JP2008304955A - フォトマスクブランク及びフォトマスク - Google Patents
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Abstract
【課題】遮光膜のドライエッチング速度を高めることで、ドライエッチング時間が短縮でき、レジスト膜の膜減りを低減する。その結果、レジスト膜の薄膜化（３００ｎｍ以下）が可能となり、パターンの解像性、パターン精度（ＣＤ精度）を向上できる。更に、ドライエッチング時間の短縮化により、断面形状の良好な遮光膜のパターンが形成することができるフォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法を提供する。
【解決手段】透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、前記遮光膜は、前記ドライエッチング処理において、前記レジストとの選択比が１を超える材料で構成した。
【選択図】図２
【解決手段】透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、前記遮光膜は、前記ドライエッチング処理において、前記レジストとの選択比が１を超える材料で構成した。
【選択図】図２
Description
本発明は、ドライエッチング用に遮光膜のドライエッチング速度を最適化させた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。特に、波長２００ｎｍ以下の短波長の露光光を露光光源とする露光装置に用いられるフォトマスクを製造するための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。
一般に、半導体装置の製造工程では、フォトリソグラフィー法を用いて微細パターンの形成が行われている。また、この微細パターンの形成には通常何枚ものフォトマスクと呼ばれている基板が使用される。このフォトマスクは、一般に透光性のガラス基板上に、金属薄膜等からなる遮光性の微細パターンを設けたものであり、このフォトマスクの製造においてもフォトリソグラフィー法が用いられている。
フォトリソグラフィー法によるフォトマスクの製造には、ガラス基板等の透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクが用いられる。このフォトマスクブランクを用いたフォトマスクの製造は、フォトマスクブランク上に形成されたレジスト膜に対し、所望のパターン露光を施す露光工程と、所望のパターン露光に従って前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する現像工程と、レジストパターンに沿って前記遮光膜をエッチングするエッチング工程と、残存したレジストパターンを剥離除去する工程とを有して行われている。上記現像工程では、フォトマスクブランク上に形成されたレジスト膜に対し所望のパターン露光を施した後に現像液を供給して、現像液に可溶なレジスト膜の部位を溶解し、レジストパターンを形成する。また、上記エッチング工程では、このレジストパターンをマスクとして、ドライエッチング又はウェットエッチングによって、レジストパターンの形成されていない遮光膜が露出した部位を溶解し、これにより所望のマスクパターンを透光性基板上に形成する。こうして、フォトマスクが出来上がる。
半導体装置のパターンを微細化するに当たっては、フォトマスクに形成されるマスクパターンの微細化に加え、フォトリソグラフィーで使用される露光光源波長の短波長化が必要となる。半導体装置製造の際の露光光源としては、近年ではＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）から、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）、更にはＦ２エキシマレーザー（波長１５７ｎｍ）へと短波長化が進んでいる。
その一方で、フォトマスクやフォトマスクブランクにおいては、フォトマスクに形成されるマスクパターンを微細化するに当たっては、フォトマスクブランクにおけるレジスト膜の薄膜化と、フォトマスク製造の際のパターニング手法として、ドライエッチング加工が必要である。
その一方で、フォトマスクやフォトマスクブランクにおいては、フォトマスクに形成されるマスクパターンを微細化するに当たっては、フォトマスクブランクにおけるレジスト膜の薄膜化と、フォトマスク製造の際のパターニング手法として、ドライエッチング加工が必要である。
しかし、レジスト膜の薄膜化とドライエッチング加工は、以下に示す技術的な問題が生じている。
一つは、フォトマスクブランクのレジスト膜の薄膜化を進める際、遮光膜の加工時間が１つの大きな制限事項となっていることである。遮光膜の材料としては、一般にクロムが用いられ、クロムのドライエッチング加工では、エッチングガスに塩素ガスと酸素ガスの混合ガスが用いられている。レジストパターンをマスクにして遮光膜をドライエッチングでパターニングする際、レジストは有機膜でありその主成分は炭素であるので、ドライエッチング環境である酸素プラズマに対しては非常に弱い。遮光膜をドライエッチングでパターニングする間、その遮光膜上に形成されているレジストパターンは十分な膜厚で残っていなければならない。一つの指標として、マスクパターンの断面形状を良好にするために、ジャストエッチングタイムの２倍（１００％オーバーエッチング）程度を行っても残存するようなレジスト膜厚にしなければならない。例えば、一般には、遮光膜の材料であるクロムと、レジスト膜とのエッチング選択比は１以下となっているので、レジスト膜の膜厚は、遮光膜の膜厚の２倍以上の膜厚が必要となることになる。遮光膜の加工時間を短くする方法として、遮光膜の薄膜化が考えられる。遮光膜の薄膜化については、下記特許文献１に提案されている。
一つは、フォトマスクブランクのレジスト膜の薄膜化を進める際、遮光膜の加工時間が１つの大きな制限事項となっていることである。遮光膜の材料としては、一般にクロムが用いられ、クロムのドライエッチング加工では、エッチングガスに塩素ガスと酸素ガスの混合ガスが用いられている。レジストパターンをマスクにして遮光膜をドライエッチングでパターニングする際、レジストは有機膜でありその主成分は炭素であるので、ドライエッチング環境である酸素プラズマに対しては非常に弱い。遮光膜をドライエッチングでパターニングする間、その遮光膜上に形成されているレジストパターンは十分な膜厚で残っていなければならない。一つの指標として、マスクパターンの断面形状を良好にするために、ジャストエッチングタイムの２倍（１００％オーバーエッチング）程度を行っても残存するようなレジスト膜厚にしなければならない。例えば、一般には、遮光膜の材料であるクロムと、レジスト膜とのエッチング選択比は１以下となっているので、レジスト膜の膜厚は、遮光膜の膜厚の２倍以上の膜厚が必要となることになる。遮光膜の加工時間を短くする方法として、遮光膜の薄膜化が考えられる。遮光膜の薄膜化については、下記特許文献１に提案されている。
下記特許文献１には、フォトマスクの製造において、透明基板上のクロム遮光膜の膜厚を薄膜化することにより、エッチング時間を短くでき、クロムパターンの形状を改善することが開示されている。
しかしながら、遮光膜の膜厚を薄くしようとすると、遮光性が不十分となるため、このようなフォトマスクを使用してパターン転写を行っても、転写パターン不良が発生してしまう。遮光膜は、その遮光性を十分確保するためには、所定の光学濃度（通常３．０以上）が必要となるため、上記特許文献１のように遮光膜の膜厚を薄くするといっても、自ずと限界が生じる。
そこで本発明は、従来の問題点を解決するべくなされたものであり、その目的とするところは、第一に、遮光膜のドライエッチング速度を高めることで、ドライエッチング時間が短縮でき、レジスト膜の膜減りを低減する。その結果、レジスト膜の薄膜化（３００ｎｍ以下）が可能となり、解像性、パターン精度（ＣＤ精度）を向上できる。更に、ドライエッチング時間の短縮化により、断面形状の良好な遮光膜のパターンが形成することができるフォトマスクブランク、及びフォトマスクの製造方法を提供することである。
第二に、波長２００ｎｍ以下の露光光を露光光源とする露光装置に用いることで、遮光膜に必要な遮光性能を有しつつ、遮光膜の薄膜化により、断面形状の良好な遮光膜のパターンが形成することができるフォトマスクブランク、及びフォトマスクの製造方法を提供することである。
第三に、遮光膜のパターン精度を向上させるフォトマスクブランク、及びフォトマスクの製造方法を提供することである。
第二に、波長２００ｎｍ以下の露光光を露光光源とする露光装置に用いることで、遮光膜に必要な遮光性能を有しつつ、遮光膜の薄膜化により、断面形状の良好な遮光膜のパターンが形成することができるフォトマスクブランク、及びフォトマスクの製造方法を提供することである。
第三に、遮光膜のパターン精度を向上させるフォトマスクブランク、及びフォトマスクの製造方法を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、前記遮光膜は、前記ドライエッチング処理において、前記レジストとの選択比が１を超える材料で構成したことを特徴とするフォトマスクブランク。
（構成２）透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、前記遮光膜は、前記ドライエッチング処理において、前記レジストの膜減り速度よりエッチング速度が速い材料で構成したことを特徴とするフォトマスクブランク。
（構成３）前記レジスト膜の膜厚が３００ｎｍ以下とすることを特徴とする構成１又は２記載のフォトマスクブランク。
（構成４）透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、少なくとも前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、前記レジストの膜厚を３００ｎｍ以下と薄くしても前記遮光膜をパターニングした後に前記遮光膜上にレジストが残存するように、前記遮光膜のドライエッチング速度を速くさせたことを特徴とするフォトマスクブランク。
（構成５）前記遮光膜はクロムを含む材料からなることを特徴とする構成１乃至４の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
（構成１）透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、前記遮光膜は、前記ドライエッチング処理において、前記レジストとの選択比が１を超える材料で構成したことを特徴とするフォトマスクブランク。
（構成２）透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、前記遮光膜は、前記ドライエッチング処理において、前記レジストの膜減り速度よりエッチング速度が速い材料で構成したことを特徴とするフォトマスクブランク。
（構成３）前記レジスト膜の膜厚が３００ｎｍ以下とすることを特徴とする構成１又は２記載のフォトマスクブランク。
（構成４）透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、少なくとも前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、前記レジストの膜厚を３００ｎｍ以下と薄くしても前記遮光膜をパターニングした後に前記遮光膜上にレジストが残存するように、前記遮光膜のドライエッチング速度を速くさせたことを特徴とするフォトマスクブランク。
（構成５）前記遮光膜はクロムを含む材料からなることを特徴とする構成１乃至４の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
（構成６）前記レジストの膜減り速度より前記遮光膜のドライエッチング速度が速くなる添加元素の量が制御されていることを特徴とする構成２乃至５の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
（構成７）透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、波長２００ｎｍ以下の露光光を露光光源とする露光装置に用いられるフォトマスクを製造するためのフォトマスクブランクであって、前記遮光膜は、クロムと、クロム単体よりもドライエッチング速度が速くなる添加元素とを含む材料からなり、所望の遮光性を有するように遮光膜の膜厚が設定されていることを特徴とするフォトマスクブランク。
（構成８）前記遮光膜中に含まれる添加元素は、酸素と窒素の少なくとも一方の元素を含むことを特徴とする構成６又は７に記載のフォトマスクブランク。
（構成９）前記遮光膜の上層部に、酸素を含む反射防止層を有することを特徴とする構成１乃至８の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
（構成１０）前記反射防止層には更に炭素が含まれていることを特徴とする構成９記載のフォトマスクブランク。
（構成７）透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、波長２００ｎｍ以下の露光光を露光光源とする露光装置に用いられるフォトマスクを製造するためのフォトマスクブランクであって、前記遮光膜は、クロムと、クロム単体よりもドライエッチング速度が速くなる添加元素とを含む材料からなり、所望の遮光性を有するように遮光膜の膜厚が設定されていることを特徴とするフォトマスクブランク。
（構成８）前記遮光膜中に含まれる添加元素は、酸素と窒素の少なくとも一方の元素を含むことを特徴とする構成６又は７に記載のフォトマスクブランク。
（構成９）前記遮光膜の上層部に、酸素を含む反射防止層を有することを特徴とする構成１乃至８の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
（構成１０）前記反射防止層には更に炭素が含まれていることを特徴とする構成９記載のフォトマスクブランク。
（構成１１）前記遮光膜全体に占める反射防止層の割合を０．４５以下とすることを特徴とする構成９又は１０記載のフォトマスクブランク。
（構成１２）前記ドライエッチング処理は、プラズマ中で処理されることを特徴とする構成１乃至１１の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
（構成１３）前記遮光膜をパターニングする際に使用するドライエッチングガスは、塩素系ガス、又は、塩素系ガスと酸素ガスとを含む混合ガスからなることを特徴とする構成１乃至１２の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
（構成１４）前記レジストは電子線描画用レジストであることを特徴とする構成１乃至１３の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
（構成１５）前記レジストは化学増幅型レジストであることを特徴とする構成１乃至１４の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
（構成１２）前記ドライエッチング処理は、プラズマ中で処理されることを特徴とする構成１乃至１１の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
（構成１３）前記遮光膜をパターニングする際に使用するドライエッチングガスは、塩素系ガス、又は、塩素系ガスと酸素ガスとを含む混合ガスからなることを特徴とする構成１乃至１２の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
（構成１４）前記レジストは電子線描画用レジストであることを特徴とする構成１乃至１３の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
（構成１５）前記レジストは化学増幅型レジストであることを特徴とする構成１乃至１４の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
（構成１６）前記遮光膜の膜厚は、露光光に対して光学濃度３．０以上となるように設定されていることを特徴とする構成１乃至１５の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
（構成１７）前記遮光膜の膜厚が９０ｎｍ以下であることを特徴とする構成１６記載のフォトマスクブランク。
（構成１８）前記透光性基板と前記遮光膜との間に、ハーフトーン型位相シフター膜が形成されていることを特徴とする構成１乃至１５の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
（構成１９）前記遮光膜は、前記ハーフトーン型位相シフター膜との積層構造において、露光光に対して光学濃度３．０以上となるように設定されていることを特徴とする構成１８記載のフォトマスクブランク。
（構成２０）前記遮光膜の膜厚が５０ｎｍ以下であることを特徴とする構成１９記載のフォトマスクブランク。
（構成１７）前記遮光膜の膜厚が９０ｎｍ以下であることを特徴とする構成１６記載のフォトマスクブランク。
（構成１８）前記透光性基板と前記遮光膜との間に、ハーフトーン型位相シフター膜が形成されていることを特徴とする構成１乃至１５の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
（構成１９）前記遮光膜は、前記ハーフトーン型位相シフター膜との積層構造において、露光光に対して光学濃度３．０以上となるように設定されていることを特徴とする構成１８記載のフォトマスクブランク。
（構成２０）前記遮光膜の膜厚が５０ｎｍ以下であることを特徴とする構成１９記載のフォトマスクブランク。
（構成２１）構成１乃至２０の何れかに記載のフォトマスクブランクにおける前記遮光膜を、ドライエッチングによりパターニングする工程を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
（構成２２）前記フォトマスクブランクとして、クロムに少なくとも酸素を含む材料からなる遮光膜を有するフォトマスクブランクを用い、前記ドライエッチングに、塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスからなるドライエッチングガスを用いた際に、前記フォトマスクブランクの遮光膜に含まれる酸素の含有量に応じ、前記ドライエッチングガス中の酸素の含有量を低減させた条件において、ドライエッチングを行うことを特徴とする構成２１記載のフォトマスクの製造方法。
（構成２３）構成２１又は２２に記載のフォトマスクの製造方法により得られるフォトマスクを使用して、フォトリソグラフィー法により半導体基板上に回路パターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（構成２２）前記フォトマスクブランクとして、クロムに少なくとも酸素を含む材料からなる遮光膜を有するフォトマスクブランクを用い、前記ドライエッチングに、塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスからなるドライエッチングガスを用いた際に、前記フォトマスクブランクの遮光膜に含まれる酸素の含有量に応じ、前記ドライエッチングガス中の酸素の含有量を低減させた条件において、ドライエッチングを行うことを特徴とする構成２１記載のフォトマスクの製造方法。
（構成２３）構成２１又は２２に記載のフォトマスクの製造方法により得られるフォトマスクを使用して、フォトリソグラフィー法により半導体基板上に回路パターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
構成１にあるように、本発明のフォトマスクブランクは、透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、少なくとも前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、前記遮光膜は、前記ドライエッチング処理において、前記レジストとの選択比が１を超える材料で構成している。
遮光膜を、ドライエッチング処理において、レジストとの選択比が１を超える材料としているので、ドライエッチング処理において、レジストよりも遮光膜の方が速くドライエッチングにより除去されるので、遮光膜のパターニングに必要なレジスト膜の膜厚を薄くすることができ、遮光膜のパターン精度（ＣＤ精度）が良好になる。また、レジストよりも遮光膜の方が速くドライエッチングにより除去されるので、ドライエッチング時間の短縮化により、断面形状の良好な遮光膜のパターンを形成することができる。
遮光膜を、ドライエッチング処理において、レジストとの選択比が１を超える材料としているので、ドライエッチング処理において、レジストよりも遮光膜の方が速くドライエッチングにより除去されるので、遮光膜のパターニングに必要なレジスト膜の膜厚を薄くすることができ、遮光膜のパターン精度（ＣＤ精度）が良好になる。また、レジストよりも遮光膜の方が速くドライエッチングにより除去されるので、ドライエッチング時間の短縮化により、断面形状の良好な遮光膜のパターンを形成することができる。
また、構成２にあるように、本発明のフォトマスクブランクは、透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、前記遮光膜は、前記ドライエッチング処理において、前記レジストの膜減り速度よりエッチング速度が速い材料で構成している。
遮光膜を、ドライエッチング処理において、レジストのエッチング速度よりエッチング速度が速い材料としているので、ドライエッチング処理において、レジストよりも遮光膜の方が速くドライエッチングにより除去されるので、遮光膜のパターニングに必要なレジスト膜の膜厚を薄くすることができ、遮光膜のパターン精度（ＣＤ精度）が良好になる。また、レジストよりも遮光膜の方が速くドライエッチングにより除去されるので、ドライエッチング時間の短縮により、断面形状の良好な遮光膜のパターンを形成することができる。
遮光膜を、ドライエッチング処理において、レジストのエッチング速度よりエッチング速度が速い材料としているので、ドライエッチング処理において、レジストよりも遮光膜の方が速くドライエッチングにより除去されるので、遮光膜のパターニングに必要なレジスト膜の膜厚を薄くすることができ、遮光膜のパターン精度（ＣＤ精度）が良好になる。また、レジストよりも遮光膜の方が速くドライエッチングにより除去されるので、ドライエッチング時間の短縮により、断面形状の良好な遮光膜のパターンを形成することができる。
構成３にあるように、構成１、２において、レジスト膜の膜厚は３００ｎｍ以下とすることが可能となる。レジスト膜の膜厚を３００ｎｍ以下とすることにより、設計寸法に対するＣＤシフト量の変化が小さくなるので、ＣＤリニアリティーが良好になる。尚、レジスト膜の膜厚の下限は、レジストパターンをマスクにして遮光膜をドライエッチングしたときに、レジスト膜が残存するように設定されることが好ましい。
また、構成４にあるように、本発明のフォトマスクブランクは、透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、少なくとも前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、前記レジストの膜厚を３００ｎｍ以下と薄くしても前記遮光膜をパターニングした後に前記遮光膜上にレジストが残存するように、前記遮光膜のドライエッチング速度を速くさせている。
遮光膜をドライエッチング処理によってパターニングする際にレジスト膜の膜減りが起こっても、遮光膜のパターニング終了時点でレジスト膜が残存するように、遮光膜のドライエッチング速度が制御されている。従って、設計どおりの所望の遮光膜パターンを形成することができる。即ち、遮光膜のパターン精度を向上することができる。
また、構成４にあるように、本発明のフォトマスクブランクは、透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、少なくとも前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクであって、前記レジストの膜厚を３００ｎｍ以下と薄くしても前記遮光膜をパターニングした後に前記遮光膜上にレジストが残存するように、前記遮光膜のドライエッチング速度を速くさせている。
遮光膜をドライエッチング処理によってパターニングする際にレジスト膜の膜減りが起こっても、遮光膜のパターニング終了時点でレジスト膜が残存するように、遮光膜のドライエッチング速度が制御されている。従って、設計どおりの所望の遮光膜パターンを形成することができる。即ち、遮光膜のパターン精度を向上することができる。
また、遮光膜のドライエッチング速度を高めることで、レジスト膜の膜減りが低減できるので、遮光膜のパターニングに必要なレジスト膜の膜厚を３００ｎｍ以下と薄くすることができるので、遮光膜のパターン精度（ＣＤ精度）が更に良好となる。
更に、遮光膜のドライエッチング速度を高めることで、ドライエッチング時間の短縮化により、断面形状の良好な遮光膜のパターンを形成することができる。
構成５にあるように、本発明において遮光膜は、クロムを含む材料とすることが好ましい。
構成６にあるように、遮光膜のドライエッチング速度を、レジストのドライエッチング速度（膜減り速度）よりも速くなるように、遮光膜中にドライエッチング速度が速くなる添加元素を添加し、その添加元素の含有量を制御することにより、容易に本発明の効果が得られるので好ましい。
更に、遮光膜のドライエッチング速度を高めることで、ドライエッチング時間の短縮化により、断面形状の良好な遮光膜のパターンを形成することができる。
構成５にあるように、本発明において遮光膜は、クロムを含む材料とすることが好ましい。
構成６にあるように、遮光膜のドライエッチング速度を、レジストのドライエッチング速度（膜減り速度）よりも速くなるように、遮光膜中にドライエッチング速度が速くなる添加元素を添加し、その添加元素の含有量を制御することにより、容易に本発明の効果が得られるので好ましい。
構成７にあるように、本発明のフォトマスクブランクは、透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、波長２００ｎｍ以下の露光光を露光光源とする露光装置に用いられるフォトマスクを製造するためのフォトマスクブランクであって、前記遮光膜は、クロムと、クロム単体よりもドライエッチング速度が速くなる添加元素とを含む材料からなり、所望の遮光性を有するように遮光膜の膜厚が設定されている。
本発明においては、遮光膜の膜厚をできるだけ薄くするという従来の考え方ではなく、遮光膜の材料をドライエッチング速度が速くなる材料に変更することで、ドライエッチング時間を短くできる。ところで、ドライエッチング速度が速い材料は、従来露光装置において使用されている波長であるｉ線（３６５ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）においては、吸収係数が小さいため、所望の光学濃度を得るには膜厚が厚くする必要があり、ドライエッチング時間の短縮は望めなかった。本発明者は、露光波長が２００ｎｍ以下の、例えばＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）やＦ２エキシマレーザー（１５７ｎｍ）においては、ドライエッチング速度が速くなる材料においても、ある程度の吸収係数を有するようになり、膜厚を特に厚くしなくてもある程度の薄膜で所望の光学濃度を得ることができることを見い出した。
本発明においては、遮光膜の膜厚をできるだけ薄くするという従来の考え方ではなく、遮光膜の材料をドライエッチング速度が速くなる材料に変更することで、ドライエッチング時間を短くできる。ところで、ドライエッチング速度が速い材料は、従来露光装置において使用されている波長であるｉ線（３６５ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）においては、吸収係数が小さいため、所望の光学濃度を得るには膜厚が厚くする必要があり、ドライエッチング時間の短縮は望めなかった。本発明者は、露光波長が２００ｎｍ以下の、例えばＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）やＦ２エキシマレーザー（１５７ｎｍ）においては、ドライエッチング速度が速くなる材料においても、ある程度の吸収係数を有するようになり、膜厚を特に厚くしなくてもある程度の薄膜で所望の光学濃度を得ることができることを見い出した。
すなわち、本発明においては、波長２００ｎｍ以下の露光光を露光光源とする露光装置に用いられるフォトマスクを製造するためのフォトマスクブランクであって、遮光膜をある程度の薄膜で、かつドライエッチング速度の速い材料で形成することによって、ドライエッチング時間の短縮化を図ったものである。そして、このドライエッチング時間の短縮により、断面形状の良好な遮光膜のパターンを形成することができる。
本発明では、遮光膜は、クロムと、クロム単体よりもドライエッチング速度が速くなる添加元素とを含む材料からなる。
本発明では、遮光膜は、クロムと、クロム単体よりもドライエッチング速度が速くなる添加元素とを含む材料からなる。
構成８にあるように、上記構成６、７における遮光膜中に含まれるドライエッチング速度を速くする前記添加元素は、酸素と窒素の少なくとも一方の元素を含むものである。クロムとこれらの添加元素とを含む材料からなる遮光膜は、クロム単体からなる遮光膜よりもドライエッチング速度が速くなり、ドライエッチング時間の短縮化を図ることができる。また、このようなクロム系材料の遮光膜は、２００ｎｍ以下の露光波長においては、膜厚を特に厚くしなくてもある程度の薄膜で所望の光学濃度を得ることができる。
構成９にあるように、前記遮光膜は、酸素を含む反射防止層を有することができる。このような反射防止層を有することにより、露光波長における反射率を低反射率に抑えることができるので、フォトマスク使用時の定在波の影響を低減することが出来る。また、フォトマスクブランクやフォトマスクの欠陥検査に用いる波長（例えば２５７ｎｍ、３６４ｎｍ、４８８ｎｍ等）に対する反射率を低く抑えることができるので、欠陥を検出する精度が向上する。
構成１０にあるように、前記反射防止層には更に炭素が含むことにより、特に、欠陥検査に用いる検査波長に対する反射率を更に低減することができる。好ましくは、検査波長に対する反射率が２０％以下となる程度、反射防止層に炭素を含むことが好ましい。
反射防止層に炭素が含まれる場合、ドライエッチング速度が低下する傾向にあるので、本発明の効果を最大限に発揮するためには、構成１１にあるように、遮光膜全体に占める反射防止層の割合を０．４５以下とすることが望ましい。
反射防止層に炭素が含まれる場合、ドライエッチング速度が低下する傾向にあるので、本発明の効果を最大限に発揮するためには、構成１１にあるように、遮光膜全体に占める反射防止層の割合を０．４５以下とすることが望ましい。
構成１２にあるように、本発明の遮光膜は、ドライエッチング処理として、プラズマ中で処理される場合、即ち、レジスト膜がプラズマにさらされて膜減りされる環境において、特に効果が発揮される。
構成１３にあるように、遮光膜をパターニングする際に使用するドライエッチングガスには、塩素系ガス、又は、塩素系ガスと酸素ガスとを含む混合ガスからなるドライエッチングガスを用いることが本発明にとって好適である。本発明におけるクロムと酸素、窒素等の元素とを含む材料からなる遮光膜に対しては、上記のドライエッチングガスを用いてドライエッチングを行うことにより、ドライエッチング時間の短縮化を図ることができる。
構成１４にあるように、本発明において使用するレジストは、電子線描画用レジストとすることにより、レジスト膜の薄膜化が可能となり、遮光膜のパターン精度（ＣＤ精度）を向上することができるので好ましい。
構成１３にあるように、遮光膜をパターニングする際に使用するドライエッチングガスには、塩素系ガス、又は、塩素系ガスと酸素ガスとを含む混合ガスからなるドライエッチングガスを用いることが本発明にとって好適である。本発明におけるクロムと酸素、窒素等の元素とを含む材料からなる遮光膜に対しては、上記のドライエッチングガスを用いてドライエッチングを行うことにより、ドライエッチング時間の短縮化を図ることができる。
構成１４にあるように、本発明において使用するレジストは、電子線描画用レジストとすることにより、レジスト膜の薄膜化が可能となり、遮光膜のパターン精度（ＣＤ精度）を向上することができるので好ましい。
構成１５にあるように、前記レジストは、化学増幅型レジストであることが望ましい。遮光膜上に形成するレジストとして化学増幅型レジストとすることにより、高解像性が得られる。従って、半導体デザインルールで６５ｎｍノードや４５ｎｍノードといった微細パターンを必要とする用途にも充分対応できる。また、化学増幅型レジストは、高分子型レジストに比べてドライエッチング耐性が良いので、レジスト膜厚をさらに薄膜化することができる。よって、ＣＤリニアリティーが向上する。
構成１６にあるように、バイナリマスク用フォトマスクブランクにおいては、前記遮光膜の膜厚は、露光光に対して光学濃度３．０以上となるように設定される。具体的には、構成１７にあるように、遮光膜の膜厚は９０ｎｍ以下であることが本発明には好適である。遮光膜の膜厚を９０ｎｍ以下とすることにより、ドライエッチング時のグローバルローディング現象及びマイクロローディング現象（大きなパターン部分に比べ、微細なパターン部分のエッチングレートが小さくなる現象）による線幅エラーを低減することができる。また、本発明における遮光膜は、２００ｎｍ以下の露光波長においては、膜厚を９０ｎｍ以下の薄膜としても所望の光学濃度を得ることができる。尚、遮光膜の膜厚の下限については特に制約はない。所望の光学濃度が得られる限りにおいては遮光膜の膜厚は薄くすることができる。
また、構成１８にあるように、透光性基板と遮光膜との間に、ハーフトーン型位相シフター膜を形成しても良い。その場合、構成１９にあるように、遮光膜は、ハーフトーン型位相シフター膜との積層構造において、露光光に対して光学濃度３．０以上となるように設定される。具体的には、構成２０にあるように、遮光膜の膜厚が５０ｎｍ以下とすることができる。よって、上述と同様に遮光膜の膜厚を５０ｎｍ以下とすることにより、ドライエッチング時のグローバルローディング現象及びマイクロローディング現象（大きなパターン部分に比べ、微細なパターン部分のエッチングレートが小さくなる現象）による線幅エラーを更に低減することができる。
構成２１にあるように、構成１乃至１７の何れかに記載のフォトマスクブランクにおける遮光膜をドライエッチングを用いてパターニングする工程を有するフォトマスクの製造方法によれば、ドライエッチング時間を短縮でき、断面形状の良好な遮光膜パターンが精度良く形成されたフォトマスクを得ることができる。
構成２１にあるように、構成１乃至１７の何れかに記載のフォトマスクブランクにおける遮光膜をドライエッチングを用いてパターニングする工程を有するフォトマスクの製造方法によれば、ドライエッチング時間を短縮でき、断面形状の良好な遮光膜パターンが精度良く形成されたフォトマスクを得ることができる。
構成２２にあるように、フォトマスクブランクとして、クロムに少なくとも酸素を含む材料からなる遮光膜を有するフォトマスクブランクを用い、ドライエッチングには、塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスからなるドライエッチングガスを用いた際に、フォトマスクブランクの遮光膜に含まれる酸素の含有量に応じ、ドライエッチングガス中の酸素の含有量を低減させた条件において、ドライエッチングを行うことにより、ドライエッチング時のレジストパターンへのダメージを防止できるため、遮光膜のパターン精度の向上したフォトマスクが得られる。
クロム系材料からなる遮光膜のドライエッチングにおいては、最も一般的には、塩素系ガスを用いて、塩化クロミル（ＣｒＣｌ２Ｏ２）を生成させることで行われるため、基本的にエッチングガスには酸素が必要となり、通常は塩素系ガスに酸素ガスを混合したドライエッチングガスが用いられる。しかし、エッチングガス中の酸素は、レジストパターンにダメージを与えることが知られており、そのため、形成される遮光膜のパターン精度に悪影響を与える。そこで、フォトマスクブランクとして、クロムに少なくとも酸素を含む材料からなる遮光膜を有するフォトマスクブランクを用いた場合、遮光膜中の酸素とクロムと塩素系ガスとの反応により塩化クロミルが生成されるため、ドライエッチングガス中の酸素の量を低減もしくはゼロとすることが出来る。その結果、レジストパターンに悪影響を与える酸素の量を低減することが出来るため、ドライエッチングにより形成される遮光膜のパターン精度が向上する。従って、特にサブミクロンレベルのパターンサイズの微細パターンが高精度で形成されたフォトマスクを得ることが可能になる。
クロム系材料からなる遮光膜のドライエッチングにおいては、最も一般的には、塩素系ガスを用いて、塩化クロミル（ＣｒＣｌ２Ｏ２）を生成させることで行われるため、基本的にエッチングガスには酸素が必要となり、通常は塩素系ガスに酸素ガスを混合したドライエッチングガスが用いられる。しかし、エッチングガス中の酸素は、レジストパターンにダメージを与えることが知られており、そのため、形成される遮光膜のパターン精度に悪影響を与える。そこで、フォトマスクブランクとして、クロムに少なくとも酸素を含む材料からなる遮光膜を有するフォトマスクブランクを用いた場合、遮光膜中の酸素とクロムと塩素系ガスとの反応により塩化クロミルが生成されるため、ドライエッチングガス中の酸素の量を低減もしくはゼロとすることが出来る。その結果、レジストパターンに悪影響を与える酸素の量を低減することが出来るため、ドライエッチングにより形成される遮光膜のパターン精度が向上する。従って、特にサブミクロンレベルのパターンサイズの微細パターンが高精度で形成されたフォトマスクを得ることが可能になる。
構成２３にあるように、構成２１又は２２により得られるフォトマスクを使用して、フォトリソグラフィー法により半導体基板上にパターン精度の良好な回路パターンを形成した半導体装置が得られる。
本発明によれば、遮光膜のドライエッチング速度を高めることで、ドライエッチング時間が短縮でき、レジスト膜の膜減りを低減することができる。その結果、レジスト膜の薄膜化（３００ｎｍ以下）が可能となり、パターンの解像性、パターン精度（ＣＤ精度）を向上することができる。更に、ドライエッチング時間の短縮化により、断面形状の良好な遮光膜パターンが形成できるフォトマスクブランクを提供することができる。また、本発明によれば、波長２００ｎｍ以下の露光光を露光光源とする露光装置に用いることで、遮光膜に必要な遮光性能を有しつつ、遮光膜の薄膜化により、断面形状の良好な遮光膜のパターンが形成することができるフォトマスクブランク、フォトマスクの製造方法を提供することができる。
さらに、本発明によれば、ドライエッチング時のレジストパターンへのダメージを防止し、遮光膜のパターン精度を向上させるフォトマスクブランク、フォトマスクの製造方法を提供することができる。
さらに、本発明によれば、本発明により得られるフォトマスクを使用して、フォトリソグラフィー法により半導体基板上にパターン精度の良好な回路パターンを形成した半導体装置が得られる。
さらに、本発明によれば、本発明により得られるフォトマスクを使用して、フォトリソグラフィー法により半導体基板上にパターン精度の良好な回路パターンを形成した半導体装置が得られる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述する。
図１は本発明のフォトマスクブランクの第一の実施の形態を示す断面図である。
図１のフォトマスクブランク１０は、透光性基板１上に遮光膜２を有する形態のものである。ここで、透光性基板１としては、ガラス基板が一般的である。ガラス基板は、平坦度及び平滑度に優れるため、フォトマスクを使用して半導体基板上へのパターン転写を行う場合、転写パターンの歪み等が生じないで高精度のパターン転写を行える。
図１は本発明のフォトマスクブランクの第一の実施の形態を示す断面図である。
図１のフォトマスクブランク１０は、透光性基板１上に遮光膜２を有する形態のものである。ここで、透光性基板１としては、ガラス基板が一般的である。ガラス基板は、平坦度及び平滑度に優れるため、フォトマスクを使用して半導体基板上へのパターン転写を行う場合、転写パターンの歪み等が生じないで高精度のパターン転写を行える。
上記遮光膜２は、その上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチングによってパターニングする際にレジスト膜の膜減りが起こっても、遮光膜のパターニング終了時点でレジスト膜が残存するように、レジスト膜の膜厚と、遮光膜のドライエッチング速度が制御される。具体的な遮光膜２の材料としては、クロムと、クロム単体よりもドライエッチング速度が速くなる添加元素とを含む材料からなる。このようなクロム単体よりもドライエッチング速度が速くなる添加元素としては、酸素及び／又は窒素を少なくとも含むことが好ましい。遮光膜２中に酸素を含む場合の酸素の含有量は、５〜８０原子％の範囲が好適である。酸素の含有量が５原子％未満であると、クロム単体よりもドライエッチング速度が速くなる効果が得られ難い。一方、酸素の含有量が８０原子％を超えると、波長２００ｎｍ以下の例えばＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）においての吸収係数が小さくなるため、所望の光学濃度を得るためには膜厚を厚くする必要が生じてしまう。また、ドライエッチングガス中の酸素の量を低減するという観点からは、遮光膜２中の酸素の含有量を特に６０〜８０原子％の範囲とするのが好ましい。
また、遮光膜２中に窒素を含む場合の窒素の含有量は、２０〜８０原子％の範囲が好適である。窒素の含有量が２０原子％未満であると、クロム単体よりもドライエッチング速度が速くなる効果が得られ難い。また、窒素の含有量が８０原子％を超えると、波長２００ｎｍ以下の例えばＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）においての吸収係数が小さくなるため、所望の光学濃度を得るためには膜厚を厚くする必要が生じてしまう。
また、遮光膜２中に酸素と窒素の両方を含んでもよい。その場合の含有量は、酸素と窒素の合計が１０〜８０原子％の範囲とするのが好適である。また、遮光膜２中に酸素と窒素の両方を含む場合の酸素と窒素の含有比は、特に制約はされず、吸収係数等の兼ね合いで適宜決定される。
なお、酸素及び／又は窒素を含む遮光膜２は、他に炭素、水素等の元素を含んでもよい。
また、遮光膜２中に酸素と窒素の両方を含んでもよい。その場合の含有量は、酸素と窒素の合計が１０〜８０原子％の範囲とするのが好適である。また、遮光膜２中に酸素と窒素の両方を含む場合の酸素と窒素の含有比は、特に制約はされず、吸収係数等の兼ね合いで適宜決定される。
なお、酸素及び／又は窒素を含む遮光膜２は、他に炭素、水素等の元素を含んでもよい。
上記遮光膜２の形成方法は、特に制約する必要はないが、なかでもスパッタリング成膜法が好ましく挙げられる。スパッタリング成膜法によると、均一で膜厚の一定な膜を形成することが出来るので、本発明には好適である。透光性基板１上に、スパッタリング成膜法によって上記遮光膜２を成膜する場合、スパッタターゲットとしてクロム（Ｃｒ）ターゲットを用い、チャンバー内に導入するスパッタガスは、アルゴンガスに酸素、窒素もしくは二酸化炭素等のガスを混合したものを用いる。アルゴンガスに酸素ガス或いは二酸化炭素ガスを混合したスパッタガスを用いると、クロムに酸素を含む遮光膜を形成することができ、アルゴンガスに窒素ガスを混合したスパッタガスを用いると、クロムに窒素を含む遮光膜を形成することができる。
上記遮光膜２の膜厚は、９０ｎｍ以下であることが好ましい。その理由は、近年におけるサブミクロンレベルのパターンサイズへのパターンの微細化に対応するためには、膜厚が９０ｎｍを超えると、ドライエッチング時のパターンのマイクロローディング現象等によって、微細パターンの形成が困難となる場合が考えられるためである。膜厚をある程度薄くすることによって、パターンのアスペクト比（パターン幅に対するパターン深さの比）の低減を図ることができ、グローバルローディング現象及びマイクロローディング現象による線幅エラーを低減することができる。さらに、膜厚をある程度薄くすることによって、特にサブミクロンレベルのパターンサイズのパターンに対し、パターンへのダメージ（倒壊等）を防止することが可能になる。本発明における遮光膜２は、２００ｎｍ以下の露光波長においては、膜厚を９０ｎｍ以下の薄膜としても所望の光学濃度（通常３．０以上）を得ることができる。遮光膜２の膜厚の下限については、所望の光学濃度が得られる限りにおいては薄くすることができる。
また、上記遮光膜２は、単層であることに限られず、多層でもよいが、何れの膜にも酸素及び／又は窒素を含むことが好ましい。例えば、遮光膜２は、表層部（上層部）に反射防止層を含むものであってもよい。その場合、反射防止層としては、例えばＣｒＯ，ＣｒＣＯ，ＣｒＮＯ，ＣｒＣＯＮ等の材質が好ましく挙げられる。反射防止層を設けることによって、露光波長における反射率を例えば２０％以下、好ましくは１５％以下に抑えることが、フォトマスク使用時の定在波の影響を低減する上で望ましい。さらに、フォトマスクブランクやフォトマスクの欠陥検査に用いる波長（例えば２５７ｎｍ、３６４ｎｍ、４８８ｎｍ等）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。特に、反射防止層として炭素を含む膜とすることにより、露光波長に対する反射率を低減させ、且つ、上記検査波長（特に２５７ｎｍ）に対する反射率が２０％以下とすることができるので望ましい。具体的には、炭素の含有量は、５〜２０原子％とすることが好ましい。炭素の含有量が５原子％未満の場合、反射率を低減させる効果が小さくなり、また、炭素の含有量が２０原子％超の場合、ドライエッチング速度が低下し、遮光膜をドライエッチングによりパターニングする際に要するドライエッチング時間が長くなり、レジスト膜の薄膜化することが困難となるので好ましくない。但し、反射防止層として炭素を含む場合、ドライエッチング速度が低下する傾向にあるので、本発明の効果を最大限に発揮するためには、遮光膜全体に占める反射防止層の割合を０．４５以下、さらに好ましくは０．３０以下、さらに好ましくは０．２０以下とすることが望ましい。尚、反射防止層は裏面（ガラス面）側にも設けてもよい。また、遮光膜２は、表層部の反射防止層と、それ以外の層で段階的、又は連続的に組成傾斜した組成傾斜膜としても良い。
また、上記遮光膜２の上に、非クロム系反射防止膜を設けてもよい。このような反射防止膜としては、例えばＳｉＯ２，ＳｉＯＮ，ＭＳｉＯ，ＭＳｉＯＮ（Ｍはモリブデン等の非クロム金属）等の材質が挙げられる。
また、フォトマスクブランクとしては、後述する図２（ａ）にあるように、上記遮光膜２の上に、レジスト膜３を形成した形態であっても構わない。レジスト膜３の膜厚は、遮光膜のパターン精度（ＣＤ精度）を良好にするためには、できるだけ薄い方が好ましい。本実施の形態のような所謂バイナリマスク用フォトマスクブランクの場合、具体的には、レジスト膜３の膜厚は、３００ｎｍ以下が好ましい。さらに好ましくは、２００ｎｍ以下、さらに好ましくは１５０ｎｍ以下とすることが望ましい。レジスト膜の膜厚の下限は、レジストパターンをマスクにして遮光膜をドライエッチングしたときに、レジスト膜が残存するように設定される。また、高い解像度を得るために、レジスト膜３の材料はレジスト感度の高い化学増幅型レジストが好ましい。また、化学増幅型レジストは、従来ＥＢ描画で一般に使用されていた高分子型レジストに比べてドライエッチング耐性が良く、レジスト膜厚をさらに薄膜化することができる。よって、ＣＤリニアリティーが向上する。また、高分子型レジストの平均分子量は１０万以上で、このような分子量が大きいレジストは、一般に、ドライエッチング中に分子量が小さくなる割合が多いため、ドライエッチング耐性は悪い。従って、レジストの平均分子量が１０万未満、好ましくは５万未満のレジストとすることがドライエッチング耐性を良くすることができるので好ましい。
また、フォトマスクブランクとしては、後述する図２（ａ）にあるように、上記遮光膜２の上に、レジスト膜３を形成した形態であっても構わない。レジスト膜３の膜厚は、遮光膜のパターン精度（ＣＤ精度）を良好にするためには、できるだけ薄い方が好ましい。本実施の形態のような所謂バイナリマスク用フォトマスクブランクの場合、具体的には、レジスト膜３の膜厚は、３００ｎｍ以下が好ましい。さらに好ましくは、２００ｎｍ以下、さらに好ましくは１５０ｎｍ以下とすることが望ましい。レジスト膜の膜厚の下限は、レジストパターンをマスクにして遮光膜をドライエッチングしたときに、レジスト膜が残存するように設定される。また、高い解像度を得るために、レジスト膜３の材料はレジスト感度の高い化学増幅型レジストが好ましい。また、化学増幅型レジストは、従来ＥＢ描画で一般に使用されていた高分子型レジストに比べてドライエッチング耐性が良く、レジスト膜厚をさらに薄膜化することができる。よって、ＣＤリニアリティーが向上する。また、高分子型レジストの平均分子量は１０万以上で、このような分子量が大きいレジストは、一般に、ドライエッチング中に分子量が小さくなる割合が多いため、ドライエッチング耐性は悪い。従って、レジストの平均分子量が１０万未満、好ましくは５万未満のレジストとすることがドライエッチング耐性を良くすることができるので好ましい。
また、本発明の遮光膜は、ドライエッチング処理において、レジストとの選択比が１を超える材料とする。選択比は、ドライエッチング処理に対するレジストの膜減り量と遮光膜の膜減り量の比（＝遮光膜の膜減り量／レジストの膜減り量）で表される。好ましくは、遮光膜パターンの断面形状の悪化防止や、グローバルローディング現象を抑える点から、遮光膜は、レジストとの選択比が１を超え１０以下、更に好ましくは、１を超え５以下とすることが望ましい。
また、同様に、本発明の遮光膜は、ドライエッチング処理において、レジストの膜減り速度より、遮光膜のエッチング速度が速い材料とする。レジストの膜減り速度と、遮光膜のエッチング速度の比（レジストの膜減り速度：遮光膜のエッチング速度）のは、遮光膜パターンの断面形状の悪化防止や、グローバルローディング現象を抑える点から、１：１を超え１：１０以下、更に好ましくは、１：１を超え１：５以下とすることが望ましい。
また、同様に、本発明の遮光膜は、ドライエッチング処理において、レジストの膜減り速度より、遮光膜のエッチング速度が速い材料とする。レジストの膜減り速度と、遮光膜のエッチング速度の比（レジストの膜減り速度：遮光膜のエッチング速度）のは、遮光膜パターンの断面形状の悪化防止や、グローバルローディング現象を抑える点から、１：１を超え１：１０以下、更に好ましくは、１：１を超え１：５以下とすることが望ましい。
次に、図１に示すフォトマスクブランク１０を用いたフォトマスクの製造方法を説明する。
このフォトマスクブランク１０を用いたフォトマスクの製造方法は、フォトマスクブランク１０の遮光膜２を、ドライエッチングを用いてパターニングする工程を有し、具体的には、フォトマスクブランク１０上に形成されたレジスト膜に対し、所望のパターン露光を施す露光工程と、所望のパターン露光に従って前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する現像工程と、レジストパターンに沿って前記遮光膜をエッチングするエッチング工程と、残存したレジストパターンを剥離除去する工程とを有する。
このフォトマスクブランク１０を用いたフォトマスクの製造方法は、フォトマスクブランク１０の遮光膜２を、ドライエッチングを用いてパターニングする工程を有し、具体的には、フォトマスクブランク１０上に形成されたレジスト膜に対し、所望のパターン露光を施す露光工程と、所望のパターン露光に従って前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する現像工程と、レジストパターンに沿って前記遮光膜をエッチングするエッチング工程と、残存したレジストパターンを剥離除去する工程とを有する。
図２は、フォトマスクブランク１０を用いたフォトマスクの製造工程を順に示す断面図である。
図２（ａ）は、図１のフォトマスクブランク１０の遮光膜２上にレジスト膜３を形成した状態を示している。尚、レジスト材料としては、ポジ型レジスト材料でも、ネガ型レジスト材料でも用いることができる。
次に、図２（ｂ）は、フォトマスクブランク１０上に形成されたレジスト膜３に対し、所望のパターン露光を施す露光工程を示す。パターン露光は、電子線描画装置又はレーザー描画装置などを用いて行われる。上述のレジスト材料は、電子線又はレーザーに対応する感光性を有するものが使用される。
次に、図２（ｃ）は、所望のパターン露光に従ってレジスト膜３を現像してレジストパターン３ａを形成する現像工程を示す。該現像工程では、フォトマスクブランク１０上に形成したレジスト膜３に対し所望のパターン露光を施した後に現像液を供給して、現像液に可溶なレジスト膜の部位を溶解し、レジストパターン３ａを形成する。
図２（ａ）は、図１のフォトマスクブランク１０の遮光膜２上にレジスト膜３を形成した状態を示している。尚、レジスト材料としては、ポジ型レジスト材料でも、ネガ型レジスト材料でも用いることができる。
次に、図２（ｂ）は、フォトマスクブランク１０上に形成されたレジスト膜３に対し、所望のパターン露光を施す露光工程を示す。パターン露光は、電子線描画装置又はレーザー描画装置などを用いて行われる。上述のレジスト材料は、電子線又はレーザーに対応する感光性を有するものが使用される。
次に、図２（ｃ）は、所望のパターン露光に従ってレジスト膜３を現像してレジストパターン３ａを形成する現像工程を示す。該現像工程では、フォトマスクブランク１０上に形成したレジスト膜３に対し所望のパターン露光を施した後に現像液を供給して、現像液に可溶なレジスト膜の部位を溶解し、レジストパターン３ａを形成する。
次いで、図２（ｄ）は、上記レジストパターン３ａに沿って遮光膜２をエッチングするエッチング工程を示す。本発明ではドライエッチングを用いることが好適である。該エッチング工程では、上記レジストパターン３ａをマスクとして、ドライエッチングによって、レジストパターン３ａの形成されていない遮光膜２が露出した部位を溶解し、これにより所望の遮光膜パターン２ａ（マスクパターン）を透光性基板１上に形成する。
このドライエッチングには、塩素系ガス、又は、塩素系ガスと酸素ガスとを含む混合ガスからなるドライエッチングガスを用いることが本発明にとって好適である。本発明におけるクロムと酸素、窒素等の元素とを含む材料からなる遮光膜２に対しては、上記のドライエッチングガスを用いてドライエッチングを行うことにより、ドライエッチング速度を高めることができ、ドライエッチング時間の短縮化を図ることができ、断面形状の良好な遮光膜パターンを形成することができる。ドライエッチングガスに用いる塩素系ガスとしては、例えば、Ｃｌ２，ＳｉＣｌ４，ＨＣｌ、ＣＣｌ４、ＣＨＣｌ３等が挙げられる。
このドライエッチングには、塩素系ガス、又は、塩素系ガスと酸素ガスとを含む混合ガスからなるドライエッチングガスを用いることが本発明にとって好適である。本発明におけるクロムと酸素、窒素等の元素とを含む材料からなる遮光膜２に対しては、上記のドライエッチングガスを用いてドライエッチングを行うことにより、ドライエッチング速度を高めることができ、ドライエッチング時間の短縮化を図ることができ、断面形状の良好な遮光膜パターンを形成することができる。ドライエッチングガスに用いる塩素系ガスとしては、例えば、Ｃｌ２，ＳｉＣｌ４，ＨＣｌ、ＣＣｌ４、ＣＨＣｌ３等が挙げられる。
クロムに少なくとも酸素を含む材料からなる遮光膜の場合、遮光膜中の酸素とクロムと塩素系ガスとの反応により塩化クロミルが生成されるため、ドライエッチングに塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスからなるドライエッチングガスを用いる場合、遮光膜に含まれる酸素の含有量に応じ、ドライエッチングガス中の酸素の含有量を低減させることができる。このように酸素の量を低減させたドライエッチングガスを用いてドライエッチングを行うことにより、レジストパターンに悪影響を与える酸素の量を低減することができ、ドライエッチング時のレジストパターンへのダメージを防止できるため、遮光膜のパターン精度の向上したフォトマスクが得られる。なお、遮光膜に含まれる酸素の含有量によっては、ドライエッチングガス中の酸素の量をゼロとした酸素を含まないドライエッチングガスを用いることも可能である。
図２（ｅ）は、残存したレジストパターン３ａを剥離除去することにより得られたフォトマスク２０を示す。こうして、断面形状の良好な遮光膜パターンが精度良く形成されたフォトマスクが出来上がる。
尚、本発明は以上説明した実施の形態には限定されない。即ち、透光性基板上に遮光膜を形成した、所謂バイナリマスク用フォトマスクブランクに限らず、例えば、ハーフトーン型位相シフトマスク或いはレベンソン型位相シフトマスクの製造に用いるためのフォトマスクブランクであってもよい。この場合、後述する第２の実施の形態に示すように、透光性基板上のハーフトーン位相シフト膜上に遮光膜が形成される構造となり、ハーフトーン位相シフト膜と遮光膜とを合わせて所望の光学濃度（好ましくは３．０以上）が得られればよいため、遮光膜自体の光学濃度は例えば３．０よりも小さい値とすることもできる。
尚、本発明は以上説明した実施の形態には限定されない。即ち、透光性基板上に遮光膜を形成した、所謂バイナリマスク用フォトマスクブランクに限らず、例えば、ハーフトーン型位相シフトマスク或いはレベンソン型位相シフトマスクの製造に用いるためのフォトマスクブランクであってもよい。この場合、後述する第２の実施の形態に示すように、透光性基板上のハーフトーン位相シフト膜上に遮光膜が形成される構造となり、ハーフトーン位相シフト膜と遮光膜とを合わせて所望の光学濃度（好ましくは３．０以上）が得られればよいため、遮光膜自体の光学濃度は例えば３．０よりも小さい値とすることもできる。
次に、図４（ａ）を用いて本発明のフォトマスクブランクの第二の実施の形態を説明する。
図４（ａ）のフォトマスクブランク３０は、透光性基板１上に、ハーフトーン型位相シフター膜４とその上の遮光層５と反射防止層６とからなる遮光膜２を有する形態のものである。透光性基板１、遮光膜２については、上記第１の実施の形態で説明したので省略する。
上記ハーフトーン型位相シフター膜４は、実質的に露光に寄与しない強度の光（例えば、露光波長に対して１％〜２０％）を透過させるものであって、所定の位相差を有するものである。このハーフトーン型位相シフター膜４は、該ハーフトーン型位相シフター膜４をパターニングした光半透過部と、ハーフトーン型位相シフター膜４が形成されていない実質的に露光に寄与する強度の光を透過させる光透過部とによって、光半透過部を透過して光の位相が光透過部を透過した光の位相に対して実質的に反転した関係になるようにすることによって、光半透過部と光透過部との境界部近傍を通過し回折現象によって互いに相手の領域に回りこんだ光が互いに打ち消しあうようにし、境界部における光強度をほぼゼロとし境界部のコントラスト即ち解像度を向上させるものである。
図４（ａ）のフォトマスクブランク３０は、透光性基板１上に、ハーフトーン型位相シフター膜４とその上の遮光層５と反射防止層６とからなる遮光膜２を有する形態のものである。透光性基板１、遮光膜２については、上記第１の実施の形態で説明したので省略する。
上記ハーフトーン型位相シフター膜４は、実質的に露光に寄与しない強度の光（例えば、露光波長に対して１％〜２０％）を透過させるものであって、所定の位相差を有するものである。このハーフトーン型位相シフター膜４は、該ハーフトーン型位相シフター膜４をパターニングした光半透過部と、ハーフトーン型位相シフター膜４が形成されていない実質的に露光に寄与する強度の光を透過させる光透過部とによって、光半透過部を透過して光の位相が光透過部を透過した光の位相に対して実質的に反転した関係になるようにすることによって、光半透過部と光透過部との境界部近傍を通過し回折現象によって互いに相手の領域に回りこんだ光が互いに打ち消しあうようにし、境界部における光強度をほぼゼロとし境界部のコントラスト即ち解像度を向上させるものである。
このハーフトーン型位相シフター膜４は、その上に形成される遮光膜２とエッチング特性が異なる材料とすることが好ましい。例えば、ハーフトーン型位相シフター膜４としては、モリブデン、タングステン、タンタルなどの金属、シリコン、酸素及び／又は窒素を主たる構成要素とする材料が挙げられる。また、ハーフトーン型位相シフター膜４は、単層でも複数層であっても構わない。
この第２の実施の形態における上記遮光膜２は、ハーフトーン型位相シフト膜と遮光膜とを合わせた積層構造において、露光光に対して光学濃度が３．０以上となるように設定する。そのように設定される遮光膜２の膜厚は、５０ｎｍ以下であることが好ましい。その理由は、上記第１の実施の形態と同様であって、ドライエッチング時のパターンのマイクロローディング現象等によって、微細パターンの形成が困難となる場合が考えられるからである。また、本実施の形態において、上記反射防止層６上に形成するレジスト膜の膜厚は、２５０ｎｍ以下が好ましい。さらに好ましくは、２００ｎｍ以下、さらに好ましくは１５０ｎｍ以下とすることが望ましい。レジスト膜の膜厚の下限は、レジストパターンをマスクにして遮光膜をドライエッチングしたときに、レジスト膜が残存するように設定される。また、前述の実施の形態の場合と同様、高い解像度を得るために、レジスト膜の材料はレジスト感度の高い化学増幅型レジストが好ましい。
この第２の実施の形態における上記遮光膜２は、ハーフトーン型位相シフト膜と遮光膜とを合わせた積層構造において、露光光に対して光学濃度が３．０以上となるように設定する。そのように設定される遮光膜２の膜厚は、５０ｎｍ以下であることが好ましい。その理由は、上記第１の実施の形態と同様であって、ドライエッチング時のパターンのマイクロローディング現象等によって、微細パターンの形成が困難となる場合が考えられるからである。また、本実施の形態において、上記反射防止層６上に形成するレジスト膜の膜厚は、２５０ｎｍ以下が好ましい。さらに好ましくは、２００ｎｍ以下、さらに好ましくは１５０ｎｍ以下とすることが望ましい。レジスト膜の膜厚の下限は、レジストパターンをマスクにして遮光膜をドライエッチングしたときに、レジスト膜が残存するように設定される。また、前述の実施の形態の場合と同様、高い解像度を得るために、レジスト膜の材料はレジスト感度の高い化学増幅型レジストが好ましい。
以下、実施例により、本発明の実施の形態を更に具体的に説明する。併せて、実施例に対する比較例についても説明する。
（実施例１〜１０、比較例１）
石英ガラス基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、遮光膜を形成した。スパッタターゲットはクロムターゲットを使用し、スパッタガスの組成は、表１のガス流量比のように変更した。こうして、組成の異なる遮光膜をそれぞれ形成したフォトマスクブランク（実施例１〜１０、比較例１）を得た。尚、得られたフォトマスクブランクの遮光膜の組成は表１に示したとおりである。また、遮光膜の膜厚についても表１に示したが、波長１９３ｎｍにおいて、光学濃度（ＯＤ：OpticalDensity）が３．０となる膜厚とした。
次に、各フォトマスクブランク上に、化学増幅型レジストである電子線レジスト膜（富士フィルムアーチ（ＦＦＡ）社製CAR-FEP171）を形成した。レジスト膜の形成は、スピンナー（回転塗布装置）を用いて、回転塗布した。なお、上記レジスト膜を塗布後、加熱乾燥装置を用いて所定の加熱乾燥処理を行なった。
（実施例１〜１０、比較例１）
石英ガラス基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、遮光膜を形成した。スパッタターゲットはクロムターゲットを使用し、スパッタガスの組成は、表１のガス流量比のように変更した。こうして、組成の異なる遮光膜をそれぞれ形成したフォトマスクブランク（実施例１〜１０、比較例１）を得た。尚、得られたフォトマスクブランクの遮光膜の組成は表１に示したとおりである。また、遮光膜の膜厚についても表１に示したが、波長１９３ｎｍにおいて、光学濃度（ＯＤ：OpticalDensity）が３．０となる膜厚とした。
次に、各フォトマスクブランク上に、化学増幅型レジストである電子線レジスト膜（富士フィルムアーチ（ＦＦＡ）社製CAR-FEP171）を形成した。レジスト膜の形成は、スピンナー（回転塗布装置）を用いて、回転塗布した。なお、上記レジスト膜を塗布後、加熱乾燥装置を用いて所定の加熱乾燥処理を行なった。
次に、フォトマスクブランク上に形成されたレジスト膜に対し、電子線描画装置を用いて所望のパターンの描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターンを形成した。
次に、各フォトマスクブランク上に形成したレジストパターンに沿って、遮光膜のドライエッチングを行った。ドライエッチングガスとして、Ｃｌ２とＯ２の混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２＝４：１）を用いた。このときのジャストエッチング時間（エッチングが基板に達した時間）を表１に示した。
次に、各フォトマスクブランク上に形成したレジストパターンに沿って、遮光膜のドライエッチングを行った。ドライエッチングガスとして、Ｃｌ２とＯ２の混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２＝４：１）を用いた。このときのジャストエッチング時間（エッチングが基板に達した時間）を表１に示した。
表１の結果から、実施例の遮光膜はいずれも、比較例の遮光膜と比較すると、膜厚が同等か或いは厚いにもかかわらず、エッチング時間が短くて済み、エッチング時間を短縮できることがわかる。
尚、遮光膜上に形成されているレジスト膜の膜減り速度は、２．１Å／秒であり、実施例１〜１０の遮光膜のドライエッチング速度の方が速い。即ち、レジストとの選択比は１を超えている。
こうして、ドライエッチングにより、基板上に遮光膜のパターンを形成し、残存するレジストパターンは熱濃硫酸を用いて剥離除去して、各フォトマスクを得た。
尚、参考までに、各実施例の遮光膜の分光カーブを図３に纏めて示した。横軸は波長、縦軸は吸収係数である。波長が例えばＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）かそれより長くなると、吸収係数が小さくなることが示されている。従って、この波長域では、同じ光学濃度（例えば３．０）とするための膜厚が厚くなってしまうことが推測される。
尚、遮光膜上に形成されているレジスト膜の膜減り速度は、２．１Å／秒であり、実施例１〜１０の遮光膜のドライエッチング速度の方が速い。即ち、レジストとの選択比は１を超えている。
こうして、ドライエッチングにより、基板上に遮光膜のパターンを形成し、残存するレジストパターンは熱濃硫酸を用いて剥離除去して、各フォトマスクを得た。
尚、参考までに、各実施例の遮光膜の分光カーブを図３に纏めて示した。横軸は波長、縦軸は吸収係数である。波長が例えばＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）かそれより長くなると、吸収係数が小さくなることが示されている。従って、この波長域では、同じ光学濃度（例えば３．０）とするための膜厚が厚くなってしまうことが推測される。
（実施例１１）
実施例２と同じフォトマスクブランクについて、レジストパターン形成後、ドライエッチングガスとして、Ｃｌ２とＯ２の混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２＝２０：１）を用いたこと以外は同様にしてドライエッチングを行った。
その結果、エッチング時間は実施例２と同等であったが、形成した遮光膜のパターンのＣＤロス（ＣＤエラー）（設計線幅に対する実測線幅のずれ）が２０ｎｍで、実施例２で形成したパターンのＣＤロス（ＣＤエラー）が８０ｎｍであったのに対し、大幅に低減することができた。即ち、ＣＤリニアリティーが向上した。これは、ドライエッチングガス中の酸素の量を低減したことにより、レジストパターンのダメージを少なくできたことによるものと考えられる。
実施例２と同じフォトマスクブランクについて、レジストパターン形成後、ドライエッチングガスとして、Ｃｌ２とＯ２の混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２＝２０：１）を用いたこと以外は同様にしてドライエッチングを行った。
その結果、エッチング時間は実施例２と同等であったが、形成した遮光膜のパターンのＣＤロス（ＣＤエラー）（設計線幅に対する実測線幅のずれ）が２０ｎｍで、実施例２で形成したパターンのＣＤロス（ＣＤエラー）が８０ｎｍであったのに対し、大幅に低減することができた。即ち、ＣＤリニアリティーが向上した。これは、ドライエッチングガス中の酸素の量を低減したことにより、レジストパターンのダメージを少なくできたことによるものと考えられる。
（実施例１２）
図４は、実施例１２に係るフォトマスクブランク及びこのフォトマスクブランクを用いたフォトマスクの製造工程を示す断面図である。本実施例のフォトマスクブランク３０は、同図（ａ）に示すように、透光性基板１上に、ハーフトーン型位相シフター膜４とその上の遮光層５と反射防止層６とからなる遮光膜２からなる。
このフォトマスクブランク３０は、次のような方法で製造することができる。
石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、スパッタターゲットにモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝８：９２ｍｏｌ％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ２）との混合ガス雰囲気（Ａｒ：Ｎ２＝１０体積％：９０体積％）で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、モリブデン、シリコン、及び窒素を主たる構成要素とする単層で構成されたＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）用ハーフトーン型位相シフター膜を形成した。尚、このハーフトーン位相シフター膜は、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）でおいて、透過率はそれぞれ５．５％、位相シフト量が略１８０°となっている。
図４は、実施例１２に係るフォトマスクブランク及びこのフォトマスクブランクを用いたフォトマスクの製造工程を示す断面図である。本実施例のフォトマスクブランク３０は、同図（ａ）に示すように、透光性基板１上に、ハーフトーン型位相シフター膜４とその上の遮光層５と反射防止層６とからなる遮光膜２からなる。
このフォトマスクブランク３０は、次のような方法で製造することができる。
石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、スパッタターゲットにモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝８：９２ｍｏｌ％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ２）との混合ガス雰囲気（Ａｒ：Ｎ２＝１０体積％：９０体積％）で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、モリブデン、シリコン、及び窒素を主たる構成要素とする単層で構成されたＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）用ハーフトーン型位相シフター膜を形成した。尚、このハーフトーン位相シフター膜は、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）でおいて、透過率はそれぞれ５．５％、位相シフト量が略１８０°となっている。
次に、インライン型スパッタ装置を用いて、スパッタターゲットにクロムターゲットを使用し、アルゴンと窒素の混合ガス雰囲気（Ａｒ：５０体積％、Ｎ２：５０体積％）中で反応性スパッタリングを行い、次にアルゴンとメタン（Ａｒ：８９体積％、ＣＨ４：１１体積％）中で反応性スパッタリングを行うことによって、膜厚３９ｎｍの遮光層を形成した。引続き、アルゴンと一酸化窒素の混合雰囲気（Ａｒ：８６体積％、ＮＯ＝３体積％）中で反応性スパッタリングを行うことによって、膜厚７ｎｍの反射防止層を形成した。尚、前記メタンを用いた反応性スパッタリングと、前記一酸化窒素を用いた反応性スパッタリングは、同一チャンバで行ったため、それらの雰囲気の体積％は、Ａｒ＋Ｎ２＋ＮＯで１００％となる。ここで、遮光層は、クロム、窒素及び炭素、並びに反射防止層の形成に用いた酸素が若干混入した組成傾斜膜となった。また反射防止層は、クロム、窒素及び酸素、並びに、遮光層形成時に使用した炭素が若干混入した組成傾斜膜となった。このようにして、総膜厚が４６ｎｍの遮光層及び反射防止層からなる遮光膜が形成された。尚、遮光膜の総膜厚に占める反射防止層の膜厚の割合は、０．１５であった。尚、この遮光膜は、ハーフトーン位相シフター膜との積層構造において光学濃度（O.D.）が３．０であった。また、図５は、遮光膜の表面反射率カーブを示す。図５に示すように、露光波長１９３ｎｍにおける反射率を１３．５％と低く抑えることができた。さらに、フォトマスクの欠陥検査波長である２５７ｎｍ又は３６４ｎｍに対しては、それぞれ１９．９％、１９．７％となり、検査する上でも問題とならない反射率となった。
次に、前記フォトマスクブランク３０上に、化学増幅型レジストである電子線レジスト膜（富士フィルムアーチ社製ＣＡＲ-ＦＥＰ１７１）を形成した。レジスト膜の形成は、スピンナー（回転塗布装置）を用いて、回転塗布した。なお、上記レジスト膜を塗布後、加熱乾燥装置を用いて所定の加熱乾燥処理を行った。
次にフォトマスクブランク３０上に形成されたレジスト膜に対し、電子線描画装置を用いて所望のパターン描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターン７を形成した（図４（ｂ）参照）。
次に、上記レジストパターン７に沿って、遮光層５と反射防止層６とからなる遮光膜２のドライエッチングを行って遮光膜パターン２ａを形成した（同図（ｃ）参照）。ドライエッチングガスとして、Ｃｌ２とＯ２の混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２＝４：１）を用いた。このときのジャストエッチング時間は１２９秒、エッチング速度は、遮光膜の総膜厚／エッチング時間で３．６Å／秒であり、非常に速いものであった。尚、上記実施例１〜１０と同様に、レジスト膜の膜減り速度は２．１Å／秒であり、レジストの膜減り速度：遮光膜のドライエッチング速度＝１：１．７であった。また、遮光膜のレジストとの選択比は１．７であった。このように、遮光膜のレジストとの選択比が１を超える（レジストの膜減り速度よりも遮光膜のエッチング速度が速く、遮光膜２は膜厚が薄い上にエッチング速度が速く）ことにより、エッチング時間も速いことから、遮光膜パターン２ａの断面形状も垂直形状となり良好となった。また、遮光膜パターン２ａ上にはレジスト膜が残存していた。
次にフォトマスクブランク３０上に形成されたレジスト膜に対し、電子線描画装置を用いて所望のパターン描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターン７を形成した（図４（ｂ）参照）。
次に、上記レジストパターン７に沿って、遮光層５と反射防止層６とからなる遮光膜２のドライエッチングを行って遮光膜パターン２ａを形成した（同図（ｃ）参照）。ドライエッチングガスとして、Ｃｌ２とＯ２の混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２＝４：１）を用いた。このときのジャストエッチング時間は１２９秒、エッチング速度は、遮光膜の総膜厚／エッチング時間で３．６Å／秒であり、非常に速いものであった。尚、上記実施例１〜１０と同様に、レジスト膜の膜減り速度は２．１Å／秒であり、レジストの膜減り速度：遮光膜のドライエッチング速度＝１：１．７であった。また、遮光膜のレジストとの選択比は１．７であった。このように、遮光膜のレジストとの選択比が１を超える（レジストの膜減り速度よりも遮光膜のエッチング速度が速く、遮光膜２は膜厚が薄い上にエッチング速度が速く）ことにより、エッチング時間も速いことから、遮光膜パターン２ａの断面形状も垂直形状となり良好となった。また、遮光膜パターン２ａ上にはレジスト膜が残存していた。
次に、上述の遮光膜パターン２ａ及びレジストパターン７をマスクに、ハーフトーン型位相シフター膜４のエッチングを行ってハーフトーン型位相シフター膜パターン４ａを形成した（同図（ｄ）参照）。このハーフトーン型位相シフター膜４のエッチングにおいては、前記遮光膜パターン２ａの断面形状が影響するため、遮光膜パターン２ａの断面形状が良好であるために、ハーフトーン型位相シフター膜パターン４ａの断面形状も良好となった。
次に、残存するレジストパターン７を剥離後、再度レジスト膜８を塗布し、転写領域内の不要な遮光膜パターンを除去するためのパターン露光を行った後、該レジスト膜８を現像してレジストパターン８ａを形成した（同図（ｅ）、（ｆ）参照）。次いで、ウェットエッチングを用いて不要な遮光膜パターンを除去し、残存するレジストパターンを剥離して、フォトマスク４０を得た（同図（ｇ）参照）。
次に、残存するレジストパターン７を剥離後、再度レジスト膜８を塗布し、転写領域内の不要な遮光膜パターンを除去するためのパターン露光を行った後、該レジスト膜８を現像してレジストパターン８ａを形成した（同図（ｅ）、（ｆ）参照）。次いで、ウェットエッチングを用いて不要な遮光膜パターンを除去し、残存するレジストパターンを剥離して、フォトマスク４０を得た（同図（ｇ）参照）。
尚、本実施例では、遮光層５に、主に窒素を多く含めることによって、遮光膜２全体のエッチング速度を速くするようにした。尚、上記遮光層５及び反射防止層６に含まれた炭素は、反射率を下げる効果、膜応力を低減させる効果、或いは、不要な遮光膜パターンを除去する際にウェットエッチングに対するエッチング速度を速める効果等が考えられる。
（実施例１３）
上記実施例１２において、化学増幅型レジストである電子線レジストの膜厚を３００ｎｍ、２５０ｎｍ、２００ｎｍと変化させて遮光膜のパターンを形成した。尚、本発明の遮光膜を採用することによって、遮光膜上のレジストパターンをマスクにして遮光膜のパターンを形成しても、形成された遮光膜のパターン上にレジスト膜が残存させることができ、遮光膜のパターン精度（ＣＤ精度）を良好にすることができる。尚、ＣＤリニアリティーの評価のため、マスクパターンは、１：１のラインアンドスペースパターン（１：１ Ｌ／Ｓ）、１：１のコンタクトホールパターン（１：１ Ｃ／Ｈ）を形成した。尚、１：１ Ｌ／Ｓ、１：１ Ｃ／Ｈは、４００ｎｍＬ／Ｓ、４００ｎｍＣ／Ｈパターンで評価した。その結果、設計寸法に対するＣＤシフト量を評価したところ、１：１ Ｌ／Ｓにおいては、３００ｎｍにおいて、ＣＤシフト量は２３ｎｍ、２５０ｎｍにおいて、ＣＤシフト量は１７ｎｍ、２００ｎｍにおいてＣＤシフト量は１２ｎｍであった。また、１：１ Ｃ／Ｈにおいては、３００ｎｍにおいてＣＤシフト量は２３ｎｍ、２５０ｎｍにおいてＣＤシフト量は２１ｎｍ、２００ｎｍにおいてＣＤシフト量は１９ｎｍであった。以上のように、本発明の遮光膜との組み合わせにより、レジスト膜厚の薄膜化が可能となり、大幅にＣＤリニアリティーが改善していることがわかる。また、レジスト膜厚が２００ｎｍにおいて、半導体デザインルール６５ｎｍで要求される８０ｎｍのラインアンドスペースパターン（８０ｎｍＬ／Ｓ）、３００ｎｍのコンタクトホールパターン（３００ｎｍＣ／Ｈ）はきちんと解像されており、パターン断面形状も良好であった。従って、遮光膜パターンの断面形状が良好であるので、遮光膜パターンをマスクにして形成されたハーフトーン型位相シフター膜パターンの断面形状も良好となった。
上記実施例１２において、化学増幅型レジストである電子線レジストの膜厚を３００ｎｍ、２５０ｎｍ、２００ｎｍと変化させて遮光膜のパターンを形成した。尚、本発明の遮光膜を採用することによって、遮光膜上のレジストパターンをマスクにして遮光膜のパターンを形成しても、形成された遮光膜のパターン上にレジスト膜が残存させることができ、遮光膜のパターン精度（ＣＤ精度）を良好にすることができる。尚、ＣＤリニアリティーの評価のため、マスクパターンは、１：１のラインアンドスペースパターン（１：１ Ｌ／Ｓ）、１：１のコンタクトホールパターン（１：１ Ｃ／Ｈ）を形成した。尚、１：１ Ｌ／Ｓ、１：１ Ｃ／Ｈは、４００ｎｍＬ／Ｓ、４００ｎｍＣ／Ｈパターンで評価した。その結果、設計寸法に対するＣＤシフト量を評価したところ、１：１ Ｌ／Ｓにおいては、３００ｎｍにおいて、ＣＤシフト量は２３ｎｍ、２５０ｎｍにおいて、ＣＤシフト量は１７ｎｍ、２００ｎｍにおいてＣＤシフト量は１２ｎｍであった。また、１：１ Ｃ／Ｈにおいては、３００ｎｍにおいてＣＤシフト量は２３ｎｍ、２５０ｎｍにおいてＣＤシフト量は２１ｎｍ、２００ｎｍにおいてＣＤシフト量は１９ｎｍであった。以上のように、本発明の遮光膜との組み合わせにより、レジスト膜厚の薄膜化が可能となり、大幅にＣＤリニアリティーが改善していることがわかる。また、レジスト膜厚が２００ｎｍにおいて、半導体デザインルール６５ｎｍで要求される８０ｎｍのラインアンドスペースパターン（８０ｎｍＬ／Ｓ）、３００ｎｍのコンタクトホールパターン（３００ｎｍＣ／Ｈ）はきちんと解像されており、パターン断面形状も良好であった。従って、遮光膜パターンの断面形状が良好であるので、遮光膜パターンをマスクにして形成されたハーフトーン型位相シフター膜パターンの断面形状も良好となった。
（実施例１４）
上記実施例１２において、遮光膜２の光学特性は維持させた状態で、遮光膜２全体に占める反射防止層６の割合と、遮光膜２上に形成するレジスト膜の膜厚を変化させて、フォトマスクを作製した。
遮光膜２全体に占める反射防止層６の割合（反射防止層の膜厚／遮光膜の膜厚）を、０．４５、０．３０、０．２０の２種類のフォトマスクブランクに対して、遮光膜２上にレジスト膜厚が３００ｎｍ、２５０ｎｍ、２００ｎｍと異なるレジスト膜を形成して、レジストパターンをマスクにして遮光膜をドライエッチングによりパターニングしたときに、遮光膜上に残存しているレジスト膜を観察した。
上記実施例１２において、遮光膜２の光学特性は維持させた状態で、遮光膜２全体に占める反射防止層６の割合と、遮光膜２上に形成するレジスト膜の膜厚を変化させて、フォトマスクを作製した。
遮光膜２全体に占める反射防止層６の割合（反射防止層の膜厚／遮光膜の膜厚）を、０．４５、０．３０、０．２０の２種類のフォトマスクブランクに対して、遮光膜２上にレジスト膜厚が３００ｎｍ、２５０ｎｍ、２００ｎｍと異なるレジスト膜を形成して、レジストパターンをマスクにして遮光膜をドライエッチングによりパターニングしたときに、遮光膜上に残存しているレジスト膜を観察した。
その結果、遮光膜全体に占める反射防止層の割合が０．４５の場合、遮光膜のパターンを形成した後においても、遮光膜パターン上にレジスト膜を残存させて、半導体デザインルール６５ｎｍノードで要求される遮光膜のパターン精度を達成するには、最低限必要なレジスト膜の膜厚は２５０ｎｍであることがわかった。また、遮光膜全体に占める反射防止層の割合が０．３０、０．２０の場合、レジスト膜の膜厚が２００ｎｍにおいても、遮光膜パターン上にレジスト膜が残存され、半導体デザインルール６５ｎｍノードで要求される遮光膜のパターン精度を達成できた。
遮光膜全体に占める反射防止層の割合が０．４５の場合、レジスト膜の膜厚が２００ｎｍの場合、要求されるパターン精度が達成できなかったのは、反射防止層に炭素が含まれる場合、ドライエッチング速度が低下される傾向にあるため、遮光膜をパターニングするのに必要なエッチング時間が長くなるため、レジスト膜の膜減りが進行したためと考えられる。
尚、上記実施例１〜１１では、遮光膜の表層に反射防止機能を持たせた反射防止層を形成しなかったが、遮光膜の表層に含まれる酸素などの含有量を調整して表層に反射防止層を設けた遮光膜としても構わない。
遮光膜全体に占める反射防止層の割合が０．４５の場合、レジスト膜の膜厚が２００ｎｍの場合、要求されるパターン精度が達成できなかったのは、反射防止層に炭素が含まれる場合、ドライエッチング速度が低下される傾向にあるため、遮光膜をパターニングするのに必要なエッチング時間が長くなるため、レジスト膜の膜減りが進行したためと考えられる。
尚、上記実施例１〜１１では、遮光膜の表層に反射防止機能を持たせた反射防止層を形成しなかったが、遮光膜の表層に含まれる酸素などの含有量を調整して表層に反射防止層を設けた遮光膜としても構わない。
１ 透光性基板
２ 遮光膜
３ レジスト膜
４ ハーフトーン型位相シフター膜
５ 遮光層
６ 反射防止層
２ａ 遮光膜のパターン
３ａ レジストパターン
１０、３０ フォトマスクブランク
２０、４０ フォトマスク
２ 遮光膜
３ レジスト膜
４ ハーフトーン型位相シフター膜
５ 遮光層
６ 反射防止層
２ａ 遮光膜のパターン
３ａ レジストパターン
１０、３０ フォトマスクブランク
２０、４０ フォトマスク
Claims (8)
- 透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクであって、
前記フォトマスクブランクは、波長２００ｎｍ以下の露光光を露光光源とする露光装置に用いられるフォトマスクを製造するためのものであり、
前記遮光膜は、ドライエッチングを用いてパターニングされて、前記透光性基板上にマスクパターンを形成する遮光膜であり、
前記遮光膜は、窒素を含み、
前記遮光膜の膜厚は９０ｎｍ以下である
ことを特徴とするフォトマスクブランク。 - 透光性基板上に、ハーフトーン型位相シフター膜及び遮光膜を有するフォトマスクブランクであって、
前記フォトマスクブランクは、波長２００ｎｍ以下の露光光を露光光源とする露光装置に用いられるフォトマスクを製造するためのものであり、
前記遮光膜は、ドライエッチングを用いてパターニングされて、ハーフトーン型位相シフター膜パターンを形成するためのマスクとなる遮光膜であり、
前記遮光膜は、窒素を含み、
前記遮光膜の膜厚は４６ｎｍ以下であることを特徴とするフォトマスクブランク。 - 前記遮光膜の窒素の含有量は、４〜４７原子％であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフォトマスクブランク。
- 前記遮光膜は、遮光層と反射防止層とを有し、
前記遮光層が窒素を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフォトマスクブランク。 - 前記遮光膜は、遮光層と反射防止層とを有し、
前記反射防止層が窒素を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフォトマスクブランク。 - 前記遮光膜上にＳｉＯ ２ ，ＳｉＯＮ，ＭＳｉＯ（Ｍは非クロム金属）またはＭＳｉＯＮ（Ｍは非クロム金属）の材質からなる反射防止膜を設けることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
- 前記遮光膜上に窒素を含む反射防止膜を設けることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
- 請求項１〜７のいずれかに記載のフォトマスクブランクを用いて作製されるフォトマスク。
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