することができ、これにより以降のエッチングプロセスから反射防止膜表面を守る。また、反射防止層１３のレジストマスクとして用いたものと同じレジスト材料を使用する場合には、そのレジスト膜厚を厚めに設定することが好ましい。次に反射防止膜１３をエッチングマスクとして遮光層１２と位相シフト層１６とをＦ系のエッチング条件で一気にパターニングする（図５（ｆ））。
【００９６】
このようなパターニングの後、既に設けてあるレジストマスク１７ａをエッチングマスクとしてクロム系化合物の反射防止層１３を（Ｃｌ＋Ｏ）系のドライエッチングにより除去する（図５（ｇ））。これに続いて、Ｃｌ系のドライエッチングにより金属膜の遮光層１２を除去し（図５（ｈ））、レジストマスク１７ａを剥離してハーフトーン位相シフトマスクが完成する（図５（ｉ））。
【００９７】
なお、マスク層に微細なパターニングを施す必要がある場合には、レジストの塗り直しは遮光性パターンのエッチング加工の直前に行うことが好ましい。この場合には、最初に設けるレジストの膜厚を比較的厚めにして、反射防止層、遮光層、位相シフト層の加工プロセス中に残存維持され易くするか、若しくは反射防止層の加工プロセス中での変性を考慮して膜厚設計をなす必要がある。
【００９８】
反射防止層として珪素系化合物の膜を用いた位相シフトマスク用のブランクを加工する場合のレジストの塗り直しは、上述したクロム系化合物膜の反射防止層を備える位相シフトマスク用のブランクの加工において、マスク層に微細加工が必要とされる場合と同様の手順でなすことができる。
【００９９】
以上、実施例により本発明のフォトマスクブランクおよびこれを用いて作製されるフォトマスクについて説明したが、上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内にあり、更に本発明の範囲内において他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、微細なフォトマスクパターンが高精度で形成されたフォトマスクおよびこれを提供するためのフォトマスクブランクを提供する。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明のフォトマスクブランクの基本構造例を説明するための断面概略図である。
【図２】本発明のフォトマスクブランクを位相シフトマスクブランクとして構成した構造例を説明するための断面概略図である。
【図３】本発明のフォトマスクブランクの加工プロセスを説明するための工程例を説明するための図である。
【図４】本発明の位相シフトマスクブランクの加工プロセスを説明するための第１の工程例を説明する図である。
【図５】本発明の位相シフトマスクブランクの加工プロセスを説明するための第２の工程例を説明する図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１１  フォトマスク基板
１２  遮光層
１３  反射防止層
１４  バッファ層
１５  エッチングストッパ層
１６  位相シフト層
１７、１７ａ  レジスト膜
【図１】
2006078825.tif 000004
【図２】
2006078825.tif 000005
【図３】
2006078825.tif 000006
【図４】
2006078825.tif 000007
【図５】
2006078825.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成17年8月24日(2005.8.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２２】
請求項１８乃至２０の第２のステップに続き又は請求項２１のＦ系ドライエッチングのステップに続き、
前記レジストマスクを除去した後に、前記パターニングされた反射防止層上にパターン形成された第２のレジストマスクを新たに設けるステップと、
該第２のレジストマスクを用いて前記反射防止層と前記遮光層とをドライエッチングしてパターニングするステップと、
を備えていることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
請求項２２に記載の発明は、請求項１８乃至２０の第２のステップに続き又は請求項２１のＦ系ドライエッチングのステップに続き、前記レジストマスクを除去した後に、前記パターニングされた反射防止層上にパターン形成された第２のレジストマスクを新たに設けるステップと、該第２のレジストマスクを用いて前記反射防止層と前記遮光層とをドライエッチングしてパターニングするステップと、を備えていることを特徴とする。