JP6302520B2 - Mask blank, phase shift mask manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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本発明は、マスクブランク、そのマスクブランクを用いた製造された位相シフトマスクおよびこれらの製造方法に関する。   The present invention relates to a mask blank, a phase shift mask manufactured using the mask blank, and a manufacturing method thereof.

一般に、半導体デバイスの製造工程では、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転写用マスクと呼ばれている基板が使用される。半導体デバイスのパターンを微細化するに当たっては、転写用マスクに形成されるマスクパターンの微細化に加え、フォトリソグラフィーで使用される露光光源の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。   Generally, in a semiconductor device manufacturing process, a fine pattern is formed using a photolithography method. Further, a number of substrates called transfer masks are usually used for forming this fine pattern. In order to miniaturize the pattern of a semiconductor device, it is necessary to shorten the wavelength of an exposure light source used in photolithography in addition to miniaturization of a mask pattern formed on a transfer mask. 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).

転写用マスクの種類としては、従来の透光性基板上にクロム系材料からなる遮光膜パターンを備えたバイナリマスクの他に、ハーフトーン型位相シフトマスクが知られている。ハーフトーン型位相シフトマスクの位相シフト膜には、モリブデンシリサイド(MoSi)系の材料が広く用いられる。しかし、特許文献1に開示されている通り、MoSi系膜は、ArFエキシマレーザーの露光光に対する耐性(いわゆるArF耐光性)が低いということが近年判明している。特許文献1では、パターンが形成された後のMoSi系膜に対し、プラズマ処理、UV照射処理、または加熱処理を行い、MoSi系膜のパターンの表面に不動態膜を形成することで、ArF耐光性が高められている。   As a type of transfer mask, a halftone phase shift mask is known in addition to a binary mask having a light-shielding film pattern made of a chromium-based material on a conventional translucent substrate. A molybdenum silicide (MoSi) -based material is widely used for the phase shift film of the halftone phase shift mask. However, as disclosed in Patent Document 1, it has recently been found that MoSi-based films have low resistance to ArF excimer laser exposure light (so-called ArF light resistance). In Patent Document 1, plasma treatment, UV irradiation treatment, or heat treatment is performed on the MoSi-based film after the pattern is formed, and a passive film is formed on the surface of the MoSi-based film pattern. Sexuality is enhanced.

特許文献2には、透明基板上に、遷移金属とケイ素と酸素および窒素とを含有する材料からなる遷移金属ケイ素系材料膜を有するフォトマスクブランクが開示されている。この特許文献2においても、パターンが形成された遷移金属ケイ素系材料膜に対してArFエキシマレーザーの露光光(ArF露光光)を長時間照射すると、パターンの線幅が変化してしまう現象が発生することを技術的課題としている。一方、特許文献3では、SiNxからなる位相シフト膜を備える位相シフトマスクが開示されている。   Patent Document 2 discloses a photomask blank having a transition metal silicon-based material film made of a material containing a transition metal, silicon, oxygen, and nitrogen on a transparent substrate. Also in this patent document 2, when the exposure light (ArF exposure light) of ArF excimer laser is irradiated for a long time to the transition metal silicon-based material film on which the pattern is formed, the phenomenon that the line width of the pattern changes occurs. Doing this is a technical challenge. On the other hand, Patent Document 3 discloses a phase shift mask including a phase shift film made of SiNx.

特開2010−217514号公報JP 2010-217514 A 特開2012−58593号公報JP 2012-58593 A 特開平8−220731号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-220731

特許文献1におけるMoSi系膜で形成されたパターンの表面に不動態膜を形成するArF耐光性を向上させる方法は、MoSi系膜の内部構造までは変わらない。つまり、MoSi系膜の内部については、ArF耐光性が従来と同等であるといえる。このため、MoSi系膜のパターンの上面の表層だけでなく側壁の表層にも不動態膜を形成する必要がある。特許文献1では、MoSi系膜にパターンを形成した後に、プラズマ処理、UV照射処理、または加熱処理を行うことで不動態膜を形成している。しかし、MoSi系膜に形成されるパターンは、面内での粗密差が大きく、隣り合うパターン同士の側壁間における距離も大きく異なることが多い。このため、全てのパターンの側壁で同じ厚さの不動態膜を形成することは容易ではないという問題があった。   The method for improving ArF light resistance for forming a passive film on the surface of a pattern formed of a MoSi-based film in Patent Document 1 does not change even the internal structure of the MoSi-based film. That is, it can be said that the ArF light resistance is equivalent to the conventional one in the MoSi-based film. For this reason, it is necessary to form a passivation film not only on the upper surface layer of the MoSi-based film pattern but also on the surface layer of the side wall. In Patent Document 1, after a pattern is formed on a MoSi-based film, a passive film is formed by performing plasma treatment, UV irradiation treatment, or heat treatment. However, the pattern formed on the MoSi-based film has a large in-plane density difference, and the distance between the side walls of adjacent patterns is often greatly different. Therefore, there is a problem that it is not easy to form a passive film having the same thickness on the sidewalls of all patterns.

特許文献2における遷移金属ケイ素系材料膜は、膜中の酸素含有量を3原子%以上とし、ケイ素の含有量と遷移金属の含有量について所定の関係式を満たす範囲内とし、さらにこの遷移金属ケイ素系材料膜の表層に表面酸化層を設けた構成とすることで、ArF耐光性を向上させることができるとされている。従来の遷移金属ケイ素系材料膜よりもArF耐光性は向上することは望める。ArFエキシマレーザーの照射に伴う遷移金属ケイ素系材料膜からなるパターンにおける線幅の変化(太り)は、膜中の遷移金属がArFエキシマレーザーの照射による光励起で不安定化することが原因という仮説が有力である。このため、特許文献2の遷移金属ケイ素系材料膜であっても、遷移金属を含有している以上、ArF耐光性の問題を十分に解決することは難しいという問題があった。   In the transition metal silicon-based material film in Patent Document 2, the oxygen content in the film is set to 3 atomic% or more, and the silicon content and the transition metal content are within a range satisfying a predetermined relational expression. It is said that ArF light resistance can be improved by providing a surface oxide layer on the surface of the silicon-based material film. It can be expected that the ArF light resistance is improved as compared with the conventional transition metal silicon-based material film. The hypothesis that the change (thickening) of the line width in the pattern made of a transition metal silicon-based material film due to ArF excimer laser irradiation is caused by the transition metal in the film being destabilized by photoexcitation by ArF excimer laser irradiation Influential. For this reason, even if it was the transition metal silicon-type material film of patent document 2, since the transition metal was contained, there existed a problem that it was difficult to fully solve the problem of ArF light resistance.

また、この特許文献2における遷移金属ケイ素系材料膜は、酸素を含有させることが必須となっている。膜中に酸素を含有させることに伴うArF露光光に対する透過率の上昇度合いは、窒素に比べて大幅に大きい。このため、酸素を含有しない遷移金属ケイ素系材料膜(たとえば、MoSiN等)に比べて、膜の厚さが厚くなることが避けられないという問題もある。   Moreover, it is essential for the transition metal silicon-based material film in Patent Document 2 to contain oxygen. The increase in transmittance with respect to ArF exposure light due to the inclusion of oxygen in the film is significantly greater than that of nitrogen. For this reason, there is a problem that the thickness of the film is inevitably increased as compared with a transition metal silicon-based material film (for example, MoSiN) that does not contain oxygen.

一方、特許文献3に記載されているような遷移金属を含有していないSiNxからなる膜であるが、このSiNx膜にパターンを形成したものに対してArFエキシマレーザーを長時間照射してみたところ、パターンの幅の変化(太り)は遷移金属ケイ素系材料膜に比べて非常に少なく、ArF耐光性が高い膜であるということが本発明者の検証によって確認できた。しかし、このSiNx膜をArF露光光に適したハーフトーン型位相シフト膜に適用することは容易ではない。   On the other hand, although it is a film made of SiNx that does not contain a transition metal as described in Patent Document 3, when ArF excimer laser is irradiated for a long time on a pattern formed on this SiNx film The change of the pattern width (thickness) was very small compared to the transition metal silicon-based material film, and it was confirmed by the present inventors that the film has high ArF light resistance. However, it is not easy to apply this SiNx film to a halftone phase shift film suitable for ArF exposure light.

ハーフトーン位相シフト膜(以下、単に「位相シフト膜」という。)は、ArF露光光を所定の透過率で透過し、かつ位相シフト膜を透過するArF露光光に対し、その位相シフト膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した光との間で所定の位相差を生じさせる機能を有する必要がある。位相シフト膜を単層で形成する場合、ArF露光光に対する屈折率nがある程度大きく、かつ消衰係数kがある程度小さい材料を用いる必要がある。ケイ素は、ArF露光光に対する消衰係数kはある程度大きいが、屈折率nは大幅に小さい傾向を有する材料である。遷移金属は、ArF露光光に対する消衰係数k、屈折率nともに大きい傾向を有する材料である。また、膜材料中に酸素を含有させた場合、ArF露光光に対する消衰係数kは大きく低下し、屈折率nも低下する傾向を示す。膜材料中に窒素を含有させた場合、ArF露光光に対する消衰係数kは低下させるが、屈折率nは上昇する傾向を示す。   The halftone phase shift film (hereinafter, simply referred to as “phase shift film”) transmits ArF exposure light at a predetermined transmittance and the thickness of the phase shift film with respect to ArF exposure light transmitted through the phase shift film. And a function of causing a predetermined phase difference between the light and the light that has passed through the air by the same distance. When the phase shift film is formed as a single layer, it is necessary to use a material having a refractive index n with respect to ArF exposure light to a certain degree and a small extinction coefficient k to a certain degree. Silicon is a material that has a somewhat large extinction coefficient k for ArF exposure light, but has a tendency that the refractive index n is significantly small. Transition metals are materials that tend to have large extinction coefficient k and refractive index n for ArF exposure light. Further, when oxygen is contained in the film material, the extinction coefficient k with respect to ArF exposure light greatly decreases, and the refractive index n tends to decrease. When nitrogen is contained in the film material, the extinction coefficient k for ArF exposure light decreases, but the refractive index n tends to increase.

以上のような各元素の光学特性であるため、位相シフト膜を従来の遷移金属ケイ素系材料で形成する場合、屈折率nおよび消衰係数kがともに大きい材料である遷移金属を含有するため、酸素をある程度含有させることや、窒素の含有量をある程度少なくすることを行っても、所定の透過率および位相差を確保することができる。これに対し、位相シフト膜を、遷移金属を含有しないケイ素系材料で形成する場合、ケイ素は屈折率nが大幅に小さい材料であるため、屈折率を上昇させる元素である窒素を従来の遷移金属ケイ素系材料よりも多く含有させなければならない。また、窒素を多く含有させることは位相シフト膜の透過率が上昇する方向になるため、位相シフト膜中の酸素の含有量は極力少なくする必要がある。このように、SiNxのような遷移金属を含有しないケイ素系材料で単層構造の位相シフト膜を形成しようとすると従来よりも制約が多くなる。   Because of the optical characteristics of each element as described above, when the phase shift film is formed of a conventional transition metal silicon-based material, it contains a transition metal that is a material having a large refractive index n and extinction coefficient k. Even if oxygen is contained to some extent or nitrogen content is reduced to some extent, predetermined transmittance and phase difference can be ensured. In contrast, when the phase shift film is formed of a silicon-based material that does not contain a transition metal, since silicon is a material having a significantly low refractive index n, nitrogen, which is an element that raises the refractive index, is used as a conventional transition metal. It must be contained more than the silicon-based material. Further, since a large amount of nitrogen tends to increase the transmittance of the phase shift film, the oxygen content in the phase shift film needs to be reduced as much as possible. As described above, when a phase shift film having a single layer structure is formed of a silicon-based material such as SiNx that does not contain a transition metal, there are more restrictions than before.

一般に、位相シフト膜に限らず、マスクブランクのパターン形成用の薄膜はスパッタリング法を用いて形成する。透光性基板上に薄膜をスパッタリング法で形成する場合、比較的安定して成膜できる条件を選定することが通常行われている。たとえば、SiNx膜をスパッタリング法で成膜する場合、成膜室内にSiターゲットを配置し、Ar等の希ガスと窒素の混合ガスを絶えず循環させつつ、プラズマ化した希ガスがSiターゲットに衝突することで飛び出したSi粒子が途中窒素を取りこんで透光性基板に堆積するプロセスで行われる(このようなスパッタリングを一般に「反応性スパッタリング」という。)。SiNx膜の窒素含有量は、おもに混合ガス中の窒素の混合比率を増減させることで調節され、これによって、さまざまな窒素含有量のSiNx膜を透光性基板上に成膜することが可能となっている。   Generally, not only the phase shift film but also a thin film for forming a mask blank pattern is formed by a sputtering method. When a thin film is formed on a light-transmitting substrate by a sputtering method, it is usually performed to select conditions that allow relatively stable film formation. For example, when a SiNx film is formed by a sputtering method, a Si target is disposed in the film forming chamber, and a rare gas converted into plasma collides with the Si target while constantly circulating a mixed gas of a rare gas such as Ar and nitrogen. This is performed by a process in which the Si particles jumped out take nitrogen in the middle and deposit on the light-transmitting substrate (such sputtering is generally referred to as “reactive sputtering”). The nitrogen content of the SiNx film is mainly adjusted by increasing or decreasing the mixing ratio of nitrogen in the mixed gas, which makes it possible to form SiNx films with various nitrogen contents on the light-transmitting substrate. It has become.

しかし、混合ガス中の窒素の混合比率によって、安定した成膜が可能な場合と安定した成膜が困難になる場合がある。たとえば、SiNx膜を反応性スパッタリングで成膜する場合、化学量論的に安定なSiやそれに近い窒素含有量の膜が形成されるような混合ガス中の窒素ガス混合比率の場合(このような成膜条件の領域を、「ポイズンモード」あるいは「反応モード」という。図4参照。)、比較的安定して成膜することができる。また、窒素含有量の少ない膜が形成されるような混合ガス中の窒素ガス混合比率の場合(このような成膜条件の領域を、「メタルモード」という。図4参照。)も、比較的安定して成膜することができる。一方、このポイズンモードとメタルモードとの間にある混合ガス中の窒素ガス混合比率の場合(このような成膜条件の領域を「遷移モード」という。図4参照。)、成膜が不安定になりやすく、SiNx膜の面内や膜厚方向での組成や光学特性の均一性が低かったり、形成された膜の欠陥が多発したりする。また、複数の透光性基板に対して、SiNx膜をそれぞれ成膜した場合における基板間でのSiNx膜の組成や光学特性の均一性が低くなる傾向もある。ArF露光光が適用される位相シフト膜をSiNxの単層構造で形成する場合、成膜が不安定になりやすい遷移モードの領域での反応性スパッタリングで成膜しなければならないことが多く、問題となっていた。 However, depending on the mixing ratio of nitrogen in the mixed gas, stable film formation may be possible and stable film formation may be difficult. For example, when a SiNx film is formed by reactive sputtering, a nitrogen gas mixture ratio in a mixed gas that forms a stoichiometrically stable Si 3 N 4 or a film with a nitrogen content close thereto ( Such a film forming condition region is referred to as “poison mode” or “reaction mode” (see FIG. 4), and the film can be formed relatively stably. In addition, in the case of a nitrogen gas mixture ratio in a mixed gas that forms a film having a low nitrogen content (the region of such film formation conditions is referred to as “metal mode”, see FIG. 4). It is possible to form a film stably. On the other hand, in the case of the nitrogen gas mixture ratio in the mixed gas between the poison mode and the metal mode (the region of such film formation conditions is referred to as “transition mode”, see FIG. 4), the film formation is unstable. The uniformity of the composition and optical characteristics in the surface of the SiNx film and in the film thickness direction is low, and defects in the formed film frequently occur. In addition, when a SiNx film is formed on each of a plurality of translucent substrates, there is a tendency that the uniformity of the composition and optical characteristics of the SiNx film between the substrates is lowered. When forming a phase shift film to which ArF exposure light is applied with a single layer structure of SiNx, it is often necessary to form the film by reactive sputtering in a transition mode region where the film formation tends to be unstable. It was.

そこで、本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、透光性基板上に位相シフト膜を備えたマスクブランクにおいて、位相シフト膜を形成する材料にArF耐光性が低下する要因となる遷移金属を含有しないケイ素系材料を適用した場合でも、その位相シフト膜の面内や膜厚方向における組成や光学特性の均一性が高く、複数の基板間における位相シフト膜の組成や光学特性の均一性も高く、さらに低欠陥であるマスクブランクを提供することを目的としている。また、本発明は、このマスクブランクを用いて製造される位相シフトマスクを提供することを目的としている。さらに、本発明は、このようなマスクブランクや位相シフトマスクを製造する方法を提供することを目的としている。   Therefore, the present invention has been made to solve the conventional problems, and in a mask blank provided with a phase shift film on a light-transmitting substrate, ArF light resistance is lowered in a material for forming the phase shift film. Even when a silicon-based material that does not contain a transition metal as a factor is applied, the composition and optical characteristics of the phase shift film in the plane and in the film thickness direction are high, and the composition of the phase shift film between multiple substrates An object of the present invention is to provide a mask blank having high uniformity of optical characteristics and low defects. Another object of the present invention is to provide a phase shift mask manufactured using this mask blank. Furthermore, this invention aims at providing the method of manufacturing such a mask blank and a phase shift mask.

前記の課題を達成するため、本発明は以下の構成を有する。
本発明の構成1は、透光性基板上に、ArF露光光を所定の透過率で透過し、かつ透過するArF露光光に対して所定量の位相シフトを生じさせる機能を有する位相シフト膜が設けられたマスクブランクであって、
前記位相シフト膜は、低透過層および高透過層が積層した構造を含み、
前記低透過層および前記高透過層は、ケイ素および窒素からなる材料、または当該材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料で形成され、
前記低透過層は、前記高透過層に比べて窒素含有量が相対的に少ない
ことを特徴とするマスクブランクである。
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
According to Configuration 1 of the present invention, a phase shift film having a function of transmitting ArF exposure light at a predetermined transmittance and causing a predetermined amount of phase shift to the transmitted ArF exposure light on a translucent substrate. A mask blank provided,
The phase shift film includes a structure in which a low transmission layer and a high transmission layer are laminated,
The low-permeability layer and the high-permeability layer are formed of a material composed of silicon and nitrogen, or a material containing one or more elements selected from a metalloid element, a non-metal element, and a rare gas in the material,
The low transmission layer is a mask blank characterized in that the nitrogen content is relatively smaller than that of the high transmission layer.

本発明の構成2は、次の通りである。すなわち、前記低透過層および前記高透過層は、同じ構成元素からなることを特徴とする構成1記載のマスクブランクである。   Configuration 2 of the present invention is as follows. That is, the mask blank according to Configuration 1, wherein the low transmission layer and the high transmission layer are made of the same constituent element.

本発明の構成3は、次の通りである。すなわち、前記位相シフト膜は、1層の前記低透過層と1層の前記高透過層とからなる1組の積層構造を2組以上有することを特徴とする構成1または2に記載のマスクブランクである。   Configuration 3 of the present invention is as follows. That is, the phase shift film has two or more sets of a laminated structure including one layer of the low transmission layer and one layer of the high transmission layer, and the mask blank according to Configuration 1 or 2 It is.

本発明の構成4は、次の通りである。すなわち、前記低透過層および前記高透過層は、ケイ素および窒素からなる材料で形成されることを特徴とする構成1から3のいずれかに記載のマスクブランクである。   Configuration 4 of the present invention is as follows. That is, the mask blank according to any one of Structures 1 to 3, wherein the low transmission layer and the high transmission layer are formed of a material made of silicon and nitrogen.

本発明の構成5は、次の通りである。すなわち、前記低透過層は、ArF露光光に対する屈折率nが2.5未満であり、かつ消衰係数kが1.0以上である材料で形成され、
前記高透過層は、ArF露光光に対する屈折率nが2.5以上であり、消衰係数kが1.0未満である材料で形成されていることを特徴とする構成1から4のいずれかに記載のマスクブランクである。
Configuration 5 of the present invention is as follows. That is, the low transmission layer is formed of a material having a refractive index n with respect to ArF exposure light of less than 2.5 and an extinction coefficient k of 1.0 or more.
The high transmission layer is formed of a material having a refractive index n with respect to ArF exposure light of 2.5 or more and an extinction coefficient k of less than 1.0. It is a mask blank as described in above.

本発明の構成6は、次の通りである。すなわち、前記低透過層および前記高透過層は、いずれの1層の厚さが20nm以下であることを特徴とする構成1から5のいずれかに記載のマスクブランクである。   Configuration 6 of the present invention is as follows. That is, in the mask blank according to any one of the structures 1 to 5, the thickness of any one of the low transmission layer and the high transmission layer is 20 nm or less.

本発明の構成7は、次の通りである。すなわち、前記位相シフト膜は、前記透光性基板から最も離れた位置に、ケイ素、窒素および酸素からなる材料、または当該材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料で形成された最上層を備えることを特徴とする構成1から6のいずれかに記載のマスクブランクである。   Configuration 7 of the present invention is as follows. That is, the phase shift film is formed of a material consisting of silicon, nitrogen and oxygen at a position farthest from the translucent substrate, or one or more elements selected from a semi-metal element, a non-metal element, and a rare gas. The mask blank according to any one of Structures 1 to 6, further comprising an uppermost layer formed of a material containing

本発明の構成8は、次の通りである。すなわち、前記最上層は、ケイ素、窒素および酸素からなる材料で形成されることを特徴とする構成7記載のマスクブランクである。   Configuration 8 of the present invention is as follows. That is, the uppermost layer is a mask blank according to Configuration 7, wherein the uppermost layer is made of a material made of silicon, nitrogen, and oxygen.

本発明の構成9は、構成1から8のいずれかに記載のマスクブランクの前記位相シフト膜に転写パターンが形成されていることを特徴とする位相シフトマスクである。   A ninth aspect of the present invention is a phase shift mask in which a transfer pattern is formed on the phase shift film of the mask blank according to any one of the first to eighth aspects.

本発明の構成10は、透光性基板上に、ArF露光光を所定の透過率で透過し、かつ透過するArF露光光に対して所定量の位相シフトを生じさせる機能を有する位相シフト膜が設けられたマスクブランクの製造方法であって、
前記位相シフト膜は、低透過層および高透過層が積層した構造を含み、
ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスを含むスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記透光性基板上に前記低透過層を形成する低透過層形成工程と、
ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスを含むスパッタリングガスであって、前記低透過層形成工程のときよりも窒素系ガスの混合比率が高いスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記透光性基板上に前記高透過層を形成する高透過層形成工程と
を有することを特徴とするマスクブランクの製造方法である。
In the configuration 10 of the present invention, a phase shift film having a function of transmitting ArF exposure light at a predetermined transmittance and causing a predetermined amount of phase shift to the transmitted ArF exposure light on a translucent substrate. A mask blank manufacturing method provided,
The phase shift film includes a structure in which a low transmission layer and a high transmission layer are laminated,
The translucent light is transmitted by reactive sputtering in a sputtering gas containing a nitrogen-based gas and a rare gas using a silicon target or a target composed of a material containing one or more elements selected from metalloid and non-metal elements. A low transmission layer forming step of forming the low transmission layer on the conductive substrate;
A sputtering target containing a nitrogen-based gas and a noble gas using a silicon target or a target made of a material containing at least one element selected from a metalloid element and a non-metal element in silicon, wherein the low-permeability layer forming step And a high transmission layer forming step of forming the high transmission layer on the translucent substrate by reactive sputtering in a sputtering gas having a higher mixing ratio of nitrogen-based gas than the case. It is a manufacturing method.

本発明の構成11は、次の通りである。すなわち、前記低透過層形成工程で使用されるスパッタリングガスは、成膜が不安定になる傾向を有する遷移モードとなる窒素系ガスの混合比率の範囲よりも少ない窒素系ガスの混合比率が選定され、
前記高透過層形成工程で使用されるスパッタリングガスは、前記遷移モードとなる窒素系ガスの混合比率の範囲よりも多い窒素系ガスの混合比率が選定される
ことを特徴とする構成10記載のマスクブランクの製造方法である。
Configuration 11 of the present invention is as follows. That is, the sputtering gas used in the low-permeability layer forming step is selected to have a nitrogen-based gas mixing ratio that is less than the range of the nitrogen-based gas mixing ratio that results in a transition mode in which the film formation tends to be unstable. ,
11. The mask according to claim 10, wherein the sputtering gas used in the highly transmissive layer forming step has a nitrogen-based gas mixing ratio that is greater than a range of the nitrogen-based gas mixing ratio that is the transition mode. It is a manufacturing method of a blank.

本発明の構成12は、次の通りである。すなわち、前記低透過層形成工程は、ケイ素ターゲットを用い、窒素ガスと希ガスからなるスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって前記低透過層を形成するものであり、前記高透過層形成工程は、ケイ素ターゲットを用い、窒素ガスと希ガスからなるスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって前記高透過層を形成するものであることを特徴とする構成10または11に記載のマスクブランクの製造方法である。   Configuration 12 of the present invention is as follows. That is, the low-permeability layer forming step is to form the low-permeability layer by reactive sputtering in a sputtering gas composed of a nitrogen gas and a rare gas using a silicon target. The method of manufacturing a mask blank according to Configuration 10 or 11, wherein the highly transmissive layer is formed by reactive sputtering in a sputtering gas composed of a nitrogen gas and a rare gas using a silicon target. .

本発明の構成13は、次の通りである。すなわち、前記低透過層は、ArF露光光に対する屈折率nが2.5未満であり、かつ消衰係数kが1.0以上である材料で形成され、
前記高透過層は、ArF露光光に対する屈折率nが2.5以上であり、消衰係数kが1.0未満である材料で形成されていることを特徴とする構成10から12のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法である。
Configuration 13 of the present invention is as follows. That is, the low transmission layer is formed of a material having a refractive index n with respect to ArF exposure light of less than 2.5 and an extinction coefficient k of 1.0 or more.
The high transmittance layer is formed of a material having a refractive index n with respect to ArF exposure light of 2.5 or more and an extinction coefficient k of less than 1.0. It is a manufacturing method of the mask blank of description.

本発明の構成14は、ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、希ガスを含むスパッタリングガス中でのスパッタリングによって、前記位相シフト膜の前記透光性基板から最も離れた位置に最上層を形成する最上層形成工程を有することを特徴とする構成10から13のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法である。   Configuration 14 of the present invention uses a silicon target or a target made of a material containing at least one element selected from a metalloid element and a nonmetal element in silicon, and the phase is obtained by sputtering in a sputtering gas containing a rare gas. 14. The mask blank manufacturing method according to any one of configurations 10 to 13, further comprising an uppermost layer forming step of forming an uppermost layer at a position farthest from the translucent substrate of the shift film.

本発明の構成15は、ケイ素ターゲットを用い、窒素ガスと希ガスからなるスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記位相シフト膜の前記透光性基板から最も離れた位置に最上層を形成し、前記最上層の少なくとも表層を酸化させる処理を行う最上層形成工程を有することを特徴とする構成12記載のマスクブランクの製造方法である。   In the configuration 15 of the present invention, a silicon target is used, and the uppermost layer is formed at a position farthest from the translucent substrate of the phase shift film by reactive sputtering in a sputtering gas composed of a nitrogen gas and a rare gas. The method for producing a mask blank according to Configuration 12, further comprising a top layer forming step of performing a process of oxidizing at least a surface layer of the top layer.

本発明の構成16は、構成10から15のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法によって製造されたマスクブランクの前記位相シフト膜に転写パターンを形成する工程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。   A configuration 16 of the present invention includes a step of forming a transfer pattern on the phase shift film of the mask blank manufactured by the mask blank manufacturing method according to any one of the configurations 10 to 15. It is a manufacturing method.

本発明のマスクブランクは、透光性基板上に、ArF露光光を所定の透過率で透過し、かつ透過するArF露光光に対して所定量の位相シフトを生じさせる機能を有する位相シフト膜が設けられたマスクブランクであって、位相シフト膜は、低透過層および高透過層が積層した構造を含み、低透過層および高透過層は、ケイ素および窒素からなる材料、または当該材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料で形成され、低透過層は、前記高透過層に比べて窒素含有量が相対的に少ないことを特徴としている。このような構造のマスクブランクとすることにより、窒素含有量が少ない材料からなる低透過層を、反応性スパッタリングで、スパッタリングガスに窒素ガスの混合比率が少ない混合ガスを用い、安定した成膜が可能な成膜条件で成膜し、窒素含有量が多い材料からなる高透過層を、反応性スパッタリングで、スパッタリングガスに窒素ガスの混合比率が多い混合ガスを用い、安定した成膜が可能な成膜条件で成膜することが可能となる。これにより、位相シフト膜の面内や膜厚方向における組成や光学特性の均一性を高くすることができ、複数の基板間における位相シフト膜の組成や光学特性の均一性も高くすることができ、さらに低欠陥のマスクブランクを実現できる。   In the mask blank of the present invention, a phase shift film having a function of transmitting ArF exposure light at a predetermined transmittance and causing a predetermined amount of phase shift to the transmitted ArF exposure light on a translucent substrate. The phase shift film includes a structure in which a low transmission layer and a high transmission layer are stacked, and the low transmission layer and the high transmission layer are made of a material composed of silicon and nitrogen, or a semimetal in the material. The low-permeability layer is formed of a material containing one or more elements selected from an element, a non-metallic element, and a rare gas, and has a feature that the nitrogen content is relatively smaller than that of the high-permeability layer. By using a mask blank having such a structure, a low-permeability layer made of a material having a low nitrogen content can be formed by reactive sputtering, using a mixed gas having a low mixing ratio of nitrogen gas as a sputtering gas, and forming a stable film. Stable film formation is possible by depositing a high transmission layer made of a material having a high nitrogen content using reactive gas and a mixed gas having a high nitrogen gas mixing ratio in the sputtering gas. It is possible to form a film under the film forming conditions. This makes it possible to increase the uniformity of the composition and optical characteristics in the plane and in the film thickness direction of the phase shift film, and to increase the uniformity of the composition and optical characteristics of the phase shift film between a plurality of substrates. Furthermore, a mask blank having a lower defect can be realized.

また、本発明のマスクブランクの製造方法は、透光性基板上に、ArF露光光を所定の透過率で透過し、かつ透過するArF露光光に対して所定量の位相シフトを生じさせる機能を有する位相シフト膜が設けられたマスクブランクの製造方法であって、位相シフト膜は、低透過層および高透過層が積層した構造を含み、ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスを含むスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、透光性基板上に低透過層を形成する低透過層形成工程と、ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスを含むスパッタリングガスであって、低透過層形成工程のときよりも窒素系ガスの混合比率が高いスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、透光性基板上に高透過層を形成する高透過層形成工程とを有することを特徴とする。このようなマスクブランクの製造方法とすることにより、窒素含有量が少ない材料からなる低透過層を、反応性スパッタリングで、スパッタリングガスに窒素系ガスの混合比率が少ない混合ガスを用い、安定した成膜が可能な成膜条件で成膜し、窒素含有量が多い材料からなる高透過層を、反応性スパッタリングで、スパッタリングガスに窒素系ガスの混合比率が多い混合ガスを用い、安定した成膜が可能な成膜条件で成膜することが可能となる。これにより、位相シフト膜の面内や膜厚方向における組成や光学特性の均一性を高くすることができ、複数の基板間における位相シフト膜の組成や光学特性の均一性も高くすることができ、さらに低欠陥のマスクブランクを製造することができる。   In addition, the mask blank manufacturing method of the present invention has a function of transmitting ArF exposure light at a predetermined transmittance on a translucent substrate and causing a predetermined amount of phase shift to the transmitted ArF exposure light. A method of manufacturing a mask blank provided with a phase shift film having a structure in which a low transmission layer and a high transmission layer are laminated, and selected from a semi-metal element and a non-metal element on a silicon target or silicon. A low transmission layer forming step of forming a low transmission layer on a translucent substrate by reactive sputtering in a sputtering gas containing a nitrogen-based gas and a rare gas, using a target made of a material containing one or more elements And a nitrogen-based gas using a silicon target or a target made of a material containing one or more elements selected from metalloid and nonmetal elements in silicon A sputtering gas containing a noble gas, which has a high permeability layer formed on a translucent substrate by reactive sputtering in a sputtering gas in which the mixing ratio of the nitrogen-based gas is higher than in the low permeability layer forming step. And a transmissive layer forming step. By adopting such a mask blank manufacturing method, a low-permeability layer made of a material having a low nitrogen content is formed by a reactive sputtering, using a mixed gas with a low mixing ratio of nitrogen-based gas as a sputtering gas, and a stable composition. Films are formed under conditions that allow film formation, and a highly permeable layer made of a material with a high nitrogen content is formed by reactive sputtering, using a mixed gas with a high mixing ratio of nitrogen-based gas as the sputtering gas, and stable film formation. Therefore, it is possible to form a film under the film forming conditions capable of. This makes it possible to increase the uniformity of the composition and optical characteristics in the plane and in the film thickness direction of the phase shift film, and to increase the uniformity of the composition and optical characteristics of the phase shift film between a plurality of substrates. Furthermore, a mask blank having a lower defect can be manufactured.

本発明の一実施形態におけるマスクブランクの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the mask blank in one Embodiment of this invention. 本発明の別の実施形態における転写用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 transfer mask in another embodiment of this invention. 本発明の実施形態における転写用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 transfer mask in embodiment of this invention. 反応性スパッタリングで薄膜を形成する場合における成膜モードを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the film-forming mode in the case of forming a thin film by reactive sputtering.

以下、本発明の各実施の形態について説明する。
本発明者らは、ケイ素および窒素を含有し、かつ遷移金属を含有しないケイ素系材料膜で位相シフト膜を形成する場合において、膜の厚さ方向における組成や光学特性の均一性が高く、かつ低欠陥である膜を実現する手段について、鋭意研究を行った。現状の成膜技術において、ケイ素および窒素を含有し、かつ遷移金属を含有しないケイ素系材料膜を組成および光学特性の均一性が高い状態となるように基板上に形成するには、反応性スパッタリングによる成膜技術を適用する必要がある。しかし、一般に、反応性スパッタリングによる薄膜の成膜では、成膜室内における反応性ガスの混合比率によって、薄膜の成膜レートや電圧が変動する現象が少なからず発生する。
Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described.
In the case where the phase shift film is formed of a silicon-based material film that contains silicon and nitrogen and does not contain a transition metal, the inventors have high uniformity of composition and optical characteristics in the thickness direction of the film, and We conducted intensive research on the means to realize low defect films. In the current film formation technology, reactive sputtering is used to form a silicon-based material film containing silicon and nitrogen and containing no transition metal on a substrate so that the composition and optical properties are highly uniform. It is necessary to apply the film formation technique by. However, in general, in the formation of a thin film by reactive sputtering, there are not a few phenomena in which the film formation rate and voltage of the thin film vary depending on the mixing ratio of the reactive gas in the film formation chamber.

図4は、反応性スパッタリングによって薄膜を成膜する場合において、成膜室内における希ガスと反応性ガスからなる混合ガス中の反応性ガスの混合比率(または、混合ガス中の反応性ガスの流量比)を変化させたときに生じる成膜速度の変化について、一般的な傾向を模式的にグラフで示したものである。図4では、混合ガス中の反応性ガスの混合比率を徐々に増加させた場合(増加モード)における成膜速度の変化の曲線Iと、混合ガス中の反応性ガスの混合比率を徐々に減少させた場合(減少モード)における成膜速度の変化の曲線Dが示されている。一般に、混合ガス中の反応性ガスの混合比率が低い領域(図4中のメタルモードMの領域)と、混合ガス中の反応性ガスの混合比率が高い領域(図4中の反応モードRの領域)では、増加モードおよび減少モードともに混合ガス中の反応性ガス混合比率の変化に伴う成膜速度の変動幅は小さい。また、同じ混合ガス中の反応性ガスの混合比率における増加モードと減少モードとの間における成膜速度の差も小さい。このため、メタルモードMの領域と反応モードRの領域では、薄膜を安定的に成膜することができる。すなわち、メタルモードMの領域と反応モードRの領域は、組成および光学特性の均一性が高く、かつ低欠陥の薄膜を形成することが可能な領域であるといえる。   FIG. 4 shows a reactive gas mixture ratio in a mixed gas composed of a rare gas and a reactive gas (or a flow rate of the reactive gas in the mixed gas) when a thin film is formed by reactive sputtering. FIG. 2 is a graph schematically showing a general tendency with respect to a change in film forming speed that occurs when the ratio is changed. In FIG. 4, when the mixing ratio of the reactive gas in the mixed gas is gradually increased (increase mode), the curve I of the change in the deposition rate and the mixing ratio of the reactive gas in the mixed gas are gradually decreased. A curve D of the change in the film forming speed in the case of being reduced (decrease mode) is shown. Generally, the region where the mixing ratio of the reactive gas in the mixed gas is low (the region of the metal mode M in FIG. 4) and the region where the mixing ratio of the reactive gas in the mixed gas is high (the reaction mode R in FIG. 4). In the region), the fluctuation range of the film forming rate accompanying the change of the reactive gas mixture ratio in the mixed gas is small in both the increase mode and the decrease mode. Further, the difference in film formation rate between the increasing mode and the decreasing mode in the mixing ratio of the reactive gas in the same mixed gas is also small. Therefore, a thin film can be stably formed in the metal mode M region and the reaction mode R region. That is, it can be said that the region of the metal mode M and the region of the reaction mode R are regions where the uniformity of the composition and optical characteristics is high and a low defect thin film can be formed.

一方、図4におけるメタルモードMの領域と反応モードRの領域とに挟まれた遷移モードTの領域では、増加モードおよび減少モードともに混合ガス中の反応性ガス混合比率の変化に伴う成膜速度の変動幅は大きい。また、同じ混合ガス中の反応性ガスの混合比率における増加モードと減少モードとの間での成膜速度の差も大きい。遷移モードTの領域では、成膜室中における混合ガス中の反応性ガス混合比率の微小な変化による成膜速度の変動が大きく、その混合比率の微小な変化によって増加モードから減少モードへのシフトによる成膜速度の変動も生じる。このため、成膜速度が不安定な状態の中で薄膜が形成されることになる。成膜速度の変動は薄膜に含有される反応性ガスの成分量に影響する。すなわち、遷移モードTの領域は、組成および光学特性の均一性が高く、かつ低欠陥の薄膜を形成することが難しい領域であるといえる。 On the other hand, in the transition mode T region sandwiched between the metal mode M region and the reaction mode R region in FIG. 4, the film formation rate accompanying the change in the reactive gas mixture ratio in the mixed gas in both the increase mode and the decrease mode. The fluctuation range is large. In addition, the difference in deposition rate between the increase mode and the decrease mode in the mixing ratio of the reactive gas in the same mixed gas is large. In the region of the transition mode T, the film formation speed fluctuates greatly due to a minute change in the reactive gas mixture ratio in the mixed gas in the film formation chamber, and the shift from the increase mode to the decrease mode is caused by the minute change in the mixture ratio. The film forming speed fluctuates due to. For this reason, a thin film is formed in the state where the film-forming speed is unstable. Variation in the deposition rate affects the amount of reactive gas components contained in the thin film. That is, it can be said that the region of the transition mode T is a region where the uniformity of the composition and optical characteristics is high and it is difficult to form a thin film with low defects.

遷移金属を含有しないケイ素系材料膜からなる単層構造の位相シフト膜を反応性スパッタリングで形成する場合、求められる光学特性の制約から遷移モードTの領域で成膜する必要性が高い。同じ混合ガス中の反応性ガスの混合比率における遷移モードTにおける増加モードと減少モードとの間での成膜速度の差が小さい反応性ガスの組み合わせを模索する方法もある。しかし、仮にそのような反応性ガスの組み合わせを見つけ出したとしても、遷移モードT内における混合ガス中の反応性ガス混合比率の変化に伴う成膜速度の変動幅は大きいという問題は解決されない。   When a phase shift film having a single layer structure made of a silicon-based material film not containing a transition metal is formed by reactive sputtering, it is highly necessary to form the film in the region of the transition mode T due to the required optical characteristics. There is also a method of searching for a combination of reactive gases having a small difference in film formation rate between the increasing mode and the decreasing mode in the transition mode T in the mixing ratio of the reactive gases in the same mixed gas. However, even if such a combination of reactive gases is found, the problem that the fluctuation range of the film forming rate due to the change in the mixing ratio of the reactive gas in the mixed gas in the transition mode T is not solved.

ケイ素および窒素を含有し、かつ遷移金属を含有しないケイ素系材料膜をメタルモードの領域による反応性スパッタリングで形成する場合、位相シフト膜として求められる位相差を得るための膜の厚さを確保しようとすると、この形成された膜材料の消衰係数kが高いため、求められるArF露光光に対する透過率よりも低くなってしまう。このような膜は、位相シフト効果が生じにくく、位相シフト膜には適していない。一方、ケイ素および窒素を含有し、かつ遷移金属を含有しないケイ素系材料膜を反応モードの領域による反応性スパッタリングで形成する場合、位相シフト膜として求められる位相差を得るための膜の厚さを確保しようとすると、この形成された膜材料の消衰係数kが低いため、求められるArF露光光に対する透過率よりも高くなってしまう。このような膜は、位相シフト効果は得られるが、位相シフト効果が生じる領域以外のパターン部分からの透過光で半導体ウェハ上のレジスト膜が感光してしまう恐れがあり、これも位相シフト膜には適していない。   When a silicon-based material film containing silicon and nitrogen and not containing a transition metal is formed by reactive sputtering in the metal mode region, ensure the film thickness to obtain the phase difference required for the phase shift film. Then, since the extinction coefficient k of the formed film material is high, it becomes lower than the required transmittance for ArF exposure light. Such a film hardly causes a phase shift effect and is not suitable for a phase shift film. On the other hand, when a silicon-based material film containing silicon and nitrogen and not containing a transition metal is formed by reactive sputtering using a reaction mode region, the film thickness for obtaining a phase difference required as a phase shift film is set. If it is going to ensure, since the extinction coefficient k of this formed film material is low, it will become higher than the required transmittance for ArF exposure light. Although such a film can provide a phase shift effect, there is a possibility that the resist film on the semiconductor wafer may be exposed to transmitted light from a pattern portion other than the region where the phase shift effect occurs. Is not suitable.

ケイ素および窒素を含有し、かつ遷移金属を含有しないケイ素系材料膜でArF露光光に適した位相シフト膜を実現するに当たって生じる多くの技術的課題を解決する手段を鋭意研究した結果、メタルモードの領域による反応性スパッタリングで形成するケイ素系材料膜である低透過層と、反応モードの領域による反応性スパッタリングで形成するケイ素系材料膜である高透過層とを積層した構造の位相シフト膜とすることで、前記の技術的課題を解決できるという結論に至った。   As a result of diligent research on means for solving many technical problems that occur in realizing a phase shift film suitable for ArF exposure light using a silicon-based material film containing silicon and nitrogen and not containing a transition metal, A phase shift film having a structure in which a low transmission layer that is a silicon-based material film formed by reactive sputtering in a region and a high transmission layer that is a silicon-based material film formed by reactive sputtering in a reaction mode region are stacked. This led to the conclusion that the above technical problem could be solved.

すなわち、本発明は、透光性基板上に、ArF露光光を所定の透過率で透過し、かつ透過するArF露光光に対して所定量の位相シフトを生じさせる機能を有する位相シフト膜が設けられたマスクブランクであって、前記位相シフト膜は、低透過層および高透過層が積層した構造を含み、前記低透過層および前記高透過層は、ケイ素および窒素からなる材料、または当該材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料で形成され、前記低透過層は、前記高透過層に比べて窒素含有量が相対的に少ないことを特徴とするマスクブランクである。   That is, according to the present invention, a phase shift film having a function of transmitting ArF exposure light at a predetermined transmittance and causing a predetermined amount of phase shift to the transmitted ArF exposure light is provided on the translucent substrate. The phase shift film includes a structure in which a low transmission layer and a high transmission layer are laminated, and the low transmission layer and the high transmission layer are formed of silicon and nitrogen, or the material. It is formed of a material containing one or more elements selected from a metalloid element, a nonmetallic element, and a rare gas, and the low-permeability layer has a relatively low nitrogen content as compared with the high-permeability layer. This is a mask blank.

また、本発明は、透光性基板上に、ArF露光光を所定の透過率で透過し、かつ透過するArF露光光に対して所定量の位相シフトを生じさせる機能を有する位相シフト膜が設けられたマスクブランクの製造方法であって、前記位相シフト膜は、低透過層および高透過層が積層した構造を含み、ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスを含むスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記透光性基板上に前記低透過層を形成する低透過層形成工程と、ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスを含むスパッタリングガスであり、前記低透過層形成工程のときよりも窒素系ガスの混合比率が高いスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記透光性基板上に前記高透過層を形成する高透過層形成工程とを有することを特徴とするマスクブランクの製造方法である。   In the present invention, a phase shift film having a function of transmitting ArF exposure light at a predetermined transmittance and causing a predetermined amount of phase shift to the transmitted ArF exposure light is provided on the translucent substrate. The method of manufacturing a mask blank, wherein the phase shift film includes a structure in which a low transmission layer and a high transmission layer are laminated, and is a silicon target or at least one element selected from a semi-metal element and a non-metal element on silicon A low-transmission layer forming step of forming the low-transmission layer on the translucent substrate by reactive sputtering in a sputtering gas containing a nitrogen-based gas and a rare gas, using a target made of a material containing Nb; Using a target or a target made of a material containing one or more elements selected from a metalloid element and a nonmetal element in silicon, and containing a nitrogen-based gas and a rare gas A high transmission layer that forms the high transmission layer on the translucent substrate by reactive sputtering in a sputtering gas that is a sputtering gas and has a higher mixing ratio of nitrogen-based gas than in the low transmission layer formation step. It has a layer formation process, It is a manufacturing method of the mask blank characterized by the above-mentioned.

また、このマスクブランクの製造方法は、低透過層形成工程で使用されるスパッタリングガスは、成膜が不安定になる傾向を有する遷移モードとなる窒素系ガスの混合比率の範囲よりも少ない窒素系ガスの混合比率が選定され、高透過層形成工程で使用されるスパッタリングガスは、遷移モードとなる窒素ガスの混合比率の範囲よりも多い窒素ガスの混合比率が選定されることが好ましい。   Further, in this mask blank manufacturing method, the sputtering gas used in the low transmission layer forming step is less nitrogen-based than the range of the mixing ratio of nitrogen-based gas that becomes a transition mode in which the film formation tends to become unstable. The gas mixing ratio is selected, and the sputtering gas used in the highly permeable layer forming step is preferably selected to have a nitrogen gas mixing ratio that is larger than the range of the nitrogen gas mixing ratio in the transition mode.

本発明のマスクブランクやマスクブランクの製造方法は、位相シフト膜を単層構造ではなく、低透過層および高透過層の積層構造としている。このような積層構造にすることで、低透過層は、窒素含有量の少ない膜が形成される傾向があるメタルモードの領域による反応性スパッタリングで成膜し、高透過層は、窒素含有量の多い膜が形成される傾向がある反応モードの領域による反応性スパッタリングで成膜できる。これにより、低透過層および高透過層ともに、成膜時の成膜レートや電圧の変動が小さい成膜条件による反応性スパッタリングで成膜することが可能となり、その結果、組成および光学特性の均一性が高く、かつ低欠陥の位相シフト膜を形成することができる。   In the mask blank and mask blank manufacturing method of the present invention, the phase shift film is not a single layer structure but a laminated structure of a low transmission layer and a high transmission layer. By adopting such a laminated structure, the low-permeability layer is formed by reactive sputtering using a metal mode region where a film with a low nitrogen content tends to be formed, and the high-permeability layer is formed with a nitrogen content. The film can be formed by reactive sputtering in a reaction mode region in which a large number of films tend to be formed. As a result, it is possible to form both the low transmissive layer and the high transmissive layer by reactive sputtering under film formation conditions in which the film formation rate and voltage fluctuation during film formation are small, resulting in uniform composition and optical characteristics. A phase shift film having high properties and low defects can be formed.

低透過層および高透過層は、ケイ素および窒素からなる材料、または当該材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料で形成される。低透過層および高透過層には、ArF露光光に対する耐光性が低下する要因となり得る遷移金属は含有しない。また、低透過層および高透過層には、遷移金属を除く金属元素についても、ArF露光光に対する耐光性が低下する要因となり得る可能性は否定できないため、含有させないことが望ましい。低透過層および高透過層は、ケイ素に加え、いずれの半金属元素を含有してもよい。この半金属元素の中でも、ホウ素、ゲルマニウム、アンチモンおよびテルルから選ばれる一以上の元素を含有させると、スパッタリングターゲットとして用いるケイ素の導電性を高めることが期待できるため、好ましい。   The low-permeability layer and the high-permeability layer are formed of a material composed of silicon and nitrogen, or a material containing one or more elements selected from metalloid elements, non-metal elements, and rare gases in the material. The low transmissive layer and the high transmissive layer do not contain a transition metal that may cause a decrease in light resistance to ArF exposure light. In addition, it is desirable not to include a metal element other than a transition metal in the low transmission layer and the high transmission layer because it cannot be denied that the light resistance to ArF exposure light can be reduced. The low transmission layer and the high transmission layer may contain any metalloid element in addition to silicon. Among these metalloid elements, the inclusion of one or more elements selected from boron, germanium, antimony and tellurium is preferable because it can be expected to increase the conductivity of silicon used as a sputtering target.

低透過層および高透過層は、窒素に加え、いずれの非金属元素を含有してもよい。この非金属元素の中でも、炭素、フッ素および水素から選ばれる一以上の元素を含有させると好ましい。低透過層および高透過層は、酸素の含有量を10原子%以下に抑えることが好ましく、5原子%以下とすることがより好ましく、積極的に酸素を含有させることをしない(RBS、XPS等の組成分析の結果が検出下限値以下)ことがとさらに好ましい。ケイ素系材料膜に酸素を含有させると、消衰係数kが大きく低下する傾向があり、位相ソフト膜全体の厚さが厚くなってしまう。透光性基板は合成石英ガラス等のSiOを主成分とする材料で形成されていることが一般的である。低透過層および高透過層のいずれかが透光性基板の表面に接して形成される場合、ケイ素系材料膜が酸素を含むと、酸素を含むケイ素系材料膜の組成とガラスの組成との差が小さくなり、位相シフト膜にパターンを形成するときに行われるドライエッチングにおいて、ケイ素系材料膜と透光性基板との間でエッチング選択性が得られにくくなるという問題が生じることがある。 The low transmission layer and the high transmission layer may contain any nonmetallic element in addition to nitrogen. Among these nonmetallic elements, it is preferable to contain one or more elements selected from carbon, fluorine and hydrogen. The low-permeability layer and the high-permeability layer preferably have an oxygen content of 10 atomic percent or less, more preferably 5 atomic percent or less, and do not actively contain oxygen (RBS, XPS, etc.). More preferably, the result of the compositional analysis is less than the detection lower limit value). When oxygen is contained in the silicon-based material film, the extinction coefficient k tends to be greatly reduced, and the thickness of the entire phase soft film is increased. It is common light-transmissive substrate is formed of a material mainly containing SiO 2 such as synthetic quartz glass. When either the low transmission layer or the high transmission layer is formed in contact with the surface of the translucent substrate, if the silicon-based material film contains oxygen, the composition of the silicon-based material film containing oxygen and the composition of the glass In the dry etching performed when the pattern is formed on the phase shift film, the difference may be reduced, and there may be a problem that it is difficult to obtain etching selectivity between the silicon-based material film and the translucent substrate.

ケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるターゲットにおいて、半金属元素として、ホウ素、ゲルマニウム、アンチモンおよびテルルから選ばれる一以上の元素を含有させると好ましい。これらの半金属元素は、ターゲットの導電性を高めることが期待できるので、特にDCスパッタリング法で低透過層および高透過層を形成する場合には、ターゲットにこれらの半金属元素を含有させることが望ましい。   In a target made of a material containing one or more elements selected from a metalloid element and a nonmetal element in silicon, it is preferable to include one or more elements selected from boron, germanium, antimony, and tellurium as the metalloid element. These metalloid elements can be expected to increase the conductivity of the target. Therefore, when forming a low transmission layer and a high transmission layer by a DC sputtering method, the target may contain these metalloid elements. desirable.

低透過層および高透過層は、希ガスを含有してもよい。希ガスは、反応性スパッタリングで薄膜を成膜する際に成膜室内に存在することによって成膜速度を大きくし、生産性を向上させることができる元素である。この希ガスがプラズマ化し、ターゲットに衝突することでターゲットからターゲット構成元素が飛び出し、途中、反応性ガスを取りこみつつ、透光性基板上に積層されて薄膜が形成される。このターゲット構成元素がターゲットから飛び出し、透光性基板に付着するまでの間に成膜室中の希ガスがわずかに取り込まれる。この反応性スパッタリングで必要とされる希ガスとして好ましいものとしては、アルゴン、クリプトン、キセノンが挙げられる。また、薄膜の応力を緩和するために、原子量の小さいヘリウム、ネオンを薄膜に積極的に取りこませることができる。   The low transmission layer and the high transmission layer may contain a rare gas. A rare gas is an element that can increase the deposition rate and improve the productivity by being present in the deposition chamber when a thin film is formed by reactive sputtering. When the rare gas is turned into plasma and collides with the target, the target constituent element is ejected from the target, and a thin film is formed on the translucent substrate while taking in the reactive gas in the middle. The rare gas in the film formation chamber is slightly taken in until the target constituent element jumps out of the target and adheres to the translucent substrate. Preferred examples of the rare gas required for the reactive sputtering include argon, krypton, and xenon. Moreover, in order to relieve the stress of the thin film, helium and neon having a small atomic weight can be actively incorporated into the thin film.

位相シフト膜の低透過層を形成する低透過層形成工程および高透過層を形成する高透過層形成工程では、スパッタリングガスに窒素系ガスを含有させている。この窒素系ガスは、窒素を含有するガスであればいずれのガスも適用可能である。前記の通り、低透過層や高透過層は、酸素含有量を低く抑えることが好ましいため、酸素を含有しない窒素系ガスを適用することが好ましく、窒素ガス(Nガス)を適用することがより好ましい。 In the low transmission layer forming step for forming the low transmission layer of the phase shift film and the high transmission layer forming step for forming the high transmission layer, the sputtering gas contains a nitrogen-based gas. As the nitrogen-based gas, any gas can be used as long as it contains nitrogen. As described above, since it is preferable to keep the oxygen content low in the low-permeability layer and the high-permeability layer, it is preferable to apply a nitrogen-based gas not containing oxygen, and to apply nitrogen gas (N 2 gas). More preferred.

本発明は、透光性基板上に、ArF露光光を所定の透過率で透過し、かつ透過するArF露光光に対して所定量の位相シフトを生じさせる機能を有する位相シフト膜が設けられたマスクブランクの製造方法であって、前記位相シフト膜は、低透過層および高透過層が積層した構造を含み、ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスを含むスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記透光性基板上に前記低透過層を形成する低透過層形成工程と、ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、窒素系ガスと希ガスを含むスパッタリングガスであり、前記低透過層形成工程のときよりも窒素系ガスの混合比率が高いスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記透光性基板上に前記高透過層を形成する高透過層形成工程とを有することを特徴とするマスクブランクの製造方法である。   In the present invention, a phase shift film having a function of transmitting ArF exposure light at a predetermined transmittance and causing a predetermined amount of phase shift to the transmitted ArF exposure light is provided on a light-transmitting substrate. A method for manufacturing a mask blank, wherein the phase shift film includes a structure in which a low transmission layer and a high transmission layer are laminated, and includes a silicon target or one or more elements selected from metalloid and nonmetal elements in silicon A low-transmission layer forming step of forming the low-transmission layer on the translucent substrate by reactive sputtering in a sputtering gas containing a nitrogen-based gas and a rare gas, and a silicon target or Using a target made of a material containing one or more elements selected from a metalloid element and a nonmetal element in silicon, a sputter containing nitrogen-based gas and rare gas is used. A highly permeable layer which is a ring gas and forms the highly permeable layer on the translucent substrate by reactive sputtering in a sputtering gas having a higher nitrogen-based gas mixing ratio than in the low permeable layer forming step. It has a formation process, It is a manufacturing method of a mask blank characterized by the above-mentioned.

位相シフト膜における低透過層および高透過層は、他の膜を介さずに、直接互いに接して積層する構造であることが好ましい。また、本発明のマスクブランクは、低透過層および高透過層のいずれにも金属元素を含有する材料からなる膜が接しない膜構造であることが好ましい。ケイ素を含有する膜に金属元素を含有する膜が接した状態で加熱処理やArF露光光の照射が行われると、金属元素がケイ素を含有する膜中に拡散しやすい傾向があるためである。   It is preferable that the low transmission layer and the high transmission layer in the phase shift film have a structure in which they are directly in contact with each other without interposing other films. Moreover, it is preferable that the mask blank of this invention is a film | membrane structure where the film | membrane consisting of the material containing a metal element does not contact | connect neither a low permeable layer and a high permeable layer. This is because when a heat treatment or irradiation with ArF exposure light is performed in a state where a film containing a metal element is in contact with a film containing silicon, the metal element tends to diffuse into the film containing silicon.

低透過層および高透過層は、同じ構成元素からなることが好ましい。低透過層および高透過層のいずれかが異なる構成元素を含んでおり、これらが接して積層している状態で加熱処理やArF露光光の照射が行われた場合、その異なる構成元素が、その構成元素を含んでいない側の層に移動して拡散するおそれがある。そして、低透過層および高透過層の光学特性が、成膜当初から大きく変わってしまうおそれがある。また、特にその異なる構成元素が半金属元素である場合、低透過層および高透過層を異なるターゲットを用いて成膜しなければならなくなる。   The low transmission layer and the high transmission layer are preferably made of the same constituent elements. When either the low transmission layer or the high transmission layer contains different constituent elements, and these layers are in contact with each other and are subjected to heat treatment or ArF exposure light irradiation, the different constituent elements are There is a possibility that it may move to the layer not containing the constituent elements and diffuse. And there exists a possibility that the optical characteristic of a low permeable layer and a high transmissive layer may change a lot from the beginning of film-forming. In particular, when the different constituent element is a metalloid element, it is necessary to form the low transmissive layer and the high transmissive layer using different targets.

本発明のマスクブランクにおいて、透光性基板の材料としては、合成石英ガラスのほか、石英ガラス、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、低熱膨張ガラス(SiO−TiOガラス等)などが挙げられる。合成石英ガラスは、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)に対する透過率が高く、マスクブランクの透光性基板を形成する材料として特に好ましい。 In the mask blank of the present invention, examples of the material for the translucent substrate include quartz glass, aluminosilicate glass, soda lime glass, low thermal expansion glass (SiO 2 —TiO 2 glass, etc.), etc., in addition to synthetic quartz glass. Synthetic quartz glass has a high transmittance with respect to ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), and is particularly preferable as a material for forming a light-transmitting substrate of a mask blank.

位相シフト膜における低透過層および高透過層の透光性基板側からの積層順は、いずれの順であってもよい。透光性基板に接して、低透過層、高透過層の順に積層した位相シフト膜の構造の場合、低透過層は窒素含有量が少ないケイ素含有膜であり、SiOを主成分とする材料で形成されている透光性基板との間でエッチング選択性がより得られやすいという効果がある。また、ケイ素系含有膜にパターンを形成するときのドライエッチングで使用するエッチングガスはフッ素系ガスが一般的であるが、窒素含有量が少ないケイ素系含有膜であれば、エッチングガスとして塩素系ガスも適用できる。低透過層のドライエッチングに塩素系ガスを用いることで、透光性基板との間のエッチング選択性を大幅に高めることができる。 The order of stacking the low transmission layer and the high transmission layer in the phase shift film from the translucent substrate side may be any order. In the case of a phase shift film structure in which a low-transmission layer and a high-transmission layer are laminated in this order in contact with a translucent substrate, the low-transmission layer is a silicon-containing film having a low nitrogen content, and a material mainly composed of SiO 2 There is an effect that the etching selectivity can be more easily obtained with the light-transmitting substrate formed in (1). The etching gas used for dry etching when forming a pattern on a silicon-containing film is generally a fluorine-based gas. However, if the silicon-containing film has a low nitrogen content, a chlorine-based gas may be used as an etching gas. Is also applicable. By using a chlorine-based gas for dry etching of the low transmission layer, the etching selectivity with the light-transmitting substrate can be greatly increased.

一方、透光性基板に接して、高透過層低、透過層の順に積層した位相シフト膜の構造の場合、高透過層は窒素含有量が多いケイ素含有膜である。そのため、SiOを主成分とする材料で形成されている透光性基板に接して高透過層が形成される場合、透光性基板の表面と高透過層との間で高い密着性が得られやすいという効果がある。 On the other hand, in the case of a phase shift film structure in which a high transmission layer and a transmission layer are stacked in this order in contact with a light transmitting substrate, the high transmission layer is a silicon-containing film having a high nitrogen content. Therefore, when a highly transmissive layer is formed in contact with a light transmissive substrate formed of a material containing SiO 2 as a main component, high adhesion is obtained between the surface of the light transmissive substrate and the high transmissive layer. It has the effect of being easy to be done

位相シフト膜における低透過層および高透過層は、他の膜を介さずに、直接、互いに接して積層する構造であることが好ましい。前記の理由から、ケイ素含有膜は、金属元素を含有する材料からなる膜と接した状態にしないことが望ましいためである。   The low transmission layer and the high transmission layer in the phase shift film preferably have a structure in which they are laminated in direct contact with each other without using other films. This is because the silicon-containing film is preferably not in contact with a film made of a material containing a metal element.

位相シフト膜は、1層の低透過層と1層の高透過層とからなる1組の積層構造を2組以上有することが好ましい。また、低透過層および高透過層は、いずれの1層の厚さが20nm以下であることが好ましい。低透過層および高透過層は、求められる光学特性が大きく異なるため、両者間における膜中の窒素含有量の差が大きい。このため、低透過層および高透過層との間で、フッ素系ガスによるドライエッチングでのエッチングレート差が大きくなっている。位相シフト膜が、1層の低透過層と1層の高透過層とからなる2層構造とした場合、フッ素系ガスによるドライエッチングでパターンを形成する際、エッチング後における位相シフト膜のパターンの断面で段差が生じやすくなる。位相シフト膜を、1層の低透過層と1層の高透過層とからなる1組の積層構造を2組以上有する構造とすることで、低透過層および高透過層の各層(1層)の厚さが前記の2層構造(1組の積層構造)の場合に比べて薄くなるため、エッチング後における位相シフト膜のパターンの断面で生じる段差を小さくすることができる。また、低透過層および高透過層における各層(1層)の厚さを20nm以下に制限することで、エッチング後における位相シフト膜のパターンの断面で生じる段差をより抑制することができる。   It is preferable that the phase shift film has two or more pairs of a laminated structure including one low transmission layer and one high transmission layer. Moreover, it is preferable that the thickness of any one of the low-permeability layer and the high-permeability layer is 20 nm or less. Since the required optical properties are greatly different between the low transmission layer and the high transmission layer, the difference in the nitrogen content in the film between them is large. For this reason, an etching rate difference in dry etching with a fluorine-based gas is large between the low transmission layer and the high transmission layer. When the phase shift film has a two-layer structure including one low transmission layer and one high transmission layer, when the pattern is formed by dry etching with a fluorine-based gas, the pattern of the phase shift film after etching is changed. A step is likely to occur in the cross section. By making the phase shift film a structure having two or more pairs of laminated structures each composed of one low transmission layer and one high transmission layer, each layer (one layer) of the low transmission layer and the high transmission layer Since the thickness of the film becomes thinner than that in the case of the two-layer structure (one set of laminated structures), the step generated in the cross section of the pattern of the phase shift film after etching can be reduced. Moreover, the level | step difference which arises in the cross section of the pattern of the phase shift film after an etching can be suppressed more by restrict | limiting the thickness of each layer (1 layer) in a low permeable layer and a high permeable layer to 20 nm or less.

近年、マスクブランクの薄膜(位相シフト膜)にドライエッチングによって転写パターンを形成して転写用マスク(位相シフトマスク)を作製する際に生じた黒欠陥部分の修正を、電子線照射を用いた欠陥修正(EB欠陥修正)で行うことが多くなっている。このEB欠陥修正は、XeF等の非励起状態の物質をガス化して黒欠陥部分に供給しつつ、黒欠陥部分に電子線を照射することで、黒欠陥部分の薄膜を揮発性のフッ化物に変化させて除去する技術である。従来、このEB欠陥修正で用いられるXeF等のフッ素系ガスは、非励起状態で供給されるため、電子線が照射されていない部分の薄膜は影響を受けにくいと考えられていた。しかし、このマスクブランクの薄膜がケイ素系化合物で形成されている場合、酸素や窒素の含有量が少ないと、XeF等の非励起状態のフッ素系ガスによってエッチングされてしまうことが判明している。 In recent years, a defect that uses electron beam irradiation to correct a black defect that occurred when a transfer mask (phase shift mask) was formed by forming a transfer pattern by dry etching on a thin film (phase shift film) of a mask blank This is often done by correction (EB defect correction). In this EB defect correction, a non-excited substance such as XeF 2 is gasified and supplied to the black defect portion, and the black defect portion is irradiated with an electron beam, whereby the thin film in the black defect portion is volatile fluoride. This is a technology that removes them by changing them. Conventionally, since a fluorine-based gas such as XeF 2 used for EB defect correction is supplied in an unexcited state, it has been considered that a portion of a thin film not irradiated with an electron beam is hardly affected. However, it has been found that when the mask blank thin film is formed of a silicon-based compound, if the oxygen or nitrogen content is low, the mask blank is etched by a non-excited fluorine-based gas such as XeF 2 . .

本発明における位相シフト膜の低透過層は、窒素含有量が少なく、酸素を積極的に含有させないケイ素系材料膜であるため、このEB欠陥修正時のXeF等の非励起状態のフッ素系ガスによってエッチングされやすい傾向がある。このため、低透過層は、XeF等の非励起状態のフッ素系ガスが接触しづらい状態に置くことが望まれる。一方、高透過層は、窒素含有量が多いケイ素系材料膜であるため、XeF等の非励起状態のフッ素系ガスによる影響は受けにくい傾向がある。前記のように、位相シフト膜を、低透過層および高透過層の積層構造の組み合わせを2組以上有する構造とすることで、低透過層は、2つの高透過層の間に挟まれる構造か、透光性基板と高透過層との間に挟まれる状態に置かれるようにすることができる。これにより、XeF等の非励起状態のフッ素系ガスは、初期は接触して低透過層をエッチングする可能性はあるが、その後は低透過層に接触しづらい状態になる(低透過層の側壁の表面が高透過層の側壁の表面よりも入り組んだ状態になるため、ガスが入り込みにくくなる。)。よって、このような積層構造とすることで、低透過層がXeF等の非励起状態のフッ素系ガスによってエッチングされることを抑制することができる。また、低透過層および高透過層における各層の厚さを20nm以下に制限することで、低透過層がXeF等の非励起状態のフッ素系ガスによってエッチングされることをより抑制することができる。 Since the low transmission layer of the phase shift film in the present invention is a silicon-based material film that has a low nitrogen content and does not actively contain oxygen, a fluorine-based gas in a non-excited state such as XeF 2 when this EB defect is corrected It tends to be easily etched. For this reason, it is desirable that the low-permeability layer be placed in a state where it is difficult for non-excited fluorine-based gas such as XeF 2 to come into contact. On the other hand, the high permeability layer, since the nitrogen content is often a silicon-based material film, the influence of the fluorine-based gas of the non-excited state, such as XeF 2 may receive less likely. As described above, the phase shift film has a structure having two or more combinations of the laminated structure of the low transmission layer and the high transmission layer, so that the low transmission layer is sandwiched between two high transmission layers. It can be placed between the translucent substrate and the highly transmissive layer. As a result, the non-excited fluorine-based gas such as XeF 2 may initially contact and etch the low-permeability layer, but after that, it becomes difficult to contact the low-permeability layer (the low-permeability layer Since the surface of the side wall is more intricate than the surface of the side wall of the highly permeable layer, gas is less likely to enter. Therefore, with such a stacked structure, the low transmission layer can be prevented from being etched by a non-excited fluorine-based gas such as XeF 2 . Further, by limiting the thickness of each layer in the low transmission layer and the high transmission layer to 20 nm or less, the low transmission layer can be further suppressed from being etched by a non-excited fluorine-based gas such as XeF 2. .

低透過層および高透過層は、ケイ素および窒素からなる材料で形成することが好ましい。また、このマスクブランクの製造方法において、低透過層形成工程では、ケイ素ターゲットを用い、窒素ガスと希ガスからなるスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって低透過層を形成するものであり、高透過層形成工程では、ケイ素ターゲットを用い、窒素ガスと希ガスからなるスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって高透過層を形成するものであることが好ましい。   The low transmission layer and the high transmission layer are preferably formed of a material composed of silicon and nitrogen. Further, in this mask blank manufacturing method, in the low transmission layer forming step, the silicon target is used to form the low transmission layer by reactive sputtering in a sputtering gas composed of nitrogen gas and rare gas. In the layer forming step, it is preferable to form a highly transmissive layer by reactive sputtering in a sputtering gas composed of a nitrogen gas and a rare gas using a silicon target.

前記の通り、低透過層および高透過層に遷移金属を含有させることはArF露光光に対する耐光性が低下する要因となり得る。低透過層および高透過層に遷移金属以外の金属やケイ素以外の半金属元素を含有させた場合には、含有させた金属や半金属元素が低透過層と高透過層との間で移動することに伴って光学特性が変化する可能性がある。また、非金属元素においても、低透過層および高透過層に酸素を含有させるとArF露光光に対する透過率が大きく低下してしまう。これらのことを考慮すると、低透過層および高透過層は、ケイ素および窒素からなる材料で形成することがより好ましいことになる。希ガスは、薄膜に対してRBSやXPSのような組成分析を行っても検出することが困難な元素である。このため、前記のケイ素および窒素からなる材料には、希ガスを含有する材料も包含しているとみなすことができる。   As described above, the inclusion of a transition metal in the low transmissive layer and the high transmissive layer can be a factor in reducing the light resistance to ArF exposure light. When a metal other than transition metal or a metalloid element other than silicon is contained in the low-permeability layer and the high-permeability layer, the contained metal or metalloid element moves between the low-permeability layer and the high-permeability layer. As a result, the optical characteristics may change. Even in the case of a nonmetallic element, if oxygen is contained in the low transmission layer and the high transmission layer, the transmittance with respect to ArF exposure light is greatly reduced. Considering these matters, it is more preferable that the low-permeability layer and the high-permeability layer are formed of a material composed of silicon and nitrogen. The rare gas is an element that is difficult to detect even if a composition analysis such as RBS or XPS is performed on the thin film. For this reason, it can be considered that the material containing silicon and nitrogen includes a material containing a rare gas.

低透過層は、ArF露光光に対する屈折率nが2.5未満(好ましくは2.4以下、より好ましくは2.2以下、さらに好ましくは2.0以下)であり、かつ消衰係数kが1.0以上(好ましくは1.1以上、より好ましくは1.4以上、さらに好ましくは1.6以上)である材料で形成され、高透過層は、ArF露光光に対する屈折率nが2.5以上(好ましくは2.6以上)であり、消衰係数kが1.0未満(好ましく0.9以下は、より好ましく0.7以下は、さらに好ましくは0.4以下)である材料で形成されていることが好ましい。2層以上の積層構造で位相シフト膜を構成した場合に、位相シフト膜として求められる特性であるArF露光光に対する所定の位相差と所定の透過率を満たすには、低透過層および高透過層は、それぞれ上記の屈折率nと消衰係数kの範囲になければ実現できないためである。   The low transmission layer has a refractive index n with respect to ArF exposure light of less than 2.5 (preferably 2.4 or less, more preferably 2.2 or less, further preferably 2.0 or less), and an extinction coefficient k. The high transmission layer is formed of a material having a refractive index n of 1.0 or more (preferably 1.1 or more, more preferably 1.4 or more, and still more preferably 1.6 or more). 5 or more (preferably 2.6 or more) and an extinction coefficient k of less than 1.0 (preferably 0.9 or less, more preferably 0.7 or less, and even more preferably 0.4 or less). Preferably it is formed. In order to satisfy a predetermined phase difference and a predetermined transmittance with respect to ArF exposure light, which is a characteristic required as a phase shift film, when a phase shift film is configured by a laminated structure of two or more layers, a low transmission layer and a high transmission layer This is because it cannot be realized unless the refractive index n and the extinction coefficient k are within the above ranges.

薄膜の屈折率nおよび消衰係数kは、その薄膜の組成だけで決まるものではない。その薄膜の膜密度および結晶状態なども、屈折率nおよび消衰係数kを左右する要素である。このため、反応性スパッタリングで薄膜を成膜するときの諸条件を調整して、その薄膜が所望の屈折率nおよび消衰係数kとなるように成膜する。低透過層および高透過層を、上記の屈折率nおよび消衰係数kの範囲にするには、反応性スパッタリングで成膜する際に、希ガスと反応性ガスの混合ガスの比率を調整することだけに限られない。反応性スパッタリングで成膜する際における成膜室内の圧力、ターゲットに印加する電力、ターゲットと透光性基板との間の距離等の位置関係など多岐にわたる。また、これらの成膜条件は成膜装置に固有のものであり、形成される薄膜が所望の屈折率nおよび消衰係数kになるように適宜調整されるものであある。   The refractive index n and extinction coefficient k of a thin film are not determined only by the composition of the thin film. The film density and crystal state of the thin film are factors that influence the refractive index n and the extinction coefficient k. For this reason, various conditions when forming a thin film by reactive sputtering are adjusted, and the thin film is formed so as to have a desired refractive index n and extinction coefficient k. In order to make the low transmission layer and the high transmission layer within the ranges of the refractive index n and the extinction coefficient k, the ratio of the mixed gas of the rare gas and the reactive gas is adjusted when forming the film by reactive sputtering. Not just that. There are a variety of positional relationships such as the pressure in the film formation chamber during reactive sputtering, the power applied to the target, and the distance between the target and the translucent substrate. These film forming conditions are unique to the film forming apparatus, and are appropriately adjusted so that the formed thin film has a desired refractive index n and extinction coefficient k.

位相シフト膜は、透光性基板から最も離れた位置に、ケイ素、窒素および酸素からなる材料、または当該材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料で形成された最上層を備えることが好ましい。また、このマスクブランクの製造方法では、ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、希ガスを含むスパッタリングガス中でのスパッタリングによって、位相シフト膜の透光性基板から最も離れた位置に最上層を形成する最上層形成工程を有することが好ましい。さらに、このマスクブランクの製造方法では、ケイ素ターゲットを用い、窒素ガスと希ガスからなるスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、前記位相シフト膜の透光性基板から最も離れた位置に最上層を形成し、前記最上層の少なくとも表層を酸化させる処理を行う最上層形成工程を有することがより好ましい。   The phase shift film is a material containing silicon, nitrogen, and oxygen at a position farthest from the light-transmitting substrate, or a material containing one or more elements selected from a semimetal element, a nonmetal element, and a rare gas in the material It is preferable to provide an uppermost layer formed of Further, in this mask blank manufacturing method, a silicon target or a target made of a material containing one or more elements selected from a semi-metal element and a non-metal element is used for sputtering by sputtering in a sputtering gas containing a rare gas. It is preferable to have an uppermost layer forming step of forming the uppermost layer at a position farthest from the translucent substrate of the phase shift film. Furthermore, in this mask blank manufacturing method, the uppermost layer is formed at a position farthest from the translucent substrate of the phase shift film by reactive sputtering in a sputtering gas composed of nitrogen gas and rare gas using a silicon target. It is more preferable to have an uppermost layer forming step for forming and oxidizing at least the surface layer of the uppermost layer.

酸素を積極的に含有させず、かつ窒素を含有させたケイ素系材料膜は、ArF露光光に対する耐光性は高いが、酸素を積極的に含有させたケイ素系材料膜に比べて耐薬性が低い傾向がある。また、位相シフト膜の透光性基板側とは反対側の最上層として、酸素を積極的に含有させず、かつ窒素を含有させた高透過層または低透過層を配置した構成としたマスクブランクの場合、そのマスクブランクから作製した位相シフトマスクに対してマスク洗浄を行うことや大気中での保管を行うことによって、位相シフト膜の表層が酸化していくことを回避することは難しい。位相シフト膜の表層が酸化すると、薄膜の成膜時の光学特性から大きく変わってしまう。特に、位相シフト膜の最上層として低透過層を設けた構成の場合には、低透過層が酸化することによる透過率の上昇幅は大きくなってしまう。位相シフト膜を、低透過層および高透過層の積層構造の上に、さらに、ケイ素、窒素および酸素からなる材料、または当該材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料で形成された最上層を設けることで、低透過層および高透過層の表面酸化を抑制することができる。   A silicon-based material film that does not actively contain oxygen and contains nitrogen has high light resistance to ArF exposure light, but has lower chemical resistance than a silicon-based material film that actively contains oxygen. Tend. In addition, a mask blank having a configuration in which a high-transmitting layer or a low-transmitting layer containing nitrogen is not actively contained and nitrogen is contained as the uppermost layer on the side opposite to the light-transmitting substrate side of the phase shift film. In this case, it is difficult to avoid oxidation of the surface layer of the phase shift film by performing mask cleaning on the phase shift mask manufactured from the mask blank or storing it in the air. When the surface layer of the phase shift film is oxidized, the optical characteristics at the time of film formation are greatly changed. In particular, in the case of a configuration in which a low transmission layer is provided as the uppermost layer of the phase shift film, the increase in transmittance due to oxidation of the low transmission layer becomes large. The phase shift film is formed on the laminated structure of the low transmission layer and the high transmission layer, and further includes at least one material selected from silicon, nitrogen, and oxygen, or a semi-metal element, a non-metal element, and a rare gas. By providing the uppermost layer formed of a material containing an element, surface oxidation of the low transmission layer and the high transmission layer can be suppressed.

ケイ素、窒素および酸素からなる材料、または当該材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料で形成された最上層は、層の厚さ方向でほぼ同じ組成である構成のほか、層の厚さ方向で組成傾斜した構成(最上層が透光性基板から遠ざかっていくに従い層中の酸素含有量が増加していく組成傾斜を有する構成)も含まれる。層の厚さ方向でほぼ同じ組成である構成の最上層に好適な材料としては、SiOやSiONが挙げられる。層の厚さ方向で組成傾斜した構成の最上層としては、透光性基板側がSiNであり、透光性基板から遠ざかっていくに従って酸素含有量が増加して表層がSiOあるいはSiONである構成であることが好ましい。 The uppermost layer formed of a material composed of silicon, nitrogen, and oxygen, or a material containing one or more elements selected from a metalloid element, a nonmetallic element, and a rare gas in the material is substantially the same in the thickness direction of the layer. In addition to the composition, the composition is inclined in the thickness direction of the layer (the composition having a composition gradient in which the oxygen content in the layer increases as the uppermost layer moves away from the translucent substrate). . Examples of a material suitable for the uppermost layer having a structure having substantially the same composition in the layer thickness direction include SiO 2 and SiON. As the uppermost layer having a composition gradient in the thickness direction of the layer, the translucent substrate side is SiN, the oxygen content increases as the distance from the translucent substrate increases, and the surface layer is composed of SiO 2 or SiON It is preferable that

最上層の形成には、ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、窒素ガスと酸素ガスと希ガスとを含むスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって形成する最上層形成工程を適用することができる。この最上層形成工程は、層の厚さ方向でほぼ同じ組成である構成の最上層、および組成傾斜した構成の最上層のいずれの最上層の形成にも適用できる。また、最上層の形成には、二酸化ケイ素(SiO)ターゲットまたは二酸化ケイ素(SiO)に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、希ガスを含むスパッタリングガス中でのスパッタリングによって形成する最上層形成工程を適用することができる。この最上層形成工程も、層の厚さ方向でほぼ同じ組成である構成の最上層と、組成傾斜した構成の最上層のいずれの最上層の形成にも適用できる。 For the formation of the uppermost layer, a silicon target or a target made of a material containing at least one element selected from a metalloid element and a nonmetal element is used in a sputtering gas containing nitrogen gas, oxygen gas, and rare gas. An uppermost layer forming step formed by reactive sputtering at 1 can be applied. This uppermost layer forming step can be applied to the formation of the uppermost layer of the structure having substantially the same composition in the layer thickness direction and the uppermost layer having a composition-graded structure. In addition, for the formation of the uppermost layer, a silicon dioxide (SiO 2 ) target or a target made of a material containing one or more elements selected from a metalloid element and a nonmetal element in silicon dioxide (SiO 2 ) is used, and a rare gas is used. An uppermost layer forming step of forming by sputtering in a sputtering gas containing can be applied. This uppermost layer forming step can also be applied to the formation of either the uppermost layer having a composition having substantially the same composition in the layer thickness direction or the uppermost layer having a composition-graded structure.

最上層の形成には、ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる1以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、窒素ガスと希ガスを含むスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって形成され、さらにこの最上層の少なくとも表層を酸化させる処理を行われる最上層形成工程を適用することができる。この最上層形成工程は、基本的に、層の厚さ方向で組成傾斜した最上層の形成に適用できる。この場合における最上層の表層を酸化させる処理としては、大気中などの酸素を含有する気体中における加熱処理、オゾンや酸素プラズマを最上層に接触させる処理などがあげられる。   For the formation of the uppermost layer, a silicon target or a target made of a material containing at least one element selected from a metalloid element and a nonmetal element is used, and the reactivity in a sputtering gas containing a nitrogen gas and a rare gas is used. An uppermost layer forming step in which a process of oxidizing at least the surface layer of the uppermost layer is performed by sputtering can be applied. This uppermost layer forming step can basically be applied to the formation of the uppermost layer having a composition gradient in the thickness direction of the layer. Examples of the treatment for oxidizing the uppermost surface layer in this case include a heat treatment in an oxygen-containing gas such as the air, and a treatment in which ozone or oxygen plasma is brought into contact with the uppermost layer.

位相シフト膜における低透過層、高透過層および最上層は、スパッタリングによって形成されるが、DCスパッタリング、RFスパッタリングおよびイオンビームスパッタリングなどのいずれのスパッタリングも適用可能である。導電性が低いターゲット(ケイ素ターゲット、半金属元素を含有しないあるいは含有量の少ないケイ素化合物ターゲットなど)を用いる場合においては、RFスパッタリングやイオンビームスパッタリングを適用することが好ましいが、成膜レートを考慮すると、RFスパッタリングを適用することがより好ましい。   The low transmission layer, the high transmission layer, and the uppermost layer in the phase shift film are formed by sputtering, but any sputtering such as DC sputtering, RF sputtering, and ion beam sputtering is applicable. In the case of using a target with low conductivity (such as a silicon target or a silicon compound target that does not contain a metalloid element or has a low content), it is preferable to apply RF sputtering or ion beam sputtering, but the film formation rate is considered. Then, it is more preferable to apply RF sputtering.

位相ソフト膜における低透過層および高透過層をスパッタリングでそれぞれ形成する工程においては、低透過層および高透過層を同じ成膜室で形成する場合と、異なる成膜室で形成する場合のいずれも適用できる。また、低透過層および高透過層を同じ成膜室で形成する場合には、低透過層および高透過層を同じターゲットで形成する場合と、異なるターゲットで形成する場合があるが、これらのいずれも適用できる。なお、低透過層および高透過層を異なる成膜室で形成する場合においては、各成膜室同士をたとえば別の真空室を介して連結する構成とすることが好ましい。この場合、大気中の透光性基板を真空室内に導入する際に経由させるロードロック室を真空室に連結することが好ましい。また、ロードロック室、真空室および各成膜室の間で透光性基板を搬送するための搬送装置(ロボットハンド)を設けることが好ましい。   In the step of forming the low transmission layer and the high transmission layer in the phase soft film by sputtering, both the low transmission layer and the high transmission layer are formed in the same film formation chamber and in different film formation chambers. Applicable. In addition, when the low transmission layer and the high transmission layer are formed in the same film formation chamber, the low transmission layer and the high transmission layer may be formed with the same target, or may be formed with different targets. Is also applicable. In the case where the low permeable layer and the high permeable layer are formed in different film forming chambers, it is preferable that the film forming chambers are connected to each other through, for example, separate vacuum chambers. In this case, it is preferable to connect the load lock chamber through which the translucent substrate in the atmosphere is introduced into the vacuum chamber to the vacuum chamber. In addition, it is preferable to provide a transfer device (robot hand) for transferring the translucent substrate between the load lock chamber, the vacuum chamber, and each film forming chamber.

本発明のマスクブランクにおける位相シフト膜は、位相シフト効果を有効に機能させるためには、ArF露光光に対する透過率が1%以上であることが好ましく、2%以上であるとより好ましい。また、位相シフト膜は、ArF露光光に対する透過率が30%以下になるように調整されていることが好ましく、20%以下であるとより好ましく、18%以下であるとさらに好ましい。また、位相シフト膜は、透過するArF露光光に対し、この位相シフト膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した光との間で生じる位相差が170〜190度の範囲になるように調整されていることが好ましい。   In order for the phase shift film in the mask blank of the present invention to effectively function the phase shift effect, the transmittance with respect to ArF exposure light is preferably 1% or more, and more preferably 2% or more. Further, the phase shift film is preferably adjusted so that the transmittance with respect to ArF exposure light is 30% or less, more preferably 20% or less, and further preferably 18% or less. The phase shift film is adjusted so that the phase difference generated between the transmitted ArF exposure light and the light that has passed through the air by the same distance as the thickness of the phase shift film is in the range of 170 to 190 degrees. It is preferable that

本発明のマスクブランクにおいて、位相シフト膜上に遮光膜を積層することが好ましい。一般に、転写用マスクでは、転写パターンが形成される領域(転写パターン形成領域)の外周領域は、露光装置を用いて半導体ウェハ上のレジスト膜に露光転写した際に外周領域を透過した露光光による影響をレジスト膜が受けないように、所定値以上の光学濃度(OD)を確保することが求められている。この点については、位相シフトマスクの場合も同じである。通常、位相シフトマスクを含む転写用マスクの外周領域では、ODが3.0以上あることが望ましいとされており、少なくとも2.8以上のODは必要とされている。前記の通り、位相シフト膜は所定の透過率で露光光を透過する機能を有しており、位相シフト膜だけでは所定値の光学濃度を確保することは困難である。このため、マスクブランクを製造する段階で位相シフト膜の上に、不足する光学濃度を確保するために遮光膜を積層しておくことが望まれる。このようなマスクブランクの構成とすることで、位相シフト膜を製造する途上で、位相シフト効果を使用する領域(基本的に転写パターン形成領域)の遮光膜を除去すれば、外周領域に所定値の光学濃度が確保された位相シフトマスクを製造することができる。   In the mask blank of the present invention, a light shielding film is preferably laminated on the phase shift film. In general, in a transfer mask, the outer peripheral region of a region where a transfer pattern is formed (transfer pattern forming region) is formed by exposure light transmitted through the outer peripheral region when exposed and transferred to a resist film on a semiconductor wafer using an exposure apparatus. It is required to secure an optical density (OD) of a predetermined value or higher so that the resist film is not affected. This also applies to the phase shift mask. Usually, it is desirable that the OD is 3.0 or more in the outer peripheral region of the transfer mask including the phase shift mask, and an OD of at least 2.8 or more is required. As described above, the phase shift film has a function of transmitting exposure light with a predetermined transmittance, and it is difficult to ensure a predetermined optical density with only the phase shift film. For this reason, it is desired that a light shielding film is laminated on the phase shift film at the stage of manufacturing the mask blank in order to ensure an insufficient optical density. By adopting such a mask blank configuration, if the light shielding film in the area (basically the transfer pattern forming area) where the phase shift effect is used is removed in the course of manufacturing the phase shift film, the outer peripheral area has a predetermined value. A phase shift mask having a sufficient optical density can be manufactured.

遮光膜は、単層構造および2層以上の積層構造のいずれも適用可能である。また、単層構造の遮光膜および2層以上の積層構造の遮光膜の各層は、膜または層の厚さ方向でほぼ同じ組成である構成であってもよく、層の厚さ方向で組成傾斜した構成であってもよい。   As the light shielding film, both a single layer structure and a laminated structure of two or more layers are applicable. In addition, each layer of the light shielding film having a single layer structure and the light shielding film having a laminated structure of two or more layers may have a composition having almost the same composition in the thickness direction of the film or the layer, and the composition gradient in the thickness direction of the layer It may be the configuration.

遮光膜は、位相シフト膜との間に別の膜を介さない場合においては、位相シフト膜にパターンを形成する際に用いられるエッチングガスに対して十分なエッチング選択性を有する材料を適用する必要がある。この場合、遮光膜は、クロムを含有する材料で形成することが好ましい。この遮光膜を形成するクロムを含有する材料としては、クロム金属のほか、クロムに酸素、窒素、炭素、ホウ素およびフッ素から選ばれる一以上の元素を含有する材料が挙げられる。一般に、クロム系材料は、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスでエッチングされるが、クロム金属はこのエッチングガスに対するエッチングレートがあまり高くない。塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスのエッチングガスに対するエッチングレートを高める点を考慮すると、遮光膜を形成する材料としては、クロムに酸素、窒素、炭素、ホウ素およびフッ素から選ばれる一以上の元素を含有する材料を用いることが好ましい。また、遮光膜を形成するクロムを含有する材料に、モリブデンおよびスズのうち一以上の元素を含有させてもよい。モリブデンおよびスズのうち一以上の元素を含有させることで、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスに対するエッチングレートをより高くすることができる。   In the case where another film is not interposed between the light-shielding film and the phase-shift film, it is necessary to apply a material having sufficient etching selectivity with respect to an etching gas used when forming a pattern on the phase-shift film. There is. In this case, the light shielding film is preferably formed of a material containing chromium. Examples of the material containing chromium forming the light-shielding film include a material containing one or more elements selected from oxygen, nitrogen, carbon, boron and fluorine in addition to chromium metal. In general, a chromium-based material is etched with a mixed gas of a chlorine-based gas and an oxygen gas, but chromium metal does not have a high etching rate with respect to this etching gas. In consideration of increasing the etching rate of the mixed gas of chlorine gas and oxygen gas with respect to the etching gas, the material for forming the light shielding film is one or more elements selected from chromium, oxygen, nitrogen, carbon, boron and fluorine. It is preferable to use a material containing. Moreover, you may make the material containing chromium which forms a light shielding film contain one or more elements among molybdenum and tin. By including one or more elements of molybdenum and tin, the etching rate for the mixed gas of chlorine-based gas and oxygen gas can be further increased.

一方、本発明のマスクブランクにおいて、遮光膜と位相シフト膜との間に別の膜を介する構成とする場合においては、前記のクロムを含有する材料でその別の膜(エッチングストッパ兼エッチングマスク膜)を形成し、ケイ素を含有する材料で遮光膜を形成する構成とすることが好ましい。クロムを含有する材料は、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスによってエッチングされるが、有機系材料で形成されるレジスト膜は、この混合ガスでエッチングされやすい。ケイ素を含有する材料は、一般にフッ素系ガスや塩素系ガスでエッチングされる。これらのエッチングガスは基本的に酸素を含有しないため、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスによってエッチングする場合よりも、有機系材料で形成されるレジスト膜の減膜量が低減できる。このため、レジスト膜の膜厚を低減することができる。   On the other hand, in the mask blank of the present invention, when another film is interposed between the light-shielding film and the phase shift film, the other film (etching stopper / etching mask film) is made of the material containing chromium. It is preferable that the light shielding film is formed of a material containing silicon. A material containing chromium is etched by a mixed gas of a chlorine-based gas and an oxygen gas, but a resist film formed of an organic material is easily etched by this mixed gas. A material containing silicon is generally etched with a fluorine-based gas or a chlorine-based gas. Since these etching gases basically do not contain oxygen, the amount of reduction in the resist film formed of an organic material can be reduced as compared with the case of etching with a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas. For this reason, the film thickness of the resist film can be reduced.

遮光膜を形成するケイ素を含有する材料には、遷移金属を含有させてもよく、遷移金属以外の金属元素を含有させてもよい。これは、このマスクブランクから位相シフトマスクを作製した場合、遮光膜で形成されるパターンは、基本的に外周領域の遮光帯パターンであり、転写パターン形成領域に比べてArF露光光が照射される積算量が少ないことや、この遮光膜が微細パターンで残っていることは稀であり、ArF耐光性が低くても実質的な問題は生じにくいためである。また、遮光膜に遷移金属を含有させると、含有させない場合に比べて遮光性能が大きく向上し、遮光膜の厚さを薄くすることが可能となるためである。遮光膜に含有させる遷移金属としては、遷移金属としては、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、ハフニウム(Hf)、ニッケル(Ni)、バナジウム(V)、ジルコニウム(Zr)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、ニオブ(Nb)、パラジウム(Pd)等のいずれか1つの金属またはこれらの金属の合金が挙げられる。   The material containing silicon that forms the light-shielding film may contain a transition metal or a metal element other than the transition metal. This is because, when a phase shift mask is produced from this mask blank, the pattern formed by the light shielding film is basically a light shielding band pattern in the outer peripheral region, and is irradiated with ArF exposure light as compared with the transfer pattern forming region. This is because it is rare that the integrated amount is small or the light-shielding film remains in a fine pattern, and even if ArF light resistance is low, a substantial problem hardly occurs. Further, when the transition metal is contained in the light shielding film, the light shielding performance is greatly improved as compared with the case where the transition metal is not contained, and the thickness of the light shielding film can be reduced. As transition metals to be included in the light shielding film, transition metals include molybdenum (Mo), tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), chromium (Cr), hafnium (Hf), nickel (Ni), Any one metal such as vanadium (V), zirconium (Zr), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), niobium (Nb), palladium (Pd), or an alloy of these metals can be given.

前記の位相シフト膜に積層して遮光膜を備えるマスクブランクにおいて、遮光膜の上に遮光膜をエッチングするときに用いられるエッチングガスに対してエッチング選択性を有する材料で形成されたエッチングマスク膜をさらに積層させた構成とすることがより好ましい。遮光膜は、所定の光学濃度を確保する機能が必須であるため、その厚さを低減するには限界がある。エッチングマスク膜は、その直下の遮光膜にパターンを形成するドライエッチングが終わるまでの間、エッチングマスクとして機能することができるだけの膜の厚さがあれば十分であり、基本的に光学の制限を受けない。このため、エッチングマスク膜の厚さは遮光膜の厚さに比べて大幅に薄くすることができる。そして、有機系材料のレジスト膜は、このエッチングマスク膜にパターンを形成するドライエッチングが終わるまでの間、エッチングマスクとして機能するだけの膜の厚さがあれば十分であるので、従来よりも大幅にレジスト膜の厚さを薄くすることができる。   In a mask blank having a light shielding film laminated on the phase shift film, an etching mask film formed of a material having etching selectivity with respect to an etching gas used when etching the light shielding film on the light shielding film. Further, it is more preferable to have a laminated structure. Since the light-shielding film must have a function of ensuring a predetermined optical density, there is a limit to reducing the thickness thereof. It is sufficient that the etching mask film has a film thickness that can function as an etching mask until dry etching for forming a pattern on the light shielding film immediately below is completed. I do not receive it. For this reason, the thickness of the etching mask film can be significantly reduced as compared with the thickness of the light shielding film. The resist film made of an organic material has a thickness sufficient to function as an etching mask until dry etching for forming a pattern on the etching mask film is completed. In addition, the thickness of the resist film can be reduced.

このエッチングマスク膜は、遮光膜がクロムを含有する材料で形成されている場合は、前記のケイ素を含有する材料で形成されることが好ましい。なお、この場合のエッチングマスク膜は、有機系材料のレジスト膜との密着性が低い傾向があるため、エッチングマスク膜の表面をHMDS(Hexamethyldisilazane)処理を施し、表面の密着性を向上させることが好ましい。なお、この場合のエッチングマスク膜は、SiO、SiN、SiON等で形成されることがより好ましい。また、遮光膜がクロムを含有する材料で形成されている場合におけるエッチングマスク膜の材料として、前記のほか、タンタルを含有する材料も適用可能である。この場合におけるタンタルを含有する材料としては、タンタル金属のほか、タンタルに窒素、酸素、ホウ素および炭素から選ばれる一以上の元素を含有させた材料などが挙げられる。その材料として、たとえば、Ta、TaN、TaON、TaBN、TaBON、TaCN、TaCON、TaBCN、TaBOCNなどが挙げられる。一方、このエッチングマスク膜は、遮光膜がケイ素を含有する材料で形成されている場合は、前記のクロムを含有する材料で形成されることが好ましい。 When the light shielding film is formed of a material containing chromium, the etching mask film is preferably formed of the material containing silicon. Note that the etching mask film in this case tends to have low adhesion to the organic material resist film, and therefore the surface of the etching mask film is subjected to HMDS (Hexamethyldisilazane) treatment to improve surface adhesion. preferable. In this case, the etching mask film is more preferably formed of SiO 2 , SiN, SiON or the like. In addition to the above, a material containing tantalum is also applicable as an etching mask film material when the light shielding film is formed of a material containing chromium. Examples of the material containing tantalum in this case include a material in which tantalum contains one or more elements selected from nitrogen, oxygen, boron, and carbon in addition to tantalum metal. Examples of the material include Ta, TaN, TaON, TaBN, TaBON, TaCN, TaCON, TaBCN, TaBOCN, and the like. On the other hand, when the light shielding film is formed of a material containing silicon, the etching mask film is preferably formed of the material containing chromium.

本発明のマスクブランクにおいて、透光性基板と位相シフト膜との間に、透光性基板および位相シフト膜ともにエッチング選択性を有する材料(前記のクロムを含有する材料、たとえば、Cr、CrN、CrC、CrO、CrON、CrC等)からなるエッチングストッパ膜を形成してよい。   In the mask blank of the present invention, a material having etching selectivity for both the light-transmitting substrate and the phase shift film between the light-transmitting substrate and the phase shift film (the material containing chromium, for example, Cr, CrN, An etching stopper film made of CrC, CrO, CrON, CrC or the like may be formed.

本発明のマスクブランクにおいて、前記エッチングマスク膜の表面に接して、有機系材料のレジスト膜が100nm以下の膜厚で形成されていることが好ましい。DRAM hp32nm世代に対応する微細パターンの場合、エッチングマスク膜に形成すべき転写パターン(位相シフトパターン)に、線幅が40nmのSRAF(Sub-Resolution Assist Feature)が設けられることがある。しかし、この場合でも、レジストパターンの断面アスペクト比が1:2.5と低くすることができるので、レジスト膜の現像時、リンス時等にレジストパターンが倒壊や脱離することを抑制することができる。なお、レジスト膜は、膜厚が80nm以下であることがより好ましい。   In the mask blank of the present invention, it is preferable that a resist film of an organic material is formed with a film thickness of 100 nm or less in contact with the surface of the etching mask film. In the case of a fine pattern corresponding to the DRAM hp32 nm generation, a transfer pattern (phase shift pattern) to be formed on the etching mask film may be provided with SRAF (Sub-Resolution Assist Feature) having a line width of 40 nm. However, even in this case, since the cross-sectional aspect ratio of the resist pattern can be reduced to 1: 2.5, it is possible to prevent the resist pattern from collapsing or detaching during development or rinsing of the resist film. it can. The resist film preferably has a film thickness of 80 nm or less.

本発明の位相シフトマスクは、前記のマスクブランクの位相シフト膜に転写パターンが形成されていることを特徴としている。また、本発明の位相シフトマスクの製造方法は、前記の製造方法で製造されたマスクブランクの位相シフト膜に転写パターンを形成する工程を有することを特徴としている。本発明の位相シフトマスクは、位相シフト膜を構成する材料自体がArF露光光に対する耐光性が高い材料であるため、位相シフト膜にパターンを形成した後にArF耐光性を向上させるための処理を行うことを省略できる。   The phase shift mask of the present invention is characterized in that a transfer pattern is formed on the phase shift film of the mask blank. Moreover, the manufacturing method of the phase shift mask of this invention has the process of forming a transfer pattern in the phase shift film of the mask blank manufactured by the said manufacturing method. In the phase shift mask of the present invention, since the material constituting the phase shift film itself is a material having high light resistance against ArF exposure light, a process for improving ArF light resistance is performed after forming a pattern on the phase shift film. Can be omitted.

図1は、本発明の一実施形態であるマスクブランク100の構成を示す断面図である。このマスクブランク100は、透光性基板1上に、低透過層21、高透過層22および最上層23がこの順に積層した位相シフト膜2と、遮光膜3と、エッチングマスク膜4が積層した構成となっている。一方、図2は、本発明の別の実施形態であるマスクブランク101の構成を示す断面図である。このマスクブランク101は、透光性基板1上に、高透過層22、低透過層21、高透過層22、低透過層21および最上層23がこの順に積層した位相シフト膜2と、遮光膜3と、エッチングマスク膜4が積層した構成となっている。マスクブランク100,101の各構成の詳細については、前記の通りである。以下、図3に示す製造工程にしたがって、本発明の位相シフトマスクの製造方法の一例を説明する。なお、この例では、遮光膜にはクロムを含有する材料を適用し、エッチングマスク膜にはケイ素を含有する材料を適用している。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a mask blank 100 according to an embodiment of the present invention. In this mask blank 100, a phase shift film 2 in which a low transmission layer 21, a high transmission layer 22, and an uppermost layer 23 are stacked in this order, a light shielding film 3, and an etching mask film 4 are stacked on a translucent substrate 1. It has a configuration. On the other hand, FIG. 2 is sectional drawing which shows the structure of the mask blank 101 which is another embodiment of this invention. The mask blank 101 includes a phase shift film 2 in which a high transmission layer 22, a low transmission layer 21, a high transmission layer 22, a low transmission layer 21 and an uppermost layer 23 are laminated in this order on a light transmitting substrate 1, and a light shielding film. 3 and the etching mask film 4 are laminated. Details of each configuration of the mask blanks 100 and 101 are as described above. Hereinafter, according to the manufacturing process shown in FIG. 3, an example of the manufacturing method of the phase shift mask of this invention is demonstrated. In this example, a material containing chromium is applied to the light shielding film, and a material containing silicon is applied to the etching mask film.

まず、マスクブランク100におけるエッチングマスク膜4に接して、レジスト膜をスピン塗布法によって形成した。次に、レジスト膜に対して、位相シフト膜に形成すべき転写パターン(位相シフトパターン)である第1のパターンを露光描画し、さらに現像処理等の所定の処理を行い、位相シフトパターンを有する第1のレジストパターン5aを形成した(図3(a)参照)。続いて、第1のレジストパターン5a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を行い、エッチングマスク膜4に第1のパターンを形成(エッチングマスクパターン4a)した(図3(b)参照)。   First, a resist film was formed by spin coating in contact with the etching mask film 4 in the mask blank 100. Next, the resist film is exposed and drawn with a first pattern, which is a transfer pattern (phase shift pattern) to be formed on the phase shift film, and further subjected to a predetermined process such as a development process to have a phase shift pattern. A first resist pattern 5a was formed (see FIG. 3A). Subsequently, dry etching using a fluorine-based gas was performed using the first resist pattern 5a as a mask to form the first pattern on the etching mask film 4 (etching mask pattern 4a) (see FIG. 3B). .

次に、レジストパターン5aを除去してから、エッチングマスクパターン4a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を行い、遮光膜3に第1のパターンを形成(遮光膜パターン3a)する(図3(c)参照)。続いて、遮光パターン3a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を行い、位相シフト膜2に第1のパターンを形成(位相シフトパターン2a)し、かつ同時にエッチングマスクパターン4aも除去した(図3(d)参照)。   Next, after removing the resist pattern 5a, dry etching using a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas is performed using the etching mask pattern 4a as a mask to form a first pattern on the light shielding film 3 (light shielding). Film pattern 3a) (see FIG. 3C). Subsequently, dry etching using a fluorine-based gas is performed using the light-shielding pattern 3a as a mask to form a first pattern on the phase shift film 2 (phase shift pattern 2a), and at the same time, the etching mask pattern 4a is also removed ( (Refer FIG.3 (d)).

次に、マスクブランク100上にレジスト膜をスピン塗布法によって形成した。次に、レジスト膜に対して、遮光膜に形成すべきパターン(遮光パターン)である第2のパターンを露光描画し、さらに現像処理等の所定の処理を行い、遮光パターンを有する第2のレジストパターン6bを形成した。続いて、第2のレジストパターン6b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を行い、遮光膜3に第2のパターンを形成(遮光パターン3b)した(図3(e)参照)。さらに、第2のレジストパターン6bを除去し、洗浄等の所定の処理を経て、位相シフトマスク200を得た(図3(f)参照)。   Next, a resist film was formed on the mask blank 100 by a spin coating method. Next, a second pattern, which is a pattern (light-shielding pattern) to be formed on the light-shielding film, is exposed and drawn on the resist film, and a predetermined process such as a development process is further performed, so that the second resist having the light-shielding pattern is obtained. Pattern 6b was formed. Subsequently, using the second resist pattern 6b as a mask, dry etching using a mixed gas of chlorine-based gas and oxygen gas was performed to form a second pattern (light-shielding pattern 3b) on the light-shielding film 3 (FIG. 3). (See (e)). Further, the second resist pattern 6b was removed, and a predetermined process such as cleaning was performed to obtain the phase shift mask 200 (see FIG. 3F).

前記のドライエッチングで使用される塩素系ガスとしては、Clが含まれていれば特に制限はない。たとえば、塩素系ガスとして、Cl、SiCl、CHCl、CHCl、CCl、BCl等があげられる。また、前記のドライエッチングで使用されるフッ素系ガスとしては、Fが含まれていれば特に制限はない。たとえば、フッ素系ガスとして、CHF、CF、C、C、SF等があげられる。特に、Cを含まないフッ素系ガスは、ガラス基板に対するエッチングレートが比較的低いため、ガラス基板へのダメージをより小さくすることができる。 The chlorine-based gas used in the dry etching is not particularly limited as long as it contains Cl. For example, a chlorine-based gas, Cl 2, SiCl 2, CHCl 3, CH 2 Cl 2, CCl 4, BCl 3 and the like. Further, the fluorine-based gas used in the dry etching is not particularly limited as long as F is contained. For example, a fluorine-based gas, CHF 3, CF 4, C 2 F 6, C 4 F 8, SF 6 and the like. In particular, since the fluorine-based gas not containing C has a relatively low etching rate with respect to the glass substrate, damage to the glass substrate can be further reduced.

本発明の位相シフトマスクは、ArFエキシマレーザーの露光光を積算照射された後のものであっても、位相シフトパターンのCD変化(太り)を小さい範囲に抑制できる。このため、ArFエキシマレーザーを露光光とする露光装置のマスクステージに、この積算照射後の位相シフトマスクをセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に位相シフトパターンを露光転写しても、半導体デバイス上のレジスト膜に設計仕様を十分に満たす精度でパターンを転写することができる。   The phase shift mask of the present invention can suppress the CD change (thickening) of the phase shift pattern within a small range even when the phase shift mask has been subjected to the integrated irradiation with the exposure light of the ArF excimer laser. For this reason, even if the phase shift mask after this integrated irradiation is set on the mask stage of an exposure apparatus using ArF excimer laser as exposure light, and the phase shift pattern is exposed and transferred to the resist film on the semiconductor device, The pattern can be transferred to the resist film with sufficient accuracy to satisfy the design specifications.

さらに、本発明の半導体デバイスの製造方法は、前記の位相シフトマスクまたは前記のマスクブランクを用いて製造された位相シフトマスクを用い、半導体基板上のレジスト膜にパターンを露光転写することを特徴としている。本発明の位相シフトマスクやマスクブランクは、前記の通りの効果を有するため、ArFエキシマレーザーを露光光とする露光装置のマスクステージに、ArFエキシマレーザーの露光光を積算照射された後の本発明の位相シフトマスクをセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に位相シフトパターンを露光転写しても、半導体デバイス上のレジスト膜に設計仕様を十分に満たす精度でパターンを転写することができる。このため、このレジスト膜のパターンをマスクとして、下層膜をドライエッチングして回路パターンを形成した場合、精度不足に起因する配線短絡や断線のない高精度の回路パターンを形成することができる。 Furthermore, the semiconductor device manufacturing method of the present invention is characterized in that a pattern is exposed and transferred onto a resist film on a semiconductor substrate using the phase shift mask manufactured using the phase shift mask or the mask blank. Yes. Since the phase shift mask and the mask blank of the present invention have the effects as described above, the present invention after the exposure light of the ArF excimer laser is integratedly applied to the mask stage of the exposure apparatus using the ArF excimer laser as the exposure light. Even if the phase shift mask is set and the phase shift pattern is exposed and transferred to the resist film on the semiconductor device, the pattern can be transferred to the resist film on the semiconductor device with sufficient accuracy to satisfy the design specifications. For this reason, when the circuit pattern is formed by dry etching the lower layer film using this resist film pattern as a mask, a highly accurate circuit pattern free from wiring short-circuiting or disconnection due to insufficient accuracy can be formed.

以下、実施例により、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。
(実施例1)
[マスクブランクの製造]
主表面の寸法が約152mm×約152mmで、厚さが約6.25mmの合成石英ガラスからなる透光性基板1を準備した。この透光性基板1は、端面及び主表面が所定の表面粗さに研磨され、その後、所定の洗浄処理および乾燥処理を施されたものであった。
Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Example 1
[Manufacture of mask blanks]
A translucent substrate 1 made of synthetic quartz glass having a main surface dimension of about 152 mm × about 152 mm and a thickness of about 6.25 mm was prepared. The translucent substrate 1 had its end face and main surface polished to a predetermined surface roughness, and then subjected to a predetermined cleaning process and a drying process.

次に、枚葉式RFスパッタ装置内に透光性基板1を設置し、ケイ素(Si)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)および窒素(N)の混合ガス(流量比 Ar:N=2:3,圧力=0.035Pa)をスパッタリングガスとし、RF電源の電力を2.8kWとし、反応性スパッタリング(RFスパッタリング)により、透光性基板1上に、ケイ素および窒素からなる低透過層21(Si:N=59at%:41at%)を12nmの厚さで形成した。別の透光性基板の主表面に対して、同条件で低透過層21のみを形成し、分光エリプソメーター(J.A.Woollam社製 M−2000D)を用いてこの低透過層21の光学特性を測定したところ、波長193nmにおける屈折率nが1.85、消衰係数kが1.70であった。なお、この低透過層21を成膜する際に用いた条件は、その使用した枚葉式RFスパッタ装置で事前に、スパッタリングガスにおけるArガスとNガスとの混合ガス中のNガスの流量比と、成膜速度との関係を検証し、メタルモードの領域で安定的に成膜できる流量比等の成膜条件を選定している。なお、低透過層21の組成は、X線光電子分光法(XPS)による測定によって得られた結果である。以下、他の膜に関しても同様である。 Next, the translucent substrate 1 is installed in a single wafer RF sputtering apparatus, and a mixed gas of argon (Ar) and nitrogen (N 2 ) (flow rate ratio Ar: N 2 = 2) is used using a silicon (Si) target. : 3, pressure = 0.035 Pa) is used as a sputtering gas, the power of the RF power supply is set to 2.8 kW, and the low-transmission layer 21 made of silicon and nitrogen is formed on the translucent substrate 1 by reactive sputtering (RF sputtering). (Si: N = 59 at%: 41 at%) was formed with a thickness of 12 nm. Only the low transmission layer 21 is formed on the main surface of another translucent substrate under the same conditions, and the optical characteristics of the low transmission layer 21 are measured using a spectroscopic ellipsometer (M-2000D manufactured by JA Woollam). When the characteristics were measured, the refractive index n at a wavelength of 193 nm was 1.85, and the extinction coefficient k was 1.70. Incidentally, the conditions used in forming the low-permeability layer 21, in advance at the single-wafer RF sputtering apparatus used, the N 2 gas in the mixed gas of Ar gas and N 2 gas in the sputtering gas The relationship between the flow rate ratio and the film formation rate is verified, and film formation conditions such as a flow rate ratio that enables stable film formation in the metal mode region are selected. The composition of the low transmission layer 21 is a result obtained by measurement by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The same applies to other films.

次に、枚葉式RFスパッタ装置内に、低透過層21が積層された透光性基板1を設置し、ケイ素(Si)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)および窒素(N)の混合ガス(流量比 Ar:N=1:3,圧力=0.09Pa)をスパッタリングガスとし、RF電源の電力を2.8kWとし、反応性スパッタリング(RFスパッタリング)により、低透過層21上に、ケイ素および窒素からなる高透過層22(Si:N=46at%:54at%)を55nmの厚さで形成した。別の透光性基板の主表面に対して、同条件で高透過層22のみを形成し、分光エリプソメーター(J.A.Woollam社製 M−2000D)を用いてこの高透過層22の光学特性を測定したところ、波長193nmにおける屈折率nが2.52、消衰係数kが0.39であった。なお、この高透過層22を成膜する際に用いた条件は、その使用した枚葉式RFスパッタ装置で事前に、スパッタリングガスにおけるArガスとNガスとの混合ガス中のNガスの流量比と、成膜速度との関係を検証し、反応モード(ポイズンモード)の領域で安定的に成膜できる流量比等の成膜条件を選定している。 Next, the translucent substrate 1 on which the low transmission layer 21 is laminated is installed in a single wafer RF sputtering apparatus, and a mixed gas of argon (Ar) and nitrogen (N 2 ) using a silicon (Si) target. (Flow ratio Ar: N 2 = 1: 3, pressure = 0.09 Pa) is used as a sputtering gas, the power of the RF power source is set to 2.8 kW, and silicon is deposited on the low transmission layer 21 by reactive sputtering (RF sputtering). Then, a highly transmissive layer 22 (Si: N = 46 at%: 54 at%) made of nitrogen was formed to a thickness of 55 nm. Only the highly transmissive layer 22 is formed on the main surface of another translucent substrate under the same conditions, and the optical property of the highly transmissive layer 22 is measured using a spectroscopic ellipsometer (M-2000D manufactured by JA Woollam). When the characteristics were measured, the refractive index n at a wavelength of 193 nm was 2.52, and the extinction coefficient k was 0.39. Incidentally, the conditions used in forming the high-permeability layer 22, in advance at the single-wafer RF sputtering apparatus used, the N 2 gas in the mixed gas of Ar gas and N 2 gas in the sputtering gas The relationship between the flow rate ratio and the film formation rate is verified, and film formation conditions such as a flow rate ratio capable of stably forming a film in the reaction mode (poison mode) region are selected.

次に、枚葉式RFスパッタ装置内に、低透過層21および高透過層22が積層された透光性基板1を設置し、二酸化ケイ素(SiO)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)ガス(圧力=0.03Pa)をスパッタリングガスとし、RF電源の電力を1.5kWとし、RFスパッタリングにより、高透過層22上に、ケイ素および酸素からなる最上層23を4nmの厚さで形成した。なお、別の透光性基板の主表面に対して、同条件で最上層23のみを形成し、分光エリプソメーター(J.A.Woollam社製 M−2000D)を用いてこの最上層23の光学特性を測定したところ、波長193nmにおける屈折率nが1.56、消衰係数kが0.00であった。 Next, the translucent substrate 1 in which the low transmissive layer 21 and the high transmissive layer 22 are stacked is installed in a single wafer RF sputtering apparatus, and a silicon dioxide (SiO 2 ) target is used and an argon (Ar) gas ( The pressure = 0.03 Pa) was used as the sputtering gas, the power of the RF power source was set to 1.5 kW, and the uppermost layer 23 made of silicon and oxygen was formed to a thickness of 4 nm on the highly transmissive layer 22 by RF sputtering. Only the uppermost layer 23 is formed on the main surface of another translucent substrate under the same conditions, and the optical property of the uppermost layer 23 is measured using a spectroscopic ellipsometer (M-2000D manufactured by JA Woollam). When the characteristics were measured, the refractive index n at a wavelength of 193 nm was 1.56, and the extinction coefficient k was 0.00.

以上の手順により、透光性基板1上に、低透過層21、高透過層22および最上層23からなる位相シフト膜2を形成した。この位相シフト膜2に対し、位相シフト量測定装置でArFエキシマレーザーの光の波長(約193nm)における透過率および位相差を測定したところ、透過率は5.97%、位相差が177.7度であった。   The phase shift film 2 composed of the low transmission layer 21, the high transmission layer 22, and the uppermost layer 23 was formed on the translucent substrate 1 by the above procedure. When the transmittance and phase difference at the wavelength of the ArF excimer laser light (about 193 nm) were measured with respect to this phase shift film 2 using a phase shift amount measuring device, the transmittance was 5.97% and the phase difference was 177.7. It was a degree.

次に、枚葉式DCスパッタ装置内に位相シフト膜2が形成された透光性基板1を設置し、クロム(Cr)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)、二酸化炭素(CO)、窒素(N)およびヘリウム(He)の混合ガス(流量比 Ar:CO:N:He=22:39:6:33,圧力=0.2Pa)をスパッタリングガスとし、DC電源の電力を1.9kWとし、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、位相シフト膜2上に、CrOCNからなる遮光膜3の最下層を30nmの厚さで形成した。 Next, the translucent substrate 1 on which the phase shift film 2 is formed is installed in a single-wafer DC sputtering apparatus, and using a chromium (Cr) target, argon (Ar), carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen ( N 2 ) and helium (He) mixed gas (flow ratio Ar: CO 2 : N 2 : He = 22: 39: 6: 33, pressure = 0.2 Pa) is used as the sputtering gas, and the power of the DC power source is 1. The lowermost layer of the light shielding film 3 made of CrOCN was formed to a thickness of 30 nm on the phase shift film 2 by reactive sputtering (DC sputtering).

次に、同じクロム(Cr)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)および窒素(N)の混合ガス(流量比 Ar:N=83:17,圧力=0.1Pa)をスパッタリングガスとし、DC電源の電力を1.4kWとし、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、位相シフト膜2上に、CrOCNからなる遮光膜3の下層を4nmの厚さで形成した。 Next, using the same chromium (Cr) target, a mixed gas of argon (Ar) and nitrogen (N 2 ) (flow rate ratio Ar: N 2 = 83: 17, pressure = 0.1 Pa) is used as a sputtering gas, and a DC power source The lower layer of the light-shielding film 3 made of CrOCN was formed to a thickness of 4 nm on the phase shift film 2 by reactive sputtering (DC sputtering) with a power of 1.4 kW.

次に、同じクロム(Cr)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)、二酸化炭素(CO)、窒素(N)およびヘリウム(He)の混合ガス(流量比 Ar:CO:N:He=21:37:11:31,圧力=0.2Pa)をスパッタリングガスとし、DC電源の電力を1.9kWとし、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、位相シフト膜2上に、CrOCNからなる遮光膜3の上層を14nmの厚さで形成した。以上の手順により、位相シフト膜2側からCrOCNからなる最下層、CrNからなる下層、CrOCNからなる上層の3層構造からなるクロム系材料の遮光膜3を合計膜厚48nmで形成した。 Next, using the same chromium (Cr) target, a mixed gas of argon (Ar), carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (N 2 ), and helium (He) (flow rate ratio: Ar: CO 2 : N 2 : He = 21: 37: 11: 31, pressure = 0.2 Pa) as the sputtering gas, the power of the DC power source is 1.9 kW, and the light-shielding film made of CrOCN is formed on the phase shift film 2 by reactive sputtering (DC sputtering). The upper layer of 3 was formed with a thickness of 14 nm. By the above procedure, the light-shielding film 3 made of a chromium-based material having a three-layer structure of the lowermost layer made of CrOCN, the lower layer made of CrN, and the upper layer made of CrOCN was formed with a total film thickness of 48 nm from the phase shift film 2 side.

さらに、枚葉式RFスパッタ装置内に、位相シフト膜2および遮光膜3が積層された透光性基板1を設置し、二酸化ケイ素(SiO)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)ガス(圧力=0.03Pa)をスパッタリングガスとし、RF電源の電力を1.5kWとし、RFスパッタリングにより高透過層22上に、ケイ素および酸素からなるエッチングマスク膜4を5nmの厚さで形成した。以上の手順により、透光性基板1上に、3層構造の位相シフト膜2、遮光膜3およびエッチングマスク膜4が積層した構造を備えるマスクブランク100を製造した。 Further, the translucent substrate 1 in which the phase shift film 2 and the light shielding film 3 are laminated is installed in a single wafer RF sputtering apparatus, and a silicon dioxide (SiO 2 ) target is used, and argon (Ar) gas (pressure = pressure = 0.03 Pa) was used as the sputtering gas, the power of the RF power source was set to 1.5 kW, and the etching mask film 4 made of silicon and oxygen was formed to a thickness of 5 nm on the high transmission layer 22 by RF sputtering. By the above procedure, a mask blank 100 having a structure in which the phase shift film 2 having the three-layer structure, the light shielding film 3 and the etching mask film 4 are laminated on the light transmitting substrate 1 was manufactured.

[位相シフトマスクの製造]
次に、この実施例1のマスクブランク100を用い、以下の手順で実施例1の位相シフトマスク200を作製した。最初に、エッチングマスク膜4の表面にHMDS処理を施した。続いて、スピン塗布法によって、エッチングマスク膜4の表面に接して、電子線描画用化学増幅型レジストからなるレジスト膜を膜厚80nmで形成した。次に、このレジスト膜に対して、位相シフト膜に形成すべき位相シフトパターンである第1のパターンを電子線描画し、所定の現像処理および洗浄処理を行い、第1のパターンを有する第1のレジストパターン5a)を形成した(図3(a)参照)。
[Manufacture of phase shift mask]
Next, using the mask blank 100 of Example 1, the phase shift mask 200 of Example 1 was produced according to the following procedure. First, the surface of the etching mask film 4 was subjected to HMDS treatment. Subsequently, a resist film made of a chemically amplified resist for electron beam drawing with a film thickness of 80 nm was formed in contact with the surface of the etching mask film 4 by spin coating. Next, a first pattern, which is a phase shift pattern to be formed on the phase shift film, is drawn on the resist film by electron beam, predetermined development processing and cleaning processing are performed, and the first pattern having the first pattern is obtained. The resist pattern 5a) was formed (see FIG. 3A).

次に、第1のレジストパターン5aをマスクとし、CFガスを用いたドライエッチングを行い、エッチングマスク膜4に第1のパターン(エッチングマスクパターン4a)を形成した(図3(b)参照)。 Next, dry etching using CF 4 gas was performed using the first resist pattern 5a as a mask to form a first pattern (etching mask pattern 4a) on the etching mask film 4 (see FIG. 3B). .

次に、第1のレジストパターン5aを除去した。続いて、エッチングマスクパターン4aをマスクとし、塩素と酸素との混合ガス(ガス流量比 Cl:O=4:1)を用いたドライエッチングを行い、遮光膜3に第1のパターンを形成(遮光パターン3a)した(図3(c)参照)。 Next, the first resist pattern 5a was removed. Subsequently, dry etching using a mixed gas of chlorine and oxygen (gas flow ratio Cl 2 : O 2 = 4: 1) is performed using the etching mask pattern 4 a as a mask to form a first pattern on the light shielding film 3. (Light shielding pattern 3a) (see FIG. 3C).

次に、遮光パターン3aをマスクとし、フッ素系ガス(SF+He)を用いたドライエッチングを行い、位相シフト膜2に第1のパターンを形成(位相シフトパターン2a)し、かつ同時にエッチングマスクパターン4aを除去した(図3(d)参照)。 Next, dry etching using a fluorine-based gas (SF 6 + He) is performed using the light shielding pattern 3a as a mask to form a first pattern on the phase shift film 2 (phase shift pattern 2a), and at the same time, an etching mask pattern 4a was removed (see FIG. 3 (d)).

次に、遮光膜パターン3a上に、スピン塗布法によって、電子線描画用化学増幅型レジストからなるレジスト膜を膜厚150nmで形成した。次に、レジスト膜に対して、遮光膜に形成すべきパターン(遮光パターン)である第2のパターンを露光描画し、さらに現像処理等の所定の処理を行い、遮光パターンを有する第2のレジストパターン6bを形成した。続いて、第2のレジストパターン6bをマスクとして、塩素と酸素との混合ガス(ガス流量比 Cl:O=4:1)を用いたドライエッチングを行い、遮光膜3に第2のパターンを形成(遮光パターン3b)した(図3(e)参照)。さらに、第2のレジストパターン6bを除去し、洗浄等の所定の処理を経て、位相シフトマスク200を得た(図3(f)参照)。 Next, a resist film made of a chemically amplified resist for electron beam drawing was formed on the light-shielding film pattern 3a with a film thickness of 150 nm by spin coating. Next, a second pattern, which is a pattern (light-shielding pattern) to be formed on the light-shielding film, is exposed and drawn on the resist film, and a predetermined process such as a development process is further performed, so that the second resist having the light-shielding pattern is obtained. Pattern 6b was formed. Subsequently, dry etching using a mixed gas of chlorine and oxygen (gas flow ratio Cl 2 : O 2 = 4: 1) is performed using the second resist pattern 6 b as a mask, and the second pattern is formed on the light-shielding film 3. Was formed (light shielding pattern 3b) (see FIG. 3E). Further, the second resist pattern 6b was removed, and a predetermined process such as cleaning was performed to obtain the phase shift mask 200 (see FIG. 3F).

作製した実施例1のハーフトーン型の位相シフトマスク200に対してマスク検査装置によってマスクパターンの検査を行ったところ、設計値から許容範囲内で微細パターンが形成されていることが確認された。次に、この実施例1のハーフトーン型位相シフトマスク200の位相シフトパターンに対して、ArFエキシマレーザー光を積算照射量20kJ/cmで照射する処理を行った。この照射処理の前後における位相シフトパターンのCD変化量は、2nm程度であり、位相シフトマスクとして使用可能な範囲のCD変化量であった。 When the mask pattern was inspected by the mask inspection apparatus on the manufactured halftone phase shift mask 200 of Example 1, it was confirmed that a fine pattern was formed within the allowable range from the design value. Next, a process of irradiating ArF excimer laser light with an integrated dose of 20 kJ / cm 2 was performed on the phase shift pattern of the halftone phase shift mask 200 of Example 1. The CD change amount of the phase shift pattern before and after this irradiation treatment was about 2 nm, and the CD change amount was within a range usable as a phase shift mask.

ArFエキシマレーザー光の照射処理を行った後の実施例1のハーフトーン型位相シフトマスク200に対し、AIMS193(Carl Zeiss社製)を用いて、波長193nmの露光光で半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、設計仕様を十分に満たしていた。この結果から、ArFエキシマレーザーが積算照射量20kJ/cmで照射された後の実施例1の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したとしても、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンは高精度で形成できるといえる。 For the halftone phase shift mask 200 of Example 1 after the irradiation treatment of ArF excimer laser light, the resist film on the semiconductor device is exposed to light having a wavelength of 193 nm by using AIMS 193 (manufactured by Carl Zeiss). The transferred image was simulated when exposed and transferred. When the exposure transfer image of this simulation was verified, the design specifications were sufficiently satisfied. From this result, even if the phase shift mask of Example 1 after the ArF excimer laser is irradiated with an integrated dose of 20 kJ / cm 2 is set on the mask stage of the exposure apparatus and exposed and transferred to the resist film on the semiconductor device It can be said that the circuit pattern finally formed on the semiconductor device can be formed with high accuracy.

(実施例2)
[マスクブランクの製造]
実施例1と同様の手順で透光性基板1を準備した。次に、枚葉式RFスパッタ装置内に透光性基板1を設置し、実施例1の高透過層22と同様の成膜条件であるが、厚さは18nmに変えて高透過層22を形成した。この高透過層22の光学特性は、実施例1の高透過層22と同じく、波長193nmにおける屈折率nが2.52、消衰係数kが0.39であった。
(Example 2)
[Manufacture of mask blanks]
A translucent substrate 1 was prepared in the same procedure as in Example 1. Next, the translucent substrate 1 is installed in a single wafer RF sputtering apparatus, and the film forming conditions are the same as those of the high transmission layer 22 of Example 1, but the thickness is changed to 18 nm and the high transmission layer 22 is formed. Formed. As for the optical characteristics of the high transmission layer 22, the refractive index n at a wavelength of 193 nm was 2.52 and the extinction coefficient k was 0.39, as in the high transmission layer 22 of Example 1.

次に、枚葉式RFスパッタ装置内に、高透過層22が積層された透光性基板1を設置し、実施例1の低透過層21と同様の成膜条件であるが、厚さは7nmに変えて低透過層21を形成した。この低透過層21の光学特性は、実施例1の低透過層21と同じく、波長193nmにおける屈折率nが1.85、消衰係数kが1.70であった。   Next, the translucent substrate 1 on which the high transmission layer 22 is laminated is installed in a single wafer RF sputtering apparatus, and the film formation conditions are the same as those of the low transmission layer 21 of Example 1, but the thickness is The low transmission layer 21 was formed by changing the thickness to 7 nm. As for the optical characteristics of the low transmission layer 21, the refractive index n at a wavelength of 193 nm was 1.85 and the extinction coefficient k was 1.70 as in the low transmission layer 21 of Example 1.

次に、枚葉式RFスパッタ装置内に、高透過層22および低透過層21が積層された透光性基板1を設置し、実施例1の高透過層22と同様の成膜条件であるが、厚さは18nmに変えて高透過層22を形成した。この高透過層22の光学特性は、1層目の高透過層22と同様である。   Next, the translucent substrate 1 in which the high transmission layer 22 and the low transmission layer 21 are laminated is installed in a single wafer RF sputtering apparatus, and the film formation conditions are the same as those of the high transmission layer 22 of Example 1. However, the thickness was changed to 18 nm to form the highly transmissive layer 22. The optical characteristics of the high transmission layer 22 are the same as those of the first high transmission layer 22.

次に、枚葉式RFスパッタ装置内に、高透過層22、低透過層21および高透過層22が順に積層された透光性基板1を設置し、実施例1の低透過層21と同様の成膜条件であるが、厚さは7nmに変えて低透過層21を形成した。この低透過層21の光学特性は、2層目の低透過層21と同様である。   Next, the translucent substrate 1 in which the high transmission layer 22, the low transmission layer 21, and the high transmission layer 22 are laminated in this order is installed in a single wafer RF sputtering apparatus, and the same as the low transmission layer 21 of the first embodiment. The low transmission layer 21 was formed with the thickness changed to 7 nm. The optical characteristics of the low transmission layer 21 are the same as those of the second low transmission layer 21.

次に、枚葉式RFスパッタ装置内に、高透過層22、低透過層21、高透過層22および低透過層21が順に積層された透光性基板1を設置し、実施例1の高透過層22と同様の成膜条件であるが、厚さは18nmに変えて最上層23を形成した。この時点では最上層23の光学特性は、1層目の高透過層22と同様である。次に、透光性基板上の最上層23に対し、オゾンを用いた酸化処理を行い、最上層23の表層に酸化層を形成した。これにより、最上層は、透光性基板側から遠ざかるに従って酸素含有量が増加する傾向を有する組成傾斜膜となった。   Next, the translucent substrate 1 in which the high transmission layer 22, the low transmission layer 21, the high transmission layer 22 and the low transmission layer 21 are sequentially laminated is installed in the single wafer RF sputtering apparatus. Although the film forming conditions were the same as those of the transmissive layer 22, the uppermost layer 23 was formed by changing the thickness to 18 nm. At this time, the optical characteristics of the uppermost layer 23 are the same as those of the first highly transmissive layer 22. Next, an oxidation treatment using ozone was performed on the uppermost layer 23 on the translucent substrate to form an oxide layer on the surface layer of the uppermost layer 23. Thereby, the uppermost layer became a composition gradient film having a tendency that the oxygen content increased as the distance from the translucent substrate side increased.

以上の手順により、透光性基板1上に、高透過層22、低透過層21、高透過層22、低透過層21および最上層23からなる5層構造の位相シフト膜2を形成した。この位相シフト膜2に対し、位相シフト量測定装置でArFエキシマレーザーの光の波長(約193nm)における透過率および位相差を測定したところ、透過率は5.91%、位相差が181.2度であった。   By the above procedure, the phase shift film 2 having a five-layer structure including the high transmission layer 22, the low transmission layer 21, the high transmission layer 22, the low transmission layer 21 and the uppermost layer 23 was formed on the translucent substrate 1. When the transmittance and phase difference at the wavelength of the ArF excimer laser light (about 193 nm) were measured for this phase shift film 2 with a phase shift amount measuring device, the transmittance was 5.91% and the phase difference was 181.2. It was a degree.

次に、実施例1と同様の手順で、位相シフト膜2上に3層構造からなるクロム系材料の遮光膜3を48nmの合計膜厚で形成した。続いて、実施例1と同様の手順で、遮光膜3上に、ケイ素および酸素からなるエッチングマスク膜4を5nmの厚さで形成した。以上の手順により、透光性基板1上に、5層構造の位相シフト膜2、遮光膜3およびエッチングマスク膜4が積層した構造を備える実施例2のマスクブランク101を製造した。   Next, a light-shielding film 3 made of a chromium-based material having a three-layer structure was formed on the phase shift film 2 with a total thickness of 48 nm by the same procedure as in Example 1. Subsequently, an etching mask film 4 made of silicon and oxygen was formed to a thickness of 5 nm on the light shielding film 3 in the same procedure as in Example 1. By the above procedure, the mask blank 101 of Example 2 having a structure in which the phase shift film 2, the light-shielding film 3, and the etching mask film 4 having a five-layer structure were laminated on the translucent substrate 1 was manufactured.

[位相シフトマスクの製造]
次に、この実施例2のマスクブランク101を用い、実施例1と同様の手順で、実施例2の位相シフトマスク200を作製した。作製した実施例2のハーフトーン型の位相シフトマスク200に対してマスク検査装置によってマスクパターンの検査を行ったところ、設計値から許容範囲内で微細パターンが形成されていることが確認された。次に、この実施例2のハーフトーン型位相シフトマスク200の位相シフトパターンに対して、ArFエキシマレーザー光を積算照射量20kJ/cmで照射する処理を行った。この照射処理の前後における位相シフトパターンのCD変化量は、2nm程度であり、位相シフトマスクとして使用可能な範囲のCD変化量であった。
[Manufacture of phase shift mask]
Next, using the mask blank 101 of Example 2, the phase shift mask 200 of Example 2 was produced in the same procedure as in Example 1. When the mask pattern was inspected by the mask inspection apparatus on the manufactured halftone phase shift mask 200 of Example 2, it was confirmed that a fine pattern was formed within the allowable range from the design value. Next, the ArF excimer laser beam was irradiated to the phase shift pattern of the halftone phase shift mask 200 of Example 2 at an integrated dose of 20 kJ / cm 2 . The CD change amount of the phase shift pattern before and after this irradiation treatment was about 2 nm, and the CD change amount was within a range usable as a phase shift mask.

ArFエキシマレーザー光の照射処理を行った後の実施例2のハーフトーン型位相シフトマスク200に対し、AIMS193(Carl Zeiss社製)を用いて、波長193nmの露光光で半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、設計仕様を十分に満たしていた。この結果から、ArFエキシマレーザーが積算照射量20kJ/cmで照射された後の実施例2の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したとしても、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンは高精度で形成できるといえる。 For the halftone phase shift mask 200 of Example 2 after the irradiation process of ArF excimer laser light, AIMS 193 (manufactured by Carl Zeiss) was used to expose the resist film on the semiconductor device with exposure light having a wavelength of 193 nm. The transferred image was simulated when exposed and transferred. When the exposure transfer image of this simulation was verified, the design specifications were sufficiently satisfied. From this result, even if the phase shift mask of Example 2 after the ArF excimer laser was irradiated at an integrated dose of 20 kJ / cm 2 was set on the mask stage of the exposure apparatus and transferred to the resist film on the semiconductor device, It can be said that the circuit pattern finally formed on the semiconductor device can be formed with high accuracy.

(比較例1)
[マスクブランクの製造]
実施例1の場合と同様の手順で、主表面の寸法が約152mm×約152mmで、厚さが約6.25mmの合成石英ガラスからなる透光性基板を準備した。次に、枚葉式DCスパッタ装置内に透光性基板を設置し、モリブデン(Mo)とケイ素(Si)との混合焼結ターゲット(Mo:Si=12at%:88at%)を用い、アルゴン(Ar)、窒素(N)およびヘリウム(He)の混合ガス(流量比 Ar:N:He=8:72:100,圧力=0.2Pa)をスパッタリングガスとし、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、透光性基板1上に、モリブデン、ケイ素および窒素からなる位相シフト膜を69nmの厚さで形成した。
(Comparative Example 1)
[Manufacture of mask blanks]
A translucent substrate made of synthetic quartz glass having a main surface dimension of about 152 mm × about 152 mm and a thickness of about 6.25 mm was prepared in the same procedure as in Example 1. Next, a translucent substrate is installed in a single wafer DC sputtering apparatus, and a mixed sintering target (Mo: Si = 12 at%: 88 at%) of molybdenum (Mo) and silicon (Si) is used to form argon ( Reactive sputtering (DC sputtering) using a mixed gas of Ar), nitrogen (N 2 ), and helium (He) (flow ratio Ar: N 2 : He = 8: 72: 100, pressure = 0.2 Pa) as a sputtering gas Thus, a phase shift film made of molybdenum, silicon, and nitrogen was formed on the translucent substrate 1 to a thickness of 69 nm.

次に、透光性基板上の位相シフト膜に対し、大気中での加熱処理を行った。この加熱処理は、450℃で1時間行われた。この加熱処理が行われた後の比較例1の位相シフト膜に対し、位相シフト量測定装置でArFエキシマレーザーの光の波長(約193nm)における透過率および位相差を測定したところ、透過率は6.02%、位相差が177.9度であった。   Next, heat treatment in the atmosphere was performed on the phase shift film on the light-transmitting substrate. This heat treatment was performed at 450 ° C. for 1 hour. With respect to the phase shift film of Comparative Example 1 after this heat treatment was performed, the transmittance and phase difference at the wavelength of the ArF excimer laser light (about 193 nm) were measured with a phase shift amount measuring device. The phase difference was 6.02% and 177.9 degrees.

次に、実施例1と同様の手順で、位相シフト膜上に3層構造からなるクロム系材料の遮光膜を48nmの合計膜厚で形成した。続いて、実施例1と同様の手順で、遮光膜上に、ケイ素および酸素からなるエッチングマスク膜を5nmの厚さで形成した。以上の手順により、透光性基板上に、MoSiNからなる位相シフト膜、遮光膜およびエッチングマスク膜が積層した構造を備える比較例1のマスクブランクを製造した。   Next, a light shielding film of a chromium-based material having a three-layer structure was formed on the phase shift film with a total film thickness of 48 nm in the same procedure as in Example 1. Subsequently, an etching mask film made of silicon and oxygen was formed to a thickness of 5 nm on the light shielding film in the same procedure as in Example 1. The mask blank of the comparative example 1 provided with the structure which laminated | stacked the phase shift film which consists of MoSiN, the light shielding film, and the etching mask film | membrane on the translucent board | substrate with the above procedure was manufactured.

[位相シフトマスクの製造]
次に、この比較例1のマスクブランクを用い、実施例1と同様の手順で、比較例1の位相シフトマスクを作製した。作製した比較例1のハーフトーン型の位相シフトマスクに対してマスク検査装置によってマスクパターンの検査を行ったところ、設計値から許容範囲内で微細パターンが形成されていることが確認された。次に、この比較例1のハーフトーン型位相シフトマスクの位相シフトパターンに対して、ArFエキシマレーザー光を積算照射量20kJ/cmで照射する処理を行った。この照射処理の前後における位相シフトパターンのCD変化量は、20nm以上であり、位相シフトマスクとして使用可能な範囲を大きく超えるCD変化量であった。
[Manufacture of phase shift mask]
Next, using the mask blank of Comparative Example 1, a phase shift mask of Comparative Example 1 was produced in the same procedure as in Example 1. When the mask pattern was inspected by the mask inspection apparatus on the manufactured halftone phase shift mask of Comparative Example 1, it was confirmed that a fine pattern was formed within the allowable range from the design value. Next, the ArF excimer laser light was irradiated to the phase shift pattern of the halftone phase shift mask of Comparative Example 1 at an integrated dose of 20 kJ / cm 2 . The CD change amount of the phase shift pattern before and after this irradiation treatment was 20 nm or more, which was a CD change amount greatly exceeding the range usable as a phase shift mask.

ArFエキシマレーザー光の照射処理を行った後の比較例1のハーフトーン型位相シフトマスク200に対し、AIMS193(Carl Zeiss社製)を用いて、波長193nmの露光光で半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、位相シフトパターンのCD変化による影響で設計仕様を満たすことはできていなかった。この結果から、ArFエキシマレーザーが積算照射量20kJ/cmで照射された後の比較例1の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写した場合、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンには、回路パターンの断線や短絡が発生することが予想される。 For the halftone phase shift mask 200 of Comparative Example 1 after the ArF excimer laser light irradiation treatment, AIMS 193 (manufactured by Carl Zeiss) was used to expose the resist film on the semiconductor device with exposure light having a wavelength of 193 nm. The transferred image was simulated when exposed and transferred. When the exposure transfer image of this simulation was verified, the design specification could not be satisfied due to the influence of the CD change of the phase shift pattern. From this result, when the phase shift mask of Comparative Example 1 after the ArF excimer laser was irradiated at an integrated dose of 20 kJ / cm 2 was set on the mask stage of the exposure apparatus and transferred to the resist film on the semiconductor device, It is expected that the circuit pattern finally formed on the semiconductor device will be disconnected or short-circuited.

1 透光性基板
2 位相シフト膜
2a 位相シフトパターン
21 低透過層
22 高透過層
23 最上層
3 遮光膜
3a,3b 遮光パターン
4 エッチングマスク膜
4a エッチングマスクパターン
5a 第1のレジストパターン
6b 第2のレジストパターン
100,101 マスクブランク
200 転写用マスク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Translucent substrate 2 Phase shift film 2a Phase shift pattern 21 Low transmission layer 22 High transmission layer 23 Uppermost layer 3 Light shielding film 3a, 3b Light shielding pattern 4 Etching mask film 4a Etching mask pattern 5a First resist pattern 6b Second resist pattern Resist pattern 100, 101 Mask blank 200 Transfer mask

Claims (12)

透光性基板上に位相シフト膜が設けられたマスクブランクであって、
前記位相シフト膜は、ArF露光光を1%以上30%以下の透過率で透過し、かつ前記位相シフト膜を透過するArF露光光に対し、前記位相シフト膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過したArF露光光との間で170度以上190度以下の位相差を生じさせる機能を有し、
前記位相シフト膜は、低透過層および高透過層が積層した構造を含み、
前記低透過層および前記高透過層は、ケイ素および窒素からなる材料、または当該材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料で形成され、
前記低透過層は、前記高透過層に比べて窒素含有量が相対的に少なく、
前記低透過層および前記高透過層は、酸素の含有量が10原子%以下であることを特徴とするマスクブランク。
A mask blank provided with a phase shift film on a translucent substrate,
The phase shift film transmits ArF exposure light at a transmittance of 1% or more and 30% or less, and ArF exposure light that passes through the phase shift film passes through the air by the same distance as the thickness of the phase shift film. Having a function of causing a phase difference of not less than 170 degrees and not more than 190 degrees with the passing ArF exposure light;
The phase shift film includes a structure in which a low transmission layer and a high transmission layer are laminated,
The low-permeability layer and the high-permeability layer are formed of a material composed of silicon and nitrogen, or a material containing one or more elements selected from a metalloid element, a non-metal element, and a rare gas in the material,
The low permeability layer, the nitrogen content as compared with the high permeability layer is relatively rather small,
The mask blank, wherein the low-permeability layer and the high-permeability layer have an oxygen content of 10 atomic% or less .
前記高透過層の厚さは、前記低透過層の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項1記載のマスクブランク。   The mask blank according to claim 1, wherein a thickness of the high transmission layer is larger than a thickness of the low transmission layer. 前記低透過層および前記高透過層は、同じ構成元素からなることを特徴とする請求項1または2に記載のマスクブランク。 The low-permeability layer and said high permeability layer, the mask blank according to claim 1 or 2, characterized in that the same configuration elements. 前記位相シフト膜は、1層の前記低透過層と1層の前記高透過層とからなる1組の積層構造を2組以上有することを特徴とする請求項1からのいずれかに記載のマスクブランク。 Wherein the phase shift film, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a set of layered structure consisting of the single-layer low-permeability layer and the first layer said high permeability layer of two or more sets Mask blank. 前記低透過層および前記高透過層は、ケイ素および窒素からなる材料で形成されることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載のマスクブランク。 The low-permeability layer and said high permeability layer, the mask blank according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is formed of a material consisting of silicon and nitrogen. 前記低透過層は、ArF露光光に対する屈折率nが2.5未満であり、かつ消衰係数kが1.0以上である材料で形成され、
前記高透過層は、ArF露光光に対する屈折率nが2.5以上であり、消衰係数kが1.0未満である材料で形成されていることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載のマスクブランク。
The low transmission layer is formed of a material having a refractive index n with respect to ArF exposure light of less than 2.5 and an extinction coefficient k of 1.0 or more.
The high permeability layer has a refractive index n with respect to the ArF exposure light 2.5 or more, any of claims 1 to 5 extinction coefficient k is characterized in that it is formed of a material less than 1.0 The mask blank according to crab.
前記位相シフト膜は、前記透光性基板に接して前記高透過層および前記低透過層の順に積層した構造を有することを特徴とする請求項1から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 1 to 6 , wherein the phase shift film has a structure in which the high transmission layer and the low transmission layer are stacked in contact with the light transmitting substrate. 前記低透過層および前記高透過層は、いずれの1層の厚さが20nm以下であることを特徴とする請求項1から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 1 to 7 , wherein a thickness of any one of the low transmission layer and the high transmission layer is 20 nm or less. 前記位相シフト膜は、前記透光性基板から最も離れた位置に、ケイ素、窒素および酸素からなる材料、または当該材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる1以上の元素を含有する材料で形成された最上層を備えることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載のマスクブランク。 The phase shift film contains, at a position farthest from the light-transmitting substrate, a material composed of silicon, nitrogen and oxygen, or one or more elements selected from metalloid elements, nonmetallic elements, and rare gases in the material mask blank according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises a top layer formed of a material. 前記最上層は、ケイ素および酸素からなる材料、またはケイ素、窒素および酸素からなる材料で形成され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 9 , wherein the uppermost layer is formed of a material composed of silicon and oxygen, or a material composed of silicon, nitrogen, and oxygen. 請求項1から10のいずれかに記載のマスクブランクの前記位相シフト膜に転写パターンが形成されていることを特徴とする位相シフトマスク。 Phase shift mask, wherein a transfer pattern to the phase shift film of the mask blank according to any one of claims 1 to 10 is formed. 請求項11に記載の位相シフトマスクを用い、前記転写パターンを半導体基板上のレジスト膜に露光転写する工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 12. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising using the phase shift mask according to claim 11 and exposing and transferring the transfer pattern onto a resist film on a semiconductor substrate.
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