JP5820555B2 - Manufacturing method of mask blank and phase shift mask - Google Patents

Manufacturing method of mask blank and phase shift mask Download PDF

Info

Publication number
JP5820555B2
JP5820555B2 JP2011077489A JP2011077489A JP5820555B2 JP 5820555 B2 JP5820555 B2 JP 5820555B2 JP 2011077489 A JP2011077489 A JP 2011077489A JP 2011077489 A JP2011077489 A JP 2011077489A JP 5820555 B2 JP5820555 B2 JP 5820555B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mask
film
pattern
etching
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011077489A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012212013A (en
Inventor
正男 牛田
正男 牛田
亮 大久保
亮 大久保
大久保 靖
靖 大久保
野澤 順
順 野澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hoya Corp filed Critical Hoya Corp
Priority to JP2011077489A priority Critical patent/JP5820555B2/en
Publication of JP2012212013A publication Critical patent/JP2012212013A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5820555B2 publication Critical patent/JP5820555B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Description

本発明は、半導体装置等の電子デバイスの製造において使用されるフォトマスク(特に基板掘り込みタイプの位相シフトマスク)を作製するために用いるマスクブランク及び位相シフトマスクの製造方法に関する。   The present invention relates to a mask blank used for manufacturing a photomask (particularly, a substrate digging type phase shift mask) used in manufacturing an electronic device such as a semiconductor device, and a method for manufacturing the phase shift mask.

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(以下、「転写用マスク」という。)と呼ばれている基板が使用される。この転写用マスクは、一般に透光性のガラス基板上に、金属薄膜等からなる微細パターンを設けたものであり、この転写用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. Also, a number of substrates called photomasks (hereinafter referred to as “transfer masks”) are usually used to form this fine pattern. This transfer mask is generally provided with a fine pattern made of a metal thin film on a translucent glass substrate, and the photolithographic method is also used in the production of this transfer mask.

近年、半導体装置の集積度が著しく向上するにつれ、転写用マスクにおけるパターンの微細化の要求は高まるばかりである。転写用マスクとしては、透光性基板上に例えばクロム系材料からなる遮光膜パターンを有するバイナリマスクや、透光性基板上に露光光に対して所定の位相差を有する位相シフタ部を形成し、位相シフタ部と光透過部との境界部のコントラスト即ち解像度を向上させる位相シフトマスクが従来より知られている。この位相シフトマスクとしては、透光性基板上に、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、かつ所定の位相差(例えば180度)を有する例えばMoSi系材料からなる光半透過膜パターンを有するハーフトーン型位相シフトマスクの他に、透光性基板をエッチング等により掘り込んで位相シフタ部を設ける基板掘り込みタイプであるレベンソン型位相シフトマスクなどが知られている(例えば特許文献1、2等)。   In recent years, as the degree of integration of semiconductor devices has been remarkably improved, the demand for pattern miniaturization in transfer masks has only increased. As a transfer mask, a binary mask having a light-shielding film pattern made of, for example, a chromium-based material is formed on a translucent substrate, or a phase shifter portion having a predetermined phase difference with respect to exposure light is formed on the translucent substrate. A phase shift mask that improves the contrast, that is, the resolution of the boundary portion between the phase shifter portion and the light transmission portion is conventionally known. As the phase shift mask, light having an intensity that does not substantially contribute to exposure (for example, 1% to 30% with respect to the exposure wavelength) is transmitted through the translucent substrate, and a predetermined phase difference (for example, 180) is used. In addition to a halftone phase shift mask having a light transflective film pattern made of, for example, a MoSi-based material having a degree of curvature, Levenson is a substrate digging type in which a phase shifter portion is digged by etching or the like. A type phase shift mask or the like is known (for example, Patent Documents 1 and 2).

この基板掘り込みタイプのレベンソン型位相シフトマスクは、バイナリマスクブランクと同様の構成、すなわち透光性基板上にパターン形成用薄膜を形成したマスクブランクから作製されるため、パターン形成用薄膜の構成については、バイナリマスクブランクの遮光膜と同様である。また、この遮光膜の材料は、従来のクロム系材料に加えて、タンタルを主成分とする材料なども提案されている。バイナリマスクブランクと同様の構成のマスクブランクを用いたレベンソン型位相シフトマスクの作製は次のようにして行われる。   This substrate digging type Levenson type phase shift mask has the same configuration as the binary mask blank, that is, a mask blank in which a pattern forming thin film is formed on a translucent substrate. Is the same as the light shielding film of the binary mask blank. In addition to the conventional chromium-based material, a material mainly composed of tantalum has been proposed as a material for the light shielding film. A Levenson-type phase shift mask using a mask blank having the same configuration as that of the binary mask blank is manufactured as follows.

最初に、マスクブランクのパターン形成用薄膜(遮光膜)に所定の転写パターンを形成する。
次に、基板掘り込み部(位相シフト部)を作製するために、上記転写パターンを形成したマスクブランク上に所定の基板掘り込み部のレジストパターンを形成し、続いて、このレジストパターンをマスクとして、例えばフッ素系ガスを用いたドライエッチングによって透光性基板を所定深さまで掘り込み、位相シフトパターンを形成する。
以上のようにして、基板掘り込みタイプのレベンソン型位相シフトマスクが作製される。
First, a predetermined transfer pattern is formed on the pattern forming thin film (light shielding film) of the mask blank.
Next, in order to produce a substrate digging portion (phase shift portion), a resist pattern of a predetermined substrate digging portion is formed on the mask blank on which the transfer pattern is formed, and then this resist pattern is used as a mask. For example, the translucent substrate is dug to a predetermined depth by dry etching using a fluorine-based gas to form a phase shift pattern.
In this way, a substrate digging type Levenson type phase shift mask is manufactured.

特開平9−160218号公報JP-A-9-160218 特開2003−241360号公報JP 2003-241360 A

透光性基板上に遮光膜を形成したバイナリマスクブランクと同様の構造のマスクブランクを用いて基板掘り込みタイプのレベンソン型位相シフトマスクを作製する場合、基板掘り込み部(位相シフト部)と非掘り込み部との間での位相差制御(即ち掘り込み部と非掘り込み部との間での基板厚さの制御)が重要になる。正確に位相差を制御するためには、上記の透光性基板を所定深さまで掘り込む工程の前工程であるマスクブランクの遮光膜に転写パターン(遮光膜パターン)を形成するドライエッチングの際に、露出部分の基板を極力掘り込まないようにする必要がある。   When fabricating a substrate digging type Levenson type phase shift mask using a mask blank having the same structure as a binary mask blank having a light shielding film formed on a translucent substrate, the substrate digging portion (phase shift portion) is not Control of the phase difference between the digging portions (that is, control of the substrate thickness between the digging portion and the non-digging portion) becomes important. In order to accurately control the phase difference, the dry etching for forming a transfer pattern (light-shielding film pattern) on the light-shielding film of the mask blank, which is a pre-process of the process of digging the light-transmitting substrate to a predetermined depth, is performed. It is necessary to prevent the exposed portion of the substrate from being dug as much as possible.

上記マスクブランクの遮光膜をタンタル系材料で形成し、かつ、極力薄い膜厚で所定以上の遮光性能を有するように遮光膜を構成する場合、酸化していない若しくは酸化が進んでいないタンタル系材料(タンタル金属、窒化タンタル、ホウ化タンタル、炭化タンタル等)を用いることが望ましい。酸化していない若しくは酸化が進んでいないタンタル系材料は、フッ素系ガス、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスのいずれでもドライエッチングが可能な材料である。しかし、酸化したタンタル系材料は、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスに対するエッチングレートが著しく遅くドライエッチングが困難であるため、フッ素系ガスによるドライエッチングでエッチングすることになる。   When the light shielding film of the mask blank is formed of a tantalum-based material and the light-shielding film is configured to have a light-shielding performance of a predetermined thickness or less, the tantalum-based material that is not oxidized or not oxidized It is desirable to use (tantalum metal, tantalum nitride, tantalum boride, tantalum carbide, or the like). A tantalum-based material that has not been oxidized or has not progressed is a material that can be dry-etched by either a fluorine-based gas or a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen. However, the oxidized tantalum-based material has a remarkably low etching rate with respect to a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen, and is difficult to dry-etch. Therefore, etching is performed by dry etching with a fluorine-based gas.

タンタル系材料をフッ素系ガスでドライエッチングする場合、CHFやCFなどのガスが用いられる。透光性基板の材料として通常用いられる合成石英等のガラス材料は、これらのフッ素系ガスによってドライエッチングされやすい。遮光膜の透光性基板に接する層である下層を酸化したタンタル系材料で形成した場合、透光性基板との間で十分なエッチング選択性を得ることは難しい。従って、前記の酸化していない若しくは酸化が進んでいないタンタル系材料からなるタンタル系遮光膜のマスクブランクを用いて、基板掘り込みタイプのレベンソン型位相シフトマスクを作製する場合、塩素系ガスによるドライエッチングで遮光膜にパターンを形成する必要がある。 When the tantalum-based material is dry-etched with a fluorine-based gas, a gas such as CHF 3 or CF 4 is used. Glass materials such as synthetic quartz that are usually used as a material for the light-transmitting substrate are easily dry-etched by these fluorine-based gases. When the lower layer which is a layer in contact with the light-transmitting substrate of the light shielding film is formed of an oxidized tantalum material, it is difficult to obtain sufficient etching selectivity with the light-transmitting substrate. Therefore, when a Levenson-type phase shift mask of a digging type substrate is produced using a tantalum-based light-shielding film mask blank made of a tantalum-based material that has not been oxidized or has not progressed, a dry process using chlorine-based gas is required. It is necessary to form a pattern on the light shielding film by etching.

一方、上記遮光膜パターンを形成後、基板掘り込み部を作製するために、マスクブランク上にレジストを塗布して、パターン描画露光及び現像処理を行い、基板掘り込み部のレジストパターンを形成するが、描画精度等の事情から、本来の基板掘り込み部の幅よりも広めのスペース部を形成する。これによって、遮光膜パターンのエッジ近傍で遮光膜の表面が露出する部分が生じてしまう。続いて、上記基板掘り込み部のレジストパターンをマスクとして、ドライエッチングで基板を掘り込むが、上記のとおり、基板を掘り込む際のフッ素系ガスによるドライエッチングに対してタンタル系遮光膜は耐性が低い。基板を掘り込む深さも、露光光がArFエキシマレーザーの場合でも、約173nmと遮光膜の膜厚に比べて深い。このため、露出した遮光膜がエッチングされてしまう恐れがある。   On the other hand, after forming the light shielding film pattern, a resist is applied on the mask blank to form a substrate digging portion, pattern drawing exposure and development processing are performed, and a resist pattern of the substrate digging portion is formed. For reasons such as drawing accuracy, a space portion wider than the width of the original substrate digging portion is formed. As a result, a portion where the surface of the light shielding film is exposed near the edge of the light shielding film pattern is generated. Subsequently, the substrate is dug by dry etching using the resist pattern of the substrate dug portion as a mask. As described above, the tantalum-based light-shielding film is resistant to dry etching by a fluorine-based gas when dug the substrate. Low. The depth of digging the substrate is also about 173 nm, which is deeper than the thickness of the light shielding film, even when the exposure light is an ArF excimer laser. For this reason, the exposed light shielding film may be etched.

このような基板を掘り込む際に、露出した遮光膜がエッチングされることを回避するためには、マスクブランクを製造する際、タンタル系遮光膜の上に、フッ素系ガスによるドライエッチングおよび酸素を実質的に含有しない塩素系ガスによるドライエッチングのいずれに対しても耐性を有し、かつこれらのエッチャント以外でエッチング可能であるハードマスク膜(エッチングマスク膜)を積層する必要がある。このようなハードマスク膜に適した材料としては、クロム系材料が挙げられる。   In order to avoid the exposed light shielding film from being etched when digging such a substrate, when manufacturing a mask blank, dry etching with fluorine gas and oxygen are applied on the tantalum light shielding film. It is necessary to stack a hard mask film (etching mask film) that is resistant to any of dry etching with a chlorine-based gas that is not substantially contained and that can be etched by other than these etchants. Examples of a material suitable for such a hard mask film include a chromium-based material.

マスクブランク上に形成するレジスト膜厚を出来るだけ薄くする観点からは、上記ハードマスク膜を構成するクロム系材料のエッチングレートを速くすることが望まれる。そのためには、クロム系材料中の酸素含有量を多くしてエッチングレートを向上させることが考えられる。   From the viewpoint of making the resist film thickness formed on the mask blank as thin as possible, it is desirable to increase the etching rate of the chromium-based material constituting the hard mask film. For this purpose, it is conceivable to increase the etching rate by increasing the oxygen content in the chromium-based material.

ところで、ガラス基板に接して、例えば窒化タンタルの遮光膜を形成し、この遮光膜の上にさらにクロム系材料のハードマスク膜を積層したマスクブランクを用いて、基板掘り込みタイプのレベンソン型位相シフトマスクを作製する場合、最初に、マスクブランク上に遮光膜パターンを有するレジスト膜を形成する。次に、そのレジスト膜をマスクとして、クロム系材料のハードマスク膜をドライエッチングして、ハードマスク膜に遮光膜パターンを形成する。そして、その遮光膜パターンが形成されたハードマスク膜をマスクとして、窒化タンタルからなる遮光膜を酸素を実質的に含有しない塩素系ガスでドライエッチングして、遮光膜に遮光膜パターンを形成する。次いで、この遮光膜パターンを形成したマスクブランク上に基板掘り込み部のレジストパターンを形成し、この基板掘り込み部のレジストパターンをマスクとして、ドライエッチングで基板を掘り込み、位相シフト部を形成する。   By the way, using a mask blank in which a light shielding film of, for example, tantalum nitride is formed in contact with a glass substrate and a hard mask film of a chromium-based material is further laminated on this light shielding film, a substrate digging type Levenson type phase shift When producing a mask, first, a resist film having a light shielding film pattern is formed on a mask blank. Next, using the resist film as a mask, the hard mask film made of a chromium-based material is dry-etched to form a light shielding film pattern on the hard mask film. Then, using the hard mask film on which the light shielding film pattern is formed as a mask, the light shielding film made of tantalum nitride is dry-etched with a chlorine-based gas containing substantially no oxygen to form a light shielding film pattern on the light shielding film. Next, a resist pattern of the substrate digging portion is formed on the mask blank on which the light shielding film pattern is formed, and the substrate is dug by dry etching using the resist pattern of the substrate digging portion as a mask to form a phase shift portion. .

以上説明したようなマスク作製プロセスから明らかなように、クロム系材料で形成されるハードマスク膜は、ガラス基板をエッチングする際のフッ素系ガスによるドライエッチングに対して耐性を有する必要があるだけでなく、窒化タンタルの遮光膜をエッチングする際の酸素を実質的に含有しない塩素系ガスによるドライエッチングに対しても耐性を有する必要がある。上記のとおり、レジスト膜厚を薄くする観点からは、クロム系材料からなるハードマスク膜のエッチングレートを向上させるために、クロム系材料中の酸素含有量を多くすることも考えられる。   As is clear from the mask manufacturing process described above, the hard mask film formed of a chromium-based material only needs to have resistance to dry etching with a fluorine-based gas when etching a glass substrate. In addition, it is necessary to have resistance to dry etching with a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen when etching the light-shielding film of tantalum nitride. As described above, from the viewpoint of reducing the resist film thickness, it is conceivable to increase the oxygen content in the chromium-based material in order to improve the etching rate of the hard mask film made of the chromium-based material.

しかしながら、本発明者の検討によると、上記の窒化タンタルからなる遮光膜を酸素を実質的に含有しない塩素系ガスでドライエッチングする際、上記ハードマスク膜を形成するクロム系材料中の酸素含有量が多い(例えば膜中の酸素含有量が30原子%よりも多い)と、上記の酸素を実質的に含有しない塩素系ガスのドライエッチングでハードマスク膜のパターンのエッジ部分(側壁)がエッチングされて減退してしまう恐れがあることが判明した。特に、ハードマスク膜に遮光膜パターンを形成後、ハードマスク膜上のレジストパターンを剥離し、ハードマスク膜のみをマスクとして遮光膜をドライエッチングするプロセスを行う場合、ハードマスク膜のパターン側壁だけでなくパターン表面も酸素を実質的に含有しない塩素系ガスのドライエッチングで減退する恐れがある。このようなハードマスク膜のパターンの減退が起こってしまうと、その後のガラス基板に掘り込み部を形成するためのフッ素系ガスによるドライエッチングの際に、ハードマスク膜の直下の遮光膜がエッチングによるダメージを受けてしまい、そもそも基板を掘り込む際のフッ素系ガスのドライエッチングによる遮光膜のダメージを回避するためにタンタル系遮光膜上にクロム系ハードマスク膜を形成したことの技術的意義が失われてしまう。   However, according to the study of the present inventors, when the light shielding film made of tantalum nitride is dry-etched with a chlorine-based gas containing substantially no oxygen, the oxygen content in the chromium-based material forming the hard mask film If there is a large amount (for example, the oxygen content in the film is more than 30 atomic%), the edge portion (side wall) of the pattern of the hard mask film is etched by the dry etching of the chlorine-based gas substantially not containing oxygen. It has been found that there is a risk of decline. In particular, when the light shielding film pattern is formed on the hard mask film, the resist pattern on the hard mask film is peeled off, and the light shielding film is dry-etched using only the hard mask film as a mask. In addition, the pattern surface may be degraded by dry etching of a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen. When the pattern of the hard mask film is reduced, the light shielding film directly under the hard mask film is etched during the subsequent dry etching with a fluorine-based gas for forming a dug in the glass substrate. The technical significance of forming a chromium-based hard mask film on the tantalum-based light-shielding film was lost in order to avoid damage to the light-shielding film due to dry etching of fluorine-based gas when the substrate was dug in the first place. It will be broken.

一方、マスクブランクの遮光膜をタンタル系材料で形成し、かつ、ある程度以上の表面反射防止機能を有する遮光膜を構成する場合、少なくとも下層(遮光層)と上層(表面反射防止層)の積層構造にする必要がある。前記の通り、透光性基板との間でエッチング選択性を確保するには、下層には、酸化していない若しくは酸化が進んでいないタンタル系材料を適用する必要がある。よって、表面反射防止機能を有する上層をタンタル系材料で形成する場合には、酸素を含有したタンタル系材料を適用する必要がある。なお、タンタル系材料に限らない場合は、遷移金属シリサイド系材料を用いることも可能である。   On the other hand, when the light shielding film of the mask blank is formed of a tantalum-based material and a light shielding film having a surface reflection preventing function of a certain degree or more is formed, a laminated structure of at least a lower layer (light shielding layer) and an upper layer (surface reflection preventing layer) It is necessary to. As described above, in order to ensure etching selectivity with the light-transmitting substrate, it is necessary to apply a tantalum-based material that is not oxidized or has not been oxidized to the lower layer. Therefore, when the upper layer having a surface antireflection function is formed of a tantalum material, it is necessary to apply a tantalum material containing oxygen. In addition, when not limited to a tantalum material, a transition metal silicide material can also be used.

例えば、窒化タンタルの下層(遮光層)と酸化タンタルの上層(表面反射防止層)の積層構造としたタンタル系遮光膜のマスクブランクを用いて、基板掘り込みタイプのレベンソン型位相シフトマスクを作製する場合、最初に、フッ素系ガスによるドライエッチングで上層にパターンを形成し、続いて塩素系ガスによるドライエッチングで下層にパターンを形成する、いわゆる2段エッチングを採用することになる。このような2層構造からなるタンタル系遮光膜のマスクブランクにおいても、クロム系材料のハードマスク膜を積層しないで、基板掘り込みタイプのレベンソン型位相シフトマスクを作製しようとした場合、基板掘り込み時のフッ素系ガスのドライエッチングにおいて、遮光膜パターンの表面が露出したエッジ近傍で上層の表面から下層までエッチングが進んでしまう恐れがある。また、遮光膜の上にクロム系材料のハードマスク膜を積層した場合においても、遮光膜の下層にパターンを形成する際の酸素を実質的に含有しない塩素系ガスのドライエッチングを行うため、前記の窒化タンタルの単層構造からなる遮光膜の場合と同様にハードマスク膜中の酸素含有量を考慮する必要がある。   For example, using a mask blank of a tantalum-based light-shielding film having a laminated structure of a tantalum nitride lower layer (light-shielding layer) and tantalum oxide upper layer (surface antireflection layer), a substrate digging type Levenson-type phase shift mask is manufactured. In this case, first, a so-called two-stage etching is employed in which a pattern is formed in the upper layer by dry etching using a fluorine-based gas, and then a pattern is formed in the lower layer by dry etching using a chlorine-based gas. Even in such a tantalum-based light-shielding film mask blank having a two-layer structure, when a substrate digging type Levenson type phase shift mask is to be manufactured without laminating a chromium-based material hard mask film, the substrate digging is performed. In the dry etching of the fluorine-based gas at that time, there is a possibility that the etching proceeds from the upper surface to the lower layer in the vicinity of the edge where the surface of the light shielding film pattern is exposed. Further, even when a hard mask film of a chromium-based material is laminated on the light-shielding film, in order to perform dry etching of a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen when forming a pattern under the light-shielding film, It is necessary to consider the oxygen content in the hard mask film as in the case of the light shielding film having a single layer structure of tantalum nitride.

そこで本発明は、このような従来の種々の課題を解決し、タンタル系材料の遮光膜パターンを有する基板掘り込みタイプの位相シフトマスクを作製するのに適したマスクブランクを提供することを目的とする。また、このようなマスクブランクを用いた基板掘り込みタイプの位相シフトマスクの製造方法についても提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned various conventional problems and to provide a mask blank suitable for producing a substrate digging type phase shift mask having a light-shielding film pattern of a tantalum material. To do. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a substrate digging type phase shift mask using such a mask blank.

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究した結果、本発明を完成させたものである。
すなわち、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)
基板掘り込みタイプの位相シフトマスクを作製するために用いられるマスクブランクであって、透光性基板上に、遮光膜と、エッチングマスク膜とが順に積層された構造であり、前記遮光膜は、前記透光性基板に接して形成され、タンタルを主成分とし、酸素を実質的に含有しない材料からなり、前記エッチングマスク膜は、クロムの含有量が45原子%以上であり、かつ酸素の含有量が30原子%以下の材料からなることを特徴とするマスクブランクである。
The present inventor has completed the present invention as a result of intensive studies to solve the above problems.
That is, in order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
(Configuration 1)
A mask blank used for producing a substrate digging type phase shift mask, which is a structure in which a light shielding film and an etching mask film are sequentially laminated on a light transmitting substrate, The etching mask film is formed in contact with the light-transmitting substrate, is composed mainly of tantalum and does not substantially contain oxygen, and the etching mask film has a chromium content of 45 atomic% or more and contains oxygen. It is a mask blank characterized by being made of a material having an amount of 30 atomic% or less.

(構成2)
前記遮光膜は、さらに窒素を含有する材料からなることを特徴とする構成1に記載のマスクブランクである。
(構成3)
前記遮光膜は、窒素の含有量が62原子%未満の材料からなることを特徴とする構成2に記載のマスクブランクである。
(Configuration 2)
The mask blank according to Configuration 1, wherein the light shielding film is made of a material further containing nitrogen.
(Configuration 3)
3. The mask blank according to Configuration 2, wherein the light shielding film is made of a material having a nitrogen content of less than 62 atomic%.

(構成4)
前記遮光膜は、前記透光性基板側とは反対側の表層に、層中の酸素の含有量が60原子%以上の高酸化層が形成されていることを特徴とする構成1乃至3のいずれかに記載のマスクブランクである。
(構成5)
前記高酸化層は、厚さが1.5nm以上4nm以下であることを特徴とする構成4に記載のマスクブランクである。
(Configuration 4)
The light-shielding film has a highly oxidized layer having a content of oxygen in the layer of 60 atomic% or more formed on a surface layer opposite to the light-transmitting substrate. The mask blank according to any one of the above.
(Configuration 5)
The mask blank according to Configuration 4, wherein the high oxide layer has a thickness of 1.5 nm to 4 nm.

(構成6)
前記遮光膜は、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスを用いたパターンを形成するためのドライエッチングが可能な材料からなることを特徴とする構成1乃至5のいずれかに記載のマスクブランクである。
(Configuration 6)
The mask blank according to any one of the structures 1 to 5, wherein the light shielding film is made of a material that can be dry-etched to form a pattern using a chlorine-based gas substantially not containing oxygen. is there.

(構成7)
基板掘り込みタイプの位相シフトマスクを作製するために用いられるマスクブランクであって、透光性基板上に、下層および上層が積層された遮光膜と、エッチングマスク膜とが順に積層された構造であり、前記下層は、前記透光性基板に接して形成され、タンタルを主成分とし、酸素を実質的に含有しない材料からなり、前記エッチングマスク膜は、クロムの含有量が45原子%以上であり、かつ酸素の含有量が30原子%以下の材料からなることを特徴とするマスクブランクである。
(Configuration 7)
A mask blank used to fabricate a substrate digging type phase shift mask, which has a structure in which a light shielding film in which a lower layer and an upper layer are stacked and an etching mask film are sequentially stacked on a translucent substrate. The lower layer is formed in contact with the light-transmitting substrate, is made of a material mainly containing tantalum and substantially free of oxygen, and the etching mask film has a chromium content of 45 atomic% or more. The mask blank is characterized by being made of a material having an oxygen content of 30 atomic% or less.

(構成8)
前記上層は、タンタルを主成分とし、酸素を含有する材料からなることを特徴とする構成7に記載のマスクブランクである。
(構成9)
前記下層は、さらに窒素を含有する材料からなることを特徴とする構成7又は8に記載のマスクブランクである。
(構成10)
前記下層は、窒素の含有量が62原子%未満の材料からなることを特徴とする構成9に記載のマスクブランクである。
(Configuration 8)
The mask blank according to Configuration 7, wherein the upper layer is made of a material containing tantalum as a main component and oxygen.
(Configuration 9)
The lower layer is a mask blank according to Configuration 7 or 8, further comprising a material containing nitrogen.
(Configuration 10)
The lower layer is the mask blank according to Configuration 9, wherein the lower layer is made of a material having a nitrogen content of less than 62 atomic%.

(構成11)
前記上層は、酸素の含有量が50原子%以上の材料からなることを特徴とする構成8乃至10のいずれかに記載のマスクブランクである。
(構成12)
前記上層は、前記下層とは反対側の表層に、層中の酸素の含有量が60原子%以上の高酸化層が形成されていることを特徴とする構成8乃至11のいずれかに記載のマスクブランクである。
(Configuration 11)
11. The mask blank according to claim 8, wherein the upper layer is made of a material having an oxygen content of 50 atomic% or more.
(Configuration 12)
12. The structure according to any one of Structures 8 to 11, wherein the upper layer is formed with a highly oxidized layer having an oxygen content of 60 atomic% or more in a surface layer opposite to the lower layer. It is a mask blank.

(構成13)
前記上層の酸素の含有量は、前記高酸化層の酸素の含有量よりも少ないことを特徴とする構成12に記載のマスクブランクである。
(構成14)
前記高酸化層は、厚さが1.5nm以上4nm以下であることを特徴とする構成12又は13に記載のマスクブランクである。
(Configuration 13)
13. The mask blank according to Configuration 12, wherein the content of oxygen in the upper layer is less than the content of oxygen in the highly oxidized layer.
(Configuration 14)
14. The mask blank according to Configuration 12 or 13, wherein the high oxide layer has a thickness of 1.5 nm to 4 nm.

(構成15)
前記下層は、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスを用いたパターンを形成するためのドライエッチングが可能な材料からなることを特徴とする構成7乃至14のいずれかに記載のマスクブランクである。
(構成16)
前記上層は、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスを用いたパターンを形成するためのドライエッチングが困難な材料からなることを特徴とする構成7乃至15のいずれかに記載のマスクブランクである。
(Configuration 15)
The mask blank according to any one of Structures 7 to 14, wherein the lower layer is made of a material that can be dry-etched to form a pattern using a chlorine-based gas substantially not containing oxygen. .
(Configuration 16)
The mask blank according to any one of Structures 7 to 15, wherein the upper layer is made of a material that is difficult to dry-etch to form a pattern using a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen. .

(構成17)
前記遮光膜は、膜厚が60nm未満であることを特徴とする構成1乃至16のいずれかに記載のマスクブランクである。
(構成18)
前記エッチングマスク膜は、膜厚が5nm以上15nm以下であることを特徴とする構成1乃至17のいずれかに記載のマスクブランクである。
(Configuration 17)
17. The mask blank according to any one of configurations 1 to 16, wherein the light shielding film has a thickness of less than 60 nm.
(Configuration 18)
18. The mask blank according to claim 1, wherein the etching mask film has a thickness of 5 nm to 15 nm.

(構成19)
前記位相シフトマスクは、パターン転写に波長200nm以下の露光光が適用されることを特徴とする構成1乃至18のいずれかに記載のマスクブランクである。
(Configuration 19)
The phase shift mask is a mask blank according to any one of configurations 1 to 18, wherein exposure light having a wavelength of 200 nm or less is applied to pattern transfer.

(構成20)
マスクブランクを用いた基板掘り込みタイプの位相シフトマスクの製造方法であって、前記マスクブランクは、透光性基板上に、遮光膜と、エッチングマスク膜とが順に積層された構造であり、前記遮光膜は、前記透光性基板に接して形成され、タンタルを主成分とし、酸素を実質的に含有しない材料からなり、前記エッチングマスク膜は、クロムの含有量が45原子%以上であり、かつ酸素の含有量が30原子%以下の材料からなり、前記マスクブランク上に、転写パターンを有するレジスト膜を形成する工程と、前記転写パターンを有するレジスト膜をマスクとして、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いたドライエッチングによって前記エッチングマスク膜に転写パターンを形成する工程と、前記転写パターンが形成されたエッチングマスク膜をマスクとして、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスを用いたドライエッチングによって前記遮光膜に転写パターンを形成する工程と、前記転写パターンが形成されたマスクブランク上に、位相シフトパターンを有するレジスト膜を形成する工程と、前記位相シフトパターンを有するレジスト膜をマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによって前記透光性基板を所定深さまで掘り込んで位相シフトパターンを形成する工程と、前記透光性基板への位相シフトパターンの形成後、残存する前記エッチングマスク膜を除去する工程と、を有することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法である。
(Configuration 20)
A method of manufacturing a substrate digging type phase shift mask using a mask blank, wherein the mask blank has a structure in which a light shielding film and an etching mask film are sequentially laminated on a light transmitting substrate, The light-shielding film is formed in contact with the light-transmitting substrate, is made of a material mainly containing tantalum and substantially free of oxygen, and the etching mask film has a chromium content of 45 atomic% or more, And a step of forming a resist film having a transfer pattern on the mask blank, and a chlorine-based gas and an oxygen gas using the resist film having the transfer pattern as a mask. Forming a transfer pattern on the etching mask film by dry etching using a mixed gas and an etchant formed with the transfer pattern Using the mask mask film as a mask, a step of forming a transfer pattern on the light shielding film by dry etching using a chlorine-based gas containing substantially no oxygen, and a phase shift pattern on the mask blank on which the transfer pattern is formed A step of forming a resist film, and a step of forming a phase shift pattern by digging the translucent substrate to a predetermined depth by dry etching using a fluorine-based gas using the resist film having the phase shift pattern as a mask. And a step of removing the remaining etching mask film after the phase shift pattern is formed on the translucent substrate.

(構成21)
マスクブランクを用いた基板掘り込みタイプの位相シフトマスクの製造方法であって、前記マスクブランクは、透光性基板上に、下層および上層が積層された遮光膜と、エッチングマスク膜とが順に積層された構造であり、前記下層は、前記透光性基板に接して形成され、タンタルを主成分とし、酸素を実質的に含有しない材料からなり、前記エッチングマスク膜は、クロムの含有量が45原子%以上であり、かつ酸素の含有量が30原子%以下の材料からなり、前記マスクブランク上に、転写パターンを有するレジスト膜を形成する工程と、前記転写パターンを有するレジスト膜をマスクとして、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いたドライエッチングによって前記エッチングマスク膜に転写パターンを形成する工程と、前記転写パターンが形成されたエッチングマスク膜をマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによって前記上層に転写パターンを形成し、続いて酸素を実質的に含有しない塩素系ガスを用いたドライエッチングによって前記下層に転写パターンを形成する工程と、前記転写パターンが形成されたマスクブランク上に、位相シフトパターンを有するレジスト膜を形成する工程と、前記位相シフトパターンを有するレジスト膜をマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによって前記透光性基板を所定深さまで掘り込んで位相シフトパターンを形成する工程と、前記透光性基板への位相シフトパターンの形成後、残存する前記エッチングマスク膜を除去する工程と、を有することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法である。
(Configuration 21)
A method of manufacturing a substrate digging type phase shift mask using a mask blank, wherein the mask blank includes a light shielding film in which a lower layer and an upper layer are stacked on an optically transparent substrate, and an etching mask film sequentially stacked. The lower layer is formed in contact with the light-transmitting substrate, is made of a material mainly containing tantalum and substantially free of oxygen, and the etching mask film has a chromium content of 45. The step of forming a resist film having a transfer pattern on the mask blank, and using the resist film having the transfer pattern as a mask, is made of a material having an atomic% or more and an oxygen content of 30 atomic% or less. Forming a transfer pattern on the etching mask film by dry etching using a mixed gas of chlorine-based gas and oxygen gas, and the transfer pattern A transfer pattern is formed on the upper layer by dry etching using a fluorine-based gas using the etching mask film on which the carbon is formed as a mask, and then the dry etching using a chlorine-based gas substantially containing no oxygen. A step of forming a transfer pattern in a lower layer, a step of forming a resist film having a phase shift pattern on a mask blank on which the transfer pattern is formed, and a fluorine-based gas using the resist film having the phase shift pattern as a mask A step of forming a phase shift pattern by digging the translucent substrate to a predetermined depth by dry etching using, and after forming the phase shift pattern on the translucent substrate, removing the remaining etching mask film And a step of manufacturing a phase shift mask.

(構成22)
前記上層は、タンタルを主成分とし、酸素を含有する材料からなることを特徴とする構成21に記載の位相シフトマスクの製造方法である。
(Configuration 22)
The method of manufacturing a phase shift mask according to Configuration 21, wherein the upper layer is made of a material containing tantalum as a main component and oxygen.

本発明によれば、少なくとも酸素を実質的に含有しないタンタル系材料の遮光膜パターンを備えた基板掘り込みタイプの位相シフトマスクを作製するのに適したマスクブランクを提供することができる。
本発明によれば、少なくとも酸素を実質的に含有しないタンタル系材料の下層を有する遮光膜パターンを備えた基板掘り込みタイプの位相シフトマスクを作製するのに適したマスクブランクを提供することができる。
本発明によれば、少なくとも酸素を実質的に含有しないタンタル系材料の遮光膜とクロム系材料のエッチングマスク膜を積層した構造のマスクブランクを用いて、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスのドライエッチングによるエッチングマスク膜の減退や、基板を掘り込む際のフッ素系ガスのドライエッチングによる遮光膜のダメージを回避でき、高精度の微細遮光膜パターンと、正確に位相差を制御した位相シフト部を形成できる基板掘り込みタイプの位相シフトマスクを製造することができる。
また、本発明によれば、少なくとも酸素を実質的に含有しないタンタル系材料の下層を有する遮光膜とクロム系材料のエッチングマスク膜を積層した構造のマスクブランクを用いて、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスのドライエッチングによるエッチングマスク膜の減退や、基板を掘り込む際のフッ素系ガスのドライエッチングによる遮光膜のダメージを回避でき、高精度の微細遮光膜パターンと、正確に位相差を制御した位相シフト部を形成できる基板掘り込みタイプの位相シフトマスクを製造することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mask blank suitable for producing the substrate digging type phase shift mask provided with the light shielding film pattern of the tantalum-type material which does not contain oxygen at least substantially can be provided.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mask blank suitable for producing the substrate digging type | mold phase shift mask provided with the light shielding film pattern which has the lower layer of the tantalum-type material which does not contain oxygen at least substantially can be provided. .
According to the present invention, a mask blank having a structure in which at least a light shielding film of a tantalum material that does not substantially contain oxygen and an etching mask film of a chromium material are laminated, a chlorine gas that does not substantially contain oxygen is used. Reduced etching mask film due to dry etching and damage to light shielding film due to dry etching of fluorine-based gas when digging a substrate, high-precision fine light-shielding film pattern, and phase shift unit with precise phase difference control Substrate digging type phase shift masks can be manufactured.
Further, according to the present invention, oxygen is substantially contained by using a mask blank having a structure in which a light shielding film having a lower layer of a tantalum-based material substantially free of oxygen and a chromium-based material etching mask film are laminated. The etching mask film can be prevented from declining due to dry etching of chlorine-based gas, and damage to the light-shielding film due to dry etching of fluorine-based gas when digging the substrate can be avoided. A substrate excavation type phase shift mask capable of forming a controlled phase shift portion can be manufactured.

本発明の第1の実施形態に係るマスクブランクの層構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the layer structure of the mask blank which concerns on the 1st Embodiment of this invention. エッチングマスク膜中のクロム含有量および酸素含有量と塩素系ガスに対するエッチングレートとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the chromium content in an etching mask film | membrane, oxygen content, and the etching rate with respect to chlorine gas. エッチングマスク膜中のクロム含有量および酸素含有量とフッ素系ガスに対するエッチングレートとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the chromium content in an etching mask film | membrane, oxygen content, and the etching rate with respect to fluorine-type gas. 本発明の第1の実施形態に係る基板掘り込みタイプの位相シフ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 phase shift mask of a substrate digging type which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係るマスクブランクの層構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the layer structure of the mask blank which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る基板掘り込みタイプの位相シフ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 substrate excavation type phase shift mask which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明の第1の実施形態を詳述する。
本発明は、タンタル系材料の遮光膜パターンを有する基板掘り込みタイプの位相シフトマスクを作製するのに適したマスクブランクであり、具体的には上記構成1にあるように、透光性基板上に、遮光膜と、エッチングマスク膜とが順に積層された構造であり、前記遮光膜は、前記透光性基板に接して形成され、タンタルを主成分とし、酸素を実質的に含有しない材料からなり、前記エッチングマスク膜は、クロムの含有量が45原子%以上であり、かつ酸素の含有量が30原子%以下の材料からなることを特徴とするものである。
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described in detail.
The present invention is a mask blank suitable for producing a substrate digging type phase shift mask having a light-shielding film pattern of a tantalum-based material. Specifically, as described in the above configuration 1, In addition, the light-shielding film and the etching mask film are sequentially stacked, and the light-shielding film is formed in contact with the light-transmitting substrate, and is made of a material containing tantalum as a main component and substantially free of oxygen. The etching mask film is made of a material having a chromium content of 45 atomic% or more and an oxygen content of 30 atomic% or less.

図1は、本発明に係るマスクブランクの層構成を示す断面図である。
図1に示す本発明のマスクブランク100は、透光性基板1上に、遮光膜8が形成され、さらに該遮光膜8上にエッチングマスク膜5が積層された構造である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the layer structure of a mask blank according to the present invention.
A mask blank 100 of the present invention shown in FIG. 1 has a structure in which a light shielding film 8 is formed on a light-transmitting substrate 1 and an etching mask film 5 is further laminated on the light shielding film 8.

上記透光性基板1としては、使用する露光波長に対して透明性を有するものであれば特に制限されない。本発明では、合成石英ガラス基板、その他各種のガラス基板(例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス等)を用いることができる。半導体装置のパターンを微細化するに当っては、位相シフトマスクに形成されるマスクパターンの微細化に加え、半導体装置製造の際の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)へと短波長化が進んでいる。各種ガラス基板の中でも特に合成石英ガラス基板は、ArFエキシマレーザー又はそれよりも短波長の領域で透明性が高いので、高精細の転写パターン形成に用いられる本発明の位相シフトマスクブランク用基板として好適である。   The translucent substrate 1 is not particularly limited as long as it has transparency with respect to the exposure wavelength to be used. In the present invention, a synthetic quartz glass substrate and other various glass substrates (for example, soda lime glass, aluminosilicate glass, etc.) can be used. When miniaturizing the pattern of a semiconductor device, it is necessary to shorten the wavelength of an exposure light source used in photolithography when manufacturing a semiconductor device in addition to miniaturization of a mask pattern formed on a phase shift mask. Become. In recent years, as an exposure light source for manufacturing semiconductor devices, the wavelength has been shortened from an KrF excimer laser (wavelength 248 nm) to an ArF excimer laser (wavelength 193 nm). Among various glass substrates, a synthetic quartz glass substrate is particularly suitable as a substrate for a phase shift mask blank of the present invention used for forming a high-definition transfer pattern because it is highly transparent in an ArF excimer laser or shorter wavelength region. It is.

上記遮光膜8は、上記透光性基板1に接して形成されており、タンタルを主成分とし、酸素を実質的に含有しない材料から形成される。なお、ここで、「主成分」とは、含有量が50原子%以上であることをいうものとする(以下、同義)。また、「酸素を実質的に含有しない」とは、酸素を全く含まない場合の他、酸素を含む場合であってもその含有量が10原子%未満、より好ましくは5原子%以下であることをいうものとする。
上記タンタルを主成分とする材料としては、例えば、タンタル単体、あるいはタンタルに、窒素、ホウ素、炭素、などの元素から選ばれる1種以上の元素を添加したタンタル化合物等が挙げられる。また、タンタルを主成分とし、ハフニウム、ジルコニウム、モリブデン等から選ばれる1種以上の金属を含有させた合金、あるいは、この合金に窒素、ホウ素、炭素などから選ばれる1種以上の元素を添加した化合物等も挙げられる。また、前記のタンタルを主成分とする材料には、塩素系ガスのエッチングが可能である範囲でケイ素を含有させることもできる。
The light shielding film 8 is formed in contact with the translucent substrate 1 and is made of a material containing tantalum as a main component and substantially not containing oxygen. Here, the “main component” means that the content is 50 atomic% or more (hereinafter, synonymous). Further, “substantially free of oxygen” means that the content is less than 10 atomic%, more preferably 5 atomic% or less even when oxygen is contained, as well as when no oxygen is contained. It shall be said.
Examples of the material containing tantalum as a main component include tantalum alone or a tantalum compound in which one or more elements selected from elements such as nitrogen, boron, and carbon are added to tantalum. Also, an alloy containing tantalum as a main component and containing one or more metals selected from hafnium, zirconium, molybdenum, or the like, or one or more elements selected from nitrogen, boron, carbon, etc. are added to this alloy. A compound etc. are also mentioned. In addition, the material containing tantalum as a main component may contain silicon as long as the chlorine-based gas can be etched.

上記遮光膜8を形成するタンタルを主成分とし、酸素を実質的に含有しない材料は、基本的にはフッ素系ガス、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスのいずれでもドライエッチングが可能な材料である。本発明においては、上記遮光膜8は透光性基板(ガラス基板)1と接しているため、後で詳しく説明するように、遮光膜8のパターニングの際、基板1との間で十分なエッチング選択性が得られるように、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスのドライエッチングが用いられる。そのため、上記遮光膜8を形成する材料は、少なくとも酸素を実質的に含有しない塩素系ガスでドライエッチングが可能な材料であることが必要である。   The material mainly containing tantalum that forms the light-shielding film 8 and does not substantially contain oxygen is basically a material that can be dry-etched by either a fluorine-based gas or a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen. It is. In the present invention, since the light shielding film 8 is in contact with the translucent substrate (glass substrate) 1, as will be described in detail later, sufficient etching is performed between the light shielding film 8 and the substrate 1 when patterning the light shielding film 8. In order to obtain selectivity, dry etching of a chlorine-based gas containing substantially no oxygen is used. Therefore, the material for forming the light shielding film 8 needs to be a material that can be dry-etched with a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen.

上記遮光膜8は、所定の遮光性を有する必要がある。例えば、遮光膜の光学濃度(OD)がArFエキシマレーザー露光光の波長193nmにおいて2.8以上、より好ましくは3.0以上となるように調整される。上記遮光膜8は、タンタルを主成分とする材料中に窒素を含有することが好ましい。特に、窒素含有量を62原子%未満(より好ましくは51原子%以下)にすると、所望の遮光性が得られると同時に、表面粗さをRqで0.60nm以下に抑制することができる。   The light shielding film 8 needs to have a predetermined light shielding property. For example, the optical density (OD) of the light shielding film is adjusted to be 2.8 or more, more preferably 3.0 or more at the wavelength 193 nm of ArF excimer laser exposure light. The light shielding film 8 preferably contains nitrogen in a material mainly composed of tantalum. In particular, when the nitrogen content is less than 62 atom% (more preferably 51 atom% or less), desired light shielding properties can be obtained, and at the same time, the surface roughness can be suppressed to 0.60 nm or less by Rq.

また、上記遮光膜8は、透光性基板1側とは反対側に表層に、層中の酸素含有量が60原子%以上の高酸化層が形成されていることが好ましい。なお、上記遮光膜8とは反対側の表層とは、遮光膜8における上記透光性基板1側とは反対側に位置する表面を含み、この表面から一定深さの層のことを指すものとする。   The light-shielding film 8 is preferably formed with a highly oxidized layer having an oxygen content of 60 atomic% or more on the surface layer on the side opposite to the translucent substrate 1 side. The surface layer opposite to the light shielding film 8 includes a surface located on the light shielding film 8 on the opposite side to the light transmissive substrate 1 side, and refers to a layer having a certain depth from this surface. And

上記遮光膜8の上記表層に高酸化層が形成されていることにより、作製された位相シフトマスクの温水耐性や耐薬品性、さらには例えばArFエキシマレーザーなどの波長200nm以下の短波長露光光に対する照射耐性を向上させることができる。エッチングマスク膜5は、位相シフトマスク作製の最終段階で、酸素と塩素の混合ガスによるドライエッチングによって除去される。高酸化層は、その他の遮光膜8よりも酸素と塩素の混合ガスによるドライエッチングに対する耐性が高い。このため、上層表面のドライエッチングによるダメージを最小限に抑制できる。   By forming a highly oxidized layer on the surface layer of the light shielding film 8, the produced phase shift mask is resistant to hot water and chemicals, and for short wavelength exposure light having a wavelength of 200 nm or less such as an ArF excimer laser. Irradiation tolerance can be improved. The etching mask film 5 is removed by dry etching with a mixed gas of oxygen and chlorine at the final stage of the production of the phase shift mask. The highly oxidized layer is more resistant to dry etching with a mixed gas of oxygen and chlorine than the other light shielding films 8. For this reason, damage due to dry etching of the upper surface can be minimized.

マスクブランクの遮光膜は、結晶構造を微結晶好ましくは非晶質とすることが望まれており、本発明の遮光膜の場合も同様である。このため、遮光膜内の結晶構造が単一構造にはなりにくく、複数の結晶構造が混在した状態になりやすい。よって、酸素含有量が60原子%以上である高酸化層の場合、TaO結合、Ta結合、TaO結合、Ta結合が混在する状態になりやすい。上記高酸化層に、Ta結合の存在比率が高くなるにつれて耐薬性、ArF耐光性、酸素と塩素の混合ガスによるドライエッチング耐性が向上する。 The light shielding film of the mask blank is desired to have a crystal structure that is microcrystalline, preferably amorphous, and the same applies to the light shielding film of the present invention. For this reason, the crystal structure in the light shielding film is unlikely to be a single structure, and a plurality of crystal structures are likely to be mixed. Therefore, in the case of a highly oxidized layer having an oxygen content of 60 atomic% or more, TaO bonds, Ta 2 O 3 bonds, TaO 2 bonds, and Ta 2 O 5 bonds are likely to be mixed. As the abundance ratio of the Ta 2 O 5 bond increases in the high oxide layer, chemical resistance, ArF light resistance, and dry etching resistance by a mixed gas of oxygen and chlorine are improved.

上記高酸化層は、層中の酸素含有量が、60原子%以上66.7原子%未満であると、層中のタンタルと酸素の結合状態は、Ta結合が主体になる傾向が高まると考えられ、一番不安定な結合であるTaO結合は、層中の酸素含有量が60原子%未満の場合に比べて非常に少なくなると考えられる。
また、上記高酸化層は、層中の酸素含有量が、66.7原子%以上であると、層中のタンタルと酸素の結合状態は、TaO結合が主体になる傾向が高まると考えられ、一番不安定な結合であるTaO結合やその次に不安定な結合であるTa結合は、ともに非常に少なくなると考えられる。
When the oxygen content in the high oxide layer is 60 atomic% or more and less than 66.7 atomic%, the bonding state of tantalum and oxygen in the layer tends to be mainly Ta 2 O 3 bonds. It is considered that the TaO bond, which is the most unstable bond, is considered to increase, and is considered to be very small as compared with the case where the oxygen content in the layer is less than 60 atomic%.
In addition, when the oxygen content in the high oxide layer is 66.7 atomic% or more, it is considered that the bonding state between tantalum and oxygen in the layer tends to be mainly composed of TaO 2 bonds. The TaO bond, which is the most unstable bond, and the Ta 2 O 3 bond, which is the next unstable bond, are considered to be very few.

上記高酸化層は、層中の酸素含有量が、68原子%以上であると、層中のタンタルと酸素の結合状態は、TaO結合が主体になるだけでなく、Ta結合の比率も高くなると考えられる。このような酸素含有量になると、Ta結合は稀に存在する程度になり、TaO結合は存在し得なくなってくる。
さらに、上記高酸化層は、層中の酸素含有量が、71.4原子%であると、層中のタンタルと酸素の結合状態は、実質的にTa結合だけになると考えられる。このような状態は、耐薬性、ArF耐光性、酸素と塩素の混合ガスによるドライエッチング耐性が非常に高まるため、最も好ましい。
When the oxygen content in the high oxide layer is 68 atomic% or more, the bonding state of tantalum and oxygen in the layer is not only mainly composed of TaO 2 bonds but also Ta 2 O 5 bonds. The ratio is also expected to increase. At such an oxygen content, Ta 2 O 3 bonds rarely exist and TaO bonds cannot exist.
Furthermore, when the oxygen content in the high oxide layer is 71.4 atomic%, it is considered that the bonding state between tantalum and oxygen in the layer is substantially only Ta 2 O 5 bonds. Such a state is most preferable because chemical resistance, ArF light resistance, and dry etching resistance by a mixed gas of oxygen and chlorine are greatly enhanced.

上記遮光膜8の上記表層に高酸化層を形成する方法としては、例えば、透光性基板1上に上記遮光膜8を形成した基板に対して、温水処理、オゾン含有水処理、酸素を含有する気体中での加熱処理、酸素を含有する気体中での紫外線照射処理、Oプラズマ処理等のほか、自然酸化による方法等が挙げられるが、膜厚の均一な高酸化層を形成でき、また生産性の観点から、上記自然酸化による方法以外の各表面処理による方法が特に好適である。 As a method for forming a highly oxidized layer on the surface layer of the light shielding film 8, for example, a substrate on which the light shielding film 8 is formed on the translucent substrate 1 is treated with warm water, ozone-containing water treatment, and oxygen. In addition to heat treatment in gas, ultraviolet irradiation treatment in oxygen-containing gas, O 2 plasma treatment, etc., methods such as natural oxidation can be mentioned, but a highly oxidized layer with a uniform thickness can be formed, From the viewpoint of productivity, a method using each surface treatment other than the method using natural oxidation is particularly suitable.

上記高酸化層は、上記のような作用効果が十分に得られるようにするためには、厚さが1.5nm以上4nm以下とすることが好ましい。厚さが1.5nm未満では効果が十分に得られず、4nmを超えると表面反射率に与える影響が大きくなり、所定の表面反射率を得るための制御が難しくなる。また、酸素を実質的に含有しない塩素ガスに対するドライエッチングだけで遮光膜8をパターニングすることが難しくなる。遮光膜全体の光学濃度確保、耐薬性、ArF耐光性、酸素と塩素の混合ガスによるドライエッチング耐性の向上、酸素を実質的に含有しない塩素ガスに対するドライエッチングレートの向上の各観点間のバランスを考慮すると、高酸化層の厚さは、1.5nm以上3nm以下とするのがより好ましい。   The high oxide layer preferably has a thickness of 1.5 nm or more and 4 nm or less in order to obtain the above-described effects. If the thickness is less than 1.5 nm, sufficient effects cannot be obtained, and if it exceeds 4 nm, the influence on the surface reflectance becomes large, and control for obtaining a predetermined surface reflectance becomes difficult. Further, it becomes difficult to pattern the light shielding film 8 only by dry etching with respect to chlorine gas substantially not containing oxygen. Balance between each aspect of ensuring the optical density of the entire light shielding film, chemical resistance, ArF light resistance, improvement of dry etching resistance by mixed gas of oxygen and chlorine, and improvement of dry etching rate for chlorine gas containing substantially no oxygen Considering this, the thickness of the highly oxidized layer is more preferably 1.5 nm or more and 3 nm or less.

また、上記遮光膜8は、膜厚が60nm未満であることが好ましい。   The light shielding film 8 preferably has a thickness of less than 60 nm.

上記エッチングマスク膜5は、マスク作製工程(詳しくは後で説明する)において、遮光膜パターンが、基板を掘り込む際のフッ素系ガスによるドライエッチングでエッチングされてしまうことを防止する機能とを有する。前にも説明したとおり、エッチングマスク膜5がない構成の場合、遮光膜パターンを形成後、基板掘り込み部のレジストパターンを形成するが、描画精度等の事情から、本来の基板掘り込み部の幅よりもマージンを含めた広めのスペース部を形成するため、遮光膜パターンのエッジ近傍で遮光膜の表面が露出する部分が生じてしまい、続いて、基板を掘り込む際のフッ素系ガスによるドライエッチングによって、露出した遮光膜がエッチングされてしまう恐れがある。本発明においては、遮光膜2の上に上記エッチングマスク膜5を積層することにより、遮光膜パターンが、基板を掘り込む際のフッ素系ガスによるドライエッチングでエッチングされてしまうことを防止できる。さらに、上記エッチングマスク膜5は、遮光膜8に転写パターンを形成する際のエッチングマスクとしての機能も有する。   The etching mask film 5 has a function of preventing the light-shielding film pattern from being etched by dry etching with a fluorine-based gas when the substrate is dug in a mask manufacturing process (described in detail later). . As described above, in the case of the configuration without the etching mask film 5, the resist pattern of the substrate digging portion is formed after forming the light shielding film pattern. However, due to circumstances such as drawing accuracy, the original digging portion of the substrate digging portion is formed. Since a wider space portion including a margin than the width is formed, a portion where the surface of the light shielding film is exposed near the edge of the light shielding film pattern is generated, and subsequently, the dryness by the fluorine-based gas when the substrate is dug is generated. The exposed light shielding film may be etched by the etching. In the present invention, by laminating the etching mask film 5 on the light shielding film 2, it is possible to prevent the light shielding film pattern from being etched by dry etching with a fluorine-based gas when the substrate is dug. Further, the etching mask film 5 also has a function as an etching mask when a transfer pattern is formed on the light shielding film 8.

従って、上記エッチングマスク膜5は、例えば透光性基板1をエッチングする際のフッ素系ガスによるドライエッチングに対して耐性を有する必要があるだけでなく、例えば窒化タンタルの遮光膜8をエッチングする際の酸素を実質的に含有しない塩素系ガスによるドライエッチングに対しても耐性を有する必要がある。同時に、これらのエッチングガス以外でドライエッチングが可能な材料である必要もある。
そのため、本発明においては、上記エッチングマスク膜5は、クロムを主成分とする材料から形成される。例えば、クロムや、クロムに酸素、窒素、炭素などの元素から選ばれる1種以上の元素を添加したクロム化合物などが挙げられる。また、エッチングマスク膜5に転写パターンを形成するためのレジスト膜厚をできるだけ薄くできるようにする観点からは、エッチングマスク膜5を形成するクロム系材料中の酸素含有量を多くして、エッチングマスク膜5のエッチングレートを向上させることが望まれる。
Therefore, the etching mask film 5 needs not only to have resistance to dry etching with a fluorine-based gas at the time of etching the translucent substrate 1, for example, but also at the time of etching the light shielding film 8 of tantalum nitride, for example. It is also necessary to have resistance to dry etching with a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen. At the same time, it is also necessary to be a material that can be dry-etched by other than these etching gases.
Therefore, in the present invention, the etching mask film 5 is formed from a material containing chromium as a main component. Examples thereof include chromium and a chromium compound in which one or more elements selected from elements such as oxygen, nitrogen, and carbon are added to chromium. Further, from the viewpoint of making the resist film thickness for forming the transfer pattern on the etching mask film 5 as thin as possible, the oxygen content in the chromium-based material forming the etching mask film 5 is increased to increase the etching mask. It is desired to improve the etching rate of the film 5.

しかし、本発明者は、本発明のエッチングマスク膜5に求められる全ての条件について、クロム系材料であれば必ず満たすとは限らないと考えた。そこで、表1に示すクロム系材料のサンプル膜8種類について、塩素系ガス(Cl)をエッチングガスに用いたドライエッチングと、フッ素系ガス(CF)をエッチングガスに用いたドライエッチングをそれぞれ行い、各サンプル膜のエッチングレートを確認する実験を行った。各サンプル膜の塩素系ガス(Cl)に対するエッチングレートを図2に、各サンプル膜のフッ素系ガス(CF)に対するエッチングレートを図3にそれぞれ示す。 However, the present inventor has considered that all conditions required for the etching mask film 5 of the present invention are not necessarily satisfied as long as the chromium-based material is used. Therefore, dry etching using a chlorine-based gas (Cl 2 ) as an etching gas and dry etching using a fluorine-based gas (CF 4 ) as an etching gas for each of the eight sample films of chromium-based materials shown in Table 1 are performed. An experiment was conducted to confirm the etching rate of each sample film. FIG. 2 shows the etching rate of each sample film with respect to chlorine-based gas (Cl 2 ), and FIG. 3 shows the etching rate of each sample film with respect to fluorine-based gas (CF 4 ).

Figure 0005820555
Figure 0005820555

図2では、各サンプル膜の酸素含有量と塩素系ガスに対するエッチングレートとの関係を■のプロットで、各サンプル膜のクロム含有量と塩素系ガスに対するエッチングレートとの関係を▲のプロットでそれぞれ示している。なお、図2中の■および▲の各プロットに付与されている記号は、サンプル膜の記号に対応している。この結果を見ると、酸素含有量と塩素系ガスに対するエッチングレートとの間には相関性が見られることがわかる。また、サンプル膜中の窒素や炭素を含有することの影響も低いこともわかる。他方、クロム含有量と塩素系ガスに対するエッチングレートとの間の相関性が低いことがわかる。   In FIG. 2, the relationship between the oxygen content of each sample film and the etching rate with respect to the chlorine-based gas is plotted with ■, and the relationship between the chromium content of each sample film with the etching rate with respect to the chlorine-based gas is plotted with a triangle. Show. Note that the symbols assigned to the plots ▪ and ▲ in FIG. 2 correspond to the symbols of the sample film. From this result, it can be seen that there is a correlation between the oxygen content and the etching rate for the chlorine-based gas. Moreover, it turns out that the influence of containing nitrogen and carbon in a sample film | membrane is also low. On the other hand, it can be seen that the correlation between the chromium content and the etching rate for the chlorine-based gas is low.

また、図2の結果では、クロム系材料膜中の酸素含有量が30%よりも大きくなると、塩素系ガスに対するエッチングレートの上昇度合いが高くなり、また、エッチングレート自体も6.0nm/min以上と高くなることがわかる。酸素を実質的に含有しない塩素系ガスのドライエッチングに対する耐性が低いと、エッチングマスク膜5のパターンをマスクとして、例えば窒化タンタルからなる遮光膜8を酸素を実質的に含有しない塩素系ガスでドライエッチングする際、エッチングマスク膜5のパターンのエッジ部分(側壁)や表面がエッチングされて減退してしまう恐れがある。図2の実験結果等を検討した結果、エッチングマスク膜5を形成するクロム系材料中の酸素含有量は30原子%以下である必要があるという結論に至った。   Further, in the result of FIG. 2, when the oxygen content in the chromium-based material film is larger than 30%, the degree of increase in the etching rate with respect to the chlorine-based gas is increased, and the etching rate itself is 6.0 nm / min or more. It turns out that it becomes high. If the resistance of the chlorine-based gas substantially free of oxygen to dry etching is low, the light-shielding film 8 made of, for example, tantalum nitride is dried with a chlorine-based gas substantially free of oxygen using the pattern of the etching mask film 5 as a mask. When etching is performed, the edge portion (side wall) and the surface of the pattern of the etching mask film 5 may be etched and deteriorated. As a result of examining the experimental results of FIG. 2 and the like, it was concluded that the oxygen content in the chromium-based material forming the etching mask film 5 needs to be 30 atomic% or less.

一方、図3では、各サンプル膜の酸素含有量とフッ素系ガスに対するエッチングレートとの関係を■のプロットで、各サンプル膜のクロム含有量とフッ素系ガスに対するエッチングレートとの関係を▲のプロットでそれぞれ示している。なお、図3中の■および▲の各プロットに付与されている記号は、サンプル膜の記号に対応している。この結果を見ると、クロム含有量とフッ素系ガスに対するエッチングレートとの間には相関性が見られることがわかる。また、サンプル膜中の窒素や炭素を含有することの影響も低いこともわかる。他方、酸素含有量とフッ素系ガスに対するエッチングレートとの間の相関性が低いことがわかる。すなわち、本発明のエッチングマスク膜5は、クロム系材料中の酸素含有量だけを規定するだけでは不十分であるということになる。   On the other hand, in FIG. 3, the relationship between the oxygen content of each sample film and the etching rate with respect to the fluorine-based gas is plotted with ■, and the relationship between the chromium content of each sample film with the etching rate with respect to the fluorine-based gas is plotted with ▲. Respectively. Note that the symbols assigned to the plots ▪ and ▲ in FIG. 3 correspond to the symbols of the sample film. From this result, it can be seen that there is a correlation between the chromium content and the etching rate for the fluorine-based gas. Moreover, it turns out that the influence of containing nitrogen and carbon in a sample film | membrane is also low. On the other hand, it can be seen that the correlation between the oxygen content and the etching rate for the fluorine-based gas is low. That is, it is not sufficient for the etching mask film 5 of the present invention to specify only the oxygen content in the chromium-based material.

また、図3の結果では、クロム系材料膜中のクロム含有量が45原子%を下回ると、フッ素系ガスに対するエッチングレートの上昇度合いが高くなる特性を有することがわかる。フッ素系ガスのドライエッチングに対する耐性が低いと、基板掘り込み部のパターンを有するレジスト膜をマスクにして、フッ素系ガスによるドライエッチングを行って基板を掘り込む際、エッチングマスク膜5の表面が露出している部分がエッチングされて消失し、遮光膜8の表面が露出してしまい、さらには遮光膜8がエッチングで消失してしまう恐れがある。図3の実験結果等を検討した結果、エッチングマスク膜5を形成するクロム系材料中のクロム含有量は45原子%以上である必要があるという結論に至った。   In addition, the result of FIG. 3 shows that when the chromium content in the chromium-based material film is less than 45 atomic%, the etching rate increases with respect to the fluorine-based gas. If the resistance of the fluorine-based gas to dry etching is low, the surface of the etching mask film 5 is exposed when the substrate is dug by performing dry etching with a fluorine-based gas using the resist film having the pattern of the substrate digging portion as a mask. The etched portion disappears by etching, the surface of the light shielding film 8 is exposed, and further, the light shielding film 8 may disappear by etching. As a result of examining the experimental results of FIG. 3 and the like, it was concluded that the chromium content in the chromium-based material forming the etching mask film 5 needs to be 45 atomic% or more.

以上のことを総合的に考慮し、本発明においては、上記エッチングマスク膜5は、材料中のクロムの含有量が45原子%以上であり、かつ酸素含有量は30原子%以下とする。
なお、エッチングマスク膜5の材料中のクロム含有量は、60原子%以上であると、フッ素系ガスに対するエッチングレートが0.8nm/min以下とすることができ、エッチングマスク膜5の膜厚をより薄くすることができて望ましい。また、エッチングマスク膜5の材料中の酸素含有量は、20原子%以下であると、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスに対するエッチングレートが5.0nm/min以下とすることができ、エッチングマスク膜5の膜厚をより薄くすることができる。さらに、酸素含有量が15原子%以下であると、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスに対するエッチングレートが4.0nm/min以下とすることができ、なお望ましい。
Taking the above into consideration, in the present invention, the etching mask film 5 has a chromium content in the material of 45 atomic% or more and an oxygen content of 30 atomic% or less.
If the chromium content in the material of the etching mask film 5 is 60 atomic% or more, the etching rate with respect to the fluorine-based gas can be 0.8 nm / min or less, and the film thickness of the etching mask film 5 can be reduced. It is desirable to be able to make it thinner. Further, when the oxygen content in the material of the etching mask film 5 is 20 atomic% or less, the etching rate with respect to a chlorine-based gas containing substantially no oxygen can be 5.0 nm / min or less. The film thickness of the mask film 5 can be further reduced. Furthermore, when the oxygen content is 15 atomic% or less, the etching rate with respect to a chlorine-based gas substantially not containing oxygen can be 4.0 nm / min or less, which is still desirable.

また、上記エッチングマスク膜5の膜厚は、本発明において特に制約される必要はないが、上述の機能が十分に発揮されるようにする観点から、膜厚が5nm以上15nm以下であることが好ましい。膜厚が5nm未満であると機能が十分に得られず、15nmを超えると、微細化を目指す観点から、レジスト膜厚をが薄くできず好ましくない。   Further, the film thickness of the etching mask film 5 is not particularly limited in the present invention, but the film thickness is 5 nm or more and 15 nm or less from the viewpoint of sufficiently exerting the above function. preferable. If the film thickness is less than 5 nm, sufficient function cannot be obtained, and if it exceeds 15 nm, the resist film thickness cannot be reduced from the viewpoint of miniaturization, which is not preferable.

上記透光性基板1上に上記遮光膜8、並びにエッチングマスク膜5を成膜する方法としては、例えばスパッタ成膜法が好ましく挙げられるが、本発明ではスパッタ成膜法に限定する必要はない。   As a method for forming the light shielding film 8 and the etching mask film 5 on the translucent substrate 1, for example, a sputtering film forming method is preferable, but in the present invention, it is not necessary to be limited to the sputtering film forming method. .

以上説明した本発明のマスクブランクは、とくに微細転写パターンが要求される波長200nm以下の短波長の露光光(ArFエキシマレーザーなど)を露光光源とする露光装置に用いられる転写マスクであって、特にタンタル系材料の遮光膜パターンを備えた基板掘り込みタイプの位相シフトマスクを作製するのに適したマスクブランクである。   The mask blank of the present invention described above is a transfer mask used in an exposure apparatus that uses exposure light (ArF excimer laser or the like) having a short wavelength of 200 nm or less, in which a fine transfer pattern is required, as an exposure light source. This is a mask blank suitable for producing a substrate digging type phase shift mask provided with a light-shielding film pattern of a tantalum material.

また、本発明は、基板掘り込みタイプの位相シフトマスクの製造方法についても提供するものである。
図4は、本発明に係る基板掘り込みタイプの位相シフトマスクの製造工程を示す断面図である。
図4に示す製造工程に従って、本発明に係る基板掘り込みタイプの位相シフトマスクの製造方法を説明する。
本発明に使用するマスクブランク100(図4(a)参照)の構成の詳細は上述したとおりである。
The present invention also provides a method of manufacturing a substrate digging type phase shift mask.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a substrate excavation type phase shift mask according to the present invention.
A method for manufacturing a substrate digging type phase shift mask according to the present invention will be described in accordance with the manufacturing process shown in FIG.
The details of the configuration of the mask blank 100 (see FIG. 4A) used in the present invention are as described above.

まず、上記マスクブランク100上に、例えばポジ型のレジスト膜6を形成する(図4(b)参照)。
次に、このマスクブランク100上に形成したレジスト膜6に対して、所望のパターン描画を行い、描画後、現像処理することにより、所望の転写パターンを有するレジスト膜6aを形成する(図4(c)参照)。
次いで、この転写パターンを有するレジスト膜6aをマスクとして、ドライエッチングによってエッチングマスク膜5に転写パターン5aを形成する(図4(c)参照)。本発明のクロムを主成分とするエッチングマスク膜5に対しては、ドライエッチングガスとして通常塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いるのが好適である。
First, for example, a positive resist film 6 is formed on the mask blank 100 (see FIG. 4B).
Next, a desired pattern is drawn on the resist film 6 formed on the mask blank 100, and after the drawing, development processing is performed to form a resist film 6a having a desired transfer pattern (FIG. 4 ( c)).
Next, using the resist film 6a having this transfer pattern as a mask, a transfer pattern 5a is formed on the etching mask film 5 by dry etching (see FIG. 4C). For the etching mask film 5 containing chromium as a main component of the present invention, it is preferable to use a mixed gas of a chlorine-based gas and an oxygen gas as a dry etching gas.

ここで、残存するレジスト膜6aは剥離してもよい(図4(d)参照)。
次に、上記転写パターンが形成されたエッチングマスク膜5aをマスクとして、遮光膜8のドライエッチングを行う。ドライエッチングガスとして、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスを用いて、遮光膜8のドライエッチングを行う。上記遮光膜8のドライエッチングに用いる塩素系ガスとしては、例えば、Cl、SiCl、CHCl、CHCl、CCl、BClなどが挙げられる。本発明においては、特に透光性基板1に接するタンタル系の遮光膜8を塩素系ガスでドライエッチングすることにより、タンタル系遮光膜8と透光性基板(ガラス基板)1との間で十分なエッチング選択性を得ることができる。こうして、タンタル系遮光膜8に所定の転写パターン8aを形成する(図4(e)参照)。
Here, the remaining resist film 6a may be peeled off (see FIG. 4D).
Next, dry etching of the light shielding film 8 is performed using the etching mask film 5a on which the transfer pattern is formed as a mask. The light-shielding film 8 is dry-etched using a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen as the dry etching gas. Examples of the chlorine-based gas used for the dry etching of the light shielding film 8 include Cl 2 , SiCl 4 , CHCl 3 , CH 2 Cl 2 , CCl 4 , and BCl 3 . In the present invention, the tantalum-based light-shielding film 8 in contact with the light-transmitting substrate 1 is dry-etched with a chlorine-based gas, so that the tantalum-based light-shielding film 8 and the light-transmitting substrate (glass substrate) 1 are sufficient. Etching selectivity can be obtained. Thus, a predetermined transfer pattern 8a is formed on the tantalum-based light shielding film 8 (see FIG. 4E).

なお、本発明においては、クロムを主成分とするエッチングマスク膜5の酸素含有量が30原子%以下であり、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスのドライエッチングに対する十分な耐性を有するため、上記の遮光膜8を酸素を実質的に含有しない塩素系ガスでドライエッチングする際、エッチングマスク膜5のパターンのエッジ部分や表面がエッチングされて減退してしまう問題は起こらない。   In the present invention, the etching mask film 5 containing chromium as a main component has an oxygen content of 30 atomic% or less and has sufficient resistance to dry etching of a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen. When the light shielding film 8 is dry-etched with a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen, there is no problem that the edge portions and the surface of the pattern of the etching mask film 5 are etched and deteriorated.

次に、上記転写パターンが形成されたマスクブランク上に、再び全面にレジスト膜7を形成し(図4(f)参照)、このレジスト膜7に対して、基板掘り込み部(位相シフト部)を形成するための位相シフトパターンの描画を行い、描画後、レジスト膜7を現像処理して位相シフトパターンを有するレジスト膜7aを形成する(図4(g)参照)。
前記のとおり、上記レジスト膜7aは、描画精度等の事情から、本来の基板掘り込み部の幅よりも若干のマージンを見込んで広めのスペース部を形成する。これによって、エッチングマスク膜のパターン5aのエッジ近傍でエッチングマスク膜の表面が露出する部分が生じる。
Next, a resist film 7 is again formed on the entire surface of the mask blank on which the transfer pattern is formed (see FIG. 4F), and a substrate digging portion (phase shift portion) is formed with respect to the resist film 7. A phase shift pattern for forming the pattern is drawn, and after the drawing, the resist film 7 is developed to form a resist film 7a having a phase shift pattern (see FIG. 4G).
As described above, the resist film 7a forms a wider space portion with a margin slightly larger than the width of the original digging portion of the substrate due to circumstances such as drawing accuracy. As a result, a portion where the surface of the etching mask film is exposed in the vicinity of the edge of the pattern 5a of the etching mask film is generated.

次いで、この位相シフトパターンを有するレジスト膜7aをマスクとし、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによって上記透光性基板1を所定深さまで掘り込み、透光性基板1に位相シフトパターン1aを形成する(図4(h)参照)。この時、基板の掘り込み深さが所定深さになるようにエッチング時間を調整する。上記透光性基板1を掘り込むドライエッチングに用いるフッ素系ガスとしては、例えば、CHF、CF、C、Cなどが挙げられる。 Next, using the resist film 7a having the phase shift pattern as a mask, the translucent substrate 1 is dug to a predetermined depth by dry etching using a fluorine-based gas to form the phase shift pattern 1a on the translucent substrate 1. (See FIG. 4 (h)). At this time, the etching time is adjusted so that the digging depth of the substrate becomes a predetermined depth. Examples of the fluorine-based gas used for dry etching for digging the translucent substrate 1 include CHF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , and C 4 F 8 .

最後に、残存するレジスト膜7aを剥離し(図4(i)参照)、さらに表面のエッチングマスク膜5aを例えば前記と同じドライエッチングによって除去することにより、基板掘り込みタイプの型位相シフトマスク200が得られる(図4(j)参照)。   Finally, the remaining resist film 7a is peeled off (see FIG. 4 (i)), and the etching mask film 5a on the surface is removed by, for example, the same dry etching as described above, so that the substrate digging type phase shift mask 200 is obtained. Is obtained (see FIG. 4J).

上記のとおり、上記遮光膜パターン8aを形成後、基板掘り込み部のレジストパターン7aを形成する。しかし、描画精度等の事情から、本来の基板掘り込み部の幅よりも広めのスペース部を形成するため(図4(g))、表面のエッチングマスク膜5aが存在しないと、遮光膜パターン8aのエッジ近傍で遮光膜パターン8aの表面が露出する部分が生じてしまう。続いて、上記基板掘り込み部のレジストパターン7aをマスクとして、ドライエッチングで基板を掘り込むが、基板を掘り込む際のフッ素系ガスによるドライエッチングに対してタンタル系遮光膜は耐性が低いため、上述の事情により露出した遮光膜パターン8aの表面からエッチングされてしまう恐れがある。本発明においては、遮光膜パターン8aの上にフッ素系ガスのドライエッチングに対して耐性を有するエッチングマスク膜5aを積層しているため、遮光膜パターン8aが、基板を掘り込む際のフッ素系ガスによるドライエッチングでエッチングされてしまうことを防止できる。
しかも、前記のとおり、遮光膜パターン8aを形成する際(図4(e))、エッチングマスク膜のパターン5aの減退が起こるようなことがないので、その後の透光性基板1に掘り込み部を形成するためのフッ素系ガスによるドライエッチングの際に、エッチングマスク膜パターン5aの下のタンタル系遮光膜パターン8aがエッチングによるダメージを受けることはない。
As described above, after the formation of the light shielding film pattern 8a, the resist pattern 7a for the substrate digging portion is formed. However, in order to form a space portion wider than the width of the original digging portion due to circumstances such as drawing accuracy (FIG. 4G), the light shielding film pattern 8a is formed unless the surface etching mask film 5a is present. A portion where the surface of the light shielding film pattern 8a is exposed in the vicinity of the edge of is formed. Subsequently, using the resist pattern 7a of the substrate digging portion as a mask, the substrate is dug by dry etching. However, the tantalum-based light-shielding film has low resistance to dry etching by a fluorine-based gas when the substrate is dug. Due to the above circumstances, the exposed surface of the light shielding film pattern 8a may be etched. In the present invention, since the etching mask film 5a having resistance to the dry etching of the fluorine-based gas is laminated on the light-shielding film pattern 8a, the light-shielding film pattern 8a has a fluorine-based gas when the substrate is dug. It is possible to prevent etching by dry etching.
In addition, as described above, when the light shielding film pattern 8a is formed (FIG. 4E), the etching mask film pattern 5a is not reduced, so that the engraved portion is formed in the translucent substrate 1 thereafter. During the dry etching with the fluorine-based gas for forming the tantalum-based light shielding film pattern 8a under the etching mask film pattern 5a, the etching damage is not caused.

以上説明したように、本発明によれば、タンタル系遮光膜とクロム系エッチングマスク膜を積層した構造のマスクブランクを用いて、従来技術の課題であった、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスのドライエッチングによるエッチングマスク膜の減退や、基板を掘り込む際のフッ素系ガスのドライエッチングによる遮光膜のダメージを回避でき、高精度の微細な転写パターン(遮光膜パターン)と、正確に位相差を制御した位相シフトパターンを形成できる基板掘り込みタイプの位相シフトマスクが得られる。   As described above, according to the present invention, using a mask blank having a structure in which a tantalum-based light-shielding film and a chromium-based etching mask film are stacked, a chlorine-based material that does not substantially contain oxygen, which is a problem of the prior art. Reduces the etching mask film due to dry etching of gas and damage to the light shielding film due to dry etching of fluorine-based gas when digging the substrate, and accurately places a precise transfer pattern (light shielding film pattern). A substrate digging type phase shift mask capable of forming a phase shift pattern in which the phase difference is controlled is obtained.

以下、本発明の第2の実施形態を詳述する。
本発明は、タンタル系材料の遮光膜パターンを有する基板掘り込みタイプの位相シフトマスクを作製するのに適したマスクブランクであり、具体的には上記構成7にあるように、透光性基板上に、下層(遮光層)および上層(表面反射防止層)が積層された遮光膜と、エッチングマスク膜とが順に積層された構造であり、前記下層は、前記透光性基板に接して形成され、タンタルを主成分とし、酸素を実質的に含有しない材料からなり、前記エッチングマスク膜は、クロムの含有量が45原子%以上であり、かつ酸素の含有量が30原子%以下の材料からなることを特徴とするものである。
Hereinafter, the second embodiment of the present invention will be described in detail.
The present invention is a mask blank suitable for producing a substrate digging type phase shift mask having a light-shielding film pattern of a tantalum-based material. Specifically, as described in the above configuration 7, In addition, a light shielding film in which a lower layer (light shielding layer) and an upper layer (surface antireflection layer) are laminated, and an etching mask film are sequentially laminated, and the lower layer is formed in contact with the translucent substrate. And the etching mask film is made of a material having a chromium content of 45 atomic% or more and an oxygen content of 30 atomic% or less. It is characterized by this.

図5は、本発明に係るマスクブランクの層構成を示す断面図である。
図5に示す本発明のマスクブランク10は、透光性基板1上に、下層3および上層4が積層された遮光膜2が形成され、さらに該遮光膜2上にエッチングマスク膜5が積層された構造である。上記透光性基板1に関する事項については、第1の実施形態と同様である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the layer structure of the mask blank according to the present invention.
In the mask blank 10 of the present invention shown in FIG. 5, a light shielding film 2 in which a lower layer 3 and an upper layer 4 are laminated is formed on a translucent substrate 1, and an etching mask film 5 is further laminated on the light shielding film 2. Structure. Matters concerning the translucent substrate 1 are the same as those in the first embodiment.

上記下層(遮光層)3は、上記透光性基板1に接して形成されており、タンタルを主成分とし、酸素を実質的に含有しない材料から形成される。上記下層3の材料に関する事項については、第1の実施形態の遮光膜8と同様である。   The lower layer (light shielding layer) 3 is formed in contact with the translucent substrate 1 and is formed of a material containing tantalum as a main component and substantially not containing oxygen. Matters relating to the material of the lower layer 3 are the same as those of the light shielding film 8 of the first embodiment.

上記下層3は、上層(表面反射防止層)4との積層構造において所定の遮光性を有する必要がある。例えば、遮光膜の光学濃度(OD)がArFエキシマレーザー露光光の波長193nmにおいて2.8以上、より好ましくは3.0以上となるように調整される。そのためには、上記下層3は、タンタルを主成分とする材料中に窒素を含有することが好ましい。特に、窒素含有量を62原子%未満(より好ましくは51原子%以下)にすると、所望の遮光性が得られると同時に、下層3の表面粗さをRqで0.60nm以下に抑制することができる。また、窒素含有量を7原子%以上にすると、遮光膜の裏面反射率を40%未満に抑制することができるので好ましい。   The lower layer 3 needs to have a predetermined light shielding property in a laminated structure with the upper layer (surface antireflection layer) 4. For example, the optical density (OD) of the light shielding film is adjusted to be 2.8 or more, more preferably 3.0 or more at the wavelength 193 nm of ArF excimer laser exposure light. For this purpose, the lower layer 3 preferably contains nitrogen in a material mainly composed of tantalum. In particular, when the nitrogen content is less than 62 atomic% (more preferably 51 atomic% or less), desired light shielding properties can be obtained, and at the same time, the surface roughness of the lower layer 3 can be suppressed to 0.60 nm or less by Rq. it can. Further, it is preferable that the nitrogen content is 7 atomic% or more because the back surface reflectance of the light shielding film can be suppressed to less than 40%.

上記上層(表面反射防止層)4は、タンタルを主成分とし、酸素を含有する材料、遷移金属とケイ素を含有する材料などから形成される。上記の遷移金属としては、タンタル、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム、チタン、ニッケル、クロム、バナジウム、鉄、亜鉛、ニオブ、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、イリジウム、銀、金、白金などが挙げられる。特に、タンタルを主成分とし、酸素を含有する材料で上層を形成する場合、透光性基板上に遮光膜をスパッタリング法で成膜する際、下層と上層を同じタンタル系材料のターゲットを使用できるため好ましい。上記タンタルを主成分とする材料としては、例えば、タンタル単体、あるいはタンタルに、窒素、ホウ素、炭素などの元素から選ばれる1種以上の元素を添加したタンタル化合物等が挙げられる。また、タンタルを主成分とし、ハフニウム、ジルコニウム、モリブデン等から選ばれる1種以上の金属を含有させた合金、あるいは、この合金に窒素、ホウ素、炭素などから選ばれる1種以上の元素を添加した化合物等も挙げられる。   The upper layer (surface antireflection layer) 4 is formed of a material containing tantalum as a main component and containing oxygen, a material containing a transition metal and silicon, or the like. Examples of the transition metal include tantalum, molybdenum, zirconium, hafnium, titanium, nickel, chromium, vanadium, iron, zinc, niobium, ruthenium, rhodium, palladium, tungsten, iridium, silver, gold, platinum, and the like. In particular, when the upper layer is formed of a material containing tantalum as a main component and containing oxygen, a target of the same tantalum material can be used for the lower layer and the upper layer when the light shielding film is formed on the translucent substrate by the sputtering method. Therefore, it is preferable. Examples of the material mainly containing tantalum include tantalum alone or a tantalum compound in which one or more elements selected from elements such as nitrogen, boron, and carbon are added to tantalum. Also, an alloy containing tantalum as a main component and containing one or more metals selected from hafnium, zirconium, molybdenum, or the like, or one or more elements selected from nitrogen, boron, carbon, etc. are added to this alloy. A compound etc. are also mentioned.

上記マスクブランクの遮光膜2をタンタルを主成分とする材料(以下、適宜「タンタル系材料」とも呼ぶ。)で形成し、かつ、ある程度以上の表面反射防止機能を有する遮光膜を構成する場合、少なくとも下層(遮光層)3と上層(表面反射防止層)4の積層構造にする必要があり、その上層4には、タンタル系材料に酸素を含有する材料(例えば酸化したタンタル)を用いることが好適である。例えば酸化タンタルは、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスに対するエッチングレートが著しく遅くドライエッチングが困難な材料であるため、本発明においてはフッ素系ガスによるドライエッチングでエッチングすることになる。   When the light shielding film 2 of the mask blank is formed of a material containing tantalum as a main component (hereinafter also referred to as “tantalum-based material” as appropriate) and a light shielding film having a surface antireflection function of a certain degree or more is configured. At least a lower layer (light-shielding layer) 3 and an upper layer (surface antireflection layer) 4 need to be laminated. For the upper layer 4, a tantalum-based material containing oxygen (for example, oxidized tantalum) is used. Is preferred. For example, tantalum oxide is a material that has a remarkably slow etching rate with respect to a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen and is difficult to dry-etch. Therefore, in the present invention, etching is performed by dry etching with a fluorine-based gas.

上記上層4は、酸素含有量が50原子%以上であることが好ましい。酸素含有量を50原子%以上にすると、遮光膜の表面反射率を30%未満に抑制することができるので好ましい。   The upper layer 4 preferably has an oxygen content of 50 atomic% or more. An oxygen content of 50 atomic% or more is preferable because the surface reflectance of the light shielding film can be suppressed to less than 30%.

また、上記上層4は、上記下層3とは反対側に表層に、層中の酸素含有量が60原子%以上の高酸化層が形成されていることが好ましい。なお、上記下層とは反対側の表層とは、上層4における上記下層3側とは反対側に位置する表面を含み、この表面から一定深さの層のことを指すものとする。   The upper layer 4 is preferably formed on the surface opposite to the lower layer 3 with a highly oxidized layer having an oxygen content of 60 atomic% or more on the surface layer. The surface layer opposite to the lower layer includes a surface of the upper layer 4 located on the opposite side of the lower layer 3 side, and refers to a layer having a certain depth from this surface.

上記上層4の上記表層に高酸化層が形成されていることにより、作製された位相シフトマスクの温水耐性や耐薬品性、さらには例えばArFエキシマレーザーなどの波長200nm以下の短波長露光光に対する照射耐性を向上させることができる。エッチングマスク膜5は、位相シフトマスク作製の最終段階で、酸素と塩素の混合ガスによるドライエッチングによって除去される。高酸化層は、その他の上層よりも酸素と塩素の混合ガスによるドライエッチングに対する耐性が高い。このため、上層表面のドライエッチングによるダメージを最小限に抑制できる。   Due to the formation of a highly oxidized layer on the surface layer of the upper layer 4, the produced phase shift mask is resistant to hot water and chemicals, and moreover, for example, irradiation with short wavelength exposure light having a wavelength of 200 nm or less such as ArF excimer laser Resistance can be improved. The etching mask film 5 is removed by dry etching with a mixed gas of oxygen and chlorine at the final stage of the production of the phase shift mask. The highly oxidized layer is more resistant to dry etching with a mixed gas of oxygen and chlorine than the other upper layers. For this reason, damage due to dry etching of the upper surface can be minimized.

高酸化層の関する事項については、第1の実施形態の遮光膜8の高酸化層と同様である。上記高酸化層は、上記のような作用効果が十分に得られるようにするためには、厚さが1.5nm以上4nm以下とすることが好ましい。厚さが1.5nm未満では効果が十分に得られず、4nmを超えると表面反射率に与える影響が大きくなり、所定の表面反射率を得るための制御が難しくなる。なお、遮光膜全体の光学濃度確保、耐薬性、ArF耐光性、酸素と塩素の混合ガスによるドライエッチング耐性の向上の各観点間のバランスを考慮すると、高酸化層の厚さは、1.5nm以上3nm以下とするのがより好ましい。   Matters relating to the high oxide layer are the same as those of the high oxide layer of the light shielding film 8 of the first embodiment. The high oxide layer preferably has a thickness of 1.5 nm or more and 4 nm or less in order to obtain the above-described effects. If the thickness is less than 1.5 nm, sufficient effects cannot be obtained, and if it exceeds 4 nm, the influence on the surface reflectance becomes large, and control for obtaining a predetermined surface reflectance becomes difficult. The thickness of the high oxide layer is 1.5 nm considering the balance between the viewpoints of ensuring the optical density of the entire light-shielding film, chemical resistance, ArF light resistance, and improving dry etching resistance with a mixed gas of oxygen and chlorine. More preferably, the thickness is 3 nm or less.

また、上記下層(遮光層)3および上層(表面反射防止層)4の積層構造からなる上記遮光膜2は、膜厚が60nm未満であることが好ましい。なお、上層は、表面反射防止機能を持たせるために光学濃度が低くなるため、その機能を発揮できれば、極力薄い膜厚であることが望まれる。例えば、上層は、5nm〜15nmであることが望まれ、5nm〜10nmであるとより望ましい。   Moreover, it is preferable that the said light shielding film 2 consisting of the laminated structure of the said lower layer (light shielding layer) 3 and the upper layer (surface antireflection layer) 4 is less than 60 nm. The upper layer has a low optical density in order to provide a surface antireflection function. Therefore, it is desirable that the upper layer be as thin as possible if the function can be exhibited. For example, the upper layer is desirably 5 nm to 15 nm, and more desirably 5 nm to 10 nm.

上記エッチングマスク膜5は、マスク作製工程(詳しくは後で説明する)において、遮光膜パターンが、基板を掘り込む際のフッ素系ガスによるドライエッチングでエッチングされてしまうことを防止する機能とを有する。前にも説明したとおり、エッチングマスク膜5がない構成の場合、遮光膜パターンを形成後、基板掘り込み部のレジストパターンを形成するが、描画精度等の事情から、本来の基板掘り込み部の幅よりもマージンを含めた広めのスペース部を形成するため、遮光膜パターンのエッジ近傍で遮光膜(上層)の表面が露出する部分が生じてしまい、続いて、基板を掘り込む際のフッ素系ガスによるドライエッチングによって、露出した遮光膜(上層)の表面から下層までがエッチングされてしまう恐れがある。本発明においては、遮光膜2の上に上記エッチングマスク膜5を積層することにより、遮光膜パターンが、基板を掘り込む際のフッ素系ガスによるドライエッチングでエッチングされてしまうことを防止できる。さらに、上記エッチングマスク膜5は、遮光層3と表面反射防止層4の積層からなる遮光膜2に転写パターンを形成する際のエッチングマスクとしての機能も有する。   The etching mask film 5 has a function of preventing the light-shielding film pattern from being etched by dry etching with a fluorine-based gas when the substrate is dug in a mask manufacturing process (described in detail later). . As described above, in the case of the configuration without the etching mask film 5, the resist pattern of the substrate digging portion is formed after forming the light shielding film pattern. However, due to circumstances such as drawing accuracy, the original digging portion of the substrate digging portion is formed. Since a wider space part including the margin than the width is formed, a part where the surface of the light shielding film (upper layer) is exposed is formed near the edge of the light shielding film pattern, and then the fluorine system when the substrate is dug. By dry etching with gas, there is a possibility that the exposed light shielding film (upper layer) from the surface to the lower layer may be etched. In the present invention, by laminating the etching mask film 5 on the light shielding film 2, it is possible to prevent the light shielding film pattern from being etched by dry etching with a fluorine-based gas when the substrate is dug. Further, the etching mask film 5 also has a function as an etching mask when a transfer pattern is formed on the light shielding film 2 formed by stacking the light shielding layer 3 and the surface antireflection layer 4.

従って、上記エッチングマスク膜5は、例えば酸化タンタルの上層4や透光性基板1をエッチングする際のフッ素系ガスによるドライエッチングに対して耐性を有する必要があるだけでなく、例えば窒化タンタルの下層3をエッチングする際の酸素を実質的に含有しない塩素系ガスによるドライエッチングに対しても耐性を有する必要がある。同時に、これらのエッチングガス以外でドライエッチングが可能な材料である必要もある。その他、エッチングマスク膜5に関する事項については、第1の実施形態のエッチングマスク膜5と同様である。   Therefore, the etching mask film 5 needs not only to have resistance to dry etching with a fluorine-based gas when etching the upper layer 4 of tantalum oxide or the translucent substrate 1, for example, but also, for example, a lower layer of tantalum nitride. It is necessary to have resistance to dry etching with a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen when etching 3. At the same time, it is also necessary to be a material that can be dry-etched by other than these etching gases. Other matters relating to the etching mask film 5 are the same as those of the etching mask film 5 of the first embodiment.

上記透光性基板1上に上記下層3および上層4を積層した遮光膜2、並びにエッチングマスク膜5を成膜する方法としては、例えばスパッタ成膜法が好ましく挙げられるが、本発明ではスパッタ成膜法に限定する必要はない。   As a method for forming the light-shielding film 2 in which the lower layer 3 and the upper layer 4 are laminated on the translucent substrate 1 and the etching mask film 5, for example, a sputtering film forming method is preferable. It is not necessary to limit to the membrane method.

以上説明した本発明のマスクブランクは、とくに微細転写パターンが要求される波長200nm以下の短波長の露光光(ArFエキシマレーザーなど)を露光光源とする露光装置に用いられる転写マスクであって、特にタンタル系材料の下層を有する遮光膜パターンを備えた基板掘り込みタイプの位相シフトマスクを作製するのに適したマスクブランクである。   The mask blank of the present invention described above is a transfer mask used in an exposure apparatus that uses exposure light (ArF excimer laser or the like) having a short wavelength of 200 nm or less, in which a fine transfer pattern is required, as an exposure light source. This is a mask blank suitable for manufacturing a substrate digging type phase shift mask having a light shielding film pattern having a lower layer of a tantalum material.

また、本発明は、基板掘り込みタイプの位相シフトマスクの製造方法についても提供するものである。
図6は、本発明に係る基板掘り込みタイプの位相シフトマスクの製造工程を示す断面図である。
図6に示す製造工程に従って、本発明に係る基板掘り込みタイプの位相シフトマスクの製造方法を説明する。
本発明に使用するマスクブランク10(図6(a)参照)の構成の詳細は上述したとおりである。
The present invention also provides a method of manufacturing a substrate digging type phase shift mask.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a substrate excavation type phase shift mask according to the present invention.
In accordance with the manufacturing process shown in FIG. 6, a method for manufacturing a substrate digging type phase shift mask according to the present invention will be described.
Details of the configuration of the mask blank 10 (see FIG. 6A) used in the present invention are as described above.

まず、上記マスクブランク10上に、例えばポジ型のレジスト膜6を形成する(図6(b)参照)。
次に、このマスクブランク10上に形成したレジスト膜6に対して、所望のパターン描画を行い、描画後、現像処理することにより、所望の転写パターンを有するレジスト膜6aを形成する(図6(c)参照)。
次いで、この転写パターンを有するレジスト膜6aをマスクとして、ドライエッチングによってエッチングマスク膜5に転写パターン5aを形成する(図6(c)参照)。本発明のクロムを主成分とするエッチングマスク膜5に対しては、ドライエッチングガスとして通常塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いるのが好適である。
First, for example, a positive resist film 6 is formed on the mask blank 10 (see FIG. 6B).
Next, a desired pattern is drawn on the resist film 6 formed on the mask blank 10, and after the drawing, development processing is performed to form a resist film 6a having a desired transfer pattern (FIG. 6 ( c)).
Next, using the resist film 6a having this transfer pattern as a mask, a transfer pattern 5a is formed on the etching mask film 5 by dry etching (see FIG. 6C). For the etching mask film 5 containing chromium as a main component of the present invention, it is preferable to use a mixed gas of a chlorine-based gas and an oxygen gas as a dry etching gas.

ここで、残存するレジスト膜6aは剥離してもよい(図6(d)参照)。
次に、上記転写パターンが形成されたエッチングマスク膜5aをマスクとして、遮光膜2のドライエッチングを行う。まず、ドライエッチングガスとして、フッ素系ガスを用いて、上層の表面反射防止層4のドライエッチングを行い、続いて、ドライエッチングガスとして、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスを用いて、下層の遮光層3のドライエッチングを行う。上記表面反射防止層4のドライエッチングに用いるフッ素系ガスに関しては、第1の実施形態で透光性基板1をドライエッチングする際に用いられたものが適用できる。また、上記遮光層3のドライエッチングに用いる塩素系ガスに関しては、第1の実施形態で遮光膜8をドライエッチングする際に用いられたものが適用できる。本発明においては、特に透光性基板1に接するタンタル系の遮光層3を塩素系ガスでドライエッチングすることにより、タンタル系遮光層3と透光性基板(ガラス基板)1との間で十分なエッチング選択性を得ることができる。こうして、遮光層3と表面反射防止層4の積層構造のタンタル系遮光膜2に所定の転写パターン(遮光層パターン3aと表面反射防止層パターン4aの積層からなる遮光膜パターン)2aを形成する(図6(e)参照)。
Here, the remaining resist film 6a may be peeled off (see FIG. 6D).
Next, dry etching of the light shielding film 2 is performed using the etching mask film 5a on which the transfer pattern is formed as a mask. First, the upper surface antireflection layer 4 is dry-etched using a fluorine-based gas as a dry etching gas, and then a lower layer is formed using a chlorine-based gas substantially free of oxygen as a dry etching gas. The light shielding layer 3 is dry-etched. As the fluorine-based gas used for the dry etching of the surface antireflection layer 4, the one used when the light-transmitting substrate 1 is dry-etched in the first embodiment can be applied. As the chlorine-based gas used for the dry etching of the light shielding layer 3, the one used when the light shielding film 8 is dry etched in the first embodiment can be applied. In the present invention, the tantalum-based light-shielding layer 3 in contact with the light-transmitting substrate 1 is dry-etched with a chlorine-based gas, so that the tantalum-based light-shielding layer 3 and the light-transmitting substrate (glass substrate) 1 are sufficient. Etching selectivity can be obtained. Thus, a predetermined transfer pattern (light-shielding film pattern composed of a laminate of the light-shielding layer pattern 3a and the surface anti-reflection layer pattern 4a) 2a is formed on the tantalum-based light-shielding film 2 having a laminated structure of the light-shielding layer 3 and the surface anti-reflection layer 4 ( (Refer FIG.6 (e)).

なお、本発明においては、クロムを主成分とするエッチングマスク膜5の酸素含有量が30原子%以下であり、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスのドライエッチングに対する十分な耐性を有するため、上記の遮光膜2の下層のタンタル系遮光層3を酸素を実質的に含有しない塩素系ガスでドライエッチングする際、エッチングマスク膜5のパターンのエッジ部分や表面がエッチングされて減退してしまう問題は起こらない。   In the present invention, the etching mask film 5 containing chromium as a main component has an oxygen content of 30 atomic% or less and has sufficient resistance to dry etching of a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen. When the tantalum-based light-shielding layer 3 under the light-shielding film 2 is dry-etched with a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen, the edge portion and surface of the pattern of the etching mask film 5 are etched and deteriorated. Does not happen.

次に、上記転写パターンが形成されたマスクブランク上に、再び全面にレジスト膜7を形成し(図6(f)参照)、このレジスト膜7に対して、基板掘り込み部(位相シフト部)を形成するための位相シフトパターンの描画を行い、描画後、レジスト膜7を現像処理して位相シフトパターンを有するレジスト膜7aを形成する(図6(g)参照)。
前記のとおり、上記レジスト膜7aは、描画精度等の事情から、本来の基板掘り込み部の幅よりも若干のマージンを見込んで広めのスペース部を形成する。これによって、エッチングマスク膜のパターン5aのエッジ近傍でエッチングマスク膜の表面が露出する部分が生じる。
Next, a resist film 7 is again formed on the entire surface of the mask blank on which the transfer pattern is formed (see FIG. 6F), and a substrate digging portion (phase shift portion) is formed with respect to the resist film 7. A phase shift pattern for forming the film is drawn, and after the drawing, the resist film 7 is developed to form a resist film 7a having a phase shift pattern (see FIG. 6G).
As described above, the resist film 7a forms a wider space portion with a margin slightly larger than the width of the original digging portion of the substrate due to circumstances such as drawing accuracy. As a result, a portion where the surface of the etching mask film is exposed in the vicinity of the edge of the pattern 5a of the etching mask film is generated.

次いで、この位相シフトパターンを有するレジスト膜7aをマスクとし、フッ素系ガス(例えば前記のCFガス)を用いたドライエッチングによって上記透光性基板1を所定深さまで掘り込み、透光性基板1に位相シフトパターン1aを形成する(図6(h)参照)。この時、基板の掘り込み深さが所定深さになるようにエッチング時間を調整する。 Next, using the resist film 7a having this phase shift pattern as a mask, the translucent substrate 1 is dug to a predetermined depth by dry etching using a fluorine-based gas (for example, the above-mentioned CF 4 gas). Then, the phase shift pattern 1a is formed (see FIG. 6H). At this time, the etching time is adjusted so that the digging depth of the substrate becomes a predetermined depth.

最後に、残存するレジスト膜7aを剥離し(図6(i)参照)、さらに表面のエッチングマスク膜5aを例えば前記と同じドライエッチングによって除去することにより、基板掘り込みタイプの型位相シフトマスク20が得られる(図6(j)参照)。   Finally, the remaining resist film 7a is peeled off (see FIG. 6 (i)), and the etching mask film 5a on the surface is removed by, for example, the same dry etching as described above, so that the substrate digging type phase shift mask 20 is obtained. Is obtained (see FIG. 6 (j)).

上記のとおり、上記遮光膜パターン2aを形成後、基板掘り込み部のレジストパターン7aを形成するが、描画精度等の事情から、本来の基板掘り込み部の幅よりも広めのスペース部を形成するため(図6(g))、表面のエッチングマスク膜5aが存在しないと、遮光膜パターン2aのエッジ近傍で遮光膜パターン2a(表面反射防止層パターン4a)の表面が露出する部分が生じてしまう。続いて、上記基板掘り込み部のレジストパターン7aをマスクとして、ドライエッチングで基板を掘り込むが、基板を掘り込む際のフッ素系ガスによるドライエッチングに対してタンタル系遮光膜は耐性が低いため、上述の事情により露出した遮光膜パターン2a(表面反射防止層パターン4a)の表面がエッチングされてしまう恐れがある。本発明においては、遮光膜パターン2aの上にフッ素系ガスのドライエッチングに対して耐性を有するエッチングマスク膜5aを積層しているため、遮光膜パターン2aが、基板を掘り込む際のフッ素系ガスによるドライエッチングでエッチングされてしまうことを防止できる。
しかも、前記のとおり、遮光膜パターン2aを形成する際(図6(e))、エッチングマスク膜のパターン5aの減退が起こるようなことがないので、その後の透光性基板1に掘り込み部を形成するためのフッ素系ガスによるドライエッチングの際に、エッチングマスク膜パターン5aの下のタンタル系遮光膜パターン2a(特に直下の表面反射防止層パターン4a)がエッチングによるダメージを受けることはない。
As described above, after forming the light shielding film pattern 2a, the resist pattern 7a of the substrate digging portion is formed. However, a space portion wider than the width of the original digging portion of the substrate is formed due to circumstances such as drawing accuracy. Therefore (FIG. 6G), if the surface etching mask film 5a does not exist, a portion where the surface of the light shielding film pattern 2a (surface antireflection layer pattern 4a) is exposed near the edge of the light shielding film pattern 2a is generated. . Subsequently, using the resist pattern 7a of the substrate digging portion as a mask, the substrate is dug by dry etching. However, the tantalum-based light-shielding film has low resistance to dry etching by a fluorine-based gas when the substrate is dug. The exposed surface of the light shielding film pattern 2a (surface antireflection layer pattern 4a) may be etched due to the above circumstances. In the present invention, since the etching mask film 5a having resistance to the dry etching of the fluorine-based gas is laminated on the light-shielding film pattern 2a, the light-shielding film pattern 2a has a fluorine-based gas when the substrate is dug. It is possible to prevent etching by dry etching.
In addition, as described above, when the light shielding film pattern 2a is formed (FIG. 6E), the etching mask film pattern 5a does not deteriorate, so that the engraved portion is formed in the translucent substrate 1 thereafter. During dry etching with a fluorine-based gas for forming the tantalum-based light-shielding film pattern 2a under the etching mask film pattern 5a (particularly the surface antireflection layer pattern 4a immediately below) is not damaged by etching.

以上説明したように、本発明によれば、酸素を実質的に含有しないタンタル系材料の下層を有する遮光膜とクロム系エッチングマスク膜を積層した構造のマスクブランクを用いて、従来技術の課題であった、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスのドライエッチングによるエッチングマスク膜の減退や、基板を掘り込む際のフッ素系ガスのドライエッチングによる遮光膜のダメージを回避でき、高精度の微細な転写パターン(遮光膜パターン)と、正確に位相差を制御した位相シフトパターンを形成できる基板掘り込みタイプの位相シフトマスクが得られる。   As described above, according to the present invention, a mask blank having a structure in which a light-shielding film having a lower layer of a tantalum-based material that does not substantially contain oxygen and a chromium-based etching mask film is used. It is possible to avoid deterioration of the etching mask film due to dry etching of chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen, and damage to the light-shielding film due to dry etching of fluorine-based gas when digging the substrate. A substrate digging type phase shift mask capable of forming a transfer pattern (light shielding film pattern) and a phase shift pattern in which the phase difference is accurately controlled is obtained.

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。
(実施例1)
以下のようにしてマスクブランクを作製した。
使用する基板は、合成石英ガラス基板(大きさ152.4mm×152.4mm、厚さ6.35mm)である。
上記ガラス基板を所定の成膜装置(スパッタ装置)内に投入し、ガラス基板上に、以下の遮光膜を成膜した。
具体的には、スパッタターゲットにタンタル(Ta)ターゲットを用い、キセノン(Xe)と窒素(N)との混合ガス雰囲気とし、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、膜厚48nmのTaN膜(膜組成 Ta=85原子%,N=15原子%)を成膜し、タンタル系遮光膜を形成した。遮光膜の膜組成は、AES(オージェ電子分光法)による分析結果である。
Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Example 1
A mask blank was produced as follows.
The substrate to be used is a synthetic quartz glass substrate (size: 152.4 mm × 152.4 mm, thickness: 6.35 mm).
The glass substrate was put into a predetermined film forming apparatus (sputtering apparatus), and the following light shielding film was formed on the glass substrate.
Specifically, a tantalum (Ta) target is used as a sputtering target, a mixed gas atmosphere of xenon (Xe) and nitrogen (N 2 ) is used, and a 48 nm-thick TaN film (film) is formed by reactive sputtering (DC sputtering). (Ta = 85 atomic%, N = 15 atomic%) was formed to form a tantalum-based light-shielding film. The film composition of the light-shielding film is an analysis result by AES (Auger electron spectroscopy).

ここで、上記タンタル系遮光膜を形成した基板を成膜装置から一旦取り出し、自然酸化が進行する前(例えば成膜後1時間以内)に又は成膜後自然酸化が進行しない環境下で保管した後に、90℃の脱イオン水(DI water:deionized water)に120分間浸漬し、温水処理(表面処理)を行った。温水処理後のタンタル系遮光膜について、AESによる分析を行ったところ、この遮光膜の表層(ガラス基板とは反対側の表層)には厚さが2nmの高酸化層の形成が確認された。この高酸化層の酸素含有量は71.4%〜67原子%であった。このタンタル系遮光膜は、光学濃度(OD)がArFエキシマレーザー露光光の波長193nmにおいて3.0となるように調整されている。   Here, the substrate on which the tantalum-based light-shielding film is formed is once taken out from the film forming apparatus and stored before natural oxidation proceeds (for example, within 1 hour after film formation) or in an environment where natural oxidation does not proceed after film formation. Later, it was immersed in deionized water (DI water: deionized water) at 90 ° C. for 120 minutes to perform hot water treatment (surface treatment). When the tantalum-based light-shielding film after the hot water treatment was analyzed by AES, it was confirmed that a highly oxidized layer having a thickness of 2 nm was formed on the surface layer of the light-shielding film (the surface layer opposite to the glass substrate). The oxygen content of this highly oxidized layer was 71.4% to 67 atomic%. This tantalum-based light-shielding film is adjusted so that the optical density (OD) is 3.0 at a wavelength of 193 nm of ArF excimer laser exposure light.

次に、上記タンタル系遮光膜を形成した基板を再び成膜装置内に投入し、タンタル系遮光膜の上に、以下のエッチングマスク膜を成膜した。
具体的には、スパッタターゲットにクロム(Cr)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)と窒素(N2)と二酸化炭素(CO)とヘリウム(He)との混合ガス雰囲気とし、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、膜厚10nmのCrOCN膜(エッチングマスク膜,膜組成 Cr=48.9原子%,O=26.4原子%,C=10.6原子%,N=14.1原子%)を成膜した。なお、各層の膜組成は、RBS(ラザフォード後方散乱分析法)による分析結果である。
Next, the substrate on which the tantalum-based light-shielding film was formed was again put into the film forming apparatus, and the following etching mask film was formed on the tantalum-based light-shielding film.
Specifically, a chromium (Cr) target is used as a sputtering target, and a mixed gas atmosphere of argon (Ar), nitrogen (N 2), carbon dioxide (CO 2 ), and helium (He) is used, and reactive sputtering (DC sputtering) is performed. ) To form a 10 nm thick CrOCN film (etching mask film, film composition Cr = 48.9 atomic%, O = 26.4 atomic%, C = 10.6 atomic%, N = 14.1 atomic%). Filmed. In addition, the film | membrane composition of each layer is an analysis result by RBS (Rutherford backscattering analysis method).

以上のようにして、ガラス基板上にTaN遮光膜およびCrOCNエッチングマスク膜を順に積層したマスクブランクを作製した。   As described above, a mask blank in which a TaN light-shielding film and a CrOCN etching mask film were sequentially laminated on a glass substrate was produced.

次に、上記のマスクブランクを用いて、前述の図4に示す工程に従って基板掘り込みタイプのレベンソン型位相シフトマスクを作製した。
まず、上記マスクブランク上に、レジスト膜として、電子線描画用化学増幅型ポジレジスト膜(富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製 PRL009)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。上記レジス膜を塗布後、所定の加熱乾燥処理を行った。レジスト膜の膜厚は100nmとした。
Next, using the above mask blank, a substrate digging type Levenson type phase shift mask was fabricated according to the process shown in FIG.
First, a chemically amplified positive resist film for electron beam drawing (PRL009 manufactured by Fuji Film Electronics Materials) was formed as a resist film on the mask blank. The resist film was formed by spin coating using a spinner (rotary coating apparatus). After applying the resist film, a predetermined heat drying treatment was performed. The film thickness of the resist film was 100 nm.

次に上記マスクブランク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、DRAM hp45nmのライン&スペース(L&S)パターンを含む転写パターンの描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターンを形成した。
次に、上記レジストパターンをマスクとして、エッチングマスク膜のドライエッチングを行い、エッチングマスク膜に所定の転写パターンを形成した。ドライエッチングガスとして、ClとOの混合ガスを用いた。
Next, a transfer pattern including a DRAM hp45 nm line and space (L & S) pattern is drawn on the resist film formed on the mask blank using an electron beam drawing apparatus, and then developed with a predetermined developer. Thus, a resist pattern was formed.
Next, using the resist pattern as a mask, the etching mask film was dry-etched to form a predetermined transfer pattern on the etching mask film. A mixed gas of Cl 2 and O 2 was used as a dry etching gas.

次に、残存する上記レジストパターンを剥離した後、上記転写パターンが形成されたエッチングマスク膜をマスクとして、遮光膜のドライエッチングを行った。ドライエッチングガスとして、酸素を含有しないClガスを用いた。こうして、TaN遮光膜に所定の転写パターン(遮光膜パターン)を形成した。
別のマスクブランクを用い、同様の条件でエッチングマスク膜に形成した上記転写パターンを破断し、透過型電子顕微鏡(TEM)によって詳細に観察したところ、エッチングマスク膜のパターンエッジ部分や表面での減退は観察されなかった。
Next, after removing the remaining resist pattern, the light shielding film was dry etched using the etching mask film on which the transfer pattern was formed as a mask. As a dry etching gas, a Cl 2 gas containing no oxygen was used. Thus, a predetermined transfer pattern (light shielding film pattern) was formed on the TaN light shielding film.
Using another mask blank, the transfer pattern formed on the etching mask film under the same conditions was broken and observed in detail with a transmission electron microscope (TEM). Was not observed.

次に、再び全面に上記と同じレジスト膜を形成し、基板掘り込み部(位相シフト部)を形成するための位相シフトパターンの描画を行い、描画後、レジスト膜を現像して位相シフトパターンを有するレジストパターンを形成した。
次いで、この位相シフトパターンを有するレジストパターンをマスクとし、フッ素系ガス(CFガス)を用いたドライエッチングによって上記ガラス基板を所定深さまで掘り込み、ガラス基板に位相シフトパターンを形成した。この時、基板の掘り込み深さが173nmになるようにエッチング時間を調整した。
Next, the same resist film as above is formed again on the entire surface, and a phase shift pattern is drawn to form a substrate digging portion (phase shift portion). After the drawing, the resist film is developed to form a phase shift pattern. A resist pattern was formed.
Next, using the resist pattern having the phase shift pattern as a mask, the glass substrate was dug to a predetermined depth by dry etching using a fluorine-based gas (CF 4 gas) to form a phase shift pattern on the glass substrate. At this time, the etching time was adjusted so that the digging depth of the substrate was 173 nm.

残存するレジストパターンを剥離し、さらに表面のエッチングマスク膜を前記と同じドライエッチングによって除去し、レベンソン型位相シフトマスクを得た。
こうして得られた位相シフトマスクは、DRAM hp45nmのL&Sパターンを含む微細パターンが良好なパターン精度で形成されており、タンタル系遮光膜パターンのエッチングダメージは全く認められなかった。また、基板に形成された位相シフトパターンの断面形状を確認するため、上記と全く同様に作製した評価用の位相シフトマスクを破断し、透過型電子顕微鏡(TEM)によるパターン断面の観察を行ったところ、掘り込み部と非掘り込み部との間での基板厚さは所定値に正確に制御されており、パターンの深さも均一であることを確認した。
The remaining resist pattern was peeled off, and the etching mask film on the surface was removed by the same dry etching as above to obtain a Levenson type phase shift mask.
In the phase shift mask thus obtained, a fine pattern including an L & S pattern of DRAM hp45 nm was formed with good pattern accuracy, and no etching damage of the tantalum-based light shielding film pattern was observed. Further, in order to confirm the cross-sectional shape of the phase shift pattern formed on the substrate, the phase shift mask for evaluation prepared in the same manner as above was broken, and the pattern cross section was observed with a transmission electron microscope (TEM). However, it was confirmed that the substrate thickness between the digging portion and the non-digging portion was accurately controlled to a predetermined value, and the pattern depth was uniform.

次に得られたレベンソン型位相シフトマスクを用いて、転写対象物である半導体ウェハ上のレジスト膜に対して、転写パターンを露光転写する工程を行った。露光装置には、ArFエキシマレーザーを光源とし、輪帯照明(Annular Illumination)が用いられた液浸方式のものを使用した。具体的には、露光装置のマスクステージに、この実施例1のレベンソン型位相シフトマスクをセットし、半導体ウェハ上のArF液浸露光用のレジスト膜に対して、露光転写を行った。露光後のレジスト膜に対して、所定の現像処理を行い、レジストパターンを形成した。さらに、レジストパターンを用いて、半導体ウェハ上にDRAM hp45nmのL&Sパターンを含む回路パターンを形成した。   Next, using the obtained Levenson-type phase shift mask, a step of exposing and transferring the transfer pattern to the resist film on the semiconductor wafer that is the transfer target was performed. As the exposure apparatus, an immersion type apparatus using an ArF excimer laser as a light source and annular illumination was used. Specifically, the Levenson type phase shift mask of Example 1 was set on the mask stage of the exposure apparatus, and exposure transfer was performed on the resist film for ArF immersion exposure on the semiconductor wafer. The resist film after the exposure was subjected to a predetermined development process to form a resist pattern. Furthermore, a circuit pattern including an L & S pattern of DRAM hp 45 nm was formed on the semiconductor wafer using the resist pattern.

得られた半導体ウェハ上の回路パターンを透過型電子顕微鏡(TEM)で確認したところ、DRAM hp45nmのL&Sパターンの仕様を十分に満たしていた。すなわち、この実施例1のレベンソン型位相シフトマスクは、半導体ウェハ上にDRAM hp45nmのL&Sパターンを含む回路パターンを転写することが十分に可能であることが確認できた。   When the circuit pattern on the obtained semiconductor wafer was confirmed with a transmission electron microscope (TEM), the specification of the DRAM hp45 nm L & S pattern was sufficiently satisfied. That is, it has been confirmed that the Levenson type phase shift mask of Example 1 can sufficiently transfer a circuit pattern including an L & S pattern of DRAM hp45 nm onto a semiconductor wafer.

(実施例2)
以下のようにしてマスクブランクを作製した。
使用する基板は、合成石英ガラス基板(大きさ152.4mm×152.4mm、厚さ6.35mm)である。
上記ガラス基板を所定の成膜装置(スパッタ装置)内に投入し、ガラス基板上に、以下の遮光膜を成膜した。
具体的には、スパッタターゲットにタンタル(Ta)ターゲットを用い、キセノン(Xe)と窒素(N)との混合ガス雰囲気とし、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、膜厚42nmのTaN層(下層:遮光層,膜組成 Ta=85原子%,N=15原子%)を成膜した。続いて、アルゴン(Ar)と酸素(O)との混合ガス雰囲気とし、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、膜厚9nmのTaO層(上層:表面反射防止層,膜組成 Ta=39原子%,O=59原子%)を成膜し、合計膜厚50nmの2層積層構造のタンタル系遮光膜を形成した。なお、各層の膜組成は、AES(オージェ電子分光法)による分析結果である。
(Example 2)
A mask blank was produced as follows.
The substrate to be used is a synthetic quartz glass substrate (size: 152.4 mm × 152.4 mm, thickness: 6.35 mm).
The glass substrate was put into a predetermined film forming apparatus (sputtering apparatus), and the following light shielding film was formed on the glass substrate.
Specifically, a tantalum (Ta) target is used as a sputtering target, a mixed gas atmosphere of xenon (Xe) and nitrogen (N 2 ) is used, and a 42 nm-thick TaN layer (lower layer) is formed by reactive sputtering (DC sputtering). : Light shielding layer, film composition Ta = 85 atomic%, N = 15 atomic%). Subsequently, a mixed gas atmosphere of argon (Ar) and oxygen (O 2 ) was used, and a TaO layer (upper layer: surface antireflection layer, film composition Ta = 39 atomic%) having a thickness of 9 nm was formed by reactive sputtering (DC sputtering). , O = 59 atomic%) to form a tantalum-based light-shielding film having a two-layer structure having a total film thickness of 50 nm. The film composition of each layer is an analysis result by AES (Auger electron spectroscopy).

ここで、上記タンタル系遮光膜を形成した基板を成膜装置から一旦取り出し、自然酸化が進行する前(例えば成膜後1時間以内)に又は成膜後自然酸化が進行しない環境下で保管した後に、90℃の脱イオン水(DI water:deionized water)に120分間浸漬し、温水処理(表面処理)を行った。温水処理後のタンタル系遮光膜について、AESによる分析を行ったところ、このTaO表面反射防止層の表層(遮光層とは反対側の表層)には厚さが2nmの高酸化層の形成が確認された。この高酸化層の酸素含有量は71.4%〜67原子%であった。   Here, the substrate on which the tantalum-based light-shielding film is formed is once taken out from the film forming apparatus and stored before natural oxidation proceeds (for example, within 1 hour after film formation) or in an environment where natural oxidation does not proceed after film formation. Later, it was immersed in deionized water (DI water: deionized water) at 90 ° C. for 120 minutes to perform hot water treatment (surface treatment). Analysis of the tantalum-based light-shielding film after hot water treatment by AES confirmed the formation of a highly oxidized layer with a thickness of 2 nm on the surface of the TaO surface antireflection layer (surface opposite to the light-shielding layer). It was done. The oxygen content of this highly oxidized layer was 71.4% to 67 atomic%.

この積層構造のタンタル系遮光膜は、光学濃度(OD)がArFエキシマレーザー露光光の波長193nmにおいて3.0となるように調整されている。前記露光光の波長に対する遮光膜の表面反射率は25.1%であった。また、透光性基板1の遮光膜を形成していない面の反射率(裏面反射率)は、38.2%であった。   The tantalum-based light-shielding film having this laminated structure is adjusted so that the optical density (OD) is 3.0 at a wavelength of 193 nm of ArF excimer laser exposure light. The surface reflectance of the light shielding film with respect to the wavelength of the exposure light was 25.1%. Moreover, the reflectance (back surface reflectance) of the surface on which the light-shielding film of the translucent substrate 1 was not formed was 38.2%.

次に、上記タンタル系遮光膜を形成した基板を再び成膜装置内に投入し、実施例1と同様の手順で、タンタル系遮光膜の上にCrOCNからなるエッチングマスク膜を成膜した。   Next, the substrate on which the tantalum-based light-shielding film was formed was put into the film forming apparatus again, and an etching mask film made of CrOCN was formed on the tantalum-based light-shielding film in the same procedure as in Example 1.

以上のようにして、ガラス基板上にTaN遮光層(下層)とTaO表面反射防止層(上層)からなる遮光膜およびCrOCNエッチングマスク膜を順に積層したマスクブランクを作製した。   As described above, a mask blank was prepared in which a light shielding film composed of a TaN light shielding layer (lower layer) and a TaO surface antireflection layer (upper layer) and a CrOCN etching mask film were sequentially laminated on a glass substrate.

次に、上記のマスクブランクを用いて、前述の図6に示す工程に従って基板掘り込みタイプのレベンソン型位相シフトマスクを作製した。
まず、上記マスクブランク上に、レジスト膜として、電子線描画用化学増幅型ポジレジスト膜(富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製 PRL009)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。上記レジスト膜を塗布後、所定の加熱乾燥処理を行った。レジスト膜の膜厚は100nmとした。
Next, using the above mask blank, a substrate digging type Levenson type phase shift mask was fabricated according to the process shown in FIG.
First, a chemically amplified positive resist film for electron beam drawing (PRL009 manufactured by Fuji Film Electronics Materials) was formed as a resist film on the mask blank. The resist film was formed by spin coating using a spinner (rotary coating apparatus). After applying the resist film, a predetermined heat drying treatment was performed. The film thickness of the resist film was 100 nm.

次に上記マスクブランク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、DRAM hp45nmのL&Sパターンを含む転写パターンの描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターンを形成した。
次に、上記レジストパターンをマスクとして、エッチングマスク膜のドライエッチングを行い、エッチングマスク膜に所定の転写パターンを形成した。ドライエッチングガスとして、ClとOの混合ガスを用いた。
Next, after drawing a transfer pattern including an L & S pattern of DRAM hp45 nm on the resist film formed on the mask blank using an electron beam drawing apparatus, the resist pattern is developed with a predetermined developer. Formed.
Next, using the resist pattern as a mask, the etching mask film was dry-etched to form a predetermined transfer pattern on the etching mask film. A mixed gas of Cl 2 and O 2 was used as a dry etching gas.

次に、残存する上記レジストパターンを剥離した後、上記転写パターンが形成されたエッチングマスク膜をマスクとして、遮光膜のドライエッチングを行った。まず、ドライエッチングガスとして、CFガスを用いて、上層のTaO表面反射防止層のドライエッチングを行い、続いて、ドライエッチングガスとして、酸素を含有しないClガスを用いて、下層のTaN遮光層のドライエッチングを行った。こうして、TaN遮光層とTaO表面反射防止層の積層構造の遮光膜に所定の転写パターン(遮光膜パターン)を形成した。
別のマスクブランクを用い、同様の条件でエッチングマスク膜に形成した上記転写パターンを破断し、透過型電子顕微鏡(TEM)によって詳細に観察したところ、エッチングマスク膜のパターンエッジ部分や表面での減退は観察されなかった。
Next, after removing the remaining resist pattern, the light shielding film was dry etched using the etching mask film on which the transfer pattern was formed as a mask. First, dry etching of the upper TaO surface antireflection layer is performed using CF 4 gas as the dry etching gas, and then the lower TaN light shielding is performed using Cl 2 gas containing no oxygen as the dry etching gas. The layer was dry etched. Thus, a predetermined transfer pattern (light-shielding film pattern) was formed on the light-shielding film having a laminated structure of the TaN light-shielding layer and the TaO surface antireflection layer.
Using another mask blank, the transfer pattern formed on the etching mask film under the same conditions was broken and observed in detail with a transmission electron microscope (TEM). Was not observed.

次に、再び全面に上記と同じレジスト膜を形成し、基板掘り込み部(位相シフト部)を形成するための位相シフトパターンの描画を行い、描画後、レジスト膜を現像して位相シフトパターンを有するレジストパターンを形成した。
次いで、この位相シフトパターンを有するレジストパターンをマスクとし、フッ素系ガス(CFガス)を用いたドライエッチングによって上記ガラス基板を所定深さまで掘り込み、ガラス基板に位相シフトパターンを形成した。この時、基板の掘り込み深さが173nmになるようにエッチング時間を調整した。
Next, the same resist film as above is formed again on the entire surface, and a phase shift pattern is drawn to form a substrate digging portion (phase shift portion). After the drawing, the resist film is developed to form a phase shift pattern. A resist pattern was formed.
Next, using the resist pattern having the phase shift pattern as a mask, the glass substrate was dug to a predetermined depth by dry etching using a fluorine-based gas (CF 4 gas) to form a phase shift pattern on the glass substrate. At this time, the etching time was adjusted so that the digging depth of the substrate was 173 nm.

残存するレジストパターンを剥離し、さらに表面のエッチングマスク膜を前記と同じドライエッチングによって除去し、レベンソン型位相シフトマスクを得た。
こうして得られた位相シフトマスクは、DRAM hp45nmのL&Sパターンを含む微細パターンが良好なパターン精度で形成されており、タンタル系遮光膜パターンのエッチングダメージは全く認められなかった。また、基板に形成された位相シフトパターンの断面形状を確認するため、上記と全く同様に作製した評価用の位相シフトマスクを破断し、透過型電子顕微鏡(TEM)によるパターン断面の観察を行ったところ、掘り込み部と非掘り込み部との間での基板厚さは所定値に正確に制御されており、パターンの深さも均一であることを確認した。
The remaining resist pattern was peeled off, and the etching mask film on the surface was removed by the same dry etching as above to obtain a Levenson type phase shift mask.
In the phase shift mask thus obtained, a fine pattern including an L & S pattern of DRAM hp45 nm was formed with good pattern accuracy, and no etching damage of the tantalum-based light shielding film pattern was observed. Further, in order to confirm the cross-sectional shape of the phase shift pattern formed on the substrate, the phase shift mask for evaluation prepared in the same manner as above was broken, and the pattern cross section was observed with a transmission electron microscope (TEM). However, it was confirmed that the substrate thickness between the digging portion and the non-digging portion was accurately controlled to a predetermined value, and the pattern depth was uniform.

次に得られたレベンソン型位相シフトマスクを用いて、実施例1と同様に、転写対象物である半導体ウェハ上のレジスト膜に対して、転写パターンを露光転写する工程を行った。得られた半導体ウェハ上の回路パターンを透過型電子顕微鏡(TEM)で確認したところ、DRAM hp45nmのL&Sパターンの仕様を十分に満たしていた。すなわち、この実施例2のレベンソン型位相シフトマスクは、半導体ウェハ上にDRAM hp45nmのL&Sパターンを含む回路パターンを転写することが十分に可能であることが確認できた。   Next, using the obtained Levenson-type phase shift mask, similarly to Example 1, a step of exposing and transferring the transfer pattern to the resist film on the semiconductor wafer as the transfer target was performed. When the circuit pattern on the obtained semiconductor wafer was confirmed with a transmission electron microscope (TEM), the specification of the DRAM hp45 nm L & S pattern was sufficiently satisfied. That is, it was confirmed that the Levenson-type phase shift mask of Example 2 can sufficiently transfer a circuit pattern including an L & S pattern of DRAM hp45 nm onto a semiconductor wafer.

(比較例1)
以下のようにしてマスクブランクを作製した。
実施例1と同じガラス基板を所定の成膜装置(スパッタ装置)内に投入し、このガラス基板上に、実施例1と同様にして、膜厚42nmのTaN層(遮光層)と、膜厚9nmのTaO層(表面反射防止層)を成膜し、合計膜厚50nmの2層積層構造のタンタル系遮光膜を形成した。
ここで、上記タンタル系遮光膜を形成した基板を成膜装置から一旦取り出し、実施例1と同様に、90℃の脱イオン水(DI water:deionized water)に120分間浸漬し、温水処理(表面処理)を行った。温水処理後のタンタル系遮光膜について、AESによる分析を行ったところ、このTaO表面反射防止層の表層(遮光層とは反対側の表層)には厚さが2nmの高酸化層の形成が確認された。この高酸化層の酸素含有量は71.4%〜67原子%であった。
(Comparative Example 1)
A mask blank was produced as follows.
The same glass substrate as in Example 1 was put into a predetermined film forming apparatus (sputtering apparatus), and a TaN layer (light-shielding layer) having a thickness of 42 nm and a film thickness were formed on this glass substrate in the same manner as in Example 1. A 9 nm TaO layer (surface antireflection layer) was formed to form a tantalum-based light-shielding film having a total thickness of 50 nm and a two-layer structure.
Here, the substrate on which the tantalum-based light-shielding film is formed is once taken out from the film forming apparatus and is immersed in deionized water (DI water: deionized water) at 90 ° C. for 120 minutes in the same manner as in Example 1. Treatment). Analysis of the tantalum-based light-shielding film after hot water treatment by AES confirmed the formation of a highly oxidized layer with a thickness of 2 nm on the surface of the TaO surface antireflection layer (surface opposite to the light-shielding layer). It was done. The oxygen content of this highly oxidized layer was 71.4% to 67 atomic%.

次に、上記タンタル系遮光膜を形成した基板を再び成膜装置内に投入し、タンタル系遮光膜の上に、以下のエッチングマスク膜を成膜した。
具体的には、スパッタターゲットにクロム(Cr)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)と酸素(O)との混合ガス雰囲気とし、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、膜厚10nmのCrO層(エッチングマスク膜,膜組成 Cr=33.7原子%,O=66.3原子%)を成膜した。なお、各層の膜組成は、RBS(ラザフォード後方散乱分析法)による分析結果である。
Next, the substrate on which the tantalum-based light-shielding film was formed was again put into the film forming apparatus, and the following etching mask film was formed on the tantalum-based light-shielding film.
Specifically, a chromium (Cr) target is used as a sputtering target, a mixed gas atmosphere of argon (Ar) and oxygen (O 2 ) is used, and a 10 nm thick CrO layer (etching) is performed by reactive sputtering (DC sputtering). Mask film, film composition Cr = 33.7 atomic%, O = 66.3 atomic%) were formed. In addition, the film | membrane composition of each layer is an analysis result by RBS (Rutherford backscattering analysis method).

以上のようにして、ガラス基板上にTaN遮光層とTaO表面反射防止層からなる遮光膜およびCrOエッチングマスク膜を順に積層したマスクブランクを作製した。
次に、上記のマスクブランク(比較例)を用いて、実施例2と同様にして、基板掘り込みタイプのレベンソン型位相シフトマスクを作製した。
As described above, a mask blank was prepared in which a light shielding film composed of a TaN light shielding layer and a TaO surface antireflection layer and a CrO etching mask film were sequentially laminated on a glass substrate.
Next, using the mask blank (comparative example), a substrate digging type Levenson type phase shift mask was produced in the same manner as in Example 2.

本比較例のマスクブランクを用いた場合、転写パターンが形成されたエッチングマスク膜をマスクとして、TaN遮光層とTaO表面反射防止層の積層構造の遮光膜に所定の転写パターン(遮光膜パターン)を形成した段階で、そのマスクブランクを破断し、透過型電子顕微鏡(TEM)でエッチングマスク膜に形成された上記転写パターンを詳細に観察したところ、エッチングマスク膜のパターンの一部にパターンエッジ部分や表面での減退が起こっていることが確認された。これは、クロム系エッチングマスク膜の酸素含有量が多いため、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスのドライエッチングに対する耐性が低下し、遮光膜の下層のTaN遮光層を酸素を実質的に含有しない塩素系ガスでドライエッチングする際、エッチングマスク膜のパターンのエッジ部分や表面がエッチングされてしまったことによるものと推察される。   When the mask blank of this comparative example is used, a predetermined transfer pattern (light-shielding film pattern) is applied to the light-shielding film of the laminated structure of the TaN light-shielding layer and the TaO surface antireflection layer using the etching mask film on which the transfer pattern is formed as a mask. At the stage of formation, the mask blank was broken, and the transfer pattern formed on the etching mask film was observed in detail with a transmission electron microscope (TEM). It was confirmed that the surface decline occurred. This is because the chromium-containing etching mask film has a high oxygen content, so the resistance to dry etching of a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen decreases, and the TaN light-shielding layer under the light-shielding film substantially contains oxygen. This is presumably because the edge portion and the surface of the pattern of the etching mask film were etched when dry etching was performed with a chlorine-based gas that was not used.

上記と全く同様に作製したレベンソン型位相シフトマスクを破断し、透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、タンタル系遮光膜パターンの一部にエッチングダメージやパターンの減退が認められる箇所が認められた。これは、上記のようなエッチングマスク膜のパターンの減退が起こってしまうと、その後のガラス基板に掘り込み部を形成するためのフッ素系ガスによるドライエッチングの際に、エッチングマスク膜の直下のTaO表面反射防止層がエッチングによるダメージを受けてしまったり、TaO表面反射防止層とTaN遮光層がエッチングされてしまったりしたことによるものと推察される。このような遮光膜パターンの一部にエッチングダメージ箇所が存在すると、この位相シフトマスクを用いて被転写体へのパターン転写を行った場合、パターン転写の精度を低下させる恐れがある。   When the Levenson-type phase shift mask prepared in the same manner as above was broken and observed with a transmission electron microscope (TEM), a portion of the tantalum-based light-shielding film pattern was found to have etching damage or pattern degradation. It was. This is because, when the pattern of the etching mask film is reduced as described above, TaO directly under the etching mask film is formed in the subsequent dry etching with a fluorine-based gas for forming a dug portion in the glass substrate. This is presumably because the surface antireflection layer was damaged by etching or the TaO surface antireflection layer and the TaN light shielding layer were etched. If an etching damage portion exists in a part of such a light shielding film pattern, the pattern transfer accuracy may be lowered when the pattern transfer to the transfer target is performed using this phase shift mask.

次に得られたレベンソン型位相シフトマスクを用いて、実施例1と同様に、転写対象物である半導体ウェハ上のレジスト膜に対して、転写パターンを露光転写する工程を行った。得られた半導体ウェハ上の回路パターンを透過型電子顕微鏡(TEM)で確認したところ、特に、L&Sパターン部分で短絡箇所や断線箇所が多発しており、DRAM hp45nmのL&Sパターンの仕様を十分に満たせていなかった。   Next, using the obtained Levenson-type phase shift mask, similarly to Example 1, a step of exposing and transferring the transfer pattern to the resist film on the semiconductor wafer as the transfer target was performed. When the circuit pattern on the obtained semiconductor wafer was confirmed with a transmission electron microscope (TEM), there were many shorts and breaks in the L & S pattern part, and the specifications of the L & S pattern of DRAM hp45nm were sufficiently satisfied. It wasn't.

1 透光性基板
2,8 遮光膜
3 下層(遮光層)
4 上層(表面反射防止層)
5 エッチングマスク膜
6,7 レジスト膜
10 マスクブランク
20 位相シフトマスク
1 Translucent substrate 2, 8 Light shielding film 3 Lower layer (light shielding layer)
4 Upper layer (surface antireflection layer)
5 Etching mask films 6 and 7 Resist film 10 Mask blank 20 Phase shift mask

Claims (20)

基板掘り込みタイプの位相シフトマスクを作製するために用いられるマスクブランクであって、
透光性基板上に、遮光膜と、エッチングマスク膜とが順に積層された構造であり、
前記遮光膜は、前記透光性基板に接して形成され、前記透光性基板側とは反対側の表層に高酸化層を有し、
前記高酸化層は、タンタルを含有し、酸素の含有量が68原子%以上である材料からなり、
前記高酸化層以外の遮光膜は、タンタルに窒素、ホウ素および炭素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなり、
前記エッチングマスク膜は、クロムに酸素、窒素および炭素から選ばれる1以上の元素を含有する材料であり、クロムの含有量が45原子%以上、かつ酸素の含有量が0原子%よりも多く30原子%以下である材料からなる
ことを特徴とするマスクブランク。
A mask blank used for producing a substrate digging type phase shift mask,
It is a structure in which a light shielding film and an etching mask film are sequentially laminated on a light transmitting substrate,
The light shielding film is formed in contact with the translucent substrate, and has a highly oxidized layer on a surface layer opposite to the translucent substrate side,
The highly oxidized layer is made of a material containing tantalum and having an oxygen content of 68 atomic% or more,
The light shielding film other than the high oxide layer is made of a material containing one or more elements selected from nitrogen, boron and carbon in tantalum,
The etching mask film is a material containing one or more elements selected from oxygen, nitrogen and carbon in chromium, having a chromium content of 45 atomic% or more and an oxygen content of more than 0 atomic%. A mask blank comprising a material having an atomic percent or less.
前記高酸化層以外の遮光膜は、タンタルおよび窒素からなることを特徴とする請求項1に記載のマスクブランク。 The mask blank according to claim 1, wherein the light shielding film other than the high oxide layer is made of tantalum and nitrogen. 前記高酸化層以外の遮光膜は、窒素の含有量が62原子%未満の材料からなることを特徴とする請求項2に記載のマスクブランク。 The mask blank according to claim 2, wherein the light shielding film other than the high oxide layer is made of a material having a nitrogen content of less than 62 atomic%. 前記高酸化層は、厚さが1.5nm以上4nm以下であることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のマスクブランク。 The high oxidation layer, the mask blank according to any one of claims 1 to 3 thickness is equal to or is 1.5nm or more 4nm or less. 前記遮光膜は、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスを用いたパターンを形成するためのドライエッチングが可能な材料からなることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のマスクブランク。 The light-shielding film, the mask blank according to any one of claims 1 to 4, characterized in that oxygen from a material capable of dry etching for forming a pattern using substantially free chlorine gas . 基板掘り込みタイプの位相シフトマスクを作製するために用いられるマスクブランクであって、
透光性基板上に、下層および上層が積層された遮光膜と、エッチングマスク膜とが順に積層された構造であり、
前記下層は、前記透光性基板に接して形成され、タンタルに窒素、ホウ素および炭素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなり、
前記上層は、タンタルを主成分とし、酸素を含有する材料からなり、前記下層とは反対側の表層に高酸化層を有し、
前記高酸化層は、タンタルを含有し、酸素の含有量が68原子%以上である材料からなり、
前記エッチングマスク膜は、クロムに酸素、窒素および炭素から選ばれる1以上の元素を含有する材料であり、クロムの含有量が45原子%以上、かつ酸素の含有量が0原子%よりも多く30原子%以下である材料からなる
ことを特徴とするマスクブランク。
A mask blank used for producing a substrate digging type phase shift mask,
A light-shielding film in which a lower layer and an upper layer are stacked, and an etching mask film are sequentially stacked on a translucent substrate,
The lower layer is formed in contact with the translucent substrate, and is made of a material containing one or more elements selected from nitrogen, boron, and carbon in tantalum,
The upper layer is mainly composed of tantalum and made of a material containing oxygen, and has a highly oxidized layer on the surface layer opposite to the lower layer,
The highly oxidized layer is made of a material containing tantalum and having an oxygen content of 68 atomic% or more,
The etching mask film is a material containing one or more elements selected from oxygen, nitrogen and carbon in chromium, having a chromium content of 45 atomic% or more and an oxygen content of more than 0 atomic%. A mask blank comprising a material having an atomic percent or less.
前記下層は、タンタルおよび窒素からなることを特徴とする請求項に記載のマスクブランク。 The mask blank according to claim 6 , wherein the lower layer is made of tantalum and nitrogen. 前記下層は、窒素の含有量が62原子%未満の材料からなることを特徴とする請求項に記載のマスクブランク。 The mask blank according to claim 7 , wherein the lower layer is made of a material having a nitrogen content of less than 62 atomic%. 前記上層の酸素の含有量は、前記高酸化層の酸素の含有量よりも少ないことを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載のマスクブランク。 The content of the upper layer of the oxygen mask blank according to any one of claims 6 to 8, characterized in that less than the oxygen content of the high oxide layer. 前記上層は、酸素の含有量が50原子%以上の材料からなることを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載のマスクブランク。 The upper layer, the mask blank according to any one of claims 6 to 9 content of oxygen, comprising the 50 atomic% or more materials. 前記高酸化層は、厚さが1.5nm以上4nm以下であることを特徴とする請求項乃至10のいずれかに記載のマスクブランク。 The high oxidation layer, the mask blank according to any one of claims 6 to 10, wherein the thickness is 1.5nm or more 4nm or less. 前記下層は、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスを用いたパターンを形成するためのドライエッチングが可能な材料からなることを特徴とする請求項乃至11のいずれかに記載のマスクブランク。 The mask blank according to any one of claims 6 to 11 , wherein the lower layer is made of a material that can be dry-etched to form a pattern using a chlorine-based gas that substantially does not contain oxygen. 前記上層は、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスを用いたパターンを形成するためのドライエッチングが困難な材料からなることを特徴とする請求項乃至12のいずれかに記載のマスクブランク。 The mask blank according to any one of claims 6 to 12 , wherein the upper layer is made of a material that is difficult to dry-etch for forming a pattern using a chlorine-based gas that substantially does not contain oxygen. 前記遮光膜は、膜厚が60nm未満であることを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載のマスクブランク。 The light-shielding film, the mask blank according to any one of claims 1 to 13, wherein the film thickness is less than 60 nm. 前記エッチングマスク膜は、膜厚が5nm以上15nm以下であることを特徴とする請求項1乃至14のいずれかに記載のマスクブランク。 The etching mask film, the mask blank according to any one of claims 1 to 14, wherein the film thickness is 5nm or more 15nm or less. 前記位相シフトマスクは、パターン転写に波長200nm以下の露光光が適用されることを特徴とする請求項1乃至15のいずれかに記載のマスクブランク。 The phase shift mask, the mask blank according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the following applies for the exposure light wavelength 200nm to pattern transfer. マスクブランクを用いた基板掘り込みタイプの位相シフトマスクの製造方法であって、
前記マスクブランクは、
透光性基板上に、遮光膜と、エッチングマスク膜とが順に積層された構造であり、
前記遮光膜は、前記透光性基板に接して形成され、前記透光性基板側とは反対側の表層に高酸化層を有し、
前記高酸化層は、タンタルを含有し、酸素の含有量が68原子%以上である材料からなり、
前記高酸化層以外の遮光膜は、タンタルに窒素、ホウ素および炭素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなり、
前記エッチングマスク膜は、クロムに酸素、窒素および炭素から選ばれる1以上の元素を含有する材料であり、クロムの含有量が45原子%以上、かつ酸素の含有量が0原子%よりも多く30原子%以下である材料からなり、
前記マスクブランク上に、転写パターンを有するレジスト膜を形成する工程と、
前記転写パターンを有するレジスト膜をマスクとして、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いたドライエッチングによって前記エッチングマスク膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンが形成されたエッチングマスク膜をマスクとして、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスを用いたドライエッチングによって前記遮光膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンが形成されたマスクブランク上に、位相シフトパターンを有するレジスト膜を形成する工程と、
前記位相シフトパターンを有するレジスト膜をマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによって前記透光性基板を所定深さまで掘り込んで位相シフトパターンを形成する工程と、
前記透光性基板への位相シフトパターンの形成後、残存する前記エッチングマスク膜を除去する工程と、
を有することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
A method of manufacturing a substrate digging type phase shift mask using a mask blank,
The mask blank is
It is a structure in which a light shielding film and an etching mask film are sequentially laminated on a light transmitting substrate,
The light shielding film is formed in contact with the translucent substrate, and has a highly oxidized layer on a surface layer opposite to the translucent substrate side,
The highly oxidized layer is made of a material containing tantalum and having an oxygen content of 68 atomic% or more,
The light shielding film other than the high oxide layer is made of a material containing one or more elements selected from nitrogen, boron and carbon in tantalum,
The etching mask film is a material containing one or more elements selected from oxygen, nitrogen and carbon in chromium, having a chromium content of 45 atomic% or more and an oxygen content of more than 0 atomic%. Made of materials that are atomic percent or less,
Forming a resist film having a transfer pattern on the mask blank;
Using the resist film having the transfer pattern as a mask, forming a transfer pattern on the etching mask film by dry etching using a mixed gas of chlorine-based gas and oxygen gas; and
Using the etching mask film on which the transfer pattern is formed as a mask, forming a transfer pattern on the light shielding film by dry etching using a chlorine-based gas substantially not containing oxygen; and
Forming a resist film having a phase shift pattern on the mask blank on which the transfer pattern is formed;
Using the resist film having the phase shift pattern as a mask, forming a phase shift pattern by digging the translucent substrate to a predetermined depth by dry etching using a fluorine-based gas;
Removing the remaining etching mask film after forming the phase shift pattern on the translucent substrate;
A method of manufacturing a phase shift mask characterized by comprising:
前記高酸化層は、厚さが1.5nm以上4nm以下であることを特徴とする請求項17に記載の位相シフトマスクの製造方法。 The method of manufacturing a phase shift mask according to claim 17 , wherein the high oxide layer has a thickness of 1.5 nm to 4 nm. マスクブランクを用いた基板掘り込みタイプの位相シフトマスクの製造方法であって、
前記マスクブランクは、
透光性基板上に、下層および上層が積層された遮光膜と、エッチングマスク膜とが順に積層された構造であり、
前記下層は、前記透光性基板に接して形成され、タンタルに窒素、ホウ素および炭素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなり、
前記上層は、タンタルを主成分とし、酸素を含有する材料からなり、前記下層とは反対側の表層に高酸化層を有し、
前記高酸化層は、タンタルを含有し、酸素の含有量が68原子%以上である材料からなり、
前記エッチングマスク膜は、クロムに酸素、窒素および炭素から選ばれる1以上の元素を含有する材料であり、クロムの含有量が45原子%以上、かつ酸素の含有量が0原子%よりも多く30原子%以下である材料からなり、
前記マスクブランク上に、転写パターンを有するレジスト膜を形成する工程と、
前記転写パターンを有するレジスト膜をマスクとして、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いたドライエッチングによって前記エッチングマスク膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンが形成されたエッチングマスク膜をマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによって前記上層に転写パターンを形成し、続いて酸素を実質的に含有しない塩素系ガスを用いたドライエッチングによって前記下層に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンが形成されたマスクブランク上に、位相シフトパターンを有するレジスト膜を形成する工程と、
前記位相シフトパターンを有するレジスト膜をマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによって前記透光性基板を所定深さまで掘り込んで位相シフトパターンを形成する工程と、
前記透光性基板への位相シフトパターンの形成後、残存する前記エッチングマスク膜を除去する工程と、
を有することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
A method of manufacturing a substrate digging type phase shift mask using a mask blank,
The mask blank is
A light-shielding film in which a lower layer and an upper layer are stacked, and an etching mask film are sequentially stacked on a translucent substrate,
The lower layer is formed in contact with the translucent substrate, and is made of a material containing one or more elements selected from nitrogen, boron, and carbon in tantalum,
The upper layer is mainly composed of tantalum and made of a material containing oxygen, and has a highly oxidized layer on the surface layer opposite to the lower layer,
The highly oxidized layer is made of a material containing tantalum and having an oxygen content of 68 atomic% or more,
The etching mask film is a material containing one or more elements selected from oxygen, nitrogen and carbon in chromium, having a chromium content of 45 atomic% or more and an oxygen content of more than 0 atomic%. Made of materials that are atomic percent or less,
Forming a resist film having a transfer pattern on the mask blank;
Using the resist film having the transfer pattern as a mask, forming a transfer pattern on the etching mask film by dry etching using a mixed gas of chlorine-based gas and oxygen gas; and
Using the etching mask film on which the transfer pattern is formed as a mask, a transfer pattern is formed on the upper layer by dry etching using a fluorine-based gas, and then by dry etching using a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen. Forming a transfer pattern in the lower layer;
Forming a resist film having a phase shift pattern on the mask blank on which the transfer pattern is formed;
Using the resist film having the phase shift pattern as a mask, forming a phase shift pattern by digging the translucent substrate to a predetermined depth by dry etching using a fluorine-based gas;
Removing the remaining etching mask film after forming the phase shift pattern on the translucent substrate;
A method of manufacturing a phase shift mask characterized by comprising:
前記高酸化層は、厚さが1.5nm以上4nm以下であることを特徴とする請求項19に記載の位相シフトマスクの製造方法。 The method of manufacturing a phase shift mask according to claim 19 , wherein the high oxide layer has a thickness of 1.5 nm to 4 nm.
JP2011077489A 2011-03-31 2011-03-31 Manufacturing method of mask blank and phase shift mask Active JP5820555B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011077489A JP5820555B2 (en) 2011-03-31 2011-03-31 Manufacturing method of mask blank and phase shift mask

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011077489A JP5820555B2 (en) 2011-03-31 2011-03-31 Manufacturing method of mask blank and phase shift mask

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012212013A JP2012212013A (en) 2012-11-01
JP5820555B2 true JP5820555B2 (en) 2015-11-24

Family

ID=47266037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011077489A Active JP5820555B2 (en) 2011-03-31 2011-03-31 Manufacturing method of mask blank and phase shift mask

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5820555B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014080840A1 (en) * 2012-11-20 2014-05-30 Hoya株式会社 Mask blank, transfer mask, method for producing mask blank, method for producing transfer mask, and method for manufacturing semiconductor device
JP6165871B2 (en) * 2013-09-10 2017-07-19 Hoya株式会社 Mask blank, transfer mask and transfer mask manufacturing method
JP7331793B2 (en) * 2020-06-30 2023-08-23 信越化学工業株式会社 Photomask manufacturing method and photomask blank
CN113311660B (en) * 2021-06-03 2023-07-18 上海传芯半导体有限公司 Mask base plate manufacturing method and gluing equipment with plasma heating device

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4443873B2 (en) * 2003-08-15 2010-03-31 Hoya株式会社 Method for manufacturing phase shift mask
JP4076989B2 (en) * 2004-10-15 2008-04-16 Hoya株式会社 Phase shift mask blanks and phase shift masks
JP2006317665A (en) * 2005-05-12 2006-11-24 Shin Etsu Chem Co Ltd Phase shift mask blank, phase shift mask, and method for fabricating them
JP4883278B2 (en) * 2006-03-10 2012-02-22 信越化学工業株式会社 Photomask blank and photomask manufacturing method
JP4845978B2 (en) * 2008-02-27 2011-12-28 Hoya株式会社 Photomask blank, photomask, and photomask manufacturing method
JP4465405B2 (en) * 2008-02-27 2010-05-19 Hoya株式会社 Photomask blank, photomask, and manufacturing method thereof
JP2008209937A (en) * 2008-03-28 2008-09-11 Hoya Corp Phase shift mask blanks and phase shift mask
JP5345333B2 (en) * 2008-03-31 2013-11-20 Hoya株式会社 Photomask blank, photomask and manufacturing method thereof
JP5510947B2 (en) * 2008-09-19 2014-06-04 Hoya株式会社 Photomask manufacturing method and photomask
JP5281362B2 (en) * 2008-10-31 2013-09-04 Hoya株式会社 Photomask blank, photomask and manufacturing method thereof
JP5606028B2 (en) * 2009-09-11 2014-10-15 Hoya株式会社 Photomask blank and photomask manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012212013A (en) 2012-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6053836B2 (en) Manufacturing method of mask blank and phase shift mask
JP6343690B2 (en) Reflective mask blank, reflective mask, and method of manufacturing reflective mask
TWI463247B (en) Photomask blank manufacturing method and photomask manufacturing method
TWI467316B (en) Method of manufacturing a photomask
JP6084391B2 (en) Mask blank, transfer mask, transfer mask manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method
KR102243419B1 (en) Mask blank, method for manufacturing transfer mask, and method for manufacturing semiconductor device
JP6389375B2 (en) Mask blank, transfer mask, and manufacturing method thereof
JP6058757B1 (en) Mask blank, phase shift mask, method for manufacturing phase shift mask, and method for manufacturing semiconductor device
KR20180075495A (en) Mask blank, method of manufacturing phase shift mask, and method of manufacturing semiconductor device
WO2015146422A1 (en) Mask blank, phase-shift-mask production method, phase shift mask, and semiconductor-device production method
JP6698438B2 (en) Mask blank, transfer mask, mask blank manufacturing method, transfer mask manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method
JP6545795B2 (en) Mask blank, transfer mask, method of manufacturing mask blank, method of manufacturing transfer mask, and method of manufacturing semiconductor device
JP5820555B2 (en) Manufacturing method of mask blank and phase shift mask
JP7313166B2 (en) Mask blank, method for manufacturing transfer mask, and method for manufacturing semiconductor device
JP6828221B2 (en) Manufacturing method for mask blanks, transfer masks and semiconductor devices
WO2022201816A1 (en) Mask blank, phase shift mask, and method for producing semiconductor device
JP7409830B2 (en) Phase shift mask blank, phase shift mask, and method for manufacturing phase shift mask
WO2021059890A1 (en) Mask blank, phase shift mask, and method for producing semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131225

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140813

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140826

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150203

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150406

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150908

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151004

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5820555

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250