JP2016018192A - Mask blank, phase shift mask, manufacturing method of phase shift mask and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Mask blank, phase shift mask, manufacturing method of phase shift mask and manufacturing method of semiconductor device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mask blank having a phase shift film having high resistance to an exposure light of ArF excimer laser and easy to detect etching endpoint for detecting a boundary with a transparent substrate when conducting EB defect correction.SOLUTION: The mask blank has a phase shift film having one pair or more of combination of laminate structures of low transmission layer and high transmission layer on a transparent substrate, the phase shift film has a function transmitting an exposure light of ArF excimer laser at a predetermined transmission coefficient and generating predetermined phase difference, the low transmission layer and the high transmission layer are formed by a material consisting of silicon and nitrogen or a material containing one or more elements selected from semi-metallic element, non-metallic element and inert gas, the phase shift film has a bottom layer at a position contacting the transparent substrate, the bottom layer contains silicon and nitrogen and is formed by a material containing substantially no metal nor oxygen and having a percentage of the content of silicon to the total content of silicon and nitrogen of 50% or more.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、マスクブランク、そ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及びその製造方法に関するものである。また、本発明は、上記の位相シフトマスクを用いた半導体デバイスの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a mask blank, a phase shift mask manufactured using the mask blank, and a manufacturing method thereof. The present invention also relates to a method of manufacturing a semiconductor device using the phase shift mask.

半導体デバイスの製造工程では、フォトリソグラフィー法を用いて微細パターンの形成が行われている。フォトリソグラフィー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 to 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.

ハーフトーン型位相シフトマスクの位相シフト膜には、モリブデンシリサイド(MoSi)系の材料が広く用いられる。しかし、特許文献1に開示されている通り、MoSi系膜は、ArFエキシマレーザーの露光光に対する耐性(いわゆるArF耐光性)が低いということが近年判明している。特許文献1では、パターンが形成された後のMoSi系膜に対し、プラズマ処理、UV照射処理、又は加熱処理を行い、MoSi系膜のパターンの表面に不動態膜を形成することで、ArF耐光性が高められている。特許文献2では、SiNxからなる位相シフト膜を備える位相シフトマスクが開示されている。   A molybdenum silicide (MoSi) -based material is widely used for the phase shift film of the halftone phase shift mask. However, as disclosed in Patent Document 1, it has recently been found that MoSi-based films have low resistance to ArF excimer laser exposure light (so-called ArF light resistance). In Patent Document 1, plasma treatment, UV irradiation treatment, or heat treatment is performed on the MoSi-based film after the pattern is formed, and a passive film is formed on the surface of the MoSi-based film pattern. Sexuality is enhanced. Patent Document 2 discloses a phase shift mask including a phase shift film made of SiNx.

一方、特許文献3には、遮光膜の黒欠陥部分に対して、二フッ化キセノン(XeF)ガスを供給しつつ、その部分に電子線を照射することで黒欠陥部をエッチングして除去する欠陥修正技術(以下、このような電子線等の荷電粒子を照射して行う欠陥修正を単にEB欠陥修正という。)が開示されている。このEB欠陥修正は、当初、EUVリソグラフィ用の反射型マスクの吸収体膜における黒欠陥修正に用いられていたが、近年ではMoSiハーフトーンマスクの黒欠陥修正においても使用されている。 On the other hand, in Patent Document 3, the black defect portion of the light shielding film is removed by etching the black defect portion by supplying xenon difluoride (XeF 2 ) gas to the black defect portion and irradiating the portion with an electron beam. (Hereinafter, defect correction performed by irradiating charged particles such as an electron beam is simply referred to as EB defect correction). This EB defect correction was originally used for correcting black defects in the absorber film of a reflective mask for EUV lithography, but in recent years, it has also been used for correcting black defects in MoSi halftone masks.

特開2010−217514号公報JP 2010-217514 A 特開平8−220731号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-220731 特表2004−537758号公報JP-T-2004-537758

特許文献1におけるMoSi系膜で形成されたパターンの表面に不動態膜を形成するArF耐光性を向上させる方法は、MoSi系膜の内部構造までは変わらない。つまり、MoSi系膜の内部については、ArF耐光性が従来と同等であるといえる。このため、MoSi系膜のパターンの上面の表層だけでなく側壁の表層にも不動態膜を形成する必要がある。特許文献1では、MoSi系膜にパターンを形成した後に、プラズマ処理、UV照射処理、又は加熱処理を行うことで不動態膜を形成している。しかし、MoSi系膜に形成されるパターンは、面内での粗密差が大きく、隣り合うパターン同士の側壁間における距離も大きく異なることが多い。このため、全てのパターンの側壁で同じ厚さの不動態膜を形成することは容易ではないという問題があった。   The method for improving ArF light resistance for forming a passive film on the surface of a pattern formed of a MoSi-based film in Patent Document 1 does not change even the internal structure of the MoSi-based film. That is, it can be said that the ArF light resistance is equivalent to the conventional one in the MoSi-based film. For this reason, it is necessary to form a passivation film not only on the upper surface layer of the MoSi-based film pattern but also on the surface layer of the side wall. In Patent Document 1, after a pattern is formed on a MoSi-based film, a passive film is formed by performing plasma treatment, UV irradiation treatment, or heat treatment. However, the pattern formed on the MoSi-based film has a large in-plane density difference, and the distance between the side walls of adjacent patterns is often greatly different. Therefore, there is a problem that it is not easy to form a passive film having the same thickness on the sidewalls of all patterns.

一方、特許文献2に記載されているような遷移金属を含有していないSiNからなる膜であるが、このSiN膜にパターンを形成したものに対してArFエキシマレーザーを長時間照射してみたところ、パターンの幅の変化(太り)は遷移金属ケイ素系材料膜に比べて非常に少なく、ArF耐光性が高い膜であるということが本発明者の検証によって確認できた。 On the other hand, although it is a film made of SiN x that does not contain a transition metal as described in Patent Document 2, an ArF excimer laser is irradiated for a long time on a pattern formed on this SiN x film. As a result, the change in pattern width (thickness) was very small compared to the transition metal silicon-based material film, and it was confirmed by the present inventors that the film has high ArF light resistance.

しかし、マスクブランクにおけるハーフトーン位相シフト膜(以下、単に「位相シフト膜」という。)を形成する材料にSiNを適用した場合、以下の問題があることが明らかとなった。マスクブランクから位相シフトマスクを作製したときのマスク検査で位相シフト膜に黒欠陥が見つかった場合、EB欠陥修正で修正することが多くなってきている。SiNを適用した位相シフト膜の黒欠陥に対し、EB欠陥修正で修正を行う場合、位相シフト膜と透光性基板との境界を検出するためのエッチング終点の検出が、MoSiNからなる単層構造の位相シフト膜に比べて難しいということが新たに判明した。 However, when SiN x is applied to a material for forming a halftone phase shift film (hereinafter simply referred to as “phase shift film”) in a mask blank, it has become clear that there are the following problems. When a black defect is found in the phase shift film in the mask inspection when the phase shift mask is manufactured from the mask blank, it is often corrected by EB defect correction. When the black defect of the phase shift film to which SiN x is applied is corrected by EB defect correction, the etching end point detection for detecting the boundary between the phase shift film and the translucent substrate is a single layer made of MoSiN. It was newly found that it is difficult compared to the phase shift film of the structure.

そこで、本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであり、位相シフト膜の材料に遷移金属を含有しないケイ素系材料を適用したマスクブランクにおいて、EB欠陥修正時における位相シフト膜と透光性基板との境界を検出するためのエッチング終点の検出が比較的容易であるマスクブランクを提供することを目的としている。また、本発明は、このようなマスクブランクを用いて製造される位相シフトマスクを提供することを目的としている。さらに、本発明は、このような位相シフトマスクを製造する方法を提供することを目的としている。そして、本発明は、このような位相シフトマスクを用いた半導体デバイスの製造方法を提供することを目的としている。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and in a mask blank in which a silicon-based material that does not contain a transition metal is applied as a material of the phase shift film, the phase shift film at the time of EB defect correction and An object of the present invention is to provide a mask blank in which detection of an etching end point for detecting a boundary with a light-transmitting substrate is relatively easy. Another object of the present invention is to provide a phase shift mask manufactured using such a mask blank. Furthermore, the present invention aims to provide a method for manufacturing such a phase shift mask. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device using such a phase shift mask.

前記の課題を達成するため、本発明は以下の構成を有する。
(構成1)
透光性基板上に位相シフト膜を備えたマスクブランクであって、
位相シフト膜は、ArFエキシマレーザーの露光光を所定の透過率で透過させる機能と、位相シフト膜を透過した露光光に対して位相シフト膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した露光光との間で所定の位相差を生じさせる機能とを有し、
位相シフト膜は、低透過層と高透過層の積層構造の組み合わせを1組以上有し、
低透過層及び前記高透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料、又は該材料に半金属元素、非金属元素及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、
位相シフト膜は、透光性基板と接する位置に最下層を有し、
最下層は、ケイ素及び窒素を含有し、金属及び酸素を実質的に含有しない材料であり、かつケイ素及び窒素の合計含有量に対する窒素の含有量の比率が50%以上である材料で形成されていることを特徴とするマスクブランク。
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
(Configuration 1)
A mask blank provided with a phase shift film on a translucent substrate,
The phase shift film has a function of transmitting the exposure light of the ArF excimer laser at a predetermined transmittance, and exposure light that has passed through the air by the same distance as the thickness of the phase shift film with respect to the exposure light that has passed through the phase shift film. And a function of causing a predetermined phase difference between
The phase shift film has at least one combination of a laminated structure of a low transmission layer and a high transmission layer,
The low-permeability layer and the high-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 phase shift film has a lowermost layer at a position in contact with the translucent substrate,
The lowermost layer is formed of a material containing silicon and nitrogen, substantially free of metal and oxygen, and a ratio of nitrogen content to the total content of silicon and nitrogen being 50% or more. A mask blank characterized by

(構成2)
透光性基板上に位相シフト膜を備えたマスクブランクであって、
位相シフト膜は、ArFエキシマレーザーの露光光を所定の透過率で透過させる機能と、位相シフト膜を透過した露光光に対して位相シフト膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した露光光との間で所定の位相差を生じさせる機能とを有し、
位相シフト膜は、低透過層と高透過層の積層構造の組み合わせを1組以上有し、
低透過層及び前記高透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料、又は該材料に半金属元素、非金属元素及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、
位相シフト膜は、前記透光性基板と接する位置に最下層を有し、
最下層は、金属及びケイ素を含有する材料で形成されていることを特徴とするマスクブランク。
(Configuration 2)
A mask blank provided with a phase shift film on a translucent substrate,
The phase shift film has a function of transmitting the exposure light of the ArF excimer laser at a predetermined transmittance, and exposure light that has passed through the air by the same distance as the thickness of the phase shift film with respect to the exposure light that has passed through the phase shift film. And a function of causing a predetermined phase difference between
The phase shift film has at least one combination of a laminated structure of a low transmission layer and a high transmission layer,
The low-permeability layer and the high-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 phase shift film has a lowermost layer at a position in contact with the translucent substrate,
A mask blank, wherein the lowermost layer is formed of a material containing metal and silicon.

(構成3)
最下層は、酸素を実質的に含有しない材料で形成されていることを特徴とする構成2記載のマスクブランク。
(構成4)
最下層は、金属及びケイ素の合計含有量に対する金属の含有量の比率が5%以上であることを特徴とする構成2又は3に記載のマスクブランク。
(Configuration 3)
3. The mask blank according to Configuration 2, wherein the lowermost layer is made of a material that does not substantially contain oxygen.
(Configuration 4)
4. The mask blank according to Configuration 2 or 3, wherein the lowermost layer has a ratio of the metal content to the total content of metal and silicon of 5% or more.

(構成5)
最下層は、金属及びケイ素の合計含有量に対する金属の含有量の比率が15%以下であることを特徴とする構成2から4のいずれかに記載のマスクブランク。
(構成6)
最下層は、金属、ケイ素及び窒素からなる材料で形成されていることを特徴とする構成2から5のいずれかに記載のマスクブランク。
(Configuration 5)
5. The mask blank according to any one of configurations 2 to 4, wherein the lowermost layer has a ratio of the metal content to the total content of metal and silicon of 15% or less.
(Configuration 6)
6. The mask blank according to any one of configurations 2 to 5, wherein the lowermost layer is formed of a material made of metal, silicon, and nitrogen.

(構成7)
最下層は、厚さが2nm以上である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)
低透過層は、高透過層に比べて窒素含有量が相対的に少ない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。
(Configuration 7)
The mask blank according to any one of configurations 1 to 6, wherein the lowermost layer has a thickness of 2 nm or more.
(Configuration 8)
The mask blank according to any one of configurations 1 to 7, wherein the low transmission layer has a relatively low nitrogen content compared to the high transmission layer.

(構成9)
低透過層及び前記高透過層は、同じ構成元素からなることを特徴とする構成1から8のいずれかに記載のマスクブランク。
(構成10)
高透過層は、ケイ素及び窒素の合計含有量に対する窒素の含有量の比率が50%以上であることを特徴とする構成1から9のいずれかに記載のマスクブランク。
(Configuration 9)
The mask blank according to any one of configurations 1 to 8, wherein the low transmission layer and the high transmission layer are made of the same constituent element.
(Configuration 10)
The mask blank according to any one of configurations 1 to 9, wherein the highly permeable layer has a ratio of nitrogen content to a total content of silicon and nitrogen of 50% or more.

(構成11)
低透過層及び高透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料で形成されていることを特徴とする構成1から10のいずれかに記載のマスクブランク。
(構成12)
位相シフト膜は、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11のいずれかに記載のマスクブランク。
(Configuration 11)
The mask blank according to any one of configurations 1 to 10, wherein the low transmission layer and the high transmission layer are formed of a material made of silicon and nitrogen.
(Configuration 12)
12. The mask blank according to any one of configurations 1 to 11, wherein the phase shift film has two or more combinations of laminated structures of a high transmission layer and a low transmission layer.

(構成13)
位相シフト膜は、透光性基板から最も離れた位置に、ケイ素及び酸素からなる材料、ケイ素、窒素及び酸素からなる材料、又はこれらの材料に半金属元素、非金属元素及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有することを特徴とする構成1から12のいずれかに記載のマスクブランク。
(構成14)
構成1から13のいずれかに記載のマスクブランクの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 13)
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-metallic element, a non-metallic element, and a rare gas at a position farthest from the translucent substrate. 13. The mask blank according to any one of configurations 1 to 12, wherein the mask blank has an uppermost layer formed of any of materials containing one or more elements.
(Configuration 14)
14. A phase shift mask, wherein a transfer pattern is formed on the phase shift film of the mask blank according to any one of Structures 1 to 13.

(構成15)
構成1から13のいずれかに記載のマスクブランクの位相シフト膜に対してドライエッチングを行って転写パターンを形成する工程と、
転写パターンが形成された位相シフト膜に対してマスク欠陥検査を行う工程と、
マスク欠陥検査によって検出された位相シフト膜の黒欠陥部に対し、フッ素を含有する物質を供給し、かつ荷電粒子を照射することによるエッチングを行うことで黒欠陥部を修正する工程とを備えることを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
(Configuration 15)
A step of dry-etching the phase shift film of the mask blank according to any one of Configurations 1 to 13 to form a transfer pattern;
A step of performing mask defect inspection on the phase shift film on which the transfer pattern is formed;
A step of supplying a fluorine-containing substance to the black defect portion of the phase shift film detected by the mask defect inspection and correcting the black defect portion by performing etching by irradiating charged particles. A method of manufacturing a phase shift mask characterized by the above.

(構成16)
構成14記載の位相シフトマスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
(構成17)
構成15記載の位相シフトマスクの製造方法により製造された位相シフトマスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
(Configuration 16)
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of exposing and transferring a transfer pattern onto a resist film on a semiconductor substrate using the phase shift mask according to Structure 14.
(Configuration 17)
A method for manufacturing a semiconductor device comprising a step of exposing and transferring a transfer pattern onto a resist film on a semiconductor substrate using the phase shift mask manufactured by the method for manufacturing a phase shift mask according to Structure 15.

本発明のマスクブランクは、透光性基板上に位相シフト膜を備えたマスクブランクであって、位相シフト膜は、低透過層と高透過層の積層構造の組み合わせを1組以上有し、低透過層及び高透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料、又は該材料に半金属元素、非金属元素及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、位相シフト膜は、透光性基板と接する位置に最下層を有し、さらに、最下層は、ケイ素及び窒素を含有し、金属及び酸素を実質的に含有しない材料であり、かつケイ素及び窒素の合計含有量に対する窒素の含有量の比率が50%以上である材料で形成されていること、あるいは、金属及びケイ素を含有する材料で形成されていることを特徴としている。このような構造のマスクブランクとすることにより、この位相シフト膜は、ArFエキシマレーザーの露光光に対する高い耐性を有するものとすることができる。それに加え、この位相シフト膜は、EB欠陥修正を行ったときに位相シフト膜と透光性基板との境界を検出するためのエッチング終点の検出を容易とすることができ、欠陥修正が不十分な状態となることや、透光性基板を意図せず掘り込んでしまうことを回避することができる。   The mask blank of the present invention is a mask blank provided with a phase shift film on a translucent substrate, and the phase shift film has one or more combinations of laminated structures of a low transmission layer and a high transmission layer, The transmissive layer and the highly transmissive 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 non-metallic element, and a rare gas in the material. The lowermost layer has a lowermost layer at a position in contact with the optical substrate, and the lowermost layer is a material containing silicon and nitrogen, substantially free of metal and oxygen, and nitrogen relative to the total content of silicon and nitrogen. It is characterized by being formed of a material having a content ratio of 50% or more, or formed of a material containing metal and silicon. By using a mask blank having such a structure, the phase shift film can have high resistance to exposure light of an ArF excimer laser. In addition, this phase shift film can facilitate the detection of the etching end point for detecting the boundary between the phase shift film and the translucent substrate when EB defect correction is performed, and defect correction is insufficient. It can be avoided that the transparent substrate is dug unintentionally.

本発明の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 embodiment of this invention. 本発明の実施形態における位相シフトマスクの製造工程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the manufacturing process of the phase shift mask in embodiment of this invention. 反応性スパッタリングで薄膜を形成する場合における成膜モードを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the film-forming mode in the case of forming a thin film by reactive sputtering.

以下、本発明の各実施の形態について説明する。
本発明者らは、マスクブランクの位相シフト膜を形成する材料にSiNを適用した場合における好適な構成について鋭意研究を行った。一般に、位相シフト膜は、ArF露光光を所定の透過率(例えば、1%〜30%)で透過し、かつ位相シフト膜を透過するArF露光光に対し、その位相シフト膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した光との間で所定の位相差(例えば、150度〜190度)を生じさせる機能を有する必要がある。
Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described.
The inventors of the present invention have intensively studied a suitable configuration when SiN x is applied as a material for forming a phase shift film of a mask blank. In general, the phase shift film transmits ArF exposure light at a predetermined transmittance (for example, 1% to 30%), and the same distance as the thickness of the phase shift film with respect to ArF exposure light transmitted through the phase shift film. It is necessary to have a function of causing a predetermined phase difference (for example, 150 to 190 degrees) with the light that has passed through the air.

位相シフト膜を単層で形成する場合、ArF露光光に対する屈折率nがある程度大きく、かつ消衰係数kがある程度小さい材料を用いる必要がある。ケイ素は、ArF露光光に対する消衰係数kはある程度大きいが、屈折率nは大幅に小さい傾向を有する材料である。位相シフト膜を、金属を含有しない窒化ケイ素系材料で形成する場合、ケイ素は屈折率nが大幅に小さい材料であるため、屈折率を上昇させる元素である窒素を従来の遷移金属ケイ素系材料よりも多く含有させなければならない。また、窒素を多く含有させることは位相シフト膜の透過率が上昇する方向になるため、位相シフト膜中の酸素の含有量は極力少なくする必要がある。このように、SiNのような遷移金属を含有しない窒化ケイ素系材料で単層構造の位相シフト膜を形成しようとすると従来よりも制約が多くなる。 When the phase shift film is formed as a single layer, it is necessary to use a material having a refractive index n with respect to ArF exposure light to a certain degree and a small extinction coefficient k to a certain degree. Silicon is a material that has a somewhat large extinction coefficient k for ArF exposure light, but has a tendency that the refractive index n is significantly small. When the phase shift film is formed of a silicon nitride-based material that does not contain a metal, since silicon is a material having a significantly lower refractive index n, nitrogen, which is an element that raises the refractive index, is replaced with nitrogen that is a conventional transition metal silicon-based material. Must also be included. Further, since a large amount of nitrogen tends to increase the transmittance of the phase shift film, the oxygen content in the phase shift film needs to be reduced as much as possible. As described above, when a phase shift film having a single layer structure is formed of a silicon nitride-based material that does not contain a transition metal such as SiN x , there are more restrictions than before.

一般に、位相シフト膜に限らず、マスクブランクのパターン形成用の薄膜はスパッタリング法を用いて形成する。透光性基板上に薄膜をスパッタリング法で形成する場合、比較的安定して成膜できる条件を選定することが通常行われている。たとえば、SiN膜をスパッタリング法で成膜する場合、成膜室内にSiターゲットを配置し、Ar等の希ガスと窒素の混合ガスを絶えず循環させつつ、プラズマ化した希ガスがSiターゲットに衝突することで飛び出したSi粒子が途中窒素を取りこんで透光性基板に堆積するプロセスで行われる(このようなスパッタリングを一般に「反応性スパッタリング」という。)。SiN膜の窒素含有量は、おもに混合ガス中の窒素の混合比率を増減させることで調節され、これによって、さまざまな窒素含有量のSiNx膜を透光性基板上に成膜することが可能となっている。 Generally, not only the phase shift film but also a thin film for forming a mask blank pattern is formed by a sputtering method. When a thin film is formed on a light-transmitting substrate by a sputtering method, it is usually performed to select conditions that allow relatively stable film formation. For example, when a SiN x film is formed by sputtering, a Si target is placed in the film formation chamber, and a rare gas that has been made into plasma collides with the Si target while constantly circulating a mixed gas of a rare gas such as Ar and nitrogen. Thus, the Si particles that have jumped out are taken in the process of taking in nitrogen and depositing on the light-transmitting substrate (such sputtering is generally referred to as “reactive sputtering”). The nitrogen content of the SiN x film is mainly adjusted by increasing / decreasing the mixing ratio of nitrogen in the mixed gas, which makes it possible to form SiNx films with various nitrogen contents on the translucent substrate. It has become.

図3は、反応性スパッタリングによって薄膜を成膜する場合において、成膜室内における希ガスと反応性ガスからなる混合ガス中の反応性ガスの混合比率(又は、混合ガス中の反応性ガスの流量比)を変化させたときに生じる成膜速度の変化について、一般的な傾向を模式的にグラフで示したものである。図3では、混合ガス中の反応性ガスの混合比率を徐々に増加させた場合(増加モード)における成膜速度の変化の曲線Iと、混合ガス中の反応性ガスの混合比率を徐々に減少させた場合(減少モード)における成膜速度の変化の曲線Dが示されている。一般に、混合ガス中の反応性ガスの混合比率が低い領域(図3中のメタルモードMの領域。以下、このような成膜条件の領域を、「メタルモード」という。)と、混合ガス中の反応性ガスの混合比率が高い領域(図3中の反応モードRの領域。以下、このような成膜条件の領域を、「反応モード」あるいは「ポイズンモード」という。)では、増加モード及び減少モードともに混合ガス中の反応性ガス混合比率の変化に伴う成膜速度の変動幅は小さい。また、同じ混合ガス中の反応性ガスの混合比率における増加モードと減少モードとの間における成膜速度の差も小さい。このため、メタルモードMの領域と反応モードRの領域では、薄膜を安定的に成膜することができる。すなわち、メタルモードMの領域と反応モードRの領域は、組成及び光学特性の均一性が高く、かつ低欠陥の薄膜を形成することが可能な領域であるといえる。   FIG. 3 shows a reactive gas mixture ratio in a mixed gas composed of a rare gas and a reactive gas (or a flow rate of the reactive gas in the mixed gas) when a thin film is formed by reactive sputtering. FIG. 2 is a graph schematically showing a general tendency with respect to a change in film forming speed that occurs when the ratio is changed. In FIG. 3, when the mixing ratio of the reactive gas in the mixed gas is gradually increased (increase mode), the curve I of the film formation rate change and the mixing ratio of the reactive gas in the mixed gas are gradually decreased. A curve D of the change in the film forming speed in the case of being reduced (decrease mode) is shown. In general, a region in which the mixing ratio of the reactive gas in the mixed gas is low (a region in the metal mode M in FIG. 3; hereinafter, a region having such a film forming condition is referred to as “metal mode”), and in the mixed gas. In the region where the mixing ratio of the reactive gas is high (region of reaction mode R in FIG. 3, the region under such film formation conditions is hereinafter referred to as “reaction mode” or “poison mode”). In both the reduction modes, the fluctuation range of the film formation rate accompanying the change in the reactive gas mixture ratio in the mixed gas is small. Further, the difference in film formation rate between the increasing mode and the decreasing mode in the mixing ratio of the reactive gas in the same mixed gas is also small. Therefore, a thin film can be stably formed in the metal mode M region and the reaction mode R region. That is, it can be said that the region of the metal mode M and the region of the reaction mode R are regions where the composition and optical characteristics are highly uniform and a thin film having a low defect can be formed.

一方、図3におけるメタルモードMの領域と反応モードRの領域とに挟まれた遷移モードTの領域(以下、このような成膜条件の領域を「遷移モード」という。)では、増加モード及び減少モードともに混合ガス中の反応性ガス混合比率の変化に伴う成膜速度の変動幅は大きい。また、同じ混合ガス中の反応性ガスの混合比率における増加モードと減少モードとの間での成膜速度の差も大きい。遷移モードTの領域では、成膜室中における混合ガス中の反応性ガス混合比率の微小な変化による成膜速度の変動が大きく、その混合比率の微小な変化によって増加モードから減少モードへのシフトによる成膜速度の変動も生じる。このため、成膜速度が不安定な状態の中で薄膜が形成されることになる。成膜速度の変動は薄膜に含有される反応性ガスの成分量に影響する。すなわち、遷移モードTの領域は、組成及び光学特性の均一性が高く、かつ低欠陥の薄膜を形成することが難しい領域である。   On the other hand, in the region of transition mode T sandwiched between the region of metal mode M and the region of reaction mode R in FIG. In both the reduction modes, the fluctuation range of the film forming rate with the change of the reactive gas mixture ratio in the mixed gas is large. In addition, the difference in deposition rate between the increase mode and the decrease mode in the mixing ratio of the reactive gas in the same mixed gas is large. In the region of the transition mode T, the film formation speed fluctuates greatly due to a minute change in the reactive gas mixture ratio in the mixed gas in the film formation chamber, and the shift from the increase mode to the decrease mode is caused by the minute change in the mixture ratio. The film forming speed fluctuates due to. For this reason, a thin film is formed in the state where the film-forming speed is unstable. Variation in the deposition rate affects the amount of reactive gas components contained in the thin film. That is, the region of the transition mode T is a region where the uniformity of the composition and optical characteristics is high and it is difficult to form a thin film with low defects.

ArF露光光が適用される位相シフト膜を、金属を含有しない窒化ケイ素系材料膜からなる単層構造の反応性スパッタリングで形成する場合、求められる光学特性の制約から遷移モードTの領域で成膜する必要性が高い。同じ混合ガス中の反応性ガスの混合比率における遷移モードTにおける増加モードと減少モードとの間での成膜速度の差が小さい反応性ガスの組み合わせを模索する方法もある。しかし、仮にそのような反応性ガスの組み合わせを見つけ出したとしても、遷移モードT内での混合ガス中における反応性ガスの混合比率の変化に伴う成膜速度の変動幅は大きいという問題は解決されない。   When the phase shift film to which ArF exposure light is applied is formed by reactive sputtering having a single layer structure made of a silicon nitride-based material film that does not contain a metal, the film is formed in the region of the transition mode T due to the required optical property restrictions. The need to do is high. There is also a method of searching for a combination of reactive gases having a small difference in film formation rate between the increasing mode and the decreasing mode in the transition mode T in the mixing ratio of the reactive gases in the same mixed gas. However, even if such a combination of reactive gases is found, the problem that the fluctuation range of the film forming speed due to the change in the mixing ratio of the reactive gas in the mixed gas in the transition mode T is not solved. .

金属を含有しない窒化ケイ素系材料膜をメタルモードの領域による反応性スパッタリングで形成する場合、位相シフト膜として求められる位相差を得るための膜の厚さを確保しようとすると、この形成された膜材料の消衰係数kが高いため、求められるArF露光光に対する透過率よりも低くなってしまう。このような膜は、位相シフト効果が生じにくく、位相シフト膜には適していない。一方、金属を含有しない窒化ケイ素系材料膜を反応モードの領域による反応性スパッタリングで形成する場合、位相シフト膜として求められる位相差を得るための膜の厚さを確保しようとすると、この形成された膜材料の消衰係数kが低いため、求められるArF露光光に対する透過率よりも高くなってしまう。このような膜は、位相シフト効果は得られるが、位相シフト効果が生じる領域以外のパターン部分からの透過光で半導体ウェハ上のレジスト膜が感光してしまう恐れがあり、これも位相シフト膜には適していない。   When forming a silicon nitride-based material film that does not contain a metal by reactive sputtering using a metal mode region, if the thickness of the film for obtaining a phase difference required as a phase shift film is to be secured, this formed film Since the extinction coefficient k of the material is high, it becomes lower than the required transmittance for ArF exposure light. Such a film hardly causes a phase shift effect and is not suitable for a phase shift film. On the other hand, when a silicon nitride-based material film that does not contain a metal is formed by reactive sputtering in a reaction mode region, this film is formed if an attempt is made to secure a film thickness for obtaining a phase difference required as a phase shift film. Since the extinction coefficient k of the film material is low, it becomes higher than the required transmittance for ArF exposure light. Although such a film can provide a phase shift effect, there is a possibility that the resist film on the semiconductor wafer may be exposed to transmitted light from a pattern portion other than the region where the phase shift effect occurs. Is not suitable.

金属を含有しない窒化ケイ素系材料膜でArF露光光に適した位相シフト膜を実現するに当たって生じる多くの技術的課題を解決する手段を鋭意研究した結果、メタルモードの領域による反応性スパッタリングで形成する窒化ケイ素系材料膜である低透過層と、反応モードの領域による反応性スパッタリングで形成する窒化ケイ素系材料膜である高透過層とを積層した構造の位相シフト膜とすることを思いついた。しかし、そのような位相シフト膜を適用したマスクブランクの場合、そのマスクブランクから位相シフトマスクを作製したときのマスク検査で位相シフト膜に黒欠陥が見つかった場合、新たな技術的課題が生じることが判明した。
近年、黒欠陥を修正するときにEB欠陥修正を適用することが多くなってきている。ケイ素系材料膜の低透過層と高透過層を積層した構造を有する位相シフト膜の黒欠陥に対し、EB欠陥修正で修正を行う場合、位相シフト膜と透光性基板との境界を検出するためのエッチング終点の検出が、MoSiNからなる単層構造の位相シフト膜に比べて難しいということが新たに判明した。
As a result of earnestly researching means for solving many technical problems that occur in realizing a phase shift film suitable for ArF exposure light using a silicon nitride-based material film that does not contain a metal, it is formed by reactive sputtering in a metal mode region. We have come up with a phase shift film having a structure in which a low transmission layer, which is a silicon nitride material film, and a high transmission layer, which is a silicon nitride material film formed by reactive sputtering in a reaction mode region, are laminated. However, in the case of a mask blank to which such a phase shift film is applied, if a black defect is found in the phase shift film in the mask inspection when the phase shift mask is manufactured from the mask blank, a new technical problem arises. There was found.
In recent years, EB defect correction has been increasingly applied when correcting black defects. When correcting a black defect of a phase shift film having a structure in which a low transmission layer and a high transmission layer of a silicon-based material film are stacked, the boundary between the phase shift film and the translucent substrate is detected when the defect is corrected by EB defect correction. Therefore, it was newly found that the detection of the etching end point is difficult compared to a phase shift film having a single layer structure made of MoSiN.

本発明者らは、金属を含有しない窒化ケイ素系材料膜の低透過層と高透過層を積層した構造を有する位相シフト膜であり、かつ、EB欠陥修正で修正を行ったときに位相シフト膜と透光性基板との境界を検出するためのエッチング終点の検出が容易である位相シフト膜について、鋭意研究を行った。   The present inventors are a phase shift film having a structure in which a low transmission layer and a high transmission layer of a silicon nitride-based material film not containing a metal are laminated, and when the correction is performed by correcting an EB defect Intensive research was conducted on a phase shift film that can easily detect the end point of etching for detecting the boundary between the substrate and the light-transmitting substrate.

EB欠陥修正では、黒欠陥に対して電子線を照射したときに、照射を受けた部分から放出されるオージェ電子、2次電子、特性X線、後方散乱電子の少なくともいずれか1つを検出し、その変化を見ることでエッチング終点を検出している。例えば、電子線の照射を受けた部分から放出されるオージェ電子を検出する場合には、オージェ電子分光法(AES)によって、主に材料組成の変化を見ている。また、2次電子を検出する場合には、SEM像から主に表面形状の変化を見ている。さらに、特性X線を検出する場合には、エネルギー分散型X線分光法(EDX)や波長分散X線分光法(WDX)によって、主に材料組成の変化を見ている。後方散乱電子を検出する場合には、電子線後方散乱回折法(EBSD)によって、主に材料の組成や結晶状態の変化を見ている。   In EB defect correction, when an electron beam is irradiated to a black defect, at least one of Auger electrons, secondary electrons, characteristic X-rays, and backscattered electrons emitted from the irradiated portion is detected. The etching end point is detected by observing the change. For example, when detecting Auger electrons emitted from a portion irradiated with an electron beam, changes in material composition are mainly observed by Auger electron spectroscopy (AES). When detecting secondary electrons, the surface shape change is mainly observed from the SEM image. Furthermore, when detecting characteristic X-rays, changes in material composition are mainly observed by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and wavelength dispersive X-ray spectroscopy (WDX). When detecting backscattered electrons, changes in material composition and crystal state are mainly observed by electron beam backscatter diffraction (EBSD).

従来のMoSiNに代表される金属シリサイド窒化物からなる単層構造の位相シフト膜の場合、金属の含有量は比較的少ないが、EB欠陥修正において前記のいずれのエッチング終点検出方法を用いても、エッチング終点を検出することはできていた。マスクブランクに用いられる透光性基板は、酸化ケイ素を主成分とする材料で形成されていることが一般的である。従来の金属シリサイド窒化物からなる位相シフト膜と透光性基板との間におけるEB欠陥修正でのエッチング終点検出では、ケイ素は両者を形成する材料中に共通して多く含有する元素であるため、それ以外の元素、特に金属元素の検出強度の変化を見ることで行われる。   In the case of a phase shift film having a single layer structure made of a metal silicide nitride typified by conventional MoSiN, the metal content is relatively small, but any etching end point detection method described above can be used in EB defect correction. The etching end point could be detected. The translucent substrate used for the mask blank is generally formed of a material mainly composed of silicon oxide. In the etching end point detection in the EB defect correction between the conventional phase shift film made of metal silicide nitride and the translucent substrate, silicon is an element that is commonly contained in the material forming both, This is done by observing changes in the detection intensity of other elements, particularly metal elements.

しかし、透光性基板上に金属を含有しない窒化ケイ素系材料膜で位相シフト膜のパターンを備えた位相シフトマスクに対してEB欠陥修正を行う場合における位相シフト膜と透光性基板との間でのエッチング終点検出では、エッチングの進行に伴う窒素の検出強度の低下から酸素の検出強度の上昇への変化を見て判定することになる。しかし、EB欠陥修正時の処理室内はほぼ真空の状態にされるが、それでも窒素や酸素の検出は外乱等の影響を受けやすい。金属シリサイド窒化物の位相シフト膜の場合は、少ない金属含有量であってもEB欠陥修正時の金属元素の検出強度が得られやすいが、窒化ケイ素系材料の位相シフト膜の場合は、少ない窒素含有量では,EB欠陥修正時の窒素の検出強度が得られにくい。   However, between the phase shift film and the translucent substrate when EB defect correction is performed on a phase shift mask having a phase shift film pattern made of a silicon nitride-based material film not containing metal on the translucent substrate. In the etching end point detection, the determination is made by looking at the change from the decrease in the nitrogen detection intensity to the increase in the oxygen detection intensity as the etching progresses. However, although the processing chamber at the time of EB defect correction is almost in a vacuum state, detection of nitrogen and oxygen is still susceptible to disturbances and the like. In the case of a phase shift film of a metal silicide nitride, it is easy to obtain the detection intensity of a metal element at the time of EB defect correction even with a small metal content. However, in the case of a phase shift film of a silicon nitride material, a small amount of nitrogen With the content, it is difficult to obtain the detection intensity of nitrogen at the time of EB defect correction.

本願発明者らは、さらに鋭意研究を重ねた結果、窒化ケイ素系材料からなる低透過層と高透過層の積層構造の組み合わせを1組以上有する位相シフト膜に、透光性基板と接する位置に最下層を設けること、さらにその最下層は、ケイ素及び窒素を含有し、金属及び酸素を含有しない材料であって、ケイ素及び窒素の合計含有量に対するケイ素の含有量が50%以上である材料で形成することにより、EB欠陥修正時における位相シフト膜と透光性基板との間のエッチング終点が十分な感度で検出できるようになるという結論に至った。   As a result of further intensive research, the inventors of the present application have found that a phase shift film having one or more combinations of a laminated structure of a low-transmission layer and a high-transmission layer made of a silicon nitride-based material is positioned in contact with the translucent substrate. The lowermost layer is provided, and the lowermost layer is a material that contains silicon and nitrogen, does not contain metal and oxygen, and has a silicon content of 50% or more with respect to the total content of silicon and nitrogen. As a result, it was concluded that the etching end point between the phase shift film and the translucent substrate at the time of EB defect correction can be detected with sufficient sensitivity.

また、前記低透過層及び高透過層をケイ素及び窒素に加え、半金属元素、非金属元素及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る場合にも同様の効果があることも確認できた。よって、本発明の第1の実施形態のマスクブランクは、透光性基板上に位相シフト膜を備えており、その位相シフト膜は、ArFエキシマレーザーの露光光を所定の透過率で透過させる機能と、位相シフト膜を透過した露光光に対して位相シフト膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した露光光との間で所定の位相差を生じさせる機能とを有し、その位相シフト膜は、低透過層と高透過層の積層構造の組み合わせを1組以上有し、低透過層及び高透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料、又は該材料に半金属元素、非金属元素及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、その位相シフト膜は、透光性基板と接する位置に最下層を有し、最下層は、ケイ素及び窒素を含有し、金属及び酸素を実質的に含有しない材料であり、かつケイ素及び窒素の合計含有量に対する窒素の含有量の比率が50%以上である材料で形成されていることを特徴とするものである。   The same effect can be obtained when the low-permeability layer and the high-permeability layer are formed of a material containing one or more elements selected from metalloid elements, non-metal elements, and rare gases in addition to silicon and nitrogen. I was able to confirm that. Therefore, the mask blank according to the first embodiment of the present invention includes a phase shift film on a translucent substrate, and the phase shift film has a function of transmitting ArF excimer laser exposure light with a predetermined transmittance. And a function of causing a predetermined phase difference between the exposure light transmitted through the phase shift film and the exposure light that has passed through the air by the same distance as the thickness of the phase shift film. Has one or more combinations of laminated structures of a low-permeability layer and a high-permeability layer, and the low-permeability layer and the high-permeability layer are made of a material composed of silicon and nitrogen, or a semi-metal element, a non-metal element, and a rare element. The phase shift film is formed of a material containing one or more elements selected from gases, and has a lowermost layer at a position in contact with the translucent substrate. The lowermost layer contains silicon and nitrogen, and contains metal and oxygen. Is a material that does not substantially contain And is characterized in that the ratio of the content of nitrogen to the total content of silicon and nitrogen is formed of a material is 50% or more.

他方、本願発明者らは、最下層を金属及びケイ素を含有する材料で形成することによっても、EB欠陥修正時における位相シフト膜と透光性基板との間のエッチング終点検出が十分な感度で検出できるようになるという結論にも至った。   On the other hand, the inventors of the present application can detect the etching end point between the phase shift film and the translucent substrate at the time of EB defect correction with sufficient sensitivity by forming the lowermost layer with a material containing metal and silicon. It came to the conclusion that it will become detectable.

すなわち、本発明の第2の実施形態のマスクブランクは、透光性基板上に位相シフト膜を備えており、その位相シフト膜は、ArFエキシマレーザーの露光光を所定の透過率で透過させる機能と、位相シフト膜を透過した露光光に対して位相シフト膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した露光光との間で所定の位相差を生じさせる機能とを有し、その位相シフト膜は、低透過層と高透過層の積層構造の組み合わせを1組以上有し、低透過層及び高透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料、又は該材料に半金属元素、非金属元素及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、その位相シフト膜は、透光性基板と接する位置に最下層を有し、最下層は、金属及びケイ素を含有する材料で形成されていることを特徴とするものである。   That is, the mask blank according to the second embodiment of the present invention includes a phase shift film on a translucent substrate, and the phase shift film has a function of transmitting ArF excimer laser exposure light with a predetermined transmittance. And a function of causing a predetermined phase difference between the exposure light transmitted through the phase shift film and the exposure light that has passed through the air by the same distance as the thickness of the phase shift film. Has one or more combinations of laminated structures of a low-permeability layer and a high-permeability layer. The phase shift film is formed of a material containing one or more elements selected from gases, and the phase shift film has a lowermost layer at a position in contact with the translucent substrate, and the lowermost layer is formed of a material containing metal and silicon. It is characterized by having A.

図1は、本発明の第1及び第2の実施形態に係るマスクブランク100の構成を示す断面図である。図1に示す本発明のマスクブランク100は、透光性基板1上に、位相シフト膜2、遮光膜3及びハードマスク膜4がこの順に積層された構造を有する。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a mask blank 100 according to the first and second embodiments of the present invention. A mask blank 100 of the present invention shown in FIG. 1 has a structure in which a phase shift film 2, a light shielding film 3, and a hard mask film 4 are laminated in this order on a translucent substrate 1.

透光性基板1は、合成石英ガラスのほか、石英ガラス、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)などで形成することができる。これらの中でも、合成石英ガラスは、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)に対する透過率が高く、マスクブランクの透光性基板を形成する材料として特に好ましい。 The translucent substrate 1 can be formed of quartz glass, aluminosilicate glass, soda lime glass, low thermal expansion glass (SiO 2 —TiO 2 glass or the like), in addition to synthetic quartz glass. Among these, synthetic quartz glass has a high transmittance with respect to ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), and is particularly preferable as a material for forming a light-transmitting substrate of a mask blank.

本発明のマスクブランクにおける位相シフト膜2は、位相シフト効果を有効に機能させるためには、ArFエキシマレーザーのような波長が200nm以下の露光光(以下、ArF露光光という。)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、位相シフト膜は、ArF露光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、18%以下であるとさらに好ましい。   The phase shift film 2 in the mask blank of the present invention has a transmittance for exposure light (hereinafter referred to as ArF exposure light) having a wavelength of 200 nm or less, such as an ArF excimer laser, in order to make the phase shift effect function effectively. It is preferably 1% or more, and more preferably 2% or more. Further, the phase shift film is preferably adjusted so that the transmittance with respect to ArF exposure light is 30% or less, more preferably 20% or less, and further preferably 18% or less.

位相シフト膜2は、適切な位相シフト効果を得るために、透過するArF露光光に対し、この位相シフト膜2の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した光との間で所定の位相差を生じさせる機能を有することが求められる。また、その位相差は、150度以上190度以下の範囲になるように調整されていることが好ましい。位相シフト膜2における前記位相差の下限値は、160度以上であることがより好ましく、170度以上であるとさらに好ましい。他方、位相シフト膜2における前記位相差の上限値は、180度以下であることがより好ましく、179度以下であるとさらに好ましい。この理由は、位相シフト膜2にパターンを形成するときのドライエッチング時に、透光性基板1が微小にエッチングされることによる位相差の増加の影響を小さくするためである。また、近年の露光装置による位相シフトマスクへのArF露光光の照射方式が、位相シフト膜2の膜面の垂直方向に対して所定角度で傾斜した方向からArF露光光を入射させるものが増えてきているためでもある。   In order to obtain an appropriate phase shift effect, the phase shift film 2 gives a predetermined phase difference between the transmitted ArF exposure light and the light that has passed through the air by the same distance as the thickness of the phase shift film 2. It is required to have a function to be generated. Moreover, it is preferable that the phase difference is adjusted to be in a range of 150 degrees to 190 degrees. The lower limit value of the phase difference in the phase shift film 2 is more preferably 160 degrees or more, and further preferably 170 degrees or more. On the other hand, the upper limit value of the phase difference in the phase shift film 2 is more preferably 180 degrees or less, and further preferably 179 degrees or less. The reason for this is to reduce the influence of an increase in phase difference caused by minute etching of the translucent substrate 1 during dry etching when forming a pattern on the phase shift film 2. Further, in recent years, ArF exposure light is applied to the phase shift mask by an exposure apparatus, and the number of ArF exposure light incident from a direction inclined at a predetermined angle with respect to the direction perpendicular to the film surface of the phase shift film 2 is increasing. It is because it is.

位相シフト膜2は、透光性基板1側から、最下層24、低透過層21、高透過層22及び最上層23が積層した構造を有する。最下層24は、透光性基板1の表面に接する位置に設けられている。第1の実施形態において、最下層24は、ケイ素及び窒素を含有し、金属及び酸素を実質的に含有しない材料であり、かつケイ素及び窒素の合計含有量に対するケイ素の含有量の比率が50%以上である材料で形成される。   The phase shift film 2 has a structure in which a lowermost layer 24, a low transmission layer 21, a high transmission layer 22, and an uppermost layer 23 are laminated from the translucent substrate 1 side. The lowermost layer 24 is provided at a position in contact with the surface of the translucent substrate 1. In the first embodiment, the lowermost layer 24 is a material containing silicon and nitrogen, substantially free of metal and oxygen, and the ratio of the content of silicon to the total content of silicon and nitrogen is 50%. It is formed with the material which is the above.

第1の実施形態の最下層24は、ArF露光光に対する耐光性が低下する要素をできる限り排除するために、金属を実質的に含有しない材料を用いている。このため、EB欠陥修正時において、最下層24と透光性基板1との界面(エッチング終点)が検出しづらくなる。透光性基板1を形成する材料の主成分である酸化ケイ素との元素構成との差を持たせるために、この第1の実施形態の最下層24は、酸素を実質的に含有しない材料であり、かつケイ素及び窒素の合計含有量[原子%]に対する窒素の含有量[原子%]の比率(すなわち、窒素の含有量[原子%]をケイ素及び窒素の合計含有量[原子%]で除した比率。以下、この比率を「N/[N+Si]比率」という。)が50%以上である材料を適用している。このような構成とすることにより、最下層24をエッチングしているときの窒素の検出強度が大幅に高くなる。そして、エッチング対象が最下層24から透光性基板1に変わっていく途上での窒素の検出強度の変化が捉えやすくなる。   The lowermost layer 24 of the first embodiment uses a material that does not substantially contain a metal in order to eliminate as much as possible an element that decreases the light resistance to ArF exposure light. For this reason, at the time of EB defect correction, it becomes difficult to detect the interface (etching end point) between the lowermost layer 24 and the translucent substrate 1. In order to have a difference from the elemental structure with silicon oxide, which is the main component of the material forming the translucent substrate 1, the lowermost layer 24 of the first embodiment is a material that does not substantially contain oxygen. And the ratio of the nitrogen content [atomic%] to the total content of silicon and nitrogen [atomic%] (that is, the nitrogen content [atomic%] is divided by the total content of silicon and nitrogen [atomic%]. Hereinafter, this ratio is referred to as “N / [N + Si] ratio”). By adopting such a configuration, the detection intensity of nitrogen when the lowermost layer 24 is etched is greatly increased. And it becomes easy to catch the change in the detected intensity of nitrogen in the course of changing the etching target from the lowermost layer 24 to the translucent substrate 1.

第1の実施形態の最下層24は、ケイ素及び窒素からなる材料であり、かつケイ素及び窒素の合計含有量に対するケイ素の含有量の比率(N/[N+Si]比率)が50%以上である材料で形成されることが好ましい。EB欠陥修正時における最下層24と透光性基板1との間でエッチング終点がより検出しやすくなるためである。第1の実施形態の最下層24を形成する材料におけるN/[N+Si]比率は、52%以上であるとより好ましい。一方、第1の実施形態の最下層24の形成する材料のN/[N+Si]比率は、57%以下であると好ましく、55%以下であるとより好ましい。   The lowermost layer 24 of the first embodiment is a material composed of silicon and nitrogen, and a material having a ratio of silicon content to the total content of silicon and nitrogen (N / [N + Si] ratio) of 50% or more. Is preferably formed. This is because it becomes easier to detect the etching end point between the lowermost layer 24 and the translucent substrate 1 when the EB defect is corrected. The N / [N + Si] ratio in the material forming the lowermost layer 24 of the first embodiment is more preferably 52% or more. On the other hand, the N / [N + Si] ratio of the material formed by the lowermost layer 24 of the first embodiment is preferably 57% or less, and more preferably 55% or less.

ここで、酸素を実質的に含有しない材料とは、材料中の酸素含有量が少なくとも5原子%以下である材料である(後述の第2の実施形態の最下層24も同様。)。第1の実施形態の最下層24の形成する材料の酸素含有量は、3原子%以下であると好ましく、X線光電子分光法等による組成分析を行ったときに検出下限値以下であるとより好ましい。第1の実施形態の最下層24は、酸素以外のいずれの非金属元素を含有してもよい。この非金属元素の中でも、炭素、フッ素及び水素から選ばれる1以上の元素を含有させると好ましい。また、第1の実施形態の最下層24は、半金属元素、希ガスを含有してもよい。この半金属元素の中でも、ホウ素、ゲルマニウム、アンチモン及びテルルから選ばれる1以上の元素を含有させると、スパッタリングターゲットとして用いるケイ素の導電性を高めることが期待できるため、好ましい。   Here, the material substantially not containing oxygen is a material having an oxygen content in the material of at least 5 atomic% or less (the same applies to the lowermost layer 24 of the second embodiment described later). The oxygen content of the material formed by the lowermost layer 24 of the first embodiment is preferably 3 atomic% or less, and more preferably lower than the detection lower limit when composition analysis is performed by X-ray photoelectron spectroscopy or the like. preferable. The lowermost layer 24 of the first embodiment may contain any nonmetallic element other than oxygen. Among these nonmetallic elements, it is preferable to include one or more elements selected from carbon, fluorine and hydrogen. Further, the lowermost layer 24 of the first embodiment may contain a metalloid element and a rare gas. Among these metalloid elements, it is preferable to include one or more elements selected from boron, germanium, antimony, and tellurium because it can be expected to increase the conductivity of silicon used as a sputtering target.

一方、第2の実施形態において、最下層24は、金属及びケイ素を含有する材料で形成される。ArF露光光に対する耐光性の観点では、位相シフト膜2の全ての層には、金属を含有させないことが望ましい。位相シフト膜の全体の厚さから見て少ない厚さの比率しかない最下層24のみであれば、金属を含有することを許容してもArF露光光に対する耐光性への影響は小さい。この第2の実施形態では、最下層24のみ金属及びケイ素を含有する材料で形成することで、EB欠陥修正時における最下層24と透光性基板1との界面(エッチング終点)を検出しやすくしている。   On the other hand, in the second embodiment, the lowermost layer 24 is formed of a material containing metal and silicon. From the viewpoint of light resistance to ArF exposure light, it is desirable that all the layers of the phase shift film 2 do not contain a metal. If only the lowermost layer 24 has a small thickness ratio as viewed from the total thickness of the phase shift film, even if it is allowed to contain a metal, the influence on the light resistance against ArF exposure light is small. In this second embodiment, by forming only the lowermost layer 24 with a material containing metal and silicon, it is easy to detect the interface (etching end point) between the lowermost layer 24 and the translucent substrate 1 at the time of EB defect correction. doing.

第2の実施形態における最下層24を形成する材料中に含有させる金属元素としては、遷移金属元素であることが好ましい。この場合の遷移金属元素としては、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)、亜鉛(Zn)、ニオブ(Nb)及びパラジウム(Pd)のうちいずれか1つ以上の金属元素が挙げられる。また、第2の実施形態における最下層24を形成する材料中に含有させる遷移金属元素以外の金属元素としては、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、スズ(Sn)及びガリウム(Ga)などが挙げられる。   The metal element contained in the material forming the lowermost layer 24 in the second embodiment is preferably a transition metal element. As transition metal elements in this case, molybdenum (Mo), tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), chromium (Cr), hafnium (Hf), nickel (Ni), vanadium (V), zirconium One or more metal elements may be mentioned among (Zr), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), zinc (Zn), niobium (Nb) and palladium (Pd). In addition, examples of the metal element other than the transition metal element to be included in the material forming the lowermost layer 24 in the second embodiment include aluminum (Al), indium (In), tin (Sn), and gallium (Ga). Can be mentioned.

第2の実施形態における最下層24を形成する材料には、前記の元素に加え、炭素(C)、水素(H)、ホウ素(B)、ゲルマニウム(Ge)及びアンチモン(Sb)等の元素が含まれてもよい。また、第2の実施形態における最下層24を形成する材料には、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)及びキセノン(Xe)等の不活性ガスが含まれてもよい。   In addition to the above elements, the material forming the lowermost layer 24 in the second embodiment includes elements such as carbon (C), hydrogen (H), boron (B), germanium (Ge), and antimony (Sb). May be included. In addition, the material forming the lowermost layer 24 in the second embodiment may include an inert gas such as helium (He), argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe).

第2の実施形態の最下層24においても、第1の実施形態の最下層24の場合と同様、酸素を実質的に含有しない材料で形成することが好ましい。これにより、エッチング終点の検出がより容易になる。また、第2の実施形態の最下層24は、金属、ケイ素及び窒素からなる材料で形成されていることが好ましい。エッチング終点の検出がさらに容易になるためである。   The lowermost layer 24 of the second embodiment is preferably formed of a material that does not substantially contain oxygen, similarly to the lowermost layer 24 of the first embodiment. This makes it easier to detect the etching end point. Moreover, it is preferable that the lowermost layer 24 of 2nd Embodiment is formed with the material which consists of a metal, silicon, and nitrogen. This is because it becomes easier to detect the etching end point.

第2の実施形態の最下層24を形成する材料は、金属及びケイ素の合計含有量[原子%]に対する金属の含有量[原子%]の比率(すなわち、金属の含有量[原子%]を金属及びケイ素の合計含有量[原子%]で除した比率。以下、この比率を「M/[M+Si]比率」という。)が5%以上であることが好ましい。これにより、最下層24をエッチングしているときの金属の検出強度を確保でき、最下層24と透光性基板1との界面(エッチング終点)を検出しやすくなる。また、位相シフト膜2をフッ素系ガスによるドライエッチングでパターニングするときに、透光性基板1との間のエッチング選択性を確保しやすくなる。第2の実施形態の最下層24のM/[M+Si]比率は、6%以上であると好ましく、7%以上であるとより好ましい。   The material forming the lowermost layer 24 of the second embodiment is a ratio of the metal content [atomic%] to the total content [atomic%] of metal and silicon (that is, the metal content [atomic%] is changed to metal And the ratio divided by the total content [atomic%] of silicon, which is hereinafter referred to as “M / [M + Si] ratio”) is preferably 5% or more. Thereby, the detection intensity of the metal when the lowermost layer 24 is etched can be secured, and the interface (etching end point) between the lowermost layer 24 and the translucent substrate 1 can be easily detected. In addition, when the phase shift film 2 is patterned by dry etching using a fluorine-based gas, it becomes easy to ensure etching selectivity with the light-transmitting substrate 1. The M / [M + Si] ratio of the lowermost layer 24 of the second embodiment is preferably 6% or more, and more preferably 7% or more.

第2の実施形態の最下層24を形成する材料におけるM/[M+Si]比率は、少なくとも15%以下であることが求められる。最下層24のM/[M+Si]比率が15%よりも大きくすると、最下層24の消衰係数kが高くなりすぎて、位相シフト膜10の全体のおけるArF露光光に対する透過率と位相差が両立するように調整することが難しくなる。また、第2の実施形態の最下層24におけるArF露光光の積算照射に対する耐性も低下する。最下層24を形成する材料におけるM/[M+Si]比率は、12%以下であることが好ましく、10%以下であるとより好ましい。   The M / [M + Si] ratio in the material forming the lowermost layer 24 of the second embodiment is required to be at least 15% or less. If the M / [M + Si] ratio of the lowermost layer 24 is larger than 15%, the extinction coefficient k of the lowermost layer 24 becomes too high, and the transmittance and phase difference with respect to ArF exposure light in the entire phase shift film 10 are increased. It becomes difficult to adjust to achieve both. Moreover, the tolerance with respect to the integrated irradiation of the ArF exposure light in the lowermost layer 24 of 2nd Embodiment also falls. The M / [M + Si] ratio in the material forming the lowermost layer 24 is preferably 12% or less, and more preferably 10% or less.

第2の実施形態の最下層24の形成する材料のN/[N+Si]比率は、15%以上であると好ましく、20%以上であるとより好ましく、30%以上であるとさらに好ましい。一方、第2の実施形態の最下層24の形成する材料のN/[N+Si]比率は、57%以下であると好ましく、55%以下であるとより好ましい。   The N / [N + Si] ratio of the material formed by the lowermost layer 24 of the second embodiment is preferably 15% or more, more preferably 20% or more, and further preferably 30% or more. On the other hand, the N / [N + Si] ratio of the material formed by the lowermost layer 24 of the second embodiment is preferably 57% or less, and more preferably 55% or less.

第2の実施形態の最下層24の屈折率nは、2.25以上であると好ましく、2.35以上であるとより好ましい。また、最下層24の屈折率nは、2.60以下であると好ましく、2.50以下であるとより好ましい。最下層24の消衰係数kは、0.35以上であると好ましく、0.45以上であるとより好ましい。また、最下層24の消衰係数kは、0.75以下であると好ましく、0.65以下であるとより好ましい。   The refractive index n of the lowermost layer 24 of the second embodiment is preferably 2.25 or more, and more preferably 2.35 or more. Further, the refractive index n of the lowermost layer 24 is preferably 2.60 or less, and more preferably 2.50 or less. The extinction coefficient k of the lowermost layer 24 is preferably 0.35 or more, and more preferably 0.45 or more. Further, the extinction coefficient k of the lowermost layer 24 is preferably 0.75 or less, and more preferably 0.65 or less.

薄膜の屈折率n及び消衰係数kは、その薄膜の組成だけで決まるものではない。その薄膜の膜密度及び結晶状態なども、屈折率n及び消衰係数kを左右する要素である。このため、反応性スパッタリングで薄膜を成膜するときの諸条件を調整して、その薄膜が所望の屈折率n及び消衰係数kとなるように成膜する。第2の実施形態の最下層24を、上記の屈折率n及び消衰係数kの範囲にする方法は、反応性スパッタリングで成膜する際に、希ガスと反応性ガスの混合ガスの比率を調整する方法だけに限られるものではない。反応性スパッタリングで成膜する際における成膜室内の圧力、ターゲットに印加する電力、ターゲットと透光性基板との間の距離等の位置関係など多岐にわたる。また、これらの成膜条件は成膜装置に固有のものであり、形成される薄膜が所望の屈折率n及び消衰係数kになるように適宜調整されるものである。なお、このことは、後述の低透過層21、高透過層22の場合においても同様である。   The refractive index n and extinction coefficient k of a 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, various conditions when forming a thin film by reactive sputtering are adjusted, and the thin film is formed so as to have a desired refractive index n and extinction coefficient k. In the method of setting the lowermost layer 24 of the second embodiment within the range of the above-mentioned refractive index n and extinction coefficient k, when the film is formed by reactive sputtering, the ratio of the mixed gas of rare gas and reactive gas is set. It is not limited only to the adjustment method. There are a variety of positional relationships such as the pressure in the film formation chamber during reactive sputtering, the power applied to the target, and the distance between the target and the translucent substrate. These film forming conditions are unique to the film forming apparatus, and are appropriately adjusted so that the formed thin film has a desired refractive index n and extinction coefficient k. This also applies to the case of a low transmission layer 21 and a high transmission layer 22 described later.

第1及び第2の実施形態における最下層24は、EB欠陥修正時に最下層24と透光性基板1との間におけるエッチング終点検出を容易にする機能等を発揮させるには厚さが2nm以上であることが求められる。第1及び第2の実施形態における最下層24は、3nm以上であると好ましく、5nm以上であるとより好ましい。一方、最下層24は、厚すぎると、位相シフト膜2の全体におけるArF露光光に対する透過率を10%以下とすることが難しくなる。この点を考慮すると、第1及び第2の実施形態における最下層24は、厚さが20nm以下であることが求められ、15nm以下であると好ましく、10nm以下であるとより好ましい。   The lowermost layer 24 in the first and second embodiments has a thickness of 2 nm or more in order to exhibit a function of facilitating detection of an etching end point between the lowermost layer 24 and the light-transmitting substrate 1 at the time of EB defect correction. It is required to be. The lowermost layer 24 in the first and second embodiments is preferably 3 nm or more, and more preferably 5 nm or more. On the other hand, if the lowermost layer 24 is too thick, it is difficult to set the transmittance for ArF exposure light in the entire phase shift film 2 to 10% or less. Considering this point, the lowermost layer 24 in the first and second embodiments is required to have a thickness of 20 nm or less, preferably 15 nm or less, and more preferably 10 nm or less.

位相シフト膜2における低透過層21及び高透過層22は、ケイ素及び窒素からなる材料、又はケイ素及び窒素からなる材料に半金属元素、非金属元素及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る。また、低透過層は、高透過層に比べて窒素含有量が相対的に少ない材料で形成される。低透過層21及び高透過層22には、ArF露光光に対する耐光性が低下する要因となり得る遷移金属は含有しない。また、低透過層21及び高透過層22には、遷移金属を除く金属元素についても、ArF露光光に対する耐光性が低下する要因となり得る可能性は否定できないため、含有させないことが望ましい。低透過層21及び高透過層22は、ケイ素に加え、いずれの半金属元素を含有してもよい。この半金属元素の中でも、ホウ素、ゲルマニウム、アンチモン及びテルルから選ばれる1以上の元素を含有させると、スパッタリングターゲットとして用いるケイ素の導電性を高めることが期待できるため、好ましい。   The low transmissive layer 21 and the high transmissive layer 22 in the phase shift film 2 contain one or more elements selected from a semi-metallic element, a non-metallic element, and a rare gas in a material composed of silicon and nitrogen, or a material composed of silicon and nitrogen. It is made of a material that Further, the low transmission layer is formed of a material having a relatively small nitrogen content as compared with the high transmission layer. The low transmissive layer 21 and the high transmissive layer 22 do not contain a transition metal that may cause a decrease in light resistance to ArF exposure light. In addition, it is desirable that the low transmissive layer 21 and the high transmissive layer 22 do not contain any metal element other than the transition metal because the possibility that light resistance to ArF exposure light may be reduced cannot be denied. The low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 may contain any metalloid element in addition to silicon. Among these metalloid elements, it is preferable to include one or more elements selected from boron, germanium, antimony, and tellurium because it can be expected to increase the conductivity of silicon used as a sputtering target.

低透過層21及び高透過層22は、窒素に加え、いずれの非金属元素を含有してもよい。この非金属元素の中でも、炭素、フッ素及び水素から選ばれる1以上の元素を含有させると好ましい。低透過層21及び高透過層22は、酸素の含有量を10原子%以下に抑えることが好ましく、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しない(X線光電子分光法等による組成分析を行ったときに検出下限値以下。)ことがさらに好ましい。窒化ケイ素系材料膜に酸素を含有させると、消衰係数kが大きく低下する傾向があり、位相ソフト膜2の全体の厚さが厚くなってしまう。この位相シフト膜2における低透過層21及び高透過層22の透光性基板1側からの積層順は、いずれの順であってもよい。   The low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 may contain any nonmetallic element in addition to nitrogen. Among these nonmetallic elements, it is preferable to include one or more elements selected from carbon, fluorine and hydrogen. The low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 preferably have an oxygen content of 10 atomic% or less, more preferably 5 atomic% or less, and do not actively contain oxygen (X-rays). More preferably, it is below the lower limit of detection when compositional analysis is performed by photoelectron spectroscopy. When oxygen is contained in the silicon nitride-based material film, the extinction coefficient k tends to be greatly reduced, and the entire thickness of the phase soft film 2 is increased. The order of stacking the low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 from the light transmitting substrate 1 side in the phase shift film 2 may be any order.

本発明のマスクブランクを製造する方法において、位相シフト膜2の低透過層21と高透過層22は、ケイ素ターゲット又はケイ素に半金属元素及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、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、透光性基板1上に低透過層21を形成する低透過層形成工程と、ケイ素ターゲット又はケイ素に半金属元素及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、窒素系ガスと希ガスを含むスパッタリングガスであり、低透過層形成工程のときよりも窒素系ガスの混合比率が高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、透光性基板1上に前記高透過層22を形成する高透過層形成工程によって形成されることが好ましい。   In the method for producing a mask blank of the present invention, the low-transmission layer 21 and the high-transmission layer 22 of the phase shift film 2 are a silicon target or a material containing one or more elements selected from semimetal elements and nonmetal elements in silicon. A low transmission layer forming step of forming a low transmission layer 21 on the translucent substrate 1 by reactive sputtering in a sputtering gas containing a nitrogen-based gas and a rare gas, and a silicon target or silicon A sputtering gas containing a nitrogen-based gas and a rare gas, using a target made of a material containing one or more elements selected from a metalloid element and a non-metal element. The high transmission layer 22 is formed on the translucent substrate 1 by reactive sputtering in a sputtering gas having a high mixing ratio. It is preferably formed by forming process.

ケイ素に半金属元素及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において、半金属元素として、ホウ素、ゲルマニウム、アンチモン及びテルルから選ばれる1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ので、特にDCスパッタリング法で低透過層及び高透過層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。   In a target composed of a material containing one or more elements selected from a metalloid element and a nonmetal element in silicon, it is preferable to include one or more elements selected from boron, germanium, antimony, and tellurium as the metalloid element. These metalloid elements can be expected to increase the conductivity of the target. Therefore, when forming a low-transmission layer and a high-transmission layer by DC sputtering, the target may contain these metalloid elements. desirable.

低透過層21及び高透過層22は、希ガスを含有してもよい。希ガスは、反応性スパッタリングで薄膜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。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1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、薄膜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 low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 may contain a rare gas. A rare gas is an element that can increase the deposition rate and improve the productivity by being present in the deposition chamber when a thin film is formed by reactive sputtering. When the rare gas is turned into plasma and collides with the target, the target constituent element is ejected from the target, and a thin film is formed on the translucent substrate 1 while taking in the reactive gas in the middle. 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 thin film, helium and neon having a small atomic weight can be actively incorporated into the thin film.

低透過層21を形成する低透過層形成工程及び高透過層22を形成する高透過層形成工程では、スパッタリングガスに窒素系ガスを含有させている。この窒素系ガスは、窒素を含有するガスであればいずれのガスも適用可能である。前記の通り、低透過層21や高透過層22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。 In the low transmission layer forming step for forming the low transmission layer 21 and the high transmission layer forming step for forming the high transmission layer 22, a nitrogen-based gas is included in the sputtering gas. As the nitrogen-based gas, any gas can be used as long as it contains nitrogen. As described above, the low-permeability layer 21 and the high-permeability layer 22 preferably have a low oxygen content. Therefore, it is preferable to apply a nitrogen-based gas that does not contain oxygen, and to apply a nitrogen gas (N 2 gas). It is more preferable.

また、低透過層形成工程で使用されるスパッタリングガスは、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少ない窒素系ガスの混合比率が選定され、高透過層形成工程で使用されるスパッタリングガスは、遷移モードとなる窒素ガスの混合比率の範囲よりも多い窒素ガスの混合比率が選定されることが好ましい。   In addition, the sputtering gas used in the low-permeability layer forming step is selected to have a nitrogen-based gas mixing ratio that is less than the range of the nitrogen-based gas mixing ratio that becomes a transition mode that tends to make the film formation unstable. As the sputtering gas used in the highly transmissive layer forming step, it is preferable to select a nitrogen gas mixing ratio that is greater than the range of the nitrogen gas mixing ratio in the transition mode.

低透過層21及び高透過層22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、第2の実施形態の最下層24を除き、低透過層21及び高透過層22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。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ると、金属元素がケイ素を含有する膜中に拡散しやすい傾向があるためである。   The low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 preferably have a structure in which the low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 are laminated in direct contact with each other without using another film. Moreover, it is preferable that it is a film | membrane structure where the film | membrane which consists of a material containing a metal element does not contact | connect neither the low permeable layer 21 and the high permeable layer 22 except the lowest layer 24 of 2nd Embodiment. This is because when a heat treatment or irradiation with ArF exposure light is performed in a state where a film containing a metal element is in contact with a film containing silicon, the metal element tends to diffuse into the film containing silicon.

低透過層21及び高透過層22は、同じ構成元素からなることが好ましい。低透過層21及び高透過層22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、低透過層21及び高透過層22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。また、特にその異なる構成元素が半金属元素である場合、低透過層21及び高透過層22を異なるターゲットを用いて成膜しなければならなくなる。   The low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 are preferably made of the same constituent elements. When either the low transmission layer 21 or the high transmission layer 22 contains different constituent elements, and these layers are in contact with each other and are subjected to heat treatment or ArF exposure light irradiation, 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 low transmissive layer 21 and the high transmissive layer 22 may change a lot from the beginning of film-forming. In particular, when the different constituent element is a metalloid element, the low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 must be formed using different targets.

高透過層22を形成する材料のN/[N+Si]比率は、50%以上であると好ましく、52%以上であるとより好ましい。また、高透過層22の形成する材料の窒素含有量は、57%以下であると好ましく、55%以下であるとより好ましい。一方、低透過層21を形成する材料のN/[N+Si]比率は、20%以上であると好ましく、25%以上であるとより好ましく、30%以上であるとさらに好ましい。また、低透過層21の形成する材料のN/[N+Si]比率は、48%以下であると好ましく、45%以下であるとより好ましい。   The N / [N + Si] ratio of the material forming the highly transmissive layer 22 is preferably 50% or more, and more preferably 52% or more. Further, the nitrogen content of the material formed by the high transmission layer 22 is preferably 57% or less, and more preferably 55% or less. On the other hand, the N / [N + Si] ratio of the material forming the low transmission layer 21 is preferably 20% or more, more preferably 25% or more, and further preferably 30% or more. Further, the N / [N + Si] ratio of the material formed by the low transmission layer 21 is preferably 48% or less, and more preferably 45% or less.

低透過層21及び高透過層22は、ケイ素及び窒素からなる材料で形成することが好ましい。また、本発明のマスクブランクを製造する方法において、低透過層形成工程では、ケイ素ターゲットを用い、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低透過層21を形成するものであり、高透過層形成工程では、ケイ素ターゲットを用い、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高透過層22を形成するものであることが好ましい。   The low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 are preferably formed of a material made of silicon and nitrogen. Further, in the method for producing a mask blank of the present invention, in the low transmission layer forming step, the silicon film is used to form the low transmission layer 21 by reactive sputtering in a sputtering gas composed of nitrogen gas and a rare gas. In the highly permeable layer forming step, the highly permeable layer 22 is preferably formed by reactive sputtering in a sputtering gas composed of a nitrogen gas and a rare gas using a silicon target.

前記の通り、低透過層21及び高透過層22に遷移金属を含有させることはArF露光光に対する耐光性が低下する要因となり得る。低透過層21及び高透過層22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場合には、含有させた金属や半金属元素が低透過層21と高透過層22との間で移動することに伴って光学特性が変化する可能性がある。また、非金属元素においても、低透過層21及び高透過層22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、低透過層21及び高透過層22は、ケイ素及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、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、前記のケイ素及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。   As described above, the inclusion of a transition metal in the low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 can be a factor in reducing the light resistance to ArF exposure light. When the low permeable layer 21 and the high transmissive layer 22 contain a metal other than a transition metal or a metalloid element other than silicon, the contained metal or metalloid element is formed between the low transmissive layer 21 and the high transmissive layer 22. There is a possibility that the optical characteristics change with the movement between the two. Even in the case of a non-metallic element, if oxygen is contained in the low transmission layer 21 and the high transmission layer 22, the transmittance for ArF exposure light is greatly increased. Considering these matters, it is more preferable that the low-permeability layer 21 and the high-permeability layer 22 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 the thin film. For this reason, it can be considered that the material containing silicon and nitrogen includes a material containing a rare gas.

位相シフト膜2は、1層の低透過層21と1層の高透過層22とからなる1組の積層構造を2組以上有することが好ましい。また、低透過層21及び高透過層22は、いずれの層も1層当たりの厚さが20nm以下であることが好ましい。低透過層21及び高透過層22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、低透過層21及び高透過層22との間で、フッ素系ガスによるドライエッチングでのエッチングレート差が大きくなっている。位相シフト膜が、1層の低透過層21と1層の高透過層22とからなる2層構造とした場合、フッ素系ガスによるドライエッチングで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2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2を、1層の低透過層21と1層の高透過層22とからなる1組の積層構造を2組以上有する構造とすることで、低透過層21及び高透過層22の各層(1層)の厚さが前記の2層構造(1組の積層構造)の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、低透過層21及び高透過層22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2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。   It is preferable that the phase shift film 2 has two or more sets of a laminated structure including one low transmission layer 21 and one high transmission layer 22. Moreover, it is preferable that the low permeable layer 21 and the high transmissive layer 22 have a thickness of 20 nm or less per layer. Since the required optical characteristics of the low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 are greatly different, the difference in the nitrogen content in the film between them is large. For this reason, the difference in etching rate between the low-permeability layer 21 and the high-permeability layer 22 by dry etching with a fluorine-based gas is large. When the phase shift film has a two-layer structure composed of one low transmission layer 21 and one high transmission layer 22, the phase shift film 2 after etching is formed when a pattern is formed by dry etching using a fluorine-based gas. A step is likely to occur in the cross section of the pattern. By making the phase shift film 2 into a structure having two or more sets of one layered structure composed of one layer of the low transmission layer 21 and one layer of the high transmission layer 22, the low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 Since the thickness of each layer (one layer) is smaller than that in the case of the two-layer structure (one set of stacked structures), the step generated in the cross section of the phase shift film pattern after etching can be reduced. Further, by limiting the thickness of each layer (one layer) in the low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 to 20 nm or less, a step generated in the cross section of the pattern of the phase shift film 2 after etching can be further suppressed. .

EB欠陥修正は、XeF等の非励起状態の物質をガス化して黒欠陥部分に供給しつつ、黒欠陥部分に電子線を照射することで、黒欠陥部分の薄膜を揮発性のフッ化物に変化させて除去する技術である。従来、このEB欠陥修正で用いられるXeF等のフッ素系ガスは、非励起状態で供給されるため、電子線が照射されていない部分の薄膜は影響を受けにくいと考えられていた。しかし、このマスクブランクの薄膜がケイ素系化合物で形成されている場合、酸素や窒素の含有量が少ないと、XeF等の非励起状態のフッ素系ガスによってエッチングされてしまうことが判明している。 In EB defect correction, a non-excited substance such as XeF 2 is gasified and supplied to the black defect portion, and the black defect portion is irradiated with an electron beam, thereby converting the thin film of the black defect portion into a volatile fluoride. It is a technology to remove by changing. Conventionally, since a fluorine-based gas such as XeF 2 used for EB defect correction is supplied in an unexcited state, it has been considered that a portion of a thin film not irradiated with an electron beam is hardly affected. However, it has been found that when the mask blank thin film is formed of a silicon-based compound, if the oxygen or nitrogen content is low, the mask blank is etched by a non-excited fluorine-based gas such as XeF 2 . .

本発明における位相シフト膜2の低透過層21は、窒素含有量が比較的少なく、酸素を積極的に含有させないケイ素系材料膜であるため、このEB欠陥修正時のXeF等の非励起状態のフッ素系ガスによってエッチングされやすい傾向がある。このため、低透過層21は、XeF等の非励起状態のフッ素系ガスが接触しにくい状態に置くことが望まれる。一方、高透過層22は、窒素含有量が多いケイ素系材料膜であるため、XeF等の非励起状態のフッ素系ガスによる影響は受けにくい傾向がある。前記のように、位相シフト膜2を、低透過層21及び高透過層22の積層構造の組み合わせを2組以上有する構造とすることで、低透過層21は、2つの高透過22層の間に挟まれる構造か、最下層24と高透過層22との間に挟まれる状態に置くことができる。これにより、XeF等の非励起状態のフッ素系ガスは、初期は接触して低透過層21をエッチングする可能性はあるが、その後は低透過層21に接触しづらい状態になる(低透過層21の側壁の表面が高透過層22の側壁の表面よりも入り組んだ状態になるため、ガスが入り込みにくくなる。)。よって、このような積層構造とすることで、低透過層21がXeF等の非励起状態のフッ素系ガスによってエッチングされることを抑制することができる。また、低透過層21及び高透過層22における各層の厚さを20nm以下に制限することで、低透過層21がXeF等の非励起状態のフッ素系ガスによってエッチングされることをより抑制することができる。 Since the low transmission layer 21 of the phase shift film 2 in the present invention is a silicon-based material film that has a relatively low nitrogen content and does not actively contain oxygen, an unexcited state such as XeF 2 at the time of correcting this EB defect It tends to be easily etched by the fluorine-based gas. For this reason, it is desirable to place the low-permeability layer 21 in a state in which non-excited fluorine-based gas such as XeF 2 is difficult to contact. On the other hand, since the highly permeable layer 22 is a silicon-based material film having a high nitrogen content, it is unlikely to be affected by a non-excited fluorine-based gas such as XeF 2 . As described above, the phase shift film 2 has a structure having two or more combinations of the laminated structures of the low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 so that the low transmission layer 21 is between the two high transmission layers 22. Or a state of being sandwiched between the lowermost layer 24 and the highly transmissive layer 22. As a result, the fluorine-based gas in an unexcited state such as XeF 2 may initially contact and etch the low-permeability layer 21, but thereafter, it is difficult to contact the low-permeability layer 21 (low-permeability layer 21). (Since the surface of the side wall of the layer 21 is more intricate than the surface of the side wall of the highly permeable layer 22, gas is less likely to enter.) Therefore, with such a stacked structure, it is possible to suppress the low transmission layer 21 from being etched by a non-excited fluorine-based gas such as XeF 2 . Further, by limiting the thickness of each layer in the low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 to 20 nm or less, the low transmission layer 21 is further suppressed from being etched by a non-excited fluorine-based gas such as XeF 2. be able to.

低透過層21は、ArF露光光に対する屈折率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ることが好ましい。一方、高透過層22は、ArF露光光に対する屈折率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。2層以上の積層構造で位相シフト膜2を構成した場合に、位相シフト膜として求められる特性であるArF露光光に対する所定の位相差と所定の透過率を満たすには、低透過層21及び高透過層22は、それぞれ上記の屈折率nと消衰係数kの範囲になければ実現できないためである。   The low transmission layer 21 has a refractive index n with respect to ArF exposure light of less than 2.5 (preferably 2.4 or less, more preferably 2.2 or less, and further preferably 2.0 or less), and an 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). On the other hand, the high transmission layer 22 has a refractive index n with respect to ArF exposure light of 2.5 or more (preferably 2.6 or more) and an extinction coefficient k of less than 1.0 (preferably 0.9 or less. 0.7 or less is more preferably 0.4 or less). In the case where the phase shift film 2 is configured with a laminated structure of two or more layers, in order to satisfy a predetermined phase difference and a predetermined transmittance with respect to ArF exposure light, which are characteristics required for the phase shift film, This is because the transmissive layer 22 cannot be realized unless the refractive index n and the extinction coefficient k are within the above ranges.

位相シフト膜2の高透過層22が酸素を実質的に含有せず、さらにN/[N+Si]比率が50%以上である材料を適用する場合、この高透過層22と同じ材料を第1の実施形態の最下層24を形成する材料に適用することが可能である。この場合の高透過層22を形成する材料は、第1の実施形態の最下層24の材料として適用可能な材料であるためである。   In the case where a material in which the high transmission layer 22 of the phase shift film 2 does not substantially contain oxygen and the N / [N + Si] ratio is 50% or more is applied, the same material as the high transmission layer 22 is used as the first material. It is possible to apply to the material which forms the lowest layer 24 of embodiment. This is because the material forming the highly transmissive layer 22 in this case is a material applicable as the material of the lowermost layer 24 of the first embodiment.

位相シフト膜2は、厚さが少なくとも90nm以下であることが求められる。電磁界効果に係るバイアス(EMFバイアス)を小さくするためである。位相シフト膜2の厚さは、85nm以下であることが好ましく、80nm以下であるとより好ましい。また、位相シフト膜2の厚さは、50nm以上であることが求められ、55nm以上であると好ましく、60nm以上であるとより好ましい。   The phase shift film 2 is required to have a thickness of at least 90 nm or less. This is to reduce the bias (EMF bias) related to the electromagnetic field effect. The thickness of the phase shift film 2 is preferably 85 nm or less, and more preferably 80 nm or less. Further, the thickness of the phase shift film 2 is required to be 50 nm or more, preferably 55 nm or more, and more preferably 60 nm or more.

位相シフト膜2は、透光性基板1から最も離れた位置に、ケイ素、窒素及び酸素からなる材料、又は当該材料に半金属元素、非金属元素及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た最上層23を備えることが好ましい。また、このマスクブランクを製造する方法では、ケイ素ターゲット又はケイ素に半金属元素及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、希ガスを含むスパッタリングガス中でのスパッタリングによって、位相シフト膜2の透光性基板1から最も離れた位置に最上層23を形成する最上層形成工程を有することが好ましい。さらに、このマスクブランクを製造する方法では、ケイ素ターゲットを用い、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、前記位相シフト膜の透光性基板から最も離れた位置に最上層23を形成し、前記最上層23の少なくとも表層を酸化させる処理を行う最上層形成工程を有することがより好ましい。   The phase shift film 2 contains at least one element selected from a material composed of silicon, nitrogen, and oxygen, or a metalloid element, a non-metal element, and a rare gas at a position farthest from the translucent substrate 1. It is preferable to provide an uppermost layer 23 formed of a material to be used. Further, in this method of manufacturing a mask blank, sputtering is performed in a sputtering gas containing a rare gas using a silicon target or a target made of a material containing one or more elements selected from metalloid and nonmetal elements. Thus, it is preferable to have an uppermost layer forming step of forming the uppermost layer 23 at a position farthest from the translucent substrate 1 of the phase shift film 2. Furthermore, in this method of manufacturing a mask blank, the uppermost layer is formed at a position farthest from the translucent substrate of the phase shift film by reactive sputtering in a sputtering gas composed of a nitrogen gas and a rare gas using a silicon target. It is more preferable to have an uppermost layer forming step of forming a layer 23 and performing a process of oxidizing at least the surface layer of the uppermost layer 23.

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露光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。また、位相シフト膜2の透光性基板1側とは反対側の最上層23として、酸素を積極的に含有させず、かつ窒素を含有させた高透過層22又は低透過層21を配置した構成としたマスクブランク100の場合、そのマスクブランク100から作製した位相シフトマスクに対してマスク洗浄を行うことや大気中での保管を行うことによって、位相シフト膜2の表層が酸化していくことを回避することは難しい。位相シフト膜2の表層が酸化すると、薄膜の成膜時の光学特性から大きく変わってしまう。特に、位相シフト膜2の最上層23として低透過層21を設けた構成の場合には、低透過層21が酸化することによる透過率の上昇幅は大きくなってしまう。位相シフト膜2を、低透過層21及び高透過層22の積層構造の上に、さらに、ケイ素、窒素及び酸素からなる材料、又は当該材料に半金属元素、非金属元素及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た最上層23を設けることで、低透過層21及び高透過層22の表面酸化を抑制することができる。   A silicon-based material film that does not actively contain oxygen and contains nitrogen has high light resistance to ArF exposure light, but has lower chemical resistance than a silicon-based material film that actively contains oxygen. Tend. Further, as the uppermost layer 23 on the opposite side of the phase shift film 2 from the translucent substrate 1 side, a high transmission layer 22 or a low transmission layer 21 that does not actively contain oxygen and contains nitrogen is disposed. In the case of the mask blank 100 configured, the surface layer of the phase shift film 2 is oxidized by performing mask cleaning on the phase shift mask produced from the mask blank 100 or storing it in the air. It is difficult to avoid. When the surface layer of the phase shift film 2 is oxidized, the optical characteristics at the time of film formation are greatly changed. In particular, in the case of the configuration in which the low transmission layer 21 is provided as the uppermost layer 23 of the phase shift film 2, the increase in transmittance due to the oxidation of the low transmission layer 21 becomes large. The phase shift film 2 is selected on the laminated structure of the low transmission layer 21 and the high transmission layer 22, and further selected from a material composed of silicon, nitrogen and oxygen, or a semi-metal element, a non-metallic element and a rare gas. By providing the uppermost layer 23 formed of a material containing one or more elements, surface oxidation of the low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 can be suppressed.

ケイ素、窒素及び酸素からなる材料、又は当該材料に半金属元素、非金属元素及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た最上層23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(最上層23が透光性基板1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組成傾斜を有する構成)も含まれる。層の厚さ方向でほぼ同じ組成である構成の最上層23に好適な材料としては、SiOやSiONが挙げられる。層の厚さ方向で組成傾斜した構成の最上層23としては、透光性基板側がSiNであり、透光性基板1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。 The uppermost layer 23 formed of a material composed of silicon, nitrogen, and oxygen, or a material containing one or more elements selected from a metalloid element, a nonmetallic element, and a rare gas in the material is substantially in the thickness direction of the layer. In addition to the composition having the same composition, the composition has a composition gradient in the layer thickness direction (the composition having a composition gradient in which the oxygen content in the layer increases as the uppermost layer 23 moves away from the translucent substrate 1) Is also included. Examples of a material suitable for the uppermost layer 23 having a configuration having substantially the same composition in the layer thickness direction include SiO 2 and SiON. As the uppermost layer 23 having a composition gradient in the thickness direction of the layer, the translucent substrate side is SiN, the oxygen content increases as the distance from the translucent substrate 1 increases, and the surface layer is composed of SiO 2 or SiON. A certain configuration is preferable.

最上層23の形成には、ケイ素ターゲット又はケイ素に半金属元素及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、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形成する最上層形成工程を適用することができる。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の最上層23、及び組成傾斜した構成の最上層23のいずれの最上層23の形成にも適用できる。また、最上層23の形成には、二酸化ケイ素(SiO)ターゲット又は二酸化ケイ素(SiO)に半金属元素及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、希ガスを含むスパッタリングガス中でのスパッタリングによって形成する最上層形成工程を適用することができる。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の最上層23と、組成傾斜した構成の最上層23のいずれの最上層23の形成にも適用できる。 The uppermost layer 23 is formed by using a silicon target or a target made of a material containing at least one element selected from a metalloid element and a nonmetal element in silicon, and a sputtering gas containing nitrogen gas, oxygen gas, and rare gas. An uppermost layer forming process formed by reactive sputtering in the inside can be applied. This uppermost layer forming step can be applied to the formation of the uppermost layer 23 having a composition having substantially the same composition in the layer thickness direction and the uppermost layer 23 having a composition-graded structure. The uppermost layer 23 is formed by using a silicon dioxide (SiO 2 ) target or a target made of a material containing one or more elements selected from a metalloid element and a non-metal element in silicon dioxide (SiO 2 ). An uppermost layer forming step of forming by sputtering in a sputtering gas containing a gas can be applied. This uppermost layer forming step can also be applied to the formation of the uppermost layer 23 having a composition having substantially the same composition in the layer thickness direction and the uppermost layer 23 having a composition gradient.

最上層23の形成には、ケイ素ターゲット又はケイ素に半金属元素及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、窒素ガスと希ガスを含むスパッタリングガス中で反応性スパッタリングを行い、さらにこのスパッタリングによって形成された最上層23の少なくとも表層を酸化させる処理を行って最上層を形成する工程、を適用することができる。この最上層形成工程は、基本的に、層の厚さ方向で組成傾斜した最上層23の形成に適用できる。この場合における最上層23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。   The uppermost layer 23 is formed by using a silicon target or a target made of a material containing at least one element selected from a metalloid element and a nonmetal element in silicon, and reactive in a sputtering gas containing a nitrogen gas and a rare gas. It is possible to apply a step of performing sputtering and further performing a process of oxidizing at least the surface layer of the uppermost layer 23 formed by this sputtering to form the uppermost layer. This uppermost layer forming step can basically be applied to the formation of the uppermost layer 23 having a composition gradient in the thickness direction of the layer. Examples of the process for oxidizing the surface layer of the uppermost layer 23 in this case include a heat treatment in a gas containing oxygen such as the air, and a process of bringing ozone or oxygen plasma into contact with the uppermost layer.

位相シフト膜2における最下層24、低透過層21、高透過層22及び最上層23は、スパッタリングによって形成されるが、DCスパッタリング、RFスパッタリング及びイオンビームスパッタリングなどのいずれのスパッタリング法も適用可能である。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。   The lowermost layer 24, the low transmission layer 21, the high transmission layer 22, and the uppermost layer 23 in the phase shift film 2 are formed by sputtering, but any sputtering method such as DC sputtering, RF sputtering, and ion beam sputtering can be applied. is there. In the case of 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, but the film formation rate is considered. Then, it is more preferable to apply RF sputtering.

位相ソフト膜2における低透過層21及び高透過層22をスパッタリングでそれぞれ形成する工程においては、低透過層21及び高透過層22を同じ成膜室で形成する場合と、異なる成膜室で形成する場合のいずれも適用できる。また、低透過層21及び高透過層22を同じ成膜室で形成する場合には、低透過層21及び高透過層22を同じターゲットで形成する場合と、異なるターゲットで形成する場合があるが、これらのいずれも適用できる。なお、低透過層21及び高透過層22を異なる成膜室で形成する場合においては、各成膜室同士をたとえば別の真空室を介して連結する構成とすることが好ましい。この場合、大気中の透光性基板を真空室内に導入する際に経由させるロードロック室を真空室に連結することが好ましい。また、ロードロック室、真空室及び各成膜室の間で透光性基板を搬送するための搬送装置(ロボットハンド)を設けることが好ましい。   In the step of forming the low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 in the phase soft film 2 by sputtering, respectively, the low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 are formed in the same film formation chamber and in different film formation chambers. Any of the cases can be applied. In addition, when the low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 are formed in the same film formation chamber, the low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 may be formed using the same target and may be formed using different targets. Any of these can be applied. In the case where the low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 are formed in different film formation chambers, it is preferable that the film formation chambers are connected to each other through, for example, separate vacuum chambers. In this case, it is preferable to connect the load lock chamber through which the translucent substrate in the atmosphere is introduced into the vacuum chamber to the vacuum chamber. In addition, it is preferable to provide a transfer device (robot hand) for transferring the translucent substrate between the load lock chamber, the vacuum chamber, and each film formation chamber.

一方、第1及び第2の実施形態における最下層24をスパッタリングで形成する工程においては、その最下層24を成膜する成膜室は、前記の真空室に連結することが好ましい。これにより、最下層24を成膜した後の透光性基板1を搬送装置により真空室を経由して低透過層21又は高透過層22を成膜する成膜室まで搬送することができる。最下層24の表面が大気中に晒されることを防ぐことができ、最下層24の表面酸化を抑制できる。また、第1の実施形態における最下層24を成膜するときに用いられるターゲットの材料が、低透過層21又は高透過層22を成膜するときに用いられるターゲットの材料と同じである場合、その同じ材料のターゲットが設置してある成膜室で最下層24を成膜してもよい。   On the other hand, in the step of forming the lowermost layer 24 by sputtering in the first and second embodiments, it is preferable that the film forming chamber for forming the lowermost layer 24 is connected to the vacuum chamber. Thereby, the translucent substrate 1 after forming the lowermost layer 24 can be transferred by the transfer device to the film forming chamber in which the low transmission layer 21 or the high transmission layer 22 is formed through the vacuum chamber. The surface of the lowermost layer 24 can be prevented from being exposed to the atmosphere, and the surface oxidation of the lowermost layer 24 can be suppressed. Further, when the target material used when forming the lowermost layer 24 in the first embodiment is the same as the target material used when forming the low transmission layer 21 or the high transmission layer 22, The lowermost layer 24 may be deposited in a deposition chamber in which targets of the same material are installed.

マスクブランク100は、位相シフト膜2上に遮光膜3を備える。一般に、バイナリ型の転写用マスクでは、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以上あると望ましいとされており、少なくとも2.8以上は必要とされている。位相シフト膜2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2だけでは所定値の光学濃度を確保することは困難である。このため、マスクブランク100を製造する段階で位相シフト膜2の上に、不足する光学濃度を確保するために遮光膜3を積層しておくことが必要とされる。このようなマスクブランク100の構成とすることで、位相シフトマスク200(図2参照)を製造する途上で、位相シフト効果を使用する領域(基本的に転写パターン形成領域)の遮光膜3を除去すれば、外周領域に所定値の光学濃度が確保された位相シフトマスク200を製造することができる。   The mask blank 100 includes a light shielding film 3 on the phase shift film 2. In general, in a binary transfer mask, the outer peripheral region of a region where a transfer pattern is formed (transfer pattern forming region) is transmitted through the outer peripheral region when 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 higher so that the resist film is not affected by exposure light. This also applies to the phase shift mask. Usually, in the outer peripheral area of the transfer mask including the phase shift mask, it is desirable that the OD is 3.0 or more, and at least 2.8 or more is required. The phase shift film 2 has a function of transmitting exposure light with a predetermined transmittance, and it is difficult to ensure a predetermined optical density with the phase shift film 2 alone. For this reason, it is necessary to laminate the light shielding film 3 on the phase shift film 2 at the stage of manufacturing the mask blank 100 in order to ensure an insufficient optical density. With such a mask blank 100 configuration, the light shielding film 3 in the region (basically the transfer pattern forming region) where the phase shift effect is used is removed in the course of manufacturing the phase shift mask 200 (see FIG. 2). By doing so, it is possible to manufacture the phase shift mask 200 in which an optical density of a predetermined value is secured in the outer peripheral region.

遮光膜3は、単層構造及び2層以上の積層構造のいずれも適用可能である。また、単層構造の遮光膜及び2層以上の積層構造の遮光膜の各層は、膜又は層の厚さ方向でほぼ同じ組成である構成であっても、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 3 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 having a single layer structure and the light shielding film having a laminated structure of two or more layers has a composition gradient in the thickness direction of the layer even if the layers have almost the same composition in the film thickness direction. It may be a configuration.

図1に記載の形態におけるマスクブランク100は、位相シフト膜2の上に、他の膜を介さずに遮光膜3を積層した構成としている。この構成の場合の遮光膜3は、位相シフト膜2に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。この場合の遮光膜3は、クロムを含有する材料で形成することが好ましい。遮光膜3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、ホウ素及びフッ素から選ばれる1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3を形成する材料としては、クロムに酸素、窒素、炭素、ホウ素及びフッ素から選ばれる1以上の元素を含有する材料が好ましい。また、遮光膜を形成するクロムを含有する材料にモリブデン及びスズのうち1以上の元素を含有させてもよい。モリブデン及びスズのうち1以上の元素を含有させることで、塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスに対するエッチングレートをより速くすることができる。   The mask blank 100 in the form shown in FIG. 1 has a configuration in which the light shielding film 3 is laminated on the phase shift film 2 without interposing another film. For the light shielding film 3 in this configuration, it is necessary to apply a material having sufficient etching selectivity with respect to an etching gas used when a pattern is formed on the phase shift film 2. In this case, the light-shielding film 3 is preferably formed of a material containing chromium. Examples of the material containing chromium forming the light-shielding film 3 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 3 is one or more elements selected from chromium, oxygen, nitrogen, carbon, boron and fluorine A material containing is preferred. Moreover, you may make the material containing chromium which forms a light shielding film contain one or more elements among molybdenum and tin. By including one or more elements of molybdenum and tin, the etching rate with respect to the mixed gas of chlorine-based gas and oxygen gas can be further increased.

一方、本発明では、別の実施形態のマスクブランク100として、位相シフト膜2と遮光膜3の間に別の膜(エッチングストッパ膜)を介する構成も含まれる。この場合においては、前記のクロムを含有する材料でエッチングストッパ膜を形成し、ケイ素を含有する材料で遮光膜3を形成する構成とすることが好ましい。   On the other hand, the present invention includes a configuration in which another film (etching stopper film) is interposed between the phase shift film 2 and the light shielding film 3 as the mask blank 100 of another embodiment. In this case, it is preferable that the etching stopper film is formed with the material containing chromium and the light-shielding film 3 is formed with a material containing silicon.

遮光膜3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100から位相シフトマスク200を作製した場合、遮光膜3で形成されるパターンは、基本的に外周領域の遮光帯パターンであり、転写パターン領域に比べてArF露光光が照射される積算量が少ないことや、この遮光膜3が微細パターンで残っていることは稀であり、ArF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3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3の厚さを薄くすることが可能となるためである。遮光膜3に含有させる遷移金属としては、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つの金属又はこれらの金属の合金が挙げられる。   The silicon-containing material forming the light shielding film 3 may contain a transition metal or a metal element other than the transition metal. This is because when the phase shift mask 200 is manufactured from the mask blank 100, the pattern formed by the light shielding film 3 is basically a light shielding band pattern in the outer peripheral region, and is irradiated with ArF exposure light as compared with the transfer pattern region. This is because it is rare that the integrated amount is small or the light shielding film 3 remains in a fine pattern, and even if the ArF light resistance is low, a substantial problem hardly occurs. In addition, when the light shielding film 3 contains a transition metal, the light shielding performance is greatly improved as compared with the case where no transition metal is contained, and the thickness of the light shielding film 3 can be reduced. As transition metals to be contained in the light shielding film 3, molybdenum (Mo), tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), chromium (Cr), hafnium (Hf), nickel (Ni), vanadium (V) , Zirconium (Zr), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), niobium (Nb), palladium (Pd), or any one metal or an alloy of these metals.

マスクブランク100において、遮光膜3の上に遮光膜3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ハードマスク膜4をさらに積層させた構成とすると好ましい。遮光膜3は、所定の光学濃度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。ハードマスク膜4は、その直下の遮光膜3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、ハードマスク膜4の厚さは遮光膜3の厚さに比べて大幅に薄くすることができる。そして、有機系材料のレジスト膜は、このハードマスク膜4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だけの膜の厚さがあれば十分であるので、従来よりも大幅に厚さを薄くすることができる。レジスト膜の薄膜化は、レジスト解像度の向上とパターン倒れ防止に効果があり、微細化の要求に対応していく上で極めて重要である。   The mask blank 100 preferably has a structure in which a hard mask film 4 formed of a material having etching selectivity with respect to an etching gas used when the light shielding film 3 is etched is further laminated on the light shielding film 3. Since the light-shielding film 3 has a function of ensuring a predetermined optical density, there is a limit to reducing its thickness. It is sufficient for the hard mask film 4 to have a film thickness that can function as an etching mask until dry etching for forming a pattern on the light shielding film 3 immediately below the hard mask film 4 is completed. There are no restrictions. For this reason, the thickness of the hard mask film 4 can be made much thinner than the thickness of the light shielding film 3. The resist film made of an organic material is sufficient to have a thickness sufficient to function as an etching mask until dry etching for forming a pattern on the hard mask film 4 is completed. The thickness can be greatly reduced. Thinning the resist film is effective in improving resist resolution and preventing pattern collapse, and is extremely important in meeting the demand for miniaturization.

このハードマスク膜4は、遮光膜3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、この場合のハードマスク膜4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、ハードマスク膜4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、この場合のハードマスク膜4は、SiO、SiN、SiON等で形成されるとより好ましい。 When the light shielding film 3 is formed of a material containing chromium, the hard mask film 4 is preferably formed of the material containing silicon. Since the hard mask film 4 in this case tends to have low adhesion to the organic material resist film, the surface of the hard mask film 4 is subjected to HMDS (Hexamethyldisilazane) treatment to improve surface adhesion. It is preferable. In this case, the hard mask film 4 is more preferably formed of SiO 2 , SiN, SiON or the like.

また、遮光膜3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ハードマスク膜4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、ホウ素及び炭素から選らばれる1以上の元素を含有させた材料などが挙げられる。たとえば、Ta、TaN、TaO、TaON、TaBN、TaBO、TaBON、TaCN、TaCO、TaCON、TaBCN、TaBOCNなどが挙げられる。また、ハードマスク膜4は、遮光膜3がケイ素を含有する材料で形成されている場合、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 addition to the above, a material containing tantalum is also applicable as the material of the hard mask film 4 when the light shielding film 3 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 thereof include Ta, TaN, TaO, TaON, TaBN, TaBO, TaBON, TaCN, TaCO, TaCON, TaBCN, TaBOCN, and the like. Moreover, when the light shielding film 3 is formed of a material containing silicon, the hard mask film 4 is preferably formed of the material containing chromium.

マスクブランク100において、ハードマスク膜4の表面に接して、有機系材料のレジスト膜が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、ハードマスク膜4に形成すべき転写パターン(位相シフトパターン)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、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される。なお、レジスト膜は、膜厚が80nm以下であるとより好ましい。   In the mask blank 100, it is preferable that a resist film of an organic material is formed with a thickness of 100 nm or less in contact with the surface of the hard mask film 4. In the case of a fine pattern corresponding to the DRAM hp32 nm generation, a transfer pattern (phase shift pattern) to be formed on the hard mask film 4 may be provided with SRAF (Sub-Resolution Assist Feature) having a line width of 40 nm. However, even in this case, since the cross-sectional aspect ratio of the resist pattern can be reduced to 1: 2.5, it is possible to prevent the resist pattern from collapsing or detaching during development or rinsing of the resist film. The resist film is more preferably 80 nm or less in thickness.

図2は、本発明の第1及び第2の実施形態のマスクブランク100から位相シフトマスク200を製造する工程を示す断面模式図である。この位相シフトマスク200は、マスクブランク100の位相シフト膜2に転写パターン(位相シフトパターン)が形成され、遮光膜3に遮光帯パターンが形成されていることを特徴としている。マスクブランク100にハードマスク膜4が設けられている構成の場合、この位相シフトマスク200の作成途上でハードマスク膜4は除去される。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a process of manufacturing the phase shift mask 200 from the mask blank 100 according to the first and second embodiments of the present invention. The phase shift mask 200 is characterized in that a transfer pattern (phase shift pattern) is formed on the phase shift film 2 of the mask blank 100 and a light shielding band pattern is formed on the light shielding film 3. In the case where the hard mask film 4 is provided on the mask blank 100, the hard mask film 4 is removed while the phase shift mask 200 is being formed.

本発明に係る位相シフトマスクの製造方法は、前記のマスクブランク100を用いるものであり、ドライエッチングにより遮光膜3に転写パターンを形成する工程と、転写パターンを有する遮光膜3をマスクとするドライエッチングにより位相シフト膜2に転写パターンを形成する工程と、遮光帯パターンを有するレジスト膜6bをマスクとするドライエッチングにより遮光膜3に遮光帯パターンを形成する工程とを備えることを特徴としている。以下、図2に示す製造工程にしたがって、本発明の位相シフトマスク200の製造方法を説明する。なお、ここでは、遮光膜3の上にハードマスク膜4が積層したマスクブランク100を用いた位相シフトマスク200の製造方法について説明する。また、遮光膜3にはクロムを含有する材料を適用し、ハードマスク膜4にはケイ素を含有する材料を適用している。   The method of manufacturing a phase shift mask according to the present invention uses the mask blank 100 described above, a step of forming a transfer pattern on the light shielding film 3 by dry etching, and a dry process using the light shielding film 3 having the transfer pattern as a mask. The method includes a step of forming a transfer pattern on the phase shift film 2 by etching and a step of forming a light shielding band pattern on the light shielding film 3 by dry etching using the resist film 6b having the light shielding band pattern as a mask. Hereinafter, according to the manufacturing process shown in FIG. 2, the manufacturing method of the phase shift mask 200 of this invention is demonstrated. Here, a method of manufacturing the phase shift mask 200 using the mask blank 100 in which the hard mask film 4 is laminated on the light shielding film 3 will be described. Further, a material containing chromium is applied to the light shielding film 3, and a material containing silicon is applied to the hard mask film 4.

まず、マスクブランク100におけるハードマスク膜4に接して、レジスト膜をスピン塗布法によって形成する。次に、レジスト膜に対して、位相シフト膜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のパターンを電子線で露光描画し、さらに現像処理等の所定の処理を行い、位相シフトパターンを有する第1のレジストパターン5aを形成した(図2(a)参照)。続いて、第1のレジストパターン5aをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングを行い、ハードマスク膜4に第1のパターンを形成(ハードマスクパターン4a)した(図2(b)参照)。   First, a resist film is formed by spin coating in contact with the hard mask film 4 in the mask blank 100. Next, a first pattern, which is a transfer pattern (phase shift pattern) to be formed on the phase shift film, is exposed and drawn on the resist film with an electron beam, and further subjected to a predetermined process such as a development process, so that the phase shift is performed. A first resist pattern 5a having a pattern was formed (see FIG. 2A). Subsequently, dry etching using a fluorine-based gas was performed using the first resist pattern 5a as a mask to form the first pattern on the hard mask film 4 (hard mask pattern 4a) (see FIG. 2B). .

次に、レジストパターン5aを除去してから、ハードマスクパターン4aをマスクとして、塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスを用いたドライエッチングを行い、遮光膜3に第1のパターンを形成(遮光パターン3a)する(図2(c)参照)。続いて、遮光パターン3aをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングを行い、位相シフト膜2に第1のパターンを形成(位相シフトパターン2a)し、かつ同時にハードマスクパターン4aも除去した(図2(d)参照)。   Next, after removing the resist pattern 5a, dry etching using a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas is performed using the hard mask pattern 4a as a mask to form a first pattern on the light shielding film 3 (light shielding pattern 3a) (see FIG. 2C). Subsequently, dry etching using a fluorine-based gas is performed using the light-shielding pattern 3a as a mask to form a first pattern on the phase shift film 2 (phase shift pattern 2a), and at the same time, the hard mask pattern 4a is also removed ( (Refer FIG.2 (d)).

次に、マスクブランク100上にレジスト膜をスピン塗布法によって形成した。次に、レジスト膜に対して、遮光膜3に形成すべきパターン(遮光パターン)である第2のパターンを電子線で露光描画し、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6bを形成した(図2(e)参照)。続いて、第2のレジストパターン6bをマスクとして、塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスを用いたドライエッチングを行い、遮光膜3に第2のパターン(遮光パターン3b)を形成した(図3(f)参照)。さらに、第2のレジストパターン6bを除去し、洗浄等の所定の処理を経て、位相シフトマスク200を得た(図3(g)参照)。   Next, a resist film was formed on the mask blank 100 by a spin coating method. Next, a second pattern, which is a pattern (light-shielding pattern) to be formed on the light-shielding film 3, is exposed and drawn with an electron beam on the resist film, and a predetermined process such as a development process is performed to provide a light-shielding pattern. A second resist pattern 6b was formed (see FIG. 2E). Subsequently, dry etching using a mixed gas of chlorine-based gas and oxygen gas is performed using the second resist pattern 6b as a mask to form a second pattern (light-shielding pattern 3b) on the light-shielding film 3 (FIG. 3 ( f)). Further, the second resist pattern 6b was removed, and a predetermined process such as cleaning was performed to obtain a phase shift mask 200 (see FIG. 3G).

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、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、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, Cl 2 , SiCl 2 , CHCl 3 , CH 2 Cl 2 , CCl 4 , BCl 3 and the like can be mentioned. Further, the fluorine-based gas used in the dry etching is not particularly limited as long as F is contained. For example, 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.

本発明の位相シフトマスク200は、前記のマスクブランク100を用いて作製されたものであるため、ArFエキシマレーザーの露光光を積算照射された後のものであっても、位相シフトパターン2aのCD変化(太り)を小さい範囲に抑制できる。このため、ArFエキシマレーザーを露光光とする露光装置のマスクステージに、この積算照射後の位相シフトマスク200をセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に位相シフトパターンを露光転写しても、半導体デバイス上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。それに加え、位相シフトマスク200の製造工程の途上で行われるマスク検査で発見された黒欠陥に対するEB欠陥修正時において、エッチング終点を比較的容易に検出することができる。   Since the phase shift mask 200 of the present invention is manufactured using the mask blank 100 described above, the CD of the phase shift pattern 2a can be obtained even after being irradiated with the exposure light of the ArF excimer laser. The change (weight) can be suppressed to a small range. Therefore, even if the phase shift mask 200 after this integrated irradiation is set on a mask stage of an exposure apparatus using ArF excimer laser as exposure light, and the phase shift pattern is exposed and transferred to the resist film on the semiconductor device, the semiconductor device The pattern can be transferred to the upper resist film with sufficient accuracy to meet the design specifications. In addition, the etching end point can be detected relatively easily at the time of correcting the EB defect for the black defect found by the mask inspection performed in the process of manufacturing the phase shift mask 200.

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200又は前記のマスクブランク100を用いて製造された位相シフトマスク200を用い、半導体基板上のレジスト膜にパターンを露光転写することを特徴としている。本発明の位相シフトマスク200やマスクブランク100は、前記の通りの効果を有するため、ArFエキシマレーザーを露光光とする露光装置のマスクステージに、ArFエキシマレーザーの露光光を積算照射された後の本発明の位相シフトマスク200をセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に位相シフトパターン2aを露光転写しても、半導体デバイス上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。   The semiconductor device manufacturing method of the present invention uses the phase shift mask 200 manufactured using the phase shift mask 200 or the mask blank 100 to expose and transfer a pattern onto a resist film on a semiconductor substrate. It is said. Since the phase shift mask 200 and the mask blank 100 of the present invention have the effects as described above, the mask stage of the exposure apparatus using the ArF excimer laser as the exposure light is subjected to the integrated irradiation of the exposure light of the ArF excimer laser. Even if the phase shift mask 200 of the present invention is set and the phase shift pattern 2a is exposed and transferred to the resist film on the semiconductor device, the pattern can be transferred to the resist film on the semiconductor device with sufficient accuracy to satisfy the design specifications. it can.

また、その作成途上で黒欠陥部分をEB欠陥修正で修正した位相シフトマスク200を用いて半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写した場合においても、その位相シフトマスク200の黒欠陥が存在していたパターン部分に対応する半導体デバイス上のレジスト膜に転写不良が発生することがない。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、精度不足や転写不良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。   Further, even when the black defect portion is exposed and transferred to the resist film on the semiconductor device using the phase shift mask 200 in which the black defect portion is corrected by the EB defect correction in the course of the production, the black defect of the phase shift mask 200 exists. No transfer failure occurs in the resist film on the semiconductor device corresponding to the pattern portion. For this reason, when a circuit pattern is formed by dry etching the lower layer film using the resist film pattern as a mask, a highly accurate circuit pattern without wiring short-circuiting or disconnection due to insufficient accuracy or transfer failure may be formed. it can.

以下、実施例により、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。
(実施例1)
[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1を準備した。この透光性基板1は、端面及び主表面が所定の表面粗さに研磨され、その後、所定の洗浄処理及び乾燥処理を施されたものであった。
Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Example 1
[Manufacture of mask blanks]
A translucent substrate 1 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 1 had an end face and a main surface polished to a predetermined surface roughness, and then subjected to a predetermined cleaning process and a drying process.

最初に、枚葉式RFスパッタ装置内に透光性基板1を設置し、ケイ素(Si)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)及び窒素(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1上に、ケイ素及び窒素からなる最下層24(Si:N=44原子%:56原子%)を9nmの厚さで形成した。別の透光性基板の主表面に対して、同条件で最下層24のみを形成し、分光エリプソメーター(J.A.Woollam社製 M−2000D)を用いてこの最下層24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、この最下層24を成膜する際に用いた条件は、その使用した枚葉式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、最下層24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。 First, the translucent substrate 1 is installed in a single-wafer RF sputtering apparatus, a silicon (Si) target is used, and 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, the power of the RF power source is set to 2.8 kW, and the lowermost layer 24 made of silicon and nitrogen is formed on the translucent substrate 1 by reactive sputtering (RF sputtering). Si: N = 44 atomic%: 56 atomic%) was formed with a thickness of 9 nm. Only the lowermost layer 24 is formed on the main surface of another translucent substrate under the same conditions, and the optical characteristics of the lowermost layer 24 are measured using a spectroscopic ellipsometer (JA Woollam M-2000D). When measured, the refractive index n at a wavelength of 193 nm was 2.52, and the extinction coefficient k was 0.39. Note that the conditions used when forming the lowermost layer 24 are as follows: the flow rate of N 2 gas in the mixed gas of Ar gas and N 2 gas in the sputtering gas in advance with the used single wafer RF sputtering apparatus. The relationship between the ratio and the film formation rate is verified, and film formation 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 lowermost layer 24 is a result obtained by measurement by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The same applies to other films.

次に、枚葉式RFスパッタ装置内に最下層24が成膜された透光性基板1を設置し、ケイ素(Si)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)及び窒素(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、最下層24の上に、ケイ素及び窒素からなる低透過層21(Si:N=59原子%:41原子%)を7nm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21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21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21を成膜する際に用いた条件は、その使用した枚葉式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, the translucent substrate 1 on which the lowermost layer 24 is formed is installed in a single wafer RF sputtering apparatus, and a mixed gas of argon (Ar) and nitrogen (N 2 ) using a silicon (Si) target ( The flow rate ratio Ar: N 2 = 2: 3, pressure = 0.035 Pa) is used as the sputtering gas, the power of the RF power source is set to 2.8 kW, and reactive sputtering (RF sputtering) causes silicon and A low transmission layer 21 made of nitrogen (Si: N = 59 atomic%: 41 atomic%) was formed to a thickness of 7 nm. Only the low transmission layer 21 is formed on the main surface of another translucent substrate under the same conditions, and the optical characteristics of the low transmission layer 21 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. Incidentally, the conditions used in forming the low-permeability layer 21, in advance at the single-wafer RF sputtering apparatus used, the N 2 gas in the mixed gas of Ar gas and N 2 gas in the sputtering gas The relationship between the flow rate ratio and the film formation rate is verified, and film formation conditions such as a flow rate ratio that enables stable film formation in the metal mode region are selected.

続いて、枚葉式RFスパッタ装置内に低透過層21が成膜された透光性基板1を設置し、ケイ素(Si)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)及び窒素(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、低透過層21の上に、ケイ素及び窒素からなる高透過層22(Si:N=44原子%:56原子%)を17nm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22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22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22を成膜する際に用いた条件は、その使用した枚葉式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。 Subsequently, the translucent substrate 1 on which the low transmission layer 21 is formed is installed in a single wafer RF sputtering apparatus, and a mixed gas of argon (Ar) and nitrogen (N 2 ) using a silicon (Si) target. (Flow rate ratio Ar: N 2 = 1: 3, pressure = 0.09 Pa) is used as a sputtering gas, the power of the RF power source is set to 2.8 kW, and reactive sputtering (RF sputtering) is performed on the low transmission layer 21. A high transmission layer 22 (Si: N = 44 atomic%: 56 atomic%) made of silicon and nitrogen was formed to a thickness of 17 nm. Only the highly transmissive layer 22 is formed on the main surface of another translucent substrate under the same conditions, and the optical property of the highly transmissive layer 22 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. Incidentally, the conditions used in forming the high-permeability layer 22, in advance at the single-wafer RF sputtering apparatus used, the N 2 gas in the mixed gas of Ar gas and N 2 gas in the sputtering gas The relationship between the flow rate ratio and the film formation rate is verified, and film formation conditions such as a flow rate ratio capable of stably forming a film in the reaction mode (poison mode) region are selected.

次に、枚葉式RFスパッタ装置内に、最下層24、低透過層21及び高透過層22が積層した透光性基板1を設置し、低透過層21を成膜するときと同条件で、高透過層22の上に低透過層21を7nmの厚さで形成した。成膜した低透過層21の組成と光学特性は、その前に成膜した低透過層21と同様である。   Next, the translucent substrate 1 in which the lowermost layer 24, the low transmission layer 21 and the high transmission layer 22 are stacked is installed in a single wafer RF sputtering apparatus, and under the same conditions as when the low transmission layer 21 is formed. The low transmission layer 21 was formed on the high transmission layer 22 with a thickness of 7 nm. The composition and optical characteristics of the formed low transmission layer 21 are the same as those of the low transmission layer 21 previously formed.

次に、枚葉式RFスパッタ装置内に、最下層24、低透過層21、高透過層22及び低透過層21が積層した透光性基板1を設置し、高透過層22を成膜するときと同条件で、低透過層21の上に最上層23を18nmの厚さで形成した。成膜した最上層23の組成と光学特性は、高透過層22と同様である。以上の手順により、透光性基板1上に、最下層24、低透過層21、高透過層22、低透過層21及び最上層23が積層した構造を有する位相シフト膜2を形成した。   Next, the translucent substrate 1 in which the lowermost layer 24, the low transmission layer 21, the high transmission layer 22, and the low transmission layer 21 are stacked is installed in the single wafer RF sputtering apparatus, and the high transmission layer 22 is formed. The uppermost layer 23 was formed to a thickness of 18 nm on the low transmission layer 21 under the same conditions as the time. The composition and optical characteristics of the deposited uppermost layer 23 are the same as those of the high transmission layer 22. The phase shift film 2 having a structure in which the lowermost layer 24, the low transmission layer 21, the high transmission layer 22, the low transmission layer 21, and the uppermost layer 23 are laminated on the translucent substrate 1 by the above procedure.

そして、この位相シフト膜2が積層した透光性基板1に対し、大気中において加熱温度500℃、処理時間1時間の条件で加熱処理を行った。加熱処理後の位相シフト膜2の最上層23は、基板側から遠ざかっていくに従い、酸素含有量が増加していく組成傾斜を有する内部構造となっていた。この位相シフト膜2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)における透過率及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。   Then, the translucent substrate 1 on which the phase shift film 2 was laminated was subjected to a heat treatment in the atmosphere under the conditions of a heating temperature of 500 ° C. and a treatment time of 1 hour. The uppermost layer 23 of the phase shift film 2 after the heat treatment has an internal structure having a composition gradient in which the oxygen content increases as the distance from the substrate side increases. When the transmittance and phase difference at the wavelength (approximately 193 nm) of the light of the ArF excimer laser were measured for this phase shift film 2 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2が形成された透光性基板1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)及びヘリウム(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2上に、CrOCNからなる遮光膜3の最下層を30nmの厚さで形成した。 Next, the translucent substrate 1 on which the phase shift film 2 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 sputtering gas, and the power of the DC power source is 1. The lowermost layer of the light shielding film 3 made of CrOCN was formed to a thickness of 30 nm on the phase shift film 2 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)及び窒素(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2上に、CrNからなる遮光膜3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 3 made of CrN was formed to a thickness of 4 nm on the phase shift film 2 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)及びヘリウム(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2上に、CrOCNからなる遮光膜3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2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3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 2 by reactive sputtering (DC sputtering). The upper layer of 3 was formed with a thickness of 14 nm. By the above procedure, the light-shielding film 3 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 2 side.

さらに、枚葉式RFスパッタ装置内に、位相シフト膜2及び遮光膜3が積層された透光性基板1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3上に、ケイ素及び酸素からなるハードマスク膜4を5nmの厚さで形成した。以上の手順により、透光性基板1上に、5層構造の位相シフト膜2、遮光膜3及びハードマスク膜4が積層した構造を備えるマスクブランク100を製造した。 Furthermore, the translucent substrate 1 in which the phase shift film 2 and the light shielding film 3 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 hard mask film 4 made of silicon and oxygen was formed on the light shielding film 3 by RF sputtering to a thickness of 5 nm. By the above procedure, a mask blank 100 having a structure in which a phase shift film 2 having a five-layer structure, a light shielding film 3 and a hard mask film 4 were laminated on a translucent substrate 1 was manufactured.

[位相シフトマスクの製造]
次に、この実施例1のマスクブランク100を用い、以下の手順で実施例1の位相シフトマスク200を作製した。最初に、ハードマスク膜4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4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を膜厚80nmで形成した。次に、このレジスト膜に対して、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、所定の現像処理及び洗浄処理を行い、第1のパターンを有する第1のレジストパターン5aを形成した(図2(a)参照)。なお、このとき、電子線描画した第1のパターンには、位相シフト膜2に黒欠陥が形成されるように、本来形成されるべき位相シフトパターンのほかにプログラム欠陥を加えておいた。
[Manufacture of phase shift mask]
Next, using the mask blank 100 of Example 1, the phase shift mask 200 of Example 1 was produced according to the following procedure. First, the surface of the hard mask film 4 was subjected to HMDS treatment. Subsequently, a resist film made of a chemically amplified resist for electron beam drawing with a film thickness of 80 nm was formed in contact with the surface of the etching mask film 4 by spin coating. Next, a first pattern, which is a phase shift pattern to be formed on the phase shift film, is drawn on the resist film by electron beam, predetermined development processing and cleaning processing are performed, and the first pattern having the first pattern is formed. The resist pattern 5a was formed (see FIG. 2A). At this time, in addition to the phase shift pattern that should be originally formed, a program defect is added to the first pattern drawn by the electron beam so that a black defect is formed in the phase shift film 2.

次に、第1のレジストパターン5aをマスクとし、CFガスを用いたドライエッチングを行い、ハードマスク膜4に第1のパターン(エッチングマスクパターン4a)を形成した(図2(b)参照)。 Next, dry etching using CF 4 gas was performed using the first resist pattern 5a as a mask to form a first pattern (etching mask pattern 4a) on the hard mask film 4 (see FIG. 2B). .

次に、第1のレジストパターン5aを除去した。続いて、ハードマスクパターン4a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3に第1のパターンを形成(遮光パターン3a)した(図2(c)参照)。次に、遮光パターン3a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2に第1のパターンを形成(位相シフトパターン2a)し、かつ同時にハードマスクパターン4aを除去した(図3(d)参照)。 Next, the first resist pattern 5a was removed. Subsequently, dry etching using a mixed gas of chlorine and oxygen (gas flow ratio Cl 2 : O 2 = 4: 1) is performed using the hard mask pattern 4 a as a mask to form a first pattern on the light shielding film 3. (Light shielding pattern 3a) (see FIG. 2C). Next, using the light shielding pattern 3a as a mask, dry etching using fluorine-based gas (SF 6 + He) is performed to form a first pattern on the phase shift film 2 (phase shift pattern 2a), and at the same time, a hard mask pattern 4a was removed (see FIG. 3 (d)).

次に、遮光膜パターン3a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、遮光膜に形成すべきパターン(遮光パターン)である第2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、遮光パターンを有する第2のレジストパターン6bを形成した(図2(e)参照)。続いて、第2のレジストパターン6b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3に第2のパターンを形成(遮光パターン3b)した(図2(f)参照)。さらに、第2のレジストパターン6bを除去し、洗浄等の所定の処理を経て、位相シフトマスク200を得た(図2(g)参照)。 Next, a resist film made of a chemically amplified resist for electron beam drawing was formed on the light-shielding film pattern 3a with a film thickness of 150 nm by spin coating. Next, a second pattern, which is a pattern (light-shielding pattern) to be formed on the light-shielding film, is exposed and drawn on the resist film, and a predetermined process such as a development process is further performed, so that the second resist having the light-shielding pattern is obtained. A pattern 6b was formed (see FIG. 2E). Subsequently, dry etching using a mixed gas of chlorine and oxygen (gas flow ratio Cl 2 : O 2 = 4: 1) is performed using the second resist pattern 6 b as a mask, and the second pattern is formed on the light-shielding film 3. Was formed (light-shielding pattern 3b) (see FIG. 2F). Further, the second resist pattern 6b was removed, and a predetermined process such as cleaning was performed to obtain a phase shift mask 200 (see FIG. 2G).

作製した実施例1のハーフトーン型の位相シフトマスク200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、プログラム欠陥を配置していた箇所の位相シフトパターン2aに黒欠陥の存在が確認された。その黒欠陥部分に対してEB欠陥修正を行ったところ、エッチング終点を容易に検出することができ、透光性基板1の表面へのエッチングを最小限にとどめることができた。   When the mask pattern was inspected by the mask inspection apparatus with respect to the manufactured halftone phase shift mask 200 of Example 1, it was confirmed that black defects were present in the phase shift pattern 2a where the program defects were arranged. It was done. When the EB defect correction was performed on the black defect portion, the etching end point could be easily detected, and the etching on the surface of the translucent substrate 1 could be minimized.

この実施例1のハーフトーン型位相シフトマスク200の位相シフトパターンに対して、ArFエキシマレーザー光を積算照射量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。EB欠陥修正及びArFエキシマレーザー光の照射処理を行った後の実施例1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。 The ArF excimer laser light was irradiated to the phase shift pattern of the halftone phase shift mask 200 of Example 1 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. Using the AIMS 193 (manufactured by Carl Zeiss) on the semiconductor device with the exposure light having a wavelength of 193 nm on the halftone phase shift mask 200 of Example 1 after performing the EB defect correction and the ArF excimer laser light irradiation treatment The transfer image when exposed and transferred to the resist film was simulated.

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。また、EB欠陥修正を行った部分の転写像は、それ以外の領域の転写像に比べてそん色のないものであった。この結果から、EB欠陥修正及びArFエキシマレーザーの積算照射を行った後の実施例1の位相シフトマスク200を露光装置のマスクステージをセットし、半導体デバイス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。   When the exposure transfer image of this simulation was verified, the design specifications were sufficiently satisfied. Further, the transfer image of the portion where the EB defect correction was performed was incomparable as compared with the transfer image of other regions. From this result, even if the phase shift mask 200 of Example 1 after performing the EB defect correction and the integrated irradiation of the ArF excimer laser is set on the mask stage of the exposure apparatus, and transferred to the resist film on the semiconductor device, It can be said that the circuit pattern finally formed on the semiconductor device can be formed with high accuracy.

(実施例2)
[マスクブランクの製造]
この実施例2のマスクブランクは、最下層24を形成する工程以外は実施例1のマスクブランクと同様の手順で製造された。この実施例2の最下層24は、以下の手順によって形成された。
(Example 2)
[Manufacture of mask blanks]
The mask blank of Example 2 was manufactured in the same procedure as the mask blank of Example 1 except for the step of forming the lowermost layer 24. The bottom layer 24 of Example 2 was formed by the following procedure.

枚葉式DCスパッタ装置内に透光性基板1を設置し、モリブデン(Mo)及びケイ素(Si)の混合ターゲット(Mo:Si=8原子%:92原子%)を用い、アルゴン(Ar)、窒素(N)及びヘリウム(He)の混合ガスをスパッタリングガスとする反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、透光性基板1上に、モリブデン、ケイ素及び窒素からなる最下層24(Mo:Si:N=3原子%:48原子%:49原子%)を5nmの厚さで形成した。別の透光性基板の主表面に対して、同条件で最下層24のみを形成し、分光エリプソメーター(J.A.Woollam社製 M−2000D)を用いてこの最下層24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2.41、消衰係数kが0.51であった。 The translucent substrate 1 is installed in a single-wafer DC sputtering apparatus, and using a mixed target of molybdenum (Mo) and silicon (Si) (Mo: Si = 8 atomic%: 92 atomic%), argon (Ar), By reactive sputtering (DC sputtering) using a mixed gas of nitrogen (N 2 ) and helium (He) as a sputtering gas, the lowermost layer 24 (Mo: Si :) made of molybdenum, silicon, and nitrogen is formed on the translucent substrate 1. N = 3 atomic%: 48 atomic%: 49 atomic%) was formed with a thickness of 5 nm. Only the lowermost layer 24 is formed on the main surface of another translucent substrate under the same conditions, and the optical characteristics of the lowermost layer 24 are measured using a spectroscopic ellipsometer (JA Woollam M-2000D). When measured, the refractive index n at a wavelength of 193 nm was 2.41 and the extinction coefficient k was 0.51.

この実施例2の位相シフト膜2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)における透過率及び位相差を測定したところ、透過率は5.61%、位相差が178.8度であった。以上の手順により、透光性基板1上に、MoSiNからなる最下層24、低透過層21、高透過層22、低透過層21及び最上層23の積層構造を有する位相シフト膜2、遮光膜3並びにハードマスク膜4が積層した実施例2のマスクブランクを製造した。   When the transmittance and phase difference at the wavelength of the ArF excimer laser light (approximately 193 nm) were measured with respect to the phase shift film 2 of Example 2, the transmittance was 5.61% and the phase difference was measured. Was 178.8 degrees. By the above procedure, the phase shift film 2 having the laminated structure of the lowermost layer 24 made of MoSiN, the low transmission layer 21, the high transmission layer 22, the low transmission layer 21 and the uppermost layer 23, and the light shielding film are formed on the translucent substrate 1. 3 and the mask blank of Example 2 in which the hard mask film 4 was laminated were manufactured.

[位相シフトマスクの製造]
次に、この実施例2のマスクブランク100を用い、実施例1と同様の手順で、実施例2の位相シフトマスク200を作製した。作製した実施例2のハーフトーン型の位相シフトマスク200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、プログラム欠陥を配置していた箇所の位相シフトパターン2aに黒欠陥の存在が確認された。その黒欠陥部分に対してEB欠陥修正を行ったところ、エッチング終点を容易に検出することができ、透光性基板1の表面へのエッチングを最小限にとどめることができた。
[Manufacture of phase shift mask]
Next, using the mask blank 100 of Example 2, the phase shift mask 200 of Example 2 was produced in the same procedure as in Example 1. When the mask pattern was inspected by the mask inspection apparatus for the halftone phase shift mask 200 of Example 2 produced, the presence of black defects was confirmed in the phase shift pattern 2a where the program defects were placed. It was done. When the EB defect correction was performed on the black defect portion, the etching end point could be easily detected, and the etching on the surface of the translucent substrate 1 could be minimized.

この実施例2のハーフトーン型位相シフトマスク200の位相シフトパターンに対して、ArFエキシマレーザー光を積算照射量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、3nm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。EB欠陥修正及びArFエキシマレーザー光の照射処理を行った後の実施例2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。 For the phase shift pattern of the halftone phase shift mask 200 of Example 2, a process of irradiating ArF excimer laser light at an integrated dose of 20 kJ / cm 2 was performed. The CD change amount of the phase shift pattern before and after this irradiation treatment was about 3 nm, which was the CD change amount in a range usable as a phase shift mask. Using the AIMS 193 (manufactured by Carl Zeiss) on the semiconductor device with the exposure light having a wavelength of 193 nm on the halftone phase shift mask 200 of Example 2 after the EB defect correction and the ArF excimer laser light irradiation treatment The transfer image when exposed and transferred to the resist film was simulated.

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。また、EB欠陥修正を行った部分の転写像は、それ以外の領域の転写像に比べてそん色のないものであった。この結果から、EB欠陥修正及びArFエキシマレーザーの積算照射を行った後の実施例2の位相シフトマスク200を露光装置のマスクステージをセットし、半導体デバイス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。   When the exposure transfer image of this simulation was verified, the design specifications were sufficiently satisfied. Further, the transfer image of the portion where the EB defect correction was performed was incomparable as compared with the transfer image of other regions. From this result, even if the phase shift mask 200 of Example 2 after performing the EB defect correction and the integrated irradiation of the ArF excimer laser is set on the mask stage of the exposure apparatus, and is exposed and transferred to the resist film on the semiconductor device, It can be said that the circuit pattern finally formed on the semiconductor device can be formed with high accuracy.

(比較例1)
[マスクブランクの製造]
(Comparative Example 1)
[Manufacture of mask blanks]

この比較例1のマスクブランクは、実施例1と同様の組成及び光学特性を有する低透過層21と高透過層22を用い、位相シフト膜を透光性基板側から低透過層、高透過層、低透過層、高透過層の順に積層した構造とした点が大きく異なる。さらに、透光性基板側の低透過層(金属を含有しておらず、かつ窒素含有量が41原子%であり、50原子%未満である層。)が透光性基板の表面に接している点も実施例1のマスクブランクとは大きく異なる。   The mask blank of Comparative Example 1 uses a low transmission layer 21 and a high transmission layer 22 having the same composition and optical characteristics as Example 1, and the phase shift film from the light transmitting substrate side to the low transmission layer and the high transmission layer. The difference is that the structure is formed by laminating a low transmission layer and a high transmission layer in this order. Further, a low-transmitting layer (a layer containing no metal and having a nitrogen content of 41 atomic% and less than 50 atomic%) on the translucent substrate side is in contact with the surface of the translucent substrate. This is also very different from the mask blank of Example 1.

具体的には、透光性基板上に、実施例1と同じ成膜条件で低透過層(厚さ8nm)、高透過層(厚さ21nm)、低透過層(厚さ8nm)、高透過層(厚さ21nm)を順に成膜し、位相シフト膜を形成した。次に、位相シフト膜が積層した透光性基板に対し、実施例1と同条件で、加熱処理を行った。その結果、位相シフト膜の最も上にある高透過層は、基板側から遠ざかっていくに従い、酸素含有量が増加していく組成傾斜を有する内部構造となっていた。この位相シフト膜に対し、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)における透過率及び位相差を測定したところ、透過率は5.99%、位相差が177.1度であった。   Specifically, a low transmission layer (thickness 8 nm), a high transmission layer (thickness 21 nm), a low transmission layer (thickness 8 nm), and a high transmission are formed on the translucent substrate under the same film formation conditions as in Example 1. Layers (thickness 21 nm) were sequentially formed to form a phase shift film. Next, the light-transmitting substrate on which the phase shift film was laminated was subjected to heat treatment under the same conditions as in Example 1. As a result, the highly transmissive layer on the top of the phase shift film has an internal structure having a composition gradient in which the oxygen content increases as the distance from the substrate side increases. When the transmittance and phase difference at the wavelength of the ArF excimer laser light (about 193 nm) were measured with this phase shift film measuring device, the transmittance was 5.99% and the phase difference was 177.1 degrees. Met.

さらに、位相シフト膜の上に実施例1と同じ遮光膜とハードマスク膜を適宜形成した。以上の手順により、透光性基板上に、4層構造の位相シフト膜、遮光膜及びハードマスク膜が積層した構造を備える比較例1のマスクブランク100を製造した。   Further, the same light shielding film and hard mask film as in Example 1 were appropriately formed on the phase shift film. The mask blank 100 of the comparative example 1 provided with the structure which laminated | stacked the phase shift film of the 4 layer structure, the light shielding film, and the hard mask film | membrane on the translucent board | substrate with the above procedure was manufactured.

[位相シフトマスクの製造]
次に、この比較例1のマスクブランクを用い、実施例1と同様の手順で、比較例1の位相シフトマスクを作製した。作製した参考例1のハーフトーン型の位相シフトマスク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、プログラム欠陥を配置していた箇所の位相シフトパターンに黒欠陥の存在が確認された。その黒欠陥部分に対してEB欠陥修正を行ったところ、エッチング終点を検出することが難しく、透光性基板の表面からエッチングが進んでしまった。
[Manufacture of phase shift mask]
Next, using the mask blank of Comparative Example 1, a phase shift mask of Comparative Example 1 was produced in the same procedure as in Example 1. When the mask pattern was inspected with the mask inspection apparatus for the halftone type phase shift mask of Reference Example 1 produced, the presence of black defects was confirmed in the phase shift pattern at the place where the program defects were arranged. . When EB defect correction was performed on the black defect portion, it was difficult to detect the etching end point, and etching progressed from the surface of the translucent substrate.

この比較例1のハーフトーン型位相シフトマスクの位相シフトパターンに対して、ArFエキシマレーザー光を積算照射量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。EB欠陥修正及びArFエキシマレーザー光の照射処理を行った後の比較例1のハーフトーン型位相シフトマスクに対し、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。 A process of irradiating ArF excimer laser light with an integrated dose of 20 kJ / cm 2 was performed on the phase shift pattern of the halftone phase shift mask of Comparative Example 1. 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. For the halftone phase shift mask of Comparative Example 1 after the EB defect correction and ArF excimer laser light irradiation treatment, AIMS 193 (manufactured by Carl Zeiss) was used to expose the semiconductor device with exposure light having a wavelength of 193 nm. The transfer image was simulated when exposed and transferred to the resist film.

このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、EB欠陥修正を行った部分以外では、概ね設計仕様を十分に満たしていた。しかし、また、EB欠陥修正を行った部分の転写像は、透光性基板へのエッチングの影響等に起因して転写不良が発生するレベルのものであった。この結果から、EB欠陥修正を行った後の比較例1の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージをセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写した場合、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンには、回路パターンの断線や短絡が発生することが予想される。   When the exposure transfer image of this simulation was verified, the design specifications were generally sufficiently satisfied except for the portion where the EB defect was corrected. However, the transfer image of the portion where the EB defect was corrected was at a level at which transfer failure occurred due to the influence of etching on the translucent substrate. From this result, when the mask stage of the exposure apparatus is set to the phase shift mask of Comparative Example 1 after correcting the EB defect and exposed and transferred to the resist film on the semiconductor device, it is finally formed on the semiconductor device. It is expected that the circuit pattern is disconnected or short-circuited.

(比較例2)
[マスクブランクの製造]
実施例1の場合と同様の手順で、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を準備した。次に、枚葉式DCスパッタ装置内に透光性基板を設置し、モリブデン(Mo)とケイ素(Si)との混合焼結ターゲット(Mo:Si=12原子%:88原子%)を用い、アルゴン(Ar)、窒素(N)及びヘリウム(He)の混合ガス(流量比 Ar:N:He=8:72:100,圧力=0.2Pa)をスパッタリングガスとし、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、透光性基板1上に、モリブデン、ケイ素及び窒素からなる位相シフト膜を69nmの厚さで形成した。
(Comparative Example 2)
[Manufacture of mask blanks]
A light-transmitting substrate 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 in the same procedure as in Example 1. Next, a translucent substrate is installed in a single wafer DC sputtering apparatus, and a mixed sintered target of molybdenum (Mo) and silicon (Si) (Mo: Si = 12 atomic%: 88 atomic%) is used. Reactive sputtering (DC) using a mixed gas of argon (Ar), nitrogen (N 2 ) and helium (He) (flow rate ratio: Ar: N 2 : He = 8: 72: 100, pressure = 0.2 Pa) as a sputtering gas. By sputtering, a phase shift film made of molybdenum, silicon, and nitrogen was formed on the translucent substrate 1 to a thickness of 69 nm.

次に、透光性基板上の位相シフト膜に対し、大気中での加熱処理を行った。この加熱処理は、450℃で1時間行われた。この加熱処理が行われた後の比較例2の位相シフト膜に対し、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)における透過率及び位相差を測定したところ、透過率は6.02%、位相差が177.9度であった。   Next, heat treatment in the atmosphere was performed on the phase shift film on the light-transmitting substrate. This heat treatment was performed at 450 ° C. for 1 hour. With respect to the phase shift film of Comparative Example 2 after this heat treatment was performed, the transmittance and phase difference at the wavelength of the ArF excimer laser light (about 193 nm) were measured with a phase shift amount measuring device. The phase difference was 6.02% and 177.9 degrees.

次に、実施例1と同様の手順で、位相シフト膜上に3層構造からなるクロム系材料の遮光膜を48nmの合計膜厚で形成した。続いて、実施例1と同様の手順で、遮光膜上に、ケイ素及び酸素からなるハードマスク膜を5nmの厚さで形成した。以上の手順により、透光性基板上に、MoSiNからなる位相シフト膜、遮光膜及びエッチングマスク膜が積層した構造を備える比較例2のマスクブランクを製造した。   Next, a light shielding film of a chromium-based material having a three-layer structure was formed on the phase shift film with a total film thickness of 48 nm in the same procedure as in Example 1. Subsequently, a hard mask film made of silicon and oxygen was formed to a thickness of 5 nm on the light shielding film in the same procedure as in Example 1. The mask blank of the comparative example 2 provided with the structure which laminated | stacked the phase shift film which consists of MoSiN, the light shielding film, and the etching mask film on the translucent board | substrate with the above procedure was manufactured.

[位相シフトマスクの製造]
次に、この比較例2のマスクブランクを用い、実施例1と同様の手順で、比較例2の位相シフトマスクを作製した。作製した比較例2のハーフトーン型の位相シフトマスク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、プログラム欠陥を配置していた箇所の位相シフトパターンに黒欠陥の存在が確認された。その黒欠陥部分に対してEB欠陥修正を行ったところ、エッチング終点を容易に検出することができ、透光性基板の表面へのエッチングを最小限にとどめることができた。
[Manufacture of phase shift mask]
Next, using the mask blank of Comparative Example 2, a phase shift mask of Comparative Example 2 was produced in the same procedure as in Example 1. When the mask pattern was inspected by the mask inspection apparatus with respect to the produced halftone phase shift mask of Comparative Example 2, the presence of black defects was confirmed in the phase shift pattern at the place where the program defects were arranged. . When the EB defect correction was performed on the black defect portion, the etching end point could be easily detected, and the etching on the surface of the translucent substrate could be minimized.

この比較例2のハーフトーン型位相シフトマスクの位相シフトパターンに対して、ArFエキシマレーザー光を積算照射量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、20nm以上であり、位相シフトマスクとして使用可能な範囲を大きく超えるCD変化量であった。 The ArF excimer laser light was irradiated to the phase shift pattern of the halftone phase shift mask of Comparative Example 2 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 20 nm or more, which was a CD change amount greatly exceeding the range usable as a phase shift mask.

ArFエキシマレーザー光の照射処理を行った後の比較例2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、位相シフトパターンのCD変化による影響で設計仕様を満たすことはできていなかった。この結果から、ArFエキシマレーザーが積算照射量20kJ/cmで照射された後の比較例2の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写した場合、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンには、回路パターンの断線や短絡が発生することが予想される。 The resist film on the semiconductor device is exposed to light having a wavelength of 193 nm using AIMS 193 (manufactured by Carl Zeiss) with respect to the halftone phase shift mask 200 of Comparative Example 2 after being irradiated with ArF excimer laser light. The transferred image was simulated when exposed and transferred. When the exposure transfer image of this simulation was verified, the design specification could not be satisfied due to the influence of the CD change of the phase shift pattern. From this result, when the phase shift mask of Comparative Example 2 after the ArF excimer laser is irradiated at an integrated dose of 20 kJ / cm 2 is set on the mask stage of the exposure apparatus and exposed and transferred to the resist film on the semiconductor device, It is expected that the circuit pattern finally formed on the semiconductor device will be disconnected or short-circuited.

1 透光性基板
2 位相シフト膜
21 低透過層
22 高透過層
23 最上層
24 最下層
2a 位相シフトパターン
3 遮光膜
3a,3b 遮光パターン
4 ハードマスク膜
4a ハードマスクパターン
5a 第1のレジストパターン
6b 第2のレジストパターン
100 マスクブランク
200 位相シフトマスク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Translucent substrate 2 Phase shift film 21 Low transmission layer 22 High transmission layer 23 Uppermost layer 24 Lowermost layer 2a Phase shift pattern 3 Light shielding film 3a, 3b Light shielding pattern 4 Hard mask film 4a Hard mask pattern 5a First resist pattern 6b Second resist pattern 100 Mask blank 200 Phase shift mask

Claims (17)

透光性基板上に位相シフト膜を備えたマスクブランクであって、
前記位相シフト膜は、ArFエキシマレーザーの露光光を所定の透過率で透過させる機能と、前記位相シフト膜を透過した前記露光光に対して前記位相シフト膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した前記露光光との間で所定の位相差を生じさせる機能とを有し、
前記位相シフト膜は、低透過層と高透過層の積層構造の組み合わせを1組以上有し、
前記低透過層及び前記高透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料、又は該材料に半金属元素、非金属元素及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、
前記位相シフト膜は、前記透光性基板と接する位置に最下層を有し、
前記最下層は、ケイ素及び窒素を含有し、金属及び酸素を実質的に含有しない材料であり、かつケイ素及び窒素の合計含有量に対する窒素の含有量の比率が50%以上である材料で形成されていることを特徴とするマスクブランク。
A mask blank provided with a phase shift film on a translucent substrate,
The phase shift film transmits the ArF excimer laser exposure light with a predetermined transmittance, and passes through the air by the same distance as the thickness of the phase shift film with respect to the exposure light transmitted through the phase shift film. And a function of causing a predetermined phase difference with the exposure light,
The phase shift film has at least one combination of a laminated structure of a low transmission layer and a high transmission layer,
The low-permeability layer and the high-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 phase shift film has a lowermost layer at a position in contact with the translucent substrate,
The lowermost layer is formed of a material containing silicon and nitrogen, substantially free of metal and oxygen, and a ratio of the content of nitrogen to the total content of silicon and nitrogen being 50% or more. A mask blank characterized by
透光性基板上に位相シフト膜を備えたマスクブランクであって、
前記位相シフト膜は、ArFエキシマレーザーの露光光を所定の透過率で透過させる機能と、前記位相シフト膜を透過した前記露光光に対して前記位相シフト膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した前記露光光との間で所定の位相差を生じさせる機能とを有し、
前記位相シフト膜は、低透過層と高透過層の積層構造の組み合わせを1組以上有し、
前記低透過層及び前記高透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料、又は該材料に半金属元素、非金属元素及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、
前記位相シフト膜は、前記透光性基板と接する位置に最下層を有し、
前記最下層は、金属及びケイ素を含有する材料で形成されていることを特徴とするマスクブランク。
A mask blank provided with a phase shift film on a translucent substrate,
The phase shift film transmits the ArF excimer laser exposure light with a predetermined transmittance, and passes through the air by the same distance as the thickness of the phase shift film with respect to the exposure light transmitted through the phase shift film. And a function of causing a predetermined phase difference with the exposure light,
The phase shift film has at least one combination of a laminated structure of a low transmission layer and a high transmission layer,
The low-permeability layer and the high-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 phase shift film has a lowermost layer at a position in contact with the translucent substrate,
The lowermost layer is made of a material containing metal and silicon, and is a mask blank.
前記最下層は、酸素を実質的に含有しない材料で形成されていることを特徴とする請求項2記載のマスクブランク。   3. The mask blank according to claim 2, wherein the lowermost layer is made of a material that does not substantially contain oxygen. 前記最下層は、前記金属及びケイ素の合計含有量に対する前記金属の含有量の比率が5%以上であることを特徴とする請求項2又は3に記載のマスクブランク。   The mask blank according to claim 2 or 3, wherein the lowermost layer has a ratio of the metal content to the total content of the metal and silicon of 5% or more. 前記最下層は、前記金属及びケイ素の合計含有量に対する前記金属の含有量の比率が15%以下であることを特徴とする請求項2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 2 to 4, wherein the lowermost layer has a ratio of the content of the metal to the total content of the metal and silicon of 15% or less. 前記最下層は、金属、ケイ素及び窒素からなる材料で形成されていることを特徴とする請求項2から5のいずれかに記載のマスクブランク。   6. The mask blank according to claim 2, wherein the lowermost layer is formed of a material made of metal, silicon, and nitrogen. 前記最下層は、厚さが2nm以上である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 lowermost layer has a thickness of 2 nm or more. 前記低透過層は、前記高透過層に比べて窒素含有量が相対的に少ない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 blank according to claim 1, wherein the low transmission layer has a relatively low nitrogen content as compared with the high transmission layer. 前記低透過層及び前記高透過層は、同じ構成元素からなることを特徴とする請求項1から8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 low transmission layer and the high transmission layer are made of the same constituent element. 前記高透過層は、ケイ素及び窒素の合計含有量に対する窒素の含有量の比率が50%以上であることを特徴とする請求項1から9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 9, wherein the highly permeable layer has a ratio of nitrogen content to a total content of silicon and nitrogen of 50% or more. 前記低透過層及び前記高透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料で形成されていることを特徴とする請求項1から10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 low transmission layer and the high transmission layer are made of a material made of silicon and nitrogen. 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11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 phase shift film has two or more combinations of laminated structures of the high transmission layer and 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、ケイ素及び酸素からなる材料、ケイ素、窒素及び酸素からなる材料、又はこれらの材料に半金属元素、非金属元素及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有することを特徴とする請求項1から12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 translucent substrate by a material composed of silicon and oxygen, a material composed of silicon, nitrogen and oxygen, or a semi-metal element, a non-metal element, and a rare gas. The mask blank according to any one of claims 1 to 12, which has an uppermost layer formed of any one of materials containing one or more selected elements. 請求項1から13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. 請求項1から13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対してドライエッチングを行って転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンが形成された前記位相シフト膜に対してマスク欠陥検査を行う工程と、
前記マスク欠陥検査によって検出された前記位相シフト膜の黒欠陥部に対し、フッ素を含有する物質を供給し、かつ荷電粒子を照射することによるエッチングを行うことで黒欠陥部を修正する工程とを備えることを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
A step of performing dry etching on the phase shift film of the mask blank according to claim 1 to form a transfer pattern;
Performing a mask defect inspection on the phase shift film on which the transfer pattern is formed;
A step of supplying a fluorine-containing substance to the black defect portion of the phase shift film detected by the mask defect inspection and correcting the black defect portion by performing etching by irradiating charged particles. A method of manufacturing a phase shift mask, comprising:
請求項14記載の位相シフトマスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。   A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of exposing and transferring a transfer pattern to a resist film on a semiconductor substrate using the phase shift mask according to claim 14. 請求項15記載の位相シフトマスクの製造方法により製造された位相シフトマスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。   A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of exposing and transferring a transfer pattern onto a resist film on a semiconductor substrate using the phase shift mask manufactured by the method for manufacturing a phase shift mask according to claim 15.
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