JP4784983B2 - ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びハーフトーン型位相シフトマスク - Google Patents
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Description
本発明は、位相シフターによる光の干渉作用を利用して転写パターンの解像度を向上できるようにした位相シフトマスク及びその素材としての位相シフトマスクブランク等に関し、特にハーフトーン型の位相シフトマスク及びマスクブランク等に関する。
近年のフォトリソグラフフィーにおける超解像技術の１つとして、位相シフトマスクが挙げられる。その中でも特にハーフトーン型の位相シフトマスクは、マスク作製時のパターン加工が比較的容易であることから、コンタクトホール形成を主たる用途として広く用いられるようになった。さらに最近ではＤＲＡＭなどにおけるラインアンドスペース（Ｌ＆Ｓ）などの繰り返しパターンや孤立パターンヘの適用が進んでいる。
ハーフトーン型位相シフトマスクは、図１０に示すように、透明基板２上に、少なくとも、光透過部７及び、光半透過性を有しかつ位相シフト機能を有するハーフトーン位相シフター部８を有し、そのハーフトーン位相シフター部８の構成の面から、単層型と多層型とに大別できる。単層型は、加工性の容易さから現在主流となっており、ハーフトーン位相シフター部がＭｏＳｉＮあるいはＭｏＳｉＯＮからなる単層膜で構成されているものがほとんどである。一方多層型は、前記ハーフトーン位相シフター部が、主に透過率を制御する層と、主に位相シフト量を制御する層との組み合わせからなり、透過率に代表される分光特性と、位相シフト量（位相角）の制御を独立して行うことが可能となる。
一方、ＬＳＩパターンの微細化に伴い、露光光源の波長（露光光波長）は、現行のＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）から、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）へと短波長化が進んでいる。このような露光光源の短波長化に伴い、所定の透過率及び位相シフト量を満足するようなハーフトーン位相シフター部の材料の選定の幅が狭まる方向にある。また、露光光源の短波長化に伴い、従前の波長でみた場合に光透過性の高い材料が必要があり、その結果、パターン加工の際に石英基板とのエッチング選択性が小さくなるという問題がある。多層型（２層膜）のハーフトーン位相シフターは、２層膜の組合せで位相差及び透過率をコントロールでき材料選定が容易であるという利点、及び上層のエッチングストッパーの役割を果たすような材料を下層として選択できるという利点（特許文献１）があることから、多層型（２層型）のハーフトーン位相シフターについて開発が進められている。
ハーフトーン型位相シフトマスクは、図１０に示すように、透明基板２上に、少なくとも、光透過部７及び、光半透過性を有しかつ位相シフト機能を有するハーフトーン位相シフター部８を有し、そのハーフトーン位相シフター部８の構成の面から、単層型と多層型とに大別できる。単層型は、加工性の容易さから現在主流となっており、ハーフトーン位相シフター部がＭｏＳｉＮあるいはＭｏＳｉＯＮからなる単層膜で構成されているものがほとんどである。一方多層型は、前記ハーフトーン位相シフター部が、主に透過率を制御する層と、主に位相シフト量を制御する層との組み合わせからなり、透過率に代表される分光特性と、位相シフト量（位相角）の制御を独立して行うことが可能となる。
一方、ＬＳＩパターンの微細化に伴い、露光光源の波長（露光光波長）は、現行のＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）から、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）へと短波長化が進んでいる。このような露光光源の短波長化に伴い、所定の透過率及び位相シフト量を満足するようなハーフトーン位相シフター部の材料の選定の幅が狭まる方向にある。また、露光光源の短波長化に伴い、従前の波長でみた場合に光透過性の高い材料が必要があり、その結果、パターン加工の際に石英基板とのエッチング選択性が小さくなるという問題がある。多層型（２層膜）のハーフトーン位相シフターは、２層膜の組合せで位相差及び透過率をコントロールでき材料選定が容易であるという利点、及び上層のエッチングストッパーの役割を果たすような材料を下層として選択できるという利点（特許文献１）があることから、多層型（２層型）のハーフトーン位相シフターについて開発が進められている。
ところで、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）など短波長の露光光に対して透過率と位相シフト量を所望の値に調整することは勿論、露光波長における表面反射率もある程度低い方が好ましいとされている。
次世代のフォトマスクに要求される項目は、露光波長の短波長化に光学特性上対応することのみならず、欠陥や異物などが少ないといった、品質面での向上も要求されており、そのためにはフォトマスク及びフォトマスクブランクの検査精度の確保が欠かせない。
フォトマスク及びフォトマスクブランクの欠陥検査及び異物検査では主に光学式の検査装置が用いられており、この検査装置の光源は一般には露光波長よりも長波長の光を用いている。例えばフォトマスクブランクの異物欠陥検査装置としては、レーザーテック社製マスクブランク欠陥検査装置Ｍ−１３２０、Ｍ−１３５０等が挙げられるが、これらの装置に代表される検査装置の光源波長は、４８８ｎｍが主流である。従って、フォトマスク及びフォトマスクブランクの欠陥検査及び異物検査の検査精度を確保するためには、この検査光に対する透過率及び反射率をある一定の範囲におさめる必要がある。
そのことに加え、フォトマスクの検査装置とフォトマスクブランクの検査装置では必ずしも同じ波長の光源を使用しているわけではなく、さらにフォトマスクの検査の中でも、パターンの形状欠陥の検査と異物欠陥検査で光源が異なる場合がある。現状では、フォトマスクのパターン形状の検査では波長３６５ｎｍ、２６６ｎｍ、２５７ｎｍの光源を用いた検査装置がそれぞれあるのに対し、フォトマスクの異物検査では３６５ｎｍや４８８ｎｍが主流であり、フォトマスクブランクの欠陥検査及び異物検査ではほとんどが４８８ｎｍの光源を用いている。これらの違いは、各検査装置の開発速度、装置ユーザーの導入時期が異なることや、フォトマスクとフォトマスクブランクとでは対象となる欠陥、異物の種類や範囲が異なることなどによって生じている。従って、一ロにフォトマスク・フォトマスクブランクの検査光に対する透過率・反射率を調整するといっても、上述の種々の波長に対応させなければならないのであるが、そのようなフォトマスクブランクおよびフォトマスクを作製することは、従来技術では困難であり、例えば３６５ｎｍの検査光に対して満足する光学特性になるように調整すると、４８８ｎｍの検査光に対する光学特性が満たされないといった状況が生じていた。
そして、それらフォトマスクブランクの検査装置、フォトマスクの検査装置において、位相シフター膜が検査可能な反射率を有するようにすることが、特許文献２で提案されている。
特開２００３−２４８２９２号公報
特開２００４−４４８８号公報
次世代のフォトマスクに要求される項目は、露光波長の短波長化に光学特性上対応することのみならず、欠陥や異物などが少ないといった、品質面での向上も要求されており、そのためにはフォトマスク及びフォトマスクブランクの検査精度の確保が欠かせない。
フォトマスク及びフォトマスクブランクの欠陥検査及び異物検査では主に光学式の検査装置が用いられており、この検査装置の光源は一般には露光波長よりも長波長の光を用いている。例えばフォトマスクブランクの異物欠陥検査装置としては、レーザーテック社製マスクブランク欠陥検査装置Ｍ−１３２０、Ｍ−１３５０等が挙げられるが、これらの装置に代表される検査装置の光源波長は、４８８ｎｍが主流である。従って、フォトマスク及びフォトマスクブランクの欠陥検査及び異物検査の検査精度を確保するためには、この検査光に対する透過率及び反射率をある一定の範囲におさめる必要がある。
そのことに加え、フォトマスクの検査装置とフォトマスクブランクの検査装置では必ずしも同じ波長の光源を使用しているわけではなく、さらにフォトマスクの検査の中でも、パターンの形状欠陥の検査と異物欠陥検査で光源が異なる場合がある。現状では、フォトマスクのパターン形状の検査では波長３６５ｎｍ、２６６ｎｍ、２５７ｎｍの光源を用いた検査装置がそれぞれあるのに対し、フォトマスクの異物検査では３６５ｎｍや４８８ｎｍが主流であり、フォトマスクブランクの欠陥検査及び異物検査ではほとんどが４８８ｎｍの光源を用いている。これらの違いは、各検査装置の開発速度、装置ユーザーの導入時期が異なることや、フォトマスクとフォトマスクブランクとでは対象となる欠陥、異物の種類や範囲が異なることなどによって生じている。従って、一ロにフォトマスク・フォトマスクブランクの検査光に対する透過率・反射率を調整するといっても、上述の種々の波長に対応させなければならないのであるが、そのようなフォトマスクブランクおよびフォトマスクを作製することは、従来技術では困難であり、例えば３６５ｎｍの検査光に対して満足する光学特性になるように調整すると、４８８ｎｍの検査光に対する光学特性が満たされないといった状況が生じていた。
そして、それらフォトマスクブランクの検査装置、フォトマスクの検査装置において、位相シフター膜が検査可能な反射率を有するようにすることが、特許文献２で提案されている。
近年、更なる高解像性の要求から位相シフター膜の透過率が１５％超のハーフトーン型位相シフトマスクブランクが要求されている。このような、非常に高い透過率のハーフトーン型位相シフトマスクブランクの異物欠陥検査を行う際、以下のような新たな課題が発生することが判明した。それは、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの異物欠陥検査を行う場合、まず、７００ｎｍ付近の長波長の光で正確な異物欠陥検査（良好な測定感度と測定再現性のため）を行うためにキャリブレーション時及び実際の検査時に位置合わせ（ピント合わせ）を行うのであるが、透過率が１５％超の位相シフター膜の波長７００ｎｍ付近における表面反射率が約１％と非常に低いために正確なピント合わせを行うことができず、異物欠陥検査を精度良く行うことができないという問題が生じることが判明した。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、
本発明の目的は、多層型（２層型）のハーフトーン位相シフター膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、前記多層型（２層型）のハーフトーン位相シフター膜が、７００ｎｍ付近の長波長の光で正確な位置合わせ（ピント合わせ）を行うことが可能な表面反射率（膜面反射率）を有し、しかも波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍに渡るマスク・マスクブランクの各種検査光に対しても充分な表面反射率を有し良好な測定感度と測定再現性が得られるハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びそれを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスク、並びにハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、多層型（２層型）のハーフトーン位相シフター膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、前記多層型（２層型）のハーフトーン位相シフター膜が、複数枚成膜する（量産する）上で安定した光学特性（透過率と位相シフト量）を得る観点、及び欠陥低減の観点から、これらの観点に適したものであるようなハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びそれを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスク、並びにハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明の他の目的は、波長１４０ｎｍ〜２００ｎｍから選ばれる波長の露光光に対して１５％超の透過率でありながら、マスクやマスクブランクの検査で使用される波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍの検査波長及び位置合わせ（ピント合わせ）に用いる波長において充分な表面反射率を有しハーフトーン型位相シフトマスクブランクの正確な異物欠陥検査を可能とし、マスクブランクとして欠陥保証が可能なハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びそれを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスク、並びにハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明の他の目的は、前記ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスクの検査を可能となるような、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びそれを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスク、並びにハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の目的は、多層型（２層型）のハーフトーン位相シフター膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、前記多層型（２層型）のハーフトーン位相シフター膜が、７００ｎｍ付近の長波長の光で正確な位置合わせ（ピント合わせ）を行うことが可能な表面反射率（膜面反射率）を有し、しかも波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍに渡るマスク・マスクブランクの各種検査光に対しても充分な表面反射率を有し良好な測定感度と測定再現性が得られるハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びそれを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスク、並びにハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、多層型（２層型）のハーフトーン位相シフター膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、前記多層型（２層型）のハーフトーン位相シフター膜が、複数枚成膜する（量産する）上で安定した光学特性（透過率と位相シフト量）を得る観点、及び欠陥低減の観点から、これらの観点に適したものであるようなハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びそれを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスク、並びにハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明の他の目的は、波長１４０ｎｍ〜２００ｎｍから選ばれる波長の露光光に対して１５％超の透過率でありながら、マスクやマスクブランクの検査で使用される波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍの検査波長及び位置合わせ（ピント合わせ）に用いる波長において充分な表面反射率を有しハーフトーン型位相シフトマスクブランクの正確な異物欠陥検査を可能とし、マスクブランクとして欠陥保証が可能なハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びそれを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスク、並びにハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明の他の目的は、前記ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスクの検査を可能となるような、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びそれを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスク、並びにハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法を提供することを目的とする。
本発明は以下の構成を有する。
（構成１）透明基板上に、露光光を透過させる光透過部と、露光光の一部を透過させると同時に透過した光の位相を所定量シフトさせる位相シフター部を有し、前記光透過部と位相シフター部の境界部近傍にて各々を透過した光が互いに打ち消し合うように光学特性を設計することで、被露光体表面に転写される露光パターン境界部のコントラストを良好にしたハーフトーン型位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型位相シフトマスクブランクであり、透明基板上に前記位相シフター部を形成するための位相シフター膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、
前記位相シフター膜は、前記露光光に対して、主に位相シフト量を調整する位相シフト量調整層と、主に透過率を調整する透過率調整層と、を有し、
前記位相シフト量調整層は珪素と酸素と窒素とを含む材料からなり、前記透過率調整層はクロムを含む材料とし、
前記位相シフター膜が、前記ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及び前記ハーフトーン型位相シフトマスクの検査に使用される波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍにおける検査波長及び位置合わせに用いる波長に対する表面反射率が３％以上であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
（構成２）透明基板上に、露光光を透過させる光透過部と、露光光の一部を透過させると同時に透過した光の位相を所定量シフトさせる位相シフター部を有し、前記光透過部と位相シフター部の境界部近傍にて各々を透過した光が互いに打ち消し合うように光学特性を設計することで、被露光体表面に転写される露光パターン境界部のコントラストを良好にしたハーフトーン型位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型位相シフトマスクブランクであり、透明基板上に前記位相シフター部を形成するための位相シフター膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、
前記位相シフター膜は、前記露光光に対して、主に位相シフト量を調整する位相シフト量調整層と、主に透過率を調整する透過率調整層と、を有し、
前記透過率調整層は、前記露光光に対する位相シフト量が負の位相シフト量となるように材料、組成及び膜厚が選定され、前記位相シフター膜が、前記露光光の位相シフト量が略１８０°となるように前記位相シフト量調整層の材料、組成及び膜厚が選定され、
前記位相シフター膜が、前記ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及び前記ハーフトーン型位相シフトマスクの検査に使用される波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍにおける検査波長及び位置合わせに用いる波長に対する表面反射率が３％以上であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
（構成３）
前記位相シフター膜は、波長１４０ｎｍ〜２００ｎｍから選ばれる波長の露光光に対する透過率が１５％以上であることを特徴とする構成１又は２記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
（構成４）前記位相シフト量調整層は、珪素が２５〜４５原子％、酸素が２０〜５０原子％、窒素が１５〜３５原子％であることを特徴とする構成１乃至３の何れか一に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
（構成５）前記透過率調整層は、クロム、又はクロムと酸素及び／又は窒素とを含む材料からなることを特徴とする構成１乃至３の何れか一に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
（構成６）透明基板上に、露光光を透過させる光透過部と、露光光の一部を透過させると同時に透過した光の位相を所定量シフトさせる位相シフター部を有し、前記光透過部と位相シフター部の境界部近傍にて各々を透過した光が互いに打ち消し合うように光学特性を設計することで、被露光体表面に転写される露光パターン境界部のコントラストを良好にしたハーフトーン型位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型位相シフトマスクブランクであり、透明基板上に前記位相シフター部を形成するための位相シフター膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、
前記位相シフター膜は、前記露光光に対して、主に位相シフト量を調整する位相シフト量調整層と、主に透過率を調整する透過率調整層と、を有し、
前記位相シフト量調整層は珪素と酸素と窒素とを含み、珪素が２５〜４５原子％、酸素が２０〜５０原子％、窒素が１５〜３５原子％であって、かつ、前記透過率調整層は、クロム、又はクロムと酸素及び／又は窒素とを含む材料からなることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
（構成７）前記位相シフター膜上に遮光膜を有し、前記遮光膜は、前記位相シフター膜との組み合わせにおいて、前記露光光に対して被転写体に形成されているレジスト膜が感光しない程度に遮光性能を有することを特徴とする構成１乃至６の何れか一に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
（構成８）前記遮光膜は、クロムを主成分とする材料であることを特徴とする構成７記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
（構成９）構成１乃至８に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおける位相シフター膜にパターニングを施すことによって光透過部と位相シフター部が形成されたことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。
（構成１）透明基板上に、露光光を透過させる光透過部と、露光光の一部を透過させると同時に透過した光の位相を所定量シフトさせる位相シフター部を有し、前記光透過部と位相シフター部の境界部近傍にて各々を透過した光が互いに打ち消し合うように光学特性を設計することで、被露光体表面に転写される露光パターン境界部のコントラストを良好にしたハーフトーン型位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型位相シフトマスクブランクであり、透明基板上に前記位相シフター部を形成するための位相シフター膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、
前記位相シフター膜は、前記露光光に対して、主に位相シフト量を調整する位相シフト量調整層と、主に透過率を調整する透過率調整層と、を有し、
前記位相シフト量調整層は珪素と酸素と窒素とを含む材料からなり、前記透過率調整層はクロムを含む材料とし、
前記位相シフター膜が、前記ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及び前記ハーフトーン型位相シフトマスクの検査に使用される波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍにおける検査波長及び位置合わせに用いる波長に対する表面反射率が３％以上であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
（構成２）透明基板上に、露光光を透過させる光透過部と、露光光の一部を透過させると同時に透過した光の位相を所定量シフトさせる位相シフター部を有し、前記光透過部と位相シフター部の境界部近傍にて各々を透過した光が互いに打ち消し合うように光学特性を設計することで、被露光体表面に転写される露光パターン境界部のコントラストを良好にしたハーフトーン型位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型位相シフトマスクブランクであり、透明基板上に前記位相シフター部を形成するための位相シフター膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、
前記位相シフター膜は、前記露光光に対して、主に位相シフト量を調整する位相シフト量調整層と、主に透過率を調整する透過率調整層と、を有し、
前記透過率調整層は、前記露光光に対する位相シフト量が負の位相シフト量となるように材料、組成及び膜厚が選定され、前記位相シフター膜が、前記露光光の位相シフト量が略１８０°となるように前記位相シフト量調整層の材料、組成及び膜厚が選定され、
前記位相シフター膜が、前記ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及び前記ハーフトーン型位相シフトマスクの検査に使用される波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍにおける検査波長及び位置合わせに用いる波長に対する表面反射率が３％以上であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
（構成３）
前記位相シフター膜は、波長１４０ｎｍ〜２００ｎｍから選ばれる波長の露光光に対する透過率が１５％以上であることを特徴とする構成１又は２記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
（構成４）前記位相シフト量調整層は、珪素が２５〜４５原子％、酸素が２０〜５０原子％、窒素が１５〜３５原子％であることを特徴とする構成１乃至３の何れか一に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
（構成５）前記透過率調整層は、クロム、又はクロムと酸素及び／又は窒素とを含む材料からなることを特徴とする構成１乃至３の何れか一に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
（構成６）透明基板上に、露光光を透過させる光透過部と、露光光の一部を透過させると同時に透過した光の位相を所定量シフトさせる位相シフター部を有し、前記光透過部と位相シフター部の境界部近傍にて各々を透過した光が互いに打ち消し合うように光学特性を設計することで、被露光体表面に転写される露光パターン境界部のコントラストを良好にしたハーフトーン型位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型位相シフトマスクブランクであり、透明基板上に前記位相シフター部を形成するための位相シフター膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、
前記位相シフター膜は、前記露光光に対して、主に位相シフト量を調整する位相シフト量調整層と、主に透過率を調整する透過率調整層と、を有し、
前記位相シフト量調整層は珪素と酸素と窒素とを含み、珪素が２５〜４５原子％、酸素が２０〜５０原子％、窒素が１５〜３５原子％であって、かつ、前記透過率調整層は、クロム、又はクロムと酸素及び／又は窒素とを含む材料からなることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
（構成７）前記位相シフター膜上に遮光膜を有し、前記遮光膜は、前記位相シフター膜との組み合わせにおいて、前記露光光に対して被転写体に形成されているレジスト膜が感光しない程度に遮光性能を有することを特徴とする構成１乃至６の何れか一に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
（構成８）前記遮光膜は、クロムを主成分とする材料であることを特徴とする構成７記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
（構成９）構成１乃至８に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおける位相シフター膜にパターニングを施すことによって光透過部と位相シフター部が形成されたことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。
本第１発明によれば、多層型（２層型）のハーフトーン位相シフター膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、前記多層型（２層型）のハーフトーン位相シフター膜が、７００ｎｍ付近の長波長の光で正確な位置合わせ（ピント合わせ）を行うことが可能な表面反射率（膜面反射率）を有し、しかもマスク・マスクブランクの波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍにおける各種検査光に対しても充分な表面反射率を有し良好な測定感度と測定再現性が得られるハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びそれを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスク、並びにハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法を得ることができる。
本第２発明によれば、多層型（２層型）のハーフトーン位相シフター膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、前記多層型（２層型）のハーフトーン位相シフター膜が、複数枚成膜する上で安定した光学特性（透過率と位相シフト量）を得る観点、及び欠陥低減の観点から、これらの観点に適したものであるようなハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びそれを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスク、並びにハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法を得ることができる。
上記本発明の一態様に係る発明によれば、波長１４０ｎｍ〜２００ｎｍから選ばれる波長の露光光に対して１５％超の透過率でありながら、マスクやマスクブランクの検査で使用される波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍの検査波長及び位置合わせ（ピント合わせ）に用いる波長において充分な表面反射率を有しハーフトーン型位相シフトマスクブランクの正確な異物欠陥検査を可能とし、マスクブランクとして欠陥保証が可能なハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びそれを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスク、並びにハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法をを得ることができる。
さらに、本発明によれば、本発明の他の目的は、前記ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスクの検査を可能となるような、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びそれを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスク、並びにハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法を得ることができる。
本第２発明によれば、多層型（２層型）のハーフトーン位相シフター膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、前記多層型（２層型）のハーフトーン位相シフター膜が、複数枚成膜する上で安定した光学特性（透過率と位相シフト量）を得る観点、及び欠陥低減の観点から、これらの観点に適したものであるようなハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びそれを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスク、並びにハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法を得ることができる。
上記本発明の一態様に係る発明によれば、波長１４０ｎｍ〜２００ｎｍから選ばれる波長の露光光に対して１５％超の透過率でありながら、マスクやマスクブランクの検査で使用される波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍの検査波長及び位置合わせ（ピント合わせ）に用いる波長において充分な表面反射率を有しハーフトーン型位相シフトマスクブランクの正確な異物欠陥検査を可能とし、マスクブランクとして欠陥保証が可能なハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びそれを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスク、並びにハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法をを得ることができる。
さらに、本発明によれば、本発明の他の目的は、前記ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスクの検査を可能となるような、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びそれを用いて製造されたハーフトーン型位相シフトマスク、並びにハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法を得ることができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
まず、第１発明について説明する。
本発明者らは、位相シフト量調整層と透過率調整層とを有する多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜における表面反射率は上層・下層の組み合わせによって発揮される（上層のみならず下層も表面反射率に影響を及ぼす）ことを突き止め、このとに基づいて、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクやハーフトーン型位相シフトマスクの検査に使用される波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍにおける検査波長及び位置合わせに用いる波長に対する表面反射率が３％以上である多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜を得るという本願課題達成のためには、本願課題の観点から、上層・下層材料をそれぞれ選択する必要があること、更には上層・下層材料の組成をそれぞれ調整する必要があること、を見出した。即ち、本発明は、多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜において、波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍにおける検査波長及び位置合わせに用いる波長に対する表面反射率が３％以上となるような、位相シフト量調整層と、透過率調整層とで多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜が構成されていることを特徴とする。
まず、第１発明について説明する。
本発明者らは、位相シフト量調整層と透過率調整層とを有する多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜における表面反射率は上層・下層の組み合わせによって発揮される（上層のみならず下層も表面反射率に影響を及ぼす）ことを突き止め、このとに基づいて、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクやハーフトーン型位相シフトマスクの検査に使用される波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍにおける検査波長及び位置合わせに用いる波長に対する表面反射率が３％以上である多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜を得るという本願課題達成のためには、本願課題の観点から、上層・下層材料をそれぞれ選択する必要があること、更には上層・下層材料の組成をそれぞれ調整する必要があること、を見出した。即ち、本発明は、多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜において、波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍにおける検査波長及び位置合わせに用いる波長に対する表面反射率が３％以上となるような、位相シフト量調整層と、透過率調整層とで多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜が構成されていることを特徴とする。
本発明者らは、マスクブランクやマスクの検査で使用される波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍにおける検査波長及び位置合わせ（ピント合わせ）に用いる波長に対する表面反射率が３％以上である多層型の位相シフター膜を得るという本願課題に対し、多くの上層・下層材料の中から、例えば、上層の位相シフト量調整層が珪素と酸素と窒素とを含む材料、下層の透過率調整層がクロムを含む材料である場合に、本願課題を達成しうることを見出した（構成１）。
第１発明では、透過率調整層を、クロム、又はクロムと酸素及び／又は窒素とを含む材料としている。このように、珪素と酸素と窒素とを含む材料からなる上層の位相シフト量調整層に対し、下層の透過率調整層を、クロム系の材料とし更に組成調整することにより、特に、マスクブランク異物欠陥検査機における位置合わせ（ピント合わせ）を行う７００ｎｍ付近の波長において、位相シフト層の表面反射率を３％以上とすることができる。さらに、マスクブランク異物欠陥検査機の検査波長（４８８ｎｍ）における表面反射率においても充分な表面反射率を有するので、良好な測定感度と測定再現性が得られる。さらには、フォトマスクのパターン形状検査、異物検査における検査波長（３６５ｎｍ、２６６ｎｍ、２５７ｎｍ）においても充分な表面反射率を有し、良好な測定感度と測定再現性が得られる。これらのことは後述する第２発明においても同様である。
第１発明では、透過率調整層を、クロム、又はクロムと酸素及び／又は窒素とを含む材料としている。このように、珪素と酸素と窒素とを含む材料からなる上層の位相シフト量調整層に対し、下層の透過率調整層を、クロム系の材料とし更に組成調整することにより、特に、マスクブランク異物欠陥検査機における位置合わせ（ピント合わせ）を行う７００ｎｍ付近の波長において、位相シフト層の表面反射率を３％以上とすることができる。さらに、マスクブランク異物欠陥検査機の検査波長（４８８ｎｍ）における表面反射率においても充分な表面反射率を有するので、良好な測定感度と測定再現性が得られる。さらには、フォトマスクのパターン形状検査、異物検査における検査波長（３６５ｎｍ、２６６ｎｍ、２５７ｎｍ）においても充分な表面反射率を有し、良好な測定感度と測定再現性が得られる。これらのことは後述する第２発明においても同様である。
第１発明では、マスクブランクの異物欠陥検査において使用可能な表面反射率は、清浄な（異物の存在しない）マスクブランク表面の反射強度を認識させる必要があることから、多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜の表面反射率が３％以上、望ましくは４％以上、さらに望ましくは５％以上である。３％より表面反射率が低いと、キャリブレーション時及び実際の検査時に、正確な位置合わせ（ピント合わせ）が困難であり、しかも清浄なマスクブランク表面の認識がとりにくくなるために、欠陥や異物の分類や数が不正確になったり、本来欠陥の無いところを擬似欠陥として検出するなど、検査精度に問題が生じる。また、検出感度が高すぎても検出できないことが考えられるため、実用的には５０％以下とすることが望ましい。これらのことは後述する第２発明においても同様である。
第１発明では、透過率調整層がクロムを含む材料からなる場合、組成を調整して多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜の表面反射率を３％以上とすることができる。尚、透過率調整層がクロムを含む材料からなる場合であっても、組成によっては多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜の表面反射率が１．５〜２％となり、この場合本願課題を達成できない。
第１発明では、透過率調整層に含まれるクロムの含有量は、６０原子％以上とすることが好ましい。これは、透過率調整層に含まれるクロムの含有量を６０原子％以上とすることによって、上記マスクブランク異物欠陥検査機における位置合わせ（ピント合わせ）を行う７００ｎｍ付近の波長において、位相シフト層の表面反射率を５％以上とすることができ、さらには、マスクパターン形成時のサイドエッチングの進行を抑制し、パターン断面形状が良好となるからである。また、透過率調整層に含まれるクロムの含有量が６０原子％未満だとパターン形成時のサイドエッチングが進行しパターン断面形状が悪化するので好ましくないからである。
第１発明では、透過率調整層が実質的にクロム（Ｃｒ）からなる場合、多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜の表面反射率を７％以上とすることができる。
以上のことは後述する第２発明においても同様である。
第１発明では、透過率調整層に含まれるクロムの含有量は、６０原子％以上とすることが好ましい。これは、透過率調整層に含まれるクロムの含有量を６０原子％以上とすることによって、上記マスクブランク異物欠陥検査機における位置合わせ（ピント合わせ）を行う７００ｎｍ付近の波長において、位相シフト層の表面反射率を５％以上とすることができ、さらには、マスクパターン形成時のサイドエッチングの進行を抑制し、パターン断面形状が良好となるからである。また、透過率調整層に含まれるクロムの含有量が６０原子％未満だとパターン形成時のサイドエッチングが進行しパターン断面形状が悪化するので好ましくないからである。
第１発明では、透過率調整層が実質的にクロム（Ｃｒ）からなる場合、多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜の表面反射率を７％以上とすることができる。
以上のことは後述する第２発明においても同様である。
第１発明においては、上述したように、位相調整層は、珪素と酸素と窒素とを含む材料からなる。具体的には、珪素、酸素及び窒素から実質的になる材料、又はこれらに燐、ホウ素、炭素から選ばれる一種又は二種以上を含有した材料が挙げられる。尚、これらの材料に微量の金属（５ａｔ％以下）を含有させてもよい。さらにこれらの材料は屈折率の制御も容易であるため、位相シフターの要点である位相シフト角の制御性においても優れる。また、膜材料としての主骨格が酸化珪素や窒化珪素であることから、化学的耐久性にも優れる。
また、珪素、窒素及び酸素の含有率は、珪素が２５〜４５原子％、酸素が２０〜５０原子％、窒素が１５〜３５原子％の範囲とすることが、露光波長における透過率を確保、断面形状良化、欠陥低減という観点から好ましい（構成４）。珪素が４５原子％超だと、露光波長における透過率（１５％超）の確保が難しくなり、珪素が２５原子％未満だと充分な位相シフト量を得るための膜厚が大きくなるため、高精度のエッチング加工の点で不利である。また、酸素が５０原子％超だと、充分な位相シフト量を得るための膜厚が大きくなり、高精度のエッチング加工の点で不利になるだけでなく、欠陥が増加するので好ましくない。また、酸素が２０原子％未満だと露光波長に対する透過率（１５％超）の確保が難しくなる。窒素が３５原子％超だと露光波長に対する透過率（１５％超）の確保が難しくなるだけでなく、欠陥が増加するので好ましくない。窒素が１５原子％未満だと、充分な位相シフト量を得るための膜厚が大きくなるため、高精度なエッチング加工の点で不利になる。
また、珪素、窒素及び酸素の含有率は、珪素が２５〜４５原子％、酸素が２０〜５０原子％、窒素が１５〜３５原子％の範囲とすることが、露光波長における透過率を確保、断面形状良化、欠陥低減という観点から好ましい（構成４）。珪素が４５原子％超だと、露光波長における透過率（１５％超）の確保が難しくなり、珪素が２５原子％未満だと充分な位相シフト量を得るための膜厚が大きくなるため、高精度のエッチング加工の点で不利である。また、酸素が５０原子％超だと、充分な位相シフト量を得るための膜厚が大きくなり、高精度のエッチング加工の点で不利になるだけでなく、欠陥が増加するので好ましくない。また、酸素が２０原子％未満だと露光波長に対する透過率（１５％超）の確保が難しくなる。窒素が３５原子％超だと露光波長に対する透過率（１５％超）の確保が難しくなるだけでなく、欠陥が増加するので好ましくない。窒素が１５原子％未満だと、充分な位相シフト量を得るための膜厚が大きくなるため、高精度なエッチング加工の点で不利になる。
次に、第２発明について説明する。
本発明者らは、位相シフト量調整層と透過率調整層とを有する多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜を有する多層型（２層型）ハーフトーン位相シフトマスクブランク（例えば第１発明に係るハーフトーン位相シフトマスクブランク）において、
前記透過率調整層は、前記露光光に対する位相シフト量が負の位相シフト量となるように材料、組成及び膜厚が選定され、前記位相シフター膜が、前記露光光の位相シフト量が略１８０°となるように前記位相シフト量調整層の材料、組成及び膜厚が選定され、ることが、このようなブランクを複数枚成膜して量産する上で安定した光学特性（透過率と位相シフト量）を得る観点、及び欠陥低減の観点から、好ましいことを見出し第２発明に至った（構成２）。
詳しくは、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク（ハーフトーン型位相シフトマスク）における位相シフター膜として要求される露光光の位相シフト角をＡ（ｄｅｇ）とした場合、位相調整層による露光光の位相シフト量をφ１、透過率調整層による露光光の位相シフト量をφ２とすると、
φ２＜Ａ＜φ１（ｄｅｇ） …（式１）
という関係となる。
また、上層が主に位相シフト量を調整する機能を果たす層（位相調整層）とし、下層が主に透過率を調整する機能を果たす層（透過率調整層）となるようにする２層構造とする場合、例えば次のように膜設計が行われる。
即ち、上層（位相調整層）を通過する、波長λの露光光の位相シフト量φ（ｄｅｇ）をφ１とすると、位相調整層の膜厚ｄは、
ｄ＝（φ１／３６０）×λ／（ｎ−１） …（式２）
で表される。ここで、ｎは波長λの光に対する位相調整層の屈折率である。
ハーフトーン位相シフター部の位相シフト量Φは、下層（透過率調整層）の位相シフト量をφ２としたときに、
Φ＝φ１＋φ２＝Ａ（ｄｅｇ） …（式３）
となるように設計する必要がある。φ２の値は、概ね−２０°≦φ２≦２０°の範囲である。位相調整層が特に珪素と酸素と窒素とを含む材料からなる場合、複数枚成膜する上で安定した光学特性（透過率と位相シフト量）が得られにくいこと、及び欠陥低減の観点から、反応性スパッタで成膜する際の欠陥を極力発生させない成膜条件、それによって得られる位相調整層を固定したときに、透過率調整層のφ２の値は、−２０°以上０°未満の負の位相シフト量を持つように透過率調整層の材料、組成及び膜厚を選定することが好ましい。
−２０°以上０°未満の負の位相シフト量を持つような透過率調整層の材料としては、クロム、又はクロムと酸素及び／又は窒素とを含む材料などが挙げられる。
尚、第２発明では、透過率調整層がクロムを含む材料からなる場合、組成を調整して負の位相シフト量を調整することができる。
第２発明では、透過率調整層に含まれるクロムの含有量は、６０原子％以上とすることが好ましい。上述の第１発明と同様の理由からである。
第２発明では、透過率調整層が実質的にクロム（Ｃｒ）からなる場合、透過率調整層の負の位相シフト量を−１０〜−１５％程度とすることができる。
尚、第２発明においては、透過率調整層を、クロム、又はクロムと酸素及び／又は窒素とを含む材料とすることにより、第１発明と同様に、マスクブランク異物欠陥検査機における位置合わせ（ピント合わせ）を行う７００ｎｍ付近の波長において、位相シフト層の表面反射率を３％以上とすることができ、さらに、マスクブランク異物欠陥検査機の検査波長（４８８ｎｍ）における表面反射率においても充分な表面反射率を有するので、良好な測定感度と測定再現性が得られる。さらには、フォトマスクのパターン形状検査、異物検査における検査波長（３６５ｎｍ、２６６ｎｍ、２５７ｎｍ）においても充分な表面反射率を有し、良好な測定感度と測定再現性が得られる。
本発明者らは、位相シフト量調整層と透過率調整層とを有する多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜を有する多層型（２層型）ハーフトーン位相シフトマスクブランク（例えば第１発明に係るハーフトーン位相シフトマスクブランク）において、
前記透過率調整層は、前記露光光に対する位相シフト量が負の位相シフト量となるように材料、組成及び膜厚が選定され、前記位相シフター膜が、前記露光光の位相シフト量が略１８０°となるように前記位相シフト量調整層の材料、組成及び膜厚が選定され、ることが、このようなブランクを複数枚成膜して量産する上で安定した光学特性（透過率と位相シフト量）を得る観点、及び欠陥低減の観点から、好ましいことを見出し第２発明に至った（構成２）。
詳しくは、ハーフトーン型位相シフトマスクブランク（ハーフトーン型位相シフトマスク）における位相シフター膜として要求される露光光の位相シフト角をＡ（ｄｅｇ）とした場合、位相調整層による露光光の位相シフト量をφ１、透過率調整層による露光光の位相シフト量をφ２とすると、
φ２＜Ａ＜φ１（ｄｅｇ） …（式１）
という関係となる。
また、上層が主に位相シフト量を調整する機能を果たす層（位相調整層）とし、下層が主に透過率を調整する機能を果たす層（透過率調整層）となるようにする２層構造とする場合、例えば次のように膜設計が行われる。
即ち、上層（位相調整層）を通過する、波長λの露光光の位相シフト量φ（ｄｅｇ）をφ１とすると、位相調整層の膜厚ｄは、
ｄ＝（φ１／３６０）×λ／（ｎ−１） …（式２）
で表される。ここで、ｎは波長λの光に対する位相調整層の屈折率である。
ハーフトーン位相シフター部の位相シフト量Φは、下層（透過率調整層）の位相シフト量をφ２としたときに、
Φ＝φ１＋φ２＝Ａ（ｄｅｇ） …（式３）
となるように設計する必要がある。φ２の値は、概ね−２０°≦φ２≦２０°の範囲である。位相調整層が特に珪素と酸素と窒素とを含む材料からなる場合、複数枚成膜する上で安定した光学特性（透過率と位相シフト量）が得られにくいこと、及び欠陥低減の観点から、反応性スパッタで成膜する際の欠陥を極力発生させない成膜条件、それによって得られる位相調整層を固定したときに、透過率調整層のφ２の値は、−２０°以上０°未満の負の位相シフト量を持つように透過率調整層の材料、組成及び膜厚を選定することが好ましい。
−２０°以上０°未満の負の位相シフト量を持つような透過率調整層の材料としては、クロム、又はクロムと酸素及び／又は窒素とを含む材料などが挙げられる。
尚、第２発明では、透過率調整層がクロムを含む材料からなる場合、組成を調整して負の位相シフト量を調整することができる。
第２発明では、透過率調整層に含まれるクロムの含有量は、６０原子％以上とすることが好ましい。上述の第１発明と同様の理由からである。
第２発明では、透過率調整層が実質的にクロム（Ｃｒ）からなる場合、透過率調整層の負の位相シフト量を−１０〜−１５％程度とすることができる。
尚、第２発明においては、透過率調整層を、クロム、又はクロムと酸素及び／又は窒素とを含む材料とすることにより、第１発明と同様に、マスクブランク異物欠陥検査機における位置合わせ（ピント合わせ）を行う７００ｎｍ付近の波長において、位相シフト層の表面反射率を３％以上とすることができ、さらに、マスクブランク異物欠陥検査機の検査波長（４８８ｎｍ）における表面反射率においても充分な表面反射率を有するので、良好な測定感度と測定再現性が得られる。さらには、フォトマスクのパターン形状検査、異物検査における検査波長（３６５ｎｍ、２６６ｎｍ、２５７ｎｍ）においても充分な表面反射率を有し、良好な測定感度と測定再現性が得られる。
第２発明において、位相調整層としては、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素など珪素を母体とした薄膜が紫外領域での露光光に対して、比較的高い透過率を得やすいという点から好ましい。尚、これらの材料に微量の金属（５ａｔ％以下）を含有させてもよい。さらにこれらの材料は屈折率の制御も容易であるため、位相シフターの要点である位相シフト角の制御性においても優れる。また、膜材料としての主骨格が酸化珪素や窒化珪素であることから、化学的耐久性にも優れる。具体的には、珪素、酸素及び窒素から実質的になる材料、又はこれらに燐、ホウ素、炭素から選ばれる一種又は二種以上を含有した材料が、膜厚が薄くできる等の利点があり最も好ましい。その場合の珪素、窒素及び酸素の含有率は、珪素が２５〜４５原子％、酸素が２０〜５０原子％、窒素が１５〜３５原子％の範囲とすることが、露光波長における透過率を確保、断面形状良化、欠陥低減という観点から好ましい（構成４）。珪素が４５原子％超だと、露光波長における透過率（１５％超）の確保が難しくなり、珪素が２５原子％未満だと充分な位相シフト量を得るための膜厚が大きくなるため、高精度のエッチング加工の点で不利である。また、酸素が５０原子％超だと、充分な位相シフト量を得るための膜厚が大きくなり、高精度のエッチング加工の点で不利になるだけでなく、欠陥が増加するので好ましくない。また、酸素が２０原子％未満だと露光波長に対する透過率（１５％超）の確保が難しくなる。窒素が３５原子％超だと露光波長に対する透過率（１５％超）の確保が難しくなるだけでなく、欠陥が増加するので好ましくない。窒素が１５原子％未満だと、充分な位相シフト量を得るための膜厚が大きくなるため、高精度なエッチング加工の点で不利になる。
上記第１及び第２発明に係るハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜は、波長１４０ｎｍ〜２００ｎｍから選ばれる波長の露光光に対する透過率が１５％を超えることを特徴とするものであることが好ましい（構成３）。
これは、露光波長の短波長化（１４０ｎｍ〜２００ｎｍ）、具体的には、ＡｒＦエキシマレーザの波長である１９３ｎｍに用いられるブランクにおいて、波長１４０ｎｍ〜２００ｎｍから選ばれる波長の露光光に対する透過率が１５％を超えることが、パターン転写上好ましいからである。
また、露光光に対する表面反射率は３０％以下、好ましくは２０％以下、更に好ましくは１５％以下とすることがパターン転写上好ましい。
本発明では、上層・下層材料を選択し、更に上層・下層材料の組成をそれぞれ調整することによって、波長１４０ｎｍ〜２００ｎｍから選ばれる波長の露光光に対して所定の透過率（１５％超）及び位相シフト量を調整でき、かつ波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍにおいて３％以上の充分な表面反射率を有しハーフトーン型位相シフトマスクブランクの正確な異物欠陥検査を可能とし、マスクブランクとして欠陥保証が可能なハーフトーン型位相シフトマスクブランクが得られる。これに加え、露光光に対する表面反射率についても３０％以下〜１５％以下のハーフトーン型位相シフトマスクブランクが得られる。
本発明では、波長１４０ｎｍ〜２００ｎｍから選ばれる波長の露光光に対して１５％超の透過率（高透過率品）でありながら、係る露光光における位相角（位相シフト量）を略１８０°に調整でき、かつ波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍにおいて充分な表面反射率を有しハーフトーン型位相シフトマスクブランクの正確な異物欠陥検査を可能とし、マスクブランクとして欠陥保証が可能なハーフトーン型位相シフトマスクブランクが得られる。
これは、露光波長の短波長化（１４０ｎｍ〜２００ｎｍ）、具体的には、ＡｒＦエキシマレーザの波長である１９３ｎｍに用いられるブランクにおいて、波長１４０ｎｍ〜２００ｎｍから選ばれる波長の露光光に対する透過率が１５％を超えることが、パターン転写上好ましいからである。
また、露光光に対する表面反射率は３０％以下、好ましくは２０％以下、更に好ましくは１５％以下とすることがパターン転写上好ましい。
本発明では、上層・下層材料を選択し、更に上層・下層材料の組成をそれぞれ調整することによって、波長１４０ｎｍ〜２００ｎｍから選ばれる波長の露光光に対して所定の透過率（１５％超）及び位相シフト量を調整でき、かつ波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍにおいて３％以上の充分な表面反射率を有しハーフトーン型位相シフトマスクブランクの正確な異物欠陥検査を可能とし、マスクブランクとして欠陥保証が可能なハーフトーン型位相シフトマスクブランクが得られる。これに加え、露光光に対する表面反射率についても３０％以下〜１５％以下のハーフトーン型位相シフトマスクブランクが得られる。
本発明では、波長１４０ｎｍ〜２００ｎｍから選ばれる波長の露光光に対して１５％超の透過率（高透過率品）でありながら、係る露光光における位相角（位相シフト量）を略１８０°に調整でき、かつ波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍにおいて充分な表面反射率を有しハーフトーン型位相シフトマスクブランクの正確な異物欠陥検査を可能とし、マスクブランクとして欠陥保証が可能なハーフトーン型位相シフトマスクブランクが得られる。
第３発明は、多層型（２層型）のハーフトーン位相シフター膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、
前記位相シフター膜は、前記露光光に対して、主に位相シフト量を調整する位相シフト量調整層と、主に透過率を調整する透過率調整層と、を有し、
前記位相シフト量調整層は珪素と酸素と窒素とを含み、珪素が２５〜４５原子％、酸素が２０〜５０原子％、窒素が１５〜３５原子％であって、かつ、前記透過率調整層は、クロム、又はクロムと酸素及び／又は窒素とを含む材料からなることを特徴とする（構成６）。
第３発明では、位相調整層が珪素と酸素と窒素とを含む材料からなる場合に、複数枚成膜する上で安定した光学特性（透過率と位相シフト量）が得られにくいこと、及び欠陥低減の観点から、反応性スパッタで成膜する際の欠陥を極力発生させない成膜条件とする（例えばＯ２やＮ２の流量を欠陥発生を抑制する範囲の条件で成膜する）ことによって、珪素が２５〜４５原子％、酸素が２０〜５０原子％、窒素が１５〜３５原子％である位相調整層が得られる。
珪素が４５原子％超だと、露光波長における透過率（１５％超）の確保が難しくなり、珪素が２５原子％未満だと充分な位相シフト量を得るための膜厚が大きくなるため、高精度のエッチング加工の点で不利である。また、酸素が５０原子％超だと、充分な位相シフト量を得るための膜厚が大きくなり、高精度のエッチング加工の点で不利になるだけでなく、欠陥が増加するので好ましくない。また、酸素が２０原子％未満だと露光波長に対する透過率（１５％超）の確保が難しくなる。窒素が３５原子％超だと露光波長に対する透過率（１５％超）の確保が難しくなるだけでなく、欠陥が増加するので好ましくない。窒素が１５原子％未満だと、充分な位相シフト量を得るための膜厚が大きくなるため、高精度なエッチング加工の点で不利になる。
第３発明では、透過率調整層を、クロム、又はクロムと酸素及び／又は窒素とを含む材料としている。このように、珪素と酸素と窒素とを含む材料からなる上層の位相シフト量調整層に対し、下層の透過率調整層を、クロム系の材料とし更に組成調整することにより、特に、マスクブランク異物欠陥検査機における位置合わせ（ピント合わせ）を行う７００ｎｍ付近の波長において、位相シフト層の表面反射率を３％以上とすることができる。さらに、マスクブランク異物欠陥検査機の検査波長（４８８ｎｍ）における表面反射率においても充分な表面反射率を有するので、良好な測定感度と測定再現性が得られる。さらには、フォトマスクのパターン形状検査、異物検査における検査波長（３６５ｎｍ、２６６ｎｍ、２５７ｎｍ）においても充分な表面反射率を有し、良好な測定感度と測定再現性が得られる。
第３発明では、波長１４０ｎｍ〜２００ｎｍから選ばれる波長の露光光に対して１５％超の透過率（高透過率品）でありながら、係る露光光における位相角（位相シフト量）を略１８０°に調整でき、かつマスクブランク異物欠陥検査機における位置合わせ（ピント合わせ）を行う７００ｎｍ付近の波長、並びに、マスクブランクやマスクの検査波長（２５７ｎｍ、２６６ｎｍ、３６５ｎｍ、４８８ｎｍなど）において充分な表面反射率を有しハーフトーン型位相シフトマスクブランクの正確な異物欠陥検査を可能とし、マスクブランクとして欠陥保証が可能なハーフトーン型位相シフトマスクブランクが得られる。
前記位相シフター膜は、前記露光光に対して、主に位相シフト量を調整する位相シフト量調整層と、主に透過率を調整する透過率調整層と、を有し、
前記位相シフト量調整層は珪素と酸素と窒素とを含み、珪素が２５〜４５原子％、酸素が２０〜５０原子％、窒素が１５〜３５原子％であって、かつ、前記透過率調整層は、クロム、又はクロムと酸素及び／又は窒素とを含む材料からなることを特徴とする（構成６）。
第３発明では、位相調整層が珪素と酸素と窒素とを含む材料からなる場合に、複数枚成膜する上で安定した光学特性（透過率と位相シフト量）が得られにくいこと、及び欠陥低減の観点から、反応性スパッタで成膜する際の欠陥を極力発生させない成膜条件とする（例えばＯ２やＮ２の流量を欠陥発生を抑制する範囲の条件で成膜する）ことによって、珪素が２５〜４５原子％、酸素が２０〜５０原子％、窒素が１５〜３５原子％である位相調整層が得られる。
珪素が４５原子％超だと、露光波長における透過率（１５％超）の確保が難しくなり、珪素が２５原子％未満だと充分な位相シフト量を得るための膜厚が大きくなるため、高精度のエッチング加工の点で不利である。また、酸素が５０原子％超だと、充分な位相シフト量を得るための膜厚が大きくなり、高精度のエッチング加工の点で不利になるだけでなく、欠陥が増加するので好ましくない。また、酸素が２０原子％未満だと露光波長に対する透過率（１５％超）の確保が難しくなる。窒素が３５原子％超だと露光波長に対する透過率（１５％超）の確保が難しくなるだけでなく、欠陥が増加するので好ましくない。窒素が１５原子％未満だと、充分な位相シフト量を得るための膜厚が大きくなるため、高精度なエッチング加工の点で不利になる。
第３発明では、透過率調整層を、クロム、又はクロムと酸素及び／又は窒素とを含む材料としている。このように、珪素と酸素と窒素とを含む材料からなる上層の位相シフト量調整層に対し、下層の透過率調整層を、クロム系の材料とし更に組成調整することにより、特に、マスクブランク異物欠陥検査機における位置合わせ（ピント合わせ）を行う７００ｎｍ付近の波長において、位相シフト層の表面反射率を３％以上とすることができる。さらに、マスクブランク異物欠陥検査機の検査波長（４８８ｎｍ）における表面反射率においても充分な表面反射率を有するので、良好な測定感度と測定再現性が得られる。さらには、フォトマスクのパターン形状検査、異物検査における検査波長（３６５ｎｍ、２６６ｎｍ、２５７ｎｍ）においても充分な表面反射率を有し、良好な測定感度と測定再現性が得られる。
第３発明では、波長１４０ｎｍ〜２００ｎｍから選ばれる波長の露光光に対して１５％超の透過率（高透過率品）でありながら、係る露光光における位相角（位相シフト量）を略１８０°に調整でき、かつマスクブランク異物欠陥検査機における位置合わせ（ピント合わせ）を行う７００ｎｍ付近の波長、並びに、マスクブランクやマスクの検査波長（２５７ｎｍ、２６６ｎｍ、３６５ｎｍ、４８８ｎｍなど）において充分な表面反射率を有しハーフトーン型位相シフトマスクブランクの正確な異物欠陥検査を可能とし、マスクブランクとして欠陥保証が可能なハーフトーン型位相シフトマスクブランクが得られる。
上記各発明においては、位相シフター膜は、露光光に対して、主に位相シフト量を調整する位相シフト量調整層と、主に透過率を調整する透過率調整層と、を有する。つまり、上記各発明では、位相シフター膜が少なくとも２層以上の膜が積層された多層膜からなる多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜が対象となる。
上記各発明において、位相調整層は、主に位相を調整する機能を有するが、透過率を調整する機能も担うものである。一方、透過率調整層は、主に透過率を調整する機能を有するが、位相を調整する機能も担うものである。
上記各発明において、多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜の位相シフト量は、理想的には１８０°であるが、実用上は１８０°±５°の範囲に入ればよい。
上記各発明において、位相調整層は、主に位相を調整する機能を有するが、透過率を調整する機能も担うものである。一方、透過率調整層は、主に透過率を調整する機能を有するが、位相を調整する機能も担うものである。
上記各発明において、多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜の位相シフト量は、理想的には１８０°であるが、実用上は１８０°±５°の範囲に入ればよい。
上記各発明において掲げた材料からなる位相調整層は、通常フッ素系ガスを用いたドライエッチングによりエッチングすることができる。フッ素系ガスとしては、例えばＣｘＦｙ（例えば、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８）、ＣＨＦ３、ＳＦ６、これらの混合ガス又はこれらに添加ガスとしてＯ２、希ガス（Ｈｅ，Ａｒ，Ｘｅ）を含むもの等が挙げられる。
また、透過率調整層は、位相調整層のエッチングの際のエッチングストッパーとして機能する膜であることが好ましい。ここでいうエッチングストッパーとは、位相調整層のエッチングの進行を阻止する機能を有する材料からなる膜、もしくは位相シフター膜のエッチングの終点検出を容易にする機能、もしくはその両方の機能を有する材料からなる膜である。
透過率調整層を前者のような位相調整層のエッチングの進行を阻止する機能を有する材料からなる膜とした場合は、透過率調整層は、フッ素系ガスに対して耐性を有しかつ前記フッ素系ガスと異なるガスを用いてエッチング可能な膜とする必要がある。
フッ素系ガスと異なるガスとしては、塩素系ガスを用いることが、透明基板へのダメージを小さく抑えることができるという観点から好ましい。塩素系ガスとしては、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＨＣｌ、これらの混合ガス又はこれらに添加ガスとして希ガス（Ｈｅ，Ａｒ，Ｘｅ）を含むもの等が挙げられる。尚、フッ素とフッ素以外のガスを同時に含むガスを用いることもできるがその場合は、プラズマ中の活性種における励起種の割合が多い方を優位とし、フッ素励起種が多い場合はフッ素系ガスと規定し、塩素励起種が多い場合は塩素系ガスと規定する。また、単体ガス組成においてフッ素とそれ以外のハロゲン元素を含む場合（例えばＣｌＦ３等）については、フッ素系ガスとする。
尚、透過率調整層の透明基板に対するエッチング選択比が５以上であることが、位相調整層のエッチングによって実質的なＣＤ制御を可能するる上で好ましい。即ち、下層のエッチングレートを速くすることによって、オーバーエッチング時間を短く抑えることができることから、下層（透過率調整層）のエッチングによる位相調整層への影響を極力抑えることができる。
また、透過率調整層は、位相調整層のエッチングの際のエッチングストッパーとして機能する膜であることが好ましい。ここでいうエッチングストッパーとは、位相調整層のエッチングの進行を阻止する機能を有する材料からなる膜、もしくは位相シフター膜のエッチングの終点検出を容易にする機能、もしくはその両方の機能を有する材料からなる膜である。
透過率調整層を前者のような位相調整層のエッチングの進行を阻止する機能を有する材料からなる膜とした場合は、透過率調整層は、フッ素系ガスに対して耐性を有しかつ前記フッ素系ガスと異なるガスを用いてエッチング可能な膜とする必要がある。
フッ素系ガスと異なるガスとしては、塩素系ガスを用いることが、透明基板へのダメージを小さく抑えることができるという観点から好ましい。塩素系ガスとしては、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＨＣｌ、これらの混合ガス又はこれらに添加ガスとして希ガス（Ｈｅ，Ａｒ，Ｘｅ）を含むもの等が挙げられる。尚、フッ素とフッ素以外のガスを同時に含むガスを用いることもできるがその場合は、プラズマ中の活性種における励起種の割合が多い方を優位とし、フッ素励起種が多い場合はフッ素系ガスと規定し、塩素励起種が多い場合は塩素系ガスと規定する。また、単体ガス組成においてフッ素とそれ以外のハロゲン元素を含む場合（例えばＣｌＦ３等）については、フッ素系ガスとする。
尚、透過率調整層の透明基板に対するエッチング選択比が５以上であることが、位相調整層のエッチングによって実質的なＣＤ制御を可能するる上で好ましい。即ち、下層のエッチングレートを速くすることによって、オーバーエッチング時間を短く抑えることができることから、下層（透過率調整層）のエッチングによる位相調整層への影響を極力抑えることができる。
また、本発明によれば、ハーフトーン位相シフター部の光透過部との境界近傍を除く所望の領域に、遮光層が形成されていることにより、高精度のパターン転写が可能な所謂トライトーンタイプのハーフトーン型位相シフトマスクを得ることが可能である（構成７）。より詳しく説明すると、ハーフトーン型位相シフトマスクにおけるハーフトーン位相シフター部においては、その周囲に強い光強度領域（サイドローブ像）が発生し（図７）、被転写基板上のレジストが露光されてしまう場合がある。これによって生ずる被転写基板上のレジストの膜減りは、形成されるパターン精度の悪化につながる。特に、近年においては、位相シフト効果を充分に得るためにハーフトーン位相シフター部の透過率が大きくなる傾向にあるが、その場合はこのサイドローブ像が特に大きな問題となる。従って、図８に示されるように、透明基板２上のハーフトーン位相シフター部５における光透過部７との境界近傍５ａを除く所望の領域、即ちサイドローブ像の強度が低減できるような領域に遮光層９ａを設けることによって、位相シフト効果が充分に得られかつ被転写基板上のレジストの膜減りを防止した、高精度の転写パターンを得ることができる。本構成は、高透過率品である多層型（２層型）ハーフトーン位相シフター膜の透過率が１５％超、好ましくは２０％以上４０％以下のハーフトーン型位相シフトマスクについて特に有効である。
また、ハーフトーン型位相シフトマスクとしては、図８に示されるように転写領域Ｉを除く非転写領域に遮光帯９ｂを有することが好ましい。この遮光帯は、１枚のマスクを用いて被転写基板上の複数の箇所に露光する際、露光エリアの重なる部分において被転写物が多重露光されることによって被転写基板上のレジストが膜減りを起こすことを防止するものである。
上記遮光層の材料としては、クロムを含む材料が好ましい（構成８）。尚、遮光層の上層に反射防止機能を持たせても良い。反射防止機能を持たせるには、クロムに酸素、窒素、フッ素の何れか一つを含む材料とすると良い。遮光層は単層でも複数層でも構わない。
遮光層の材料をクロムを含む材料とし、さらに上記位相シフター膜における透過率調整層の材料もクロム、又はクロムと酸素及び／又は窒素を含む材料とすることにより、マスク製造時におけるエッチングチャンバーを共有することができるので、既存のハーフトーン型位相シフトマスク製造装置を利用することができ好ましい。
また、ハーフトーン型位相シフトマスクとしては、図８に示されるように転写領域Ｉを除く非転写領域に遮光帯９ｂを有することが好ましい。この遮光帯は、１枚のマスクを用いて被転写基板上の複数の箇所に露光する際、露光エリアの重なる部分において被転写物が多重露光されることによって被転写基板上のレジストが膜減りを起こすことを防止するものである。
上記遮光層の材料としては、クロムを含む材料が好ましい（構成８）。尚、遮光層の上層に反射防止機能を持たせても良い。反射防止機能を持たせるには、クロムに酸素、窒素、フッ素の何れか一つを含む材料とすると良い。遮光層は単層でも複数層でも構わない。
遮光層の材料をクロムを含む材料とし、さらに上記位相シフター膜における透過率調整層の材料もクロム、又はクロムと酸素及び／又は窒素を含む材料とすることにより、マスク製造時におけるエッチングチャンバーを共有することができるので、既存のハーフトーン型位相シフトマスク製造装置を利用することができ好ましい。
また、本発明においては、マスクの異物・欠陥検査やパターン外観検査における波長、具体的には、例えば３６４ｎｍ及びＤＵＶ（２４０〜３００ｎｍ、例えば２６６ｎｍ、２５７ｎｍ）の波長に対し、検査が可能となるような位相シフター膜の光学特性を有していることが好ましい。
具体的には、フォトマスクのパターン形状の検査および異物検査では、光半透過部と光透過部とのコントラストをとるために、検査光波長における位相シフター部の透過率が５０％以下であることが必要であり、４０％以下であることがさらに望ましいとされる。また、同様の理由から、フォトマスクの異物検査における、検査光波長に対する位相シフター部の表面反射率は９％以上であることが望ましい。
一方フォトマスクブランクの異物・欠陥検査では、清浄な膜表面の位置を確認するために、検査光波長における位相シフター膜の表面反射率が３％以上、望ましくは４％以上あることが好ましい。
具体的には、フォトマスクのパターン形状の検査および異物検査では、光半透過部と光透過部とのコントラストをとるために、検査光波長における位相シフター部の透過率が５０％以下であることが必要であり、４０％以下であることがさらに望ましいとされる。また、同様の理由から、フォトマスクの異物検査における、検査光波長に対する位相シフター部の表面反射率は９％以上であることが望ましい。
一方フォトマスクブランクの異物・欠陥検査では、清浄な膜表面の位置を確認するために、検査光波長における位相シフター膜の表面反射率が３％以上、望ましくは４％以上あることが好ましい。
尚、本発明における透明基板としては、合成石英基板等を用いることができ、特にＦ２エキシマレーザを露光光として用いる場合は、Ｆドープ合成石英基板、フッ化カルシウム基板等を用いることができる。
（実施例１）
本実施例では、本発明におけるハーフトーン位相シフトマスクのうち、ＡｒＦエキシマレーザ露光に対応したマスクの作製方法を示す。
合成石英基板上に、Ｃｒ合金ターゲットを用い、Ａｒをスパッタガスとして、Ｃｒを９２オングストローム厚で成膜する。次にＳｉターゲットを用い、Ａｒ，Ｏ２，Ｎ２をスパッタガスとして、波長１９３ｎｍにおける透過率が３０％となるようにガス流量を調節して作製したＳｉＯＮ膜を１０９０オングストローム厚で成膜し、位相シフター膜を得る。尚、ＳｉＯＮ膜の組成は、ラザフォード後方散乱分析（ＲＢＳ）の結果、珪素（Ｓｉ）は３５．５原子％、酸素（Ｏ）は３９．２原子％、窒素（Ｎ）は２４．７原子％、残部：アルゴン（Ａｒ）等であった。上記位相シフター膜の位相シフト量は、透過率調整層の位相シフト量が−１３°、位相調整層の位相シフト量が１９３°となるように各材料と膜厚が設定され、位相シフター膜として１８０°となるようにした。
上記成膜方法により形成された位相シフター膜の透過・反射スペクトルを図１に示す。また、露光波長であるＡｒＦエキシマレーザの波長１９３ｎｍにおける光透過率、マスクの検査波長である３６４ｎｍにおける光学特性、ブランクの検査波長である４８８ｎｍの表面反射率の値、６９０ｎｍの表面反射率等は、図２に示す通りである。
図２に示す通り、マスクブランクス欠陥検査において、試料（マスクブランクス）にピント合わせを行う６９０ｎｍにおける表面反射率は、７．７％となり、正確にピント合わせを行うことができ、良好な測定感度と測定再現性が得られた。
本実施例によって得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクを、レーザーテック社製マスクブランクス欠陥検査装置を用いて異物欠陥検査を行ったところ、正常に検査することができ、０．１μｍ以上の欠陥は０．１個／ｃｍ２と非常に良好であった。
次に、図９（１）に示すように、合成石英基板からなる透明基板２上に、Ｃｒからなる透過率調整層３及びＳｉＯＮからなる位相調整層４で構成される上記で得られた位相シフター膜５の上に、窒化クロム膜、窒化炭化クロム膜、酸化窒化クロムを順に積層した反射防止機能を持った遮光膜９、電子線描画レジスト１０を順に積層する（図９（２））。そしてレジスト１０上に電子線によるパターン描画をおこなった後、現像液浸漬およびベークをおこなうことで、レジストパターン１０’を形成する（図９（３））。続いて、そのレジストパターン１０’をマスクとし、Ｃｌ２＋Ｏ２ガス等でのドライエッチングにより、遮光膜９のパターン形成をおこなう（図９（４））。さらに、ガスを変えて、遮光膜をマスクとして位相シフター膜のパターン形成をおこなう（図９（４））。本実施例では位相調整層４のエッチングをＣＦ４＋Ｏ２にておこない、続いて透過率調整層３のエッチングをＣｌ２＋Ｏ２ガスにておこなった。エッチングの終点検出は反射光学式で行い、各層の終点は、反射光強度プロファイルの変曲点で判別した。パターニングされた位相シフター膜について断面形状を観察したところ、垂直な断面が観察された。
次に、形成されたパターン上のレジストを剥離し、再度全面にレジストを塗布した後、描画・現像プロセスを経て、マスクパターン周縁に遮光パターン９ａ及びハーフトーン位相シフター部５の光透過部７との境界近傍を除く所望の領域に遮光層９ａが形成されるようにレジストパターン（図示せず）を形成する（図５参照）。そしてウエットエッチングあるいはドライエッチングにより前記遮光パターン９ｂ及び遮光層９ａ以外のＣｒを除去し、ハーフトーン型位相シフトマスクを得る（図８参照）。該マスクの光透過部とハーフトーン位相シフター部の位相差を、位相差計を用いて測定したところ、露光波長において１８０°であった。
実施例１で得られたハーフトーン位相シフトマスクについて、光源波長３６４ｎｍでの欠陥・異物検査およびパターン外観検査（Ｓｔａｒｌｉｇｈｔ，Ｔｅｒａｓｃａｎ等）を実施したところ、いずれも良好な測定感度および測定再現性が得られた。
上述のように、遮光膜と透過率調整層の材料を、クロムを含む材料としているので、マスク製造時のエッチングチャンバーも、遮光膜、透過率調整層用チャンバーと、位相調整層用チャンバーの２つで済むので、既存のマスク製造装置が使用でき好ましい。
本実施例では、本発明におけるハーフトーン位相シフトマスクのうち、ＡｒＦエキシマレーザ露光に対応したマスクの作製方法を示す。
合成石英基板上に、Ｃｒ合金ターゲットを用い、Ａｒをスパッタガスとして、Ｃｒを９２オングストローム厚で成膜する。次にＳｉターゲットを用い、Ａｒ，Ｏ２，Ｎ２をスパッタガスとして、波長１９３ｎｍにおける透過率が３０％となるようにガス流量を調節して作製したＳｉＯＮ膜を１０９０オングストローム厚で成膜し、位相シフター膜を得る。尚、ＳｉＯＮ膜の組成は、ラザフォード後方散乱分析（ＲＢＳ）の結果、珪素（Ｓｉ）は３５．５原子％、酸素（Ｏ）は３９．２原子％、窒素（Ｎ）は２４．７原子％、残部：アルゴン（Ａｒ）等であった。上記位相シフター膜の位相シフト量は、透過率調整層の位相シフト量が−１３°、位相調整層の位相シフト量が１９３°となるように各材料と膜厚が設定され、位相シフター膜として１８０°となるようにした。
上記成膜方法により形成された位相シフター膜の透過・反射スペクトルを図１に示す。また、露光波長であるＡｒＦエキシマレーザの波長１９３ｎｍにおける光透過率、マスクの検査波長である３６４ｎｍにおける光学特性、ブランクの検査波長である４８８ｎｍの表面反射率の値、６９０ｎｍの表面反射率等は、図２に示す通りである。
図２に示す通り、マスクブランクス欠陥検査において、試料（マスクブランクス）にピント合わせを行う６９０ｎｍにおける表面反射率は、７．７％となり、正確にピント合わせを行うことができ、良好な測定感度と測定再現性が得られた。
本実施例によって得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクを、レーザーテック社製マスクブランクス欠陥検査装置を用いて異物欠陥検査を行ったところ、正常に検査することができ、０．１μｍ以上の欠陥は０．１個／ｃｍ２と非常に良好であった。
次に、図９（１）に示すように、合成石英基板からなる透明基板２上に、Ｃｒからなる透過率調整層３及びＳｉＯＮからなる位相調整層４で構成される上記で得られた位相シフター膜５の上に、窒化クロム膜、窒化炭化クロム膜、酸化窒化クロムを順に積層した反射防止機能を持った遮光膜９、電子線描画レジスト１０を順に積層する（図９（２））。そしてレジスト１０上に電子線によるパターン描画をおこなった後、現像液浸漬およびベークをおこなうことで、レジストパターン１０’を形成する（図９（３））。続いて、そのレジストパターン１０’をマスクとし、Ｃｌ２＋Ｏ２ガス等でのドライエッチングにより、遮光膜９のパターン形成をおこなう（図９（４））。さらに、ガスを変えて、遮光膜をマスクとして位相シフター膜のパターン形成をおこなう（図９（４））。本実施例では位相調整層４のエッチングをＣＦ４＋Ｏ２にておこない、続いて透過率調整層３のエッチングをＣｌ２＋Ｏ２ガスにておこなった。エッチングの終点検出は反射光学式で行い、各層の終点は、反射光強度プロファイルの変曲点で判別した。パターニングされた位相シフター膜について断面形状を観察したところ、垂直な断面が観察された。
次に、形成されたパターン上のレジストを剥離し、再度全面にレジストを塗布した後、描画・現像プロセスを経て、マスクパターン周縁に遮光パターン９ａ及びハーフトーン位相シフター部５の光透過部７との境界近傍を除く所望の領域に遮光層９ａが形成されるようにレジストパターン（図示せず）を形成する（図５参照）。そしてウエットエッチングあるいはドライエッチングにより前記遮光パターン９ｂ及び遮光層９ａ以外のＣｒを除去し、ハーフトーン型位相シフトマスクを得る（図８参照）。該マスクの光透過部とハーフトーン位相シフター部の位相差を、位相差計を用いて測定したところ、露光波長において１８０°であった。
実施例１で得られたハーフトーン位相シフトマスクについて、光源波長３６４ｎｍでの欠陥・異物検査およびパターン外観検査（Ｓｔａｒｌｉｇｈｔ，Ｔｅｒａｓｃａｎ等）を実施したところ、いずれも良好な測定感度および測定再現性が得られた。
上述のように、遮光膜と透過率調整層の材料を、クロムを含む材料としているので、マスク製造時のエッチングチャンバーも、遮光膜、透過率調整層用チャンバーと、位相調整層用チャンバーの２つで済むので、既存のマスク製造装置が使用でき好ましい。
（実施例２）
合成石英基板上に、Ｃｒターゲットを用い、ＡｒとＮ２をスパッタガスとして、ＣｒＮを６４オングストローム厚で成膜する。次にＳｉターゲットを用い、Ａｒ，Ｏ２，Ｎ２をスパッタガスとして、波長１９３ｎｍにおける透過率が２８％となるようにガス流量を調整して作製したＳｉＯＮ膜を９７６オングストローム厚で成膜し、位相シフター膜を得る。尚、ＳｉＯＮ膜の組成は、ラザフォード後方散乱分析（ＲＢＳ）の結果、実施例１と同じ珪素（Ｓｉ）は３５．５原子％、酸素（Ｏ）は３９．２原子％、窒素（Ｎ）は２４．７原子％、残部：アルゴン（Ａｒ）等であった。また、ＣｒＮに含まれる窒素（Ｎ）の含有量は、３８原子％であった。上記位相シフター膜の位相シフト量は、透過率調整層の位相シフト量が０°、位相調整層の位相シフト量が１８０°となるように各材料と膜厚が設定され、位相シフター膜として１８０°となるようにした。
上記成膜方法により形成された位相シフター膜の透過・反射スペクトルを図３に示す。また、露光波長であるＡｒＦエキシマレーザの波長１９３ｎｍにおける光透過率、マスクの検査波長である３６４ｎｍにおける光学特性、ブランクの検査波長である４８８ｎｍの表面反射率の値、６９０ｎｍの表面反射率等は、図４に示す通りである。
図４に示すとおり、マスクブランクス欠陥検査において、試料（マスクブランクス）にピント合わせを行う６９０ｎｍにおける表面反射率は３．３％となり、正確なピント合わせを行うことができ、良好な測定感度と測定再現性が得られた。
本実施例によって得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクを、実施例１と同様の装置を用いて異物欠陥検査を行ったところ、正常な検査を行うことができ、０．１μｍ以上の欠陥は０．１２個／ｃｍ２と良好であった。
その後、実施例１と同様のマスクパターン形成および遮光膜形成をおこない、ハーフトーン位相シフトマスクを得る。該マスクの光透過部とハーフトーン位相シフター部の位相差を、位相差計を用いて測定したところ、露光波長において１８０°であった。
実施例２で得られたハーフトーン位相シフトマスクについて、光源波長３６４ｎｍでの欠陥・異物検査およびパターン外観検査（Ｓｔａｒｌｉｇｈｔ，Ｔｅｒａｓｃａｎ等）を実施したところ、いずれも良好な測定感度および測定再現性が得られた。
上述のように、遮光膜と透過率調整層の材料を、クロムを含む材料としているので、マスク製造時のエッチングチャンバーも、遮光膜、透過率調整層用チャンバーと、位相調整層用チャンバーの２つで済むので、既存のマスク製造装置が使用でき好ましい。
合成石英基板上に、Ｃｒターゲットを用い、ＡｒとＮ２をスパッタガスとして、ＣｒＮを６４オングストローム厚で成膜する。次にＳｉターゲットを用い、Ａｒ，Ｏ２，Ｎ２をスパッタガスとして、波長１９３ｎｍにおける透過率が２８％となるようにガス流量を調整して作製したＳｉＯＮ膜を９７６オングストローム厚で成膜し、位相シフター膜を得る。尚、ＳｉＯＮ膜の組成は、ラザフォード後方散乱分析（ＲＢＳ）の結果、実施例１と同じ珪素（Ｓｉ）は３５．５原子％、酸素（Ｏ）は３９．２原子％、窒素（Ｎ）は２４．７原子％、残部：アルゴン（Ａｒ）等であった。また、ＣｒＮに含まれる窒素（Ｎ）の含有量は、３８原子％であった。上記位相シフター膜の位相シフト量は、透過率調整層の位相シフト量が０°、位相調整層の位相シフト量が１８０°となるように各材料と膜厚が設定され、位相シフター膜として１８０°となるようにした。
上記成膜方法により形成された位相シフター膜の透過・反射スペクトルを図３に示す。また、露光波長であるＡｒＦエキシマレーザの波長１９３ｎｍにおける光透過率、マスクの検査波長である３６４ｎｍにおける光学特性、ブランクの検査波長である４８８ｎｍの表面反射率の値、６９０ｎｍの表面反射率等は、図４に示す通りである。
図４に示すとおり、マスクブランクス欠陥検査において、試料（マスクブランクス）にピント合わせを行う６９０ｎｍにおける表面反射率は３．３％となり、正確なピント合わせを行うことができ、良好な測定感度と測定再現性が得られた。
本実施例によって得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクを、実施例１と同様の装置を用いて異物欠陥検査を行ったところ、正常な検査を行うことができ、０．１μｍ以上の欠陥は０．１２個／ｃｍ２と良好であった。
その後、実施例１と同様のマスクパターン形成および遮光膜形成をおこない、ハーフトーン位相シフトマスクを得る。該マスクの光透過部とハーフトーン位相シフター部の位相差を、位相差計を用いて測定したところ、露光波長において１８０°であった。
実施例２で得られたハーフトーン位相シフトマスクについて、光源波長３６４ｎｍでの欠陥・異物検査およびパターン外観検査（Ｓｔａｒｌｉｇｈｔ，Ｔｅｒａｓｃａｎ等）を実施したところ、いずれも良好な測定感度および測定再現性が得られた。
上述のように、遮光膜と透過率調整層の材料を、クロムを含む材料としているので、マスク製造時のエッチングチャンバーも、遮光膜、透過率調整層用チャンバーと、位相調整層用チャンバーの２つで済むので、既存のマスク製造装置が使用でき好ましい。
（参考例１）
合成石英基板上に、Ｔａ−Ｈｆ合金ターゲットを用い、Ａｒをスパッタガスとして、Ｔａ−Ｈｆを６０オングストローム厚で成膜する。次に、Ｓｉターゲットを用い、Ａｒ、Ｏ２、Ｎ２をスパッタガスとして、波長１９３ｎｍにおける透過率が２９％となるようにガス流量を調整して作製したＳｉＯＮ膜を９６２オングストローム厚で成膜し、位相シフター膜を得る。尚、ＳｉＯＮ膜の組成は、実施例１と同じ珪素（Ｓｉ）は３５．５原子％、酸素（Ｏ）は３９．２原子％、窒素（Ｎ）は２４．７原子％、残部：アルゴン（Ａｒ）等であった。また、ＴａＨｆ膜の組成は、タンタル（Ｔａ）が９０原子％、ハフニウム（Ｈｆ）が１０原子％であった。上記位相シフター膜の位相シフト量は、透過率調整層の位相シフト量が−１°、位相調整層の位相シフト量が１８１°となるように各材料と膜厚が設定され、位相シフター膜として１８０°となるようにした。
上記成膜方法により形成された位相シフター膜の透過・反射スペクトルを図５に示す。また、露光波長であるＡｒＦエキシマレーザの波長１９３ｎｍにおける光透過率、マスクの検査波長である３６４ｎｍにおける光学特性、ブランクの検査波長である４８８ｎｍの表面反射率の値、６９０ｎｍの表面反射率等は、図６に示すとおりである。
図６に示すとおり、マスクブランクス欠陥検査において、試料（マスクブランクス）にピント合わせを行う６９０ｎｍにおける表面反射率は１．０％となり、正確なピント合わせを行うことが困難で、十分な測定感度と測定再現性が得られなかった。
その後、実施例１と同様のマスクパターン形成および遮光膜形成をおこない、ハーフトーン位相シフトマスクを得る。該マスクの光透過部とハーフトーン位相シフター部の位相差を、位相差計を用いて測定したところ、露光波長において１８０°であった。
実施例２で得られたハーフトーン位相シフトマスクについて、光源波長３６４ｎｍでの欠陥・異物検査およびパターン外観検査（Ｓｔａｒｌｉｇｈｔ，Ｔｅｒａｓｃａｎ等）を実施したところ、いずれも良好な測定感度および測定再現性が得られた。
また、上述のように遮光膜の材料がＣｒを含む材料、透過率調整層の材料がＴａＨｆを材料としているので、マスク製造時のエッチングチャンバーは、遮光膜用チャンバー、位相調整層用チャンバー、透過率調整用チャンバーと３つ必要となる。
合成石英基板上に、Ｔａ−Ｈｆ合金ターゲットを用い、Ａｒをスパッタガスとして、Ｔａ−Ｈｆを６０オングストローム厚で成膜する。次に、Ｓｉターゲットを用い、Ａｒ、Ｏ２、Ｎ２をスパッタガスとして、波長１９３ｎｍにおける透過率が２９％となるようにガス流量を調整して作製したＳｉＯＮ膜を９６２オングストローム厚で成膜し、位相シフター膜を得る。尚、ＳｉＯＮ膜の組成は、実施例１と同じ珪素（Ｓｉ）は３５．５原子％、酸素（Ｏ）は３９．２原子％、窒素（Ｎ）は２４．７原子％、残部：アルゴン（Ａｒ）等であった。また、ＴａＨｆ膜の組成は、タンタル（Ｔａ）が９０原子％、ハフニウム（Ｈｆ）が１０原子％であった。上記位相シフター膜の位相シフト量は、透過率調整層の位相シフト量が−１°、位相調整層の位相シフト量が１８１°となるように各材料と膜厚が設定され、位相シフター膜として１８０°となるようにした。
上記成膜方法により形成された位相シフター膜の透過・反射スペクトルを図５に示す。また、露光波長であるＡｒＦエキシマレーザの波長１９３ｎｍにおける光透過率、マスクの検査波長である３６４ｎｍにおける光学特性、ブランクの検査波長である４８８ｎｍの表面反射率の値、６９０ｎｍの表面反射率等は、図６に示すとおりである。
図６に示すとおり、マスクブランクス欠陥検査において、試料（マスクブランクス）にピント合わせを行う６９０ｎｍにおける表面反射率は１．０％となり、正確なピント合わせを行うことが困難で、十分な測定感度と測定再現性が得られなかった。
その後、実施例１と同様のマスクパターン形成および遮光膜形成をおこない、ハーフトーン位相シフトマスクを得る。該マスクの光透過部とハーフトーン位相シフター部の位相差を、位相差計を用いて測定したところ、露光波長において１８０°であった。
実施例２で得られたハーフトーン位相シフトマスクについて、光源波長３６４ｎｍでの欠陥・異物検査およびパターン外観検査（Ｓｔａｒｌｉｇｈｔ，Ｔｅｒａｓｃａｎ等）を実施したところ、いずれも良好な測定感度および測定再現性が得られた。
また、上述のように遮光膜の材料がＣｒを含む材料、透過率調整層の材料がＴａＨｆを材料としているので、マスク製造時のエッチングチャンバーは、遮光膜用チャンバー、位相調整層用チャンバー、透過率調整用チャンバーと３つ必要となる。
１ ハーフトーン型位相シフトマスクブランク
１’ ハーフトーン型位相シフトマスク
２ 透明基板
３ 透過率調整層
４ 位相調整層
５ ハーフトーン位相シフター膜（ハーフトーン位相シフター部）
７ 光透過部
８ ハーフトーン位相シフター部
９ａ 遮光層
９ｂ 遮光帯
１’ ハーフトーン型位相シフトマスク
２ 透明基板
３ 透過率調整層
４ 位相調整層
５ ハーフトーン位相シフター膜（ハーフトーン位相シフター部）
７ 光透過部
８ ハーフトーン位相シフター部
９ａ 遮光層
９ｂ 遮光帯
Claims (9)
- 透明基板上に、露光光を透過させる光透過部と、露光光の一部を透過させると同時に透過した光の位相を所定量シフトさせる位相シフター部を有し、前記光透過部と位相シフター部の境界部近傍にて各々を透過した光が互いに打ち消し合うように光学特性を設計することで、被露光体表面に転写される露光パターン境界部のコントラストを良好にしたハーフトーン型位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型位相シフトマスクブランクであり、透明基板上に前記位相シフター部を形成するための位相シフター膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおいて、
前記位相シフター膜は、前記露光光に対して、主に位相シフト量を調整する位相シフト量調整層と、主に透過率を調整する透過率調整層と、を有し、
前記位相シフト量調整層は珪素と酸素と窒素とを含み、珪素が２５〜４５原子％、酸素が２０〜５０原子％、窒素が１５〜３５原子％とし、かつ、前記透過率調整層は、クロム、又はクロムと酸素及び／又は窒素とを含み、クロムが６０原子％以上の材料とし、
前記位相シフター膜が、前記位相シフトマスクブランクの検査に使用される波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍに対する表面反射率が３％以上であり、
前記位相シフトマスクの検査に使用される波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍに対する表面反射率が９％以上５０％以下であり、かつ
位置合わせに用いる波長６９０ｎｍ又は７００ｎｍ付近に対する表面反射率が３％以上であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクブランク。 - 前記透過率調整層は、前記露光光に対する位相シフト量が負の位相シフト量となるように材料、組成及び膜厚が選定され、前記位相シフター膜が、前記露光光の位相シフト量が略１８０°となるように前記位相シフト量調整層の材料、組成及び膜厚が選定されることを特徴とする請求項１記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
- 前記位相シフター膜は、波長１４０ｎｍ〜２００ｎｍから選ばれる波長の露光光に対する透過率が２０％以上４０％以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
- 前記位相シフター膜が、前記位相シフトマスクブランクの検査に使用される波長４８８ｎｍに対する表面反射率が３％以上であり、
前記位相シフトマスクの検査に使用される波長３４６ｎｍ又は２４０〜３００ｎｍに対する表面反射率が９％以上５０％以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。 - 前記位相シフター膜上に遮光膜を有し、前記遮光膜は、前記位相シフター膜との組み合わせにおいて、前記露光光に対して被転写体に形成されているレジスト膜が感光しない程度に遮光性能を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
- 前記遮光膜は、クロムを主成分とする材料であることを特徴とする請求項５記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
- 請求項１乃至６に記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおける位相シフター膜にパターニングを施すことによって光透過部と位相シフター部が形成されたことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。
- 透明基板上に、露光光を透過させる光透過部と、露光光の一部を透過させると同時に透過した光の位相を所定量シフトさせる位相シフター部を有し、前記光透過部と位相シフター部の境界部近傍にて各々を透過した光が互いに打ち消し合うように光学特性を設計することで、被露光体表面に転写される露光パターン境界部のコントラストを良好にしたハーフトーン型位相シフトマスクを製造するために用いるハーフトーン型位相シフトマスクブランクであり、透明基板上に前記位相シフター部を形成するための位相シフター膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法であって、
前記位相シフター膜は、前記露光光に対して、主に位相シフト量を調整する位相シフト量調整層と、主に透過率を調整する透過率調整層と、を有し、
前記位相シフター膜は、
前記位相シフトマスクブランクの正確な異物欠陥検査を可能とし、マスクブランクとしての欠陥保証が可能となるように、
前記位相シフト量調整層は珪素と酸素と窒素とを含み、珪素が２５〜４５原子％、酸素が２０〜５０原子％、窒素が１５〜３５原子％とし、かつ、前記透過率調整層は、クロム、又はクロムと酸素及び／又は窒素とを含み、クロムが６０原子％以上の材料とすると共に、
前記位相シフター膜が、前記位相シフトマスクブランクの検査に使用される波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍに対する表面反射率が３％以上であり、
前記位相シフトマスクの検査に使用される波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍに対する表面反射率が９％以上５０％以下であり、かつ
位置合わせに用いる波長６９０ｎｍ又は７００ｎｍ付近に対する表面反射率が３％以上としたマスクブランクを得る工程と、
位置合わせに用いる波長６９０ｎｍ又は７００ｎｍ付近で位置合わせを行った後、前記位相シフトマスクブランクの検査に使用される波長２４０ｎｍ〜７００ｎｍにおける検査波長で、前記位相シフトマスクブランクの異物欠陥検査を行う工程と、
を有することを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法。 - 前記位相シフター膜は、波長１４０ｎｍ〜２００ｎｍから選ばれる波長の露光光に対する透過率が２０％以上４０％以下であることを特徴とする請求項８記載のハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法。
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