(57)【要約】【課題】  ハーフトーン型位相反転ブランクマスク、ハーフトーン型位相反転フォトマスク及びその製造方法を提供する。【解決手段】  透明基板、位相反転膜、金属膜及びレジスト膜が順次に積層されてなるハーフトーン型位相反転ブランクマスク。ここで、位相反転膜は、膜を構成する元素のうち少なくとも一つの元素の組成比が膜の深さ方向に連続的に変わる区間である成分変化区間を持つ。これにより、位相反転膜に厚さ方向に相異なる組成比を持たせることによって、位相反転膜の接着力、パーチクル、ピンホール、耐化学性、耐露光性、残留応力、面抵抗特性の優秀なハーフトーン型位相反転ブランクマスクの製造ができる。【選択図】      図１
2011164566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板、位相反転膜、金属膜及びレジスト膜を備えるハーフトーン型位相転移ブランクマスクにおいて、
前記位相反転膜を構成する元素のうち少なくとも一つの元素の組成比が膜の深さ方向に連続的に変わる区間である成分変化区間を備えることを特徴とするハーフトーン型位相転移ブランクマスク。
【請求項２】
前記位相反転膜はモリブデン及びシリコンを必須に含み、前記モリブデン及び前記シリコンのうち少なくとも一つは、前記成分変化区間で厚さ方向に含有量の差が３ａｔ％より大きいか、または同じであることを特徴とする請求項１に記載のハーフトーン型位相転移ブランクマスク。
【請求項３】
前記位相反転膜はモリブデン及びシリコンを必須に含み、前記モリブデン及び前記シリコンのうち少なくとも一つは、前記成分変化区間で厚さ方向に含有量の差が３ａｔ％より大きいか、または同じであり、前記成分変化区間の厚さは、５０Åより小さいか、または同一であることを特徴とする請求項１に記載のハーフトーン型位相転移ブランクマスク。
【請求項４】
前記位相反転膜はモリブデン及びシリコンを必須に含み、前記位相反転膜の厚さ方向への密度差は、０．２ｇ／cm3ないし２．０ｇ／cm3の範囲内であることを含むことを特徴とする請求項１に記載のハーフトーン型位相転移ブランクマスク。
【請求項５】
前記位相反転膜を構成する元素の組成比均一度は１０％以下であることを特徴とする請求項１に記載のハーフトーン型位相転移ブランクマスク。
【請求項６】
前記位相反転膜は、厚さ方向に相異なる残留応力を持つことを特徴とする請求項１に記載のハーフトーン型位相転移ブランクマスク。
【請求項７】
前記位相反転膜は、厚さ方向に残留応力の差が１０ＭＰａより大きいか、または同じである区間を含むことを特徴とする請求項６に記載のハーフトーン型位相転移ブランクマスク。
【請求項８】
前記金属膜は複数層構造で形成され、遮光膜として機能する前記透明基板に近い下部層の主成分は、Ｃｒ、ＣｒＮ、ＣｒＣＮ、ＣｒＯＮ、ＣｒＣＯＮ、ＣｒＯ、ＣｒＣＯから選択された１種またはこれらの混合物であり、反射防止膜として機能する前記透明基板から遠い上部層の主成分は、Ｃｒ、ＣｒＮ、ＣｒＣＮ、ＣｒＯＮ、ＣｒＣＯＮ、ＣｒＯ、ＣｒＣＯから選択された１種またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１に記載のハーフトーン型位相転移ブランクマスク。
【請求項９】
前記複数層構造の金属膜は膜を構成する元素のうち少なくとも一つの元素の含有量が膜の深さ方向に連続的に変わる区間である成分変化区間を備であり、前記複数層構造の金属膜の成分変化区間の厚さは５０Å以下であることを特徴とする請求項８に記載のハーフトーン型位相反転ブランクマスク。
【請求項１０】
前記金属膜は、厚さ方向に残留応力の差が１０ＭＰａより大きいか、または同じである区間を備えることを特徴とする請求項１に記載のハーフトーン型位相反転ブランクマスク。
【請求項１１】
前記金属膜は３層構造で形成され、遮光膜及び反射防止膜として機能する第１層及び第２層はＭｏＳｉを主成分とし、ＭｏＳｉ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＣ、ＭｏＳｉＣＮ、ＭｏＳｉＣＯ、ＭｏＳｉＣＯＮから選択された１種またはこれらの混合物を含み、エッチング阻止膜として機能する第３階はクロムを主成分とし、Ｃｒ、ＣｒＮ、ＣｒＣＮ、ＣｒＯＮ、ＣｒＣＯＮ、ＣｒＯ、ＣｒＣＯから選択された１種またはこれらの混合物を含むことを特徴とする請求項１に記載のハーフトーン型位相反転ブランクマスク。
【請求項１２】
前記３層構造の金属膜は膜を構成する元素のうち少なくとも一つの元素の含有量が膜の深さ方向に連続的に変わる区間である成分変化区間を備であり、前記３層構造の金属膜の成分変化区間の厚さは５０Å以下であることを特徴とする請求項１１に記載のハーフトーン型位相反転ブランクマスク。
【請求項１３】
前記レジスト膜は強酸を含むレジスト物質からなり、前記レジスト膜の下部には、前記レジスト膜よりさらに高い濃度を持つ強酸を含む有機薄膜が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のハーフトーン型位相反転ブランクマスク。
【請求項１４】
前記レジスト膜の下部に形成された有機薄膜は、現像液により現像されることを特徴とする請求項１に記載のハーフトーン型位相反転ブランクマスク。
【請求項１５】
前記透明基板は、複数回のラッピング工程及び複数回のポリシング工程を通じて製造されることを特徴とする請求項１に記載のハーフトーン型位相反転ブランクマスク。
【請求項１６】
前記複数回のラッピング工程は、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ダイアモンド（Ｃ）、ジルコニア（ＺｒＯ２）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のうち少なくとも一つの物質を含む研磨粒子を利用することを特徴とする請求項１５に記載のハーフトーン型位相反転ブランクマスク。
【請求項１７】
前記研磨粒子のサイズは、４μmないし２０μmであることを特徴とする請求項１６に記載のハーフトーン型位相反転ブランクマスク。
【請求項１８】
前記複数回のポリシング工程は、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、コロイダルシリカ（ＳｉＯ２）及び過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を含むスラリーを利用して行われることを特徴とする請求項１５に記載のハーフトーン型位相反転ブランクマスク。
【請求項１９】
前記酸化セリウムの粒径は０．５μmないし５μmであり、
前記コロイダルシリカの粒径は２０μmないし２００μmであることを特徴とする請求項１８に記載のハーフトーン型位相反転ブランクマスク。
【請求項２０】
前記スラリーの酸性度は、６ｐＨないし１２ｐＨであることを特徴とする請求項１８に記載のハーフトーン型位相反転ブランクマスク。
【請求項２１】
前記複数回のポリシング工程は、硬度、圧縮率及び弾性回復率のうち少なくとも一つが異なるパッドを利用して行われる、少なくとも３回のポリシング工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載のハーフトーン型位相反転ブランクマスク。
【請求項２２】
請求項１ないし２１のうちいずれか一項に記載のハーフトーン型位相反転ブランクマスクをパターニング及びエッチングして製造されたハーフトーン型位相反転フォトマスク。
【請求項２３】
透明基板上に位相反転膜、金属膜及びレジスト膜を順次に形成してハーフトーン型位相反転ブランクマスクを製造する方法において、
プラズマがついている状態で、工程条件を構成する複数の条件のうち少なくとも一つを段階的にまたは連続的に変更して前記位相反転膜を形成し、
前記位相反転膜を構成する元素のうち少なくとも一つの元素の組成比が膜の深さ方向に連続的に変わる区間である成分変化区間を備えることを特徴とするハーフトーン型位相転移ブランクマスクの製造方法。
【請求項２４】
前記工程条件を構成する複数の条件は、非反応性ガスの流量、反応性ガスの流量、工程圧力及びスパッタリング電力を含み、
前記非反応性ガスの流量は１０〜７０体積％（Ｖｏｌ％）の範囲で選択され、反応性ガスの流量は２０〜８５体積％（Ｖｏｌ％）の範囲で選択され、工程圧力は０．０１〜０．４Ｐａの範囲で選択され、スパッタリング電力は０．６〜１３Ｗ／ｍｍの範囲で選択されることを特徴とする請求項２３に記載のハーフトーン型位相反転ブランクマスクの製造方法。
【請求項２５】
前記非反応性ガスはアルゴンであり、前記反応性ガスは窒素であることを特徴とする請求項２３または２４に記載のハーフトーン型位相反転ブランクマスクの製造方法。
【請求項２６】
前記位相反転膜の上部層の窒素含有量が、前記下部層の窒素含有量より大きいことを特徴とする請求項２５に記載のハーフトーン型位相反転ブランクマスクの製造方法。
【請求項２７】
スパッタリングにより前記位相反転膜上に前記金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上にレジスト膜を形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載のハーフトーン型位相反転ブランクマスクの製造方法。
【請求項２８】
前記レジスト膜は強酸を含むレジスト物質からなり、前記レジスト膜の下部には、前記レジスト膜よりさらに高い濃度を持つ強酸を含む有機薄膜が形成されたことを特徴とする請求項２７に記載のハーフトーン型位相反転ブランクマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体リソグラフィー工程で高精度の最小線間幅（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ：ＣＤ）の具現が可能なハーフトーン型位相反転ブランクマスク、ハーフトーン型位相反転フォトマスク及びその製造方法に係り、特に、２４８ｎｍ波長のＫｒＦリソグラフィー及び１９３ｎｍ波長のＡｒＦリソグラフィーに適用できるハーフトーン型位相反転ブランクマスク、ハーフトーン型位相反転フォトマスク及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の高集積化によって、半導体製造の核心工程であるリソグラフィー技術の重要性が段々高まりつつある。該リソグラフィー技術は、半導体回路パターンの解像度向上のために、４３６ｎｍのＧ−ｌｉｎｅ、３６５ｎｍのｉ−ｌｉｎｅ、２４８ｎｍのＫｒＦ、１９３ｎｍのＡｒＦなどで露光波長の短波長化が行われてきた。しかし、このような露光波長の短波長化は解像度向上には大きく寄与したが、焦点深度（Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  Ｆｏｃｕｓ：ＤｏＦ）には悪影響を与えて、レンズをはじめとする光学システムの設計において多くの負担を増大させている。
【０００３】
前記のような問題点である焦点深度を向上させ、設計への負担を低減させるために位相反転フォトマスクが登場し、かかる位相反転フォトマスクは、位相反転ブランクマスクを通じて製造する。現在は、これらの位相反転ブランクマスクの中でも、特にハーフトーン型位相反転ブランクマスクの活用度が高いほうである。
【０００４】
従来のハーフトーン型位相反転ブランクマスクは、一般的に１５２ｍｍサイズの６０２５合成石英ガラスに基づいた６０２５基板上に、モリブデン及びシリコンを同時に必須で含む位相反転膜を形成して製造される。この時、一般的に位相反転膜の組成比、密度、結晶化状態などの特性は薄膜厚さ方向に一定である。このように薄膜の厚さ方向に一定な特性を持つ位相反転膜は、ブランクマスク、フォトマスク及び半導体工程時にいろいろ問題点を引き起こす。
【０００５】
まずブランクマスクから説明する。位相反転膜は、基板と金属膜との間に位置するが、この時、位相反転膜の基板及び金属膜に対する接着性が重要である。フォトマスクの製造時に位相反転膜及び金属膜パターンを形成する場合、接着力が弱ければ、位相反転膜が離れて欠陥として作用する。また、フォトマスクの製造時、超音波を利用してパーチクル除去を行う。したがって、接着力が弱くなれば、パターンが離れる確率が高くなるので、位相反転膜の接着力を高める必要がある。
【０００６】
またフォトマスクの製造時にパーチクルの除去のために、硫酸、アンモニアなどのケミカルを利用した洗浄工程を行う。この時、位相反転膜のケミカルに対する耐久性が弱ければ、洗浄工程時に位相反転膜の損傷が発生して位相反転膜の機能を失ってしまう。したがって、ケミカルに対する耐久性の優秀な位相反転膜が要求され、特に位相反転膜の表面で優秀な耐化学性が要求される。また洗浄工程時に完全に除去されていない残留ケミカルによるモヤ（Ｈａｚｅ）問題も発生するが、厚さ方向に特性の一定な位相反転膜の場合、モヤが容易に発生してフォトマスクの寿命が短くなるという問題が発生する。
【０００７】
また透明基板と位相反転膜との間に応力が発生すれば、フォトマスクの製造時に接着力が低下する問題が発生するか、パターン形成時に残留応力によるパターン歪曲が発生して、レジストレーション特性を低下させる問題が発生する。また、半導体素子の製造時にフォトマスクを用いてリソグラフィー工程を行うが、一般的に基板で位相反転膜方向に露光光を照射する。この時、位相反転膜の露光光に対する耐久性である耐露光特性が重要である。しかし、厚さ方向に一定の特性を持つ単一膜の位相反転膜である場合、耐露光特性に対する制御ができなくて耐露光特性が劣るという問題がある。
【０００８】
さらに、位相反転ブランクマスクを利用してフォトマスクを製造する時、電子線を通じるレジストパターン発生工程が適用される場合もある。この時、低い面抵抗を通じる電気素量（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｃｈａｒｇｅ）現象を低減させることが重要であるが、厚さ方向に一定の特性を持つ単一膜の位相反転膜である場合、高い面抵抗特性により電子線露光特性が悪くてＣＤ特性が低下するという問題点を持っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする技術的課題は、位相反転膜の接着力、耐化学性、耐露光性、モヤ、薄膜の結晶化状態、組成比、残留応力、面抵抗特性が向上した２４８ｎｍのＫｒＦと１９３ｎｍのＡｒＦリソグラフィーのためのハーフトーン型位相反転ブランクマスク、ハーフトーン型位相反転フォトマスク及びその製造方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記技術的課題を解決するための、本発明によるハーフトーン型位相反転ブランクマスクの望ましい実施形態は、透明基板、位相反転膜、金属膜及びレジスト膜を備えるハーフトーン型位相転移ブランクマスクにおいて、前記位相反転膜を構成する元素のうち少なくとも一つの元素の組成比が膜の深さ方向に連続的に変わる区間である成分変化区間を備える。
【００１１】
前記他の技術的課題を解決するための、本発明によるハーフトーン型位相反転ブランクマスクの望ましい実施形態は、透明基板、位相反転膜、金属膜及びレジスト膜が順次に積層されており、前記位相反転膜を構成する元素のうち少なくとも一つの元素の組成比が膜の深さ方向に連続的に変わる区間である成分変化区間を備えるハーフトーン型位相転移ブランクマスクをパターニング及びエッチングして製造する。
【００１２】
前記さらに他の技術的課題を解決するための、本発明によるハーフトーン型位相反転ブランクマスクの製造方法の望ましい実施形態は、透明基板上に位相反転膜、金属膜及びレジスト膜を順次に形成するものの、プラズマがついている状態で、工程条件を構成する複数の条件のうち少なくとも一つを段階的にまたは連続的に変更して前記位相反転膜を形成し、前記位相反転膜を構成する元素のうち少なくとも一つの元素の組成比が膜の深さ方向に連続的に変わる区間である成分変化区間を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によるハーフトーン型位相反転ブランクマスク、ハーフトーン型位相反転フォトマスク及びその製造方法によれば、位相反転膜が厚さ方向に相異なる組成比を持つことによって、位相反転膜内部での位置によって多様な機能の具現ができる。これにより、位相反転膜の接着力、パーチクル、ピンホール、耐化学性、耐露光性、残留応力、面抵抗特性の優秀な位相反転ブランクマスクの製造が可能になることによって、高品質のフォトマスクの製造が可能になり、さらには高品質を持つ半導体素子の製造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明によるハードマスク用ブランクマスクについての望ましい実施形態の断面図である。
【図２】本発明によるハードマスク用ブランクマスクの製造方法についての望ましい実施形態の実行過程を図示したフローチャートである。
【図３】本発明によるハードマスク用ブランクマスクの製造に使われるロング・スルー・スパッタリング装備の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付した図面を参照して本発明によるブランクマスク、フォトマスク及びその製造方法についての望ましい実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明によるハーフトーン型位相反転ブランクマスクの断面図である。図１を参照するに、本発明によるハーフトーン型位相反転ブランクマスク１００は、透明基板１１０、位相反転膜１２０、金属膜１３０及びレジスト膜１４０を備える。位相反転膜１２０、金属膜１３０及びレジスト膜１４０は、透明基板１１０上に順次に積層されて形成される。
【００１７】
透明基板１１０は、基板母材に対して複数のラッピング工程及びポリシング工程を行って形成される。透明基板１１０の素材は合成石英、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ素ドーピング石英のうち一つになりうる。透明基板１１０のサイズは６０２５であり、１９３ｎｍでの複屈折率が２ｎｍ／６．３５ｍｍ以下であることが望ましい。この時、基板母材は、純度９９．９９９９％以上の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなり、合成石英インゴットをスライシング及びエッジグラインディング加工を通じて製造されて、１５２×１５２±０．２ｍｍサイズ及び６．３ｍｍ以上の厚さを持つ。
【００１８】
透明基板１１０は、基板母材に対して複数回のラッピング工程及び複数回のポリシング工程を行って製造される。まず、１５２×１５２±０．２ｍｍサイズ及び６．３ｍｍ以上の厚さを持つ基板母材に対して、まず複数回のラッピング工程を行う。一回のラッピング工程を行う場合には、工程の効率性を考慮して相対的に大きいサイズの研磨粒子を使用して、高い圧力下でラッピング工程を行う。この場合、目標厚さの減少量は容易に達成できるが、基板表面で深さ方向に生成されるクラックを含む損傷が発生する。このように基板母材に内部的に発生したクラックは、後工程で欠陥として見つけられる。また粗い研磨粒子の影響で目標厚さ正確度を達成し難くなる。したがって、本発明に使われる透明基板１１０は、基板母材に対して欠陥減少及び目標厚さ正確度を達成するために、複数回のラッピング工程を行って製造されることが望ましい。基板母材のラッピング工程で適用される研磨粒子は、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ダイアモンド（Ｃ）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）から選択された１種以上の研磨粒子であって、これを複数のラッピング工程に適用する。また、ラッピング工程に適用される研磨粒子のサイズは４ないし２０μmであることが望ましい。研磨粒子のサイズが４μm以下ならば、目標厚さ正確度は容易に達成できるが、工程時間が延びて生産性が低下する。そして、研磨粒子のサイズが２０μm以上ならば、目標厚さ正確度を達成し難く、欠陥レベルが低下する。
【００１９】
次いで、複数回のラッピング工程が行われた基板母材に対して、複数回のポリシング工程を行う。これらの複数回のポリシング工程で使われるスラリーは、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、コロイダルシリカ（ＳｉＯ２）研磨粒子、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を含有し、硝酸（ＨＮＯ３）または水酸化カリウム（ＫＯＨ）でｐＨを調節する。ポリシング工程で、研磨スラリーの全体的なｐＨは６ないし１２に調節されることが望ましい。特に、水酸化カリウム（ＫＯＨ）のような無機アルカリは、基板母材のエッチング効果を持ってシナジー効果を奏する長所を持つ。一方、ポリシング工程で、研磨粒子は物理的に基板母材を除去する役割を行う。この時、研磨粒子のサイズが５μm以上ならば、目標厚さ減少量を達成しやすいが、良好な表面粗度を確保し難い結果をもたらしうる。また研磨粒子のサイズが０．５μm以下ならば、ラッピング工程を経た基板母材の厚さ減少量が小さくて、長い工程時間を必要として工程の効率性を低下させる。したがって、ポリシング工程で、酸化セリウム研磨粒子のサイズは０．５ないし５μmであることが望ましい。また、複数回のポリシング工程に使われるコロイダルシリカ研磨粒子のサイズは、２０ないし２００ｎｍであることが望ましい。この時、コロイダルシリカ研磨粒子のサイズが２０ｎｍ以下ならば、ポリシング工程の効率性が低下し、２００ｎｍ以上ならば、ポリシング工程で獲得せねばならない表面粗度を満たすことができない。
【００２０】
ポリシング工程は表面粗度を向上させる工程であるため、ポリシング工程を行う度に順次に小さな研磨粒子を利用することが望ましい。１次ポリシング工程では、ラッピング工程により相対的に粗い表面状態を持つので、２次及び３次ポリシング工程より多くの基板母材を除去せねばならない。したがって、１次ポリシング工程では、硬度が高くて圧縮率の低い多孔性セリウムパッドを研磨パッドとして使用し、２次ポリシング工程では、軟質パッドであるＳＵＢＡ＃４００ないし８００を使用することが望ましい。この時、研磨パッドの種類によって、基板母材の除去量と表面状態を決定する。＃４００以下の研磨パッドを使用すれば、相対的に高い圧縮率と弾性回復率及び低い硬度特性のために工程時間が延びて、研磨効率性が低下する結果をもたらす。そして、＃８００以上の研磨パッドを使用すれば、低い圧縮率と弾性回復率及び高い硬度特性のため、目標表面粗度を達成し難い。また２次ポリシング工程に使われる軟質パッドの圧縮率は３％以上、弾性回復率は６５％以上であることが望ましい。３％以上の圧縮率を持つ研磨パッドは、研磨圧力がシリカ粒子に加えられる時、粒子を取り囲むナップ層が弾性的に変形されることによって、研磨圧力を分散及び吸収して基板表面に発生しうる凹状の欠点形成を抑制する。一方、６５％以上の高い弾性回復率を持つ研磨パッドは、ナップ層を容易に圧縮及び回復させることができて、大きいシリカ粒子がナップ層に残らないようにして、凹状の欠点を抑制させることができる長所がある。そして、３次ポリシング工程では、超軟質パッドであるスウェード（Ｓｕｅｄｅ）パッドを研磨パッドとして使用する。３次ポリシング工程は、表面粗度及びパーチクル特性を最大限改善する工程であるため、硬度が低くて弾性回復率及び圧縮率が相対的に大きい超軟質の研磨パッドを使用する。３次ポリシング工程に使われる超軟質研磨パッドの圧縮率は６％以上、弾性回復率は７２％以上であることが望ましい。３次ポリシング工程では、欠陥をさらに厳しく管理せねばならないため、２次研磨パッドよりさらに大きい圧縮率及び弾性回復率を持つ研磨パッドを使用せねばならない。
【００２１】
一方、ポリシング工程に使われる研磨パッドに存在する溝は多様な形態を持つことができる。一例として、ピッチ２５ｍｍ、幅４ｍｍ、深さ０．５ｍｍ形態の溝を持つ研磨パッドを使用できる。研磨パッドの溝は、ポリシング工程時に透明基板１１０に十分量のスラリーを供給することによって、透明基板１１０の研磨効率性を高める役割を行う。この時、溝が形成されていない研磨パッドの使用もできる。溝のサイズは研磨工程によって変更され、溝が形成されている研磨パッドの使用如何も研磨工程によって選択的に決定されうる。さらに、ポリシング工程に使われる研磨パッドが２層以上の構造で構成された場合に、正逆方向から２層に該当する研磨パッドのナップ層の厚さは２００ないし６００μmであることが望ましい。ナップ層の厚さが２００μm以下ならば、研磨パッドの弾性回復率が落ちて表面粗度を確保し難く、パーチクルを含む欠陥の側面でも悪影響を与える恐れがある。そして、ナップ層が６００μm以上ならば、表面粗度の確保のための研磨の効率性が落ちる。
【００２２】
位相反転膜１２０は、露光光の位相を１８０゜反転させる部分である。位相反転膜１２０はモリブデン及びシリコンを必須に含有し、窒素、炭素、酸素及びフッ素のうち１種以上の元素をさらに含有できる。かかる位相反転膜を構成する元素のうち少なくとも一つは、位相反転膜１２０内で厚さ方向に含有量の差が３ａｔ％より大きいか、または同じである区間（以下、‘成分変化区間’という）が存在する。また位相反転膜１２０は、元素の含有量が厚さ方向に異なり、成分変化区間の厚さは選択的に調節されうる。含有量の相異なる元素はモリブデンとシリコンとであることが望ましく、モリブデンまたはシリコンの含有量は３ａｔ％以上差が出ることが望ましい。この時、位相反転膜１２０の厚さ方向にモリブデンまたはシリコンの含有量の差が３ａｔ％以上出る領域が残りの領域との間で界面を形成する場合に、モリブデンまたはシリコンの組成比の差が３ａｔ％以上出る区間の厚さは５０Å以下であることが望ましい。もし、位相反転膜１２０の厚さ方向にモリブデンまたはシリコンの組成比の差が３ａｔ％以上出る区間の厚さが５０Å以上ならば、モリブデンまたはシリコンとの含有量の差が３ａｔ％以上出る領域が残りの領域と界面を形成しないと見なすことができる。
【００２３】
また位相反転膜１２０を構成する元素の含有量は、位相反転膜１２０の広さ方向には均一であることが望ましい。この時、位相反転膜１２０の広さ方向には組成比均一度は１０％以下であることが望ましい。組成比均一度は次の数式で計算でき、測定位置は広さ方向に最小５箇所以上である。そして薄膜の組成比はＡＥＳ、ＸＰＳ、ＲＢＳなどの方法を通じて分析できる。
【００２４】
組成比均一度＝
（最大組成比−最小組成比）／（最大組成比＋最小組成比）×１００    （１）
一方、位相反転膜１２０は、厚さ方向に薄膜密度の差が０．２〜２．０ｇ／cm3の範囲内であることが望ましい。薄膜の厚さ方向への密度変化が０．２ｇ／cm3より小さな場合には、薄膜の密度が変わっていない状態と類似になり、２．０ｇ／cm3より大きい場合には、薄膜内部の応力が互いに大きく変わるという問題がある。また位相反転膜１２０は厚さ方向に相異なる残留応力を持ち、特に、厚さ方向に残留応力の差が１０ＭＰａ以上の区間を含むことが望ましい。
【００２５】
かかる位相反転膜１２０をスパッタリングにより形成する場合に、工程条件は次の表に記載された通りである。
【００２６】
【表１】
2011164566.tif 000003
位相反転膜１２０は、表１に記載されたような工程条件下で、モリブデンの含有量が５〜３０ａｔ％であり、残りは、シリコンであるモリブデンシリサイドターゲットをスパッタリングして製造される。この時、スパッタ・ターゲットは厚さ方向及び広さ方向に構成元素の分布が均一であり、特に、組成比均一度は１０％以下であることが望ましい。さらに、スパッタ・ターゲットはＨＰ（Ｈｏｔ  Ｐｒｅｓｓ）またはＨＩＰ（Ｈｏｔ  Ｉｓｏ−ｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）方式を通じて製造され、粒径は３０μm以下であることが望ましい。またスパッタ・ターゲットは、厚さまたは広さ方向に粒子のサイズ分布が均一であり、厚さまたは広さ方向に粒径の分布誤差が１０％以下であることが望ましい。
【００２７】
金属膜１３０は複数層膜で構成される。金属膜１３０が２層構造を持つ場合に、基板に近い下部層は遮光膜の役割を行い、主成分はＣｒ、ＣｒＮ、ＣｒＣＮ、ＣｒＯＮ、ＣｒＣＯＮ、ＣｒＯ、ＣｒＣＯから選択された１種またはこれらの混合物である。そして、金属膜１３０の基板から遠い上部層は反射防止膜の役割を行い、主成分はＣｒ、ＣｒＮ、ＣｒＣＮ、ＣｒＯＮ、ＣｒＣＯＮ、ＣｒＯ、ＣｒＣＯから選択された１種またはこれらの混合物である。この時、反射防止膜の反射率は、露光光の波長で１０〜２５％であり、光学密度は２．５以上である。特に光学密度の場合に、金属膜１３０単独で２．５以上を具現するか、位相反転膜１２０と金属膜１３０とを結合して２．５以上の光学密度を具現することもできる。また金属膜１３０は、膜厚さ方向に構成元素の組成比の差が３ａｔ％以上の区間の厚さが５０Å以下であり、このように構成元素の組成比の差が３ａｔ％以上の区間は、深さ方向に連続的に変わる区間で形成される。
【００２８】
このとき、膜の深さ方向に連続的に変わる区間が形成されるというのは、それぞれの薄膜の特性制御のための工程条件が、プラズマを消していない状態で連続的にまたは段階的に変わる区間を一つ以上含めて蒸着されるということを意味する。すなわち、膜の深さ方向に連続的に変わる区間が形成されるためには、基板に対する薄膜のスパッタリング中に、工程条件に連続的または段階的な変化を持つことを意味する。
【００２９】
さらに、金属膜１３０は遮光膜、反射防止膜、エッチング阻止膜の３層構造を持つことができる。３層構造の金属膜１３０において、遮光膜及び反射防止膜として機能する層はＭｏＳｉを主成分とし、ＭｏＳｉ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＣ、ＭｏＳｉＣＮ、ＭｏＳｉＣＯ、ＭｏＳｉＣＯＮから選択された１種またはこれらの混合物を含む。そして、エッチング阻止膜として機能する層はクロムを主成分とし、Ｃｒ、ＣｒＮ、ＣｒＣＮ、ＣｒＯＮ、ＣｒＣＯＮ、ＣｒＯ、ＣｒＣＯから選択された１種またはこれらの混合物を含む。さらに、３層構造の金属膜１３０は、膜厚さ方向に構成元素の組成比の差が３ａｔ％以上の区間の厚さが５０Å以下であり、このように構成元素の組成比の差が３ａｔ％以上の区間は、膜の深さ方向に連続的に変わる区間（すなわち、界面のない区間）で形成される。また金属膜１３０は、内部に界面を持つ段階的な複数層膜構造を持つか、位相反転膜１２０と同様に膜の深さ方向に連続的に変わる区間を持つことができる。さらに、位相反転膜１２０と金属膜１３０との間にさらにエッチング阻止膜が含まれうる。
【００３０】
レジスト膜１４０は強酸を含むレジスト物質で構成され、レジスト膜１４０の下部には、レジスト膜１４０より高い濃度を持つ強酸を含む有機薄膜が形成されることが望ましい。この時、レジスト膜１４０の下部に位置した有機薄膜は、露光工程の適用如何に関係なく現像液により現像される。レジスト膜１４０の厚さは、１，０００〜４、５００Åであることが望ましい。そして、レジスト膜１４０の下部に、レジスト膜１４０より高い濃度を持つ強酸を含む厚さ７００Å以下の有機薄膜が形成されることが望ましい。この時、レジスト膜１４０の下部に位置する有機薄膜は、露光工程の適用如何に関係なく現像液により現像されきる。そして、ハードマスク膜１３０の表面にコーティングされるレジスト物質は、化学増幅型レジストである。
【００３１】
図２は、本発明によるハーフトーン型位相反転マスク用ブランクマスクの製造過程を図示したフローチャートである。図２を参照するに、６０２５サイズの透明基板１１０上に、ＨＰまたはＨＩＰ方式で製造されたＭｏ：Ｓｉの組成比が２：８（すなわち、Ｍｏ：Ｓｉ＝２０ａｔ％：８０ａｔ％）のスパッタ・ターゲットを利用して、図３に示したようなロング・スルー・スパッタリング装備を適用して位相反転膜１２０を形成する。位相反転膜１２０の蒸着時の工程条件は、次の表に記載された通りである。
【００３２】
【表２】
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表２に記載されたような工程条件で、３０秒間位相反転膜１２０に対する第１蒸着工程を行う（Ｓ２００）。この時、ガス流量は３〜５ｓｃｃｍに限定されるものではなく、体積％（ｖｏｌ％）を基準にアルゴン（Ａｒ）は１０〜７０％、窒素（Ｎ２）は２０〜８５％の範囲で選択でき、圧力の場合にも０．０１〜０．４Ｐａの範囲で選択でき、スパッタリング電力の場合にも０．６〜１３Ｗ／ｍｍの範囲で選択できる。次いで、連続的に第２蒸着工程を行う（Ｓ２１０）。この場合にも、位相反転膜１２０の特性を調節するために工程条件の変更が可能である。
【００３３】
以上のような過程を通じて、厚さ方向に２つの特性を持つ単一層の位相反転膜１２０を製造できる。この時、透明基板１１０上に下部層と上部層との界面がない位相反転膜１２０を形成するために、位相反転膜１２０の下部層から上部層に蒸着条件を変更する時、アルゴンガスの流量は３ｓｃｃｍに維持し続け、窒素ガスの流量は、５→９→１３→１７（ｓｃｃｍ）のように段階的に増加させた。またスパッタリング電力も、０．７→１．０→１．２→１．５（ｋＷ）のように段階的に増加させた。この時、オーガー（Ａｕｇｅｒ）を通じて行った結果、位相反転膜１２０の元素含有量は、下部層の場合にはＭｏが１５ａｔ％、Ｓｉが４０ａｔ％、そしてＮが４５ａｔ％であり、上部層の場合にはＭｏが１１ａｔ％、Ｓｉが３５ａｔ％、そしてＮが５４ａｔ％である。このように位相反転膜１３０の上部層は相対的に多くの窒素を含むので、耐化学性、モヤ、金属薄膜との優秀な接着力、残留応力、優秀な非晶質状態を達成できる。そして位相反転膜１２０の下部層は相対的に少ない窒素を含むので、耐露光性、基板との優秀な接着力、面抵抗に優れ、特にピンホール及びパーチクルの優秀な特性を得ることができる。そして、位相反転膜１２０には、膜を構成する一つ以上の元素の組成比が膜の厚さ方向に連続的に変わる区間を形成することによって、ピンホール及びパーチクル特性を向上させることができる。
【００３４】
次いで、スパッタリング工程を通じて位相反転膜１２０上に金属膜１３０を形成する（Ｓ２２０）。この時、金属膜１３０は２層以上の薄膜で構成される。次いで、金属膜１３０上にスピンコーティングで、強酸を含有する有機薄膜を１００Åの厚さに形成する（Ｓ２３０）。かかる有機薄膜は、ソフトベーキング条件の調節を通じて露光工程なしに現像液で現像できる。また、ソフトベーキング条件の調節を通じて露光工程後現像工程により現像されず、ドライエッチング工程のみを通じて除去することもできる。次いで、有機薄膜上にポジティブ型化学増幅型レジスト物質をコーティングして、最終的なレジスト膜を形成する（Ｓ２４０）。以上のような過程を通じて連続的な複数層膜の構造を持つハーフトーン型位相反転ブランクマスクの製造が可能である。そして、製造されたハーフトーン型位相反転ブランクマスクをパターニング及びエッチングして、ハーフトーン型位相反転フォトマスクを製造できる。
【００３５】
以上、本発明の望ましい実施形態について図示して説明したが、本発明は前述した特定の望ましい実施形態に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱せず、当業者ならば多様な変形実施が可能であるということはいうまでもなく、かかる変更は、特許請求の範囲に記載の範囲内にある。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、ハーフトーン型位相反転ブランクマスク、ハーフトーン型位相反転フォトマスク関連の技術分野に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００３７】
１００  ハーフトーン型位相反転ブランクマスク
１１０  透明基板
１２０  位相反転膜
１３０  金属膜
１４０  レジスト膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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