(57)【要約】【課題】本願発明は多層型のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法において、高精度なエッチング加工を可能にすることを目的とする。【解決手段】  ハーフトーン位相シフト層をプラズマエッチングする工程は、少なくとも第一のエッチング条件と第二のエッチング条件の異なる２つの条件でエッチングするものであり、第一のエッチング条件は、第一の層をエッチングし、かつ、第一の層のエンドポイントを検出する工程と、検出したエンドポイントから、第一の層の、第一のエッチング条件によるエッチングレートを算出し、該算出結果を用い、第一のエッチング条件による第二の層のエッチング時間を決定する工程と、決定された時間だけ、第二の層を途中までエッチングする工程からなり、前記第二のエッチング条件は、第一のエッチング条件にて途中までエッチングされた残りの第二の層をエッチングする工程からなる。【選択図】図４
2012083521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトリソグラフィに用いられるハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法において、
透明基板上に、二層の異なる材質のハーフトーン位相シフト層を有し、前記二層のハーフトーン位相シフト層は透明基板側から第二の層、第一の層と積層されており、更に、ハーフトーン位相シフト層の上に遮光膜を有するハーフトーン位相シフトブランクスを準備する工程と、
前記ハーフトーン位相シフトブランクスの遮光膜をパターニングする工程と、
前記ハーフトーン位相シフト層をプラズマエッチングする工程とを有し、
前記ハーフトーン位相シフト層をプラズマエッチングする工程は、少なくとも第一のエッチング条件と第二のエッチング条件の異なる２つの条件でエッチングするものであり、
前記第一のエッチング条件は、第一の層をエッチングし、かつ、第一の層のエンドポイントを検出する工程と、
前記検出したエンドポイントから、第一の層の、第一のエッチング条件によるエッチングレートを算出し、該算出結果を用い、第一のエッチング条件による第二の層のエッチング時間を決定する工程と、
前記決定された時間だけ、第二の層を途中までエッチングする工程からなり、
前記第二のエッチング条件は、第一のエッチング条件にて途中までエッチングされた残りの第二の層をエッチングする工程からなることを特徴とするハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法。
【請求項２】
前記第一のエッチング条件による第二の層のエッチング時間を決定する工程において、エッチング時間の決定は、
予め算出しておいた第一の層と第二の層の、第一のエッチング条件におけるエッチングレートの比と、
前記エンドポイントから算出した、エッチング中のマスクにおける、第一の層の、第一のエッチング条件によるエッチングレートと、
を用いることにより決定することを特徴とする請求項１に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法。
【請求項３】
前記第一のエッチング条件による第二の層のエッチング時間を決定する工程において、第二の層の、第一のエッチング条件によるエッチングの時間は、第一のエッチング条件によって、エッチング中のフォトマスクの、第二の層の終端までエッチングが到達する時間の、７０％〜９０％とする、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか一項に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法。
【請求項４】
前記ハーフトーン位相シフト層をプラズマエッチングする工程は、遮光膜をパターニングする工程の後に、レジストを剥離し、洗浄をした後、遮光膜をマスクとしてエッチングすることを特徴とする請求項1ないし３いずれか一項に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法。
【請求項５】
前記ハーフトーン位相シフト層の第一の層はMoSiN,MoSiON,SiONのいずれかを主成分とするものであり、第二の層はTa,TaC,TaHfのいずれかを主成分とするもの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ハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法。
【請求項６】
前記透明基板はSi系を主成分とするものであり、前記遮光膜はCrを主成分とするものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法。
【請求項７】
前記第一のエッチング条件はF系のガスを用いたものであり、前記第二のエッチング条件はCl系のガスを用いたものであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載のハーフトーン位相シフト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、LSI等の高密度集積回路の製造に用いられるフォトフォトマスクの製造方法に関し、特に、微細寸法の投影像が得られるハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトマスクのエッチング加工において、エッチング加工の制御を難しくしている原因の一つにエッチングチャンバーのレート変動がある。エッチングチャンバーのエッチングレートは常に一定ではなく、処理を重ねていくうちにチャンバー内に被エッチング物のデポジションなどが生じエッチングレートが変わってしまう。
【０００３】
この問題にはエッチング装置を改良し、デポジションによるレート変動をなくすような種々の発明がなされている。例えば特許文献１はエッチング用のガスの導入とガスの廃気のバランスを調節し、デポジションの状態を一定に抑えようとするものである。
【０００４】
しかし、それでも先端品などの高精度のマスクを作成するのには十分ではなく、結局エッチングレートの状態を常にモニターし、チャンバー状態の変化に合わせ、エッチング時間を調節する必要があった。この作業は、定期的にレート確認用のテストマスクを投入したり、本番品投入直前に本番品と同じフォトマスクを投入しレートを確認したりと大きな労力を要していた。
【０００５】
また、超解像技術を用いる先端リソグラフィーでは、所望の転写像を得るために、エッチングによってフォトマスクを掘り込んだ位相差構造を有する位相シフトマスクが用いられているが、正確な転写結果を得るために、エッチングによる高精度な位相差の制御が必要不可欠であり、微細化が進むほどその要求精度は高く、実現するのも難しくなっている。特に、ハーフトーン位相シフトフォトマスクは、近年、多層構造のものが開発され（例えば特許文献２〜４）、その構造の複雑さ故に、位相差制御に高精度なエッチング加工技術が必要となっている。この高精度なエッチング加工を可能にするためには、エッチングレートの変動の問題を解決するのが、フォトマスク製造上の一つの課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２００９−２７８０３３号公報
【特許文献２】特開２００１−８３６８７号公報
【特許文献３】特開２００１−１７９４７３号広報
【特許文献４】特開２００１−３３７４３６号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明は多層型のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法において、エッチングチャンバーのレート変動による加工精度の低下を防ぎ、高精度なエッチング加工を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法は、フォトリソグラフィに用いられるハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法において、透明基板上に、二層の異なる材質のハーフトーン位相シフト層を有し、前記二層のハーフトーン位相シフト層は透明基板側から第二の層、第一の層と積層されており、更に、ハーフトーン位相シフト層の上に遮光膜を有するハーフトーン位相シフトブランクスを準備する工程と、前記ハーフトーン位相シフトブランクスの遮光膜をパターニングする工程と、前記ハーフトーン位相シフト層をプラズマエッチングする工程とを有し、
前記ハーフトーン位相シフト層をプラズマエッチングする工程は、少なくとも第一のエッチング条件と第二のエッチング条件の異なる２つの条件でエッチングするものであり、
前記第一のエッチング条件は、第一の層をエッチングし、かつ、第一の層のエンドポイントを検出する工程と、前記検出したエンドポイントから、第一の層の、第一のエッチング条件によるエッチングレートを算出し、該算出結果を用い、第一のエッチング条件による第二の層のエッチング時間を決定する工程と、前記決定された時間だけ、第二の層を途中までエッチングする工程からなり、前記第二のエッチング条件は、第一のエッチング条件にて途中までエッチングされた残りの第二の層をエッチングする工程からなることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法は、第一のエッチング条件による第二の層のエッチング時間を決定する工程において、エッチング時間の決定は、予め算出しておいた第一の層と第二の層の、第一のエッチング条件におけるエッチングレートの比と、前記エンドポイントから算出した、エッチング中のマスクにおける、第一の層の、第一のエッチング条件によるエッチングレートと、を用いることにより決定することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法は、第一のエッチング条件による第二の層のエッチング時間を決定する工程において、第二の層の、第一のエッチング条件によるエッチングの時間は、第一のエッチング条件によって、エッチング中のフォトマスクの、第二の層の終端までエッチングが到達する時間の、７０％〜９０％とすることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法は、ハーフトーン位相シフト層をプラズマエッチングする工程は、遮光膜をパターニングする工程の後に、レジストを剥離し、洗浄をした後、遮光膜をマスクとしてエッチングすることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法は、ハーフトーン位相シフト層の第一の層はMoSiN,MoSiON,SiONのいずれかを主成分とするものであり、第二の層はTa,TaC,TaHfのいずれかを主成分とするものであることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法は、透明基板はSi系を主成分とするものであり、遮光膜はCrを主成分とするものであることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７に記載のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法は、第一のエッチング条件はF系のガスを用いたものであり、第二のエッチング条件はCl系のガスを用いたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法は、ハーフトーン層を複数有する多層型のハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法において、定期的なエッチングレートの確認や、本番品投入直前に、本番品同様のテストマスクを投入してのレート確認をせずとも、高精度なエッチング加工ができ、所望の位相差のマスクを得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に用いられるハーフトーン位相シフトブランクスである。
【図２】本発明のハーフトーン位相シフトマスクの製造方法を説明する工程図である。
【図３】第１の実施形態におけるハーフトーン位相シフト層のエッチング前状態である。
【図４】本発明のハーフトーン位相シフト層のエッチング方法の説明図である。
【図５】本発明のハーフトーン位相シフト層のエッチング方法の詳細を示す図である。
【図６】第一の層と第二の層のエッチングレート比の算出方法の説明図である。
【図７】第２の実施形態におけるハーフトーン位相シフト層のエッチング前状態である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１８】
図１は本願発明の製造方法に用いるハーフトーン位相シフトフブランクス10である。  基材となる透明基板100の上にハーフトーン位相シフト層101があり、さらにその上に、遮光膜104が形成されている。ハーフトーン位相シフト層は二層に別れており、透明基板に接する第二の層は透過率調整層102であり、遮光膜に接する第一の層は位相差調整層103となっている。なお、位相差調整層とは主に位相差を調整する層であり、透過率調整層は主に透過率を調節する層である。
【００１９】
透明基板100は、SiO2などSi系を主成分とする一般的な合成石英基板を用いることができる。遮光膜104はCrに酸素や窒素を含有した一般的なものを用いることができる。
【００２０】
ハーフトーン位相シフト層101としては、プラズマエッチング加工において、第一の層と第二の層が同じエッチングガスでエッチング可能であれば良い。第一のエッチング条件は、第一の層と第二の層をエッチング可能なガスを用いたエッチング条件である。第二のエッチング条件は、第一のエッチング条件で残った、残りの第二の層をエッチングするものである。第二のエッチング条件は、第二の層の直下の層である透明基板に対して、第一のエッチング条件よりエッチングが入り難いエッチング条件であることが好ましい。
【００２１】
例えばハーフトーン位相シフト層としては、第一の層の位相差調整層103にはMoSiN,MoSiON,SiONのいずれかや、第二の層の透過率調整層102にはTa,TaC,TaHのいずれかの材質を用いたものが従来より考案されており、これらを用いることができる。第一の層はF系のガスでエッチングすることができ、第二の層は、F系のガスでもCl系のガスでも両方でエッチングが可能である。第二の層の透過率調整層102はCl系のガスでエッチングが可能なため、SiO2などのSi系を主成分とする透明基板100である合成石英基板と良好なエッチング選択比を持たせることができる。
【００２２】
図２(a)(b)は、本発明のハーフトーン位相シフトマスクの製造方法を説明する工程図である。上述のタイプのブランクスにレジストを塗布し(p1)、電子線描画機、またはレーザー描画機により、所望のパターンを描画し、現像する(p2)。さらに現像後、遮光膜をエッチングし(p3)、パターニングする。フォトマスクは図３に示す状態になり、パターニングされた箇所のハーフトーン位相シフト層が露出する。ここまでの工程は公知の技術を用いれば良い。
【００２３】
図２(a)(b)に示すように、遮光膜のエッチング(p3)まで終了したフォトマスクは、ハーフトーン位相シフト層101のエッチング(p5)を、レジストをマスクとして行う第１実施形態（図２(a)）と、遮光膜をマスクとして行う第２の実施形態（図２(ｂ)）をとることができる。レジストをマスクとする場合は、遮光膜にエッチングのダメージを残すことがない点で利点があり。レジストを剥離し、遮光膜をマスクとする場合（図２(ｂ)）は、ハーフトーン位相シフト層のエッチング直前に洗浄工程（p４）を入れることができ、エッチング残りなどの欠陥が生じ難い点で利点がある。
【００２４】
まず第１の実施形態のレジストをマスクとしてハーフトーン位相シフト層をエッチングする場合について説明する。レジストをマスクとする場合は、レジストがハーフトーン位相シフト層のエッチングの終了までもつような厚みを持たせ、遮光膜のエッチングが終了した図３の状態で、レジストを剥離することなく、そのままハーフトーン位相シフト層のエッチングをする。
【００２５】
次に、ハーフトーン位相シフト層のエッチングについて図４を用いて説明する。ハーフトーン位相シフト層のプラズマエッチングを、説明のために、図４に示すようにエッチングの進行度合によって３つのステップに別けて説明する。
【００２６】
初めに、第一の層を第一のエッチング条件でエッチングし、その第一の層の終端までエッチングが到達する、エッチングの抜け時間を確認する。これをステップ１とする。なお、エッチングの抜け時間とは、ある層のエッチング開始から終端までエッチングが到達する時間として用いている。
【００２７】
次に、確認した第一の層の抜け時間から、第一の層のエッチングレートを算出し、その算出結果を用い第二の層の第一の条件によるエッチング時間を決定し、その決定した時間だけ、第二の層を第一の条件により途中までエッチングする。これをステップ２とする。
【００２８】
最後に、まだエッチングされずに残っている第二の層を、第二のエッチング条件によりエッチングする。これをステップ３とする。
【００２９】
ステップ１において、第一のエッチング条件で第一の層の抜け時間の確認は、エンドポイントモニターを用い、第一の層のエッチングのエンドポイントを検出する。エンドポイントとは、ある層のエッチングの終端を示す点であり、エンドポイントモニターは、ある層のエッチングの終端を検出することができる装置である。エンドポイントモニターにはプラズマ発光分析型、レーザー反射光検出型など種々のタイプのものが存在する。適宜ハーフトーンマスクの構成や材料に適したものを使用すれば良い。
【００３０】
ここでは、プラズマ発光分析型のエンドポイントモニターを用いた例で説明する。第一の層がMoSiN,MoSiON,SiONのいずれかを主成分とする材質の場合、第一のエッチング条件としてはＦ系のガスを用いることができる。検出する発光波長は、Siラジカルの発光波長を利用すると明瞭な発光ピークが観測できる。
【００３１】
エッチングチャンバー中のプラズマ発光をモニターしていると、第一の層のエッチング開始と共に、Siラジカル特有の発光波長の強度が急激に上昇する。エッチングがある程度進行し、第一の層と第二の層の境界まで進むと、発光強度が急激に減衰を始める時間が来るので、その時間を検出する。検出方法は、発光強度の微分係数を求めるなどの種々の方法を用いれば良く、プログラムとして、予めエンドポイントモニターに組み込んでおくことで、自動で検出することもできる。
【００３２】
次に、ステップ２の確認した第一の層の抜け時間から、第一の層のエッチングレートを算出し、その算出結果を用い第二の層の第一の条件によるエッチング時間を決定する決定方法について説明する。
【００３３】
第一のエッチング条件で第一の層をエッチングを開始した時間から、ステップ１で検出したSiラジカル特有の発光波長の強度が急激に減衰を開始するまでの時間を算出する。これにより第一のエッチング条件による、第一の層のエッチング抜け時間を求める。さらに第一の層の膜厚を、抜け時間で割ることでエッチングレートを算出する。
【００３４】
次に、第一の層のエッチング抜け時間とエッチングレートを用いて、第二の層の第一のエッチング条件によるエッチング時間の決定方法を図５、図６と（式１）〜（式３）を用いて説明する。第二の層の第一のエッチング条件によるエッチング時間は下記の式により決定される。
Y(s)＝A(s)＋B(s)×X(%)/100(%)  …（式１）
図５に図示するように（式１）においてＸ(%)は、エッチングされる前の第二の層の膜厚D(nm)を100％とした場合の、第二の層のエッチングによる任意の掘り込み量である。Ｙ(s)は、任意の掘り込み量Ｘ(%)だけ、第二の層を第一のエッチング条件でエッチングしたい場合の、第一のエッチング条件のトータルのエッチング時間である。A (s)はステップ１より算出した第一の層の、第一のエッチング条件による抜け時間である。B (s)はエッチング中のフォトマスクの、第一のエッチング条件による第二の層の抜け時間である。つまりA(s)、B(s)を知ることができれば、所望の量Ｘ(%)だけ第二の層を第一のエッチング条件で掘れる時間を算出できる。
【００３５】
A(s)は上述のようにステップ１でエンドポイントモニターを用いることで算出できるので、B(s)の求め方を（式２）で説明する。
Ra(nm/s)： Rb (nm/s)＝Ra'(nm/s)：Rb'(nm/s)…（式２）
図５に図示するように（式２）においてRa(nm/s)はエッチング中のフォトマスクにおける第一の層の第一のエッチング条件によるエッチングレートである。Rb(nm/s)はエッチング中のフォトマスクにおける第二の層の第一のエッチング条件によるエッチングレートである。
【００３６】
Ra'(nm/s)は、エッチング中のフォトマスクと同じ材質のテスト用のフォトマスクにて予め算出しておいた、第一の層の第一のエッチング条件によるエッチングレートである。Rb'(nm/s)はエッチング中のフォトマスクと同じ材質のテスト用のフォトマスクにて予め算出しておいた、第二の層の第一のエッチング条件によるエッチングレートである。
【００３７】
Ra'(nm/s)と Rb'(nm/s)の求め方は、図６に示すように、エッチング中の本番品と同じ材質のフォトマスクのハーフトーン位相シフト層を、エンドポイントモニターでモニターしながら第一のエッチング条件のみで抜けきるまでエッチングすることで得ることができる。
【００３８】
例えばプラズマ発光型のエンドポイントモニターの場合は、第一の層のSiラジカルの発光波長と、石英ガラスである透明基板のSiラジカルの発光波長をモニターすることで、第一の層、第二の層のエッチング抜け時間をそれぞれ検知し、膜厚を抜け時間で割ることでRa'(nm/s)と Rb'(nm/s)を得ることができる。
【００３９】
レーザー反射型エンドポイントモニターを用いた場合は、位相差調整層である第一の層と、透過率調整層である第二の層の、反射率又は透過率を測定することで、第一の層、第二の層のエッチング抜け時間をそれぞれ検知でき同様にしてRa'(nm/s)と Rb'(nm/s)を得ることができる。
【００４０】
上述のハーフトーン位相シフト層のエッチング抜け時間A (s)、B(s)はエッチングチャンバーの状態により変動してしまう。これは被エッチング物などが、エッチングのたびにチャンバー内に堆積し、チャンバーの状態を徐々に変えてしまうことが要因の一つである。特に堆積物が突然剥がれ落ちたりすると、大きくエッチングレートは変動してしまう。
【００４１】
それゆえ、エッチング時間を固定したエッチング処理では、チャンバーの状態によりエッチングの進行度合いも変わり、安定した加工結果を得ることができなかった。また従来は、正確なエッチング加工を行うためには、レート確認用のマスクを定期的に投入し、チャンバーの状態をモニターしたり、本番品投入の前には、毎回レート確認用のテストマスクを投入しレートを確認していた。これは大変な労力を要するばかりか、高価な基板をテストとして毎回使用する必要があるなど生産効率が非常に悪かった。
【００４２】
そこで本願は、チャンバーの状態が変化しても第一の層と第二の層を同じエッチング条件でエッチングするならばRa(nm/s)： Rb (nm/s)の比は、ほぼ不変であることに着目した。それにより（式２）よりB(s)を求める。図５のようにRb(nm/s)＝D(nm)/ B(s)であるためこの関係と、（式1）、（式2）より、（式3）のY(s)を算出する。
Y(s)＝ A(s) ＋D(nm)/ (Rb'(nm/s)×Ra(nm/s)/ Ra'(nm/s)) ×X(%)/100    …（式３）
ここでハーフトーン位相シフト層のエッチングレートの比Ra'(nm/s)：Rb'(nm/s)は一度算出しておけば同じ値を使用できるので、本番品の直前に再度確認する必要はない。また本番品のエッチング中から得られた、第一の層のエッチングレートを、本番品の第二の層のエッチング時間にフィードバックできるため、直前にチャンバーの状態が変わっていても、本番品のエッチング中に時間調節がなされるためなんら問題なく、所望のエッチング量だけ第二の層を第一のエッチング条件で掘り込むことができる。
（式３）をエンドポイントモニターの制御システムに、プログラムとして組んでおき、予め掘り込みたい任意の量X(%)を入力すると、その掘り込み量に相当する時間だけ、第一のエッチング条件でエッチングすることができる。
【００４３】
次に第二の層の第一のエッチング条件による掘り込み量X(%)について説明する。X(%)が０だと、第一のエッチング条件で掘り込みが第二の層までちょうど到達するエッチング時間Y(s)となる。この時間よりも第一のエッチング条件の時間を短くしてしまうと、エッチングが第二の層まで到達せず、所望のエッチング結果が得られない。例えば、到達しないまま第二のエッチング条件に切り替えてもSi系の材質は一般的にCl系のガスではエッチングされないため、エッチングが進行せず、位相差が所望の値に到達しない位相差アンダーの不良になってしまう。
【００４４】
X(%)が100だと、第一のエッチング条件でちょうど掘り込み量が第二の層の終端まで完了して抜けきるまでのエッチング時間Y(s)となる。この時間より第一のエッチング時間を長くしてしまうと、エッチングで透明基板まで掘り込むこととなり、位相差が所望の値を超過してしまう位相差オーバーの不良になってしまう。
【００４５】
また、ハーフトーン位相シフトマスクの位相差計測は、一般的には遮光膜を剥がして透過率で測定する。そのためエッチング工程直後には位相差結果を知ることができずに、遮光膜を剥離した後に、位相差の過不足が判明する。遮光膜の剥離後では修正することは難しく、そのフォトマスクは不良となってしまう。
【００４６】
ゆえにX(%)は、0〜100(%)までの所望の値で設定できるが、10〜90(%)が好ましい。位相差アンダーやオーバーになる危険性を少なくできるからである。さらに50〜90(%)であるとより好ましく、70〜90(%)であると更に好ましい。これはF系のエッチングとCl系のエッチングを用いる場合、一般的にCl系のエッチングはレジストなどの有機物の膜べりも大きいため、F系のエッチングを長くすることで、塗布するレジストの厚みを薄くすることができ、レジストの解像力を上げることができるからである。
【００４７】
次にステップ３の、第一のエッチング条件によって残った、第二の層のエッチングについて説明する。第一のエッチング条件にてエッチングが終了した後は、エッチングガスをCl系のガスに替えて続けてエッチングすれば良い。この際はマスクをエッチング装置内から出さず、大気に触れさせないことが好ましい。第二の層の酸化による変質や、付着異物の危険を防げるからである。
【００４８】
第二の層がTa,TaC,TaHfである場合は、Cl系のガスとF系のガス両方でエッチング可能で、Cl系のガスは、合成石英基板とは良好なエッチング選択比が実現できるので、細かいエッチング時間の制御は必要ない。第一の層のエンドポイントを確認できていれば、第二の層のエンドポイントが検出できない場合でも高精度な加工が可能である。Cl系のガスで合成石英基板はほぼエッチングされないので、第二の層が抜け切る十分な時間を設定しておけば良い。特に第一のエッチング条件で70〜90(%)程度第二の層を掘り込んでいる場合は、残りの第二の層は薄く、少ないエッチングをするだけで良く、また多少第二の層が残ったとしても、薄いために、透過率や位相差には影響が少なく、透過率、位相差の制御が容易である。
【００４９】
ステップ３までエッチングが終了したら、フォトマスクをエッチング装置から取り出し、レジストの剥離、フォトマスクの洗浄を行う。その後、検査工程を経て遮光膜を全面剥離、又は、再度レジストを塗布し、描画、現像し、必要な箇所の遮光膜を残しつつ、遮光膜を剥離することでハーフトーン位相シフトフォトマスクが完成する。
【００５０】
次に本発明の第２の実施形態について説明する。遮光膜をマスクとする場合は遮光膜のパターンの形成後、図２の第二の実施形態の工程に示すように、レジストを剥離し、洗浄をして、図７のようにハーフトーン位相シフト層101が露出した状態となる。レジストが存在しないため、有機物が除去可能な種々の洗浄工程をエッチング前に入れることができ、エッチング残りなどの欠陥が生じ難いプロセスとなる。
【００５１】
次に第２の実施形態の場合のハーフトーン位相シフト層のエッチングについて説明する。
ハーフトーン位相シフト層のエッチングは、図４においてレジストが存在しない状態で行う。第１の実施形態と同様に３つのステップに分けて説明する。
【００５２】
ステップ１は、レジストが存在しないのみで第１の実施形態と全く同様に行うことができる。ステップ２はX(%)の好ましい理由が異なるが、その他は第１の実施形態同様に行うことができる。
【００５３】
第二の実施形態の場合のX(%)は第一実施形態と同様に0~100 (%)まで所望の値で設定できるが、10〜90(%)が好ましい。位相差アンダーやオーバーになる危険性を少なくできるからである。さらに、50〜90 X(%)であるとより好ましく、70〜90 X(%)であると更に好ましい。これはF系のエッチングではCr系の材質からなる遮光膜はほぼエッチングされず、Cl系ガスでのエッチングでは、Cr系の材質からなる遮光膜をエッチングしてしまうため、F系ガスでのエッチングを長くすることで、Cl系ガスでのエッチング時間を短くすることができ、遮光膜のダメージを軽減することができるからである。
【００５４】
なお、遮光膜を全面剥離するようなマスクの場合は、遮光膜のダメージを気にせずとも良く、エッチングの加工形状が優れているなど規準で第二の層のエッチングをどちらの条件で長くエッチングすれば良いかを決めれば良い。
【００５５】
ステップ３は第１の実施形態と同様に行えば良い。
【００５６】
ステップ３までエッチングが終了したら、フォトマスクをエッチング装置から取り出し、フォトマスクの洗浄を行う。その後、検査工程を経て遮光膜を全面剥離、又は、再度レジストを塗布し、描画、現像し、必要な箇所の遮光膜を残しつつ、遮光膜を剥離することでハーフトーン位相シフトフォトマスクが完成する。
【実施例】
【００５７】
実施例１、２は図２の第１の実施形態の工程をとった実施例であり、実施例３は図２の第２の実施形態の工程をとった実施例である。
（実施例１）
ハートーン位相シフトブランクスとして、Cr系の遮光膜、SiONよりなる位相差調整層、TaHfよりなる透過率調整層、Si系よりなる透明基板からなり、成膜時の位相差・透過率はの位相差調整層と透過率調整層合わせて、位相差１７８.2°透過率２０.1％の仕上がりのハーフトーン位相シフトブランクスを使用した。位相差調整層の膜厚は１０２nm、透過率調整層の膜厚は９nmである。
【００５８】
上記ハートーン位相シフトブランクスに化学増幅型ポジ型レジストを膜厚約３５００Åで塗布し、電子線描画装置により所定の領域に描画を行った。描画後、プリベーク、現像処理を行ってレジストパターンを形成した。
【００５９】
次に、遮光膜のCrをCl系のガスによりプラズマエッチングし、加工を行った。
Cl系プラズマでは、下地のSi系の位相差調整層はほぼ削れない為、エッチング時間は厳密な時間制御を必要としないが、ここではプラズマ発光分析型のエンドポイントモニターでのチャンバー内のCr発光スペクトルをモニターした。エッチングは市販のフォトマスクドライエッチャー（PTI社製VLR700）を用いた。
＜遮光膜エッチング条件＞
エッチングガス  Cl２ +O2ガス（２：３）
圧力            100ｍTorr
ICPパワー       500W
バイアスパワー  25W
時間            200秒
遮光膜の加工後、レジストを剥がすことなく、そのままハーフトーン位相シフト層の加工を続けて行う。基板をドライエッチャーのCl系ガスを使用するチャンバーから、Ｆ系ガスを使用するチャンバーに移し、SiONからなる位相差調整層とTaHfからなる透過率調整層の途中までをプラズマエッチングにより加工した。
＜位相差調整層＋透過率調整層のエッチング条件（第一のエッチング条件）＞
エッチングガス  CF４
圧力            8ｍTorr
ICPパワー       900W
バイアスパワー  50W
時間            314秒
なお、予めエンドポイントモニターには（式３）をプログラムとして組み込んでおき、各値を入力しておく。Ra'(nm/s)と Rb'(nm/s)には、エッチング中の本番品同様の材質のハーフトーン位相シフトマスクを同じエッチング条件でテストして得られた値Ra'(nm/s)＝0.35、Rb'(nm/s)＝0.10を用いた。また、所望の掘り込み量XはX（％）＝90とした。
【００６０】
エッチングの開始と同時に、プラズマ発光分析型のエンドポイントモニターでのチャンバー内の発光スペクトルをモニターした。位相差調整層はSiONよりなるので、Siラジカルの発光スペクトルの発光強度が強く、明瞭なモニターが可能であった。エッチングの開始から245ｓ後に、エッチングが第二の層の透過率調整層まで達した事を示す発光の急峻なピークの低下が検出された。発光強度を微分することでこの時間を自動に検出し、ブランクスの設計値とからRa(nm/s)を算出し、（式３）からY（s）＝314（s）が得られた。第一の層のエッチング開始から314ｓになるまで、エッチングを停止せずに、エッチングを引き続き行った。
【００６１】
位相差調整層と透過率調整層の途中までのエッチングの後、基板を大気に晒す事無く、Cl系のガスに使用するチャンバーに移し変え、Cl系のガスを用いて残った透過率調整層をプラズマエッチングにて加工した。
＜残存透過率調整層のエッチング条件（第二のエッチング条件）＞
エッチングガス  Cl２
圧力            3ｍTorr
ICPパワー       250W
バイアスパワー  20W
時間            100秒
透過率調整層の下地のガラス基板はSi系であるのでCl系のガスではほぼ削れない為、エッチング時間の厳密な時間制御は必要ない。
【００６２】
遮光層、位相差調整層、透過率調整層のプラズマエッチングによる加工を完了した基板を、レジスト剥離、洗浄し、再度レジスト塗布、描画し、位置合わせなどの検査用マークが挿入してある外枠の遮光膜を残し、遮光膜を剥がし、位相差・透過率を測定した所、位相差179.6°透過率20.6％の良好な値であった。
（実施例2）
ハートーン位相シフトブランクスとして、Cr系の遮光層、SiONよりなる位相差調整層、TaHfよりなる透過率調整層、Si系よりなる透明基板からなり、成膜時の位相差・透過率はの位相差調整層と透過率調整層合わせて、位相差１７８.８°透過率２９.1％の仕上がりのハーフトーン位相シフトブランクスを使用した。位相差調整層の膜厚は１０９nm、透過率調整層の膜厚は６nmである。
【００６３】
上記ハートーン位相シフトブランクスに化学増幅型ポジ型レジストを膜厚約３５００Åで塗布し、電子線描画装置により所定の領域に描画を行った。描画後、プリベーク、現像処理を行ってレジストパターンを形成した。
【００６４】
実施例１と同様に遮光膜を加工し、遮光膜の加工後、レジストを剥がすことなく、そのままハーフトーン位相シフト層の加工を続けて行う。
【００６５】
基板をドライエッチャーのCl系のガスを使用するチャンバーから、Ｆ系のガスを使用するチャンバーに移し、SiONからなる位相差調整層とTaHfからなる透過率調整層の途中までをプラズマエッチングにより加工した。
＜位相差調整層＋透過率調整層のエッチング条件（第一のエッチング条件）＞
エッチングガス  CF４
圧力            8ｍTorr
ICPパワー       900W
バイアスパワー  50W
時間            363秒
なお、予めエンドポイントモニターには（式３）をプログラムとして組み込んでおき、各値を入力しておく。Ra'(nm/s)と Rb'(nm/s)には、材質が実施例１と同じため同じ値であるRa'(nm/s)＝0.35、Rb'(nm/s)＝0.10を用いた。また、所望の掘り込み量XはX（％）＝70とした。
【００６６】
位相差調整層の加工開始と同時に、プラズマ発光分析型のエンドポイントモニターでのチャンバー内の発光スペクトルをモニターした。位相差調整層はSiONよりなるので、Siラジカルの発光スペクトルの発光強度が強く、明瞭なモニターが可能であった。エッチングの開始から320ｓ後に、エッチングが第二の層の透過率調整層まで達した事を示す
発光の急峻なピークの低下が検出された。発光強度を微分することでこの時間を自動に検出し、ブランクスの設計値とからRa(nm/s)を算出し、（式３）からY（s）＝363（s）が得られた。第一の層のエッチング開始から363ｓになるまで、エッチングを停止せずに、エッチングを引き続き行った。
【００６７】
位相差調整層と透過率調整層の途中までのエッチングの後、基板を大気に晒す事無く、Cl系のガスに使用するチャンバーに移し変え、Cl系のガスを用いて残った透過率調整層をプラズマエッチングにて加工した。
＜残存透過率調整層エッチング条件（第二のエッチング条件）＞
エッチングガス  Cl２
圧力            3ｍTorr
ICPパワー       250W
バイアスパワー  20W
時間            100秒
透過率調整層の下地のガラス基板はSi系であるのでCl系のガスではほぼ削れない為、エッチング時間の厳密な時間制御は必要ない。
【００６８】
遮光層、位相差調整層、透過率調整層のプラズマエッチングによる加工を完了した基板を、レジスト剥離、洗浄し、その後遮光膜を全面剥離し、位相差・透過率を測定した所、位相差180.1°透過率30.2％の良好な値であった。
（実施例３）
次に図２の、第２の実施形態の実施例を示す。ハートーン位相シフトブランクスとして、Cr系の遮光層、SiONよりなる位相差調整層、TaHfよりなる透過率調整層、Si系よりなる透明基板からなり、成膜時の位相差・透過率はの位相差調整層と透過率調整層合わせて、位相差180.1°透過率29.3％の仕上がりのハーフトーン位相シフトブランクスを使用した。位相差調整層の膜厚は109nm、透過率調整層の膜厚は６nmである。
【００６９】
上記ハートーン位相シフトブランクスに化学増幅型ポジ型レジストを膜厚約2500Åで塗布し、電子線描画装置により所定の領域に描画を行った。描画後、プリベーク、現像処理を行ってレジストパターンを形成した。
【００７０】
実施例１と同様の工程にて、遮光膜を加工した。なお、本実施例のプロセスはレジストの膜厚が薄いために、実施例１，２と比較しより微細なパターンが解像できた。遮光膜の加工後は、実施例１，２とは異なり、レジストを剥離した。その後フォトマスクを硫酸洗浄し、位相差調整層のエッチング工程まで進めた。
【００７１】
基板をドライエッチャーのＦ系のガスを使用するチャンバーに移し、SiONからなる位相差調整層とTaHfからなる透過率調整層をプラズマエッチングにより加工した。
＜位相差調整層＋透過率調整層のエッチング条件（第一のエッチング条件）＞
エッチングガス  CF４
圧力            8ｍTorr
ICPパワー       900W
バイアスパワー  50W
時間            354秒
なお、予めエンドポイントモニターには（式３）をプログラムとして組み込んでおき、各値を入力しておく。Ra'(nm/s)と Rb'(nm/s)は、材質が実施例１と同じため同じ値であるRa'(nm/s)＝0.35、Rb'(nm/s)＝0.10を用いた。また、所望の掘り込み量XはX（％）＝90とした。
【００７２】
位相差調整層の加工開始と同時に、プラズマ発光分析型のエンドポイントモニターでのチャンバー内の発光スペクトルをモニターした。位相差調整層はSiONよりなるので、Siラジカルの発光スペクトルの発光強度が強く、明瞭なモニターが可能であった。エッチングの開始から302ｓ後に、エッチングが第二の層の透過率調整層まで達した事を示す
発光の急峻なピークの低下が検出された。発光強度を微分することでこの時間を自動に検出し、ブランクスの設計値とからRa(nm/s)を算出し、（式３）からY（s）＝354（s）が得られた。第一の層のエッチング開始から354ｓになるまで、エッチングを停止せずに、エッチングを引き続き行った。
【００７３】
位相差調整層と透過率調整層の途中までのエッチングの後、基板を大気に晒す事無く、Cl系のガスに使用するチャンバーに移し変え、Cl系のガスを用いて残った透過率調整層をプラズマエッチングにて加工した。
＜残存透過率調整層のエッチング条件（第ニのエッチング条件）＞
エッチングガス  Cl２
圧力            3ｍTorr
ICPパワー       250W
バイアスパワー  20W
時間            30秒
X=90とし、透過率調整層の残存膜が薄いため、短い時間でエッチング可能なので、Crからなる遮光膜のダメージを大幅に軽減することができた。
【００７４】
遮光層、位相差調整層、透過率調整層のプラズマエッチングによる加工を完了した基板を、洗浄し、再度レジスト塗布、描画し、位置合わせなどの検査用マークが挿入してある外枠の遮光膜を残し、遮光膜を剥がし、位相差・透過率を測定した所、位相差179.9°透過率29.2％の良好な値であった。またCrからなる遮光膜のダメージも僅かで検査工程や露光においても問題なく使用できた。
【符号の説明】
【００７５】
10  ハーフトーン位相シフトブランクス
20  ハーフトーン位相シフトマスク
100  透明基板
101  ハーフトーン位相シフト層
102  透過率調整層（第二の層）
103  位相差調整層（第一の層）
104  遮光膜
105  レジスト
【図１】
2012083521.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012083521.tif 000007
【図６】
2012083521.tif 000008
【図７】
2012083521.tif 000009