(57)【要約】【課題】ｉ線、ｈ線、ｇ線からなる複合波長に対して、バイナリーブランク以下の表面反射率を有する、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを提供する。【解決手段】本発明は、透明基板１０１と、前記透明基板の一面１０１ａ側に配された位相シフター層１０５とを含み、前記位相シフター層がｉ線、ｈ線およびｇ線の３波長に対して略１８０°の位相差を有するハーフトーン型の位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型の位相シフトマスクブランク１００である。前記位相シフター層は、その表面１０５ａから層厚中心までの所定の深さ位置Ｄ１に、上下の部位Ａ１０４、Ｃ１０２より高い屈折率の部位Ｂ１０３を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、前記透明基板の一面側に配された位相シフター層とを含み、前記位相シフター層がｉ線、ｈ線およびｇ線の３波長に対して略１８０°の位相差を有するハーフトーン型の位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型の位相シフトマスクブランクであって、
前記位相シフター層は、その表面から層厚中心までの所定の深さ位置に、上下の部位Ａ，Ｃより高い屈折率の部位Ｂを備えることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
【請求項２】
前記部位Ｂが配される深さ位置が、前記位相シフター層の表面側から見て、２０ｎｍ以上４０ｎｍ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シフトマスクブランク。
【請求項３】
前記部位Ｂが単一の薄膜層であることを特徴とする請求項１又は２に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
【請求項４】
透明基板と、前記透明基板の一面側に配された位相シフター層とを含み、前記位相シフター層がｉ線、ｈ線およびｇ線の３波長に対して略１８０°の位相差を有するハーフトーン型の位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型の位相シフトマスクブランクであって、
前記位相シフター層は、その裏面から層厚中心までの所定の深さ位置に、上下の部位Ａ，Ｃより高い屈折率の部位Ｂを備えることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
【請求項５】
前記部位Ｂが配される深さ位置が、前記位相シフター層の裏面側から見て、１５ｎｍ以上４５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
【請求項６】
前記部位Ｂが単一の薄膜層であることを特徴とする請求項４又は５に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
【請求項７】
前記薄膜層の膜厚が、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３又は６に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおける位相シフター層を、所定のパターンが得られるように選択的に除去するパターニング処理を施すことにより得られた、光透過部と位相シフター部とからなるマスクパターンを有する、ことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合波長に対して位相差を有する、ハーフトーン型の位相シフトマスクブランク、及びこれを用いたハーフトーン型の位相シフトマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体分野では、高密度実装を図るため、回路パターンの微細化が進められている。これに伴い、露光波長の短波長化や、露光方法の改善などが検討されている。
このような回路パターンの微細化に対応するため、フォトマスクにおいては、単純な遮光膜のパターンのみで形成されたバイナリーマスクから、パターン縁における光干渉を用いて、単波長を用い、より微細なパターン形成が可能な位相シフトマスク（Phase-Shifting Mask：PSM）が使用されるに至っている。
【０００３】
上述した半導体用の位相シフトマスクとしては、ｉ線単波長からなる露光光とエッジ強調型の位相シフトマスクとの組み合わせ（たとえば、特許文献１）や、更なる微細化のために、ＡｒＦ単波長からなる露光光とハーフトーン型位相シフトマスク（Attenuated PSM）との組み合わせ（たとえば、特許文献２）、などが用いられている。
【０００４】
これに対して、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）分野では、低コスト化を実現するため、高いスループットにて生産を行う必要があり、露光光の波長としてｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｈ線（波長４０３ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）からなる複合波長を用いた露光にてパターン形成が行われている。
最近、上記ＦＰＤ分野においても、高精細な画面を形成するためにパターンプロファイルが微細化する傾向にあり、従来の遮光膜をパターン化したフォトマスク（バイナリーマスク）に代えて、ハーフトーン型の位相シフトマスクを用いることが検討されている（たとえば、特許文献３）。
【０００５】
図９に示すように、ハーフトーン型の位相シフトマスク用ブランク（ハーフトーン型位相シフトマスクブランクとも呼ぶ）９００は、基本的に、石英基板９０１の一面９０１ａ側に単層のシフター膜９０２を設けることにより位相シフト効果を発現している。シフター膜９０２に要求される光学特性は、位相シフト効果（露光波長における１８０度の位相角）と所定の透過率である。たとえば、クロム系膜（酸化窒化膜）によりシフター膜９０２を形成した場合、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクでは、シフター膜９０２の表面９０２ａにおける表面反射率が２３％（波長３６５ｎｍ）程度となる。通常のクロム膜を用いたバイナリーブランクでは、表面反射率が１５％以下（波長３６５ｎｍ）である。
【０００６】
ＦＰＤ分野では、露光光の波長としてｉ線、ｈ線、ｇ線からなる複合波長を用い、露光光量を稼いでいる。各波長において、位相角は１８０度からズレが生じることになるが、トータルで位相シフト効果があることが確認されている。
ところが、前述したとおり、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクでは、バイナリーブランクに比べて２倍以上の表面反射率となるため、十分な解像度が得られないという課題があった。
また、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクでは、裏面反射率も高くなる傾向にあり、透明基板側から入射される露光光の反射を防止できず、十分な解像度が得られないという課題があった。
【０００７】
ゆえに、ｉ線、ｈ線、ｇ線からなる複合波長に対して、バイナリーブランク以下の表面反射率あるいは裏面反射率を有する、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク、及びこれを用いたハーフトーン型位相シフトマスクの開発が期待されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２７２０７１号公報
【特許文献２】特開２００６−０７８９５３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２８００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、ｉ線、ｈ線、ｇ線からなる複合波長に対して、バイナリーブランク以下の表面反射率あるいは裏面反射率を有する、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク、及びこれを用いたハーフトーン型位相シフトマスク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】
【００１０】
本発明の請求項１に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、透明基板と、前記透明基板の一面側に配された位相シフター層とを含み、前記位相シフター層がｉ線、ｈ線およびｇ線の３波長に対して略１８０°の位相差を有するハーフトーン型の位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型の位相シフトマスクブランクであって、前記位相シフター層は、その表面から層厚中心までの所定の深さ位置に、上下の部位Ａ，Ｃより高い屈折率の部位Ｂを備えることを特徴とする。ここで、略１８０°の位相差とは、１７０°以上、１９０°以下を示すものである。
本発明の請求項２に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、請求項１において、前記部位Ｂが配される深さ位置が、前記位相シフター層の表面側から見て、２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、請求項１又は２において、前記部位Ｂが単一の薄膜層であることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、透明基板と、前記透明基板の一面側に配された位相シフター層とを含み、前記位相シフター層がｉ線、ｈ線およびｇ線の３波長に対して略１８０°の位相差を有するハーフトーン型の位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型の位相シフトマスクブランクであって、前記位相シフター層は、その裏面から層厚中心までの所定の深さ位置に、上下の部位Ａ，Ｃより高い屈折率の部位Ｂを備えることを特徴とする。
本発明の請求項５に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、請求項４において、前記部位Ｂが配される深さ位置が、前記位相シフター層の裏面側から見て、１５ｎｍ以上４５ｎｍ以下であることを特徴とする。
本発明の請求項６に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、請求項４又は５において、前記部位Ｂが単一の薄膜層であることを特徴とする。
本発明の請求項７に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、請求項３又は６において、前記薄膜層の膜厚が、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする。
本発明の請求項８に記載のハーフトーン型位相シフトマスクは、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおける位相シフター層を、所定のパターンが得られるように選択的に除去するパターニング処理を施すことにより得られた、光透過部と位相シフター部とからなるマスクパターンを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明（第一のハーフトーン型位相シフトマスクブランク）は、透明基板と前記透明基板の一面側に配された位相シフター層から構成され、前記位相シフター層が、その表面から層厚中心までの所定の深さ位置に、上下の部位Ａ，Ｃより高い屈折率の部位Ｂを備える。これにより、ｉ線、ｈ線、ｇ線からなる複合波長に対して、バイナリーブランク以下の表面反射率を有する、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクが得られる。ゆえに、本発明は、露光光の波長がｉ線、ｈ線、ｇ線からなる複合波長において、十分な解像度が得られる、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの提供に寄与する。
【００１２】
請求項３に記載の発明（第二のハーフトーン型位相シフトマスクブランク）は、透明基板と前記透明基板の一面側に配された位相シフター層から構成され、前記位相シフター層が、その裏面から層厚中心までの所定の深さ位置に、上下の部位Ａ，Ｃより高い屈折率の部位Ｂを備える。これにより、ｉ線、ｈ線、ｇ線からなる複合波長に対して、バイナリーブランク以下の裏面反射率を有する、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクが得られる。ゆえに、本発明は、露光光の波長がｉ線、ｈ線、ｇ線からなる複合波長において、透明基板側から入射される露光光の反射を防止することが可能となり、十分な解像度が得られる、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの提供に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の位相シフトマスクブランクの一例（第一実施形態）を示す断面図。
【図２】本発明の位相シフトマスクブランクの他の一例（第二実施形態）を示す断面図。
【図３】部位Ｂの位置と表面反射率との関係を示すグラフ。
【図４】部位Ｂの位置と裏面反射率との関係を示すグラフ。
【図５】部位Ｂの位置と透過率との関係を示すグラフ。
【図６】部位Ｂの厚さと表面反射率および透過率との関係を示すグラフ。
【図７】本発明の位相シフトマスクの一例（第一実施形態に対応）を示す断面図。
【図８】本発明の位相シフトマスクの他の一例（第二実施形態に対応）を示す断面図。
【図９】従来の位相シフトマスクブランクの一例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下では、本発明に係るハーフトーン型位相シフトマスクブランクの一実施形態について、図面に基づいて説明する。以下の説明においては、「位相シフトマスクブランク」から「ハーフトーン型」を省略して呼称する。
【００１５】
（第一実施形態）：表面反射率（部位Ｂの挿入深さ依存性、部位Ｂの厚さ＝４ｎｍ固定）
図１は、本発明の位相シフトマスクブランクの一例（第一実施形態）を示す断面図である。本実施形態では、位相シフター層１０５に挿入される部位Ｂ１０３の位置（位相シフター層１０５の表面１０４ａ（１０５ａ）側から見た部位Ｂ１０３の裏面１０３ｂ側の位置＝挿入深さとも呼ぶ）と、位相シフター層１０５の表面１０４ａ（１０５ａ）における表面反射率との関係についてシミュレーションを行った。シミュレーション法としては、Ｅｓｓｅｎｔｉａｌ  Ｍａｃｌｅｏｄに開示される手法を用いた。
【００１６】
つまり、本実施形態に係る第一の位相シフトマスクブランク１００は、透明基板１０１と、この透明基板１０１の一面１０１ａ側に配された位相シフター層１０５から構成されている。位相シフター層１０５は、その表面１０４ａ側から見て、部位Ａ１０４、部位Ｂ１０３、部位Ｃ１０２が順に重ねて構成されており、部位Ｃ１０２が透明基板１０１の一面１０１ａと接している。
【００１７】
部位Ｂ１０３は、位相シフター層１０５の表面１０４ａから所定の深さ位置（Ｄ１）に配されている。部位Ｂ１０３より上方にある部位Ａ１０４、及び、部位Ｂ１０３より下方にある部位Ｃ１０２に比べて、部位Ｂ１０３は高い屈折率を有する。すなわち、部位Ａ１０４の屈折率をＮａ、部位Ｂ１０３の屈折率をＮｂ、部位Ｃ１０２の屈折率をＮｃと定義した場合、Ｎｂ＞Ｎａ，Ｎｂ＞Ｎｃの関係にある。その際、本実施形態では、部位Ｂ１０３は単一の薄膜層（厚さＴ１）からなるものとする。ここで記載する屈折率とは、複素屈折率Ｎのことを示す。
【００１８】
本シミュレーションにおいて、位相シフトマスクブランク１００は、透明基板１０１が石英基板（厚さ１０ｍｍ）、位相シフター層１０５が酸化クロム膜（厚さ１２０ｎｍ）から構成されるものとした。透明基板１０１の上に、位相シフター層１０５が配されており、位相シフター層１０５の表面１０４ａから所定の深さ位置となるように、クロム膜（厚さ４ｎｍ）からなる部位Ｂ１０３を設ける条件とした。その際、部位Ｂ１０３を設ける所定の深さ位置は、位相シフター層１０５の表面１０４ａから５ｎｍの間隔で変更した。すなわち、位相シフター層１０５は、酸化クロム膜（部位Ａ１０２、部位Ｃ１０４）の中に、クロム膜（部位Ｂ１０３）が挿入された積層体である。
【００１９】
本実施形態では、３つの波長、すなわち、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｈ線（波長４０３ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）における、位相シフター膜１０５の表面反射率を検討した。その際、酸化クロム膜（部位Ａ１０２、部位Ｃ１０４）とクロム膜（部位Ｂ１０３）の光学定数としては、表１の数値を用いた。ここで、Ｎは複素屈折率であり、屈折率ｎと消光係数ｋを用いて、Ｎ＝ｎ＋ｉｋと表わされる。ｎとｋを併せて光学定数という。シミュレーションに使用した表１に示す光学定数（ｎ、ｋ）は、設計だけでなく、実際の成膜で確かめた、信頼性のある数値である。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
図３は、位相シフター層１０５の表面１０４ａから層厚中心ＬＣまでの所定の挿入深さ（「表面からの距離」とも呼ぶ）となるように、部位Ｂの位置を変えて、表面反射率をシミュレーションした結果を示すグラフである。◇印はｉ線（波長３６５ｎｍ）、○印はｈ線（波長４０３ｎｍ）、△印はｇ線（波長４３６ｎｍ）の結果である。また、挿入深さがゼロの位置にプロットされた◆印と●印と▲印は各々、判断基準（リファレンス）となる「クロム膜（部位Ｂ）を設けなかった場合［すなわち、位相シフター膜２０５が酸化クロム膜（部位Ａ１０２、部位Ｃ１０４）である場合］の結果」である。
表２は、図３のグラフにおいてプロットした各数値である。表２の評価欄に「Ｒｆａ：薄膜無」と明記した結果が、リファレンス（判断基準）となる。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
表２および図３から、以下の点が明らかとなった。
（ａ１）部位Ｂの位置Ｄ１が、位相シフター層１０５の表面１０４ａから層厚中心ＬＣの付近を除いた、２つの領域（領域＊１、領域＊２）において、表面反射率の数値がリファレンス（Ｒｆａ）より、３波長（ｉ線、ｈ線、ｇ線）とも低くなる。
（ａ２）特に、部位Ｂの位置Ｄ１が領域＊１に含まれる場合は、領域＊２に比べて表面反射率が大きく低減する。領域＊１は、位相シフター層１０５の表面１０４ａから層厚中心ＬＣまでの「所定の深さ位置（挿入深さ：Ｄ１）」にある。
（ａ３）領域＊１となる「所定の深さ位置Ｄ１」は、２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の範囲である。「所定の深さ位置Ｄ１」が領域＊１を満たすことにより、３波長（ｉ線、ｈ線、ｇ線）全てにおいて、バイナリーブランク以下の表面反射率を有する位相シフトマスクブランクが得られる。
【００２４】
なお、本実施形態では、部位Ｂ１０３が単一の薄膜層（厚さＴ１）からなる場合について詳細に述べたが、部位Ａ１０４の屈折率Ｎａ、部位Ｂ１０３の屈折率Ｎｂ、部位Ｃ１０２の屈折率Ｎｃが、Ｎｂ＞Ｎａ，Ｎｂ＞Ｎｃの関係を満たすならば、本発明の部位Ｂ１０３は単一の薄膜層に限定されるものではない。すなわち、部位Ｂ１０３は２層以上の薄膜が積層された構造であっても構わない。その際、部位Ｂ１０３を構成する２層以上の薄膜は各々、同じ材料であっても良いし、異なる材料で形成されてもよい。
【００２５】
また、本実施形態では、位相シフター層１０５のうち、部位Ｃ１０４と部位Ａ１０２が酸化クロム膜、部位Ｂ１０３がクロム膜から構成される場合について説明したが、部位Ａ１０４の屈折率Ｎａ、部位Ｂ１０３の屈折率Ｎｂ、部位Ｃ１０２の屈折率Ｎｃが、Ｎｂ＞Ｎａ，Ｎｂ＞Ｎｃの関係を満たすならば、位相シフター層１０５は他の材料であっても構わない。位相シフター層として好適な他の材料としては、クロムの他に、タンタル、チタン、アルミニウム、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、タングステン、シリコンから選択される１種または２種以上の材料、あるいはこれらの窒化物、酸窒化物、酸化物、珪素化合物が挙げられる。
【００２６】
＜第二実施形態＞：裏面反射率（部位Ｂの挿入深さ依存性、部位Ｂの厚さ＝４ｎｍ固定）
図２は、本発明の位相シフトマスクブランクの他の一例（第二実施形態）を示す断面図である。本実施形態では、位相シフター層２０５に挿入される部位Ｂ２０３の位置（位相シフター層２０５の表面２０４ａ（２０５ａ）側から見た部位Ｂ２０３の裏面２０３ｂ側の位置＝挿入深さとも呼ぶ）と、位相シフター層２０５の裏面２０２ｂ（２０５ｂ）における裏面反射率との関係についてシミュレーションを行った。シミュレーション法としては、第一実施形態と同じ手法を用いた。
【００２７】
つまり、本実施形態に係る第二の位相シフトマスクブランク２００は、透明基板２０１と、この透明基板２０１の一面２０１ａ側に配された位相シフター層２０５から構成されている。位相シフター層２０５は、その表面２０４ａ（２０５ａ）側から見て、部位Ａ２０４、部位Ｂ２０３、部位Ｃ２０２が順に重ねて構成されており、部位Ｃ２０２が透明基板２０１の一面２０１ａと接している。
【００２８】
部位Ｂ２０３は、位相シフター層２０５の裏面２０２ｂ（２０５ｂ）から所定の深さ位置（Ｄ２）に配されている。部位Ｂ２０３より上方にある部位Ａ２０４、及び、部位Ｂ２０３より下方にある部位Ｃ２０２に比べて、部位Ｂ２０３は高い屈折率を有する。すなわち、部位Ａ２０４の屈折率をＮａ、部位Ｂ２０３の屈折率をＮｂ、部位Ｃ２０２の屈折率をＮｃと定義した場合、Ｎｂ＞Ｎａ，Ｎｂ＞Ｎｃの関係にある。その際、本実施形態では、部位Ｂ１０３は単一の薄膜層（厚さＴ２）からなるものとする。
【００２９】
本シミュレーションにおいて、位相シフトマスクブランク２００は、第一実施形態と同様に、透明基板２０１が石英基板（厚さ１０ｍｍ）、位相シフター層２０５が酸化クロム膜（厚さ１２０ｎｍ）から構成されるものとした。透明基板２０１の上に、位相シフター層２０５が配されており、位相シフター層２０５の裏面２０２ｂ（２０５ｂ）から所定の深さ位置となるように、クロム膜（厚さ４ｎｍ）からなる部位Ｂ２０３を設ける条件とした。その際、部位Ｂ２０３を設ける所定の深さ位置は、位相シフター層２０５の裏面２０２ｂ（２０５ｂ）から５ｎｍの間隔で変更した。すなわち、位相シフター層２０５は、酸化クロム膜（部位Ａ２０２、部位Ｃ２０４）の中に、クロム膜（部位Ｂ２０３）が挿入された積層体である。
【００３０】
本実施形態では、３つの波長、すなわち、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｈ線（波長４０３ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）における、位相シフター膜２０５の裏面反射率を検討した。その際、酸化クロム膜（部位Ａ２０２、部位Ｃ２０４）とクロム膜（部位Ｂ２０３）の光学定数としては、第一実施形態と同様に、表１の数値を用いた。
【００３１】
図４は、位相シフター層２０５の裏面２０２ｂ（２０５ｂ）から層厚中心ＬＣまでの所定の挿入深さ（「裏面からの距離」とも呼ぶ）となるように、部位Ｂの位置を変えて、裏面反射率をシミュレーションした結果を示すグラフである。◇印はｉ線（波長３６５ｎｍ）、○印はｈ線（波長４０３ｎｍ）、△印はｇ線（波長４３６ｎｍ）の結果である。また、挿入深さがゼロの位置にプロットされた◆印と●印と▲印は各々、判断基準（リファレンス）となる「クロム膜（部位Ｂ）を設けなかった場合［すなわち、位相シフター膜２０５が酸化クロム膜（部位Ａ２０２、部位Ｃ２０４）である場合］の結果」である。
表３は、図４のグラフにおいてプロットした各数値である。表３の評価欄に「Ｒｆｂ：薄膜無」と明記した結果が、リファレンス（判断基準）となる。
【００３２】
【表３】
2017134213.tif 000005
【００３３】
表３および図４から、以下の点が明らかとなった。
（ｂ１）部位Ｂの位置Ｄ２が、位相シフター層２０５の裏面２０２ｂ（２０５ｂ）から層厚中心ＬＣの付近を除いた、２つの領域（領域＊３、領域＊４）において、裏面反射率の数値がリファレンス（Ｒｆｂ）より、３波長（ｉ線、ｈ線、ｇ線）とも低くなる。
（ｂ２）特に、部位Ｂの位置Ｄ２が領域＊４に含まれる場合は、領域＊３に比べて裏面反射率が大きく低減する。領域＊４は、位相シフター層２０５の裏面２０２ｂ（２０５ｂ）から層厚中心ＬＣまでの「所定の深さ位置（挿入深さ）Ｄ２」にある。
（ｂ３）領域＊４となる「所定の深さ位置Ｄ２」は、１５ｎｍ以上４４ｎｍ以下の範囲である。「所定の深さ位置Ｄ２」が領域＊４を満たすことにより、３波長（ｉ線、ｈ線、ｇ線）全てにおいて、裏面反射率の低い位相シフトマスクブランクが得られる。
【００３４】
なお、本実施形態では、部位Ｂ２０３が単一の薄膜層（厚さＴ２）からなる場合について詳細に述べたが、部位Ａ２０４の屈折率Ｎａ、部位Ｂ２０３の屈折率Ｎｂ、部位Ｃ２０２の屈折率Ｎｃが、Ｎｂ＞Ｎａ，Ｎｂ＞Ｎｃの関係を満たすならば、本発明の部位Ｂ２０３は単一の薄膜層に限定されるものではない。すなわち、部位Ｂ２０３は２層以上の薄膜が積層された構造であっても構わない。その際、部位Ｂ２０３を構成する２層以上の薄膜は各々、同じ材料であっても良いし、異なる材料で形成されてもよい。
【００３５】
また、本実施形態では、位相シフター層２０５のうち、部位Ｃ２０４と部位Ａ２０２が酸化クロム膜、部位Ｂ２０３がクロム膜から構成される場合について説明したが、部位Ａ２０４の屈折率Ｎａ、部位Ｂ２０３の屈折率Ｎｂ、部位Ｃ２０２の屈折率Ｎｃが、Ｎｂ＞Ｎａ，Ｎｂ＞Ｎｃの関係を満たすならば、位相シフター層２０５は他の材料であっても構わない。位相シフター層として好適な他の材料としては、クロムの他に、タンタル、チタン、アルミニウム、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、タングステン、シリコンから選択される１種または２種以上の材料、あるいはこれらの窒化物、酸窒化物、酸化物、珪素化合物が挙げられる。
【００３６】
＜第三実施形態＞：透過率（部位Ｂの挿入深さ依存性、部位Ｂの厚さ＝４ｎｍ固定）
本実施形態では、図１において、位相シフター層１０５に挿入される部位Ｂ１０３の位置（位相シフター層１０５の表面１０４ａ（１０５ａ）側から見た部位Ｂ１０３の裏面１０３ｂ側の位置＝挿入深さとも呼ぶ）と、位相シフター層１０５の表面１０４ａ（１０５ａ）から裏面１０３ｂ（１０５ｂ）へ通過する透過率との関係についてシミュレーションを行った。シミュレーション法としては、第一実施形態と同じ手法を用いた。
【００３７】
本実施形態は、上述した第一実施形態と同じ層構成からなる、第一の位相シフトマスクブランク１００を前提している。すなわち、第一の位相シフトマスクブランクは、透明基板１０１と、この透明基板１０１の一面１０１ａ側に配された位相シフター層１０５から構成されている。位相シフター層１０５は、その表面１０４ａ側から見て、部位Ａ１０４、部位Ｂ１０３、部位Ｃ１０２が順に重ねて構成されており、部位Ｃ１０２が透明基板１０１の一面１０１ａと接している。
【００３８】
部位Ｂ１０３は、位相シフター層１０５の表面１０４ａから所定の深さ位置（Ｄ１）に配されている。部位Ｂ１０３より上方にある部位Ａ１０４、及び、部位Ｂ１０３より下方にある部位Ｃ１０２に比べて、部位Ｂ１０３は高い屈折率を有する。すなわち、部位Ａ１０４の屈折率をＮａ、部位Ｂ１０３の屈折率をＮｂ、部位Ｃ１０２の屈折率をＮｃと定義した場合、Ｎｂ＞Ｎａ，Ｎｂ＞Ｎｃの関係にある。その際、本実施形態では、部位Ｂ１０３は単一の薄膜層（厚さＴ１）からなるものとする。
【００３９】
本シミュレーションにおいて、位相シフトマスクブランク１００は、透明基板１０１が石英基板（厚さ１０ｍｍ）、位相シフター層１０５が酸化クロム膜（厚さ１２０ｎｍ）から構成されるものとした。透明基板１０１の上に、位相シフター層１０５が配されており、位相シフター層１０５の表面１０４ａから所定の深さ位置となるように、クロム膜（厚さ４ｎｍ）からなる部位Ｂ１０３を設ける条件とした。その際、部位Ｂ１０３を設ける所定の深さ位置は、位相シフター層１０５の表面１０４ａから５ｎｍの間隔で変更した。すなわち、位相シフター層１０５は、酸化クロム膜（部位Ａ１０２、部位Ｃ１０４）の中に、クロム膜（部位Ｂ１０３）が挿入された積層体である。
【００４０】
本実施形態では、３つの波長、すなわち、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｈ線（波長４０３ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）における、位相シフター膜１０５の透過率を検討した。その際、酸化クロム膜（部位Ａ１０２、部位Ｃ１０４）とクロム膜（部位Ｂ１０３）の光学定数としては、第一実施形態と同様に、表１の数値を用いた。
【００４１】
図５は、位相シフター層１０５の表面１０４ａから層厚中心ＬＣまでの所定の挿入深さ（「表面からの距離」とも呼ぶ）となるように、部位Ｂの位置を変えて、透過率をシミュレーションした結果を示すグラフである。◇印はｉ線（波長３６５ｎｍ）、○印はｈ線（波長４０３ｎｍ）、△印はｇ線（波長４３６ｎｍ）の結果である。また、挿入深さがゼロの位置にプロットされた◆印と●印と▲印は各々、判断基準（リファレンス）となる「クロム膜（部位Ｂ）を設けなかった場合［すなわち、位相シフター膜１０５が酸化クロム膜（部位Ａ１０２、部位Ｃ１０４）である場合］の結果」である。
表４は、図５のグラフにおいてプロットした各数値である。表２の評価欄に「Ｒｆｃ：薄膜無」と明記した結果が、リファレンス（判断基準）となる。
【００４２】
【表４】
2017134213.tif 000006
【００４３】
表４および図５から、以下の点が明らかとなった。
（ｃ１）部位Ｂの位置（挿入深さ）Ｄ１に依存せず、透過率の数値がリファレンス（Ｒｆａ）より、３波長（ｉ線、ｈ線、ｇ線）とも低くなる。ただし、部位Ｂの位置Ｄ１が、位相シフター層１０５の表面１０４ａから層厚中心ＬＣの付近を除いた、２つの領域（領域＊５、領域＊６）において、層厚中心ＬＣの付近よりも透過率の数値が、３波長（ｉ線、ｈ線、ｇ線）とも高くなる。
（ｃ２）上記２つの領域（領域＊５、領域＊６）は、第一実施形態および第二実施形態に示した、表裏面における反射防止効果の発現する挿入深さ領域に一致する。ゆえに、位相シフター層１０５の内部に部位Ｂを設けることは、反射率の低減効果とともに、透過率の増大効果も生み出すことが確認された。
したがって、本発明によれば、３波長（ｉ線、ｈ線、ｇ線）全てにおいて、表裏面における反射率が低く、かつ、透過率の高い、位相シフトマスクブランクが得られる。
【００４４】
なお、本実施形態では、部位Ｂ１０３が単一の薄膜層（厚さＴ１）からなる場合について詳細に述べたが、部位Ａ１０４の屈折率Ｎａ、部位Ｂ１０３の屈折率Ｎｂ、部位Ｃ１０２の屈折率Ｎｃが、Ｎｂ＞Ｎａ，Ｎｂ＞Ｎｃの関係を満たすならば、本発明の部位Ｂ１０３は単一の薄膜層に限定されるものではない。すなわち、部位Ｂ１０３は２層以上の薄膜が積層された構造であっても構わない。その際、部位Ｂ１０３を構成する２層以上の薄膜は各々、同じ材料であっても良いし、異なる材料で形成されてもよい。
【００４５】
また、本実施形態では、位相シフター層１０５のうち、部位Ｃ１０４と部位Ａ１０２が酸化クロム膜、部位Ｂ１０３がクロム膜から構成される場合について説明したが、部位Ａ１０４の屈折率Ｎａ、部位Ｂ１０３の屈折率Ｎｂ、部位Ｃ１０２の屈折率Ｎｃが、Ｎｂ＞Ｎａ，Ｎｂ＞Ｎｃの関係を満たすならば、位相シフター層１０５は他の材料であっても構わない。位相シフター層として好適な他の材料としては、クロムの他に、タンタル、チタン、アルミニウム、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、タングステン、シリコンから選択される１種または２種以上の材料、あるいはこれらの窒化物、酸窒化物、酸化物、珪素化合物が挙げられる。
【００４６】
＜第四実施形態＞：表面反射率、透過率（部位Ｂの膜厚依存性、波長＝３６５ｎｍ固定）
本実施形態では、図１の構成とした位相シフトマスクブランクにおける表面反射率および透過率について、位相シフター層１０５に挿入する部位Ｂ１０３の膜厚依存性を検討した。
第一実施形態〜第三実施形態で用いたシミュレーション法により、表面反射率と透過率を求める際に、位相シフター層１０５は三層構造（部位Ａ１０２、部位Ｂ１０３、部位Ｃ１０４）を前提とした。位相シフター層１０５の全膜厚は「１２０ｎｍ」に、部位Ｂの位置（挿入深さ）Ｄ１は、図３において波長が３６５ｎｍの場合に表面反射率が極値を示した「２５ｎｍ」に、評価する波長は「３６５ｎｍ」に、それぞれ固定した。部位Ｂ１０３の膜厚を０〜２０［ｎｍ］の範囲で変更し、第一実施形態〜第三実施形態で用いたシミュレーション法により、表面反射率と透過率を求めた。また、比較のため多項式近似曲線法により、表面反射率と透過率を求めた。
【００４７】
図６は、部位Ｂの厚さと表面反射率および透過率との関係を示すグラフであり、（ａ）が表面反射率、（ｂ）が透過率の結果である。図６において、実線がシミュレーション値、点線が多項式近似曲線の評価結果である。図６の横軸においては、「部位Ｂの位置（挿入深さ）Ｄ１」に代えて、「挿入クロム膜厚」と表示した。
図６から、以下の点が明らかとなった。
（ｄ１）部位Ｂ１０３の膜厚が増加するに連れて、表面反射率と透過率は何れも、単調に減少する傾向を示す。
（ｄ２）シミュレーション（実線）と多項式近似曲線（点線）の結果は同じ減少傾向を示しており、特に部位Ｂの位置（挿入深さ）Ｄ１が０−１０ｎｍの範囲ではほぼ同一曲線となる。
（ｄ３）位相シフター層１０５に求められる特性、すなわち、低い表面反射率と高い透過率と満たすためには、部位Ｂの位置（挿入深さ）Ｄ１を１〜１０ｎｍの範囲とすることが好ましい。特に、１〜５ｎｍの範囲とするならば、横軸ゼロ（薄膜無）に比べて、表面反射率を０〜３０％の範囲で低下させるとともに、透過率の低下は０〜３０％以内に収めることが可能となるので、より好ましい。
【００４８】
以下では、本発明に係るハーフトーン型位相シフトマスクの一実施形態について、図面に基づいて説明する。以下の説明においては、「位相シフトマスク」から「ハーフトーン型」を省略して呼称する。
【００４９】
＜第一の位相シフトマスク＞
図７は、本発明に係る位相シフトマスクの一例（第一実施形態に対応）を示す断面図である。図７に示した第一の位相シフトマスク７００は、透明基板７０１と、この透明基板７０１の一面７０１ａ側に配された位相シフター層７０５から構成されている。位相シフター層７０５は、その表面７０４ａ側から見て、部位Ａ７０４、部位Ｂ７０３、部位Ｃ７０２が順に重ねて構成されており、部位Ｃ７０２が透明基板７０１の一面７０１ａと接している。第一の位相シフトマスク７００においては、位相シフター層７０５の表面７０４ａから層厚中心ＬＣまでの所定の挿入深さ（「表面からの距離」とも呼ぶ）となるように、部位Ｂ７０３が配置されている。
【００５０】
すなわち、第一の位相シフトマスク７００は、図１の位相シフトマスクブランクにおける位相シフター層を、所定のパターンが得られるように選択的に除去するパターニング処理を施すことにより得られたものであり、光透過部（βと表示した領域）と位相シフター部（αと表示した領域）とからなるマスクパターンを有する。つまり、光透過部（β領域）は、位相シフター層７０５が全て除去された部分であり、位相シフター部（α領域）は、位相シフター層７０５が全て残存してなる部分である。
【００５１】
第一の位相シフトマスク７００においては、位相シフター部（α領域）を構成する位相シフター層７０５（図１の１０５）が、その表面から層厚中心ＬＣまでの所定の深さ位置に、上下の部位Ａ，Ｃより高い屈折率の部位Ｂを備えている。これにより、ｉ線、ｈ線、ｇ線からなる複合波長に対して、バイナリーブランク以下の表面反射率を有する、ハーフトーン型位相シフトマスクが得られる。ゆえに、第一の位相シフトマスク７００は、露光光の波長がｉ線、ｈ線、ｇ線からなる複合波長において、十分な解像度が得られる。
【００５２】
＜第二の位相シフトマスク＞
図８は、本発明に係る位相シフトマスクの他の一例（第二実施形態に対応）を示す断面図である。図８に示した第二の位相シフトマスク８００は、透明基板８０１と、この透明基板８０１の一面８０１ａ側に配された位相シフター層８０５から構成されている。位相シフター層８０５は、その表面８０４ａ側から見て、部位Ａ８０４、部位Ｂ８０３、部位Ｃ８０２が順に重ねて構成されており、部位Ｃ８０２が透明基板８０１の一面８０１ａと接している。第二の位相シフトマスク８００においては、位相シフター層８０５の裏面８０２ｂ（８０５ｂ）から層厚中心ＬＣまでの所定の挿入深さ（「裏面からの距離」とも呼ぶ）となるように、部位Ｂ８０３の位置が配置されている。
【００５３】
すなわち、第二の位相シフトマスク８００は、図２の位相シフトマスクブランクにおける位相シフター層を、所定のパターンが得られるように選択的に除去するパターニング処理を施すことにより得られたものであり、光透過部（βと表示した領域）と位相シフター部（αと表示した領域）とからなるマスクパターンを有する。つまり、光透過部（β領域）は、位相シフター層８０５が全て除去された部分であり、位相シフター部（α領域）は、位相シフター層８０５が全て残存してなる部分である。
【００５４】
第二の位相シフトマスク８００においては、位相シフター部（α領域）を構成する位相シフター層８０５（図２の２０５）が、その裏面から層厚中心ＬＣまでの所定の深さ位置に、上下の部位Ａ，Ｃより高い屈折率の部位Ｂを備えている。これにより、ｉ線、ｈ線、ｇ線からなる複合波長に対して、バイナリーブランク以下の裏面反射率を有する、ハーフトーン型位相シフトマスクが得られる。ゆえに、第二の位相シフトマスク８００は、露光光の波長がｉ線、ｈ線、ｇ線からなる複合波長において、十分な解像度が得られる。
【００５５】
したがって、本発明は、ｉ線、ｈ線、ｇ線からなる複合波長に対して、バイナリーブランク以下の表面反射率あるいは裏面反射率を有する、ハーフトーン型位相シフトマスクの提供に寄与する。
【００５６】
以上、本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブランクおよびハーフトーン型位相シフトマスクについて説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、ｉ線、ｈ線、ｇ線からなる複合波長に対して用いられる、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク、及びこれを用いたハーフトーン型位相シフトマスクに広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１００  位相シフトマスクブランク、１０１  透明基板、１０１ａ  透明基板の一面、１０５  位相シフター層、１０５ａ  位相シフター層の表面、Ａ１０４  上部位、Ｂ１０３  屈折率の高い部位、Ｃ１０２  下部位。
【図１】
2017134213.tif 000007
【図２】
2017134213.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
2017134213.tif 000011
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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