JP4834203B2 - Photomask blank manufacturing method and photomask manufacturing method - Google Patents

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

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好適で、しかも190〜300nmの短波長域(特に200nm近傍)に対する遮光膜の表面反射率を低下させたフォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法に関する。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for a dry etching process for forming a light-shielding film pattern, and for photomask blanks and photomasks with reduced surface reflectance of the light-shielding film for a short wavelength region of 190 to 300 nm (particularly near 200 nm). It relates to a manufacturing method.

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.

たとえば特許文献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、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。 For example, Patent Document 1 has a laminated film of a halftone material film and a metal film on a transparent substrate as a mask blank suitable for wet etching, and this metal film is directed from the surface side toward the transparent substrate side. There are regions composed of materials having different etching rates. 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.

また、マスクパターンを微細化しても、そのフォトマスクを用いてパターン転写を行なうとき、遮光膜パターン(マスクパターン)の表面で露光光の反射が起こると、迷光の発生によってパターンの転写精度が悪化してしまうので、このような迷光の発生を防止するため、フォトマスクブランクやフォトマスクにおいて遮光膜の表面に、例えばCrO、CrONといった材料からなる反射防止膜を設けることが行なわれている。
尚、特許文献2には、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおける遮光膜の最上層部分を反射率調整部とし、この反射率調整部における窒素の含有量によって、遮光膜表面の露光光等の波長に対する反射率を調整することが記載されている。
Even if the mask pattern is miniaturized, if the exposure light is reflected on the surface of the light-shielding film pattern (mask pattern) when pattern transfer is performed using the photomask, the pattern transfer accuracy deteriorates due to the generation of stray light. Therefore, in order to prevent the generation of such stray light, an antireflection film made of a material such as CrO or CrON is provided on the surface of the light shielding film in the photomask blank or photomask.
In Patent Document 2, the uppermost layer portion of the light shielding film in the halftone phase shift mask blank is used as a reflectance adjustment unit, and the wavelength of exposure light or the like on the surface of the light shielding film depends on the nitrogen content in the reflectance adjustment unit. It is described that the reflectance with respect to is adjusted.

特許第2983020号公報Japanese Patent No. 2983020 特開2003−322956号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-322956

ところで、後述の図4に示すような、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との境界部を除く部分に遮光膜を形成させたハーフトーン型位相シフトマスクは、半導体装置のパターンの微細化を実現する上で好適であるが、このようなハーフトーン型位相シフトマスクにあっては、露光波長に対する透過率の高い(15%以上)位相シフター膜を備え、半導体装置のパターンの微細化に伴い半導体装置製造の際の露光光源として近年主流となりつつある例えばArFエキシマレーザーの波長193nmにおける遮光膜の表面反射率は出来るだけ低く、特に20%未満であることが望まれている。
しかしながら、上記特許文献2のように、遮光膜の最上層部分の反射率調整部における窒素の含有量によって、遮光膜表面の露光光波長に対する反射率を調整するといっても、露光波長193nmにおける反射率を下げられてもせいぜい20%が限度であり(たとえば特許文献の図3を参照)、十分な反射率低減効果が得られない。
By the way, as shown in FIG. 4 to be described later, a halftone type in which a light shielding film is formed in a region where a mask pattern of a phase shifter film is formed, except for a boundary portion with a light transmitting portion in the mask pattern. The phase shift mask is suitable for realizing miniaturization of the pattern of the semiconductor device. In such a halftone phase shift mask, a phase shifter having a high transmittance (15% or more) with respect to the exposure wavelength. The surface reflectance of the light-shielding film at a wavelength of 193 nm of an ArF excimer laser, for example, which is becoming the mainstream in recent years as an exposure light source in the manufacture of semiconductor devices accompanying the miniaturization of semiconductor device patterns is as low as possible, especially less than 20% It is hoped that.
However, as described in Patent Document 2, even if the reflectance with respect to the exposure light wavelength on the surface of the light shielding film is adjusted by the nitrogen content in the reflectance adjustment portion of the uppermost layer portion of the light shielding film, the reflection at the exposure wavelength of 193 nm is considered. Even if the rate is lowered, the limit is 20% at most (see, for example, FIG. 3 of the patent document), and a sufficient reflectance reduction effect cannot be obtained.

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、効果的に190〜300nmの短波長域(特に200nm近傍)における遮光膜の表面反射率を十分に低減させ、短波長化の傾向にある露光光源に対しても良好なパターンの転写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 firstly to effectively surface the light shielding film in a short wavelength region of 190 to 300 nm (particularly in the vicinity of 200 nm). It is an object to provide a photomask blank and a photomask manufacturing method capable of sufficiently reducing the reflectance and obtaining good pattern transfer accuracy even with respect to an exposure light source that tends to have a shorter wavelength. 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、前記遮光膜は、該遮光膜の上層部に少なくとも炭素を含む反射率調整部が形成されてなり、前記反射率調整部は、クロムを含むターゲットを用い、少なくとも炭化水素ガスを含む雰囲気中で、190〜300nmの波長域における表面反射率が20%未満となるように、スパッタリング成膜により形成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。
(構成2)前記反射率調整部は、前記雰囲気中における前記炭化水素ガスの含有量、及び/又はスパッタリング成膜時の成膜圧力を調整して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)前記遮光膜は、更に酸素と窒素の少なくとも一方を含むことを特徴とする構成1又は2に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。
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 light-shielding film is formed with a reflectance adjusting part including at least carbon in an upper layer part of the light-shielding film. The reflectance adjusting unit is formed by sputtering so that the surface reflectance in a wavelength range of 190 to 300 nm is less than 20% in an atmosphere containing at least hydrocarbon gas using a target containing chromium. A method for producing a photomask blank, characterized by comprising:
(Structure 2) The photo according to structure 1, wherein the reflectance adjusting section is formed by adjusting a content of the hydrocarbon gas in the atmosphere and / or a film formation pressure during sputtering film formation. Mask blank manufacturing method.
(Structure 3) The method for manufacturing a photomask blank according to Structure 1 or 2, wherein the light shielding film further contains at least one of oxygen and 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)前記ハーフトーン型位相シフター膜の150〜200nmの短波長域における透過率が、10%以上40%以下であることを特徴とする構成4記載のフォトマスクブランクの製造方法。
(構成6)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ることを特徴とする構成1乃至5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7)構成1乃至6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8)構成4又は5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 method for producing a photomask blank according to Structure 4, wherein the transmittance of the halftone phase shifter film in a short wavelength region of 150 to 200 nm is 10% or more and 40% or less.
(Structure 6) The photomask blank is a photomask 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 light shielding film as a mask. The method for manufacturing a photomask blank according to any one of configurations 1 to 5, wherein the photomask blank is a blank.
(Structure 7) 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 6 by a dry etching process.
(Configuration 8) After patterning the light-shielding film in the photomask blank obtained by the manufacturing method according to Configuration 4 or 5 by dry etching, and forming a light-shielding film pattern on the halftone phase shifter film, A method for producing a photomask, comprising patterning the halftone phase shifter film by a dry etching process using a light shielding film pattern 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、前記遮光膜は、該遮光膜の上層部に少なくとも炭素を含む反射率調整部が形成されてなり、前記反射率調整部は、クロムを含むターゲットを用い、少なくとも炭化水素ガスを含む雰囲気中で、前記遮光膜の190〜300nmの波長域における表面反射率が20%未満となるように、スパッタリング成膜により形成する。
このように、190〜300nmの波長域における遮光膜上層部の反射率調整部が、その表面反射率が20%未満となるように、少なくとも炭化水素ガスを含む雰囲気中でスパッタリング成膜により形成することで、効果的に190〜300nmの波長域(特に、200nm近傍)における表面反射率を充分に低減することができる。従って、半導体装置のパターンの微細化の要求に伴い短波長化の傾向にある露光光源に対しても、良好なパターンの転写精度が得られる。
As in Structure 1, the photomask blank manufacturing method of the present invention is a photomask blank manufacturing method having a light-shielding film made of a material containing chromium on a light-transmitting substrate, wherein the light-shielding film is the light-shielding film. A reflectance adjustment part including at least carbon is formed in the upper layer part of the light shielding film, and the reflectance adjustment part uses a target containing chromium and has a thickness of 190 to 300 nm of the light shielding film in an atmosphere containing at least hydrocarbon gas. It is formed by sputtering film formation so that the surface reflectance in the wavelength region is less than 20%.
Thus, the reflectance adjustment part of the upper part of the light shielding film in the wavelength region of 190 to 300 nm is formed by sputtering film formation in an atmosphere containing at least hydrocarbon gas so that the surface reflectance is less than 20%. Thus, the surface reflectance in the wavelength range of 190 to 300 nm (particularly in the vicinity of 200 nm) can be effectively reduced. Therefore, good pattern transfer accuracy can be obtained even for an exposure light source that tends to have a shorter wavelength due to the demand for miniaturization of the pattern of the semiconductor device.

従来のウェットエッチング処理に適した遮光膜を備えたフォトマスクブランクの場合、遮光膜に含まれる炭素の含有量によって遮光膜全体のウェットエッチング時間がコントロールされるため、反射率低減を目的として遮光膜の特に上層部に炭素を任意に含有させることには制約があった。そこで、遮光膜の上層部を例えば、CrON等の材料で構成し、O、Nの含有量で露光光に対する遮光膜の表面反射率を調整していたが、前記特許文献2に関連して説明したように、短波長域、例えば露光波長193nmでの充分な反射率低減効果は得られなかった。本発明のフォトマスクブランクにおいては、ドライエッチング処理に好適な遮光膜を備えることで、炭素含有の制約が緩くなり、遮光膜上層部の反射率調整部における炭素の含有量によって、遮光膜の表面反射率を十分に低減できるように調整することができる。これにより、190〜300nmの波長域(特に、200nm近傍)における表面反射率が20%未満とすることができる。   In the case of a photomask blank equipped with a light shielding film suitable for conventional wet etching processing, the wet etching time of the entire light shielding film is controlled by the carbon content of the light shielding film, so that the light shielding film is intended to reduce reflectivity. In particular, there was a limitation in arbitrarily including carbon in the upper layer portion. Therefore, the upper layer portion of the light shielding film is made of, for example, a material such as CrON, and the surface reflectance of the light shielding film with respect to the exposure light is adjusted by the contents of O and N. As described above, a sufficient reflectance reduction effect in a short wavelength region, for example, an exposure wavelength of 193 nm was not obtained. In the photomask blank of the present invention, by including a light-shielding film suitable for dry etching treatment, restrictions on carbon content are relaxed, and the surface of the light-shielding film depends on the carbon content in the reflectance adjustment part of the light-shielding film upper layer part. The reflectance can be adjusted so as to be sufficiently reduced. Thereby, the surface reflectance in a 190-300 nm wavelength range (especially 200 nm vicinity) can be made into less than 20%.

構成2にあるように、前記反射率調整部は、スパッタリング成膜時の雰囲気中における炭化水素ガスの含有量、及び/又はスパッタリング成膜時の成膜圧力を調整して形成することで、より効果的に190〜300nmの波長域(特に、200nm近傍)における表面反射率を低減することができる。   As in Configuration 2, the reflectance adjustment unit is formed by adjusting the hydrocarbon gas content in the atmosphere during sputtering film formation and / or the film formation pressure during sputtering film formation. The surface reflectance in the wavelength range of 190 to 300 nm (especially in the vicinity of 200 nm) can be effectively reduced.

構成3にあるように、クロムを含有する前記遮光膜は、更に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。クロムと、酸素と窒素の少なくとも一方の元素を含む材料からなる遮光膜は、クロム単体からなる遮光膜よりもドライエッチング速度が速くなり、ドライエッチング時間の短縮化を図ることができる。ドライエッチング時間の短縮により、遮光膜上に形成されるレジスト膜のドライエッチング時の膜減りを低減することが出来る。その結果、レジスト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)を向上することができる。また、このような酸素、窒素を含むクロム系材料の遮光膜は、パターンの微細化を達成する上で有効な200nm以下の露光波長においては、膜厚を厚くしなくてもある程度の薄膜で所望の光学濃度(例えば2.5以上であることが好ましい)を得ることができ、遮光膜に必要な遮光性能を有しつつ、遮光膜の薄膜化を達成することが可能になる。 As in Structure 3, it is preferable that the light shielding film containing chromium further contains at least one element of oxygen and nitrogen. A light-shielding film made of a material containing chromium and at least one element of oxygen and nitrogen has a higher dry etching rate than a light-shielding film made of chromium alone, and the dry etching time can be shortened. By shortening the dry etching time, it is possible to reduce film loss during dry etching of the resist film formed on the light shielding film. As a result, the resist can be thinned, and the pattern resolution and pattern accuracy (CD accuracy) can be improved. Further, such a light-shielding film of a chromium-based material containing oxygen and nitrogen is desired to be a thin film to some extent without increasing the film thickness at an exposure wavelength of 200 nm or less, which is effective for achieving pattern miniaturization. The optical density (for example, preferably 2.5 or more) can be obtained, and the light shielding film can be made thin while having the light shielding performance necessary for the light shielding film.

また、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。特に、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との境界部を除く部分に遮光膜を形成させたハーフトーン型位相シフトマスクにあっては、190〜300nmの短波長域(特に200nm近傍)での遮光膜の表面反射率を十分に(20%未満に)低減できる本発明は好適である。   Further, as in Configuration 4, a halftone phase shifter film may be formed between the translucent substrate and the light shielding film. In particular, in a halftone phase shift mask in which a mask pattern of a phase shifter film is formed and a light shielding film is formed on a portion of the mask pattern excluding a boundary portion with a light transmitting portion, 190. The present invention that can sufficiently reduce the surface reflectance of the light-shielding film in a short wavelength region of ˜300 nm (particularly in the vicinity of 200 nm) is preferable (less than 20%).

その場合、構成5にあるように、上記ハーフトーン型位相シフター膜の露光光に対する透過率が10%以上40%以下である場合、本発明は特に好適である。即ち、露光光に対する高透過率の位相シフター膜を備えるハーフトーン型位相シフトマスクにおいては、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光性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構造としているため、190〜300nmの短波長域(特に200nm近傍)での遮光膜の表面反射率がパターン精度等に及ぼす影響が大きいからである。
また、構成6にあるように、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ることが好適である。
In that case, as described in Configuration 5, the present invention is particularly suitable when the transmittance of the halftone phase shifter film to exposure light is 10% or more and 40% or less. That is, in a halftone phase shift mask having a phase shifter film having a high transmittance for exposure light, a light transmission portion (a mask pattern is formed in a region where the mask pattern of the phase shifter film is formed). By forming a light-shielding film on the portion excluding the boundary with the portion where the light-transmitting substrate is exposed), it is possible to more completely shield the portion that is originally desired to be completely shielded from light. This is because the surface reflectance of the light shielding film in the short wavelength range of 190 to 300 nm (particularly in the vicinity of 200 nm) has a great influence on the pattern accuracy and the like.
Further, as described in Structure 6, the photomask blank is dry-etched corresponding to a photomask manufacturing method for patterning the light-shielding film by a dry etching process using a resist pattern formed on the light-shielding film as a mask. A photomask blank for processing is preferred.

また、構成7にあるように、構成1乃至6に記載の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8にあるように、構成4又は5の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によりパターニングし、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、遮光膜パターンをマスクにして、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、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、良好なパターン転写精度が得られるフォトマスクを得ることができる。
Moreover, according to the manufacturing method of the photomask which has the process of patterning the light shielding film in the photomask blank of the structures 1 to 6 using the dry etching process as in the structure 7, the dry etching time can be shortened, 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 8, after the light shielding film in the photomask blank of Configuration 4 or 5 is patterned by dry etching, a light shielding film pattern is formed on the halftone phase shifter film, and then the light shielding film pattern is masked. Then, according to the photomask manufacturing method of patterning the halftone type phase shifter film by dry etching process and forming the halftone type phase shifter film pattern on the translucent substrate, corresponding to the miniaturization of the pattern, A photomask capable of obtaining good pattern transfer accuracy can be obtained.

本発明によれば、効果的に190〜300nmの短波長域(特に200nm近傍)における遮光膜の表面反射率を十分に低減させ、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)を向上することができる。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, a photomask blank that can effectively reduce the surface reflectance of the light-shielding film in a short wavelength region of 190 to 300 nm (especially in the vicinity of 200 nm) and obtain good pattern accuracy even for a fine pattern. In addition, a method for manufacturing a photomask 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, the resist film can be thinned, and the pattern resolution and pattern accuracy (CD accuracy) can be improved. Furthermore, by shortening the dry etching time, it is possible to provide a photomask blank and a photomask manufacturing method capable of forming a light-shielding film pattern having a good cross-sectional shape.
In addition, according to the present invention, a photomask blank and a photomask 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 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、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。 In the present invention, the light-shielding film 2 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. Thus, 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)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に酸素、窒素もしくは二酸化炭素、一酸化窒素等のガスを混合したものを用いる。アルゴンガス等の不活性ガスに酸素ガス或いは二酸化炭素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、アルゴンガス等の不活性ガスに窒素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、またアルゴンガス等の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、アルゴンガス等の不活性ガスにメタン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 translucent substrate 1 by a sputtering film forming method, a chromium (Cr) target is used as a sputtering target, and sputtering gas introduced into the chamber is argon gas or helium gas. A mixture of an inert gas and a gas such as oxygen, nitrogen, carbon dioxide, or nitric oxide is used. When a sputtering gas in which oxygen gas or carbon dioxide gas is mixed with an inert gas such as argon gas can be used, a light shielding film containing oxygen in chromium can be formed, and nitrogen gas is mixed with an inert gas such as argon gas. When a sputtering gas is used, a light shielding film containing nitrogen can be formed in chromium, and when a sputtering gas in which nitrogen monoxide gas or a mixture of nitrogen gas and oxygen gas is used as an inert gas such as argon gas, chromium is used. A light shielding film containing nitrogen and oxygen can be formed. When a sputtering gas in which methane gas is mixed with an inert gas such as argon 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(例えば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 (for example, 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.

本発明において、上記遮光膜2は、露光光に対する反射率を低減するため、表層部(上層部)に反射率調整部を含む。その場合、反射率調整部としては、例えばCrCO,CrCNO等の材質が好ましく挙げられる。
本発明では、この反射率調整部に炭素を含有し、反射率調整部における炭素の含有量によって、前記遮光膜の190〜300nmの短波長域(特に200nm近傍)における表面反射率が調整されている。この炭素を含む反射率調整部を設けることによって、190〜300nmの短波長域(特に200nm近傍)における遮光膜の表面反射率を例えば20%未満に低減することができる。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、反射率調整部として炭素を含む膜とすることにより、上述のように短波長域の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。
In the present invention, the light shielding film 2 includes a reflectance adjusting portion in the surface layer portion (upper layer portion) in order to reduce the reflectance with respect to the exposure light. In that case, as a reflectance adjustment part, materials, such as CrCO and CrCNO, are mentioned preferably, for example.
In the present invention, the reflectance adjusting part contains carbon, and the surface reflectance in the short wavelength region of 190 to 300 nm (especially around 200 nm) of the light shielding film is adjusted by the carbon content in the reflectance adjusting part. Yes. By providing this reflectance adjustment part containing carbon, the surface reflectance of the light shielding film in a short wavelength region of 190 to 300 nm (particularly in the vicinity of 200 nm) can be reduced to, for example, less than 20%. Since it can be preferably suppressed to 15% or less, when the mask pattern is transferred to the transfer target, multiple reflections with the projection exposure surface can be suppressed, and deterioration in 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, by using a film containing carbon as the reflectance adjusting section, the reflectance with respect to the exposure wavelength in the short wavelength region is reduced as described above, and the reflectance with respect to the inspection wavelength (especially 257 nm) is 20% or less. This is desirable.

具体的には、反射率調整部における炭素の含有量は、1〜20原子%の範囲内とすることが好ましい。反射率調整部に上記範囲内で炭素を含有することにより、190〜300nmの短波長域(特に200nm近傍)における遮光膜の表面反射率を十分に低減できる効果が得られる。尚、炭素の含有量が1原子%未満の場合、短波長域での反射率を低減させる効果が小さくなる。一方、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する傾向が著しくなるため好ましくない。より好ましい炭素の含有量は、2〜15原子%が望ましい。 Specifically, the carbon content in the reflectance adjusting unit is preferably in the range of 1 to 20 atomic%. By containing carbon within the above range in the reflectance adjusting portion, an effect of sufficiently reducing the surface reflectance of the light shielding film in a short wavelength region of 190 to 300 nm (particularly in the vicinity of 200 nm) is obtained. When the carbon content is less than 1 atomic%, the effect of reducing the reflectance in the short wavelength region is reduced. On the other hand, if the carbon content is more than 20 atomic%, the tendency of the dry etching rate to decrease is not preferable. The more preferable carbon content is desirably 2 to 15 atomic%.

上記遮光膜は、前述したようにクロムからなるターゲットを用いたスパッタリング成膜により形成することができるが、その場合、少なくとも炭化水素系ガスを含む雰囲気中で、前記スパッタリング成膜により、遮光膜の上層部に少なくとも炭素を含む反射率調整部を形成することができる。この反射率調整部は、前記雰囲気中における炭化水素系ガスの含有量、及び/又は成膜圧力とを、遮光膜の190〜300nmの短波長域(特に200nm近傍)における表面反射率が所望の反射率(例えば20%未満)となるように調整して、スパッタリング成膜により形成する。上記炭化系水素ガスとしては、メタン、プロパン、ブタン、エタンなどが挙げられる。上記炭化水素系ガスを含む雰囲気としては、例えばアルゴンやヘリウムなどの不活性ガスとメタン(CH)の混合ガス雰囲気が挙げられる。後述(実施例)の図6、図7にも示されるように、アルゴンとメタン(CH)の混合ガス雰囲気において、メタンガスの含有量の増加、及び/又は、成膜圧力の上昇により、190〜300nmの短波長域(特に200nm近傍)における表面反射率を低減することができる。 As described above, the light-shielding film can be formed by sputtering film formation using a target made of chromium. In that case, the light-shielding film film is formed by sputtering film formation in an atmosphere containing at least a hydrocarbon-based gas. A reflectance adjusting portion containing at least carbon can be formed in the upper layer portion. This reflectivity adjusting unit has a desired surface reflectivity in the short wavelength region of 190 to 300 nm (especially in the vicinity of 200 nm) of the light shielding film with respect to the hydrocarbon gas content and / or film formation pressure in the atmosphere. The film is formed by sputtering film formation by adjusting the reflectivity (for example, less than 20%). Examples of the hydrocarbon hydrogen gas include methane, propane, butane, and ethane. As the atmosphere containing the hydrocarbon gas, and a mixed gas atmosphere of an inert gas and methane, such as argon or helium (CH 4). As shown in FIGS. 6 and 7 described later (Examples), in the mixed gas atmosphere of argon and methane (CH 4 ), the increase in the content of methane gas and / or the increase in the film formation pressure causes 190 to increase. The surface reflectance in a short wavelength region of ˜300 nm (particularly in the vicinity of 200 nm) can be reduced.

この場合、予め前記雰囲気中における炭化水素系ガスの含有量及び/又は成膜圧力と、遮光膜の190〜300nmの短波長域(特に200nm近傍)における表面反射率との相関関係を求めておき、この表面反射率が所望の反射率(例えば20%未満)となるような、前記雰囲気中における炭化水素系ガスの含有量及び/又は成膜圧力を前記相関関係から求め、この炭化水素系ガスの含有量及び/又は成膜圧力の雰囲気中で、反射率調整部をスパッタリング成膜により形成することが好適である。
また、上記遮光膜2は、表層部の反射率調整部以外の層(遮光層)中に炭素を含有してもよい。この場合、反射率調整部に含まれる炭素を含め、遮光膜全体の炭素の含有量は、20原子%以下とすることが好ましい。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。また、反射率調整部として炭素を含む場合、炭素の含有量が多いと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率調整部の割合を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。
In this case, the correlation between the hydrocarbon gas content and / or film formation pressure in the atmosphere and the surface reflectance in the short wavelength region of 190 to 300 nm (particularly around 200 nm) of the light shielding film is obtained in advance. The hydrocarbon gas content and / or the film forming pressure in the atmosphere so that the surface reflectance becomes a desired reflectance (for example, less than 20%) is obtained from the correlation, and the hydrocarbon gas It is preferable to form the reflectance adjusting part by sputtering film formation in an atmosphere of the content of and / or film formation pressure.
Further, the light shielding film 2 may contain carbon in a layer (light shielding layer) other than the reflectance adjustment part of the surface layer part. In this case, it is preferable that the carbon content of the entire light shielding film including the carbon contained in the reflectance adjusting unit is 20 atomic% or less. When the carbon content is more than 20 atomic%, the dry etching rate is decreased, the dry etching time required for patterning the light shielding film by dry etching is increased, and it is difficult to reduce the thickness of the resist film. Absent. In addition, when carbon is included as the reflectance adjustment unit, the dry etching rate tends to decrease when the carbon content is large. Therefore, in order to shorten the dry etching time, the reflectance adjustment unit occupies the entire light shielding film. The ratio is desirably 0.45 or less, more preferably 0.30 or less, and still more preferably 0.20 or less.

尚、反射率調整部は必要に応じて透光性基板側にも設けてもよい。
また、上記遮光膜2は、クロムと、酸素、窒素、炭素等の元素の含有量が深さ方向で異なり、表層部の反射率調整部と、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。
In addition, you may provide a reflectance adjustment part also in the translucent board | substrate side as needed.
Further, the light shielding film 2 is different in content of chromium and elements such as oxygen, nitrogen, and carbon in the depth direction, and is stepwise in the reflectance adjustment part of the surface layer part and the other layers (light shielding layer). 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.

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、又は、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、ドライエッチング速度を高めることができ、ドライエッチング時間の短縮化を図ることができるので、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,SiCl,HCl、CCl、CHCl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 chlorine-based gas or a dry etching gas composed of a mixed gas containing a chlorine-based gas and an oxygen gas. The light-shielding film 2 made of a material containing chromium and an element such as oxygen or nitrogen in the present invention can be dry-etched using the above-described dry etching gas to increase the dry etching rate. Since the etching time can be shortened, 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、クロムに少なくとも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。尚、遮光膜に含まれる酸素の含有量によっては、ドライエッチングガス中の酸素の量をゼロ(零)とした酸素を含まないドライエッチングガスを用いることも可能である。   In the case of a light-shielding film made of a material containing at least oxygen in chromium, chromyl chloride is generated by the reaction of oxygen, chromium, and chlorine-based gas in the light-shielding film. Therefore, a mixture of chlorine-based gas and oxygen gas is used for dry etching. When a dry etching gas made of a gas is used, the oxygen content in the dry etching gas can be reduced according to 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. Depending on the content of oxygen contained in the light shielding film, it is possible to use a dry etching gas not containing oxygen in which the amount of oxygen in the dry etching gas is zero.

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(例えば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 it is sufficient that a desired optical density (for example, 2.5 or more) is 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と反射率調整部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%〜30%)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 thereon, and a reflectance adjusting unit 6 on a light-transmitting substrate 1. 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 30% 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、上記反射率調整部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 film thickness of the resist film formed on the reflectance adjusting unit 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: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、遮光層を形成した。尚、この遮光層成膜時、スパッタ装置の全ガス圧は0.17パスカル(Pa)に調整した。次に、スパッタ装置の全ガス圧を0.52パスカル(Pa)に調整して、アルゴンとメタンとヘリウムの混合ガス(Ar:48.75体積%、CH:11.25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との混合ガス(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、反射率調整部(反射防止層)を形成した。尚、上記反射率調整部形成時、雰囲気中のメタンガス添加量は11.25体積%とし、混合ガス中のアルゴンとメタンガスの分圧は0.52パスカル(Pa)に調整した。このようにして、総膜厚が68nmの遮光層及び反射率調整部からなる遮光膜が形成されたフォトマスクブランクを得た。
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) A light shielding layer was formed by performing reactive sputtering in an atmosphere. During the formation of the light shielding layer, the total gas pressure of the sputtering apparatus was adjusted to 0.17 Pascal (Pa). Next, the total gas pressure of the sputtering apparatus is adjusted to 0.52 Pascal (Pa), and a mixed gas of Ar, Methane, and Helium (Ar: 48.75% by volume, CH 4 : 11.25% by volume, He: 40% by volume) Reactive sputtering is performed in an atmosphere, and then by performing reactive sputtering in a mixed gas atmosphere of argon and nitric oxide (Ar: 90% by volume, NO: 10% by volume), the reflectivity is obtained. An adjustment part (antireflection layer) was formed. When forming the reflectance adjustment part, the amount of methane gas added in the atmosphere was 11.25% by volume, and the partial pressure of argon and methane gas in the mixed gas was adjusted to 0.52 Pascal (Pa). In this way, a photomask blank was obtained in which a light shielding layer having a total film thickness of 68 nm and a light shielding film composed of a reflectance adjusting unit was formed.

尚、上記反射率調整部の成膜時、雰囲気中のメタンガス添加量(含有量)を0%(図中のaで示す)、8体積%(図中のbで示す)、11.25体積%(図中のcで示す)と変えた場合の遮光膜の表面反射率スペクトル変化を図6に示す。また、雰囲気混合ガス中のメタンガス添加量を11.25体積%とし、アルゴンとメタンガスの流量を増加させることによりガス圧(成膜圧力)を0.24Pa(図中のaで示す)、0.32Pa(図中のbで示す)、0.38Pa(図中のcで示す)、0.46Pa(図中のdで示す)、0.52Pa(図中のeで示す)と変えた場合の遮光膜の表面反射率スペクトル変化を図7に示す。この結果から、メタンガスの添加量の増加、及び/又は、成膜圧力の上昇により、200nm近傍の短波長域における遮光膜の表面反射率が低下する傾向にあることが分る。 In addition, at the time of film formation of the reflectance adjusting unit, the methane gas addition amount (content) in the atmosphere is 0% (indicated by a in the figure), 8% by volume (indicated by b in the figure), 11.25 volume FIG. 6 shows changes in the surface reflectance spectrum of the light-shielding film when changed to% (indicated by c in the figure). Further, the amount of methane gas added to the atmosphere mixed gas is set to 11.25% by volume, and the gas pressure (deposition pressure) is set to 0.24 Pa (indicated by a in the figure) by increasing the flow rates of argon and methane gas. When changed to 32 Pa (indicated by b in the figure), 0.38 Pa (indicated by c in the figure), 0.46 Pa (indicated by d in the figure), 0.52 Pa (indicated by e in the figure) FIG. 7 shows changes in the surface reflectance spectrum of the light shielding film. From this result, it can be seen that the surface reflectance of the light-shielding film tends to decrease in the short wavelength region near 200 nm due to an increase in the amount of methane gas added and / or an increase in the film formation pressure.

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(図5参照)によると、遮光膜のうち遮光層は、クロム及び窒素、並びに反射率調整部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。また反射率調整部は、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。反射率調整部中の炭素含有量は、8原子%であった。
本実施例の遮光膜は、光学濃度が3.0であった。また、この遮光膜のArFエキシマレーザー(波長193nm)に対する表面反射率は16.2%と非常に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15.4%、25.1%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 results of analysis of the formed light-shielding film by Auger spectroscopy (see FIG. 5), the light-shielding layer of the light-shielding film is slightly mixed with chromium and nitrogen, and oxygen and carbon used for forming the reflectance adjusting portion. A composition gradient film was obtained. Moreover, the reflectance adjusting part was a composition gradient film in which chromium, nitrogen, oxygen, and carbon were mixed. The carbon content in the reflectance adjusting part was 8 atomic%.
The light shielding film of this example had an optical density of 3.0. Further, the surface reflectance of the light shielding film with respect to the ArF excimer laser (wavelength 193 nm) was very low at 16.2%. Further, for the photomask defect inspection wavelength of 257 nm or 364 nm, they were 15.4% and 25.1%, respectively, and the reflectance was not problematic even in the 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った。
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), which is a chemically amplified resist, was spin-coated on the photomask blank 10 and subjected to a predetermined heat drying treatment.
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とOの混合ガス(Cl:O=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。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、遮光膜パターン2a上にはレジスト膜が残存していた。
残存するレジストパターンを剥離して、フォトマスク20を得た。得られたフォトマスク20は、露光波長193nmにおける遮光膜パターンの表面反射率が16.2%と非常に低反射率を維持していた。
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. 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. Further, the resist film remained on the light shielding film pattern 2a.
The remaining resist pattern was peeled off to obtain a photomask 20. The obtained photomask 20 maintained a very low reflectance of 16.2% for the surface reflectance of the light shielding film pattern at the exposure wavelength of 193 nm.

(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と反射率調整部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)との混合ガス雰囲気(Ar:N=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 this example is formed from a halftone phase shifter film 4, a light shielding layer 5 thereon, and a reflectance adjusting unit 6 on a translucent substrate 1 as shown in FIG. The light shielding film 2 is formed.
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の遮光層及び反射率調整部からなる遮光膜を形成した。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における表面反射率は16.2%と非常に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15.4%、25.1%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 a reflectance adjusting portion was formed on the halftone phase shifter film in exactly the same manner as in Example 1. 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 surface reflectance of the light shielding film at an exposure wavelength of 193 nm could be suppressed to a very low 16.2%. Further, for the photomask defect inspection wavelength of 257 nm or 364 nm, they were 15.4% and 25.1%, respectively, and the reflectance was not problematic even in the 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った。
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)。ドライエッチングガスとして、ClとOの混合ガス(Cl:O=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。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、遮光膜2のパターン精度も良好であった。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。
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 | prescribed heat drying process was performed using the heat drying apparatus.
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). 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. 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. Further, the pattern accuracy of the light shielding film 2 was also good. Further, the resist film remained on the light shielding film pattern 2a.

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)。
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).

尚、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り、マスクを用いてパタ−ン転写を行う際に周辺領域における重複露光によって欠陥が発生する場合があるという問題を解消するためである。尚、図4に示すように、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との境界部を除く部分に遮光膜を形成させておくこともできる(以下の実施例3を参照)。このような転写領域内においても位相シフター膜上に遮光膜パターンを形成したハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、本発明は特に好適である。   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, and solves the problem that defects may occur due to overlapping exposure in the peripheral area when pattern transfer is performed using a mask. It is to do. As shown in FIG. 4, in the region where the mask pattern of the phase shifter film is formed, a light shielding film can be formed in a portion excluding the boundary portion with the light transmitting portion in the mask pattern ( See Example 3 below). The present invention is particularly suitable for a halftone phase shift mask in which a light shielding film pattern is formed on a phase shifter film even in such a transfer region.

(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1と同様にして総膜厚が48nmの遮光層及び反射率調整部からなる遮光膜を形成した。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における表面反射率は16.2%と非常に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15.4%、25.1%となり、検査する上でも問題とならない反射率となった。
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の工程に倣い、図4に示すハーフトーン型位相シフトマスクを作製した。得られたフォトマスク20は、露光波長193nmにおける遮光膜パターンの表面反射率が16.2%と非常に低反射率を維持していた。
Next, a light-shielding film composed of a light-shielding layer having a total film thickness of 48 nm and a reflectance adjusting portion was formed on the halftone phase shifter film in the same manner as in Example 1. This light-shielding film had an optical density of 3.0 in a laminated structure with the halftone phase shifter film. Further, the surface reflectance of the light shielding film at an exposure wavelength of 193 nm could be suppressed to a very low 16.2%. Further, for the photomask defect inspection wavelength of 257 nm or 364 nm, they were 15.4% and 25.1%, respectively, and the reflectance was not problematic even in the inspection.
Using the photomask blank for the halftone phase shift mask obtained in this way, the halftone phase shift mask shown in FIG. The obtained photomask 20 maintained a very low reflectance of 16.2% for the surface reflectance of the light shielding film pattern at the exposure wavelength of 193 nm.

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。
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。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, without removing the light-shielding film pattern in the transfer region, the light transmission part in the mask pattern (the part where the mask pattern is not formed and the transparent substrate is exposed) A light shielding film was formed on the portion excluding the boundary portion.
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:20体積%、ガス圧:0.3パスカル)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とヘリウムの混合ガス(Ar:32体積%、CH:8体積%、He:60体積%、ガス圧:0.3パスカル)雰囲気中で反応性スパッタリングを行うことによって、遮光層を形成した。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%、ガス圧:0.3パスカル)雰囲気中で反応性スパッタリングを行うことによって、反射率調整部を形成した。このようにして、総膜厚が68nmの遮光層及び反射率調整部からなる遮光膜が形成された。
本比較例の遮光膜は、光学濃度が3.0であった。また、この遮光膜の露光波長193nmにおける表面反射率は24.2%であった。尚、上記反射率調整部の成膜時、雰囲気中の一酸化窒素の割合を増加させたり、或いは一酸化窒素の流量を増加させたりしたが、表面反射率が最も小さくなる極小点を効果的に短波長側、低反射側に変化させても、遮光膜の露光波長193nmにおける表面反射率は20.0%より低下しなかった。
(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 : Reactive sputtering is performed in an atmosphere of 20 volume%, gas pressure: 0.3 Pascal, and then mixed gas of argon, methane and helium (Ar: 32 volume%, CH 4 : 8 volume%, He: 60 volume%) Gas pressure: 0.3 Pascal) A light shielding layer was formed by performing reactive sputtering in an atmosphere. Subsequently, the reflectance adjustment unit was formed by performing reactive sputtering in a mixed gas atmosphere of argon and nitric oxide (Ar: 90% by volume, NO: 10% by volume, gas pressure: 0.3 Pascal). In this way, a light-shielding film composed of a light-shielding layer having a total film thickness of 68 nm and a reflectance adjusting unit was formed.
The light shielding film of this comparative example had an optical density of 3.0. The surface reflectance of this light-shielding film at an exposure wavelength of 193 nm was 24.2%. In addition, at the time of film formation of the reflectance adjusting unit, the ratio of nitric oxide in the atmosphere is increased or the flow rate of nitric oxide is increased, but the minimum point where the surface reflectance becomes the smallest is effective. Even when the wavelength was changed to the short wavelength side and the low reflection side, the surface reflectance at the exposure wavelength of 193 nm of the light shielding film did not decrease from 20.0%.

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1.9Å/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速く、エッチング時間も長くなることから、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。また、本比較例の遮光膜の露光波長193nmにおける表面反射率は24.2%であり、前述の実施例と比べると高いため、フォトマスクを使用してマスクパターンを転写するときに、投影露光面との間で多重反射が発生し、所望なパターン転写が行えないという問題を生じることが考えられる。   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 1.9 Å / sec in terms of the total film thickness of the light shielding film / etching time, and was very slow. Thus, since the light shielding film of this comparative example has a high etching rate and a long etching time, the cross-sectional shape of the formed light shielding film pattern was also poor. Also, the damage to the resist film was significant. In addition, since the surface reflectance at the exposure wavelength of 193 nm of the light-shielding film of this comparative example is 24.2%, which is higher than that of the above-described embodiment, projection exposure is performed when a mask pattern is transferred using a photomask. It is conceivable that multiple reflections occur with the surface and a desired pattern transfer cannot be performed.

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 blank which used 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他の実施の形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows other embodiment of the halftone type | mold phase shift mask obtained by this invention. 実施例の遮光膜のオージェ分光分析による結果を示す図である。It is a figure which shows the result by the Auger spectroscopic analysis of the light shielding film of an Example. 反射率調整部成膜時の雰囲気中におけるメタンガス添加量増加による表面反射率スペクトル変化を示す図である。It is a figure which shows the surface reflectance spectrum change by the methane gas addition amount increase in the atmosphere at the time of the reflectance adjustment part film-forming. 反射率調整部成膜時の成膜圧力上昇による表面反射率スペクトル変化を示す図である。It is a figure which shows the surface reflectance spectrum change by the film-forming pressure rise at the time of film-forming of a reflectance adjustment part.

符号の説明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 (8)

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、
前記遮光膜は、該遮光膜の上層部に少なくとも炭素を含む反射率調整部が形成されてなり、
前記反射率調整部は、クロムを含むターゲットを用い、少なくとも炭化水素ガスを含む雰囲気中で、190〜300nmの波長域における表面反射率が20%未満となるように、スパッタリング成膜により形成し、
前記スパッタリング成膜は、予め前記雰囲気中における炭化水素ガスの含有量及び/又は成膜圧力と、前記遮光膜の190〜300nmの短波長域における表面反射率との相関関係を求め、該相関関係に基づいて前記表面反射率が20%未満となる前記雰囲気中における炭化水素ガスの含有量及び/又は成膜圧力を求め、求められた炭化水素ガスの含有量及び/又は成膜圧力に基づいて行い、
前記相関関係は、炭化水素ガスの含有量の増加及び/又は成膜圧力の上昇により、200nm近傍の表面反射率が低減する関係であ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 a method for manufacturing a photomask blank having a light-shielding film made of a material containing chromium on a light-transmitting substrate,
The light-shielding film is formed by forming a reflectance adjustment part containing at least carbon in an upper layer part of the light-shielding film,
The reflectance adjusting unit is formed by sputtering film formation using a target containing chromium so that the surface reflectance in a wavelength range of 190 to 300 nm is less than 20% in an atmosphere containing at least a hydrocarbon gas .
In the sputtering film formation, the correlation between the hydrocarbon gas content and / or film formation pressure in the atmosphere and the surface reflectance in the short wavelength region of 190 to 300 nm of the light shielding film is obtained in advance. Based on the obtained hydrocarbon gas content and / or film formation pressure in the atmosphere where the surface reflectance is less than 20%, and based on the obtained hydrocarbon gas content and / or film formation pressure Done
The method of manufacturing a photomask blank, wherein the correlation is a relationship in which the surface reflectance in the vicinity of 200 nm is reduced by increasing the hydrocarbon gas content and / or increasing the film forming pressure .
前記相関関係は、炭化水素ガスの成膜圧力の上昇により、表面反射率が最も小さくなる極小点が短波長側にシフトする関係であることを特徴とする請求項1記載のフォトマスクブランクの製造方法。2. The photomask blank manufacturing method according to claim 1, wherein the correlation is a relationship in which a minimum point at which the surface reflectance is minimized is shifted to a short wavelength side as the deposition pressure of hydrocarbon gas is increased. Method. 前記遮光膜は、更に酸素と窒素の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のフォトマスクブランクの製造方法。   The method for manufacturing a photomask blank according to claim 1, wherein the light shielding film further contains at least one of oxygen and nitrogen. 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請求項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。   4. The method of manufacturing a photomask blank according to claim 1, wherein a halftone phase shifter film is formed between the translucent substrate and the light shielding film. 5. 前記ハーフトーン型位相シフター膜の150〜200nmの短波長域における透過率が、10%以上40%以下であることを特徴とする請求項4記載のフォトマスクブランクの製造方法。   5. The method for producing a photomask blank according to claim 4, wherein the transmittance of the halftone phase shifter film in a short wavelength region of 150 to 200 nm is 10% or more and 40% or less. 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ることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一に記載のフォトマスクブランクの製造方法。   The photomask blank is a photomask blank for dry etching corresponding to a photomask manufacturing method for patterning the light shielding film by dry etching using a resist pattern formed on the light shielding film as a mask. A method for producing a photomask blank according to any one of claims 1 to 5. 請求項1乃至6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。   A method for manufacturing a photomask, comprising: a step of patterning the light-shielding film in the photomask blank obtained by the manufacturing method according to claim 1 by a dry etching process. 請求項4又は5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。   The said light shielding film in the photomask blank obtained by the manufacturing method of Claim 4 or 5 is patterned by dry etching process, and after forming a light shielding film pattern on the said halftone type phase shifter film, this 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.
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