JP2007241135A - レベンソン型位相シフトマスク及びその製造方法 - Google Patents

レベンソン型位相シフトマスク及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 CDパフォーマンスの大幅な改善が可能なレベンソン型位相シフトマスク及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】 露光光に対して透明な基板に掘り込み部を設け、透過する光の位相を制御したレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記基板掘り込み部に隣接する部分又は基板周辺部に設けられた遮光膜が、フッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスにおいてエッチング可能な材料からなる膜Ａを含むことを特徴とするレベンソン型位相シフトマスク。
【選択図】 図３

Description

本発明は、レベンソン型位相シフトマスク及びその製造方法に係り、特に、半導体集積回路、ＣＣＤ（電荷結合素子)、ＬＣＤ（液体表示素子)用カラーフィルタ、及び磁気ヘッド等の製造に用いられるレベンソン型位相シフトマスクに関する。
近年、半導体素子の微細化に伴い、投影露光装置にも高い解像性が求められている。そこで、フォトマスクの分野においては、転写パターンの解像性を向上させる手法として、１９８２年にＩＢＭ社のレベンソン（Ｌｅｖｅｎｓｏｎ）らにより位相シフト法が提案されている。位相シフト法の原理は、隣接する開口部を通過した透過光の位相が反転するように開口部の一方に位相シフト部を設けることによって、透過光が干渉し合う際に境界部での光強度を弱め、その結果として転写パターンの解像性及び焦点深度を向上させるものである。
このような位相シフト法により解像性を向上させたフォトマスクは、一般にレベンソン型位相シフトマスク(レベンソンマスク)と呼ばれる。開口部の一方に位相シフト部を設ける方法としては、現在、石英基板をエッチング等により掘り込んでシフター部を設ける掘り込み型が主流である。
レベンソンマスクを製造するためのフォトマスクブランクとしては、 最表面の低反射層(ＣｒＯ層)と、その下の遮光層(Ｃｒ層)とからなるＣｒＯ／Ｃｒ遮光膜を設けたものが知られており（例えば、特許文献１参照）、このようなフォトマスクブランクにおけるＣｒＯ／Ｃｒ遮光膜のトータルの膜厚は７０〜１００ｎｍ程度である。
一般に、フォトマスクのＣＤパフォーマンスの改善には、遮光膜とそれを形成するためのレジストの薄膜化が有効である。しかし、遮光膜を薄膜化すると、ＯＤ値（光学濃度）が減少してしまう。現状のＣｒＯ／Ｃｒ遮光膜では、一般に必要とされているＯＤ＝３を達成するために、６４ｎｍのトータルの膜厚が最低限必要であり、大幅な薄膜化は困難である。また、遮光膜が薄膜化できないと、レジストとの選択比が原因でレジストも薄膜化することができない。したがって、大きなＣＤの改善を望むことができない。
特開平９−２４４２１０
本発明は、以上のような事情の下になされ、CDパフォーマンスの大幅な改善が可能なレベンソン型位相シフトマスク及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、露光光に対して透明な基板に掘り込み部を設け、透過する光の位相を制御したレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記基板掘り込み部に隣接する部分又は基板周辺部に設けられた遮光膜が、フッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスにおいてエッチング可能な材料からなる膜Ａを含むことを特徴とするレベンソン型位相シフトマスクを提供する。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、 前記遮光膜が、前記膜Ａと、フッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスにおいて前記膜Ａよりもエッチング速度の遅い膜Ｂを少なくとも有し、前記フッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスとは異なるエッチング条件でエッチングしたときのエッチング速度が、前記膜Ｂの方が膜Ａよりも速いことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、 前記フッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスとは異なるエッチング条件が、塩素系ガスを主体とするエッチングガスを用いるエッチングであることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項３に記載のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記膜Ａが、フッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスにおいてエッチング可能であるとともに、塩素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスに対し耐性を有し、前記膜Ｂが、フッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスに耐性を有し、塩素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスにおいてエッチング可能であることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記膜Ａが、Ｍｏ及び／又はＳｉを主な材料とする膜からなることを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項５に記載のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記Ｍｏ及び／又はＳｉを主な材料とする膜が、ＭｏＳｉ又はＭｏＳｉ化合物を主な材料とする膜であることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項５に記載のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記膜Ａが、ＭｏＳｉ又はＭｏＳｉ化合物を主な材料とする膜からなり、前記膜Ｂが、Ｃｒ又はＣｒ化合物を主な材料とする膜からなることを特徴とする。
請求項８に係る発明は、請求項６又は７に記載のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記化合物が、酸化物、窒化物又は酸窒化物であることを特徴とする。
請求項９に係る発明は、請求項５〜８のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記遮光膜が、ＭｏＳｉを主体とする第１の膜、及びＣｒを含む第２の膜が順次積層されていることを特徴とする。
請求項１０に係る発明は、請求項５〜８のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記遮光膜が、Ｃｒを含む第１の膜、ＭｏＳｉを主体とする第２の膜、及びＣｒを含む第３の膜が順次積層されていることを特徴とする。
請求項１１に係る発明は、請求項９又は１０に記載のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記Ｃｒを含む第２の膜及びＣｒを含む第３の膜は、ＣｒＯ、ＣｒＮ若しくはＣｒＯＮの単層膜、又はこれらの複数層膜若しくは傾斜膜であり、２ｎｍ〜３０ｎｍの膜厚を有することを特徴とする。
請求項１２に係る発明は、請求項１０に記載のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記Ｃｒを含む第１の膜は、Ｃｒ、ＣｒＮ、ＣｒＯ、若しくはＣｒＯＮの単層膜、又はこれらの複数層膜若しくは傾斜膜であり、２ｎｍ〜２０ｎｍの膜厚を有することを特徴とする。
請求項１３に係る発明は、請求項９又は１０に記載のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記ＭｏＳｉを主体とする第１の膜及び前記ＭｏＳｉを主体とする第２の膜は、２０ｎｍ〜６０ｎｍの膜厚を有することを特徴とする。
請求項１４に係る発明は、請求項９又は１０に記載のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、請求項９に記載の第１の膜及び第２の膜のトータルの露光光に対する光学濃度、及び請求項１０に記載の第１の膜、第２の膜及び第３の膜のトータルの露光光に対する光学濃度は３．０〜４．０であり、表面反射率は３０％以下であることを特徴とする。
請求項１５に係る発明は、請求項５〜８のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記遮光膜は、Ｃｒを含む第１の膜及びＭｏＳｉを主体とする第２の膜が順次積層されていることを特徴とする。
請求項１６に係る発明は、請求項５〜８のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記遮光膜は、ＭｏＳｉを主体とする膜のみで構成されていることを特徴とする。
請求項１７に係る発明は、請求項１５又は１６に記載のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記ＭｏＳｉを主体とする第２の膜及び前記ＭｏＳｉを主体とする第１の膜は、ＭｏＳｉ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯ、若しくはＭｏＳｉＯＮの単層膜、又はこれらの複数層膜若しくは傾斜膜であり、３０ｎｍ〜８０ｎｍの膜厚を有することを特徴とする。
請求項１８に係る発明は、請求項１５に記載のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記Ｃｒを含む第１の膜は、Ｃｒ、ＣｒＯ、ＣｒＮ、若しくはＣｒＯＮの単層膜、又はこれらの複数層膜若しくは傾斜膜であり、２ｎｍ〜２０ｎｍの膜厚を有することを特徴とする。
請求項１９に係る発明は、請求項１２又は１３に記載のレベンソン型位相シフトマスクにおいて、請求項１５に記載の第１の膜及び第２の膜のトータルの露光光に対する光学濃度、及び請求項１６に記載の第１の膜の露光光に対する光学濃度は３．０〜４．０であり、表面反射率は２０％以下であることを特徴とする。
請求項２０に係る発明は、請求項１〜１９のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスクを製造する方法であって、前記基板掘り込み部に隣接する部分又は基板周辺部に設けられた遮光膜を加工する工程は、塩素系ガスを主体として用いるエッチングプロセス及びフッ素系ガスを主体として用いるエッチングプロセスの両方を含むことを特徴とする。
請求項２１に係る発明は、請求項１〜１９のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスクを製造する方法であって、前記基板掘り込み部に隣接する部分又は基板周辺部に設けられた遮光膜を加工する工程で、塩素系ガスを主体として用いるエッチングプロセス及びフッ素系ガスを主体として用いるエッチングプロセスを交互に使用することを特徴とする。
請求項２２に係る発明は、請求項２０又は２１に記載のレベンソン型位相シフトマスクを製造する方法において、表面に前記膜Ｂを有するマスクブランクを用いるか、又は前記基板表面に前記膜Ｂと同様のエッチング特性を有する膜Ｃを形成する工程を具備することを特徴とする。
請求項２３に係る発明は、請求項２２に記載のレベンソン型位相シフトマスクを製造する方法において、前記膜Ｃを除去する工程を具備することを特徴とする。
請求項２４に係る発明は、請求項９、１１、１３、及び１４のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスクを製造する方法であって、前記マスクブランクの前記第２の膜上に第１のレジストパターンを形成する工程、前記第１のレジストパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の膜をパターニングする工程、前記第１のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第１の膜をパターニングし、第１の開口部及び第２の開口部を有する遮光膜パターンを形成する工程、前記第１のレジストパターンを除去する工程、前記第２の膜上に、前記第１の開口部を覆い、前記第２の開口部を覆わないように、第２のレジストパターンを形成する工程、前記第２のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の開口部を通して前記透明基板をエッチングする工程、及び前記第２のレジストパターンを除去する工程を具備することを特徴とするレベンソンマスクの製造方法を提供する。
請求項２５に係る発明は、請求項１０〜１４のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスクを製造する方法であって、前記第３の膜上に第１のレジストパターン形成する工程、前記第１のレジストパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第３の膜をパターニングする工程、前記第１のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の膜をパターニングする工程、前記第１のレジストパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第１の膜をパターニングし、前記第１の膜、第２の膜及び第３の膜のパターンからなる、第１の開口部及び第２の開口部を有する遮光膜パターンを形成する工程、前記第１のレジストパターンを除去する工程、前記第３の膜上に、前記第１の開口部を覆い、前記第２の開口部を覆わないように、第２のレジストパターンを形成する工程、
前記第２のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の開口部を通して前記透明基板をエッチングする工程、及び前記第２のレジストパターンを除去する工程を具備することを特徴とする。
請求項２６に係る発明は、請求項１５、１７、１８、及び１９のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスクを製造する方法であって、前記第２の膜上にＣｒを主な材料とする膜厚２〜３０ｎｍｍの第３の膜を形成する工程、前記第３の膜上に第１のレジストパターン形成する工程、前記第１のレジストパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第３の膜をパターニングする工程、前記第１のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の膜をパターニングする工程、前記第１のレジストパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第１の膜をパターニングし、前記第１の膜及び第２の膜のパターンからなる、第１の開口部及び第２の開口部を有する遮光膜パターンを形成する工程、前記第１のレジストパターンを除去する工程、前記第３の膜上に、前記第１の開口部を覆い、前記第２の開口部を覆わないように、第２のレジストパターンを形成する工程、前記第２のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の開口部を通して前記透明基板をエッチングする工程、前記第２のレジストパターンを除去する工程、及び前記第３の膜を除去する工程を具備することを特徴とする。
請求項２７に係る発明は、請求項１６、１７、及び１９のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスクを製造する方法であって、前記第１の膜上にＣｒを主な材料とする膜厚２〜２０ｎｍｍの第２の膜を形成する工程、前記第２の膜上に第１のレジストパターンを形成する工程、前記第１のレジストパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の膜をパターニングする工程、前記第１のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第１の膜をパターニングし、第１の開口部及び第２の開口部を有する遮光膜パターンを形成する工程、前記第１のレジストパターンを除去する工程、前記第２の膜上に、前記第１の開口部を覆い、前記第２の開口部を覆わないように、第２のレジストパターンを形成する工程、前記第２のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の開口部を通して前記透明基板をエッチングする工程、前記第２のレジストパターンを除去する工程、及び前記第２の膜を除去する工程を具備することを特徴とする。
請求項２８に係る発明は、請求項１５、１７、１８、及び１９のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスクを製造する方法であって、前記第２の膜上にＣｒを主な材料とする膜厚２〜３０ｎｍｍの第３の膜を形成する工程、前記第３の膜上に第１のレジストパターン形成する工程、前記第１のレジストパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第３の膜をパターニングする工程、前記第１のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の膜をパターニングし、前記第１の膜及び第２の膜のパターンからなる、第１の開口部及び第２の開口部を有する遮光膜パターンを形成する工程、前記第１のレジストパターンを除去する工程、前記第３の膜上に、前記第１の開口部を覆い、前記第２の開口部を覆わないように、第２のレジストパターンを形成する工程、前記第２のレジストパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第１の膜をパターニングする工程、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の開口部を通して前記透明基板をエッチングする工程、前記第２のレジストパターンを除去する工程、及び前記第３の膜と、表面に露出した前記第１の膜を除去する工程を具備することを特徴とする。
本発明に係るレベンソン型位相シフトマスクでは、遮光膜を、フッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスにおいてエッチング可能な材料からなる膜Ａにより構成しているため、ＣＤが改善されたレベンソン型位相シフトマスクを得ることができる。また、膜Ａ上に、膜Ａよりもエッチング速度の遅い膜Ｂを設けることにより、膜Ｂがエッチングストッパーの役割を果たし、遮光膜のダメージを防止することができる。また、この膜Ｂは薄い膜厚で十分であるため、レジストの薄膜化も可能であり、これらによって大幅にＣＤが改善されたレベンソン型位相シフトレスマスクを得ることが可能である。
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の一態様に係るレベンソン型位相シフトマスクでは、遮光膜が、フッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスにおいてエッチング可能な材料からなる膜を含んでいる。このような膜を構成する材料としては、Ｓｉと遷移金属の化合物、酸化物、窒化物、又は酸化窒化物を挙げることができる。また、遷移金属としては、チタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、タングステンを挙げることができる。これらの中では、ＭｏＳｉを主体とする材料が好ましい。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るレベンソンマスクの製造に用いるフォトマスクブランクを示す断面図である。図１において、透明基板１１上には、ＭｏＳｉを主体とする第１の膜１２及びＣｒを含む第２の膜１３が順次形成されている。
透明基板１１としては、例えば石英ガラス、ＣａＦ２、アルミノシリケートガラス等を用いることができる。
ＭｏＳｉを主体とする第１の膜１２は、レベンソンマスクの遮光膜を構成するものである。そのため、その膜厚は、３０〜８０ｎｍであるのが好ましい。膜厚が薄すぎる場合には、レベンソンマスクの遮光膜を構成するに十分な遮光性を得ることができず、厚すぎる場合には、高精度の加工が困難となり、また膜応力による基板の反りの原因となる場合がある。
ＭｏＳｉを主体とする第１の膜１２の材質としては、ＭｏＳｉ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯ、若しくはＭｏＳｉＯＮの単層膜、又はこれらの複数層膜を挙げることができる。ＭｏＳｉ膜は、導電性が高いため、電子線による描画を行う際のチャージアップ抑制効果に優れている。また、優れた反射防止効果も有する。
ＭｏＳｉには、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、及び炭素（Ｃ）の少なくとも１種を添加することができる。これらの添加元素の添加量は、窒素（Ｎ）、及び炭素（Ｃ）が４０原子％以下、酸素（Ｏ）が２０原子％以下であるのが好ましい。これらの添加量が多すぎる場合には、レベンソンマスクの遮光膜を構成するに十分な遮光性を得ることが困難となる。
添加元素の添加量は、膜厚方向に傾斜させることができる。例えば、酸素（Ｏ）及び窒素（Ｎ）を添加させた場合、第１の膜１２を、ＭｏＳｉからなる下層からＭｏＳｉＯＮからなる上層まで酸素（Ｏ）及び窒素（Ｎ）の濃度を増加させた傾斜膜により構成することができる。このような傾斜膜とすることにより、露光波長での消衰係数のプロファイルを基板１１側から遮光膜の表面側へ漸次減少するようにすることができ、それによって遮光性と反射防止性を高くすることができる。
ＭｏＳｉを主体とする第１の膜１２は、単独でレベンソンマスクの遮光膜を構成するため、露光光に対する光学濃度が３．０〜４．０であることが望ましい。光学濃度が３．０未満では、レベンソンマスクの遮光膜として十分な遮光性を得ることが困難となり、４．０を超えると、薄膜化が困難となる。
また、ＭｏＳｉを主体とする第１の膜１２は、表面反射率が２０％以下であることが望ましい。
Ｃｒを含む第２の膜１３は、レベンソンマスクの製造工程におけるＭｏＳｉを主体とする第１の膜１２のためのエッチングストッパー膜として機能するものであり、ＭｏＳｉを主体とする第１の膜１２との間で高いエッチング選択比を有する材質を用いることができる。そのような材質として、Ｃｒ、ＣｒＯ、ＣｒＮ、若しくはＣｒＯＮの単層膜、又はこれらの複数層膜若しくは傾斜膜を挙げることができる。
Ｃｒを含む第２の膜１３は、５〜１０ｎｍの膜厚を有することが好ましい。膜厚が薄すぎる場合には、エッチングストッパー膜としての機能を十分に果たすことが困難となり、厚すぎる場合には、高精度の加工が困難となる。
図２は、本発明の第２の実施形態に係るレベンソンマスクに用いるマスクブランクを示す断面図である。図２において、透明基板２１上には、Ｃｒを含む第１の膜２２、ＭｏＳｉを主体とする第２の膜２３及びＣｒを含む第３の膜２４が順次形成されている。
図２に示すマスクブランクは、透明基板２１上にＣｒを含む第１の膜２２を設けたことにおいて、図１に示すマスクブランクの構成とは異なる。Ｃｒを含む第１の膜２２は、後述するレベンソンマスクの製造プロセスにおいて、ＭｏＳｉを主体とする第２の膜２３をフッ素系ガスを用いてエッチングする際に、基板２１が削られて、数ｎｍのシャロートレンチが形成されるのを防止する役割を有する。このようなシャロートレンチは、レベンソンマスクの転写性能に悪影響を与える可能性があるため、Ｃｒを含む第１の膜２２の存在により、常に転写性能の良好なレベンソンマスクが得られる。
Ｃｒを含む第１の膜２２の材質としては、Ｃｒ、ＣｒＯ、ＣｒＮ、若しくはＣｒＯＮの単層膜、又はこれらの複数層膜若しくは傾斜膜を挙げることができる。Ｃｒを含む第１の膜２２は、５〜１０ｎｍの膜厚を有することが好ましい。薄すぎると基板２１へのシャロートレンチ形成防止効果が得にくくなり、厚すぎる場合には高精度の加工が困難となる。
ＭｏＳｉを主体とする第２の膜２３は、第１の膜２２とともに遮光膜を構成し、その膜厚は、３０〜８０ｎｍであるのが好ましい。膜厚が薄すぎる場合には、レベンソンマスクの遮光膜を構成するに十分な遮光性を得ることができず、厚すぎる場合には、高精度の加工が困難となる。
ＭｏＳｉを主体とする第２の膜２３の材質は、図１に示すマスクブランクにおける第１の膜１２と同様である。
第１の膜２２及び第２の膜２３は、それら積層体でレベンソンマスクの遮光膜を構成するため、露光光に対する光学濃度がトータルで３．０〜４．０であることが望ましい。光学濃度が３．０未満では、レベンソンマスクの遮光膜として十分な遮光性を得ることが困難となり、４．０を超えると、薄膜化が困難となる。
また、第１の膜２２及び第２の膜２３は、表面反射率が２０％以下であることが望ましい。
Ｃｒを含む第３の膜２４は、レベンソンマスクの製造工程におけるＭｏＳｉを主体とする第２の膜２３のためのエッチングストッパー膜として機能することは、図１に示すマスクブランクにおける第２の膜１３と同様であり、その材質及び膜厚は、第２の膜１３と同様である。
図３は、レベンソンマスクの断面図及びその露光強度を示す特性図であり、そのうち図３（ａ）は、図１に示すマスクブランクを用いて作成されたレベンソンマスクを、図３（ｂ）は、図２に示すマスクブランクを用いて作成されたレベンソンマスクをそれぞれ示す。
図３（ａ）において、石英基板３１の表面にはＭｏＳｉを主体とする遮光膜３２が設けられており、この遮光膜３２は、第１の開口部３３及び第２の開口部３４を有する。また、図３（ｂ）において、石英基板３１の表面にはＣｒを含む第１の膜３５とＭｏＳｉを主体とする第２の膜３６とからなる遮光膜３７が設けられており、この遮光膜３７は、第１の開口部３３及び第２の開口部３４を有する。
いずれのレベンソンマスクも、石英基板３１は、第２の開口部３４を通して掘り込まれており、位相差１８０度のシフター部(π部)が構成される。第１の開口部３３は、位相差０度の非シフター部(０部)を構成する。なお、これらシフター部(π部)及び非シフター部(０部)は交互に形成され、これらを通過する透過光の位相は、交互に反転する。
また、シフター部(π部)には、シフター部(π部)と非シフター部(０部)の露光強度にアンバランス(π−０差)が生じるのを防止するため、スペースバイアスＳが設けられている。
図３（ｃ）は、図３（ａ），（ｂ）に示すレベンソンマスクの露光強度を示す。
図４は、本発明の第３の実施形態に係るレベンソンマスクの製造に用いるマスクブランクを示す断面図である。図４において、透明基板４１上には、ＭｏＳｉを主体とする第１の膜４２及びＣｒを含む第２の膜４３が順次形成されている。
透明基板４１としては、例えば石英ガラス、ＣａＦ２、アルミノシリケートガラス等を用いることができる。
ＭｏＳｉを主体とする第１の膜４２は、Ｃｒを含む第２の膜４３とともにレベンソンマスクの遮光膜を構成するものである。そのため、その膜厚は、２０〜６０ｎｍであるのが好ましい。膜厚が薄すぎる場合には、レベンソンマスクの遮光膜を構成するに十分な遮光性を得ることができず、厚すぎる場合には、高精度の加工が困難となり、また膜応力による基板の反りの原因となる場合がある。
ＭｏＳｉを主体とする第１の膜４２の材質としては、ＭｏＳｉ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯ、若しくはＭｏＳｉＯＮの単層膜、又はこれらの複数層膜を挙げることができる。ＭｏＳｉ膜等は、導電性が高いため、電子線による描画を行う際のチャージアップ抑制効果に優れている。
Ｃｒを含む第２の膜４３は、ＭｏＳｉを主体とする第１の膜４２とともにレベンソンマスクの遮光膜を構成するものである。また、レベンソンマスクの製造工程におけるＭｏＳｉを主体とする第１の膜４２のためのエッチングストッパー膜として機能するものであり、ＭｏＳｉを主体とする第１の膜４２との間で高いエッチング選択比を有する材質を用いることができる。そのような材質として、ＣｒＯだけでなくＣｒＮ、若しくはＣｒＯＮの単層膜、又はこれらの複数層膜若しくは傾斜膜を用いることができる。また、最上層以外にＣｒを用いることもできる。傾斜膜は、露光波長での消衰係数のプロファイルを基板４１側から第２の膜の表面側へ漸次減少するようにすることができ、それによって遮光性と反射防止性を高くすることができる。
Ｃｒを含む第２の膜４３は、５〜３０ｎｍの膜厚を有することが好ましい。膜厚が薄すぎる場合には、遮光性膜、反射防止膜、エッチングストッパー膜としての機能を十分に果たすことが困難となり、厚すぎる場合には、高精度の加工が困難となる。
レベンソンマスクの遮光膜を構成するＭｏＳｉを主体とする第１の膜４２及びＣｒを含む第２の膜４３の積層膜は、トータルで露光光に対する光学濃度が３．０〜４．０であることが望ましい。光学濃度が３．０未満では、レベンソンマスクの遮光膜として十分な遮光性を得ることが困難となり、４．０を超えると、薄膜化が困難となる。
また、ＭｏＳｉを主体とする第１の膜４２及びＣｒを含む第２の膜４３の積層膜は、表面反射率が３０％以下であることが望ましい。表面反射率が３０％を超えると、十分な反射防止機能が得られない。
図５は、本発明の第５の実施形態に係るレベンソンマスクの製造に用いるマスクブランクを示す断面図である。図５において、透明基板５１上には、Ｃｒを含む第１の膜５２、ＭｏＳｉを主体とする第２の膜５３及びＣｒを含む第３の膜５４が順次形成されている。
図５に示すマスクブランクは、透明基板５１上にＣｒを含む第１の膜５２を設けたことにおいて、図４に示すマスクブランクの構成とは異なる。Ｃｒを含む第１の膜５２は、後述するレベンソンマスクの製造プロセスにおいて、ＭｏＳｉを主体とする第２の膜５３をフッ素系ガスを用いてエッチングする際に、基板５１が削られて、数ｎｍのシャロートレンチが形成されるのを防止する役割を有する。このようなシャロートレンチは、レベンソンマスクの転写性能に悪影響を与える可能性があるため、Ｃｒを含む第１の膜５２の存在により、常に転写性能の良好なレベンソンマスクが得られる。
Ｃｒを含む第１の膜５２の材質としては、Ｃｒ、ＣｒＯ、ＣｒＮ、若しくはＣｒＯＮの単層膜、又はこれらの複数層膜若しくは傾斜膜を挙げることができる。Ｃｒを含む第１の膜５２は、５〜１０ｎｍの膜厚を有することが好ましい。薄すぎると基板２１へのシャロートレンチ形成防止効果が得にくくなり、厚すぎる場合には高精度の加工が困難となる。
ＭｏＳｉを主体とする第２の膜５３は、第１の膜５２及び第３の膜５４とともに遮光膜を構成し、その膜厚は、２０〜６０ｎｍであるのが好ましい。膜厚が薄すぎる場合には、レベンソンマスクの遮光膜を構成するに十分な遮光性を得ることができず、厚すぎる場合には、高精度の加工が困難となる。ＭｏＳｉを主体とする第２の膜５３の材質は、図４に示すマスクブランクにおける第１の膜４２と同様である。
Ｃｒを含む第３の膜５４は、レベンソンマスクの製造工程におけるＭｏＳｉを主体とする第２の膜５３のためのエッチングストッパー膜として機能することは、図５に示すマスクブランクにおける第２の膜４３と同様であり、その材質及び膜厚は、第２の膜４３と同様である。
第１の膜５２、第２の膜５２及び第３の膜５４は、それら積層体でレベンソンマスクの遮光膜を構成するため、露光光に対する光学濃度がトータルで３．０〜４．０であることが望ましい。光学濃度が３．０未満では、レベンソンマスクの遮光膜として十分な遮光性を得ることが困難となり、４．０を超えると、薄膜化が困難となる。
また、第１の膜５２、第２の膜５３及び第３の膜５４の積層体は、表面反射率が３０％以下であることが望ましい。表面反射率が３０％を超えると、十分な反射防止機能が得られない。
図６は、レベンソンマスクの断面図及びその露光強度を示す特性図であり、そのうち図６（ａ）は、図４に示すマスクブランクを用いて作成されたレベンソンマスクを、図６（ｂ）は、図５に示すマスクブランクを用いて作成されたレベンソンマスクをそれぞれ示す。
図６（ａ）において、石英基板６１の表面にはＭｏＳｉを主体とする第１の膜６２とＣｒを含む第２の膜６３とからなる遮光膜が設けられており、この遮光膜は、第１の開口部６４及び第２の開口部６５を有する。また、図６（ｂ）において、石英基板６１の表面にはＣｒを含む第１の膜６６と、ＭｏＳｉを主体とする第２の膜６７と、Ｃｒを含む第３の膜６８とからなる遮光膜が設けられており、この遮光膜は、第１の開口部６４及び第２の開口部６５を有する。
いずれのレベンソンマスクも、石英基板６１は、第２の開口部６５を通して掘り込まれており、位相差１８０度のシフター部(π部)が構成される。第１の開口部６４は、位相差０度の非シフター部(０部)を構成する。なお、これらシフター部(π部)及び非シフター部(０部)は交互に形成され、これらを通過する透過光の位相は、交互に反転する。
また、シフター部(π部)には、シフター部(π部)と非シフター部(０部)の露光強度にアンバランス(π−０差)が生じるのを防止するため、スペースバイアスＳが設けられている。
図６（ｃ）は、図６（ａ），（ｂ）に示すレベンソンマスクの露光強度を示す。
以下、本発明の実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。
なお、以下の実施例における塩素系ガスによるドライエッチング条件、及びフッ素系ガスによるドライエッチング条件は、いずれの場合も、次の通りである。
ガス流量：１００ｓｃｃｍ
圧力：１．５Ｐａ
放電電力：５００Ｗ
塩素系ガスとしてはＣｌ２とＯ２の混合ガスが使用され、必要に応じてＨｅなどの不活性ガスを混合することもできる。また、フッ素系ガスとしてはＣＦ４が使用され、ＣＦ４以外に、Ｃ２Ｆ６やＳＦ６を挙げることができ、必要に応じてＨｅなどの不活性ガスを混合することもできる。
実施例１
図７（ａ）〜（ｈ）は、図１に示すマスクブランクを用いて、図３（ａ）に示すレベンソンマスクを製造するプロセスを工程順に示す断面図である。
まず、石英基板７１上に、第１の膜として膜厚４８ｎｍのＭｏＳｉＯＮ／ＭｏＳｉ傾斜膜７２、及び第２の膜として膜厚１０ｎｍのＣｒ膜７３を、スパッタリングにより順次成膜して、マスクブランクを作製した。
ＭｏＳｉＯＮ／ＭｏＳｉ傾斜膜７２は、最初にＳｉターゲット及びＭｏターゲットを用い、或いはＭｏＳｉターゲットを用いてＭｏＳｉ層を形成し、次いで酸素を含むガス及び窒素を含むガスを含むガスを、順次ガス流量を増加させて導入し、反応性スパッタリングを行うことにより成膜した。スパッタリング条件は、次の通りである。
スパッタリングガス：Ａｒ、Ｏ２及びＮ２流量を３０ｓｃｃｍから５０ｓｃｃｍまで変化
圧力：０．２５Ｐａ
放電電力：１０００Ｗ
また、Ｃｒ膜７３は、Ｃｒをターゲットとして用いたスパッタリングにより成膜した。スパッタリング条件は、次の通りである。
スパッタリングガス：流量３０ｓｃｃｍのＡｒ
圧力：０．２５Ｐａ
放電電力：３００Ｗ
次に、作製されたマスクブランクに、膜厚２００ｎｍのポジ型レジストを塗布し、描画・現像し、図７（ａ）に示すように、第１のレジストパターン７４を形成した。この時、レベンソンマスクのπ部に対応する部分には、片側４０ｎｍのスペースバイアスを設けた。
次いで、図７（ｂ）に示すように、塩素系ガスとしてＣｌ２とＯ２の混合ガスを用いて、第１のレジストパターン７４をマスクとしてＣｒ膜７３をドライエッチングした。
続いて、図７（ｃ）に示すように、フッ素系ガスとしてＣＦ４とＯ２の混合ガスを用いて、第１のレジストパターン７４をマスクとしてＭｏＳｉＯＮ／ＭｏＳｉ傾斜膜７２をドライエッチングした。
なお、フッ素系ガスとしては、ＣＦ４以外に、Ｃ２Ｆ６やＳＦ６を挙げることができ、必要に応じてＨｅなどの不活性ガスを混合することもできる。
この時、石英基板７１に、数ｎｍのシャロートレンチが形成された。そして、図７（ｄ）に示すように、第１のレジストパターン７４を剥離した。
次に、膜厚４００ｎｍのポジ型レジストを塗布し、描画・現像し、図７（ｅ）に示すように、第２のレジストパターン７５を形成した。この時、描画するのはπ部のみであり、重ね描画ずれを考慮して、第１のレジストパターン７４の形成の際の描画より片側３０ｎｍだけ寸法が大きくなるように描画した。
その後、図７（ｆ）に示すように、フッ素系ガスとしてＣＦ４とＯ２の混合ガスを用いて、第２のレジストパターン７５をマスクとしてπ部の石英基板７１をドライエッチングした。
この時のエッチングは、０部とπ部の透過光の位相差が反転する深さになるように行った。そして、図７（ｇ）に示すように、第２のレジストパターン７５を剥離した。
最後に、図７（ｈ）に示すように、塩素系ガスとしてＣｌ２とＯ２の混合ガスを用いたドライエッチングによりＣｒ膜７３膜を剥離し、レベンソンマスクが完成した。
以上説明したレベンソンマスクの製造プロセスにおいて、第２のレジストパターンは、重ね描画ずれを考慮して第１のレジストパターンよりも大きい寸法で描画されるため、現像後に、第１のレジストパターンによりカバーされていたが、第２のレジストパターンによってはカバーされていない領域が生じる。Ｃｒ系の第２の膜は、第２のレジストパターンをマスクとして石英基板をフッ素系ガスでエッチングする際に、この領域にあるＭｏＳｉ系の第１の膜の部分がダメージを受けるのを防止する役割を果たす。第２の膜は、５ｎｍ〜１５ｎｍ程度の膜厚があれば、石英基板のエッチングに耐え、このような役割を十分にはたすことが出来る。
また、フォトマスクのＣＤは、膜厚５〜１５ｎｍのＣｒ系の第２の膜のパターニングにより決定されるため、従来の膜厚７０ｎｍ〜１００ｎｍのＣｒＯ／Ｃｒ膜のパターニングによりＣＤが決定される従来のフォトマスクに比べ、大幅なＣＤの改善が可能である。
また、Ｃｒ系の第２の膜は、単なるハードマスクであり、最終的にはＭｏＳｉＯＮからなる低反射層を最表面にするために剥離されるので、表面のダメージは問題とはされない。したがって、第１のレジストパターンは膜厚５〜１５ｎｍのＣｒ系の第２の膜をエッチングするためだけにあればよく、従来の膜厚７０ｎｍ〜１００ｎｍのＣｒＯ／Ｃｒ膜をパターニングするために必要なレジストに比べて、大幅なレジストの薄膜化が可能である。
第１の膜の上層であるＭｏＳｉＯＮは、従来のマスクブランクのＣｒＯに比べて低反射であり、マスク表面での反射を抑制することができる。第１の膜の下層であるＭｏＳｉは、従来のマスクブランクのＣｒに比べて石英基板との密着性が良好であるため、パターン倒れを抑制することができる。
以上のようにして製造されたレベンソンマスクについて、ＳＥＭ式線幅測定装置により線幅の測長を行い、それによるリニアリティー特性を調べた結果の一例を図１１に示す。図１１は、ライン密度５０％のラインアンドスペースパターンのライン部について測長した結果である。従来のＣｒ遮光膜を使用したレベンソンマスクの場合には、線幅が細くなるに従ってドライエッチング加工性が悪くなってしまう。すなわち、設計寸法（デザインＣＤ：横軸）が小さくなるに従って、設計寸法からの線幅のズレ量（ΔＣＤ：縦軸）が大きくなってしまう。これに対して本発明では、この傾向は圧倒的に低減し、非常に優れたパターニング特性が得られている。
図１１からも分かる通り、本発明に係るレベンソンマスクは、従来のレベンソンマスクに比較して、０．８μｍ以下の線幅で若干優位になり、０．４μｍ以下の線幅では特に優位な傾向が見られる。このため、本発明は、０．８μｍ以下の線幅のパターンを有するマスクを作製する際に有効であり、０．４μｍ以下の線幅のパターンを有するマスクを作製する場合には特に有効である。
実施例２
図８（ａ）〜（ｉ）は、図２に示すマスクブランクを用いて、図３（ｂ）に示すレベンソンマスクを製造するプロセスを工程順に示す断面図である。
まず、石英基板８１上に、第１の膜として膜厚１０ｎｍのＣｒＮ膜８２、第２の膜として膜厚６８ｎｍのＭｏＳｉＯＮ／ＭｏＳｉ傾斜膜８３、及び第３の膜として膜厚１０ｎｍのＣｒ膜８４を、例えば、スパッタリングにより順次成膜して、マスクブランクを作製した。
ＣｒＮ膜８２は、窒素を含むガスを流してＣｒをターゲットとして用いたスパッタリングにより成膜した。スパッタリング条件は、次の通りである。
スパッタリングガス：流量４０ｓｃｃｍのＮ２
圧力：０．２５Ｐａ
放電電力：３００Ｗ
ＭｏＳｉＯＮ／ＭｏＳｉ傾斜膜８３及びＣｒ膜８４のスパッタリング条件は、図７を参照して説明した実施形態におけるＭｏＳｉＯＮ／ＭｏＳｉ傾斜膜７２及びＣｒ膜７３のスパッタリング条件と同様である。
次に、以上のように作製されたマスクブランクに、膜厚２００ｎｍのポジ型レジストを塗布し、描画・現像し、図８（ａ）に示すように、第１のレジストパターン８５を形成した。この時、レベンソンマスクのπ部に対応する部分には、片側４０ｎｍのスペースバイアスを設けた。
次いで、図８（ｂ）に示すように、塩素系ガスとしてＣｌ２とＯ２の混合ガスを用いて、第１のレジストパターン８５をマスクとしてＣｒ膜８４をエッチングした。
続いて、図８（ｃ）に示すように、フッ素系ガスとしてＣＦ４とＯ２の混合ガスを用いて、第１のレジストパターン８５をマスクとしてＭｏＳｉＯＮ／ＭｏＳｉ傾斜膜８３をドライエッチングした。
更に、図８（ｄ）に示すように、塩素系ガスとしてＣｌ２とＯ２の混合ガスを用いて、第１のレジストパターン８５をマスクとしてＣｒＮ膜８２をエッチングした。
そして、図８（ｅ）に示すように、第１のレジストパターン８５を剥離した。
次に、膜厚４００ｎｍのポジ型レジストを塗布し、描画・現像し、図８（ｆ）に示すように、第２のレジストパターン８６を形成した。この時、描画するのはπ部のみであり、重ね描画ずれを考慮して、第１のレジストパターン８５の形成の際の描画より片側３０ｎｍだけ寸法が大きくなるように描画した。
その後、図８（ｇ）に示すように、フッ素系ガスとしてＣＦ４とＯ２の混合ガスを用いて、第２のレジストパターン８６をマスクとしてπ部の石英基板をエッチングした。
この時のエッチングは、０部とπ部の透過光の位相差が反転する深さになるように行った。そして、図８（ｈ）に示すように、第２のレジストパターン８６を剥離した。
最後に、図８（ｉ）に示すように、塩素系ガスとしてＣｌ２とＯ２の混合ガスを用いて、Ｃｒ膜８４膜を剥離し、レベンソンマスクが完成した。
以上説明したレベンソンマスクの製造プロセスでは、石英基板８１上に、例えば５〜１０ｎｍの膜厚のＣｒＮ膜８２が設けられており、このＣｒＮ膜８２は、ＭｏＳｉＯＮ／ＭｏＳｉ傾斜膜８３をフッ素系ガスでエッチングする際に、石英基板８１が削られて数ｎｍのシャロートレンチが形成されるのを防止する役割をはたす。シャロートレンチはレベンソンマスクの転写性能に悪影響を与える可能性があるため、このようにＣｒＮ膜８２を設けることは、転写性能の向上に効果がある。 実施例３
図９（ａ）〜（ｈ）は、図４に示すマスクブランクを用いて、図６（ａ）に示すレベンソンマスクを製造するプロセスを工程順に示す断面図である。
まず、石英基板９１上に、第１の膜として膜厚３０ｎｍのＭｏＳｉ膜９２、及び第２の膜として膜厚１８ｎｍのＣｒＯ膜９３を、スパッタリングにより順次成膜して、マスクブランクを作製した。
ＭｏＳｉ膜９２は、最初にＳｉターゲット及びＭｏターゲットを用い、或いはＭｏＳｉターゲットを用いて、反応性スパッタリングを行うことにより成膜した。スパッタリング条件は、次の通りである。
スパッタリングガス：流量３０ｓｃｃｍのＡｒ
圧力：０．２５Ｐａ
放電電力：１０００Ｗ
また、ＣｒＯ膜９３は、酸素を含むガスを流してＣｒをターゲットとして用いたスパッタリングにより成膜した。スパッタリング条件は、次の通りである。
スパッタリングガス：流量４０ｓｃｃｍのＡｒとＯ２
圧力：０．２５Ｐａ
放電電力：３００Ｗ
次に、作製されたマスクブランクに、膜厚２００ｎｍのポジ型レジストを塗布し、描画・現像し、図９（ａ）に示すように、第１のレジストパターン９４を形成した。この時、レベンソンマスクのπ部に対応する部分には、片側４０ｎｍのスペースバイアスを設けた。
次いで、図９（ｂ）に示すように、塩素系ガスとしてＣｌ２とＯ２の混合ガスを用いて、第１のレジストパターン９４をマスクとしてＣｒＯ膜９３をドライエッチングした。
なお、塩素系ガスには、必要に応じてＨｅなどの不活性ガスを混合することもできる。
続いて、図９（ｃ）に示すように、フッ素系ガスとしてＣＦ４とＯ２の混合ガスを用いて、第１のレジストパターン９４をマスクとしてＭｏＳｉ膜９２をドライエッチングした。
この時、石英基板上に、数ｎｍのシャロートレンチが形成された。そして、図９（ｄ）に示すように、第１のレジストパターン９４を剥離した。
次に、膜厚４００ｎｍのポジ型レジストを塗布し、描画・現像し、図９（ｅ）に示すように、第２のレジストパターン９５を形成した。この時、描画するのはπ部のみであり、重ね描画ずれを考慮して、第１のレジストパターン９４の形成の際の描画より片側３０ｎｍだけ寸法が大きくなるように描画した。
その後、図９（ｆ）に示すように、フッ素系ガスとしてＣＦ４とＯ２の混合ガスを用いて、第２のレジストパターン９５をマスクとしてπ部の石英基板をドライエッチングした。
この時のエッチングは、０部とπ部の透過光の位相差が反転する深さになるように行った。そして、図９（ｇ）に示すように、第２のレジストパターン９５を剥離し、レベンソンマスクが完成した。
以上説明したレベンソンマスクの製造プロセスにおいて、第２のレジストパターンは、重ね描画ずれを考慮して第１のレジストパターンよりも大きい寸法で描画されるため、現像後に、第１のレジストパターンによりカバーされていたが、第２のレジストパターンによってはカバーされていない領域が生じる。ＣｒO系の第２の膜は、第２のレジストパターンをマスクとして石英基板をフッ素系ガスでエッチングする際に、この領域にあるＭｏＳｉ系の第１の膜の部分がダメージを受けるのを防止する役割を果たす。第２の膜は、１５ｎｍ〜３０ｎｍ程度の膜厚があれば、石英基板９１のエッチングに耐え、このような役割を十分にはたすことが出来る。
また、フォトマスクのＣＤは、ＣｒＯ系の第２の膜のパターニングにより決定されるため、従来の膜厚７０ｎｍ〜１００ｎｍのＣｒＯ／Ｃｒ膜のパターニングによりＣＤが決定される従来のフォトマスクに比べ、大幅なＣＤの改善が可能である。
更に、Ｍｏ系の第１の膜は、従来のマスクブランクのＣｒに比べて石英基板との密着性が良好であるため、パターン倒れを抑制することができる。
実施例４
図１０（ａ）〜（ｉ）は、図５に示すマスクブランクを用いて、図６（ｂ）に示すレベンソンマスクを製造するプロセスを工程順に示す断面図である。
まず、石英基板１０１上に、第１の膜として膜厚１０ｎｍのＣｒＮ膜１０２、第２の膜として膜厚４８ｎｍのＭｏＳｉ膜１０３、及び第３の膜として膜厚１８ｎｍのＣｒＯ膜１０４を、スパッタリングにより順次成膜して、マスクブランクを作製した。
ＣｒＮ膜１０２は、窒素を含むガスを流してＣｒをターゲットとして用いたスパッタリングにより成膜した。スパッタリング条件は、次の通りである。
スパッタリングガス：流量４０ｓｃｃｍのＮ２
圧力：０．２５Ｐａ
放電電力：３００Ｗ
ＭｏＳｉ膜１０３及びＣｒＯ膜１０４のスパッタリング条件は、図９を参照して説明した実施形態におけるＭｏＳｉ膜９２及びＣｒＯ膜９３のスパッタリング条件と同様である。
次に、以上のように作製されたマスクブランクに、膜厚２００ｎｍのポジ型レジストを塗布し、描画・現像し、図１０（ａ）に示すように、第１のレジストパターン１０５を形成した。この時、レベンソンマスクのπ部に対応する部分には、片側４０ｎｍのスペースバイアスを設けた。
次いで、図１０（ｂ）に示すように、塩素系ガスとしてＣｌ２とＯ２の混合ガスを用いて、第１のレジストパターン１０５をマスクとしてＣｒＯ膜１０４をエッチングした。
続いて、図１０（ｃ）に示すように、フッ素系ガスとしてＣＦ４とＯ２の混合ガスを用いて、第１のレジストパターン１０５をマスクとしてＭｏＳｉ膜１０３をドライエッチングした。
更に、図１０（ｄ）に示すように、塩素系ガスとしてＣｌ２とＯ２の混合ガスを用いて、第１のレジストパターン１０５をマスクとしてＣｒＮ膜１０２をエッチングした。
そして、図１０（ｅ）に示すように、第１のレジストパターン１０５を剥離した。
次に、膜厚４００ｎｍのポジ型レジストを塗布し、描画・現像し、図１０（ｆ）に示すように、第２のレジストパターン１０６を形成した。この時、描画するのはπ部のみであり、重ね描画ずれを考慮して、第１のレジストパターン１０４の形成の際の描画より片側３０ｎｍだけ寸法が大きくなるように描画した。
その後、図１０（ｇ）に示すように、フッ素系ガスとしてＣＦ４とＯ２の混合ガスを用いて、第２のレジストパターン１０６をマスクとしてπ部の石英基板１０１をエッチングした。
この時のエッチングは、０部とπ部の透過光の位相差が反転する深さになるように行った。そして、図１０（ｈ）に示すように、第２のレジストパターン１０６を剥離し、レベンソンマスクが完成した。
以上説明したレベンソンマスクの製造プロセスでは、石英基板１０１上に、例えば５〜１０ｎｍの膜厚のＣｒＮ膜１０２が設けられており、このＣｒＮ膜１０２は、ＭｏＳｉ膜１０３をフッ素系ガスでエッチングする際に、石英基板１０１が削られて数ｎｍのシャロートレンチが形成されるのを防止する役割をはたす。シャロートレンチはレベンソンマスクの転写性能に悪影響を与える可能性があるため、このようにＣｒＮ膜１０２を設けることは、転写性能の向上に効果がある。
本発明は、ＬＳＩなどの半導体素子の製造に用いる露光マスクとして広範に適用することが出来る。
本発明の一実施形態に係るレベンソンマスクの製造に用いるマスクブランクを示す断面図。 本発明の他の実施形態に係るレベンソンマスクの製造に用いるマスクブランクを示す断面図。 図１及び２に示すマスクブランクを用いて得たレベンソンマスクを示す断面図及び露光強度を示す特性図。 図１に示すマスクブランクを用いて、図３（ａ）に示すレベンソンマスクを製造するプロセスを工程順に示す断面図。 図２に示すマスクブランクを用いて、図３（ｂ）に示すレベンソンマスクを製造するプロセスを工程順に示す断面図。 本発明の他の実施形態に係るレベンソンマスクの製造に用いるマスクブランクを示す断面図。 本発明の他の実施形態に係るレベンソンマスクの製造に用いるマスクブランクを示す断面図。 図６及び７に示すマスクブランクを用いて得たレベンソンマスクを示す断面図及び露光強度を示す特性図。 図６に示すマスクブランクを用いて、図８（ａ）に示すレベンソンマスクを製造するプロセスを工程順に示す断面図。 図７に示すマスクブランクを用いて、図８（ｂ）に示すレベンソンマスクを製造するプロセスを工程順に示す断面図。 実施例１により製造されたレベンソンマスクと従来のレベンソンマスクのリニアリティー特性を比較して示す特性図。
符号の説明
１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１…透明基板、１２，２２，３５，４２，５２，６２，６６，７２，８２，９２，１０２…第１の膜、１３，２３，３６，４３，５３，６３，６７，７３，８３，９３，１０３…第２の膜、２４，５４…第３の膜、３３，６４…第１の開口部、３４，６５…第２の開口部、３２，３７…遮光膜、７４，８５，９４，１０５…第１のレジストパターン、７５，８６，９５，１０６…第２のレジストパターン。

Claims (28)

  1. 露光光に対して透明な基板に掘り込み部を設け、透過する光の位相を制御したレベンソン型位相シフトマスクにおいて、前記基板掘り込み部に隣接する部分又は基板周辺部に設けられた遮光膜が、フッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスにおいてエッチング可能な材料からなる膜Ａを含むことを特徴とするレベンソン型位相シフトマスク。
  2. 前記遮光膜が、前記膜Ａと、フッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスにおいて前記膜Ａよりもエッチング速度の遅い膜Ｂを少なくとも有し、前記フッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスとは異なるエッチング条件でエッチングしたときのエッチング速度が、前記膜Ｂの方が膜Ａよりも速いことを特徴とする請求項１に記載のレベンソン型位相シフトマスク。
  3. 前記フッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスとは異なるエッチング条件が、塩素系ガスを主体とするエッチングガスを用いるエッチングであることを特徴とする請求項２に記載のレベンソン型位相シフトマスク。
  4. 前記膜Ａが、フッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスにおいてエッチング可能であるとともに、塩素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスに対し耐性を有し、前記膜Ｂが、フッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスに耐性を有し、塩素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスにおいてエッチング可能であることを特徴とする請求項３に記載のレベンソン型位相シフトマスク。
  5. 前記膜Ａが、Ｍｏ及び／又はＳｉを主な材料とする膜からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスク。
  6. 前記Ｍｏ及び／又はＳｉを主な材料とする膜が、ＭｏＳｉ又はＭｏＳｉ化合物を主な材料とする膜であることを特徴とする請求項５に記載のレベンソン型位相シフトマスク。
  7. 前記膜Ａが、ＭｏＳｉ又はＭｏＳｉ化合物を主な材料とする膜からなり、前記膜Ｂが、Ｃｒ又はＣｒ化合物を主な材料とする膜からなることを特徴とする請求項５に記載のレベンソン型位相シフトマスク。
  8. 前記化合物が、酸化物、窒化物又は酸窒化物であることを特徴とする請求項６又は７に記載のレベンソン型位相シフトマスク。
  9. 前記遮光膜が、ＭｏＳｉを主体とする第１の膜、及びＣｒを含む第２の膜が順次積層されていることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスク。
  10. 前記遮光膜が、Ｃｒを含む第１の膜、ＭｏＳｉを主体とする第２の膜、及びＣｒを含む第３の膜が順次積層されていることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスク。
  11. 請求項９に記載のＣｒを含む第２の膜及び請求項１０に記載のＣｒを含む第３の膜は、ＣｒＯ、ＣｒＮ若しくはＣｒＯＮの単層膜、又はこれらの複数層膜若しくは傾斜膜であり、２ｎｍ〜３０ｎｍの膜厚を有することを特徴とする請求項９又は１０に記載のレベンソン型位相シフトマスク。
  12. 前記Ｃｒを含む第１の膜は、Ｃｒ，ＣｒＮ、ＣｒＯ、若しくはＣｒＯＮの単層膜、又はこれらの複数層膜若しくは傾斜膜であり、２ｎｍ〜２０ｎｍの膜厚を有することを特徴とする請求項１０に記載のレベンソン型位相シフトマスク。
  13. 前記ＭｏＳｉを主体とする第１の膜及び前記ＭｏＳｉを主体とする第２の膜は、２０ｎｍ〜６０ｎｍの膜厚を有することを特徴とする請求項９又は１０に記載のレベンソン型位相シフトマスク。
  14. 請求項９に記載の第１の膜及び第２の膜のトータルの露光光に対する光学濃度、及び請求項１０に記載の第１の膜、第２の膜及び第３の膜のトータルの露光光に対する光学濃度は３．０〜４．０であり、表面反射率は３０％以下であることを特徴とする請求項９又は１０に記載のレベンソン型位相シフトマスク。
  15. 前記遮光膜は、Ｃｒを含む第１の膜及びＭｏＳｉを主体とする第２の膜が順次積層されていることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスク。
  16. 前記遮光膜は、ＭｏＳｉを主体とする膜のみで構成されていることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスク。
  17. 前記ＭｏＳｉを主体とする第２の膜及び前記ＭｏＳｉを主体とする第１の膜は、ＭｏＳｉ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯ、若しくはＭｏＳｉＯＮの単層膜、又はこれらの複数層膜若しくは傾斜膜であり、３０ｎｍ〜８０ｎｍの膜厚を有することを特徴とする請求項１５又は１６に記載のレベンソン型位相シフトマスク。
  18. 前記Ｃｒを含む第１の膜は、Ｃｒ、ＣｒＯ、ＣｒＮ、若しくはＣｒＯＮの単層膜、又はこれらの複数層膜若しくは傾斜膜であり、２ｎｍ〜２０ｎｍの膜厚を有することを特徴とする請求項１５に記載のレベンソン型位相シフトマスク。
  19. 請求項１５に記載の第１の膜及び第２の膜のトータルの露光光に対する光学濃度、及び請求項１６に記載の第１の膜の露光光に対する光学濃度は３．０〜４．０であり、表面反射率は２０％以下であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のレベンソン型位相シフトマスク。
  20. 請求項１〜１９のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスクを製造する方法であって、前記基板掘り込み部に隣接する部分又は基板周辺部に設けられた遮光膜を加工する工程は、塩素系ガスを主体として用いるエッチングプロセス及びフッ素系ガスを主体として用いるエッチングプロセスの両方を含むことを特徴とするレベンソン型位相シフトマスクの製造方法。
  21. 請求項１〜１９のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスクを製造する方法であって、前記基板掘り込み部に隣接する部分又は基板周辺部に設けられた遮光膜を加工する工程で、塩素系ガスを主体として用いるエッチングプロセス及びフッ素系ガスを主体として用いるエッチングプロセスを交互に使用することを特徴とするレベンソン型位相シフトマスクの製造方法。
  22. 表面に前記膜Ｂを有するマスクブランクを用いるか、又は前記基板表面に前記膜Ｂと同様のエッチング特性を有する膜Ｃを形成する工程を具備することを特徴とする請求項２０又は２１に記載のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法。
  23. 前記膜Ｃを除去する工程を具備することを特徴とする請求項２２に記載のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法。
  24. 請求項９、１１、１３、及び１４のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスクを製造する方法であって、
    前記マスクブランクの前記第２の膜上に第１のレジストパターンを形成する工程、
    前記第１のレジストパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の膜をパターニングする工程、
    前記第１のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第１の膜をパターニングし、第１の開口部及び第２の開口部を有する遮光膜パターンを形成する工程、
    前記第１のレジストパターンを除去する工程、
    前記第２の膜上に、前記第１の開口部を覆い、前記第２の開口部を覆わないように、第２のレジストパターンを形成する工程、
    前記第２のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の開口部を通して前記透明基板をエッチングする工程、及び
    前記第２のレジストパターンを除去する工程
    を具備することを特徴とするレベンソンマスクの製造方法。
  25. 請求項１０〜１４のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスクを製造する方法であって、
    前記第３の膜上に第１のレジストパターン形成する工程、
    前記第１のレジストパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第３の膜をパターニングする工程、
    前記第１のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の膜をパターニングする工程、
    前記第１のレジストパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第１の膜をパターニングし、前記第１の膜、第２の膜及び第３の膜のパターンからなる、第１の開口部及び第２の開口部を有する遮光膜パターンを形成する工程、
    前記第１のレジストパターンを除去する工程、
    前記第３の膜上に、前記第１の開口部を覆い、前記第２の開口部を覆わないように、第２のレジストパターンを形成する工程、
    前記第２のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の開口部を通して前記透明基板をエッチングする工程、及び
    前記第２のレジストパターンを除去する工程
    を具備することを特徴とするレベンソン型位相シフトマスクの製造方法。
  26. 請求項１５、１７、１８、及び１９のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスクを製造する方法であって、
    前記第２の膜上にＣｒを主な材料とする膜厚２〜３０ｎｍｍの第３の膜を形成する工程、
    前記第３の膜上に第１のレジストパターン形成する工程、
    前記第１のレジストパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第３の膜をパターニングする工程、
    前記第１のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の膜をパターニングする工程、
    前記第１のレジストパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第１の膜をパターニングし、前記第１の膜及び第２の膜のパターンからなる、第１の開口部及び第２の開口部を有する遮光膜パターンを形成する工程、
    前記第１のレジストパターンを除去する工程、
    前記第３の膜上に、前記第１の開口部を覆い、前記第２の開口部を覆わないように、第２のレジストパターンを形成する工程、
    前記第２のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の開口部を通して前記透明基板をエッチングする工程、
    前記第２のレジストパターンを除去する工程、及び
    前記第３の膜を除去する工程
    を具備することを特徴とするレベンソン型位相シフトマスクの製造方法。
  27. 請求項１６、１７、及び１９のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスクを製造する方法であって、
    前記第１の膜上にＣｒを主な材料とする膜厚２〜３０ｎｍｍの第２の膜を形成する工程、
    前記第２の膜上に第１のレジストパターンを形成する工程、
    前記第１のレジストパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の膜をパターニングする工程、
    前記第１のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第１の膜をパターニングし、第１の開口部及び第２の開口部を有する遮光膜パターンを形成する工程、
    前記第１のレジストパターンを除去する工程、
    前記第２の膜上に、前記第１の開口部を覆い、前記第２の開口部を覆わないように、第２のレジストパターンを形成する工程、
    前記第２のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の開口部を通して前記透明基板をエッチングする工程、
    前記第２のレジストパターンを除去する工程、及び
    前記第２の膜を除去する工程
    を具備することを特徴とするレベンソンマスクの製造方法。
  28. 請求項１５、１７、１８、及び１９のいずれかに記載のレベンソン型位相シフトマスクを製造する方法であって、
    前記第２の膜上にＣｒを主な材料とする膜厚２〜３０ｎｍｍの第３の膜を形成する工程、
    前記第３の膜上に第１のレジストパターン形成する工程、
    前記第１のレジストパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第３の膜をパターニングする工程、
    前記第１のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の膜をパターニングし、前記第１の膜及び第２の膜のパターンからなる、第１の開口部及び第２の開口部を有する遮光膜パターンを形成する工程、
    前記第１のレジストパターンを除去する工程、
    前記第３の膜上に、前記第１の開口部を覆い、前記第２の開口部を覆わないように、第２のレジストパターンを形成する工程、
    前記第２のレジストパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第１の膜をパターニングする工程、
    フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記第２の開口部を通して前記透明基板をエッチングする工程、
    前記第２のレジストパターンを除去する工程、及び
    前記第３の膜と、表面に露出した前記第１の膜を除去する工程
    を具備することを特徴とするレベンソン型位相シフトマスクの製造方法。
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