(57)【要約】【課題】通常の位相シフトマスクプロセスによって、ラインのアシストパターンとスペースのアシストパターンの解像限界を改善する位相シフトマスクブランクを提供する。【解決手段】基板上に、位相シフト膜と、エッチングマスクとがこの順に積層された位相シフトマスクブランクであって、前記エッチングマスクは、いずれもクロム、酸素、窒素を含有する２層膜からなり、前記２層膜のうちの下層膜は、クロム含有量が３０原子％以上４０原子％未満、酸素含有量が５５原子％以上、窒素含有量が１０原子％未満の膜であり、前記２層膜のうちの上層膜は、クロム含有量が３０原子％以上４０原子％未満、酸素含有量が１０原子％未満、窒素含有量が５５原子％以上の膜であることを特徴とする位相シフトマスクブランクとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、位相シフト膜とエッチングマスクとがこの順に積層された積層膜を備えた位相シフトマスクブランクであって、
前記エッチングマスクは、いずれもクロム、酸素、窒素を含有する２層膜からなり、
前記２層膜のうちの下層膜は、クロム含有量が３０原子％以上４０原子％未満、酸素含有量が５５原子％以上、窒素含有量が１０原子％未満の膜であり、
前記２層膜のうちの上層膜は、クロム含有量が３０原子％以上４０原子％未満、酸素含有量が１０原子％未満、窒素含有量が５５原子％以上の膜であることを特徴とする位相シフトマスクブランク。
【請求項２】
前記エッチングマスクは、前記２層膜の合計膜厚が３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であり、前記位相シフト膜は、露光光に対する透過率が６％以上２０％以下であり膜厚が６０ｎｍ以上９０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスクブランク。
【請求項３】
前記エッチングマスクは、前記２層膜の合計膜厚が３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であり、前記基板と前記位相シフト膜の層間に極端紫外線領域光に対する多層反射膜を備えることを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスクブランク。
【請求項４】
前記上層膜上に膜厚が７０ｎｍ以上１２５ｎｍ以下のレジスト膜を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の位相シフトマスクブランク。
【請求項５】
前記位相シフト膜及び前記エッチングマスクからなる前記積層膜のシート抵抗値が４００Ω／□以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の位相シフトマスクブランク。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の位相シフトマスクブランクを用いる位相シフトマスクの製造方法であって、
前記エッチングマスク上に形成されたレジストパターンをマスクとして、前記エッチングマスクに対して酸素を含む塩素系ガスを用いるドライエッチングを行うことにより、前記エッチングマスクにパターンを形成する工程と、
前記エッチングマスクに形成されたパターンをマスクとして、前記位相シフト膜にフッ素系ガスを用いるドライエッチングを行うことにより、前記位相シフト膜にパターンを形成する工程と、
前記位相シフト膜へのパターン形成後、酸素を含む塩素系ガスを用いるドライエッチングを行うことにより、前記エッチングマスクを除去する工程を含むことを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
【請求項７】
基板上に位相シフト膜からなる回路パターンを備えた位相シフトマスクであって、
前記回路パターンを含む有効エリアの外のマスク外周部に位相シフト膜とエッチングマスクとがこの順に積層された積層膜のパターンを備え、
前記積層膜のうちの基板からもっとも遠い最上層膜は、クロム含有量が３０原子％以上４０原子％未満、酸素含有量が１０原子％未満、窒素含有量が５５原子％以上の膜であり、
前記積層膜のうちの前記最上膜の次の膜は、クロム含有量が３０原子％以上４０原子％未満、酸素含有量が５５原子％以上、窒素含有量が１０原子％未満の膜であることを特徴とする位相シフトマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス等の製造において使用される位相シフトマスクブランク、及びそれを用いた位相シフトマスクの製造方法、並びに位相シフトマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の微細化に伴い、投影露光に高い解像性が求められている。そこで、フォトマスクの分野においては、転写パターンの解像性を向上させる手法として、位相シフト法が開発された。位相シフト法の原理は、開口部を通過した透過光の位相が開口部に隣接する部分を通過した透過光の位相と略１８０度反転するように調整することによって、透過光が干渉し合う際に境界部での光強度を弱め（位相シフト効果）、その結果として転写パターンの解像性及び焦点深度を向上させるものであり、この原理を用いたフォトマスクを総じて位相シフトマスクと呼ぶ。
【０００３】
位相シフトマスクに使用される位相シフトマスクブランクは、ガラス基板等の透明性基板上に位相シフト膜と遮光膜を順次積層した構造が最も一般的である。位相シフト膜は、通常位相差１７５度〜１８０度、透過率６％程度であり、ＭｏＳｉ（モりブデンシリサイド）を主成分とする単層膜もしくは多層膜で形成されるのが主流である。また、遮光膜は、位相シフト膜と合わせた所望の透過率、膜厚となるように調整されており、Ｃｒ（クロム）を主成分とする膜で形成されるのが主流である。遮光膜は通常位相シフト膜をエッチングするためのエッチングマスクの機能を併せ持つ。
【０００４】
位相シフトマスクのパターン形成方法としては、位相シフトマスクブランクの遮光膜上にレジスト膜を形成し、このレジスト膜に光もしくは電子ビームによりパターンを描画し、これを現像してレジストパターンを形成し、このレジストパターンをエッチングマスクとして遮光膜をエッチングして遮光膜パターンを形成する。さらに、この遮光膜パターンをエッチングマスクとして位相シフト膜をエッチングし、その後レジスト膜と遮光膜を除去して位相シフトパターンを形成する方法が一般的である。
【０００５】
高精度なパターン形成が要求される位相シフトマスクでは、エッチングはガスプラズマを用いるドライエッチングが主流である。Ｃｒを主成分とする遮光膜のドライエッチングには、酸素を含有した塩素系エッチング（Ｃｌ／Ｏ系）、ＭｏＳｉを主成分とする位相シフト膜のドライエッチングには、フッ素系エッチング（Ｆ系）が用いられる。
【０００６】
転写パターンの微細化に伴い、位相シフトマスクパターンにも微細に形成する技術が求められている。特に、位相シフトマスクのメインパターンの解像性を補助するアシストパターンは、露光の際にウェハ上に転写されないように、メインパターンよりも小さく形成する必要がある。ウェハ上で回路の最小線幅１４ｎｍ世代の位相シフトマスクにおいては、アシストパターンの線幅は５０ｎｍ以下が求められる。同時に逆トーン（白黒反転）となるスペースのアシストパターンに関しても７０ｎｍ以下の線幅が求められる。
【０００７】
微細パターンを形成するための化学増幅型レジストは、ベース樹脂、酸発生剤などからなっており、露光により発生した酸が触媒として働くことにより多くの反応を起こすことができる。その結果、高感度化が可能であり、０．２μｍ以下の微細な位相シフトマスクパターンの形成を可能にしている。しかしながら、化学増幅型レジストは、現像工程における現像液の衝突によって微細なパターンが倒れ、解像限界に達する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５７９７８１２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】麻蒔立男著「超微細加工の基礎−電子デバイスプロセス技術−第２版」、日刊工業新聞社、２００１年９月２８日発行、ｐ．６６−７０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、特許文献１に記載の方法では、微細なアシストパターンを作製するため、レジスト薄膜化により現像工程におけるパターン倒れを減らしている。そのためにエッチングマスクであるＣｒ膜に炭素を添加しエッチング速度の速いＣｒ膜を開発した。それにより初期レジストを薄膜化し、現像工程におけるパターン倒れを改善させた。しかし、Ｃｒ膜がエッチングされやすくなったため、水平方向へも大きなサイドエッチングが発生し、それによりＣｒ膜エッチング中にＣｒ膜の一部が細り、または消失し、残ったＣｒ膜をマスクとして位相シフト膜をエッチングした際、所望の寸法を得ることができずパターンの形状不良をもたらすようになった。
【００１１】
また、特許文献１に記載の炭素を含むＣｒ膜は洗浄による膜減りが大きくなることが知られている。したがって、Ｃｒ膜エッチング後にレジスト剥膜を行い、次に位相シフト膜のエッチングを行う場合、レジスト剥膜においてＣｒ膜の寸法が小さくなる。さらに、溶剤によりレジストを取り去った後、溶剤を除去するために純水でリンスを行うが、Ｃｒパターンに膜減りがある場合、Ｃｒ膜のパターン消失が引き起こされる。次に位相シフト膜のエッチングを行うと、所望のパターンを作製できないという問題が引き起こされる。
【００１２】
位相シフトマスクでは回路パターンを含む有効エリアの外のマスク外周部において、一般に、位相シフト膜と遮光膜を合わせて０．１％以下の透過率を有する外周部パターンの形成を求められる。外周部パターンは、転写露光時の外部光や漏れ光を遮蔽し、１枚のウェハに多面付けで転写露光する場合の多重露光を防止するためのものである。遮光膜であるＣｒ膜に炭素を添加すると、膜の透過率が上がるため、位相シフト膜と遮光膜を合わせて透過率を０．１％以下にするには、Ｃｒ膜を厚膜化する必要がある。その場合、スペースのアシストパターンの解像性を達成することが難しくなる。これはドライエッチング中のエッチャントがスペース部のＣｒ膜底部まで届かずに抜け不良を引き起こすためである。
【００１３】
本発明は、以上のような不具合を解決するためになされたもので、特殊な現像プロセスやドライエッチングプロセスを必要としない通常の位相シフトマスクプロセスによって、ラインのアシストパターンとスペースのアシストパターンの解像限界を改善する位相シフトマスクブランクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１の発明は、基板上に、位相シフト膜とエッチングマスクとがこの順に積層された積層膜を備えた位相シフトマスクブランクであって、
前記エッチングマスクは、いずれもクロム、酸素、窒素を含有する２層膜からなり、
前記２層膜のうちの下層膜は、クロム含有量が３０原子％以上４０原子％未満、酸素含有量が５５原子％以上、窒素含有量が１０原子％未満の膜であり、
前記２層膜のうちの上層膜は、クロム含有量が３０原子％以上４０原子％未満、酸素含有量が１０原子％未満、窒素含有量が５５原子％以上の膜であることを特徴とする位相シフトマスクブランクとしたものである。
【００１５】
請求項２の発明は、前記エッチングマスクは、前記２層膜の合計膜厚が３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であり、前記位相シフト膜は、露光光に対する透過率が６％以上２０％以下であり膜厚が６０ｎｍ以上９０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスクブランクとしたものである。
【００１６】
請求項３の発明は、前記エッチングマスクは、前記２層膜の合計膜厚が３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であり、前記基板と前記位相シフト膜の層間に極端紫外線領域光に対する多層反射膜を備えることを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスクブランクとしたものである。
【００１７】
請求項４の発明は、前記上層膜上に膜厚が７０ｎｍ以上１２５ｎｍ以下のレジスト膜を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の位相シフトマスクブランクとしたものである。
【００１８】
請求項５の発明は、前記位相シフト膜及び前記エッチングマスクからなる前記積層膜のシート抵抗値が４００Ω／□以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の位相シフトマスクブランクとしたものである。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の位相シフトマスクブランクを用いる位相シフトマスクの製造方法であって、
前記エッチングマスク上に形成されたレジストパターンをマスクとして、前記エッチングマスクに対して酸素を含む塩素系ガスを用いるドライエッチングを行うことにより、前記エッチングマスクにパターンを形成する工程と、
前記エッチングマスクに形成されたパターンをマスクとして、前記位相シフト膜にフッ素系ガスを用いるドライエッチングを行うことにより、前記位相シフト膜にパターンを形成する工程と、
前記位相シフト膜へのパターン形成後、酸素を含む塩素系ガスを用いるドライエッチングを行うことにより、前記エッチングマスクを除去する工程を含むことを特徴とする位相シフトマスクの製造方法としたものである。
【００２０】
請求項７の発明は、基板上に位相シフト膜からなる回路パターンを備えた位相シフトマスクであって、
前記回路パターンを含む有効エリアの外のマスク外周部に位相シフト膜とエッチングマスクとがこの順に積層された積層膜のパターンを備え、
前記積層膜のうちの基板からもっとも遠い最上層膜は、クロム含有量が３０原子％以上４０原子％未満、酸素含有量が１０原子％未満、窒素含有量が５５原子％以上の膜であり、
前記積層膜のうちの前記最上膜の次の膜は、クロム含有量が３０原子％以上４０原子％未満、酸素含有量が５５原子％以上、窒素含有量が１０原子％未満の膜であることを特徴とする位相シフトマスクとしたものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の位相シフトマスクブランクによれば、エッチングマスクを、窒素を多く含む酸窒化Ｃｒ膜と酸素を多く含む酸窒化Ｃｒ膜の２層膜とすることで、エッチングマスクのドライエッチング断面形状を良好に保つことが可能である。すなわち、寸法５０ｎｍ以下のラインのアシストパターンに関して、エッチングマスクのドライエッチング中に水平方向へのサイドエッチングが発生せず、ドライエッチング膜の細りや消失を低減することができる。また、前記２層膜にすることで、エッチングマスクの膜厚を炭素含有Ｃｒ膜よりも薄くすることが可能である。これよって、エッチングマスクのドライエッチング中にエッ
チャントをスペース部の底部まで届けることが可能となり、抜け不良を改善することができる。結果として、スペースについてもアシストパターンの解像性が改善した位相シフトマスクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の（ａ）第１の実施形態、及び（ｂ）第２の実施形態である、透過型位相シフトマスクブランクの構造を示す模式断面図。
【図２】本発明の第３の実施形態である、反射型位相シフトマスクブランクの構造を示す模式断面図。
【図３】本発明の第４の実施形態である、透過型位相シフトマスクの構造を示す模式断面図。
【図４】本発明の位相シフトマスク（透過型）の製造工程における、エッチングマスクのエッチング状況を説明するための模式断面図。
【図５】本発明の位相シフトマスク（透過型）の製造工程を示す模式断面図。
【図６】一般的なドライエッチング装置のチャンバー内における、被エッチング膜のエッチング状況を説明するための模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態に係る位相シフトマスクブランクの構造、及び位相シフトマスクの製造方法と構造について図面を用いて説明する。尚、同一の構成要素については便宜上の理由がない限り同一の符号を付け、重複する説明は省略する。また、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と必ずしも同じではない。
【００２４】
図１は、本発明の（ａ）第１の実施形態、及び（ｂ）第２の実施形態である、透過型位相シフトマスクブランクの構造を示す模式断面図である。本発明の第１の実施形態の位相シフトマスクブランク２００は、透明性基板１０３上に、マスク化後位相シフト効果をもたらす位相シフト膜１０２と、位相シフト膜１０２に接して形成されるエッチングマスク（上層膜１００、下層膜１０１の２層膜）を備えている。第２の実施形態の位相シフトマスクブランク２５０は、第１の実施形態の位相シフトマスクブランク２００上に、さらにレジスト１０４を備える。
【００２５】
エッチングマスクの上層膜１００は、Ｃｒ含有量が３０原子％以上４０原子％未満であり、酸素含有量１０原子％未満、窒素含有量５５原子％以上の膜であり、エッチングマスクの下層膜１０１はＣｒ含有量が３０原子％以上４０原子％未満であり、酸素含有量５５原子％以上、窒素含有量１０原子％未満の膜である。従って、本発明の位相シフトマスクブランクにおけるエッチングマスクは上下層ともにＣｒ系からなる２層膜である。エッチングマスクの上層膜１００、下層膜１０１の組成比を前記のように規定する理由は後述する。
【００２６】
第２の実施形態の位相シフトマスクブランク２５０において、レジスト１０４の膜厚は７０ｎｍ以上１２５ｎｍ以下であることが、微細パターン形成時にレジストパターン倒れを発生させないために好ましい。
【００２７】
エッチングマスクは、上層膜と下層膜の２層膜の合計膜厚が３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であることが好ましい。合計膜厚が３０ｎｍよりも小さいと位相シフト膜のエッチング中に消失するリスクが高くなるとともに、外周部パターンの透過率を０．１％以下に抑えることが難しくなる。また、６０ｎｍよりも大きいと前記の好適なレジスト膜厚（７０ｎｍ〜１２５ｎｍ）に対して、抜け不良が発生しやすく、形状、寸法が良好なエッチングマスクパターンを形成することが難しくなる。
【００２８】
本発明の位相シフトマスクブランクでは、上述のように、エッチングマスクの上層膜１００を窒素含有量の多いＣｒ膜とし、エッチングマスクの下層膜１０１を酸素含有量の多いＣｒ膜とする。エッチングマスクの下層膜１０１を酸素含有量の多い膜とする理由は、後述するが、エッチング時にサイドエッチングが生じやすい部分の酸化成分を増やしサイドエッチングを抑えるためである。しかしながら酸化成分が増えると膜の透明性が上昇し外周部パターンの透過率を０．１％以下に抑えることが難しくなる。このため、エッチングマスクの上層膜１００を窒素含有量の多いＣｒ膜として透過率上昇を抑える。
【００２９】
エッチングマスクを窒素含有量の多いＣｒ膜（上層膜）と、酸素含有量の多いＣｒ膜（下層膜）の２層構成とし、２層の合計膜厚を上述のように３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下とし、位相シフト膜とエッチングマスクの積層膜からなる外周部パターンの透過率を０．１％以下にするためには、上層膜１００をＣｒ含有量が３０原子％以上４０原子％未満であり、酸素含有量１０原子％未満、窒素含有量５５原子％以上の組成比の膜とし、下層膜１０１をＣｒ含有量が３０原子％以上４０原子％未満であり、酸素含有量５５原子％以上、窒素含有量１０原子％未満の組成比の膜とすることが好適である。
【００３０】
上層膜１００、下層膜１０１は、前記の組成比内であれば、必ずしも一定の組成比である必要はない。すなわち、前記の組成比内で組成比が連続的に変化する組成比傾斜膜であってもよい。このような組成比傾斜膜は、例えば、スパッタリング成膜時のＡｒ／Ｏ２ガス流量比やＡｒ／Ｎ２ガス流量比が連続的に変化するよう制御することで作製することができる。
【００３１】
位相シフト膜は、露光光に対する透過率が６％以上２０％以下であると、露光条件に応じた位相シフト効果による転写パターンの解像性及び焦点深度を向上が得られるため好ましい。さらに位相シフト膜の膜厚は６０ｎｍ以上９０ｎｍ以下であることが、略１８０度の位相差と前記透過率を得るために好ましい。尚、位相シフト膜は、前記条件を満たすものであれば、単層膜であっても多層膜であってもよい。
【００３２】
図２は、本発明の第３の実施形態である、反射型位相シフトマスクブランク３００の構造を示す模式断面図である。第３の実施形態では、エッチングマスクは２層膜（３１０、３１１）の合計膜厚が３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であり、基板３１３と位相シフト膜３１２の層間に極端紫外線領域光に対する多層反射膜３１４を備えている。ここで、極端紫外線領域光の波長は１３ｎｍ〜１４ｎｍとする。
【００３３】
第１〜第３の実施形態の位相シフトマスクブランクにおいて、位相シフト膜とエッチングマスクからなる積層膜の導電性は、前記積層膜を非導電性基板に形成したときのシート抵抗値が４００Ω／□以下であることが好ましい。シート抵抗が４００Ω／□よりも大きいと、電子線描画時にチャージアップが発生し描画パターンの位置ずれが起きやすくなる。エッチングマスクを酸素含有量の多い下層膜のみではなく、窒素含有量の多い上層膜の２層構成とすることは、前記シート抵抗値を４００Ω／□以下とするためにも好ましい。
【００３４】
図３は、本発明の第４の実施形態である、透過型位相シフトマスクの構造を示す模式断面図である。第１、第２の実施形態の位相シフトマスクブランクを用いて作製される。第４の実施形態では、位相シフト膜パターン１０２ａからなる回路パターンを備えており、前記回路パターンを含む有効エリアの外のマスク外周部に、位相シフト膜パターン１０２ａ、エッチングマスク（上層膜）パターン１００ａ、同じく下層膜パターン１０１ａが積層された外周部パターン１０６を備えている。ここで、基板１０３からもっとも遠い前記上層膜は、クロム含有量が３０原子％以上４０原子％未満、酸素含有量が１０原子％未満、窒素含有量が５５原子％以上の膜であり、前記下層膜は、クロム含有量が３０原子％以上４０原子％未満、酸素含有量が５５原子％以上、窒素含有量が１０原子％未満の膜である。外周部パターン１０６の露光光に対する透過率は０．１％以下であることが好ましい。
【００３５】
図２に示す第３の実施形態である反射型位相シフトマスクブランクを用いることで、同様に位相シフト膜パターンからなる回路パターンと、前記回路パターンを含む有効エリアの外のマスク外周部に積層膜からなる外周部パターンを備えた反射型位相シフトマスクを作製することができるが、図示を省略する。外周部パターンの露光光に対する反射率は０．１％以下であることが望ましい。
【００３６】
以下、本発明の位相シフトマスクブランクでは、エッチングマスクのエッチング時にサイドエッチングが生じず、微細なマスクパターンが得られる理由について説明する。都合上、先に従来の位相シフトマスクブランクの状況について説明し、比較して本発明の位相シフトマスクブランクについて説明する。
【００３７】
図６は、一般的なドライエッチング装置のチャンバー内における、被エッチング膜のエッチング中の状況を説明するための模式断面図である。ガスプラズマを利用するドライエッチング装置は数種方式があるが、ここではもっとも一般的に使用されるＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｉｏｎ  ｅｔｃｈｉｎｇ＝反応性イオンエッチング）方式を示している。
【００３８】
プラズマ中では、導入ガスが電子と衝突し、中性粒子とともに種々の形に解離した反応性イオンや活性ラジカルが発生しておりエッチングを引き起こすが、ＲＩＥ方式では特に、被エッチング膜が置かれた電極側に発生したイオンシースがつくる電界を利用する。すなわち、被エッチング表面に吸着したラジカルを、イオンシースがつくる電界（被エッチング表面に近づくほど低電位となる）によって加速された陽イオンが衝撃することでエッチングが進行する。
【００３９】
ここで、図６（ａ）に示すように、前記電界はレジストパターン５０４ａによって歪むとともに（図では開口部以下の電気力線を省略している）、レジストパターン５０４ａが帯電するために加速軌道が曲がる陽イオンが生まれ、中性粒子との衝突（図示せず）によって散乱した陽イオンとともに被エッチング膜の側壁を衝撃する。被エッチング膜がＳｉなどの場合は、被エッチング膜の側壁には、導入ガスやエッチング生成物から生成した側壁保護膜５０１ａが形成され、側壁のエッチングを防止するため、サイドエッチングは発生しない（例えば非特許文献１参照）。
【００４０】
Ｃｒのドライエッチングの場合は、Ｃｌ２ガスのみでは進行しないため、Ｃｌ／Ｏ系ガスが使われ、蒸気圧の高いＣｒＯ２Ｃｌ２を生成してエッチングが進行する。しかしながらこの反応は、ラジカル主体のエッチングであり、しかも側壁保護膜を形成することができない。従って、図６（ｂ）に示すように、ラジカル反応とイオン衝撃によって側壁がエッチングされ、Ｃｒパターンの断面形状は中央が細いボーイング形状や下部が細る逆テーパー状になりやすく、Ｓｉのエッチングのような垂直形状が得られない。
【００４１】
図４は、本発明の位相シフトマスクの製造工程における、エッチングマスクのエッチング中の状況を説明するための模式断面図である。本発明の位相シフトマスクブランクでは、エッチングマスクをＣｒ系の２層膜とし、下層膜を酸素を多く含む酸窒化Ｃｒ膜としているので、導電性が低下しており、エッチング途中の下層膜１０１ｂの側面では、従来のＣｒ系膜よりも帯電しやすくなっている。このため、側壁を衝撃する陽イオンのエネルギーが緩和されるとともに、被エッチング表面に対して垂直方向へ進むイオンの数が増加する。また、Ｃｒの酸化成分が多くなることで不動態化が起こり、ラジカルによるエッチングも抑えられる。このようにして、本発明の位相シフトマスクブランクでは、サイドエッチングの発生が抑えられる。
【００４２】
図５は、本発明の位相シフトマスクブランクを用いた位相シフトマスクの製造工程を、レジスト１０４を形成した第２の実施形態の位相シフトマスクブランク２５０の形態から示すフロー図である。具体的な内容は、実施例において説明する。
【実施例】
【００４３】
実施例では、本発明の位相シフトマスクブランク、及びそれを用いた位相シフトマスクの製造方法の有効性を検証するため、ライン及びスペースのアシストパターンに相当する
微細パターンの解像限界を調べることとした。
【００４４】
本発明の第１の実施形態の位相シフトマスクブランク２００を準備した。ここで、位相シフト膜、Ｃｒ系の２層膜は下記のものとした。
【００４５】
＜位相シフト膜＞
ＭｏＳｉ単層膜、膜厚６５ｎｍ
【００４６】
＜Ｃｒ系上層膜＞
Ｃｒ含有量：３５ａｔｍ％、酸素含有量：５ａｔｍ％、窒素含有量：６０ａｔｍ％、
膜厚：１５ｎｍ
【００４７】
＜Ｃｒ系下層膜＞
Ｃｒ含有量：３５ａｔｍ％、酸素含有量：６０ａｔｍ％、窒素含有量：５ａｔｍ％、
膜厚：１５ｎｍ
前記位相シフトマスクブランク２００上に、ネガ型化学増幅型電子線レジストＳＥＢＮ３０１５（信越化学工業製）を膜厚１５００Åにスピンコートしてレジスト膜を形成し、第２の実施形態の位相シフトマスクブランク２５０とした（図５＜Ｓ−１＞）。
【００４８】
次に、ドーズ量３５μＣ／ｃｍ２で、各々ライン及びスペースのアシストパターンに相当するように、パターンサイズ３０ｎｍから８０ｎｍまで２ｎｍずつ孤立ラインパターンと孤立スペースパターンの短辺寸法を変化させ、長辺寸法を１２０ｎｍとして、それぞれの線幅（短辺寸法）で５万本ずつ電子線描画した。その後、熱処理装置にて１１０℃で１０分間熱処理（ＰＥＢ＝Ｐｏｓｔ  ｅｘｐｏｓｕｒｅ  ｂａｋｅ）を行った。次に、パドル現像で９０秒間現像を行い、レジストパターン１０４ａを形成した（図５＜Ｓ−２＞）。
【００４９】
次に、Ｃｒ系の２層膜からなるエッチングマスクに対して酸素を含む塩素系ガスを用いて下記の条件でドライエッチングを行った（図５＜Ｓ−３＞）。このとき、エッチングの抜け不良は発生しなかった。
【００５０】
＜Ｃｒ系２層膜のドライエッチング条件＞
装置：ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ＝誘導結合プラズマ）方式
ガス：Ｃｌ２＋Ｏ２＋Ｈｅ、ガス圧力：６ｍＴｏｒｒ
ＩＣＰ電力：４００Ｗ
【００５１】
次に、位相シフト膜に対してフッ素系ガスを用いて下記の条件でドライエッチングを行った（図５＜Ｓ−４＞）。
【００５２】
＜ＭｏＳｉ位相シフト膜のドライエッチング条件＞
装置：ＩＣＰ  
ガス：ＳＦ６＋Ｏ２、ガス圧力：５ｍＴｏｒｒ
ＩＣＰ電力：３２５Ｗ
【００５３】
次に、レジストパターン１０４ａを硫酸加水洗浄によって剥膜し（図５＜Ｓ−５＞）、エッチングマスクパターン１００ａ、１０１ａを、酸素を含む塩素系ガスによってドライエッチングを行って剥膜し、本発明の位相シフトマスクブランクを用いた位相シフトマスク４００を作製した（図５＜Ｓ−６＞）。
【００５４】
＜評価＞  
外観検査装置を用いて、微細パターンの解像限界を評価した。設計上のパターンサイズを３０ｎｍから８０ｎｍまで２ｎｍずつ短辺寸法を変化させた孤立ラインパターンと孤立スペースパターン（各々５万本）について、検査機がパターン消失かパターン形状不良を１本以上検出した場合は欠陥とし、検査機が欠陥を検出しない最小寸法を解像限界とした。表１に結果を示す。比較例としてＣｒ系単層膜をエッチングマスクとする従来の位相シフトマスクブランクを用いて位相シフトマスクを作製した結果を示す。
【００５５】
【表１】
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【００５６】
表１に示すように、本発明の位相シフトマスクブランクを用いると、従来ブランクに比べ解像限界はより微細な線幅まで達し、解像性の改善が確認された。これは、本発明の位相シフトマスクブランクでは、エッチングマスクのドライエッチング断面に水平方向へのサイドエッチングが発生しないエッチングマスクを用いたためである。このように、特殊な現像プロセスやドライエッチングプロセスを必要としない通常の位相シフトマスクプロセスによって、ラインのアシストパターンとスペースのアシストパターンの解像限界を改善する位相シフトマスクブランクが得られた。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の位相シフトマスクブランク及びそれを用いた位相シフトマスクの製造方法は、微細アシストパターンなどの微細なマスクパターンを有する位相シフトマスクを作製するための位相シフトマスクブランク、及び位相シフトマスクの製造方法として適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１００、３１０・・・・エッチングマスク（上層膜）
１００ａ・・・エッチングマスク（上層膜）パターン
１０１、３１１・・・・エッチングマスク（下層膜）
１０１ａ・・・エッチングマスク（下層膜）パターン
１０１ｂ・・・エッチング途中のエッチングマスク（下層膜）
１０２、３１２、５０２・・・・位相シフト膜
１０２ａ・・・位相シフト膜パターン
１０３、５０３・・・・透明性基板
１０４、５０４・・・・レジスト
１０４ａ、５０４ａ・・・レジストパターン
１０５・・・・有効エリア
１０６・・・・外周部パターン
２００、２５０・・・・位相シフトマスクブランク（透過型）
３００・・・・位相シフトマスクブランク（反射型）
３１３・・・・基板
３１４・・・・多層反射膜
４００、４５０・・・・位相シフトマスク（透過型）
５０１、６０１・・・・エッチング途中の被エッチング膜
５０１ａ・・・側壁保護膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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