(57)【要約】      （修正有）【課題】良好なウエハ転写特性（ＮＩＬＳ、ＤＯＦ、ＭＥＥＦ、ＥＭＦバイアス）および照射耐性を有するフォトマスクブランク、フォトマスク及びフォトマスクの製造方法を提供する。【解決手段】波長１９３ｎｍの露光光が適応されるフォトマスクを作製するために用いられるフォトマスクブランクであって、透光性基板１０３、位相シフト膜１０２、遮光膜１０１とを備える。位相シフト膜は、窒化ケイ素系材料を用いた第１位相シフト膜１０２ｂと、酸窒化ケイ素系材料を用いた第２位相シフト膜１０２ａとが積層されて構成され、位相シフト膜の露光光に対する光透過率は３０％以上であり、第１位相シフト膜の屈折率ｎ１は２．５以上かつ２．７５以下で、第２位相シフト膜の屈折率ｎ２は１．５５以上かつ２．２０以下であり、第１位相シフト膜の消衰係数ｋ１は０．２以上かつ０．４以下であり、第２位相シフト膜の消衰係数ｋ２は０より大きくかつ０．１以下である。【選択図】図１
2018180015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長１９３ｎｍの露光光が適応されるフォトマスクを作製するために用いられるフォトマスクブランクであって、
前記フォトマスクブランクは、
透光性基板と、
該透光性基板の上に形成され、位相シフト効果をもたらす位相シフト膜と、
前記位相シフト膜の上に形成される遮光膜と、
を備え、
前記位相シフト膜は、
窒化ケイ素系材料を用いた第１位相シフト膜と、
酸窒化ケイ素系材料を用いた第２位相シフト膜と、
が積層されて構成されており、
前記位相シフト膜の前記露光光に対する光透過率は３０％以上であり、
前記第１位相シフト膜の屈折率ｎ１は２．５以上かつ２．７５以下で、前記第２位相シフト膜の屈折率ｎ２は１．５５以上かつ２．２０以下であり、
前記第１位相シフト膜の消衰係数ｋ１は０．２以上かつ０．４以下であり、前記第２位相シフト膜の消衰係数ｋ２は０より大きくかつ０．１以下である、
ことを特徴とする、フォトマスクブランク。
【請求項２】
前記位相シフト膜は、前記透光性基板の上に形成された前記第１位相シフト膜の上に、前記第２位相シフト膜が積層されてなる、
ことを特徴とする、請求項１記載のフォトマスクブランク。
【請求項３】
前記位相シフト膜の総膜厚は、７０ｎｍより大きく１１４ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載のフォトマスクブランク。
【請求項４】
前記位相シフト膜は、前記第１位相シフト膜の膜厚Ｄ１と前記第２位相シフト膜の膜厚Ｄ２が
Ｄ１＞−０．５・Ｄ２＋４５かつ
Ｄ１＜−０．５・Ｄ２＋７５
の関係にあることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のフォトマスクブランク。
【請求項５】
前記遮光膜は、フッ素系ドライエッチングでは実質的にエッチングされず、酸素を含む塩素系ドライエッチングではエッチングが可能であり、クロム含有量が２０原子％以上である、
ことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のフォトマスクブランク。
【請求項６】
波長１９３ｎｍの露光光が適応されるフォトマスクであって、前記フォトマスクは、透光性基板と、該透光性基板の上に積層された位相シフト膜に形成されたパターンである回路パターンとを備え、
前記位相シフト膜は、
窒化ケイ素系材料を用いた第１位相シフト膜と、
酸窒化ケイ素系材料を用いた第２位相シフト膜と、
が積層されて構成されており、
前記位相シフト膜の前記露光光に対する光透過率は３０％以上であり、
前記第１位相シフト膜の屈折率ｎ１は２．５以上かつ２．７５以下で、前記第２位相シフト膜の屈折率ｎ２は１．５５以上かつ２．２０以下であり、
前記第１位相シフト膜の消衰係数ｋ１は０．２以上かつ０．４以下であり、前記第２位相シフト膜の消衰係数ｋ２は０より大きくかつ０．１以下である、
ことを特徴とする、フォトマスク。
【請求項７】
前記位相シフト膜は、前記第１位相シフト膜が前記透光性基板の上に形成され、さらに前記第１位相シフト膜の上に前記第２位相シフト膜が積層されてなることを特徴とする、請求項６記載のフォトマスク。
【請求項８】
前記位相シフト膜の総膜厚は、７０ｎｍより大きく１１４ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項６または７に記載のフォトマスク。
【請求項９】
前記位相シフト膜は、前記第１位相シフト膜の膜厚Ｄ１と前記第２位相シフト膜の膜厚Ｄ２が
Ｄ１＞−０．５・Ｄ２＋４５かつ
Ｄ１＜−０．５・Ｄ２＋７５
の関係にあることを特徴とする、請求項６ないし８のいずれか一項に記載のフォトマスク。
【請求項１０】
前記フォトマスクは、前記回路パターンを含む有効エリアの外周部に位置する前記位相シフト膜の上に、遮光膜が積層されており、
前記遮光膜は、フッ素系ドライエッチングでは実質的にエッチングされず、酸素を含む塩素系ドライエッチングではエッチングが可能であり、クロム含有量が２０原子％以上である、
ことを特徴とする請求項６ないし９のいずれか一項に記載のフォトマスク。
【請求項１１】
前記外周部に設けられた前記遮光膜の、前記露光光に対する光透過率は、０．１％以下である、
ことを特徴とする、請求項１０に記載のフォトマスク。
【請求項１２】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のフォトマスクブランクを用いた、フォトマスクの製造方法であって、
前記遮光膜に対して、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、前記遮光膜にパターンを形成する工程と、
前記遮光膜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って、前記位相シフト膜に回路パターンと該回路パターンを包含するエリアの外周部を形成する外周部パターンを形成する工程と、
前記外周部パターンの上にレジストパターンを形成し、前記レジストパターンをマスクとして、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って、前記遮光膜の一部を除去する工程と、
前記レジストパターンを除去する工程と、
を有することを特徴とする、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、半導体デバイス等の製造において使用されるフォトマスクブランク、フォトマスク及びフォトマスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レジスト材料に微細なパターン像を形成する技術として、フォトレジストを塗布したフォトマスクブランク上に原画パターンを描画し、露光後に熱処理を行ない、その後現像によってレジストパターンを作製する。次いでレジストパターンをマスクとして遮光膜と位相シフト膜とをエッチングするようにしたフォトマスク製造装置及び製造方法が知られている。遮光膜はたとえば、クロム膜に酸素、窒素、炭素を加えた膜であり、位相シフト膜はたとえば、ケイ素、窒素、酸素に、モリブデン等の遷移金属を加えて成る膜である。
【０００３】
近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイス製造で用いられる露光光源は、ＫｒＦエキシマレーザー(波長２４８ｎｍ)から、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）へと短波長化が進んでいる。
【０００４】
光のエネルギーＥと波長λの関係式Ｅ=ｈｃ/λ (ｈ:プランク定数、ｃは光の速度)より、光源の短波長化はフォトン一個あたりのエネルギー増大を意味する。エネルギー状態の観点からフォトマスクがより化学反応が起きやすい状態にさらされることを意味し、露光波長２４８ｎｍを使用するウエハ製造工程では問題とならなかった現象が引き起こされている。
【０００５】
特に問題となっているのが、露光中のマスクパターン寸法変動である。マスク上のライン系パターンに照射される積算露光量が増えるにつれ、マスクパターンの酸化によりライン系パターン寸法が大きくなり、先端ウエハ製造プロセスに影響を及ぼすという問題が顕著になってきた。
【０００６】
また、先端ウエハ製造工程においてウエハ転写特性向上のため、透光性基板を透過するＡｒＦエキシマレーザー光と、透光性基板と位相シフト膜の両方を透過するＡｒＦエキシマレーザー光の位相差（以下、単に「位相差」という。）が１７０度から１９０度かつ光透過率６％の位相シフトマスクが主流となっている。位相シフトマスク上の位相シフト膜は、光透過率６％の場合、位相差が１８０度付近で最も良好なウエハ転写特性を得ることができる。
【０００７】
位相差が１７７度付近になるよう位相シフト膜の膜厚を設定し、位相シフト膜をフッ素系ガスにてドライエッチングする際、同時に透光性基板を３ｎｍ程度加工し、最終的に位相差を１８０度付近とする方法が知られている。
【０００８】
また、ウエハ転写特性を表現する項目として、フォトマスクを透過しウエハレジスト上でパターン像を作製するための光エネルギー分布のコントラストの勾配を表現する規格化像光強度対数勾配値（ＮＩＬＳ：Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Iｍａｇｅ  ｌｏｇ  Ｓｌｏｐｅ）、安定してパターン作製可能な焦点からの距離を表わすフォーカス裕度（ＤＯＦ：Ｄｅｐｔｈ  Ｏｆ  Ｆｏｃｕｓ）、マスク上寸法の誤差がウエハ寸法で増幅される度合いを表現するマスクエラー増大因子（ＭＥＥＦ：Ｍａｓｋ  Ｅｒｒｏｒ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆａｃｔｏｒ）、マスクパターンにおける電磁界効果に係るバイアス（ＥＭＦバイアス：Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  バイアス）が用いられる。
【０００９】
ロジック系デバイスの１４ｎｍ世代以細、またはメモリ系デバイスの２０ｎｍ世代以細において、透過率が６％では十分ではなく、高透過率位相シフトマスクが注目されている。
【００１０】
光透過率を高くすることで、より位相シフト効果が大きくなり、良好なウエハ転写特性を得ることが可能である。
【００１１】
ロジック系デバイスの１４ｎｍ世代以細、またはメモリ系デバイスの２０ｎｍ世代以細では、ウエハ上パターン寸法はさらなる微細化が求められ、より高いウエハ転写特性を得るために、光透過率２０％以上の高透過率位相シフトマスクが望まれている。
【００１２】
しかし、位相シフト膜の位相差を１７７度付近に維持したまま光透過率を大きくするためには、位相シフト膜厚を大きくする必要がある。
【００１３】
また、フォトマスクの微細化に伴い、微細なアシストパターンが必要となるが、異物除去のための洗浄工程において、洗浄液やリンス液の衝撃によってアシストパターンが倒れ、消失する問題が存在する。これは位相シフト膜厚が大きいことに起因しており、洗浄耐性を改善するためには位相シフト膜の膜厚を小さくする必要がある。
【００１４】
同時にＥＭＦバイアスは、位相シフト膜の膜厚が小さいほうが良好なため、なるべく薄い位相シフト膜が好まれる。
【００１５】
そこで位相シフト膜の光透過率が高いことによりウエハ転写特性（ＮＩＬＳ、ＤＯＦ、ＭＥＥＦ、ＥＭＦバイアス）が良く、露光によるパターン変動を低減させるため、位相シフト膜からモリブデン等の遷移金属を抜いた窒化ケイ素膜が着目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１０−９０３８号公報
【特許文献２】特開２０１６−１９１８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ロジック系デバイス１４ｎｍ世代以細では、ウエハ製造工程にて二重露光、四重露光が用いられ、ウエハ露光中のマスク寸法変動を小さくする必要がある。それに対して従来型のハーフトーン型位相シフトマスクは、照射耐性を向上させるために、モリブデン等遷移金属の含有量を減らし、主に窒化ケイ素により位相シフト膜を構成している。（特許文献１および２）
【００１８】
また、ウエハ製造工程における良好なウエハ転写特性（ＮＩＬＳ、ＤＯＦ、ＭＥＥＦ、ＥＭＦバイアス）を得るために、位相シフト膜の光透過率は６％以上であることが求められている。（特許文献１および２）
【００１９】
さらにフォトマスクの微細化に伴い、微細なアシストパターンが必要となるため、フォトマスクの洗浄工程において洗浄液によるパターンへの影響を低減させるために膜厚の小さな位相シフト膜が好ましい。（特許文献１および２）
【００２０】
しかし上記特許文献１または２に開示の方法では、位相シフト膜の光透過率はそれぞれ９％以上３０％以下（特許文献１）、３％以上１２％以下（特許文献２）であり、先端フォトマスクに求められる高透過率に対応することが困難である。
【００２１】
窒素や酸素ガスを添加し、光透過率を大きくする場合、位相差１７７度付近を保つためには、位相シフト膜の膜厚を大きくする必要があり、洗浄によるパターン倒れの可能性が大きくなる。
【００２２】
また、位相差１７７度付近を保ったまま、光透過率を大きくし、位相シフト膜の膜厚を最小にとどめる場合、窒化ケイ素が有効であるが、窒化ケイ素膜単層膜では光透過率１８％以上大きくすることができない。
【００２３】
本発明は、上記のような不具合を解決するためになされたもので、その目的は、できるだけ薄い位相シフト膜にして、良好なウエハ転写特性（ＮＩＬＳ、ＤＯＦ、ＭＥＥＦ、ＥＭＦバイアス）を持ち、照射耐性、かつ洗浄によるパターン倒れ耐性とを達成することができるフォトマスクブランク、フォトマスク及びフォトマスク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】
【００２４】
本発明の一態様に係るフォトマスクブランクは、波長１９３ｎｍの露光光が適応されるフォトマスクを作製するために用いられるフォトマスクブランクであって、透光性基板と、該透光性基板の上に形成され、位相シフト効果をもたらす位相シフト膜と、この位相シフト膜の上に形成される遮光膜と、を備えるものである。位相シフト膜は、窒化ケイ素系材料を用いた第１位相シフト膜と、酸窒化ケイ素系材料を用いた第２位相シフト膜とが積層されて構成されている。また位相シフト膜の露光光に対する光透過率は３０％以上であり、第１位相シフト膜の屈折率ｎ１は２．５以上かつ２．７５以下で、第２位相シフト膜の屈折率ｎ２は１．５５以上かつ２．２０以下であり、第１位相シフト膜の消衰係数ｋ１は０．２以上かつ０．４以下であり、第２位相シフト膜の消衰係数ｋ２は０より大きくかつ０．１以下であることを特徴とする。
【００２５】
また、このフォトマスクブランクにおいて、第１位相シフト膜の膜厚Ｄ１と第２位相シフト膜の膜厚Ｄ２が
Ｄ１＞−０．５・Ｄ２＋４５かつ
Ｄ１＜−０．５・Ｄ２＋７５
の関係を満足させることが好ましい。
【００２６】
また、このフォトマスクブランクにおける遮光膜は、フッ素系ドライエッチングでは実質的にエッチングされず、酸素を含む塩素系ドライエッチングではエッチングが可能であり、クロム含有量が２０原子％以上であることが好ましい。
【００２７】
また、本発明の一様態に係るフォトマスクは、波長１９３ｎｍの露光光が適応されるフォトマスクであって、透光性基板と、該透光性基板の上に積層された位相シフト膜の上に形成されたパターンである回路パターンとを備える。位相シフト膜は、窒化ケイ素系材料を用いた第１位相シフト膜と、酸窒化ケイ素系材料を用いた第２位相シフト膜とが積層されて構成されている。また位相シフト膜の露光光に対する光透過率は３０％以上であり、第１位相シフト膜の屈折率ｎ１は２．５以上かつ２．７５以下で、第２位相シフト膜の屈折率ｎ２は１．５５以上かつ２．２０以下であり、第１位相シフト膜の消衰係数ｋ１は０．２以上かつ０．４以下であり、第２位相シフト膜の消衰係数ｋ２は０より大きくかつ０．１以下であることを特徴とする。
【００２８】
このフォトマスクにおいて、第１位相シフト膜の膜厚Ｄ１と第２位相シフト膜の膜厚Ｄ２が
Ｄ１＞−０．５・Ｄ２＋４５かつ
Ｄ１＜−０．５・Ｄ２＋７５
の関係を満足させることが好ましい。
【００２９】
また、このフォトマスクにおいて、回路パターンを含む有効エリアの外周部に位置する位相シフト膜の上に遮光膜が積層されており、この遮光膜は、フッ素系ドライエッチングでは実質的にエッチングされず、酸素を含む塩素系ドライエッチングではエッチングが可能なクロムを主成分とすることを特徴とすることが好ましい。
【００３０】
また、本発明の一態様に係るフォトマスクの製造方法は、前述のフォトマスクブランクを用いるフォトマスクの製造方法であって、遮光膜に対して、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、遮光膜にパターンを形成する工程と、遮光膜に形成されたパターンをマスクとして、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って、位相シフト膜に回路パターンと該回路パターンを包含するエリアの外周部を形成する外周部パターンを形成する工程と、外周部パターンの上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクとして、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って、遮光膜の一部を除去する工程と、レジストパターンを除去する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、良好なウエハ転写性能を達成すると同時に、良好な照射耐性を有するフォトマスクブランクまたはフォトマスクを実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態に係るフォトマスクブランクの構造を示す模式断面図である、
【図２】第２実施形態に係るフォトマスクブランクの構造を示す模式断面図である。
【図３】遮光膜上にパターン加工膜を成膜したフォトマスクブランクの構造を示す模式断面図である、
【図４】遮光膜上にパターン加工膜とレジスト膜を積層したフォトマスクブランクの構造を示す模式断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るフォトマスクの構造を示す模式断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るフォトマスクの製造方法を模式的に示した図である。
【図７】本発明の実施形態に係るフォトマスクの製造方法を模式的に示した図である。
【図８】遮光膜上にパターン加工膜を成膜したフォトマスクブランクを用いたフォトマスクの製造方法を模式的に示した図である。
【図９】遮光膜上にパターン加工膜を成膜した本発明の実施形態に係るフォトマスクの製造方法を模式的に示した図である。
【図１０】位相シフト膜の膜厚と光透過率の関係を表した図である。
【図１１】第１位相シフト膜の膜厚Ｄ１及び第２位相シフト膜の膜厚Ｄ２と、ＮＩＬＳとの関係を示した図である。
【図１２】第１位相シフト膜の膜厚Ｄ１及び第２位相シフト膜の膜厚Ｄ２と、ＮＩＬＳとの関係をグラフ化したものである。
【図１３】第１位相シフト膜の膜厚Ｄ１及び第２位相シフト膜の膜厚Ｄ２と、ＮＩＬＳとの関係を示した図である。
【図１４】第１位相シフト膜の膜厚Ｄ１及び第２位相シフト膜の膜厚Ｄ２と、ＮＩＬＳとの関係をグラフ化したものである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、各図面において、同一の構成要素については同一の符号を付け、重複する説明は省略することがある。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。  
【００３４】
図１、図２は、本発明のフォトマスクブランクを示し、図１は第１実施形態に係るフォトマスクブランクの構造を示す模式断面図、図２は第２実施形態に係るフォトマスクブランクの構造を示す模式断面図である。
【００３５】
図１に示すフォトマスクブランク２００は、透過型位相シフトマスクブランクであり、波長１９３ｎｍの露光光（たとえばこれは、ＡｒＦエキシマレーザーのような露光光源から得られる）が適応されるフォトマスクを作製するために用いられるフォトマスクブランクであって、透光性基板１０３と、透光性基板１０３の上に形成される、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の上に接して形成される遮光膜１０１を備えている。
【００３６】
遮光膜１０１は、フッ素系ドライエッチングでは実質的にエッチングされず、酸素を含む塩素系ドライエッチングではエッチングが可能な、クロムを主成分とするものであること、そしてクロム含有量が２０原子％以上であると好ましい。
【００３７】
位相シフト膜１０２は、位相差が１７０度から１９０度であり、かつ、露光光に対する光透過率が３０％以上であると、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ウエハ転写特性を得られるために好ましい。位相差が１８０度であると、さらに良好なウエハ転写特性を得られるため特に好ましい。
【００３８】
また位相シフト膜１０２は、第１位相シフト膜１０２ｂと第２位相シフト膜１０２ａの二層構造になっている。二層構造にする理由は、異なる屈折率ｎと消衰係数ｋを有する二種類の膜を組み合わせることで、単層膜と比較して、膜厚および光透過率の実現可能な範囲が広くなるためである。
【００３９】
位相シフト膜１０２に関して、露光によるパターン寸法変動を低減させるため、モリブデン等の遷移金属を含まないものとする。また、第１位相シフト膜１０２ｂの組成はＳｉ３Ｎ４などの窒化ケイ素系材料から成るものとし、第２位相シフト膜１０２ａの組成はＳｉＯＮ等の酸窒化ケイ素系材料から成るものとする。この理由は、位相差１７７度付近を保ったまま位相シフト膜を薄くするためには、窒化ケイ素の屈折率ｎが大きく、消衰係数ｋが比較的小さい窒化ケイ素を有する位相シフト膜にする必要がある。しかし、窒化ケイ素を用いた単層膜の場合、光透過率は１８％程度が限界であり、これ以上の光透過率を実現することはできない。そこで消衰係数ｋがさらに小さい酸窒化ケイ素系材料を位相差調整膜として積層させ、酸窒化ケイ素系材料から成る膜と窒化ケイ素系材料から成る膜の二層膜とする構成が、位相シフト膜１０２の膜厚を薄くすることが可能であり、結果として上記したように良好なＥＭＦバイアスを得ることが可能である。
【００４０】
また、第２位相シフト膜１０２ａをＳｉＯＮ等の酸窒化ケイ素系材料を用いたものとする理由は、従来位相差調整膜として用いられていた酸化ケイ素よりも屈折率ｎが大きく、位相シフト膜１０２の膜厚をより小さくすることが可能なためである。
【００４１】
また、位相シフト膜１０２に関して、消衰係数ｋの比較的大きな第１位相シフト膜１０２ｂの膜厚を小さくすると同時に、第１位相シフト膜１０２ｂに比べて消衰係数ｋの比較的小さい第２位相シフト膜１０２ａの膜厚を調整することで、位相差１８０度付近を保ったまま光透過率３０％以上を実現可能である。
【００４２】
第１位相シフト膜１０２ｂや第２位相シフト膜１０２ａの屈折率ｎと消衰係数ｋは、第１位相シフト膜１０２ｂに用いられる窒素とケイ素の組成比、そして第２位相シフト膜１０２ａに用いられる酸素と窒素とケイ素の組成比に応じて変化することが知られている。自然界に安定的に存在するケイ素窒化物のうち、Ｓｉ３Ｎ４は屈折率ｎが大きく消衰係数ｋが小さいため、第１位相シフト膜１０２ｂに用いられることに適している。また自然界に安定的に存在するケイ素酸化窒化物のうちＳｉＯＮは屈折率ｎが大きく消衰係数ｋが小さいため、第２位相シフト膜１０２ａに用いられることに適している。そのため、第１位相シフト膜１０２ｂにはＳｉ３Ｎ４が用いられることが好ましく、また第２位相シフト膜１０２ａにはＳｉＯＮが用いられることが好ましい。第１位相シフト膜１０２ｂにＳｉ３Ｎ４を、第２位相シフト膜１０２ａにＳｉＯＮを用いる場合、第１位相シフト膜１０２ｂの屈折率ｎ１は２．５以上かつ２．７５以下で、第２位相シフト膜１０２ａの屈折率ｎ２は１．５５以上かつ２．２０以下で、かつ第１位相シフト膜１０２ｂの消衰係数ｋ１が０．２以上かつ０．４以下で、第２位相シフト膜１０２ａの消衰係数ｋ２が０より大きくかつ０．１以下の値をとり得る。
【００４３】
なお、以下の説明では、透光性基板１０３の上に接する形で形成される膜を「下層膜」と呼び、下層膜の上に形成される膜を「上層膜」と呼ぶ。図１または図２に示された位相シフト膜１０２では、透光性基板１０３の上に接する形でＳｉ３Ｎ４などの窒化ケイ素系材料を用いた第１位相シフト膜１０２ｂが形成され、さらにその上にＳｉＯＮなどの酸窒化ケイ素系材料を用いた第２位相シフト膜１０２ａが積層されているので、下層膜が窒化ケイ素系材料を用いた第１位相シフト膜１０２ｂであり、上層膜が酸窒化ケイ素系材料を用いた第２位相シフト膜１０２ａである。ただし、積層の順はこれと逆でも良い。つまり位相シフト膜１０２は、下層膜が酸窒化ケイ素系材料を用いた第２位相シフト膜１０２ａで、上層膜が窒化ケイ素系材料を用いた第１位相シフト膜１０２ｂである積層構造をとるものでもよい。ただし、図１または図２のように、下層膜が第１位相シフト膜１０２ｂで上層膜が第２位相シフト膜１０２ａである積層構造をとる位相シフト膜１０２の場合、逆の構造（上層膜が第１位相シフト膜１０２ｂで下層膜が第２位相シフト膜１０２ａである積層構造）のものに比べて、ＮＩＬＳなどのウエハ転写特性が良好になる。具体例に関しては、後述する。
【００４４】
また、上層膜が第１位相シフト膜１０２ｂで下層膜が第２位相シフト膜１０２ａである積層構造をとる位相シフト膜１０２の場合、位相シフト膜１０２をフッ素系ガスでドライエッチングする際、透光性基板１０３と第２位相シフト膜１０２ａの組成が非常に近いため、プラズマ発光を用いた終点検出が困難である。また、位相シフト膜１０２を電子線修正機でエッチングする際、同じ理由により終点検出が困難であり、かつ、透光性基板１０３との選択比が小さくなるため、修正成功率は低下する。これらを考慮すると、位相シフト膜１０２は図１または図２のように、下層膜が第１位相シフト膜１０２ｂで上層膜が第２位相シフト膜１０２ａである積層構造である方が好ましい。そのため、以下では特に断りのない限り、下層膜が第１位相シフト膜１０２ｂで上層膜が第２位相シフト膜１０２ａである位相シフト膜１０２について説明する。
【００４５】
また、ＮＩＬＳなどのウエハ転写特性を考慮すると、位相シフト膜１０２は、第１位相シフト膜１０２ｂの膜厚Ｄ１と第２位相シフト膜１０２ａの膜厚Ｄ２が
Ｄ１＞−０．５・Ｄ２＋４５かつ
Ｄ１＜−０．５・Ｄ２＋７５
の関係を満足させることが好ましい。
【００４６】
図２に示すフォトマスクブランク２５０は、基本構成は図１に示すフォトマスクブランク２００と同様であるが、遮光膜１０１の上にさらにレジスト膜１０４を備えている点で相違している。
【００４７】
このレジスト膜１０４の膜厚は、７０ｎｍ以上１５０ｎｍ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。
【００４８】
位相シフトマスクブランクは、図１（または図２）のような構造が一般的であるが、上で説明した以外の膜が積層されていてもよい。たとえば図１に示されたフォトマスクブランクの上に、さらに別の膜（以下ではこの膜を「パターン加工膜」と呼ぶ）が積層されたものでもよい。以下に、そのような構成の位相シフトマスクブランクの例を説明する。
【００４９】
図３は、図１を用いて説明したフォトマスクブランク２００の遮光膜１０１上に、パターン加工膜を成膜した構造の、フォトマスクブランクの模式断面図を示している。図３のフォトマスクブランク５００において、遮光膜１０１や位相シフト膜１０２などの特性（膜厚や組成など）は、図１や図２の説明において述べたものと同じである。そして遮光膜１０１上に形成されているパターン加工膜１０７は、フッ素系ドライエッチングにてドライエッチング可能な素材、たとえばケイ素系材料を用いて形成された膜である。
【００５０】
一方図４に示すフォトマスクブランク５５０は、図３のフォトマスクブランク５００のパターン加工膜１０７の上にさらにレジスト膜１０８を積層したフォトマスクブランク５５０の構造を示す模式断面図である。フォトマスクブランク５５０は、レジスト膜１０８が積層されている点以外はフォトマスクブランク５００と同じである。
【００５１】
フォトマスクブランクを図３や図４のような構造にすることで、レジスト膜１０８の膜厚を薄くすることができ、結果として現像工程中のレジスト倒れを軽減することができる。なお、このレジスト膜１０８の膜厚は、７０ｎｍ以上１００ｎｍ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。
【００５２】
図５は、本発明の実施形態に係るフォトマスクの構造を示す模式断面図である。図５に示すフォトマスク３００は、図１（または図２）に示すフォトマスクブランク２００（または２５０）、あるいは図３（または図４）に示すフォトマスクブランク５００（または５５０）を用いて作製される透過型位相シフトマスクである。図５に示すフォトマスク３００は、波長１９３ｎｍの露光光が適応されるフォトマスクであって、少なくとも、透光性基板１０３と、透光性基板１０３上の位相シフト膜１０２をエッチングすることで形成された回路パターンとを備える。この位相シフト膜１０２は先に述べたとおり、第１位相シフト膜１０２ｂと第２位相シフト膜１０２ａが積層されて構成された膜である。
【００５３】
図５において、符号１０５で示される領域は、有効エリア１０５と呼ばれ、この有効エリア１０５は回路パターンを包含する領域（回路パターンの配置される領域）である。また、この有効エリア１０５の外周部には、位相シフト膜１０２及びその上に積層された遮光膜１０１からなる外周部パターン１０６が設けられている。以下では、位相シフト膜１０２のうち、回路パターンと外周部パターンを構成する部分のことを、「位相シフト膜パターン１０２ｃ」と呼ぶ。
【００５４】
なお、外周部パターン１０６の露光光に対する光透過率は、０．１％以下であることが好ましい。この理由は、所望の露光光以外がウエハに照射されることを防ぐためである。通常ウエハ上レジストへマスクパターン転写するためにステッパーと称する露光装置を用い、機械的なシャッターにて露光領域を設定しステップアンドリピートして縮小投影露光するが、外周部パターン１０６によって、各ステップ露光の境界部の重なり露光光を防いでいる。外周部パターンの露光波長に対する透過率が０．１％以上である場合、上記重なり露光光がパターンを生成してしまうためである。
【００５５】
続いて、本発明の実施形態に係るフォトマスクの製造方法を説明する。図６および図７は、レジスト膜１０４を形成した図２に示すフォトマスクブランク２５０の形態から、フォトマスクを製造する手順のフローを示している。
【００５６】
まず、フォトマスクブランク２５０の遮光膜１０１の上に形成された、第１のレジストパターン１０４ａ（これはレジスト膜１０４に回路パターン等を描画し現像を行うことで得られる）をマスクとして、遮光膜１０１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、遮光膜１０１にエッチングマスクパターン１０１ａを形成する工程（図６＜Ｓ−１＞、＜Ｓ−２＞、＜Ｓ−３＞）が行われる。次に、遮光膜１０１に形成されたエッチングマスクパターン１０１ａをマスクとして、位相シフト膜１０２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って、位相シフト膜１０２に位相シフト膜パターン１０２ｃを形成する工程（図６＜Ｓ−４＞）が行われる。
【００５７】
続いて、エッチングマスクパターン１０１ａ上に残った第１のレジストパターン１０４ａを除去する工程（図６＜Ｓ−５＞）が行われる。そしてその上に、レジスト膜１０４ｂを塗布する工程（図６＜Ｓ−６＞）と、レジスト膜１０４ｂに描画、現像を行うことで外周部上に第２のレジストパターン１０４ｃを形成する工程（図６＜Ｓ−７＞）が行われる。次に、外周部上に形成された第２のレジストパターン１０４ｃをマスクとして、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って、遮光膜１０１（エッチングマスクパターン１０１ａ）の一部を除去する工程（図６＜Ｓ−８＞）が行われる。最後に、外周部上に形成された第２のレジストパターン１０４ｃを除去して外周部パターン（位相シフト膜パターン１０２ｃ及び位相シフト膜パターン１０２ｃの上に積層された遮光膜１０１（エッチングマスクパターン１０１ａ）からなる）を形成する工程（図７＜Ｓ−９＞）が行われることで、フォトマスク４００が作製される。レジストパターンの除去は、硫酸加水洗浄を用いることができる。またパターンの描画には、レーザー描画機を用いることができる。
【００５８】
図８および図９は、図４に示されたフォトマスクブランク５５０からフォトマスクを製造する時の工程のフローを示した図である。
【００５９】
まず、フォトマスクブランク５５０のパターン加工膜１０７の上に形成された、第１のレジストパターン１０８ａ（これはレジスト膜１０８に回路パターン等を描画し現像を行うことで得られる）をマスクとして、パターン加工膜１０７に対して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、パターン加工膜１０７にパターン加工パターン１０７ａを形成する工程（図８＜Ｔ−１＞、＜Ｔ−２＞、＜Ｔ−３＞）が行われる。次に遮光膜１０１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、遮光膜１０１にエッチングマスクパターン１０１ａを形成する工程（図８＜Ｔ−４＞）が行われる。
【００６０】
続いて、エッチングマスクパターン１０１ａ上に残った第１のレジストパターン１０８ａを除去する工程（図８＜Ｔ−５＞）が行われる。
【００６１】
次に、遮光膜１０１に形成されたエッチングマスクパターン１０１ａをマスクとして、位相シフト膜１０２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って、位相シフト膜１０２に位相シフト膜パターン１０２ｃを形成する工程（図８＜Ｔ−６＞）が行われる。ここでパターン加工パターン１０７ａは、フッ素系ガスによって位相シフト膜１０２と同時にエッチングされ除去される。
【００６２】
これ以降の工程は、図６、図７を用いて説明した工程（図６＜Ｓ−６＞〜図７＜Ｓ−９＞）と同様である。まず図８＜Ｔ−７＞に示すように、レジスト膜１０４ｂを塗布する工程が行われ、続いてレジスト膜１０４ｂに描画、現像を行うことで外周部上に第２のレジストパターン１０４ｃを形成する工程（図８＜Ｔ−８＞）が行われる。次に、外周部上に形成された第２のレジストパターン１０４ｃをマスクとして、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って、遮光膜１０１（エッチングマスクパターン１０１ａ）の一部を除去する工程（図９＜Ｔ−９＞）が行われる。最後に、外周部上に形成された第２のレジストパターン１０４ｃを除去して外周部パターン（位相シフト膜パターン１０２ｃ及び位相シフト膜パターン１０２ｃの上に積層された遮光膜１０１（エッチングマスクパターン１０１ａ）からなる）を形成する工程（図９＜Ｔ−１０＞）が行われることで、フォトマスク４００が作製される。レジストパターンの除去は、硫酸加水洗浄を用いることができる。またパターンの描画には、レーザー描画機を用いることができる。
【００６３】
パターン加工膜の組成は先にも述べたが、フッ素系ガスでエッチング可能なケイ素系材料が好ましい。また、パターン加工膜の膜厚は、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下であると、図９＜Ｔ−６＞に示す工程において位相シフト膜１０２のエッチング時間内にパターン加工パターン１０７ａを完全にエッチングすることが可能なので望ましい。
【実施例】
【００６４】
実施例では、本発明のフォトマスクブランク、及びそれを用いたフォトマスクの製造方法の有効性を検証するため、ウエハ転写特性をウエハ転写シミュレーションによって評価した。
【００６５】
シミュレーション評価は、Ｓｙｎｏｐｓｙｓ社Ｓ−Ｌｉｔｈｏを使用して計算することによって求められる。
【００６６】
＜シミュレーション評価条件＞
・ＮＡ：  １．３５
・ｓｉｇｍａ：ＱＳ  Ｘ−０ｄｅｇ  ＢＬ：３２ｄｅｇ/Ｙ−９０ｄｅｇ  ＢＬ：３７ｄｅｇ
・ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ：Ａｚｉｍｕｔｈａｌｌｙ  ｐｏｌａｒｉｚａｉｏｎ
・Ｔａｒｇｅｔ：  ５２ｎｍ  密集ＨＯＬＥ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｔｏｎｅ  ｄｅｖｅｌｏｐ）
・Ｐｉｔｃｈ：１００ｎｍ
・第１位相シフト膜１０２ｂの屈折率ｎ１：２．６０
・第１位相シフト膜１０２ｂの消衰係数ｋ１：０．３５
・第２位相シフト膜１０２ａの屈折率ｎ２：１．８５
・第２位相シフト膜１０２ａの消衰係数ｋ２：０．００４
【００６７】
また本発明のフォトマスクブランクの有効性を検証するために、比較例として、従来からある位相シフト膜、つまりケイ素、モリブデン、酸素、窒素から成る位相シフト膜についてもウエハ転写シミュレーションを行った。比較例に係る位相シフト膜の特性は以下の通りである。
＜比較例＞
透過率：６％
膜厚：７５ｎｍ
位相差：１７７．０度
屈折率ｎ：２．３
消衰係数ｋ：０．５５
組成はモリブデン含有量１０原子％、ケイ素含有量３０原子％、酸素含有量１０原子％、窒素含有量５０原子％である。
【００６８】
比較例に係る位相シフト膜についてのウエハ転写シミュレーションの結果を表１に示す。
【００６９】
【表１】
2018180015.tif 000003
【００７０】
（１）  膜厚と光透過率の評価
まず、窒化ケイ素系材料を用いた第１位相シフト膜１０２ｂ及び酸窒化ケイ素系材料を用いた第２位相シフト膜１０２ａの膜厚と、光透過率との関係について評価を行う。本実施例では、位相シフト膜１０２の透過率が、３０％、４０％、５０％、６０％を実現可能な第１位相シフト膜１０２ｂ及び第２位相シフト膜１０２ａの組み合わせを計算により求め、上で述べた比較例との比較を行う。以下では、透過率が３０％、４０％、５０％、６０％である位相シフト膜１０２で、下層膜に第１位相シフト膜１０２ｂを、そして上層膜に第２位相シフト膜１０２ａを用いた位相シフト膜をそれぞれ、「実施例１の位相シフト膜１０２」、「実施例２の位相シフト膜１０２」、「実施例３の位相シフト膜１０２」、「実施例４の位相シフト膜１０２」と呼ぶ。
【００７１】
実施例１〜４の位相シフト膜１０２を構成する第１位相シフト膜１０２ｂ及び第２位相シフト膜１０２ａの膜厚を求めるにあたって、ＡｒＦエキシマレーザー露光光の波長における位相差が１７７度付近とした場合に、位相シフト膜１０２の各光透過率における総膜厚が最小となるような第１位相シフト膜１０２ｂの膜厚、および第２位相シフト膜１０２ａの膜厚を計算により求めた。下記の表２に、求められた結果（実施例１〜４の位相シフト膜１０２を構成する第１位相シフト膜１０２ｂ及び第２位相シフト膜１０２ａの膜厚）を示す。
【００７２】
【表２】
2018180015.tif 000004
【００７３】
表２から分かる通り、位相シフト膜１０２の光透過率を上げるにつれて、第１位相シフト膜１０２ｂの膜厚は小さくなり、かつ第２位相シフト膜１０２ａの膜厚は大きくなる。また位相シフト膜１０２の光透過率を上げるにつれて位相シフト膜１０２の総膜厚は大きくなっていくが、本発明の実施形態に係る位相シフト膜１０２は、たとえば光透過率が３０％の場合の位相シフト膜１０２（実施例１の位相シフト膜１０２）の総膜厚は７１ｎｍで、比較例の位相シフト膜よりも薄く、且つ高い光透過率を実現できることがわかる。
【００７４】
次いで、第１位相シフト膜１０２ｂと第２位相シフト膜１０２ａを、実施例１から４の位相シフト膜１０２とは逆に積層した場合の位相シフト膜１０２についても評価を行った。以下では、透過率が３０％、４０％、５０％、６０％である位相シフト膜１０２で、上層膜に第１位相シフト膜１０２ｂを、そして下層膜に第２位相シフト膜１０２ａを用いた位相シフト膜をそれぞれ、「実施例５の位相シフト膜１０２」、「実施例６の位相シフト膜１０２」、「実施例７の位相シフト膜１０２」、「実施例８の位相シフト膜１０２」と呼ぶ。実施例１〜４の位相シフト膜１０２と同様に、実施例５〜８の位相シフト膜１０２を構成する第１位相シフト膜１０２ｂ及び第２位相シフト膜１０２ａの膜厚を求める際には、ＡｒＦエキシマレーザー露光光の波長における位相差が１７７度付近とした場合に、位相シフト膜１０２の各光透過率における総膜厚が最小となるような第１位相シフト膜１０２ｂの膜厚、および第２位相シフト膜１０２ａの膜厚を計算により求めた。その結果を、下記の表３に示す。
【００７５】
【表３】
2018180015.tif 000005
【００７６】
実施例１〜４の位相シフト膜１０２と同様に実施例５〜８の位相シフト膜１０２も、位相シフト膜１０２の光透過率を上げるにつれて、第１位相シフト膜１０２ｂの膜厚は小さくなり、かつ第２位相シフト膜１０２ａの膜厚が大きくなることが分かった。また実施例５（光透過率が３０％）の位相シフト膜１０２の総膜厚は７３ｎｍであるから、本発明の実施形態に係る位相シフト膜１０２は、比較例の位相シフト膜と同程度の膜厚で、高い光透過率を実現可能であることがわかる。
【００７７】
また、光透過率を３０％から１００％まで変化させた時の、位相シフト膜の膜厚の変化を計算した。その結果を図１０に示す。図１０の下段に示す表は、光透過率が３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％の時の、第２位相シフト膜の膜厚、第１位相シフト膜の膜厚、位相シフト膜の総膜厚（これは第１位相シフト膜の膜厚と第２位相シフト膜の膜厚の和である）を示したもので、これをグラフ化したものが上段のグラフである。なお、図１０の結果は、実施例１〜４の位相シフト膜１０２と同様に、下層膜に第１位相シフト膜１０２ｂを、そして上層膜に第２位相シフト膜１０２ａを用いた場合の計算結果である。
【００７８】
図１０から分かるように、３０％以上の光透過率を実現するためには位相シフト膜の総膜厚を７０ｎｍより大きく１１４ｎｍ以下にすれば良いことが分かる。
【００７９】
また、表２と表３から、下層膜に第１位相シフト膜１０２ｂを用い、上層膜に第２位相シフト膜１０２ａを用いる構造の方（実施例１から４）が、実施例５〜８の位相シフト膜１０２よりも薄膜化が可能であることがわかる。
【００８０】
（２）  ウエハ転写特性の評価
次いで、実施例１〜４の位相シフト膜１０２を用いたフォトマスク４００、および比較例の位相シフト膜１０２を用いたフォトマスク４００について、ＡｒＦエキシマレーザー露光光の波長における各光透過率に対して、ＮＩＬＳ、ＤＯＦ、ＭＥＥＦ、ＥＭＦバイアスを計算により求め、また各実施例の比較例に対する改善率、各実施例の改善率の平均をまとめた結果を表４に示す。また、この評価においては、より良好な転写特性を実現するため、フォトマスク４００の位相差は１８０度であるとして評価を行った。
【００８１】
【表４】
2018180015.tif 000006
【００８２】
この結果、実施例１から４の位相シフト膜１０２を用いたフォトマスク４００は、比較例の位相シフト膜を用いたものよりも、すべての項目において改善することが分かった。したがって、本発明のフォトマスクは、高いウエハ転写特性を実現するために有効である。
【００８３】
また、実施例１の位相シフト膜１０２を用いたフォトマスク４００が最も良好な結果となった。
【００８４】
次いで、実施例５〜８の位相シフト膜１０２を用いて作製されたフォトマスク４００について、ＮＩＬＳ、ＤＯＦ、ＭＥＥＦ、ＥＭＦバイアスを評価する。この評価においても、フォトマスク４００の位相差を１８０度として評価を行っている。
【００８５】
実施例５〜８及び比較例の位相シフト膜１０２を用いたフォトマスク４００について、ＡｒＦエキシマレーザー露光光の波長における光透過率に対して、ＮＩＬＳ、ＤＯＦ、ＭＥＥＦ、ＥＭＦバイアスを計算により求め、また各実施例の比較例に対する改善率、各実施例の改善率の平均をまとめた結果を表５に示す。
【００８６】
表５の改善率に関して、−は悪化したことを表わしている。
【００８７】
【表５】
2018180015.tif 000007
【００８８】
この結果、実施例１から８のいずれも、比較例より良好なウエハ転写特性を得ることが可能であり、ウエハ製造に有効であることが分かる。ただし、実施例５から８に関しては、改善の平均値においては比較例より改善は見られるが、実施例５および６ではＭＥＥＦが悪化することが分かる。
【００８９】
また、実施例５から８の位相シフト膜１０２を用いたフォトマスクは、実施例１から４のものに比べると、改善率も少ない。したがって、実施例１から４のように、下層膜に第１位相シフト膜１０２ｂを用い、上層膜に第２位相シフト膜１０２ａを用いる構造の方が、より良好なウエハ転写特性を得ることが可能であり、好ましい。
【００９０】
続いて、第１位相シフト膜１０２ｂの膜厚Ｄ１及び第２位相シフト膜１０２ａの膜厚Ｄ２を変化させた時のＮＩＬＳの値を調べた。図１１は、下層膜に第１位相シフト膜１０２ｂを用い、上層膜に第２位相シフト膜１０２ａを用いた位相シフト膜１０２について、ウエハ転写シミュレーションを用いて、Ｄ１を５ｎｍ〜６５ｎｍの範囲で変化させ、またＤ２を２０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲で変化させた時のＮＩＬＳの値であり、図１２はこの結果をグラフ化したものである。一方図１３は、下層膜に第２位相シフト膜１０２ａを用い、上層膜に第１位相シフト膜１０２ｂを用いた位相シフト膜１０２について、膜厚Ｄ１とＤ２を変化させた時のＮＩＬＳの値を示しており、図１４はこの結果をグラフ化したものである。
【００９１】
シミュレーション評価は、上の実施例と同じく、Ｓｙｎｏｐｓｙｓ社Ｓ−Ｌｉｔｈｏを使用して計算することによって求めたもので、評価条件も上の実施例と同じである。  
【００９２】
表１に示されるように、比較例に係る位相シフト膜のＮＩＬＳは１．７９である。そして図１１〜図１４から分かるとおり、ＮＩＬＳが比較例より改善する第１位相シフト膜１０２ｂの膜厚Ｄ１と第２位相シフト膜１０２ａの膜厚Ｄ２の関係は、以下の式
Ｄ１＞−０．５・Ｄ２＋４５かつ
Ｄ１＜−０．５・Ｄ２＋７５
を満たす領域である。このことから転写特性の観点では、Ｄ１とＤ２が上の式を満たす範囲にあることが好ましいといえる。
【００９３】
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。
【００９４】
また、位相シフト膜１０２上に反射防止膜を追加するなど、これらの実施例を変形することは本発明の範囲内であり、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。
【００９５】
最後に、具体的なフォトマスク４００、及び位相シフト膜１０２の製造方法について説明する。上記実施例１から８に係る位相シフト膜は、光学研磨した６インチ角、０．２５インチ膜の透光性を有する合成石英基板上に、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、第１位相シフト膜１０２ｂを、ターゲットにケイ素を用い、スパッタガスとして窒素およびアルゴンを用い成膜し、第２位相シフト膜１０２ａを、ターゲットにケイ素を用い、スパッタガスとして窒素、酸素およびアルゴンを用い成膜することで、作製できる。
【００９６】
次に、位相シフト膜１０２上に、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、遮光膜１０１を、ターゲットにクロムを用い、スパッタガスとして窒素および酸素を用い成膜する。これにより、マスクブランクを作製できる。もちろん、図３等で説明したマスクブランクを作製するために、遮光膜１０１の上にパターン加工膜を製膜するなどの手順を加えてもよい。
【００９７】
続いて、具体的なフォトマスク４００の製造方法について説明する。
【００９８】
本発明の第１実施形態である図１に示すフォトマスクブランク２００を準備した。ここで、位相シフト膜１０２と遮光膜１０１は以下のものにした。
【００９９】
位相シフト膜１０２は総膜厚７０ｎｍ、透過率３０％、第１位相シフト膜１０２ｂの膜厚４８ｎｍ、第２位相シフト膜１０２ａの膜厚２２ｎｍの二層構造である。第１位相シフト膜１０２ｂは、窒化ケイ素であり、第２位相シフト膜１０２ａは酸窒化ケイ素である。
【０１００】
遮光膜１０１は膜厚７０ｎｍ、クロム含有量５０原子％、炭素含有量２０％、窒素含有量３０原子％の単層膜であり、位相シフト膜１０２と遮光膜１０１を合わせ、波長１９３ｎｍに対する透過率は０．１％以下である。
【０１０１】
このフォトマスクブランク２００上に、ネガ型化学増幅型電子線レジストＳＥＢＮ２０１４（信越化学工業製）を膜厚１５０ｎｍにスピンコートしてレジスト膜１０４を形成し、第２の実施形態である図２に示すフォトマスクブランク２５０とした（図６＜Ｓ−１＞）。
【０１０２】
次に、ドーズ量３５μＣ／ｃｍ２で、評価パターンを描画し、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、第１のレジストパターン１０４ａを形成した（図６＜Ｓ−２＞）。
【０１０３】
次に、遮光膜１０１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６＜Ｓ−３＞）。このとき、エッチングの抜け不良は発生しなかった。
【０１０４】
＜遮光膜１０１のドライエッチング条件１＞
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
バイアスパワー：１５Ｗ
【０１０５】
＜遮光膜１０１のドライエッチング条件２＞
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
バイアスパワー：３０Ｗ
【０１０６】
次に、位相シフト膜１０２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６＜Ｓ−４＞）。
【０１０７】
＜位相シフト膜１０２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
【０１０８】
次に、第１のレジストパターン１０４ａを硫酸加水洗浄によって剥膜した（図６＜Ｓ−５＞）。
【０１０９】
次に、レジスト膜１０４ｂをコートし（図６＜Ｓ−６＞）、レーザー描画装置によって描画を行った。その後、現像を行い、第２のレジストパターン１０４ｃを形成した（図６＜Ｓ−７＞）。
【０１１０】
次に、エッチングマスクパターン１０１ａ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６＜Ｓ−８＞）。
【０１１１】
＜エッチングマスクパターン１０１ａのドライエッチング条件１＞
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：８ｍＴｏｒｒ
ＩＣＰ電力：５００Ｗ
バイアスパワー：１０Ｗ
【０１１２】
次に、第２のレジストパターン１０４ｃを硫酸加水洗浄によって剥離し、本発明のフォトマスクブランクを用いたフォトマスク４００を作製した（図７＜Ｓ−９＞）。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明のフォトマスクブランク及びそれを用いたフォトマスクの製造方法は、ロジック系デバイス１４ｎｍ世代以細、またはメモリ系デバイス２０ｎｍ世代以細の先端フォトマスクにおいて、良好なウエハ転写特性（ＮＩＬＳ、ＤＯＦ、ＭＥＥＦ、ＥＭＦバイアス）、照射耐性、および洗浄によるパターン倒れ耐性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】
【０１１４】
１０１…遮光膜
１０１ａ…エッチングマスクパターン
１０２…位相シフト膜
１０２ａ…第２位相シフト膜
１０２ｂ…第１位相シフト膜
１０２ｃ…位相シフト膜パターン
１０３…透光性基板
１０４…レジスト膜
１０４ａ…第１のレジストパターン
１０４ｂ…レジスト膜
１０４ｃ…第２のレジストパターン
１０５…有効エリア
１０６…外周部パターン
１０７…パターン加工膜
１０７ａ…パターン加工パターン
１０８…レジスト膜
１０８ａ…第１のレジストパターン
２００、２５０、５００、５５０…フォトマスクブランク
３００…フォトマスク
４００…フォトマスク
【図１】
2018180015.tif 000008
【図２】
2018180015.tif 000009
【図３】
2018180015.tif 000010
【図４】
2018180015.tif 000011
【図５】
2018180015.tif 000012
【図６】
2018180015.tif 000013
【図７】
2018180015.tif 000014
【図８】
2018180015.tif 000015
【図９】
2018180015.tif 000016
【図１０】
2018180015.tif 000017
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年5月28日(2018.5.28)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長１９３ｎｍの露光光が適応されるフォトマスクを作製するために用いられるフォトマスクブランクであって、
前記フォトマスクブランクは、
透光性基板と、
該透光性基板の上に形成され、位相シフト効果をもたらす位相シフト膜と、
前記位相シフト膜の上に形成される遮光膜と、
を備え、
前記位相シフト膜は、
窒化ケイ素を用いた第１位相シフト膜と、
酸窒化ケイ素を用いた第２位相シフト膜と、
が積層されて構成されており、
前記位相シフト膜の前記露光光に対する光透過率は３０％以上であり、
前記第１位相シフト膜の屈折率ｎ１は２．５以上かつ２．７５以下で、前記第２位相シフト膜の屈折率ｎ２は１．５５以上かつ２．２０以下であり、
前記第１位相シフト膜の消衰係数ｋ１は０．２以上かつ０．４以下であり、前記第２位相シフト膜の消衰係数ｋ２は０より大きくかつ０．１以下であり、
前記位相シフト膜の総膜厚は、７０ｎｍより大きく１１４ｎｍ以下である、
ことを特徴とする、フォトマスクブランク。
【請求項２】
前記位相シフト膜は、前記透光性基板の上に形成された前記第１位相シフト膜の上に、
前記第２位相シフト膜が積層されてなる、
ことを特徴とする、請求項１記載のフォトマスクブランク。
【請求項３】
前記遮光膜は、フッ素系ドライエッチングでは実質的にエッチングされず、酸素を含む
塩素系ドライエッチングではエッチングが可能であり、クロム含有量が２０原子％以上で
ある、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のフォトマスクブランク。
【請求項４】
波長１９３ｎｍの露光光が適応されるフォトマスクであって、前記フォトマスクは、透光性基板と、該透光性基板の上に積層された位相シフト膜に形成されたパターンである回路パターンとを備え、
前記位相シフト膜は、
窒化ケイ素を用いた第１位相シフト膜と、
酸窒化ケイ素を用いた第２位相シフト膜と、
が積層されて構成されており、
前記位相シフト膜の前記露光光に対する光透過率は３０％以上であり、
前記第１位相シフト膜の屈折率ｎ１は２．５以上かつ２．７５以下で、前記第２位相シフト膜の屈折率ｎ２は１．５５以上かつ２．２０以下であり、
前記第１位相シフト膜の消衰係数ｋ１は０．２以上かつ０．４以下であり、前記第２位相シフト膜の消衰係数ｋ２は０より大きくかつ０．１以下であり、
前記位相シフト膜の総膜厚は、７０ｎｍより大きく１１４ｎｍ以下である、
ことを特徴とする、フォトマスク。
【請求項５】
前記位相シフト膜は、前記第１位相シフト膜が前記透光性基板の上に形成され、さらに前記第１位相シフト膜の上に前記第２位相シフト膜が積層されてなることを特徴とする、
請求項４記載のフォトマスク。
【請求項６】
前記フォトマスクは、前記回路パターンを含む有効エリアの外周部に位置する前記位相シフト膜の上に、遮光膜が積層されており、
前記遮光膜は、フッ素系ドライエッチングでは実質的にエッチングされず、酸素を含む塩素系ドライエッチングではエッチングが可能であり、クロム含有量が２０原子％以上である、
ことを特徴とする請求項４または５に記載のフォトマスク。
【請求項７】
前記外周部に設けられた前記遮光膜の、前記露光光に対する光透過率は、０．１％以下である、
ことを特徴とする、請求項６に記載のフォトマスク。
【請求項８】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のフォトマスクブランクを用いた、フォトマスクの製造方法であって、
前記遮光膜に対して、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、前記遮光膜にパターンを形成する工程と、
前記遮光膜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って、前記位相シフト膜に回路パターンと該回路パターンを包含するエリアの外周部を形成する外周部パターンを形成する工程と、
前記外周部パターンの上にレジストパターンを形成し、前記レジストパターンをマスクとして、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って、前記遮光膜の一部を除去する工程と、
前記レジストパターンを除去する工程と、
を有す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】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本発明の一態様に係るフォトマスクブランクは、波長１９３ｎｍの露光光が適応されるフォトマスクを作製するために用いられるフォトマスクブランクであって、透光性基板と、該透光性基板の上に形成され、位相シフト効果をもたらす位相シフト膜と、この位相シフト膜の上に形成される遮光膜と、を備えるものである。位相シフト膜は、窒化ケイ素を用いた第１位相シフト膜と、酸窒化ケイ素を用いた第２位相シフト膜とが積層されて構成されている。また位相シフト膜の露光光に対する光透過率は３０％以上であり、第１位相シフト膜の屈折率ｎ１は２．５以上かつ２．７５以下で、第２位相シフト膜の屈折率ｎ２は１．５５以上かつ２．２０以下であり、第１位相シフト膜の消衰係数ｋ１は０．２以上かつ０．４以下であり、第２位相シフト膜の消衰係数ｋ２は０より大きくかつ０．１以下であり、前記位相シフト膜の総膜厚は、７０ｎｍより大きく１１４ｎｍ以下であることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
また、本発明の一様態に係るフォトマスクは、波長１９３ｎｍの露光光が適応されるフォトマスクであって、透光性基板と、該透光性基板の上に積層された位相シフト膜の上に形成されたパターンである回路パターンとを備える。位相シフト膜は、窒化ケイ素を用いた第１位相シフト膜と、酸窒化ケイ素を用いた第２位相シフト膜とが積層されて構成されている。また位相シフト膜の露光光に対する光透過率は３０％以上であり、第１位相シフト膜の屈折率ｎ１は２．５以上かつ２．７５以下で、第２位相シフト膜の屈折率ｎ２は１．５５以上かつ２．２０以下であり、第１位相シフト膜の消衰係数ｋ１は０．２以上かつ０．４以下であり、第２位相シフト膜の消衰係数ｋ２は０より大きくかつ０．１以下であり、前記位相シフト膜の総膜厚は、７０ｎｍより大きく１１４ｎｍ以下であることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】