JP2023099947A - Phase shift mask blank, phase shift mask, production method - Google Patents

Phase shift mask blank, phase shift mask, production method Download PDF

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正弘 関根
Masahiro Sekine
成浩 諸沢
Narihiro Morosawa
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Abstract

To improve adhesion between a phase shift layer and a resist layer and also improve shape accuracy of a phase shift pattern.SOLUTION: A phase shift mask blank 10B includes a mask layer to be a phase shift mask 10, wherein the phase shift mask blank includes a phase shift layer 12 which is laminated on a transparent substrate 11 and contains chromium, oxygen and carbon, wherein the phase shift layer has an oxygen level of 70% or more over the entire area in its thickness direction, and the phase shift layer includes a high carbon region 12c having a carbon level of 3.5 atm% or more on a surface remote from the transparent substrate in the thickness direction.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスク、製造方法に用いて好適な技術に関する。 The present invention relates to techniques suitable for use in phase shift mask blanks, phase shift masks, and manufacturing methods.

液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイなどのFPD(flat panel display,フラットパネルディスプレイ)の製造、あるいは、半導体装置の製造では、フォトレジスト工程において、マスク層を用いている。
この場合、マスク層としては、石英基板にクロム化合物でマスク層を形成したマスクブランクスが用いられることがある。
2. Description of the Related Art In the manufacture of FPDs (flat panel displays) such as liquid crystal displays and organic EL displays, or in the manufacture of semiconductor devices, a mask layer is used in a photoresist process.
In this case, mask blanks in which a mask layer is formed on a quartz substrate using a chromium compound may be used as the mask layer.

ここで、FPD等に用いられる大型マスクは、パターニングにWETエッチングを用いることが一般的である。このような、ウェットエッチングプロセスでは、クロム系材料からなるマスク層にレジスト層を積層して、レジスト層をパターニングした後、クロムエッチャントに浸漬、またはスプレー状にして、エッチングをおこなって、パターニングされたマスク層を形成している。
これにより、透明基板の露出したパターンの配置されていない透光領域と、透明基板に遮光層が積層された遮光領域等とが、隣接して配置されたフォトマスクを製造する。(特許文献1)。
Here, it is common to use WET etching for patterning large masks used for FPDs and the like. In such a wet etching process, after laminating a resist layer on a mask layer made of a chromium-based material and patterning the resist layer, etching is performed by immersing or spraying a chromium etchant to form a patterned mask. forming a mask layer.
As a result, a photomask is manufactured in which the light-transmitting region in which the exposed pattern of the transparent substrate is not arranged and the light-shielding region in which the light-shielding layer is laminated on the transparent substrate are arranged adjacent to each other. (Patent document 1).

近年、高精細化が大きく進行しており、それに伴いフォトマスクの微細化も進展している。そのため、従来から用いられている遮光膜を用いたマスクだけでなく、エッヂ強調型の位相シフトマスクの必要性が高まっている。
従来、位相シフトマスクとしては、露光の際に大きなコントラストを求められるので、石英基板にマスク層としてクロム化合物で位相シフト層を形成し、その上部にクロム膜の様な金属膜で遮光層(バイナリ層)を形成されたリム型の位相シフトマスクが用いられることがある。
この際、WETエッチングで用いるエッチングストップ膜として、モリブデンシリサイド膜のようなシリサイド膜を用いることが知られている(特許文献2)。
In recent years, there has been a great progress toward higher definition, and along with this, the miniaturization of photomasks has also progressed. Therefore, there is an increasing need for edge-enhanced phase shift masks as well as conventional masks using light-shielding films.
Conventionally, a phase shift mask is required to have a high contrast during exposure. Therefore, a phase shift layer is formed of a chromium compound as a mask layer on a quartz substrate, and a light shielding layer (binary A rim type phase shift mask with a layer) formed thereon may be used.
At this time, it is known to use a silicide film such as a molybdenum silicide film as an etching stop film used in WET etching (Patent Document 2).

特開2019-008114号公報JP 2019-008114 A 国際公開第2013/190786号WO2013/190786

しかし、近頃、半導体装置製造とは異なり、FPDの製造においては、位相シフトマスクとして、Cr-PSMと称するクロム系の位相シフト層が単層でガラス基板に積層された位相シフトマスクを用いてこれらの微細パターンを形成することがある。これは、近年スマートフォン等のディスプレイの高精細化が進展し、これに伴いディスプレイ用マスクにおいて微細パターンの形成が求められているためであり、Cr-PSMはクロム膜のみをマスク材料に用いることで、比較的簡便に位相シフト効果を使うことにより微細パターンの形成が可能になるといった理由による。 Recently, however, unlike semiconductor device manufacturing, in FPD manufacturing, a phase shift mask in which a chromium-based phase shift layer called Cr-PSM is laminated as a single layer on a glass substrate is used as a phase shift mask. may form fine patterns. This is because, in recent years, the display of smartphones and the like has become increasingly high-definition, and along with this, the formation of fine patterns in display masks is required. The reason is that fine patterns can be formed by relatively simply using the phase shift effect.

このように、クロム系のマスク層を有する位相シフトマスクブランクスにおいて、レジスト層とクロム系のマスク層との密着性が充分でないと、エッチャントがレジスト層とクロム系のマスク層との間に浸み込んで、形成されるマスクパターンの形状が悪化する。特に、クロム系の単層としてマスク層が形成されている場合に、これを改善したいという強い要求があった。 As described above, in phase shift mask blanks having a chromium-based mask layer, if the adhesion between the resist layer and the chromium-based mask layer is insufficient, the etchant penetrates between the resist layer and the chromium-based mask layer. As a result, the shape of the formed mask pattern deteriorates. In particular, when the mask layer is formed as a chromium-based single layer, there has been a strong demand to improve this.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
1.マスク層における光学特性を維持したまま、レジスト層との密着性の改善を図ること。
2.ウェットエッチングによるマスク層のパターニングにおいて、パターン形状の精細性を向上すること。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to achieve the following objects.
1. To improve adhesion to a resist layer while maintaining the optical properties of the mask layer.
2. To improve the definition of a pattern shape in patterning a mask layer by wet etching.

本願発明者らは、位相シフト層とレジスト層との密着性が低下して、エッチャントが浸み込み、パターニング形状が崩れてしまう原因を以下のように考察した。 The inventors of the present application considered the following reasons why the adhesion between the phase shift layer and the resist layer is lowered, the etchant permeates, and the patterned shape is destroyed.

クロム化合物からなる位相シフト層は、必要な位相シフト能他の光学特性を有するために、酸素含有量が非常に多い。したがって、レジスト層に密着する必要のある表面での酸素濃度も、同様に高い。このため、クロム化合物からなる位相シフト層は、その表面における親水性が高くなり、レジスト層との密着性が低下する。 A phase-shifting layer made of a chromium compound has a very high oxygen content in order to have the necessary phase-shifting power and other optical properties. Therefore, the oxygen concentration at the surface that needs to adhere to the resist layer is similarly high. For this reason, the phase shift layer made of a chromium compound has a surface with high hydrophilicity, and the adhesion to the resist layer is lowered.

このため、ウェットエッチング工程において、クロム系のマスク層とレジスト層との間にエッチャントが浸み込んでしまい、この界面付近においてエッチングが進行して不必要な部分まで除去されてしまう。この結果、レジストパターンの縁部に沿って、ガラス基板表面に対して垂直に形成されることが期待されるマスク層の膜厚方向に延在する側面において、レジストパターンの下側に彫り込まれて傾斜した部分が形成される。つまり、この切欠部分に対応して、位相シフトパターンにおけるパターン形状の正確性が低下してしまうという現象が発生する。 Therefore, in the wet etching process, the etchant penetrates between the chromium-based mask layer and the resist layer, and etching progresses in the vicinity of this interface to remove unnecessary portions. As a result, along the edge of the resist pattern, on the side surface extending in the film thickness direction of the mask layer expected to be formed perpendicular to the glass substrate surface, the mask layer is etched under the resist pattern. A sloped portion is formed. In other words, a phenomenon occurs in which the accuracy of the pattern shape in the phase shift pattern is lowered corresponding to the notch portion.

したがって、位相シフトパターンの形状正確性を維持するためには、位相シフト層とレジスト層との密着性を向上することが必要である。この実現のためには、位相シフト層表面において疎水性を向上すること、すなわち、位相シフト層表面において水に対する接触角を大きくすることが効果的であると考えた。同時に、位相シフト層全体における位相シフト能、光学特性を変化させずに、維持することが重要である。
これらの点を考慮して、本願発明者らは、次のように、本発明を完成した。
Therefore, in order to maintain the shape accuracy of the phase shift pattern, it is necessary to improve the adhesion between the phase shift layer and the resist layer. In order to realize this, it was considered effective to improve the hydrophobicity of the surface of the phase shift layer, that is, to increase the contact angle of water on the surface of the phase shift layer. At the same time, it is important to keep the phase-shifting ability and optical properties of the entire phase-shifting layer unchanged.
Taking these points into consideration, the inventors of the present application completed the present invention as follows.

(1)本発明の一態様にかかる位相シフトマスクブランクスは、
位相シフトマスクとなるマスク層を有する位相シフトマスクブランクスであって、
透明基板に積層されてクロムと酸素と炭素とを含有する位相シフト層を有し、
前記位相シフト層は、膜厚方向の全域で酸素濃度が70%以上とされ、
前記位相シフト層は、膜厚方向で前記透明基板から離間する表面に、炭素濃度が3.5atm%以上となる高炭素領域を有する、
ことにより上記課題を解決した。
(2)本発明の位相シフトマスクブランクスは、上記(1)において、
前記位相シフト層における前記高炭素領域が、膜厚方向で10nm以下である、
ことができる。
(3)本発明の位相シフトマスクブランクスは、上記(1)または(2)において、
前記位相シフト層における前記高炭素領域表面の、水の接触角が50度以上である、
ことができる。
(4)本発明の位相シフトマスクブランクスは、上記(1)から(3)のいずれかにおいて、
前記透明基板に積層された前記マスク層の最表面に前記位相シフト層が位置する、
ことができる。
(5)本発明の他の態様にかかる位相シフトマスクブランクスの製造方法は、上記(1)から(4)のいずれか記載の位相シフトマスクブランクスの製造方法であって、
前記透明基板にクロムと酸素とを含有する前記位相シフト層を積層する位相シフト層成膜工程を有し、
前記位相シフト層成膜工程において、積層される前記位相シフト層の表面に炭素を含有させて前記高炭素領域を形成する、
ことができる。
(6)本発明の位相シフトマスクブランクスの製造方法は、上記(5)において、
前記位相シフト層成膜工程において、
スパッタリングにおける供給ガスとして、炭素含有ガスの分圧を設定することにより前記位相シフト層の表面に炭素を含有させて前記高炭素領域を形成する、
ことができる。
(7)本発明の他の態様にかかる位相シフトマスクは、上記(1)から(4)のいずれか記載の位相シフトマスクブランクスから製造されるか、または、上記(5)または(6)記載の位相シフトマスクブランクスの製造方法により製造される位相シフトマスクであって、
マスクパターンにおいて、前記位相シフト層から形成された位相シフトパターンは、膜厚方向の全域で酸素濃度が70%以上とされ、かつ、膜厚方向で前記透明基板から離間する表面に、炭素濃度が3.5atm%以上となる高炭素領域を有する、
ことができる。
(8)本発明の位相シフトマスクは、上記(7)において、
前記位相シフトパターンにおける前記高炭素領域が、膜厚方向で10nm以下である、
ことができる。
(9)本発明の位相シフトマスクは、上記(7)または(8)において、
前記位相シフトパターンにおける前記高炭素領域表面の、水の接触角が50度以上である、
ことができる。
(10)本発明の位相シフトマスクは、上記(7)から(9)のいずれかにおいて、
前記透明基板に積層された前記マスクパターンの最表面に前記位相シフトパターンが位置する、
ことができる。
(11)本発明の他の態様にかかる位相シフトマスクの製造方法は、上記(7)から(10)のいずれか記載の位相シフトマスクの製造方法であって、
前記マスク層にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記位相シフト層にパターンを形成する位相シフトパターン形成工程と、
を有し、
前記位相シフトパターン形成工程において、前記高炭素領域が残存する、
ことができる。
(1) A phase shift mask blank according to one aspect of the present invention is
A phase shift mask blank having a mask layer serving as a phase shift mask,
having a phase shift layer laminated on a transparent substrate and containing chromium, oxygen and carbon;
The phase shift layer has an oxygen concentration of 70% or more in the entire thickness direction,
The phase shift layer has a high carbon region with a carbon concentration of 3.5 atm% or more on a surface separated from the transparent substrate in the film thickness direction.
Thus, the above problem was solved.
(2) In the phase shift mask blanks of the present invention, in (1) above,
The high carbon region in the phase shift layer is 10 nm or less in the film thickness direction,
be able to.
(3) The phase shift mask blank of the present invention is the above (1) or (2),
The contact angle of water on the surface of the high carbon region in the phase shift layer is 50 degrees or more.
be able to.
(4) The phase shift mask blanks of the present invention, in any one of (1) to (3) above,
wherein the phase shift layer is positioned on the outermost surface of the mask layer laminated on the transparent substrate;
be able to.
(5) A method for manufacturing a phase shift mask blank according to another aspect of the present invention is the method for manufacturing a phase shift mask blank according to any one of (1) to (4) above,
A phase shift layer forming step of laminating the phase shift layer containing chromium and oxygen on the transparent substrate,
In the phase shift layer forming step, carbon is contained in the surface of the phase shift layer to be laminated to form the high carbon region.
be able to.
(6) The method for manufacturing a phase shift mask blank of the present invention is the above (5),
In the phase shift layer forming step,
forming the high-carbon region by setting the partial pressure of a carbon-containing gas as a supply gas in sputtering to contain carbon in the surface of the phase shift layer;
be able to.
(7) A phase shift mask according to another aspect of the present invention is manufactured from the phase shift mask blanks described in any one of (1) to (4) above, or the phase shift mask blanks described in (5) or (6) above A phase shift mask manufactured by the phase shift mask blank manufacturing method of
In the mask pattern, the phase shift pattern formed from the phase shift layer has an oxygen concentration of 70% or more in the entire film thickness direction, and a surface separated from the transparent substrate in the film thickness direction has a carbon concentration. Having a high carbon region of 3.5 atm% or more,
be able to.
(8) The phase shift mask of the present invention is the above (7),
The high carbon region in the phase shift pattern is 10 nm or less in the film thickness direction,
be able to.
(9) The phase shift mask of the present invention is the above (7) or (8),
The contact angle of water on the surface of the high carbon region in the phase shift pattern is 50 degrees or more.
be able to.
(10) The phase shift mask of the present invention, in any one of (7) to (9) above,
wherein the phase shift pattern is positioned on the outermost surface of the mask pattern laminated on the transparent substrate;
be able to.
(11) A method of manufacturing a phase shift mask according to another aspect of the present invention is the method of manufacturing a phase shift mask according to any one of (7) to (10) above,
a resist pattern forming step of forming a resist pattern on the mask layer;
A phase shift pattern forming step of forming a pattern on the phase shift layer;
has
In the phase shift pattern forming step, the high carbon region remains,
be able to.

(1)本発明の一態様にかかる位相シフトマスクブランクスは、
位相シフトマスクとなるマスク層を有する位相シフトマスクブランクスであって、
透明基板に積層されてクロムと酸素と炭素とを含有する位相シフト層を有し、
前記位相シフト層は、膜厚方向の全域で酸素濃度が70%以上とされ、
前記位相シフト層は、膜厚方向で前記透明基板から離間する表面に、炭素濃度が3.5atm%以上となる高炭素領域を有する、
ことにより上記課題を解決した。
(1) A phase shift mask blank according to one aspect of the present invention is
A phase shift mask blank having a mask layer serving as a phase shift mask,
having a phase shift layer laminated on a transparent substrate and containing chromium, oxygen and carbon;
The phase shift layer has an oxygen concentration of 70% or more in the entire thickness direction,
The phase shift layer has a high carbon region with a carbon concentration of 3.5 atm% or more on a surface separated from the transparent substrate in the film thickness direction.
Thus, the above problem was solved.

上記の構成によれば、位相シフト層の表面に高炭素領域を有することで、位相シフト層の光学特性を維持したままで、位相シフト層の表面における濡れ性を向上し、位相シフト層の表面におけるレジスト層との密着性を向上することができる。これにより、位相シフトパターンを形成するウェットエッチング時に、位相シフト層とレジスト層との界面にエッチャントが侵入してしまい、エッチングが進行することで、位相シフトパターンのパターン形状正確性が低下してしまうことを防止可能とすることができる。 According to the above configuration, by having the high carbon region on the surface of the phase shift layer, the wettability on the surface of the phase shift layer is improved while maintaining the optical properties of the phase shift layer. It is possible to improve the adhesion with the resist layer in. As a result, the etchant penetrates into the interface between the phase shift layer and the resist layer during wet etching for forming the phase shift pattern, and as the etching progresses, the pattern shape accuracy of the phase shift pattern decreases. can be prevented.

(2)本発明の位相シフトマスクブランクスは、上記(1)において、
前記位相シフト層における前記高炭素領域が、膜厚方向で10nm以下である、
ことができる。
(2) In the phase shift mask blanks of the present invention, in (1) above,
The high carbon region in the phase shift layer is 10 nm or less in the film thickness direction,
be able to.

上記の構成によれば、位相シフト層の光学特性を維持したままで、位相シフト層の表面における濡れ性を向上し、位相シフト層の表面におけるレジスト層との密着性を向上することができる。これにより、位相シフトパターンを形成するウェットエッチング時に、位相シフト層とレジスト層との界面にエッチャントが侵入してしまい、エッチングが進行することで、位相シフトパターンのパターン形状正確性が低下してしまうことを防止可能とすることができる。
さらに、高炭素領域が上記の厚さを有することで、パターン形成工程等におけるエッチング、あるいは洗浄によっても高炭素領域が消滅することなく残存して、位相シフト層あるいは位相シフトパターン表面における特性を維持することができる。
According to the above configuration, it is possible to improve wettability on the surface of the phase shift layer and improve adhesion between the surface of the phase shift layer and the resist layer while maintaining the optical properties of the phase shift layer. As a result, the etchant penetrates into the interface between the phase shift layer and the resist layer during wet etching for forming the phase shift pattern, and as the etching progresses, the pattern shape accuracy of the phase shift pattern decreases. can be prevented.
Furthermore, since the high-carbon region has the above thickness, the high-carbon region remains without disappearing even after etching or washing in the pattern formation process, etc., and the characteristics of the phase shift layer or the phase shift pattern surface are maintained. can do.

(3)本発明の位相シフトマスクブランクスは、上記(1)または(2)において、
前記位相シフト層における前記高炭素領域表面の、水の接触角が50度以上である、
ことができる。
(3) The phase shift mask blank of the present invention is the above (1) or (2),
The contact angle of water on the surface of the high carbon region in the phase shift layer is 50 degrees or more.
be able to.

上記の構成によれば、位相シフト層の光学特性を維持したままで、位相シフト層の表面における濡れ性を向上し、位相シフト層の表面におけるレジスト層との密着性を向上することができる。これにより、位相シフトパターンを形成するウェットエッチング時に、位相シフト層とレジスト層との界面にエッチャントが侵入してしまい、エッチングが進行することで、位相シフトパターンのパターン形状正確性が低下してしまうことを防止可能とすることができる。
特に、密着性を向上するためには疎水性を要求するレジスト、例えば、フラットディスプレイ用のメタルエッチング用として一般的に用いられている、ナガセケムテックス社のGRX-Mシリーズのレジスト材料等に対して、位相シフト層とレジスト層との密着性を向上することが可能となる。
According to the above configuration, it is possible to improve wettability on the surface of the phase shift layer and improve adhesion between the surface of the phase shift layer and the resist layer while maintaining the optical properties of the phase shift layer. As a result, the etchant penetrates into the interface between the phase shift layer and the resist layer during wet etching for forming the phase shift pattern, and as the etching progresses, the pattern shape accuracy of the phase shift pattern decreases. can be prevented.
In particular, for resists that require hydrophobicity in order to improve adhesion, such as Nagase ChemteX's GRX-M series resist materials, which are commonly used for metal etching for flat displays. Therefore, it is possible to improve the adhesion between the phase shift layer and the resist layer.

(4)本発明の位相シフトマスクブランクスは、上記(1)から(3)のいずれかにおいて、
前記透明基板に積層された前記マスク層の最表面に前記位相シフト層が位置する、
ことができる。
(4) The phase shift mask blanks of the present invention, in any one of (1) to (3) above,
wherein the phase shift layer is positioned on the outermost surface of the mask layer laminated on the transparent substrate;
be able to.

上記の構成によれば、マスク層の最表面に位置する位相シフト層の表面における濡れ性を向上し、位相シフト層の光学特性を維持したままで、位相シフト層の表面におけるレジスト層との密着性を向上することができる。すなわち、マスク層の表面におけるレジスト層との密着性を向上することができる。これにより、位相シフトパターン、つまり、フォトマスクとしてのマスクパターンを形成するウェットエッチング時に、マスク層とレジスト層との界面にエッチャントが侵入してしまい、エッチングが進行することで、マスクパターンのパターン形状正確性が低下してしまうことを防止可能とすることができる。 According to the above configuration, the wettability on the surface of the phase shift layer located on the outermost surface of the mask layer is improved, and the optical properties of the phase shift layer are maintained while the phase shift layer surface adheres to the resist layer. can improve sexuality. That is, the adhesion of the surface of the mask layer to the resist layer can be improved. As a result, during wet etching for forming a phase shift pattern, that is, a mask pattern as a photomask, the etchant enters the interface between the mask layer and the resist layer, and as the etching progresses, the pattern shape of the mask pattern changes. It is possible to prevent a decrease in accuracy.

(5)本発明の他の態様にかかる位相シフトマスクブランクスの製造方法は、上記(1)から(4)のいずれか記載の位相シフトマスクブランクスの製造方法であって、
前記透明基板にクロムと酸素とを含有する前記位相シフト層を積層する位相シフト層成膜工程を有し、
前記位相シフト層成膜工程において、積層される前記位相シフト層の表面に炭素を含有させて前記高炭素領域を形成する、
ことができる。
(5) A method for manufacturing a phase shift mask blank according to another aspect of the present invention is the method for manufacturing a phase shift mask blank according to any one of (1) to (4) above,
A phase shift layer forming step of laminating the phase shift layer containing chromium and oxygen on the transparent substrate,
In the phase shift layer forming step, carbon is contained in the surface of the phase shift layer to be laminated to form the high carbon region.
be able to.

上記の構成によれば、従来の位相シフト層を成膜する位相シフト層成膜工程において、位相シフト層の表面に炭素を含有させるだけで、高炭素領域を形成することができる。これにより、位相シフト層の光学特性を維持したままで、位相シフト層の表面における濡れ性を向上し、位相シフト層の表面におけるレジスト層との密着性を向上することができる。これにより、位相シフトパターンを形成するウェットエッチング時に、位相シフト層とレジスト層との界面にエッチャントが侵入してしまい、エッチングが進行することで、位相シフトパターンのパターン形状正確性が低下してしまうことのない、位相シフトマスクブランクスを製造可能とすることができる。 According to the above configuration, the high-carbon region can be formed only by adding carbon to the surface of the phase shift layer in the conventional phase shift layer forming process. This makes it possible to improve wettability on the surface of the phase shift layer and improve adhesion between the surface of the phase shift layer and the resist layer while maintaining the optical properties of the phase shift layer. As a result, the etchant penetrates into the interface between the phase shift layer and the resist layer during wet etching for forming the phase shift pattern, and as the etching progresses, the pattern shape accuracy of the phase shift pattern decreases. It is possible to manufacture phase shift mask blanks without any problems.

ここで、位相シフト層の表面に炭素を含有させる際には、該当厚さとなる位相シフト層の成膜中に、供給ガス中への炭素含有ガスを供給する手段や、成膜後の位相シフト層の表面に対して炭素含有材料を供給する手段、特に、炭素含有ガスによる位相シフト層の表面を改質する手段、あるいは、炭素含有材料塗布による位相シフト層の表面を改質する手段、炭素含有材料の炭素ドープによる位相シフト層を改質する手段等を採用することが可能である。 Here, when carbon is contained in the surface of the phase shift layer, means for supplying a carbon-containing gas into the supply gas during film formation of the phase shift layer having the corresponding thickness, or a phase shift layer after film formation. Means for supplying a carbon-containing material to the surface of the layer, particularly means for modifying the surface of the phase shift layer with a carbon-containing gas, or means for modifying the surface of the phase shift layer by applying a carbon-containing material, carbon It is possible to adopt a means of modifying the phase shift layer by carbon doping of the containing material, or the like.

(6)本発明の位相シフトマスクブランクスの製造方法は、上記(5)において、
前記位相シフト層成膜工程において、
スパッタリングにおける供給ガスとして、炭素含有ガスの分圧を設定することにより前記位相シフト層の表面に炭素を含有させて前記高炭素領域を形成する、
ことができる。
(6) The method for manufacturing a phase shift mask blank of the present invention is the above (5),
In the phase shift layer forming step,
forming the high-carbon region by setting the partial pressure of a carbon-containing gas as a supply gas in sputtering to contain carbon in the surface of the phase shift layer;
be able to.

上記の構成によれば、位相シフト層の表面における濡れ性を向上し、位相シフト層の表面におけるレジスト層との密着性を向上することができる。これにより、位相シフトパターンを形成するウェットエッチング時に、位相シフト層とレジスト層との界面にエッチャントが侵入してしまい、エッチングが進行することで、位相シフトパターンのパターン形状正確性が低下してしまうことを防止可能とすることができる。
しかも、位相シフト層の成膜をおこなうチャンバに炭素含有ガスを供給するだけで、チャンバから透明基板を出し入れすることなく、真空および密閉を維持したままで、高炭素領域を容易に形成することが可能となる。
According to the above configuration, the wettability of the surface of the phase shift layer can be improved, and the adhesion of the surface of the phase shift layer to the resist layer can be improved. As a result, the etchant penetrates into the interface between the phase shift layer and the resist layer during wet etching for forming the phase shift pattern, and as the etching progresses, the pattern shape accuracy of the phase shift pattern decreases. can be prevented.
Moreover, by simply supplying a carbon-containing gas to the chamber in which the phase shift layer is formed, the high-carbon region can be easily formed while maintaining vacuum and airtightness without taking the transparent substrate in and out of the chamber. It becomes possible.

(7)本発明の他の態様にかかる位相シフトマスクは、上記(1)から(4)のいずれか記載の位相シフトマスクブランクスから製造されるか、または、上記(5)または(6)記載の位相シフトマスクブランクスの製造方法により製造される位相シフトマスクであって、
マスクパターンにおいて、前記位相シフト層から形成された位相シフトパターンは、膜厚方向の全域で酸素濃度が70%以上とされ、かつ、膜厚方向で前記透明基板から離間する表面に、炭素濃度が3.5atm%以上となる高炭素領域を有する、
ことができる。
(7) A phase shift mask according to another aspect of the present invention is manufactured from the phase shift mask blank according to any one of (1) to (4) above, or the phase shift mask blank according to (5) or (6) above. A phase shift mask manufactured by the phase shift mask blank manufacturing method of
In the mask pattern, the phase shift pattern formed from the phase shift layer has an oxygen concentration of 70% or more in the entire film thickness direction, and a surface separated from the transparent substrate in the film thickness direction has a carbon concentration. Having a high carbon region of 3.5 atm% or more,
be able to.

上記の構成によれば、位相シフトパターンパターンの表面に高炭素領域を有することで、位相シフトパターンの表面における濡れ性を向上し、位相シフトパターンの表面におけるレジストパターンとの密着性を向上して、位相シフトパターンを形成するウェットエッチング時に、位相シフトパターンとレジストパターンとの界面にエッチャントが侵入することを防止し、界面における不必要なエッチングが進行しない。これにより、高精細な位相シフトパターンにおける高い形状正確性と、位相シフトパターンとして必要な光学特性と、を維持した位相シフトマスクを形成することができる。 According to the above configuration, by having the high-carbon region on the surface of the phase shift pattern, the wettability on the surface of the phase shift pattern is improved, and the adhesion between the surface of the phase shift pattern and the resist pattern is improved. , during wet etching for forming the phase shift pattern, the etchant is prevented from entering the interface between the phase shift pattern and the resist pattern, and unnecessary etching at the interface does not progress. This makes it possible to form a phase shift mask that maintains high shape accuracy in a high-definition phase shift pattern and optical characteristics required for the phase shift pattern.

(8)本発明の位相シフトマスクは、上記(7)において、
前記位相シフトパターンにおける前記高炭素領域が、膜厚方向で10nm以下である、
ことができる。
(8) The phase shift mask of the present invention is the above (7),
The high carbon region in the phase shift pattern is 10 nm or less in the film thickness direction,
be able to.

上記の構成によれば、位相シフトパターンの表面における濡れ性を向上し、位相シフトパターンの表面におけるレジストパターンとの密着性を向上して、位相シフトパターンを形成するウェットエッチング時に、位相シフトパターンとレジストパターンとの界面にエッチャントが侵入することを防止し、界面における不必要なエッチングが進行しない。これにより、高精細な位相シフトパターンにおける高い形状正確性と、位相シフトパターンとして必要な光学特性と、を維持した位相シフトマスクを形成することができる。
さらに、高炭素領域が上記の厚さを有することで、パターン形成工程等におけるエッチング、あるいは洗浄によっても高炭素領域が消滅することなく残存して、位相シフトパターンにおける表面濡れ特性と光学特性とを維持して、形状正確性を担保することができる。
According to the above configuration, the wettability of the surface of the phase shift pattern is improved, the adhesion of the surface of the phase shift pattern to the resist pattern is improved, and the phase shift pattern is formed during wet etching for forming the phase shift pattern. The etchant is prevented from entering the interface with the resist pattern, and unnecessary etching at the interface does not proceed. This makes it possible to form a phase shift mask that maintains high shape accuracy in a high-definition phase shift pattern and optical characteristics required for the phase shift pattern.
Furthermore, since the high-carbon region has the above thickness, the high-carbon region remains without disappearing even after etching or cleaning in the pattern formation process, etc., and the surface wettability and optical characteristics in the phase shift pattern are improved. can be maintained to ensure shape accuracy.

(9)本発明の位相シフトマスクは、上記(7)または(8)において、
前記位相シフトパターンにおける前記高炭素領域表面の、水の接触角が50度以上である、
ことができる。
(9) The phase shift mask of the present invention is the above (7) or (8),
The contact angle of water on the surface of the high carbon region in the phase shift pattern is 50 degrees or more.
be able to.

上記の構成によれば、位相シフトパターンの表面における濡れ性を向上し、位相シフトパターンの表面におけるレジストパターンとの密着性を向上して、位相シフトパターンを形成するウェットエッチング時に、位相シフトパターンとレジストパターンとの界面にエッチャントが侵入することを防止し、界面における不必要なエッチングが進行しない。これにより、高精細な位相シフトパターンにおける高い形状正確性と、位相シフトパターンとして必要な光学特性と、を維持した位相シフトマスクを形成することができる。
特に、密着性を向上するためには疎水性を要求するレジスト、例えば、フラットディスプレイ用のメタルエッチング用として一般的に用いられている、ナガセケムテックス社のGRX-Mシリーズのレジスト材料等に対して、位相シフトパターンとレジストパターンとの密着性を向上し、高精細な位相シフトパターンにおける高い形状正確性を維持することが可能となる。
According to the above configuration, the wettability of the surface of the phase shift pattern is improved, the adhesion of the surface of the phase shift pattern to the resist pattern is improved, and the phase shift pattern is formed during wet etching for forming the phase shift pattern. The etchant is prevented from entering the interface with the resist pattern, and unnecessary etching at the interface does not proceed. This makes it possible to form a phase shift mask that maintains high shape accuracy in a high-definition phase shift pattern and optical characteristics required for the phase shift pattern.
In particular, for resists that require hydrophobicity in order to improve adhesion, such as Nagase ChemteX's GRX-M series resist materials, which are commonly used for metal etching for flat displays. As a result, it is possible to improve the adhesion between the phase shift pattern and the resist pattern, and maintain high shape accuracy in the high-definition phase shift pattern.

(10)本発明の位相シフトマスクは、上記(7)から(9)のいずれかにおいて、
前記透明基板に積層された前記マスクパターンの最表面に前記位相シフトパターンが位置する、
ことができる。
(10) The phase shift mask of the present invention, in any one of (7) to (9) above,
wherein the phase shift pattern is positioned on the outermost surface of the mask pattern laminated on the transparent substrate;
be able to.

上記の構成によれば、マスクパターンの最表面に位置する位相シフトパターンの表面における濡れ性を向上し、位相シフトパターンの光学特性を維持したままで、位相シフトパターンの表面におけるレジストパターンとの密着性を向上することができる。すなわち、マスクパターンの表面におけるレジストパターンとの密着性を向上することができる。これにより、位相シフトパターン、つまり、フォトマスクとしてのマスクパターンを形成するウェットエッチング時に、マスクパターンとレジストパターンとの界面にエッチャントが侵入してしまい、エッチングが進行することで、マスクパターンのパターン形状正確性が低下してしまうことを防止可能とすることができる。 According to the above configuration, the wettability of the surface of the phase shift pattern located on the outermost surface of the mask pattern is improved, and the phase shift pattern adheres to the resist pattern on the surface while maintaining the optical characteristics of the phase shift pattern. can improve sexuality. That is, the adhesion between the surface of the mask pattern and the resist pattern can be improved. As a result, during wet etching for forming a phase shift pattern, that is, a mask pattern as a photomask, an etchant enters the interface between the mask pattern and the resist pattern. It is possible to prevent a decrease in accuracy.

(11)本発明の他の態様にかかる位相シフトマスクの製造方法は、上記(7)から(10)のいずれか記載の位相シフトマスクの製造方法であって、
前記マスク層にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記位相シフト層にパターンを形成する位相シフトパターン形成工程と、
を有し、
前記位相シフトパターン形成工程において、前記高炭素領域が残存する、
ことができる。
(11) A method of manufacturing a phase shift mask according to another aspect of the present invention is the method of manufacturing a phase shift mask according to any one of (7) to (10) above,
a resist pattern forming step of forming a resist pattern on the mask layer;
A phase shift pattern forming step of forming a pattern on the phase shift layer;
has
In the phase shift pattern forming step, the high carbon region remains,
be able to.

上記の構成によれば、マスク層の最表面に位置する位相シフト層の表面における濡れ性を向上し、位相シフトパターンの光学特性を維持したままで、位相シフト層の表面におけるレジストパターンとの密着性を向上することができる。すなわち、マスク層の表面におけるレジストパターンとの密着性を向上することができる。これにより、位相シフトパターン、つまり、フォトマスクとしてのマスクパターンを形成するウェットエッチング時に、マスクパターンとレジストパターンとの界面にエッチャントが侵入してしまい、エッチングが進行することで、マスクパターンのパターン形状正確性が低下してしまうことを防止可能とすることができる。 According to the above configuration, the wettability of the surface of the phase shift layer located on the outermost surface of the mask layer is improved, and the adhesion of the phase shift layer to the resist pattern is maintained while maintaining the optical characteristics of the phase shift pattern. can improve sexuality. That is, it is possible to improve the adhesion between the surface of the mask layer and the resist pattern. As a result, during wet etching for forming a phase shift pattern, that is, a mask pattern as a photomask, an etchant enters the interface between the mask pattern and the resist pattern. It is possible to prevent a decrease in accuracy.

本発明によれば、位相シフト層とレジスト層との密着性を向上して、位相シフトパターンにおける形状正確性と光学特性とを両立して維持することができるという効果を奏することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to improve the adhesiveness of a phase shift layer and a resist layer, and to produce the effect that the shape accuracy and optical characteristic in a phase shift pattern can be maintained simultaneously. .

本発明に係る位相シフトマスクブランクスの第1実施形態を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a phase shift mask blank according to the present invention; FIG. 本発明に係る位相シフトマスクブランクスの製造方法の第1実施形態を示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows 1st Embodiment of the manufacturing method of the phase shift mask blanks based on this invention. 本発明に係る位相シフトマスクの製造方法の第1実施形態を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows 1st Embodiment of the manufacturing method of the phase shift mask which concerns on this invention. 本発明に係る位相シフトマスクの製造方法の第1実施形態を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows 1st Embodiment of the manufacturing method of the phase shift mask which concerns on this invention. 本発明に係る位相シフトマスクの第1実施形態を示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows 1st Embodiment of the phase shift mask which concerns on this invention. 本発明に係る位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスクの製造方法の第1実施形態における製造工程を示すフローチャートである。1 is a flow chart showing manufacturing steps in a first embodiment of a method for manufacturing phase shift mask blanks and a phase shift mask according to the present invention. 本発明に係る位相シフトマスクブランクスの製造方法の第1実施形態における成膜装置を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a film forming apparatus in a first embodiment of a method for manufacturing phase shift mask blanks according to the present invention; FIG. 本発明に係る位相シフトマスクブランクスの製造方法の第1実施形態における成膜装置を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a film forming apparatus in a first embodiment of a method for manufacturing phase shift mask blanks according to the present invention; FIG. 本発明に係る位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスクの製造方法の第1実施形態における位相シフト層における深さ方向における炭素濃度を示すグラフである。4 is a graph showing the carbon concentration in the depth direction in the phase shift layer in the first embodiment of the phase shift mask blanks and the phase shift mask manufacturing method according to the present invention. 本発明に係る位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスクの製造方法の第1実施形態における位相シフト層における深さ方向における酸素濃度を示すグラフである。5 is a graph showing the oxygen concentration in the depth direction in the phase shift layer in the first embodiment of the phase shift mask blanks and the phase shift mask manufacturing method according to the present invention. 本発明に係る位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスクの製造方法の第1実施形態における位相シフト層における深さ方向におけるクロム濃度を示すグラフである。5 is a graph showing the chromium concentration in the depth direction in the phase shift layer in the first embodiment of the phase shift mask blanks and the phase shift mask manufacturing method according to the present invention. 本発明に係る位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスクの製造方法の第1実施形態における位相シフト層における深さ方向における窒素濃度を示すグラフである。4 is a graph showing the nitrogen concentration in the depth direction in the phase shift layer in the first embodiment of the phase shift mask blanks and the phase shift mask manufacturing method according to the present invention. 本発明に係る位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスクの製造方法の実施例における位相シフト層における接触角を示す画像である。4 is an image showing the contact angle in the phase shift layer in the example of the phase shift mask blanks and the method for manufacturing the phase shift mask according to the present invention. 位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスクの製造方法における位相シフト層における接触角を示す画像である。4 is an image showing a contact angle in a phase shift layer in a method for manufacturing a phase shift mask blank and a phase shift mask. 本発明に係る位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスクの製造方法の実施例における位相シフトパターンにおける浸み込み幅を示す画像である。4 is an image showing the penetration width in the phase shift pattern in the embodiment of the phase shift mask blanks and the phase shift mask manufacturing method according to the present invention. 位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスクの製造方法における位相シフトパターンにおける浸み込み幅を示す画像である。4 is an image showing a penetration width in a phase shift pattern in a method of manufacturing a phase shift mask blank and a phase shift mask. 本発明に係る位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスクの製造方法の実施例における位相シフト層における表面炭素濃度と接触角との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the surface carbon concentration and the contact angle in the phase shift layer in the examples of the phase shift mask blanks and the phase shift mask manufacturing method according to the present invention. 本発明に係る位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスクの製造方法の実施例における位相シフト層における表面炭素濃度と浸み込み幅との関係を示すグラフである。5 is a graph showing the relationship between the surface carbon concentration and the penetration width in the phase shift layer in the example of the phase shift mask blanks and the phase shift mask manufacturing method according to the present invention. 本発明に係る位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスクの製造方法の実施例における位相シフト層における表面炭素濃度と接触角と浸み込み幅との関係を示すものである。1 shows the relationship between surface carbon concentration, contact angle, and penetration width in a phase shift layer in an example of a phase shift mask blank and a method for manufacturing a phase shift mask according to the present invention.

以下、本発明に係る位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスク、製造方法の第1実施形態を、図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態における位相シフトマスクブランクスを示す断面図であり、図2は、本実施形態における位相シフトマスクブランクスを示す断面図であり、図において、符号10Bは、位相シフトマスクブランクスである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of phase shift mask blanks, a phase shift mask, and a manufacturing method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the phase shift mask blanks according to this embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing the phase shift mask blanks according to this embodiment. be.

本実施形態に係る位相シフトマスクブランクス10Bは、露光光の波長が300nm程度~312nm程度~365nm程度~436nm程度の範囲で使用される位相シフトマスク(フォトマスク)に供されるものとされる。
本実施形態に係る位相シフトマスクブランクス10Bは、図1に示すように、ガラス基板(透明基板)11と、このガラス基板11上に形成された位相シフト層12と、で構成される。
The phase shift mask blank 10B according to the present embodiment is intended for use as a phase shift mask (photomask) with exposure light having a wavelength in the range of about 300 nm to about 312 nm to about 365 nm to about 436 nm.
A phase shift mask blank 10B according to the present embodiment comprises a glass substrate (transparent substrate) 11 and a phase shift layer 12 formed on the glass substrate 11, as shown in FIG.

さらに、本実施形態に係る位相シフトマスクブランクス10Bは、図1に示すように、単層の位相シフト層12からなるマスク層に対して、図2に示すように、あらかじめフォトレジスト層15が成膜された構成とすることもできる。 Furthermore, in the phase shift mask blank 10B according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, a photoresist layer 15 is formed in advance as shown in FIG. A membrane configuration is also possible.

なお、本実施形態に係る位相シフトマスクブランクス10Bは、位相シフト層12以外に、反射防止層、耐薬層、保護層、密着層、エッチングストップ層、遮光層等を積層した構成とされてもよい。さらに、これらの積層膜の上に、図2に示すように、フォトレジスト層15が形成されていてもよい。 In addition to the phase shift layer 12, the phase shift mask blank 10B according to the present embodiment may have a structure in which an antireflection layer, a chemical resistant layer, a protective layer, an adhesion layer, an etching stop layer, a light shielding layer, etc. are laminated. . Furthermore, a photoresist layer 15 may be formed on these laminated films as shown in FIG.

ガラス基板(透明基板)11としては、透明性及び光学的等方性に優れた材料が用いられ、例えば、石英ガラス基板を用いることができる。ガラス基板11の大きさは特に制限されず、当該マスクを用いて露光する基板(例えばLCD(液晶ディスプレイ)、プラズマディスプレイ、OEL(有機エレクトロルミネッセンス)ディスプレイなどのFPD用基板等)に応じて適宜選定される。 As the glass substrate (transparent substrate) 11, a material having excellent transparency and optical isotropy is used, and for example, a quartz glass substrate can be used. The size of the glass substrate 11 is not particularly limited, and is appropriately selected according to the substrate to be exposed using the mask (for example, a substrate for FPD such as LCD (liquid crystal display), plasma display, OEL (organic electroluminescence) display, etc.). be done.

本実施形態では、ガラス基板(透明基板)11として、一辺100mm程度から、一辺3000mm以上の矩形基板を適用可能であり、さらに、厚み1mm以下の基板、厚み数mmの基板や、厚み10mm以上の基板も用いることができる。 In this embodiment, as the glass substrate (transparent substrate) 11, a rectangular substrate having a side of about 100 mm to 3000 mm or more can be applied. Substrates can also be used.

また、ガラス基板11の表面を研磨することで、ガラス基板11のフラットネスを低減するようにしてもよい。ガラス基板11のフラットネスは、例えば、20μm以下とすることができる。これにより、マスクの焦点深度が深くなり、微細かつ高精度なパターン形成に大きく貢献することが可能となる。さらにフラットネスは10μm以下と、小さい方が良好である。 Further, the flatness of the glass substrate 11 may be reduced by polishing the surface of the glass substrate 11 . The flatness of the glass substrate 11 can be set to 20 μm or less, for example. As a result, the depth of focus of the mask is increased, making it possible to greatly contribute to fine and highly accurate pattern formation. Furthermore, the flatness is 10 μm or less, and the smaller the better.

位相シフト層12としては、Cr(クロム)を主成分とするものであり、さらに、C(炭素)、O(酸素)およびN(窒素)を含むものとされる。
位相シフト層12には、厚み方向でガラス基板11から離間する側の表面に後述する高炭素領域12cを有する。
位相シフト層12は、厚み方向に異なる組成を有することもでき、この場合、位相シフト層12として、Cr単体、並びにCrの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物および酸化炭化窒化物から選択される1つ、または、2種以上を積層して構成することもできる。
位相シフト層12は、後述するように、所定の光学特性および抵抗率が得られるようにその厚み、および、Cr,N,C,O等の組成比(atm%)が設定される。
The phase shift layer 12 is mainly composed of Cr (chromium) and further contains C (carbon), O (oxygen) and N (nitrogen).
The phase shift layer 12 has a high carbon region 12c, which will be described later, on the surface on the side away from the glass substrate 11 in the thickness direction.
The phase shift layer 12 can also have different compositions in the thickness direction. One or two or more selected from nitrides may be laminated to form a structure.
As will be described later, the thickness of the phase shift layer 12 and the composition ratio (atm %) of Cr, N, C, O, etc. are set so as to obtain predetermined optical characteristics and resistivity.

位相シフト層12の膜厚は、位相シフト層12に要求される光学特性によって設定され、Cr,N,C,O等の組成比によって変化する。位相シフト層12の膜厚は、50nm~150nmとすることができる。 The film thickness of the phase shift layer 12 is set according to the optical properties required for the phase shift layer 12, and changes according to the composition ratio of Cr, N, C, O, and the like. The film thickness of the phase shift layer 12 can be 50 nm to 150 nm.

例えば、位相シフト層12における組成比は、炭素含有率(炭素濃度)が0.5atm%~10.3atm%の範囲から選択され、酸素含有率(酸素濃度)が70.0atm%~76.0atm%の範囲から選択され、窒素含有率(窒素濃度)が1.8atm%~42.3atm%の範囲から選択され、クロム含有率(クロム濃度)が10.3atm%~42.4atm%の範囲から選択され、さらに、これらCr,N,C,O等の組成比が総和で100atm%となるように、それぞれの範囲から組成比を選択できるように設定されることができる。したがって、位相シフト層12においては、上記のそれぞれの範囲のうち、所定の光学特性を呈するためにCr,N,C,O等の組成比が総和で100atm%となるように適宜選択される。 For example, the composition ratio in the phase shift layer 12 is selected from a range of carbon content (carbon concentration) of 0.5 atm % to 10.3 atm %, and oxygen content (oxygen concentration) of 70.0 atm % to 76.0 atm %. %, the nitrogen content (nitrogen concentration) is selected from the range of 1.8 atm% to 42.3 atm%, and the chromium content (chromium concentration) is selected from the range of 10.3 atm% to 42.4 atm% Further, the composition ratio can be set so that the composition ratio of Cr, N, C, O, etc. is 100 atm % in total, so that the composition ratio can be selected from each range. Therefore, in the phase shift layer 12, the total composition ratio of Cr, N, C, O, etc. is appropriately selected from the above ranges so that the total composition ratio of Cr, N, C, O, etc. is 100 atm % in order to exhibit the predetermined optical characteristics.

具体的には、位相シフト層12における組成比の一例として、炭素濃度が2atm%程度、酸素濃度が73atm%程度、クロム濃度22.5atm%程度、窒素濃度2atm%程度、などとすることが可能である。この場合、100atm%になっていない場合には、残部が他の組成を有するというわけではなく、単に、測定誤差およびその加算における誤差があることを示している。 Specifically, as an example of the composition ratio in the phase shift layer 12, it is possible to set the carbon concentration to about 2 atm %, the oxygen concentration to about 73 atm %, the chromium concentration to about 22.5 atm %, and the nitrogen concentration to about 2 atm %. is. In this case, if it is not 100 atm %, it does not mean that the balance has some other composition, it simply indicates that there is a measurement error and an error in the addition.

これにより、位相シフト層12は、一例として、波長365nm~436nm程度の範囲において、屈折率が2.4~3.1程度、消衰係数0.3~2.1を有した場合、膜厚90nm程度に設定されることができる。
なお、位相シフト層12における組成比・膜厚は、製造する位相シフトマスク10に要求される光学特性によって設定されるものであり、上記の値に限定されるものではない。
As a result, when the phase shift layer 12 has a refractive index of about 2.4 to 3.1 and an extinction coefficient of 0.3 to 2.1 in a wavelength range of about 365 nm to 436 nm, for example, the film thickness It can be set to about 90 nm.
The composition ratio and film thickness of the phase shift layer 12 are set according to the optical properties required for the phase shift mask 10 to be manufactured, and are not limited to the above values.

位相シフト層12の表面には、炭素濃度が3.5atm%程度以上と高くなる高炭素領域12cが形成されている。高炭素領域12cは、厚さ方向でガラス基板11から最も離れた位相シフト層12の表面の全域に形成される。 On the surface of the phase shift layer 12, a high carbon region 12c having a high carbon concentration of about 3.5 atm % or more is formed. The high carbon region 12c is formed over the entire surface of the phase shift layer 12 farthest from the glass substrate 11 in the thickness direction.

また、高炭素領域12cにおける炭素以外の組成比は、位相シフト層12と同じ程度のCr,N,O等の組成比を有する。
つまり、高炭素領域12cも、Crの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物および酸化炭化窒化物から選択される1つ、または、2種以上を積層して構成することもできる。さらに、高炭素領域12cが厚み方向に異なる組成を有することもできる。
Moreover, the composition ratio of elements other than carbon in the high-carbon region 12 c has the same composition ratio of Cr, N, O, etc. as that of the phase shift layer 12 .
That is, the high-carbon region 12c may also be configured by laminating one or more selected from Cr oxides, nitrides, carbides, oxynitrides, carbonitrides, and oxycarbonitrides. can. Furthermore, the high carbon regions 12c can have different compositions across the thickness.

高炭素領域12cは、後述するように、所定の密着性(疎水性)、所定の光学特性が得られるようにその厚み、および、Cr,N,C,Oの組成比(atm%)が設定される。高炭素領域12cにおいては、クロム化合物中の炭素濃度を高くすることで親水性を低減して、疎水性を向上し、水の接触角を50度以上とすることができる。これにより、高炭素領域12cとフォトレジスト層15との密着性をあげることが可能となる。 As will be described later, the high-carbon region 12c has a predetermined adhesiveness (hydrophobicity), a thickness so as to obtain predetermined optical characteristics, and a composition ratio (atm%) of Cr, N, C, and O. be done. In the high-carbon region 12c, by increasing the carbon concentration in the chromium compound, the hydrophilicity can be reduced, the hydrophobicity can be improved, and the contact angle of water can be 50 degrees or more. Thereby, the adhesion between the high carbon region 12c and the photoresist layer 15 can be improved.

高炭素領域12cは、厚さ方向でガラス基板11に近接している位相シフト層12における炭素濃度に比べて、最表面での炭素濃度が1.5倍から2倍程度に設定される。
具体的には、位相シフト層12における炭素濃度の平均が2%程度、1~3atm%であるのに対し、高炭素領域12cにおける最も高い炭素濃度が6atm%程度、少なくとも5.5atm%以上、5atm%以上とすることができる。
In the high-carbon region 12c, the carbon concentration at the outermost surface is set to about 1.5 to 2 times the carbon concentration in the phase shift layer 12 that is close to the glass substrate 11 in the thickness direction.
Specifically, the average carbon concentration in the phase shift layer 12 is about 2%, 1 to 3 atm%, while the highest carbon concentration in the high carbon region 12c is about 6 atm%, at least 5.5 atm% or more, It can be 5 atm % or more.

高炭素領域12cの膜厚は、高炭素領域12cに要求される条件、つまり、後述するフォトレジスト層15との密着性(疎水性)および位相シフト層12に要求される光学特性等といった膜特性によって設定される。これらの遮光層14における膜特性は、Cr,N,C,O等の組成比によって変化する。高炭素領域12cの膜厚は、特に、位相シフトマスク10として必要な光学特性によって設定することができる。 The film thickness of the high-carbon region 12c is determined by the conditions required for the high-carbon region 12c, that is, film properties such as adhesion (hydrophobicity) to the photoresist layer 15 described later and optical properties required for the phase shift layer 12. set by The film characteristics of these light shielding layers 14 change depending on the composition ratio of Cr, N, C, O and the like. The film thickness of the high carbon region 12c can be set depending on the optical properties required for the phase shift mask 10, in particular.

高炭素領域12cは、膜厚10nm以下に設定されることができる。具体的には、高炭素領域12cは、膜厚0.5~10nm程度、好ましくは、2~5nm程度、3~6nm程度、1~4nm程度、1~6nm程度、2~4nm程度、3~5nm程度、に設定されることができる。 The high carbon region 12c can be set to have a film thickness of 10 nm or less. Specifically, the high carbon region 12c has a film thickness of about 0.5 to 10 nm, preferably about 2 to 5 nm, about 3 to 6 nm, about 1 to 4 nm, about 1 to 6 nm, about 2 to 4 nm, 3 to It can be set on the order of 5 nm.

ここで、高炭素領域12cは、後述するように、表面における濡れ性、水の接触角、レジスト層15との密着性が所定の状態を維持していればよいため、その表面特性を呈することが可能である場合、膜厚等を限定する必要はない。ただし、高炭素領域12cが15nm程度以上のように、厚くなりすぎると、位相シフト層12の光学特性に影響を与えて、マスク層としての光学特性に影響を与える可能性があるため好ましくない。 Here, as will be described later, the high-carbon region 12c only needs to maintain predetermined states of wettability on the surface, contact angle of water, and adhesion to the resist layer 15, so that the surface properties thereof should be exhibited. is possible, there is no need to limit the film thickness or the like. However, if the high-carbon region 12c is too thick, such as about 15 nm or more, the optical properties of the phase shift layer 12 may be affected, which may affect the optical properties of the mask layer, which is not preferable.

高炭素領域12cは、その最表面において、最も炭素濃度が高く、厚さ方向でガラス基板11に近接するにしたがって、炭素濃度が次第に低下し、位相シフト層12における炭素濃度と同等の炭素濃度となるように、傾斜した炭素濃度を有する。 The high-carbon region 12c has the highest carbon concentration at its outermost surface, and the carbon concentration gradually decreases as it approaches the glass substrate 11 in the thickness direction. It has a graded carbon concentration such that

ここで、高炭素領域12cにおける炭素濃度とは、表面特性に関与する最表面での炭素濃度を意味している。つまり、後述するように、位相シフトマスクブランクス製造工程やフォトマスク製造工程における処理、例えば、エッチング、洗浄、等の処理によって、高炭素領域12cの最表面が、少々の厚さ寸法で、極浅く除去された場合でも、残存する部分における表面での炭素濃度が、上述した所定の範囲になるように設定されていればよい。 Here, the carbon concentration in the high-carbon region 12c means the carbon concentration at the outermost surface, which is involved in surface properties. In other words, as will be described later, the topmost surface of the high carbon region 12c becomes extremely shallow with a slight thickness dimension due to processes such as etching, cleaning, etc. in the phase shift mask blanks manufacturing process and the photomask manufacturing process. Even if it is removed, the carbon concentration on the surface of the remaining portion should be set to be within the above-described predetermined range.

したがって、高炭素領域12cは、あらかじめ、上記のような処理で表面が除去されることが想定されている場合には、所定の炭素濃度を維持するように、その炭素濃度、濃度傾斜および厚さを設定することができる。 Therefore, when it is assumed that the surface of the high-carbon region 12c is removed by the above-described treatment, the carbon concentration, the concentration gradient, and the thickness are adjusted so as to maintain a predetermined carbon concentration. can be set.

高炭素領域12cの膜厚・組成を上記のように設定することにより、フォトリソグラフィ法におけるパターニング形成時に、たとえば、クロム系膜のエッチングに用いられるフォトレジスト層15との密着性を向上して、フォトレジスト層15との界面でエッチング液の浸込みが発生しないため、良好なパターン形状が得られて、所望のパターンを形成することができる。 By setting the film thickness and composition of the high-carbon region 12c as described above, the adhesiveness to the photoresist layer 15 used for etching a chromium-based film, for example, is improved during patterning formation in photolithography. Since the etchant does not permeate at the interface with the photoresist layer 15, a good pattern shape can be obtained and a desired pattern can be formed.

なお、高炭素領域12cが上記の条件のように設定されていない場合、フォトレジスト層15との密着性が所定の状態とならずにフォトレジスト層15が剥離して、界面にエッチング液が侵入してしまい、パターン形成をおこなうことができなくなるため好ましくない。また、高炭素領域12cの膜厚が上記の条件のように設定されていない場合には、マスク層において、フォトマスクとしての光学特性を所望の条件に設定することが難しくなる、あるいは、マスクパターンの断面形状が所望の状態にならない可能性があるため、好ましくない。 If the high-carbon region 12c is not set to meet the above conditions, the photoresist layer 15 peels off without a predetermined adhesion to the photoresist layer 15, and the etchant penetrates the interface. It is not preferable because it becomes impossible to perform pattern formation. In addition, if the film thickness of the high-carbon region 12c is not set according to the above conditions, it becomes difficult to set the optical characteristics of the mask layer as a photomask to the desired conditions, or the mask pattern is not preferable because the cross-sectional shape of the

ここで、高炭素領域12cおよび位相シフト層12においては、クロム化合物中の酸素濃度と窒素濃度を高くすることで親水性を低減して、疎水性を向上し、密着性をあげることも可能である。同時に、クロム化合物中の酸素濃度と窒素濃度を高くすることで屈折率と消衰係数の値を低くする、あるいは、クロム化合物中の酸素濃度と窒素濃度を低くすることで屈折率と消衰係数の値を高くすることも可能である。 Here, in the high carbon region 12c and the phase shift layer 12, it is possible to reduce the hydrophilicity by increasing the oxygen concentration and the nitrogen concentration in the chromium compound, improve the hydrophobicity, and increase the adhesion. be. At the same time, the refractive index and extinction coefficient are lowered by increasing the oxygen concentration and nitrogen concentration in the chromium compound, or the refractive index and extinction coefficient are lowered by lowering the oxygen concentration and nitrogen concentration in the chromium compound. It is also possible to increase the value of

本実施形態における位相シフトマスクブランクスの製造方法は、ガラス基板(透明基板)11に位相シフト層12を成膜する工程と、高炭素領域12cを形成する工程とを有し、位相シフト層12成膜と同時あるいは成膜後に高炭素領域12cを形成するものとされる。
なお、高炭素領域12cおよび位相シフト層12以外に他の層を有する場合には、該当する層を成膜する工程を有することができる。
The method of manufacturing the phase shift mask blanks according to the present embodiment includes a step of forming a phase shift layer 12 on a glass substrate (transparent substrate) 11, and a step of forming a high carbon region 12c. The high carbon region 12c is formed at the same time as the film or after the film formation.
In addition, when other layers are provided in addition to the high-carbon region 12c and the phase shift layer 12, a step of forming the corresponding layers can be provided.

以下、本実施形態における位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスクの製造方法について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the phase shift mask blanks and the method of manufacturing the phase shift mask according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

図3は、本実施形態における位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスクの製造工程を示す断面図である。図4は、本実施形態における位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスクの製造工程を示す断面図である。図5は、本実施形態における位相シフトマスクを示す断面図である。図6は、本実施形態における位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスクの製造工程を示すフローチャートである。
本実施形態における位相シフトマスク(フォトマスク)10は、図5に示すように、位相シフトマスクブランクス10Bとして積層されたマスク層である位相シフト層12と高炭素領域12cとに、パターンを形成したものとされる。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the phase shift mask blanks and the phase shift mask in this embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the phase shift mask blanks and the phase shift mask in this embodiment. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the phase shift mask in this embodiment. FIG. 6 is a flow chart showing the manufacturing process of the phase shift mask blanks and the phase shift mask in this embodiment.
In the phase shift mask (photomask) 10 in this embodiment, as shown in FIG. 5, a pattern is formed in the phase shift layer 12, which is a mask layer laminated as the phase shift mask blanks 10B, and the high carbon region 12c. assumed.

まず、本実施形態における位相シフトマスクブランクス10Bの製造方法について、図面に基づいて説明する。本実施形態における位相シフトマスクブランクス10Bは、図7または図8に示す製造装置により製造される。
図7は、本実施形態における位相シフトマスクブランクスの製造装置を示す模式図である。
First, the manufacturing method of the phase shift mask blanks 10B in this embodiment will be described based on the drawings. The phase shift mask blank 10B in this embodiment is manufactured by the manufacturing apparatus shown in FIG. 7 or FIG.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a manufacturing apparatus for phase shift mask blanks in this embodiment.

図7に示す製造装置S10は、インターバック式のスパッタリング可能な装置とされる。製造装置S10は、ロード・アンロード室S11と、成膜室(真空処理室、成膜部)S12と、を有するものとされる。 The manufacturing apparatus S10 shown in FIG. 7 is an apparatus capable of inter-back sputtering. The manufacturing apparatus S10 has a load/unload chamber S11 and a film formation chamber (vacuum processing chamber, film formation section) S12.

ロード・アンロード室S11には、搬送機構S11aと、排気機構S11fと、が設けられる。
搬送機構S11aは、外部から搬入されたガラス基板11を成膜室S12へと搬送する。搬送機構S11aは、成膜室S12から成膜の完了したガラス基板11を外部へと搬送する。排気機構S11bは、ロード・アンロード室S11の内部を粗真空引きするロータリーポンプ等とされる。
ロード・アンロード室S11は、密閉機構S17を介して成膜室S12に接続される。
A transport mechanism S11a and an exhaust mechanism S11f are provided in the loading/unloading chamber S11.
The transport mechanism S11a transports the glass substrate 11 loaded from the outside to the film forming chamber S12. The transport mechanism S11a transports the glass substrate 11 on which film formation has been completed from the film formation chamber S12 to the outside. The exhaust mechanism S11b is a rotary pump or the like for roughly evacuating the inside of the load/unload chamber S11.
The loading/unloading chamber S11 is connected to the film forming chamber S12 via a sealing mechanism S17.

成膜室S12には、基板保持機構S12aと、ターゲットS12bを有するカソード電極(バッキングプレート)S12cと、電源S12dと、ガス導入機構S12eと、高真空排気機構S12fと、が成膜機構として設けられている。 The film formation chamber S12 is provided with a substrate holding mechanism S12a, a cathode electrode (backing plate) S12c having a target S12b, a power source S12d, a gas introduction mechanism S12e, and a high vacuum exhaust mechanism S12f as film formation mechanisms. ing.

基板保持機構S12aは、搬送機構S11aによって搬送されてきたガラス基板11を受け取り、成膜中にターゲットS12bと対向するようにガラス基板11を保持する。
基板保持機構S12aは、また、ガラス基板Sをロード・アンロード室S11から搬入可能とされている。基板保持機構S12aは、また、ガラス基板11をロード・アンロード室S11へ搬出可能とされている。
The substrate holding mechanism S12a receives the glass substrate 11 transported by the transport mechanism S11a and holds the glass substrate 11 so as to face the target S12b during film formation.
The substrate holding mechanism S12a can also carry in the glass substrate S from the loading/unloading chamber S11. The substrate holding mechanism S12a can also carry out the glass substrate 11 to the loading/unloading chamber S11.

ターゲットS12bは、後述する位相シフト層12、高炭素領域12cをガラス基板11に成膜するために必要な組成を有する材料からなる。
電源S12dは、ターゲットS12bを有するカソード電極(バッキングプレート)S12cに負電位のスパッタ電圧を印加する。
The target S12b is made of a material having a composition necessary for forming the phase shift layer 12 and the high carbon region 12c on the glass substrate 11, which will be described later.
The power source S12d applies a negative sputtering voltage to the cathode electrode (backing plate) S12c having the target S12b.

ガス導入機構S12eは、成膜室S12の内部にガスを供給する。
高真空排気機構S12fは、成膜室S12の内部を高真空引きするターボ分子ポンプ等である。
これらカソード電極(バッキングプレート)S12c、電源S12d、ガス導入機構S12e、高真空排気機構S12fは、位相シフト層12、高炭素領域12cを成膜する材料をそれぞれ供給するための構成である。
The gas introduction mechanism S12e supplies gas into the film forming chamber S12.
The high-vacuum exhaust mechanism S12f is a turbo-molecular pump or the like that evacuates the inside of the film-forming chamber S12 to a high vacuum.
These cathode electrode (backing plate) S12c, power source S12d, gas introduction mechanism S12e, and high vacuum evacuation mechanism S12f are configured to supply materials for forming the phase shift layer 12 and the high carbon region 12c, respectively.

具体的には、成膜室S12の成膜機構においては、ターゲットS12bが、ガラス基板11に位相シフト層12を成膜するために必要な組成として、クロムを有する材料からなるものとされる。 Specifically, in the film forming mechanism of the film forming chamber S12, the target S12b is made of a material containing chromium as a composition necessary for forming the phase shift layer 12 on the glass substrate 11. FIG.

同時に、成膜室S12の成膜機構においては、ガス導入機構S12eから供給されるガスとして、位相シフト層12の成膜に対応して、プロセスガスが炭素、窒素、酸素などを含有し、アルゴン、窒素ガス等のスパッタガスとともに、所定のガス分圧として条件設定される。
また、成膜条件にあわせて高真空排気機構S12fからの排気がおこなわれる。
また、成膜機構S13においては、電源S12dからバッキングプレートS12cに印加されるスパッタ電圧が、位相シフト層12の成膜に対応して設定される。
At the same time, in the film forming mechanism of the film forming chamber S12, as the gas supplied from the gas introduction mechanism S12e, the process gas contains carbon, nitrogen, oxygen, etc., corresponding to the film formation of the phase shift layer 12, and argon. , and a sputtering gas such as nitrogen gas are set as a predetermined gas partial pressure.
In addition, the high vacuum exhaust mechanism S12f performs exhaust according to film forming conditions.
Also, in the film forming mechanism S13, the sputtering voltage applied from the power supply S12d to the backing plate S12c is set corresponding to the film formation of the phase shift layer 12. FIG.

図7に示す製造装置S10においては、ロード・アンロード室S11から搬入したガラス基板11に対して、まず、成膜室(真空処理室)S12においてスパッタリング成膜によりマスク層としての位相シフト層12を成膜する。次いで、成膜室(真空処理室)S12においてスパッタリング成膜により高炭素領域12c形成する。この際、成膜室(真空処理室)S12に供給する成膜ガスを切り替える。
そして、ロード・アンロード室S11から位相シフト層12、高炭素領域12cを成膜したガラス基板11を外部に搬出する。
In the manufacturing apparatus S10 shown in FIG. 7, a phase shift layer 12 as a mask layer is first formed by sputtering in a film forming chamber (vacuum processing chamber) S12 on a glass substrate 11 carried in from a loading/unloading chamber S11. to form a film. Next, the high carbon region 12c is formed by sputtering film formation in the film formation chamber (vacuum processing chamber) S12. At this time, the film forming gas supplied to the film forming chamber (vacuum processing chamber) S12 is switched.
Then, the glass substrate 11 on which the phase shift layer 12 and the high carbon region 12c are formed is carried out from the loading/unloading chamber S11.

成膜時には、ガス導入機構S12eから成膜室S12にスパッタガスと反応ガスとを供給し、外部の電源からバッキングプレート(カソード電極)S12cにスパッタ電圧を印加する。また、マグネトロン磁気回路によりターゲットS12b上に所定の磁場を形成してもよい。成膜室S12内でプラズマにより励起されたスパッタガスのイオンが、カソード電極S12cのターゲットS12bに衝突して成膜材料の粒子を飛び出させる。そして、飛び出した粒子と反応ガスとが結合した後、ガラス基板Sに付着することにより、ガラス基板Sの表面に所定の膜が形成される。 During film formation, a sputtering gas and a reaction gas are supplied from the gas introduction mechanism S12e to the film formation chamber S12, and a sputtering voltage is applied to the backing plate (cathode electrode) S12c from an external power supply. Alternatively, a predetermined magnetic field may be formed on the target S12b by a magnetron magnetic circuit. Ions of the sputtering gas excited by the plasma in the film-forming chamber S12 collide with the target S12b of the cathode electrode S12c to eject particles of the film-forming material. After the ejected particles are combined with the reaction gas, they adhere to the glass substrate S, thereby forming a predetermined film on the surface of the glass substrate S. FIG.

図8は、本実施形態における位相シフトマスクブランクスを製造する製造装置を示す模式図である。
図8に示す製造装置S20は、インライン式のスパッタリング処理可能な装置とされる。製造装置S20は、ロード室S21と、成膜室(真空処理室、成膜部)S22と、アンロード室S23と、を有するものとされる。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a manufacturing apparatus for manufacturing phase shift mask blanks in this embodiment.
The manufacturing apparatus S20 shown in FIG. 8 is an apparatus capable of in-line sputtering. The manufacturing apparatus S20 has a load chamber S21, a film formation chamber (vacuum processing chamber, film formation section) S22, and an unload chamber S23.

ロード室S21には、搬送機構S21aと、排気機構S21bと、が設けられる。
搬送機構S21aは、外部から搬入されたガラス基板11を成膜室S22へと搬送する。 排気機構S21bは、ロード室S21の内部を粗真空引きするロータリーポンプ等とされる。
ロード室S21は、密閉機構S27を介して成膜室(真空処理室)S22に接続される。
A transport mechanism S21a and an exhaust mechanism S21b are provided in the load chamber S21.
The transport mechanism S21a transports the glass substrate 11 loaded from the outside to the film forming chamber S22. The exhaust mechanism S21b is a rotary pump or the like for roughly evacuating the inside of the load chamber S21.
The load chamber S21 is connected to a film forming chamber (vacuum processing chamber) S22 via a sealing mechanism S27.

成膜室S22には、基板保持機構S22aと、ターゲットS22bを有するカソード電極(バッキングプレート)S22cと、電源S22dと、ガス導入機構S22eと、高真空排気機構S22fと、が設けられている。 The film formation chamber S22 is provided with a substrate holding mechanism S22a, a cathode electrode (backing plate) S22c having a target S22b, a power source S22d, a gas introduction mechanism S22e, and a high vacuum evacuation mechanism S22f.

基板保持機構S22aは、搬送機構S21aによって搬送されてきたガラス基板11を受け取り、成膜中にターゲットS22bと対向するようにガラス基板Sを保持する。
基板保持機構S22aは、また、ガラス基板11をロード室S21から搬入可能とされている。基板保持機構S22aは、また、ガラス基板11をアンロード室S23へ搬出可能とされている。
The substrate holding mechanism S22a receives the glass substrate 11 transported by the transport mechanism S21a and holds the glass substrate S so as to face the target S22b during film formation.
The substrate holding mechanism S22a can also load the glass substrate 11 from the load chamber S21. The substrate holding mechanism S22a can also unload the glass substrate 11 to the unload chamber S23.

ターゲットS22bは、位相シフト層12、高炭素領域12cをガラス基板11に成膜するために必要な組成を有する材料からなる。
カソード電極(バッキングプレート)S22c、電源S22d、ガス導入機構S22e、高真空排気機構S22fは、位相シフト層12、高炭素領域12c他を成膜する材料を供給するための構成である。
The target S22b is made of a material having a composition necessary for forming the phase shift layer 12 and the high carbon region 12c on the glass substrate 11. FIG.
A cathode electrode (backing plate) S22c, a power source S22d, a gas introduction mechanism S22e, and a high vacuum evacuation mechanism S22f are configured to supply materials for forming the phase shift layer 12, the high carbon region 12c, and the like.

電源S22dは、ターゲットS22bを有するカソード電極(バッキングプレート)S22cに負電位のスパッタ電圧を印加する。
ガス導入機構S22eは、成膜室S22の内部にガスを導入する。
高真空排気機構S22fは、成膜室S22の内部を高真空引きするターボ分子ポンプ等である。
成膜室S22は、密閉機構S28を介してアンロード室S23に接続される。
The power supply S22d applies a negative sputtering voltage to the cathode electrode (backing plate) S22c having the target S22b.
The gas introduction mechanism S22e introduces gas into the film forming chamber S22.
The high-vacuum exhaust mechanism S22f is, for example, a turbo-molecular pump that evacuates the inside of the film forming chamber S22 to a high vacuum.
The film formation chamber S22 is connected to the unload chamber S23 via a sealing mechanism S28.

アンロード室S23には、搬送機構S23aと、排気機構S23bと、が設けられる。
搬送機構S23aは、成膜室S22から搬入されたガラス基板11を外部へと搬送する。排気機構S23bは、アンロード室S23の内部を粗真空引きするロータリーポンプ等とされる。
A transport mechanism S23a and an exhaust mechanism S23b are provided in the unload chamber S23.
The transport mechanism S23a transports the glass substrate 11 loaded from the film forming chamber S22 to the outside. The exhaust mechanism S23b is a rotary pump or the like for roughly evacuating the inside of the unload chamber S23.

図8に示す製造装置S20においては、ロード室S21から搬入したガラス基板11に対して、成膜室(真空処理室)S22においてスパッタリング成膜により位相シフト層12、高炭素領域12cを成膜する。この際、成膜室(真空処理室)S22に供給する成膜ガスを切り替える。その後、アンロード室S23から成膜の終了したガラス基板11を外部に搬出する。 In the manufacturing apparatus S20 shown in FIG. 8, the phase shift layer 12 and the high carbon region 12c are formed by sputtering film formation in the film formation chamber (vacuum processing chamber) S22 on the glass substrate 11 carried in from the load chamber S21. . At this time, the film forming gas supplied to the film forming chamber (vacuum processing chamber) S22 is switched. Thereafter, the glass substrate 11 on which film formation has been completed is carried out from the unload chamber S23.

本実施形態における位相シフトマスクブランクス10Bの製造方法は、図6に示すように、基板準備工程S00と、位相シフト層成膜工程S01と、高炭素領域形成工程S02と、フォトレジスト層形成工程S03と、レジストパターン形成工程S04と、位相シフトパターン形成工程S05と、洗浄工程S06と、を有する。 As shown in FIG. 6, the method of manufacturing the phase shift mask blanks 10B in this embodiment includes a substrate preparation step S00, a phase shift layer forming step S01, a high carbon region forming step S02, and a photoresist layer forming step S03. , a resist pattern forming step S04, a phase shift pattern forming step S05, and a cleaning step S06.

ここで、本実施形態における位相シフトマスクブランクス10Bの製造方法の説明においては、図8に示す製造装置S20を用いた処理を説明する。図7に示す製造装置S10によって位相シフトマスクブランクスMBの製造する場合には、S20番代の符号をS10番代に読みかえ、アンロード室S25をロード・アンロード室S11等に読みかえるものとする。 Here, in the description of the manufacturing method of the phase shift mask blanks 10B in this embodiment, the processing using the manufacturing apparatus S20 shown in FIG. 8 will be described. When the phase shift mask blanks MB are manufactured by the manufacturing apparatus S10 shown in FIG. 7, the code of the S20 series should be read as the S10 series, and the unload chamber S25 should be read as the load/unload chamber S11 and the like. .

図6に示す基板準備工程S00においては、上述した表面処理などをおこなったガラス基板Sを準備する。その後、図8に示すロード室S21にガラス基板11を搬入する。
ロード室S21では、搬送機構S21aによってガラス基板11を支持し、ロード室S21を密閉した後、排気機構S21bによりロード室S21の内部を粗真空引きする。
In the substrate preparation step S00 shown in FIG. 6, the glass substrate S subjected to the above-described surface treatment and the like is prepared. After that, the glass substrate 11 is loaded into the load chamber S21 shown in FIG.
In the load chamber S21, the glass substrate 11 is supported by the transfer mechanism S21a, and after the load chamber S21 is sealed, the inside of the load chamber S21 is roughly vacuumed by the exhaust mechanism S21b.

この状態で、密閉機構S27を解放して、搬送機構S21aによってガラス基板11を搬送し、基板保持機構S22aによって搬送されてきたガラス基板11を受け取り、成膜室(真空処理室)S22にガラス基板11を搬入する。
成膜室S22では、ガラス基板11が搬入された後に密閉機構S27を密閉する。
成膜室(真空処理室)S22において、基板保持機構S22aによってガラス基板11を保持する。
In this state, the sealing mechanism S27 is released, the glass substrate 11 is transferred by the transfer mechanism S21a, the glass substrate 11 transferred by the substrate holding mechanism S22a is received, and the glass substrate is placed in the film formation chamber (vacuum processing chamber) S22. 11 is brought in.
In the film forming chamber S22, the sealing mechanism S27 is sealed after the glass substrate 11 is loaded.
In the film formation chamber (vacuum processing chamber) S22, the glass substrate 11 is held by the substrate holding mechanism S22a.

図6に示す位相シフト層成膜工程S01においては、図8に示す成膜室(真空処理室)S22において、高真空排気機構S22fにより成膜室S22の内部を高真空引きしておく。そして、ガス導入機構S22eから成膜室S22にスパッタガスと反応ガスとを供給し、外部の電源からバッキングプレート(カソード電極)S22cにスパッタ電圧を印加する。また、マグネトロン磁気回路によりターゲットS22b上に所定の磁場を形成してもよい。 In the phase shift layer film forming step S01 shown in FIG. 6, in the film forming chamber (vacuum processing chamber) S22 shown in FIG. A sputtering gas and a reaction gas are supplied from the gas introduction mechanism S22e to the film formation chamber S22, and a sputtering voltage is applied to the backing plate (cathode electrode) S22c from an external power source. Alternatively, a predetermined magnetic field may be formed on the target S22b by a magnetron magnetic circuit.

成膜室S22内でプラズマにより励起されたスパッタガスのイオンが、カソード電極S22cのターゲットS22bに衝突して成膜材料の粒子を飛び出させる。そして、飛び出した粒子と反応ガスとが結合した後、ガラス基板Sに付着することにより、ガラス基板11の表面に位相シフト層12を成膜する。 Ions of the sputtering gas excited by the plasma in the film-forming chamber S22 collide with the target S22b of the cathode electrode S22c to eject particles of the film-forming material. Then, after the ejected particles are combined with the reaction gas, they adhere to the glass substrate S, thereby forming the phase shift layer 12 on the surface of the glass substrate 11 .

ここで、あらかじめ位相シフト層12の成膜に必要な組成を有するターゲットS22bに交換しておく。ターゲットS22bとしては、クロムからなるものが提示される。また、位相シフト層12の成膜に必要な成膜ガスとして、ガス導入機構S22eから所定流量の酸素含有ガス、炭素含有ガス、窒素含有ガスなどを供給するとともに、それぞれの各分圧を制御するように切り替えて、その組成を設定した範囲内にする。
このとき、成膜する位相シフト層12は、後述の図9~図12に示すように、厚さ方向において、所定の酸素の組成比、炭素の組成比、窒素の組成比、クロムの組成比をそれぞれ有することができる。
Here, the target S22b is replaced with a target S22b having a composition necessary for forming the phase shift layer 12 in advance. A target made of chromium is presented as the target S22b. Further, as a film forming gas necessary for forming the phase shift layer 12, an oxygen-containing gas, a carbon-containing gas, a nitrogen-containing gas, etc. are supplied at a predetermined flow rate from the gas introduction mechanism S22e, and each partial pressure is controlled. to bring its composition within the set range.
At this time, the phase shift layer 12 to be deposited has a predetermined oxygen composition ratio, carbon composition ratio, nitrogen composition ratio, and chromium composition ratio in the thickness direction, as shown in FIGS. , respectively.

膜厚方向に組成を変化させて位相シフト層12を形成する場合には、成膜された膜厚に応じて雰囲気ガスにおける個々のガス分圧を変動させることもできる。特に、高炭素領域12cを形成する際に、炭素含有ガスを供給してその分圧を制御するように切り替えて、その組成を設定した範囲内にする。 When forming the phase shift layer 12 by changing the composition in the film thickness direction, it is also possible to vary individual gas partial pressures in the atmosphere gas according to the film thickness. In particular, when forming the high carbon region 12c, the carbon-containing gas is supplied and switched to control its partial pressure so that its composition is within a set range.

ここで、酸素含有ガスとしては、CO(二酸化炭素)、O(酸素)、NO(一酸化二窒素)、NO(一酸化窒素)、CO(一酸化炭素)等を挙げることができる。
また、炭素含有ガスとしては、CO(二酸化炭素)、CH4(メタン)、C(エタン)、CO(一酸化炭素)等を挙げることができる。
さらに、窒素含有ガスとしては、N(窒素ガス)、NO(一酸化二窒素)、NO(一酸化窒素)、NO(一酸化二窒素)、NH(アンモニア)等を挙げることができる。
なお、位相シフト層12、高炭素領域12cの成膜で、必要であればターゲットS22bを交換することもできる。例えば、炭素含有量の多いターゲット材などが考えられる。
Here, examples of the oxygen-containing gas include CO 2 (carbon dioxide), O 2 (oxygen), N 2 O (dinitrogen monoxide), NO (nitrogen monoxide), CO (carbon monoxide), and the like. can.
Carbon-containing gases include CO 2 (carbon dioxide), CH 4 (methane), C 2 H 6 (ethane), CO (carbon monoxide), and the like.
Furthermore, nitrogen-containing gases include N 2 (nitrogen gas), N 2 O (dinitrogen monoxide), NO (nitrogen monoxide), N 2 O (dinitrogen monoxide), NH 3 (ammonia), and the like. be able to.
It should be noted that the target S22b can be exchanged if necessary in the film formation of the phase shift layer 12 and the high carbon region 12c. For example, a target material with a high carbon content can be considered.

図6に示す高炭素領域形成工程S02においては、図8に示す成膜室S22において、高真空排気機構S22fにより成膜室S22の内部を高真空引きしておく。そして、ガス導入機構S22eから成膜室S22にスパッタガスと反応ガスとを供給し、外部の電源からバッキングプレート(カソード電極)S22cにスパッタ電圧を印加する。また、マグネトロン磁気回路によりターゲットS22b上に所定の磁場を形成してもよい。 In the high carbon region forming step S02 shown in FIG. 6, in the film forming chamber S22 shown in FIG. 8, the inside of the film forming chamber S22 is evacuated to a high vacuum by the high vacuum evacuation mechanism S22f. A sputtering gas and a reaction gas are supplied from the gas introduction mechanism S22e to the film formation chamber S22, and a sputtering voltage is applied to the backing plate (cathode electrode) S22c from an external power supply. Alternatively, a predetermined magnetic field may be formed on the target S22b by a magnetron magnetic circuit.

成膜室S22内でプラズマにより励起されたスパッタガスのイオンが、カソード電極S22cのターゲットS22bに衝突して成膜材料の粒子を飛び出させる。そして、飛び出した粒子と反応ガスとが結合した後、ガラス基板Sに付着することにより、ガラス基板Sの表面に高炭素領域12cを成膜する(図1)。 Ions of the sputtering gas excited by the plasma in the film-forming chamber S22 collide with the target S22b of the cathode electrode S22c to eject particles of the film-forming material. Then, after the ejected particles are combined with the reaction gas, they adhere to the glass substrate S, thereby forming a film of the high carbon region 12c on the surface of the glass substrate S (FIG. 1).

ここで、あらかじめ高炭素領域12cの成膜に必要な組成を有するターゲットS22bに交換しておくことができる。あるいは、高炭素領域12cの成膜に必要な成膜ガスとして、ガス導入機構S22eから所定流量の酸素含有ガス、炭素含有ガス、窒素含有ガスなどを供給するとともに、それらの分圧を制御するように切り替えて、その組成を設定した範囲内にする。 Here, the target S22b can be replaced in advance with a composition necessary for film formation of the high carbon region 12c. Alternatively, as a film forming gas necessary for film forming of the high carbon region 12c, a predetermined flow rate of an oxygen-containing gas, a carbon-containing gas, a nitrogen-containing gas, or the like is supplied from the gas introduction mechanism S22e, and the partial pressure thereof is controlled. to bring its composition within the set range.

具体的には、炭素含有ガスとしてCO(二酸化炭素)を選択し、この炭素含有ガスの分圧を、位相シフト層成膜工程S01に比べて、増加することができる。または、炭素含有ガスのガス流量を、位相シフト層成膜工程S01に比べて、増加することができる。
このとき、成膜する高炭素領域12cは、後述の図9~図12に示すように、厚さ方向において、所定の酸素の組成比、炭素の組成比、窒素の組成比、クロムの組成比をそれぞれ有することができる。
Specifically, CO 2 (carbon dioxide) can be selected as the carbon-containing gas, and the partial pressure of this carbon-containing gas can be increased compared to the phase shift layer forming step S01. Alternatively, the gas flow rate of the carbon-containing gas can be increased compared to the phase shift layer deposition step S01.
At this time, as shown in later-described FIGS. 9 to 12, the high-carbon region 12c to be formed has a predetermined oxygen composition ratio, carbon composition ratio, nitrogen composition ratio, and chromium composition ratio in the thickness direction. , respectively.

さらに、位相シフト層12、高炭素領域12cの成膜に加え、他の膜を積層する場合には、対応するターゲット、ガス等のスパッタ条件としてスパッタリングにより成膜するか、他の成膜方法によって該当膜を積層して、本実施形態の位相シフトマスクブランクス10Bとする。 Furthermore, in addition to the deposition of the phase shift layer 12 and the high carbon region 12c, when depositing other films, the deposition is performed by sputtering under the sputtering conditions of the corresponding target, gas, etc., or by another deposition method. The corresponding films are laminated to form the phase shift mask blank 10B of this embodiment.

図6に示すフォトレジスト層形成工程S03として、高炭素領域形成工程S02における最上層である高炭素領域12cの上にフォトレジスト層15が形成される(図2)。フォトレジスト層15は、ポジ型でもよいしネガ型でもよいが、ポジ型とすることができる。フォトレジスト層15としては、液状レジスト、密着フィルム等が用いられる。 As the photoresist layer forming step S03 shown in FIG. 6, a photoresist layer 15 is formed on the high carbon region 12c which is the uppermost layer in the high carbon region forming step S02 (FIG. 2). The photoresist layer 15 may be positive or negative, but may be positive. A liquid resist, an adhesive film, or the like is used as the photoresist layer 15 .

フォトレジスト層(レジスト層)15は、フラットディスプレイ用のメタルエッチング用として一般的に用いられている、ナガセケムテックス社のGRX-Mシリーズのレジスト材料等とすることができる。 The photoresist layer (resist layer) 15 may be a GRX-M series resist material manufactured by Nagase ChemteX Co., Ltd., which is generally used for metal etching for flat displays, or the like.

図6に示すレジストパターン形成工程S04においては、フォトレジスト層15を露光するとともに、現像することで、高炭素領域12cの上に所定のパターン形状(開口パターン)を有するフォトレジストパターン15P1が形成される(図3)。
フォトレジストパターン15P1は、高炭素領域12c,位相シフト層12のエッチングマスクとして機能し、これらの高炭素領域12c,位相シフト層12のエッチングパターンに応じて適宜形状が定められる。
In the resist pattern forming step S04 shown in FIG. 6, the photoresist layer 15 is exposed and developed to form a photoresist pattern 15P1 having a predetermined pattern shape (opening pattern) on the high carbon region 12c. (Fig. 3).
The photoresist pattern 15P1 functions as an etching mask for the high carbon region 12c and the phase shift layer 12, and its shape is appropriately determined according to the etching patterns of the high carbon region 12c and the phase shift layer 12. FIG.

次いで、図6に示す位相シフトパターン形成工程S05として、フォトレジストパターン15P1越しに所定のエッチング液を用いて高炭素領域12c,位相シフト層12を順にウェットエッチングする。
このとき、クロムを含有する高炭素領域12c,位相シフト層12のエッチングでは、クロムエッチャント、たとえば、硝酸セリウム第2アンモニウムを含むエッチング液を用いることができる。
これにより、高炭素領域パターン12cP1、位相シフトパターン12p1を形成する(図4)。
Next, as a phase shift pattern forming step S05 shown in FIG. 6, the high carbon region 12c and the phase shift layer 12 are sequentially wet-etched using a predetermined etchant through the photoresist pattern 15P1.
At this time, in the etching of the chromium-containing high carbon region 12c and the phase shift layer 12, a chromium etchant, for example, an etchant containing ceric ammonium nitrate can be used.
Thereby, a high carbon region pattern 12cP1 and a phase shift pattern 12p1 are formed (FIG. 4).

次いで、図6に示す洗浄工程S06において、所定の洗浄液を用いて、フォトレジストパターン15P1を除去する。
洗浄液として、硫酸過水、あるいは、オゾン水を用いることができる。
Next, in a cleaning step S06 shown in FIG. 6, photoresist pattern 15P1 is removed using a predetermined cleaning liquid.
Sulfuric acid hydrogen peroxide mixture or ozone water can be used as the cleaning liquid.

これにより、図5に示すように、光学的に設定された所定の高炭素領域パターン12cP1と位相シフトパターン12P1が所望の光学特性を有する位相シフト領域と透過領域とが形成された位相シフトマスク(フォトマスク)10を得ることができる。 As a result, as shown in FIG. 5, a phase shift mask (a phase shift mask ( photomask) 10 can be obtained.

本実施形態の位相シフトマスク10によれば、光学層であるマスク層として単層の位相シフト層12を積層した位相シフトマスクブランクス10Bにおいて、位相シフト層12の表面に極めて薄い高炭素領域12cを形成したことで、位相シフト層12の表面における濡れ性が改善して、フォトレジスト層15との密着性が向上し、位相シフトパターン形成工程S05における位相シフト層12とフォトレジスト層15との界面におけるエッチング液の浸み込み発生を防止して、位相シフト層12とフォトレジスト層15との界面におけるエッチングの進行を発生させないことができる。これにより、位相シフトパターン12P1におけるパターン縁部の側壁、つまり、ガラス基板11の表面と直交する側面が、当初の形成予定である垂直であるパターン形状から、フォトレジストパターン15P1の下側に抉れてしまうことを防止して、位相シフトパターンのパターン形状正確性が低下してしまうことを防止可能とすることができる。 According to the phase shift mask 10 of the present embodiment, in the phase shift mask blank 10B in which the single layer phase shift layer 12 is laminated as the mask layer which is the optical layer, the extremely thin high carbon region 12c is formed on the surface of the phase shift layer 12. By forming, the wettability on the surface of the phase shift layer 12 is improved, the adhesion with the photoresist layer 15 is improved, and the interface between the phase shift layer 12 and the photoresist layer 15 in the phase shift pattern formation step S05 It is possible to prevent the etchant from permeating the phase shift layer 12 and the photoresist layer 15 from progressing at the interface between the phase shift layer 12 and the photoresist layer 15 . As a result, the side wall of the pattern edge portion of the phase shift pattern 12P1, that is, the side surface perpendicular to the surface of the glass substrate 11 is hollowed out from the originally planned vertical pattern shape to the lower side of the photoresist pattern 15P1. It is possible to prevent the pattern shape accuracy of the phase shift pattern from deteriorating.

以下、本発明に係る位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスクの第2実施形態について説明する。
本実施形態において、上述した第1実施形態と異なるのは、高炭素領域の形成手法に関する点であり、これ以外の上述した第1実施形態と対応する構成についてその説明を省略する。
A second embodiment of the phase shift mask blanks and phase shift mask according to the present invention will be described below.
This embodiment differs from the above-described first embodiment in the method of forming the high-carbon region, and the description of other configurations corresponding to those of the above-described first embodiment is omitted.

本実施形態に係る高炭素領域12cは、位相シフト層12を成膜した後に、表面から炭素含有ガス雰囲気としてプラズマ処理をおこなうことで形成される。ここで、炭素を含有させるには、炭素含有ガス雰囲気で、プラズマを形成し、そのプラズマに位相シフト層12表面を所定条件で所定時間だけ暴露することでおこなうことができる。
ここで、炭素含有ガスとしては、第1実施形態と同様に、メタン、二酸化炭素、一酸化炭素等のガスを用いることができる。
The high-carbon region 12c according to the present embodiment is formed by forming the phase shift layer 12 and then plasma-treating the surface in a carbon-containing gas atmosphere. Here, carbon can be contained by forming plasma in a carbon-containing gas atmosphere and exposing the surface of the phase shift layer 12 to the plasma under predetermined conditions for a predetermined time.
Here, as the carbon-containing gas, gases such as methane, carbon dioxide, and carbon monoxide can be used as in the first embodiment.

本実施形態においては、安定的に位相シフトマスクの表面層のみを所望の状態に変質させることが可能になるという効果を奏することができる。 In this embodiment, it is possible to stably transform only the surface layer of the phase shift mask into a desired state.

以下、本発明に係る位相シフトマスクブランクス、位相シフトマスクの第3実施形態について説明する。
本実施形態において、上述した第1実施形態と異なるのは、高炭素領域の形成手法に関する点であり、これ以外の上述した第1実施形態と対応する構成についてその説明を省略する。
A third embodiment of the phase shift mask blanks and phase shift mask according to the present invention will be described below.
This embodiment differs from the above-described first embodiment in the method of forming the high-carbon region, and the description of other configurations corresponding to those of the above-described first embodiment is omitted.

本実施形態に係る高炭素領域12cは、位相シフト層12を成膜した後に、表面に炭素含有材料を塗布し、その状態でプラズマ処理をおこなうことで形成される。ここで、炭素を含有させるには、炭素含有材料としてヘキサメチルジシロキサン等の有機化合物を位相シフト層12表面に塗布し、プラズマ処理空間内に載置することで、そのプラズマに対して位相シフト層12表面を所定条件で所定時間だけ暴露することでおこなうことができる。 The high-carbon region 12c according to the present embodiment is formed by depositing the phase shift layer 12, applying a carbon-containing material to the surface, and performing plasma treatment in that state. Here, in order to contain carbon, an organic compound such as hexamethyldisiloxane as a carbon-containing material is applied to the surface of the phase shift layer 12 and placed in the plasma processing space, thereby causing a phase shift with respect to the plasma. This can be done by exposing the surface of the layer 12 under prescribed conditions for a prescribed period of time.

本実施形態においては、真空装置を使わずに簡便に、位相シフトマスクの最表面層を所望の状態に変質させることが可能になるという効果を奏することができる。 In this embodiment, it is possible to easily change the outermost surface layer of the phase shift mask into a desired state without using a vacuum device.

以下、本発明にかかる実施例を説明する。
ここでは、本発明における位相シフト層12および高炭素領域12cの具体例として、これらの確認試験について説明する。
Examples of the present invention will be described below.
Here, as specific examples of the phase shift layer 12 and the high-carbon region 12c in the present invention, confirmation tests thereof will be described.

<実験例1>
実験例1として、ガラス基板上に、位相シフト層として、スパッタリング法等を用いてクロム化合物の膜を形成する。ここで形成するクロム化合物膜は、クロム、酸素、窒素、炭素等を含有する膜である。位相シフト層としては、最表面に高炭素領域を形成した。高炭素領域の形成は、組成濃度が異なり炭素濃度の増加した極めて薄い膜を最表層に形成した。
<Experimental example 1>
As Experimental Example 1, a film of a chromium compound is formed as a phase shift layer on a glass substrate using a sputtering method or the like. The chromium compound film formed here is a film containing chromium, oxygen, nitrogen, carbon, or the like. As the phase shift layer, a high carbon region was formed on the outermost surface. The formation of the high carbon region formed an extremely thin film with a different composition concentration and an increased carbon concentration as the outermost layer.

以下、位相シフト層成膜における諸元を示す。
・炭素含有ガス;CO(二酸化炭素)
・ターゲット;クロム
以下、高炭素領域における諸元を示す。
・炭素含有ガス;CH(メタン)とアルゴンとの混合ガス
・ターゲット;クロム
・成膜中のガス供給変化としては、狙いガス流量比はほぼ一定。炭素含有ガスのみ、高炭素領域の膜厚に対応して、追加、流量比増加させる。
The specifications for the phase shift layer deposition are shown below.
・Carbon-containing gas; CO 2 (carbon dioxide)
・Target: Chromium Below, the specifications in the high-carbon region are shown.
・Carbon-containing gas: mixed gas of CH 4 (methane) and argon ・Target: chromium ・As for changes in gas supply during film formation, the target gas flow ratio is almost constant. Only the carbon-containing gas is added and the flow ratio is increased corresponding to the film thickness of the high carbon region.

<組成評価>
この膜に対してオージェ電子分光法を用いて組成評価を行った。
その結果を図9~図12に示す。図9~図12において、横軸は、深さ方向距離、(時間)、縦軸は、各測定対象の組成比%である。
図9~図12に示すように、実験例1では、Cr,O,Nがいずれも膜厚方向(横軸)には、組成比がほぼ一定とされているのに対し、図9に示すCは、図の左側となる最表面に炭素濃度の高い高炭素領域が形成されていることが確認できた。図9においては、矢印で高炭素領域の右端位置を示す。
<Composition evaluation>
The composition of this film was evaluated using Auger electron spectroscopy.
The results are shown in FIGS. 9-12. In FIGS. 9 to 12, the horizontal axis is the depth direction distance (time), and the vertical axis is the composition ratio % of each measurement object.
As shown in FIGS. 9 to 12, in Experimental Example 1, the composition ratios of Cr, O, and N are almost constant in the film thickness direction (horizontal axis). In C, it was confirmed that a high carbon region with a high carbon concentration was formed on the outermost surface on the left side of the figure. In FIG. 9, an arrow indicates the right end position of the high carbon region.

<実験例2>
実験例2として、実験例1と同様に、位相シフト層として、スパッタリング法等を用いてクロム化合物の膜を形成する。実験例2においては、高炭素領域を形成しなかった。
<Experimental example 2>
As Experimental Example 2, similarly to Experimental Example 1, a film of a chromium compound is formed as a phase shift layer using a sputtering method or the like. In Experimental Example 2, no high carbon region was formed.

この膜に対してオージェ電子分光法を用いて組成評価を行った。
その結果を図9~図12に示す。
図9~図12に示すように、実験例2でも、Cr,O,N,Cの組成比は、ほぼ、実験例1の位相シフト層と同じ程度とみなすことができる。
The composition of this film was evaluated using Auger electron spectroscopy.
The results are shown in FIGS. 9-12.
As shown in FIGS. 9 to 12, the composition ratio of Cr, O, N, and C in Experimental Example 2 can be considered to be approximately the same as that in the phase shift layer of Experimental Example 1. FIG.

<接触角測定>
次に、上記の実験例1および2の表面における濡れ性を見るために、表面での水の接触角を測定する。ここで、成膜した膜の表面に純水を滴下し、目視でその接触角を測定した。具体的には、撮影した画像から接触角を測定した。
その結果を図13,図14に示す。
図13,図14に示すように、表面炭素濃度の高い実験例1では、水の接触角が58degとなり、表面炭素濃度の低い実験例2では、水の接触角が26degとなったことがわかる。
<Contact angle measurement>
Next, in order to see the wettability on the surface of Experimental Examples 1 and 2, the contact angle of water on the surface is measured. Here, pure water was dropped on the surface of the formed film, and the contact angle was measured visually. Specifically, the contact angle was measured from the photographed image.
The results are shown in FIGS. 13 and 14. FIG.
As shown in FIGS. 13 and 14, in Experimental Example 1 with a high surface carbon concentration, the water contact angle was 58 degrees, and in Experimental Example 2 with a low surface carbon concentration, the water contact angle was 26 degrees. .

<浸み込み幅測定>
次に、実験例4として、上記の実験例1および2の表面におけるフォトレジスト層との密着性の確認として、レジストパターンを形成した後、エッチングをおこなって、エッチング液の浸入による浸み込み幅を測定した。
<Measurement of penetration width>
Next, as Experimental Example 4, as confirmation of the adhesion with the photoresist layer on the surface of Experimental Examples 1 and 2, after forming a resist pattern, etching was performed, and the penetration width due to the penetration of the etchant was measured.

以下にパターニングの諸元を示す。
レジスト;レジスト種類GRX-M237
膜厚735nm
プリベーク87℃48min
露光:コンタクト露光機(タマラック)
現像:DIP式
現像液AZ DEVELOPER(50%純水希釈)
現像時間;規定より0sec超過
エッチング:パドル式
エッチング液;MPM-E
エッチング時間;規定より0sec超過
The patterning specifications are shown below.
Resist; Resist type GRX-M237
film thickness 735nm
Pre-bake 87°C 48min
Exposure: Contact exposure machine (Tamarack)
Development: DIP type developer AZ DEVELOPER (diluted with 50% pure water)
Development time: 0 sec more than specified Etching: Paddle type Etchant: MPM-E
Etching time; more than 0 sec than specified

パターニングした位相シフトパターンとレジストパターンとの断面を観察した。そのSEM画像を図15,図16に示す。各図では、位相シフト層をCr-PSMとして示している。
図15,図16に示すように、実験例2では、浸み込みが発生し、150nm程界面が抉れてしまったのに対し、実験例1では、浸み込みが発生しておらず、界面では位相シフト層とレジスト層とが密着していることがわかる。
Cross sections of the patterned phase shift pattern and resist pattern were observed. SEM images thereof are shown in FIGS. In each figure, the phase shift layer is shown as Cr-PSM.
As shown in FIGS. 15 and 16, in Experimental Example 2, penetration occurred and the interface was hollowed out by about 150 nm, whereas in Experimental Example 1, penetration did not occur, It can be seen that the phase shift layer and the resist layer are in close contact at the interface.

<実験例3>
実験例3として、実験例1,2と同様に、位相シフト層として、スパッタリング法等を用いてクロム化合物の膜を形成した。この実験例3においては、炭素濃度を3.1%とし、高炭素領域を形成しなかった。
同様に、水の接触角および、浸み込み幅を測定した。
その結果を図17~図19に示す。
<Experimental example 3>
As Experimental Example 3, similarly to Experimental Examples 1 and 2, a film of a chromium compound was formed as a phase shift layer using a sputtering method or the like. In Experimental Example 3, the carbon concentration was set to 3.1% and no high carbon region was formed.
Similarly, the contact angle of water and the penetration width were measured.
The results are shown in FIGS. 17-19.

<実験例4>
実験例4として、実験例1~3と同様に、位相シフト層として、スパッタリング法等を用いてクロム化合物の膜を形成した。この実験例3においては、炭素濃度を3.9%とし、高炭素領域を形成した。
同様に、水の接触角および、浸み込み幅を測定した。
その結果を図17~図19に示す。
<Experimental example 4>
As Experimental Example 4, similarly to Experimental Examples 1 to 3, a film of a chromium compound was formed as a phase shift layer using a sputtering method or the like. In Experimental Example 3, the carbon concentration was set to 3.9% to form a high carbon region.
Similarly, the contact angle of water and the penetration width were measured.
The results are shown in FIGS. 17-19.

<実験例5>
実験例5として、実験例1~4と同様に、位相シフト層として、スパッタリング法等を用いてクロム化合物の膜を形成した。この実験例3においては、炭素濃度を5.2%とし、高炭素領域を形成した。
同様に、水の接触角および、浸み込み幅を測定した。
その結果を図17~図19に示す。
<Experimental example 5>
As Experimental Example 5, similarly to Experimental Examples 1 to 4, a film of a chromium compound was formed as a phase shift layer using a sputtering method or the like. In Experimental Example 3, the carbon concentration was set to 5.2% to form a high carbon region.
Similarly, the contact angle of water and the penetration width were measured.
The results are shown in FIGS. 17-19.

これらの結果から、表面炭素濃度によって、表面濡れ性、水の接触角、レジスト層との密着性、浸み込み幅が変化することがわかる。また、高炭素領域を設けること、または、高炭素領域が残った状態で、レジスト形成、エッチングをおこなうことで、パターン形成における形状正確性が担保できることがわかる。 These results show that the surface wettability, water contact angle, adhesion to the resist layer, and penetration width change depending on the surface carbon concentration. It is also found that the shape accuracy in pattern formation can be ensured by providing the high-carbon region, or by performing resist formation and etching with the high-carbon region remaining.

本発明の活用例として、フラットディスプレイ用マスクの微細化を挙げることができる。 As an example of utilization of the present invention, miniaturization of masks for flat displays can be cited.

10…位相シフトマスク
10B…位相シフトマスクブランクス
11…ガラス基板(透明基板)
12…位相シフト層
12c…高炭素領域
12P1…位相シフトパターン
15…フォトレジスト層
15P1…レジストパターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Phase shift mask 10B... Phase shift mask blanks 11... Glass substrate (transparent substrate)
12... Phase shift layer 12c... High carbon region 12P1... Phase shift pattern 15... Photoresist layer 15P1... Resist pattern

Claims (11)

位相シフトマスクとなるマスク層を有する位相シフトマスクブランクスであって、
透明基板に積層されてクロムと酸素と炭素とを含有する位相シフト層を有し、
前記位相シフト層は、膜厚方向の全域で酸素濃度が70%以上とされ、
前記位相シフト層は、膜厚方向で前記透明基板から離間する表面に、炭素濃度が3.5atm%以上となる高炭素領域を有する、
ことを特徴とする位相シフトマスクブランクス。
A phase shift mask blank having a mask layer serving as a phase shift mask,
having a phase shift layer laminated on a transparent substrate and containing chromium, oxygen and carbon;
The phase shift layer has an oxygen concentration of 70% or more in the entire thickness direction,
The phase shift layer has a high carbon region with a carbon concentration of 3.5 atm% or more on a surface separated from the transparent substrate in the film thickness direction.
A phase shift mask blank characterized by:
前記位相シフト層における前記高炭素領域が、膜厚方向で10nm以下である、
ことを特徴とする請求項1記載の位相シフトマスクブランクス。
The high carbon region in the phase shift layer is 10 nm or less in the film thickness direction,
2. The phase shift mask blank according to claim 1, characterized in that:
前記位相シフト層における前記高炭素領域表面の、水の接触角が50度以上である、
ことを特徴とする請求項1または2記載の位相シフトマスクブランクス。
The contact angle of water on the surface of the high carbon region in the phase shift layer is 50 degrees or more.
3. The phase shift mask blanks according to claim 1 or 2, characterized in that:
前記透明基板に積層された前記マスク層の最表面に前記位相シフト層が位置する、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか記載の位相シフトマスクブランクス。
wherein the phase shift layer is positioned on the outermost surface of the mask layer laminated on the transparent substrate;
4. The phase shift mask blank according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
請求項1から4のいずれか記載の位相シフトマスクブランクスの製造方法であって、
前記透明基板にクロムと酸素とを含有する前記位相シフト層を積層する位相シフト層成膜工程を有し、
前記位相シフト層成膜工程において、積層される前記位相シフト層の表面に炭素を含有させて前記高炭素領域を形成する、
ことを特徴とする位相シフトマスクブランクスの製造方法。
A method for manufacturing a phase shift mask blank according to any one of claims 1 to 4,
A phase shift layer forming step of laminating the phase shift layer containing chromium and oxygen on the transparent substrate,
In the phase shift layer forming step, carbon is contained in the surface of the phase shift layer to be laminated to form the high carbon region.
A method of manufacturing a phase shift mask blank characterized by:
前記位相シフト層成膜工程において、
スパッタリングにおける供給ガスとして、炭素含有ガスの分圧を設定することにより前記位相シフト層の表面に炭素を含有させて前記高炭素領域を形成する、
ことを特徴とする請求項5記載の位相シフトマスクブランクスの製造方法。
In the phase shift layer forming step,
forming the high-carbon region by setting the partial pressure of a carbon-containing gas as a supply gas in sputtering to contain carbon in the surface of the phase shift layer;
6. The method of manufacturing a phase shift mask blank according to claim 5, wherein:
請求項1から4のいずれか記載の位相シフトマスクブランクスから製造されるか、または、請求項5または6記載の位相シフトマスクブランクスの製造方法により製造される位相シフトマスクであって、
マスクパターンにおいて、前記位相シフト層から形成された位相シフトパターンは、膜厚方向の全域で酸素濃度が70%以上とされ、かつ、膜厚方向で前記透明基板から離間する表面に、炭素濃度が3.5atm%以上となる高炭素領域を有する、
ことを特徴とする位相シフトマスク。
A phase shift mask manufactured from the phase shift mask blank according to any one of claims 1 to 4 or manufactured by the phase shift mask blank manufacturing method according to claim 5 or 6,
In the mask pattern, the phase shift pattern formed from the phase shift layer has an oxygen concentration of 70% or more in the entire film thickness direction, and a surface separated from the transparent substrate in the film thickness direction has a carbon concentration. Having a high carbon region of 3.5 atm% or more,
A phase shift mask characterized by:
前記位相シフトパターンにおける前記高炭素領域が、膜厚方向で10nm以下である、
ことを特徴とする請求項7記載の位相シフトマスク。
The high carbon region in the phase shift pattern is 10 nm or less in the film thickness direction,
8. A phase shift mask according to claim 7, characterized in that:
前記位相シフトパターンにおける前記高炭素領域表面の、水の接触角が50度以上である、
ことを特徴とする請求項7または8記載の位相シフトマスク。
The contact angle of water on the surface of the high carbon region in the phase shift pattern is 50 degrees or more.
9. The phase shift mask according to claim 7 or 8, characterized in that:
前記透明基板に積層された前記マスクパターンの最表面に前記位相シフトパターンが位置する、
ことを特徴とする請求項7から9のいずれか記載の位相シフトマスク。
wherein the phase shift pattern is positioned on the outermost surface of the mask pattern laminated on the transparent substrate;
10. The phase shift mask according to any one of claims 7 to 9, characterized in that:
請求項7から10のいずれか記載の位相シフトマスクの製造方法であって、
前記マスク層にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記位相シフト層にパターンを形成する位相シフトパターン形成工程と、
を有し、
前記位相シフトパターン形成工程において、前記高炭素領域が残存する、
ことを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
A method for manufacturing a phase shift mask according to any one of claims 7 to 10,
a resist pattern forming step of forming a resist pattern on the mask layer;
A phase shift pattern forming step of forming a pattern on the phase shift layer;
has
In the phase shift pattern forming step, the high carbon region remains,
A method of manufacturing a phase shift mask, characterized by:
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