(57)【要約】【課題】良好にパターンを形成することが可能なフォトマスクブランクを提供する。【解決手段】フッ素系ドライエッチングでは実質的なエッチングがされず且つ酸素含有塩素系ドライエッチングでエッチングが可能なクロムを含む遮光膜１３の上に、フッ素系ドライエッチング且つ酸素含有塩素系ドライエッチングでエッチングが可能なクロムを含まない膜１４が積層される。【選択図】      図１
2011123426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素系ドライエッチングでは実質的なエッチングがされず且つ酸素含有塩素系ドライエッチングでエッチングが可能なクロムを含む第１の膜の上に、フッ素系ドライエッチング且つ酸素含有塩素系ドライエッチングでエッチングが可能なクロムを含まない第２の膜が積層されることを特徴とするフォトマスクブランク。
【請求項２】
前記第１の膜は、膜厚が３０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下の遮光膜、膜厚が２ｎｍ以上３０ｎｍ以下の反射防止膜、及びハードマスク膜の少なくとも一つ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】
前記第１の膜は、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金属化合物膜又はクロムを主成分とする金属膜もしくは合金膜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】
前記第２の膜の下に、酸素含有塩素系ドライエッチングでは実質的なエッチングがされず且つフッ素系ドライエッチングでエッチング可能な遮光膜、反射防止膜、ハードマスク膜、位相シフト膜及び透明性基板のいずれか一つが形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフォトマスクブランク。
【請求項５】
前記第２の膜の膜厚は０．５ｎｍ以上１０ｎｍ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】
前記第２の膜は、遷移金属を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のフォトマスクブランク。
【請求項７】
前記遷移金属は、モリブデン、タンタル、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウムおよびニオブ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６に記載のフォトマスクブランク。
【請求項８】
前記遷移金属の含有量は、遷移金属と珪素との合計に対し１０原子％以上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ブランク。
【請求項９】
前記第２の膜の上に、膜厚が５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下のレジスト膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のフォトマスクブランク。
【請求項１０】
フッ素系ドライエッチングでは実質的なエッチングがされず且つ酸素含有塩素系ドライエッチングでエッチングが可能なクロムを含む第１の膜の上に、フッ素系ドライエッチング且つ酸素含有塩素系ドライエッチングでエッチングが可能なクロムを含まない第２の膜が形成されているフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記第２の膜上に、パターンを有するレジストを形成する工程と、
前記レジストをマスクとして用いて酸素含有塩素系ドライエッチングで前記第１の膜及び前記第２の膜をエッチングする工程と、
前記レジストを除去する工程と
を含む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、高精度の微細パターンを有する半導体集積回路等の製造に用いられるフォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）等の半導体デバイスの高集積化に伴って、回路パターンの微細化が進んでいる。このような微細な回路パターンを実現するためには、回路を構成する配線パターンやコンタクトホールパターンの細線化が要求されている。これらのパターニングは一般にフォトマスクを用いた光リソグラフィにより形成されるため、原版となるフォトマスクのパターンは微細かつ高精度で形成されることが求められている。
【０００３】
ところで、フォトマスクパターンの作成としては、ガラス基板等の透明性基板上に形成された遮光膜を有するフォトマスクブランク上にレジスト膜を形成し、その後、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、パターンが描写されたレジスト膜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部と透光部からなるパターン（フォトマスクパターン）を形成する方法が一般的である。フォトマスクパターンの微細化に伴い、描画は電子ビーム露光が主流となり、また、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となっている。
【０００４】
パターンの描画に用いられる電子ビーム描画装置は、パターン微細化の要求に伴い高分解能を得るため、高加速電圧化が進んでいる。しかしながら、電子ビームの加速電圧が高いと、レジストを描画する際にレジスト膜を透過してしまう電子量が増加し、レジストの感度が低下してしまうという問題がある。
【０００５】
このため、フォトマスクの製作に用いられるレジストは、感度が高い化学増幅型レジストが主流となっている。代表的な化学増幅型レジストは、光もしくは電子ビームにより酸を発生するいわゆる光酸発生剤を用いるものである。ネガ型レジストは、光もしくは電子ビームが照射されることで発生した酸が架橋反応を起こさせてその部分の溶剤（現像剤）に対する溶解性を低下させるように作用するものであり、ポジ型レジストは、光もしくは電子ビームが照射されることで発生した酸が樹脂の保護基を外して溶解性を高めるように作用するものである。発生した酸は触媒として作用し、次の反応を開始させたり、あるいは促進させたりするなど、連鎖的な反応を引き起こすため、このような化学増幅型レジストは、高感度であるにもかかわらず、高解像度であるという利点をもつ（例えば特許文献１を参照）。
【０００６】
フォトマスクブランクの遮光膜としてはクロム系化合物が主流である。このようなクロム系化合物からなる遮光膜を透明性基板上もしくは珪素系化合物からなる位相シフト膜上に積層する。また、遮光膜として珪素系化合物を用い、その上にクロム系化合物もしくはクロム金属膜からなるハードマスクもしくは反射防止膜を積層するフォトマスクブランクも提案されている（例えば特許文献２を参照）。
【０００７】
しかしながら、クロムを含む膜の上に直接化学増幅型レジストを設ける前記フォトマスクブランクの場合、クロムを含む膜と化学増幅型レジストとの界面における化学増幅型レジストの断面形状が悪化してしまう。具体的には、前記化学増幅型レジストがポジ型レジストの場合は裾引き形状、ネガ型レジストの場合は食い込み形状となる。これは、クロム化合物が有するローンペア（非共有電子対）に酸が配位され、前記界面付近の前記レジスト中の酸が失活してしまうためである。
【０００８】
このようにレジストの断面形状が悪化すると、レジストパターンをエッチングマスクとして下層のクロムを含む膜をエッチングする際に、所望の寸法からのずれが生じてしまう。具体的には、ポジ型レジストの場合、裾引き形状による微小スペースもしくはホールの抜け不良が生じ、ネガ型レジストの場合、食い込み形状による現像時もしくは洗浄時のレジストパターン倒れ等が生じる。
【０００９】
このような問題を解決する手段としては、クロムを含む膜の上にクロムを含まない珪素系化合物からなる膜を積層する方法が提案されている（例えば特許文献３を参照）。しかしながら、前記クロムを含む膜はフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）では実質的にエッチングされず、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）でエッチングされるのに対し、前記クロムを含まない珪素系化合物からなる膜は酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）では実質的にエッチングされず、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）にてエッチングされる。このため、ドライエッチングの工程と条件が増加するため、フォトマスク作製のサイクルタイムが増加するとともに、エッチング装置のレート制御や欠陥管理をする上で不利となる。また、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）は指向性に乏しく等方的にエッチングが進む。このため、酸素含有塩素系ドライエッチングによりパターニングされたクロムを含む膜の寸法は、異方的なフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）にてパターニングされたクロムを含まない珪素化合物からなる膜の寸法との間にずれを生じる。その結果、最終的なフォトマスクパターンの寸法のずれの原因となる。また、互いに寸法の異なるこの二つの膜をエッチングマスクとしてさらに下層の膜をエッチングする場合、この下層の膜の断面形状の悪化を生じるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平４−２２６４６１号公報
【特許文献２】特開２００８−２６８９８０号公報
【特許文献３】特開２００６−１４６１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、良好にパターンを形成することが可能なフォトマスクブランクを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第一の視点に係るフォトマスクブランクの態様は、フッ素系ドライエッチングでは実質的なエッチングがされず且つ酸素含有塩素系ドライエッチングでエッチングが可能なクロムを含む第１の膜の上に、フッ素系ドライエッチング且つ酸素含有塩素系ドライエッチングでエッチングが可能なクロムを含まない第２の膜が積層されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第一の視点に係るフォトマスクの製造方法の態様は、フッ素系ドライエッチングでは実質的なエッチングがされず且つ酸素含有塩素系ドライエッチングでエッチングが可能なクロムを含む第１の膜の上に、フッ素系ドライエッチング且つ酸素含有塩素系ドライエッチングでエッチングが可能なクロムを含まない第２の膜が形成されているフォトマスクブランクを用意する工程と、前記第２の膜上に、パターンを有するレジストを形成する工程と、前記レジストをマスクとして用いて酸素含有塩素系ドライエッチングで前記第１の膜及び前記第２の膜をエッチングする工程と、前記レジストを除去する工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、良好にパターンを形成することが可能なフォトマスクブランクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るフォトマスクブランクの基本的な構成を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るフォトマスクブランクの基本的な構成を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係るフォトマスクの製造方法の一部を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係るフォトマスクの製造方法の一部を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施例１に係るフォトマスクの製造方法の一部を概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施例１に係るフォトマスクの製造方法の一部を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施例１に係るフォトマスクの製造方法の一部を概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施例１に係るフォトマスクの製造方法の一部を概略的に示す断面図である。
【図９】本発明の実施例１に係るフォトマスクの製造方法の一部を概略的に示す断面図である。
【図１０】本発明の実施例１に係るフォトマスクの製造方法の一部を概略的に示す断面図である。
【図１１】本発明の実施例２に係るフォトマスクの製造方法の一部を概略的に示す断面図である。
【図１２】本発明の実施例２に係るフォトマスクの製造方法の一部を概略的に示す断面図である。
【図１３】本発明の実施例２に係るフォトマスクの製造方法の一部を概略的に示す断面図である。
【図１４】本発明の実施例２に係るフォトマスクの製造方法の一部を概略的に示す断面図である。
【図１５】本発明の実施例２に係るフォトマスクの製造方法の一部を概略的に示す断面図である。
【図１６】本発明の実施例２に係るフォトマスクの製造方法の一部を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態の詳細を図面を参照して説明する。
【００１７】
本実施形態では、互いに組成が異なり、且つ同一のドライエッチング条件でエッチング可能な材料を最適に選択することにより、ハーフピッチ４５ｎｍ以降のパターン転写に対応したフォトマスク作製の課題である、微細パターンの形成とパターン寸法の高精度の制御を達成することが可能なフォトマスクブランクについて説明する。
【００１８】
図１に示すように、本発明の実施形態に係るフォトマスクブランク（位相シフトマスクブランク）１５は、透明性基板１１の上に、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フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）でエッチング可能な位相シフト膜１２を備え、この位相シフト膜１２の上に、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）では実質的なエッチングがされず且つ酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）ではエッチング可能なクロムを含む遮光膜（第１の膜）１３を備え、この遮光膜１３の上に、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）且つ酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）でエッチングが可能なクロムを含まない膜（第２の膜）１４を備えている。
【００１９】
つまり、クロムを含まない膜（第２の膜）１４及びクロムを含む遮光膜（第１の膜）１３は、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）でエッチングされ、クロムを含まない膜（第２の膜）１４及び位相シフト膜１２は、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）でエッチングされる。
【００２０】
ここで、透明性基板１１としては、石英ガラスやＣａＦ２あるいはアルミノシリケートガラスなどを用いることが可能である。
【００２１】
位相シフト膜１２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珪素系化合物に金属を含有させたものであり、含有量の比率と膜厚を適宜選択することで露光波長に対する透過率と位相差を調整させたものである。露光波長に対する透過率の値は、最終的なフォトマスク作製終了時に２％以上４０％以下となる。また、露光波長に対する位相差の値は、最終的なフォトマスク作製終了時に１７０度以上１９０度以下となる。これらの値は、露光する設計パターンや条件により適宜選択される。
【００２２】
前記クロムを含む遮光膜（第１の膜）１３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金属化合物膜又はクロムを主成分とする金属膜もしくは合金膜であり、炭素やフッ素などの非金属元素が含有されてもよい。膜厚は３０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下であるが、露光波長に対する透過率が下層の位相シフト膜１２を含めて０．１％以下になるように膜厚を選択することが好ましい。
【００２３】
なお、前記クロムを含む遮光膜１３の具体的な原子組成は、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％の範囲である。
【００２４】
また、前記クロムを含む遮光膜１３は、複数の異なる組成のクロムを含む膜を積層させて反射防止層とするようにしてもよい。この場合、露光波長に対する反射率を例えば２０％以下、好ましくは１５％以下に抑えることが、露光の際にフォトマスクと投影露光面との間での多重反射を抑制する上で望ましい。さらに、フォトマスクブランクやフォトマスクの反射検査に用いる波長（例えば２５７ｎｍ）に対する反射率を例えば３０％以下とすることが、欠陥を高精度で検出する上で望ましい。
【００２５】
クロムを含まない膜（第２の膜）１４の膜厚は、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。また、反応性スパッタリング等の方法により精度良く積層し、且つ、フォトマスクの現像や洗浄時のダメージを考慮すると、クロムを含まない膜１４の膜厚は１ｎｍ以上が望ましい。さらに、クロムを含まない膜１４の膜厚を５ｎｍ以下に薄膜化した場合、クロムを含まない膜１４上に形成されたレジストを用いて酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）を行う際に、クロムを含まない膜１４のエッチングを早く完了することができ、前記レジストへのダメージを低減することができる。
【００２６】
またクロムを含まない膜１４は、遷移金属を含有する。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モリブデンが望ましい。また、クロムを含まない膜１４は、前記遷移金属を含む珪素酸化物や珪素窒化物あるいは珪素酸窒化物であってもよい。
【００２７】
なお、クロムを含まない膜１４の具体的な原子組成は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）と珪素（Ｓｉ）の合計に対して、モリブデン（Ｍｏ）が１０原子％〜１００原子％の範囲である。また、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）でのエッチング加工の容易性の観点から、モリブデン（Ｍｏ）と珪素（Ｓｉ）の合計に対して、モリブデン（Ｍｏ）が３０原子％〜１００原子％の範囲であることが望ましい。
【００２８】
このように、フォトマスクブランク１５は、クロムを含まない膜（第２の膜）１４の組成と膜厚を適宜選択し、クロムを含まない膜（第２の膜）１４とクロムを含む遮光膜（第１の膜）１３とを連続して酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）でエッチングすることでフォトマスクを形成することが可能な構造を有している。
【００２９】
なお、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）の条件はとしては、クロム化合物膜をドライエッチングする際に用いられる公知のものでよく、特別な制限は無い。また、塩素系ガスと酸素ガスに加えて、ヘリウムなどの不活性ガスを混合しても良い。
【００３０】
また、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）の条件は、珪素系化合物膜をドライエッチングする際に用いられる公知のものでよく、特別な制限は無い。フッ素系ガスとしては、ＣＦ４やＣ２Ｆ６が一般的であり、必要に応じて窒素ガスやヘリウムなどの不活性ガスを混合しても良い。
【００３１】
また、フォトマスクブランク１５を用いてフォトマスクを形成する際に、クロムを含まない膜（第２の膜）１４上にレジスト膜が形成される。このレジスト膜の材料としては、高精度パターンの形成を可能とする電子ビーム描画用の化学増幅型レジストを用いることが好ましい。また、ポジ型でもネガ型どちらでも良い。このレジスト膜の膜厚は、例えば５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である。特に、微細なパターン形成が求められるフォトマスクを作製する場合、パターン倒れを防止する上で、レジストパターンのアスペクト比が大きくならないようにレジスト膜を薄膜化することが必要であるため、２００ｎｍ以下の膜厚が好ましい。一方、レジスト膜の膜厚の下限は用いるレジスト膜の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。このため、一般的な材料を用いた場合のレジスト膜の膜厚は５０ｎｍ以上であるが、より好ましくは７５ｎｍ以上である。
【００３２】
図２に示すように、本発明の実施形態に係るフォトマスクブランク（バイナリマスクブランク）２５は、透明性基板２１の上に、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フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）でエッチング可能な遮光膜２２を備え、この遮光膜２２の上に、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）では実質的なエッチングがされず且つ酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）ではエッチング可能なクロムを含むハードマスク膜（第１の膜）２３を備え、このハードマスク膜２３の上に、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）且つ酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）でエッチングが可能なクロムを含まない膜（第２の膜）２４を備えている。
【００３３】
つまり、クロムを含まない膜（第２の膜）２４及びクロムを含むハードマスク膜（第１の膜）２３は、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）でエッチングされ、クロムを含まない膜（第２の膜）２４及び遮光膜２２は、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）でエッチングされる。
【００３４】
ここで、透明性基板２１の組成や膜厚は、上述した透明性基板１１と同様である。
【００３５】
遮光膜２２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珪素系化合物に金属を含有させたものであり、含有量の比率と膜厚を適宜選択することで露光波長に対する透過率を調整させたものである。露光波長に対する透過率の値は、最終的なフォトマスク作製終了時に０．１％以下になるように選択することが好ましい。
【００３６】
また、遮光膜２２は、複数の異なる組成の珪素系化合物の膜を積層させて反射防止層とするようにしてもよい。この場合、露光波長に対する反射率を例えば２０％以下、好ましくは１５％以下に抑えることが、露光の際にフォトマスクと投影露光面との間での多重反射を抑制する上で望ましい。さらに、フォトマスクブランクやフォトマスクの反射検査に用いる波長（例えば２５７ｎｍ）に対する反射率を例えば３０％以下とすることが、欠陥を高精度で検出する上で望ましい。
【００３７】
クロムを含むハードマスク膜（第１の膜）２３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金属化合物膜又はクロムを主成分とする金属膜もしくは合金膜であり、炭素やフッ素などの非金属元素が含有されてもよい。膜厚は２ｎｍ以上３０ｎｍ以下であり、エッチング時のレジストへのダメージを低減する上では５ｎｍ以下が望ましい。
【００３８】
なお、クロムを含むハードマスク膜（第１の膜）２３の具体的な組成の範囲は、上述したクロムを含む遮光膜１３と同様である。
【００３９】
クロムを含まない膜（第２の膜）２４の具体的な組成や膜厚の範囲は、上述したクロムを含まない膜１４と同様である。
【００４０】
このように、フォトマスクブランク２５は、クロムを含まない膜（第２の膜）２４の組成と膜厚を適宜選択し、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）でクロムを含まない膜（第２の膜）２４とクロムを含むハードマスク膜（第１の膜）２３とを連続してエッチングすることでフォトマスクを形成することが可能な構造を有している。
【００４１】
また、フォトマスクブランク２５を用いてフォトマスクを形成する際に、クロムを含まない膜（第２の膜）２４上にレジスト膜が形成される。このレジスト膜の材料や膜厚は、上述したクロムを含まない膜（第２の膜）１４上に形成されるレジスト膜と同様である。
【００４２】
上記実施形態のフォトマスクブランクによれば、フッ素系ドライエッチングでは実質的なエッチングがされず且つ酸素含有塩素系ドライエッチングでエッチングが可能なクロムを含む第１の膜の上に、フッ素系ドライエッチング且つ酸素含有塩素系ドライエッチングでエッチングが可能なクロムを含まない第２の膜が積層されている。
【００４３】
クロムを含む膜の上に直接化学増幅型レジストを設ける場合、クロムを含む膜との界面付近の化学増幅型レジスト中の酸が失活する。しかし、本実施形態では、クロムを含む膜と直接化学増幅型レジストとの間に、クロムを含まない膜が形成されているため、化学増幅型レジスト中の酸の失活を防止することができる。これにより、良好なレジスト断面形状を得ることが可能である。
【００４４】
また、クロムを含む膜はフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）では実質的にエッチングされず、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）でエッチングされ、クロムを含まない膜は酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）では実質的にエッチングされず、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）にてエッチングされる場合、クロムを含む膜とクロムを含まない膜との間の寸法ずれ生じる。なぜならば、クロムを含む膜とクロムを含まない膜とをエッチングする際に、等方的な酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）と異方的なフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）を組み合わせる必要があるからである。しかし、本実施形態のでは、クロムを含まない膜の組成と膜厚を適宜選択し、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）でエッチングされる構成になっている。このため、クロムを含む膜とクロムを含まない膜とをエッチングする際に、等方的な酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）と異方的なフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）を組み合わせる必要がない。これにより、クロムを含む膜とクロムを含まない膜との間の寸法ずれを低減し、最終的なフォトマスクパターンの寸法ずれやさらに下層の膜の断面形状の悪化を回避できる。
【００４５】
また、クロムを含む膜とクロムを含まない膜とは同一のエッチング条件である酸素含有塩素系ドライエッチングでエッチングすることが可能である。このため、クロムを含む膜とクロムを含まない膜とを連続してエッチングすることが可能である。
【００４６】
その結果、フォトマスク作製のサイクルタイムとエッチング装置の管理負荷を低減できるとともに、良好なフォトマスクパターンの寸法および断面形状を得ることが可能である。したがって、このようなフォトマスクブランクおよびフォトマスクの製造方法を用いることにより、ハーフピッチ４５ｎｍ以降のパターン転写に対応した、微細なフォトマスクパターンを高精度で形成したフォトマスクを得ることができる。
【００４７】
さらに、本発明においては、クロムを含まない膜の組成と膜厚を適宜選択することで、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）にてもエッチング可能としている。詳細は後述するが、これにより、クロムを含む膜の下層の膜をフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）にてエッチングする際にクロムを含まない膜を同時に除去することが可能となり、クロムを含まない膜を除去するためだけの特別な工程を増やす必要がない。
【００４８】
なお、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し、酸素や窒素の含有量を変化させることにより、膜の透過率や反射率を調整することが可能である。
【００４９】
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】
【００５０】
図１に示すように、位相シフトマスクブランク１５は、透明性基板１１の上に、酸素含有塩素系ドライエッチングでは実質的なエッチングがされず且つフッ素系ドライエッチングでエッチング可能な位相シフト膜１２を備え、この位相シフト膜１２の上に、フッ素系ドライエッチングでは実質的なエッチングがされず且つ酸素含有塩素系ドライエッチングではエッチング可能なクロムを含む遮光膜１３を備え、この遮光膜１３の上に、フッ素系ドライエッチング且つ酸素含有塩素系ドライエッチングでエッチングが可能なクロムを含まない膜１４を備えている。
【００５１】
ここで、透明性基板１１は例えば石英ガラスであり、位相シフト膜１２は例えば珪素酸化物を主成分とする珪素系化合物に金属を含有させたものであり、含有量の比率と膜厚を適宜選択することで露光波長に対する透過率と位相差を調整している。露光波長に対する透過率の値は、最終的なフォトマスク作製終了時に２％以上４０％以下となる。また、露光波長に対する位相差の値は、最終的なフォトマスク作製終了時に１７０度以上１９０度以下となる。
【００５２】
クロムを含む遮光膜（第１の膜）１３は、例えばクロム酸化物を主成分とする金属化合物膜である。膜厚は３０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下であり、この値は、露光波長に対する透過率が下層の位相シフト膜を含めて０．１％以下になるように選択する。
【００５３】
クロムを含まない膜（第２の膜）１４は、モリブデン（遷移金属）を含有している。膜厚は１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。クロムを含まない膜１４の具体的な原子組成は、例えば、モリブデンと珪素の合計に対して、モリブデンが１０原子％〜１００原子％の範囲である。また、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）でのエッチング加工の容易性の観点から、モリブデンと珪素の合計に対して、モリブデンは３０原子％〜１００原子％である。
【００５４】
次に、図３〜図１０を用いて、位相シフトマスクブランク１５を用いた位相シフトマスクの製造方法を説明する。図３〜図１０は、位相シフトマスクブランク１５を用いた位相シフトマスクの製造方法を概略的に示す断面図である。
【００５５】
この位相シフトマスクブランク１５を用いた位相シフトマスクの製造方法は、クロムを含む遮光膜（第１の膜）１３及びクロムを含まない膜（第２の膜）１４を酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）で連続してパターニングする工程を有する。
【００５６】
まず、図３に示すように、位相シフトマスクブランク１５のクロムを含まない膜１４の上にレジスト膜１６を形成する。なお、レジスト膜１６は化学増幅型レジストである。レジスト膜１６の膜厚は、例えば５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である。
【００５７】
次に、図４に示すように、クロムを含まない膜１４上に形成されたレジスト膜１６に対し、図示せぬ電子ビーム描画装置を用いてパターンの描画を施す。この際、電子ビームのエネルギー密度は３〜４０μＣ／ｃｍ２である。この描画の後に加熱処理および現像処理を施すことでレジスト膜１６にパターンが形成される。
【００５８】
次に、図５に示すように、パターンが形成されたレジスト膜１６をマスクとして用いて、クロムを含まない膜（第２の膜）１４及びクロムを含む遮光膜（第１の膜）１３を酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）で連続してパターニングする。また、位相シフト膜１２は、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）では実質的にエッチングされないため、本工程ではパターニングされずに残る。
【００５９】
次に、図６に示すように、クロムを含まない膜１４及びクロムを含む遮光膜１３を酸素含有塩素系ドライエッチングでパターニングした後、残存したレジスト膜１６を剥離除去する。レジスト膜１６の剥離除去の方法としては、ドライエッチングにより行うことも可能だが、本実施例では剥離液を用いてウェット剥離する。
【００６０】
次に、図７に示すように、パターンが形成されたクロムを含まない膜１４及びクロムを含む遮光膜１３をマスクとして用いて、位相シフト膜１２をフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）でパターニングする。また、クロムを含まない膜（第２の膜）１４は、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）でもエッチングが可能であるため本工程にて除去される。クロムを含む遮光膜（第１の膜）１３は、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）では実質的にはエッチングされないため、本工程では除去されずに残る。
【００６１】
次に、図８に示すように、クロムを含む遮光膜１３上及び透明性基板１１上にレジスト膜１７を形成する。そして、図４に示す工程と同様に、図示せぬ電子ビーム描画装置を用いてパターンの描画を施す。その後、加熱処理および現像処理を施すことでレジスト膜１７にパターンが形成される。
【００６２】
次に、図９に示すように、パターンが形成されたレジスト膜１７をマスクとして用いてクロムを含む遮光膜１３を酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）でパターニングする。位相シフト膜１２は、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）では実質的にエッチングされないため、本工程ではパターニングされずに残る。
【００６３】
次に、図１０に示すように、残存したレジスト膜１７を剥離除去する。レジスト膜１７の剥離除去の方法としては、ドライエッチングにより行うことも可能だが、本実施例では剥離液を用いてウェット剥離する。
【００６４】
上記の工程を経て、本発明の実施例１に係る位相シフトマスクが完成する。
【実施例２】
【００６５】
図２に示すように、本発明の実施形態に係るフォトマスクブランク（バイナリマスクブランク）２５は、透明性基板２１の上に、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フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）でエッチング可能な遮光膜２２を備え、この遮光膜２２の上に、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）では実質的なエッチングがされず且つ酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）ではエッチング可能なクロムを含むハードマスク膜（第１の膜）２３を備え、このハードマスク膜２３の上に、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）且つ酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）でエッチングが可能なクロムを含まない膜（第２の膜）２４を備えている。
【００６６】
ここで、透明性基板２１の組成と膜厚は、上述した透明性基板１１と同様であり、遮光膜２２としては、例えば珪素酸化物に金属を含有させたものであり、含有量の比率と膜厚を適宜選択することで露光波長に対する透過率を調整している。露光波長に対する透過率の値は、最終的なフォトマスク作製終了時に０．１％以下になるように選択する。
【００６７】
クロムを含むハードマスク（第１の膜）２３は、例えばクロム酸化物を主成分とする金属化合物膜であり、膜厚は２ｎｍ以上５ｎｍ以下である。
【００６８】
クロムを含まない膜（第２の膜）２４の具体的な組成と膜厚の範囲は、上述したクロムを含まない膜１４と同様である。
【００６９】
次に、図１１〜図１６を用いて、バイナリマスクブランク２５を用いたバイナリマスクの製造方法を説明する。図１１〜図１６は、バイナリマスクブランク２５を用いたバイナリマスクの製造方法を概略的に示す断面図である。
【００７０】
このバイナリマスクブランク２５を用いたバイナリマスクの製造方法は、クロムを含むハードマスク（第１の膜）２３及びクロムを含まない膜（第２の膜）２４を酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）で連続してパターニングする工程を有する。
【００７１】
まず、図１１に示すように、バイナリマスクブランク２５のクロムを含まない膜２４の上にレジスト膜２６を形成する。なお、レジスト材料とその膜厚は、上述した図３におけるレジスト膜１６と同様である。
【００７２】
次に、図１２に示すように、クロムを含まない膜２４上に形成されたレジスト膜２６に対し、図示せぬ電子ビーム描画装置を用いてパターンの描画を施す。この描画の後に加熱処理および現像処理を施すことでレジスト膜２６にパターンが形成される。この際の描画条件と現像条件は、上述した図４に示す条件と同様である。
【００７３】
次に、図１３に示すように、パターンが形成されたレジスト膜２６をマスクとして用いて、クロムを含まない膜２４及びクロムを含むハードマスク膜２３を酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）で連続してパターニングする。また、遮光膜２２は、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）では実質的にエッチングされないため、本工程ではパターニングされずに残る。
【００７４】
次に、図１４に示すように、クロムを含まない膜２４及びクロムを含むハードマスク膜２３を酸素含有塩素系ドライエッチングでパターニングした後、残存したレジスト膜２６を剥離除去する。レジスト膜２６の剥離除去の条件は、上述した図６に示す条件と同様である。
【００７５】
次に、図１５に示すように、パターンが形成されたクロムを含まない膜２４及びクロムを含むハードマスク２３をマスクとして用いて、遮光膜２２をフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）でパターニングする。クロムを含まない膜２４は、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）でもエッチングが可能であるため本工程にて除去され、クロムを含むハードマスク２３は、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）では実質的にはエッチングされないため、本工程では除去されずに残る。
【００７６】
次に、図１６に示すように、クロムを含むハードマスク２３を酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）で除去し、洗浄する。遮光膜２２は、酸素含有塩素系ドライエッチング（（Ｃｌ／Ｏ）系）では実質的にエッチングされないため、本工程では除去されずに残る。
【００７７】
上記の工程を経て、本発明の実施例２に係るバイナリマスクが完成する。
【００７８】
以上、本発明の実施形態及び実施例を説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出される。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば、発明として抽出され得る。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明では、フォトマスクブランクの層構造、組成および膜厚と、フォトマスク製造の工程および条件を適切な範囲で選択したので、ハーフピッチ４５ｎｍ以降のパターン転写に対応した、微細なフォトマスクパターンを高精度で形成したフォトマスクを提供することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１１…透明性基板
１２…位相シフト膜
１３…遮光膜
１４…膜
１５…フォトマスクブランク
１６…レジスト膜
１７…レジスト膜
２１…透明性基板
２２…遮光膜
２３…ハードマスク膜
２４…膜
２５…フォトマスクブランク
２６…レジスト膜
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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