(57)【要約】  【解決手段】  基板上に互いに異なる組成の４層以上で構成された多層膜を有するフォトマスクブランクにおいて、上記各層間の界面の組成がなだらかに傾斜していることを特徴とするフォトマスクブランク。  【効果】  本発明によれば、複数の組成の異なる膜を積層した構造のフォトマスクブランクにおいても、その積層膜にマスクパターンをエッチング形成した際のラインエッジラフネスを小さく抑えることが可能となる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に互いに異なる組成の４層以上で構成された多層膜を有するフォトマスクブランクにおいて、上記各層間の界面の組成がなだらかに傾斜し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】
前記多層膜が金属シリサイドと酸素及び／又は窒素の化合物を主成分とする膜で構成されてい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】
前記多層膜にモリブデンシリサイドの酸窒化物を主成分とする膜を１層以上設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のフォトマスクブランク。
【請求項４】
前記多層膜が位相シフト膜であり、かつ前記多層膜上にクロム系遮光膜もしくはクロム系反射防止膜又はこれらクロム系遮光膜及びクロム系反射防止膜を各々１層以上積層した複数層膜を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のフォトマスクブランク。
【請求項５】
組成が異なる複数のターゲットを備えたスパッタリング成膜装置を用いてスパッタリング成膜を行うに際し、前記複数のターゲットに印加する電力の組み合わせを、各層の界面付近で徐々に変えることにより組成の異なる膜を複数層形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のフォトマスクブランクの製造方法。
【請求項６】
前記ターゲットの組み合わせが、金属シリサイドターゲットとシリコンターゲットであることを特徴とする請求項５記載のフォトマスクブランクの製造方法。
【請求項７】
前記ターゲットの組み合わせが、金属ターゲットとシリコンターゲットであることを特徴とする請求項５記載のフォトマスクブランクの製造方法。
【請求項８】
前記複数のターゲットにより多層膜をスパッタリング成膜する際に、ターゲットに印加する電力の組み合わせを各層の界面付近で徐々に変える際の電力傾斜期間が、各層を成膜完了するまでの時間の１０％以上であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項記載のフォトマスクブランクの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれか１項記載のフォトマスクブランクの多層膜がパターン形成されてなることを特徴とするフォトマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路等の製造などに用いられるフォトマスクブランク及びフォトマスク並びにフォトマスクブランクの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ及びＶＬＳＩ等の半導体集積回路の製造をはじめとして、広範囲な用途に用いられているフォトマスクは、基本的には透光性基板上にクロムを主成分とした遮光膜を有するフォトマスクブランクの該遮光膜に、フォトリソグラフィ法を応用して紫外線や電子線等を使用することにより、所定のパターンを形成したものである。近年では半導体集積回路の高集積化等の市場要求に伴ってパターンの微細化が急速に進み、これに対して露光波長の短波長化を図ることにより対応してきた。しかしながら、露光波長の短波長化は解像度を改善する反面、焦点深度の減少を招き、プロセスの安定性が低下し、製品の歩留まりに悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００３】
このような問題に対して有効なパターン転写法の一つとして位相シフト法があり、微細パターンを転写するためのマスクとして位相シフトマスクが使用されている。
この位相シフトマスク（ハーフトーン型位相シフトマスク）は、例えば、図９（Ａ），（Ｂ）に示したように、マスク上のパターン部分を形成している位相シフター部ｂと、位相シフターの存在しない基板が露出している部分ａからなり、両者を透過してくる光の位相差を約１８０°とすることで、パターン境界部分の光の干渉により、干渉した部分で光強度はゼロとなり、転写像のコントラストを向上させることができるものである。また、位相シフト法を用いることにより、必要な解像度を得るための焦点深度を増大させることが可能となり、クロム膜等からなる一般的な遮光パターンを持つ通常のマスクを用いた場合に比べて、解像度の改善と露光プロセスのマージンを向上させることが可能なものである。
【０００４】
上記位相シフトマスクは、位相シフター部の光透過特性によって、完全透過型位相シフトマスクとハーフトーン型位相シフトマスクとに実用的には大別することができる。完全透過型位相シフトマスクは、位相シフター部の光透過率が基板露出部と同等であり、露光波長に対して透明なマスクである。ハーフトーン型位相シフトマスクは、位相シフター部の光透過率が基板露出部の数％〜数十％程度のものである。
【０００５】
図１にハーフトーン型位相シフトマスクブランク、図２にハーフトーン型位相シフトマスクの基本的な構造をそれぞれ示す。図１のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは透明基板１のほぼ全面にハーフトーン位相シフト膜２を形成したものである。また、図２のハーフトーン型位相シフトマスクは、上記位相シフト膜２をパターン化したもので、基板１上のパターン部分を形成する位相シフター部２ａ、位相シフターの存在しない基板露出部１ａからなる。ここで、位相シフター部２ａを透過した光は基板露出部１ａを通過した光に対し、位相シフトされ、位相シフター部２ａの透過率は被転写基板上のレジストに対しては感光しない光強度に設定される。従って、露光光を実質的に遮断する遮光機能を有する。
【０００６】
上記ハーフトーン型位相シフトマスクとしては、構造が簡単で製造が容易な単層型のハーフトーン型位相シフトマスクがある。この単層型のハーフトーン型位相シフトマスクとしては、特開平７−１４０６３５号公報（特許文献１）記載のＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＯＮ等のＭｏＳｉ系の材料からなる位相シフターを有するものなどが提案されている。
【０００７】
このような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において重要なことは、使用する露光波長における透過率、反射率、屈折率などの光学特性を満足しつつ、かつ薬品耐性などの耐久性及び低欠陥を実現しなくてはならないことである。
【０００８】
しかしながら、上記の単層型のハーフトーン型位相シフト膜は、光学特性を所望の値に設定すると膜組成が一義的に決まってしまうため、他の要求特性を満足した位相シフト膜を得ることが困難であった。
【０００９】
この問題を回避するために、光学的な特性を満足する層と薬品耐性等のほかの特性を満足する層を複数設けた位相シフト多層膜が提案されている。しかしながら、複数の膜で構成された位相シフト膜は、パターン形成時のエッチングパターン側面に段差が生じやすく、ラインエッジラフネスが悪化するといった問題があった。
【００１０】
更に、上記のような位相シフト膜以外にも組成の異なる複数の膜を積層して、一つの機能を持たせる場合、例えば、異なる組成の膜を交互に積層することによって反射膜を形成した反射型のフォトマスクがあるが、この様なときにも同様の問題に直面している。
【００１１】
【特許文献１】特開平７−１４０６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、エッチングパターンのラインエッジラフネスが十分に小さなフォトマスクを与えるフォトマスクブランク及びそれを用いたフォトマスク並びにフォトマスクブランクの製造方法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】
【００１３】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、基板上に４層以上で構成された多層膜を有し、この多層膜における隣り合う膜の組成が異なる構造のフォトマスクブランクにおいて、多層膜を構成する各膜の界面の組成をなだらかに傾斜させることで、ラインエッジラフネスの小さなマスクパターンを描けるフォトマスクブランク及びそれを用いたフォトマスクが得られることを見出し、本発明をなすに至った。
【００１４】
即ち、本発明は、下記のフォトマスクブランク及びフォトマスク並びにフォトマスクブランクの製造方法を提供する。
請求項１：
基板上に互いに異なる組成の４層以上で構成された多層膜を有するフォトマスクブランクにおいて、上記各層間の界面の組成がなだらかに傾斜し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：
前記多層膜が金属シリサイドと酸素及び／又は窒素の化合物を主成分とする膜で構成されてい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：
前記多層膜にモリブデンシリサイドの酸窒化物を主成分とする膜を１層以上設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のフォトマスクブランク。
請求項４：
前記多層膜が位相シフト膜であり、かつ前記多層膜上にクロム系遮光膜もしくはクロム系反射防止膜又はこれらクロム系遮光膜及びクロム系反射防止膜を各々１層以上積層した複数層膜を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のフォトマスクブランク。
請求項５：
組成が異なる複数のターゲットを備えたスパッタリング成膜装置を用いてスパッタリング成膜を行うに際し、前記複数のターゲットに印加する電力の組み合わせを、各層の界面付近で徐々に変えることにより組成の異なる膜を複数層形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のフォトマスクブランクの製造方法。
請求項６：
前記ターゲットの組み合わせが、金属シリサイドターゲットとシリコンターゲットであることを特徴とする請求項５記載のフォトマスクブランクの製造方法。
請求項７：
前記ターゲットの組み合わせが、金属ターゲットとシリコンターゲットであることを特徴とする請求項５記載のフォトマスクブランクの製造方法。
請求項８：
前記複数のターゲットにより多層膜をスパッタリング成膜する際に、ターゲットに印加する電力の組み合わせを各層の界面付近で徐々に変える際の電力傾斜期間が、各層を成膜完了するまでの時間の１０％以上であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項記載のフォトマスクブランクの製造方法。
請求項９：
請求項１〜４のいずれか１項記載のフォトマスクブランクの多層膜がパターン形成されてなることを特徴とするフォトマスク。
【００１５】
この場合、本発明によれば、基板上に４層以上で構成された互いに組成の異なる多層膜を設けた構造のフォトマスクブランクにおいて、各々の膜の界面の組成がなだらかに傾斜していることで、前記多層膜にパターン形成を施し、フォトマスクを製作した場合に、マスクパターンのラインエッジラフネスを十分に小さくしたものが得られるものである。
【００１６】
更に、位相シフト膜を上記多層膜で形成すると共に、この位相シフト膜上にクロム系遮光膜もしくはクロム系反射防止膜又はこれらを各々１層以上積層した複数層膜を形成することにより、これらが相俟って、より精密なパターンニングが可能となり、更なる半導体集積回路の微細化、高集積化に十分対応することができるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数の組成の異なる膜を積層した構造のフォトマスクブランクにおいても、その積層膜にマスクパターンをエッチング形成した際のラインエッジラフネスを小さく抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明に係るフォトマスクブランクは、４層以上で構成された多層膜を、石英、ＣａＦ2等の露光光が透過する基板又は熱膨張係数が１ｐｐｍ／℃以下の高平坦度基板等の基板上に設けたものである。
【００１９】
本発明の多層膜は、位相シフト膜に適用することもできるし、反射膜や半透過膜などの光学的性質を有する膜として使用することもできる。
【００２０】
位相シフト膜として使用する場合は、図１に示したように、基板１上に、金属シリサイド化合物からなる位相シフト多層膜２を成膜してなるものである。この場合、本発明に係る位相シフトマスクは、位相シフトマスクブランクの位相シフト多層膜をパターン形成してなり、図２に示したように、パターン化された位相シフター部間が第１光透過部（基板露出部）１ａ、パターン化された位相シフト多層膜（位相シフター部）２が第２光透過部２ａとなるものである。
【００２１】
上記の位相シフトマスクブランクは、透明基板上に、酸素源ガス及び／又は窒素源ガスを含むスパッタガスを用いた反応性スパッタ法により成膜することができ、露光光における透過率が数％〜数十％（特に３〜４０％であることが好ましい）を有し、位相シフター部を透過した光の位相が透明基板のみを透過した光に対し１８０度±５度の位相差を有する金属シリサイドの酸化物、窒化物又は酸窒化物から形成された位相シフト多層膜が設けてあるものが好ましい。
【００２２】
ここで、金属シリサイドターゲットとしては、緻密で高純度なターゲットが得られやすいモリブデンシリサイドを用いることが望ましく、前記位相シフト多層膜がモリブデンシリサイドの化合物を主成分とする膜、とりわけモリブデンシリサイドの酸窒化物を１層以上含むことが望ましい。また、モリブデンシリサイドの酸化物、窒化物又は酸窒化物の膜と、シリコンの酸化物、窒化物又は酸窒化物の膜を交互に積層させたものも好ましい。また、本発明の多層膜を反射膜などの積層膜として使用する場合は、ＳｉとＭｏなどの異なる組成の膜を規則正しく積層させた構造とすることが望ましい。
【００２３】
本発明の多層膜は、４層以上で構成されているものである。４層未満では、膜界面の組成及び／又は組成比を傾斜させてもラインエッジラフネスを十分に小さくすることができない。なお、層数の上限は適宜選定され、特に制限されるものではないが、通常２００層以下、特に１００層以下である。
【００２４】
この場合、本発明においては、上記各層は互いに組成が相違し、かつ各層間の界面において組成がなだらかに傾斜しているものである。ここで、組成が異なるとは、各層を構成する構成元素が相違している場合のほか、構成元素が同じでもその組成比が相違している場合も含む。
【００２５】
また、組成がなだらかに傾斜するとは、互いに隣接する層間に一方の層の組成から他方の層の組成に連続的に変化してもよく、段階的に変化してもよく、後者の場合５段階以上、特に１０〜５０段階に組成が変化すればよい。
【００２６】
なお、図１０に示したように、上記組成がなだらかに傾斜する傾斜領域７の厚さｄは、この傾斜領域７を経て変化した組成の単層膜６の上記傾斜領域７の厚さｄをも含む厚さＤの１０％以上、即ちｄ／Ｄ≧０．１であることが好ましい。なお、ｄ／Ｄの上限は適宜選定し得るが、通常、ｄ／Ｄ≦１、特にｄ／Ｄ＝０．５である。ｄ／Ｄ＜０．１ではラインエッジラフネスが劣る場合が生じるおそれがある。なお、厚さＤは３〜６００Å、特に１０〜３００Åであることが好ましい。また、多層膜の全層厚さは３０〜２０００Åが好ましい。
【００２７】
上記多層膜の製造方法につき更に詳述すると、まず、１つのスパッタチャンバー内にモリブデンシリサイド等の金属シリサイドターゲットとシリコンターゲット、あるいはモリブデン等の金属ターゲットとシリコンターゲットとの組み合わせなど各種組成のターゲットを複数設ける。
【００２８】
１層につき１つのターゲットのみを放電、スパッタリングさせてもよいし、複数のターゲットを同時に放電してスパッタリングを行い、夫々のターゲットから飛散する膜成分を合成しながら成膜（一般にコースパッタ（ｃｏ  ｓｐｕｔｔｅｒ）という）してもよい。このとき、基板は、夫々のターゲットからの膜成分が均一に混合されるように、回転させておくことが望ましい。各ターゲットに印加する放電パワーを調整することで所望の膜組成が得られる。
【００２９】
この場合、前記複数のターゲットにより多層膜をスパッタリング成膜する際に、ターゲットに印加する電力の組み合わせを、各層の界面付近で徐々に変える際の電力傾斜期間が、各層を成膜完了するまでの時間の１０％以上、より好ましくは２０〜５０％であることが好ましい。
【００３０】
このような成膜装置を使用し、多層膜を製造するのであるが、１層分の成膜が終了する一定期間手前から各ターゲットの放電パワーを徐々に変更していき、次の膜の組成となるように調整する。この結果、各層の界面付近の組成及び／又は組成比が徐々になだらかに傾斜した構造が得られる。
【００３１】
ここで、このような傾斜した層は、ターゲットに対する放電電力を調整することにより得ることができるが、ターゲットに対する放電電力を連続的に変化させることで、実質的に組成が連続的に変化する傾斜膜が得られ、放電電力を段階的に乃至間欠的に変化させることで、組成が段階的に変化する傾斜膜が得られる。
【００３２】
本発明において、スパッタリング法は、直流電源を用いたものでも高周波電源を用いたものでもよく、また、マグネトロンスパッタリング方式であっても、コンベンショナル方式であってもよい。
【００３３】
スパッタリングガスの組成は、アルゴン、キセノン等の不活性ガスと必要に応じて窒素ガスや酸素ガス、各種酸化窒素ガス、酸化炭素ガス等を成膜される多層膜が所望の組成を持つように適宜に添加するとよい。
【００３４】
位相シフト膜を構成する場合、成膜される位相シフト膜の透過率を上げたい時には、膜中に酸素及び窒素が多く取込まれるようにスパッタリングガスに添加する酸素や窒素を含むガスの量を増やす方法、スパッタリングターゲットに予め酸素や窒素を多く添加したターゲットを用いる方法などにより調製することができる。具体的には、モリブデンシリサイド酸化窒化物（ＭｏＳｉＯＮ）を成膜する場合には、ターゲットとしてモリブデンシリサイドを用い、スパッタガスとしてアルゴンガスと窒素ガスと酸素ガスを含むスパッタガスで反応性スパッタリングすることが好ましい。
【００３５】
また、モリブデンシリサイドの酸化物や窒化物、あるいはモリブデンの代わりに他の金属（例えばジルコニウム等）を用いた場合にも同様である。
【００３６】
ここで、金属シリサイドの酸化物、窒化物、酸窒化物（酸化窒化物）の組成は、Ｍｅ（Ｍｏ，Ｚｒ等の金属）＝０原子％を超え２５原子％以下、好ましくは０．２〜２５原子％、Ｓｉ＝１０〜３３原子％、Ｏ＝０〜６７原子％、Ｎ＝０〜５７原子％の範囲から適宜選定されることが好ましい。
【００３７】
より具体的には、モリブデンシリサイドの酸化物（ＭｏＳｉＯ）の場合は、Ｍｏ＝０原子％を超え２５原子％以下、Ｓｉ＝１０〜３３原子％、Ｏ＝３３〜６７原子％であることが好ましく、モリブデンシリサイドの窒化物（ＭｏＳｉＮ）の場合は、Ｍｏ＝０原子％を超え２５原子％以下、Ｓｉ＝１０〜４２原子％、Ｎ＝３３〜５８原子％であることが好ましく、モリブデンシリサイドの酸化窒化物（ＭｏＳｉＯＮ）の場合は、Ｍｏ＝０．２〜２５原子％、Ｓｉ＝１０〜５７原子％、Ｏ＝１〜６０原子％、Ｎ＝６〜５７原子％であることが好ましい。なお、シリコン酸化物、窒化物、酸窒化物の場合は、上記組成において、Ｍｏ＝０原子％であることが好ましい。
【００３８】
一方、金属膜で積層膜を構成し、例えば反射膜の機能をもたせる場合は、Ｍｏ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ａｌ，Ａｕ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｓｉ等の金属を任意に組み合わせて用いることができ、単体を積層してもよいし、他の金属原子を１〜５０原子％含む合金を組み合わせて積層してもよい。なかでも、ＭｏをＳｉの組み合わせが好ましく、この場合、ＭｏとＳｉの単体を各々積層してもよいし、必要に応じて他の金属元素を１〜５０原子％含むＭｏ合金膜と、他の金属元素を１〜５０原子％含むＳｉ合金膜とを各々積層してもよい。
【００３９】
本発明においては、図３に示したように、位相シフト多層膜２上に、クロム系遮光膜３を設けるか、又は図４に示したように、クロム系遮光膜３からの反射を低減させるクロム系反射防止膜４をクロム系遮光膜３上に形成することもできる。更に、図５に示したように、基板１側から位相シフト多層膜２、第１のクロム系反射防止膜４、クロム系遮光膜３、第２のクロム系反射防止膜４’の順に形成することもできる。
【００４０】
この場合、クロム系遮光膜又はクロム系反射防止膜としてはクロム酸化炭化物（ＣｒＯＣ）又はクロム酸化窒化炭化物（ＣｒＯＮＣ）もしくはこれらを積層したものを用いることが好ましい。
【００４１】
このようなクロム系遮光膜又はクロム系反射防止膜は、クロム単体又はクロムに酸素、窒素、炭素のいずれか又はこれらを組み合わせたものを添加したターゲットを用い、アルゴン、クリプトン等の不活性ガスに炭素源として二酸化炭素ガス等を添加したスパッタガスを用いた反応性スパッタリングにより成膜することができる。
【００４２】
具体的には、ＣｒＯＮＣ膜を成膜する場合にはスパッタガスとしてはＣＨ4，ＣＯ2，ＣＯ等の炭素を含むガスと、ＮＯ，ＮＯ2，Ｎ2等の窒素を含むガスと、ＣＯ2，ＮＯ，Ｏ2等の酸素を含むガスをそれぞれ１種以上を導入するか、これらにＡｒ，Ｎｅ，Ｋｒ等の不活性ガスを混合したガスを用いることもできる。特に、炭素源及び酸素源ガスとしてＣＯ2ガスを用いることが基板面内均一性、製造時の制御性の点から好ましい。導入方法としては各種スパッタガスを別々にチャンバー内に導入してもよいし、いくつかのガスをまとめて又は全てのガスを混合して導入してもよい。
【００４３】
なお、ＣｒＯＣ膜は、Ｃｒが２０〜９５原子％、特に３０〜８５原子％、Ｃが１〜３０原子％、特に５〜２０原子％、Ｏが１〜６０原子％、特に５〜５０原子％であることが好ましく、また、ＣｒＯＮＣ膜は、Ｃｒが２０〜９５原子％、特に３０〜８０原子％、Ｃが１〜２０原子％、特に２〜１５原子％、Ｏが１〜６０原子％、特に５〜５０原子％、Ｎが１〜３０原子％、特に３〜２０原子％であることが好ましい。
【００４４】
本発明のフォトマスクは、上記のようにして得られるフォトマスクブランクの多層膜がパターン形成されてなるものである。
【００４５】
具体的には、図２に示したようなフォトマスクを製造する場合は、図６（Ａ）に示したように、上記のようにして基板１１上に多層膜１２を形成した後、レジスト膜１３を形成し、図６（Ｂ）に示したように、レジスト膜１３をリソグラフィー法によりパターンニングし、更に、図６（Ｃ）に示したように、多層膜１２をエッチングした後、図６（Ｄ）に示したように、レジスト膜１３を剥離する方法が採用し得る。この場合、レジスト膜の塗布、パターンニング（露光、現像）、エッチング、レジスト膜の除去は公知の方法によって行うことができる。
【００４６】
なお、位相シフト多層膜上にクロム系遮光膜及び／又はクロム系反射防止膜（クロム系膜）を形成した場合には、露光に必要な領域の遮光膜及び／又は反射防止膜をエッチングにより除去し、位相シフト多層膜を表面に露出させた後、上記同様に位相シフト多層膜をパターンニングすることにより、図７に示すような基板外周縁側にクロム系遮光膜３が残った位相シフトマスクを得ることができる。また、クロム系膜の上にレジストを塗布し、パターンニングを行い、クロム系膜と位相シフト多層膜をエッチングでパターンニングし、更に露光に必要な領域のクロム系膜のみを選択エッチングにより除去し、位相シフトパターンを表面に露出させてフォトマスクを得ることもできる。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００４８】
［実施例１］
多層膜として、モリブデンシリサイド酸窒化物（ＭｏＳｉＯＮ）膜と酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜の交互積層膜を作成した。
【００４９】
成膜には、図８に示すような２つのターゲット２２ａ，２２ｂを設けた直流スパッタリング装置を用いた。ＭｏＳｉＯＮ膜用のターゲット２２ａとしてＭｏＳｉ3.5ターゲットを使用し、ＳｉＯＮ膜用のターゲット２２ｂとしてＳｉターゲットを使用した。また、スパッタガスとして、Ａｒ＝２０ｃｍ3／ｍｉｎ、Ｎ2＝１００ｃｍ3／ｍｉｎ、Ｏ2＝５ｃｍ3／ｍｉｎの混合ガスを導入した。このとき、スパッタ時のガス圧力は０．２Ｐａになるように設定した。
【００５０】
石英基板上に、まずＭｏＳｉ3.5ターゲットに１０００Ｗの放電電力を印加して、基板を３０ｒｐｍで回転させながらスパッタ成膜を行い、厚み２７０Åまで第１層目膜を成膜した。続けて、ＭｏＳｉ3.5ターゲットの放電電力を徐々に弱めていく一方、Ｓｉターゲットの放電パワーを徐々に強めていった。ＭｏＳｉＯＮ膜を成膜開始してから３０５Åに到達した時に、ＭｏＳｉ3.5ターゲットの放電パワーを０Ｗとし、Ｓｉターゲットの放電パワーが１０００Ｗとなるように変更してＳｉＯＮ膜の成膜への移行を終了した。上記の方法によりｄ／Ｄが０．１の傾斜組成領域を形成した。
【００５１】
次いで、Ｓｉターゲットの放電パワーを０Ｗまで徐々に弱めていく一方、ＭｏＳｉ3.5ターゲットの放電パワーを１０００Ｗまで徐々に強めていく操作を行い、以下同様の操作により膜を交互に積層させ、最終的に合計４層の多層膜を得た。
【００５２】
ラインエッジラフネス（ＬＥＲ）の評価
上記条件で得られた多層膜上に図６（Ａ）に示したように、レジスト膜１３を形成し、図６（Ｂ）に示したように、レジスト膜１３をパターニングし、更に、図６（Ｃ）に示したように、多層膜１２をドライエッチングした後、図６（Ｄ）に示したように、レジスト膜１３を剥離した。得られたパターンを観察し、多層膜のＬＥＲを測定したところ、１０ｎｍと優れた値であった。
【００５３】
［実施例２］
多層膜として、ＭｏＳｉＯＮ膜とＳｉＯＮ膜の交互積層膜を作成した。
成膜には、図８に示すような２つのターゲットを設けた直流スパッタリング装置を用いた。ＭｏＳｉＯＮ膜用のターゲットとしてＭｏＳｉ3.5ターゲットを使用し、ＳｉＯＮ膜用のターゲットとしてＳｉターゲットを使用した。また、スパッタガスとして、Ａｒ＝２０ｃｍ3／ｍｉｎ、Ｎ2＝１００ｃｍ3／ｍｉｎ、Ｏ2＝５ｃｍ3／ｍｉｎの混合ガスを導入した。このとき、スパッタ時のガス圧力は０．２Ｐａになるように設定した。
【００５４】
石英基板上に、まずＭｏＳｉ3.5ターゲットに１０００Ｗの放電電力を印加して、基板を３０ｒｐｍで回転させながらスパッタ成膜を行い、厚み２４０Åまで第１層目膜を成膜した。続けて、ＭｏＳｉ3.5ターゲットの放電電力を徐々に弱めていく一方、Ｓｉターゲットの放電パワーを徐々に強めていった。ＭｏＳｉＯＮ膜を成膜開始してから３１０Åに到達した時に、ＭｏＳｉ3.5ターゲットの放電パワーを０Ｗとし、Ｓｉターゲットの放電パワーが１０００Ｗとなるように変更してＳｉＯＮ膜の成膜への移行を終了した。上記の方法によりｄ／Ｄが０．２の傾斜組成領域を形成した。
【００５５】
次いで、Ｓｉターゲットの放電パワーを０Ｗまで徐々に弱めていく一方、ＭｏＳｉ3.5ターゲットの放電パワーを１０００Ｗまで徐々に強めていく操作を行い、以下同様の操作により膜を交互に積層させ、最終的に合計４層の多層膜を得た。
【００５６】
ラインエッジラフネス（ＬＥＲ）の評価
上記条件で得られた多層膜上に図６（Ａ）に示したように、レジスト膜１３を形成し、図６（Ｂ）に示したように、レジスト膜１３をパターニングし、更に、図６（Ｃ）に示したように、多層膜１２をドライエッチングした後、図６（Ｄ）に示したように、レジスト膜１３を剥離した。得られたパターンを観察し、多層膜のＬＥＲを測定したところ、８ｎｍと優れた値であった。
【００５７】
［実施例３］
多層膜として、ＭｏＳｉＯＮ膜とＳｉＯＮ膜の交互積層膜を作成した。
成膜には、図８に示すような２つのターゲットを設けた直流スパッタリング装置を用いた。ＭｏＳｉＯＮ膜用のターゲットとしてＭｏＳｉ3.5ターゲットを使用し、ＳｉＯＮ膜用のターゲットとしてＳｉターゲットを使用した。また、スパッタガスとして、Ａｒ＝２０ｃｍ3／ｍｉｎ、Ｎ2＝１００ｃｍ3／ｍｉｎ、Ｏ2＝５ｃｍ3／ｍｉｎの混合ガスを導入した。このとき、スパッタ時のガス圧力は０．２Ｐａになるように設定した。
【００５８】
石英基板上に、まずＭｏＳｉ3.5ターゲットに１０００Ｗの放電電力を印加して、基板を３０ｒｐｍで回転させながらスパッタ成膜を行い、厚み１９０Åまで第１層目膜を成膜した。続けて、ＭｏＳｉ3.5ターゲットの放電電力を徐々に弱めていく一方、Ｓｉターゲットの放電パワーを徐々に強めていった。ＭｏＳｉＯＮ膜を成膜開始してから２０３Åに到達した時に、ＭｏＳｉ3.5ターゲットの放電パワーを０Ｗとし、Ｓｉターゲットの放電パワーが１０００Ｗとなるように変更してＳｉＯＮ膜の成膜への移行を終了した。上記の方法によりｄ／Ｄが０．１の傾斜組成領域を形成した。
【００５９】
次いで、Ｓｉターゲットの放電パワーを０Ｗまで徐々に弱めていく一方、ＭｏＳｉ3.5ターゲットの放電パワーを１０００Ｗまで徐々に強めていく操作を行い、以下同様の操作により膜を交互に積層させ、最終的に合計６層の多層膜を得た。
【００６０】
ラインエッジラフネス（ＬＥＲ）の評価
上記条件で得られた多層膜上に図６（Ａ）に示したように、レジスト膜１３を形成し、図６（Ｂ）に示したように、レジスト膜１３をパターニングし、更に、図６（Ｃ）に示したように、多層膜１２をドライエッチングした後、図６（Ｄ）に示したように、レジスト膜１３を剥離した。得られたパターンを観察し、多層膜のＬＥＲを測定したところ、９ｎｍと優れた値であった。
【００６１】
［実施例４］
多層膜として、モリブデン（Ｍｏ）膜とシリコン（Ｓｉ）膜の交互積層膜を作成した。
成膜には、図８に示すような２つのターゲットを設けた直流スパッタリング装置を用いた。Ｍｏ膜用のターゲットとしてＭｏターゲットを使用し、Ｓｉ膜用のターゲットとしてＳｉターゲットを使用した。また、スパッタガスとして、Ａｒ＝７０ｃｍ3／ｍｉｎを導入した。このとき、スパッタ時のガス圧力は０．２Ｐａになるように設定した。
【００６２】
石英基板上に、まずＭｏターゲットに１０００Ｗの放電電力を印加して、基板を３０ｒｐｍで回転させながらスパッタ成膜を行い、厚み２７Åまで第１層目膜を成膜した。続けて、Ｍｏターゲットの放電電力を徐々に弱めていく一方、Ｓｉターゲットの放電パワーを徐々に強めていった。Ｍｏ膜を成膜開始してから３４Åに到達した時に、Ｍｏターゲットの放電パワーを０Ｗとし、Ｓｉターゲットの放電パワーが１０００Ｗとなるように変更してＳｉ膜の成膜への移行を終了した。上記の方法によりｄ／Ｄが０．１の傾斜組成領域を形成した。
【００６３】
次いで、Ｓｉターゲットの放電パワーを０Ｗまで徐々に弱めていく一方、Ｍｏターゲットの放電パワーを１０００Ｗまで徐々に強めていく操作を行い、以下同様の操作により膜を交互に積層させ、最終的に合計４０層の多層膜を得た。
【００６４】
ラインエッジラフネス（ＬＥＲ）の評価
上記条件で得られた多層膜上に図６（Ａ）に示したように、レジスト膜１３を形成し、図６（Ｂ）に示したように、レジスト膜１３をパターニングし、更に、図６（Ｃ）に示したように、多層膜１２をドライエッチングした後、図６（Ｄ）に示したように、レジスト膜１３を剥離した。得られたパターンを観察し、多層膜のＬＥＲを測定したところ、６ｎｍと優れた値であった。
【００６５】
［比較例１］
多層膜として、ＭｏＳｉＯＮ膜とＳｉＯＮ膜の積層膜を作成した。
成膜には、図８に示すような２つのターゲットを設けた直流スパッタリング装置を用いた。ＭｏＳｉＯＮ膜用のターゲットとしてＭｏＳｉ3.5ターゲットを使用し、ＳｉＯＮ膜用のターゲットとしてＳｉターゲットを使用した。また、スパッタガスとして、Ａｒ＝２０ｃｍ3／ｍｉｎ、Ｎ2＝１００ｃｍ3／ｍｉｎ、Ｏ2＝５ｃｍ3／ｍｉｎの混合ガスを導入した。このとき、スパッタ時のガス圧力は０．２Ｐａになるように設定した。
【００６６】
石英基板上に、まずＭｏＳｉ3.5ターゲットに１０００Ｗの放電電力を印加して、基板を３０ｒｐｍで回転させながらスパッタ成膜を行い、厚み５４０Åまで第１層目膜を成膜した。続けて、ＭｏＳｉ3.5ターゲットの放電電力を徐々に弱めていく一方、Ｓｉターゲットの放電パワーを徐々に強めていった。ＭｏＳｉＯＮ膜を成膜開始してから６１０Åに到達した時に、ＭｏＳｉ3.5ターゲットの放電パワーを０Ｗとし、Ｓｉターゲットの放電パワーが１０００Ｗとなるように変更してＳｉＯＮ膜の成膜への移行を終了した。上記の方法によりｄ／Ｄが０．１の傾斜組成領域を形成し、続けて、第２層目膜を成膜した。
以上の操作により膜を積層させ、合計２層の多層膜を得た。
【００６７】
ラインエッジラフネス（ＬＥＲ）の評価
上記条件で得られた多層膜上に図６（Ａ）に示したように、レジスト膜１３を形成し、図６（Ｂ）に示したように、レジスト膜１３をパターニングし、更に、図６（Ｃ）に示したように、多層膜１２をドライエッチングした後、図６（Ｄ）に示したように、レジスト膜１３を剥離した。得られたパターンを観察し、多層膜のＬＥＲを測定したところ、１８ｎｍであり十分とはいえないものであった。
【００６８】
［比較例２］
多層膜として、ＭｏＳｉＯＮ膜とＳｉＯＮ膜の交互積層膜を作成した。
成膜には、図８に示すような２つのターゲットを設けた直流スパッタリング装置を用いた。ＭｏＳｉＯＮ膜用のターゲットとしてＭｏＳｉ3.5ターゲットを使用し、ＳｉＯＮ膜用のターゲットとしてＳｉターゲットを使用した。また、スパッタガスとして、Ａｒ＝２０ｃｍ3／ｍｉｎ、Ｎ2＝１００ｃｍ3／ｍｉｎ、Ｏ2＝５ｃｍ3／ｍｉｎの混合ガスを導入した。このとき、スパッタ時のガス圧力は０．２Ｐａになるように設定した。
【００６９】
石英基板上に、まずＭｏＳｉ3.5ターゲットに１０００Ｗの放電電力を印加して、基板を３０ｒｐｍで回転させながらスパッタ成膜を行い、厚み３００Åまで第１層目膜を成膜した。次に、Ｓｉターゲットの放電パワーが１０００Ｗとなるように変更してＳｉＯＮ膜の成膜を行った。上記の方法によりｄ／Ｄを０とした。
同様の操作により膜を交互に積層させ、最終的に合計４層の多層膜を得た。
【００７０】
ラインエッジラフネス（ＬＥＲ）の評価
上記条件で得られた多層膜上に図６（Ａ）に示したように、レジスト膜１３を形成し、図６（Ｂ）に示したように、レジスト膜１３をパターニングし、更に、図６（Ｃ）に示したように、多層膜１２をドライエッチングした後、図６（Ｄ）に示したように、レジスト膜１３を剥離した。得られたパターンを観察し、多層膜のＬＥＲを測定したところ、１６ｎｍであり、十分とはいえないものであった。
【００７１】
以上の実施例及び比較例の結果を表１にまとめた。
これらの結果から、本発明の多層膜は、ラインエッジラフネスが十分に小さく、フォトマスクとして非常に有用であることが確認された。
【００７２】
【表１】
2004318088.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施例に係る位相シフトマスクブランクの断面図である。
【図２】同位相シフトマスクの断面図である。
【図３】本発明の一実施例に係るクロム系遮光膜を設けた位相シフトマスクブランクの断面図である。
【図４】本発明の一実施例に係るクロム系遮光膜及びクロム系反射防止膜を設けた位相シフトマスクブランクの断面図である。
【図５】同別の位相シフトマスクブランクの断面図である。
【図６】位相シフトマスクの製造法を示した説明図であり、（Ａ）はレジスト膜を形成した状態、（Ｂ）はレジスト膜をパターンニングした状態、（Ｃ）はエッチングを行った状態、（Ｄ）はレジスト膜を除去した状態の概略断面図である。
【図７】位相シフトマスクの他の実施例を示す断面図である。
【図８】実施例で用いた直流スパッタリング装置の概略図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）はハーフトーン型位相シフトマスクの原理を説明する図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸ部の部分拡大図である。
【図１０】本発明の多層膜の構造と組成変化の概念図である。
【符号の説明】
【００７４】
１，１１，２１  基板
１２  多層膜
２  位相シフト膜（位相シフト多層膜）
３  クロム系遮光膜
４，  ４’  クロム系反射防止膜
５  多層膜
６  多層膜中の単層膜
７  組成の傾斜領域
８  各膜組成の濃度曲線
１ａ  基板露出部
２ａ  第２光透過部（位相シフター部）
１３  レジスト膜
２２ａ，２２ｂ  ターゲット
【図１】
2004318088.tif 000003
【図２】
2004318088.tif 000004
【図３】
2004318088.tif 000005
【図４】
2004318088.tif 000006
【図５】
2004318088.tif 000007
【図６】
2004318088.tif 000008
【図７】
2004318088.tif 000009
【図８】
2004318088.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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