JP2014232191A - Mask blank, phase shift mask, method for producing them, and method for producing semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mask blank capable of suppressing occurrence of a transfer failure even when a translucent substrate has minute concave defective parts.SOLUTION: Provided is a mask blank comprising a phase shift film disposed on a main surface of a translucent substrate. The translucent substrate has concave defective parts on the main surface on which the phase shift film is formed. The phase shift film includes a structure where, from a side of the translucent substrate, a high-transmission layer and a low-transmission layer having lower light transmittance than the former are laminated in this order. Inner regions of the high transmission layer formed on the concave defective parts have low-density regions, where density in the low-density region is relatively lower than that in an inner region of the high-transmission layer formed on the main surface which is free from the concave defective parts.

Description

本発明は、マスクブランク、およびこれを加工して得られる位相シフトマスク、さらにはマスクブランクの製造方法、位相シフトマスクの製造方法、および半導体デバイスの製造方法に関する。   The present invention relates to a mask blank, a phase shift mask obtained by processing the mask blank, a mask blank manufacturing method, a phase shift mask manufacturing method, and a semiconductor device manufacturing method.

半導体装置の製造工程では、フォトリソグラフィ法を用いて微細パターンの形成が行われている。フォトリソグラフィ法における微細パターンの転写工程では、転写用マスクが用いられる。近年、半導体装置の微細化の要求にともない、転写用マスクの一つとしてハーフトーン位相シフトマスク(以下、単に位相シフトマスクと記す)が実用化されている。位相シフトマスクは、透光性基板の主表面上に薄膜として位相シフト膜が設けられたマスクブランクを中間体とし、このマスクブランクの位相シフト膜に転写パターンを形成したものである。   In the manufacturing process of a semiconductor device, a fine pattern is formed using a photolithography method. A transfer mask is used in the transfer process of the fine pattern in the photolithography method. In recent years, with the demand for miniaturization of semiconductor devices, a halftone phase shift mask (hereinafter simply referred to as a phase shift mask) has been put into practical use as one of transfer masks. The phase shift mask is obtained by using a mask blank in which a phase shift film is provided as a thin film on the main surface of a light-transmitting substrate as an intermediate, and forming a transfer pattern on the phase shift film of the mask blank.

位相シフト膜は、転写工程で用いられる露光光に対して所定の透過率を有し、かつ位相シフト膜を透過した露光光と、位相シフト膜の厚さと同じ距離だけ大気中を透過した露光光とが、所定の位相差となるような光学特性を有する膜である。このような位相シフト膜としては、例えば窒化シリコン(SiN)が用いられている(下記特許文献1参照)。また位相シフト膜の別の例として、MoSiONのような遷移金属、ケイ素、酸素、および窒素を含有させた材料を用いたものも知られている(下記特許文献2参照)。   The phase shift film has a predetermined transmittance with respect to the exposure light used in the transfer process, and the exposure light transmitted through the phase shift film and the exposure light transmitted through the atmosphere by the same distance as the thickness of the phase shift film. Are films having optical characteristics such that a predetermined phase difference is obtained. For example, silicon nitride (SiN) is used as such a phase shift film (see Patent Document 1 below). As another example of the phase shift film, a material using a material containing a transition metal such as MoSiON, silicon, oxygen, and nitrogen is also known (see Patent Document 2 below).

ここで一般的なマスクブランクの製造においては、枚葉式スパッタ装置によって透光性基板の主表面に位相シフト膜のような薄膜を成膜している。特に、透光性基板上に位相シフト膜を有するマスクブランクおよび位相シフトマスクにおいては、位相シフト膜の透過率および位相シフト量が透光性基板面内において均一性を保っていることが重要である。このため、透光性基板の主表面上への位相シフト膜の成膜においては、回転させた透光性基板の主表面に対して、スパッタリングターゲットのスパッタ面を傾斜させて対向配置した斜入射回転スパッタ法を適用した成膜が行われている(下記特許文献3参照)。   Here, in the manufacture of a general mask blank, a thin film such as a phase shift film is formed on the main surface of a translucent substrate by a single wafer sputtering apparatus. In particular, in mask blanks and phase shift masks having a phase shift film on a translucent substrate, it is important that the transmittance and the phase shift amount of the phase shift film remain uniform in the translucent substrate plane. is there. For this reason, in the formation of the phase shift film on the main surface of the light-transmitting substrate, the oblique incidence is made so that the sputtering surface of the sputtering target is inclined and opposed to the main surface of the rotated light-transmitting substrate. Film formation using a rotary sputtering method is performed (see Patent Document 3 below).

特開平8−220731号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-220731 特開2012−58593号公報JP 2012-58593 A 特開2002−90978号公報JP 2002-90978 A

ところで、上述したマスクブランクの製造に際しては、透光性基板の主表面に微小な傷(欠陥部分)が有っても、この欠陥部分の位置が転写パターンの形成に大きな障害とならなければ、この透光性基板を使用可能と判断して、薄膜を成膜してマスクブランクを作製する場合がある。これは、その透光性基板における欠陥部分の平面座標と欠陥種類(凸欠陥または凹欠陥)とに係る情報を、対応するマスクブランクに添付して引き渡せば、薄膜に転写パターンを形成するときに、その欠陥部分が露光転写に影響がないような位置に調整できるためである。   By the way, when manufacturing the above-described mask blank, even if there are minute scratches (defect portions) on the main surface of the translucent substrate, the position of the defect portions does not become a major obstacle to the formation of the transfer pattern. In some cases, it is determined that this translucent substrate can be used, and a mask blank is formed by forming a thin film. This is because when a transfer pattern is formed on a thin film, information on the plane coordinates of the defective portion and the defect type (convex defect or concave defect) on the translucent substrate is attached to the corresponding mask blank and delivered. In addition, the defect portion can be adjusted to a position that does not affect the exposure transfer.

しかしながら、上述した斜入射回転スパッタ法を適用した位相シフト膜の成膜においては、透光性基板の主表面に微小な凹欠陥部が存在すると、この凹欠陥部に成膜される位相シフト膜には、部分的に周囲よりも密度の低い低密度領域が形成されることが分かった。これは、斜入射回転スパッタ法による成膜においては、スパッタリングターゲットから飛散したスパッタ粒子が、透光性基板の主表面に対して垂直方向から傾斜した方向から侵入すること、凹欠陥部の断面の形状が丸みを帯びていることが多いことなどから、透光性基板に到達する粒子の侵入角度や速度にバラツキが生じるためであると推測される。   However, in the formation of the phase shift film to which the oblique incidence rotation sputtering method described above is applied, if a minute concave defect portion exists on the main surface of the translucent substrate, the phase shift film is formed on the concave defect portion. It was found that a low density region having a density lower than that of the surrounding area was partially formed. This is because, in the case of film formation by the oblique incidence rotary sputtering method, sputtered particles scattered from the sputtering target enter from a direction inclined from the vertical direction with respect to the main surface of the translucent substrate, and the cross section of the concave defect portion. Since the shape is often rounded, it is presumed that the invasion angle and speed of the particles reaching the light-transmitting substrate vary.

そしてこのような低密度領域は、周囲の領域よりも透過率が高く光学特性が異なる領域となる。このような透光性基板に凹欠陥部が存在するマスクブランクから位相シフトマスクを製造する場合、上述した位相差を利用することのない大面積の位相シフト膜で凹欠陥部を覆うことで、凹欠陥部が微細パターンの露光転写に影響を及ぼすことのないパターン設計とするように一見思われる。しかし、凹欠陥部における透過率を周囲の転写パターンが存在する部分における透過率と同程度に抑えることが困難であることから、完成した位相シフトマスクを用いて、転写対象物(半導体基板上のレジスト膜等)に対してパターンの露光転写を行った場合、その凹欠陥部上の位相シフト膜の透過率が高いことに起因してその部分が転写対象物に露光されてしまう転写不良が発生する場合があり、問題となっていた。   Such a low density region is a region having higher transmittance and different optical characteristics than the surrounding region. When manufacturing a phase shift mask from a mask blank having a concave defect portion on such a translucent substrate, by covering the concave defect portion with a large-area phase shift film without using the above-described phase difference, It seems to be a pattern design in which the concave defect does not affect the fine pattern exposure transfer. However, since it is difficult to suppress the transmittance at the concave defect portion to the same level as the transmittance at the portion where the surrounding transfer pattern exists, the transfer target (on the semiconductor substrate) is used by using the completed phase shift mask. When a pattern is exposed and transferred to a resist film, etc., a transfer defect occurs in which the portion is exposed to the transfer object due to the high transmittance of the phase shift film on the concave defect portion. There was a case and it was a problem.

そこで本発明は、透光性基板が微小な凹欠陥部を有する場合であっても、周囲よりも透過率が高い白欠陥を有さず、これにより転写不良の発生を抑えることが可能なマスクブランクおよび位相シフトマスクを提供すること、さらにはこのマスクブランクの製造方法、位相シフトマスクの製造方法、および半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a mask that does not have a white defect having a higher transmittance than the surroundings even when the translucent substrate has a minute concave defect portion, thereby suppressing the occurrence of transfer defects. It is an object of the present invention to provide a blank and a phase shift mask, and further to provide a method for manufacturing the mask blank, a method for manufacturing the phase shift mask, and a method for manufacturing a semiconductor device.

本発明は上述の課題を解決する手段として、以下の構成を有する。   The present invention has the following configuration as means for solving the above-described problems.

(構成1)
透光性基板の主表面上に位相シフト膜が設けられたマスクブランクであって、
前記透光性基板は、前記位相シフト膜が形成されている側の主表面に凹欠陥部を有し、
前記位相シフト膜は、透光性基板側から、高透過層とこれよりも光透過率が低い低透過層とをこの順に積層した構造を含み、
前記凹欠陥部上に形成された部分の前記高透過層の内部領域が低密度領域を有し、
前記低密度領域における密度が、前記凹欠陥部のない主表面上に形成された部分の前記高透過層の内部領域における密度よりも相対的に低い
ことを特徴とするマスクブランク。
(構成2)
前記高透過層および低透過層は、ケイ素および窒素を含有する材料で形成され、
前記高透過層は、前記低透過層に比べて窒素含有量が相対的に多い
ことを特徴とする構成1のマスクブランク。
(構成3)
前記高透過層および低透過層は、ケイ素および窒素からなる材料、または前記材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料で形成されている
ことを特徴とする構成1または2記載のマスクブランク。
(構成4)
前記高透過層および低透過層は、同じ構成元素からなる
ことを特徴とする構成1から3の何れかに記載のマスクブランク。
(構成5)
前記位相シフト膜は、前記高透過層と低透過層との積層構造の組み合わせを2組以上有する
ことを特徴とする構成1から4のいずれかに記載のマスクブランク。
(構成6)
前記高透過層および低透過層は、ケイ素および窒素からなる材料で形成される
ことを特徴とする構成1から5のいずれかに記載のマスクブランク。
(構成7)
前記高透過層は、前記低透過層よりも膜厚が大きい
ことを特徴とする構成1から6のいずれかに記載のマスクブランク。
(構成8)
前記位相シフト膜は、前記透光性基板から最も離れた位置に、ケイ素および酸素を含有する材料で形成された最上層を備える
ことを特徴とする構成1から7のいずれかに記載のマスクブランク。
(構成9)
前記位相シフト膜は、前記透光性基板から最も離れた位置に、ケイ素および酸素からなる材料、ケイ素、窒素および酸素からなる材料、またはこれらの材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料のいずれかで形成された最上層を備える
ことを特徴とする構成1から8のいずれかに記載のマスクブランク。
(構成10)
前記位相シフト膜に対し、5分以上の温水洗浄を行った後においても、前記凹欠陥部上に形成された前記位相シフト膜が残存している
ことを特徴とする構成8または9に記載のマスクブランク。
(Configuration 1)
A mask blank in which a phase shift film is provided on a main surface of a translucent substrate,
The translucent substrate has a concave defect portion on the main surface on which the phase shift film is formed,
The phase shift film includes a structure in which a high-transmitting layer and a low-transmitting layer having a lower light transmittance are stacked in this order from the light-transmitting substrate side,
The internal region of the high transmission layer of the portion formed on the concave defect portion has a low density region,
The mask blank, wherein the density in the low density region is relatively lower than the density in the inner region of the high transmission layer in a portion formed on the main surface without the concave defect.
(Configuration 2)
The high transmission layer and the low transmission layer are formed of a material containing silicon and nitrogen,
The mask blank according to Configuration 1, wherein the high transmission layer has a relatively high nitrogen content as compared with the low transmission layer.
(Configuration 3)
The high-permeability layer and the low-permeability layer are formed of a material composed of silicon and nitrogen, or a material containing one or more elements selected from a metalloid element, a nonmetal element, and a rare gas in the material. The mask blank according to Configuration 1 or 2.
(Configuration 4)
The high transmissive layer and the low transmissive layer are made of the same constituent element. The mask blank according to any one of the first to third aspects, wherein:
(Configuration 5)
5. The mask blank according to any one of configurations 1 to 4, wherein the phase shift film has two or more combinations of laminated structures of the high transmission layer and the low transmission layer.
(Configuration 6)
The mask blank according to any one of configurations 1 to 5, wherein the high transmission layer and the low transmission layer are formed of a material made of silicon and nitrogen.
(Configuration 7)
The mask blank according to any one of configurations 1 to 6, wherein the high transmission layer has a film thickness larger than that of the low transmission layer.
(Configuration 8)
The mask blank according to any one of Structures 1 to 7, wherein the phase shift film includes an uppermost layer formed of a material containing silicon and oxygen at a position farthest from the translucent substrate. .
(Configuration 9)
The phase shift film is formed at a position farthest from the light-transmitting substrate, from a material consisting of silicon and oxygen, a material consisting of silicon, nitrogen and oxygen, or a metalloid element, a nonmetallic element, and a rare gas. The mask blank according to any one of configurations 1 to 8, further comprising an uppermost layer formed of any one of materials containing one or more selected elements.
(Configuration 10)
10. The configuration according to claim 8, wherein the phase shift film formed on the concave defect portion remains even after the phase shift film is washed with hot water for 5 minutes or more. Mask blank.

(構成11)
構成1から10のいずれかに記載のマスクブランクの前記位相シフト膜に転写パターンが形成されている
ことを特徴とする位相シフトマスク。
(Configuration 11)
A phase shift mask, wherein a transfer pattern is formed on the phase shift film of the mask blank according to any one of Configurations 1 to 10.

(構成12)
透光性基板の主表面上に位相シフト膜が設けられたマスクブランクの製造方法であって、
前記透光性基板を主表面の中心を通る回転軸で回転させることと、スパッタリングターゲットのスパッタ面を、前記透光性基板の凹欠陥部を有する主表面に対向させて斜めに配置することとを含むスパッタリング法によって、前記透光性基板の凹欠陥部を有する主表面上に前記位相シフト膜を成膜する工程を備え、
前記位シフト膜を成膜する工程は、前記透光性基板における凹欠陥部を有する主表面上に、高透過層を形成する高透過層形成工程と、前記高透過層よりも光透過率が低い低透過層を前記高透過層上に形成する低透過層形成工程とを含み、
前記高透過層形成工程で形成された前記高透過層は、前記凹欠陥部上に形成された部分の前記高透過層の内部領域が低密度領域を有し、前記低密度領域における密度が、前記凹欠陥部のない主表面上に形成された部分の前記高透過層の内部領域における密度よりも相対的に低い
ことを特徴とするマスクブランクの製造方法。
(構成13)
前記高透過層形成工程は、ケイ素を含有する材料からなる前記スパッタリングターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスを含むスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記高透過層を形成するものであり、
前記低透過層形成工程は、ケイ素を含有する材料からなる前記スパッタリングターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスとを含み前記高透過層形成工程のときよりも窒素系ガスの混合比率が低いスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記低透過層を形成するものである
ことを特徴とする構成12記載のマスクブランクの製造方法。
(構成14)
前記高透過層形成工程は、ケイ素またはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなる前記スパッタリングターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスを含むスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記高透過層を形成するものであり、
前記低透過層形成工程は、ケイ素またはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなる前記スパッタリングターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスを含み前記高透過層形成工程のときよりも窒素系ガスの混合比率が低いスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記低透過層を形成するものである
ことを特徴とする構成12または13記載のマスクブランクの製造方法。
(構成15)
前記高透過層形成工程は、ケイ素からなる前記スパッタリングターゲットを用い、窒素ガスと希ガスからなるスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記高透過層を形成するものであり、
前記低透過層形成工程は、ケイ素からなる前記スパッタリングターゲットを用い、窒素ガスと希ガスからなり前記高透過層形成工程のときよりも窒素系ガスの混合比率が低いスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記低透過層を形成するものである
ことを特徴とする構成12から14のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
(構成16)
前記高透過層形成工程は、ポイズンモードでの反応性スパッタリングによって前記高透過層を形成するものであり、
前記低透過層形成工程は、メタルモードでの反応性スパッタリングによって前記低透過層を形成するものである
ことを特徴とする構成12から15のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
(構成17)
前記位相シフト膜の前記透光性基板から最も離れた位置に、ケイ素および酸素を含有する材料からなる最上層を形成する最上層形成工程を有する
ことを特徴とする構成12から16のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
(構成18)
前記位相シフト膜の前記透光性基板から最も離れた位置に、ケイ素および酸素からなる材料、ケイ素、窒素および酸素からなる材料、またはこれらの材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料のいずれかで形成された最上層を形成する最上層形成工程を有する
ことを特徴とする構成12から17のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
(Configuration 12)
A method for manufacturing a mask blank in which a phase shift film is provided on a main surface of a translucent substrate,
Rotating the translucent substrate with a rotation axis passing through the center of the main surface; and disposing the sputtering surface of the sputtering target obliquely so as to face the main surface having the concave defect portion of the translucent substrate; A step of forming the phase shift film on a main surface having a concave defect portion of the light transmitting substrate by a sputtering method including:
The step of forming the position shift film includes a highly transmissive layer forming step of forming a highly transmissive layer on a main surface having a concave defect in the light transmissive substrate, and a light transmittance higher than that of the highly transmissive layer. Forming a low low transmission layer on the high transmission layer, and a low transmission layer forming step,
In the high transmission layer formed in the high transmission layer forming step, the internal region of the high transmission layer of the portion formed on the concave defect portion has a low density region, and the density in the low density region is The mask blank manufacturing method, wherein the density of the portion formed on the main surface without the concave defect portion is relatively lower than the density in the inner region of the high transmission layer.
(Configuration 13)
The high transmission layer forming step uses the sputtering target made of a material containing silicon, and forms the high transmission layer by reactive sputtering in a sputtering gas containing a nitrogen-based gas and a rare gas,
The low permeable layer forming step uses the sputtering target made of a material containing silicon, and includes a nitrogen-based gas and a rare gas, and has a lower mixing ratio of the nitrogen-based gas than in the highly permeable layer forming step. The method for producing a mask blank according to Configuration 12, wherein the low-permeability layer is formed by reactive sputtering inside.
(Configuration 14)
The high transmission layer forming step uses the sputtering target made of a material containing one or more elements selected from silicon or a metalloid element and a nonmetal element in silicon, and in a sputtering gas containing a nitrogen-based gas and a rare gas. The high transmission layer is formed by reactive sputtering of
The low transmission layer forming step uses the sputtering target made of a material containing one or more elements selected from silicon or a metalloid element and a nonmetal element in silicon, and includes a nitrogen-based gas and a rare gas, and the high transmission layer The method for producing a mask blank according to the structure 12 or 13, wherein the low transmission layer is formed by reactive sputtering in a sputtering gas having a lower mixing ratio of nitrogen-based gas than in the forming step. .
(Configuration 15)
The highly permeable layer forming step is to form the highly permeable layer by reactive sputtering in a sputtering gas composed of nitrogen gas and a rare gas, using the sputtering target composed of silicon.
The low transmission layer forming step uses the sputtering target made of silicon, and reactive sputtering in a sputtering gas made of nitrogen gas and a rare gas and having a lower nitrogen-based gas mixing ratio than in the high transmission layer forming step. The method for manufacturing a mask blank according to any one of Structures 12 to 14, wherein the low transmission layer is formed by:
(Configuration 16)
The high transmission layer forming step is to form the high transmission layer by reactive sputtering in poison mode,
The method for manufacturing a mask blank according to any one of Structures 12 to 15, wherein the low transmission layer forming step forms the low transmission layer by reactive sputtering in a metal mode.
(Configuration 17)
Any one of the constitutions 12 to 16, further comprising an uppermost layer forming step of forming an uppermost layer made of a material containing silicon and oxygen at a position farthest from the translucent substrate of the phase shift film. The manufacturing method of the mask blank of description.
(Configuration 18)
The phase shift film is selected from a material consisting of silicon and oxygen, a material consisting of silicon, nitrogen and oxygen, or a semi-metal element, a non-metal element, and a rare gas at a position farthest from the translucent substrate. A method for manufacturing a mask blank according to any one of Structures 12 to 17, further comprising: an uppermost layer forming step of forming an uppermost layer formed of any one of the materials containing one or more elements.

(構成19)
構成12から18のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法によって製造されたマスクブランクの前記位相シフト膜に転写パターンを形成する工程を有する
ことを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
(Configuration 19)
A method of manufacturing a phase shift mask, comprising: forming a transfer pattern on the phase shift film of a mask blank manufactured by the method of manufacturing a mask blank according to any one of Structures 12 to 18.

(構成20)
構成11記載の位相シフトマスクを用い、基板上のレジスト膜に対して前記位相シフトマスクの前記転写パターンを露光転写する工程を備えた
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
(Configuration 20)
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising using the phase shift mask according to Configuration 11 and exposing and transferring the transfer pattern of the phase shift mask to a resist film on a substrate.

(構成21)
構成19記載の位相シフトマスクの製造方法によって製造された位相シフトマスクを用い、基板上のレジスト膜に対して前記位相シフトマスクの前記転写パターンを露光転写する工程を備えた
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
(Configuration 21)
A semiconductor comprising: a step of exposing and transferring the transfer pattern of the phase shift mask to a resist film on a substrate using the phase shift mask manufactured by the method of manufacturing a phase shift mask according to Configuration 19 Device manufacturing method.

以上の構成を有する本発明によれば、透光性基板側に設けた高透過層に凹欠陥部上の低密度領域が形成される構成としたことにより、位相シフト膜の透過率を主として低密度領域を含まない低透過層によって制御できる。このため、凹欠陥部を有する透光性基板上における位相シフト膜の透過率の面内均一性の向上を図ることが可能になり、これによりマスクブランクおよび位相シフトマスクに対する白欠陥の形成が抑えられ、位相シフトマスクを用いた転写不良の発生を防止することができる。   According to the present invention having the above configuration, the transmittance of the phase shift film is mainly reduced by the configuration in which the low density region on the concave defect is formed in the high transmission layer provided on the translucent substrate side. It can be controlled by a low transmission layer that does not include a density region. For this reason, it becomes possible to improve the in-plane uniformity of the transmittance of the phase shift film on the translucent substrate having a concave defect, thereby suppressing the formation of white defects on the mask blank and the phase shift mask. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of transfer failure using the phase shift mask.

本発明の一実施形態におけるマスクブランクの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the mask blank in one Embodiment of this invention. 本発明の変形例1のマスクブランクの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the mask blank of the modification 1 of this invention. 本発明のマスクブランクの製造方法に用いられる成膜装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the film-forming apparatus used for the manufacturing method of the mask blank of this invention. 本発明の製造方法に用いられる成膜装置において、基板と、スパッタリングターゲットとの位置関係を示す模式図である。In the film-forming apparatus used for the manufacturing method of this invention, it is a schematic diagram which shows the positional relationship of a board | substrate and a sputtering target. 本発明の製造方法に用いられるスパッタリング装置を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the sputtering device used for the manufacturing method of this invention. 本発明の位相シフトマスクの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the phase shift mask of this invention. 本発明の位相シフトマスクの製造工程図である。It is a manufacturing-process figure of the phase shift mask of this invention.

マスクブランクの製造においては、透光性基板の主表面に薄膜を成膜するにあたり、回転させた透光性基板の主表面に対して、スパッタリングターゲットのスパッタ面を傾斜させて対向配置した斜入射回転スパッタ法を適用した成膜が行われている。   In the production of a mask blank, when forming a thin film on the main surface of the light-transmitting substrate, the oblique incidence is made so that the sputtering surface of the sputtering target is inclined and opposed to the main surface of the rotated light-transmitting substrate. Film formation using a rotary sputtering method is performed.

ところが、このような斜入射回転スパッタ法を適用して、MoSi系材料に代表される遷移金属シリサイド系材料の薄膜を成膜して得られたマスクブランクにおいては、このマスクブランクを用いて転写用マスクを作製するプロセスにおいて、薄膜の主表面に微小なサイズ(100nm前後)のピンホール欠陥が発生する場合があることが判明した。また、転写用マスクを作製した直後のマスク欠陥検査では欠陥は検出されなかったにもかかわらず、転写用マスクを露光装置にセットして所定回数使用した後に行われるマスク洗浄の後にマスク欠陥検査を行うと、同様に薄膜の主表面に微小なサイズのピンホール欠陥が発生することがあることも判明した。いずれの場合においても、薄膜を成膜して出来上がったマスクブランクに対して欠陥検査を行ったときには、そのようなピンホール欠陥は検出されていなかった。   However, a mask blank obtained by applying such a grazing incidence rotary sputtering method to form a thin film of a transition metal silicide material typified by a MoSi material is used for transfer. In the process of manufacturing the mask, it has been found that pinhole defects of a minute size (around 100 nm) may occur on the main surface of the thin film. In addition, even though no defect was detected in the mask defect inspection immediately after the transfer mask was manufactured, the mask defect inspection was performed after the mask cleaning performed after the transfer mask was set in the exposure apparatus and used a predetermined number of times. When it did, it became clear that the pinhole defect of a minute size might generate | occur | produce on the main surface of a thin film similarly. In any case, such a pinhole defect was not detected when a defect inspection was performed on a mask blank formed by forming a thin film.

発明者らは、このピンホール欠陥が発生する原因について、鋭意研究を行った。その結果、上記のようなピンホール欠陥が発生したマスクブランクは、いずれも、そのピンホール欠陥部分の直下の透光性基板の主表面に、微小な深さ(40nm以下)の傷(凹欠陥)が存在していることがわかった。次に、微小な凹欠陥が存在する透光性基板で製造したマスクブランクに対し、凹欠陥部の断面TEM像を観察した。その結果、凹欠陥部上の薄膜に成膜ムラが発生していることが確認できた。   The inventors diligently studied the cause of the occurrence of this pinhole defect. As a result, all of the mask blanks in which the pinhole defects as described above are generated are scratches (concave defects) having a minute depth (40 nm or less) on the main surface of the light-transmitting substrate immediately below the pinhole defect portion. ) Existed. Next, the cross-sectional TEM image of the concave defect part was observed with respect to the mask blank manufactured with the translucent board | substrate with a minute concave defect. As a result, it was confirmed that film formation unevenness occurred in the thin film on the concave defect portion.

この成膜ムラ部分をさらに研究した結果、この成膜ムラの部分は、他の薄膜の部分に比べて密度が低いことが判明した。さらに、その成膜ムラが発生している密度の低い領域(低密度領域)は、断面視で透光性基板側から薄膜の表面側に向かって延伸した形状をしており、さらに平面視では凹欠陥部の外周近傍から中心側に延伸していることも確認できた。   As a result of further research on the film formation uneven portion, it was found that the film formation uneven portion has a lower density than other thin film portions. Further, the low density region (low density region) where the film formation unevenness is generated has a shape extending from the translucent substrate side to the surface side of the thin film in a sectional view, and further in a plan view. It has also been confirmed that the recess extends from the vicinity of the outer periphery to the center side.

以上のような低密度領域が形成される原因は、斜入射回転スパッタ法による薄膜の成膜では、スパッタリングターゲットから飛散したスパッタ粒子が透光性基板の主表面に対して垂直方向から傾斜した方向から侵入すること、凹欠陥部の断面の形状が丸みを帯びていることが多いことなどから、透光性基板に到達する粒子の侵入角度や速度にバラツキが生じるためであると推測される。   The reason why such a low density region is formed is that the direction in which the sputtered particles scattered from the sputtering target incline from the vertical direction with respect to the main surface of the translucent substrate in the case of forming the thin film by the oblique incidence rotary sputtering method. This is presumed to be due to variations in the intrusion angle and speed of the particles reaching the translucent substrate because the shape of the cross section of the concave defect portion is often rounded.

ここで問題となるところは、以上のような薄膜における低密度領域は、周囲の薄膜部分と比較して透過率が高い領域となるところである。このため、透光性基板上の薄膜が、たとえピンホール欠陥を発生する懸念のない材料で構成されていたとしても、この薄膜が位相シフト膜であれば、所定の位相シフト量を保ちつつ、凹欠陥部における透過率をその周囲の透過率と同程度に抑えることが困難である。したがって、透光性基板に凹欠陥部が存在する位相シフトマスクは、たとえ位相差を利用することのない大面積の位相シフト膜で凹欠陥部を覆ったパターン設計であっても、凹欠陥部における透過率を周囲の転写パターンが存在する部分における透過率と同程度に抑えることが困難であり、白欠陥が発生する危険性のあるものとなっていた。   The problem here is that the low density region in the thin film as described above is a region having a higher transmittance than the surrounding thin film portion. For this reason, even if the thin film on the light-transmitting substrate is made of a material that does not cause a pinhole defect, if this thin film is a phase shift film, while maintaining a predetermined phase shift amount, It is difficult to suppress the transmittance at the concave defect portion to the same level as the transmittance around it. Therefore, a phase shift mask in which a concave defect exists on a translucent substrate has a concave defect even in a pattern design in which the concave defect is covered with a large-area phase shift film that does not use a phase difference. It is difficult to suppress the transmittance at the same level as the transmittance at the portion where the surrounding transfer pattern exists, and there is a risk of white defects.

そこで本発明の各マスクブランクにおいては、透光性基板における主表面上の位相シフト膜を、透光性基板側から高透過層、低透過層の順に積層した構成を有する。高透過層は、元々透過率が高い層であるため、この高透過層に部分的な低密度領域が形成されても、それに起因する位相シフト膜の膜厚方向の全体での透過率の上昇度合いは低く、このような位相シフト膜を有するマスクブランクを用いて位相シフトマスクを作製しても、低密度領域によるパターンの露光転写への影響を小さく抑えることができる。   Accordingly, each mask blank of the present invention has a configuration in which the phase shift film on the main surface of the translucent substrate is laminated in the order of the high transmission layer and the low transmission layer from the translucent substrate side. Since the high transmittance layer is a layer having a high transmittance from the beginning, even if a partial low density region is formed in the high transmittance layer, the transmittance increases in the entire film thickness direction of the phase shift film due to the low density region. Even if a phase shift mask is manufactured using a mask blank having such a phase shift film, the influence of the low density region on the exposure and transfer of the pattern can be reduced.

またマスクブランクから位相シフトマスクを作製する際には、透光性基板の凹欠陥部上の位相シフト膜が、微細な転写パターンを形成する領域にならないようにパターン配置するのが一般的である。このため、凹欠陥部上の位相シフト膜の位相シフト量については所望の範囲でなくても実質的な問題はない。したがって、主に位相シフト膜の位相シフト量の調整に用いられる高透過層に部分的な低密度領域が形成されても、位相シフトマスクを作製する際の障害には成り難い。   Further, when producing a phase shift mask from a mask blank, it is common to arrange the pattern so that the phase shift film on the concave defect portion of the translucent substrate does not become a region for forming a fine transfer pattern. . For this reason, there is no substantial problem even if the phase shift amount of the phase shift film on the concave defect portion is not in a desired range. Therefore, even if a partial low-density region is formed in the high transmission layer mainly used for adjusting the phase shift amount of the phase shift film, it is unlikely to be an obstacle when manufacturing the phase shift mask.

以下、図面に基づいて、上述した本発明の詳細な構成を説明する。なお、各図において同様の構成要素には同一の符号を付して説明を行う。   The detailed configuration of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and it demonstrates.

≪マスクブランク≫
図1は、本発明の一構成例を示すマスクブランク1の要部断面図である。この図に示すように、マスクブランク1は、透光性基板3における一方側の主表面S上にハーフトーン位相シフト膜(以下、位相シフト膜)11を設けた構成である。位相シフト膜11は、透光性基板3側から高透過層5、高透過層5よりも光透過率が低い低透過層7の順に積層した積層構造10を有する。また位相シフト膜11は、透光性基板3から最も離れた位置に、最上層9を備えていても良い。このような位相シフト膜11は、以降に詳細に説明する斜入射回転スパッタ法によって各層が成膜されたものである。また、マスクブランク1は、位相シフト膜11の上部に遮光膜13、エッチングマスク膜15、およびレジスト膜17を、必要に応じてこの順に積層させた構成であっても良い。以下、マスクブランク1の主要構成部の詳細を説明する。
≪Mask blank≫
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part of a mask blank 1 showing one configuration example of the present invention. As shown in this figure, the mask blank 1 has a configuration in which a halftone phase shift film (hereinafter referred to as a phase shift film) 11 is provided on the main surface S on one side of the translucent substrate 3. The phase shift film 11 has a laminated structure 10 in which a high transmission layer 5 and a low transmission layer 7 having a light transmittance lower than that of the high transmission layer 5 are laminated in this order from the light transmitting substrate 3 side. The phase shift film 11 may include the uppermost layer 9 at a position farthest from the translucent substrate 3. Such a phase shift film 11 is formed by depositing each layer by the oblique incidence rotation sputtering method described in detail later. The mask blank 1 may have a configuration in which a light shielding film 13, an etching mask film 15, and a resist film 17 are laminated in this order on the phase shift film 11 as necessary. Hereinafter, details of main components of the mask blank 1 will be described.

<透光性基板3>
透光性基板3は、位相シフト膜11が設けられる側の主表面Sに、微小な深さの傷を凹欠陥部Fとして有する。凹欠陥部Fの深さは例えば40nm以下である。
<Translucent substrate 3>
The translucent substrate 3 has a scratch having a minute depth as a concave defect portion F on the main surface S on the side where the phase shift film 11 is provided. The depth of the concave defect portion F is, for example, 40 nm or less.

このような透光性基板3は、リソグラフィーにおける露光工程で用いられる露光光に対して透過性が良好な材料からなる。露光光としてArFエキシマレーザ光(波長:約193nm)を用いる場合であれば、これに対して透過性を有する材料で構成されれば良い。このような材料としては、合成石英ガラスが用いられるが、この他にも、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、低熱膨張ガラス(SiO−TiOガラス等)、その他各種のガラス基板を用いることができる。特に、石英基板は、ArFエキシマレーザ光、またはそれよりも短波長の領域で透明性が高いので、本発明のマスクブランクに特に好適に用いることができる。 Such a translucent substrate 3 is made of a material having good transparency to exposure light used in an exposure process in lithography. If ArF excimer laser light (wavelength: about 193 nm) is used as exposure light, it may be made of a material having transparency to this. As such a material, synthetic quartz glass is used. In addition, aluminosilicate glass, soda lime glass, low thermal expansion glass (SiO 2 —TiO 2 glass, etc.), and other various glass substrates may be used. it can. In particular, since the quartz substrate is highly transparent in an ArF excimer laser beam or in a shorter wavelength region, it can be particularly suitably used for the mask blank of the present invention.

尚、ここで言うリソグラフィーにおける露光工程とは、このマスクブランク1を用いて作製された位相シフトマスクを用いてのリソグラフィーにおける露光工程であり、以下において露光光とはこの露光工程で用いられる露光光であることとする。この露光光としては、ArFエキシマレーザ光(波長:193nm)、KrFエキシマレーザ光(波長:248nm)、i線光(波長:365nm)のいずれも適用可能であるが、露光工程における転写パターンの微細化の観点からは、ArFエキシマレーザ光を露光光に適用することが望ましい。このため、以下においてはArFエキシマレーザ光を露光光に適用した場合についての実施形態を説明する。   Incidentally, the exposure process in lithography referred to here is an exposure process in lithography using a phase shift mask manufactured using this mask blank 1, and hereinafter, exposure light is exposure light used in this exposure process. Suppose that As this exposure light, ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm) and i-line light (wavelength: 365 nm) can be applied. From the viewpoint of making it easier, it is desirable to apply ArF excimer laser light to the exposure light. For this reason, an embodiment in the case where ArF excimer laser light is applied to exposure light will be described below.

<高透過層5,低透過層7>
位相シフト膜11を構成する高透過層5および低透過層7のうち、透光性基板3側に設けられた高透過層5は、主に位相シフト膜11における位相シフト量の調整に用いられる層である。この高透過層5は、透光性基板3の凹欠陥部F上に形成された部分の内部領域が低密度領域Dを有している。高透過層5における低密度領域Dは、透光性基板3において凹欠陥部Fのない主表面S上に形成された部分の高透過層5の内部領域における密度よりも相対的に低い。
<High transmission layer 5, low transmission layer 7>
Of the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 constituting the phase shift film 11, the high transmission layer 5 provided on the translucent substrate 3 side is mainly used for adjusting the phase shift amount in the phase shift film 11. Is a layer. In the highly transmissive layer 5, the internal region of the portion formed on the concave defect portion F of the translucent substrate 3 has a low density region D. The low density region D in the high transmission layer 5 is relatively lower than the density in the inner region of the high transmission layer 5 in the portion formed on the main surface S without the concave defect portion F in the translucent substrate 3.

また低透過層7は、高透過層5を介して透光性基板3の主表面S側に設けられた層であり、高透過層5よりも透過率が低い。このような低透過層7は、主に位相シフト膜11における透過率の調整に用いられる層である。またこの低透過層7には、凹欠陥部F上に形成された低密度領域Dが達していないこととする。   The low transmission layer 7 is a layer provided on the main surface S side of the translucent substrate 3 through the high transmission layer 5, and has a lower transmittance than the high transmission layer 5. Such a low transmission layer 7 is a layer mainly used for adjusting the transmittance in the phase shift film 11. Further, it is assumed that the low transmission layer 7 does not reach the low density region D formed on the concave defect portion F.

以上のような高透過層5および低透過層7は、ケイ素および窒素を含有する材料で形成され、高透過層5は、低透過層7に比べて窒素含有量が相対的に多い。このような高透過層5および低透過層7は、ケイ素および窒素からなる材料(1)で形成されるか、またはこの材料(1)に対して半金属元素、非金属元素、および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料(2)で形成されていても良い。   The high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 as described above are formed of a material containing silicon and nitrogen, and the high transmission layer 5 has a relatively high nitrogen content as compared with the low transmission layer 7. Such a high transmission layer 5 and a low transmission layer 7 are formed of a material (1) made of silicon and nitrogen, or are made of a metalloid element, a nonmetallic element, and a rare gas with respect to the material (1). It may be formed of a material (2) containing one or more selected elements.

高透過層5および低透過層7に含有される半金属元素は、ケイ素に加え、いずれの半金属元素であっても良いが、中でも、ホウ素、ゲルマニウム、アンチモンおよびテルルから選ばれる一以上の元素である。これらの元素は、以降に説明するスパッタ法による位相シフト膜11の成膜プロセスに起因して、高透過層5および低透過層7に含有される元素であり、ケイ素を用いたスパッタリングターゲットの導電性を高めるために導入される元素である。   The metalloid element contained in the high-permeability layer 5 and the low-permeability layer 7 may be any metalloid element in addition to silicon, among which one or more elements selected from boron, germanium, antimony and tellurium It is. These elements are elements contained in the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 due to the film forming process of the phase shift film 11 by the sputtering method described below, and the conductivity of the sputtering target using silicon. It is an element introduced in order to enhance the properties.

高透過層5および低透過層7に含有される非金属元素は、窒素に加え、いずれの非金属元素であっても良い。なかでも高透過層5および低透過層7には、炭素、フッ素および水素から選ばれる一以上の元素を含有させると好ましい。一方、高透過層5および低透過層7は、酸素の含有量を10原子%以下に抑えることが好ましく、酸素の含有量が5原子%以下とすることがより好ましく、積極的に酸素を含有させることをせず、例えばRBS、XPS等による組成分析の結果が検出下限値以下であることがさらに好ましい。このように、ケイ素系材料膜である高透過層5および低透過層7に対する酸素の含有量を抑えることにより、消衰係数kの値を有る程度に保つことができ、位相シフト膜11全体の厚さを抑えることができる。   The nonmetallic element contained in the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 may be any nonmetallic element in addition to nitrogen. In particular, it is preferable that the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 contain one or more elements selected from carbon, fluorine and hydrogen. On the other hand, the high-permeability layer 5 and the low-permeability layer 7 preferably have an oxygen content of 10 atomic percent or less, more preferably have an oxygen content of 5 atomic percent or less, and actively contain oxygen. More preferably, for example, the result of composition analysis by RBS, XPS or the like is not more than the lower limit of detection. Thus, by suppressing the oxygen content in the high-permeability layer 5 and the low-permeability layer 7 that are silicon-based material films, the value of the extinction coefficient k can be kept to a certain extent, and the entire phase shift film 11 can be maintained. The thickness can be suppressed.

また、透光性基板3が合成石英ガラス等のSiOを主成分とする材料で形成されている場合、透光性基板3に接して設けられる高透過層5における酸素の含有量を抑えることにより、透光性基板3と高透過層5との組成差を確保することができる。これにより、位相シフト膜11をパターニングして位相シフトマスクを形成する際のエッチングにおいて、位相シフト膜11と透光性基板3との間でのエッチング選択性を大きくすることが可能である。 Further, when the translucent substrate 3 is formed of a material mainly composed of SiO 2 such as synthetic quartz glass, the oxygen content in the high transmissive layer 5 provided in contact with the translucent substrate 3 is suppressed. Thus, a composition difference between the translucent substrate 3 and the highly transmissive layer 5 can be ensured. Thereby, it is possible to increase the etching selectivity between the phase shift film 11 and the translucent substrate 3 in the etching for forming the phase shift mask by patterning the phase shift film 11.

高透過層5および低透過層7に含有される希ガスは、以降に説明するスパッタ法による位相シフト膜11の成膜プロセスに起因して、高透過層5および低透過層7に含有される元素である。希ガスは、反応性スパッタリングによって位相シフト膜11を成膜する際に成膜室内に存在することによって、成膜速度を大きくし、生産性を向上させることができる元素である。反応性スパッタリングによる成膜においては、この希ガスがプラズマ化し、ターゲットに衝突することでターゲットからターゲット構成元素が飛び出し、途中、反応性ガスを取りこみつつ、透光性基板上に積層されて薄膜が形成される。このターゲット構成元素がターゲットから飛び出し、透光性基板に付着するまでの間に成膜室中の希ガスがわずかに取り込まれる。この反応性スパッタリングで必要とされる希ガスとして好ましいものとしては、アルゴン、クリプトン、キセノンが挙げられる。また、成膜される高透過層5および低透過層7を含む位相シフト膜11の応力を緩和するために、原子量の小さいヘリウム、ネオンを薄膜に積極的に取りこませることができる。   The rare gas contained in the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 is contained in the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 due to the film forming process of the phase shift film 11 by the sputtering method described below. It is an element. The rare gas is an element that can increase the deposition rate and improve the productivity by being present in the deposition chamber when the phase shift film 11 is deposited by reactive sputtering. In film formation by reactive sputtering, this rare gas is turned into plasma and the target constituent element pops out from the target by colliding with the target, and the thin film is laminated on the translucent substrate while taking in the reactive gas in the middle. It is formed. The rare gas in the film formation chamber is slightly taken in until the target constituent element jumps out of the target and adheres to the translucent substrate. Preferred examples of the rare gas required for the reactive sputtering include argon, krypton, and xenon. Moreover, in order to relieve the stress of the phase shift film 11 including the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 to be formed, helium and neon having a small atomic weight can be actively incorporated into the thin film.

以上のような高透過層5および低透過層7は、他の膜を介さずに、直接互いに接して積層する構造であることが好ましい。また、本発明のマスクブランク1は、高透過層5および低透過層7のいずれにも金属元素を含有する材料からなる膜が接しない膜構造であることが好ましい。このような構成とすることにより、ケイ素を含有する膜に金属元素を含有する膜が接した状態で加熱処理やArF露光光の照射が行われた場合に、金属元素がケイ素を含有する膜中に拡散することがなく、高透過層5および低透過層7の組成の経時変化を抑えることができる。   It is preferable that the high permeable layer 5 and the low permeable layer 7 as described above have a structure in which they are directly in contact with each other without using another film. Moreover, it is preferable that the mask blank 1 of the present invention has a film structure in which neither the high-transmitting layer 5 nor the low-transmitting layer 7 is in contact with a film made of a material containing a metal element. With such a configuration, when heat treatment or ArF exposure light irradiation is performed in a state where the film containing the metal element is in contact with the film containing silicon, the metal element contains the silicon in the film containing silicon. The composition of the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 can be prevented from changing over time.

また、高透過層5および低透過層7は、同じ構成元素からなることが好ましい。高透過層5および低透過層7のいずれかが異なる構成元素を含んでおり、これらが接して積層している状態で加熱処理やArF露光光の照射が行われた場合、その異なる構成元素が、その構成元素を含んでいない側の層に移動して拡散するおそれがある。そして、高透過層5および低透過層7の光学特性が、成膜当初から大きく変わってしまうおそれがある。しかしながら、高透過層5および低透過層7を同じ構成元素で構成することにより、このような変化を抑えることができる。また、特にその異なる構成元素が半金属元素である場合、異なるターゲットを用いて高透過層5および低透過層7を成膜しなければならなくなるが、そのような必要もない。   Further, the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 are preferably made of the same constituent elements. When either the high transmissive layer 5 or the low transmissive layer 7 contains different constituent elements, and heat treatment or irradiation with ArF exposure light is performed in a state where these are in contact with each other, the different constituent elements are , There is a risk of moving and diffusing to the layer not containing the constituent elements. And there exists a possibility that the optical characteristic of the high transmissive layer 5 and the low transmissive layer 7 may change a lot from the beginning of film-forming. However, such a change can be suppressed by configuring the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 with the same constituent elements. In particular, when the different constituent element is a metalloid element, the high transmissive layer 5 and the low transmissive layer 7 must be formed using different targets, but this is not necessary.

また高透過層5および低透過層7のうち、低透過層7には、位相シフト膜11の透過率を調整することを目的として遷移金属が含有されていても良い。ただし、遷移金属は、ArF露光光に対する耐光性が低下する要因となり得るため、このような耐光性の低下を問題としない場合であれば、低透過層7に対して遷移金属を含有させることができる。低透過層7は、遷移金属を含有し、かつケイ素を含有しない材料で構成されていても良い。低透過層7に含有される遷移金属としては、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、ジルコニウム(Zr)、クロム(Cr)から選ばれる1以上の元素を含有する材料があげられる。このような遷移金属を含有する低透過層7は、特に、窒化チタン(TiN)、窒化タンタル(TaN)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ジルコニウム(ZrN)、窒化クロム(CrN)のいずれかであるとより好ましい。   Of the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7, the low transmission layer 7 may contain a transition metal for the purpose of adjusting the transmittance of the phase shift film 11. However, since transition metals can cause light resistance to ArF exposure light to decrease, transition metals can be included in the low-transmitting layer 7 if such a decrease in light resistance is not a problem. it can. The low transmission layer 7 may be made of a material containing a transition metal and not containing silicon. Examples of the transition metal contained in the low transmission layer 7 include materials containing one or more elements selected from titanium (Ti), tantalum (Ta), aluminum (Al), zirconium (Zr), and chromium (Cr). It is done. The low transmission layer 7 containing such a transition metal is in particular one of titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), aluminum nitride (AlN), zirconium nitride (ZrN), and chromium nitride (CrN). And more preferred.

また高透過層5および低透過層7は、ケイ素および窒素からなる材料で形成することが好ましい。これにより、高透過層5および低透過層7に、遷移金属を含有させたことによる耐光性の低下を防止でき、また高透過層5および低透過層7に遷移金属以外の金属やケイ素以外の半金属元素を含有させたことによる、高透過層5と低透過層7との間での金属や半金属元素の移動に伴う光学特性の変化を防止できる。また、非金属元素であれば、例えば高透過層5および低透過層7に酸素を含有させると、ArF露光光に対する透過率が大きく上昇してしまう。これらのことを考慮すると、高透過層5および低透過層7は、ケイ素および窒素からなる材料で形成することがより好ましいことになる。希ガスは、高透過層5および低透過層7のような薄膜に対してRBSやXPSのような組成分析を行っても検出することが困難な元素である。このため、前記のケイ素および窒素からなる材料には、希ガスを含有する材料も包含しているとみなすことができる。   The high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 are preferably formed of a material made of silicon and nitrogen. As a result, it is possible to prevent a decrease in light resistance due to the transition metal contained in the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7, and the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 can be made of a metal other than a transition metal or silicon. It is possible to prevent a change in optical characteristics due to the movement of the metal or metalloid element between the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 due to the inclusion of the metalloid element. In the case of a nonmetallic element, for example, when oxygen is contained in the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7, the transmittance with respect to ArF exposure light is greatly increased. Considering these matters, it is more preferable that the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 are formed of a material made of silicon and nitrogen. The rare gas is an element that is difficult to detect even if a composition analysis such as RBS or XPS is performed on thin films such as the high-permeability layer 5 and the low-permeability layer 7. For this reason, it can be considered that the material containing silicon and nitrogen includes a material containing a rare gas.

また以上のような各材料で高透過層5および低透過層7は、位相シフト膜11において、1層の高透過層5と1層の低透過層7とからなる1組の積層構造10が、高透過層5と低透過層7との積層順を保って2組以上積層されていても良い。この場合、高透過層5および低透過層7は、いずれの1層の厚さも20nm以下であることが好ましい。高透過層5および低透過層7は、求められる光学特性が大きく異なるため、両者間における膜中の窒素含有量の差が大きい。このため、高透過層5および低透過層7との間では、これらをパターニングする際のフッ素系ガスによるドライエッチングを行う場合のエッチングレートの差が大きくなっている。位相シフト膜11が、積層構造10を1組のみ有する場合、フッ素系ガスによるドライエッチングによって位相シフト膜11に転写パターンを形成する際、エッチング後における位相シフト膜11のパターンの断面で段差が生じやすくなる。位相シフト膜11が、2組以上の積層構造10を有する構造とすることで、高透過層5および低透過層7の各層(1層)の厚さが、1組の積層構造10のみを有する場合に比べて薄くなるため、エッチング後における位相シフト膜11のパターンの断面で生じる段差を小さくすることができる。また、高透過層5および低透過層7における各層(1層)の厚さを20nm以下に制限することで、エッチング後における位相シフト膜11のパターンの断面で生じる段差をより抑制することができる。   Further, the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 made of each of the materials described above are composed of a single laminated structure 10 including one high transmission layer 5 and one low transmission layer 7 in the phase shift film 11. Two or more sets of the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 may be stacked while maintaining the stacking order. In this case, it is preferable that the thickness of each of the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 is 20 nm or less. The highly transmissive layer 5 and the low transmissive layer 7 are greatly different in required optical characteristics, so that the difference in nitrogen content in the film between them is large. For this reason, there is a large difference in etching rate between the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 when performing dry etching with a fluorine-based gas when patterning them. When the phase shift film 11 has only one set of the laminated structure 10, when forming a transfer pattern on the phase shift film 11 by dry etching with a fluorine-based gas, a step is generated in the cross section of the pattern of the phase shift film 11 after the etching. It becomes easy. Since the phase shift film 11 has a structure having two or more sets of laminated structures 10, the thicknesses of the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 (one layer) have only one set of laminated structures 10. Since the thickness is smaller than that in the case, the step generated in the cross section of the pattern of the phase shift film 11 after etching can be reduced. Further, by limiting the thickness of each layer (one layer) in the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 to 20 nm or less, a step generated in the cross section of the pattern of the phase shift film 11 after etching can be further suppressed. .

ただし、透光性基板3に最も近く配置された高透過層5は、透光性基板3の凹欠陥部Fを埋め込むと共に、この凹欠陥部F上に形成される低密度領域Dを覆う膜厚であることが好ましい。   However, the high transmission layer 5 arranged closest to the translucent substrate 3 fills the concave defect portion F of the translucent substrate 3 and covers the low density region D formed on the concave defect portion F. Thickness is preferred.

尚、高透過層5と低透過層7との積層構造の他の例として、図2に示す変形例1のマスクブランク1aが例示される。すなわち図2に示すように、本発明の変形例1のマスクブランク1aは、1層の高透過層5と1層の低透過層7とからなる積層構造10における低透過層7側に積層させて、さらに1層の高透過層5を設けた位相シフト膜11aを有する。先に説明したものと同様に、積層構造10は2組以上積層されていても良く、この場合、透光性基板3から最も離れた位置に設けられた低透過層7に積層させて1層の高透過層5が設けられた構成となる。これにより、マスクブランク1aは、積層構造10と以降に説明する最上層9との間に、1層の高透過層5を挟持させた構成の位相シフト膜11aを有するものとなる。   In addition, as another example of the laminated structure of the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7, the mask blank 1a of the modification 1 shown in FIG. 2 is illustrated. That is, as shown in FIG. 2, the mask blank 1 a of Modification 1 of the present invention is laminated on the low transmission layer 7 side in the laminated structure 10 composed of one high transmission layer 5 and one low transmission layer 7. In addition, a phase shift film 11a provided with one high transmission layer 5 is provided. As described above, two or more laminated structures 10 may be laminated. In this case, the laminated structure 10 is laminated on the low-transmitting layer 7 provided at the position farthest from the translucent substrate 3 to form one layer. The high transmission layer 5 is provided. Thereby, the mask blank 1a has the phase shift film 11a having a configuration in which the single high-transmitting layer 5 is sandwiched between the laminated structure 10 and the uppermost layer 9 described later.

以上のような高透過層5および低透過層7は、これらによって構成される位相シフト膜11が、露光光(例えばArFエキシマレーザ光)に対する所定の位相差と所定の透過率を満たすように、それぞれ屈折率nと消衰係数kが所定の範囲に設定されている。   The high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 as described above are configured so that the phase shift film 11 constituted by these satisfies a predetermined phase difference and a predetermined transmittance with respect to exposure light (for example, ArF excimer laser light). Refractive index n and extinction coefficient k are set in predetermined ranges, respectively.

高透過層5は、主に位相シフト膜11における位相シフト量の調整に用いられる層である。このような高透過層5は、例えばArFエキシマレーザ光に対する屈折率nが2.5以上(好ましくは2.6以上)であり、消衰係数kが1.0未満(好ましく0.9以下は、より好ましく0.7以下は、さらに好ましくは0.4以下)である材料で形成されていることが好ましい。   The high transmission layer 5 is a layer mainly used for adjusting the phase shift amount in the phase shift film 11. Such a high transmission layer 5 has, for example, a refractive index n of 2.5 or more (preferably 2.6 or more) with respect to ArF excimer laser light, and an extinction coefficient k of less than 1.0 (preferably 0.9 or less). More preferably 0.7 or less, and still more preferably 0.4 or less).

また低透過層7は、主に位相シフト膜11における透過率の調整に用いられる層である。このような低透過層7は、例えばArFエキシマレーザ光に対する屈折率nが2.5未満(好ましくは2.4以下、より好ましくは2.2以下、さらに好ましくは2.0以下)であり、かつ消衰係数kが1.0以上(好ましくは1.1以上、より好ましくは1.4以上、さらに好ましくは1.6以上)である材料で形成されていることが好ましい。   The low transmission layer 7 is a layer mainly used for adjusting the transmittance in the phase shift film 11. Such a low transmission layer 7 has, for example, a refractive index n with respect to ArF excimer laser light of less than 2.5 (preferably 2.4 or less, more preferably 2.2 or less, further preferably 2.0 or less), The extinction coefficient k is preferably 1.0 or more (preferably 1.1 or more, more preferably 1.4 or more, still more preferably 1.6 or more).

ここで、薄膜の屈折率nおよび消衰係数kは、その薄膜の組成だけで決まるものではない。その薄膜の膜密度および結晶状態なども、屈折率nおよび消衰係数kを左右する要素である。このため、位相シフト膜11を構成する高透過層5および低透過層7を成膜する際の諸条件を調整した成膜により、これらの各層が所望の屈折率nおよび消衰係数kとなっていることとする。   Here, the refractive index n and the extinction coefficient k of the thin film are not determined only by the composition of the thin film. The film density and crystal state of the thin film are factors that influence the refractive index n and the extinction coefficient k. For this reason, by forming the high-transmission layer 5 and the low-transmission layer 7 constituting the phase shift film 11 by adjusting the conditions for forming these layers, each of these layers has a desired refractive index n and extinction coefficient k. Suppose that

また、以上のように屈折率nおよび消衰係数kが設定された高透過層5および低透過層7は、高透過層5の膜厚が低透過層7の膜厚よりも大きくなる。尚、1層の高透過層5と1層の低透過層7とからなる積層構造10が複数組積層されている構成であれば、複数の高透過層5の膜厚の合計が、複数の低透過層7の膜厚の合計よりも大きくなる。さらに図2に示したように、単数または複数の積層構造10に対して、1層の高透過層5が積層された構成であっても、複数の高透過層5の膜厚の合計が、複数の低透過層7の膜厚の合計よりも大きくなる。   Further, in the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 in which the refractive index n and the extinction coefficient k are set as described above, the film thickness of the high transmission layer 5 is larger than the film thickness of the low transmission layer 7. In addition, if it is the structure by which the laminated structure 10 which consists of one layer of the high permeable layers 5 and one layer of the low permeable layers 7 is laminated | stacked, the sum total of the film thickness of the some high permeable layers 5 will be several. It becomes larger than the total film thickness of the low transmission layer 7. Further, as shown in FIG. 2, even in a configuration in which one high-transmitting layer 5 is stacked with respect to one or a plurality of stacked structures 10, the total film thickness of the plurality of high-transmitting layers 5 is It becomes larger than the sum of the film thicknesses of the plurality of low transmission layers 7.

<最上層9>
位相シフト膜11は、透光性基板3から最も離れた位置に、ケイ素および酸素を含有する材料で形成された最上層9を備えていることが好ましい。このような最上層9は、ケイ素および酸素からなる材料(3)で形成されるか、またはケイ素、窒素、および酸素からなる材料(4)で形成されるか、またはこれらの材料(3)または材料(4)に対して半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料(5)のいずれかで形成されていることとする。
<Top layer 9>
The phase shift film 11 is preferably provided with an uppermost layer 9 formed of a material containing silicon and oxygen at a position farthest from the translucent substrate 3. Such a top layer 9 is formed of a material (3) consisting of silicon and oxygen, or a material (4) consisting of silicon, nitrogen and oxygen, or these materials (3) or The material (4) is made of any one of the materials (5) containing one or more elements selected from a metalloid element, a nonmetallic element, and a rare gas.

最上層9に含有される半金属元素、非金属元素、および希ガスは、高透過層5および低透過層7に含有される半金属元素、非金属元素、および希ガスと同様である。   The metalloid element, nonmetal element, and rare gas contained in the uppermost layer 9 are the same as the metalloid element, nonmetal element, and rare gas contained in the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7.

このような材料で構成された最上層9は、層の厚さ方向でほぼ同じ組成である構成のほか、層の厚さ方向で組成傾斜した構成も含まれる。最上層9における組成傾斜は、透光性基板3から遠ざかっていくに従い、層中の酸素含有量が増加していくような組成の変化である。このような構成の最上層9のうち、層の厚さ方向でほぼ同じ組成である構成に好適な材料としては、SiOやSiONが挙げられる。また、層の厚さ方向で組成傾斜した構成に好適な例としては、透光性基板3側がSiNであり、透光性基板3から遠ざかっていくに従って酸素含有量が増加して表層がSiOあるいはSiONである構成であることが好ましい。尚、この構成の場合、高透過層5または低透過層7の表層を酸化させて組成傾斜させた層を最上層9としてもよい。 The uppermost layer 9 made of such a material includes not only a structure having substantially the same composition in the thickness direction of the layer but also a structure having a composition gradient in the thickness direction of the layer. The composition gradient in the uppermost layer 9 is a change in the composition such that the oxygen content in the layer increases as the distance from the translucent substrate 3 increases. Among the uppermost layer 9 having such a configuration, examples of a material suitable for a configuration having substantially the same composition in the layer thickness direction include SiO 2 and SiON. Further, as an example suitable for a composition whose composition is inclined in the thickness direction of the layer, the translucent substrate 3 side is SiN, the oxygen content increases as the distance from the translucent substrate 3 increases, and the surface layer is made of SiO 2. Or it is preferable that it is the structure which is SiON. In this configuration, the top layer 9 may be a layer obtained by oxidizing the surface layer of the high transmission layer 5 or the low transmission layer 7 to have a composition gradient.

位相シフト膜11が、このような最上層9を有することにより、位相シフト膜11の耐薬性を確保することができる。すなわち、高透過層5および低透過層7は、ケイ素および窒素を含有する材料で形成されたもので、酸素の含有量を抑えたものとした。このように、酸素を積極的に含有させず、かつ窒素を含有させたケイ素系材料膜は、ArFエキシマレーザ光に対する耐光性は高いが、酸素を積極的に含有させたケイ素系材料膜に比べて耐薬性が低い傾向がある。したがって、位相シフト膜11が、ケイ素および酸素を含有する材料で形成された最上層9を有することにより、位相シフト膜11の耐薬性の向上が図られるのである。   Since the phase shift film 11 has such an uppermost layer 9, the chemical resistance of the phase shift film 11 can be ensured. That is, the high-permeability layer 5 and the low-permeability layer 7 are formed of a material containing silicon and nitrogen, and the oxygen content is suppressed. As described above, the silicon-based material film that does not actively contain oxygen and that contains nitrogen has high light resistance against ArF excimer laser light, but compared with the silicon-based material film that actively contains oxygen. Tend to have low chemical resistance. Therefore, the phase shift film 11 has the uppermost layer 9 made of a material containing silicon and oxygen, so that the chemical resistance of the phase shift film 11 can be improved.

このような最上層9を設けたことにより、このマスクブランク1は、位相シフト膜11に対して5分以上の温水洗浄を行った後においても、凹欠陥部F上の位相シフト膜11にピンホール欠陥が形成されることはなく、凹欠陥部F上に位相シフト膜11が残されるものとなる。   By providing such an uppermost layer 9, the mask blank 1 is pinned on the phase shift film 11 on the concave defect portion F even after the phase shift film 11 is washed with hot water for 5 minutes or more. Hole defects are not formed, and the phase shift film 11 is left on the concave defect portion F.

以上のような各層で構成された位相シフト膜11(変形例の位相シフト膜11aを含む。以降同様)は、位相シフト効果を有効に機能させるために、ArFエキシマレーザ光に対する透過率が1%以上であることが好ましく、2%以上であるとより好ましい。また、位相シフト膜11は、ArFエキシマレーザ光に対する透過率が30%以下になるように調整されていることが好ましく、20%以下であるとより好ましく、10%以下であるとさらに好ましい。また、位相シフト膜11は、透過するArFエキシマレーザ光に対し、この位相シフト膜11の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した光との間で生じる位相差が170〜190度の範囲になるように調整されていることが好ましい。   The phase shift film 11 (including the modified phase shift film 11a. The same applies hereinafter) composed of the above layers has a transmittance of 1% for ArF excimer laser light in order to effectively function the phase shift effect. Preferably, it is preferably 2% or more. Further, the phase shift film 11 is preferably adjusted so that the transmittance for ArF excimer laser light is 30% or less, more preferably 20% or less, and further preferably 10% or less. The phase shift film 11 has a phase difference of 170 to 190 degrees with respect to the transmitted ArF excimer laser light and the light that has passed through the air by the same distance as the thickness of the phase shift film 11. It is preferable that the adjustment is performed.

<遮光膜13>
本発明のマスクブランク1(変形例のマスクブランク1aを含む。以降同様)は、位相シフト膜11上に遮光膜13を積層することが好ましい。一般に、マスクブランクを用いて構成される転写用マスクでは、転写パターンが形成される領域(転写パターン形成領域)の外周領域は、露光装置を用いて半導体ウェハ上のレジスト膜に露光転写した際に外周領域を透過した露光光による影響をレジスト膜が受けないように、所定値以上の光学濃度(OD)を確保することが求められている。この点については、位相シフト膜11を備えたマスクブランク1を用いて構成される位相シフトマスクの場合も同じである。通常、位相シフトマスクを含む転写用マスクの外周領域では、ODが3.0以上あることが望ましいとされており、少なくとも2.8以上のODは必要とされている。前記の通り、位相シフト膜11は所定の透過率で露光光を透過する機能を有しており、位相シフト膜11だけでは所定値のODを確保することは困難である。このため、マスクブランク1を製造する段階で位相シフト膜11の上に、不足するODを確保するために遮光膜13を積層しておくことが望まれる。このようなマスクブランク1の構成とすることで、位相シフト膜11をパターニングして位相シフトマスクを製造する途上で、位相シフト効果を利用する領域(基本的に転写パターン形成領域)の遮光膜13を除去すれば、遮光膜13が残された外周領域に所定値のODが確保された位相シフトマスクを製造することができる。
<Light shielding film 13>
In the mask blank 1 of the present invention (including the modified mask blank 1a, the same applies hereinafter), the light shielding film 13 is preferably laminated on the phase shift film 11. Generally, in a transfer mask configured using a mask blank, the outer peripheral area of a transfer pattern formation area (transfer pattern formation area) is exposed and transferred to a resist film on a semiconductor wafer using an exposure device. It is required to secure an optical density (OD) of a predetermined value or more so that the resist film is not affected by the exposure light transmitted through the outer peripheral region. This also applies to a phase shift mask configured using a mask blank 1 having a phase shift film 11. Usually, it is desirable that the OD is 3.0 or more in the outer peripheral region of the transfer mask including the phase shift mask, and an OD of at least 2.8 or more is required. As described above, the phase shift film 11 has a function of transmitting exposure light with a predetermined transmittance, and it is difficult to ensure a predetermined value of OD with the phase shift film 11 alone. For this reason, it is desirable that the light shielding film 13 is laminated on the phase shift film 11 in order to secure an insufficient OD at the stage of manufacturing the mask blank 1. With the configuration of the mask blank 1 as described above, the light shielding film 13 in a region (basically a transfer pattern forming region) using the phase shift effect in the course of manufacturing the phase shift mask by patterning the phase shift film 11. Is removed, it is possible to manufacture a phase shift mask in which a predetermined value of OD is secured in the outer peripheral region where the light shielding film 13 is left.

遮光膜13は、単層構造および2層以上の積層構造のいずれも適用可能である。また、単層構造および2層以上の積層構造の遮光膜13の各層は、膜または層の厚さ方向でほぼ同じ組成である構成であってもよく、層の厚さ方向で組成傾斜した構成であってもよい。   The light shielding film 13 can be applied to either a single layer structure or a laminated structure of two or more layers. In addition, each layer of the light-shielding film 13 having a single-layer structure or a laminated structure of two or more layers may have a composition having almost the same composition in the thickness direction of the film or the layer, or a composition having a composition gradient in the layer thickness direction It may be.

遮光膜13は、位相シフト膜11に接して設けられた場合においては、位相シフト膜11に転写パターンを形成する際に用いられるエッチングガスに対して十分なエッチング選択性を有する材料を適用する必要がある。この場合、遮光膜13は、クロムを含有する材料で形成することが好ましい。この遮光膜13を形成するクロムを含有する材料としては、クロム金属のほか、クロムに酸素、窒素、炭素、ホウ素およびフッ素から選ばれる一以上の元素を含有する材料が挙げられる。一般に、クロム系材料は、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスでエッチングされるが、クロム金属はこのエッチングガスに対するエッチングレートがあまり高くない。塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスのエッチングガスに対するエッチングレートを高める点を考慮すると、遮光膜13を形成する材料としては、クロムに酸素、窒素、炭素、ホウ素およびフッ素から選ばれる一以上の元素を含有する材料を用いることが好ましい。また、遮光膜13を形成するクロムを含有する材料に、モリブデンおよびスズのうち一以上の元素を含有させてもよい。モリブデンおよびスズのうち一以上の元素を含有させることで、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスに対するエッチングレートをより高くすることができる。   When the light shielding film 13 is provided in contact with the phase shift film 11, it is necessary to apply a material having sufficient etching selectivity with respect to an etching gas used when forming a transfer pattern on the phase shift film 11. There is. In this case, the light shielding film 13 is preferably formed of a material containing chromium. Examples of the material containing chromium that forms the light shielding film 13 include a material containing one or more elements selected from oxygen, nitrogen, carbon, boron, and fluorine in addition to chromium metal. In general, a chromium-based material is etched with a mixed gas of a chlorine-based gas and an oxygen gas, but chromium metal does not have a high etching rate with respect to this etching gas. In consideration of increasing the etching rate of the mixed gas of chlorine-based gas and oxygen gas with respect to the etching gas, the material for forming the light shielding film 13 is one or more selected from oxygen, nitrogen, carbon, boron, and fluorine as chromium. It is preferable to use a material containing an element. Further, the chromium-containing material forming the light shielding film 13 may contain one or more elements of molybdenum and tin. By including one or more elements of molybdenum and tin, the etching rate for the mixed gas of chlorine-based gas and oxygen gas can be further increased.

一方、本発明のマスクブランク1において、遮光膜13と位相シフト膜11との間に別の膜を介する構成とする場合においては、前記のクロムを含有する材料でその別の膜(エッチングストッパ兼エッチングマスク膜)を形成し、ケイ素を含有する材料で遮光膜13を形成する構成とすることが好ましい。クロムを含有する材料は、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスによってエッチングされるが、有機系材料で形成されるレジスト膜は、この混合ガスでエッチングされやすい。ケイ素を含有する材料は、一般にフッ素系ガスや塩素系ガスでエッチングされるが、これらのエッチングガスは基本的に酸素を含有しない。このため、このような構成とすることにより、有機系材料で形成されるレジスト膜の減膜量を抑えつつ、ケイ素を含有する材料からなる遮光膜13をエッチングすることが可能となる。   On the other hand, in the mask blank 1 of the present invention, when another film is interposed between the light-shielding film 13 and the phase shift film 11, the above-described material containing chromium is used as another film (also serving as an etching stopper). It is preferable that the light-shielding film 13 be formed of a material containing silicon. A material containing chromium is etched by a mixed gas of a chlorine-based gas and an oxygen gas, but a resist film formed of an organic material is easily etched by this mixed gas. A silicon-containing material is generally etched with a fluorine-based gas or a chlorine-based gas, but these etching gases basically do not contain oxygen. Therefore, with such a configuration, it is possible to etch the light-shielding film 13 made of a material containing silicon while suppressing the amount of reduction of the resist film formed of an organic material.

遮光膜13を形成するケイ素を含有する材料には、遷移金属を含有させてもよく、遷移金属以外の金属元素を含有させてもよい。これは、このマスクブランク1から位相シフトマスクを作製した場合、遮光膜13で形成されるパターンは、基本的に外周領域の遮光パターンであり、転写パターン形成領域に比べてArFエキシマレーザ光が照射される積算量が少ないことや、この遮光膜13が微細パターンで残っていることは稀であり、ArFエキシマレーザ光に対する耐光性が低くても実質的な問題は生じにくいためである。また、遮光膜13に遷移金属を含有させると、含有させない場合に比べて遮光性能が大きく向上し、遮光膜13の厚さを薄くすることが可能となるためである。遮光膜13に含有させる遷移金属としては、遷移金属としては、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、ハフニウム(Hf)、ニッケル(Ni)、バナジウム(V)、ジルコニウム(Zr)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、ニオブ(Nb)、パラジウム(Pd)等のいずれか1つの金属またはこれらの金属の合金が挙げられる。   The material containing silicon that forms the light shielding film 13 may contain a transition metal or a metal element other than the transition metal. This is because, when a phase shift mask is produced from this mask blank 1, the pattern formed by the light shielding film 13 is basically a light shielding pattern in the outer peripheral region, and is irradiated with ArF excimer laser light compared to the transfer pattern forming region. This is because it is rare that the accumulated amount is small or the light shielding film 13 remains in a fine pattern, and even if the light resistance to the ArF excimer laser light is low, a substantial problem hardly occurs. In addition, when the light shielding film 13 contains a transition metal, the light shielding performance is greatly improved as compared with the case where the transition metal is not contained, and the thickness of the light shielding film 13 can be reduced. As transition metals to be contained in the light shielding film 13, transition metals include molybdenum (Mo), tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), chromium (Cr), hafnium (Hf), and nickel (Ni). , Vanadium (V), zirconium (Zr), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), niobium (Nb), palladium (Pd), or any one metal or an alloy of these metals.

また遮光膜13は、ハフニウム(Hf)およびジルコニウム(Zr)から選ばれる1以上の元素とタンタル(Ta)とを含有し、かつその表層を除いて酸素を含有しない材料で形成してもよい。この場合の遮光膜13は、塩素系ガスを含有し、かつ酸素ガスを含有しないエッチングガスでのドライエッチングが可能であり、かつフッ素系ガスを含有するエッチングガスでのドライエッチングに対して、位相シフト膜11を形成する材料との間でエッチング選択性を有する。   The light shielding film 13 may be formed of a material that contains one or more elements selected from hafnium (Hf) and zirconium (Zr) and tantalum (Ta), and does not contain oxygen except for the surface layer. In this case, the light-shielding film 13 can be dry-etched with an etching gas containing a chlorine-based gas and not containing an oxygen gas, and has a phase relative to the dry-etching with an etching gas containing a fluorine-based gas. It has etching selectivity with the material forming the shift film 11.

以上のエッチング特性を考慮すると、タンタル−ハフニウム合金、タンタル−ジルコニウム合金、タンタル−ハフニウム−ジルコニウム合金、またはこれらの合金に対して酸素以外の元素を含有させた化合物によって遮光膜13を形成するとより好ましい。この場合の遮光膜13に含有させる酸素以外の元素としては、窒素(N)、炭素(C)、水素(H)およびホウ素(B)等の元素が例示される。また、この場合の遮光膜13の材料には、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)およびキセノン(Xe)等の不活性ガスが含まれていてもよい。尚、この場合の遮光膜13は、塩素系ガスを含有し、かつ酸素ガスを含有しないエッチングガスでのドライエッチングが可能な材料であり、このエッチングガスは、位相シフト膜11をエッチングしにくい。   In view of the above etching characteristics, it is more preferable to form the light shielding film 13 with a tantalum-hafnium alloy, a tantalum-zirconium alloy, a tantalum-hafnium-zirconium alloy, or a compound containing an element other than oxygen with respect to these alloys. . Examples of elements other than oxygen to be contained in the light shielding film 13 in this case include elements such as nitrogen (N), carbon (C), hydrogen (H), and boron (B). In this case, the material of the light shielding film 13 may include an inert gas such as helium (He), argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe). In this case, the light shielding film 13 is a material that can be dry-etched with an etching gas that contains a chlorine-based gas and does not contain an oxygen gas, and this etching gas is difficult to etch the phase shift film 11.

<エッチングマスク膜15>
位相シフト膜11に積層して遮光膜13を備えるマスクブランク1において、遮光膜13の上に遮光膜13をエッチングするときに用いられるエッチングガスに対してエッチング選択性を有する材料で形成されたエッチングマスク膜15をさらに積層させた構成とすることがより好ましい。遮光膜13は、所定の光学濃度(OD)を確保する機能が必須であるため、その厚さを低減するには限界がある。エッチングマスク膜15は、その直下の遮光膜13にパターンを形成するドライエッチングが終わるまでの間、エッチングマスクとして機能することができるだけの膜の厚さがあれば十分であり、基本的に光学の制限を受けない。このため、エッチングマスク膜15の厚さは遮光膜13の厚さに比べて大幅に薄くすることができる。そして、このエッチングマスク膜15にパターンを形成するドライエッチングにおいてエッチングマスクとして用いる有機系材料のレジスト膜17は、エッチングマスク膜15のドライエッチングが終わるまでの間、エッチングマスクとして機能するだけの膜の厚さがあれば十分である。このため、エッチングマスク膜15を設けていない従来の構成よりも、エッチングマスク膜15を設けたことによって大幅にレジスト膜17の厚さを薄くすることができる。
<Etching mask film 15>
In the mask blank 1 including the light shielding film 13 stacked on the phase shift film 11, an etching formed of a material having etching selectivity with respect to an etching gas used when etching the light shielding film 13 on the light shielding film 13. More preferably, the mask film 15 is further laminated. Since the light shielding film 13 has a function of ensuring a predetermined optical density (OD), there is a limit to reducing the thickness thereof. It is sufficient for the etching mask film 15 to have a film thickness that can function as an etching mask until dry etching for forming a pattern on the light shielding film 13 immediately below is completed. There are no restrictions. For this reason, the thickness of the etching mask film 15 can be made significantly thinner than the thickness of the light shielding film 13. The resist film 17 made of an organic material used as an etching mask in dry etching for forming a pattern on the etching mask film 15 is a film that only functions as an etching mask until dry etching of the etching mask film 15 is completed. Thickness is sufficient. For this reason, the thickness of the resist film 17 can be significantly reduced by providing the etching mask film 15 as compared with the conventional configuration in which the etching mask film 15 is not provided.

このエッチングマスク膜15は、遮光膜13がクロムを含有する材料で形成されている場合は、前記のケイ素を含有する材料で形成されることが好ましい。なお、この場合のエッチングマスク膜15は、有機系材料のレジスト膜との密着性が低い傾向があるため、エッチングマスク膜15の表面をHMDS(Hexamethyldisilazane)処理を施し、表面の密着性を向上させることが好ましい。なお、この場合のエッチングマスク膜15は、SiO、SiN、SiON等で形成されることがより好ましい。また、遮光膜13がクロムを含有する材料で形成されている場合におけるエッチングマスク膜15の材料として、前記のほか、タンタルを含有する材料も適用可能である。この場合におけるタンタルを含有する材料としては、タンタル金属のほか、タンタルに窒素、酸素、ホウ素および炭素から選ばれる一以上の元素を含有させた材料などが挙げられる。その材料として、たとえば、Ta、TaN、TaON、TaBN、TaBON、TaCN、TaCON、TaBCN、TaBOCNなどが挙げられる。一方、このエッチングマスク膜15は、遮光膜13がケイ素を含有する材料で形成されている場合は、前記のクロムを含有する材料で形成されることが好ましい。 In the case where the light shielding film 13 is formed of a material containing chromium, the etching mask film 15 is preferably formed of the material containing silicon. In this case, since the etching mask film 15 tends to have low adhesion to the resist film made of an organic material, the surface of the etching mask film 15 is subjected to HMDS (Hexamethyldisilazane) treatment to improve surface adhesion. It is preferable. In this case, the etching mask film 15 is more preferably formed of SiO 2 , SiN, SiON or the like. In addition to the above, a material containing tantalum is also applicable as the material of the etching mask film 15 when the light shielding film 13 is formed of a material containing chromium. Examples of the material containing tantalum in this case include a material in which tantalum contains one or more elements selected from nitrogen, oxygen, boron, and carbon in addition to tantalum metal. Examples of the material include Ta, TaN, TaON, TaBN, TaBON, TaCN, TaCON, TaBCN, TaBOCN, and the like. On the other hand, when the light shielding film 13 is formed of a material containing silicon, the etching mask film 15 is preferably formed of the material containing chromium.

<レジスト膜17>
本発明のマスクブランク1において、エッチングマスク膜15の表面に接して、有機系材料のレジスト膜17が100nm以下の膜厚で形成されていることが好ましい。DRAM hp32nm世代に対応する微細パターンの場合、エッチングマスク膜15に形成すべき転写パターンに、線幅が40nmのSRAF(Sub-Resolution Assist Feature)が設けられることがある。しかし、この場合でも前述のようにエッチングマスク膜15を設けたことによってレジスト膜17の膜厚を抑えることができ、これによってこのレジスト膜17で構成されたレジストパターンの断面アスペクト比が1:2.5と低くすることができるので、レジスト膜17の現像時、リンス時等にレジストパターンが倒壊や脱離することを抑制することができる。なお、レジスト膜17は、膜厚が80nm以下であることがより好ましい。
<Resist film 17>
In the mask blank 1 of the present invention, the resist film 17 made of an organic material is preferably formed with a film thickness of 100 nm or less in contact with the surface of the etching mask film 15. In the case of a fine pattern corresponding to the DRAM hp32 nm generation, the transfer pattern to be formed on the etching mask film 15 may be provided with SRAF (Sub-Resolution Assist Feature) having a line width of 40 nm. However, even in this case, the film thickness of the resist film 17 can be suppressed by providing the etching mask film 15 as described above, whereby the cross-sectional aspect ratio of the resist pattern constituted by the resist film 17 is 1: 2. .5, the resist pattern can be prevented from collapsing or detaching during development, rinsing, or the like. The resist film 17 preferably has a film thickness of 80 nm or less.

≪マスクブランクの製造方法≫
次に本発明のマスクブランクの製造方法を説明する。本発明のマスクブランクの製造方法は、先説明した本発明のマスクブランク1の製造方法であり、位相シフト膜11の成膜に斜入射回転スパッタ法を適用するところに特徴がある。先ず、斜入射回転スパッタ法による成膜を行う成膜装置の構成を説明する。
≪Mask blank manufacturing method≫
Next, the manufacturing method of the mask blank of this invention is demonstrated. The manufacturing method of the mask blank of the present invention is the manufacturing method of the mask blank 1 of the present invention described above, and is characterized in that the oblique incident rotation sputtering method is applied to the formation of the phase shift film 11. First, the configuration of a film forming apparatus for forming a film by the oblique incidence rotation sputtering method will be described.

<成膜装置>
図3に、本発明のマスクブランク1の製造方法に用いられる成膜装置の一例の模式図を示す。この図に示す成膜装置30は、斜入射回転スパッタ法による成膜が行われるスパッタ成膜装置である。この成膜装置30は、透光性基板3が載置される回転ステージ31と、この回転ステージ31に対して所定状態で配置されたスパッタリングターゲット33を備え、透光性基板3の主表面Sにスパッタリング法によって薄膜を形成することのできる成膜装置である。本発明の製造方法に用いることのできる成膜装置30では、回転ステージ31に載置された透光性基板3と、スパッタリングターゲット33とが所定の位置関係にある。
<Deposition system>
In FIG. 3, the schematic diagram of an example of the film-forming apparatus used for the manufacturing method of the mask blank 1 of this invention is shown. A film forming apparatus 30 shown in this figure is a sputter film forming apparatus in which film formation is performed by oblique incidence rotation sputtering. The film forming apparatus 30 includes a rotary stage 31 on which the translucent substrate 3 is placed, and a sputtering target 33 disposed in a predetermined state with respect to the rotary stage 31, and the main surface S of the translucent substrate 3. A film forming apparatus capable of forming a thin film by sputtering. In the film forming apparatus 30 that can be used in the manufacturing method of the present invention, the translucent substrate 3 placed on the rotary stage 31 and the sputtering target 33 are in a predetermined positional relationship.

すなわち、成膜装置30においては、スパッタリングターゲット33のスパッタ面33sが、回転ステージ31上の透光性基板3の主表面Sに対向し、かつ斜め上方となる位置に配置されるところが特徴的である。この成膜装置30は、これらの回転ステージ31およびスパッタリングターゲット33が収納される成膜室35を備え、この成膜室35内において透光性基板3上への薄膜のスパッタリング成膜が行われる構成である。成膜室35は、ガス導入口37と排気口39とを有し、成膜を行う真空槽としての機能を有する。   That is, the film forming apparatus 30 is characterized in that the sputtering surface 33 s of the sputtering target 33 is disposed at a position facing the main surface S of the translucent substrate 3 on the rotary stage 31 and obliquely upward. is there. The film forming apparatus 30 includes a film forming chamber 35 in which the rotary stage 31 and the sputtering target 33 are accommodated, and a thin film is formed on the translucent substrate 3 by sputtering in the film forming chamber 35. It is a configuration. The film formation chamber 35 has a gas introduction port 37 and an exhaust port 39 and functions as a vacuum chamber for film formation.

図4は、本発明の製造方法に用いることのできる成膜装置30の、透光性基板3と、スパッタリングターゲット33との位置関係を示す模式図である。成膜中、透光性基板3は回転ステージ31に載置される。回転ステージ31の回転によって、透光性基板3は、主表面Sの中心を通るとともに主表面Sに垂直な回転軸φを中心に回転する。   FIG. 4 is a schematic diagram showing the positional relationship between the light-transmitting substrate 3 and the sputtering target 33 in the film forming apparatus 30 that can be used in the manufacturing method of the present invention. During film formation, the translucent substrate 3 is placed on the rotary stage 31. By the rotation of the rotary stage 31, the translucent substrate 3 rotates around the rotation axis φ that passes through the center of the main surface S and is perpendicular to the main surface S.

スパッタリングターゲット33は、透光性基板3の主表面Sに対して所定の傾斜角θ(ターゲット傾斜角θ)を有するように配置される。つまり、スパッタリングターゲット33の中心Oを通り、スパッタ面33sに垂直なスパッタリングターゲット33のスパッタ面33sに対して垂直な中心軸φ1は、透光性基板3の回転軸φに対して斜めである。   The sputtering target 33 is arranged so as to have a predetermined inclination angle θ (target inclination angle θ) with respect to the main surface S of the translucent substrate 3. That is, the central axis φ1 perpendicular to the sputtering surface 33s of the sputtering target 33 passing through the center O of the sputtering target 33 and perpendicular to the sputtering surface 33s is oblique to the rotation axis φ of the translucent substrate 3.

またスパッタリングターゲット33は、透光性基板3の回転軸φと、スパッタ面33sの中心Oを通り透光性基板3の回転軸φに対して平行な直線φ2とが、所定のオフセット距離Doffだけずれた位置にあるように配置される。   Further, in the sputtering target 33, a rotation axis φ of the translucent substrate 3 and a straight line φ2 passing through the center O of the sputtering surface 33s and parallel to the rotation axis φ of the translucent substrate 3 are a predetermined offset distance Doff. It is arranged so that it is in a shifted position.

ここで、透光性基板3の主表面S上に成膜する薄膜の膜厚の面内均一性の向上のためには、透光性基板3とスパッタリングターゲット33との位置関係を適切なものにすることが必要である。このため本発明の成膜装置における、透光性基板3と、スパッタリングターゲット33との位置関係について、さらに説明するならば、次のとおりである。   Here, in order to improve the in-plane uniformity of the thickness of the thin film formed on the main surface S of the translucent substrate 3, the positional relationship between the translucent substrate 3 and the sputtering target 33 is appropriate. It is necessary to make it. Therefore, the positional relationship between the translucent substrate 3 and the sputtering target 33 in the film forming apparatus of the present invention will be further described as follows.

図3および図4に示すように、本発明に用いる成膜装置30では、スパッタリングターゲット33のスパッタ面33sの、透光性基板3の主表面Sに対するターゲット傾斜角θは、透光性基板3の主表面Sに成膜する薄膜における膜厚の面内均一性のみならず成膜速度に影響する。具体的には、良好な薄膜の膜厚の面内均一性を得るため、および大きな成膜速度を得るために、ターゲット傾斜角θは、0度から45度が適当である。また、好ましいターゲット傾斜角θは10度から30度であり、これにより透光性基板3の主表面Sに成膜する薄膜の膜厚の面内均一性を向上させることができる。   As shown in FIGS. 3 and 4, in the film forming apparatus 30 used in the present invention, the target inclination angle θ of the sputtering surface 33 s of the sputtering target 33 with respect to the main surface S of the translucent substrate 3 is determined by the translucent substrate 3. This affects not only the in-plane uniformity of the film thickness of the thin film formed on the main surface S but also the film forming rate. Specifically, the target inclination angle θ is suitably from 0 degree to 45 degrees in order to obtain a good in-plane uniformity of the film thickness of the thin film and to obtain a large film formation rate. Further, the preferable target inclination angle θ is 10 degrees to 30 degrees, whereby the in-plane uniformity of the thickness of the thin film formed on the main surface S of the translucent substrate 3 can be improved.

成膜装置30におけるオフセット距離Doffは、透光性基板3の主表面Sに成膜される薄膜における膜厚の面内均一性を確保すべき面積によって調整することができる。一般には、良好な面内均一性を確保すべき面積が大きい場合に、必要なオフセット距離Doffは大きくなる。例えば、152mm角の透光性基板3の場合、薄膜に転写パターンが形成される領域は、通常、透光性基板3の中心を基準とする132mm角の内側領域である。その132mm角の内側領域で、薄膜の膜厚分布が±1nm以内の精度を実現するためには、オフセット距離Doffは240mmから400mm程度が必要であり、好ましいオフセット距離Doffは300mmから380mmである。   The offset distance Doff in the film forming apparatus 30 can be adjusted by the area where the in-plane uniformity of the film thickness of the thin film formed on the main surface S of the translucent substrate 3 should be ensured. In general, when the area where good in-plane uniformity is to be ensured is large, the necessary offset distance Doff increases. For example, in the case of a 152 mm square translucent substrate 3, the region where the transfer pattern is formed on the thin film is usually a 132 mm square inner region with the center of the translucent substrate 3 as a reference. In order to realize the accuracy of the thin film thickness distribution within ± 1 nm in the 132 mm square inner region, the offset distance Doff needs to be about 240 mm to 400 mm, and the preferable offset distance Doff is 300 mm to 380 mm.

またこのようにオフセット距離Doffを設けたことにより、スパッタ成膜時に、スパッタリングターゲット33のスパッタ面33sから透光性基板3の主表面Sへのパーティクルの落下を防止できる。これにより、透光性基板3の主表面Sに成膜される薄膜にパーティクルが混入して欠陥になることを防止でき、成膜における欠陥発生率を抑えることが可能である。   Further, by providing the offset distance Doff in this way, it is possible to prevent particles from falling from the sputtering surface 33 s of the sputtering target 33 to the main surface S of the translucent substrate 3 during sputtering film formation. Thereby, it can prevent that a particle mixes into the thin film formed into the main surface S of the translucent board | substrate 3, and it becomes a defect, and it can suppress the defect generation rate in film-forming.

成膜装置30におけるスパッタリングターゲット33−透光性基板3間の垂直距離Hは、オフセット距離Doffにより最適範囲が変化する。この垂直距離Hは、透光性基板3の高さ位置から、スパッタリングターゲット33の中心Oの高さ位置までの距離であることとする。例えば、152mm角の透光性基板3内で良好な面内均一性を確保するためには、この垂直距離Hは、200mmから380mm程度が必要であり、好ましい垂直距離Hは210mmから300mmである。   The optimum range of the vertical distance H between the sputtering target 33 and the translucent substrate 3 in the film forming apparatus 30 varies depending on the offset distance Doff. The vertical distance H is a distance from the height position of the translucent substrate 3 to the height position of the center O of the sputtering target 33. For example, in order to ensure good in-plane uniformity within the 152 mm square translucent substrate 3, the vertical distance H needs to be about 200 mm to 380 mm, and the preferred vertical distance H is 210 mm to 300 mm. .

また一例として、この成膜装置30がマグネトロンスパッタリング装置である場合、スパッタリングターゲット33は、マグネトロン電極41に対して、バッキングプレート43を介して装着された状態となっている。尚、本発明のマスクブランクの製造方法には、斜入射回転スパッタ法による位相シフト膜の成膜が行われるが、斜入射回転スパッタ法が適用されるスパッタリング法であれば、マグネトロンスパッタリング装置に限定されることはなく、イオンビームスパッタリング装置であっても良い。また、マグネトロンスパッタリングの場合、マグネトロン電源はスパッタリングターゲットの材料によって直流(DC)電源または高周波(RF)電源を適宜に用いれば良い。例えば、導電性が低いターゲット(ケイ素ターゲット、半金属元素を含有しないあるいは含有量の少ないケイ素化合物ターゲットなど)を用いる場合においては、RFスパッタリングやイオンビームスパッタリングを適用することが好ましいが、成膜レートを考慮すると、RFスパッタリングを適用することがより好ましい。   Further, as an example, when the film forming apparatus 30 is a magnetron sputtering apparatus, the sputtering target 33 is attached to the magnetron electrode 41 via a backing plate 43. In the mask blank manufacturing method of the present invention, the phase shift film is formed by the oblique incidence rotation sputtering method. However, the sputtering method to which the oblique incidence rotation sputtering method is applied is limited to the magnetron sputtering apparatus. However, an ion beam sputtering apparatus may be used. In the case of magnetron sputtering, a direct current (DC) power source or a high frequency (RF) power source may be appropriately used as the magnetron power source depending on the material of the sputtering target. For example, when using a target with low conductivity (such as a silicon target or a silicon compound target that does not contain a metalloid element or has a low content), it is preferable to apply RF sputtering or ion beam sputtering. In view of the above, it is more preferable to apply RF sputtering.

以上のような構成の本発明に用いることのできる成膜装置30は、図5に示すようなスパッタリング装置のスパッタリングを行うための成膜部30aとして配置することができる。この図に示すスパッタリング装置は、成膜部30aを常に高真空状態に保持できるロードロック機構を有している。すなわち、成膜部30aには、搬送室51を介してロードロック室53が接続されている。これにより、成膜部30aへの透光性基板の導入を、一定の間隔で、継続的に行えるような装置構成とすることができる。   The film forming apparatus 30 that can be used in the present invention having the above-described configuration can be disposed as a film forming unit 30a for performing sputtering of the sputtering apparatus as shown in FIG. The sputtering apparatus shown in this figure has a load lock mechanism that can always maintain the film forming unit 30a in a high vacuum state. That is, the load lock chamber 53 is connected to the film forming unit 30 a via the transfer chamber 51. Thereby, it can be set as the apparatus structure which can introduce | transduce a translucent board | substrate to the film-forming part 30a continuously with a fixed space | interval.

図5に示すスパッタリング装置において、ロードロック室53には、大気とロードロック室53を隔離するバルブ55、およびロードロック室53と搬送室51とを隔離するバルブ57が取り付けられている。ロードロック室53としては、上記で説明した成膜部30aへの透光性基板の導入を一定の間隔で継続的に行うことができる枚葉式とすることができ、かつ所定の容積に設計されたものを設けることができる。   In the sputtering apparatus shown in FIG. 5, the load lock chamber 53 is provided with a valve 55 that isolates the load lock chamber 53 from the atmosphere, and a valve 57 that isolates the load lock chamber 53 and the transfer chamber 51. The load lock chamber 53 can be a single-wafer type in which the translucent substrate can be continuously introduced into the film forming unit 30a described above at a predetermined interval, and is designed to have a predetermined volume. Can be provided.

また、搬送室51には、ロボットアーム61が収納されており、ロードロック室53から成膜部30aへの透光性基板の導入を、ロボットアーム61によって行う構成となっている。ロボットアーム61は、例えばパンタグラフ形状の腕61aが図示A方向に開閉して伸縮することにより、その先端に設けたハンド61bを図示B方向に移動できる構成になっている。またロボットアーム61は、パンタグラフ形状の腕61aにおいて、ハンド61bが設けられた側とは逆の支点が回動自在に固定され、搬送室51内において図示C方向に回転できる構成になっている。さらにロボットアーム61は、前述の支点が、その回動方向に対して垂直な上下方向(紙面に対し垂直方向)に伸縮自在な構成である。さらに、成膜のスループットを向上させるためには、搬送室51に上記ロードロック室53と同様の構成を有するアンロードロック室63を追加しても良く、このアンロードロック室63にも、大気とアンロードロック室63を隔離するバルブ65、およびアンロードロック室63と搬送室51とを隔離するバルブ67が取り付けられている。   The transfer chamber 51 houses a robot arm 61, and the robot arm 61 introduces the translucent substrate from the load lock chamber 53 to the film forming unit 30 a. The robot arm 61 is configured such that, for example, a pantograph-shaped arm 61a opens and closes in the direction A in the drawing and expands and contracts to move the hand 61b provided at the tip thereof in the direction B in the drawing. Further, the robot arm 61 is configured such that a fulcrum opposite to the side on which the hand 61b is provided is fixed to the pantograph-shaped arm 61a so as to be rotatable, and the robot arm 61 can rotate in the C direction in the transfer chamber 51. Further, the robot arm 61 is configured such that the fulcrum can be expanded and contracted vertically (perpendicular to the paper surface) perpendicular to the rotation direction. Furthermore, in order to improve the deposition throughput, an unload lock chamber 63 having the same configuration as the load lock chamber 53 may be added to the transfer chamber 51. A valve 65 for isolating the unload lock chamber 63 and a valve 67 for isolating the unload lock chamber 63 and the transfer chamber 51 are attached.

<マスクブランクの製造手順>
本発明のマスクブランクの製造方法は、以上のような構成の成膜装置を用いて、先に図1〜図4を用いて説明した本発明のマスクブランク1(変形例のマスクブランク1aを含む。以降同様)を製造する方法である。
<Manufacturing procedure of mask blank>
The mask blank manufacturing method of the present invention includes the above-described mask blank 1 (including the modified mask blank 1a) described with reference to FIGS. The same applies hereinafter.

すなわち、本発明のマスクブランクの製造方法は、透光性基板3の凹欠陥部Fを有する主表面S上に、位相シフト膜11が設けられたマスクブランク1の製造方法である。位相シフト膜11を成膜する工程においては、透光性基板3を主表面Sの中心を通る回転軸で回転させることと、スパッタリングターゲットのスパッタ面を透光性基板3の凹欠陥部Fを有する主表面Sに対向させて斜めに配置することとを含む、いわゆる斜入射回転スパッタ法による成膜が行われる。   That is, the manufacturing method of the mask blank of the present invention is a manufacturing method of the mask blank 1 in which the phase shift film 11 is provided on the main surface S having the concave defect portion F of the translucent substrate 3. In the step of forming the phase shift film 11, the translucent substrate 3 is rotated around a rotation axis passing through the center of the main surface S, and the concave defect portion F of the translucent substrate 3 is formed on the sputtering surface of the sputtering target. Film formation is performed by a so-called oblique incidence rotation sputtering method, which includes disposing the main surface S so as to face the main surface S.

この位相シフト膜11を成膜する工程においては、斜入射回転スパッタ法により、透光性基板3の凹欠陥部Fを有する主表面S上に高透過層5を成膜する高透過層形成工程と、高透過層5よりも光透過率が低い低透過層7を高透過層5上に形成する低透過層形成工程とが行われる。高透過層形成工程で形成された高透過層5は、凹欠陥部F上に形成された部分の高透過層5の内部領域が低密度領域Dを有し、低密度領域Dにおける密度が、凹欠陥部Fのない主表面S上に形成された部分の高透過層5の内部領域における密度よりも相対的に低い。   In the step of forming the phase shift film 11, a highly transmissive layer forming step of forming the highly transmissive layer 5 on the main surface S having the concave defect portion F of the translucent substrate 3 by oblique incidence rotation sputtering. Then, a low transmission layer forming step of forming the low transmission layer 7 having a light transmittance lower than that of the high transmission layer 5 on the high transmission layer 5 is performed. In the high transmission layer 5 formed in the high transmission layer forming step, the inner region of the portion of the high transmission layer 5 formed on the concave defect portion F has the low density region D, and the density in the low density region D is The density is relatively lower than the density in the inner region of the highly transmissive layer 5 in the portion formed on the main surface S without the concave defect F.

<高透過層形成工程および低透過層形成工程>
高透過層形成工程および低透過層形成工程では、ケイ素を含有する材料からなるスパッタリングターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスを含むスパッタリングガス中での反応性スパッタリングを行なう。ここでは特に、低透過層形成工程でのスパッタリングガス中における窒素系ガスの混合比が、高透過層形成工程よりも低いところが特徴的である。これにより、低透過層形成工程においては、高透過層形成工程で成膜した高透過層5よりも窒素含有量が相対的に少なく、これにより高透過層5よりも光透過率が低い低透過層7を成膜する。
<High transmission layer formation process and low transmission layer formation process>
In the high permeable layer forming step and the low permeable layer forming step, reactive sputtering is performed in a sputtering gas containing a nitrogen-based gas and a rare gas using a sputtering target made of a material containing silicon. Here, it is particularly characteristic that the mixing ratio of the nitrogen-based gas in the sputtering gas in the low transmission layer forming step is lower than that in the high transmission layer forming step. Thereby, in the low transmission layer forming step, the nitrogen content is relatively less than that of the high transmission layer 5 formed in the high transmission layer forming step, and thereby the light transmission is lower than that of the high transmission layer 5. Layer 7 is deposited.

以上の高透過層形成工程および低透過層形成工程においてスパッタリングガスとして用いられる窒素系ガスは、窒素を含有するガスであれば何れのガスも適用可能である。マスクブランクの構成において説明したように、高透過層5および低透過層7は、酸素含有量を低く抑えることが好ましいため、酸素を含有しない窒素系ガスを適用することが好ましく、窒素ガス(Nガス)を適用することがより好ましい。 As the nitrogen-based gas used as the sputtering gas in the above-described high permeable layer forming step and low permeable layer forming step, any gas can be applied as long as it contains nitrogen. As described in the configuration of the mask blank, the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 preferably have a low oxygen content. Therefore, it is preferable to apply a nitrogen-based gas that does not contain oxygen. More preferably, 2 gas) is applied.

また高透過層形成工程および低透過層形成工程で用いられる、ケイ素を含有するスパッタリングターゲットとしては、ケイ素からなるケイ素ターゲットを用いても良い。また別の例として、ケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有させたものを用いても良い。これにより、ケイ素および窒素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する高透過層5および低透過層7が成膜される。この場合、半金属元素として、ホウ素、ゲルマニウム、アンチモンおよびテルルから選ばれる一以上の元素を含有させると好ましい。これらの半金属元素は、ターゲットの導電性を高めることが期待できる。このため、特にDCスパッタリング法によって高透過層5および低透過層7を形成する場合には、ターゲットにこれらの半金属元素を含有させることが望ましい。非金属元素としては、炭素、フッ素および水素から選ばれる一以上の元素を含有させても良い。   Moreover, a silicon target made of silicon may be used as a sputtering target containing silicon that is used in the high transmission layer forming step and the low transmission layer forming step. As another example, silicon containing one or more elements selected from metalloid elements and nonmetal elements may be used. Thereby, the high permeable layer 5 and the low permeable layer 7 containing one or more elements selected from a metalloid element and a nonmetallic element in silicon and nitrogen are formed. In this case, it is preferable that one or more elements selected from boron, germanium, antimony and tellurium are contained as the metalloid element. These metalloid elements can be expected to increase the conductivity of the target. For this reason, it is desirable to contain these metalloid elements in the target, particularly when the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 are formed by DC sputtering. As the nonmetallic element, one or more elements selected from carbon, fluorine and hydrogen may be contained.

以上の高透過層形成工程と低透過層形成工程とにおいては、同一のスパッタリングターゲットを用いても良いし、異なる組成のスパッタリングターゲットを用いても良い。しかしながら、高透過層形成工程と低透過層形成工程とにおいては、低透過層の形成と高透過層の形成に、異なるスパッタリングターゲットを用いた方が好ましい。低透過層と高透過層では窒素含有量が大きく異なり、スパッタリング成膜時におけるスパッタリングガスの窒素系ガスの混合比も大きく異なる。このため、低透過層をスパッタリング成膜したときのスパッタリングターゲットの表面状態と、高透過層をスパッタリング成膜したときのスパッタリングターゲットの表面状態は大きく異なる。高透過層を形成した後、そのままの表面状態のスパッタリングターゲットを用い、スパッタリングガスの窒素系ガスの混合比を変えて、低透過層を成膜しようとすると、スパッタリングターゲット等からの異物の発生が多発し、形成された低透過層に欠陥が多発してしまう恐れがある。低透過層の形成と高透過層の形成に異なるターゲットを用いれば、この懸念は起こらず、形成される膜の欠陥品質を高めることができる。   In the above high transmissive layer forming step and low transmissive layer forming step, the same sputtering target may be used, or sputtering targets having different compositions may be used. However, it is preferable to use different sputtering targets for the formation of the low transmission layer and the formation of the high transmission layer in the high transmission layer formation step and the low transmission layer formation step. The nitrogen content is greatly different between the low-permeability layer and the high-permeability layer, and the mixing ratio of the nitrogen-based gas of the sputtering gas during sputtering film formation is also greatly different. For this reason, the surface state of the sputtering target when the low transmission layer is formed by sputtering and the surface state of the sputtering target when the high transmission layer is formed by sputtering are greatly different. After forming a highly transmissive layer, using a sputtering target with the surface state as it is, changing the mixing ratio of the nitrogen-based gas of the sputtering gas and attempting to form a low transmissive layer, foreign matter is generated from the sputtering target, etc. There is a possibility that defects frequently occur in the formed low transmission layer. If different targets are used for the formation of the low transmission layer and the formation of the high transmission layer, this concern does not occur and the defect quality of the formed film can be improved.

低透過層の形成と高透過層の形成に異なる2つのスパッタリングターゲットを使用する場合、1つの成膜室内に2つのスパッタリングターゲットを配置する成膜装置の構成と、2つの成膜室を用意し、各成膜室にそれぞれ1つずつスパッタリングターゲットを配置する成膜装置の構成が適用可能である。高透過層形成工程と低透過層形成工程とを、異なる成膜室で行う場合においては、各成膜室同士をたとえば先に図5を用いて説明した成膜装置の搬送室を介して連結させた構成とすることが好ましい。これにより、透光性基板を大気放出させずに、高透過層形成工程と低透過層形成工程とを異なる成膜室において行うことが可能である。   When two different sputtering targets are used for the formation of the low transmission layer and the high transmission layer, a configuration of a film forming apparatus in which two sputtering targets are arranged in one film forming chamber and two film forming chambers are prepared. A structure of a film forming apparatus in which one sputtering target is arranged in each film forming chamber can be applied. When the high permeable layer forming step and the low permeable layer forming step are performed in different film forming chambers, the film forming chambers are connected to each other through, for example, the transfer chamber of the film forming apparatus described above with reference to FIG. It is preferable to have a configuration as described above. Thereby, it is possible to perform the high transmissive layer forming step and the low transmissive layer forming step in different film forming chambers without releasing the translucent substrate to the atmosphere.

他方、1つの成膜室内に1つのスパッタリングターゲットを配置した成膜装置を用い、高透過層と低透過層の両方を形成する場合においては、1つ目の層を形成した後に、2つ目の層を形成するためのスパッタリングガスの調整を行った後は、ダミー基板に成膜を行い、スパッタリングターゲットの表面状態を最適な状態にした後に、1つ目の層の上に2つ目の層を形成するようにすると好ましい。このようなプロセスで行えば、2つ目の層の欠陥品質を高めることができる。   On the other hand, in the case where both a high transmissive layer and a low transmissive layer are formed using a film forming apparatus in which one sputtering target is arranged in one film forming chamber, the second layer is formed after the first layer is formed. After adjusting the sputtering gas for forming the first layer, film formation is performed on the dummy substrate, the surface state of the sputtering target is optimized, and then the second layer is formed on the first layer. It is preferable to form a layer. By performing such a process, the defect quality of the second layer can be improved.

尚、高透過層形成工程および低透過層形成工程のうち、特に低透過層形成工程で用いられるケイ素を含有するスパッタリングターゲットとしては、ケイ素に遷移元素を含有させたものを用いてもよい。これにより、ケイ素および窒素に遷移金属を含有する低透過層7が成膜される。 Of the high permeable layer forming step and the low permeable layer forming step, a sputtering target containing silicon, particularly used in the low permeable layer forming step, may be one in which a transition element is contained in silicon. Thereby, the low-permeability layer 7 containing a transition metal in silicon and nitrogen is formed.

さらに高透過層形成工程および低透過層形成工程で用いられる、ケイ素を含有するスパッタリングターゲットとしては、何れの工程においてもケイ素ターゲットを用いることが好ましい。これにより、ArFエキシマレーザーの露光光に対する耐光性が良好でかつ光学特性の経時的な劣化が防止されるケイ素および窒素からなる高透過層5および低透過層7が成膜される。   Furthermore, as a sputtering target containing silicon used in the high permeable layer forming step and the low permeable layer forming step, it is preferable to use a silicon target in any step. As a result, the light-transmitting layer 5 and the low-transmitting layer 7 made of silicon and nitrogen, which have good light resistance to the exposure light of the ArF excimer laser and prevent deterioration of optical characteristics over time, are formed.

また特に、高透過層形成工程においては、低透過層7よりも窒素含有量が多い高透過層5を成膜するにあたり、ポイズンモードでの反応性スパッタリング法による成膜を行うことが好ましい。ポイズンモードによる成膜においては、成膜が不安定になる傾向を有する遷移モードとなる窒素系ガスの混合比率の範囲よりも、窒素系ガスの混合比率が多く設定された反応性スパッタリング法による成膜が行われる。一方、低透過層形成工程においては、高透過層5よりも窒素含有量が少ない低透過層7を成膜するにあたり、メタルモードでの反応性スパッタリング法による成膜を行うことが好ましい。メタルモードによる成膜においては、成膜が不安定になる傾向を有する遷移モードとなる窒素系ガスの混合比率の範囲よりも、窒素系ガスの混合比率が少なく設定された反応性スパッタリング法による成膜が行われる。   In particular, in the highly permeable layer forming step, when forming the highly permeable layer 5 having a higher nitrogen content than the low permeable layer 7, it is preferable to perform film formation by a reactive sputtering method in poison mode. In the film formation by the poison mode, the reactive sputtering method in which the mixing ratio of the nitrogen-based gas is set to be larger than the range of the mixing ratio of the nitrogen-based gas, which is a transition mode that tends to be unstable. A membrane is performed. On the other hand, in forming the low transmission layer 7 having a lower nitrogen content than the high transmission layer 5 in the low transmission layer forming step, it is preferable to perform film formation by a reactive sputtering method in a metal mode. In the metal mode film formation, the reactive sputtering method in which the nitrogen gas mixture ratio is set lower than the range of the nitrogen gas mixture ratio in the transition mode, which tends to be unstable. A membrane is performed.

これにより、高透過層5および低透過層7ともに、成膜時の成膜レートや電圧の変動が小さい成膜条件による反応性スパッタリングで成膜することが可能となり、その結果、組成および光学特性の均一性が高く、かつ低欠陥の位相シフト膜11を形成することができる。   As a result, both the high transmissive layer 5 and the low transmissive layer 7 can be formed by reactive sputtering under film formation conditions in which film formation rate and voltage fluctuation during film formation are small. As a result, composition and optical characteristics The phase shift film 11 having high uniformity and low defects can be formed.

尚、透光性基板3上に、1層の高透過層5と1層の低透過層7とからなる積層構造10を複数組積層する場合、以上のような高透過層形成工程および低透過層形成工程を、この順に繰り返し行えば良い。また、図2の変形例1のマスクブランク1aを作製する場合であれば、透光性基板3における主表面S上に対して、高透過層形成工程による高透過層5の形成および低透過層形成工程による低透過層7の形成をこの順で必要回数繰り返し行った後、高透過層形成工程による高透過層5の形成を行う。   When a plurality of laminated structures 10 each composed of one high transmission layer 5 and one low transmission layer 7 are laminated on the translucent substrate 3, the above high transmission layer forming step and low transmission are performed. The layer formation process may be repeated in this order. Further, in the case of manufacturing the mask blank 1a of the modified example 1 of FIG. 2, the formation of the high transmission layer 5 and the low transmission layer on the main surface S of the translucent substrate 3 by the high transmission layer forming step. After the formation of the low transmission layer 7 by the forming process is repeated as many times as necessary in this order, the high transmission layer 5 is formed by the high transmission layer forming process.

また以上のような高透過層形成工程および低透過層形成工程では、これらの工程によって得られる位相シフト膜11が、露光光(例えばArFエキシマレーザ光)に対する所定の位相差と所定の透過率を満たすように、それぞれ屈折率nと消衰係数kが所定の範囲に設定された高透過層5および低透過層7を形成する必要がある。このため、高透過層形成工程および低透過層形成工程では、窒素系ガスと希ガスとの混合ガスの比率を調整する。またこの他にも、成膜雰囲気の圧力、スパッタリングターゲットに印加する電力、スパッタリングターゲットと透光性基板3との間の距離等の位置関係なども調整されるが、これらの成膜条件は成膜装置に固有のものであり、形成される高透過層5および低透過層7が、所望の屈折率nおよび消衰係数kになるように適宜調整されるものであある。   In the high transmission layer forming process and the low transmission layer forming process as described above, the phase shift film 11 obtained by these processes has a predetermined phase difference and a predetermined transmittance with respect to exposure light (for example, ArF excimer laser light). It is necessary to form the high transmissive layer 5 and the low transmissive layer 7 in which the refractive index n and the extinction coefficient k are set within predetermined ranges so as to satisfy the above. For this reason, in the highly permeable layer forming step and the low permeable layer forming step, the ratio of the mixed gas of the nitrogen-based gas and the rare gas is adjusted. In addition, the positional relationship such as the pressure of the film formation atmosphere, the power applied to the sputtering target, and the distance between the sputtering target and the translucent substrate 3 is also adjusted. It is unique to the membrane device, and the formed high transmission layer 5 and low transmission layer 7 are appropriately adjusted so as to have a desired refractive index n and extinction coefficient k.

<最上層形成工程>
位相シフト膜11が、透光性基板3から最も離れた位置に、ケイ素および酸素を含有する材料で形成された最上層9を備えている場合、高透過層形成工程および低透過層形成工程が終了した後に、最上層形成工程を行う。この最上層形成工程では、高透過層形成工程および低透過層形成工程に連続して、斜入射回転スパッタ法による最上層9の成膜を行う。
<Top layer formation process>
When the phase shift film 11 includes the uppermost layer 9 formed of a material containing silicon and oxygen at a position farthest from the translucent substrate 3, the high transmission layer formation step and the low transmission layer formation step are performed. After the completion, the uppermost layer forming step is performed. In the uppermost layer forming step, the uppermost layer 9 is formed by the oblique incidence rotation sputtering method, following the high transmissive layer forming step and the low transmissive layer forming step.

最上層形成工程では、ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるスパッタリングターゲットを用い、窒素ガスと酸素ガスと希ガスとを含むスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって最上層9を形成する。この最上層形成工程は、層の厚さ方向でほぼ同じ組成である構成、および組成傾斜した構成のいずれの最上層9の形成にも適用できる。また、最上層形成工程では、二酸化ケイ素(SiO)ターゲットまたは二酸化ケイ素(SiO)に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、希ガスおよび必要に応じて窒素系ガスを含むスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって形成する最上層9を形成しても良い。この最上層形成工程も、層の厚さ方向でほぼ同じ組成である構成と、組成傾斜した構成いずれの最上層9の形成にも適用できる。 In the uppermost layer forming step, a silicon target or a sputtering target made of a material containing at least one element selected from a metalloid element and a nonmetallic element is used in a sputtering gas containing nitrogen gas, oxygen gas, and rare gas. The top layer 9 is formed by reactive sputtering at This uppermost layer forming step can be applied to the formation of the uppermost layer 9 having a configuration having substantially the same composition in the layer thickness direction and a composition having a gradient composition. In the uppermost layer forming step, a silicon dioxide (SiO 2 ) target or a target made of a material containing at least one element selected from a metalloid element and a non-metal element in silicon dioxide (SiO 2 ) is used, and a rare gas and If necessary, the uppermost layer 9 formed by reactive sputtering in a sputtering gas containing a nitrogen-based gas may be formed. This uppermost layer forming step can also be applied to the formation of the uppermost layer 9 in either a configuration having substantially the same composition in the layer thickness direction or a configuration having a composition gradient.

組成傾斜した最上層9を形成する場合、上述した反応性スパッタリングによってケイ素および窒素を含有する材料層を形成した後、この材料層の少なくとも表層を酸化させる処理を追加で行う。これにより、層の厚さ方向で組成傾斜した最上層9を形成する。この場合における材料層の表層を酸化させる処理としては、大気中などの酸素を含有する気体中における加熱処理、オゾンや酸素プラズマを最上層に接触させる処理などがあげられる。これによっても、透光性基板3から遠ざかっていくに従い、層中の酸素含有量が増加していくように組成傾斜した最上層9が得られる。尚、前記のケイ素および窒素を含有する材料層は、高透過層5または低透過層7と同じ成膜条件による反応性スパッタリングで形成してもよい。   In the case of forming the uppermost layer 9 having the composition gradient, after the material layer containing silicon and nitrogen is formed by the reactive sputtering described above, an additional process of oxidizing at least the surface layer of the material layer is performed. Thereby, the uppermost layer 9 having a composition gradient in the thickness direction of the layer is formed. Examples of the treatment for oxidizing the surface layer of the material layer in this case include a heat treatment in an oxygen-containing gas such as the air, and a treatment in which ozone or oxygen plasma is brought into contact with the uppermost layer. Also by this, as the distance from the translucent substrate 3 increases, the top layer 9 having a composition gradient is obtained so that the oxygen content in the layer increases. The material layer containing silicon and nitrogen may be formed by reactive sputtering under the same film formation conditions as those of the high transmission layer 5 or the low transmission layer 7.

また組成傾斜した構成の最上層9を形成する最上層形成工程の他の例として、上述した最上層形成工程において、スパッタリングガスに含まれる各ガス成分の混合比を変化させた反応性スパッタリングを適用しても良い。これにより、層の厚さ方向で組成傾斜した最上層9を形成することができる。この場合、例えば成膜の進行に従って、スパッタリングガス中における酸素の混合比を増大させる。これにより、透光性基板3から遠ざかっていくに従い、層中の酸素含有量が増加していくように組成傾斜した最上層9が得られる。   Further, as another example of the uppermost layer forming step for forming the uppermost layer 9 having a composition gradient, reactive sputtering in which the mixing ratio of each gas component contained in the sputtering gas is applied in the uppermost layer forming step described above is applied. You may do it. Thereby, the uppermost layer 9 having a composition gradient in the thickness direction of the layer can be formed. In this case, for example, the oxygen mixing ratio in the sputtering gas is increased as the film formation proceeds. Thereby, as the distance from the translucent substrate 3 increases, an uppermost layer 9 having a composition gradient is obtained so that the oxygen content in the layer increases.

本発明のマスクブランク1が、位相シフト膜11上に遮光膜13を積層した構成である場合、位相シフト膜11を形成した後に遮光膜形成工程を行う。また、遮光膜13上にエッチングマスク膜15を積層した構成である場合、遮光膜形成工程の後にエッチングマスク膜形成工程を行う。これらの遮光膜形成工程およびエッチングマスク膜形成工程は、それぞれの成膜方法が限定されることはなく、例えばスパッタ法が適用される。さらに、マスクブランク1がエッチングマスク膜15上にレジスト膜17を積層した構成である場合、エッチングマスク膜形成工程の後にレジスト膜形成工程を行う。レジスト膜形成工程は、例えばスピン塗布法が適用される。   When the mask blank 1 of the present invention has a configuration in which the light shielding film 13 is laminated on the phase shift film 11, the light shielding film forming step is performed after the phase shift film 11 is formed. In the case where the etching mask film 15 is laminated on the light shielding film 13, the etching mask film forming process is performed after the light shielding film forming process. In the light shielding film forming step and the etching mask film forming step, the respective film forming methods are not limited, and, for example, a sputtering method is applied. Further, when the mask blank 1 has a structure in which a resist film 17 is laminated on the etching mask film 15, a resist film forming process is performed after the etching mask film forming process. For example, a spin coating method is applied to the resist film forming step.

≪位相シフトマスク≫
図6は、本発明の位相シフトマスクの構成を示す断面図である。この図に示すように、位相シフトマスク2は、上述した本発明のマスクブランクにおける位相シフト膜に転写パターン20が形成されていることを特徴としている。尚、ここでは、図1を用いて説明したマスクブランク1の位相シフト膜11に転写パターン20を形成した構成を、図6に例示して説明を行うが、図2に示した変形例のマスクブランク1aも、同様に各位相シフト膜11aに転写パターンが形成される。これは、以降に説明する位相シフトマスクの製造方法においても同様である。
≪Phase shift mask≫
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the phase shift mask of the present invention. As shown in this figure, the phase shift mask 2 is characterized in that a transfer pattern 20 is formed on the phase shift film in the above-described mask blank of the present invention. Here, the configuration in which the transfer pattern 20 is formed on the phase shift film 11 of the mask blank 1 described with reference to FIG. 1 will be described with reference to FIG. 6, but the mask of the modified example shown in FIG. Similarly, in the blank 1a, a transfer pattern is formed on each phase shift film 11a. The same applies to the method of manufacturing a phase shift mask described below.

すなわち、位相シフトマスク2は、透光性基板3における中央部分の転写パターン形成領域3aに、位相シフト膜11をパターニングしてなる転写パターン20を有する。また、転写パターン形成領域3aの外周領域3bは、位相シフト膜11の上部に残された遮光膜13で覆われている。そして特に、透光性基板3における凹欠陥部Fが、転写パターン20のうち、位相シフトを利用する微細な転写パターンが形成される領域には配置されないように、すなわち大面積の位相シフト膜20からなる転写パターン20aで凹欠陥部Fを覆った構成である。   That is, the phase shift mask 2 has a transfer pattern 20 formed by patterning the phase shift film 11 in the transfer pattern forming region 3 a at the center of the translucent substrate 3. Further, the outer peripheral region 3 b of the transfer pattern forming region 3 a is covered with a light shielding film 13 left on the phase shift film 11. In particular, the concave defect portion F in the translucent substrate 3 is not disposed in a region of the transfer pattern 20 where a fine transfer pattern using phase shift is formed, that is, a large-area phase shift film 20. The concave defect portion F is covered with a transfer pattern 20a made of

ここで、この凹欠陥部Fの上部の位相シフト膜11における最も透光性基板3側の高透過層5には、上述したように周囲よりも密度が低い低密度領域(図示省略)が存在する。しかしながら、高透過層5は元々透過率が高い層であるため、この高透過層5が低密度に形成されても、それに起因する位相シフト膜の膜厚方向の全体での透過率の上昇度合いは低く、このような位相シフト膜11を有する位相シフトマスク2においては、低密度領域によるパターンの露光転写への影響を小さく抑えることができる。また、この凹欠陥部F上の転写パターン20aが、この低密度領域の存在によって設定を外れた位相シフト量となっていたとしても、この位相シフトマスク2を用いたパターン露光による微細な露光パターンの形成に影響を及ぼすことはない。   Here, as described above, a low-density region (not shown) having a lower density than the surroundings exists in the high-transmission layer 5 closest to the translucent substrate 3 in the phase shift film 11 above the concave defect portion F. To do. However, since the high transmission layer 5 is originally a layer having a high transmittance, even if the high transmission layer 5 is formed at a low density, the degree of increase in the overall transmittance in the film thickness direction of the phase shift film resulting therefrom. The phase shift mask 2 having such a phase shift film 11 can suppress the influence of the low density region on the exposure and transfer of the pattern. Further, even if the transfer pattern 20a on the concave defect portion F has a phase shift amount that is not set due to the presence of the low density region, a fine exposure pattern by pattern exposure using the phase shift mask 2 is used. Does not affect the formation of

≪位相シフトマスクの製造方法≫
図7は、本発明の位相シフトマスクの製造工程図である。この図に示すように、本発明の位相シフトマスクの製造方法は、前記の製造方法で製造されたマスクブランク1の位相シフト膜11に転写パターン20を形成する工程を有することを特徴としている。以下、図7に基づいて位相シフトマスクの製造方法を説明する。尚、ここでは、遮光膜13にはクロムを含有する材料を適用し、エッチングマスク膜15にはケイ素を含有する材料を適用した場合を例示した。
≪Phase shift mask manufacturing method≫
FIG. 7 is a manufacturing process diagram of the phase shift mask of the present invention. As shown in this figure, the method for manufacturing a phase shift mask according to the present invention is characterized in that it has a step of forming a transfer pattern 20 on the phase shift film 11 of the mask blank 1 manufactured by the above manufacturing method. Hereinafter, a method of manufacturing the phase shift mask will be described with reference to FIG. Here, a case where a material containing chromium is applied to the light shielding film 13 and a material containing silicon is applied to the etching mask film 15 is illustrated.

先ず、図7Aに示すように、マスクブランク1におけるレジスト膜17に対して、位相シフト膜11に形成すべき転写パターン(位相シフトパターン)である第1のパターンを露光描画し、さらに現像処理等の所定の処理を行い、転写パターンを有する第1のレジストパターン17aを形成する。この際、透光性基板3の凹欠陥部Fが、位相シフトを利用しない第1のレジストパターン17aで覆われるパターン設計とする。   First, as shown in FIG. 7A, a first pattern, which is a transfer pattern (phase shift pattern) to be formed on the phase shift film 11, is exposed and drawn on the resist film 17 in the mask blank 1, and further developed, etc. The predetermined process is performed to form a first resist pattern 17a having a transfer pattern. At this time, the pattern design is such that the concave defect portion F of the translucent substrate 3 is covered with the first resist pattern 17a that does not use the phase shift.

次いで図7Bに示すように、第1のレジストパターン17aをマスクとして、フッ素系ガスを用いたエッチングマスク膜15のドライエッチングを行い、エッチングマスク膜15に第1のパターン(エッチングマスクパターン15a)を形成する。しかる後、第1のレジストパターン17aを除去する。   Next, as shown in FIG. 7B, dry etching of the etching mask film 15 using a fluorine-based gas is performed using the first resist pattern 17a as a mask, and the first pattern (etching mask pattern 15a) is applied to the etching mask film 15. Form. Thereafter, the first resist pattern 17a is removed.

次に図7Cに示すように、エッチングマスクパターン15aをマスクとして、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いた遮光膜13のドライエッチングを行い、遮光膜13に第1のパターン(遮光膜パターン13a)を形成する。   Next, as shown in FIG. 7C, using the etching mask pattern 15a as a mask, the light shielding film 13 is dry-etched using a mixed gas of chlorine-based gas and oxygen gas, and the first pattern (light shielding film) is formed on the light shielding film 13. Pattern 13a) is formed.

その後、図7Dに示すように、遮光膜パターン13aをマスクとして、フッ素系ガスを用いた位相シフト膜11のドライエッチングを行い、位相シフト膜11に第1のパターン(転写パターン20)を形成する。この際、同時に遮光膜パターン13a上のエッチングマスクパターン15a(図7C参照)も除去する。   Thereafter, as shown in FIG. 7D, the phase shift film 11 using fluorine-based gas is dry-etched using the light shielding film pattern 13a as a mask to form a first pattern (transfer pattern 20) on the phase shift film 11. . At the same time, the etching mask pattern 15a (see FIG. 7C) on the light shielding film pattern 13a is also removed.

次に、図7Eに示すように、透光性基板3における外周領域3bを覆う形状で、第2のレジストパターン21を形成する。この際、先ず透光性基板3上に、レジスト膜をスピン塗布法によって形成する。次に、遮光膜パターン13aを残すべき透光性基板3における外周領域3bを覆う形状となるように、レジスト膜に対してを露光し、さらに現像処理等の所定の処理を行い、第2のレジストパターン21を形成する。その後、第2のレジストパターン21をマスクとして、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いた遮光膜パターン13aのドライエッチングを行い、遮光膜パターン13aに第2のパターン(遮光パターン13b)を形成する。その後、第2のレジストパターン21を除去し、洗浄等の所定の処理を行う。以上により、図6に示した位相シフトマスク2が得られる。   Next, as shown in FIG. 7E, a second resist pattern 21 is formed in a shape covering the outer peripheral region 3b of the translucent substrate 3. At this time, first, a resist film is formed on the translucent substrate 3 by a spin coating method. Next, the resist film is exposed so as to have a shape covering the outer peripheral region 3b of the translucent substrate 3 where the light shielding film pattern 13a is to be left, and a predetermined process such as a development process is further performed. A resist pattern 21 is formed. Thereafter, using the second resist pattern 21 as a mask, the light shielding film pattern 13a is dry-etched using a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas, and the second pattern (light shielding pattern 13b) is applied to the light shielding film pattern 13a. Form. Thereafter, the second resist pattern 21 is removed, and a predetermined process such as cleaning is performed. Thus, the phase shift mask 2 shown in FIG. 6 is obtained.

前記のドライエッチングで使用される塩素系ガスとしては、Clが含まれていれば特に制限はない。たとえば、塩素系ガスとして、Cl、SiCl、CHCl、CHCl、CCl、BCl等があげられる。また、前記のドライエッチングで使用されるフッ素系ガスとしては、Fが含まれていれば特に制限はない。たとえば、フッ素系ガスとして、CHF、CF、C、C、SF等があげられる。特に、Cを含まないフッ素系ガスは、ガラス基板に対するエッチングレートが比較的低いため、ガラス基板へのダメージをより小さくすることができる。 The chlorine-based gas used in the dry etching is not particularly limited as long as it contains Cl. For example, a chlorine-based gas, Cl 2, SiCl 2, CHCl 3, CH 2 Cl 2, CCl 4, BCl 3 and the like. Further, the fluorine-based gas used in the dry etching is not particularly limited as long as F is contained. For example, a fluorine-based gas, CHF 3, CF 4, C 2 F 6, C 4 F 8, SF 6 and the like. In particular, since the fluorine-based gas not containing C has a relatively low etching rate with respect to the glass substrate, damage to the glass substrate can be further reduced.

≪半導体デバイスの製造方法≫
本発明の半導体デバイスの製造方法は、前記の位相シフトマスクまたは前記のマスクブランクを用いて製造された位相シフトマスクを用い、基板上のレジスト膜に対して位相シフトマスクの転写パターンを露光転写することを特徴としている。このような半導体デバイスの製造方法は、次のように行う。
≪Semiconductor device manufacturing method≫
The semiconductor device manufacturing method of the present invention uses the phase shift mask manufactured using the phase shift mask or the mask blank, and exposes and transfers the transfer pattern of the phase shift mask to the resist film on the substrate. It is characterized by that. The manufacturing method of such a semiconductor device is performed as follows.

先ず、半導体デバイスを形成する基板を用意する。この基板は、例えば半導体基板であっても良いし、半導体薄膜を有する基板であっても良いし、さらにこれらの上部に微細加工膜が成膜されたものであっても良い。用意した基板上にレジスト膜を成膜し、このレジスト膜に対して、本発明の位相シフトマスクを用いたパターン露光を行ない、位相シフトマスクに形成された転写パターンをレジスト膜に露光転写する。この際、露光光としては、転写パターンを構成する位相シフト膜に対応する露光光を用いることとし、例えばここではArFエキシマレーザ光を用いる。   First, a substrate for forming a semiconductor device is prepared. This substrate may be, for example, a semiconductor substrate, a substrate having a semiconductor thin film, or a substrate on which a finely processed film is formed. A resist film is formed on the prepared substrate, pattern exposure using the phase shift mask of the present invention is performed on the resist film, and the transfer pattern formed on the phase shift mask is exposed and transferred to the resist film. At this time, as the exposure light, exposure light corresponding to the phase shift film constituting the transfer pattern is used. For example, ArF excimer laser light is used here.

以上の後、転写パターンが露光転写されたレジスト膜を現像処理してレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクにして基板の表層に対してエッチング加工を施したり不純物を導入する処理を行う。処理が終了した後には、レジストパターンを除去する。   Thereafter, the resist film to which the transfer pattern is exposed and transferred is developed to form a resist pattern, and the resist layer is used as a mask to perform etching processing or introduce impurities into the surface layer of the substrate. After the processing is completed, the resist pattern is removed.

以上のような処理を、転写用マスクを交換しつつ基板上において繰り返し行い、さらに必要な加工処理を行うことにより、半導体デバイスを完成させる。   The semiconductor device is completed by repeatedly performing the above processing on the substrate while exchanging the transfer mask, and further performing necessary processing.

以上のような半導体デバイスの製造においては、本発明の位相シフトマスクを用いることにより、基板上のレジスト膜に位相シフトマスクの転写パターンを露光転写しても転写不良を発生することはなく、このレジスト膜に設計仕様を十分に満たす精度でパターンを転写することができる。このため、このレジスト膜のパターンをマスクとして、下層膜をドライエッチングして回路パターンを形成した場合、精度不足に起因する配線短絡や断線のない高精度の回路パターンを形成することができる。   In the manufacture of the semiconductor device as described above, by using the phase shift mask of the present invention, no transfer defect occurs even if the transfer pattern of the phase shift mask is exposed and transferred to the resist film on the substrate. The pattern can be transferred to the resist film with sufficient accuracy to meet the design specifications. For this reason, when the circuit pattern is formed by dry etching the lower layer film using this resist film pattern as a mask, a highly accurate circuit pattern free from wiring short-circuiting or disconnection due to insufficient accuracy can be formed.

以下、実施例により、図1および必要図面を参照しつつ、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。   Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described more specifically by way of example with reference to FIG. 1 and necessary drawings.

[マスクブランクの製造]
主表面の寸法が約152mm×約152mmで、厚さが約6.35mmの合成石英ガラスからなる透光性基板3を準備した。この透光性基板3は、端面及び主表面Sが所定の表面粗さに研磨され、その後、所定の洗浄処理および乾燥処理を施されたものであり、複数個所に深さ40nm以下の凹欠陥部Fを有するものである。
[Manufacture of mask blanks]
A translucent substrate 3 made of synthetic quartz glass having a main surface dimension of about 152 mm × about 152 mm and a thickness of about 6.35 mm was prepared. The translucent substrate 3 is obtained by polishing the end surface and the main surface S to a predetermined surface roughness, and then performing a predetermined cleaning process and a drying process. Part F is included.

次に、図3〜図5を用いて説明した斜入射回転スパッタ法による成膜を行う成膜装置における成膜室35内の回転ステージ31上に透光性基板3を載置した。バッキングプレート43には、スパッタリングターゲット33としてケイ素(Si)ターゲットを装着した。尚、この成膜装置としては、スパッタリングターゲット33のスパッタ面33sと透光性基板3の主表面Sとのターゲット傾斜角θが15度、スパッタリングターゲット33と透光性基板3とのオフセット距離Doffが340mm、スパッタリングターゲット33−透光性基板3との間の垂直距離(H)が280mmに設定されたものを用いた。   Next, the translucent substrate 3 was placed on the rotating stage 31 in the film forming chamber 35 in the film forming apparatus for forming the film by the oblique incidence rotary sputtering method described with reference to FIGS. A silicon (Si) target was mounted on the backing plate 43 as the sputtering target 33. In this film forming apparatus, the target inclination angle θ between the sputtering surface 33 s of the sputtering target 33 and the main surface S of the translucent substrate 3 is 15 degrees, and the offset distance Doff between the sputtering target 33 and the translucent substrate 3. Was set to 340 mm, and the vertical distance (H) between the sputtering target 33 and the translucent substrate 3 was set to 280 mm.

次いで、成膜室35内は排気口39を介して真空ポンプにより排気し、成膜室35内の雰囲気が形成する薄膜の特性に影響しない真空度まで達した後、ガス導入口37から窒素を含む混合ガスを導入し、RF電源(図示せず)を用いてマグネトロン電極41にRF電力を印加し、スパッタリングによる成膜を行った。RF電源はアーク検出機能を持ち、スパッタリング中の放電状態を監視することができる。成膜室35内部の圧力は圧力計(図示せず)によって測定した。   Next, the inside of the film forming chamber 35 is evacuated by a vacuum pump through the exhaust port 39, and after reaching a vacuum level that does not affect the characteristics of the thin film formed by the atmosphere in the film forming chamber 35, nitrogen is supplied from the gas inlet 37. The mixed gas was introduced, RF power was applied to the magnetron electrode 41 using an RF power source (not shown), and film formation was performed by sputtering. The RF power supply has an arc detection function and can monitor the discharge state during sputtering. The pressure inside the film forming chamber 35 was measured with a pressure gauge (not shown).

そして、アルゴン(Ar)および窒素(N)の混合ガス(流量比 Ar:N=1:3,圧力=0.09Pa)をスパッタリングガスとし、RF電源の電力を2.8kWとし、反応性スパッタリング(RFスパッタリング)により、透光性基板3の主表面S上に、ケイ素および窒素からなる高透過層5(Si:N=46at%:54at%)を55nmの厚さで形成した。別の透光性基板の主表面に対して、同条件で高透過層5のみを形成し、分光エリプソメーター(J.A.Woollam社製 M−2000D)を用いてこの高透過層5の光学特性を測定したところ、波長193nmにおける屈折率nが2.52、消衰係数kが0.39であった。なお、この高透過層5を成膜する際に用いた条件は、その使用したRFスパッタ装置で事前に、スパッタリングガスにおけるArガスとNガスとの混合ガス中のNガスの流量比と、成膜速度との関係を検証し、反応モード(ポイズンモード)の領域で安定的に成膜できる流量比等の成膜条件を選定している。なお、高透過層5の組成は、X線光電子分光法(XPS)による測定によって得られた結果である。以下、他の膜に関しても同様である。 Then, a mixed gas of argon (Ar) and nitrogen (N 2 ) (flow rate ratio: Ar: N 2 = 1: 3, pressure = 0.09 Pa) is used as the sputtering gas, and the power of the RF power source is set to 2.8 kW. A highly transmissive layer 5 (Si: N = 46 at%: 54 at%) made of silicon and nitrogen was formed on the main surface S of the translucent substrate 3 by sputtering (RF sputtering) to a thickness of 55 nm. Only the highly transmissive layer 5 is formed on the main surface of another translucent substrate under the same conditions, and the optical property of the highly transmissive layer 5 is measured using a spectroscopic ellipsometer (M-2000D manufactured by JA Woollam). When the characteristics were measured, the refractive index n at a wavelength of 193 nm was 2.52, and the extinction coefficient k was 0.39. The conditions used when forming the highly permeable layer 5 are as follows: the flow ratio of N 2 gas in the mixed gas of Ar gas and N 2 gas in the sputtering gas is determined in advance by the RF sputtering apparatus used; Then, the relationship with the film forming speed is verified, and film forming conditions such as a flow rate ratio capable of stably forming a film in the reaction mode (poison mode) region are selected. The composition of the high transmission layer 5 is a result obtained by measurement by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The same applies to other films.

次に、高透過層5の成膜に連続し、アルゴン(Ar)および窒素(N)の混合ガス(流量比 Ar:N=2:3,圧力=0.035Pa)をスパッタリングガスとし、RF電源の電力を2.8kWとし、反応性スパッタリング(RFスパッタリング)により、ケイ素および窒素からなる低透過層7(Si:N=59at%:41at%)を12nmの厚さで形成した。別の透光性基板の主表面に対して、同条件で低透過層7のみを形成し、分光エリプソメーター(J.A.Woollam社製 M−2000D)を用いてこの低透過層7の光学特性を測定したところ、波長193nmにおける屈折率nが1.85、消衰係数kが1.70であった。なお、この低透過層7を成膜する際に用いた条件は、その使用したRFスパッタ装置で事前に、スパッタリングガスにおけるArガスとNガスとの混合ガス中のNガスの流量比と、成膜速度との関係を検証し、メタルモードの領域で安定的に成膜できる流量比等の成膜条件を選定している。 Next, following the film formation of the high transmission layer 5, a mixed gas of argon (Ar) and nitrogen (N 2 ) (flow rate ratio Ar: N 2 = 2: 3, pressure = 0.035 Pa) is used as a sputtering gas, A low transmission layer 7 (Si: N = 59 at%: 41 at%) made of silicon and nitrogen was formed to a thickness of 12 nm by reactive sputtering (RF sputtering) with an RF power supply of 2.8 kW. Only the low transmission layer 7 is formed on the main surface of another translucent substrate under the same conditions, and the optical characteristics of the low transmission layer 7 are measured using a spectroscopic ellipsometer (M-2000D manufactured by JA Woollam). When the characteristics were measured, the refractive index n at a wavelength of 193 nm was 1.85, and the extinction coefficient k was 1.70. The conditions used when forming the low-permeability layer 7 are as follows: the flow ratio of N 2 gas in the mixed gas of Ar gas and N 2 gas in the sputtering gas is determined in advance by the RF sputtering apparatus used; Then, the relationship with the film forming speed is verified, and film forming conditions such as a flow rate ratio capable of stably forming a film in the metal mode region are selected.

次に、同じ成膜装置における成膜室35内の回転ステージ31上に、高透過層5および低透過層7が積層された透光性基板3を載置した。バッキングプレート43には、スパッタリングターゲット33として二酸化ケイ素(SiO)ターゲットを装着した。そして、アルゴン(Ar)ガス(圧力=0.03Pa)をスパッタリングガスとし、RF電源の電力を1.5kWとし、RFスパッタリングにより、低透過層7上に、ケイ素および酸素からなる最上層9を4nmの厚さで形成した。なお、別の透光性基板の主表面に対して、同条件で最上層9のみを形成し、分光エリプソメーター(J.A.Woollam社製 M−2000D)を用いてこの最上層9の光学特性を測定したところ、波長193nmにおける屈折率nが1.56、消衰係数kが0.00であった。 Next, the translucent substrate 3 on which the high transmission layer 5 and the low transmission layer 7 were laminated was placed on the rotary stage 31 in the film formation chamber 35 in the same film formation apparatus. A silicon dioxide (SiO 2 ) target was mounted on the backing plate 43 as the sputtering target 33. Then, argon (Ar) gas (pressure = 0.03 Pa) is used as the sputtering gas, the power of the RF power source is set to 1.5 kW, and the uppermost layer 9 made of silicon and oxygen is formed to 4 nm on the low transmission layer 7 by RF sputtering. The thickness was formed. Note that only the uppermost layer 9 is formed under the same conditions on the main surface of another translucent substrate, and the optical property of the uppermost layer 9 is measured using a spectroscopic ellipsometer (M-2000D manufactured by JA Woollam). When the characteristics were measured, the refractive index n at a wavelength of 193 nm was 1.56, and the extinction coefficient k was 0.00.

以上の手順により、透光性基板3上に、高透過層5、低透過層7、および最上層9からなる位相シフト膜11を形成した。この位相シフト膜11に対し、位相シフト量測定装置でArFエキシマレーザーの光の波長(約193nm)における透過率および位相差を測定したところ、透過率は5.97%、位相差が177.7度であった。   The phase shift film 11 composed of the high transmission layer 5, the low transmission layer 7, and the uppermost layer 9 was formed on the translucent substrate 3 by the above procedure. When the transmittance and phase difference at the wavelength of the ArF excimer laser light (about 193 nm) were measured with respect to the phase shift film 11 with a phase shift amount measuring device, the transmittance was 5.97% and the phase difference was 177.7. It was a degree.

次に、枚葉式DCスパッタ装置内に位相シフト膜11が形成された透光性基板3を設置し、クロム(Cr)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)、二酸化炭素(CO)、窒素(N)およびヘリウム(He)の混合ガス(流量比 Ar:CO:N:He=22:39:6:33,圧力=0.2Pa)をスパッタリングガスとし、DC電源の電力を1.9kWとし、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、位相シフト膜11上に、CrOCNからなる遮光膜13の最下層を30nmの厚さで形成した。 Next, the translucent substrate 3 on which the phase shift film 11 is formed is installed in a single-wafer DC sputtering apparatus, and using a chromium (Cr) target, argon (Ar), carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen ( N 2 ) and helium (He) mixed gas (flow ratio Ar: CO 2 : N 2 : He = 22: 39: 6: 33, pressure = 0.2 Pa) is used as the sputtering gas, and the power of the DC power source is 1. The lowermost layer of the light shielding film 13 made of CrOCN was formed to a thickness of 30 nm on the phase shift film 11 by reactive sputtering (DC sputtering).

次に、同じクロム(Cr)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)および窒素(N)の混合ガス(流量比 Ar:N=83:17,圧力=0.1Pa)をスパッタリングガスとし、DC電源の電力を1.4kWとし、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、位相シフト膜11上に、CrOCNからなる遮光膜13の下層を4nmの厚さで形成した。 Next, using the same chromium (Cr) target, a mixed gas of argon (Ar) and nitrogen (N 2 ) (flow rate ratio Ar: N 2 = 83: 17, pressure = 0.1 Pa) is used as a sputtering gas, and a DC power source The lower layer of the light shielding film 13 made of CrOCN was formed to a thickness of 4 nm on the phase shift film 11 by reactive sputtering (DC sputtering) with a power of 1.4 kW.

次に、同じクロム(Cr)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)、二酸化炭素(CO)、窒素(N)およびヘリウム(He)の混合ガス(流量比 Ar:CO:N:He=21:37:11:31,圧力=0.2Pa)をスパッタリングガスとし、DC電源の電力を1.9kWとし、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、位相シフト膜11上に、CrOCNからなる遮光膜13の上層を14nmの厚さで形成した。以上の手順により、位相シフト膜11側からCrOCNからなる最下層、CrNからなる下層、CrOCNからなる上層の3層構造からなるクロム系材料の遮光膜13を合計膜厚48nmで形成した。 Next, using the same chromium (Cr) target, a mixed gas of argon (Ar), carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (N 2 ), and helium (He) (flow rate ratio: Ar: CO 2 : N 2 : He = 21: 37: 11: 31, pressure = 0.2 Pa) as the sputtering gas, the power of the DC power source is 1.9 kW, and the light-shielding film made of CrOCN is formed on the phase shift film 11 by reactive sputtering (DC sputtering). The upper layer of 13 was formed with a thickness of 14 nm. By the above procedure, the light shielding film 13 made of a chromium-based material having a three-layer structure of the lowermost layer made of CrOCN, the lower layer made of CrN, and the upper layer made of CrOCN was formed with a total film thickness of 48 nm from the phase shift film 11 side.

さらに、枚葉式RFスパッタ装置内に、位相シフト膜11および遮光膜13が積層された透光性基板3を設置し、二酸化ケイ素(SiO)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)ガス(圧力=0.03Pa)をスパッタリングガスとし、RF電源の電力を1.5kWとし、RFスパッタリングにより遮光膜13上に、ケイ素および酸素からなるエッチングマスク膜15を5nmの厚さで形成した。 Further, the translucent substrate 3 on which the phase shift film 11 and the light shielding film 13 are laminated is installed in a single wafer RF sputtering apparatus, and a silicon dioxide (SiO 2 ) target is used, and argon (Ar) gas (pressure = pressure = 0.03 Pa) was used as the sputtering gas, the power of the RF power source was set to 1.5 kW, and the etching mask film 15 made of silicon and oxygen was formed to a thickness of 5 nm on the light shielding film 13 by RF sputtering.

次に、エッチングマスク膜15の表面にHMDS処理を施した。続いて、スピン塗布法によって、エッチングマスク膜15の表面に接して、電子線描画用化学増幅型レジストからなるレジスト膜17を膜厚80nmで形成した。以上の手順により、透光性基板3上に、3層構造の位相シフト膜11、遮光膜13、エッチングマスク膜15、およびレジスト膜17をこの順に積層した構造を備えたマスクブランク1を製造した。   Next, the surface of the etching mask film 15 was subjected to HMDS treatment. Subsequently, a resist film 17 made of a chemically amplified resist for electron beam drawing was formed with a film thickness of 80 nm in contact with the surface of the etching mask film 15 by spin coating. By the above procedure, a mask blank 1 having a structure in which a phase shift film 11 having a three-layer structure, a light shielding film 13, an etching mask film 15, and a resist film 17 are laminated in this order on the translucent substrate 3 was manufactured. .

[位相シフトマスクの製造]
この実施例で作製したマスクブランク1を用い、以下の手順で実施例の位相シフトマスク2を作製した。先ず、図7Aを参照し、レジスト膜17に対して、位相シフト膜に形成すべき位相シフトパターンである第1のパターンを電子線描画し、所定の現像処理および洗浄処理を行い、第1のパターンを有する第1のレジストパターン17aを形成した。この際、透光性基板3の凹欠陥部Fが、位相シフトを利用しない第1のレジストパターン17aで覆われるパターン設計とした。
[Manufacture of phase shift mask]
Using the mask blank 1 produced in this example, the phase shift mask 2 of the example was produced in the following procedure. First, referring to FIG. 7A, a first pattern, which is a phase shift pattern to be formed on the phase shift film, is drawn on the resist film 17 with an electron beam, and a predetermined development process and a cleaning process are performed. A first resist pattern 17a having a pattern was formed. At this time, the pattern design is such that the concave defect portion F of the translucent substrate 3 is covered with the first resist pattern 17a not using the phase shift.

次に図7Bを参照し、第1のレジストパターン17aをマスクとし、CFガスを用いたドライエッチングを行い、エッチングマスク膜15に第1のパターン(エッチングマスクパターン15a)を形成した。その後、第1のレジストパターン17aを除去した。 Next, referring to FIG. 7B, dry etching using CF 4 gas was performed using the first resist pattern 17 a as a mask to form a first pattern (etching mask pattern 15 a) on the etching mask film 15. Thereafter, the first resist pattern 17a was removed.

次に図7Cを参照し、エッチングマスクパターン15aをマスクとし、塩素と酸素との混合ガス(ガス流量比 Cl:O=4:1)を用いたドライエッチングを行い、遮光膜13に第1のパターン(遮光膜パターン13a)を形成した。 Next, referring to FIG. 7C, dry etching using a mixed gas of chlorine and oxygen (gas flow ratio Cl 2 : O 2 = 4: 1) is performed using the etching mask pattern 15a as a mask, and the light shielding film 13 is subjected to the first etching. 1 pattern (light shielding film pattern 13a) was formed.

次に図7Dを参照し、遮光膜パターン13aをマスクとし、フッ素系ガス(SF+He)を用いたドライエッチングを行い、位相シフト膜11に第1のパターン(転写パターン20)を形成した。この際、同時にエッチングマスクパターン15aを除去した。 Next, referring to FIG. 7D, the first pattern (transfer pattern 20) was formed on the phase shift film 11 by performing dry etching using a fluorine-based gas (SF 6 + He) using the light shielding film pattern 13a as a mask. At this time, the etching mask pattern 15a was removed at the same time.

次に図7Eを参照し、遮光膜パターン13a上に、スピン塗布法によって、電子線描画用化学増幅型レジストからなるレジスト膜を膜厚150nmで形成した。次に、レジスト膜に対して、遮光膜13に形成すべきパターン(遮光パターン13b)である第2のパターンをパターン露光し、さらに現像処理等の所定の処理を行い、遮光パターンを有する第2のレジストパターン21を形成した。続いて、第2のレジストパターン21をマスクとして、塩素と酸素との混合ガス(ガス流量比 Cl:O=4:1)を用いたドライエッチングを行い、遮光膜13に遮光パターン13bを形成した。その後、第2のレジストパターン21を除去し、洗浄等の所定の処理を経て、図6に示した位相シフトマスク2を得た。 Next, referring to FIG. 7E, a resist film made of a chemically amplified resist for electron beam drawing with a film thickness of 150 nm was formed on the light shielding film pattern 13a by spin coating. Next, the resist film is subjected to pattern exposure of a second pattern, which is a pattern (light-shielding pattern 13b) to be formed on the light-shielding film 13, and further subjected to a predetermined process such as a development process, whereby the second pattern having the light-shielding pattern The resist pattern 21 was formed. Subsequently, using the second resist pattern 21 as a mask, dry etching using a mixed gas of chlorine and oxygen (gas flow ratio Cl 2 : O 2 = 4: 1) is performed, and the light shielding pattern 13 b is formed on the light shielding film 13. Formed. Thereafter, the second resist pattern 21 was removed, and a predetermined process such as cleaning was performed to obtain the phase shift mask 2 shown in FIG.

作製した実施例のハーフトーン型の位相シフトマスク2に対してマスク検査装置によってマスクパターンの検査を行ったところ、設計値から許容範囲内で微細パターンが形成されていることが確認された。次に、この実施例の位相シフトマスク2の位相シフトパターンに対して、ArFエキシマレーザ光を積算照射量20kJ/cmで照射する処理を行った。この照射処理の前後における位相シフトパターンのCD変化量は、2nm程度であり、位相シフトマスクとして使用可能な範囲のCD変化量であった。 When the mask pattern was inspected by the mask inspection apparatus for the halftone phase shift mask 2 of the manufactured example, it was confirmed that a fine pattern was formed within the allowable range from the design value. Next, the ArF excimer laser beam was irradiated to the phase shift pattern of the phase shift mask 2 of this example at an integrated dose of 20 kJ / cm 2 . The CD change amount of the phase shift pattern before and after this irradiation treatment was about 2 nm, and the CD change amount was within a range usable as a phase shift mask.

ArFエキシマレーザ光の照射処理を行った後の実施例のハーフトーン型位相シフトマスク200に対し、AIMS193(Carl Zeiss社製)を用いて、波長193nmの露光光で半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、設計仕様を十分に満たしていた。この結果から、透光性基板3の主表面Sに凹欠陥部Fが存在していたとしても、位相シフトを利用しない大面積の位相シフト膜11からなる転写パターン20aでこれを覆った構成とすることで、半導体デバイスの製造プロセスにおいて基板上のレジスト膜に露光転写したとしても、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンは高精度で形成できるといえる。   The resist film on the semiconductor device is exposed to exposure light with a wavelength of 193 nm using AIMS 193 (Carl Zeiss) with respect to the halftone phase shift mask 200 of the embodiment after the irradiation process of ArF excimer laser light. The transferred image was simulated when transferred. When the exposure transfer image of this simulation was verified, the design specifications were sufficiently satisfied. From this result, even if the concave defect portion F exists on the main surface S of the translucent substrate 3, it is covered with the transfer pattern 20a made of the large-area phase shift film 11 that does not use the phase shift. By doing so, it can be said that the circuit pattern finally formed on the semiconductor device can be formed with high accuracy even if it is exposed and transferred to the resist film on the substrate in the manufacturing process of the semiconductor device.

1,1a…マスクブランク
2…位相シフトマスク
3…透光性基板
5…高透過層
7…低透過層
9,9’…最上層
10…積層構造
11,11a…位相シフト膜
20…転写パターン
33…スパッタリングターゲット
33a…スパッタ面
D…低密度領域
F…凹欠陥部
S…主表面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a ... Mask blank 2 ... Phase shift mask 3 ... Translucent substrate 5 ... High transmission layer 7 ... Low transmission layer 9, 9 '... Top layer 10 ... Laminated structure 11, 11a ... Phase shift film 20 ... Transfer pattern 33 ... Sputtering target 33a ... Sputtering surface D ... Low density region F ... Concave defect part S ... Main surface

Claims (21)

透光性基板の主表面上に位相シフト膜が設けられたマスクブランクであって、
前記透光性基板は、前記位相シフト膜が形成されている側の主表面に凹欠陥部を有し、
前記位相シフト膜は、透光性基板側から、高透過層とこれよりも光透過率が低い低透過層とをこの順に積層した構造を含み、
前記凹欠陥部上に形成された部分の前記高透過層の内部領域が低密度領域を有し、
前記低密度領域における密度が、前記凹欠陥部のない主表面上に形成された部分の前記高透過層の内部領域における密度よりも相対的に低い
ことを特徴とするマスクブランク。
A mask blank in which a phase shift film is provided on a main surface of a translucent substrate,
The translucent substrate has a concave defect portion on the main surface on which the phase shift film is formed,
The phase shift film includes a structure in which a high-transmitting layer and a low-transmitting layer having a lower light transmittance are stacked in this order from the light-transmitting substrate side,
The internal region of the high transmission layer of the portion formed on the concave defect portion has a low density region,
The mask blank, wherein the density in the low density region is relatively lower than the density in the inner region of the high transmission layer in a portion formed on the main surface without the concave defect.
前記高透過層および低透過層は、ケイ素および窒素を含有する材料で形成され、
前記高透過層は、前記低透過層に比べて窒素含有量が相対的に多い
ことを特徴とする請求項1記載のマスクブランク。
The high transmission layer and the low transmission layer are formed of a material containing silicon and nitrogen,
The mask blank according to claim 1, wherein the high transmission layer has a relatively high nitrogen content as compared with the low transmission layer.
前記高透過層および低透過層は、ケイ素および窒素からなる材料、または前記材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料で形成されている
ことを特徴とする請求項1または2記載のマスクブランク。
The high-permeability layer and the low-permeability layer are formed of a material composed of silicon and nitrogen, or a material containing one or more elements selected from a metalloid element, a nonmetal element, and a rare gas in the material. The mask blank according to claim 1 or 2.
前記高透過層および低透過層は、同じ構成元素からなる
ことを特徴とする請求項1から3の何れかに記載のマスクブランク。
The mask blank according to any one of claims 1 to 3, wherein the high transmission layer and the low transmission layer are made of the same constituent element.
前記位相シフト膜は、前記高透過層と低透過層との積層構造の組み合わせを2組以上有する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のマスクブランク。
The mask blank according to any one of claims 1 to 4, wherein the phase shift film has two or more combinations of laminated structures of the high transmission layer and the low transmission layer.
前記高透過層および低透過層は、ケイ素および窒素からなる材料で形成される
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のマスクブランク。
The mask blank according to any one of claims 1 to 5, wherein the high transmission layer and the low transmission layer are formed of a material made of silicon and nitrogen.
前記高透過層は、前記低透過層よりも膜厚が大きい
ことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のマスクブランク。
The mask blank according to claim 1, wherein the high transmission layer has a film thickness larger than that of the low transmission layer.
前記位相シフト膜は、前記透光性基板から最も離れた位置に、ケイ素および酸素を含有する材料で形成された最上層を備える
ことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のマスクブランク。
The mask according to claim 1, wherein the phase shift film includes an uppermost layer formed of a material containing silicon and oxygen at a position farthest from the translucent substrate. blank.
前記位相シフト膜は、前記透光性基板から最も離れた位置に、ケイ素および酸素からなる材料、ケイ素、窒素および酸素からなる材料、またはこれらの材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料のいずれかで形成された最上層を備える
ことを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載のマスクブランク。
The phase shift film is formed at a position farthest from the light-transmitting substrate, from a material consisting of silicon and oxygen, a material consisting of silicon, nitrogen and oxygen, or a metalloid element, a nonmetallic element, and a rare gas. The mask blank according to any one of claims 1 to 8, further comprising an uppermost layer formed of any one of materials containing one or more selected elements.
前記位相シフト膜に対し、5分以上の温水洗浄を行った後においても、前記凹欠陥部上に形成された前記位相シフト膜が残存している
ことを特徴とする請求項8または9に記載のマスクブランク。
The phase shift film formed on the concave defect portion remains even after the phase shift film is washed with hot water for 5 minutes or more. Mask blank.
請求項1から10のいずれかに記載のマスクブランクの前記位相シフト膜に転写パターンが形成されている
ことを特徴とする位相シフトマスク。
A phase shift mask, wherein a transfer pattern is formed on the phase shift film of the mask blank according to claim 1.
透光性基板の主表面上に位相シフト膜が設けられたマスクブランクの製造方法であって、
前記透光性基板を主表面の中心を通る回転軸で回転させることと、スパッタリングターゲットのスパッタ面を、前記透光性基板の凹欠陥部を有する主表面に対向させて斜めに配置することとを含むスパッタリング法によって、前記透光性基板の凹欠陥部を有する主表面上に前記位相シフト膜を成膜する工程を備え、
前記位シフト膜を成膜する工程は、前記透光性基板における凹欠陥部を有する主表面上に、高透過層を形成する高透過層形成工程と、前記高透過層よりも光透過率が低い低透過層を前記高透過層上に形成する低透過層形成工程とを含み、
前記高透過層形成工程で形成された前記高透過層は、前記凹欠陥部上に形成された部分の前記高透過層の内部領域が低密度領域を有し、前記低密度領域における密度が、前記凹欠陥部のない主表面上に形成された部分の前記高透過層の内部領域における密度よりも相対的に低い
ことを特徴とするマスクブランクの製造方法。
A method for manufacturing a mask blank in which a phase shift film is provided on a main surface of a translucent substrate,
Rotating the translucent substrate with a rotation axis passing through the center of the main surface; and disposing the sputtering surface of the sputtering target obliquely so as to face the main surface having the concave defect portion of the translucent substrate; A step of forming the phase shift film on a main surface having a concave defect portion of the light transmitting substrate by a sputtering method including:
The step of forming the position shift film includes a highly transmissive layer forming step of forming a highly transmissive layer on a main surface having a concave defect in the light transmissive substrate, and a light transmittance higher than that of the highly transmissive layer. Forming a low low transmission layer on the high transmission layer, and a low transmission layer forming step,
In the high transmission layer formed in the high transmission layer forming step, the internal region of the high transmission layer of the portion formed on the concave defect portion has a low density region, and the density in the low density region is The mask blank manufacturing method, wherein the density of the portion formed on the main surface without the concave defect portion is relatively lower than the density in the inner region of the high transmission layer.
前記高透過層形成工程は、ケイ素を含有する材料からなる前記スパッタリングターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスを含むスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記高透過層を形成するものであり、
前記低透過層形成工程は、ケイ素を含有する材料からなる前記スパッタリングターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスとを含み前記高透過層形成工程のときよりも窒素系ガスの混合比率が低いスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記低透過層を形成するものである
ことを特徴とする請求項12記載のマスクブランクの製造方法。
The high transmission layer forming step uses the sputtering target made of a material containing silicon, and forms the high transmission layer by reactive sputtering in a sputtering gas containing a nitrogen-based gas and a rare gas,
The low permeable layer forming step uses the sputtering target made of a material containing silicon, and includes a nitrogen-based gas and a rare gas, and has a lower mixing ratio of the nitrogen-based gas than in the highly permeable layer forming step. The method for producing a mask blank according to claim 12, wherein the low transmission layer is formed by reactive sputtering in the inside.
前記高透過層形成工程は、ケイ素またはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなる前記スパッタリングターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスを含むスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記高透過層を形成するものであり、
前記低透過層形成工程は、ケイ素またはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなる前記スパッタリングターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスを含み前記高透過層形成工程のときよりも窒素系ガスの混合比率が低いスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記低透過層を形成するものである
ことを特徴とする請求項12または13記載のマスクブランクの製造方法。
The high transmission layer forming step uses the sputtering target made of a material containing one or more elements selected from silicon or a metalloid element and a nonmetal element in silicon, and in a sputtering gas containing a nitrogen-based gas and a rare gas. The high transmission layer is formed by reactive sputtering of
The low transmission layer forming step uses the sputtering target made of a material containing one or more elements selected from silicon or a metalloid element and a nonmetal element in silicon, and includes a nitrogen-based gas and a rare gas, and the high transmission layer 14. The mask blank according to claim 12, wherein the low-permeability layer is formed by reactive sputtering in a sputtering gas having a lower nitrogen-based gas mixing ratio than in the forming step. Method.
前記高透過層形成工程は、ケイ素からなる前記スパッタリングターゲットを用い、窒素ガスと希ガスからなるスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記高透過層を形成するものであり、
前記低透過層形成工程は、ケイ素からなる前記スパッタリングターゲットを用い、窒素ガスと希ガスからなり前記高透過層形成工程のときよりも窒素系ガスの混合比率が低いスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記低透過層を形成するものである
ことを特徴とする請求項12から14のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
The highly permeable layer forming step is to form the highly permeable layer by reactive sputtering in a sputtering gas composed of nitrogen gas and a rare gas, using the sputtering target composed of silicon.
The low transmission layer forming step uses the sputtering target made of silicon, and reactive sputtering in a sputtering gas made of nitrogen gas and a rare gas and having a lower nitrogen-based gas mixing ratio than in the high transmission layer forming step. The method of manufacturing a mask blank according to any one of claims 12 to 14, wherein the low transmission layer is formed by:
前記高透過層形成工程は、ポイズンモードでの反応性スパッタリングによって前記高透過層を形成するものであり、
前記低透過層形成工程は、メタルモードでの反応性スパッタリングによって前記低透過層を形成するものである
ことを特徴とする請求項12から15のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
The high transmission layer forming step is to form the high transmission layer by reactive sputtering in poison mode,
The method for manufacturing a mask blank according to any one of claims 12 to 15, wherein the low transmission layer forming step forms the low transmission layer by reactive sputtering in a metal mode.
前記位相シフト膜の前記透光性基板から最も離れた位置に、ケイ素および酸素を含有する材料からなる最上層を形成する最上層形成工程を有する
ことを特徴とする請求項12から16のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
The uppermost layer forming step of forming an uppermost layer made of a material containing silicon and oxygen at a position farthest from the translucent substrate of the phase shift film. A method for producing a mask blank as described in 1.
前記位相シフト膜の前記透光性基板から最も離れた位置に、ケイ素および酸素からなる材料、ケイ素、窒素および酸素からなる材料、またはこれらの材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料のいずれかで形成された最上層を形成する最上層形成工程を有する
ことを特徴とする請求項12から17のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法。
The phase shift film is selected from a material consisting of silicon and oxygen, a material consisting of silicon, nitrogen and oxygen, or a semi-metal element, a non-metal element, and a rare gas at a position farthest from the translucent substrate. The method for producing a mask blank according to claim 12, further comprising: an uppermost layer forming step of forming an uppermost layer formed of any one of the materials containing one or more elements.
請求項12から18のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法によって製造されたマスクブランクの前記位相シフト膜に転写パターンを形成する工程を有する
ことを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
A method for producing a phase shift mask, comprising a step of forming a transfer pattern on the phase shift film of a mask blank produced by the method for producing a mask blank according to claim 12.
請求項11記載の位相シフトマスクを用い、基板上のレジスト膜に対して前記位相シフトマスクの前記転写パターンを露光転写する工程を備えた
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: using the phase shift mask according to claim 11, and exposing and transferring the transfer pattern of the phase shift mask to a resist film on a substrate.
請求項19記載の位相シフトマスクの製造方法によって製造された位相シフトマスクを用い、基板上のレジスト膜に対して前記位相シフトマスクの前記転写パターンを露光転写する工程を備えた
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
A step of exposing and transferring the transfer pattern of the phase shift mask to a resist film on a substrate using the phase shift mask manufactured by the method of manufacturing a phase shift mask according to claim 19. A method for manufacturing a semiconductor device.
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