JP2020020868A - Phase shift mask blank, phase shift mask and method for manufacturing phase shift mask - Google Patents

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Abstract

To provide a phase shift mask blank, a phase shift mask and a method for manufacturing a phase shift mask, by which a blank defect can be corrected while suppressing reduction in characteristics of a phase shift mask.SOLUTION: The phase shift mask blank includes a light-transmitting substrate that transmits light at a predetermined wavelength, and a phase shift film disposed on the light-transmitting substrate. The phase shift film has an underlay phase shift film disposed on the light-transmitting substrate, and an overlay phase shift film disposed on the underlay phase shift film. The overlay phase shift film can be etched by fluorine-based dry etching and has durability against oxygen-based dry etching. The underlay phase shift film can be etched by oxygen-based dry etching and has durability against fluorine-based dry etching. The light-transmitting substrate has durability against oxygen-based dry etching.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、位相シフトマスクブランク、位相シフトマスク及び位相シフトマスクの製造方法に関し、特に、半導体集積回路、CCD(電荷結合素子)、LCD(液体表示素子)用カラーフィルタ、及び磁気ヘッド等の製造に用いられる位相シフトマスクに関する。   The present invention relates to a phase shift mask blank, a phase shift mask, and a method for manufacturing a phase shift mask, and more particularly, to manufacturing a semiconductor integrated circuit, a color filter for a CCD (charge coupled device), an LCD (liquid display device), a magnetic head, and the like. The present invention relates to a phase shift mask used for the above.

近年、半導体素子の微細化に伴い、投影露光にも高い解像性が求められている。そこで、フォトマスクの分野においては、転写パターンの解像性を向上させる手法として、位相シフト法が開発された。位相シフト法の原理は、開口部に隣接する位相シフト部を通過した透過光の位相と開口部を通過した透過光の位相の差が180°程度となるように調整することによって、位相シフト部と開口部の境界部分の光強度を弱め(位相シフト効果)、その結果として転写パターンの解像性を向上させるものである。この原理を用いたフォトマスクを総じて位相シフトマスクと呼ぶ。   In recent years, with the miniaturization of semiconductor elements, high resolution is also required for projection exposure. Thus, in the field of photomasks, a phase shift method has been developed as a technique for improving the resolution of a transfer pattern. The principle of the phase shift method is to adjust the phase difference between the phase of the transmitted light passing through the phase shift portion adjacent to the opening and the phase of the transmitted light passing through the opening to be approximately 180 °. The light intensity at the boundary between the aperture and the opening is weakened (phase shift effect), and as a result, the resolution of the transfer pattern is improved. A photomask using this principle is generally called a phase shift mask.

位相シフトマスクに使用される位相シフトマスクブランクは、石英基板等の透光性基板上に位相シフト膜と遮光膜を順次積層した構造が最も主流である。位相シフト膜は所望の位相差、透過率となるように、膜厚と組成が調整されており、位相差が175度から180度、透過率が5%から7%の場合、膜厚60nmから80nmのMoSi系材料の単層膜もしくは複数層膜で形成されるのが主流である。また、遮光膜は位相シフト膜と合わせたOD値(光学濃度)が所望の値となるように、膜厚と組成が調整されており、上述の位相シフト膜と合わせたOD値が2.8以上の場合、膜厚40nmから60nmのクロム系材料の単層膜もしくは複数層膜で形成されるのが主流である。   A phase shift mask blank used for a phase shift mask has a structure in which a phase shift film and a light shielding film are sequentially laminated on a light transmitting substrate such as a quartz substrate. The thickness and composition of the phase shift film are adjusted so as to obtain desired phase difference and transmittance. When the phase difference is 175 degrees to 180 degrees and the transmittance is 5% to 7%, the film thickness is 60 nm. It is mainly formed of a single-layer film or a multi-layer film of an 80 nm MoSi-based material. The thickness and composition of the light-shielding film are adjusted so that the OD value (optical density) combined with the phase shift film becomes a desired value, and the OD value combined with the above-described phase shift film is 2.8. In the above case, the mainstream is a single-layer film or a multi-layer film of a chromium-based material having a thickness of 40 nm to 60 nm.

位相シフトマスクのパターン形成方法としては、位相シフトマスクブランクの遮光膜上にレジスト膜を形成し、このレジスト膜にレーザー光もしくは電子ビームによりパターンを描画し、これを現像してレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして遮光膜をエッチングして遮光膜パターンを形成し、この遮光膜パターンをマスクとして位相シフト膜をエッチングし、更にレジスト膜と遮光膜を除去して位相シフト膜のパターンを形成する方法が一般的である。
高精度なパターン形成が要求される位相シフトマスクでは、エッチングはガスプラズマを用いるドライエッチングが主流である。クロム系材料の遮光膜のドライエッチングは酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)で行い、MoSi系材料の位相シフト膜のドライエッチングはフッ素系ドライエッチング(F系)で行うことが主流である。
As a method of forming a pattern of a phase shift mask, a resist film is formed on a light shielding film of a phase shift mask blank, a pattern is drawn on the resist film by a laser beam or an electron beam, and is developed to form a resist pattern. The light-shielding film is etched using the resist pattern as a mask to form a light-shielding film pattern, the phase-shift film is etched using the light-shielding film pattern as a mask, and the resist film and the light-shielding film are removed to form a pattern of the phase-shift film. The method of forming is common.
In a phase shift mask requiring high-precision pattern formation, dry etching using gas plasma is mainly used for etching. In general, dry etching of a chromium-based material light-shielding film is performed by oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O system), and dry etching of a MoSi-based phase shift film is performed by fluorine-based dry etching (F system). is there.

MoSi系材料の位相シフト膜のドライエッチングはフッ素系ドライエッチング(F系)により行われるが、下地の石英基板もフッ素系ドライエッチングによりエッチングされる。この時、石英基板の掘り込み量は、位相シフト膜のパターンや位置に依存してばらつきが生じ、このばらつきによって位相シフトマスクによる位相差が変化してしまうという課題があった。
この課題を解決するために、位相シフト膜と石英基板との間にフッ素系ドライエッチング(F系)に耐性があるエッチングストッパー膜を成膜する方法が考えられる。この方法によれば、位相シフト膜をエッチングする際、下地の石英基板に掘り込み等のダメージをほとんど与えないようにすることが可能となる。
Dry etching of the phase shift film made of MoSi-based material is performed by fluorine-based dry etching (F-based), but the underlying quartz substrate is also etched by fluorine-based dry etching. At this time, there is a problem that the dug amount of the quartz substrate varies depending on the pattern and position of the phase shift film, and the variation changes the phase difference due to the phase shift mask.
In order to solve this problem, a method of forming an etching stopper film having resistance to fluorine-based dry etching (F-based) between the phase shift film and the quartz substrate is considered. According to this method, when etching the phase shift film, it is possible to hardly damage the underlying quartz substrate such as digging.

エッチングストッパー膜の材料として、アルミニウム、ケイ素及び酸素を含有する材料等が提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。これらの材料を、石英基板上に3nmから10nm程度成膜することで、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)及び、フッ素系ドライエッチング(F系)に対してエッチング耐性のあるエッチングストッパー膜とすることができる。
一方、マスクブランクにはその作製過程においてブランク欠陥と呼ばれる不良が発生することがある。ブランク欠陥の種類は、位相シフト膜と透光性基板との界面に発生する凹凸欠陥、位相シフト膜の内部に発生する空洞、位相シフト膜の内部に混入する異物が一般的である。
Materials containing aluminum, silicon, and oxygen have been proposed as materials for the etching stopper film (for example, see Patent Documents 1 and 2). By forming these materials on a quartz substrate to a thickness of about 3 nm to 10 nm, an etching stopper having an etching resistance to oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based) and fluorine-based dry etching (F-based). It can be a membrane.
On the other hand, a defect called a blank defect may occur in the mask blank during the manufacturing process. The types of blank defects are generally uneven defects generated at the interface between the phase shift film and the translucent substrate, cavities generated inside the phase shift film, and foreign substances mixed into the phase shift film.

上述のアルミニウム、ケイ素及び酸素を含有する材料から成るエッチングストッパー膜を有する位相シフトマスクブランクは、最終的な位相シフトマスクにて、位相シフト膜パターンの開口部の石英基板上にエッチングストッパー膜が除去されずに残る。よって、ブランク欠陥が石英基板上又はエッチングストッパー膜内部に発生した場合、エッチングストッパー膜が妨げとなり、ブランク欠陥を修正工程にて除去することは原理的に不可能である。   The phase shift mask blank having the etching stopper film made of the above-mentioned material containing aluminum, silicon and oxygen has the etching stopper film removed on the quartz substrate at the opening of the phase shift film pattern by the final phase shift mask. It remains without being. Therefore, when a blank defect occurs on the quartz substrate or inside the etching stopper film, the etching stopper film hinders the removal of the blank defect in the repair process in principle.

国際公開第2016/185941号WO 2016/185941 国際公開第2017/038213号International Publication No. WO 2017/0382313

位相シフト膜パターンの開口部の石英基板上からエッチングストッパー膜を除去して、位相シフト膜パターンの開口部において石英基板を露出させる。これにより、ブランク欠陥を修正工程にて除去することが可能となる。しかしながら、この手法では、エッチングストッパー膜を除去する際に、エッチングストッパー膜だけでなく、位相シフトマスクを構成する他の層もエッチングして、他の層にダメージを与えてしまう可能性がある。他の層にダメージを与えてしまうと、位相シフトマスクの特性が低下する可能性がある。
本発明は、以上のような事情の下になされたものであり、位相シフトマスクの特性の低下を抑制しつつ、ブランク欠陥の修正を可能にする位相シフトマスクブランク、位相シフトマスク及び位相シフトマスクの製造方法を提供することを目的とする。
The etching stopper film is removed from the quartz substrate at the opening of the phase shift film pattern to expose the quartz substrate at the opening of the phase shift film pattern. This makes it possible to remove the blank defect in the repair process. However, according to this method, when removing the etching stopper film, not only the etching stopper film but also other layers constituting the phase shift mask may be etched to damage other layers. If the other layers are damaged, the characteristics of the phase shift mask may be degraded.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a phase shift mask blank, a phase shift mask, and a phase shift mask that enable correction of a blank defect while suppressing deterioration in characteristics of the phase shift mask It is an object of the present invention to provide a method for producing the same.

本発明の一形態に係る位相シフトマスクブランクは、予め設定された波長の光を透過させる透光性基板と、前記透光性基板上に設けられる位相シフト膜と、を備え、前記位相シフト膜は、前記透光性基板上に設けられる下層位相シフト膜と、前記下層位相シフト膜上に設けられる上層位相シフト膜と、を有し、前記上層位相シフト膜は、フッ素系ドライエッチングでエッチング可能で、且つ酸素系ドライエッチングに対して耐性を有し、前記下層位相シフト膜は、酸素系ドライエッチングでエッチング可能で、且つフッ素系ドライエッチングに対して耐性を有し、前記透光性基板は、酸素系ドライエッチングに対して耐性を有する。   A phase shift mask blank according to one embodiment of the present invention includes: a light-transmitting substrate that transmits light of a preset wavelength; and a phase-shift film provided on the light-transmitting substrate. Has a lower layer phase shift film provided on the translucent substrate, and an upper layer phase shift film provided on the lower layer phase shift film, and the upper layer phase shift film can be etched by fluorine-based dry etching. And has resistance to oxygen-based dry etching, the lower phase shift film can be etched by oxygen-based dry etching, and has resistance to fluorine-based dry etching, and the light-transmitting substrate is And has resistance to oxygen-based dry etching.

本発明の一形態に係る位相シフトマスクは、予め設定された波長の光を透過させる透光性基板と、前記透光性基板上に設けられ、予め設定された形状を有する位相シフト膜パターンと、を備え、前記位相シフト膜パターンは、前記透光性基板上に設けられた下層位相シフト膜と、前記下層位相シフト膜上に設けられた上層位相シフト膜と、を有し、前記上層位相シフト膜は、フッ素系ドライエッチングでエッチング可能で、且つ酸素系ドライエッチングに対して耐性を有し、前記下層位相シフト膜は、酸素系ドライエッチングでエッチング可能で、且つフッ素系ドライエッチングに対して耐性を有し、前記透光性基板は、酸素系ドライエッチングに対して耐性を有する。   A phase shift mask according to one embodiment of the present invention is a light-transmitting substrate that transmits light of a predetermined wavelength, and a phase-shift film pattern provided on the light-transmitting substrate and having a predetermined shape. Wherein the phase shift film pattern includes a lower phase shift film provided on the translucent substrate, and an upper phase shift film provided on the lower phase shift film. The shift film can be etched by fluorine-based dry etching, and has resistance to oxygen-based dry etching, and the lower layer phase shift film can be etched by oxygen-based dry etching, and is resistant to fluorine-based dry etching. The light-transmitting substrate has resistance to oxygen-based dry etching.

本発明の一形態に係る位相シフトマスクの製造方法は、上記の位相シフトマスクブランクを用いて位相シフトマスクを製造する方法であって、前記上層位相シフト膜上に設けられた遮光膜に対して、酸素含有塩素系ドライエッチング、非酸素含有塩素系ドライエッチング及びフッ素系エッチングから選択される1種類以上のドライエッチングを行って、前記遮光膜に予め設定された形状のパターンを形成する工程と、前記上層位相シフト膜に対してフッ素系ドライエッチングを行って、前記上層位相シフト膜に予め設定された形状のパターンを形成する工程と、前記下層位相シフト膜に対して酸素系ドライエッチングを行って、前記下層位相シフト膜に予め設定された形状のパターンを形成する工程とを含む。   A method of manufacturing a phase shift mask according to one embodiment of the present invention is a method of manufacturing a phase shift mask using the above-described phase shift mask blank, wherein a light-shielding film provided on the upper phase shift film is Performing at least one type of dry etching selected from oxygen-containing chlorine-based dry etching, non-oxygen-containing chlorine-based dry etching, and fluorine-based etching to form a pattern having a predetermined shape on the light-shielding film; Performing a fluorine-based dry etching on the upper phase shift film to form a pattern having a predetermined shape on the upper phase shift film; and performing an oxygen-based dry etching on the lower phase shift film. Forming a pattern of a predetermined shape on the lower phase shift film.

本発明によれば、位相シフトマスクの特性の低下を抑制しつつ、ブランク欠陥の修正を可能にする位相シフトマスクブランク、位相シフトマスク及び位相シフトマスクの製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a phase shift mask blank, a phase shift mask, and a method of manufacturing a phase shift mask that can correct a blank defect while suppressing a decrease in characteristics of the phase shift mask.

本発明の第1実施形態に係る位相シフトマスクブランクを示す断面概略図である。FIG. 2 is a schematic sectional view showing a phase shift mask blank according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係る位相シフトマスクブランクを示す断面概略図である。FIG. 6 is a schematic sectional view showing a phase shift mask blank according to a second embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る位相シフトマスクの構成例を示す断面概略図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration example of a phase shift mask according to an embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る位相シフトマスクブランクを用いた位相シフトマスクの製造方法を順に示す断面概略図である。It is a section schematic diagram showing in order a manufacturing method of a phase shift mask using a phase shift mask blank concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係る位相シフトマスクブランクを用いた位相シフトマスクの製造方法を順に示す断面概略図である。It is a section schematic diagram showing in order a manufacturing method of a phase shift mask using a phase shift mask blank concerning a 2nd embodiment of the present invention in order. 下層位相シフト膜がクロムを含有する場合に遮光膜がダメージを受ける製造工程を示す断面概略図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process in which the light-shielding film is damaged when the lower phase shift film contains chromium. 下層位相シフト膜がタンタル又はモリブデンを含有する場合に下層位相シフト膜の残渣が発生する製造工程を示す断面概略図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process in which a residue of the lower phase shift film is generated when the lower phase shift film contains tantalum or molybdenum. 下層位相シフト膜がクロムを含有する場合に下層位相シフト膜にアンダーカットが発生する製造工程を示す断面概略図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process in which an undercut occurs in the lower phase shift film when the lower phase shift film contains chromium.

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態(以下、実施形態)について説明する。以下の図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、実際の寸法比やパターン数を正確には反映していない。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明の技術的思想は、材質、形状、構造等が下記のものに特定されるものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。   Hereinafter, embodiments for implementing the present invention (hereinafter, embodiments) will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals. However, the drawings are schematic and do not accurately reflect the actual dimensional ratios or the number of patterns. Further, the embodiments described below exemplify configurations for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is as follows. It is not something to be done. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope defined by the claims described in the claims.

本発明の実施形態に係る位相シフトマスクブランクは、位相シフトマスクブランクを透過する露光光の波長(以下、露光波長)に対して透明な基板(以下、透光性基板)と、透光性基板上に設けられた位相シフト膜と、位相シフト膜上に設けられた遮光膜と、を備える。露光波長は、例えば200nm以下である。位相シフト膜は、位相シフト膜を透過する露光光に対して所定量の位相変化を与える機能を有する。位相シフト膜は下層位相シフト膜と、下層位相シフト膜上に設けられた上層位相シフト膜とを有する。   A phase shift mask blank according to an embodiment of the present invention includes a substrate (hereinafter, a translucent substrate) transparent to a wavelength of exposure light (hereinafter, an exposure wavelength) transmitted through the phase shift mask blank, and a translucent substrate. A phase shift film provided thereon; and a light shielding film provided on the phase shift film. The exposure wavelength is, for example, 200 nm or less. The phase shift film has a function of giving a predetermined amount of phase change to exposure light transmitted through the phase shift film. The phase shift film has a lower phase shift film and an upper phase shift film provided on the lower phase shift film.

下層位相シフト膜は、フッ素系ドライエッチング(F系)及び非酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl系)に対して耐性を有し、且つ酸素系ドライエッチング(O系)でエッチング可能である。ここで、フッ素系ドライエッチング(F系)とは、フッ素系のガスを用いたドライエッチングのことである。フッ素系のガスとして、CF、C、SFや、これらに窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガスをさらに混合したガスが例示される。非酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl系)とは、酸素を含有しない塩素系のガスを用いたドライエッチングのことである。非酸素含有塩素系のガスとして、Cl、HCl、BCl、CClが例示される。酸素系ドライエッチング(O系)とは、酸素系のガスを用いたドライエッチングのことである。酸素系のガスとして、Oが例示される。上層位相シフト膜は、酸素系ドライエッチング(O系)に対して耐性を有し、且つフッ素系ドライエッチング(F系)でエッチング可能である。本実施形態において、下層位相シフト膜はルテニウム(Ru)を含有する。 The lower phase shift film has resistance to fluorine-based dry etching (F-based) and non-oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl-based), and can be etched by oxygen-based dry etching (O-based). Here, fluorine-based dry etching (F-based) refers to dry etching using a fluorine-based gas. Examples of the fluorine-based gas include CF 4 , C 2 F 6 , SF 6, and a gas further mixed with an inert gas such as a nitrogen gas or a helium gas. Non-oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl-based) refers to dry etching using a chlorine-based gas that does not contain oxygen. Examples of the non-oxygen-containing chlorine-based gas include Cl 2 , HCl, BCl 2 , and CCl 4 . Oxygen-based dry etching (O-based) refers to dry etching using an oxygen-based gas. O 2 is exemplified as the oxygen-based gas. The upper phase shift film has resistance to oxygen-based dry etching (O-based) and can be etched by fluorine-based dry etching (F-based). In the present embodiment, the lower phase shift film contains ruthenium (Ru).

本発明の実施形態に係る位相シフトマスクブランクとしては、以下に示す第1実施形態及び第2実施形態が挙げられる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る位相シフトマスクブランクの構成例を示す断面概略図である。図1に示すように、第1実施形態に係る位相シフトマスクブランク10は、露光波長に対して透明な透光性基板11と、透光性基板11上に設けられた下層位相シフト膜12と、下層位相シフト膜12上に設けられた上層位相シフト膜13と、上層位相シフト膜13上に設けられた遮光膜14と、を備える。下層位相シフト膜12と上層位相シフト膜13とによって、位相シフト膜2が構成されている。
Examples of the phase shift mask blank according to the embodiment of the present invention include a first embodiment and a second embodiment described below.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a configuration example of the phase shift mask blank according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the phase shift mask blank 10 according to the first embodiment includes a translucent substrate 11 transparent to an exposure wavelength, a lower phase shift film 12 provided on the translucent substrate 11, , An upper phase shift film 13 provided on the lower phase shift film 12, and a light shielding film 14 provided on the upper phase shift film 13. The lower phase shift film 12 and the upper phase shift film 13 form the phase shift film 2.

図2は、本発明の第2実施形態に係る位相シフトマスクブランクの構成例を示す断面概略図である。図2に示すように、第2実施形態に係る位相シフトマスクブランク20は、露光波長に対して透明な透光性基板11と、透光性基板11上に設けられた下層位相シフト膜12と、下層位相シフト膜12上に設けられた上層位相シフト膜13と、上層位相シフト膜13上に設けられた遮光膜14と、遮光膜14上に設けられたハードマスク膜15と、を備える。
ここで、透光性基板11の材料に対する特別な制限はない。透光性基板11は、例えば石英ガラス、フッ化カルシウム(CaF)又はアルミノシリケートガラスからなる。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a configuration example of a phase shift mask blank according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the phase shift mask blank 20 according to the second embodiment includes a light-transmitting substrate 11 transparent to an exposure wavelength, and a lower phase-shift film 12 provided on the light-transmitting substrate 11. An upper phase shift film 13 provided on the lower phase shift film 12, a light shielding film 14 provided on the upper phase shift film 13, and a hard mask film 15 provided on the light shielding film 14.
Here, there is no particular limitation on the material of the light-transmitting substrate 11. The translucent substrate 11 is made of, for example, quartz glass, calcium fluoride (CaF 2 ), or aluminosilicate glass.

下層位相シフト膜12は、ルテニウム単体、又はルテニウム含有量が50原子%以上100%未満のルテニウム化合物からなる。具体的には、下層位相シフト膜12は、ルテニウム単体、又はルテニウムと、窒素、ホウ素、炭素、酸素、ニオブ及びジルコニウムから選ばれる1種類以上の素材との化合物からなることが好ましい。また、下層位相シフト膜12は、フッ素系ドライエッチング(F系)及び非酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl系)に対する耐性の低下と酸素系ドライエッチング(O系)での加工性の悪化を防ぐために、タンタル及びモリブデンを含まないこと、かつ、ルテニウム含有量が50原子%以上であることが好ましい。   The lower phase shift film 12 is made of ruthenium alone or a ruthenium compound having a ruthenium content of 50 atomic% or more and less than 100%. Specifically, the lower phase shift film 12 is preferably made of ruthenium alone or a compound of ruthenium and at least one material selected from nitrogen, boron, carbon, oxygen, niobium and zirconium. Further, the lower phase shift film 12 prevents a decrease in resistance to fluorine-based dry etching (F-based) and non-oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl-based) and prevents deterioration in workability in oxygen-based dry etching (O-based). For this reason, it is preferable that tantalum and molybdenum are not contained, and the ruthenium content is 50 atomic% or more.

また、下層位相シフト膜12は、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)に対する耐性の低下と酸素系ドライエッチング(O系)での加工性の悪化を防ぐためにクロムを含まないことが好ましい。また、下層位相シフト膜12の膜厚は、2nm以上20nm以下、特に十分なエッチング耐性と露光光に対する透過性を両立するために5nm以上15nm以下であることが好ましい。
上層位相シフト膜13は、ケイ素の酸化膜、ケイ素の窒化膜、もしくはケイ素の酸窒化膜、又はケイ素及び遷移金属の酸化膜、ケイ素及び遷移金属の窒化膜、もしくはケイ素及び遷移金属の酸窒化膜からなる。また、上層位相シフト膜13は単層膜、又は複数層膜もしくは傾斜膜であり、組成と膜厚を適宜選択することで露光波長に対する透過率と位相差を調整させたものである。傾斜膜とは、傾斜膜を構成する材料の組成比が、傾斜膜の膜厚方向に連続的に変化している膜のことである。遷移金属としてはモリブデン、チタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、ジルコミウム、ニオブ、ハフニウムが好ましい。
The lower phase shift film 12 preferably does not contain chromium in order to prevent a decrease in resistance to oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based) and a deterioration in workability in oxygen-based dry etching (O-based). . The thickness of the lower phase shift film 12 is preferably 2 nm or more and 20 nm or less, particularly preferably 5 nm or more and 15 nm or less in order to achieve both sufficient etching resistance and transparency to exposure light.
The upper layer phase shift film 13 is a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film, or a silicon and transition metal oxide film, a silicon and transition metal nitride film, or a silicon and transition metal oxynitride film. Consists of The upper phase shift film 13 is a single-layer film, a multi-layer film, or a gradient film, and the transmittance and the phase difference with respect to the exposure wavelength are adjusted by appropriately selecting the composition and the film thickness. The gradient film is a film in which the composition ratio of the material forming the gradient film changes continuously in the thickness direction of the gradient film. As the transition metal, molybdenum, titanium, vanadium, cobalt, nickel, zirconium, niobium, and hafnium are preferable.

下層位相シフト膜12と上層位相シフト膜13とを合わせた位相シフト膜2の透過率の値は、最終的な位相シフトマスク完成時に透光性基板1の透過率に対して3%以上100%以下である。位相シフト膜2の透過率は、所望のウェハパターンに応じて最適な透過率を適宜選択することが可能であるが、一例を挙げると、透過率5%以上40%以下である。なお、透過率100%の位相シフトマスクはCPL(Chromeless Phase Lithography)とも呼ばれる。また、下層位相シフト膜12と上層位相シフト膜13とを合わせた位相シフト膜2の位相差の値は、最終的な位相シフトマスク完成時に170度以上190度以下、特に175度以上180度以下であることが好ましい。   The value of the transmittance of the phase shift film 2 in which the lower phase shift film 12 and the upper phase shift film 13 are combined is 3% or more and 100% or more with respect to the transmittance of the light transmitting substrate 1 when the final phase shift mask is completed. It is as follows. The transmittance of the phase shift film 2 can be appropriately selected from the optimum transmittance according to a desired wafer pattern. For example, the transmittance is 5% or more and 40% or less. Note that a phase shift mask having a transmittance of 100% is also called a CPL (Chromeless Phase Lithography). The value of the phase difference of the phase shift film 2 including the lower layer phase shift film 12 and the upper layer phase shift film 13 is 170 ° or more and 190 ° or less, especially 175 ° or more and 180 ° or less when the final phase shift mask is completed. It is preferred that

ここで、位相シフト膜2の位相差とは、位相シフト膜2を透過する露光光と、位相シフト膜2が除去された部分(例えば、後述の位相シフト膜パターン2pの開口部2h)を通る露光光との位相差のことである。位相シフト膜2の位相差は、位相シフト膜2を通る露光光の位相変化量で決まる。
下層位相シフト膜12は、フッ素系ドライエッチング(F系)に耐性を有する。後述の位相シフトマスク100の製造工程では、上層位相シフト膜13がエッチングされるが、その際に下層位相シフト膜12はエッチングされない(または、ほぼエッチングされない。)。その後、透光性基板11がエッチングされない(または、ほぼエッチングされない)酸素系ドライエッチング(O系)で下層位相シフト膜12が除去される。これにより、後述の位相シフト膜パターン2pが形成される。
Here, the phase difference of the phase shift film 2 refers to the exposure light transmitted through the phase shift film 2 and the portion where the phase shift film 2 is removed (for example, an opening 2h of a phase shift film pattern 2p described later). This is the phase difference from the exposure light. The phase difference of the phase shift film 2 is determined by the amount of phase change of the exposure light passing through the phase shift film 2.
The lower phase shift film 12 has resistance to fluorine-based dry etching (F-based). In a later-described manufacturing process of the phase shift mask 100, the upper phase shift film 13 is etched, but at this time, the lower phase shift film 12 is not etched (or almost not etched). Thereafter, the lower phase shift film 12 is removed by oxygen-based dry etching (O-based) in which the translucent substrate 11 is not etched (or almost not etched). As a result, a phase shift film pattern 2p described later is formed.

上層位相シフト膜13の組成は、所望の透過率と位相差の組み合わせにより変化する。例えば、上層位相シフト膜13と下層位相シフト膜12とを合わせた位相シフト膜2において、透過率10%、位相差180度となるように、上層位相シフト膜13の組成が調整される。上層位相シフト膜13の組成が、ケイ素とケイ素の酸化膜、ケイ素とケイ素の窒化膜、ケイ素とケイ素の酸窒化膜、もしくはケイ素及び遷移金属(例えばモリブデン)の酸化膜、ケイ素及び遷移金属の窒化膜、ケイ素及び遷移金属の酸窒化膜の場合、ケイ素が20原子%以上60原子%以下、特に30原子%以上50原子%以下、モリブデンが0原子%以上20原子%以下、特に0原子%以上10原子%以下、酸素が0原子%以上20原子%以下、特に0原子%以上10原子%以下、窒素が30原子%以上80原子%以下、特に40原子%以上70原子%以下であることが好ましい。これにより、上層位相シフト膜13は、酸素系ドライエッチング(O系)に対する耐性、フッ素系ドライエッチング(F系)に対する加工性、そして各種薬液洗浄に対する耐性を実現することができる。   The composition of the upper phase shift film 13 changes depending on the combination of desired transmittance and phase difference. For example, in the phase shift film 2 in which the upper phase shift film 13 and the lower phase shift film 12 are combined, the composition of the upper phase shift film 13 is adjusted so that the transmittance is 10% and the phase difference is 180 degrees. The composition of the upper phase shift film 13 is a silicon-silicon oxide film, a silicon-silicon nitride film, a silicon-silicon oxynitride film, or an oxide film of silicon and a transition metal (for example, molybdenum), and a nitride of silicon and a transition metal. In the case of a film, an oxynitride film of silicon and a transition metal, silicon is 20 to 60 atomic%, particularly 30 to 50 atomic%, and molybdenum is 0 to 20 atomic%, particularly 0 at% or more. 10 atomic% or less, oxygen is 0 atomic% to 20 atomic%, particularly 0 atomic% to 10 atomic%, and nitrogen is 30 atomic% to 80 atomic%, particularly 40 atomic% to 70 atomic%. preferable. Thereby, the upper phase shift film 13 can realize resistance to oxygen-based dry etching (O-based), workability to fluorine-based dry etching (F-based), and resistance to various chemical cleaning.

また、上層位相シフト膜13は、遮光膜14の除去に適用する酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)や非酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl系)に対しても耐性を有する。ここで、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)とは、酸素含有塩素系のガスを用いたドライエッチングのことである。酸素含有塩素系のガスとして、塩素ガスと酸素ガスとを混合したガスや、これらに窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガスをさらに混合したガスが例示される。また、上層位相シフト膜13を複数層膜又は傾斜膜とする場合、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)や非酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl系)に対して強い耐性を持つ、遷移金属の含有量が少ない(または、含有しない)ケイ素系化合物膜を最表面に形成することが好ましい。具体的には、SiOやSiONを上層位相シフト膜13の最表面に形成することが好ましい。 The upper phase shift film 13 also has resistance to oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based) and non-oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl-based) used for removing the light-shielding film 14. Here, oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based) refers to dry etching using an oxygen-containing chlorine-based gas. Examples of the oxygen-containing chlorine-based gas include a gas obtained by mixing a chlorine gas and an oxygen gas, and a gas obtained by further mixing an inert gas such as a nitrogen gas and a helium gas. When the upper phase shift film 13 is a multilayer film or a gradient film, it has strong resistance to oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based) and non-oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl-based). It is preferable to form a silicon-based compound film having a small (or no) content of a transition metal on the outermost surface. Specifically, it is preferable to form SiO 2 or SiON on the outermost surface of the upper phase shift film 13.

一方、遮光膜14の膜厚も、上層位相シフト膜13及び下層位相シフト膜12を合わせた位相シフト膜2の透過率により変化するが、露光波長に対するOD値(光学濃度)は遮光膜14と位相シフト膜2とを合わせて2.5以上、より好ましくは2.8以上になるように調整する。例えば、位相シフト膜2の透過率が10%の場合には、遮光膜14の膜厚は20nm以上65nm以下、特に30nm以上60nm以下が好ましい。
また、遮光膜14には、反射防止層としての機能を持たせてもよい。この場合、露光波長に対する反射率を例えば45%以下、特に30%以下に抑えることが、露光の際に位相シフトマスク100(後述の図3参照)と投影露光面との間での多重反射を抑制する上で好ましい。さらに、位相シフトマスクブランク10、20や位相シフトマスク100の反射検査に用いる光の波長(例えば257nm)に対する反射率を例えば30%以下とすることが、欠陥を高精度で検出する上で好ましい。これら反射防止層としての効果を増大させるためには、遮光膜14の表面側のガス含有量を増やしてより高屈折率、低消衰係数とする方法がある。
On the other hand, the thickness of the light-shielding film 14 also changes depending on the transmittance of the phase shift film 2 including the upper phase shift film 13 and the lower phase shift film 12. Adjustment is made so that the total amount of the phase shift film 2 and the phase shift film 2 becomes 2.5 or more, more preferably 2.8 or more. For example, when the transmittance of the phase shift film 2 is 10%, the thickness of the light-shielding film 14 is preferably from 20 nm to 65 nm, particularly preferably from 30 nm to 60 nm.
Further, the light shielding film 14 may have a function as an antireflection layer. In this case, to suppress the reflectance with respect to the exposure wavelength to, for example, 45% or less, particularly 30% or less, is to reduce the multiple reflection between the phase shift mask 100 (see FIG. 3 described later) and the projection exposure surface during exposure. It is preferable in suppressing. Further, it is preferable that the reflectance for the wavelength (for example, 257 nm) of the light used for the reflection inspection of the phase shift mask blanks 10 and 20 and the phase shift mask 100 be, for example, 30% or less, in order to detect a defect with high accuracy. In order to increase the effect of the antireflection layer, there is a method of increasing the gas content on the surface side of the light-shielding film 14 to have a higher refractive index and a lower extinction coefficient.

遮光膜14は、クロム単体又は、クロムと、窒素、酸素及び炭素から選ばれる1種以上とを含有する単層膜、又はこれらの複数層膜もしくは傾斜膜である。遮光膜14は、クロムが30原子%以上、100原子%以下、特に35原子%以上、65原子%以下、酸素が0原子%以上、60原子%以下、特に10原子%以上、60原子%以下、窒素が0原子%以上、50原子%以下、特に0原子%以上、30原子%以下、炭素が0原子%以上、30原子%以下、特に0原子%以上、20原子%以下であることが好ましい。これにより、遮光膜14は、フッ素系ドライエッチング(F系)と酸素系ドライエッチング(O系)に対する耐性、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)に対する加工性、反射防止層としての効果、そして各種薬液洗浄に対する耐性を実現することができる。   The light-shielding film 14 is a single-layer film containing chromium alone, chromium and at least one selected from nitrogen, oxygen, and carbon, or a multilayer film or a gradient film thereof. The light-shielding film 14 has a chromium content of 30 atomic% or more and 100 atomic% or less, particularly 35 atomic% or more and 65 atomic% or less, and oxygen of 0 atomic% or more and 60 atomic% or less, particularly 10 atomic% or more and 60 atomic% or less. The nitrogen content is 0 atomic% or more and 50 atomic% or less, especially 0 atomic% or more and 30 atomic% or less, and the carbon content is 0 atomic% or more and 30 atomic% or less, particularly 0 atomic% or more and 20 atomic% or less. preferable. Thus, the light-shielding film 14 has resistance to fluorine-based dry etching (F-based) and oxygen-based dry etching (O-based), workability to oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based), and an effect as an antireflection layer. , And resistance to various chemical cleanings can be realized.

或いは、遮光膜14は、タンタル化合物からなり、窒素、ホウ素、酸素及び炭素から選ばれる1種以上を含有する単層膜、又はこれらの複数層膜もしくは傾斜膜であり、好ましくは窒化タンタルを主成分とする膜である。遮光膜14の組成は、タンタルが50原子%以上、100原子%以下、特に60原子%以上、90原子%以下、窒素が0原子%以上、70原子%以下、特に10原子%以上、60原子%以下、酸素が0原子%以上、10原子%以下、特に0原子%以上、5原子%以下、炭素が0原子%以上、20原子%以下、特に0原子%以上、10原子%以下、ホウ素が0原子%以上、20原子%以下、特に0原子%以上、10原子%以下であることが好ましい。これにより、遮光膜14は、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)と酸素系ドライエッチング(O系)に対する耐性、非酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl系)に対する加工性、そして各種薬液洗浄に対する耐性を実現することができる。   Alternatively, the light-shielding film 14 is a single-layer film made of a tantalum compound and containing at least one selected from nitrogen, boron, oxygen, and carbon, or a multi-layer film or a gradient film thereof. It is a film as a component. The composition of the light-shielding film 14 is such that tantalum is 50 atomic% or more and 100 atomic% or less, particularly 60 atomic% or more and 90 atomic% or less, nitrogen is 0 atomic% or more and 70 atomic% or less, particularly 10 atomic% or more and 60 atomic% or less. %, Oxygen is 0 atom% or more and 10 atom% or less, especially 0 atom% or more and 5 atom% or less, carbon is 0 atom% or more and 20 atom% or less, especially 0 atom% or more and 10 atom% or less, boron Is preferably at least 0 atomic% and at most 20 atomic%, particularly preferably at least 0 atomic% and at most 10 atomic%. Thereby, the light-shielding film 14 is resistant to oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based) and oxygen-based dry etching (O-based), workability to non-oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl-based), and various chemicals. Resistance to washing can be realized.

また、ハードマスク膜15は、ケイ素と、酸素及び窒素から選ばれる1種以上とを含有する単層膜、又はこれらの複数層膜もしくは傾斜膜である。ハードマスク膜15の膜厚は、2nm以上30nm以下、特にハードマスク膜のドライエッチングの際にレジストが受けるダメージを低減し、レジストの薄膜化を実現するために、20nm以下が好ましい。更に、ハードマスク膜15の膜厚は、成膜時のピンホールや、エッチング時や洗浄時での膜消失を防止するために、3nm以上が好ましい。
ハードマスク膜15の組成は、ケイ素が20原子%以上60原子%以下、特に30原子%以上50原子%以下、酸素が0原子%以上80原子%以下、特に0原子%以上70原子%以下、窒素が0原子%以上80原子%以下、特に0原子%以上70原子%以下であることが好ましい。これにより、ハードマスク膜15は、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)と酸素系ドライエッチング(O系)に対する耐性、フッ素系ドライエッチング(F系)に対する加工性、そして各種薬液洗浄に対する耐性を実現することができる。
The hard mask film 15 is a single-layer film containing silicon and at least one selected from oxygen and nitrogen, or a multilayer film or a gradient film thereof. The thickness of the hard mask film 15 is preferably 2 nm or more and 30 nm or less, and particularly preferably 20 nm or less in order to reduce damage to the resist during dry etching of the hard mask film and to realize a thinner resist. Further, the thickness of the hard mask film 15 is preferably 3 nm or more in order to prevent pinholes during film formation and loss of the film during etching or cleaning.
The composition of the hard mask film 15 is such that silicon is at least 20 at% and at most 60 at%, particularly at least 30 at% and at most 50 at%, oxygen is at least 0 at% and at most 80 at%, particularly 0 at% to 70 at%, It is preferable that nitrogen is 0 to 80 atomic%, particularly 0 to 70 atomic%. Accordingly, the hard mask film 15 has resistance to oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based) and oxygen-based dry etching (O-based), workability to fluorine-based dry etching (F-based), and cleaning for various chemicals. Resistance can be realized.

或いは、ハードマスク膜15は、クロム単体又は、クロムと、酸素、窒素及び炭素から選ばれる1種以上とを含有する単層膜、又はこれらの複数層膜もしくは傾斜膜である。ハードマスク膜15の膜厚は、2nm以上30nm以下、特にハードマスク膜15のドライエッチングの際にレジストが受けるダメージを低減し、レジストの薄膜化を実現するために、20nm以下が好ましい。更に、ハードマスク膜15の膜厚は、成膜時のピンホールや、エッチング時や洗浄時での膜消失を防止するために、3nm以上が好ましい。
ハードマスク膜15の組成は、クロムが30原子%以上100原子%以下、特に50原子%以上100原子%以下、酸素が0原子%以上50原子%以下、特に0原子%以上40原子%以下、窒素が0原子%以上50原子%以下、特に0原子%以上40原子%以下、炭素が0原子%以上30原子%以下、特に0原子%以上20原子%以下であることが好ましい。これにより、ハードマスク膜15は、フッ素系ドライエッチング(F系)と非酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl系)と酸素系ドライエッチング(O系)に対する耐性、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)に対する加工性、そして各種薬液洗浄に対する耐性を実現することができる。
Alternatively, the hard mask film 15 is a single-layer film containing chromium alone or chromium and one or more selected from oxygen, nitrogen, and carbon, or a multilayer film or a gradient film thereof. The thickness of the hard mask film 15 is preferably 2 nm or more and 30 nm or less, and particularly preferably 20 nm or less in order to reduce damage to the resist when dry etching the hard mask film 15 and to realize a thinner resist. Further, the thickness of the hard mask film 15 is preferably 3 nm or more in order to prevent pinholes during film formation and loss of the film during etching or cleaning.
The composition of the hard mask film 15 is such that chromium is 30 at% to 100 at%, particularly 50 at% to 100 at%, oxygen is 0 at% to 50 at%, especially 0 at% to 40 at%, It is preferable that nitrogen is 0 to 50 atomic%, particularly 0 to 40 atomic%, and carbon is 0 to 30 atomic%, particularly 0 to 20 atomic%. Thereby, the hard mask film 15 is resistant to fluorine-based dry etching (F-based), non-oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl-based) and oxygen-based dry etching (O-based), and oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O)) and resistance to various chemical cleaning.

上述した下層位相シフト膜12、上層位相シフト膜13、遮光膜14、ハードマスク膜15は、いずれも公知の方法により成膜することができる。最も容易に均質性に優れた膜を得る方法としては、スパッタ成膜法が好ましく挙げられるが、本発明ではスパッタ成膜法に限定する必要はない。   The above-mentioned lower phase shift film 12, upper phase shift film 13, light-shielding film 14, and hard mask film 15 can all be formed by a known method. As a method for easily obtaining a film having excellent homogeneity, a sputter film forming method is preferably mentioned, but the present invention does not need to be limited to the sputter film forming method.

ターゲットとスパッタガスは膜組成によって選択される。例えば、クロムを含有する膜の成膜方法としては、クロムを含有するターゲットを用い、アルゴンガス等の不活性ガスのみ、酸素等の反応性ガスのみ、又は不活性ガスと反応性ガスとの混合ガス中で反応性スパッタリングを行う方法を挙げることができる。スパッタガスの流量は膜特性に合わせて調整すればよく、成膜中一定としてもよいし、酸素量や窒素量を膜の厚み方向に変化させたいときは、目的とする組成に応じて変化させてもよい。また、ターゲットに対する印加電力、ターゲットと基板の距離、成膜チャンバー内の圧力を調整しても良い。また、例えば、ケイ素と金属を含有する膜の成膜では、ターゲットとして、ケイ素と金属の含有比を調整したターゲットを単独で使用してもよいし、ケイ素ターゲット、金属ターゲット、及びケイ素と金属とからなるターゲットから複数のターゲットを適宜選択しても良い。
本発明の実施形態に係る位相シフトマスクは、上述した位相シフトマスクブランク10、20が有する各々の膜を所望のパターンにパターニング又は除去することにより得られる。
The target and the sputtering gas are selected according to the film composition. For example, as a method for forming a film containing chromium, a target containing chromium is used, only an inert gas such as an argon gas, only a reactive gas such as oxygen, or a mixture of an inert gas and a reactive gas is used. A method of performing reactive sputtering in a gas can be used. The flow rate of the sputtering gas may be adjusted according to the film characteristics, and may be constant during the film formation, or when the amount of oxygen or nitrogen is to be changed in the thickness direction of the film, the amount is changed according to the desired composition. You may. Further, the power applied to the target, the distance between the target and the substrate, and the pressure in the film formation chamber may be adjusted. Also, for example, in the formation of a film containing silicon and metal, as the target, a target whose content ratio of silicon and metal is adjusted may be used alone, or a silicon target, a metal target, and silicon and metal. A plurality of targets may be appropriately selected from the targets consisting of.
The phase shift mask according to the embodiment of the present invention is obtained by patterning or removing each film of the above-described phase shift mask blanks 10 and 20 into a desired pattern.

次に、本発明の実施形態に係る位相シフトマスク及び位相シフトマスクの製造方法を具体的に説明する。図3は、本発明の実施形態に係る位相シフトマスクの構成例を示す断面概略図である。図3に示すように、実施形態に係る位相シフトマスク100は、透光性基板11と、透光性基板11上に設けられた位相シフト膜パターン2pと、位相シフト膜パターン2p上に設けられた遮光膜14pと、を備える。位相シフト膜パターン2pは、位相シフト膜2に予め設定された形状(以下、所定形状)のパターンが形成された膜である。位相シフト膜パターン2pは、所定形状のパターンが形成された、下層位相シフト膜12pと上層位相シフト膜13pとを有する。下層位相シフト膜12pが有するパターンと、上層位相シフト膜13pが有するパターンは、互いに同一形状(または、ほぼ同一形状)である。また、遮光膜14pは、遮光膜14に所定形状のパターンが形成された膜である。位相シフトマスク100は、第1領域R1と、第1領域R1の周囲に位置する第2領域R2とを有する。第2領域R2は、例えば位相シフトマスク100の外周領域である。遮光膜14pは、第2領域R2に配置されている。これにより、位相シフトマスク100の外周領域は露光光を遮る遮光領域となる。位相シフトマスク100は、例えば波長200nm以下の露光光が適用される。   Next, a phase shift mask and a method of manufacturing the phase shift mask according to the embodiment of the present invention will be specifically described. FIG. 3 is a schematic sectional view showing a configuration example of the phase shift mask according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the phase shift mask 100 according to the embodiment includes a translucent substrate 11, a phase shift film pattern 2p provided on the translucent substrate 11, and a phase shift film pattern 2p provided on the phase shift film pattern 2p. Light-shielding film 14p. The phase shift film pattern 2p is a film in which a pattern having a preset shape (hereinafter, a predetermined shape) is formed on the phase shift film 2. The phase shift film pattern 2p includes a lower phase shift film 12p and an upper phase shift film 13p on which a pattern having a predetermined shape is formed. The pattern of the lower phase shift film 12p and the pattern of the upper phase shift film 13p have the same shape (or substantially the same shape). The light-shielding film 14p is a film in which a pattern having a predetermined shape is formed on the light-shielding film 14. The phase shift mask 100 has a first region R1 and a second region R2 located around the first region R1. The second region R2 is, for example, an outer peripheral region of the phase shift mask 100. The light-shielding film 14p is arranged in the second region R2. Thus, the outer peripheral area of the phase shift mask 100 becomes a light-shielding area that blocks exposure light. For the phase shift mask 100, for example, exposure light having a wavelength of 200 nm or less is applied.

図4(a)から(g)は、本発明の第1実施形態に係る位相シフトマスクの製造方法を順に示す断面概略図である。図4(a)から(g)は、図1に示した位相シフトマスクブランク10を用いた製造方法を順に示している。図4(a)に示すように、製造装置は、位相シフトマスクブランク10の遮光膜14上にレジスト膜を塗布し、レジスト膜に描画を施し、その後に現像処理を行い、レジストパターン16を形成する。次に、図4(b)に示すように、製造装置は、レジストパターン16によって部分的に覆われた遮光膜14に対して、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)を行って、遮光膜14をパターニングする。これにより、製造装置は、レジストパターン16とほぼ同じ形状のパターンを有する遮光膜14pを形成する。   4A to 4G are schematic cross-sectional views sequentially showing a method for manufacturing the phase shift mask according to the first embodiment of the present invention. FIGS. 4A to 4G sequentially show a manufacturing method using the phase shift mask blank 10 shown in FIG. As shown in FIG. 4A, the manufacturing apparatus applies a resist film on the light-shielding film 14 of the phase shift mask blank 10, paints the resist film, and then performs a developing process to form a resist pattern 16. I do. Next, as shown in FIG. 4B, the manufacturing apparatus performs oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based) on the light shielding film 14 partially covered with the resist pattern 16, The light shielding film 14 is patterned. As a result, the manufacturing apparatus forms the light-shielding film 14p having a pattern having substantially the same shape as the resist pattern 16.

次に、図4(c)に示すように、製造装置は、残存したレジストパターン16を剥離除去し、レジストパターン16が除去された位相シフトマスクブランクを洗浄する。次に、図4(d)に示すように、製造装置は、遮光膜14pによって部分的に覆われた上層位相シフト膜13に対して、フッ素系ドライエッチング(F系)を行って、上層位相シフト膜13をパターニングする。これにより、製造装置は、遮光膜14pとほぼ同じ形状のパターンを有する上層位相シフト膜13pを形成する。次に、図4(e)に示すように、製造装置は、遮光膜14p及び上層位相シフト膜13pによって部分的に覆われた下層位相シフト膜12に対して、酸素系ドライエッチング(O系)を行って、下層位相シフト膜12をパターニングする。これにより、製造装置は、上層位相シフト膜13pとほぼ同じ形状のパターンを有する下層位相シフト膜12pを形成する。   Next, as shown in FIG. 4C, the manufacturing apparatus peels off the remaining resist pattern 16 and cleans the phase shift mask blank from which the resist pattern 16 has been removed. Next, as shown in FIG. 4D, the manufacturing apparatus performs a fluorine-based dry etching (F-based) on the upper phase shift film 13 partially covered with the light shielding film 14p, The shift film 13 is patterned. Thus, the manufacturing apparatus forms the upper phase shift film 13p having a pattern having substantially the same shape as the light-shielding film 14p. Next, as shown in FIG. 4E, the manufacturing apparatus performs oxygen-based dry etching (O-based) on the lower phase shift film 12 partially covered by the light shielding film 14p and the upper phase shift film 13p. To pattern the lower phase shift film 12. Thus, the manufacturing apparatus forms the lower phase shift film 12p having a pattern substantially the same as the shape of the upper phase shift film 13p.

次に、図4(f)に示すように、製造装置は、透光性基板1上にレジスト膜を塗布し、レジスト膜に描画を施し、その後に現像処理を行い、レジストパターン17を形成する。レジストパターン17は、第1領域R1を露出し、第2領域R2を覆う形状を有する。
次に、図4(g)に示すように、製造装置は、レジストパターン17で覆われていない遮光膜14pに対して、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)を行い、第1領域R1の遮光膜14pを除去する。その後、製造装置は、残存したレジストパターン17を剥離除去し、レジストパターン17が除去された位相シフトマスクブランクを洗浄する。これにより、図3に示した位相シフトマスク100が完成する。完成した位相シフトマスク100では、第2領域R2において遮光膜14pが除去されずに残る。
Next, as shown in FIG. 4F, the manufacturing apparatus applies a resist film on the translucent substrate 1, draws the resist film, and then performs a developing process to form a resist pattern 17. . The resist pattern 17 has a shape exposing the first region R1 and covering the second region R2.
Next, as shown in FIG. 4G, the manufacturing apparatus performs oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based) on the light-shielding film 14p that is not covered with the resist pattern 17, to form a first region. The light-shielding film 14p of R1 is removed. Thereafter, the manufacturing apparatus peels off the remaining resist pattern 17 and cleans the phase shift mask blank from which the resist pattern 17 has been removed. Thus, the phase shift mask 100 shown in FIG. 3 is completed. In the completed phase shift mask 100, the light-shielding film 14p remains without being removed in the second region R2.

図5(a)から(h)は、本発明の第2実施形態に係る位相シフトマスクの製造方法を順に示す断面概略図である。図5(a)から(h)は、図2に示した位相シフトマスクブランク20を用いた製造方法を順に示している。図5(a)に示すように、製造装置は、位相シフトマスクブランク20のハードマスク膜15上にレジスト膜を塗布し、レジスト膜に描画を施し、その後に現像処理を行い、レジストパターン16を形成する。次に、図5(b)に示すように、製造装置は、レジストパターン16によって部分的に覆われたハードマスク膜15に対して、フッ素系ドライエッチング(F系)を行って、ハードマスク膜15をパターニングする。これにより、製造装置は、レジストパターン16とほぼ同じ形状のパターンを有するハードマスク膜15pを形成する。   5A to 5H are schematic sectional views sequentially showing a method for manufacturing a phase shift mask according to the second embodiment of the present invention. FIGS. 5A to 5H sequentially show a manufacturing method using the phase shift mask blank 20 shown in FIG. As shown in FIG. 5A, the manufacturing apparatus applies a resist film on the hard mask film 15 of the phase shift mask blank 20, draws the resist film, performs a developing process thereafter, and forms the resist pattern 16 Form. Next, as shown in FIG. 5B, the manufacturing apparatus performs a fluorine-based dry etching (F-based) on the hard mask film 15 partially covered with the resist 15 is patterned. Thus, the manufacturing apparatus forms the hard mask film 15p having a pattern having substantially the same shape as the resist pattern 16.

次に、図5(c)に示すように、製造装置は、残存したレジストパターン16を剥離除去し、レジストパターン16が除去された位相シフトマスクブランクを洗浄する。次に、図5(d)に示すように、製造装置は、ハードマスク膜15pによって部分的に覆われた遮光膜14に対して、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)を行って、遮光膜14をパターニングする。これにより、製造装置は、ハードマスク膜15pとほぼ同じ形状のパターンを有する遮光膜14pを形成する。次に、図5(e)に示すように、製造装置は、ハードマスク膜15p及び遮光膜14pによって部分的に覆われた上層位相シフト膜13に対して、フッ素系ドライエッチング(F系)を行って、上層位相シフト膜13をパターニングする。これにより、製造装置は、遮光膜14pとほぼ同じ形状のパターンを有する上層位相シフト膜13pを形成する。なお、上層位相シフト膜13pの形成過程で、ハードマスク膜15pはエッチングされて除去される。   Next, as shown in FIG. 5C, the manufacturing apparatus peels off the remaining resist pattern 16 and cleans the phase shift mask blank from which the resist pattern 16 has been removed. Next, as shown in FIG. 5D, the manufacturing apparatus performs oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based) on the light-shielding film 14 partially covered with the hard mask film 15p. Then, the light shielding film 14 is patterned. Thus, the manufacturing apparatus forms the light-shielding film 14p having a pattern having substantially the same shape as the hard mask film 15p. Next, as shown in FIG. 5E, the manufacturing apparatus performs a fluorine-based dry etching (F-based) on the upper phase shift film 13 partially covered with the hard mask film 15p and the light-shielding film 14p. Then, the upper phase shift film 13 is patterned. Thus, the manufacturing apparatus forms the upper phase shift film 13p having a pattern having substantially the same shape as the light-shielding film 14p. In the process of forming the upper phase shift film 13p, the hard mask film 15p is removed by etching.

これ以降の工程は、第1実施形態に係る製造方法と同じである。すなわち、図5(f)に示すように、製造装置は、遮光膜14p及び上層位相シフト膜13pによって部分的に覆われた下層位相シフト膜12に対して、酸素系ドライエッチング(O系)を行って、下層位相シフト膜12をパターニングする。これにより、製造装置は、上層位相シフト膜13pとほぼ同じ形状のパターンを有する下層位相シフト膜12pを形成する。
次に、図5(g)に示すように、製造装置は、透光性基板1上にレジスト膜を塗布し、レジスト膜に描画を施し、その後に現像処理を行い、レジストパターン17を形成する。レジストパターン17は、第1領域R1を露出し、第2領域R2を覆う形状を有する。
Subsequent steps are the same as those of the manufacturing method according to the first embodiment. That is, as shown in FIG. 5F, the manufacturing apparatus performs oxygen-based dry etching (O-based) on the lower phase shift film 12 partially covered with the light shielding film 14p and the upper phase shift film 13p. Then, the lower phase shift film 12 is patterned. Thus, the manufacturing apparatus forms the lower phase shift film 12p having a pattern substantially the same as the shape of the upper phase shift film 13p.
Next, as shown in FIG. 5G, the manufacturing apparatus applies a resist film on the translucent substrate 1, draws the resist film, and then performs a developing process to form a resist pattern 17. . The resist pattern 17 has a shape exposing the first region R1 and covering the second region R2.

次に、図5(h)に示すように、製造装置は、レジストパターン17で覆われていない遮光膜14pに対して、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)を行い、第1領域R1の遮光膜14pを除去する。その後、製造装置は、残存したレジストパターン17を剥離除去し、レジストパターン17が除去された位相シフトマスクブランクを洗浄する。これにより、図3に示した位相シフトマスク100が完成する。完成した位相シフトマスク100では、第2領域R2において遮光膜14pが除去されずに残る。   Next, as shown in FIG. 5H, the manufacturing apparatus performs oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based) on the light-shielding film 14p that is not covered with the resist pattern 17, thereby forming the first region. The light-shielding film 14p of R1 is removed. Thereafter, the manufacturing apparatus peels off the remaining resist pattern 17 and cleans the phase shift mask blank from which the resist pattern 17 has been removed. Thus, the phase shift mask 100 shown in FIG. 3 is completed. In the completed phase shift mask 100, the light-shielding film 14p remains without being removed in the second region R2.

図4(a)及び図5(a)の工程において、レジスト膜の材料としては、ポジ型レジストでもネガ型レジストでも用いることができるが、高精度パターンの形成を可能とする電子ビーム描画用の化学増幅型レジストを用いることが好ましい。レジスト膜の膜厚は、例えば50nm以上300nm以下の範囲である。特に、微細なパターン形成が求められる位相シフトマスクを作製する場合、パターン倒れを防止する上で、レジストパターン16のアスペクト比が大きくならないようにレジスト膜を薄膜化する必要がある。パターン倒れとは、レジストパターンが倒れてしまうことを意味する。パターン倒れが生じると、下層のパターン形成の障害となる。パターン倒れとして、レジストパターンが下地表面から剥がれてしまう場合や、レジストパターンがパターンの途中で折れてしまう場合などが例示される。   In the steps of FIG. 4A and FIG. 5A, a positive resist or a negative resist can be used as a material of the resist film, but an electron beam lithography for forming a high-precision pattern can be used. It is preferable to use a chemically amplified resist. The thickness of the resist film is, for example, in a range from 50 nm to 300 nm. In particular, when manufacturing a phase shift mask that requires formation of a fine pattern, it is necessary to reduce the thickness of the resist film so as not to increase the aspect ratio of the resist pattern 16 in order to prevent pattern collapse. Pattern collapse means that the resist pattern collapses. When the pattern collapses, it hinders the formation of the lower layer pattern. Examples of the pattern collapse include a case where the resist pattern is peeled off from the base surface, a case where the resist pattern is broken in the middle of the pattern, and the like.

レジスト膜の厚さは、ハードマスク膜15との組み合わせで膜厚150nm以下とすることが好ましい。一方、レジスト膜の膜厚の下限は、用いるレジスト材料のエッチング耐性などの条件を総合的に考慮して決定され、60nm以上が好ましい。レジスト膜として電子ビーム描画用の化学増幅型のものを使用する場合、描画の際の電子ビームのエネルギー密度は10から150μC/cmの範囲である。この描画の後に、レジスト膜に加熱処理及び現像処理を施してレジストパターン16を得る。
図5(b)の工程において、ハードマスク膜15をパターニングするフッ素系ドライエッチング(F系)の条件は、ケイ素系化合物膜をドライエッチングする際に用いられてきた公知のものとしてよい。フッ素系ガスとしては、CFやCやSFを用いてよく、必要に応じて窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガスをさらに混合したものを用いてもよい。ハードマスク膜15の下層である遮光膜14は、フッ素系ドライエッチング(F系)に対して耐性を有しているため、本工程では除去もしくはパターニングされずに残る。
The thickness of the resist film is preferably 150 nm or less in combination with the hard mask film 15. On the other hand, the lower limit of the thickness of the resist film is determined by comprehensively considering conditions such as the etching resistance of the resist material to be used, and is preferably 60 nm or more. When a chemically amplified resist film for electron beam writing is used as the resist film, the energy density of the electron beam at the time of writing is in the range of 10 to 150 μC / cm 2 . After the writing, the resist film is subjected to a heating process and a developing process to obtain a resist pattern 16.
In the step of FIG. 5B, the condition of the fluorine-based dry etching (F-based) for patterning the hard mask film 15 may be a known condition used when dry-etching a silicon-based compound film. As the fluorine-based gas, CF 4 , C 2 F 6 or SF 6 may be used, and a gas further mixed with an inert gas such as a nitrogen gas or a helium gas may be used as needed. Since the light-shielding film 14, which is the lower layer of the hard mask film 15, has resistance to fluorine-based dry etching (F-based), it remains without being removed or patterned in this step.

また、図4(b)及び図5(d)の工程において、遮光膜14をパターニングする酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)の条件は、クロム化合物膜をドライエッチングする際に用いられてきた公知のものとしてよい。酸素含有塩素系のガスとしては、塩素ガスと酸素ガスとを混合したものを用い、必要に応じて窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガスをさらに混合したものを用いてもよい。遮光膜14の下層である上層位相シフト膜13は、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)に対して耐性を有しているため、本工程では除去もしくはパターニングされずに残る。
また、図4(c)及び図5(c)の工程において、レジストパターン16の剥離除去は、ドライエッチングにより行うことも可能だが、一般には剥離液によりウェット剥離する。
In the steps of FIGS. 4B and 5D, the condition of oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based) for patterning the light-shielding film 14 is used when the chromium compound film is dry-etched. It may be a known one. As the oxygen-containing chlorine-based gas, a mixture of a chlorine gas and an oxygen gas may be used, and if necessary, a mixture of an inert gas such as a nitrogen gas and a helium gas may be used. The upper phase shift film 13, which is the lower layer of the light-shielding film 14, has resistance to oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based), and thus remains without being removed or patterned in this step.
In the steps of FIGS. 4C and 5C, the resist pattern 16 can be peeled and removed by dry etching, but is generally wet-peeled with a peeling liquid.

また、図5(e)の工程において、ハードマスク膜15pを除去するフッ素系ドライエッチング(F系)の条件及び、図4(d)及び図5(e)の工程において、上層位相シフト膜をパターニングするフッ素系ドライエッチング(F系)の条件は、ケイ素系化合物膜をドライエッチングする際に用いられてきた公知のものとしてよい。フッ素系ガスとしては、CFやCやSFを用いてよく、必要に応じて窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガスを混合したものを用いてもよい。下層位相シフト膜12がフッ素系ドライエッチング(F系)に対して耐性を有しているため、透光性基板1は掘り込まれない。したがって、位相シフトマスク100において、基板掘り込み量のパターン依存やマスク位置依存による位相差誤差が生じない。位相シフトマスク100において、マスクの全パターン、全箇所においてより均一な位相差を実現できる。 Further, in the step of FIG. 5E, the condition of the fluorine-based dry etching (F-type) for removing the hard mask film 15p, and in the steps of FIG. 4D and FIG. The condition of the fluorine-based dry etching (F-based) for patterning may be a known condition used for dry-etching a silicon-based compound film. As the fluorine-based gas, CF 4 , C 2 F 6 or SF 6 may be used, and if necessary, a mixture of an inert gas such as a nitrogen gas or a helium gas may be used. Since the lower phase shift film 12 has resistance to fluorine-based dry etching (F-based), the translucent substrate 1 is not dug. Therefore, in the phase shift mask 100, a phase difference error does not occur due to the pattern dependence of the substrate digging amount or the mask position dependence. In the phase shift mask 100, a more uniform phase difference can be realized in all patterns and all portions of the mask.

なお、仮にフッ素系ドライエッチング(F系)に対する耐性が低いタンタル又はモリブデンを下層位相シフト膜12が含有する場合は、本工程にて下層位相シフト膜12に膜減りなどのダメージが生じたり、下層位相シフト膜12が除去されたりする可能性がある。この場合、位相シフトマスクの位相差は均一にならない。
また、図4(e)、及び図5(f)の工程において、下層位相シフト膜12をパターニングする酸素系ドライエッチング(O系)には酸素ガスを用い、必要に応じてアルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスを混合したものを用いてもよい。遮光膜14pと上層位相シフト膜13p及び透光性基板1は、酸素系ドライエッチング(O系)に対して耐性を有しているため、本工程では除去もしくはパターニングされずに残る。
なお、下層位相シフト膜12は、ルテニウムを含有する。下層位相シフト膜12がルテニウムではなく、クロム、タンタル又はモリブデンを含有する場合は、図4(e)、及び図5(f)の工程で、遮光膜に膜減りが生じたり、下層位相シフト膜の残渣が発生したりする可能性がある。
If the lower phase shift film 12 contains tantalum or molybdenum having low resistance to fluorine-based dry etching (F type), the lower phase shift film 12 may be damaged in the present process, such as film reduction or the like. There is a possibility that the phase shift film 12 is removed. In this case, the phase difference of the phase shift mask is not uniform.
In the steps of FIGS. 4E and 5F, oxygen gas is used for oxygen-based dry etching (O-based) for patterning the lower phase shift film 12, and if necessary, argon gas or helium gas is used. Alternatively, a mixture of an inert gas such as the above may be used. Since the light-shielding film 14p, the upper phase shift film 13p, and the light-transmitting substrate 1 have resistance to oxygen-based dry etching (O-based), they remain without being removed or patterned in this step.
The lower phase shift film 12 contains ruthenium. When the lower phase shift film 12 contains chromium, tantalum, or molybdenum instead of ruthenium, the light-shielding film is reduced in thickness in the steps of FIG. 4E and FIG. Residue may be generated.

図6は、下層位相シフト膜がクロムを含有する場合に遮光膜がダメージを受ける製造工程を示す断面概略図である。仮に下層位相シフト膜がクロムを含有する場合は、酸素系ドライエッチング(O系)での下層位相シフト膜の加工が困難となる。クロムを含有する下層位相シフト膜のエッチングは、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)にて実施する必要がある。図6に示すように、クロムを含有する下層位相シフト膜120に酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)を行うと、下層位相シフト膜120がエッチングされるとともに、遮光膜14pもエッチングされてダメージを受け、光学濃度(OD値)低下の問題を引き起こす。例えば、図6の点線で示すように、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)によって、遮光膜14pは膜減りなどのダメージを受ける可能性がある。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process in which the light-shielding film is damaged when the lower phase shift film contains chromium. If the lower phase shift film contains chromium, it becomes difficult to process the lower phase shift film by oxygen-based dry etching (O-based). The etching of the lower phase shift film containing chromium must be performed by oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based). As shown in FIG. 6, when oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based) is performed on the lower phase shift film 120 containing chromium, the lower phase shift film 120 is etched and the light shielding film 14p is also etched. And causes a problem of a decrease in optical density (OD value). For example, as shown by the dotted line in FIG. 6, the light-shielding film 14p may be damaged by a dry etching of oxygen-containing chlorine (Cl / O-based) such as a decrease in film thickness.

図7は、下層位相シフト膜がタンタル又はモリブデンを含有する場合に下層位相シフト膜の残渣が発生する製造工程を示す断面概略図である。仮に下層位相シフト膜がタンタル又はモリブデンを含有する場合は、酸素系ドライエッチング(O系)での下層位相シフト膜の加工が困難となる。タンタル又はモリブデンを含有する下層位相シフト膜のエッチングは、非酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl系)にて実施する必要がある。ここで、タンタル又はモリブデンを含有する下層位相シフト膜の最表面は、下層位相シフト膜の成膜時に酸化されて酸化膜が形成されている。図7に示すように、タンタル又はモリブデンを含有する下層位相シフト膜121に非酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl系)を行うと、上記の酸化膜の存在によってエッチング加工性が悪化し、残渣121rが発生する可能性がある。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process in which a residue of the lower phase shift film is generated when the lower phase shift film contains tantalum or molybdenum. If the lower phase shift film contains tantalum or molybdenum, it becomes difficult to process the lower phase shift film by oxygen-based dry etching (O-based). The etching of the lower phase shift film containing tantalum or molybdenum needs to be performed by non-oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl-based). Here, the outermost surface of the lower phase shift film containing tantalum or molybdenum is oxidized when the lower phase shift film is formed to form an oxide film. As shown in FIG. 7, when the non-oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl-based) is performed on the lower phase shift film 121 containing tantalum or molybdenum, the etching processability is deteriorated due to the presence of the oxide film, and the residue 121r May occur.

また、図4(f)及び図5(g)の工程において、描画方式は、電子ビーム描画よりも精度が落ちるレーザー描画を用いてもよい。その場合、製造装置は、レジスト膜を塗布し、レーザー描画を行い、その後に現像処理を施すことで、レジストパターン17を得る。
また、図4(g)及び図5(h)の工程において、遮光膜14pを除去する酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)の条件は、クロム化合物膜の除去に用いられてきた公知のものとしてよい。酸素含有塩素系のガスとしては、塩素ガスと酸素ガスとを混合したものを用い、必要に応じて窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガスをさらに混合したものを用いてもよい。上層位相シフト膜は酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)に対して耐性を有しているため、本工程では除去もしくはパターニングされずに残る。
なお、仮に酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)に対する耐性が悪化するクロムを下層位相シフト膜が含有する場合は、図4(g)、及び図5(h)の工程で、下層位相シフト膜にアンダーカットが発生する可能性がある。
In the steps of FIGS. 4F and 5G, the drawing method may use laser drawing, which is less accurate than electron beam drawing. In this case, the manufacturing apparatus obtains the resist pattern 17 by applying a resist film, performing laser drawing, and then performing a developing process.
4 (g) and FIG. 5 (h), the conditions of the oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based) for removing the light-shielding film 14p are known in the art which have been used for removing the chromium compound film. It is good. As the oxygen-containing chlorine-based gas, a mixture of a chlorine gas and an oxygen gas may be used, and if necessary, a mixture of an inert gas such as a nitrogen gas and a helium gas may be used. Since the upper phase shift film has resistance to oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based), it remains without being removed or patterned in this step.
If the lower phase shift film contains chromium, whose resistance to oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based) is deteriorated, the lower phase shift film is formed in the steps of FIGS. 4 (g) and 5 (h). An undercut may occur in the shift film.

図8は、下層位相シフト膜がクロムを含有する場合に下層位相シフト膜にアンダーカットが発生する製造工程を示す断面概略図である。仮に下層位相シフト膜がクロムを含有する場合は、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)によって、下層位相シフト膜は等方性にエッチングされる。これにより、図8に示すように、クロムを含有する下層位相シフト膜122にアンダーカット122ucが発生し、上層位相シフト膜13pに対して下層位相シフト膜122のラインパターンの寸法が細くなる。下層位相シフト膜122のアンダーカット122ucは、上層位相シフト膜13pの剥がれや倒れの原因に繋がり、解像性や素子特性が悪化する可能性がある。   FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process in which an undercut occurs in the lower phase shift film when the lower phase shift film contains chromium. If the lower phase shift film contains chromium, the lower phase shift film is isotropically etched by oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based). As a result, as shown in FIG. 8, an undercut 122uc occurs in the lower phase shift film 122 containing chromium, and the line pattern of the lower phase shift film 122 becomes thinner than the upper phase shift film 13p. The undercut 122uc of the lower phase shift film 122 leads to peeling or falling of the upper phase shift film 13p, and there is a possibility that the resolution and the element characteristics are deteriorated.

また、図4(g)及び図5(h)の工程の後のレジストパターン17の剥離除去は、ドライエッチングにより行うことも可能だが、一般には剥離液によりウェット剥離する。
本発明の実施形態では、図4(a)から(g)及び図5(a)から(h)の任意の段階で、製品に欠陥がないかを調べる検査(以下、欠陥検査)を行ってよい。欠陥検査は、例えば外観検査である。欠陥検査にて、位相シフト膜パターン2pの開口部2hの領域に欠陥が検出されると、この欠陥を修正する工程が加えられる場合がある。欠陥の修正方法は、欠陥の種類や大きさにより様々に存在するが、上層位相シフト膜13pの一部が所望のサイズより大きくなる黒欠陥の場合は、フッ素系ガスを供給しつつ欠陥部分に電子線を照射することで欠陥部分のみを精度良くエッチングにより除去する修正方法が行われる。ここで、図4(d)に示す工程では、開口部2hの領域を下層位相シフト膜12が覆っている。下層位相シフト膜12は、ルテニウムを含有し、フッ素系ドライエッチング(F系)に対して耐性を有する。したがって、電子線修正時に透光性基板11がダメージを受けることを下層位相シフト膜12が防止する。これにより、より精度の良い修正が可能となる。
The resist pattern 17 after the steps of FIG. 4 (g) and FIG. 5 (h) can be removed by dry etching, but is generally wet-peeled with a remover.
In the embodiment of the present invention, an inspection (hereinafter, defect inspection) for inspecting a product for a defect is performed at any stage of FIGS. 4 (a) to 4 (g) and FIGS. 5 (a) to 5 (h). Good. The defect inspection is, for example, an appearance inspection. When a defect is detected in the area of the opening 2h of the phase shift film pattern 2p in the defect inspection, a step of correcting the defect may be added. There are various methods for repairing the defect depending on the type and size of the defect. However, in the case of a black defect in which a part of the upper phase shift film 13p is larger than a desired size, a fluorine-based gas is supplied to the defective portion. A correction method for removing only a defective portion by etching with high accuracy by irradiating an electron beam is performed. Here, in the step shown in FIG. 4D, the lower phase shift film 12 covers the region of the opening 2h. The lower layer phase shift film 12 contains ruthenium and has resistance to fluorine-based dry etching (F-based). Therefore, the lower phase shift film 12 prevents the translucent substrate 11 from being damaged when correcting the electron beam. This enables more accurate correction.

以上説明したように、本発明の実施形態に係る位相シフトマスクブランク10、20は、予め設定された波長(以下、所定波長)の露光光を透過させる透光性基板11と、透光性基板11上に設けられる位相シフト膜2と、を備える。所定波長は、例えば200nm以下である。位相シフト膜2は、透光性基板11上に設けられる下層位相シフト膜12と、下層位相シフト膜12上に設けられる上層位相シフト膜13と、を有する。上層位相シフト膜13は、フッ素系ドライエッチング(F系)でエッチング可能で、且つ酸素系ドライエッチング(O系)に対して耐性を有する。下層位相シフト膜12は、酸素系ドライエッチング(O系)でエッチング可能で、且つフッ素系ドライエッチング(F系)に対して耐性を有する。透光性基板11は、酸素系ドライエッチング(O系)に対して耐性を有する。   As described above, the phase shift mask blanks 10 and 20 according to the embodiment of the present invention include the translucent substrate 11 that transmits exposure light having a preset wavelength (hereinafter, a predetermined wavelength), and the translucent substrate. And a phase shift film 2 provided on the substrate 11. The predetermined wavelength is, for example, 200 nm or less. The phase shift film 2 has a lower layer phase shift film 12 provided on the light transmitting substrate 11 and an upper layer phase shift film 13 provided on the lower layer phase shift film 12. The upper phase shift film 13 can be etched by fluorine-based dry etching (F-based) and has resistance to oxygen-based dry etching (O-based). The lower phase shift film 12 can be etched by oxygen-based dry etching (O-based) and has resistance to fluorine-based dry etching (F-based). The translucent substrate 11 has resistance to oxygen-based dry etching (O-based).

ここで、「フッ素系ドライエッチング(F系)でエッチング可能で、且つ酸素系ドライエッチング(O系)に対して耐性を有する」とは、フッ素系ドライエッチング(F系)によるエッチングレートに対して、酸素系ドライエッチング(O系)によるエッチングレートは十分に小さく、酸素系ドライエッチング(O系)ではエッチングされない又はほぼエッチングされないことを意味する。同様に、「酸素系ドライエッチング(O系)でエッチング可能で、且つフッ素系ドライエッチング(F系)に対して耐性を有する」とは、酸素系ドライエッチング(F系)によるエッチングレートに対して、フッ素系ドライエッチング(F系)によるエッチングレートは十分に小さく、フッ素系ドライエッチング(F系)ではエッチングされない(または、ほぼエッチングされない)ことを意味する。本実施形態におおいて、「耐性を有する」とは、エッチングされない(または、ほぼエッチングされない)ことを意味する。   Here, “etchable by fluorine-based dry etching (F-based) and resistant to oxygen-based dry etching (O-based)” means that the etching rate by fluorine-based dry etching (F-based) is high. The etching rate by oxygen-based dry etching (O-based) is sufficiently small, which means that etching is not or almost not performed by oxygen-based dry etching (O-based). Similarly, “etchable by oxygen-based dry etching (O-based) and resistant to fluorine-based dry etching (F-based)” means that the etching rate by oxygen-based dry etching (F-based) is high. That is, the etching rate by the fluorine-based dry etching (F-based) is sufficiently small, which means that the etching is not performed (or almost not etched) by the fluorine-based dry etching (F-based). In the present embodiment, “having resistance” means that it is not etched (or almost not etched).

これによれば、上層位相シフト膜13をフッ素系ドライエッチング(F系)にて加工する際に、下層位相シフト膜12はエッチングされず(または、ほぼエッチングされず)、透光性基板11がフッ素系ドライエッチング(F系)に晒されることはない。また、下層位相シフト膜12の加工に用いられる酸素系ドライエッチング(O系)では透光性基板11はエッチングされない(または、ほぼエッチングされない)。したがって、上層位相シフト膜13と下層位相シフト膜12とからなる位相シフト膜2のエッチングにおいて、透光性基板11へのダメージが抑制される。透光性基板11の掘り込み量をゼロ(または、ほぼゼロ)にすることができる。   According to this, when the upper layer phase shift film 13 is processed by fluorine-based dry etching (F system), the lower layer phase shift film 12 is not etched (or almost not etched), and the light-transmitting substrate 11 is There is no exposure to fluorine-based dry etching (F-based). Further, in the oxygen-based dry etching (O-based) used for processing the lower layer phase shift film 12, the light transmitting substrate 11 is not etched (or almost not etched). Therefore, in etching the phase shift film 2 including the upper phase shift film 13 and the lower phase shift film 12, damage to the light transmitting substrate 11 is suppressed. The digging amount of the translucent substrate 11 can be reduced to zero (or almost zero).

これにより、位相シフトマスクブランク10、20から製造される位相シフトマスク100は、透光性基板11の掘り込み量のばらつきによって露光光の位相差が変化してしまうことを防ぐことができる。位相シフトマスク100は、位相シフト膜パターン2pの形状や、透光性基板11面内の位置に依存した位相差変化を解消することができる。
また、位相シフトマスクブランク10、20によれば、酸素系ドライエッチング(O系)にて下層位相シフト膜12が除去可能である。したがって、下層位相シフト膜12内部に発生したブランク欠陥を除去可能であるとともに、透光性基板11上に発生したブランク欠陥を修正可能である。
Thus, the phase shift mask 100 manufactured from the phase shift mask blanks 10 and 20 can prevent the phase difference of the exposure light from being changed due to the variation in the amount of digging of the translucent substrate 11. The phase shift mask 100 can eliminate the phase difference change depending on the shape of the phase shift film pattern 2p and the position in the surface of the light transmitting substrate 11.
According to the phase shift mask blanks 10 and 20, the lower phase shift film 12 can be removed by oxygen-based dry etching (O-based). Therefore, it is possible to remove a blank defect generated inside the lower phase shift film 12 and to correct a blank defect generated on the light transmitting substrate 11.

また、位相シフトマスクブランク10、20によれば、下層位相シフト膜12の加工に用いられる酸素系ドライエッチング(O系)に対して、透光性基板11、上層位相シフト膜13、遮光膜14は耐性を有し、特に透光性基板11に対してのエッチング選択比(下層位相シフト膜12のエッチングレートを透光性基板11のエッチングレートで除したもの)を非常に大きくすることが可能である。したがって、下層位相シフト膜12のオーバーエッチング(膜を抜ききるエッチング時間に対して、その後に延長して行うエッチング)を十分に行うことにより、下層位相シフト膜12の抜け不良を低減することが可能であり、位相シフトマスク100の品質にも有利である。特性の低下を抑制しつつ、ブランク欠陥の修正が可能な位相シフトマスクブランクを提供することができる。   Further, according to the phase shift mask blanks 10 and 20, the light transmitting substrate 11, the upper phase shift film 13, and the light shielding film 14 are not subjected to oxygen-based dry etching (O-based) used for processing the lower layer phase shift film 12. Has a resistance, and in particular, can greatly increase the etching selectivity with respect to the light transmitting substrate 11 (the etching rate of the lower phase shift film 12 divided by the etching rate of the light transmitting substrate 11). It is. Therefore, by sufficiently performing over-etching of the lower phase shift film 12 (etching that is extended after the etching time for removing the film), it is possible to reduce the omission failure of the lower phase shift film 12. This is also advantageous for the quality of the phase shift mask 100. A phase shift mask blank capable of correcting a blank defect while suppressing a decrease in characteristics can be provided.

また、下層位相シフト膜12はルテニウムを含有してもよい。これによれば、下層位相シフト膜12として、酸素系ドライエッチング(O系)でエッチング可能で、且つフッ素系ドライエッチング(F系)に対して耐性を有する膜を実現することができる。
また、下層位相シフト膜12は、ルテニウム単体、又はルテニウム含有量が50原子%以上100原子%未満のルテニウム化合物で構成されていてもよい。これによれば、下層位相シフト膜12として、酸素系ドライエッチング(O系)でエッチング可能で、且つフッ素系ドライエッチング(F系)に対して耐性を有する膜を実現することができる。
Further, the lower phase shift film 12 may contain ruthenium. According to this, a film that can be etched by oxygen-based dry etching (O-based) and has resistance to fluorine-based dry etching (F-based) can be realized as the lower phase shift film 12.
Further, lower phase shift film 12 may be composed of ruthenium alone or a ruthenium compound having a ruthenium content of 50 atomic% or more and less than 100 atomic%. According to this, a film that can be etched by oxygen-based dry etching (O-based) and has resistance to fluorine-based dry etching (F-based) can be realized as the lower phase shift film 12.

また、下層位相シフト膜12の厚さは、2nm以上20nm以下であってもよい。これによれば、下層位相シフト膜12は、フッ素系ドライエッチング(F系)に対する十分なエッチング耐性と、露光光に対する透過性を両立することができる。
また、上層位相シフト膜13は、ケイ素を含有し、且つモリブデン、チタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ニオブ、ハフニウム、窒素、酸素及び炭素から選ばれる1種以上の原子を含有してもよい。これによれば、上層位相シフト膜13として、フッ素系ドライエッチング(F系)でエッチング可能で、且つ酸素系ドライエッチング(O系)に対して耐性を有する膜を実現することができる。
Further, the thickness of lower phase shift film 12 may be not less than 2 nm and not more than 20 nm. According to this, the lower phase shift film 12 can achieve both sufficient etching resistance to fluorine-based dry etching (F-based) and transparency to exposure light.
The upper phase shift film 13 contains silicon and may contain one or more atoms selected from molybdenum, titanium, vanadium, cobalt, nickel, zirconium, niobium, hafnium, nitrogen, oxygen and carbon. . According to this, a film which can be etched by fluorine-based dry etching (F-based) and has resistance to oxygen-based dry etching (O-based) can be realized as the upper phase shift film 13.

また、位相シフトマスクブランク10、20は、上層位相シフト膜13上に設けられた遮光膜14、をさらに備えてもよい。遮光膜14は、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)、非酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl系)及びフッ素系ドライエッチングから選択される1種類以上のドライエッチングでエッチング可能で、且つフッ素系ドライエッチング(F系)及び酸素系ドライエッチング(O系)に対して耐性を有してもよい。上層位相シフト膜13は、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)及び非酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl系)に対して耐性を有してもよい。下層位相シフト膜12は、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)及び非酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl系)に対して耐性を有してもよい。   Further, the phase shift mask blanks 10 and 20 may further include a light shielding film 14 provided on the upper phase shift film 13. The light-shielding film 14 can be etched by one or more types of dry etching selected from oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based), non-oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl-based), and fluorine-based dry etching, and It may have resistance to fluorine-based dry etching (F-based) and oxygen-based dry etching (O-based). The upper phase shift film 13 may have resistance to oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based) and non-oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl-based). The lower phase shift film 12 may have resistance to oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based) and non-oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl-based).

ここで、「酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)、非酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl系)及びフッ素系ドライエッチングから選択される1種類以上のドライエッチングでエッチング可能で、且つフッ素系ドライエッチング(F系)及び酸素系ドライエッチング(O系)に対して耐性を有する」とは、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)、非酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl系)及びフッ素系ドライエッチングから選択される1種類以上のドライエッチングによるエッチングレートに対して、フッ素系ドライエッチング(F系)によるエッチングレート、又は、酸素系ドライエッチング(O系)によるエッチングレートは十分に小さく、フッ素系ドライエッチング(F系)又は酸素系ドライエッチング(O系)ではエッチングされない(または、ほぼエッチングされない)ことを意味する。   Here, it is possible to perform etching by one or more types of dry etching selected from oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based), non-oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl-based), and fluorine-based dry etching. Resists dry etching (F-based) and oxygen-based dry etching (O-based). "Oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based), non-oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl-based) The etching rate of fluorine-based dry etching (F-based) or the etching rate of oxygen-based dry etching (O-based) is sufficiently higher than the etching rate of one or more types of dry etching selected from the group consisting of fluorine-based dry etching and fluorine-based dry etching. Small, fluorine-based dry etching (F-based) or oxygen-based dry etching ( System) are not in etched (or means substantially not etched) that.

これによれば、遮光膜14は露光光を遮るため、位相シフトマスクブランク10、20に遮光領域(例えば、第2領域R2)を設けることができる。また、遮光膜14を酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)、非酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl系)及びフッ素系ドライエッチングから選択される1種類以上のドライエッチングにて加工する際に、上層位相シフト膜13及び下層位相シフト膜12はエッチングされない(または、ほぼエッチングされない)。また、上層位相シフト膜13をフッ素系ドライエッチング(F系)にて加工する際、及び、下層位相シフト膜12を酸素系ドライエッチング(O系)にて加工する際に、遮光膜14pはエッチングされない(または、ほぼエッチングされない)。これにより、製造装置は、遮光膜14pをマスクに上層位相シフト膜13及び下層位相シフト膜12を順次ドライエッチングすることが可能となる。   According to this, since the light shielding film 14 blocks the exposure light, a light shielding region (for example, the second region R2) can be provided in the phase shift mask blanks 10 and 20. Further, when the light shielding film 14 is processed by one or more types of dry etching selected from oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based), non-oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl-based) and fluorine-based dry etching. In addition, the upper phase shift film 13 and the lower phase shift film 12 are not etched (or almost not etched). Further, when the upper phase shift film 13 is processed by the fluorine-based dry etching (F-based) and when the lower phase shift film 12 is processed by the oxygen-based dry etching (O-based), the light shielding film 14p is etched. Not (or almost not etched). Thus, the manufacturing apparatus can sequentially dry-etch the upper phase shift film 13 and the lower phase shift film 12 using the light shielding film 14p as a mask.

本発明の実施形態に係る位相シフトマスク100は、上記の位相シフトマスクブランク10、20から製造される。位相シフトマスク100は、所定波長(例えば、200nm以下)の露光光を透過させる透光性基板11と、透光性基板11上に設けられ、所定形状を有する位相シフト膜パターン2pと、を備える。位相シフト膜パターン2pは、透光性基板11上に設けられた下層位相シフト膜12pと、下層位相シフト膜12p上に設けられた上層位相シフト膜13pと、を有する。上層位相シフト膜13pは、フッ素系ドライエッチング(F系)でエッチング可能で、且つ酸素系ドライエッチング(O系)に対して耐性を有する。下層位相シフト膜12pは、酸素系ドライエッチング(O系)でエッチング可能で、且つフッ素系ドライエッチング(F系)に対して耐性を有する。透光性基板11は、酸素系ドライエッチング(O系)に対して耐性を有する。これによれば、特性の低下を抑制しつつ、ブランク欠陥の修正が可能な位相シフトマスクを提供することができる。   The phase shift mask 100 according to the embodiment of the present invention is manufactured from the phase shift mask blanks 10 and 20 described above. The phase shift mask 100 includes a translucent substrate 11 that transmits exposure light of a predetermined wavelength (for example, 200 nm or less), and a phase shift film pattern 2p provided on the translucent substrate 11 and having a predetermined shape. . The phase shift film pattern 2p has a lower phase shift film 12p provided on the translucent substrate 11, and an upper phase shift film 13p provided on the lower phase shift film 12p. The upper phase shift film 13p can be etched by fluorine-based dry etching (F-based) and has resistance to oxygen-based dry etching (O-based). The lower phase shift film 12p can be etched by oxygen-based dry etching (O-based) and has resistance to fluorine-based dry etching (F-based). The translucent substrate 11 has resistance to oxygen-based dry etching (O-based). According to this, it is possible to provide a phase shift mask capable of correcting a blank defect while suppressing a decrease in characteristics.

下層位相シフト膜12pはルテニウムを含有してもよい。これによれば、下層位相シフト膜12pとして、酸素系ドライエッチング(O系)でエッチング可能で、且つフッ素系ドライエッチング(F系)に対して耐性を有する膜を実現することができる。
下層位相シフト膜12pは、ルテニウム単体、又はルテニウム含有量が50原子%以上100原子%未満のルテニウム化合物で構成されていてもよい。これによれば、下層位相シフト膜12pとして、酸素系ドライエッチング(O系)でエッチング可能で、且つフッ素系ドライエッチング(F系)に対して耐性を有する膜を実現することができる。
The lower phase shift film 12p may contain ruthenium. According to this, a film which can be etched by oxygen-based dry etching (O-based) and has resistance to fluorine-based dry etching (F-based) can be realized as the lower phase shift film 12p.
The lower layer phase shift film 12p may be composed of ruthenium alone or a ruthenium compound having a ruthenium content of 50 atomic% or more and less than 100 atomic%. According to this, a film which can be etched by oxygen-based dry etching (O-based) and has resistance to fluorine-based dry etching (F-based) can be realized as the lower phase shift film 12p.

下層位相シフト膜12pの厚さは、2nm以上20nm以下であってもよい。これによれば、下層位相シフト膜12pは、フッ素系ドライエッチング(F系)に対する十分なエッチング耐性と、露光光に対する透過性を両立することができる。
上層位相シフト膜13pは、ケイ素を含有し、且つモリブデン、チタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ニオブ、ハフニウム、窒素、酸素及び炭素から選ばれる1種以上の原子を含有してもよい。これによれば、上層位相シフト膜13pとして、フッ素系ドライエッチング(F系)でエッチング可能で、且つ酸素系ドライエッチング(O系)に対して耐性を有する膜を実現することができる。
The thickness of the lower phase shift film 12p may be 2 nm or more and 20 nm or less. According to this, the lower phase shift film 12p can achieve both sufficient etching resistance to fluorine-based dry etching (F-based) and transparency to exposure light.
The upper phase shift film 13p contains silicon and may contain one or more atoms selected from molybdenum, titanium, vanadium, cobalt, nickel, zirconium, niobium, hafnium, nitrogen, oxygen and carbon. According to this, a film which can be etched by fluorine-based dry etching (F-based) and has resistance to oxygen-based dry etching (O-based) can be realized as the upper phase shift film 13p.

位相シフトマスク100は、上層位相シフト膜13p上に設けられた遮光膜14p、をさらに備えてもよい。遮光膜14pは、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)、非酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl系)及びフッ素系ドライエッチングから選択される1種類以上のドライエッチングでエッチング可能で、且つフッ素系ドライエッチング(F系)及び酸素系ドライエッチング(O系)に対して耐性を有してもよい。上層位相シフト膜13pは、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)及び非酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl系)に対して耐性を有してもよい。下層位相シフト膜12は、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)及び非酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl系)に対して耐性を有してもよい。   The phase shift mask 100 may further include a light shielding film 14p provided on the upper phase shift film 13p. The light-shielding film 14p can be etched by one or more types of dry etching selected from oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based), non-oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl-based), and fluorine-based dry etching, and It may have resistance to fluorine-based dry etching (F-based) and oxygen-based dry etching (O-based). The upper phase shift film 13p may have resistance to oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based) and non-oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl-based). The lower phase shift film 12 may have resistance to oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl / O-based) and non-oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl-based).

これによれば、遮光膜14pは露光光を遮るため、位相シフトマスク100に遮光領域(例えば、第2領域R2)を設けることができる。また、位相シフトマスク100を製造する際に、製造装置は、遮光膜14pをマスクに上層位相シフト膜13及び下層位相シフト膜12を順次ドライエッチングして、上層位相シフト膜13及び下層位相シフト膜12を形成することができる。   According to this, since the light shielding film 14p shields the exposure light, a light shielding region (for example, the second region R2) can be provided in the phase shift mask 100. Further, when manufacturing the phase shift mask 100, the manufacturing apparatus sequentially dry-etches the upper phase shift film 13 and the lower phase shift film 12 using the light shielding film 14p as a mask, thereby forming the upper phase shift film 13 and the lower phase shift film. 12 can be formed.

本発明の実施形態に係る位相シフトマスクの製造方法は、位相シフトマスクブランク10、20を用いて位相シフトマスク100を製造する方法であって、遮光膜14に対して、酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl/O系)、非酸素含有塩素系ドライエッチング(Cl系)及びフッ素系エッチングから選択される1種類以上のドライエッチングを行って、遮光膜14に所定形状のパターンを形成する工程と、上層位相シフト膜13に対してフッ素系ドライエッチング(F系)を行って、上層位相シフト膜13に所定形状のパターンを形成する工程と、下層位相シフト膜12に対して酸素系ドライエッチング(O系)を行って、下層位相シフト膜12に所定形状のパターンを形成する工程とを含む。これによれば、特性の低下を抑制しつつ、ブランク欠陥の修正が可能な位相シフトマスクの製造方法を提供することができる。   The method for manufacturing the phase shift mask according to the embodiment of the present invention is a method for manufacturing the phase shift mask 100 using the phase shift mask blanks 10 and 20. (Cl / O-based), one or more types of dry etching selected from non-oxygen-containing chlorine-based dry etching (Cl-based) and fluorine-based etching to form a pattern of a predetermined shape on the light shielding film 14; A step of performing a fluorine-based dry etching (F-based) on the upper phase shift film 13 to form a pattern of a predetermined shape on the upper phase shift film 13; System) to form a pattern of a predetermined shape on the lower phase shift film 12. According to this, it is possible to provide a method of manufacturing a phase shift mask capable of correcting a blank defect while suppressing a decrease in characteristics.

以下、実施例により、本発明の実施形態を更に具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

(実施例1)
石英基板の上にイオンスパッタ装置を用いて、ルテニウムからなる下層位相シフト膜を5nmの厚さで成膜した。ターゲットはルテニウムを用い、スパッタガスはキセノンを用いた。この下層位相シフト膜の組成をESCAで分析したところ、Ru=100(原子%比)であった。
この下層位相シフト膜の上にDCスパッタ装置を用いて、ケイ素と窒素からなる上層位相シフト膜を60nmの厚さで成膜した。ターゲットはケイ素を用い、スパッタガスはアルゴンと窒素を用いた。この上層位相シフト膜の組成をESCAで分析したところ、Si:N=43:57(原子%比)であった。
(Example 1)
A lower phase shift film made of ruthenium was formed with a thickness of 5 nm on a quartz substrate by using an ion sputtering apparatus. Ruthenium was used as the target, and xenon was used as the sputtering gas. When the composition of this lower phase shift film was analyzed by ESCA, Ru = 100 (atomic% ratio).
An upper phase shift film made of silicon and nitrogen was formed with a thickness of 60 nm on the lower phase shift film using a DC sputtering apparatus. Silicon was used as a target, and argon and nitrogen were used as sputtering gases. When the composition of the upper phase shift film was analyzed by ESCA, Si: N was 43:57 (atomic% ratio).

この上層位相シフト膜の上にDCスパッタ装置を用いて、クロムと窒素からなる下層遮光膜を30nmの厚さで成膜した。ターゲットはクロムを用い、スパッタガスはアルゴンと窒素を用いた。この下層遮光膜の組成をESCAで分析したところ、Cr:N=90:10(原子%比)であった。
この下層遮光膜の上にDCスパッタ装置を用いて、クロムと酸素と窒素からなる上層遮光膜を20nmの厚さで成膜した。ターゲットはクロムを用い、スパッタガスはアルゴンと酸素と窒素を用いた。この上層遮光膜の組成をESCAで分析したところ、Cr:O:N=45:45:10(原子%比)であった。また、分光光度計にてこの上層遮光膜と下層遮光膜と上層位相シフト膜と下層位相シフト膜を合わせたArFエキシマレーザーの露光波長(193nm)での光学濃度(OD値)を測定したところ、3.0であった。
A lower light-shielding film made of chromium and nitrogen was formed to a thickness of 30 nm on the upper phase shift film using a DC sputtering apparatus. Chromium was used as the target, and argon and nitrogen were used as the sputtering gas. When the composition of this lower light-shielding film was analyzed by ESCA, Cr: N = 90: 10 (atomic% ratio).
An upper light-shielding film made of chromium, oxygen, and nitrogen was formed to a thickness of 20 nm on the lower light-shielding film using a DC sputtering apparatus. Chromium was used as a target, and argon, oxygen, and nitrogen were used as sputtering gases. When the composition of this upper light-shielding film was analyzed by ESCA, it was Cr: O: N = 45: 45: 10 (atomic% ratio). The optical density (OD value) at the exposure wavelength (193 nm) of an ArF excimer laser obtained by combining the upper light-shielding film, the lower light-shielding film, the upper phase shift film, and the lower phase shift film was measured by a spectrophotometer. 3.0.

このようにして、石英基板の上にルテニウムからなる下層位相シフト膜、ケイ素と窒素からなる上層位相シフト膜、クロムと窒素からなる下層遮光膜、クロムと酸素と窒素からなる上層遮光膜が積層された位相シフトマスクブランクを得た。
次に、この上層遮光膜上にネガ型化学増幅型電子線レジストを膜厚200nmでスピンコートし、パターンをドーズ量35μC/cmで電子ビーム描画し、110℃で10分間熱処理し、パドル現像で90秒間現像を行い、レジストパターンを形成した。
次に、ドライエッチング装置を用いて、上層遮光膜と下層遮光膜を連続してパターニングした。エッチングガスは塩素と酸素とヘリウムを用い、ガス圧力は5mTorr、ICP電力は400W、バイアスパワーは40Wに設定した。オーバーエッチングは100%行った。次に、レジストパターンを硫酸加水洗浄によって剥膜洗浄した。
In this manner, a lower phase shift film made of ruthenium, an upper phase shift film made of silicon and nitrogen, a lower light-shielding film made of chromium and nitrogen, and an upper light-shielding film made of chromium, oxygen and nitrogen are laminated on a quartz substrate. A phase shift mask blank was obtained.
Next, a negative chemically amplified electron beam resist is spin-coated on the upper light-shielding film at a film thickness of 200 nm, an electron beam is drawn at a dose of 35 μC / cm 2 , heat treatment is performed at 110 ° C. for 10 minutes, and paddle development is performed. For 90 seconds to form a resist pattern.
Next, the upper light-shielding film and the lower light-shielding film were continuously patterned using a dry etching apparatus. The etching gas used was chlorine, oxygen and helium, the gas pressure was set to 5 mTorr, the ICP power was set to 400 W, and the bias power was set to 40 W. Overetching was performed 100%. Next, the resist pattern was stripped and washed with sulfuric acid and water.

次に、ドライエッチング装置を用いて、上層位相シフト膜をパターニングした。エッチングガスはCFと酸素を用い、ガス圧力は5mTorr、ICP電力は400W、バイアスパワーは20Wに設定した。オーバーエッチングは50%行った。このドライエッチングの処理後に、下層位相シフト膜にこのドライエッチングによるダメージは発生しなかった。
次に、ドライエッチング装置を用いて、下層位相シフト膜をパターニングした。エッチングガスは酸素とヘリウムを用い、ガス圧力は5mTorr、ICP電力は400W、バイアスパワーは40Wに設定した。オーバーエッチングは100%行った。このドライエッチングの処理後に、上層遮光膜にこのドライエッチングによるダメージは発生しなかった。
Next, the upper phase shift film was patterned using a dry etching apparatus. The etching gas used was CF 4 and oxygen, the gas pressure was set to 5 mTorr, the ICP power was set to 400 W, and the bias power was set to 20 W. Overetching was performed 50%. After the dry etching, no damage was caused to the lower phase shift film by the dry etching.
Next, the lower phase shift film was patterned using a dry etching apparatus. The etching gas used was oxygen and helium, the gas pressure was set to 5 mTorr, the ICP power was set to 400 W, and the bias power was set to 40 W. Overetching was performed 100%. After the dry etching, no damage was caused to the upper light-shielding film by the dry etching.

次に、ポジ型レジスト膜をスピンコートし、レーザー描画装置によって描画を行った。その後、現像を行い、レジストパターンを形成した。
次に、ドライエッチング装置を用いて、上層遮光膜と下層遮光膜を連続して除去した。エッチングガスは塩素と酸素とヘリウムを用い、ガス圧力は10mTorr、ICP電力は500W、バイアスパワーは10Wに設定した。オーバーエッチングは200%行った。このドライエッチングの処理後に、上層位相シフト膜に対して下層位相シフト膜のラインパターンの寸法が細くなるアンダーカットは発生しなかった。
Next, a positive resist film was spin-coated, and writing was performed with a laser writing apparatus. Thereafter, development was performed to form a resist pattern.
Next, the upper light-shielding film and the lower light-shielding film were continuously removed using a dry etching apparatus. The etching gas used was chlorine, oxygen and helium, the gas pressure was 10 mTorr, the ICP power was 500 W, and the bias power was 10 W. Overetching was performed 200%. After this dry etching process, no undercut in which the line pattern of the lower phase shift film was thinner than the upper phase shift film did not occur.

次に、レジストパターンを硫酸加水洗浄によって剥離洗浄し、位相シフトマスクを得た。この位相シフトマスクの透過率と位相差をレーザーテック社製MPM193で測定したところ、ArFエキシマレーザーの露光波長(193nm)での石英基板の透過率に対する位相シフト膜部の透過率は11%、位相差は180度であった。また、この位相シフトマスクのマスク面内の位相差変化量を測定したところ、石英基板上にフッ素系ドライエッチング(F系)で加工可能な位相シフト膜を他の膜を介さずに積層した位相シフトマスクより70%改善することを確認した。また、この位相シフトマスクを複数枚作製し、欠陥検査にて位相シフト膜パターンの開口部に欠陥が発生する確率を調査したところ、石英基板上にアルミニウムを含むエッチングストッパーを積層した位相シフトマスクより3%改善し、石英基板上にタンタルやモリブデンを含む下層位相シフト膜を積層した位相シフトマスクより5%改善することを確認した。
次に、欠陥検査にて検出した石英基板上の欠陥の修正を試みたところ、接触型の針を用いた修正機やガスと電子線を用いた修正機やレーザーを用いた修正機にて、ウェハ露光後のウェハ基板上のレジスト寸法に影響を与えないように修正できることを確認した。
Next, the resist pattern was peeled and washed by sulfuric acid water washing to obtain a phase shift mask. When the transmittance and the phase difference of this phase shift mask were measured by MPM193 manufactured by Lasertec, the transmittance of the phase shift film portion with respect to the transmittance of the quartz substrate at the exposure wavelength of ArF excimer laser (193 nm) was 11%, and the phase difference was 11%. Was 180 degrees. When the amount of phase difference change in the mask plane of this phase shift mask was measured, a phase shift film that could be processed by fluorine dry etching (F system) on a quartz substrate without interposing another film was used. It was confirmed that it was improved by 70% over the shift mask. In addition, when a plurality of such phase shift masks were manufactured and the probability of occurrence of a defect in the opening of the phase shift film pattern was investigated by a defect inspection, the phase shift mask obtained by laminating an etching stopper containing aluminum on a quartz substrate was found. The improvement was 3%, and it was confirmed that the improvement was 5% compared to a phase shift mask in which a lower layer phase shift film containing tantalum or molybdenum was laminated on a quartz substrate.
Next, when trying to correct the defect on the quartz substrate detected by the defect inspection, a repair machine using a contact-type needle, a repair machine using gas and electron beam, or a repair machine using laser, It was confirmed that the correction could be made so as not to affect the resist dimensions on the wafer substrate after the wafer exposure.

(実施例2)
石英基板の上にイオンスパッタ装置を用いて、ルテニウムと窒素からなる下層位相シフト膜を10nmの厚さで成膜した。ターゲットはルテニウムを用い、スパッタガスはキセノンと窒素を用いた。この下層位相シフト膜の組成をESCAで分析したところ、Ru:N=90:10(原子%比)であった。
この下層位相シフト膜の上にDCスパッタ装置を用いて、ケイ素と酸素と窒素からなる上層位相シフト膜を65nmの厚さで成膜した。ターゲットはケイ素を用い、スパッタガスはアルゴンと酸素と窒素を用いた。この上層位相シフト膜の組成をESCAで分析したところ、Si:O:N=30:50:20(原子%比)であった。
(Example 2)
A lower phase shift film made of ruthenium and nitrogen was formed to a thickness of 10 nm on a quartz substrate by using an ion sputtering apparatus. The target used was ruthenium, and the sputtering gas used was xenon and nitrogen. When the composition of this lower phase shift film was analyzed by ESCA, Ru: N = 90: 10 (atomic% ratio).
Using a DC sputtering apparatus, an upper phase shift film made of silicon, oxygen and nitrogen was formed on this lower phase shift film to a thickness of 65 nm. Silicon was used as a target, and argon, oxygen, and nitrogen were used as sputtering gases. When the composition of this upper phase shift film was analyzed by ESCA, Si: O: N = 30: 50: 20 (atomic% ratio).

この上層位相シフト膜の上にDCスパッタ装置を用いて、クロムと窒素からなる下層遮光膜を30nmの厚さで成膜した。ターゲットはクロムを用い、スパッタガスはアルゴンと窒素を用いた。この下層遮光膜の組成をESCAで分析したところ、Cr:N=90:10(原子%比)であった。
この下層遮光膜の上にDCスパッタ装置を用いて、クロムと酸素と窒素からなる上層遮光膜を20nmの厚さで成膜した。ターゲットはクロムを用い、スパッタガスはアルゴンと酸素と窒素を用いた。この上層遮光膜の組成をESCAで分析したところ、Cr:O:N=45:45:10(原子%比)であった。また、分光光度計にてこの上層遮光膜と下層遮光膜と上層位相シフト膜と下層位相シフト膜を合わせたArFエキシマレーザーの露光波長(193nm)での光学濃度(OD値)を測定したところ、3.0であった。
A lower light-shielding film made of chromium and nitrogen was formed to a thickness of 30 nm on the upper phase shift film using a DC sputtering apparatus. Chromium was used as the target, and argon and nitrogen were used as the sputtering gas. When the composition of this lower light-shielding film was analyzed by ESCA, Cr: N = 90: 10 (atomic% ratio).
An upper light-shielding film made of chromium, oxygen, and nitrogen was formed to a thickness of 20 nm on the lower light-shielding film using a DC sputtering apparatus. Chromium was used as a target, and argon, oxygen, and nitrogen were used as sputtering gases. When the composition of this upper light-shielding film was analyzed by ESCA, it was Cr: O: N = 45: 45: 10 (atomic% ratio). The optical density (OD value) at the exposure wavelength (193 nm) of an ArF excimer laser obtained by combining the upper light-shielding film, the lower light-shielding film, the upper phase shift film, and the lower phase shift film was measured by a spectrophotometer. 3.0.

この上層遮光膜の上にDCスパッタ装置を用いて、ケイ素と酸素からなるエッチングマスク膜を10nmの厚さで成膜した。ターゲットはケイ素を用い、スパッタガスはアルゴンと酸素を用いた。このエッチングマスク膜の組成をESCAで分析したところ、Si:O=33:67(原子%比)であった。
このようにして、石英基板の上にルテニウムと窒素からなる下層位相シフト膜、ケイ素と酸素と窒素からなる上層位相シフト膜、クロムと窒素からなる下層遮光膜、クロムと酸素と窒素からなる上層遮光膜、ケイ素と酸素からなるエッチングマスク膜が積層された位相シフトマスクブランクを得た。
An etching mask film made of silicon and oxygen was formed with a thickness of 10 nm on the upper light-shielding film by using a DC sputtering device. Silicon was used as a target, and argon and oxygen were used as sputtering gases. When the composition of this etching mask film was analyzed by ESCA, Si: O = 33: 67 (atomic% ratio).
Thus, on the quartz substrate, the lower phase shift film made of ruthenium and nitrogen, the upper phase shift film made of silicon, oxygen, and nitrogen, the lower light-shielding film made of chromium and nitrogen, and the upper light-shielded film made of chromium, oxygen, and nitrogen A phase shift mask blank in which a film and an etching mask film composed of silicon and oxygen were laminated was obtained.

次に、このエッチングマスク膜上にネガ型化学増幅型電子線レジストを膜厚150nmでスピンコートし、パターンをドーズ量35μC/cmで電子ビーム描画し、110℃で10分間熱処理し、パドル現像で90秒間現像を行い、レジストパターンを形成した。
次に、ドライエッチング装置を用いて、エッチングマスク膜をパターニングした。エッチングガスはCFと酸素を用い、ガス圧力は5mTorr、ICP電力は400W、バイアスパワーは20Wに設定した。オーバーエッチングは100%行った。次に、レジストパターンを硫酸加水洗浄によって剥膜洗浄した。
Next, a negative chemically amplified electron beam resist is spin-coated on the etching mask film with a film thickness of 150 nm, an electron beam is drawn at a dose of 35 μC / cm 2 , heat treatment is performed at 110 ° C. for 10 minutes, and paddle development is performed. For 90 seconds to form a resist pattern.
Next, the etching mask film was patterned using a dry etching apparatus. The etching gas used was CF 4 and oxygen, the gas pressure was set to 5 mTorr, the ICP power was set to 400 W, and the bias power was set to 20 W. Overetching was performed 100%. Next, the resist pattern was stripped and washed with sulfuric acid and water.

次に、ドライエッチング装置を用いて、上層遮光膜と下層遮光膜を連続してパターニングした。エッチングガスは塩素と酸素とヘリウムを用い、ガス圧力は5mTorr、ICP電力は400W、バイアスパワーは40Wに設定した。オーバーエッチングは100%行った。
次に、ドライエッチング装置を用いて、上層位相シフト膜のパターニングとエッチングマスク膜の除去を行った。エッチングガスはCFと酸素を用い、ガス圧力は5mTorr、ICP電力は400W、バイアスパワーは20Wに設定した。オーバーエッチングは上層位相シフト膜に対して50%行った。このドライエッチングの処理後に、下層位相シフト膜にこのドライエッチングによるダメージは発生しなかった。
Next, the upper light-shielding film and the lower light-shielding film were continuously patterned using a dry etching apparatus. The etching gas used was chlorine, oxygen and helium, the gas pressure was 5 mTorr, the ICP power was 400 W, and the bias power was 40 W. Overetching was performed 100%.
Next, the upper phase shift film was patterned and the etching mask film was removed using a dry etching apparatus. The etching gas used was CF 4 and oxygen, the gas pressure was set to 5 mTorr, the ICP power was set to 400 W, and the bias power was set to 20 W. Overetching was performed on the upper phase shift film by 50%. After the dry etching, no damage was caused to the lower phase shift film by the dry etching.

次に、ドライエッチング装置を用いて、下層位相シフト膜をパターニングした。エッチングガスは酸素とヘリウムを用い、ガス圧力は5mTorr、ICP電力は400W、バイアスパワーは40Wに設定した。オーバーエッチングは100%行った。このドライエッチングの処理後に、上層遮光膜にこのドライエッチングによるダメージは発生しなかった。
次に、ポジ型レジスト膜をスピンコートし、レーザー描画装置によって描画を行った。その後、現像を行い、レジストパターンを形成した。
次に、ドライエッチング装置を用いて、上層遮光膜と下層遮光膜を連続して除去した。エッチングガスは塩素と酸素とヘリウムを用い、ガス圧力は10mTorr、ICP電力は500W、バイアスパワーは10Wに設定した。オーバーエッチングは200%行った。このドライエッチングの処理後に、上層位相シフト膜に対して下層位相シフト膜のラインパターンの寸法が細くなるアンダーカットは発生しなかった。
Next, the lower phase shift film was patterned using a dry etching apparatus. The etching gas used was oxygen and helium, the gas pressure was set to 5 mTorr, the ICP power was set to 400 W, and the bias power was set to 40 W. Overetching was performed 100%. After the dry etching, no damage was caused to the upper light-shielding film by the dry etching.
Next, a positive resist film was spin-coated, and writing was performed with a laser writing apparatus. Thereafter, development was performed to form a resist pattern.
Next, the upper light-shielding film and the lower light-shielding film were continuously removed using a dry etching apparatus. The etching gas used was chlorine, oxygen and helium, the gas pressure was set to 10 mTorr, the ICP power was set to 500 W, and the bias power was set to 10 W. Overetching was performed 200%. After this dry etching process, no undercut in which the line pattern of the lower phase shift film was thinner than the upper phase shift film did not occur.

次に、レジストパターンを硫酸加水洗浄によって剥離洗浄し、位相シフトマスクを得た。この位相シフトマスクの透過率と位相差をレーザーテック社製MPM193で測定したところ、ArFエキシマレーザーの露光波長(193nm)での石英基板の透過率に対する位相シフト膜部の透過率は11%、位相差は180度であった。また、この位相シフトマスクのマスク面内の位相差変化量を測定したところ、石英基板上にフッ素系ドライエッチング(F系)で加工可能な位相シフト膜を他の膜を介さずに積層した位相シフトマスクより70%改善することを確認した。また、この位相シフトマスクを複数枚作製し、欠陥検査にて位相シフト膜パターンの開口部に欠陥が発生する確率を調査したところ、石英基板上にアルミニウムを含むエッチングストッパーを積層した位相シフトマスクより3%改善し、石英基板上にタンタルやモリブデンを含む下層位相シフト膜を積層した位相シフトマスクより5%改善することを確認した。
次に、欠陥検査にて検出した石英基板上の欠陥の修正を試みたところ、接触型の針を用いた修正機やガスと電子線を用いた修正機やレーザーを用いた修正機にて、ウェハ露光後のウェハ基板上のレジスト寸法に影響を与えないように修正できることを確認した。
Next, the resist pattern was peeled and washed by sulfuric acid water washing to obtain a phase shift mask. When the transmittance and the phase difference of this phase shift mask were measured by MPM193 manufactured by Lasertec, the transmittance of the phase shift film portion with respect to the transmittance of the quartz substrate at the exposure wavelength of ArF excimer laser (193 nm) was 11%, and the phase difference was 11%. Was 180 degrees. When the amount of phase difference change in the mask plane of this phase shift mask was measured, a phase shift film that could be processed by fluorine dry etching (F system) on a quartz substrate without interposing another film was used. It was confirmed that it was improved by 70% over the shift mask. In addition, when a plurality of such phase shift masks were manufactured and the probability of occurrence of a defect in the opening of the phase shift film pattern was investigated by a defect inspection, the phase shift mask obtained by laminating an etching stopper containing aluminum on a quartz substrate was found. The improvement was 3%, and it was confirmed that the improvement was 5% compared to a phase shift mask in which a lower layer phase shift film containing tantalum or molybdenum was laminated on a quartz substrate.
Next, when trying to correct the defect on the quartz substrate detected by the defect inspection, a repair machine using a contact-type needle, a repair machine using gas and electron beam, or a repair machine using laser, It was confirmed that the correction could be made so as not to affect the resist dimensions on the wafer substrate after the wafer exposure.

(実施例3)
石英基板の上にイオンスパッタ装置を用いて、ルテニウムとホウ素からなる下層位相シフト膜を10nmの厚さで成膜した。ターゲットはルテニウムを用い、スパッタガスはキセノンとホウ素を用いた。この下層位相シフト膜の組成をESCAで分析したところ、Ru:B=70:30(原子%比)であった。
この下層位相シフト膜の上に2つのターゲットを用いたDCスパッタ装置を用いて、ケイ素とモリブデンと酸素と窒素からなる上層位相シフト膜を70nmの厚さで成膜した。ターゲットはモリブデンとケイ素を用い、スパッタガスはアルゴンと酸素と窒素を用いた。この上層位相シフト膜の組成をESCAで分析したところ、Si:Mo:O:N=20:10:25:45(原子%比)であった。
(Example 3)
A lower phase shift film made of ruthenium and boron was formed with a thickness of 10 nm on a quartz substrate by using an ion sputtering apparatus. Ruthenium was used as the target, and xenon and boron were used as the sputtering gas. When the composition of this lower phase shift film was analyzed by ESCA, Ru: B = 70: 30 (atomic% ratio).
An upper phase shift film made of silicon, molybdenum, oxygen, and nitrogen was formed to a thickness of 70 nm on the lower phase shift film using a DC sputtering apparatus using two targets. Molybdenum and silicon were used as targets, and argon, oxygen, and nitrogen were used as sputtering gases. When the composition of this upper phase shift film was analyzed by ESCA, Si: Mo: O: N was 20: 10: 25: 45 (atomic% ratio).

この上層位相シフト膜の上にDCスパッタ装置を用いて、タンタルと窒素からなる遮光膜を30nmの厚さで成膜した。ターゲットはタンタルを用い、スパッタガスはアルゴンと窒素を用いた。この遮光膜の組成をESCAで分析したところ、タンタル:N=70:30(原子%比)であった。また、分光光度計にてこの遮光膜と上層位相シフト膜と下層位相シフト膜を合わせたArFエキシマレーザーの露光波長(193nm)での光学濃度(OD値)を測定したところ、3.0であった。
この遮光膜の上にDCスパッタ装置を用いて、クロムと窒素からなるエッチングマスク膜を10nmの厚さで成膜した。ターゲットはクロムを用い、スパッタガスはアルゴンと窒素を用いた。この遮光膜の組成をESCAで分析したところ、Cr:N=90:10(原子%比)であった。
Using a DC sputtering apparatus, a light-shielding film made of tantalum and nitrogen was formed to a thickness of 30 nm on the upper phase shift film. Tantalum was used as a target, and argon and nitrogen were used as sputtering gases. When the composition of this light-shielding film was analyzed by ESCA, tantalum: N = 70: 30 (atomic% ratio). Further, the optical density (OD value) at an exposure wavelength (193 nm) of an ArF excimer laser obtained by combining the light-shielding film, the upper phase shift film and the lower phase shift film with a spectrophotometer was 3.0. Was.
An etching mask film made of chromium and nitrogen was formed with a thickness of 10 nm on the light-shielding film using a DC sputtering device. Chromium was used as the target, and argon and nitrogen were used as the sputtering gas. When the composition of this light-shielding film was analyzed by ESCA, Cr: N = 90: 10 (atomic% ratio).

このようにして、石英基板の上にルテニウムとホウ素からなる下層位相シフト膜、ケイ素とモリブデンと酸素と窒素からなる上層位相シフト膜、タンタルと窒素からなる遮光膜、クロムと窒素からなるエッチングマスク膜が積層された位相シフトマスクブランクを得た。
次に、このエッチングマスク膜上にネガ型化学増幅型電子線レジストを膜厚150nmでスピンコートし、パターンをドーズ量35μC/cmで電子ビーム描画し、110℃で10分間熱処理し、パドル現像で90秒間現像を行い、レジストパターンを形成した。
Thus, a lower phase shift film made of ruthenium and boron, an upper phase shift film made of silicon, molybdenum, oxygen, and nitrogen, a light-shielding film made of tantalum and nitrogen, and an etching mask film made of chromium and nitrogen on a quartz substrate Was obtained to obtain a phase shift mask blank.
Next, a negative chemically amplified electron beam resist is spin-coated on the etching mask film with a film thickness of 150 nm, an electron beam is drawn at a dose of 35 μC / cm 2 , heat treatment is performed at 110 ° C. for 10 minutes, and paddle development is performed. For 90 seconds to form a resist pattern.

次に、ドライエッチング装置を用いて、エッチングマスク膜をパターニングした。エッチングガスは塩素と酸素とヘリウムを用い、ガス圧力は5mTorr、ICP電力は400W、バイアスパワーは40Wに設定した。オーバーエッチングは100%行った。次に、レジストパターンを硫酸加水洗浄によって剥膜洗浄した。
次に、ドライエッチング装置を用いて、遮光膜をパターニングした。エッチングガスは塩素とヘリウムを用い、ガス圧力は5mTorr、ICP電力は400W、バイアスパワーは40Wに設定した。オーバーエッチングは100%行った。
Next, the etching mask film was patterned using a dry etching apparatus. The etching gas used was chlorine, oxygen and helium, the gas pressure was 5 mTorr, the ICP power was 400 W, and the bias power was 40 W. Overetching was performed 100%. Next, the resist pattern was stripped and washed with sulfuric acid and water.
Next, the light-shielding film was patterned using a dry etching apparatus. The etching gas used was chlorine and helium, the gas pressure was 5 mTorr, the ICP power was 400 W, and the bias power was 40 W. Overetching was performed 100%.

次に、ドライエッチング装置を用いて、上層位相シフト膜をパターニングした。エッチングガスはCFと酸素を用い、ガス圧力は5mTorr、ICP電力は400W、バイアスパワーは20Wに設定した。オーバーエッチングは50%行った。このドライエッチングの処理後に、下層位相シフト膜にこのドライエッチングによるダメージは発生しなかった。
次に、ドライエッチング装置を用いて、下層位相シフト膜をパターニングした。エッチングガスは酸素とヘリウムを用い、ガス圧力は5mTorr、ICP電力は400W、バイアスパワーは40Wに設定した。オーバーエッチングは100%行った。
Next, the upper phase shift film was patterned using a dry etching apparatus. The etching gas used was CF 4 and oxygen, the gas pressure was set to 5 mTorr, the ICP power was set to 400 W, and the bias power was set to 20 W. Overetching was performed 50%. After the dry etching, no damage was caused to the lower phase shift film by the dry etching.
Next, the lower phase shift film was patterned using a dry etching apparatus. The etching gas used was oxygen and helium, the gas pressure was set to 5 mTorr, the ICP power was set to 400 W, and the bias power was set to 40 W. Overetching was performed 100%.

次に、ドライエッチング装置を用いて、エッチングマスク膜を除去した。エッチングガスは塩素と酸素とヘリウムを用い、ガス圧力は10mTorr、ICP電力は500W、バイアスパワーは10Wに設定した。オーバーエッチングは200%行った。このドライエッチングの処理後に、上層位相シフト膜に対して下層位相シフト膜のラインパターンの寸法が細くなるアンダーカットは発生しなかった。
次に、ポジ型レジスト膜をスピンコートし、レーザー描画装置によって描画を行った。その後、現像を行い、レジストパターンを形成した。
次に、ドライエッチング装置を用いて、遮光膜を除去した。エッチングガスは塩素とヘリウムを用い、ガス圧力は10mTorr、ICP電力は500W、バイアスパワーは10Wに設定した。オーバーエッチングは200%行った。このドライエッチングの処理後に、上層位相シフト膜に対して下層位相シフト膜のラインパターンの寸法が細くなるアンダーカットは発生しなかった。
Next, the etching mask film was removed using a dry etching apparatus. The etching gas used was chlorine, oxygen and helium, the gas pressure was set to 10 mTorr, the ICP power was set to 500 W, and the bias power was set to 10 W. Overetching was performed 200%. After this dry etching process, no undercut in which the line pattern of the lower phase shift film was thinner than the upper phase shift film did not occur.
Next, a positive resist film was spin-coated, and writing was performed with a laser writing apparatus. Thereafter, development was performed to form a resist pattern.
Next, the light-shielding film was removed using a dry etching apparatus. The etching gas used was chlorine and helium, the gas pressure was 10 mTorr, the ICP power was 500 W, and the bias power was 10 W. Overetching was performed 200%. After this dry etching process, no undercut in which the line pattern of the lower phase shift film was thinner than the upper phase shift film did not occur.

次に、レジストパターンを硫酸加水洗浄によって剥離洗浄し、位相シフトマスクを得た。この位相シフトマスクの透過率と位相差をレーザーテック社製MPM193で測定したところ、ArFエキシマレーザーの露光波長(193nm)での石英基板の透過率に対する位相シフト膜部の透過率は12%、位相差は180度であった。また、この位相シフトマスクのマスク面内の位相差変化量を測定したところ、石英基板上にフッ素系ドライエッチング(F系)で加工可能な位相シフト膜を他の膜を介さずに積層した位相シフトマスクより70%改善することを確認した。また、この位相シフトマスクを複数枚作製し、欠陥検査にて位相シフト膜パターンの開口部に欠陥が発生する確率を調査したところ、石英基板上にアルミニウムを含むエッチングストッパーを積層した位相シフトマスクより3%改善し、石英基板上にタンタルやモリブデンを含む下層位相シフト膜を積層した位相シフトマスクより5%改善することを確認した。
次に、欠陥検査にて検出した石英基板上の欠陥の修正を試みたところ、接触型の針を用いた修正機やガスと電子線を用いた修正機やレーザーを用いた修正機にて、ウェハ露光後のウェハ基板上のレジスト寸法に影響を与えないように修正できることを確認した。
Next, the resist pattern was peeled and washed by sulfuric acid water washing to obtain a phase shift mask. When the transmittance and the phase difference of this phase shift mask were measured by MPM193 manufactured by Lasertec, the transmittance of the phase shift film portion with respect to the transmittance of the quartz substrate at the exposure wavelength of ArF excimer laser (193 nm) was 12%, and the phase difference was 12%. Was 180 degrees. When the amount of phase difference change in the mask plane of this phase shift mask was measured, a phase shift film that could be processed by fluorine dry etching (F system) on a quartz substrate without interposing another film was used. It was confirmed that it was improved by 70% over the shift mask. In addition, when a plurality of such phase shift masks were manufactured and the probability of occurrence of a defect in the opening of the phase shift film pattern was investigated by a defect inspection, the phase shift mask obtained by laminating an etching stopper containing aluminum on a quartz substrate was found. The improvement was 3%, and it was confirmed that the improvement was 5% compared to a phase shift mask in which a lower layer phase shift film containing tantalum or molybdenum was laminated on a quartz substrate.
Next, when trying to correct the defect on the quartz substrate detected by the defect inspection, a repair machine using a contact-type needle, a repair machine using gas and electron beam, or a repair machine using laser, It was confirmed that the correction could be made so as not to affect the resist dimensions on the wafer substrate after the wafer exposure.

(実施例4)
石英基板の上にイオンスパッタ装置を用いて、ルテニウムとニオブからなる下層位相シフト膜を5nmの厚さで成膜した。ターゲットはルテニウム・ニオブを用い、スパッタガスはキセノンと窒素を用いた。この下層位相シフト膜の組成をESCAで分析したところ、Ru:Nb=85:15(原子%比)であった。
この下層位相シフト膜の上に2つのターゲットを用いたDCスパッタ装置を用いて、ケイ素とモリブデンと酸素と窒素からなる上層位相シフト膜を68nmの厚さで成膜した。ターゲットはモリブデンとケイ素を用い、スパッタガスはアルゴンと酸素と窒素を用いた。この上層位相シフト膜の組成をESCAで分析したところ、Si:Mo:O:N=40:8:7:45(原子%比)であった。
(Example 4)
A lower phase shift film made of ruthenium and niobium was formed to a thickness of 5 nm on a quartz substrate by using an ion sputtering apparatus. The target used was ruthenium-niobium, and the sputtering gas used was xenon and nitrogen. When the composition of this lower phase shift film was analyzed by ESCA, Ru: Nb = 85: 15 (atomic% ratio).
An upper phase shift film made of silicon, molybdenum, oxygen and nitrogen was formed to a thickness of 68 nm on the lower phase shift film using a DC sputtering apparatus using two targets. Molybdenum and silicon were used as targets, and argon, oxygen, and nitrogen were used as sputtering gases. When the composition of this upper phase shift film was analyzed by ESCA, Si: Mo: O: N = 40: 8: 7: 45 (atomic% ratio).

この上層位相シフト膜の上にDCスパッタ装置を用いて、クロムと窒素と炭素からなる下層遮光膜を25nmの厚さで成膜した。ターゲットはクロムを用い、スパッタガスはアルゴンと窒素と炭素を用いた。この下層遮光膜の組成をESCAで分析したところ、Cr:N:C=85:10:5(原子%比)であった。
この下層遮光膜の上にDCスパッタ装置を用いて、クロムと酸素と窒素からなる上層遮光膜を15nmの厚さで成膜した。ターゲットはクロムを用い、スパッタガスはアルゴンと酸素と窒素を用いた。この上層遮光膜の組成をESCAで分析したところ、Cr:O:N=45:45:10(原子%比)であった。また、分光光度計にてこの上層遮光膜と下層遮光膜と上層位相シフト膜と下層位相シフト膜を合わせたArFエキシマレーザーの露光波長(193nm)での光学濃度(OD値)を測定したところ、3.0であった。
Using a DC sputtering device, a lower light-shielding film made of chromium, nitrogen, and carbon was formed to a thickness of 25 nm on the upper phase shift film. Chromium was used as the target, and argon, nitrogen and carbon were used as the sputtering gas. When the composition of this lower light-shielding film was analyzed by ESCA, it was found that Cr: N: C = 85: 10: 5 (atomic% ratio).
An upper light-shielding film made of chromium, oxygen, and nitrogen was formed to a thickness of 15 nm on the lower light-shielding film using a DC sputtering apparatus. Chromium was used as a target, and argon, oxygen, and nitrogen were used as sputtering gases. When the composition of this upper light-shielding film was analyzed by ESCA, it was Cr: O: N = 45: 45: 10 (atomic% ratio). Further, the optical density (OD value) at the exposure wavelength (193 nm) of an ArF excimer laser obtained by combining the upper light-shielding film, the lower light-shielding film, the upper phase shift film, and the lower phase shift film was measured by a spectrophotometer. 3.0.

この上層遮光膜の上にDCスパッタ装置を用いて、ケイ素と酸素からなるエッチングマスク膜を10nmの厚さで成膜した。ターゲットはケイ素を用い、スパッタガスはアルゴンと酸素を用いた。このエッチングマスク膜の組成をESCAで分析したところ、Si:O=33:67(原子%比)であった。
このようにして、石英基板の上にルテニウムとニオブからなる下層位相シフト膜、ケイ素とモリブデンと酸素と窒素からなる上層位相シフト膜、クロムと窒素と炭素からなる下層遮光膜、クロムと酸素と窒素からなる上層遮光膜、ケイ素と酸素からなるエッチングマスク膜が積層された位相シフトマスクブランクを得た。
An etching mask film made of silicon and oxygen was formed with a thickness of 10 nm on the upper light-shielding film by using a DC sputtering device. Silicon was used as a target, and argon and oxygen were used as sputtering gases. When the composition of this etching mask film was analyzed by ESCA, Si: O = 33: 67 (atomic% ratio).
Thus, a lower phase shift film made of ruthenium and niobium, an upper phase shift film made of silicon, molybdenum, oxygen, and nitrogen, a lower light-shielding film made of chromium, nitrogen, and carbon, chromium, oxygen, and nitrogen are formed on a quartz substrate. A phase shift mask blank in which an upper light-shielding film made of and an etching mask film made of silicon and oxygen is laminated.

次に、このエッチングマスク膜上にネガ型化学増幅型電子線レジストを膜厚150nmでスピンコートし、パターンをドーズ量35μC/cmで電子ビーム描画し、110℃で10分間熱処理し、パドル現像で90秒間現像を行い、レジストパターンを形成した。
次に、ドライエッチング装置を用いて、エッチングマスク膜をパターニングした。エッチングガスはCFと酸素を用い、ガス圧力は5mTorr、ICP電力は400W、バイアスパワーは20Wに設定した。オーバーエッチングは100%行った。次に、レジストパターンを硫酸加水洗浄によって剥膜洗浄した。
Next, a negative chemically amplified electron beam resist is spin-coated on the etching mask film with a film thickness of 150 nm, an electron beam is drawn at a dose of 35 μC / cm 2 , heat treatment is performed at 110 ° C. for 10 minutes, and paddle development is performed. For 90 seconds to form a resist pattern.
Next, the etching mask film was patterned using a dry etching apparatus. The etching gas used was CF 4 and oxygen, the gas pressure was set to 5 mTorr, the ICP power was set to 400 W, and the bias power was set to 20 W. Overetching was performed 100%. Next, the resist pattern was stripped and washed with sulfuric acid and water.

次に、ドライエッチング装置を用いて、上層遮光膜と下層遮光膜を連続してパターニングした。エッチングガスは塩素と酸素とヘリウムを用い、ガス圧力は5mTorr、ICP電力は400W、バイアスパワーは40Wに設定した。オーバーエッチングは100%行った。
次に、ドライエッチング装置を用いて、上層位相シフト膜のパターニングとエッチングマスク膜の除去を行った。エッチングガスはCFと酸素を用い、ガス圧力は5mTorr、ICP電力は400W、バイアスパワーは20Wに設定した。オーバーエッチングは上層位相シフト膜に対して50%行った。このドライエッチングの処理後に、下層位相シフト膜にこのドライエッチングによるダメージは発生しなかった。
Next, the upper light-shielding film and the lower light-shielding film were continuously patterned using a dry etching apparatus. The etching gas used was chlorine, oxygen and helium, the gas pressure was 5 mTorr, the ICP power was 400 W, and the bias power was 40 W. Overetching was performed 100%.
Next, the upper phase shift film was patterned and the etching mask film was removed using a dry etching apparatus. The etching gas used was CF 4 and oxygen, the gas pressure was set to 5 mTorr, the ICP power was set to 400 W, and the bias power was set to 20 W. Overetching was performed on the upper phase shift film by 50%. After the dry etching, no damage was caused to the lower phase shift film by the dry etching.

次に、ドライエッチング装置を用いて、下層位相シフト膜をパターニングした。エッチングガスは酸素とヘリウムを用い、ガス圧力は5mTorr、ICP電力は400W、バイアスパワーは40Wに設定した。オーバーエッチングは100%行った。このドライエッチングの処理後に、上層遮光膜にこのドライエッチングによるダメージは発生しなかった。
次に、ポジ型レジスト膜をスピンコートし、レーザー描画装置によって描画を行った。その後、現像を行い、レジストパターンを形成した。
次に、ドライエッチング装置を用いて、上層遮光膜と下層遮光膜を連続して除去した。エッチングガスは塩素と酸素とヘリウムを用い、ガス圧力は10mTorr、ICP電力は500W、バイアスパワーは10Wに設定した。オーバーエッチングは200%行った。このドライエッチングの処理後に、上層位相シフト膜に対して下層位相シフト膜のラインパターンの寸法が細くなるアンダーカットは発生しなかった。
Next, the lower phase shift film was patterned using a dry etching apparatus. The etching gas used was oxygen and helium, the gas pressure was set to 5 mTorr, the ICP power was set to 400 W, and the bias power was set to 40 W. Overetching was performed 100%. After the dry etching, no damage was caused to the upper light-shielding film by the dry etching.
Next, a positive resist film was spin-coated, and writing was performed with a laser writing apparatus. Thereafter, development was performed to form a resist pattern.
Next, the upper light-shielding film and the lower light-shielding film were continuously removed using a dry etching apparatus. The etching gas used was chlorine, oxygen and helium, the gas pressure was set to 10 mTorr, the ICP power was set to 500 W, and the bias power was set to 10 W. Overetching was performed 200%. After this dry etching process, no undercut in which the line pattern of the lower phase shift film was thinner than the upper phase shift film did not occur.

次に、レジストパターンを硫酸加水洗浄によって剥離洗浄し、位相シフトマスクを得た。この位相シフトマスクの透過率と位相差をレーザーテック社製MPM193で測定したところ、ArFエキシマレーザーの露光波長(193nm)での石英基板の透過率に対する位相シフト膜部の透過率は4%、位相差は180度であった。また、この位相シフトマスクのマスク面内の位相差変化量を測定したところ、石英基板上にフッ素系ドライエッチング(F系)で加工可能な位相シフト膜を他の膜を介さずに積層した位相シフトマスクより70%改善することを確認した。また、この位相シフトマスクを複数枚作製し、欠陥検査にて位相シフト膜パターンの開口部に欠陥が発生する確率を調査したところ、石英基板上にアルミニウムを含むエッチングストッパーを積層した位相シフトマスクより3%改善し、石英基板上にタンタルやモリブデンを含む下層位相シフト膜を積層した位相シフトマスクより5%改善することを確認した。
次に、欠陥検査にて検出した石英基板上の欠陥の修正を試みたところ、接触型の針を用いた修正機やガスと電子線を用いた修正機やレーザーを用いた修正機にて、ウェハ露光後のウェハ基板上のレジスト寸法に影響を与えないように修正できることを確認した。
Next, the resist pattern was peeled and washed by sulfuric acid water washing to obtain a phase shift mask. When the transmittance and the phase difference of this phase shift mask were measured by MPM193 manufactured by Lasertec, the transmittance of the phase shift film portion was 4% of the transmittance of the quartz substrate at the exposure wavelength of ArF excimer laser (193 nm), and the phase difference was 4%. Was 180 degrees. When the amount of phase difference change in the mask plane of this phase shift mask was measured, a phase shift film that could be processed by fluorine dry etching (F system) on a quartz substrate without interposing another film was used. It was confirmed that it was improved by 70% over the shift mask. In addition, when a plurality of such phase shift masks were manufactured and the probability of occurrence of a defect in the opening of the phase shift film pattern was investigated by a defect inspection, the phase shift mask obtained by laminating an etching stopper containing aluminum on a quartz substrate was found. The improvement was 3%, and it was confirmed that the improvement was 5% compared to a phase shift mask in which a lower layer phase shift film containing tantalum or molybdenum was laminated on a quartz substrate.
Next, when trying to correct the defect on the quartz substrate detected by the defect inspection, a repair machine using a contact-type needle, a repair machine using gas and electron beam, or a repair machine using laser, It was confirmed that the correction could be made so as not to affect the resist dimensions on the wafer substrate after the wafer exposure.

(変形例)
本発明の実施形態は、種々の変形例が可能である。例えば、実施形態の変形例では、遮光膜14、14pがルテニウムを含有してもよい。遮光膜14、14pは、ルテニウム単体、又はルテニウム含有量が50原子%以上100原子%未満のルテニウム化合物で構成されていてもよい。また、この場合、下層位相シフト膜12、12pはクロムを含有してもよい。下層位相シフト膜12、12pは、クロム単体又は、クロムと、窒素、酸素及び炭素から選ばれる1種以上とを含有する単層膜であってもよい。
(Modification)
Various modifications of the embodiment of the present invention are possible. For example, in a modified example of the embodiment, the light shielding films 14 and 14p may contain ruthenium. The light-shielding films 14 and 14p may be composed of ruthenium alone or a ruthenium compound having a ruthenium content of 50 atomic% or more and less than 100 atomic%. In this case, lower phase shift films 12 and 12p may contain chromium. The lower layer phase shift films 12 and 12p may be a single layer film containing chromium alone or chromium and at least one selected from nitrogen, oxygen and carbon.

このような構成であれば、遮光膜14を酸素系ドライエッチング(O系)で加工して、パターンを有する遮光膜14pを形成することが可能となる。また、遮光膜14、14pの下地である上層位相シフト膜13は酸素系ドライエッチング(O系)に対して耐性を有する。このため、遮光膜14の加工に際して、上層位相シフト膜13はエッチングされない(または、ほぼエッチングされない)。したがって、遮光膜14の加工に際して、上層位相シフト膜13へのダメージが抑制される。これにより、位相シフト膜パターン2pの開口部2hに欠陥が発生する可能性を低減することができる。なお、遮光膜14がルテニウムを含有する場合、そのパターニングにはシリコン酸化膜(SiO)などで構成されるハードマスクを用いることが好ましい。これにより、ハードマスクがダメージを受けることを抑制しつつ、遮光膜14を所定形状にパターニングすることができる。 With such a configuration, the light-shielding film 14 can be processed by oxygen-based dry etching (O-based) to form the light-shielding film 14p having a pattern. Further, the upper phase shift film 13, which is the base of the light-shielding films 14, 14p, has resistance to oxygen-based dry etching (O-based). Therefore, when processing the light shielding film 14, the upper phase shift film 13 is not etched (or almost not etched). Therefore, when processing the light shielding film 14, damage to the upper phase shift film 13 is suppressed. Thereby, the possibility that a defect occurs in the opening 2h of the phase shift film pattern 2p can be reduced. When the light-shielding film 14 contains ruthenium, it is preferable to use a hard mask composed of a silicon oxide film (SiO 2 ) for patterning. This makes it possible to pattern the light-shielding film 14 into a predetermined shape while preventing the hard mask from being damaged.

本発明では、位相シフトマスクブランクの組成及び膜厚及び層構造と、これを用いた位相シフトマスクの製造工程及び条件を適切な範囲で選択したので、例えば、28nm以下のロジック系デバイス、又は30nm以下のメモリ系デバイス製造に対応した、微細なパターンを高精度で形成した位相シフトマスクを提供することができる。   In the present invention, since the composition, thickness and layer structure of the phase shift mask blank and the manufacturing process and conditions of the phase shift mask using the same are selected within an appropriate range, for example, a logic device of 28 nm or less or 30 nm It is possible to provide a phase shift mask in which a fine pattern is formed with high precision, corresponding to the following memory device manufacturing.

2・・・位相シフト膜
2p・・・位相シフト膜パターン
10、20・・・位相シフトマスクブランク
11・・・透光性基板(露光波長に対して透明な基板)
12・・・下層位相シフト膜
12p・・・(所定形状のパターンが形成された)下層位相シフト膜
13・・・上層位相シフト膜
13p・・・(所定形状のパターンが形成された)上層位相シフト膜
14・・・遮光膜
14p・・・(所定形状のパターンが形成された)遮光膜
15・・・ハードマスク膜
16、17・・・レジストパターン
100・・・位相シフトマスク
2 ... Phase shift film 2p ... Phase shift film pattern 10, 20 ... Phase shift mask blank 11 ... Transparent substrate (substrate transparent to exposure wavelength)
12 ... Lower phase shift film 12p ... (predetermined pattern formed) Lower phase shift film 13 ... Upper phase shift film 13p ... (predetermined pattern formed) upper phase Shift film 14 ... Light-shielding film 14p ... Light-shielding film 15 (on which a pattern of a predetermined shape is formed) 15 ... Hard mask films 16, 17 ... Resist pattern 100 ... Phase shift mask

Claims (13)

予め設定された波長の光を透過させる透光性基板と、
前記透光性基板上に設けられる位相シフト膜と、を備え、
前記位相シフト膜は、
前記透光性基板上に設けられる下層位相シフト膜と、
前記下層位相シフト膜上に設けられる上層位相シフト膜と、を有し、
前記上層位相シフト膜は、フッ素系ドライエッチングでエッチング可能で、且つ酸素系ドライエッチングに対して耐性を有し、
前記下層位相シフト膜は、酸素系ドライエッチングでエッチング可能で、且つフッ素系ドライエッチングに対して耐性を有し、
前記透光性基板は、酸素系ドライエッチングに対して耐性を有する、位相シフトマスクブランク。
A translucent substrate that transmits light of a preset wavelength,
A phase shift film provided on the translucent substrate,
The phase shift film,
A lower phase shift film provided on the translucent substrate,
And an upper phase shift film provided on the lower phase shift film,
The upper phase shift film can be etched by fluorine-based dry etching, and has resistance to oxygen-based dry etching,
The lower phase shift film can be etched by oxygen-based dry etching, and has resistance to fluorine-based dry etching,
A phase shift mask blank, wherein the translucent substrate has resistance to oxygen-based dry etching.
前記下層位相シフト膜はルテニウムを含有する、請求項1に記載の位相シフトマスクブランク。   The phase shift mask blank according to claim 1, wherein the lower phase shift film contains ruthenium. 前記下層位相シフト膜は、ルテニウム単体、又はルテニウム含有量が50原子%以上100原子%未満のルテニウム化合物からなる、請求項2に記載の位相シフトマスクブランク。   3. The phase shift mask blank according to claim 2, wherein the lower phase shift film is made of ruthenium alone or a ruthenium compound having a ruthenium content of 50 at% or more and less than 100 at%. 前記下層位相シフト膜の厚さは、2nm以上20nm以下である、請求項2又は3に記載の位相シフトマスクブランク。   4. The phase shift mask blank according to claim 2, wherein the thickness of the lower phase shift film is 2 nm or more and 20 nm or less. 5. 前記上層位相シフト膜は、ケイ素を含有し、且つモリブデン、チタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ニオブ、ハフニウム、窒素、酸素及び炭素から選ばれる1種以上の原子を含有する、請求項1から4のいずれか1項に記載の位相シフトマスクブランク。   The upper layer phase shift film contains silicon, and contains one or more atoms selected from molybdenum, titanium, vanadium, cobalt, nickel, zirconium, niobium, hafnium, nitrogen, oxygen and carbon. 5. The phase shift mask blank according to any one of 4. 前記上層位相シフト膜上に設けられた遮光膜、をさらに備え、
前記遮光膜は、酸素含有塩素系ドライエッチング、非酸素含有塩素系ドライエッチング及びフッ素系ドライエッチングから選択される1種類以上のドライエッチングでエッチング可能で、且つフッ素系ドライエッチング及び酸素系ドライエッチングに対して耐性を有し、
前記上層位相シフト膜は、酸素含有塩素系ドライエッチング及び非酸素含有塩素系ドライエッチングに対して耐性を有し、
前記下層位相シフト膜は、酸素含有塩素系ドライエッチング及び非酸素含有塩素系ドライエッチングに対して耐性を有する、請求項1から5のいずれか1項に記載の位相シフトマスクブランク。
A light shielding film provided on the upper layer phase shift film,
The light-shielding film can be etched by one or more types of dry etching selected from oxygen-containing chlorine-based dry etching, non-oxygen-containing chlorine-based dry etching, and fluorine-based dry etching. Resistant to
The upper phase shift film has resistance to oxygen-containing chlorine-based dry etching and non-oxygen-containing chlorine-based dry etching,
The phase shift mask blank according to any one of claims 1 to 5, wherein the lower phase shift film has resistance to oxygen-containing chlorine-based dry etching and non-oxygen-containing chlorine-based dry etching.
予め設定された波長の光を透過させる透光性基板と、
前記透光性基板上に設けられ、予め設定された形状を有する位相シフト膜パターンと、を備え、
前記位相シフト膜パターンは、
前記透光性基板上に設けられた下層位相シフト膜と、
前記下層位相シフト膜上に設けられた上層位相シフト膜と、を有し、
前記上層位相シフト膜は、フッ素系ドライエッチングでエッチング可能で、且つ酸素系ドライエッチングに対して耐性を有し、
前記下層位相シフト膜は、酸素系ドライエッチングでエッチング可能で、且つフッ素系ドライエッチングに対して耐性を有し、
前記透光性基板は、酸素系ドライエッチングに対して耐性を有する、位相シフトマスク。
A translucent substrate that transmits light of a preset wavelength,
A phase shift film pattern provided on the light-transmitting substrate and having a preset shape,
The phase shift film pattern,
A lower phase shift film provided on the translucent substrate,
An upper phase shift film provided on the lower phase shift film,
The upper phase shift film can be etched by fluorine-based dry etching, and has resistance to oxygen-based dry etching,
The lower phase shift film can be etched by oxygen-based dry etching, and has resistance to fluorine-based dry etching,
The phase shift mask, wherein the light-transmitting substrate has resistance to oxygen-based dry etching.
前記下層位相シフト膜はルテニウムを含有する、請求項7に記載の位相シフトマスク。   The phase shift mask according to claim 7, wherein the lower phase shift film contains ruthenium. 前記下層位相シフト膜は、ルテニウム単体、又はルテニウム含有量が50原子%以上100原子%未満のルテニウム化合物からなる、請求項8に記載の位相シフトマスク。   9. The phase shift mask according to claim 8, wherein the lower phase shift film is made of ruthenium alone or a ruthenium compound having a ruthenium content of 50 at% or more and less than 100 at%. 前記下層位相シフト膜の厚さは、2nm以上20nm以下である、請求項8又は9に記載の位相シフトマスク。   10. The phase shift mask according to claim 8, wherein the thickness of the lower phase shift film is 2 nm or more and 20 nm or less. 前記上層位相シフト膜は、ケイ素を含有し、且つモリブデン、チタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ニオブ、ハフニウム、窒素、酸素及び炭素から選ばれる1種以上の原子を含有する、請求項7から10のいずれか1項に記載の位相シフトマスク。   The upper phase shift film contains silicon, and contains at least one atom selected from molybdenum, titanium, vanadium, cobalt, nickel, zirconium, niobium, hafnium, nitrogen, oxygen and carbon. 11. The phase shift mask according to any one of items 10 to 10. 前記上層位相シフト膜上に設けられた遮光膜、をさらに備え、
前記遮光膜は、酸素含有塩素系ドライエッチング、非酸素含有塩素系ドライエッチング及びフッ素系ドライエッチングから選択される1種類以上のドライエッチングでエッチング可能で、且つフッ素系ドライエッチング及び酸素系ドライエッチングに対して耐性を有し、
前記上層位相シフト膜は、酸素含有塩素系ドライエッチング及び非酸素含有塩素系ドライエッチングに対して耐性を有し、
前記下層位相シフト膜は、酸素含有塩素系ドライエッチング及び非酸素含有塩素系ドライエッチングに対して耐性を有する、請求項7から11のいずれか1項に記載の位相シフトマスク。
A light shielding film provided on the upper layer phase shift film,
The light-shielding film can be etched by one or more types of dry etching selected from oxygen-containing chlorine-based dry etching, non-oxygen-containing chlorine-based dry etching, and fluorine-based dry etching. Resistant to
The upper phase shift film has resistance to oxygen-containing chlorine-based dry etching and non-oxygen-containing chlorine-based dry etching,
The phase shift mask according to any one of claims 7 to 11, wherein the lower phase shift film has resistance to oxygen-containing chlorine-based dry etching and non-oxygen-containing chlorine-based dry etching.
請求項1から6のいずれか1項に記載の位相シフトマスクブランクを用いて位相シフトマスクを製造する方法であって、
前記上層位相シフト膜上に設けられた遮光膜に対して、酸素含有塩素系ドライエッチング、非酸素含有塩素系ドライエッチング及びフッ素系エッチングから選択される1種類以上のドライエッチングを行って、前記遮光膜に予め設定された形状のパターンを形成する工程と、
前記上層位相シフト膜に対してフッ素系ドライエッチングを行って、前記上層位相シフト膜に予め設定された形状のパターンを形成する工程と、
前記下層位相シフト膜に対して酸素系ドライエッチングを行って、前記下層位相シフト膜に予め設定された形状のパターンを形成する工程とを含む、位相シフトマスクの製造方法。
A method for manufacturing a phase shift mask using the phase shift mask blank according to any one of claims 1 to 6,
The light-shielding film provided on the upper phase shift film is subjected to one or more types of dry etching selected from oxygen-containing chlorine-based dry etching, non-oxygen-containing chlorine-based dry etching, and fluorine-based etching, to thereby provide the light-shielding film. Forming a pattern of a preset shape on the film;
Performing a fluorine-based dry etching on the upper phase shift film to form a pattern having a predetermined shape on the upper phase shift film;
Performing oxygen-based dry etching on the lower phase shift film to form a pattern having a predetermined shape on the lower phase shift film.
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