JP5348866B2 - マスクの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子製造の際等に微細パターン転写用に用いられるマスク、並びに、そのマスクの原版であるマスクブランクに関する。

半導体素子等の回路パターン高精細化にともない、フォトマスク上の設計パターン線幅と実測線幅とのずれ量に対する許容値も非常に小さくなってきている。半導体集積回路の集積度が増加するにつれて半導体集積回路の製造過程でのデザインルールはさらに厳しくなり、ＣＤユニフォーミティやＣＤリニアリティに対して益々厳しい要求がなされるようになってきている。

このような要求に対して応えようとする技術としては、従来、特許文献１及び特許文献２に開示の技術が知られている。特許文献１に開示の技術は、フォトマスクのＣＤユニフォーミティ（ＣＤ均一性）やＣＤリニアリティ（ＣＤ線形性）の向上のために、クロム層のエッチング時にフォトレジストパターンの代りにハードマスクパターンを使用する方法であり、このハードマスクパターンを形成するためのハードマスクを構成するハードマスク物質としてシリコン（Ｓｉ）、Ｔｉ、ＴｉＷ、Ｗ、ＴｉＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_２またはＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）等を用いることが開示されている。

また、特許文献２に開示の技術は、特許文献１に開示の技術を改良したもので、上記ハードマスクパターンの利点を維持しつつ、さらに導電性を有することから電子線描画を良好に実施でき、かつクロム遮光膜に対してエッチング選択比が大きくとれる等の利点を有するハードマスクを備えたもので、ハードマスク物質として、Ｍｏ、ＭｏＳｉ、ＭｏＳｉＯＮ等を用いることが開示されている。
米国特許第６４７２１０７号公報 特開２００５−６２８８４号公報

しかしながら、本発明者の研究によれば、上述の特許文献２に記載の技術も次のような問題のあることが判明した。すなわち、電子線描画装置を用いて高精度の露光を行う場合には、パターンレイアウト（露光パターン密度、配置）に応じて、近接効果補正（以下、ＰＥＣ：Proximity Effect Correction）や、かぶり補正（以下、ＦＣ：Fogging effect Correction）等を行っている。ここで、ＰＥＣとは、近接したパターン間で発生する照射電子エネルギーの干渉が引き起こす線幅のずれを補正する機構であり、主にミクロン（μｍ）オーダーのエリアで補正する。一方、ＦＣは、基板から反射してきた電子が、基板に対向する露光装置の構造物(電子光学鏡筒の最下面)で再反射して,霧のようにミリ（ｍｍ
）オーダー以上のエリアを再露光する現象を補正する機構である。

本願発明者の研究によれば、上述の特許文献２に記載のようなハードマスクをレジスト直下に配したハードマスクブランクを使用した場合、特にＦＣの補正量が従来のマスクブランクに比べ増大し、補正困難となる場合のあることが判明した。ＦＣの補正量が増大することにより、次世代の半導体デザインルール（ＤＲＡＭハーフピッチ３２ｎｍ以降）で求められるマスクのＣＤユニフォーミティやＣＤリニアリティが得られないという問題がある。本願発明は、上記従来の問題点を解決するものであり、十分なＦＣ補正が可能であってＣＤユニフォーミティやＣＤリニアリティに優れたマスク製造が可能であり、導電性やクロム遮光膜に対してのエッチング選択比への要求等も満たすハードマスクを備えたマ
スクブランク及びそのマスクブランクを用いて作製されたマスクを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するための手段として、第１の手段は、
透明基板上にクロムを主成分とする材料の遮光膜が形成されたマスクブランクであって、電子線描画用レジストを用いたリソグラフィー法を利用して前記遮光膜に転写用パターンを形成してマスクを得るときに用いられるマスクブランクにおいて、
前記遮光膜に転写用パターンを形成するエッチングを行う際にマスクとしての機能を担うために予め前記遮光膜上に設けられるマスク層であって、珪素を含む材料からなるマスク層が前記遮光膜上に形成され、
前記マスク層上に少なくともクロムと窒素を含むクロム窒化系膜が形成されていることを特徴とするマスクブランクである。
第２の手段は、
前記クロム窒化系膜の膜厚は、５ｎｍ〜３０ｎｍであることを特徴とする第１の手段にかかるマスクブランクである。
第３の手段は、
前記マスク層は、珪素、酸素及び窒素を含む材料、又はモリブデンと、珪素と、酸素及び／又は窒素とを含む材料の何れかであることを特徴とする第１又は第２の手段にかかるマスクブランクである。
第４の手段は、
前記透明基板と前記遮光膜との間に位相シフト膜が形成されていることを特徴とする第１乃至第３の何れか一の手段にかかるマスクブランクである。
第５の手段は、
前記クロム窒化系膜上に電子線描画用レジスト膜が形成されていることを特徴とする第１乃至第４の何れか一の手段にかかるマスクブランクである。
第６の手段は、
前記電子線描画用レジスト膜の膜厚は、５０ｎｍ〜４００ｎｍであることを特徴とする第５の手段にかかるマスクブランクである。
第７の手段は、
第５又は第６の手段にかかるマスクブランクにおける前記電子線描画用レジスト膜に対して所望のパターンの描画及び現像処理を行ってレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクにして前記クロム窒化系膜をドライエッチング処理してクロム窒化系膜パターンを形成する工程と、前記クロム窒化膜パターンをマスクにして、前記マスク層をドライエッチング処理してマスクパターンを形成する工程と、前記マスクパターンをマスクにして、前記遮光膜をドライエッチング処理して遮光膜パターンを形成する工程と、を有するマスクの製造方法である。

上述の手段によれば、十分なＦＣ補正が可能であってＣＤユニフォーミティやＣＤリニアリティに優れたマスク製造が可能であり、導電性やクロム遮光膜に対してのエッチング選択比への要求等も満たすハードマスクを備えたマスクブランク及びそのマスクブランクを用いて作製されるマスクを得ることが可能である。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態にかかるマスクブランクの断面の説明図である。図１において、符号１０は本実施の形態に係るマスクブランクであり、このマスクブランク１０は、透明基板１上に、遮光膜２、マスク層３及びクロム窒化系膜４が順次形成されたものである。遮光膜２は、塩素ガスを含むドライエッチングガスでエッチング可能な材料か
らなる少なくとも一層以上の層を含む膜である。遮光膜２上に形成されたマスク層３は、遮光膜２のエッチングに対して耐性を有する膜である。例えば、フッ素ガスを含むドライエッチングガスでエッチング可能で、かつ、遮光膜２をパターニングする際には残存してマスク機能を有する膜である。このマスク層３の上には、少なくともクロムと窒素を含む材料からなるクロム窒化系膜４が形成されている。

遮光膜２は、単層でなく、多層であっても良い。また、遮光膜２は、表層部（上層部）に反射防止層を含むものであっても構わない。なお、その反射防止層は必要に応じて透明基板側にも設けても良い。遮光膜２は、クロムを含む材料で構成することができ、例えば、クロム単体やクロム化合物があげられる。クロム化合物としては、例えば、クロム以外に酸素、窒素、炭素、フッ素から選ばれる少なくとも一種の元素を含む材料をあげることができる。

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、遮光膜の膜厚は、９０ｎｍ以下であることが好ましい。その理由は、近年におけるクォーター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の低減を図ることができる。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。

遮光膜２の形成方法は、特に制約されないが、中でもスパッタリング成膜法が好ましい。スパッタリング成膜法によると、均一な膜厚の薄膜を形成することができる。透明基板１上に、スパッタリング成膜法によって、遮光膜２を成膜する場合、スパッタリングターゲットとして、クロムターゲットを用い、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や、不活性ガスに、酸素ガス、窒素ガス、一酸化窒素ガス、二酸化炭素ガス、炭化水素ガス等のガスを混合したものを用いることができる。

マスク層３は、遮光膜２のエッチングに対して耐性を有する材料で構成することができ、例えば、遮光膜２がクロムを含む材料の場合に、マスク層３は、ケイ素を含む材料で構成することができる。ケイ素を含む材料としては、例えば、ケイ素と、酸素及び窒素を含む材料、または、モリブデンと、ケイ素と、酸素及び／又は窒素を含む材料で構成することができる。

マスク層３の膜厚は、下層の遮光膜２のパターン形状を良好にし、ＣＤ精度を向上するためになるべく薄い方が好ましい。例えば、上述の材料のように、遮光膜２がクロムを含む材料、マスク層３がケイ素を含む材料の場合、マスク層３の膜厚は３０ｎｍ以下が好ましい。さらに好ましくは、２０ｎｍ以下、１５ｎｍ以下、１０ｎｍ以下が好ましい。マスク層３の膜厚の下限は、マスク層３をマスクにして下層の遮光膜２をドライエッチングする際に、マスク層３が残存することなどから設定される。これらの点を考慮すると、５ｎｍ〜３０ｎｍとすることが好ましい。

クロム窒化系膜４は、マスク作製の際にこのクロム窒化系膜４上に形成されるレジスト膜（具体的には、電子線描画用レジスト膜）に対して、所望のパターンの電子線描画（ＥＢ描画）する際に、ＦＣ補正量の増大を抑制する効果を奏する。クロム窒化系膜４の材料
は、少なくともクロムと窒素とを含む材料であればよく、具体的には、クロムと窒素からなるクロム窒化膜、クロムと酸素と窒素からなるクロム酸化窒化膜、クロムと炭素と窒素からなるクロム炭化窒化膜、クロムと酸素と炭素と窒素からなるクロム酸化炭化窒化膜を使用することができる。これらの材料は、例えば、スパッタリングによって形成することができる。具体的には、スパッタリングターゲットにクロムターゲットを使用し、ＡｒガスやＨｅガスなどの不活性ガスと、Ｎ_２ガスやＮＯガス、Ｎ_２Ｏガスなどの窒素系ガスなどを含む活性ガスを含む混合ガス雰囲気中で、反応性スパッタリングにより形成することができる。クロム窒化系膜中に酸素や炭素を含有させる場合には、活性ガスとして、Ｏ_２ガス、ＣＯ_２ガス、ＣＯガス、ＣＨ_４ガスなどを加えた混合ガス雰囲気中で形成する。クロム窒化系膜４の膜厚は、ＦＣ補正量の増大を抑えるために５ｎｍ以上とすることが好ましく、さらに好ましくは１０ｎｍ以上、１５ｎｍ以上が望ましい。クロム窒化系膜４の膜厚の上限は、下層のマスク層３、遮光膜２のパターン形状の良化と、ＣＤ精度向上の観点から３０ｎｍ以下が望ましい。

尚、マスク層３や、クロム窒化系膜４として、組成などを調整することによって、露光光に対して反射防止機能を持たせることができる。この場合に、マスク時の遮光膜パターンは、遮光膜２上にマスク層３を形成した構造、遮光膜２上にマスク層３とクロム窒化系膜４を形成した構造とすることができる。

（第２の実施の形態）
図２は本発明の第２の実施の形態にかかるマスクブランクの断面の説明図である。この第２の実施の形態にかかるマスクブランクは、クロム窒化系膜４上に、レジスト膜５を形成した例である。レジスト膜５は、具体的には、電子線描画用レジスト膜である。レジスト膜５の膜厚は、遮光膜２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。具体的には、４００ｎｍ以下が好ましい。さらに好ましくは、３００ｎｍ以下、２００ｎｍ以下、１５０ｎｍ以下とすることが望ましい。

レジスト膜５の膜厚の下限は、レジスト膜５を描画・現像処理して、レジストパターンを形成して、レジストパターンをマスクにして下層の膜をドライエッチングする際に、レジスト膜５が残存するように設定される。それらを想定すると、レジスト膜５の膜厚は、５０ｎｍ〜４００ｎｍとすることが好ましい。また、高い解像度を得るために、レジスト膜５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。また、本発明においては、レジスト膜を電子線描画の際に、クロム酸化窒化膜によるＦＣ量の抑制効果において顕著に効果のあるポリヒドロキシスチレン系（以下、ＰＨＳ系）の化学増幅型レジストとの組み合わせに適している。

（第３の実施の形態）
図３は本発明の第３の実施の形態にかかるマスクブランクの断面の説明図である。上記第１及び第２の実施の形態にかかるマスクブランクは、所謂バイナリタイプのマスクブランクである。しかし、本願発明は、ハーフトーン型位相シフトタイプのマスクの製造に用いるためのマスクブランクにも適用できる。図３に示される第３の実施の形態にかかるマスクブランクは、ハーフトーン型位相シフトタイプのマスクの製造に用いるためのマスクブランクであり、透明基板１と遮光膜２との間に、ハーフトーン型位相シフター膜上６が形成されたものである。この場合には、このハーフトーン型位相シフター膜６と遮光膜２とを合わせて、所望の光学濃度（例えば２．５以上）が得られるようにすればよい。この場合、遮光膜自体の光学濃度は、０．５以上とすることができる。好ましくは、０．５〜２．５の間で調整とすることができる。

ハーフトーン型位相シフター膜６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６は、このハーフトーン型位相シフター膜６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６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移送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近傍を通過し回折現象によって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。

ハーフトーン型位相シフター膜６は、その上に形成される遮光膜２とエッチング選択性が異なる材料とすることが好ましい。たとえば、ハーフトーン型位相シフター膜６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などが挙げられる。また、ハーフトーン型位相シフター膜６は、単層でも複数層であっても構わない。このハーフトーン型位相シフター膜６上に形成される遮光膜２は、ハーフトーン型位相シフター膜６と遮光膜２とを組み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、上述と同様であって、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。

以下、実施例に基づいて本発明に係るマスクブランク及びマスクブランクを用いたマスクについてその製造工程を含めてより詳細に説明する。
（実施例１）
実施例１のマスクブランク１０は、透明基板１上に、遮光膜２、マスク層３、クロム窒化系膜４を順次形成したものである（図１参照）。以下、実施例１にかかるマスクブランク及びマスクについてその製造工程を説明しながら説明する。図４乃至図９は本発明に係るマスクブランク及びマスクブランクを用いたマスクの製造工程を示す断面図である。実施例１のマスクブランク１０は、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明基板１上に、クロムを主成分とする遮光膜２、遮光膜２をパターニングする際のマスク機能となる珪素を含む材料のマスク層３、クロム窒化系膜４で構成され、これらの遮光膜２、マスク層３、クロム窒化系膜４は、スパッタリングにより形成することで、マスクブランク１０が作製される（図１参照）。

このマスクブランク１０の作製方法、及びマスクブランク１０を用いたマスク１００の作製方法について、以下に詳細に説明する。上記透明基板１上に、枚葉式のスパッタリング装置を用いて、スパッタターゲットにクロムターゲットを使用し、ＡｒガスとＮ_２ガスとＨｅガスの混合ガス（Ａｒ：３０体積％、Ｎ_２：３０体積％、Ｈｅ：４０体積％）雰囲気中で反応性スパッタリングを行うことによってクロムと窒素からなるクロム窒化層を形成する。

次に、ＡｒガスとＣＨ_４ガスとＨｅガス（Ａｒ：５４体積％、ＣＨ_４：６体積％、Ｈｅ：４０体積％）の混合ガス雰囲気中で反応性スパッタリングを行い、クロムと窒素と炭素からなるクロム炭化窒化層を形成する。次に、ＡｒガスとＮＯガス（Ａｒ：９０体積％、ＮＯ：１０体積％）の混合ガス雰囲気中で反応性スパッタリングを行い、クロムと酸素と窒素からなるクロム酸化窒化層を形成して、表層に反射防止機能を有する遮光膜２を形成した。遮光膜２の膜厚は６７ｎｍであった。

次に、遮光膜２上に、この遮光膜２をパターニングする際のマスク機能となるマスク層３を、枚葉式のスパッタリング装置を用いて形成した。具体的には、スパッタターゲットにモリブデンシリサイド（モリブデン：珪素＝１０：９０（原子％比））のターゲットを使用し、ＡｒガスとＮ_２ガスの混合ガス（Ａｒ：１０体積％、Ｎ_２：９０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、モリブデンと珪素と窒素からなるモリブデンシリサイド窒化膜を形成してマスク層３とした。マスク層３の膜厚は１５ｎｍであった。

次に、マスク層３上に、枚葉式のスパッタリング装置を用いて、スパッタターゲットにクロムターゲットを使用し、ＡｒガスとＮＯガスの混合ガス（Ａｒ：８０体積％、ＮＯ：２０体積％）雰囲気中で反応性スパッタリングを行い、クロムと酸素と窒素からなる（酸化窒化クロムからなる）クロム窒化系膜４を形成してマスクブランク１０を得た。この、クロム窒化系膜４の膜厚は１０ｎｍであった。

次に、得られたマスクブランク１０を用いて、マスク１００を作製する工程を説明する。マスクブランク１０上にＰＨＳ（ポリヒドロキシスチレン）系化学増幅型レジストである電子線描画用レジスト（富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製ＣＡＲ：ＦＥＰ−１７１）を回転塗布し、所望の加熱乾燥処理を行い、膜厚が２００ｎｍのレジスト膜５を形成した（図４）。

次に、マスクブランク１０上に形成されたレジスト膜５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５１を形成した（図５）。

次に、レジストパターン５１をマスクにして、ＣｌガスとＯ_２ガスの混合ガス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い、クロム窒化系膜パターン４１を形成した（図６）。

次に、レジスト剥離液によりレジストパターン５１を除去した後、クロム酸化窒化膜パターン４１をマスクにして、ＣＦ_４ガスとＯ_２ガスの混合ガス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い、モリブデンシリサイド窒化膜パターンであるマスク層パターン３１を形成した（図７）。

次に、クロム窒化系膜パターン４１とマスク層パターン３１の積層膜パターンをマスクにして、ＣｌガスとＯ_２ガスの混合ガス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い、遮光膜パターン２１を形成した（図８）。上述のクロム窒化系膜４１は、遮光膜２のパターニングの際に除去されるので、遮光膜パターン２１上にはモリブデンシリサイド窒化膜のマスク層３が残存している。

最後に、遮光膜パターン２１上に残存しているマスク層のモリブデンシリサイド窒化膜を除去して、マスク１００を得た（図９）。

得られたマスク１００の評価は、透明基板１上に形成する遮光膜パターン２１を、複数のパターン線幅を有する孤立スペースパターン（パターン線幅１２０ｎｍから１６００ｎｍ）が形成するようにマスク作製を行い、複数のパターン線幅における、パターン線幅の設計寸法と、得られた遮光膜パターン２１線幅の実測値のずれ量の最大値と最小値の差をＣＤリニアリティとして評価を行った。実施例１のマスクの場合、ＣＤリニアリティは３ｎｍと非常に良好な値が得られた。この値は、半導体デザインルールにおけるＤＲＡＭハーフピッチ３２ｎｍにおいて、マスクに求められるＣＤリニアリティの値を十分に満足する値であった。

（実施例２）
実施例２にかかるマスクブランク及びマスクは、上述の実施例１において、クロム窒化系膜４の膜厚を５ｎｍとした以外は実施例１と同様にして、マスクブランク１０及びマス
ク１００を作製したものである。得られたマスクを上述と同様に評価したところ、ＣＤリニアリティは５ｎｍと良好な値が得られた。この値は、半導体デザインルールにおけるＤＲＡＭハーフピッチ３２ｎｍにおいて、マスクに求められるＣＤリニアリティの値を満足する値であった。
（実施例３、４）
実施例３にかかるマスクブランク及びマスクは、上述の実施例１において、クロム窒化系膜４の材料を、クロムと窒素からなるクロム窒化膜（実施例３）、クロムと酸素と炭素と窒素からなるクロム酸化炭化窒化膜（実施例４）とした以外は実施例１と同様にしてマスクブランク１０及びマスク１００を作製したものである。実施例３のクロム窒化膜は、ＡｒガスとＮ_２ガスの混合ガス雰囲気中で反応性スパッタリングを行うことによって形成した。実施例４のクロム酸化炭化窒化膜は、ＡｒガスとＣＯ_２ガスとＮ_２ガスの混合ガス雰囲気中で反応性スパッタリングを行うことによって形成した。得られたマスクを上述と同様に評価したところ、ＣＤリニアリティは５ｎｍと良好な値が得られた。この値は、半導体デザインルールにおけるＤＲＡＭハーフピッチ３２ｎｍにおいて、マスクに求められるＣＤリニアリティの値を満足する値であった。

（実施例５、６）
上述の実施例１において、マスク層３を、酸化窒化珪素（実施例５）又はモリブデンシリサイド酸化窒化膜（実施例６）で構成した以外は実施例１と同様に、マスクブランク１０、及びマスク１００を作製した。マスク層３を酸化窒化珪素で構成する場合（実施例５）は、スパッタターゲットにシリコンターゲットを使用し、ＡｒガスとＮＯガスの混合ガス（Ａｒ：２０体積％、ＮＯ：８０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、珪素と酸素と窒素からなる酸化窒化珪素膜を形成した。

また、マスク層３をモリブデンシリサイド酸化窒化膜で構成する場合（実施例６）は、スパッタターゲットにモリブデンシリサイド（モリブデン：珪素＝１０：９０（原子％比））のターゲットを使用し、ＡｒガスとＮＯガスの混合ガス（Ａｒ：１０体積％、ＮＯ：９０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、モリブデンと珪素と窒素からなるモリブデンシリサイド窒化膜を形成した。

得られたマスクを上述と同様に評価したところ、実施例５、６のマスクともに、ＣＤリニアリティは３ｎｍと非常に良好な値が得られた。この値は、半導体デザインルールにおけるＤＲＡＭハーフピッチ３２ｎｍにおいて、マスクに求められるＣＤリニアリティの値を十分に満足する値であった。

（実施例７）
実施例７にかかるマスクブランク及びマスクは、上述の実施例１において、透明基板１と遮光膜２の間に位相シフト膜であるハーフトーン型位相シフター膜６を形成した以外は実施例１と同様にしてマスクブランク（位相シフトマスクブランク）を作製し、さらに、このマスクブランクを使用してマスク（位相シフトマスク）を作製するものである。以下、実施例７にかかるマスクブランク及びマスクについてその製造工程を含めて説明するが、ハーフトーン型位相シフター膜６を備え、これにパターンを形成する点以外については、上述の実施例１の場合とほぼ同じであるので、ハーフトーン型位相シフター膜６にパターンを形成するまでの工程の説明は、便宜的に上述の図４乃至図９を参照にし、ハーフトーン型位相シフター膜６にパターンを形成する工程を図１０乃至図１２を参照にして説明する。

ハーフトーン型位相シフター膜６は、透明基板１上に、枚葉式のスパッタリング装置を用いて形成した。具体的には、スパッタターゲットにモリブデンシリサイド（モリブデン：珪素＝８：９２（原子％比）のターゲットを使用し、ＡｒガスとＮ_２ガスの混合ガス（
Ａｒ：１０体積％、Ｎ_２：９０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、モリブデンと珪素と窒素からなるモリブデンシリサイド窒化膜からなるハーフトーン型位相シフター膜６を形成した。このハーフトーン型位相シフター膜６は、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）において、透過率５．５％、位相シフト量が略１８０°となるような膜厚に設定した。

なお、マスクは以下のようにして作製した。まず、透明基板１上に位相シフト膜６、遮光膜２、マスク層３、クロム窒化系膜４が形成されたマスクブランクに対して、実施例１と同様に、電子線描画用レジスト（富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製ＣＡＲ：ＦＥＰ−１７１）を回転塗布し、所望の加熱乾燥処理を行い、膜厚が２００ｎｍのレジスト膜５を形成した（図３参照）。

次に、マスクブランク１０上に形成されたレジスト膜５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５１を形成した（図５参照）。

次に、レジストパターン５１をマスクにして、ＣｌガスとＯ_２ガスの混合ガス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い、クロム窒化系膜パターン４１を形成した（図６参照）。

次に、レジスト剥離液によりレジストパターン５１を除去した後、クロム窒化系膜パターン４１をマスクにして、ＣＦ_４ガスとＯ_２ガスの混合ガス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い、モリブデンシリサイド窒化膜パターンのマスク層パターン３１を形成した（図７参照）。

次に、クロム窒化系膜パターン４１とマスク層パターン３１の積層膜パターンをマスクにして、ＣｌガスとＯ_２ガスの混合ガス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い、遮光膜パターン２１を形成した（図８参照）。上述のクロム窒化系膜４１は、遮光膜２のパターニングの際に除去されるので、遮光膜パターン２１上にはモリブデンシリサイド窒化膜のマスク層３が残存している。
図１０は実施例５にかかるマスクブランクを用いてマスクを製造する工程においてハーフトーン型位相シフター層６上に、遮光膜パターン２１上及びマスク層パターン３１が形成された状態を示す図である。

次に、マスク層パターン３１と遮光膜パターン２１の積層膜パターンをマスクにして、ＣＦ_４ガスとＯ_２ガスの混合ガス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い、位相シフト膜パターン６１を形成した（図１１参照）。上述のマスク層パターン３１は、位相シフト膜６のパターニングの際に除去される。最後に、必要な箇所の遮光膜パターン２１は残存させ、不要な遮光膜パターン２１を除去して、マスク（位相シフトマスク）を得た（図１２参照）。

得られたマスクの位相シフト膜パターン６１について、上述と同様の方法によってパターンを評価したところ、ＣＤリニアリティは３ｎｍと非常に良好な値が得られた。この値は、半導体デザインルールにおけるＤＲＡＭハーフピッチ３２ｎｍにおいて、マスクに求められるＣＤリニアリティの値を満足する値であった。

（比較例）
上述の実施例１において、クロム窒化系膜４を形成しない以外は実施例１と同様に、マスクブランク１０及びマスク１００を作製した。得られたマスクを上述と同様に評価したところ、ＣＤリニアリティは７ｎｍであり、半導体デザインルールにおけるＤＲＡＭハー
フピッチ３２ｎｍにおいて、マスクに求められるＣＤリニアリティの値を満足するものではなかった。

次に、上述の実施例１及び２、並びに比較例について、ＦＣ量の検証を行ったので、図１３乃至図１５を参照にしながら説明する。図１３はＦＣ量の測定方法の説明図、図１４は図１３における各測定点に対応するパターン１とパターン２の線幅測定値の差分（ΔＣＤ）をレジスト下地膜種別に求めたグラフ、図１５は描画面積率に対するΔＣＤの変化度（ＦＣ量）を導出するためのグラフ、図１６は実施例１及び２並びに比較例のＦＣ量を示すグラフである。

ここで、ＦＣ量とは、かぶりにより発生したＣＤエラー値とし、以下のようにして求める。
（ａ）図１３に示したように、実施例１、２及び比較例のマスクブランク上にレジスト膜を形成したレジスト膜付きのマスクブランクに対して、全く同じ設計のパターン１、パターン２（線幅３００ｎｍのラインアンドスペース（以下、Ｌ＆Ｓ))を配し、パターン１の中心部に１００％塗りつぶしパターンを幅４０ｍｍにわたって配したレジストパターンを作成する。レジストパターンは、レイアウトのテストパターンを電子線描画し、現像処理を行うことで形成する。
（ｂ）パターン１、パターン２のＬ＆Ｓスペース幅をピッチ２５６μｍで４９５点（およそ１２６．５ｍｍ）にわたって、各ピッチで３カ所スペース幅測定を行う。
（ｃ）４９５点の測定点で３カ所測定の平均値を求め、各測定点に対応するパターン１とパターン２の線幅測定値の差分（ΔＣＤ）を求める。これにより、現像処理で生じるＣＤ分布の寄与分を除去し、純粋にＦＣ量を求めることができる。
（ｄ）ΔＣＤをレジスト直下に形成したレジスト下地膜種別に求める（図１４）。
（ｅ）各測定点で、かぶり効果影響半径（図１４を誤差関数でフィッティングして得られたσの値）内での描画面積率を算出する。
（ｆ）描画面積率を横軸、ΔＣＤを縦軸にしたグラフ（図１５）を作成し、直線近似したときの傾きを求め、これをＦＣ量とする。
（ｇ）ＦＣ量をレジスト下地膜種別に求める（図１６）
図１６に示されるように、実施例１及び２ともに比較例に比べてＦＣ量が明らかに小さいことがわかる。このＦＣ量は、レジストパターン形成時のＦＣ補正が十分可能となり、ＣＤユニフォーミティやＣＤリニアリティに優れたマスク製造が可能となることを示すものであった。

本願発明は、リソグラフィー法等において微細パターン転写の際に用いるマスク、並びに、そのマスクの原版であるマスクブランクとして、半導体素子等の製造の際等に広く利用することができる。

本発明の第１の実施の形態にかかるマスクブランクの断面の説明図である。 本発明の第２の実施の形態にかかるマスクブランクの断面の説明図である。 本発明の第３の実施の形態にかかるマスクブランクの断面の説明図である。 本発明の第１の実施の形態にかかるマスクブランクを用いてマスクを製造する場合の製造工程の説明図であってマスクブランク１０上にレジスト膜５を形成した状態を示す図である。 本発明の第１の実施の形態にかかるマスクブランクを用いてマスクを製造する場合の製造工程の説明図であってレジストパターン５１を形成した状態を示す図である。 本発明の第１の実施の形態にかかるマスクブランクを用いてマスクを製造する場合の製造工程の説明図であってレジストパターン５１をマスクにしてクロム窒化系膜パターン４１を形成した状態を示す図である。 本発明の第１の実施の形態にかかるマスクブランクを用いてマスクを製造する場合の製造工程の説明図であってクロム窒化系膜パターン４１をマスクにしてマスク層パターン３１を形成した状態を示す図である。 本発明の第１の実施の形態にかかるマスクブランクを用いてマスクを製造する場合の製造工程の説明図であってマスク層パターン３１をマスクにして遮光膜パターン２１を形成した状態を示す図である。 本発明の第１の実施の形態にかかるマスクブランクを用いてマスクを製造する場合の製造工程の説明図であってマスク層パターン３１を除去して透明基板１上に遮光膜パターン２１が形成されたマスクを得た状態を示す図である。 実施例５にかかるマスクブランクを用いてマスクを製造する工程においてハーフトーン型位相シフター層６上に遮光膜パターン２１上及びマスク層パターン３１が形成された状態を示す図である。 実施例５にかかるマスクブランクを用いてマスクを製造する工程においてマスク層パターン３１と遮光膜パターン２１の積層膜パターンをマスクにしてドライエッチングで位相シフト膜パターン６１を形成した状態を示す図である。 実施例５にかかるマスクブランクを用いてマスクを製造する工程において不要な遮光膜パターン２１を除去してマスク（位相シフトマスク）を得た状態を示す図である。 ＦＣ量の測定方法の説明図である。 図１３における各測定点に対応するパターン１とパターン２の線幅測定値の差分（ΔＣＤ）をレジスト下地膜種別に求めたグラフである。 描画面積率に対するΔＣＤの変化度（ＦＣ量）を導出するためのグラフである。 実施例１及び２並びに比較例のＦＣ量を示すグラフである。

符号の説明

１ 透明基板
２ 遮光膜
３ マスク層
３１ マスク層パターン
４ クロム窒化系膜
４１ クロム窒化系膜パターン
５ レジスト膜
５１ レジスト膜パターン
６ ハーフトーン型位相シフター膜
６１ ハーフトーン型位相シフター膜パターン

Claims (5)

1. 透明基板上にクロムを主成分とする材料の遮光膜が形成されたマスクブランクであって、電子線描画用レジストを用いたリソグラフィー法を利用して前記遮光膜に転写用パターンを形成してマスクを得るときに用いられるマスクブランクにおいて、
   前記遮光膜に転写用パターンを形成するエッチングを行う際にマスクとしての機能を担うために予め前記遮光膜上に設けられるマスク層であって、珪素を含む材料からなるマスク層が前記遮光膜上に形成され、
   前記マスク層上に少なくともクロムと窒素を含むクロム窒化系膜が形成され、
   前記クロム窒化系膜上に電子線描画用レジスト膜が形成され、
   前記クロム窒化系膜は、前記電子線描画用レジスト膜を電子線描画する際にＦＣ（Fogging effect Correction）補正量の増大を抑制する効果を奏するものであるマスクブランクを用いたマスクの製造方法であって、
   前記電子線描画用レジスト膜に対して所望のパターンの描画及び現像処理を行ってレジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンをマスクにして前記クロム窒化系膜をドライエッチング処理してクロム窒化系膜パターンを形成する工程と、
   前記クロム窒化系膜パターンをマスクにして、前記マスク層をドライエッチング処理してマスクパターンを形成する工程と、
   前記マスクパターンをマスクにして、前記遮光膜をドライエッチング処理して遮光膜パターンを形成し、かつ当該遮光膜のパターニングの際に前記クロム窒化系膜パターンも除去する工程と、を有するマスクの製造方法。
2. 前記クロム窒化系膜の膜厚は、５ｎｍ〜３０ｎｍであることを特徴とする請求項１記載のマスクの製造方法。
3. 前記マスク層は、珪素、酸素及び窒素を含む材料、又はモリブデンと、珪素と、酸素及び／又は窒素とを含む材料の何れかであることを特徴とする請求項１又は２記載のマスクの製造方法。
4. 前記透明基板と前記遮光膜との間に位相シフト膜が形成されてい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マスクの製造方法。
5. 前記電子線描画用レジスト膜の膜厚は、５０ｎｍ〜４００ｎｍであ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マスクの製造方法。