JP4614877B2

JP4614877B2 - Photomask blank manufacturing method and photomask manufacturing method

Info

Publication number: JP4614877B2
Application number: JP2005373993A
Authority: JP
Inventors: 剛之山田; 正男牛田; 浩之岩下
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2025-12-27
Also published as: JP2007178498A

Description

本発明は、遮光膜パターン形成のためのドライエッチング処理用に遮光膜のドライエッチング速度を最適化させたフォトマスクブランクの製造方法及びフォトマスクの製造方法に関する。 The present invention relates to a photomask blank manufacturing method and a photomask manufacturing method in which a dry etching rate of a light shielding film is optimized for a dry etching process for forming a light shielding film pattern.

一般に、半導体装置の製造工程では、フォトリソグラフィー法を用いて微細パターンの形成が行われている。また、この微細パターンの形成には通常何枚ものフォトマスクと呼ばれている基板が使用される。このフォトマスクは、一般に透光性のガラス基板上に、金属薄膜等からなる遮光性の微細パターンを設けたものであり、このフォトマスクの製造においてもフォトリソグラフィー法が用いられている。 In general, in a manufacturing process of a semiconductor device, a fine pattern is formed using a photolithography method. In addition, a number of substrates called photomasks are usually used for forming this fine pattern. This photomask is generally provided with a light-shielding fine pattern made of a metal thin film or the like on a translucent glass substrate, and a photolithography method is also used in the production of this photomask.

フォトリソグラフィー法によるフォトマスクの製造には、ガラス基板等の透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクが用いられる。このフォトマスクブランクを用いたフォトマスクの製造は、フォトマスクブランク上に形成されたレジスト膜に対し、所望のパターン露光を施す露光工程と、所望のパターン露光に従って前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する現像工程と、レジストパターンに沿って前記遮光膜をエッチングするエッチング工程と、残存したレジストパターンを剥離除去する工程とを有して行われている。上記現像工程では、フォトマスクブランク上に形成されたレジスト膜に対し所望のパターン露光を施した後に現像液を供給して、現像液に可溶なレジスト膜の部位を溶解し、レジストパターンを形成する。また、上記エッチング工程では、このレジストパターンをマスクとして、たとえばウェットエッチングによって、レジストパターンの形成されていない遮光膜が露出した部位を溶解し、これにより所望のマスクパターンを透光性基板上に形成する。こうして、フォトマスクが出来上がる。 For manufacturing a photomask by photolithography, a photomask blank having a light-shielding film on a light-transmitting substrate such as a glass substrate is used. The production of a photomask using this photomask blank consists of an exposure process in which a desired pattern exposure is performed on a resist film formed on the photomask blank, and the resist film is developed in accordance with the desired pattern exposure to develop a resist pattern. A developing step for forming the light shielding film, an etching step for etching the light-shielding film along the resist pattern, and a step for peeling and removing the remaining resist pattern. In the above development process, the resist film formed on the photomask blank is subjected to a desired pattern exposure, and then a developer is supplied to dissolve a portion of the resist film soluble in the developer to form a resist pattern. To do. In the etching process, using this resist pattern as a mask, the exposed portion of the light-shielding film on which the resist pattern is not formed is dissolved by wet etching, for example, thereby forming a desired mask pattern on the translucent substrate. To do. Thus, a photomask is completed.

特許文献１には、ウェットエッチングに適したマスクブランクとして、透明基板上に、クロム炭化物を含有するクロム膜を遮光膜として備えたフォトマスクブランクが記載されている。また、特許文献２には、同じくウェットエッチングに適したマスクブランクとして、透明基板上に、ハーフトーン材料膜と金属膜との積層膜を有し、この金属膜は、表面側から透明基板側に向かってエッチングレートが異なる材料で構成される領域が存在しており、例えばＣｒＮ／ＣｒＣの金属膜とＣｒＯＮの反射防止膜からなるハーフトーン型位相シフトマスクブランクが記載されている。 Patent Document 1 describes a photomask blank provided with a chromium film containing chromium carbide as a light shielding film on a transparent substrate as a mask blank suitable for wet etching. Patent Document 2 also has a laminated film of a halftone material film and a metal film on a transparent substrate as a mask blank that is also suitable for wet etching, and this metal film is formed from the surface side to the transparent substrate side. On the other hand, there are regions composed of materials with different etching rates, and for example, a halftone phase shift mask blank made of a CrN / CrC metal film and a CrON antireflection film is described.

ところで、半導体装置のパターンを微細化するに当たっては、フォトマスクに形成されるマスクパターンの微細化に加え、フォトリソグラフィーで使用される露光光源波長の短波長化が必要となる。半導体装置製造の際の露光光源としては、近年ではＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）から、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）、更にはＦ２エキシマレーザー（波長１５７ｎｍ）へと短波長化が進んでいる。
その一方で、フォトマスクやフォトマスクブランクにおいては、フォトマスクに形成されるマスクパターンを微細化するに当たっては、フォトマスク製造の際のパターニング手法として、従来のウェットエッチングに替わってドライエッチング加工が必要になってきている。 By the way, in order to miniaturize the pattern of a semiconductor device, in addition to miniaturization of a mask pattern formed on a photomask, it is necessary to shorten the wavelength of an exposure light source used in photolithography. As an exposure light source for manufacturing semiconductor devices, in recent years, the wavelength has been shortened from a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) to an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) and further to an F2 excimer laser (wavelength 157 nm).
On the other hand, in photomasks and photomask blanks, dry etching is required instead of conventional wet etching as a patterning method for manufacturing photomasks when miniaturizing the mask pattern formed on the photomask. It is becoming.

しかし、マスクパターンの微細化とドライエッチング加工は、以下に示す技術的な問題が生じている。
遮光膜の材料としては、一般にクロム系の材料が用いられ、クロムのドライエッチング加工では、エッチングガスに塩素ガスと酸素ガスの混合ガスが用いられている。レジストパターンをマスクにして遮光膜をドライエッチングでパターニングする際、パターンが微細化、複雑になると、ドライエッチング時のグローバルローディング現象及びマイクロローディング現象が悪化する傾向にある。
従って、マスクパターンの微細化を達成するためには、遮光膜のドライエッチング速度の向上が望まれる。 However, miniaturization of the mask pattern and dry etching have the following technical problems.
As a material for the light shielding film, a chromium-based material is generally used, and in a dry etching process of chromium, a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas is used as an etching gas. When a light shielding film is patterned by dry etching using a resist pattern as a mask, if the pattern becomes finer and complicated, the global loading phenomenon and microloading phenomenon during dry etching tend to deteriorate.
Therefore, in order to achieve miniaturization of the mask pattern, it is desired to improve the dry etching rate of the light shielding film.

特公昭６２−３２７８２号公報Japanese Patent Publication No.62-32382 特許第２９８３０２０号公報Japanese Patent No. 2983020

ところで、クロム系遮光膜をドライエッチングでパターニングするときに使用するエッチャントとしては塩素系ガスと酸素系ガスとの混合ガスが一般に使われている。クロム系遮光膜のエッチングは、塩化クロミルを生成させることで行われるため、ドライエッチング速度を向上させるために、エッチャントに占める酸素ガスの割合や、クロム系遮光膜中に含まれる酸素の含有量を調整するという手段はあるが、光学特性上の制約や、マスク製造プロセス上の制約があり、自ずと限界がある。すなわち、パターンの微細化のためには、レジスト膜の薄膜化が必要となるが、特に線幅が細かい領域においては、エッチャントが入りにくくなり、パターンを形成するにはエッチング時間を長く設定するなどのエッチング条件にしなければならないが、そのようにするとレジスト膜の膜減りによるパターン欠陥が発生してしまう。 By the way, as an etchant used when patterning a chromium-based light-shielding film by dry etching, a mixed gas of chlorine-based gas and oxygen-based gas is generally used. Etching of the chromium-based light shielding film is performed by generating chromyl chloride. Therefore, in order to improve the dry etching rate, the ratio of the oxygen gas in the etchant and the content of oxygen contained in the chromium-based light shielding film are set. Although there is a means of adjustment, there are limitations due to optical characteristics and mask manufacturing processes, which are naturally limited. That is, in order to make the pattern finer, it is necessary to reduce the thickness of the resist film. In particular, in the region where the line width is small, it becomes difficult for the etchant to enter, and a long etching time is set to form the pattern. However, if this is done, pattern defects will occur due to a reduction in the thickness of the resist film.

そこで本発明は、従来の問題点を解決するべくなされたものであり、その目的とするところは、第一に、遮光膜のドライエッチング速度を向上させることでローディング現象を低減でき、微細パターンであっても良好なパターン精度が得られるフォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法を提供することである。第二に、遮光膜のドライエッチング速度を高めることで、ドライエッチング時間が短縮でき、レジスト膜の膜減りを低減することができ、その結果、レジスト膜を薄膜化して解像性、パターン精度（ＣＤ精度）を向上でき、ドライエッチング時間の短縮化による断面形状の良好な遮光膜のパターンが形成することができるフォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法を提供することである。第三に、遮光膜に必要な遮光性能を有しつつ、遮光膜の薄膜化により、断面形状の良好な遮光膜のパターンが形成することができるフォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法を提供することである。 Therefore, the present invention has been made to solve the conventional problems, and the object of the present invention is to reduce the loading phenomenon by increasing the dry etching rate of the light shielding film, and to reduce the fine pattern. It is to provide a photomask blank and a photomask manufacturing method capable of obtaining good pattern accuracy even if there are. Second, by increasing the dry etching rate of the light-shielding film, the dry etching time can be shortened and the film loss of the resist film can be reduced. As a result, the resist film is thinned to improve resolution and pattern accuracy ( It is to provide a photomask blank and a photomask manufacturing method capable of improving the (CD accuracy) and forming a light-shielding film pattern having a good cross-sectional shape by shortening the dry etching time. Thirdly, the present invention provides a photomask blank and a photomask manufacturing method capable of forming a light-shielding film pattern having a good cross-sectional shape by reducing the thickness of the light-shielding film while having the light-shielding performance necessary for the light-shielding film. That is.

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）透光性基板上にクロムを含む材料からなる遮光膜を有するフォトマスクブランクの製造方法において、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のフォトマスクブランクであって、前記遮光膜は、クロムを含むスパッタリングターゲットを使用し、雰囲気ガスとして酸素及び／又は窒素を含む活性ガスと、ヘリウムを含む不活性ガスとを含む混合ガス雰囲気下でスパッタ成膜することを特徴とするフォトマスクブランクの製造方法。 In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
(Configuration 1) In a method of manufacturing a photomask blank having a light-shielding film made of a material containing chromium on a light-transmitting substrate, the photomask blank is dry-etched using a resist pattern formed on the light-shielding film as a mask. A photomask blank for dry etching processing corresponding to a photomask manufacturing method for patterning the light-shielding film by processing, wherein the light-shielding film uses a sputtering target containing chromium, and oxygen and / or as an atmospheric gas A method for producing a photomask blank, comprising sputtering film formation in a mixed gas atmosphere containing an active gas containing nitrogen and an inert gas containing helium.

（構成２）前記遮光膜の上層部に反射防止層を形成することを特徴とする構成１記載のフォトマスクブランクの製造方法。
（構成３）前記遮光膜の透光性基板側に形成される下層部を、窒素を含む活性ガスと、ヘリウムを含む不活性ガスの混合ガス雰囲気下でスパッタ成膜し、前記反射防止層を酸素及び／又は窒素を含む活性ガス雰囲気下でスパッタ成膜することを特徴とする構成１又は２記載のフォトマスクブランクの製造方法。
（構成４）前記透光性基板と前記遮光膜との間に、ハーフトーン型位相シフター膜を形成することを特徴とする構成１乃至３の何れか一に記載のフォトマスクブランクの製造方法。 (Structure 2) A method for producing a photomask blank according to Structure 1, wherein an antireflection layer is formed on an upper layer portion of the light shielding film.
(Configuration 3) A lower layer portion formed on the light-transmitting substrate side of the light-shielding film is formed by sputtering in a mixed gas atmosphere of an active gas containing nitrogen and an inert gas containing helium, and the antireflection layer is formed. The method for producing a photomask blank according to Configuration 1 or 2, wherein sputtering film formation is performed in an active gas atmosphere containing oxygen and / or nitrogen.
(Structure 4) A photomask blank manufacturing method according to any one of Structures 1 to 3, wherein a halftone phase shifter film is formed between the light transmitting substrate and the light shielding film.

（構成５）前記遮光膜上に膜厚が３００ｎｍ以下のレジスト膜を形成することを特徴とする構成１乃至４の何れか一に記載のフォトマスクブランクの製造方法。
（構成６）構成１乃至５の何れか一に記載の製造方法により得られるフォトマスクブランクにおける前記遮光膜を、ドライエッチング処理によりパターニングする工程を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
（構成７）構成４に記載の製造方法により得られるフォトマスクブランクにおける前記遮光膜を、ドライエッチングによりパターニングし、前記ハーフトーン型位相シフター膜上に遮光膜パターンを形成した後、該遮光膜パターンをマスクにして、前記ハーフトーン型位相シフター膜をドライエッチング処理によりパターニングし、前記透光性基板上にハーフトーン型位相シフター膜パターンを形成することを特徴とするフォトマスクの製造方法。 (Structure 5) The photomask blank manufacturing method according to any one of Structures 1 to 4, wherein a resist film having a film thickness of 300 nm or less is formed on the light shielding film.
(Structure 6) A photomask manufacturing method comprising a step of patterning the light-shielding film in the photomask blank obtained by the manufacturing method according to any one of structures 1 to 5 by a dry etching process.
(Structure 7) After the light shielding film in the photomask blank obtained by the manufacturing method according to Structure 4 is patterned by dry etching to form a light shielding film pattern on the halftone phase shifter film, the light shielding film pattern The halftone phase shifter film is patterned by a dry etching process using the mask as a mask to form a halftone phase shifter film pattern on the translucent substrate.

構成１にあるように、本発明のフォトマスクブランクの製造方法は、透光性基板上にクロムを含む材料からなる遮光膜を有するフォトマスクブランクの製造方法において、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のフォトマスクブランクであって、前記遮光膜は、クロムを含むスパッタリングターゲットを使用し、雰囲気ガスとして酸素及び／又は窒素を含む活性ガスと、ヘリウムを含む不活性ガスとを含む混合ガス雰囲気下でスパッタ成膜される。
このように、遮光膜を、クロムを含むスパッタリングターゲットを使用し、雰囲気ガスとして酸素及び／又は窒素を含む活性ガスと、ヘリウムを含む不活性ガスとを含む混合ガス雰囲気下でスパッタ成膜するので、遮光膜を塩素系ガスと酸素ガスの混合ガス雰囲気でドライエッチング処理する際に、より効果的に遮光膜のドライエッチング速度を向上することができる。これは、スパッタ成膜時に遮光膜にヘリウムが含まれ、ドライエッチング時に遮光膜からヘリウムが放出されることで、遮光膜面近傍での酸素ラジカル形成が促進され、ドライエッチングが促進されるものと考えられる。これにより、ローディング現象（グローバルローディング、マイクロローディング）を低減でき、微細パターンであっても良好なパターン精度が得られる。また、ドライエッチング時間を短縮できることで、レジスト膜減りによるパターン欠陥を防止できる。 As in Configuration 1, the method for manufacturing a photomask blank of the present invention is a method for manufacturing a photomask blank having a light-shielding film made of a material containing chromium on a light-transmitting substrate. A photomask blank for dry etching processing corresponding to a photomask manufacturing method for patterning the light shielding film by dry etching using a resist pattern formed on the film as a mask, wherein the light shielding film is made of chromium. Sputter deposition is performed in a mixed gas atmosphere including an active gas containing oxygen and / or nitrogen as an atmospheric gas and an inert gas containing helium.
Thus, the light-shielding film is formed by sputtering using a sputtering target containing chromium in a mixed gas atmosphere containing an active gas containing oxygen and / or nitrogen as an atmospheric gas and an inert gas containing helium. When the light shielding film is dry-etched in a mixed gas atmosphere of chlorine gas and oxygen gas, the dry etching rate of the light shielding film can be improved more effectively. This is because helium is contained in the light shielding film at the time of sputtering film formation, and helium is released from the light shielding film at the time of dry etching, so that oxygen radical formation near the light shielding film surface is promoted and dry etching is promoted. Conceivable. Thereby, the loading phenomenon (global loading, micro loading) can be reduced, and good pattern accuracy can be obtained even for a fine pattern. In addition, since the dry etching time can be shortened, pattern defects due to a decrease in the resist film can be prevented.

構成２にあるように、前記遮光膜はその上層部に反射防止層を形成することができる。このような反射防止層を形成することにより、露光波長における反射率を低反射率にすることができるので、マスクパターンを被転写体に転写するときに、投影露光面との間での多重反射を抑制し、結像特性の低下を抑制することができる。また、フォトマスクブランクやフォトマスクの欠陥検査に用いる波長（例えば２５７ｎｍ、３６４ｎｍ、４８８ｎｍ等）に対する反射率を低く抑えることができるので、欠陥を検出する精度が向上する。 As in Configuration 2, the light-shielding film can be formed with an antireflection layer on the upper layer thereof. By forming such an antireflection layer, the reflectance at the exposure wavelength can be made low, so that when the mask pattern is transferred to the transfer object, multiple reflections with the projection exposure surface Can be suppressed, and deterioration of imaging characteristics can be suppressed. Moreover, since the reflectance with respect to the wavelength (for example, 257 nm, 364 nm, 488 nm, etc.) used for the defect inspection of the photomask blank or the photomask can be kept low, the accuracy of detecting the defect is improved.

構成３にあるように、前記遮光膜の透光性基板側に形成される下層部を、窒素を含む活性ガスと、ヘリウムを含む不活性ガスの混合ガス雰囲気下でスパッタ成膜し、前記反射防止層を酸素及び／又は窒素を含む活性ガス雰囲気下でスパッタ成膜する。
パターンが微細化になるに従って、透光性基板側に形成されている遮光膜の下層部はエッチャントが入りにくくなりドライエッチングしにくくなるが、透光性基板側に形成される下層部を、窒素を含む活性ガスと、ヘリウムを含む不活性ガスの混合ガス雰囲気下でスパッタ成膜することにより、下層部での酸素ラジカル形成が促進され、ドライエッチングが促進されるので、線幅エラーを防止でき、更にはエッチング時間を長くするなどのレジスト膜の膜減りがはげしくなるエッチング条件にすることがないので、レジスト膜の膜減りによるパターン欠陥を防止できる。 As in Configuration 3, the lower layer portion formed on the light-transmitting substrate side of the light-shielding film is sputter-deposited in a mixed gas atmosphere of an active gas containing nitrogen and an inert gas containing helium, and the reflection The prevention layer is formed by sputtering in an active gas atmosphere containing oxygen and / or nitrogen.
As the pattern becomes finer, the lower layer portion of the light-shielding film formed on the light-transmitting substrate side is less likely to enter an etchant and is difficult to dry-etch, but the lower layer portion formed on the light-transmitting substrate side is reduced to nitrogen. Sputter film formation in a mixed gas atmosphere of an active gas containing hydrogen and an inert gas containing helium promotes oxygen radical formation in the lower layer and promotes dry etching, thereby preventing line width errors. Furthermore, since there is no etching condition that makes the film thickness of the resist film short, such as extending the etching time, pattern defects due to the film thickness reduction of the resist film can be prevented.

構成４にあるように、透光性基板と遮光膜との間に、ハーフトーン型位相シフター膜を形成しても良い。
構成５にあるように、前記遮光膜上に膜厚が３００ｎｍ以下のレジスト膜が形成される。レジスト膜の膜厚が３００ｎｍ以下とすることにより、設計寸法に対するＣＤシフト量の変化が小さくなるので、遮光膜のパターン精度が良好となる。 As in Configuration 4, a halftone phase shifter film may be formed between the translucent substrate and the light shielding film.
As in Structure 5, a resist film having a thickness of 300 nm or less is formed on the light shielding film. When the film thickness of the resist film is 300 nm or less, the change in the CD shift amount with respect to the design dimension is reduced, and the pattern accuracy of the light shielding film is improved.

構成６にあるように、構成１乃至５の何れか一に記載の製造方法により得られるフォトマスクブランクにおける遮光膜をドライエッチング処理を用いてパターニングする工程を有するフォトマスクの製造方法によれば、ドライエッチング時間を短縮でき、断面形状の良好な遮光膜パターンが精度良く形成されたフォトマスクを得ることができる。
また、構成７にあるように、構成４に記載の製造方法により得られるフォトマスクブランクにおける前記遮光膜を、ドライエッチングによりパターニングし、前記ハーフトーン型位相シフター膜上に遮光膜パターンを形成した後、該遮光膜パターンをマスクにして、前記ハーフトーン型位相シフター膜をドライエッチング処理によりパターニングし、前記透光性基板上にハーフトーン型位相シフター膜パターンを形成するフォトマスクの製造方法によれば、パターンの微細化に対応した、良好なパターン精度が得られるフォトマスクを得ることができる。 According to the photomask manufacturing method having the step of patterning the light-shielding film in the photomask blank obtained by the manufacturing method according to any one of the configurations 1 to 5 using the dry etching process as in the configuration 6, A dry etching time can be shortened, and a photomask in which a light-shielding film pattern having a good cross-sectional shape is accurately formed can be obtained.
Further, as in Configuration 7, after the light shielding film in the photomask blank obtained by the manufacturing method described in Configuration 4 is patterned by dry etching, the light shielding film pattern is formed on the halftone phase shifter film According to the photomask manufacturing method, the halftone phase shifter film is patterned by dry etching using the light shielding film pattern as a mask, and the halftone phase shifter film pattern is formed on the light-transmitting substrate. Thus, a photomask capable of obtaining good pattern accuracy corresponding to pattern miniaturization can be obtained.

本発明によれば、ドライエッチング処理時に遮光膜からヘリウムを放出させることによりドライエッチング速度を向上させることでローディング現象を低減でき、微細パターンであっても良好なパターン精度が得られるフォトマスクブランクの製造方法及びフォトマスクの製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、遮光膜のドライエッチング速度を高めることで、ドライエッチング時間が短縮でき、レジスト膜の膜減りを低減することができる。その結果、レジスト膜の薄膜化が可能となり、パターンの解像性、パターン精度（ＣＤ精度）の向上と、パターン欠陥を防止することができる。更に、ドライエッチング時間の短縮化により、断面形状の良好な遮光膜パターンが形成できるフォトマスクブランクの製造方法及びフォトマスクの製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、遮光膜に必要な遮光性能を有しつつ、遮光膜の薄膜化により、断面形状の良好な遮光膜のパターンが形成することができるフォトマスクブランクの製造方法及びフォトマスクの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the loading phenomenon by improving the dry etching rate by releasing helium from the light shielding film during the dry etching process, and to obtain a good pattern accuracy even for a fine pattern. A manufacturing method and a photomask manufacturing method can be provided.
In addition, according to the present invention, by increasing the dry etching rate of the light shielding film, the dry etching time can be shortened, and the reduction of the resist film can be reduced. As a result, it is possible to reduce the thickness of the resist film, and it is possible to improve pattern resolution and pattern accuracy (CD accuracy) and prevent pattern defects. Furthermore, by shortening the dry etching time, a photomask blank manufacturing method and a photomask manufacturing method capable of forming a light-shielding film pattern having a good cross-sectional shape can be provided.
In addition, according to the present invention, a photomask blank manufacturing method and photo that can form a light-shielding film pattern having a good cross-sectional shape by reducing the thickness of the light-shielding film while having the light-shielding performance necessary for the light-shielding film. A method for manufacturing a mask can be provided.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述する。
図１は本発明により得られるフォトマスクブランクの第一の実施の形態を示す断面図である。
図１のフォトマスクブランク１０は、透光性基板１上に遮光膜２を有するバイナリマスク用フォトマスクブランクの形態のものである。
上記フォトマスクブランク１０は、前記遮光膜２上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、前記遮光膜２をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用のマスクブランクである。
ここで、透光性基板１としては、ガラス基板が一般的である。ガラス基板は、平坦度及び平滑度に優れるため、フォトマスクを使用して半導体基板上へのパターン転写を行う場合、転写パターンの歪み等が生じないで高精度のパターン転写を行える。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a photomask blank obtained by the present invention.
The photomask blank 10 in FIG. 1 is in the form of a binary mask photomask blank having a light-shielding film 2 on a translucent substrate 1.
The photomask blank 10 is a dry etching mask blank corresponding to a photomask manufacturing method for patterning the light shielding film 2 by dry etching using a resist pattern formed on the light shielding film 2 as a mask. is there.
Here, as the translucent substrate 1, a glass substrate is generally used. Since the glass substrate is excellent in flatness and smoothness, when pattern transfer onto a semiconductor substrate using a photomask is performed, highly accurate pattern transfer can be performed without causing distortion of the transfer pattern.

本発明において、上記遮光膜２は、クロムを含むスパッタリングターゲットを使用し、雰囲気ガスとして酸素及び／又は窒素を含む活性ガスと、ヘリウムを含む不活性ガスとを含む混合ガス雰囲気下でスパッタ成膜される。
このように、クロムを含有する遮光膜を、塩素と酸素の混合ガス雰囲気でドライエッチング処理する際に、遮光膜からヘリウムが放出されることにより、遮光膜面近傍での酸素ラジカル形成が促進され、そのため効果的に遮光膜のドライエッチング速度を向上することができる。これにより、マイクロローディングやグローバルローディングなどのローディング現象を低減でき、微細パターンであっても良好なパターン精度が得られる。 In the present invention, the light-shielding film 2 is formed by sputtering using a sputtering target containing chromium and in a mixed gas atmosphere containing an active gas containing oxygen and / or nitrogen as an atmospheric gas and an inert gas containing helium. Is done.
Thus, when dry-etching a light-shielding film containing chromium in a mixed gas atmosphere of chlorine and oxygen, helium is released from the light-shielding film, thereby promoting oxygen radical formation in the vicinity of the light-shielding film surface. Therefore, the dry etching rate of the light shielding film can be effectively improved. Thereby, loading phenomena such as micro loading and global loading can be reduced, and good pattern accuracy can be obtained even for a fine pattern.

上記遮光膜２は、特に、透光性基板側に形成される遮光膜の下層部においてヘリウムを含有することが好ましい。これによって、遮光膜の深さ方向に向かってドライエッチングが進行するのに伴い、遮光膜面近傍での酸素ラジカル形成が促進され、遮光膜の深さ方向での良好なドライエッチング速度が維持されるので、レジスト膜の膜減りによるパターン欠陥を防止することができるからである。 In particular, the light shielding film 2 preferably contains helium in the lower layer portion of the light shielding film formed on the light transmitting substrate side. As a result, as dry etching progresses in the depth direction of the light shielding film, oxygen radical formation near the surface of the light shielding film is promoted, and a good dry etching rate in the depth direction of the light shielding film is maintained. This is because pattern defects due to a reduction in the thickness of the resist film can be prevented.

また、上記遮光膜２は、その上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチングによってパターニングする際にレジスト膜の膜減りが起こっても、遮光膜のパターニング終了時点でレジスト膜が残存するように、ドライエッチング処理において、レジストとの選択比が１を超える材料とすることが好ましい。選択比は、ドライエッチング処理に対するレジストの膜減り量と遮光膜の膜減り量の比（＝遮光膜の膜減り量／レジストの膜減り量）で表される。好ましくは、遮光膜パターンの断面形状の悪化防止や、グローバルローディング現象を抑える点から、遮光膜は、レジストとの選択比が１を超え１０以下、更に好ましくは、１を超え５以下とすることが望ましい。 The light-shielding film 2 remains so that the resist film remains at the end of the light-shielding film patterning even if the resist film is reduced when patterning by dry etching using the resist pattern formed thereon as a mask. In addition, in the dry etching process, it is preferable to use a material having a selectivity with respect to the resist exceeding 1. The selection ratio is represented by the ratio of the amount of reduction of the resist film to the amount of reduction of the light shielding film (= the amount of reduction of the light shielding film / the amount of reduction of the resist) with respect to the dry etching process. Preferably, from the viewpoint of preventing the deterioration of the cross-sectional shape of the light-shielding film pattern and suppressing the global loading phenomenon, the light-shielding film has a selection ratio with the resist of more than 1 and 10 or less, more preferably more than 1 and 5 or less. Is desirable.

具体的な遮光膜２の材料としては、クロムと、クロム単体よりもドライエッチング速度が速くなる添加元素とを含む材料が挙げられる。このようなクロム単体よりもドライエッチング速度が速くなる添加元素としては、酸素と窒素の少なくとも一方の元素を含むことが好ましい。
遮光膜２中に酸素を含む場合の酸素の含有量は、５〜８０原子％の範囲が好適である。酸素の含有量が５原子％未満であると、クロム単体よりもドライエッチング速度が速くなる効果が得られ難い。一方、酸素の含有量が８０原子％を超えると、波長２００ｎｍ以下の例えばＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）においての吸収係数が小さくなるため、所望の光学濃度（例えば２．５以上）を得るためには膜厚を厚くする必要が生じてしまう。また、ドライエッチングガス中の酸素の量を低減するという観点からは、遮光膜２中の酸素の含有量は特に６０〜８０原子％の範囲とするのが好ましい。 Specific examples of the material for the light shielding film 2 include a material containing chromium and an additive element whose dry etching rate is higher than that of chromium alone. It is preferable that the additive element whose dry etching rate is faster than that of chromium alone includes at least one of oxygen and nitrogen.
The oxygen content when oxygen is contained in the light shielding film 2 is preferably in the range of 5 to 80 atomic%. When the oxygen content is less than 5 atomic%, it is difficult to obtain the effect of increasing the dry etching rate as compared with chromium alone. On the other hand, if the oxygen content exceeds 80 atomic%, the absorption coefficient in, for example, an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) with a wavelength of 200 nm or less decreases, so that a desired optical density (for example, 2.5 or more) is obtained. Therefore, it becomes necessary to increase the film thickness. Further, from the viewpoint of reducing the amount of oxygen in the dry etching gas, the oxygen content in the light shielding film 2 is particularly preferably in the range of 60 to 80 atomic%.

また、遮光膜２中に窒素を含む場合の窒素の含有量は、２０〜８０原子％の範囲が好適である。窒素の含有量が２０原子％未満であると、クロム単体よりもドライエッチング速度が速くなる効果が得られ難い。また、窒素の含有量が８０原子％を超えると、波長２００ｎｍ以下の例えばＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）においての吸収係数が小さくなるため、所望の光学濃度（例えば２．５以上）を得るためには膜厚を厚くする必要が生じてしまう。
また、遮光膜２中に酸素と窒素の両方を含んでもよい。その場合の含有量は、酸素と窒素の合計が１０〜８０原子％の範囲とするのが好適である。また、遮光膜２中に酸素と窒素の両方を含む場合の酸素と窒素の含有比は、特に制約はされず、吸収係数等の兼ね合いで適宜決定される。 Further, the nitrogen content in the case where the light shielding film 2 contains nitrogen is preferably in the range of 20 to 80 atomic%. When the nitrogen content is less than 20 atomic%, it is difficult to obtain the effect of increasing the dry etching rate as compared with chromium alone. Further, when the nitrogen content exceeds 80 atomic%, the absorption coefficient in, for example, an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) with a wavelength of 200 nm or less becomes small, so that a desired optical density (for example, 2.5 or more) is obtained. Therefore, it becomes necessary to increase the film thickness.
Further, the light shielding film 2 may contain both oxygen and nitrogen. The content in that case is preferably such that the sum of oxygen and nitrogen is in the range of 10 to 80 atomic%. Further, the content ratio of oxygen and nitrogen when the light shielding film 2 contains both oxygen and nitrogen is not particularly limited, and is appropriately determined in consideration of the absorption coefficient and the like.

上記遮光膜２の形成方法は、特に制約する必要はないが、なかでもスパッタリング成膜法が好ましく挙げられる。スパッタリング成膜法によると、均一で膜厚の一定な膜を形成することが出来るので、本発明には好適である。透光性基板１上に、スパッタリング成膜法によって上記遮光膜２を成膜する場合、スパッタターゲットとしてクロム（Ｃｒ）を含むスパッタリングターゲットを用い、チャンバー内に導入するスパッタガスは、アルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガス、酸素、窒素もしくは二酸化炭素、一酸化窒素等の活性ガスを混合したものを用いる。本発明では、遮光膜をパターニングするためのドライエッチング処理時に、遮光膜からヘリウムが放出されるように、遮光膜中にヘリウムが含有されるが、アルゴンガスにヘリウムガスを混合したスパッタガスを用いると、クロムにヘリウムを含む遮光膜を形成することができる。また、不活性ガスに酸素ガス或いは二酸化炭素ガスなどの活性ガスを混合したスパッタガスを用いると、クロムに酸素を含む遮光膜を形成することができ、不活性に窒素ガスなどの活性ガスを混合したスパッタガスを用いると、クロムに窒素を含む遮光膜を形成することができ、また不活性ガスに一酸化窒素ガス、或いは窒素ガスと酸素ガスなどの活性ガスを混合したスパッタガスを用いると、クロムに窒素と酸素を含む遮光膜を形成することができる。また、不活性ガスにメタンガスなどの活性ガスを混合したスパッタガスを用いると、クロムに炭素を含む遮光膜を形成することができる。 The method for forming the light-shielding film 2 is not particularly limited, but a sputtering film forming method is particularly preferable. The sputtering film formation method is suitable for the present invention because it can form a uniform film with a constant film thickness. When the light shielding film 2 is formed on the light-transmitting substrate 1 by a sputtering film forming method, a sputtering target containing chromium (Cr) is used as a sputtering target, and sputtering gas introduced into the chamber is argon gas or helium. A mixture of an inert gas such as a gas and an active gas such as oxygen, nitrogen, carbon dioxide, or nitric oxide is used. In the present invention, helium is contained in the light shielding film so that helium is released from the light shielding film during the dry etching process for patterning the light shielding film, but a sputtering gas in which helium gas is mixed with argon gas is used. Then, a light shielding film containing helium in chromium can be formed. In addition, when a sputtering gas in which an active gas such as oxygen gas or carbon dioxide gas is mixed with an inert gas, a light shielding film containing oxygen in chromium can be formed, and an inert gas such as nitrogen gas is mixed inactively. When the sputter gas is used, a light shielding film containing nitrogen in chromium can be formed, and when a sputter gas in which an inert gas such as nitrogen monoxide gas or nitrogen gas and oxygen gas is used as an inert gas is used, A light-shielding film containing nitrogen and oxygen can be formed on chromium. In addition, when a sputtering gas in which an active gas such as methane gas is mixed with an inert gas is used, a light shielding film containing carbon in chromium can be formed.

上記遮光膜２の膜厚は、露光光に対して光学濃度が２．５以上となるように設定される。具体的には、上記遮光膜２の膜厚は、９０ｎｍ以下であることが好ましい。その理由は、近年におけるサブミクロンレベルのパターンサイズへのパターンの微細化に対応するためには、膜厚が９０ｎｍを超えると、ドライエッチング時のパターンのマイクロローディング現象等によって、微細パターンの形成が困難となる場合が考えられるためである。膜厚をある程度薄くすることによって、パターンのアスペクト比（パターン幅に対するパターン深さの比）の低減を図ることができ、グローバルローディング現象及びマイクロローディング現象による線幅エラーを低減することができる。さらに、膜厚をある程度薄くすることによって、特にサブミクロンレベルのパターンサイズのパターンに対し、パターンへのダメージ（倒壊等）を防止することが可能になる。本発明における遮光膜２は、２００ｎｍ以下の露光波長においては、膜厚を９０ｎｍ以下の薄膜としても所望の光学濃度（通常２．５以上）を得ることができる。遮光膜２の膜厚の下限については、所望の光学濃度が得られる限りにおいては薄くすることができる。 The film thickness of the light shielding film 2 is set so that the optical density with respect to the exposure light is 2.5 or more. Specifically, the thickness of the light shielding film 2 is preferably 90 nm or less. The reason for this is that in order to cope with pattern miniaturization to a submicron level pattern size in recent years, when the film thickness exceeds 90 nm, the formation of a fine pattern is caused by the microloading phenomenon of the pattern during dry etching. This is because it may be difficult. By reducing the film thickness to some extent, the pattern aspect ratio (ratio of pattern depth to pattern width) can be reduced, and line width errors due to the global loading phenomenon and microloading phenomenon can be reduced. Furthermore, by reducing the film thickness to some extent, it becomes possible to prevent damage (collapse or the like) to the pattern, particularly for a pattern having a pattern size of a submicron level. The light-shielding film 2 in the present invention can obtain a desired optical density (usually 2.5 or more) even at a film thickness of 90 nm or less at an exposure wavelength of 200 nm or less. The lower limit of the thickness of the light shielding film 2 can be reduced as long as a desired optical density is obtained.

また、上記遮光膜２は、単層であることに限られず、多層でもよいが、少なくとも透光性基板側に形成される下層部には、ヘリウムと、酸素及び／又は窒素を含むことが好ましい。例えば、遮光膜２は、表層部（上層部）に反射防止層を含むものであってもよい。その場合、反射防止層としては、例えばＣｒＯ，ＣｒＣＯ，ＣｒＮＯ，ＣｒＣＯＮ等の材質が好ましく挙げられる。反射防止層を設けることによって、露光波長における反射率を例えば２０％以下、好ましくは１５％以下に抑えることができるので、マスクパターンを被転写体に転写するときに、投影露光面との間での多重反射を抑制し、結像特性の低下を抑制することができる。さらに、フォトマスクブランクやフォトマスクの欠陥検査に用いる波長（例えば２５７ｎｍ、３６４ｎｍ、４８８ｎｍ等）に対する反射率を例えば３０％以下とすることが、欠陥を高精度で検出する上で望ましい。特に、反射防止層として炭素を含む膜とすることにより、露光波長に対する反射率を低減させ、且つ、上記検査波長（特に２５７ｎｍ）に対する反射率が２０％以下とすることができるので望ましい。具体的には、炭素の含有量は、５〜２０原子％とすることが好ましい。炭素の含有量が５原子％未満の場合、反射率を低減させる効果が小さくなり、また、炭素の含有量が２０原子％超の場合、ドライエッチング速度が低下し、遮光膜をドライエッチングによりパターニングする際に要するドライエッチング時間が長くなり、レジスト膜を薄膜化することが困難となるので好ましくない。但し、反射防止層として炭素を含む場合、ドライエッチング速度が低下する傾向にあるので、ドライエッチング時間を短縮できるためには、遮光膜全体に占める反射防止層の割合を０．４５以下、さらに好ましくは０．３０以下、さらに好ましくは０．２０以下とすることが望ましい。 The light-shielding film 2 is not limited to a single layer, and may be a multilayer. However, it is preferable that at least a lower layer formed on the light-transmitting substrate side contains helium and oxygen and / or nitrogen. . For example, the light shielding film 2 may include an antireflection layer in the surface layer portion (upper layer portion). In that case, as the antireflection layer, for example, a material such as CrO, CrCO, CrNO, CrCON is preferably mentioned. By providing the antireflection layer, the reflectance at the exposure wavelength can be suppressed to, for example, 20% or less, preferably 15% or less. Therefore, when the mask pattern is transferred to the transfer object, it is between the projection exposure surface. Multiple reflection can be suppressed, and deterioration of imaging characteristics can be suppressed. Furthermore, it is desirable that the reflectance with respect to a wavelength (for example, 257 nm, 364 nm, 488 nm, etc.) used for defect inspection of a photomask blank or photomask is, for example, 30% or less in order to detect defects with high accuracy. In particular, it is desirable to use a film containing carbon as the antireflection layer because the reflectance with respect to the exposure wavelength can be reduced and the reflectance with respect to the inspection wavelength (especially 257 nm) can be reduced to 20% or less. Specifically, the carbon content is preferably 5 to 20 atomic%. When the carbon content is less than 5 atomic%, the effect of reducing the reflectance is reduced, and when the carbon content exceeds 20 atomic%, the dry etching rate decreases and the light shielding film is patterned by dry etching. This is not preferable because the dry etching time required for this process becomes long and it becomes difficult to reduce the thickness of the resist film. However, when carbon is contained as the antireflection layer, the dry etching rate tends to decrease. Therefore, in order to shorten the dry etching time, the ratio of the antireflection layer to the entire light shielding film is preferably 0.45 or less, and more preferably. Is preferably 0.30 or less, more preferably 0.20 or less.

尚、反射防止層は必要に応じて裏面（ガラス面）側にも設けてもよい。
また、上記遮光膜２は、クロムと、ヘリウム、酸素、窒素、炭素等の元素の含有量が深さ方向で異なり、表層部の反射防止層と、それ以外の層（遮光層）で段階的、又は連続的に組成傾斜した組成傾斜膜としても良い。このような遮光膜を組成傾斜膜とするためには、例えば前述のスパッタリング成膜時のスパッタガスの種類（組成）を成膜中に適宜切替える方法が好適である。
また、上記遮光膜２の上に、非クロム系反射防止膜を設けてもよい。このような反射防止膜としては、例えばＳｉＯ_２，ＳｉＯＮ，ＭＳｉＯ，ＭＳｉＯＮ（Ｍはモリブデン等の非クロム金属）等の材質が挙げられる。 In addition, you may provide an antireflection layer also in the back surface (glass surface) side as needed.
Further, the light shielding film 2 has different contents of chromium and elements such as helium, oxygen, nitrogen, and carbon in the depth direction, and is stepwise in the antireflection layer of the surface layer portion and the other layers (light shielding layers). Alternatively, a composition gradient film having a composition gradient continuously may be used. In order to use such a light-shielding film as a composition gradient film, for example, a method of appropriately switching the type (composition) of the sputtering gas during the above-described sputtering film formation during film formation is suitable.
Further, a non-chromium antireflection film may be provided on the light shielding film 2. Examples of such an antireflection film include materials such as SiO ₂ , SiON, MSiO, and MSiON (M is a non-chromium metal such as molybdenum).

また、フォトマスクブランクとしては、後述する図２（ａ）にあるように、上記遮光膜２の上に、レジスト膜３を形成した形態であっても構わない。レジスト膜３の膜厚は、遮光膜のパターン精度（ＣＤ精度）を良好にするためには、できるだけ薄い方が好ましい。本実施の形態のような所謂バイナリマスク用フォトマスクブランクの場合、具体的には、レジスト膜３の膜厚は、３００ｎｍ以下が好ましい。さらに好ましくは、２００ｎｍ以下、さらに好ましくは１５０ｎｍ以下とすることが望ましい。レジスト膜の膜厚の下限は、レジストパターンをマスクにして遮光膜をドライエッチングしたときに、レジスト膜が残存するように設定される。また、高い解像度を得るために、レジスト膜３の材料はレジスト感度の高い化学増幅型レジストが好ましい。 The photomask blank may have a form in which a resist film 3 is formed on the light shielding film 2 as shown in FIG. The film thickness of the resist film 3 is preferably as thin as possible in order to improve the pattern accuracy (CD accuracy) of the light shielding film. In the case of a so-called binary mask photomask blank as in this embodiment, specifically, the thickness of the resist film 3 is preferably 300 nm or less. More preferably, it is 200 nm or less, and more preferably 150 nm or less. The lower limit of the thickness of the resist film is set so that the resist film remains when the light shielding film is dry etched using the resist pattern as a mask. In order to obtain high resolution, the resist film 3 is preferably a chemically amplified resist having high resist sensitivity.

次に、図１に示すフォトマスクブランク１０を用いたフォトマスクの製造方法を説明する。
このフォトマスクブランク１０を用いたフォトマスクの製造方法は、フォトマスクブランク１０の遮光膜２を、ドライエッチングを用いてパターニングする工程を有し、具体的には、フォトマスクブランク１０上に形成されたレジスト膜に対し、所望のパターン露光（パターン描画）を施す工程と、所望のパターン露光に従って前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンに沿って前記遮光膜をエッチングする工程と、残存したレジストパターンを剥離除去する工程とを有する。 Next, a method for manufacturing a photomask using the photomask blank 10 shown in FIG. 1 will be described.
The photomask manufacturing method using the photomask blank 10 includes a step of patterning the light-shielding film 2 of the photomask blank 10 using dry etching. Specifically, the photomask blank 10 is formed on the photomask blank 10. A step of performing desired pattern exposure (pattern drawing) on the resist film, a step of developing the resist film in accordance with the desired pattern exposure to form a resist pattern, and etching the light-shielding film along the resist pattern And a step of peeling and removing the remaining resist pattern.

図２は、フォトマスクブランク１０を用いたフォトマスクの製造工程を順に示す断面図である。
図２（ａ）は、図１のフォトマスクブランク１０の遮光膜２上にレジスト膜３を形成した状態を示している。尚、レジスト材料としては、ポジ型レジスト材料でも、ネガ型レジスト材料でも用いることができる。
次に、図２（ｂ）は、フォトマスクブランク１０上に形成されたレジスト膜３に対し、所望のパターン露光（パターン描画）を施す工程を示す。パターン露光は、電子線描画装置などを用いて行われる。上述のレジスト材料は、電子線又はレーザーに対応する感光性を有するものが使用される。
次に、図２（ｃ）は、所望のパターン露光に従ってレジスト膜３を現像してレジストパターン３ａを形成する工程を示す。該工程では、フォトマスクブランク１０上に形成したレジスト膜３に対し所望のパターン露光を施した後に現像液を供給して、現像液に可溶なレジスト膜の部位を溶解し、レジストパターン３ａを形成する。 FIG. 2 is a cross-sectional view sequentially illustrating a photomask manufacturing process using the photomask blank 10.
FIG. 2A shows a state in which a resist film 3 is formed on the light shielding film 2 of the photomask blank 10 of FIG. As the resist material, either a positive resist material or a negative resist material can be used.
Next, FIG. 2B shows a step of performing desired pattern exposure (pattern drawing) on the resist film 3 formed on the photomask blank 10. Pattern exposure is performed using an electron beam drawing apparatus or the like. As the above-mentioned resist material, those having photosensitivity corresponding to an electron beam or a laser are used.
Next, FIG. 2C shows a process of developing the resist film 3 in accordance with desired pattern exposure to form a resist pattern 3a. In this step, the resist film 3 formed on the photomask blank 10 is subjected to a desired pattern exposure, and then a developing solution is supplied to dissolve a portion of the resist film that is soluble in the developing solution. Form.

次いで、図２（ｄ）は、上記レジストパターン３ａに沿って遮光膜２をエッチングする工程を示す。本発明のフォトマスクブランクはドライエッチングに好適であるため、エッチングはドライエッチングを用いることが好適である。該エッチング工程では、上記レジストパターン３ａをマスクとして、ドライエッチングによって、レジストパターン３ａの形成されていない遮光膜２が露出した部位を除去し、これにより所望の遮光膜パターン２ａ（マスクパターン）を透光性基板１上に形成する。
このドライエッチングには、塩素系ガスと酸素ガスとを含む混合ガスからなるドライエッチングガスを用いることが本発明にとって好適である。本発明におけるクロムとヘリウムと、酸素、窒素等の元素とを含む材料からなる遮光膜２に対しては、上記のドライエッチングガスを用いてドライエッチングを行うことにより、遮光膜からヘリウムが放出されることにより遮光膜面近傍での酸素ラジカル形成が促進され、ドライエッチング速度を向上でき、微細なパターンに対してもローディング現象を低減することができる。特に、遮光膜２の透光性基板側に形成されている下層部にヘリウムが含まれていると、微細パターンであっても、ドライエッチングが促進されるので、マイクロローディング現象を抑制することができる。また、ドライエッチング速度を高めることができることで、ドライエッチング時間の短縮化を図ることができ、断面形状の良好な遮光膜パターンを形成することができる。ドライエッチングガスに用いる塩素系ガスとしては、例えば、Ｃｌ_２，ＳｉＣｌ_４，ＨＣｌ、ＣＣｌ_４、ＣＨＣｌ_３等が挙げられる。 Next, FIG. 2D shows a step of etching the light shielding film 2 along the resist pattern 3a. Since the photomask blank of the present invention is suitable for dry etching, dry etching is preferably used for etching. In the etching process, the resist pattern 3a is used as a mask to remove the exposed portion of the light shielding film 2 on which the resist pattern 3a is not formed by dry etching, thereby allowing the desired light shielding film pattern 2a (mask pattern) to pass through. It is formed on the optical substrate 1.
For this dry etching, it is preferable for the present invention to use a dry etching gas comprising a mixed gas containing a chlorine-based gas and an oxygen gas. The light shielding film 2 made of a material containing chromium, helium, and an element such as oxygen or nitrogen in the present invention is subjected to dry etching using the dry etching gas, so that helium is released from the light shielding film. As a result, the formation of oxygen radicals in the vicinity of the light shielding film surface is promoted, the dry etching rate can be improved, and the loading phenomenon can be reduced even for a fine pattern. In particular, if helium is contained in the lower layer portion formed on the light-transmitting substrate side of the light-shielding film 2, dry etching is promoted even in a fine pattern, so that the microloading phenomenon can be suppressed. it can. Further, since the dry etching rate can be increased, the dry etching time can be shortened, and a light shielding film pattern having a good cross-sectional shape can be formed. Examples of the chlorine-based gas used for the dry etching gas include Cl ₂ , SiCl ₄ , HCl, CCl ₄ , and CHCl ₃ .

尚、クロムに酸素を含む材料からなる遮光膜の場合、遮光膜中の酸素とクロムと塩素系ガスとの反応により塩化クロミルが生成されるため、ドライエッチングに塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスからなるドライエッチングガスを用いる場合、遮光膜に含まれる酸素の含有量に応じ、ドライエッチングガス中の酸素の含有量を低減させることができる。このように酸素の量を低減させたドライエッチングガスを用いてドライエッチングを行うことにより、レジストパターンに悪影響を与える酸素の量を低減することができ、ドライエッチング時のレジストパターンへのダメージを防止できるため、遮光膜のパターン精度の向上したフォトマスクが得られる。 In the case of a light-shielding film made of a material containing oxygen in chromium, chromyl chloride is generated by the reaction of oxygen, chromium, and chlorine-based gas in the light-shielding film, so that a mixed gas of chlorine-based gas and oxygen gas is used for dry etching. In the case of using a dry etching gas consisting of the above, the oxygen content in the dry etching gas can be reduced in accordance with the oxygen content contained in the light shielding film. By performing dry etching using a dry etching gas with a reduced amount of oxygen in this way, the amount of oxygen that adversely affects the resist pattern can be reduced, preventing damage to the resist pattern during dry etching. Therefore, a photomask with improved pattern accuracy of the light shielding film can be obtained.

図２（ｅ）は、残存したレジストパターン３ａを剥離除去することにより得られたフォトマスク２０を示す。こうして、断面形状の良好な遮光膜パターンが精度良く形成されたフォトマスクが出来上がる。
尚、本発明は以上説明した実施の形態には限定されない。即ち、透光性基板上に遮光膜を形成した、所謂バイナリマスク用フォトマスクブランクに限らず、例えば、ハーフトーン型位相シフトマスクの製造に用いるためのフォトマスクブランクであってもよい。この場合、後述する第二の実施の形態に示すように、透光性基板上のハーフトーン位相シフター膜上に遮光膜が形成される構造となり、ハーフトーン位相シフター膜と遮光膜とを合わせて所望の光学濃度（好ましくは２．５以上）が得られればよいため、遮光膜自体の光学濃度は例えば２．５よりも小さい値とすることもできる。 FIG. 2E shows a photomask 20 obtained by peeling off and removing the remaining resist pattern 3a. In this way, a photomask having a light-shielding film pattern with a good cross-sectional shape formed with high accuracy is completed.
The present invention is not limited to the embodiment described above. That is, the photomask blank is not limited to a so-called binary mask photomask blank in which a light-shielding film is formed on a translucent substrate, and may be a photomask blank for use in manufacturing a halftone phase shift mask, for example. In this case, as shown in a second embodiment to be described later, a light shielding film is formed on the halftone phase shifter film on the translucent substrate, and the halftone phase shifter film and the light shielding film are combined. Since a desired optical density (preferably 2.5 or higher) may be obtained, the optical density of the light shielding film itself can be set to a value smaller than 2.5, for example.

次に、図３（ａ）を用いて本発明のフォトマスクブランクの第二の実施の形態を説明する。
図３（ａ）のフォトマスクブランク３０は、透光性基板１上に、ハーフトーン型位相シフター膜４とその上の遮光層５と反射防止層６とからなる遮光膜２を有する形態のものである。透光性基板１、遮光膜２については、上記第１の実施の形態で説明したので省略する。
上記ハーフトーン型位相シフター膜４は、実質的に露光に寄与しない強度の光（例えば、露光波長に対して１％〜４０％）を透過させるものであって、所定の位相差を有するものである。このハーフトーン型位相シフター膜４は、該ハーフトーン型位相シフター膜４をパターニングした光半透過部と、ハーフトーン型位相シフター膜４が形成されていない実質的に露光に寄与する強度の光を透過させる光透過部とによって、光半透過部を透過して光の位相が光透過部を透過した光の位相に対して実質的に反転した関係になるようにすることによって、光半透過部と光透過部との境界部近傍を通過し回折現象によって互いに相手の領域に回りこんだ光が互いに打ち消しあうようにし、境界部における光強度をほぼゼロとし境界部のコントラスト即ち解像度を向上させるものである。 Next, a second embodiment of the photomask blank of the present invention will be described with reference to FIG.
The photomask blank 30 shown in FIG. 3A has a light-shielding film 2 including a halftone phase shifter film 4, a light-shielding layer 5 and an antireflection layer 6 on the light-transmitting substrate 1. It is. Since the translucent substrate 1 and the light shielding film 2 have been described in the first embodiment, description thereof is omitted.
The halftone phase shifter film 4 transmits light having an intensity that does not substantially contribute to exposure (for example, 1% to 40% with respect to the exposure wavelength) and has a predetermined phase difference. is there. The halftone type phase shifter film 4 has a light semi-transmitting portion obtained by patterning the halftone type phase shifter film 4 and light having an intensity that substantially contributes to the exposure without the halftone type phase shifter film 4 formed thereon. The light transmission part is made to transmit the light semi-transmission part so that the phase of the light is substantially inverted with respect to the phase of the light transmitted through the light transmission part. The light that passes through the vicinity of the boundary between the light and the light transmitting part and wraps around each other due to the diffraction phenomenon cancels each other, and the light intensity at the boundary is almost zero to improve the contrast or resolution of the boundary It is.

このハーフトーン型位相シフター膜４は、その上に形成される遮光膜２とエッチング特性が異なる材料とすることが好ましい。例えば、ハーフトーン型位相シフター膜４としては、モリブデン、タングステン、タンタル、ハフニウムなどの金属、シリコン、酸素及び／又は窒素を主たる構成要素とする材料が挙げられる。また、ハーフトーン型位相シフター膜４は、単層でも複数層であっても構わない。
この第２の実施の形態における上記遮光膜２は、ハーフトーン型位相シフト膜と遮光膜とを合わせた積層構造において、露光光に対して光学濃度が２．５以上となるように設定する。そのように設定される遮光膜２の膜厚は、５０ｎｍ以下であることが好ましい。その理由は、上記第１の実施の形態と同様であって、ドライエッチング時のパターンのマイクロローディング現象等によって、微細パターンの形成が困難となる場合が考えられるからである。また、本実施の形態において、上記反射防止層６上に形成するレジスト膜の膜厚は、２５０ｎｍ以下が好ましい。さらに好ましくは、２００ｎｍ以下、さらに好ましくは１５０ｎｍ以下とすることが望ましい。レジスト膜の膜厚の下限は、レジストパターンをマスクにして遮光膜をドライエッチングしたときに、レジスト膜が残存するように設定される。また、前述の実施の形態の場合と同様、高い解像度を得るために、レジスト膜の材料はレジスト感度の高い化学増幅型レジストが好ましい。 The halftone phase shifter film 4 is preferably made of a material having etching characteristics different from those of the light shielding film 2 formed thereon. For example, the halftone phase shifter film 4 includes a material mainly composed of metal such as molybdenum, tungsten, tantalum, and hafnium, silicon, oxygen, and / or nitrogen. The halftone phase shifter film 4 may be a single layer or a plurality of layers.
The light shielding film 2 in the second embodiment is set to have an optical density of 2.5 or more with respect to exposure light in a laminated structure in which a halftone phase shift film and a light shielding film are combined. The thickness of the light-shielding film 2 set as such is preferably 50 nm or less. The reason is the same as in the first embodiment, and it is considered that the formation of a fine pattern may be difficult due to the microloading phenomenon of the pattern during dry etching. In the present embodiment, the thickness of the resist film formed on the antireflection layer 6 is preferably 250 nm or less. More preferably, it is 200 nm or less, and more preferably 150 nm or less. The lower limit of the thickness of the resist film is set so that the resist film remains when the light shielding film is dry etched using the resist pattern as a mask. As in the case of the above-described embodiment, in order to obtain high resolution, the resist film material is preferably a chemically amplified resist having high resist sensitivity.

以下、実施例により、本発明の実施の形態を更に具体的に説明する。併せて、実施例に対する比較例についても説明する。
（実施例１）
主表面及び端面が精密研磨された合成石英ガラスからなる透光性基板上に、以下のようにして遮光膜を形成し、バイナリマスク用のフォトマスクブランクを作製した。
上記基板上に、インライン型スパッタリング装置を用いて、スパッタターゲットにクロムターゲットを使用し、アルゴンと窒素とヘリウムの混合ガス（Ａｒ：３０体積％、Ｎ_２：３０体積％、Ｈｅ：４０体積％）雰囲気中で反応性スパッタリングを行うことによって、遮光層を形成し、その後、アルゴンとメタンとヘリウムの混合ガス（Ａｒ：５４体積％、ＣＨ_４：６体積％、Ｈｅ：４０体積％）雰囲気中で反応性スパッタリングを行い、引続き、アルゴンと一酸化窒素の混合ガス（Ａｒ：９０体積％、ＮＯ：１０体積％）雰囲気中で反応性スパッタリングを行うことによって、反射防止層を形成し、合成石英ガラスからなる透光性基板上に遮光膜を形成した。遮光膜の膜厚は６７ｎｍであった。 Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to examples. In addition, a comparative example for the embodiment will be described.
Example 1
A light-shielding film was formed on a translucent substrate made of synthetic quartz glass whose main surface and end face were precisely polished, and a photomask blank for a binary mask was produced.
A chromium target is used as a sputtering target on the substrate using an in-line sputtering apparatus, and a mixed gas of argon, nitrogen and helium (Ar: 30% by volume, N ₂ : 30% by volume, He: 40% by volume) by performing reactive sputtering in an atmosphere, thereby forming a light-shielding layer, thereafter, argon and methane and helium mixed gas (Ar: 54 vol%, _CH 4: 6 vol%, the He: 40% by volume) in an atmosphere Reactive sputtering is performed, and subsequently, antireflection layer is formed by reactive sputtering in a mixed gas atmosphere of argon and nitric oxide (Ar: 90% by volume, NO: 10% by volume), and synthetic quartz glass. A light shielding film was formed on the translucent substrate made of The thickness of the light shielding film was 67 nm.

形成された遮光膜をオージェ分光分析により分析した結果によると、遮光膜のうち遮光層は、クロム及び窒素、並びに反射防止層の形成に用いた酸素、炭素が若干混入した組成傾斜膜となった。また反射防止層は、クロム、窒素及び酸素、並びに炭素が混入した組成傾斜膜となった。また、昇温脱離ガス分析により遮光膜中にはヘリウムが含まれていることが確認された。
本実施例の遮光膜の総膜厚に占める反射防止層の膜厚の割合は、０．３８であった。また、この遮光膜は、光学濃度が３．０であった。また、この遮光膜の露光波長１９３ｎｍにおける反射率は１４．８％と低く抑えることができた。さらに、フォトマスクの欠陥検査波長である２５７ｎｍ又は３６４ｎｍに対しては、それぞれ１９．９％、１９．７％となり、検査する上でも問題とならない反射率となった。 According to the result of analyzing the formed light-shielding film by Auger spectroscopic analysis, the light-shielding layer of the light-shielding film is a composition gradient film slightly mixed with chromium and nitrogen, and oxygen and carbon used for forming the antireflection layer. . The antireflection layer was a composition gradient film in which chromium, nitrogen, oxygen, and carbon were mixed. Further, it was confirmed by thermal desorption gas analysis that the light shielding film contains helium.
The ratio of the film thickness of the antireflection layer to the total film thickness of the light shielding film of this example was 0.38. The light shielding film had an optical density of 3.0. Further, the reflectance of the light shielding film at an exposure wavelength of 193 nm could be kept as low as 14.8%. Furthermore, for the photomask defect inspection wavelength of 257 nm or 364 nm, the reflectivity was 19.9% and 19.7%, respectively, and the reflectance was not problematic even during inspection.

次に、得られたフォトマスクブランクを用いて前述の図２の工程に従い、フォトマスクを作製した。即ち、フォトマスクブランク１０上に、化学増幅型レジストである電子線レジスト（富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製ＣＡＲ-ＦＥＰ１７１）を回転塗布し、所定の加熱乾燥処理を行い、膜厚が３００ｎｍのレジスト膜を形成した。
次にフォトマスクブランク１０上に形成されたレジスト膜に対し、電子線描画装置を用いて所望のパターン描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターン３ａを形成した。 Next, using the obtained photomask blank, a photomask was produced according to the above-described process of FIG. That is, an electron beam resist (CAR-FEP171 manufactured by Fuji Film Electronics Materials Co., Ltd.), which is a chemically amplified resist, is spin-coated on the photomask blank 10 and subjected to a predetermined heat-drying process to form a resist film having a film thickness of 300 nm. Formed.
Next, a desired pattern was drawn on the resist film formed on the photomask blank 10 using an electron beam drawing apparatus, and then developed with a predetermined developer to form a resist pattern 3a.

次に、上記レジストパターン３ａに沿って、遮光膜２のドライエッチングを行って遮光膜パターン２ａを形成した。ドライエッチングガスとして、Ｃｌ_２とＯ_２の混合ガス（Ｃｌ_２：Ｏ_２＝４：１）を用いた。このときのエッチング速度は、遮光膜の総膜厚／エッチング時間で３．６Å／秒であり、非常に速いものであった。また、レジストの膜減り速度は２．１Å／秒であり、遮光膜のレジストとの選択比は１．７であった。
本実施例では、遮光膜の深さ方向に向かってドライエッチング速度を適度に遅くすることで、グローバルローディングエラーは実用上許容できる数値に収まった。また、遮光膜２における遮光層に主に窒素を多く含め、反射防止層に主に酸素を多く含めることによって、遮光膜２全体のエッチング速度を速くするようにした。このように、遮光膜２は膜厚が薄い上にエッチング速度が速く、エッチング時間も速いことから、遮光膜パターン２ａの断面形状も垂直形状となり良好となった。また、パターン欠陥がなく良好なパターンを形成することができた。また、遮光膜パターン２ａ上にはレジスト膜が残存していた。
最後に残存するレジストパターンを剥離して、フォトマスクを得た。その結果、透光性基板上に８０ｎｍのラインアンドスペースの遮光膜パターンが形成されたフォトマスクを作製することができた。 Next, the light shielding film 2 was dry-etched along the resist pattern 3a to form the light shielding film pattern 2a. As a dry etching gas, a mixed gas of Cl ₂ and O ₂ (Cl ₂ : O ₂ = 4: 1) was used. The etching rate at this time was 3.6 K / sec in terms of the total film thickness of the light shielding film / etching time, and was very fast. Further, the film reduction rate of the resist was 2.1 kg / sec, and the selectivity of the light-shielding film to the resist was 1.7.
In this example, the global loading error was kept within a practically acceptable numerical value by appropriately decreasing the dry etching rate in the depth direction of the light shielding film. Further, the etching rate of the entire light shielding film 2 is increased by mainly including a large amount of nitrogen in the light shielding layer of the light shielding film 2 and mainly including a large amount of oxygen in the antireflection layer. Thus, since the light shielding film 2 is thin, the etching rate is fast, and the etching time is also fast, the cross-sectional shape of the light shielding film pattern 2a is vertical and good. Moreover, there was no pattern defect and a good pattern could be formed. Further, the resist film remained on the light shielding film pattern 2a.
Finally, the remaining resist pattern was peeled off to obtain a photomask. As a result, a photomask in which an 80 nm line-and-space light-shielding film pattern was formed on a light-transmitting substrate could be produced.

（実施例２）
図３は、本実施例に係るフォトマスクブランク及びこのフォトマスクブランクを用いたフォトマスクの製造工程を示す断面図である。本実施例のフォトマスクブランク３０は、同図（ａ）に示すように、透光性基板１上に、ハーフトーン型位相シフター膜４とその上の遮光層５と反射防止層６とからなる遮光膜２からなる。
このフォトマスクブランク３０は、次のような方法で製造することができる。
実施例１と同じ合成石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、スパッタターゲットにモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝８：９２ｍｏｌ％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ_２）との混合ガス雰囲気（Ａｒ：Ｎ_２＝１０体積％：９０体積％）で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、モリブデン、シリコン、及び窒素を主たる構成要素とする単層で構成されたＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）用ハーフトーン型位相シフター膜を膜厚６９ｎｍに形成した。尚、このハーフトーン型位相シフター膜は、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）でおいて、透過率は５．５％、位相シフト量が略１８０°となっている。 (Example 2)
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a photomask blank according to the present embodiment and a photomask manufacturing process using the photomask blank. The photomask blank 30 of the present embodiment is composed of a halftone phase shifter film 4, a light shielding layer 5 and an antireflection layer 6 on a translucent substrate 1, as shown in FIG. It consists of a light shielding film 2.
The photomask blank 30 can be manufactured by the following method.
On the translucent substrate made of the same synthetic quartz glass as in Example 1, using a single-wafer sputtering apparatus, the sputtering target is a mixed target of molybdenum (Mo) and silicon (Si) (Mo: Si = 8: 92 mol). %), In a mixed gas atmosphere of argon (Ar) and nitrogen (N ₂ ) (Ar: N ₂ = 10 vol%: 90 vol%), by reactive sputtering (DC sputtering), molybdenum, silicon, and A halftone phase shifter film for ArF excimer laser (wavelength 193 nm) composed of a single layer containing nitrogen as a main component was formed to a thickness of 69 nm. This halftone phase shifter film is an ArF excimer laser (wavelength 193 nm), has a transmittance of 5.5% and a phase shift amount of about 180 °.

次に、上記ハーフトーン型位相シフター膜上に、実施例１と全く同様にして総膜厚が４８ｎｍの遮光層及び反射防止層からなる遮光膜を形成した。本実施例の遮光膜の総膜厚に占める反射防止層の膜厚の割合は、０．３８であった。また、この遮光膜は、ハーフトーン型位相シフター膜との積層構造において光学濃度が３．０であった。また、この遮光膜の露光波長１９３ｎｍにおける反射率は１４．８％と低く抑えることができた。さらに、フォトマスクの欠陥検査波長である２５７ｎｍ又は３６４ｎｍに対しては、それぞれ１９．９％、１９．７％となり、検査する上でも問題とならない反射率となった。 Next, a light-shielding film composed of a light-shielding layer having a total film thickness of 48 nm and an antireflection layer was formed on the halftone phase shifter film in the same manner as in Example 1. The ratio of the film thickness of the antireflection layer to the total film thickness of the light shielding film of this example was 0.38. In addition, this light shielding film had an optical density of 3.0 in a laminated structure with a halftone phase shifter film. Further, the reflectance of the light shielding film at an exposure wavelength of 193 nm could be kept as low as 14.8%. Furthermore, for the photomask defect inspection wavelength of 257 nm or 364 nm, the reflectivity was 19.9% and 19.7%, respectively, and the reflectance was not problematic even during inspection.

このようにして得られたハーフトーン型位相シフトマスク用のフォトマスクブランクを用いて、以下のようにハーフトーン型位相シフトマスクを作製した。
上記フォトマスクブランク３０上に、化学増幅型レジストである電子線レジスト膜（富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製ＣＡＲ-ＦＥＰ１７１）を形成した。レジスト膜の形成は、スピンナー（回転塗布装置）を用いて、回転塗布した。なお、上記レジスト膜を塗布後、加熱乾燥装置を用いて所定の加熱乾燥処理を行い、膜厚が２５０ｎｍのレジスト膜を遮光膜上に形成した。
次にフォトマスクブランク３０上に形成されたレジスト膜に対し、電子線描画装置を用いて所望のパターン描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターン７を形成した（図３（ｂ）参照）。
次に、上記レジストパターン７に沿って、遮光層５と反射防止層６とからなる遮光膜２のドライエッチングを行って遮光膜パターン２ａを形成した（同図（ｃ）参照）。 Using the photomask blank for the halftone phase shift mask thus obtained, a halftone phase shift mask was produced as follows.
An electron beam resist film (CAR-FEP171 manufactured by Fuji Film Electronics Materials), which is a chemically amplified resist, was formed on the photomask blank 30. The resist film was formed by spin coating using a spinner (rotary coating apparatus). In addition, after apply | coating the said resist film, the predetermined heat drying process was performed using the heat drying apparatus, and the resist film with a film thickness of 250 nm was formed on the light shielding film.
Next, a desired pattern was drawn on the resist film formed on the photomask blank 30 using an electron beam drawing apparatus, and then developed with a predetermined developer to form a resist pattern 7 (FIG. 3 ( b)).
Next, along the resist pattern 7, the light shielding film 2 composed of the light shielding layer 5 and the antireflection layer 6 was dry-etched to form a light shielding film pattern 2a (see FIG. 3C).

次に、上述の遮光膜パターン２ａ及びレジストパターン７をマスクに、ハーフトーン型位相シフター膜４のエッチングを行ってハーフトーン型位相シフター膜パターン４ａを形成した（同図（ｄ）参照）。このハーフトーン型位相シフター膜４のエッチングにおいては、前記遮光膜パターン２ａの断面形状が影響するため、遮光膜パターン２ａの断面形状が良好であるために、ハーフトーン型位相シフター膜パターン４ａの断面形状も良好となった。
次に、残存するレジストパターン７を剥離後、再度レジスト膜８を塗布し、転写領域内の不要な遮光膜パターンを除去するためのパターン露光を行った後、該レジスト膜８を現像してレジストパターン８ａを形成した（同図（ｅ）、（ｆ）参照）。次いで、ウェットエッチングを用いて不要な遮光膜パターンを除去し、残存するレジストパターンを剥離して、フォトマスク４０を得た（同図（ｇ）参照）。
その結果、透光性基板上に７０ｎｍのラインアンドスペースのハーフトーン型位相シフター膜パターンが形成されたフォトマスクを作製することができた。また、グローバルローディングエラーは実用上許容できる数値に収まった。また、パターン欠陥もなく良好なパターンを形成することができた。 Next, the halftone phase shifter film 4 was etched using the light shielding film pattern 2a and the resist pattern 7 as a mask to form a halftone phase shifter film pattern 4a (see FIG. 4D). The etching of the halftone phase shifter film 4 is affected by the cross-sectional shape of the light-shielding film pattern 2a, and therefore the cross-sectional shape of the light-shielding film pattern 2a is good. The shape was also good.
Next, after the remaining resist pattern 7 is peeled off, a resist film 8 is applied again, pattern exposure is performed to remove an unnecessary light-shielding film pattern in the transfer region, and then the resist film 8 is developed to form a resist. A pattern 8a was formed (see FIGS. 9E and 9F). Next, an unnecessary light shielding film pattern was removed using wet etching, and the remaining resist pattern was peeled off to obtain a photomask 40 (see FIG. 5G).
As a result, a photomask in which a 70 nm line-and-space halftone phase shifter film pattern was formed on a translucent substrate could be produced. In addition, global loading errors were within acceptable values for practical use. In addition, a good pattern could be formed without pattern defects.

なお、図３（ｇ）に示す例は、転写領域（マスクパターン形成領域）以外の領域である周辺領域において、位相シフター膜上に遮光膜を形成したものである。この遮光膜は、この周辺領域を露光光が通過できないようにするものである。すなわち、位相シフトマスクは、縮小投影露光装置（ステッパー）のマスクとして用いられるが、この縮小投影露光装置を用いてパターン転写を行うときは、該露光装置に備えられた被覆部材（アパーチャー）によって位相シフトマスクの転写領域のみを露出させるように周縁領域を被覆して露光を行う。しかしながら、この被覆部材を、精度良く転写領域のみを露出させるように設置することは難しく、多くの場合、露出部が転写領域の外周周辺の非転写領域にはみ出てしまう。通常、マスクの非転写領域にはこのはみ出してきた露光光を遮断するために遮光膜が設けられる。ハーフトーン型位相シフトマスクの場合は、位相シフター膜が遮光機能を有しているが、この位相シフター膜は露光光を完全に遮断するものではなく、１回の露光によっては実質的に露光に寄与できない程度の僅かな量ではあるが露光光を通過させる。それゆえ、繰り返しのステップ時にこのはみ出しによって位相シフター膜を通過した露光光がすでにパターン露光がなされた領域に達して重複露光がされたり、或いは他のショットの際に同様にはみ出しによる僅かな露光がなされた部分に重ねて露光する場合が生じる。この重複露光によって、それらが加算されて露光に寄与する量に達して、欠陥が発生する場合があった。マスクパターン形成領域以外の領域である周辺領域において位相シフター膜上に形成された上記遮光膜はこの問題を解消するものである。また、マスクの周辺領域に識別用の符号等を付す場合に、遮光膜があると、付された符号等を認識し易くなる。 In the example shown in FIG. 3G, a light shielding film is formed on the phase shifter film in the peripheral region other than the transfer region (mask pattern formation region). This light shielding film prevents exposure light from passing through this peripheral area. That is, the phase shift mask is used as a mask for a reduction projection exposure apparatus (stepper). When pattern transfer is performed using this reduction projection exposure apparatus, the phase shift mask is adjusted by a covering member (aperture) provided in the exposure apparatus. Exposure is performed by covering the peripheral region so that only the transfer region of the shift mask is exposed. However, it is difficult to install this covering member so as to expose only the transfer region with high accuracy, and in many cases, the exposed portion protrudes into the non-transfer region around the outer periphery of the transfer region. Usually, a light-shielding film is provided in the non-transfer area of the mask in order to block the protruding exposure light. In the case of a halftone type phase shift mask, the phase shifter film has a light shielding function. However, this phase shifter film does not completely block exposure light, and it can be substantially exposed by one exposure. The exposure light is allowed to pass though it is a small amount that cannot contribute. Therefore, the exposure light that has passed through the phase shifter film due to this protrusion at the repetition step reaches the area where pattern exposure has already been performed and is subjected to overlapping exposure, or in the case of other shots, a slight exposure due to protrusion is also caused. In some cases, the exposure is performed on the portion that has been made. Due to this overlapping exposure, they may be added to reach an amount that contributes to exposure, resulting in defects. The light shielding film formed on the phase shifter film in the peripheral region other than the mask pattern formation region solves this problem. In addition, in the case where an identification code or the like is attached to the peripheral area of the mask, if the light shielding film is provided, the attached code or the like is easily recognized.

（実施例３）
実施例１と同じ合成石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、スパッタターゲットにタンタル（Ｔａ）とハフニウム（Ｈｆ）との混合ターゲット（Ｔａ：Ｈｆ＝９０：１０ａｔ％）を用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中で、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより、膜厚７５ÅのＴａＨｆ膜を形成し、次に、Ｓｉターゲットを用い、アルゴンと酸素と窒素の混合ガス雰囲気中で、反応性スパッタリングにより、膜厚７４０ÅのＳｉＯＮ膜（Ｓｉ：Ｏ：Ｎ＝４０：２７：３３ａｔ％）を形成した。つまり、ＴａＨｆ膜を下層とし、ＳｉＯＮ膜を上層とする二層で構成されたＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）用ハーフトーン型位相シフター膜を形成した。尚、このハーフトーン型位相シフター膜は、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）でおいて、透過率は１５．０％と高透過率を有し、位相シフト量が略１８０°となっている。 (Example 3)
On a light-transmitting substrate made of the same synthetic quartz glass as in Example 1, using a single-wafer sputtering apparatus, a mixed target of tantalum (Ta) and hafnium (Hf) (Ta: Hf = 90: 10 at) is used as a sputtering target. %), And a TaHf film having a thickness of 75 mm is formed by DC magnetron sputtering in an argon (Ar) gas atmosphere, and then reacted in a mixed gas atmosphere of argon, oxygen, and nitrogen using a Si target. A SiON film (Si: O: N = 40: 27: 33 at%) having a thickness of 740 mm was formed by reactive sputtering. That is, a half-tone phase shifter film for an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) composed of a TaHf film as a lower layer and an SiON film as an upper layer was formed. This halftone phase shifter film has an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) and has a high transmittance of 15.0% and a phase shift amount of about 180 °.

次に、上記ハーフトーン型位相シフター膜上に、実施例２と全く同様にして総膜厚が４８ｎｍの遮光層及び反射防止層からなる遮光膜を形成した。
このようにして得られたハーフトーン型位相シフトマスク用のフォトマスクブランクを用いて、実施例２と同様に、ハーフトーン型位相シフトマスクを作製した。
なお、本実施例では、図４に示すように、転写領域内の遮光膜パターンを除去せずに、マスクパターンにおける光透過部（マスクパターンが形成されておらず透明基板が露出している部分）との境界部を除く部分に遮光膜を形成させておいた。
その結果、透光性基板上に７０ｎｍのラインアンドスペースのハーフトーン型位相シフター膜パターンが形成されたフォトマスクを作製することができた。また、グローバルローディングエラーは実用上許容できる数値に収まった。また、パターン欠陥もなく良好なパターンを形成することができた。 Next, a light-shielding film composed of a light-shielding layer having a total thickness of 48 nm and an antireflection layer was formed on the halftone phase shifter film in the same manner as in Example 2.
A halftone phase shift mask was produced in the same manner as in Example 2 using the photomask blank for the halftone phase shift mask thus obtained.
In this embodiment, as shown in FIG. 4, without removing the light-shielding film pattern in the transfer region, the light transmitting portion in the mask pattern (the portion where the transparent substrate is exposed without the mask pattern being formed). The light shielding film was formed on the portion excluding the boundary portion with ().
As a result, a photomask in which a 70 nm line-and-space halftone phase shifter film pattern was formed on a translucent substrate could be produced. In addition, global loading errors were within acceptable values for practical use. In addition, a good pattern could be formed without pattern defects.

図４に示すハーフトーン型位相シフトマスクは、位相シフター膜のマスクパターンが形成されている領域にあって、マスクパターンにおける光透過部（マスクパターンが形成されておらず透明基板が露出している部分）との境界部を除く部分に遮光膜を形成させておくことによって、本来は完全に遮光されることが望ましい部分の遮光をより完全にするようにしたものである。すなわち、マスクパターンが形成されている領域内にあっては、マスクパターンである位相シフター膜に本来要求される機能は、光透過部との境界部のみで位相をシフトさせた光を通過させればよく、他の大部分（上記境界部を除く部分）は、むしろ完全に遮光することが望ましいからである。本実施例のように、露光光に対する透過率が高い位相シフター膜を備える場合には、本実施例のフォトマスクの形態は特に好適である。 The halftone phase shift mask shown in FIG. 4 is in the region where the mask pattern of the phase shifter film is formed, and the light transmitting portion in the mask pattern (the mask pattern is not formed and the transparent substrate is exposed). By forming a light-shielding film in a portion excluding the boundary portion with the portion), light shielding of a portion that is originally desired to be completely shielded from light is made more complete. That is, in the region where the mask pattern is formed, the function originally required for the phase shifter film which is the mask pattern can pass light whose phase is shifted only at the boundary with the light transmitting portion. This is because it is desirable that the other most part (the part excluding the boundary part) should be completely shielded from light. When a phase shifter film having a high transmittance for exposure light is provided as in this embodiment, the photomask form of this embodiment is particularly suitable.

（比較例）
実施例１と同じ合成石英ガラスからなる透光性基板上に、インライン型スパッタリング装置を用いて、スパッタターゲットにクロムターゲットを使用し、アルゴンと窒素の混合ガス（Ａｒ：８０体積％、Ｎ_２：２０体積％）雰囲気中で反応性スパッタリングを行い、次にアルゴンとメタンの混合ガス（Ａｒ：９０体積％、ＣＨ_４：１０体積％）雰囲気中で反応性スパッタリングを行うことによって、遮光層を形成し、引続き、アルゴンと一酸化窒素の混合ガス（Ａｒ：８０体積％、ＮＯ：２０体積％）雰囲気中で反応性スパッタリングを行うことによって、反射防止層を形成した。このようにして、総膜厚が６８ｎｍの遮光層及び反射防止層からなる遮光膜が形成された。
本比較例の遮光膜の総膜厚に占める反射防止層の膜厚の割合は、０．１５であった。また、この遮光膜は、光学濃度が３．０であった。また、この遮光膜の露光波長１９３ｎｍにおける反射率は１２．０％と低く抑えることができた。 (Comparative example)
On the translucent substrate made of the same synthetic quartz glass as in Example 1, an inline sputtering apparatus was used, a chromium target was used as a sputtering target, and a mixed gas of argon and nitrogen (Ar: 80% by volume, N ₂ : 20 volume%) Reactive sputtering is performed in an atmosphere, and then reactive sputtering is performed in a mixed gas atmosphere of argon and methane (Ar: 90 volume%, CH ₄ : 10 volume%) to form a light shielding layer. Subsequently, reactive sputtering was performed in an atmosphere of a mixed gas of argon and nitric oxide (Ar: 80% by volume, NO: 20% by volume) to form an antireflection layer. In this way, a light shielding film composed of a light shielding layer and an antireflection layer having a total film thickness of 68 nm was formed.
The ratio of the film thickness of the antireflection layer to the total film thickness of the light shielding film of this comparative example was 0.15. The light shielding film had an optical density of 3.0. Further, the reflectance of the light-shielding film at an exposure wavelength of 193 nm could be kept as low as 12.0%.

次に、得られたフォトマスクブランクを用いて、前述の実施例１と同様にして、フォトマスクを作製した。遮光膜のドライエッチング速度は、遮光膜の総膜厚／エッチング時間で１．５Å／秒であり、非常に遅いものであった。このように、本比較例の遮光膜はエッチング速度が遅く、また遮光膜の下層部のエッチングが進行しずらく、形成された遮光膜パターンの断面形状も悪かった。また、レジスト膜のダメージも大きかった。その結果、透光性基板上に８０ｎｍのラインアンドスペースの遮光膜パターンが形成されたフォトマスクを作製することができたが、グローバルローディングエラーは実用上許容できる数値に収まらなかった。また、エッチング時間が長くなったことにより、レジスト膜の膜減り要因のパターン欠陥を生じた。 Next, using the obtained photomask blank, a photomask was produced in the same manner as in Example 1 described above. The dry etching rate of the light shielding film was 1.5 Å / second in terms of the total film thickness of the light shielding film / etching time, and was very slow. As described above, the light shielding film of this comparative example has a low etching rate, the etching of the lower portion of the light shielding film does not proceed easily, and the cross-sectional shape of the formed light shielding film pattern is also poor. Also, the damage to the resist film was significant. As a result, a photomask in which a 80 nm line-and-space light-shielding film pattern was formed on a light-transmitting substrate could be produced, but the global loading error was not within a practically acceptable numerical value. In addition, the longer etching time caused a pattern defect that caused the resist film to be reduced.

本発明により得られるフォトマスクブランクの一実施の形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of the photomask blank obtained by this invention. フォトマスクブランクを用いたフォトマスクの製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the photomask using a photomask blank. 本発明の第二の実施の形態に係るフォトマスクブランク及びこのフォトマスクブランクを用いたフォトマスクの製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the photomask using the photomask blank which concerns on 2nd embodiment of this invention, and this photomask blank. 本発明により得られるハーフトーン型位相シフトマスクの断面図である。It is sectional drawing of the halftone type | mold phase shift mask obtained by this invention.

Explanation of symbols

１透光性基板
２遮光膜
３レジスト膜
４ハーフトーン型位相シフター膜
５遮光層
６反射防止層
２ａ遮光膜のパターン
３ａレジストパターン
１０、３０フォトマスクブランク
２０、４０フォトマスク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Translucent substrate 2 Light-shielding film 3 Resist film 4 Halftone type phase shifter film 5 Light-shielding layer 6 Antireflection layer 2a Light-shielding film pattern 3a Resist pattern 10, 30 Photomask blank 20, 40 Photomask

Claims

In a method for manufacturing a photomask blank having a light-shielding film made of a material containing chromium on a light-transmitting substrate,
The photomask blank corresponds to a photomask manufacturing method in which the light-shielding film is patterned by dry etching in a mixed gas atmosphere of chlorine-based gas and oxygen gas using a resist pattern formed on the light-shielding film as a mask. A photomask blank for dry etching,
The light shielding film is formed in multiple layers in contact with the translucent substrate,
The lower layer portion of the light-shielding film in contact with the light- transmitting substrate uses a sputtering target containing chromium, and a mixture containing an active gas containing oxygen and / or nitrogen as an atmospheric gas and an inert gas containing argon and helium. A method for producing a photomask blank, comprising performing sputter deposition in a gas atmosphere.

In a method for manufacturing a photomask blank having a light-shielding film made of a material containing chromium on a light-transmitting substrate,
The photomask blank corresponds to a photomask manufacturing method in which the light-shielding film is patterned by dry etching in a mixed gas atmosphere of chlorine-based gas and oxygen gas using a resist pattern formed on the light-shielding film as a mask. A photomask blank for dry etching,
A halftone phase shifter film is formed between the translucent substrate and the light shielding film,
The light shielding film is formed in multiple layers in contact with the phase shifter film,
The lower layer portion of the light shielding film in contact with the phase shifter film uses a sputtering target containing chromium, and a mixed gas containing an active gas containing oxygen and / or nitrogen as an atmospheric gas and an inert gas containing argon and helium. A method for producing a photomask blank, characterized by performing sputter deposition in an atmosphere.

Method of manufacturing a photomask blank according to claim 1, wherein forming a reflection preventing layer on the upper portion of the light shielding film.

A lower layer portion formed on the light-transmitting substrate side of the light shielding film is formed by sputtering in a mixed gas atmosphere of an active gas containing nitrogen and an inert gas containing helium, and the antireflection layer is formed by oxygen and / or The method for producing a photomask blank according to any one of claims 1 to 3 , wherein sputtering film formation is performed in an active gas atmosphere containing nitrogen.

5. The photomask according to claim 1 , wherein a thickness of the light shielding film is 90 nm or less, and a resist film having a thickness of 300 nm or less is formed on the light shielding film. Blank manufacturing method.

5. The photomask blank according to claim 2, wherein a thickness of the light shielding film is 50 nm or less, and a resist film having a thickness of 250 nm or less is formed on the light shielding film. Production method.

The light shielding film in the photomask blank obtained by the method according to any one of claims 1 to 6, a manufacturing method of a photomask, characterized by comprising a step of patterning by dry etching.

The light shielding film in the photomask blank obtained by the manufacturing method according to claim 2 is patterned by dry etching to form a light shielding film pattern on the halftone phase shifter film, and then the light shielding film pattern is used as a mask. The halftone phase shifter film is patterned by a dry etching process to form a halftone phase shifter film pattern on the translucent substrate.