JP6661262B2 - Phase shift mask blank, method for manufacturing the same, and method for manufacturing phase shift mask - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、表示装置製造用の位相シフトマスクブランク及びその製造方法、並びに当該位相シフトマスクブランクを用いた、例えば、表示装置製造用の位相シフトマスクの製造方法に関する。   The present invention relates to, for example, a phase shift mask blank for manufacturing a display device and a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing a phase shift mask for manufacturing a display device, for example, using the phase shift mask blank.

現在、液晶表示装置に採用されている方式として、VA(Vertical alignment)方式やIPS(In Plane Switching)方式がある。これらの方式により、高精細、高速表示性能、広視野角の液晶表示装置の実現が図られている。これらの方式を適用した液晶表示装置では、透明導電膜によるラインアンドスペースパターンで画素電極を形成することによって、応答速度、視野角を改善することができる。最近では、応答速度及び視野角の更なる向上や、液晶表示装置の光利用効率の向上、すなわち、液晶表示装置の低消費電力化やコントラスト向上の観点から、ラインアンドスペースパターンのピッチ幅の微細化が求められている。例えば、ラインアンドスペースパターンのピッチ幅(ライン幅Lとスペース幅Sの合計)を6μmから5μmへ、さらに5μmから4μmへと狭くすることが望まれている。この場合、ライン幅L、スペース幅Sは、少なくともいずれかが3μm未満となる場合が多い。例えば、L<3μm、あるいはL≦2μm、又はS<3μm、あるいはS≦2μmとなる場合が少なくない。   Currently, the VA (Vertical alignment) system and the IPS (In Plane Switching) system are adopted as the system adopted in the liquid crystal display device. With these methods, a liquid crystal display device having high definition, high-speed display performance, and a wide viewing angle has been realized. In a liquid crystal display device to which these methods are applied, the response speed and the viewing angle can be improved by forming the pixel electrodes in a line and space pattern of a transparent conductive film. Recently, from the viewpoints of further improving the response speed and the viewing angle, and improving the light use efficiency of the liquid crystal display device, that is, from the viewpoint of reducing the power consumption and improving the contrast of the liquid crystal display device, the pitch width of the line and space pattern is reduced. Is required. For example, it is desired to reduce the pitch width of the line and space pattern (the sum of the line width L and the space width S) from 6 μm to 5 μm, and further from 5 μm to 4 μm. In this case, at least one of the line width L and the space width S is often less than 3 μm. For example, there are many cases where L <3 μm, L ≦ 2 μm, S <3 μm, or S ≦ 2 μm.

また、液晶表示装置や有機EL表示装置の製造の際には、必要なパターニングが施された、複数の導電膜や絶縁膜を積層することによってトランジスタなどの素子を形成する。その際、積層される個々の膜のパターニングに、フォトリソグラフィー工程を利用することが多い。例えば、これらの表示装置に用いられる薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、「TFT」)で言えば、TFTを構成する複数のパターンのうち、パッシベーション(絶縁層)に形成されたコンタクトホールが、絶縁層を貫き、その下層側にある接続部に導通する構成が採用されている。この際、上層側と下層側のパターンが正確に位置決めされ、かつ、コンタクトホールの形状が確実に形成されていなければ、表示装置の正しい動作が保証されない。そして、ここでも、表示性能の向上とともに、デバイスパターンの高集積化が必要になり、パターンの微細化が求められている。すなわち、ホールパターンの径も、3μmを下回るものが必要になってきている。例えば、径が2.5μm以下、更には、径が2.0μm以下のホールパターンが必要となり、近い将来、これを下回る1.5μm以下の径をもつパターンの形成も望まれると考えられる。   In manufacturing a liquid crystal display device or an organic EL display device, an element such as a transistor is formed by stacking a plurality of conductive films or insulating films on which necessary patterning has been performed. At that time, a photolithography process is often used for patterning the individual films to be laminated. For example, in the case of thin film transistors (“TFTs”) used in these display devices, of a plurality of patterns constituting a TFT, a contact hole formed in a passivation (insulating layer) penetrates the insulating layer. A configuration is adopted in which conduction is made to a connection portion on the lower layer side. At this time, if the patterns on the upper layer side and the lower layer side are accurately positioned and the shape of the contact hole is not formed reliably, correct operation of the display device cannot be guaranteed. In this case, too, together with the improvement in display performance, high integration of device patterns is required, and miniaturization of patterns is required. That is, the diameter of the hole pattern is required to be smaller than 3 μm. For example, a hole pattern having a diameter of 2.5 μm or less, and further, a diameter of 2.0 μm or less is required, and it is considered that a pattern having a diameter of 1.5 μm or less, which is smaller than the hole pattern, will be desired in the near future.

このような背景から、ラインアンドスペースパターンやコンタクトホールの微細化に対応できる、例えば、表示装置製造用のフォトマスクが望まれている。   From such a background, for example, a photomask for manufacturing a display device that can cope with miniaturization of a line and space pattern or a contact hole is desired.

ラインアンドスペースパターンやコンタクトホールの微細化を実現するに当たり、従来のフォトマスクでは、表示装置製造用の露光機の解像限界が3μmであるため、十分な工程尤度(Process Margin)なしに、解像限界に近い最小線幅の製品を生産しなければならない。このため、表示装置の不良率が高くなる問題があった。   In realizing miniaturization of line-and-space patterns and contact holes, conventional photomasks have a resolution limit of 3 μm for an exposure machine for manufacturing a display device, so that there is no sufficient process likelihood (Process Margin). Products with a minimum line width close to the resolution limit must be produced. For this reason, there has been a problem that the defect rate of the display device increases.

例えば、コンタクトホールを形成するためのホールパターンを有するフォトマスクを使用し、これを被転写体に転写することを考えた場合、直径が3μmを超えるホールパターンであれば従来のフォトマスクで転写することができた。しかしながら、直径が3μm以下のホールパターン、特に、直径が2.5μm以下のホールパターンを転写することは非常に困難であった。直径が2.5μm以下のホールパターンを転写するためには、例えば高NAを持つ露光機へ転換することも考えられるが、大きな投資が必要となる。   For example, when a photomask having a hole pattern for forming a contact hole is used and this is to be transferred to an object to be transferred, a hole pattern having a diameter exceeding 3 μm is transferred using a conventional photomask. I was able to. However, it has been very difficult to transfer a hole pattern having a diameter of 3 μm or less, particularly a hole pattern having a diameter of 2.5 μm or less. In order to transfer a hole pattern having a diameter of 2.5 μm or less, it is conceivable to switch to, for example, an exposure machine having a high NA, but a large investment is required.

そこで、解像度を向上させて、ラインアンドスペースパターンやコンタクトホールの微細化に対応するため、例えば、表示装置製造用のフォトマスクとして、位相シフトマスクが注目されている。   Therefore, in order to improve resolution and cope with miniaturization of line-and-space patterns and contact holes, for example, a phase shift mask is attracting attention as a photomask for manufacturing a display device.

最近、例えば、表示装置製造の際に使用可能なLSIや超LSI等の半導体装置製造用のフォトマスクとして、クロム系位相シフト膜を備えた位相シフトマスクが開発された。
従来のクロム系の位相シフトマスクとしては、透明基板上に、組成が異なる複数の単層膜を積層して成膜したクロム系位相シフト膜を形成した位相シフトマスクブランクを製造用原版として、製造されるものが知られている(特許文献1及び2)。
Recently, for example, a phase shift mask including a chromium-based phase shift film has been developed as a photomask for manufacturing a semiconductor device such as an LSI or a super LSI that can be used in manufacturing a display device.
As a conventional chromium-based phase shift mask, a chrome-based phase shift film blank formed by laminating a plurality of single-layer films with different compositions on a transparent substrate was used as a production master. Are known (Patent Documents 1 and 2).

特許文献1には、透明基板と、透明基板上に、透明な領域と、スパッタリング等の物理的気相成長法により形成したクロム化合物の多層膜からなる半透明層の領域とを有する、位相シフトマスクが記載されている(請求項1参照)。この位相シフトマスクは、半透明層上に形成したレジスト膜パターンをエッチングマスクとし、Crエッチング液によるウェットエッチング(段落0017参照)やCl+Oガスによるドライエッチング(段落0017、0025参照)によるパターニングにより、垂直な加工断面が得られ、ブラシ洗浄等の物理的洗浄の洗浄耐性が良好な位相シフトマスクが得られることが記載されている(段落0029参照)。
また、多層膜からなる半透明層は、各層の組織構造の違いによりエッチング特性の制御が可能となり、同一連続エッチング条件で単層に比べて垂直なエッチング断層が得られることが記載されている(段落0016参照)。この半透明層は、例えば、CrONからなる第1半遮光膜2(膜厚65nm)と、CrOCNからなる第2半遮光膜3(膜厚65nm)とから構成される(段落0022、図1参照)。第1半遮光膜2(CrON)及び第2半遮光膜3(CrOCN)の波長356nmにおける屈折率nは、それぞれ、2.3及び2.4である(段落0020、0022参照)。
Patent Document 1 discloses a phase shift having a transparent substrate, a transparent region on the transparent substrate, and a region of a translucent layer composed of a multilayer film of a chromium compound formed by physical vapor deposition such as sputtering. A mask is described (see claim 1). This phase shift mask uses a resist film pattern formed on a translucent layer as an etching mask, and is patterned by wet etching with a Cr etchant (see paragraph 0017) or dry etching with Cl 2 + O 2 gas (see paragraphs 0017 and 0025). Describes that a vertical processing section can be obtained, and a phase shift mask having good cleaning resistance in physical cleaning such as brush cleaning can be obtained (see paragraph 0029).
Further, it is described that the etching characteristics of a translucent layer composed of a multilayer film can be controlled by the difference in the structure of each layer, and a vertical etching fault can be obtained as compared with a single layer under the same continuous etching condition ( See paragraph 0016). This translucent layer is composed of, for example, a first semi-light-shielding film 2 (65 nm thick) made of CrON and a second semi-light-shielding film 3 (65 nm thick) made of CrOCN (see paragraph 0022, FIG. 1). ). The refractive indices n at a wavelength of 356 nm of the first semi-light-shielding film 2 (CrON) and the second semi-light-shielding film 3 (CrOCN) are 2.3 and 2.4, respectively (see paragraphs 0020 and 0022).

特許文献2には、透明基板と、透明基板上に、半透明な領域と透明な領域とを有し、半透明領域がクロムあるいはクロム化合物の多層膜からなる半透明膜により構成される、位相シフトマスクが記載されている。この位相シフトマスクは、半透明膜上に形成したレジスト膜パターンをエッチングマスクとし、Crエッチング液によるウェットエッチング(段落0028参照)、Cl+Oガス(段落0028参照)やCHCl(ジクロロメタン)+Oガスによるドライエッチング(段落0035、0043参照)によるパターニングにより、良好なハーフトーン型位相シフトマスクが得られることが記載されている(段落0036、0043参照)。
この位相シフトマスクの半透明膜は、異種材料からなる複数の単層膜を積層してなるものである(段落0014、図1〜図3参照)。この半透明膜は、2層構造の場合、例えば、透明基板1側に成膜されたCrOCNからなる一層膜3(膜厚125nm)と、その上に成膜されたCrNからなる一層膜4(膜厚9nm)とから構成される(段落0014、図1参照)。一層膜3及び一層膜4のi線(波長365nm)における屈折率nは、それぞれ、2.4及び1.9である(段落0033参照)。また、半透明膜は、3層構造の場合、例えば、透明基板1側に成膜されたCrOCNからなる一層膜7(膜厚70nm)と、その上に成膜されたCrNからなる一層膜8(膜厚5nm)と、その上に成膜されたCrOCNからなる一層膜9(膜厚54.9nm)とから構成される(段落0014、図3参照)。一層膜7、一層膜8及び一層膜9のi線(波長365nm)における屈折率nは、それぞれ、2.46、1.94及び2.46である(段落0039参照)。
Patent Document 2 discloses a transparent substrate, a translucent region having a translucent region and a transparent region on the transparent substrate, wherein the translucent region is constituted by a translucent film made of a multilayer film of chromium or a chromium compound. A shift mask is described. This phase shift mask uses a resist film pattern formed on a translucent film as an etching mask, and performs wet etching with a Cr etchant (see paragraph 0028), Cl 2 + O 2 gas (see paragraph 0028), and CH 2 Cl 2 (dichloromethane). It is described that a favorable halftone phase shift mask can be obtained by patterning by dry etching (see paragraphs 0035 and 0043) using + O 2 gas (see paragraphs 0036 and 0043).
The translucent film of this phase shift mask is formed by laminating a plurality of single-layer films made of different materials (see paragraph 0014, FIGS. 1 to 3). In the case of a two-layer structure, for example, in the case of a two-layer structure, for example, a single-layer film 3 (125 nm in thickness) made of CrOCN formed on the transparent substrate 1 side and a single-layer film 4 of CrN formed thereon ( (Film thickness 9 nm) (see paragraph 0014, FIG. 1). The refractive indices n of the single-layer film 3 and the single-layer film 4 at the i-line (wavelength 365 nm) are 2.4 and 1.9, respectively (see paragraph 0033). When the translucent film has a three-layer structure, for example, a single-layer film 7 (70 nm thick) made of CrOCN formed on the transparent substrate 1 side and a single-layer film 8 made of CrN formed thereon (Thickness: 5 nm) and a single-layer film 9 (thickness: 54.9 nm) made of CrOCN formed thereon (see paragraph 0014, FIG. 3). The refractive indices n of the single film 7, the single film 8, and the single film 9 at the i-line (wavelength 365 nm) are 2.46, 1.94, and 2.46, respectively (see paragraph 0039).

特許第3312702号Patent No. 3312702 特許第3262302号Patent No. 3262302

本発明者らはクロム系位相シフト膜を備えた位相シフトマスクについて鋭意検討した。その結果、レジスト膜パターンをマスクとして、ウェットエッチングによりクロム系位相シフト膜をパターニングした場合、レジスト膜とクロム系位相シフト膜との界面にウェットエッチング液が浸入し、界面部分のエッチングが早く進行することがわかった。このため、形成されたクロム系位相シフト膜パターンのエッジ部分の断面形状は、エッジ部分全体にわたって傾斜し、透明基板に向けて裾を引くテーパー形状となった。   The present inventors have intensively studied a phase shift mask including a chromium-based phase shift film. As a result, when the chromium-based phase shift film is patterned by wet etching using the resist film pattern as a mask, the wet etchant penetrates into the interface between the resist film and the chromium-based phase shift film, and the interface portion is rapidly etched. I understand. For this reason, the cross-sectional shape of the edge portion of the formed chromium-based phase shift film pattern was inclined over the entire edge portion, and had a tapered shape with a skirt toward the transparent substrate.

クロム系位相シフト膜パターンのエッジ部分の断面形状がテーパー形状である場合、クロム系位相シフト膜パターンのエッジ部分の膜厚が減少するに従い、位相シフト効果が薄れる。このため、クロム系位相シフト膜パターンは、位相シフト効果を十分に発揮することができない。また、レジスト膜とクロム系位相シフト膜との界面へのウェットエッチング液の浸み込みは、クロム系位相シフト膜とレジスト膜との密着性がよくないことに起因する。このため、クロム系位相シフト膜パターンのエッジ部分の断面形状を厳密に制御することが難しく、解像性が十分に得られず、線幅(CD)を制御することが非常に困難であった。   When the cross-sectional shape of the edge portion of the chromium-based phase shift film pattern is tapered, the phase shift effect decreases as the thickness of the edge portion of the chrome-based phase shift film pattern decreases. Therefore, the chromium-based phase shift film pattern cannot sufficiently exhibit the phase shift effect. The infiltration of the wet etching solution into the interface between the resist film and the chromium-based phase shift film is caused by poor adhesion between the chromium-based phase shift film and the resist film. For this reason, it is difficult to strictly control the cross-sectional shape of the edge portion of the chromium-based phase shift film pattern, it is not possible to obtain sufficient resolution, and it is very difficult to control the line width (CD). .

さらに、本発明者らはこれらの問題点を解決するためにクロム系位相シフト膜パターンのエッジ部分の断面形状を垂直化する方法を鋭意検討した。これまでに、例えば、エッチング速度を速くさせる窒素の含有量やエッチング速度を遅くさせる炭素の含有量を調整することで、クロム系位相シフト膜の膜組成に傾斜を持たせ膜厚方向のエッチング速度に変化をもたせる方法(例えば、特許文献1及び2参照)が開発された。これらの方法は、いずれも、位相シフト膜パターンのエッジ部分を垂直断面化するため、エッチング特性に違いがある異種材料を選択し、その異種材料からなる複数の単層膜を積層して位相シフト膜を成膜する方法である。しかし、これらの方法では、透明基板サイズが大きくなるに従って、大板面内の膜厚分布、組成の制御、特に断面形状の均一性を担保することが難しい。透過率、位相差、断面形状の面内均一性が担保されない位相シフト膜では、所望の位相シフト効果を一定に発揮でき、面内CDレンジの良い位相シフトマスクを得ることが非常に困難であった。   Further, the present inventors have intensively studied a method for verticalizing the cross-sectional shape of the edge portion of the chromium-based phase shift film pattern in order to solve these problems. Until now, for example, by adjusting the content of nitrogen to increase the etching rate or the content of carbon to decrease the etching rate, the film composition of the chromium-based phase shift film is inclined to increase the etching rate in the film thickness direction. (See, for example, Patent Documents 1 and 2). In each of these methods, in order to make the edge portion of the phase shift film pattern a vertical cross section, different materials having different etching characteristics are selected, and a plurality of single-layer films made of the different materials are laminated to form a phase shift film. This is a method for forming a film. However, with these methods, as the size of the transparent substrate increases, it is difficult to control the film thickness distribution and composition in the large plate surface, and particularly to ensure the uniformity of the cross-sectional shape. A phase shift film that does not ensure in-plane uniformity of transmittance, phase difference, and cross-sectional shape can exhibit a desired phase shift effect constantly, and it is very difficult to obtain a phase shift mask having a good in-plane CD range. Was.

このため、本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、位相シフト膜を、ウェットエッチングにより、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状にパターニング可能な位相シフトマスクブランク及びその製造方法、並びに位相シフト効果を十分に発揮できる位相シフト膜パターンを有する位相シフトマスクの製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and a phase shift mask blank capable of patterning a phase shift film into a cross-sectional shape capable of sufficiently exhibiting a phase shift effect by wet etching, and manufacturing the same. It is an object of the present invention to provide a method and a method for manufacturing a phase shift mask having a phase shift film pattern capable of sufficiently exhibiting a phase shift effect.

上述した課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。   In order to solve the above-described problems, the present invention has the following configurations.

(構成1)透明基板上にクロムと酸素と窒素とを含有する位相シフト膜が形成された位相シフトマスクブランクであって、
前記位相シフト膜は、同一材料からなる主層と、最表面層を有し、前記最表面層側の前記主層上部の波長365nmにおける屈折率は、前記透明基板側の前記主層下部の波長365nmにおける屈折率よりも小さいことを特徴とする位相シフトマスクブランク。
(Configuration 1) A phase shift mask blank in which a phase shift film containing chromium, oxygen, and nitrogen is formed on a transparent substrate,
The phase shift film has a main layer and an outermost surface layer made of the same material, and the refractive index of the upper main layer on the outermost layer side at a wavelength of 365 nm is lower than the wavelength of the lower main layer on the transparent substrate side. A phase shift mask blank having a refractive index smaller than that at 365 nm.

(構成2)前記主層下部の波長365nmにおける屈折率は2.50以上であり、且つ、前記主層上部の波長365nmにおける屈折率は、2.45以下であることを特徴とする構成1記載の位相シフトマスクブランク。 (Structure 2) The structure 1 wherein the refractive index at a wavelength of 365 nm below the main layer is 2.50 or more, and the refractive index at a wavelength of 365 nm above the main layer is 2.45 or less. Phase shift mask blank.

(構成3)前記主層上部の波長365nmにおける屈折率と前記主層下部の波長365nmにおける屈折率との差が、0.05以上0.25以下であることを特徴とする構成1又は2記載の位相シフトマスクブランク。 (Structure 3) The structure 1 or 2, wherein a difference between a refractive index of the upper portion of the main layer at a wavelength of 365 nm and a refractive index of the lower portion of the main layer at a wavelength of 365 nm is 0.05 or more and 0.25 or less. Phase shift mask blank.

(構成4)前記最表面層の膜密度は、2.0g/cm以上であることを特徴とする構成1乃至3のいずれか一項に記載の位相シフトマスクブランク。 (Structure 4) The phase shift mask blank according to any one of structures 1 to 3 , wherein the film density of the outermost surface layer is 2.0 g / cm 3 or more.

(構成5)前記位相シフト膜は、更に炭素を含有することを特徴とする構成1乃至4のいずれか一項に記載の位相シフトマスクブランク。 (Structure 5) The phase shift mask blank according to any one of structures 1 to 4, wherein the phase shift film further contains carbon.

(構成6)透明基板上にクロムと酸素と窒素とを含有する位相シフト膜をインライン型スパッタリング装置によるスパッタリング法により形成する位相シフトマスクブランクの製造方法であって、
前記透明基板上に、同一材料からなる主層と最表面層とを有する前記位相シフト膜を成膜する成膜工程を有し、前記成膜工程は、クロムを含むスパッタターゲットを使用し、不活性ガスと、該位相シフト膜を酸化及び窒化させる活性ガスを、前記スパッタターゲットの近傍における前記透明基板の搬送方向の、該スパッタターゲットに対して川下側より供給して、前記不活性ガスと前記活性ガスを含む混合ガスによる反応性スパッタリングにより行うことを特徴とする位相シフトマスクブランクの製造方法。
なお、この構成6の製造方法により、構成1の位相シフトマスクブランクが製造されるものである。
(Structure 6) A method for manufacturing a phase shift mask blank, wherein a phase shift film containing chromium, oxygen, and nitrogen is formed on a transparent substrate by a sputtering method using an inline-type sputtering apparatus.
A film forming step of forming the phase shift film having a main layer and an outermost layer made of the same material on the transparent substrate, wherein the film forming step uses a sputter target containing chromium; An active gas and an active gas for oxidizing and nitriding the phase shift film are supplied from the downstream side to the sputter target in the transport direction of the transparent substrate in the vicinity of the sputter target, and the inert gas and the A method for producing a phase shift mask blank, wherein the method is performed by reactive sputtering using a mixed gas containing an active gas.
Note that the phase shift mask blank of Configuration 1 is manufactured by the manufacturing method of Configuration 6.

(構成7)前記最表面層側の前記主層上部の波長365nmにおける屈折率は、前記透明基板側の前記主層下部の波長365nmにおける屈折率よりも小さいことを特徴とする構成6記載の位相シフトマスクブランクの製造方法。 (Structure 7) The phase according to Structure 6, wherein a refractive index at a wavelength of 365 nm above the main layer on the outermost surface layer side is smaller than a refractive index at a wavelength of 365 nm below the main layer on the transparent substrate side. Manufacturing method of shift mask blank.

(構成8)前記成膜工程の後、前記位相シフト膜の最表面に対して真空紫外線照射処理を行う真空紫外線照射工程を有することを特徴とする構成6又は7記載の位相シフトマスクブランクの製造方法。 (Structure 8) The phase shift mask blank according to Structure 6 or 7, further comprising a vacuum ultraviolet irradiation step of performing a vacuum ultraviolet irradiation process on the outermost surface of the phase shift film after the film forming step. Method.

(構成9)前記真空紫外線照射工程は、前記位相シフト膜の前記最表面の膜密度を2.0g/cm以上に変えることを特徴とする構成8に記載の位相シフトマスクブランクの製造方法。
(Configuration 9) The higher the vacuum ultraviolet irradiation diplomatic the preparation of a phase shift mask blank according to Structure 8, wherein the changing the film density of the outermost surface of the phase shift film to 2.0 g / cm 3 or more Method.

(構成10)前記混合ガスは、前記位相シフト膜を炭化させる活性ガスを更に含むことを特徴とする構成6乃至9のいずれか一項に記載の位相シフトマスクブランクの製造方法。 (Structure 10) The method for manufacturing a phase shift mask blank according to any one of structures 6 to 9, wherein the mixed gas further includes an active gas for carbonizing the phase shift film.

(構成11)構成1乃至5のいずれか一項に記載の位相シフトマスクブランク、又は構成6乃至10のいずれか一項に記載の位相シフトマスクブランクの製造方法により作製された位相シフトマスクブランクの前記位相シフト膜上にレジスト膜パターンを形成し、該レジスト膜パターンをマスクにして前記位相シフト膜をウェットエッチングして、前記透明基板上に位相シフト膜パターンを形成することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。 (Configuration 11) A phase shift mask blank according to any one of Configurations 1 to 5, or a phase shift mask blank manufactured by the method for manufacturing a phase shift mask blank according to any one of Configurations 6 to 10. Forming a resist film pattern on the phase shift film, wet-etching the phase shift film using the resist film pattern as a mask, and forming a phase shift film pattern on the transparent substrate. Manufacturing method of mask.

上述したように、本発明に係る位相シフトマスクブランクによれば、透明基板上にクロムと酸素と窒素とを含有する位相シフト膜が形成されている。この位相シフト膜は、同一材料からなる主層と、最表面層と、を有し、前記最表面層側の主層上部の波長365nmにおける屈折率は、前記透明基板側の主層下部の波長365nmにおける屈折率よりも小さい。このような構成の位相シフトマスクブランクは、その位相シフト膜が、ウェットエッチングにより、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状にパターニングされることが可能である。この位相シフトマスクブランクは、その位相シフト膜をパターニングすることで得られる位相シフト膜パターンのエッジ部分の断面形状を、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状とすることができるものであるので、解像度を向上させ、良好なCD特性をもつ位相シフト膜パターンを有する位相シフトマスクの製造用原版とすることができる。   As described above, according to the phase shift mask blank of the present invention, the phase shift film containing chromium, oxygen, and nitrogen is formed on the transparent substrate. This phase shift film has a main layer made of the same material and an outermost surface layer. The refractive index at a wavelength of 365 nm above the main layer on the outermost surface layer is lower than the wavelength of the lower layer on the transparent substrate side. It is smaller than the refractive index at 365 nm. In the phase shift mask blank having such a configuration, the phase shift film can be patterned by wet etching into a cross-sectional shape capable of sufficiently exhibiting the phase shift effect. Since the phase shift mask blank can have a cross-sectional shape of an edge portion of the phase shift film pattern obtained by patterning the phase shift film, the cross-sectional shape can sufficiently exhibit the phase shift effect. It is possible to improve the resolution and use it as a master for manufacturing a phase shift mask having a phase shift film pattern having good CD characteristics.

また、本発明に係る位相シフトマスクブランクの製造方法によれば、透明基板上にクロムと酸素と窒素とを含有し、且つ、同一材料からなる主層と最表面層とを有する位相シフト膜をインライン型スパッタリング装置によるスパッタリング法により成膜する成膜工程を有する。この成膜工程では、クロムを含むスパッタターゲットを使用し、不活性ガスと、該位相シフト膜を酸化及び窒化させる活性ガスを、前記スパッタターゲットの近傍における前記透明基板の搬送方向の、該スパッタターゲットに対して川下側より供給して、前記不活性ガスと前記活性ガスを含む混合ガスによる反応性スパッタリングにより行う。このような製造方法により、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状に位相シフト膜をパターニング(エッチング)可能な位相シフトマスクブランクを製造することができる。位相シフト膜パターンのエッジ部分の断面形状を、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状とすることができるので、解像度を向上させ、良好なCD特性をもつ位相シフト膜パターンへのパターニングが可能な位相シフトマスクブランクを製造することができる。   Further, according to the method for manufacturing a phase shift mask blank according to the present invention, a phase shift film containing chromium, oxygen, and nitrogen on a transparent substrate and having a main layer and an outermost surface layer made of the same material is provided. And a film forming step of forming a film by a sputtering method using an in-line type sputtering apparatus. In this film forming step, a sputter target containing chromium is used, and an inert gas and an active gas for oxidizing and nitriding the phase shift film are supplied to the sputter target in the transport direction of the transparent substrate near the sputter target. Is supplied from the downstream side, and is performed by reactive sputtering using a mixed gas containing the inert gas and the active gas. According to such a manufacturing method, it is possible to manufacture a phase shift mask blank capable of patterning (etching) a phase shift film into a cross-sectional shape capable of sufficiently exhibiting a phase shift effect. Since the cross-sectional shape of the edge portion of the phase shift film pattern can be a cross-sectional shape that can sufficiently exhibit the phase shift effect, it is possible to improve resolution and pattern the phase shift film pattern having good CD characteristics. A phase shift mask blank can be manufactured.

また、本発明に係る位相シフトマスクの製造方法によれば、上述した位相シフトマスクブランクを用いて位相シフトマスクを製造する。このため、位相シフト効果を十分に発揮できる位相シフト膜パターンを有する位相シフトマスクを製造することができる。位相シフト膜パターンが位相シフト効果を十分に発揮できるので、解像度を向上させ、良好なCD特性をもつ位相シフト膜パターンを有する位相シフトマスクを製造することができる。この位相シフトマスクは、ラインアンドスペースパターンやコンタクトホールの微細化に対応することができる。   According to the method for manufacturing a phase shift mask according to the present invention, a phase shift mask is manufactured using the above-described phase shift mask blank. Therefore, it is possible to manufacture a phase shift mask having a phase shift film pattern that can sufficiently exhibit the phase shift effect. Since the phase shift film pattern can sufficiently exhibit the phase shift effect, the resolution can be improved, and a phase shift mask having a phase shift film pattern having good CD characteristics can be manufactured. This phase shift mask can cope with miniaturization of line and space patterns and contact holes.

本発明の実施の形態1による位相シフトマスクブランクの構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a phase shift mask blank according to Embodiment 1 of the present invention. 位相シフトマスクブランクの成膜に使用可能なインライン型スパッタリング装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the in-line type sputtering apparatus which can be used for film formation of a phase shift mask blank. (a)〜(e)は、本発明の実施の形態3による位相シフトマスクの製造方法の各工程を示す断面図である。(A)-(e) is sectional drawing which shows each process of the manufacturing method of the phase shift mask by Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4による位相シフトマスクブランクの構成を示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a phase shift mask blank according to Embodiment 4 of the present invention. (a)〜(f)は、図4に示した位相シフトマスクブランクの製造方法の各工程を示す断面図である。(A)-(f) is sectional drawing which shows each process of the manufacturing method of the phase shift mask blank shown in FIG. (a)〜(e)は、図4及び図5(f)に示した位相シフトマスクブランクを用いる、本発明の実施の形態5による位相シフトマスクの製造方法の各工程を示す断面図である。(A)-(e) is sectional drawing which shows each process of the manufacturing method of the phase shift mask by Embodiment 5 of this invention using the phase shift mask blank shown in FIG.4 and FIG.5 (f). . 実施例1の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜の主層上部と主層下部に対する波長190nm〜1000nmにおける屈折率を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the refractive index at a wavelength of 190 nm to 1000 nm for the upper main layer and the lower main layer of the phase shift film of the phase shift mask blank of Example 1. 比較例1の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜の主層上部と主層下部に対する波長190nm〜1000nmにおける屈折率を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the refractive index at a wavelength of 190 nm to 1000 nm with respect to the upper main layer and the lower main layer of the phase shift film of the phase shift mask blank of Comparative Example 1. 実施例1及び比較例1の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜の最表面層から主層下部までに対する波長365nmにおける屈折率を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the refractive index at a wavelength of 365 nm from the outermost surface layer to the lower part of the main layer of the phase shift films of the phase shift mask blanks of Example 1 and Comparative Example 1. 実施例1の位相シフト膜パターンのエッジ部分の断面形状を示す断面写真である。4 is a cross-sectional photograph showing a cross-sectional shape of an edge portion of a phase shift film pattern of Example 1. 比較例1の位相シフト膜パターンのエッジ部分の断面形状を示す断面写真である。5 is a cross-sectional photograph showing a cross-sectional shape of an edge portion of a phase shift film pattern of Comparative Example 1. 位相シフトマスクの位相シフト膜パターンのエッジ部分の断面における断面角度を説明するための断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a cross-sectional angle in a cross section of an edge portion of a phase shift film pattern of a phase shift mask. 実施例2の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜の主層上部と主層下部に対する波長190nm〜1000nmにおける屈折率を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the refractive index at a wavelength of 190 nm to 1000 nm with respect to the upper main layer and the lower main layer of the phase shift film of the phase shift mask blank of Example 2. 比較例2の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜の主層上部と主層下部に対する波長190nm〜1000nmにおける屈折率を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the refractive index at a wavelength of 190 nm to 1000 nm with respect to the upper main layer and the lower main layer of the phase shift film of the phase shift mask blank of Comparative Example 2. 実施例2及び比較例2の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜の最表面層から主層下部までに対する波長365nmにおける屈折率を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the refractive index at a wavelength of 365 nm from the outermost surface layer to the lower part of the main layer of the phase shift films of the phase shift mask blanks of Example 2 and Comparative Example 2. 実施例2の位相シフト膜パターンのエッジ部分の断面形状を示す断面写真である。9 is a cross-sectional photograph showing a cross-sectional shape of an edge portion of a phase shift film pattern of Example 2. 比較例2の位相シフト膜パターンのエッジ部分の断面形状を示す断面写真である。13 is a cross-sectional photograph showing a cross-sectional shape of an edge portion of a phase shift film pattern of Comparative Example 2.

以下、本発明の実施の形態に係る位相シフトマスクブランク及びその製造方法、並びに当該位相シフトマスクブランクを用いた位相シフトマスクの製造方法を詳細に説明する。   Hereinafter, a phase shift mask blank and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention, and a method for manufacturing a phase shift mask using the phase shift mask blank will be described in detail.

実施の形態1.
実施の形態1では、表示装置製造用の位相シフトマスクブランク(透明基板/位相シフト膜)及びその製造方法について説明する。
図1は本発明の実施の形態1による位相シフトマスクブランクの構成を示す断面図であり、図2は位相シフトマスクブランクの成膜に使用可能なインライン型スパッタリング装置を示す模式図である。
Embodiment 1 FIG.
In Embodiment 1, a phase shift mask blank (transparent substrate / phase shift film) for manufacturing a display device and a manufacturing method thereof will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a phase shift mask blank according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an in-line type sputtering apparatus that can be used for forming a film of the phase shift mask blank.

実施の形態1の位相シフトマスクブランク1は、図1に示すように、透明基板2上に、クロムと酸素と窒素とを含有する位相シフト膜3が形成された構成を有する。   The phase shift mask blank 1 according to the first embodiment has a configuration in which a phase shift film 3 containing chromium, oxygen, and nitrogen is formed on a transparent substrate 2, as shown in FIG.

このように構成される実施の形態1の位相シフトマスクブランク1の製造方法は、透明基板2を準備する準備工程と、透明基板2の主表面上に、スパッタリングにより、クロムと酸素と窒素とを含有する位相シフト膜3を成膜する成膜工程(以下、位相シフト膜形成工程という場合がある)を含む。
以下、各工程を詳細に説明する。
The method of manufacturing the phase shift mask blank 1 according to the first embodiment configured as described above includes a preparation step of preparing the transparent substrate 2 and chromium, oxygen, and nitrogen on the main surface of the transparent substrate 2 by sputtering. And a film forming step of forming the contained phase shift film 3 (hereinafter, may be referred to as a phase shift film forming step).
Hereinafter, each step will be described in detail.

1.準備工程
先ず、透明基板2を準備する。
透明基板2の材料は、使用する露光光に対して透光性を有する材料であれば、特に制限されない。例えば、合成石英ガラス、ソーダライムガラス、無アルカリガラスが挙げられる。
1. Preparation Step First, the transparent substrate 2 is prepared.
The material of the transparent substrate 2 is not particularly limited as long as it has a property of transmitting the exposure light to be used. For example, synthetic quartz glass, soda lime glass, and alkali-free glass can be used.

2.位相シフト膜形成工程
次に、図1に示すように、透明基板2の主表面上に、インライン型スパッタリング装置によるスパッタリング法により、クロムと酸素と窒素とを含有する位相シフト膜3を形成する。
詳細には、この位相シフト膜形成工程では、クロムを含むスパッタターゲットを使用し、スパッタパワーを印加し、不活性ガスと、位相シフト膜を酸化及び窒化させる活性ガスを、スパッタターゲットの近傍における透明基板2の搬送方向の、そのスパッタターゲットに対して川下側より供給して、不活性ガスと活性ガスを含む混合ガスによる反応性スパッタリングにより、クロムと酸素と窒素とを含有する位相シフト膜3を成膜する成膜工程を行う。
ここで、スパッタターゲットに対して川下側より供給される不活性ガスと活性ガスは、供給前に混合されているか否かを問わない。例えば、所定の流量で、不活性ガスと活性ガスを予め混合した上で、その混合ガスを一つのガス導入口から供給してもよく、又は、所定の流量の不活性ガスと活性ガスをそれぞれ専用のガス導入口から供給してもよい。
2. Phase Shift Film Forming Step Next, as shown in FIG. 1, a phase shift film 3 containing chromium, oxygen, and nitrogen is formed on the main surface of the transparent substrate 2 by a sputtering method using an in-line sputtering device.
In detail, in this phase shift film forming step, a sputter target containing chromium is used, a sputter power is applied, and an inert gas and an active gas for oxidizing and nitriding the phase shift film are made transparent in the vicinity of the sputter target. The phase shift film 3 containing chromium, oxygen, and nitrogen is supplied from the downstream side to the sputter target in the transport direction of the substrate 2 by reactive sputtering using a mixed gas containing an inert gas and an active gas. A film forming process for forming a film is performed.
Here, it does not matter whether the inert gas and the active gas supplied from the downstream side to the sputter target are mixed before the supply. For example, at a predetermined flow rate, after mixing the inert gas and the active gas in advance, the mixed gas may be supplied from one gas inlet, or the predetermined flow rates of the inert gas and the active gas may be respectively supplied. The gas may be supplied from a dedicated gas inlet.

位相シフト膜3は、露光光の位相を変える性質(位相シフト効果)を有する。この性質により、位相シフト膜3を透過した露光光と透明基板2のみを透過した露光光との間に所定の位相差が生じる。露光光が300nm以上500nm以下の波長範囲の光を含む複合光である場合、位相シフト膜3は、代表波長の光に対して、所定の位相差を生じるように形成する。例えば、露光光がi線、h線及びg線を含む複合光である場合、位相シフト膜3は、i線、h線及びg線のいずれかに対して、180度の位相差を生じるように形成する。また、位相シフト効果を発揮するために、例えば、i線における位相シフト膜3の位相差は、180度±10度の範囲に設定され、好ましくは略180度に設定される。また、例えば、i線における位相シフト膜3の透過率は、1%以上20%以下の範囲に設定されることが好ましい。特に、後述の実施の形態2で説明するような真空紫外線(以下、VUVという場合がある)照射処理により位相シフト膜3の最表面の膜質に影響を与え、その結果、ウェットエッチングによる位相シフト膜のパターニングで十分に位相効果を発揮できる断面形状とする点においては、i線における位相シフト膜3の透過率が、3%以上15%以下の範囲に設定された膜組成とすることが好ましい。   The phase shift film 3 has a property of changing the phase of the exposure light (phase shift effect). Due to this property, a predetermined phase difference is generated between the exposure light transmitted through the phase shift film 3 and the exposure light transmitted only through the transparent substrate 2. When the exposure light is a composite light including light in a wavelength range of 300 nm or more and 500 nm or less, the phase shift film 3 is formed so as to generate a predetermined phase difference with respect to the light of the representative wavelength. For example, when the exposure light is a composite light including i-line, h-line, and g-line, the phase shift film 3 generates a phase difference of 180 degrees with respect to any of the i-line, h-line, and g-line. Formed. Further, in order to exhibit the phase shift effect, for example, the phase difference of the phase shift film 3 at the i-line is set in a range of 180 degrees ± 10 degrees, and is preferably set to approximately 180 degrees. Further, for example, it is preferable that the transmittance of the phase shift film 3 for the i-line is set in a range of 1% or more and 20% or less. In particular, the vacuum ultraviolet (hereinafter sometimes referred to as VUV) irradiation treatment as described in a second embodiment described later affects the quality of the outermost surface of the phase shift film 3, and as a result, the phase shift film formed by wet etching. In order to obtain a cross-sectional shape capable of sufficiently exhibiting the phase effect by the patterning described above, it is preferable to set the film composition so that the transmittance of the phase shift film 3 at the i-line is set in the range of 3% or more and 15% or less.

位相シフト膜3は、少なくともクロム(Cr)と酸素(O)と窒素(N)とを含有するクロム系材料から構成される。このクロム系材料には、上記三つの元素の他、必要に応じて、更に炭素(C)が含有されてもよい。炭素を含むクロム系材料とした場合、位相シフト膜3の耐薬性、洗浄耐性を向上させることができる。
具体的には、位相シフト膜3を構成するクロム系材料として、例えば、クロム酸化窒化物(CrON)、クロム炭化酸化窒化物(CrOCN)が挙げられる。さらに、これらのクロム系材料は、本発明の効果を逸脱しない範囲で、水素(H)、フッ素(F)を含んでいてもよい。
The phase shift film 3 is made of a chromium-based material containing at least chromium (Cr), oxygen (O), and nitrogen (N). The chromium-based material may further contain carbon (C) as required in addition to the above three elements. When a chromium-based material containing carbon is used, the chemical resistance and cleaning resistance of the phase shift film 3 can be improved.
Specifically, examples of the chromium-based material forming the phase shift film 3 include chromium oxynitride (CrON) and chromium carbonitride (CrOCN). Further, these chromium-based materials may contain hydrogen (H) and fluorine (F) without departing from the effects of the present invention.

位相シフト膜3は、例えば、以下のようなスパッタターゲット、スパッタガス雰囲気により成膜することができる。
位相シフト膜3の成膜に使用されるスパッタターゲットとしては、クロム(Cr)を含むものが選択される。具体的には、クロム(Cr)、クロムの窒化物、クロムの酸化物、クロムの炭化物、クロムの酸化窒化物、クロムの炭化窒化物、クロムの酸化炭化物、及び、クロムの酸化炭化窒化物が挙げられる。
位相シフト膜3の成膜時におけるスパッタガス雰囲気は、不活性ガスと、位相シフト膜を酸化及び窒化させる活性ガスを含む。不活性ガスとしては、成膜された位相シフト膜3を構成することとなる膜組成成分を含まないガスであり、ヘリウム(He)ガス、ネオン(Ne)ガス、アルゴン(Ar)ガス、クリプトン(Kr)ガス、及びキセノン(Xe)ガスが挙げられ、これらのガスの少なくとも一種のガスが選択される。活性ガスとしては、成膜された位相シフト膜3を構成することとなる膜組成成分を含むガスであり、酸素(O)ガス、窒素(N)ガス、一酸化窒素(NO)ガス、二酸化窒素(NO)ガス、及び亜酸化窒素(NO)ガスが挙げられ、これらのガスの少なくとも一種のガスが選択される。また、上記スパッタガスには、位相シフト膜を炭化させる活性ガスを含めることができる。炭化させる活性ガスとしては、一酸化炭素(CO)ガス、二酸化炭素(CO)ガス、及び炭化水素系ガスが挙げられ、これらのガスの少なくとも一種のガスが選択される。炭化水素系ガスとしては、例えば、メタンガス、ブタンガス、プロパンガス、スチレンガスが挙げられる。さらに、上記スパッタガスには、本発明の効果を逸脱しない範囲の供給量で、活性ガスとしてフッ素系ガスを含めてもよい。フッ素系ガスとしては、例えば、CFガス、CHFガス、SFガスや、これらのガスにOガスを混合したものが挙げられる。
上述したスパッタターゲットの形成材料とスパッタガス雰囲気のガスの種類との組み合わせや、スパッタガス雰囲気中の活性ガスと不活性ガスとの含有割合は、位相シフト膜3を構成する材料の種類や組成に応じて、適宜決められる。
The phase shift film 3 can be formed by, for example, the following sputtering target and sputtering gas atmosphere.
As the sputter target used for forming the phase shift film 3, a target containing chromium (Cr) is selected. Specifically, chromium (Cr), chromium nitride, chromium oxide, chromium carbide, chromium oxynitride, chromium oxynitride, chromium oxycarbide, and chromium oxycarbonitride No.
The sputtering gas atmosphere at the time of forming the phase shift film 3 contains an inert gas and an active gas for oxidizing and nitriding the phase shift film. The inert gas is a gas that does not contain a film composition component that constitutes the formed phase shift film 3, and includes a helium (He) gas, a neon (Ne) gas, an argon (Ar) gas, a krypton ( Kr) gas and xenon (Xe) gas, and at least one of these gases is selected. The active gas is a gas containing a film composition component that constitutes the formed phase shift film 3, and includes an oxygen (O 2 ) gas, a nitrogen (N 2 ) gas, a nitrogen monoxide (NO) gas, Examples include a nitrogen dioxide (NO 2 ) gas and a nitrous oxide (N 2 O) gas, and at least one of these gases is selected. Further, the sputtering gas may include an active gas for carbonizing the phase shift film. Examples of the active gas to be carbonized include carbon monoxide (CO) gas, carbon dioxide (CO 2 ) gas, and hydrocarbon-based gas, and at least one of these gases is selected. Examples of the hydrocarbon-based gas include methane gas, butane gas, propane gas, and styrene gas. Further, the sputtering gas may include a fluorine-based gas as an active gas at a supply amount within a range not departing from the effects of the present invention. Examples of the fluorine-based gas include CF 4 gas, CHF 3 gas, SF 6 gas, and a mixture of these gases with an O 2 gas.
The combination of the above-mentioned material for forming the sputtering target and the type of gas in the sputtering gas atmosphere, and the content ratio of the active gas and the inert gas in the sputtering gas atmosphere depend on the type and composition of the material forming the phase shift film 3. It is determined appropriately according to the situation.

位相シフト膜3の膜厚は、所望の光学特性(位相差)が得られるように、80nm以上180nm以下の範囲で適宜調整される。   The thickness of the phase shift film 3 is appropriately adjusted within a range of 80 nm or more and 180 nm or less so that desired optical characteristics (phase difference) can be obtained.

位相シフト膜3は、図1に示すように、同一材料からなる主層3aと、成膜後の表面酸化により、その主層3aの最表面から深さ方向に形成された最表面層3bを有する。主層3aは、膜深さ方向の各元素の組成比が略均一である(少なくともX線光電子分光分析法による分析結果において略均一と言える)という特性を示し、且つ、位相シフト膜3の位相シフト効果を発揮する、位相シフト膜3の本体領域である。
位相シフト膜3は単層膜及び積層膜のいずれであってもよい。位相シフト膜3を積層膜で構成する場合、各層の界面間で組成及び組成比を一致させた上で、例えばウェットエッチング時のエッチング速度を一定にすることで、被エッチング断面における、いわゆる喰われ現象の発生を防止することが好ましい。また、積層膜の場合、位相シフト膜3の成膜工程は同一の成膜条件で複数回行われることが好ましい。複数回の成膜工程は、同一のインライン型スパッタリング装置において連続的に行われることが好ましい。複数回の成膜工程を連続的に行う場合、例えば、後述のようなインライン型スパッタリング装置を用いる。尚、成膜工程が複数回行われる場合、位相シフト膜3の成膜時にスパッタターゲットに印加するスパッタパワーを小さくすることができる。
尚、最表面層3bの膜厚は、例えば、0.1nm以上10nm以下であることが好ましいが、この範囲に限定されるものではない。
As shown in FIG. 1, the phase shift film 3 includes a main layer 3a made of the same material and an outermost surface layer 3b formed in the depth direction from the outermost surface of the main layer 3a by surface oxidation after film formation. Have. The main layer 3a has such a characteristic that the composition ratio of each element in the film depth direction is substantially uniform (at least it can be said that the composition ratio is substantially uniform in the analysis result by the X-ray photoelectron spectroscopy). This is a main body region of the phase shift film 3 that exhibits a shift effect.
The phase shift film 3 may be either a single layer film or a laminated film. When the phase shift film 3 is composed of a laminated film, the composition and the composition ratio between the interfaces of the respective layers are made to match each other, and for example, by making the etching rate at the time of wet etching constant, so-called erosion in the cross section to be etched. It is preferable to prevent the occurrence of the phenomenon. In the case of a laminated film, it is preferable that the step of forming the phase shift film 3 be performed a plurality of times under the same film forming conditions. It is preferable that a plurality of film forming steps be continuously performed in the same in-line type sputtering apparatus. In the case where a plurality of film forming steps are continuously performed, for example, an in-line type sputtering apparatus described later is used. When the film forming process is performed a plurality of times, the sputtering power applied to the sputter target when forming the phase shift film 3 can be reduced.
The thickness of the outermost surface layer 3b is preferably, for example, 0.1 nm or more and 10 nm or less, but is not limited to this range.

上述した位相シフト膜形成工程により、位相シフト膜3の主層3aのうち、最表面層3b側の上部(以下、主層上部という場合がある)の波長365nmにおける屈折率を、主層3aのうち、透明基板2側の下部(以下、主層下部という場合がある)の波長365nmにおける屈折率よりも小さくすることができる。このような構成を有する位相シフト膜3を、ウェットエッチングによるパターニングで十分に位相効果を発揮できる断面形状とすることができる。
また、主層下部の波長365nmにおける屈折率は2.50以上であり、且つ、主層上部の波長365nmにおける屈折率は、2.45以下であることが望ましい。さらに、主層上部の波長365nmにおける屈折率と主層下部の波長365nmにおける屈折率との差は、0.05以上0.25以下であることが好ましい。波長365nmにおける屈折率の差が0.05未満である場合や0.25を超える場合には、ウェットエッチングによる位相シフト膜3のパターニングで位相効果を発揮できる程度の断面形状とすることが困難となる可能性がある。
尚、上述した位相シフト膜形成工程により、波長365nmに限らず、例えば、波長190nm〜波長1000nmの範囲でも、その測定波長における、主層上部の屈折率を主層下部の屈折率よりも小さくすることができる(後述の図7及び図13参照)。
By the above-described phase shift film forming step, the refractive index at a wavelength of 365 nm of the upper portion of the main layer 3a of the phase shift film 3 on the outermost layer 3b side (hereinafter, also referred to as the upper portion of the main layer) is determined. Of these, the refractive index at a wavelength of 365 nm at the lower portion of the transparent substrate 2 (hereinafter sometimes referred to as the lower portion of the main layer) can be made smaller. The phase shift film 3 having such a configuration can have a cross-sectional shape that can sufficiently exhibit a phase effect by patterning by wet etching.
The refractive index at a wavelength of 365 nm below the main layer is desirably 2.50 or more, and the refractive index at a wavelength of 365 nm above the main layer is desirably 2.45 or less. Further, the difference between the refractive index at a wavelength of 365 nm above the main layer and the refractive index at a wavelength of 365 nm below the main layer is preferably 0.05 or more and 0.25 or less. When the difference in the refractive index at a wavelength of 365 nm is less than 0.05 or more than 0.25, it is difficult to obtain a cross-sectional shape that can exhibit a phase effect by patterning the phase shift film 3 by wet etching. Could be.
By the above-described phase shift film forming step, the refractive index of the upper portion of the main layer is made smaller than the refractive index of the lower portion of the main layer at the measurement wavelength not only at the wavelength of 365 nm but also at a wavelength of 190 nm to 1000 nm, for example. (See FIGS. 7 and 13 described below).

位相シフト膜3を構成する各元素の含有量は、所望の光学特性(露光光に対する透過率、位相差)となるように適宜調整される。
また、位相シフト膜3を構成する材料をCrONとした場合、主層3aの各元素の含有量は、X線光電子分光分析法(X-ray Photoelectron Spectroscopy:以下、XPSという場合がある)にて分析した結果で示すと、クロムが35原子%以上65原子%以下であり、酸素が16原子%以上50原子%以下であり、窒素が6原子%以上30原子%以下の範囲で調整される。好ましくは、クロムが41原子%以上58原子%以下であり、酸素が21原子%以上43原子%以下であり、窒素が11原子%以上24原子%以下である。
位相シフト膜3を構成する材料をCrCOCNとした場合、主層3aの各元素の含有量は、XPSにて分析した結果で示すと、クロムが35原子%以上60原子%以下であり、酸素が15原子%以上45原子%以下であり、窒素が5原子%以上25原子%以下であり、炭素が2原子%以上15原子%以下の範囲で調整される。好ましくは、クロムが40原子%以上55原子%以下であり、酸素が20原子%以上40原子%以下であり、窒素が10原子%以上20原子%以下であり、炭素が3原子%以上10原子%以下である。
また、位相シフト膜3の主層3aでは、上述したように、膜深さ方向の各元素の組成比が略均一である。ここで、膜深さ方向の各元素の組成比が略均一であるとは、上記の成膜工程における成膜条件で得られる位相シフト膜3の膜深さ方向の各元素の含有量の中心的な値を基準とし、その中心的な含有量に対する所定の変動幅の範囲内に主層3aの各元素の含有量が収まっていることをいう。例えば、位相シフト膜3を構成する材料をCrONとした場合、クロムの変動幅がクロムの中心的な含有量に対して±5.0原子%、酸素の変動幅が酸素の中心的な含有量に対して±6.5原子%、窒素の変動幅が窒素の中心的な含有量に対して±4.5原子%である。好ましくは、クロムの変動幅が±3.5原子%、酸素の変動幅が±5.5原子%、窒素の変動幅が±3.5原子%である。また、位相シフト膜3を構成する材料をCrCOCNとした場合、クロムの変動幅がクロムの中心的な含有量に対して±5.0原子%、酸素の変動幅が酸素の中心的な含有量に対して±6.5原子%、窒素の変動幅が窒素の中心的な含有量に対して±4.5原子%、炭素の変動幅が炭素の中心的な含有量に対して±4.0原子%である。好ましくは、クロムの変動幅が±3.5原子%、酸素の変動幅が±5.5原子%、窒素の変動幅が±3.5原子%、炭素の変動幅が±3.0原子%である。
尚、位相シフト膜3の主層3aにおける膜深さ方向の各元素の組成比の略均一は、膜厚方向の段階的又は連続的な組成変化を与えることを目的として、成膜工程中に、スパッタ原料やスパッタガスの供給方法や供給量を変化させる操作を行わずに、位相シフト膜3を成膜することで達成される。
The content of each element constituting the phase shift film 3 is appropriately adjusted so as to have desired optical characteristics (transmittance to exposure light, phase difference).
When the material constituting the phase shift film 3 is CrON, the content of each element in the main layer 3a can be determined by X-ray Photoelectron Spectroscopy (hereinafter sometimes referred to as XPS). According to the analysis results, chromium is adjusted to be in a range of 35 atomic% to 65 atomic%, oxygen is adjusted to be 16 atomic% to 50 atomic%, and nitrogen is adjusted to be in a range of 6 atomic% to 30 atomic%. Preferably, chromium is 41 at.% Or more and 58 at.% Or less, oxygen is 21 at.% Or more and 43 at.% Or less, and nitrogen is 11 at.
When the material constituting the phase shift film 3 is CrCOCN, the content of each element in the main layer 3a is 35 atomic% or more and 60 atomic% or less, and the oxygen content is It is adjusted to be 15 atomic% or more and 45 atomic% or less, nitrogen is adjusted to be 5 atomic% or more and 25 atomic% or less, and carbon is adjusted to be 2 atomic% or more and 15 atomic% or less. Preferably, chromium is 40 to 55 at%, oxygen is 20 to 40 at%, nitrogen is 10 to 20 at%, and carbon is 3 to 10 at%. % Or less.
Further, in the main layer 3a of the phase shift film 3, as described above, the composition ratio of each element in the film depth direction is substantially uniform. Here, that the composition ratio of each element in the film depth direction is substantially uniform means that the center of the content of each element in the film depth direction of the phase shift film 3 obtained under the film forming conditions in the above film forming step. This means that the content of each element of the main layer 3a is within a predetermined range of fluctuation with respect to the central content based on the typical value. For example, when the material constituting the phase shift film 3 is CrON, the fluctuation range of chromium is ± 5.0 atomic% with respect to the central content of chromium, and the fluctuation range of oxygen is the central content of oxygen. ± 6.5 at.%, And the fluctuation range of nitrogen is ± 4.5 at.% With respect to the central nitrogen content. Preferably, the variation range of chromium is ± 3.5 at%, the variation range of oxygen is ± 5.5 at%, and the variation range of nitrogen is ± 3.5 at%. When the material constituting the phase shift film 3 is CrCOCN, the fluctuation range of chromium is ± 5.0 atomic% with respect to the central content of chromium, and the fluctuation range of oxygen is the central content of oxygen. ± 6.5 atomic%, the fluctuation range of nitrogen is ± 4.5 atomic% with respect to the central content of nitrogen, and the fluctuation range of carbon is ± 4 with respect to the central content of carbon. 0 atomic%. Preferably, the fluctuation range of chromium is ± 3.5 at%, the fluctuation range of oxygen is ± 5.5 at%, the fluctuation range of nitrogen is ± 3.5 at%, and the fluctuation range of carbon is ± 3.0 at%. It is.
It should be noted that the substantially uniform composition ratio of each element in the film depth direction in the main layer 3a of the phase shift film 3 is determined during the film forming process for the purpose of giving a stepwise or continuous composition change in the film thickness direction. This can be achieved by forming the phase shift film 3 without performing an operation of changing the method or amount of supplying the sputtering raw material or the sputtering gas.

このような位相シフト膜形成工程は、例えば、図2に示すインライン型スパッタリング装置11を用いて行うことができる。   Such a phase shift film forming step can be performed using, for example, the in-line type sputtering apparatus 11 shown in FIG.

スパッタリング装置11はインライン型であり、搬入チャンバーLL、第1スパッタチャンバーSP1、バッファーチャンバーBU、第2スパッタチャンバーSP2、及び搬出チャンバーULLの5つのチャンバーから構成されている。これら5つのチャンバーが順番に連続して配置されている。   The sputtering apparatus 11 is of an in-line type, and includes five chambers: a loading chamber LL, a first sputtering chamber SP1, a buffer chamber BU, a second sputtering chamber SP2, and a loading chamber ULL. These five chambers are sequentially arranged in order.

トレイ(図示せず)に搭載された透明基板2は、所定の搬送速度で、矢印Sの方向に、搬入チャンバーLL、第1スパッタチャンバーSP1、バッファーチャンバーBU、第2スパッタチャンバーSP2、及び搬出チャンバーULLの順番に搬送されることができる。また、トレイ(図示せず)に搭載された透明基板2は、矢印Sと逆の方向に、搬出チャンバーULL、第2スパッタチャンバーSP2、バッファーチャンバーBU、第1スパッタチャンバーSP1、及び搬入チャンバーLLの順番に戻されることができる。   The transparent substrate 2 mounted on a tray (not shown) is loaded at a predetermined transport speed in the direction of arrow S in the direction of arrow S, the first sputter chamber SP1, the buffer chamber BU, the second sputter chamber SP2, and the unload chamber. They can be transported in the order of ULL. In addition, the transparent substrate 2 mounted on a tray (not shown) is provided with the carry-out chamber ULL, the second sputter chamber SP2, the buffer chamber BU, the first sputter chamber SP1, and the carry-in chamber LL in the direction opposite to the arrow S. Can be returned in order.

搬入チャンバーLLと第1スパッタチャンバーSP1との間、及び、第2スパッタチャンバーSP2と搬出チャンバーULLとの間は、それぞれ仕切板により仕切られている。また、搬入チャンバーLL及び搬出チャンバーULLは、仕切板によりスパッタリング装置11の外部から仕切られることができる。
搬入チャンバーLL、バッファーチャンバーBU、及び搬出チャンバーULLは、排気を行う排気装置(図示せず)に接続されている。
The partition between the carry-in chamber LL and the first sputter chamber SP1, and the space between the second sputter chamber SP2 and the carry-out chamber ULL are each partitioned by a partition plate. Further, the loading chamber LL and the unloading chamber ULL can be separated from the outside of the sputtering device 11 by a partition plate.
The carry-in chamber LL, the buffer chamber BU, and the carry-out chamber ULL are connected to an exhaust device (not shown) that exhausts air.

第1スパッタチャンバーSP1には、搬入チャンバーLL側に、位相シフト膜3を形成するためのクロムを含む第1スパッタターゲット13が配置され、第1スパッタターゲット13近傍における透明基板2の矢印Sで示す搬送方向の、第1スパッタターゲット13に対して川上側の位置に第1ガス導入口GA11が配置され、第1スパッタターゲット13に対して川下側の位置に第2ガス導入口GA12が配置されている。また、第1スパッタチャンバーSP1には、バッファーチャンバーBU側に、位相シフト膜3を形成するためのクロムを含む第2スパッタターゲット14が配置され、第2スパッタターゲット14近傍における透明基板2の矢印Sで示す搬送方向の、第2スパッタターゲット14に対して川上側の位置に第3ガス導入口GA21が配置され、第2スパッタターゲット14に対して川下側の位置に第4ガス導入口GA22が配置されている。
ここで、第1スパッタターゲット13と川下側の第2ガス導入口GA12との間隔は、第1スパッタターゲット13と川上側の第1ガス導入口GA11との間隔よりも広く設定されている。これは、後に説明するように、スパッタターゲットと川下側ガス導入口との間に距離を設けることで、スパッタガス雰囲気に変化をつけるためである。これと同様に、第2スパッタターゲット14と川下側の第4ガス導入口GA22との間隔は、第2スパッタターゲット14と川上側の第3ガス導入口GA21との間隔よりも広く設定されている。
尚、第1スパッタチャンバーSP1において、スパッタターゲットと川下側のガス導入口との間隔は、例えば、15cm以上50cm以下に設定され、スパッタターゲットと川上側のガス導入口との間隔は、例えば、1cm以上5cm以下に設定されることが好ましい。
In the first sputter chamber SP1, a first sputter target 13 containing chromium for forming the phase shift film 3 is disposed on the side of the loading chamber LL, and is indicated by an arrow S on the transparent substrate 2 near the first sputter target 13. The first gas inlet GA11 is disposed at a position upstream of the first sputter target 13 in the transport direction, and the second gas inlet GA12 is disposed at a position downstream of the first sputter target 13. I have. In the first sputter chamber SP1, a second sputter target 14 containing chromium for forming the phase shift film 3 is disposed on the buffer chamber BU side, and the arrow S of the transparent substrate 2 near the second sputter target 14 is disposed. The third gas inlet GA21 is disposed at a position upstream of the second sputter target 14 with respect to the transport direction indicated by, and the fourth gas inlet GA22 is disposed at a position downstream of the second sputter target 14. Have been.
Here, the distance between the first sputter target 13 and the downstream second gas inlet GA12 is set wider than the distance between the first sputter target 13 and the upstream first gas inlet GA11. This is because the sputter gas atmosphere is changed by providing a distance between the sputter target and the downstream gas inlet as described later. Similarly, the distance between the second sputter target 14 and the downstream fourth gas inlet GA22 is set wider than the distance between the second sputter target 14 and the upstream third gas inlet GA21. .
In the first sputter chamber SP1, the distance between the sputter target and the downstream gas inlet is set to, for example, 15 cm or more and 50 cm or less, and the distance between the sputter target and the upstream gas inlet is, for example, 1 cm. It is preferable to set it to 5 cm or less.

第2スパッタチャンバーSP2には、バッファーチャンバーBU側に、位相シフト膜3を形成するためのクロムを含む第3スパッタターゲット15が配置され、第3スパッタターゲット15近傍における透明基板2の矢印Sで示す搬送方向の、第3スパッタターゲット15に対して川上側の位置に第5ガス導入口GA31が配置され、第3スパッタターゲット15に対して川下側の位置に第6ガス導入口GA32が配置されている。
ここで、第1スパッタチャンバーSP1と同様に、第3スパッタターゲット15と川下側の第6ガス導入口GA32との間隔は、第3スパッタターゲット15と川上側の第5ガス導入口GA31との間隔よりも広く設定されている。
尚、第2スパッタチャンバーSP2においても、第1スパッタチャンバーSP1と同様に、スパッタターゲットと川下側のガス導入口との間隔は、例えば、15cm以上50cm以下に設定され、スパッタターゲットと川上側のガス導入口との間隔は、例えば、1cm以上5cm以下に設定されることが好ましい。
図2では、第1スパッタターゲット13、第2スパッタターゲット14、及び第3スパッタターゲット15に、ハッチングを付して示している。
In the second sputter chamber SP2, a third sputter target 15 containing chromium for forming the phase shift film 3 is disposed on the buffer chamber BU side, and is indicated by an arrow S on the transparent substrate 2 near the third sputter target 15. In the transport direction, a fifth gas inlet GA31 is arranged at a position upstream of the third sputter target 15 and a sixth gas inlet GA32 is arranged at a position downstream of the third sputter target 15. I have.
Here, similarly to the first sputter chamber SP1, the distance between the third sputter target 15 and the sixth gas inlet GA32 on the downstream side is equal to the distance between the third sputter target 15 and the fifth gas inlet GA31 on the upstream side. Is set wider than
In the second sputter chamber SP2, similarly to the first sputter chamber SP1, the distance between the sputter target and the downstream gas inlet is set to, for example, 15 cm or more and 50 cm or less, and the sputter target and the upstream gas The distance from the inlet is preferably set, for example, to 1 cm or more and 5 cm or less.
In FIG. 2, the first sputter target 13, the second sputter target 14, and the third sputter target 15 are indicated by hatching.

ここで、単層膜からなる位相シフト膜3を成膜する場合(1回成膜)を説明する。
先ず、スパッタリング装置11の搬入チャンバーLLに、トレイ(図示せず)に搭載された透明基板2を搬入する。
次に、スパッタリング装置11の内部を所定の真空度にした後、例えば、第1スパッタターゲット13の川下側の第2ガス導入口GA12から所定の流量のスパッタガスを、不活性ガスと活性ガスを含む混合ガスとして、第1スパッタチャンバーSP1に導入し、第1スパッタターゲット13に所定のスパッタパワーを印加する。スパッタパワーの印加、スパッタガスの導入は、透明基板2が搬出チャンバーULLに搬送されるまで継続する。
このようなスパッタガスの川下側からの供給によって、チャンバーの川上側(第2ガス導入口GA12から遠い箇所)では、飛翔距離が相対的に長い不活性ガスの存在率が高くなり、従って当該不活性ガスの含有量が所定の含有量よりも多い不活性ガス・リッチのスパッタガス雰囲気になると考えられる。また、川上側から川下側に移動するにかけて、不活性ガスの含有量が所定の含有量まで徐々に低下する(飛翔距離の相違の影響が徐々になくなる)傾向を有するスパッタガス雰囲気となり、第2ガス導入口GA12に近い位置では、所定の含有量の不活性ガスと活性ガスを含むスパッタガス雰囲気となると考えられる。
Here, a case where the phase shift film 3 formed of a single-layer film is formed (one-time film formation) will be described.
First, the transparent substrate 2 mounted on a tray (not shown) is loaded into the loading chamber LL of the sputtering apparatus 11.
Next, after the inside of the sputtering apparatus 11 is set to a predetermined degree of vacuum, for example, a sputter gas having a predetermined flow rate is supplied from the second gas inlet GA12 on the downstream side of the first sputter target 13 to an inert gas and an active gas. The mixed gas containing the gas is introduced into the first sputtering chamber SP1, and a predetermined sputtering power is applied to the first sputtering target 13. The application of the sputtering power and the introduction of the sputtering gas are continued until the transparent substrate 2 is transferred to the unloading chamber ULL.
Due to the supply of the sputtering gas from the downstream side, on the upstream side of the chamber (at a location far from the second gas inlet GA12), the abundance ratio of the inert gas having a relatively long flight distance increases, and accordingly, It is considered that the atmosphere becomes an inert gas-rich sputtering gas atmosphere in which the content of the active gas is larger than a predetermined content. Further, as the gas moves from the upstream side to the downstream side, the sputtering gas atmosphere has a tendency that the content of the inert gas gradually decreases to a predetermined content (the influence of the difference in the flight distance gradually decreases). At a position near the gas inlet GA12, it is considered that a sputtering gas atmosphere containing a predetermined amount of an inert gas and an active gas is contained.

その後、トレイ(図示せず)に搭載された透明基板2を、所定の搬送速度で、矢印Sの方向に、搬入チャンバーLL、第1スパッタチャンバーSP1、バッファーチャンバーBU、第2スパッタチャンバーSP2、及び搬出チャンバーULLの順番に搬送する。透明基板2が第1スパッタチャンバーSP1の第1スパッタターゲット13付近を通過する際に、反応性スパッタリングにより、透明基板2の主表面上に、同一のクロム系材料から構成される、単層膜からなる位相シフト膜3が所定の膜厚で成膜される。このような位相シフト膜3の成膜は、上述のスパッタガス雰囲気中で行われる。このため、位相シフト膜3の主層下部の成膜は、チャンバーの川上側において、主に、不活性ガス・リッチのスパッタガス雰囲気中で行われ、主層上部の成膜は、川下側において、主に、所定の含有量の不活性ガスと活性ガスを含むスパッタガス雰囲気中で行われる。このようなスパッタガス雰囲気中での反応性スパッタリングにより、透明基板2が川下寄りを通過する際の成膜後半を中心に、位相シフト膜3の主層3aの成膜が進むと考えられる。このため、主層下部から主層上部にかけて、波長365nmにおける屈折率が低下すると考えられ、主層上部の波長365nmにおける屈折率を主層下部の波長365nmにおける屈折率よりも小さくすることができる。このようにして成膜された位相シフト膜3によれば、ウェットエッチングによりパターニングして得られる位相シフト膜パターン3´のエッジ部分の被エッチング断面の断面形状を、位相シフト効果を十分に発揮できる、垂直断面形状又は垂直に近い断面形状とすることができる。
ここで、位相シフト膜パターン3´のエッジ部分の被エッチング断面の断面形状の垂直化の要因について言及する。断面形状の垂直化は、主に、位相シフト膜パターン3´とレジスト膜との密着性(エッチング液の浸み込み程度)、エッチングの等方性・異方性、膜の深さ方向のエッチング速度の相違、等が要因となる。
本実施形態におけるスパッタガスの川下供給条件で成膜する場合、深さ方向の波長365nmにおける屈折率は、主層上部で小さく、主層下部で大きい。このため、位相シフト膜パターン3´のエッジ部分の被エッチング断面における主層上部ではエッチング速度が遅くなり、主層下部ではエッチング速度が速くなる。これにより、主層下部に等方性エッチングが及ぶまでの間、主層上部への等方性エッチングが進みすぎることが抑止され、その被エッチング断面の断面形状が垂直化すると考えられる。
Thereafter, the transfer chamber LL, the first sputter chamber SP1, the buffer chamber BU, the second sputter chamber SP2, and the transparent substrate 2 mounted on a tray (not shown) are transported at a predetermined transport speed in the direction of arrow S. It is transported in the order of the unloading chamber ULL. When the transparent substrate 2 passes near the first sputter target 13 of the first sputter chamber SP1, a single-layer film composed of the same chromium-based material is formed on the main surface of the transparent substrate 2 by reactive sputtering. The phase shift film 3 having a predetermined thickness is formed. The formation of such a phase shift film 3 is performed in the above-described sputtering gas atmosphere. For this reason, the film formation of the phase shift film 3 below the main layer is performed mainly on the upstream side of the chamber in an inert gas rich sputter gas atmosphere, and the film formation on the main layer upper side is performed on the downstream side. Is performed mainly in a sputtering gas atmosphere containing a predetermined content of an inert gas and an active gas. It is considered that the formation of the main layer 3a of the phase shift film 3 proceeds mainly in the latter half of the film formation when the transparent substrate 2 passes downstream, due to the reactive sputtering in the sputtering gas atmosphere. Therefore, it is considered that the refractive index at a wavelength of 365 nm decreases from the lower portion of the main layer to the upper portion of the main layer, and the refractive index of the upper portion of the main layer at a wavelength of 365 nm can be made smaller than the refractive index of the lower portion of the main layer at a wavelength of 365 nm. According to the phase shift film 3 thus formed, the cross-sectional shape of the cross section to be etched at the edge portion of the phase shift film pattern 3 ′ obtained by patterning by wet etching can sufficiently exhibit the phase shift effect. , A vertical cross-sectional shape or a cross-sectional shape close to vertical.
Here, the cause of the verticalization of the cross-sectional shape of the etched cross section at the edge of the phase shift film pattern 3 'will be described. The verticalization of the cross-sectional shape is mainly achieved by adhesion between the phase shift film pattern 3 ′ and the resist film (about the degree of penetration of the etching solution), isotropic and anisotropic etching, and etching in the depth direction of the film. Differences in speed, etc. are factors.
When the film is formed under the condition of the downstream supply of the sputtering gas in the present embodiment, the refractive index at a wavelength of 365 nm in the depth direction is small in the upper part of the main layer and large in the lower part of the main layer. For this reason, the etching rate becomes lower at the upper portion of the main layer and becomes higher at the lower portion of the main layer in the section to be etched at the edge portion of the phase shift film pattern 3 '. Thus, it is considered that until the isotropic etching reaches the lower portion of the main layer, the isotropic etching to the upper portion of the main layer does not proceed too much, and the cross-sectional shape of the cross section to be etched becomes vertical.

一方、スパッタガスを第1スパッタターゲット13の川上側に配置された第1ガス導入口GA11から供給して位相シフト膜を成膜する場合、その川上側から川下側にかけて、所定の含有量の不活性ガスと活性ガスを含むスパッタガス雰囲気となるため、透明基板2が第1スパッタターゲット13の上方を通過する前の成膜前半から通過した後の成膜後半にかけて、位相シフト膜の主層の成膜が進むと考えられる。スパッタガスの川上供給条件で成膜する場合、主層下部から主層上部にかけて、波長365nmにおける屈折率が上昇するので、主層上部の波長365nmにおける屈折率が主層下部の波長365nmにおける屈折率よりも大きくなる。このように成膜された位相シフト膜をウェットエッチングによりパターニングして得られる位相シフト膜パターンのエッジ部分の被エッチング断面の断面形状はテーパー化してしまう。
ここで、位相シフト膜パターンのエッジ部分の被エッチング断面の断面形状がテーパー化する理由は、波長365nmにおける屈折率が主層上部で大きく、主層下部で小さいため、位相シフト膜パターンのエッジ部分の被エッチング断面における主層上部ではエッチング速度が速くなり、主層下部ではエッチング速度が遅くなる。これにより、主層下部に等方性エッチングが及ぶ前に、主層上部への等方性エッチングが進むため、その被エッチング断面の断面形状がテーパー化すると考えられる。


On the other hand, when a phase shift film is formed by supplying a sputter gas from the first gas inlet GA11 disposed on the upstream side of the first sputter target 13, a predetermined content of the phase shift film extends from the upstream side to the downstream side. Since the sputtering gas atmosphere contains an inert gas and an active gas, the main layer of the phase shift film is formed from the first half of the film formation before the transparent substrate 2 passes above the first sputter target 13 to the second half of the film formation after the transparent substrate 2 passes. It is considered that the film formation proceeds. When the film is formed under the condition of upstream supply of the sputtering gas, the refractive index at a wavelength of 365 nm increases from the lower part of the main layer to the upper part of the main layer. Larger than. The cross-sectional shape of the cross-section to be etched at the edge of the phase shift film pattern obtained by patterning the phase shift film thus formed by wet etching is tapered.
Here, the reason why the cross-sectional shape of the etched section at the edge of the phase shift film pattern is tapered is that the refractive index at a wavelength of 365 nm is large in the upper part of the main layer and small in the lower part of the main layer. In the cross section to be etched, the etching rate is higher in the upper portion of the main layer and is lower in the lower portion of the main layer. Thus, it is considered that the isotropic etching proceeds to the upper portion of the main layer before the isotropic etching reaches the lower portion of the main layer, so that the cross-sectional shape of the cross section to be etched is tapered.


尚、位相シフト膜3の成膜中、バッファーチャンバーBUに接続された排気装置(図示せず)のメインバルブ(図示せず)を閉じて排気を停止した状態としてもよい。また、メインバルブ(図示せず)を閉じた状態で、第2スパッタチャンバーSP2内にスパッタガスを流さずに、透明基板2を搬送させてもよい。
さらに、上記の第1スパッタターゲット13に代えて、第2スパッタターゲット14を用いて単層膜からなる位相シフト膜3の成膜を行ってもよい。この場合、第2スパッタターゲット14の川下側の第4ガス導入口GA22から所定の流量のスパッタガスを第1スパッタチャンバーSP1に導入し、第2スパッタターゲット14に所定のスパッタパワーを印加する。また、第1スパッタチャンバーSP1の第1スパッタターゲット13又は第2スパッタターゲット14に代えて、第2スパッタチャンバーSP2の第3スパッタターゲット15を用いて単層膜からなる位相シフト膜3の成膜を行ってもよい。この場合、第3スパッタターゲット15の川下側の第6ガス導入口GA32から所定の流量のスパッタガスを第2スパッタチャンバーSP2に導入し、第3スパッタターゲット15に所定のスパッタパワーを印加する。
During the formation of the phase shift film 3, the main valve (not shown) of the exhaust device (not shown) connected to the buffer chamber BU may be closed to stop the exhaust. Further, the transparent substrate 2 may be transported in a state where the main valve (not shown) is closed, without flowing the sputtering gas into the second sputtering chamber SP2.
Further, the phase shift film 3 composed of a single layer film may be formed by using the second sputter target 14 instead of the first sputter target 13 described above. In this case, a predetermined flow rate of the sputter gas is introduced into the first sputter chamber SP1 from the fourth gas inlet GA22 downstream of the second sputter target 14, and a predetermined sputter power is applied to the second sputter target 14. In addition, instead of the first sputtering target 13 or the second sputtering target 14 of the first sputtering chamber SP1, the third sputtering target 15 of the second sputtering chamber SP2 is used to form the phase shift film 3 made of a single-layer film. May go. In this case, a predetermined flow rate of the sputter gas is introduced into the second sputter chamber SP2 from the sixth gas inlet GA32 on the downstream side of the third sputter target 15, and a predetermined sputter power is applied to the third sputter target 15.

積層膜からなる位相シフト膜3を成膜する場合(複数回成膜)を説明する。
この場合、透明基板2の矢印Sの方向の搬送と矢印Sと逆の方向の搬送とを繰り返し、矢印Sの方向の搬送中ごとに、位相シフト膜3の一部を構成するクロム系単層膜を順次積層することで、位相シフト膜3を成膜する第1の成膜方法と、透明基板2の矢印Sの方向への1回の搬送中に、第1スパッタターゲット13、第2スパッタターゲット14、及び、第3スパッタターゲット15のうち、少なくとも2つを用いて、位相シフト膜3の一部を構成するクロム系単層膜を順次積層して位相シフト膜3を成膜する第2の成膜方法と、第1の成膜方法と第2の成膜方法を組み合わせた第3の成膜方法がある。これらの成膜方法は、位相シフト膜3の層数に応じて、適宜選択される。
尚、これらの成膜方法では、単層膜からなる位相シフト膜3の成膜と同様に、透明基板2を矢印Sの方向に搬送する際には、所定の流量のスパッタガスを、成膜に使用されるスパッタターゲットの川下側より供給して、位相シフト膜3の成膜を行う。
A case where the phase shift film 3 formed of a laminated film is formed (a plurality of film formations) will be described.
In this case, the transfer of the transparent substrate 2 in the direction of the arrow S and the transfer in the direction opposite to the arrow S are repeated, and each time the transfer in the direction of the arrow S is performed, the chromium-based single layer forming a part of the phase shift film 3 is formed. A first film forming method of forming the phase shift film 3 by sequentially stacking the films, and a first sputtering target 13 and a second sputtering method during one transfer of the transparent substrate 2 in the direction of arrow S. Using at least two of the target 14 and the third sputter target 15, a chromium-based single-layer film constituting a part of the phase shift film 3 is sequentially laminated to form the phase shift film 3. And a third film forming method combining the first film forming method and the second film forming method. These film forming methods are appropriately selected according to the number of layers of the phase shift film 3.
In these film forming methods, as in the case of forming the phase shift film 3 made of a single-layer film, when the transparent substrate 2 is transported in the direction of arrow S, a sputtering gas of a predetermined flow rate is formed. The phase shift film 3 is formed by supplying from the downstream side of the sputter target used for the above.

第1の成膜方法では、例えば、以下の手順に従う。
上述のように成膜された単層膜を、位相シフト膜3の一部を構成するクロム系単層膜の1層目とし、その後に、透明基板2を、矢印Sと逆の方向に、搬出チャンバーULLから搬入チャンバーLLまで、順番に戻し、再度、上述の1層目のクロム系単層膜の成膜と同様に、位相シフト膜3の一部を構成するクロム系単層膜の2層目の成膜を行う。
位相シフト膜3の一部を構成するクロム系単層膜の3層目以降の成膜を行う場合も、同様に行う。
このような第1の成膜方法を用いた成膜工程により、透明基板2の主表面上に、所定の膜厚の、同一のクロム系材料から構成される、2層又は3層以上の積層構造の積層膜からなる位相シフト膜3が成膜される。
In the first film forming method, for example, the following procedure is followed.
The single-layer film formed as described above is used as the first layer of the chromium-based single-layer film constituting a part of the phase shift film 3, and then the transparent substrate 2 is moved in the direction opposite to the arrow S, From the carry-out chamber ULL to the carry-in chamber LL, return to the order, and again, in the same manner as the formation of the first-layer chromium-based single-layer film described above, the chromium-based single-layer film 2 A layer is formed.
The same applies to the case where the third and subsequent layers of the chromium-based single-layer film constituting a part of the phase shift film 3 are formed.
By the film forming process using such a first film forming method, two or three or more layers of the same chromium-based material having a predetermined thickness are formed on the main surface of the transparent substrate 2. A phase shift film 3 composed of a laminated film having a structure is formed.

第2の成膜方法では、例えば、以下の手順に従う。
先ず、スパッタリング装置11の搬入チャンバーLLに、透明基板2を搬入する。
次に、スパッタリング装置11の内部を所定の真空度にした後、第1スパッタターゲット13の川下側の第2ガス導入口GA12から所定の流量のスパッタガスを第1スパッタチャンバーSP1に導入し、第3スパッタターゲット15の川下側の第6ガス導入口GA32から、第1スパッタチャンバーSP1に導入されたスパッタガスと同一成分のスパッタガスを所定の流量で第2スパッタチャンバーSP2に導入し、第1スパッタターゲット13及び第3スパッタターゲット15にそれぞれ所定のスパッタパワーを印加する。スパッタパワーの印加、スパッタガスの導入は、透明基板2が搬出チャンバーULLに搬送されるまで継続する。
その後、透明基板2を、所定の搬送速度で、矢印Sの方向に、搬入チャンバーLLから搬出チャンバーULLまで、順番に搬送する。透明基板2が第1スパッタチャンバーSP1の第1スパッタターゲット13付近を通過する際に、反応性スパッタリングにより、透明基板2の主表面上に、所定の膜厚のクロム系単層膜の1層目が成膜される。
その後、透明基板2が第2スパッタチャンバーSP2の第3スパッタターゲット15付近を通過する際に、反応性スパッタリングにより、1層目のクロム系単層膜上に、所定の膜厚のクロム系単層膜の2層目が成膜される。
3層構造の積層膜からなる位相シフト膜3の成膜を行う場合、上記のスパッタターゲットに加えて、第1スパッタチャンバーSP1の第2スパッタターゲット14をさらに用い、その第2スパッタターゲット14の川下側の第4ガス導入口GA22から所定の流量でスパッタガスを供給し、第2スパッタターゲット14に所定のスパッタパワーを印加する。この場合、第2スパッタターゲット14付近の通過の際に成膜されるクロム系単層膜は位相シフト膜3の2層目となり、第3スパッタターゲット15付近の通過の際に成膜されるクロム系単層膜は位相シフト膜3の3層目となる。
このような第2の成膜方法を用いた成膜工程により、透明基板2の主表面上に、所定の膜厚の、同一のクロム系材料から構成される、2層又は3層以上の積層構造の積層膜からなる位相シフト膜3が成膜される。
In the second film forming method, for example, the following procedure is followed.
First, the transparent substrate 2 is loaded into the loading chamber LL of the sputtering device 11.
Next, after the inside of the sputtering apparatus 11 is set to a predetermined degree of vacuum, a predetermined flow rate of a sputtering gas is introduced into the first sputtering chamber SP1 from the second gas inlet GA12 on the downstream side of the first sputtering target 13, and A sputter gas having the same composition as the sputter gas introduced into the first sputter chamber SP1 is introduced into the second sputter chamber SP2 from the sixth gas inlet GA32 on the downstream side of the third sputter target 15 at a predetermined flow rate. A predetermined sputtering power is applied to the target 13 and the third sputtering target 15, respectively. The application of the sputtering power and the introduction of the sputtering gas are continued until the transparent substrate 2 is transferred to the unloading chamber ULL.
Thereafter, the transparent substrate 2 is sequentially transported at a predetermined transport speed in the direction of arrow S from the loading chamber LL to the unloading chamber ULL. When the transparent substrate 2 passes near the first sputter target 13 of the first sputter chamber SP1, the first layer of the chromium-based single-layer film having a predetermined thickness is formed on the main surface of the transparent substrate 2 by reactive sputtering. Is formed.
Thereafter, when the transparent substrate 2 passes near the third sputter target 15 in the second sputter chamber SP2, a predetermined thickness of the chromium single layer is formed on the first chromium single layer film by reactive sputtering. A second layer of the film is deposited.
When forming the phase shift film 3 composed of a three-layer laminated film, in addition to the above-mentioned sputter target, the second sputter target 14 of the first sputter chamber SP1 is further used, and the downstream of the second sputter target 14 is used. A sputter gas is supplied at a predetermined flow rate from the fourth gas inlet GA22 on the side, and a predetermined sputter power is applied to the second sputter target. In this case, the chromium-based single-layer film formed when passing near the second sputter target 14 becomes the second layer of the phase shift film 3, and the chromium single-layer film formed when passing near the third sputter target 15 is used. The system single layer film is the third layer of the phase shift film 3.
By the film forming process using the second film forming method, two or three or more layers of the same chromium-based material having a predetermined thickness are formed on the main surface of the transparent substrate 2. A phase shift film 3 composed of a laminated film having a structure is formed.

第3の成膜方法では、上述した第1の成膜方法及び第2の成膜方法のいずれを先に行ってもよい。
例えば、先に第2の成膜方法を行って、1回の透明基板2の搬送中に多層のクロム系単層膜を積層し、その後に、第1の成膜方法を行って、さらに必要な層数のクロム系単層膜を積層することで、積層予定数の層数を有する積層膜からなる位相シフト膜3の成膜を行うことができる。
このような第3の成膜方法を用いた成膜工程により、透明基板2の主表面上に、所定の膜厚の、同一のクロム系材料から構成される、3層以上の多数の層を有する積層膜からなる位相シフト膜3が成膜される。
In the third film formation method, any of the first film formation method and the second film formation method described above may be performed first.
For example, the second film-forming method is performed first, a multilayer chromium-based single-layer film is stacked during one transfer of the transparent substrate 2, and then the first film-forming method is performed. By stacking a chromium-based single-layer film with an appropriate number of layers, the phase shift film 3 formed of a stacked film having the number of layers to be stacked can be formed.
By the film forming process using the third film forming method, a large number of three or more layers made of the same chromium-based material having a predetermined thickness are formed on the main surface of the transparent substrate 2. A phase shift film 3 made of a laminated film having the same is formed.

このようにして透明基板2の主表面上に位相シフト膜3を形成した後、スパッタリング装置11の外部に透明基板2を取り出す。   After the phase shift film 3 is formed on the main surface of the transparent substrate 2 in this way, the transparent substrate 2 is taken out of the sputtering apparatus 11.

実施の形態1の位相シフトマスクブランク1は、このような準備工程と、位相シフト膜形成工程とにより製造される。   The phase shift mask blank 1 of the first embodiment is manufactured by such a preparation step and a phase shift film forming step.

このようにして製造された実施の形態1の位相シフトマスクブランク1によれば、透明基板2上にクロムと酸素と窒素とを含有する位相シフト膜3が形成されている。この位相シフト膜3は、同一材料からなる主層3aと、その主層3aの表面酸化層である最表面層3bを有する。最表面層3b側の主層上部の波長365nmにおける屈折率は、透明基板2側の主層下部の波長365nmにおける屈折率よりも小さい。このような構成を有する位相シフトマスクブランク1は、その位相シフト膜3が、ウェットエッチングにより、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状にパターニングされることが可能である。この位相シフトマスクブランク1は、その位相シフト膜3をパターニングすることで得られる位相シフト膜パターン3´のエッジ部分の被エッチング断面の断面形状を、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状とすることができるものであるので、解像度を向上させ、良好なCD特性をもつ位相シフト膜パターン3´を有する位相シフトマスクの製造用原版とすることができる。   According to the phase shift mask blank 1 of the first embodiment manufactured as described above, the phase shift film 3 containing chromium, oxygen, and nitrogen is formed on the transparent substrate 2. This phase shift film 3 has a main layer 3a made of the same material and an outermost surface layer 3b which is a surface oxide layer of the main layer 3a. The refractive index at a wavelength of 365 nm above the main layer on the outermost surface layer 3b side is smaller than the refractive index at a wavelength of 365 nm below the main layer on the transparent substrate 2 side. In the phase shift mask blank 1 having such a configuration, the phase shift film 3 can be patterned by wet etching into a cross-sectional shape capable of sufficiently exhibiting the phase shift effect. In the phase shift mask blank 1, the cross-sectional shape of the cross section to be etched at the edge portion of the phase shift film pattern 3 'obtained by patterning the phase shift film 3 is set to a cross sectional shape that can sufficiently exhibit the phase shift effect. Therefore, it is possible to improve the resolution and use it as a master for manufacturing a phase shift mask having a phase shift film pattern 3 'having good CD characteristics.

また、実施の形態1の位相シフトマスクブランク1の製造方法によれば、透明基板2上にクロムと酸素と窒素とを含有し、且つ同一材料からなる主層3aと、その主層3aの表面酸化層である最表面層3bを有する位相シフト膜3を、インライン型スパッタリング装置によるスパッタリング法により成膜する位相シフト膜形成工程を含む。この位相シフト膜形成工程では、クロムを含む第1スパッタターゲット13を使用し、不活性ガスと、位相シフト膜3を酸化及び窒化させる活性ガスを、第1スパッタターゲット13の近傍における透明基板2の搬送方向の、その第1スパッタターゲット13に対して川下側より供給して、不活性ガスと活性ガスを含む混合ガスによる反応性スパッタリングにより行う。このようにして成膜された位相シフト膜3を、ウェットエッチングにより、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状にパターニング可能な位相シフトマスクブランク1を製造することができる。位相シフト膜パターン3´のエッジ部分の被エッチング断面の断面形状を、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状とすることができるので、解像度を向上させ、良好なCD特性をもつ位相シフト膜パターン3´へのパターニングが可能な位相シフトマスクブランク1を製造することができる。   Further, according to the method of manufacturing phase shift mask blank 1 of Embodiment 1, main layer 3a containing chromium, oxygen, and nitrogen and made of the same material on transparent substrate 2, and the surface of main layer 3a A phase shift film forming step of forming the phase shift film 3 having the outermost surface layer 3b, which is an oxide layer, by a sputtering method using an in-line type sputtering apparatus is included. In this phase shift film forming step, a first sputter target 13 containing chromium is used, and an inert gas and an active gas for oxidizing and nitriding the phase shift film 3 are applied to the transparent substrate 2 near the first sputter target 13. It is supplied from the downstream side to the first sputter target 13 in the transport direction, and is performed by reactive sputtering using a mixed gas containing an inert gas and an active gas. The phase shift mask blank 1 capable of patterning the phase shift film 3 thus formed into a cross-sectional shape capable of sufficiently exhibiting the phase shift effect by wet etching can be manufactured. Since the cross-sectional shape of the cross section to be etched at the edge portion of the phase shift film pattern 3 'can be a cross-sectional shape that can sufficiently exhibit the phase shift effect, the resolution is improved and the phase shift film pattern having good CD characteristics is obtained. The phase shift mask blank 1 that can be patterned into 3 ′ can be manufactured.

尚、実施の形態1では、不活性ガスと活性ガスを予め混合した混合ガスを一つのガス導入口(例えば、第1スパッタターゲット13を用いる場合、第2ガス導入口GA12)から供給して行う、位相シフト膜形成工程を説明したが、これに限定されるものではなく、予め混合せずに、不活性ガスと活性ガスをそれぞれ専用のガス導入口から供給しながら位相シフト膜形成工程を行ってもよい。   In the first embodiment, a mixed gas in which an inert gas and an active gas are mixed in advance is supplied from one gas inlet (for example, when the first sputter target 13 is used, the second gas inlet GA12). Although the phase shift film forming step has been described, the present invention is not limited to this, and the phase shift film forming step is performed while supplying an inert gas and an active gas from dedicated gas inlets without mixing in advance. You may.

また、実施の形態1では、成膜工程に上述した構成のインライン型スパッタリング装置11を用いた場合を説明したが、他の構成を有するインライン型スパッタリング装置を用いてもよい。他のインライン型スパッタリング装置としては、例えば、第2スパッタチャンバーSP2内に、搬出チャンバーULL側に、位相シフト膜3を形成するためのクロムを含む第4スパッタターゲット(図示せず)を配置し、第4スパッタターゲット近傍における透明基板2の矢印Sで示す搬送方向の、第4スパッタターゲットに対して川上側の位置に第7ガス導入口(図示せず)を配置し、第4スパッタターゲットに対して川下側の位置に第8ガス導入口(図示せず)を配置した構成が挙げられる。このように、第4スパッタターゲット(図示せず)を配置する場合においても、他のスパッタターゲットとその搬送方向の両側に配置されるガス導入口との配置関係と同様に、第4スパッタターゲット(図示せず)と川下側の第8ガス導入口(図示せず)との間隔は、第4スパッタターゲット(図示せず)と川上側の第7ガス導入口(図示せず)との間隔よりも広く設定されることが好ましい。   Further, in the first embodiment, the case where the in-line type sputtering apparatus 11 having the above-described configuration is used in the film forming process has been described, but an in-line type sputtering apparatus having another configuration may be used. As another in-line type sputtering apparatus, for example, a fourth sputter target (not shown) containing chromium for forming the phase shift film 3 is arranged in the second sputter chamber SP2 on the carry-out chamber ULL side, A seventh gas inlet (not shown) is arranged at a position on the upstream side of the fourth sputter target in the transport direction indicated by the arrow S of the transparent substrate 2 near the fourth sputter target, and A configuration in which an eighth gas inlet (not shown) is arranged at a position downstream of the vehicle. As described above, even when the fourth sputter target (not shown) is arranged, similarly to the arrangement relationship between the other sputter targets and the gas introduction ports arranged on both sides in the transport direction, the fourth sputter target (not shown) is used. The distance between the downstream gas inlet (not shown) and the eighth gas inlet (not shown) is larger than the distance between the fourth sputter target (not shown) and the seventh gas inlet (not shown) upstream. Is also preferably set to be wide.

さらに、図2に示したインライン型スパッタリング装置において、第1スパッタターゲット13の川下側に配置された第2ガス導入口GA12、第2スパッタターゲット14の川下側に配置された第4ガス導入口GA22、及び、第3スパッタターゲット15の川下側に配置された第6ガス導入口GA32のうち、少なくとも一つが設けられていれば、実施の形態1における位相シフト膜3の成膜を行うことができるので、あえて、第1スパッタターゲット13の川上側に配置された第1ガス導入口GA11、第2スパッタターゲット14の川上側に配置された第3ガス導入口GA21、及び、第3スパッタターゲット15の川上側に配置された第5ガス導入口GA31の全部又は一部を設けなくてもよい。   Further, in the in-line type sputtering apparatus shown in FIG. 2, the second gas inlet GA12 disposed downstream of the first sputter target 13 and the fourth gas inlet GA22 disposed downstream of the second sputter target 14. If at least one of the sixth gas inlets GA32 disposed downstream of the third sputter target 15 is provided, the phase shift film 3 in the first embodiment can be formed. Therefore, the first gas inlet GA11 arranged upstream of the first sputter target 13, the third gas inlet GA21 arranged upstream of the second sputter target 14, and the third sputter target 15 It is not necessary to provide all or part of the fifth gas inlet GA31 disposed upstream.

実施の形態2.
実施の形態2では、実施の形態1とは別の、表示装置製造用の位相シフトマスクブランク(透明基板/位相シフト膜)の製造方法について説明する。
Embodiment 2 FIG.
In the second embodiment, a method of manufacturing a phase shift mask blank (transparent substrate / phase shift film) for manufacturing a display device, which is different from the first embodiment, will be described.

実施の形態2の位相シフトマスクブランク1は、透明基板2上に、クロムと酸素と窒素とを含有し、且つ、VUVが照射された位相シフト膜3が形成された構成を有する。尚、この実施の形態2の位相シフトマスクブランク1は、外観上は、図1に示した実施の形態1の位相シフトマスクブランク1と同一の膜構成を有するものである。   The phase shift mask blank 1 according to the second embodiment has a configuration in which a phase shift film 3 containing chromium, oxygen, and nitrogen and irradiated with VUV is formed on a transparent substrate 2. The phase shift mask blank 1 according to the second embodiment has the same film configuration as the phase shift mask blank 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1 in appearance.

このように構成された、実施の形態2の位相シフトマスクブランク1の製造方法は、実施の形態1で説明した位相シフトマスクブランク1、又は、実施の形態1で説明した位相シフトマスクブランクの製造方法によって得られた位相シフトマスクブランク1の位相シフト膜3に対して行うVUV照射工程を含む。
以下、VUV照射工程を詳細に説明する。
The method of manufacturing the phase shift mask blank 1 according to the second embodiment having the above-described configuration is the same as the method of manufacturing the phase shift mask blank 1 described in the first embodiment or the phase shift mask blank described in the first embodiment. The method includes a VUV irradiation step performed on the phase shift film 3 of the phase shift mask blank 1 obtained by the method.
Hereinafter, the VUV irradiation step will be described in detail.

VUV照射工程では、位相シフト膜3の最表面に対してVUV照射処理を行う。
ここで、VUV照射処理とは、被照射体としての位相シフト膜3の最表面上を、その面方向に沿って、所定の間隔をもって、VUV照射装置(図示せず)の照射部(図示せず)を走査させながら、その照射部(図示せず)から最表面に対してVUVを照射して行う改質処理をいう。
VUV照射処理に用いられるVUVとは、紫外線の中でも波長が短いものをいう。VUVは、主として大気中では吸収により減衰するが、真空中では減衰を防げることが知られている。本発明では、VUVとは波長が10nm〜200nmである紫外線をいい、波長100nm〜200nmのものを使用することが好ましい。具体的には、VUVとしては、例えば、波長126nm(アルゴン)、波長146nm(クリプトン)、波長172nm(キセノン)のエキシマ光の使用が可能であるが、本発明では、波長172nmのキセノンエキシマ光を用いることが好ましい。尚、上記VUV照射に伴い、あるいはVUV照射後に、加熱処理を行ってもよい。但し、特段、高温(例えば、200℃以上)の加熱を行わなくても、改質効果は得られる。
In the VUV irradiation step, the outermost surface of the phase shift film 3 is subjected to VUV irradiation processing.
Here, the VUV irradiation treatment means that an irradiation unit (not shown) of a VUV irradiation apparatus (not shown) is arranged on the outermost surface of the phase shift film 3 as an irradiation target at predetermined intervals along the surface direction. ), While the outermost surface is irradiated with VUV from an irradiation unit (not shown) while scanning the surface.
VUV used in the VUV irradiation treatment refers to ultraviolet light having a short wavelength. It is known that VUV is attenuated mainly by absorption in the atmosphere, but can be attenuated in a vacuum. In the present invention, VUV means ultraviolet light having a wavelength of 10 nm to 200 nm, and it is preferable to use one having a wavelength of 100 nm to 200 nm. Specifically, as the VUV, for example, excimer light having a wavelength of 126 nm (argon), 146 nm (krypton), and 172 nm (xenon) can be used. In the present invention, xenon excimer light having a wavelength of 172 nm is used. Preferably, it is used. Note that heat treatment may be performed with or after the VUV irradiation. However, the reforming effect can be obtained without heating at a high temperature (for example, 200 ° C. or higher).

VUV照射処理におけるVUV照射条件については、以下のようにすることが好ましい。
照射雰囲気には特に制約はなく、窒素などの不活性ガスや真空とすることができるが、大気中でも改質効果は得られる。但し、大気中でVUV照射処理を行う場合には、VUVの減衰率を考慮し、VUV照射装置の照射部(図示せず)と位相シフト膜3の最表面との距離を小さくすることが好ましい。
VUV照射エネルギーとしては、位相シフト膜3の改質処理に十分なエネルギーとすることが肝要である。例えば、位相シフト膜3の最表面に対し、20J/cm以上とし、好ましくは30J/cm以上、より好ましくは40J/cm以上とする。また、照射効率の観点から、60J/cm以下であることが好ましい。
VUV照射は、例えば、照度30W/cm〜50W/cmの光源(図示せず)を備えた照射部(図示せず)を用い、位相シフト膜3の最表面に対し、20分以上の照射(走査により最表面の同一箇所に対して複数回の照射を行う場合には、その合計時間での照射)とすることができる。具体的には、光源(図示せず)を照度40W/cmとし、照射領域の長さを200mmとし、走査速度を10mm/秒とし、減衰率を70%とした場合、20分程度のVUV照射によって、最表面に対して45J/cmの照射エネルギーを与えることができる。ここで、減衰率とは、照射部(図示せず)からの照射量に対する減衰後の残存量の割合をいう。
尚、VUV照射は、透明基板2の減衰率や照射効率の観点から、透明基板2側からではなく、位相シフト膜3の最表面側から行うことが好ましい。
VUV irradiation conditions in the VUV irradiation treatment are preferably as follows.
The irradiation atmosphere is not particularly limited, and may be an inert gas such as nitrogen or a vacuum, but the reforming effect can be obtained even in the air. However, when performing the VUV irradiation process in the atmosphere, it is preferable to reduce the distance between the irradiation unit (not shown) of the VUV irradiation apparatus and the outermost surface of the phase shift film 3 in consideration of the VUV attenuation rate. .
It is important that the VUV irradiation energy be energy sufficient for the modification processing of the phase shift film 3. For example, the uppermost surface of the phase shift film 3 is set to 20 J / cm 2 or more, preferably 30 J / cm 2 or more, more preferably 40 J / cm 2 or more. In addition, from the viewpoint of irradiation efficiency, it is preferably 60 J / cm 2 or less.
VUV irradiation, for example, using radiation unit having a source light illumination 30W / cm 2 ~50W / cm 2 ( not shown) (not shown), to the outermost surface of the phase shift film 3, more than 20 minutes Irradiation (in the case where the same portion on the outermost surface is irradiated a plurality of times by scanning, irradiation for the total time) can be performed. Specifically, when the light source (not shown) has an illuminance of 40 W / cm 2 , the length of the irradiation area is 200 mm, the scanning speed is 10 mm / sec, and the attenuation rate is 70%, the VUV is about 20 minutes. Irradiation can provide an irradiation energy of 45 J / cm 2 to the outermost surface. Here, the attenuation rate refers to a ratio of a remaining amount after attenuation to an irradiation amount from an irradiation unit (not shown).
It is preferable that the VUV irradiation be performed not from the transparent substrate 2 side but from the outermost surface side of the phase shift film 3 from the viewpoint of the attenuation rate and the irradiation efficiency of the transparent substrate 2.

このようにして製造された実施の形態2の位相シフトマスクブランク1は、その位相シフト膜3がVUV照射工程により改質され、その位相シフト膜3の最表面の膜密度が2.0g/cm以上である。最表面の膜密度が2.0g/cm以上であることは、耐薬性及び洗浄耐性の向上の観点から好ましく、2.2g/cm以上であることがより好ましい。 In the phase shift mask blank 1 according to the second embodiment thus manufactured, the phase shift film 3 is modified by the VUV irradiation step, and the film density of the outermost surface of the phase shift film 3 is 2.0 g / cm. 3 or more. It is preferable that the film density on the outermost surface is 2.0 g / cm 3 or more, from the viewpoint of improving chemical resistance and washing resistance, and it is more preferable that the film density be 2.2 g / cm 3 or more.

位相シフト膜3は、VUV照射工程により、以下のような特性を有する。
(1)VUV照射工程は、VUV照射工程を行っていない場合と比べて、位相シフト膜3の最表面層3bの、例えば波長365nmにおける屈折率の最大値を小さくし、その屈折率の深さ方向の減少傾向を小さくし、主層3aの、例えば波長365nmにおける屈折率の深さ方向の上昇傾向を小さくすることで、位相シフト膜3の深さ方向の屈折率差を小さくするという改質を行うことができる(例えば、後述の実施例1(図9)と実施例2(図15)参照)。ここで、最表面層3bの屈折率が低下する理由は、VUV照射工程により表面ラフネスが増加することで、見かけの屈折率が低下するためであると考えられる。このような改質処理により、位相シフト膜3の主層上部の屈折率が低く、主層下部の屈折率が高い位相シフト膜3を得ることができるので、位相シフト膜3をパターニングして得られる位相シフト膜パターン3´のエッジ部分の被エッチング断面における主層上部でエッチング速度が遅くなり、主層下部でエッチング速度が速くなるため、その被エッチング断面の断面形状のテーパー化が抑制され、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状になる。尚、VUV照射工程により、最表面層3bの屈折率の最大値及び減少傾向を小さくし、且つ、主層3aの屈折率の上昇傾向を小さくすることは、位相シフト膜3内において屈折率の変化が小さいため、上記パターニングにおける等方性エッチングが進み易くなる結果、上記被エッチング断面の断面形状のテーパー化の抑制に寄与すると考えられる。
これに対し、クロムを含むスパッタターゲットを使用し、不活性ガスと、該位相シフト膜を酸化及び窒化させる活性ガスを、前記スパッタターゲットの近傍における前記透明基板の搬送方向の、該スパッタターゲットに対して川上側より供給して成膜した位相シフト膜を有する、従来の位相シフトマスクブランクでは、VUV照射工程は、VUV照射工程を行っていない場合と比べて、位相シフト膜の最表面層の、例えば波長365nmにおける屈折率の最大値を小さくし、その屈折率の深さ方向の上昇傾向を大きくし、主層の、例えば波長365nmにおける屈折率の深さ方向の減少傾向を小さくするか、あるいは、略フラットにすることで、位相シフト膜3の深さ方向の屈折率差を大きくするという改質を行う(例えば、後述の比較例1(図9)、比較例2(図15)参照)。
(2)VUV処理工程は、最表面の濡れ性を改善する効果があるため、位相シフト膜3とレジスト膜の密着性向上することができる。したがって、VUV処理によってレジスト膜と位相シフト膜3の界面へのエッチング液の浸み込みを遅くすることでテーパー化が抑制される。
(3)VUV照射工程は、最表面の膜密度を高く変化させるという改質を行うことができる。位相シフト膜3の最表面の膜密度が上昇する理由としては、VUV照射処理により、最表面に存在するクロム原子の周辺の空孔に他の原子が供給され空孔が埋められるためであると考えられる。他の原子としては、例えば酸素原子が挙げられる。この場合、空孔が酸素原子により埋められることで、最表面における「CrO」の密度が上昇する結果、最表面の膜密度が上昇するものと考えられる。
具体的には、VUV照射工程により、最表面の膜密度を2.0g/cm以上に変えることができる。尚、最表面の膜密度の上昇は、位相シフト膜3に対するパターニングの際に用いられるレジスト膜5との密着性を向上させる一因となる可能性があると考えられる。
さらに、最表面の膜密度の上昇が上述のように「CrO」の密度の上昇に由来すると仮定すると、その仮定は、位相シフト膜パターン3´のエッジ部分の被エッチング断面の断面形状を、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状にすることができるという効果によって裏付けられるものと考えられる。すなわち、最表面に酸素(O)が供給されると、エッチング速度を速くさせる窒素(N)の含有量が相対的に減少するため、位相シフト膜3に対するパターニングの際の等方エッチング(ウェットエッチング)において、当該エッジ部分の被エッチング断面のうち、レジスト膜5近傍の被エッチング断面(最表面近傍)部分のエッチング速度が遅くなる。このため、そのレジスト膜5近傍の被エッチング断面部分は、エッチングにより透明基板2の主表面が露出した後、エッジ部分の下側部分に及ぶまで持ち堪えることができ、レジスト膜5近傍の被エッチング断面部分には、エッチング液による、いわゆる喰われ現象の発生が少なくなると考えられるからである。
尚、最表面の膜密度は、例えば、X線反射率分析法(XRR)にて測定することができる。実施例、比較例における最表面の膜密度の値は、位相シフト膜3の膜厚方向に複数分割してシミュレーションすることでフィッティングした際のフィッティングの妥当性を示す数値指標Fit Rが0.025以下となるシミュレーション条件により得た。
(4)VUV照射工程は、主層3aの膜深さ方向の各元素の組成比を変化させない。このため、主層3aの膜深さ方向の各元素の組成比は、VUV照射工程を行っていない場合と同様に、略均一のままである。つまり、VUV照射工程を行っても、VUV照射工程前における位相シフト膜3の主層3aの膜深さ方向の各元素の組成比に大きな変化を与えることがないため、位相シフト膜3は、所望の光学特性(透過率、位相差)を維持できる。
(5)VUV照射工程は、上述したように、成膜時の位相シフト膜3の透過率を殆ど変えることがなく、位相シフト膜3をパターニングして得られる位相シフト膜パターン3´のエッジ部分の被エッチング断面の断面形状を、VUV照射工程を行っていない場合とは全く異なり、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状にすることができる。また、VUV照射工程は、成膜時の位相シフト膜3の殆ど反射率を変えない。このことは、位相シフト膜パターン3´のCDばらつきを非常に狭い範囲に制御できる可能性を示すものであり、この点でも、VUV照射工程は有効であると考えられる。
The phase shift film 3 has the following characteristics by the VUV irradiation step.
(1) In the VUV irradiation step, the maximum value of the refractive index at, for example, a wavelength of 365 nm of the outermost surface layer 3b of the phase shift film 3 is reduced as compared with the case where the VUV irradiation step is not performed. In order to reduce the tendency of the phase shift film 3 to decrease in the depth direction by reducing the tendency of the main layer 3a to decrease in the depth direction at a wavelength of, for example, 365 nm, the main layer 3a is modified. (For example, see Example 1 (FIG. 9) and Example 2 (FIG. 15) described later). Here, it is considered that the reason why the refractive index of the outermost surface layer 3b decreases is that the apparent refractive index decreases due to an increase in surface roughness due to the VUV irradiation step. By such a modification treatment, the phase shift film 3 can have a low refractive index in the upper portion of the main layer and a high refractive index in the lower portion of the main layer. In the section to be etched at the edge portion of the phase shift film pattern 3 ′ to be etched, the etching rate becomes lower at the upper portion of the main layer and the etching rate becomes higher at the lower portion of the main layer, so that the tapered cross section of the section to be etched is suppressed, The cross-sectional shape can sufficiently exhibit the phase shift effect. It should be noted that reducing the maximum value and the decreasing tendency of the refractive index of the outermost surface layer 3b and decreasing the increasing tendency of the refractive index of the main layer 3a by the VUV irradiation step is because the refractive index in the phase shift film 3 is reduced. Since the change is small, it is considered that the isotropic etching in the patterning easily proceeds, which contributes to the suppression of the tapered cross-sectional shape of the cross section to be etched.
On the other hand, using a sputter target containing chromium, an inert gas and an active gas for oxidizing and nitriding the phase shift film are applied to the sputter target in the transport direction of the transparent substrate in the vicinity of the sputter target. In a conventional phase shift mask blank having a phase shift film supplied and formed from the upstream side, the VUV irradiation step is performed on the outermost surface layer of the phase shift film as compared with the case where the VUV irradiation step is not performed. For example, the maximum value of the refractive index at a wavelength of 365 nm is reduced, the increasing tendency of the refractive index in the depth direction is increased, and the decreasing tendency of the main layer, for example, the refractive index at a wavelength of 365 nm in the depth direction is reduced, or A modification is made such that the refractive index difference in the depth direction of the phase shift film 3 is increased by making the phase shift film 3 substantially flat (for example, Comparative Example 1 described later). 9), see Comparative Example 2 (FIG. 15)).
(2) Since the VUV treatment step has an effect of improving the wettability of the outermost surface, the adhesion between the phase shift film 3 and the resist film can be improved. Therefore, tapering is suppressed by slowing the penetration of the etchant into the interface between the resist film and the phase shift film 3 by the VUV treatment.
(3) In the VUV irradiation step, a modification can be performed in which the film density on the outermost surface is changed to be high. The reason why the film density on the outermost surface of the phase shift film 3 is increased is that VUV irradiation treatment supplies other atoms to the holes around the chromium atoms present on the outermost surface and fills the holes. Conceivable. Other atoms include, for example, oxygen atoms. In this case, it is considered that by filling the vacancies with oxygen atoms, the density of “CrO” on the outermost surface increases, and as a result, the film density on the outermost surface increases.
Specifically, the film density on the outermost surface can be changed to 2.0 g / cm 3 or more by the VUV irradiation step. It is considered that an increase in the film density on the outermost surface may contribute to improving the adhesion to the resist film 5 used for patterning the phase shift film 3.
Further, assuming that the increase in the film density on the outermost surface is caused by the increase in the density of “CrO” as described above, the assumption is that the cross-sectional shape of the etched section at the edge portion of the phase shift film pattern 3 ′ is This is considered to be supported by the effect that the cross-sectional shape can sufficiently exhibit the shift effect. That is, when oxygen (O) is supplied to the outermost surface, the content of nitrogen (N) for increasing the etching rate is relatively reduced, so that isotropic etching (wet etching) at the time of patterning the phase shift film 3 is performed. In (2), the etching rate of the section to be etched (near the outermost surface) near the resist film 5 in the section to be etched at the edge portion is reduced. For this reason, the etched cross-section near the resist film 5 can withstand up to the lower portion of the edge after the main surface of the transparent substrate 2 is exposed by etching. This is because it is considered that the occurrence of the so-called biting phenomenon due to the etching liquid is reduced in the portion.
The film density on the outermost surface can be measured by, for example, X-ray reflectivity analysis (XRR). The value of the film density on the outermost surface in the example and the comparative example is such that the numerical index Fit R indicating the validity of the fitting at the time of performing the simulation by dividing the phase shift film 3 into a plurality of parts in the film thickness direction is 0.025. It was obtained under the following simulation conditions.
(4) The VUV irradiation step does not change the composition ratio of each element in the film depth direction of the main layer 3a. Therefore, the composition ratio of each element in the film depth direction of the main layer 3a remains substantially uniform as in the case where the VUV irradiation step is not performed. That is, even if the VUV irradiation step is performed, the composition ratio of each element in the film depth direction of the main layer 3a of the phase shift film 3 before the VUV irradiation step does not significantly change. Desired optical characteristics (transmittance, phase difference) can be maintained.
(5) As described above, the VUV irradiation step hardly changes the transmittance of the phase shift film 3 during film formation, and the edge portion of the phase shift film pattern 3 ′ obtained by patterning the phase shift film 3. Is completely different from the case where the VUV irradiation step is not performed, and can be a cross-sectional shape that can sufficiently exhibit the phase shift effect. In the VUV irradiation step, the reflectance of the phase shift film 3 during film formation hardly changes. This indicates that the CD variation of the phase shift film pattern 3 'can be controlled to a very narrow range, and it is considered that the VUV irradiation step is also effective in this regard.

実施の形態2の位相シフトマスクブランク1は、準備工程と、位相シフト膜形成工程と、VUV照射工程とにより製造される。   The phase shift mask blank 1 according to the second embodiment is manufactured by a preparation step, a phase shift film forming step, and a VUV irradiation step.

このようにして製造された実施の形態2の位相シフトマスクブランク1によれば、透明基板2上にクロムと酸素と窒素とを含有し、且つ、VUV照射処理された位相シフト膜3が形成されている。この位相シフト膜3は、実施の形態1と同様に、同一材料からなる主層3aと、その主層3aの表面酸化層である最表面層3bを有する。最表面層3b側の主層上部の波長365nmにおける屈折率は、透明基板2側の主層下部の波長365nmにおける屈折率よりも小さく、また、最表面の膜密度が2.0g/cm以上である。このため、この位相シフトマスクブランク1は、その位相シフト膜3が、ウェットエッチングにより、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状に位相シフト膜をパターニングすることが可能である。この位相シフトマスクブランク1は、その位相シフト膜3をパターニングすることで得られる位相シフト膜パターンのエッジ部分の被エッチング断面の断面形状を、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状とすることができるものであるので、解像度を向上させ、良好なCD特性をもつ位相シフト膜パターンを有する位相シフトマスクの製造用原版とすることができる。 According to the phase shift mask blank 1 of Embodiment 2 manufactured in this way, the phase shift film 3 containing chromium, oxygen, and nitrogen and subjected to the VUV irradiation treatment is formed on the transparent substrate 2. ing. As in the first embodiment, this phase shift film 3 has a main layer 3a made of the same material and an outermost surface layer 3b which is a surface oxide layer of the main layer 3a. The refractive index at a wavelength of 365 nm above the main layer on the outermost surface layer 3b side is smaller than the refractive index at a wavelength of 365 nm below the main layer on the transparent substrate 2 side, and the film density on the outermost surface is 2.0 g / cm 3 or more. It is. For this reason, in the phase shift mask blank 1, the phase shift film 3 can be patterned by wet etching into a cross-sectional shape capable of sufficiently exhibiting the phase shift effect. In the phase shift mask blank 1, the cross-sectional shape of the cross section to be etched at the edge portion of the phase shift film pattern obtained by patterning the phase shift film 3 is set to a cross sectional shape that can sufficiently exhibit the phase shift effect. Therefore, it is possible to improve the resolution and use it as a master for manufacturing a phase shift mask having a phase shift film pattern having good CD characteristics.

また、実施の形態2の位相シフトマスクブランク1の製造方法によれば、透明基板2上にクロムと酸素と窒素とを含有し、且つ、同一材料からなる主層3aと、その主層3aの表面酸化層である最表面層3bを有する位相シフト膜3をインライン型スパッタリング装置によるスパッタリング法により成膜する位相シフト膜形成工程と、成膜された位相シフト膜3の最表面に対してVUV照射処理を行うVUV照射工程を含む。この位相シフト膜形成工程では、実施の形態1と同様に、第1スパッタターゲット13を使用し、不活性ガスと、活性ガスを、第1スパッタターゲット13に対して川下側より供給して、不活性ガスと活性ガスを含む混合ガスによる反応性スパッタリングにより行う。これにより、成膜された位相シフト膜3の最表面層3b側の主層上部の波長365nmにおける屈折率を、透明基板2側の主層下部の波長365nmにおける屈折率よりも小さくすることができる。また、VUV照射工程は、位相シフト膜3の最表面層3bの、例えば波長365nmにおける屈折率の最大値を小さくし、その屈折率の減少傾向を小さくし、主層3aの、例えば波長365nmにおける屈折率の上昇傾向を小さくし、また、最表面の膜密度を2.0g/cm以上に変える。このため、ウェットエッチングにより、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状に位相シフト膜3をパターニング可能な位相シフトマスクブランク1を製造することができる。位相シフト膜パターンのエッジ部分の被エッチング断面の断面形状を、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状とすることができるので、解像度を向上させ、良好なCD特性をもつ位相シフト膜パターンへのパターニングが可能な位相シフトマスクブランク1を製造することができる。 Further, according to the method of manufacturing phase shift mask blank 1 of Embodiment 2, main layer 3a containing chromium, oxygen, and nitrogen on transparent substrate 2 and made of the same material, and main layer 3a A phase shift film forming step of forming the phase shift film 3 having the outermost surface layer 3b, which is a surface oxide layer, by a sputtering method using an in-line type sputtering device, and irradiating VUV to the outermost surface of the formed phase shift film 3 A VUV irradiation step for performing a process is included. In the phase shift film forming step, as in the first embodiment, the first sputter target 13 is used, and an inert gas and an active gas are supplied to the first sputter target 13 from the downstream side, and the It is performed by reactive sputtering using an active gas and a mixed gas containing the active gas. Thereby, the refractive index at the wavelength of 365 nm above the main layer on the outermost surface layer 3b side of the formed phase shift film 3 can be made smaller than the refractive index at the wavelength of 365 nm below the main layer on the transparent substrate 2 side. . Further, the VUV irradiation step reduces the maximum value of the refractive index of the outermost surface layer 3b of the phase shift film 3 at, for example, a wavelength of 365 nm, reduces the tendency of the refractive index to decrease, and reduces the refractive index of the main layer 3a at a wavelength of, for example, 365 nm. The tendency to increase the refractive index is reduced, and the film density on the outermost surface is changed to 2.0 g / cm 3 or more. Therefore, the phase shift mask blank 1 capable of patterning the phase shift film 3 into a cross-sectional shape capable of sufficiently exhibiting the phase shift effect by wet etching can be manufactured. Since the cross-sectional shape of the cross-section to be etched at the edge portion of the phase shift film pattern can be a cross-sectional shape that can sufficiently exhibit the phase shift effect, the resolution can be improved, and the phase shift film pattern having good CD characteristics can be obtained. The phase shift mask blank 1 that can be patterned can be manufactured.

尚、実施の形態2における位相シフト膜形成工程により成膜された透明基板2の位相シフト膜3に対して、その成膜直後に、後工程としてのVUV照射工程を行ってもよく、あるいは、成膜後の所定の期間、所定のケース内に保管した後に、VUV照射工程を行ってもよい。保管は、例えば1か月程度の期間であってもよいが、これに限定されるものではない。保管前にVUV処理工程を行うと、例えば、1か月程度の保管後であっても、洗浄の有無(硫酸洗浄を除く)に関わらず、レジストパターンをマスクにしてウェットエッチングにより形成される位相シフト膜パターンの断面形状は、VUV処理なされていない断面形状と比べて良好になる。保管後にVUV照射工程を行う際には、所定の膜洗浄を行う必要はない。保管中に位相シフト膜3の最表面等の露出部分が若干汚染される可能性はあるが、仮に汚染された状態であっても、VUV照射工程による改質効果に影響を与えない。好ましくは、レジスト膜形成の直前にVUV照射工程を行うことが望ましい。また、フォトマスクブランクの製造過程において、位相シフト膜3の表面を硫酸洗浄し、その後に位相シフト膜3上にレジストパターンを形成すると、位相シフト膜パターンの断面形状はテーパー形状となるが、位相シフト膜3の硫酸洗浄後、レジスト膜形成前にVUV照射を行うことで、位相シフト膜パターンの断面形状はテーパー形状になりにくく、垂直化できる可能性がある。すなわち、位相シフト膜3の表面を硫酸洗浄すると、レジスト膜と位相シフト膜3の膜表面の密着性が著しく低下するため、レジストパターンをマスクにしたウェットエッチングプロセス後の断面形状が非常に大きなテーパー形状となってしまうので、位相シフト膜の解像度を有効に活用できない。位相シフト膜3の硫酸洗浄後であってもVUV照射工程を行うことによって、大幅に位相シフト膜パターンの断面形状を改善することができる。さらに、位相シフト膜3への硫酸洗浄後のリンスを強化し、硫黄成分を極力低減した後にVUV照射工程を行うことで位相シフト膜パターンの断面形状を垂直化できる可能性がある。   Note that a VUV irradiation step as a subsequent step may be performed on the phase shift film 3 of the transparent substrate 2 formed by the phase shift film forming step in Embodiment 2 immediately after the film formation, or After storing in a predetermined case for a predetermined period after film formation, a VUV irradiation step may be performed. The storage may be, for example, for a period of about one month, but is not limited to this. If the VUV processing step is performed before storage, for example, even after storage for about one month, the phase formed by wet etching using the resist pattern as a mask regardless of the presence or absence of cleaning (excluding sulfuric acid cleaning) The cross-sectional shape of the shift film pattern is better than the cross-sectional shape that has not been subjected to VUV processing. When performing the VUV irradiation step after storage, it is not necessary to perform a predetermined film cleaning. Although the exposed portion such as the outermost surface of the phase shift film 3 may be slightly contaminated during storage, even if it is contaminated, it does not affect the modification effect by the VUV irradiation step. Preferably, it is desirable to perform the VUV irradiation step immediately before forming the resist film. Also, in the process of manufacturing a photomask blank, if the surface of the phase shift film 3 is washed with sulfuric acid and then a resist pattern is formed on the phase shift film 3, the cross-sectional shape of the phase shift film pattern becomes tapered. By performing VUV irradiation after the shift film 3 is washed with sulfuric acid and before forming the resist film, the cross-sectional shape of the phase shift film pattern is unlikely to be tapered, and may be made vertical. That is, if the surface of the phase shift film 3 is washed with sulfuric acid, the adhesion between the resist film and the film surface of the phase shift film 3 is significantly reduced, so that the cross-sectional shape after the wet etching process using the resist pattern as a mask has a very large taper. Because of the shape, the resolution of the phase shift film cannot be used effectively. By performing the VUV irradiation step even after washing the phase shift film 3 with sulfuric acid, the sectional shape of the phase shift film pattern can be significantly improved. Further, by strengthening the rinsing of the phase shift film 3 after sulfuric acid cleaning and reducing the sulfur component as much as possible, the VUV irradiation step may be performed to make the cross-sectional shape of the phase shift film pattern vertical.

VUV照射工程を行った実施の形態2の位相シフトマスクブランク1は、そのVUV照射工程直後に、位相シフトマスクの製造方法における製造用原版として用いてもよい。また、位相シフトマスクブランク1を所定の期間、所定のケース内に保管しても、位相シフト膜3に対するVUV照射処理による改質効果が維持される。このため、保管後に、位相シフトマスクの製造方法における製造用原版として用いることができる。このように、位相シフトマスクブランク1を保管できるので、一定量の位相シフトマスクブランク1をストックしておき、出荷時や位相シフトマスクの製造時などに利用でき、その取扱い性を向上させることができる。尚、保管は、例えば2週間程度の期間であってもよいが、これに限定されるものではない。   The phase shift mask blank 1 of Embodiment 2 in which the VUV irradiation step has been performed may be used as a production master in a method for producing a phase shift mask immediately after the VUV irradiation step. Further, even if the phase shift mask blank 1 is stored in a predetermined case for a predetermined period, the modifying effect of the VUV irradiation process on the phase shift film 3 is maintained. For this reason, after storage, it can be used as a production master in a method for producing a phase shift mask. As described above, since the phase shift mask blank 1 can be stored, a certain amount of the phase shift mask blank 1 is stocked, and can be used at the time of shipping, manufacturing of the phase shift mask, etc., and the handling property can be improved. it can. The storage may be for a period of about two weeks, for example, but is not limited to this.

実施の形態3.
実施の形態3では、表示装置製造用の位相シフトマスク(透明基板/位相シフト膜パターン)の製造方法について説明する。
図3(a)〜図3(e)は本発明の実施の形態3による位相シフトマスクの製造方法の各工程を示す断面図であり、図1及び図2と同一構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, a method of manufacturing a phase shift mask (transparent substrate / phase shift film pattern) for manufacturing a display device will be described.
3 (a) to 3 (e) are cross-sectional views showing steps of a method for manufacturing a phase shift mask according to Embodiment 3 of the present invention. And duplicate explanations are omitted.

実施の形態3の位相シフトマスク30は、透明基板2上に位相シフト膜パターン3´が形成された構成を有する。   The phase shift mask 30 according to the third embodiment has a configuration in which a phase shift film pattern 3 ′ is formed on a transparent substrate 2.

このように構成された、実施の形態3の位相シフトマスクの製造方法では、先ず、実施の形態1あるいは2で説明した位相シフトマスクブランク1(図1参照)、又は、実施の形態1あるいは2で説明した位相シフトマスクブランクの製造方法によって得られた位相シフトマスクブランク1の位相シフト膜3上に、レジスト膜パターン5´を形成するレジスト膜パターン形成工程を行う。
詳細には、このレジスト膜パターン形成工程では、先ず、図3(a)に示すように、透明基板2上にクロム系材料からなる位相シフト膜3が形成された位相シフトマスクブランク1を準備する。その後、図3(b)に示すように、位相シフト膜3上にレジスト膜5を形成する。その後、図3(c)に示すように、レジスト膜5に対して所定のサイズのパターンを描画した後、レジスト膜5を所定の現像液で現像して、レジスト膜パターン5´を形成する。
レジスト膜5に描画するパターンとして、ラインアンドスペースパターンやホールパターンが挙げられる。
In the manufacturing method of the phase shift mask of the third embodiment configured as described above, first, the phase shift mask blank 1 (see FIG. 1) described in the first or second embodiment, or the first or second embodiment. A resist film pattern forming step of forming a resist film pattern 5 ′ on the phase shift film 3 of the phase shift mask blank 1 obtained by the method for manufacturing a phase shift mask blank described in (1) is performed.
Specifically, in this resist film pattern forming step, first, as shown in FIG. 3A, a phase shift mask blank 1 in which a phase shift film 3 made of a chromium-based material is formed on a transparent substrate 2 is prepared. . Thereafter, a resist film 5 is formed on the phase shift film 3 as shown in FIG. Thereafter, as shown in FIG. 3C, a pattern of a predetermined size is drawn on the resist film 5, and then the resist film 5 is developed with a predetermined developing solution to form a resist film pattern 5 '.
Examples of the pattern drawn on the resist film 5 include a line-and-space pattern and a hole pattern.

次に、図3(d)に示すように、レジスト膜パターン5´をマスクにして位相シフト膜3をウェットエッチングして、位相シフト膜パターン3´を形成する位相シフト膜パターン形成工程を行う。
位相シフト膜3をウェットエッチングするエッチング液は、クロム系材料から構成された位相シフト膜3を選択的にエッチングできるものであれば、特に制限されない。具体的には、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含むエッチング液が挙げられる。
Next, as shown in FIG. 3D, a phase shift film pattern forming step of forming the phase shift film pattern 3 'by wet-etching the phase shift film 3 using the resist film pattern 5' as a mask is performed.
The etchant for wet-etching the phase shift film 3 is not particularly limited as long as it can selectively etch the phase shift film 3 made of a chromium-based material. Specifically, an etching solution containing ceric ammonium nitrate and perchloric acid can be used.

位相シフト膜パターン3´の形成後、図3(e)に示すように、レジスト膜パターン5´を剥離する。   After the formation of the phase shift film pattern 3 ', the resist film pattern 5' is peeled off as shown in FIG.

実施の形態3の位相シフトマスク30は、このようなレジスト膜パターン形成工程と、位相シフト膜パターン形成工程とにより製造される。   The phase shift mask 30 according to the third embodiment is manufactured by such a resist film pattern forming step and a phase shift film pattern forming step.

位相シフト膜パターン3´は、位相シフトマスクブランク1の位相シフト膜3と同様に、露光光の位相を変える性質を有する。この性質により、位相シフト膜パターン3´を透過した露光光と透明基板2のみを透過した露光光との間に所定の位相差が生じる。露光光が300nm以上500nm以下の波長範囲の光を含む複合光である場合、位相シフト膜パターン3´は、代表波長の光に対して、所定の位相差を生じるように形成する。例えば、露光光がi線、h線及びg線を含む複合光である場合、位相シフト膜パターン3´は、i線、h線及びg線のいずれかに対して、180度の位相差を生じるように形成する。また、位相シフト効果を発揮するために、例えば、i線における位相シフト膜パターン3´の位相差は、180度±10度の範囲に設定され、好ましくは略180度に設定される。また、例えば、i線における位相シフト膜パターン3´の透過率は、1%以上20%以下、特に好ましくは、3%以上15%以下の範囲に設定されることが好ましい。   The phase shift film pattern 3 ′ has a property of changing the phase of the exposure light, similarly to the phase shift film 3 of the phase shift mask blank 1. Due to this property, a predetermined phase difference is generated between the exposure light transmitted through the phase shift film pattern 3 ′ and the exposure light transmitted only through the transparent substrate 2. When the exposure light is a composite light including light in a wavelength range of 300 nm or more and 500 nm or less, the phase shift film pattern 3 ′ is formed so as to generate a predetermined phase difference with respect to the light of the representative wavelength. For example, when the exposure light is a composite light including i-line, h-line, and g-line, the phase shift film pattern 3 'has a phase difference of 180 degrees with respect to any of the i-line, h-line, and g-line. It is formed to produce. In order to exhibit the phase shift effect, for example, the phase difference of the phase shift film pattern 3 ′ at the i-line is set in a range of 180 ± 10 degrees, and is preferably set to approximately 180 degrees. Further, for example, the transmittance of the phase shift film pattern 3 ′ at the i-line is preferably set in the range of 1% to 20%, particularly preferably in the range of 3% to 15%.

位相シフト膜パターン3´の各元素の組成比は、位相シフト膜パターン3´の最表面から膜深さ方向に向かって形成された最表面層3b及び位相シフト膜パターン3´と透明基板2との界面領域を除く主層3aにおいて略均一である。但し、位相シフト膜パターン3´の最表面から膜深さ方向に向かって形成された最表面層3b及び透明基板2に近い界面領域では、組成は均一ではない。   The composition ratio of each element of the phase shift film pattern 3 ′ is such that the top surface layer 3 b and the phase shift film pattern 3 ′ formed from the outermost surface of the phase shift film pattern 3 ′ in the film depth direction and the transparent substrate 2 Is substantially uniform in the main layer 3a excluding the interface region of FIG. However, the composition is not uniform in the interface region near the outermost surface layer 3 b and the transparent substrate 2 formed from the outermost surface of the phase shift film pattern 3 ′ in the film depth direction.

このような位相シフト膜パターン3´のエッジ部分の被エッチング断面の断面形状は、位相シフト膜3の最表面が上述したVUV照射処理を受けているため、テーパー形状になりにくい。
ここで、位相シフト膜パターン3´のエッジ部分の被エッチング断面の断面角度(θ)(後述の図12参照)は、位相シフト効果を十分に発揮させる上で、できる限り、90度又はこの90度に近い角度であることが望ましい。
但し、断面角度(θ)が90度又はこの90度に近い角度でなくても、位相シフト効果を十分に発揮させることが可能である。例えば、位相シフト膜パターン3´のエッジ部分の被エッチング断面のうち、透明基板2に近いエッジ部分の被エッチング断面部分に若干、裾部分があったとしても、レジスト膜パターン5´に近い位相シフト膜パターン3´のエッジ部分の被エッチング断面の多くの部分が90度又はこの90度に近い角度であれば、位相シフト効果を十分に発揮させることが可能である。
Since the outermost surface of the phase shift film 3 has been subjected to the above-described VUV irradiation process, the cross-sectional shape of the etched cross section at the edge portion of the phase shift film pattern 3 ′ is unlikely to be tapered.
Here, the cross-sectional angle (θ) (see FIG. 12 described later) of the cross-section to be etched at the edge portion of the phase shift film pattern 3 ′ is 90 degrees or 90 degrees as much as possible in order to sufficiently exhibit the phase shift effect. It is desirable that the angle be close to degrees.
However, even if the cross-sectional angle (θ) is not 90 degrees or an angle close to 90 degrees, the phase shift effect can be sufficiently exhibited. For example, of the cross-sections to be etched at the edges of the phase shift film pattern 3 ′, even if there is a slight skirt in the cross-section to be etched at the edge near the transparent substrate 2, the phase shift is close to the resist film pattern 5 ′. If many portions of the cross section to be etched at the edge portion of the film pattern 3 'are 90 degrees or an angle close to 90 degrees, the phase shift effect can be sufficiently exerted.

このように製造された表示装置製造用の位相シフトマスク30は、等倍露光のプロジェクション露光に使用されて位相シフト効果を十分に発揮する。特に、その露光環境としては、開口数(NA)は、好ましくは0.06〜0.15、より好ましくは0.08〜0.10であり、コヒーレンスファクター(σ)は好ましくは0.5〜1.0である。   The phase shift mask 30 for manufacturing a display device manufactured in this manner is used for projection exposure of the same magnification exposure, and exhibits a sufficient phase shift effect. In particular, as the exposure environment, the numerical aperture (NA) is preferably from 0.06 to 0.15, more preferably from 0.08 to 0.10, and the coherence factor (σ) is preferably from 0.5 to 1.0.

実施の形態3の位相シフトマスク30の製造方法によれば、実施の形態1あるいは2で説明した位相シフトマスクブランク1、又は、実施の形態1あるいは2で説明した位相シフトマスクブランクの製造方法によって得られた位相シフトマスクブランク1を用いて位相シフトマスク30を製造する。このため、位相シフト効果を十分に発揮できる位相シフト膜パターン3´を有する位相シフトマスク30を製造することができる。位相シフト膜パターン3´が位相シフト効果を十分に発揮できるので、解像度を向上させ、良好なCD特性をもつ位相シフト膜パターン3´を有する位相シフトマスク30を製造することができる。この位相シフトマスク30は、ラインアンドスペースパターンやコンタクトホールの微細化に対応することができる。   According to the method of manufacturing phase shift mask 30 of the third embodiment, phase shift mask blank 1 described in the first or second embodiment or the method of manufacturing phase shift mask blank described in the first or second embodiment is used. The phase shift mask 30 is manufactured using the obtained phase shift mask blank 1. Therefore, it is possible to manufacture the phase shift mask 30 having the phase shift film pattern 3 ′ that can sufficiently exhibit the phase shift effect. Since the phase shift film pattern 3 'can sufficiently exhibit the phase shift effect, it is possible to improve the resolution and manufacture the phase shift mask 30 having the phase shift film pattern 3' having good CD characteristics. This phase shift mask 30 can cope with miniaturization of line and space patterns and contact holes.

尚、実施の形態3では、位相シフトマスク30の製造用原版として、透明基板/位相シフト膜の構成を有する位相シフトマスクブランク1を用いて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、透明基板/位相シフト膜/レジスト膜の構成(図3(b)参照)を有する位相シフトマスクブランクを位相シフトマスク30の製造用原版としてもよい。   In the third embodiment, the phase shift mask blank 1 having the configuration of the transparent substrate / phase shift film is used as the original plate for manufacturing the phase shift mask 30, but the present invention is not limited to this. For example, a phase shift mask blank having a configuration of a transparent substrate / phase shift film / resist film (see FIG. 3B) may be used as a production master of the phase shift mask 30.

また、実施の形態3では、レジスト膜パターン形成工程前において、位相シフトマスクブランク1の位相シフト膜3に対して、必要に応じて、膜洗浄を行ってもよい。膜洗浄には、公知の洗浄方法を用いることができる。但し、硫黄(S)成分を含む洗浄液(例えば、硫酸過水)を用いる洗浄方法以外の洗浄方法を用いることが好ましい。硫黄(S)成分を含む洗浄液を用いた膜洗浄では、その硫黄(S)成分が位相シフト膜3上に残留する。このため、その残留した硫黄(S)成分により、位相シフト膜3をパターニングして位相シフト膜パターン3´を得る際に、そのエッジ部分の被エッチング断面の断面形状がテーパー形状になり易くなるからである。   In the third embodiment, before the resist film pattern forming step, the phase shift film 3 of the phase shift mask blank 1 may be subjected to film cleaning as needed. A known cleaning method can be used for the film cleaning. However, it is preferable to use a cleaning method other than a cleaning method using a cleaning liquid containing sulfur (S) component (for example, sulfuric acid / hydrogen peroxide). In film cleaning using a cleaning liquid containing a sulfur (S) component, the sulfur (S) component remains on the phase shift film 3. Therefore, when the phase shift film 3 is patterned by the residual sulfur (S) component to obtain the phase shift film pattern 3 ′, the cross-sectional shape of the cross section to be etched at the edge portion tends to be tapered. It is.

実施の形態4.
実施の形態4では、表示装置製造用の位相シフトマスクブランク(透明基板/遮光膜パターン/位相シフト膜)及びその製造方法について説明する。
図4は本発明の実施の形態4による位相シフトマスクブランクの構成を示す断面図であり、図5(a)〜図5(f)は図4に示した位相シフトマスクブランクの製造方法の各工程を示す断面図であり、図1〜図3と同一構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
Embodiment 4 FIG.
In the fourth embodiment, a phase shift mask blank (transparent substrate / light-shielding film pattern / phase shift film) for manufacturing a display device and a method for manufacturing the same will be described.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a phase shift mask blank according to Embodiment 4 of the present invention. FIGS. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a process, in which the same components as those in FIGS.

実施の形態4の位相シフトマスクブランク10は、透明基板2と、この透明基板2の主表面上に形成された遮光膜パターン4´と、この遮光膜パターン4´及び透明基板2の主表面上に形成された位相シフト膜3とから構成されている。   The phase shift mask blank 10 according to the fourth embodiment includes a transparent substrate 2, a light-shielding film pattern 4 ′ formed on the main surface of the transparent substrate 2, a light-shielding film pattern 4 ′ and a light-shielding film pattern 4 ′ on the main surface of the transparent substrate 2. And the phase shift film 3 formed on the substrate.

このように構成された、実施の形態4の位相シフトマスクブランク10の製造方法は、透明基板2を準備する準備工程と、透明基板2の主表面上に、スパッタリングにより、遮光膜4を成膜する成膜工程(以下、遮光膜形成工程という場合がある)と、遮光膜4をパターニングして遮光膜パターン4´を形成する遮光膜パターン形成工程と、遮光膜パターン4´上に、クロムと酸素と窒素とを含有する位相シフト膜3を成膜する位相シフト膜形成工程を含む。
以下、各工程を詳細に説明する。
The manufacturing method of the phase shift mask blank 10 according to the fourth embodiment configured as described above includes a preparing step of preparing the transparent substrate 2 and forming the light shielding film 4 on the main surface of the transparent substrate 2 by sputtering. A light-shielding film forming step (hereinafter, sometimes referred to as a light-shielding film forming step), a light-shielding film pattern forming step of patterning the light-shielding film 4 to form a light-shielding film pattern 4 ′, A phase shift film forming step of forming the phase shift film 3 containing oxygen and nitrogen is included.
Hereinafter, each step will be described in detail.

1.準備工程
先ず、透明基板2を準備する。
この準備工程は、実施の形態1における準備工程と同様に行う。
1. Preparation Step First, the transparent substrate 2 is prepared.
This preparation step is performed in the same manner as the preparation step in the first embodiment.

2.遮光膜形成工程
次に、図5(a)に示すように、透明基板2の主表面上に、スパッタリングにより、遮光膜4を形成する。
詳細には、この遮光膜形成工程では、スパッタガス雰囲気でスパッタパワーを印加して所定の材料から構成される遮光膜4を成膜する成膜工程を行う。
2. Light-Shielding Film Forming Step Next, as shown in FIG. 5A, a light-shielding film 4 is formed on the main surface of the transparent substrate 2 by sputtering.
Specifically, in this light-shielding film forming step, a film-forming step of forming a light-shielding film 4 made of a predetermined material by applying a sputtering power in a sputtering gas atmosphere is performed.

遮光膜4は、位相シフト膜3との合計で、露光光に対する光学濃度が2.8以上、好ましくは3.0以上となるように、遮光膜4を構成する材料や膜厚が調整される。   The material and thickness of the light-shielding film 4 are adjusted so that the optical density of the light-shielding film 4 with respect to the exposure light in total with the phase shift film 3 is 2.8 or more, preferably 3.0 or more. .

遮光膜4を構成する材料は、特に限定されないが、マスクブランクに使用されている材料であることが好ましい。マスクブランクに使用されている材料としては、例えば、クロムを含む材料、タンタルを含む材料、及び、金属とケイ素(Si)とを含む材料(金属シリサイド材料)が挙げられる。クロムを含む材料としては、クロム(Cr)を含むものであれば、特に制限されないが、例えば、クロム(Cr)、クロムの酸化物、クロムの窒化物、クロムの炭化物、及び、クロムのフッ化物が挙げられる。タンタルを含む材料としては、タンタル(Ta)を含むものであれば、特に制限されないが、例えば、タンタル(Ta)、タンタルの酸化物、及び、タンタルの窒化物が挙げられる。金属シリサイド材料として、例えば、金属シリサイドの窒化物、金属シリサイドの酸化物、金属シリサイドの酸化窒化物、金属シリサイドの炭化窒化物、金属シリサイドの酸化炭化物、及び、金属シリサイドの酸化炭化窒化物が挙げられる。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)などの遷移金属が挙げられる。金属とケイ素の組成は、遮光膜4の光学特性の観点から調整される。金属とケイ素の比率は、金属の種類や遮光膜に要求される光学特性に応じて、適宜選択され、金属:ケイ素=1:1以上1:9以下が好ましい。
尚、遮光膜4を構成する材料は、必要に応じて、酸素(O)、窒素(N)、炭素(C)等の他の元素を含んでいてもよい。
The material forming the light shielding film 4 is not particularly limited, but is preferably a material used for a mask blank. Examples of the material used for the mask blank include a material containing chromium, a material containing tantalum, and a material containing metal and silicon (Si) (metal silicide material). The material containing chromium is not particularly limited as long as it contains chromium (Cr). For example, chromium (Cr), chromium oxide, chromium nitride, chromium carbide, and chromium fluoride Is mentioned. The material containing tantalum is not particularly limited as long as it contains tantalum (Ta), and examples thereof include tantalum (Ta), a tantalum oxide, and a tantalum nitride. Examples of the metal silicide material include a metal silicide nitride, a metal silicide oxide, a metal silicide oxynitride, a metal silicide carbonitride, a metal silicide oxycarbide, and a metal silicide oxycarbonitride. Can be Examples of the metal include transition metals such as molybdenum (Mo), tantalum (Ta), tungsten (W), and titanium (Ti). The composition of the metal and silicon is adjusted from the viewpoint of the optical characteristics of the light shielding film 4. The ratio of metal to silicon is appropriately selected depending on the type of metal and the optical characteristics required for the light-shielding film, and preferably, metal: silicon = 1: 1 to 1: 9.
The material forming the light-shielding film 4 may include other elements such as oxygen (O), nitrogen (N), and carbon (C) as necessary.

遮光膜4は、1つの層から構成される場合及び複数の層から構成される場合のいずれであってもよい。遮光膜4が複数の層から構成される場合、例えば、位相シフト膜3側に形成される遮光層と遮光層上に形成される反射防止層とから構成される積層構造の場合がある。遮光層は1つの層から構成される場合及び複数の層から構成される場合のいずれであってもよい。遮光層として、例えば、クロム窒化膜(CrN)、クロム炭化膜(CrC)、クロム炭化窒化膜(CrCN)が挙げられる。反射防止層は、露光光の反射率を低減させる目的で、遮光膜の表面に設けられ、反射防止層は1つの層から構成される場合及び複数の層から構成される場合のいずれであってもよい。反射防止層として、例えば、クロム酸化窒化膜(CrON)が挙げられる。   The light-shielding film 4 may be either a single layer or a plurality of layers. When the light-shielding film 4 is composed of a plurality of layers, for example, there is a case where the light-shielding layer is formed on the phase shift film 3 side and an antireflection layer is formed on the light-shielding layer. The light-shielding layer may be either a single layer or a plurality of layers. Examples of the light shielding layer include a chromium nitride film (CrN), a chromium carbide film (CrC), and a chromium carbonitride film (CrCN). The anti-reflection layer is provided on the surface of the light-shielding film for the purpose of reducing the reflectance of exposure light, and the anti-reflection layer may be formed of one layer or a plurality of layers. Is also good. An example of the antireflection layer is a chromium oxynitride film (CrON).

遮光膜4の成膜には、クラスター型スパッタリング装置、インライン型スパッタリング装置などのスパッタリング装置が用いられる。   For forming the light shielding film 4, a sputtering device such as a cluster type sputtering device or an in-line type sputtering device is used.

遮光膜4は、例えば、以下のようなスパッタターゲット、スパッタガス雰囲気により成膜することができる。
クロムを含む材料からなる遮光膜4の成膜に使用されるスパッタターゲットとしては、クロム(Cr)又はクロム化合物を含むものが選択される。具体的には、クロム(Cr)、クロムの窒化物、クロムの酸化物、クロムの炭化物、クロムの酸化窒化物、クロムの炭化窒化物、クロムの酸化炭化物、及び、クロムの酸化炭化窒化物が挙げられる。
クロムを含む材料からなる遮光膜4の成膜時におけるスパッタガス雰囲気は、窒素(N)ガス、一酸化窒素(NO)ガス、二酸化窒素(NO)ガス、亜酸化窒素(NO)ガス、一酸化炭素(CO)ガス、二酸化炭素(CO)ガス、酸素(O)ガス、炭化水素系ガス及びフッ素系ガスからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む活性ガスと、ヘリウム(He)ガス、ネオン(Ne)ガス、アルゴン(Ar)ガス、クリプトン(Kr)ガス及びキセノン(Xe)ガスからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む不活性ガスとの混合ガスからなる。炭化水素系ガスとしては、例えば、メタンガス、ブタンガス、プロパンガス、スチレンガスが挙げられる。
上述したスパッタターゲットの形成材料とスパッタガス雰囲気のガスの種類との組み合わせや、スパッタガス雰囲気中の活性ガスと不活性ガスとの混合割合は、遮光膜4を構成するクロム系材料の種類や組成に応じて、適宜決められる。
The light-shielding film 4 can be formed by, for example, the following sputtering target and sputtering gas atmosphere.
As a sputter target used for forming the light-shielding film 4 made of a material containing chromium, one containing chromium (Cr) or a chromium compound is selected. Specifically, chromium (Cr), chromium nitride, chromium oxide, chromium carbide, chromium oxynitride, chromium oxynitride, chromium oxycarbide, and chromium oxycarbonitride No.
The sputtering gas atmosphere at the time of forming the light-shielding film 4 made of a material containing chromium includes nitrogen (N 2 ) gas, nitric oxide (NO) gas, nitrogen dioxide (NO 2 ) gas, and nitrous oxide (N 2 O). An active gas containing at least one selected from the group consisting of gas, carbon monoxide (CO) gas, carbon dioxide (CO 2 ) gas, oxygen (O 2 ) gas, hydrocarbon-based gas and fluorine-based gas, and helium (He) A) a gas mixture of an inert gas containing at least one selected from the group consisting of gas, neon (Ne) gas, argon (Ar) gas, krypton (Kr) gas, and xenon (Xe) gas. Examples of the hydrocarbon-based gas include methane gas, butane gas, propane gas, and styrene gas.
The combination of the material for forming the sputtering target and the type of gas in the sputtering gas atmosphere and the mixing ratio of the active gas and the inert gas in the sputtering gas atmosphere depend on the type and composition of the chromium-based material forming the light shielding film 4. Is appropriately determined according to the conditions.

タンタルを含む材料からなる遮光膜4の成膜に使用されるスパッタターゲットとしては、タンタル(Ta)又はタンタル化合物を含むものが選択される。具体的には、タンタル(Ta)、タンタルの酸化物、及び、タンタルの窒化物が挙げられる。
タンタルを含む材料からなる遮光膜4の成膜時におけるスパッタガス雰囲気は、窒素(N)ガス、一酸化窒素(NO)ガス、二酸化窒素(NO)ガス、亜酸化窒素(NO)ガス、一酸化炭素(CO)ガス、二酸化炭素(CO)ガス及び酸素(O)ガスからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む活性ガスと、ヘリウム(He)ガス、ネオン(Ne)ガス、アルゴン(Ar)ガス、クリプトン(Kr)ガス及びキセノン(Xe)ガスからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む不活性ガスとの混合ガスからなる。
上述したスパッタターゲットの形成材料とスパッタガス雰囲気のガスの種類との組み合わせや、スパッタガス雰囲気中の活性ガスと不活性ガスとの混合割合は、遮光膜4を構成するタンタルを含む材料の種類や組成に応じて、適宜決められる。
As the sputter target used for forming the light-shielding film 4 made of a material containing tantalum, a sputter target containing tantalum (Ta) or a tantalum compound is selected. Specific examples include tantalum (Ta), a tantalum oxide, and a tantalum nitride.
At the time of forming the light-shielding film 4 made of a material containing tantalum, the sputtering gas atmosphere is nitrogen (N 2 ) gas, nitric oxide (NO) gas, nitrogen dioxide (NO 2 ) gas, nitrous oxide (N 2 O). An active gas containing at least one selected from the group consisting of gas, carbon monoxide (CO) gas, carbon dioxide (CO 2 ) gas and oxygen (O 2 ) gas, helium (He) gas, neon (Ne) gas, It is composed of a mixed gas with an inert gas containing at least one selected from the group consisting of argon (Ar) gas, krypton (Kr) gas and xenon (Xe) gas.
The combination of the above-described material for forming the sputtering target and the type of gas in the sputtering gas atmosphere, and the mixing ratio of the active gas and the inert gas in the sputtering gas atmosphere depend on the type of the tantalum-containing material constituting the light-shielding film 4. It is appropriately determined according to the composition.

金属シリサイド材料からなる遮光膜4の成膜に使用されるスパッタターゲットとしては、金属と、ケイ素(Si)を含むものが選択される。具体的には、金属シリサイド、金属シリサイドの窒化物、金属シリサイドの酸化物、金属シリサイドの炭化物、金属シリサイドの酸化窒化物、金属シリサイドの炭化窒化物、金属シリサイドの酸化炭化物、及び、金属シリサイドの酸化炭化窒化物が挙げられる。
金属シリサイド材料からなる遮光膜4の成膜時におけるスパッタガス雰囲気は、窒素(N)ガス、一酸化窒素(NO)ガス、二酸化窒素(NO)ガス、亜酸化窒素(NO)ガス、一酸化炭素(CO)ガス、二酸化炭素(CO)ガス及び酸素(O)ガスからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む活性ガスと、ヘリウム(He)ガス、ネオン(Ne)ガス、アルゴン(Ar)ガス、クリプトン(Kr)ガス及びキセノン(Xe)ガスからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む不活性ガスとの混合ガスからなる。
上述したスパッタターゲットの形成材料とスパッタガス雰囲気のガスの種類との組み合わせや、スパッタガス雰囲気中の活性ガスと不活性ガスとの混合割合は、遮光膜4を構成する金属シリサイド材料の種類や組成に応じて、適宜決められる。
As a sputter target used for forming the light shielding film 4 made of a metal silicide material, a sputter target containing metal and silicon (Si) is selected. Specifically, metal silicide, metal silicide nitride, metal silicide oxide, metal silicide carbide, metal silicide oxynitride, metal silicide carbonitride, metal silicide oxycarbide, and metal silicide Oxycarbonitrides.
At the time of forming the light-shielding film 4 made of a metal silicide material, the sputtering gas atmosphere is nitrogen (N 2 ) gas, nitric oxide (NO) gas, nitrogen dioxide (NO 2 ) gas, nitrous oxide (N 2 O) gas. , An active gas containing at least one selected from the group consisting of carbon monoxide (CO) gas, carbon dioxide (CO 2 ) gas and oxygen (O 2 ) gas, helium (He) gas, neon (Ne) gas, argon It is made of a mixed gas with an inert gas containing at least one selected from the group consisting of (Ar) gas, krypton (Kr) gas and xenon (Xe) gas.
The combination of the above-described material for forming the sputtering target and the type of gas in the sputtering gas atmosphere and the mixing ratio of the active gas and the inert gas in the sputtering gas atmosphere depend on the type and composition of the metal silicide material constituting the light shielding film 4. Is appropriately determined according to the conditions.

遮光膜形成工程は、例えば、図2に示すスパッタリング装置11を用いて行うことができる。
ここでは、クロムを含む材料からなる遮光膜4を形成する場合を例にして説明する。
先ず、例えば、遮光層と反射防止層とから構成される積層構造の遮光膜4を形成する場合、第1スパッタチャンバーSP1に、遮光膜4の遮光層を形成するためのクロムを含む第1スパッタターゲット13を配置し、第2スパッタチャンバーSP2に、遮光膜4の反射防止層を形成するためのクロムを含む第3スパッタターゲット15を配置する。
The light-shielding film forming step can be performed, for example, using the sputtering apparatus 11 shown in FIG.
Here, a case where the light-shielding film 4 made of a material containing chromium is formed will be described as an example.
First, for example, when forming a light-shielding film 4 having a laminated structure composed of a light-shielding layer and an anti-reflection layer, a first sputtering including chromium for forming the light-shielding layer of the light-shielding film 4 is performed in the first sputtering chamber SP1. The target 13 is arranged, and the third sputter target 15 containing chromium for forming the antireflection layer of the light shielding film 4 is arranged in the second sputter chamber SP2.

その後、遮光膜4を形成するため、トレイ(図示せず)に搭載された透明基板2を搬入チャンバーLLに搬入する。   Thereafter, in order to form the light-shielding film 4, the transparent substrate 2 mounted on a tray (not shown) is carried into the carry-in chamber LL.

その後、スパッタリング装置11の内部を所定の真空度にした状態で、第2ガス導入口GA12から所定の流量のスパッタガスを導入し、第1スパッタターゲット13に所定のスパッタパワーを印加する。また、第6ガス導入口GA32から所定の流量のスパッタガスを導入し、第3スパッタターゲット15に所定のスパッタパワーを印加する。スパッタパワーの印加、スパッタガスの導入は、透明基板2が搬出チャンバーULLに搬送されるまで継続する。   Thereafter, with the inside of the sputtering apparatus 11 kept at a predetermined degree of vacuum, a predetermined flow rate of a sputter gas is introduced from the second gas inlet GA12, and a predetermined sputter power is applied to the first sputter target 13. Further, a predetermined flow rate of a sputtering gas is introduced from the sixth gas inlet GA32, and a predetermined sputtering power is applied to the third sputtering target 15. The application of the sputtering power and the introduction of the sputtering gas are continued until the transparent substrate 2 is transferred to the unloading chamber ULL.

その後、トレイ(図示せず)に搭載された透明基板2を、所定の搬送速度で、矢印Sの方向に、搬入チャンバーLL、第1スパッタチャンバーSP1、バッファーチャンバーBU、第2スパッタチャンバーSP2、及び搬出チャンバーULLの順番に搬送する。透明基板2が第1スパッタチャンバーSP1の第1スパッタターゲット13付近を通過する際に、反応性スパッタリングにより、透明基板2の主表面上に、所定の膜厚のクロム系材料から構成される遮光層が成膜される。また、透明基板2が第2スパッタチャンバーSP2の第3スパッタターゲット15付近を通過する際に、反応性スパッタリングにより、遮光層上に、所定の膜厚のクロム系材料から構成される反射防止層が成膜される。   Thereafter, the transfer chamber LL, the first sputtering chamber SP1, the buffer chamber BU, the second sputtering chamber SP2, and the transparent substrate 2 mounted on a tray (not shown) are transported in the direction of arrow S at a predetermined transport speed. It is transported in the order of the unloading chamber ULL. When the transparent substrate 2 passes near the first sputter target 13 of the first sputter chamber SP1, a light-shielding layer composed of a chromium-based material having a predetermined thickness is formed on the main surface of the transparent substrate 2 by reactive sputtering. Is formed. When the transparent substrate 2 passes near the third sputter target 15 in the second sputter chamber SP2, an antireflection layer made of a chromium-based material having a predetermined thickness is formed on the light shielding layer by reactive sputtering. A film is formed.

透明基板2の主表面上に、遮光層と反射防止層とから構成される積層構造の遮光膜4を形成した後、透明基板2をスパッタリング装置11の外部に取り出す。   After forming a light-shielding film 4 having a laminated structure composed of a light-shielding layer and an anti-reflection layer on the main surface of the transparent substrate 2, the transparent substrate 2 is taken out of the sputtering apparatus 11.

3.遮光膜パターン形成工程
次に、透明基板2の主表面上に、遮光膜パターン4´を形成する遮光膜パターン形成工程を行う。
詳細には、この遮光膜パターン形成工程では、先ず、図5(b)に示すように、遮光膜4上にレジスト膜5を形成する。その後、図5(c)に示すように、レジスト膜5に対して所定のサイズのパターンを描画した後、レジスト膜5を所定の現像液で現像して、レジスト膜パターン5´を形成する。
レジスト膜5に描画するパターンとして、ラインアンドスペースパターンやホールパターンが挙げられる。
3. Next, a light-shielding film pattern forming step of forming a light-shielding film pattern 4 ′ on the main surface of the transparent substrate 2 is performed.
More specifically, in this light-shielding film pattern forming step, first, a resist film 5 is formed on the light-shielding film 4 as shown in FIG. Thereafter, as shown in FIG. 5C, a pattern having a predetermined size is drawn on the resist film 5, and then the resist film 5 is developed with a predetermined developing solution to form a resist film pattern 5 '.
Examples of the pattern drawn on the resist film 5 include a line-and-space pattern and a hole pattern.

次に、図5(d)に示すように、レジスト膜パターン5´をマスクにして遮光膜4をウェットエッチングして、遮光膜パターン4´を形成する遮光膜パターン形成工程を行う。
遮光膜4がクロム系材料から構成される場合、その遮光膜4をウェットエッチングするエッチング液は、遮光膜4を選択的にエッチングできるものであれば、特に制限されない。具体的には、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含むエッチング液が挙げられる。
遮光膜4が金属シリサイド材料から構成される場合、その遮光膜4をウェットエッチングするエッチング液は、遮光膜4を選択的にエッチングできるものであれば、特に制限されない。例えば、弗化水素酸、珪弗化水素酸、および弗化水素アンモニウムから選ばれた少なくとも一つの弗素化合物と、過酸化水素、硝酸、および硫酸から選ばれた少なくとも一つの酸化剤とを含むエッチング液が挙げられる。具体的には、フッ化水素アンモニウムと過酸化水素の混合溶液を純水で希釈したエッチング液が挙げられる。
遮光膜4がタンタル系材料から構成される場合、その遮光膜4をウェットエッチングするエッチング液は、遮光膜4を選択的にエッチングできるものであれば、特に制限されない。具体的には、水酸化ナトリウムと過酸化水素とを含むエッチング液が挙げられる。
遮光膜パターン4´の形成後、図5(e)に示すように、レジスト膜パターン5´を剥離する。
Next, as shown in FIG. 5D, a light-shielding film pattern forming step of forming the light-shielding film pattern 4 'by wet-etching the light-shielding film 4 using the resist film pattern 5' as a mask is performed.
When the light-shielding film 4 is made of a chromium-based material, the etchant for wet-etching the light-shielding film 4 is not particularly limited as long as it can selectively etch the light-shielding film 4. Specifically, an etching solution containing ceric ammonium nitrate and perchloric acid can be used.
When the light-shielding film 4 is made of a metal silicide material, the etchant for wet-etching the light-shielding film 4 is not particularly limited as long as it can selectively etch the light-shielding film 4. For example, etching including at least one fluorine compound selected from hydrofluoric acid, hydrosilicofluoric acid, and ammonium hydrogen fluoride, and at least one oxidizing agent selected from hydrogen peroxide, nitric acid, and sulfuric acid Liquid. Specifically, an etching solution obtained by diluting a mixed solution of ammonium hydrogen fluoride and hydrogen peroxide with pure water is used.
When the light-shielding film 4 is made of a tantalum-based material, the etchant for wet-etching the light-shielding film 4 is not particularly limited as long as it can selectively etch the light-shielding film 4. Specifically, an etching solution containing sodium hydroxide and hydrogen peroxide can be used.
After the formation of the light-shielding film pattern 4 ', the resist film pattern 5' is peeled off as shown in FIG.

4.位相シフト膜形成工程
次に、図5(f)に示すように、透明基板2上の遮光膜パターン4´上に、位相シフト膜3を成膜する位相シフト膜形成工程を行う。
この位相シフト膜形成工程は、実施の形態1における位相シフト膜形成工程と同様に行う。
4. Phase Shift Film Forming Step Next, as shown in FIG. 5F, a phase shift film forming step of forming the phase shift film 3 on the light shielding film pattern 4 ′ on the transparent substrate 2 is performed.
This phase shift film forming step is performed similarly to the phase shift film forming step in the first embodiment.

実施の形態4の位相シフトマスクブランク10は、このような準備工程と、遮光膜形成工程と、遮光膜パターン形成工程と、位相シフト膜形成工程とにより製造される。   The phase shift mask blank 10 of the fourth embodiment is manufactured by such a preparation step, a light shielding film forming step, a light shielding film pattern forming step, and a phase shift film forming step.

このようにして製造された実施の形態4の位相シフトマスクブランク10によれば、透明基板2の主表面上に遮光膜パターン4´を介して、及び、透明基板2の主表面上に直接、クロムと酸素と窒素とを含有する位相シフト膜3が形成されている。この位相シフト膜3は、同一材料からなる主層3aと、その主層3aの表面酸化層である最表面層3bを有する。最表面層3b側の主層上部の波長365nmにおける屈折率は、透明基板2側の主層下部の波長365nmにおける屈折率よりも小さい。このような構成を有する位相シフトマスクブランク10は、その位相シフト膜3が、ウェットエッチングにより、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状にパターニングされることが可能である。この位相シフトマスクブランク10は、その位相シフト膜3をパターニングすることで得られる位相シフト膜パターン3´のエッジ部分の被エッチング断面の断面形状を、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状とすることができるものであるので、解像度を向上させ、良好なCD特性をもつ位相シフト膜パターンを有する位相シフトマスクの製造用原版とすることができる。   According to the phase shift mask blank 10 of the fourth embodiment manufactured in this manner, the light-shielding film pattern 4 ′ is provided on the main surface of the transparent substrate 2 and directly on the main surface of the transparent substrate 2. A phase shift film 3 containing chromium, oxygen, and nitrogen is formed. This phase shift film 3 has a main layer 3a made of the same material and an outermost surface layer 3b which is a surface oxide layer of the main layer 3a. The refractive index at a wavelength of 365 nm above the main layer on the outermost surface layer 3b side is smaller than the refractive index at a wavelength of 365 nm below the main layer on the transparent substrate 2 side. In the phase shift mask blank 10 having such a configuration, the phase shift film 3 can be patterned by wet etching into a cross-sectional shape that can sufficiently exhibit the phase shift effect. In the phase shift mask blank 10, the cross-sectional shape of the etched cross-section at the edge portion of the phase shift film pattern 3 'obtained by patterning the phase shift film 3 is set to a cross-sectional shape that can sufficiently exhibit the phase shift effect. Therefore, it is possible to improve the resolution and use it as a master for manufacturing a phase shift mask having a phase shift film pattern having good CD characteristics.

また、実施の形態4の位相シフトマスクブランク10の製造方法によれば、透明基板2の主表面上に遮光膜パターン4´を介して、及び、透明基板2の主表面上に直接、クロムと酸素と窒素とを含有し、且つ、同一材料からなる主層3aと、その主層3aの表面酸化層である最表面層3bを有する位相シフト膜3を、インライン型スパッタリング装置によるスパッタリング法により成膜する成膜工程を含む。この位相シフト膜形成工程では、クロムを含む第1スパッタターゲット13を使用し、不活性ガスと、位相シフト膜3を酸化及び窒化させる活性ガスを、第1スパッタターゲット13の近傍における透明基板2の搬送方向の、その第1スパッタターゲット13に対して川下側より供給して、不活性ガスと活性ガスを含む混合ガスによる反応性スパッタリングにより行う。このようにして成膜された位相シフト膜3を、ウェットエッチングにより、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状にパターニング可能な位相シフトマスクブランク10を製造することができる。位相シフト膜パターンのエッジ部分の被エッチング断面の断面形状を、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状とすることができるので、解像度を向上させ、良好なCD特性をもつ位相シフト膜パターンへのパターニングが可能な位相シフトマスクブランク10を製造することができる。   Further, according to the method for manufacturing the phase shift mask blank 10 of the fourth embodiment, chromium is directly formed on the main surface of the transparent substrate 2 via the light-shielding film pattern 4 ′ and directly on the main surface of the transparent substrate 2. A phase shift film 3 having a main layer 3a containing oxygen and nitrogen and made of the same material and having an outermost surface layer 3b which is a surface oxide layer of the main layer 3a is formed by a sputtering method using an in-line type sputtering apparatus. It includes a film forming step of forming a film. In this phase shift film forming step, a first sputter target 13 containing chromium is used, and an inert gas and an active gas for oxidizing and nitriding the phase shift film 3 are applied to the transparent substrate 2 near the first sputter target 13. It is supplied from the downstream side to the first sputter target 13 in the transport direction, and is performed by reactive sputtering using a mixed gas containing an inert gas and an active gas. The phase shift mask blank 10 capable of patterning the phase shift film 3 thus formed into a cross-sectional shape capable of sufficiently exhibiting the phase shift effect by wet etching can be manufactured. Since the cross-sectional shape of the cross-section to be etched at the edge portion of the phase shift film pattern can be a cross-sectional shape that can sufficiently exhibit the phase shift effect, the resolution can be improved, and the phase shift film pattern having good CD characteristics can be obtained. The phase shift mask blank 10 that can be patterned can be manufactured.

尚、実施の形態4においても、実施の形態2と同様に、位相シフト膜形成工程後に、位相シフト膜3の最表面に対してVUV照射工程を行ってもよい。   In the fourth embodiment, as in the second embodiment, the VUV irradiation step may be performed on the outermost surface of the phase shift film 3 after the phase shift film formation step.

実施の形態5.
実施の形態5では、表示装置製造用の位相シフトマスク(透明基板/遮光膜パターン/位相シフト膜パターン)の製造方法について説明する。
図6(a)〜図6(e)は図4に示した位相シフトマスクブランクを用いた本発明の実施の形態5による位相シフトマスクの製造方法の各工程を示す断面図であり、図1〜図5と同一構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
Embodiment 5 FIG.
In the fifth embodiment, a method of manufacturing a phase shift mask (transparent substrate / light-shielding film pattern / phase shift film pattern) for manufacturing a display device will be described.
6 (a) to 6 (e) are cross-sectional views showing steps of a method for manufacturing a phase shift mask according to Embodiment 5 of the present invention using the phase shift mask blank shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

実施の形態5の位相シフトマスクブランクの製造方法で製造される位相シフトマスク31は、透明基板2の主表面上に遮光膜パターン4´を介して、及び、透明基板2の主表面上に直接、クロムと酸素と窒素とを含有する位相シフト膜パターン3´が形成された構成を有する。   The phase shift mask 31 manufactured by the method for manufacturing a phase shift mask blank according to the fifth embodiment has a light-shielding film pattern 4 ′ on the main surface of the transparent substrate 2 and directly on the main surface of the transparent substrate 2. , A phase shift film pattern 3 ′ containing chromium, oxygen, and nitrogen is formed.

このように構成された、実施の形態5の位相シフトマスクの製造方法では、先ず、実施の形態4で説明した位相シフトマスクブランク10(図4参照)、又は、実施の形態4で説明した位相シフトマスクブランクの製造方法によって得られた位相シフトマスクブランク10(図5(f)参照)の位相シフト膜3上に、レジスト膜パターン5´を形成するレジスト膜パターン形成工程を行う。
詳細には、このレジスト膜パターン形成工程では、先ず、図6(a)に示すように、透明基板2の主表面上に遮光膜パターン4´を介して、及び、透明基板2の主表面上に直接、クロムと酸素と窒素とを含有する位相シフト膜3が形成された位相シフトマスクブランク10を準備する。その後、図6(b)に示すように、位相シフト膜3上にレジスト膜5を形成する。その後、図6(c)に示すように、レジスト膜5に対して所定のサイズのパターンを描画した後、レジスト膜5を所定の現像液で現像して、レジスト膜パターン5´を形成する。
レジスト膜5に描画するパターンとして、ラインアンドスペースパターンやホールパターンが挙げられる。
In the manufacturing method of the phase shift mask of the fifth embodiment configured as described above, first, the phase shift mask blank 10 (see FIG. 4) described in the fourth embodiment or the phase shift mask described in the fourth embodiment. A resist film pattern forming step of forming a resist film pattern 5 'is performed on the phase shift film 3 of the phase shift mask blank 10 (see FIG. 5 (f)) obtained by the shift mask blank manufacturing method.
More specifically, in this resist film pattern forming step, first, as shown in FIG. 6A, a light-shielding film pattern 4 ′ is formed on the main surface of the transparent substrate 2, and First, a phase shift mask blank 10 on which a phase shift film 3 containing chromium, oxygen, and nitrogen is formed is prepared. Thereafter, a resist film 5 is formed on the phase shift film 3 as shown in FIG. Thereafter, as shown in FIG. 6C, a pattern of a predetermined size is drawn on the resist film 5, and then the resist film 5 is developed with a predetermined developing solution to form a resist film pattern 5 '.
Examples of the pattern drawn on the resist film 5 include a line-and-space pattern and a hole pattern.

次に、図6(d)に示すように、レジスト膜パターン5´をマスクにして位相シフト膜3をウェットエッチングして、位相シフト膜パターン3´を形成する位相シフト膜パターン形成工程を行う。
位相シフト膜3をウェットエッチングするエッチング液は、クロム系材料から構成された位相シフト膜3を選択的にエッチングできるものであれば、特に制限されない。具体的には、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含むエッチング液が挙げられる。
得られた位相シフト膜パターン3´は、実施の形態2における位相シフト膜パターン3´と同様に、露光光の位相を変える性質を有し、そのエッジ部分の被エッチング断面の断面形状は、本発明に係る位相シフト膜が形成され且つ位相シフト膜3の最表面が上述したVUV照射処理を受けているため、テーパー形状になりにくい。
Next, as shown in FIG. 6D, a phase shift film pattern forming step of forming the phase shift film pattern 3 'by wet etching the phase shift film 3 using the resist film pattern 5' as a mask is performed.
The etchant for wet-etching the phase shift film 3 is not particularly limited as long as it can selectively etch the phase shift film 3 made of a chromium-based material. Specifically, an etching solution containing ceric ammonium nitrate and perchloric acid can be used.
The obtained phase shift film pattern 3 ′ has a property of changing the phase of the exposure light, similarly to the phase shift film pattern 3 ′ in the second embodiment, and the cross-sectional shape of the cross section of the edge portion to be etched is Since the phase shift film according to the present invention is formed and the outermost surface of the phase shift film 3 has been subjected to the above-described VUV irradiation treatment, it is unlikely to have a tapered shape.

位相シフト膜パターン3´の形成後、図6(e)に示すように、レジスト膜パターン5´を剥離する。   After the formation of the phase shift film pattern 3 ', the resist film pattern 5' is peeled off as shown in FIG.

実施の形態5の位相シフトマスク31は、このようなレジスト膜パターン形成工程と、位相シフト膜パターン形成工程とにより製造される。
このように製造された表示装置製造用の位相シフトマスク31は、等倍露光のプロジェクション露光に使用されて位相シフト効果を十分に発揮する。特に、その露光環境としては、開口数(NA)は、好ましくは0.06〜0.15、より好ましくは0.08〜0.10であり、コヒーレンスファクター(σ)は好ましくは0.5〜1.0である。
The phase shift mask 31 of the fifth embodiment is manufactured by such a resist film pattern forming step and a phase shift film pattern forming step.
The phase shift mask 31 for manufacturing a display device manufactured as described above is used for projection exposure of the same-size exposure, and exhibits a sufficient phase shift effect. In particular, as the exposure environment, the numerical aperture (NA) is preferably from 0.06 to 0.15, more preferably from 0.08 to 0.10, and the coherence factor (σ) is preferably from 0.5 to 1.0.

実施の形態5の位相シフトマスク31の製造方法によれば、実施の形態4で説明した位相シフトマスクブランク10、又は、実施の形態4で説明した位相シフトマスクブランクの製造方法によって得られた位相シフトマスクブランク10を用いて位相シフトマスク31を製造する。このため、位相シフト効果を十分に発揮できる位相シフト膜パターン3´を有する位相シフトマスク31を製造することができる。位相シフト膜パターン3´が位相シフト効果を十分に発揮できるので、解像度を向上させ、良好なCD特性をもつ位相シフト膜パターン3´を有する位相シフトマスク31を製造することができる。この位相シフトマスク31は、ラインアンドスペースパターンやコンタクトホールの微細化に対応することができる。   According to the method for manufacturing the phase shift mask 31 of the fifth embodiment, the phase obtained by the method for manufacturing the phase shift mask blank 10 described in the fourth embodiment or the phase shift mask blank described in the fourth embodiment. The phase shift mask 31 is manufactured using the shift mask blank 10. Therefore, it is possible to manufacture the phase shift mask 31 having the phase shift film pattern 3 ′ that can sufficiently exhibit the phase shift effect. Since the phase shift film pattern 3 'can sufficiently exhibit the phase shift effect, it is possible to improve the resolution and manufacture the phase shift mask 31 having the phase shift film pattern 3' having good CD characteristics. This phase shift mask 31 can cope with miniaturization of line and space patterns and contact holes.

尚、実施の形態5では、位相シフトマスク31の製造用原版として、透明基板/遮光膜パターン/位相シフト膜の構成(図6(a)参照)を有する位相シフトマスクブランク10を用いて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、透明基板/遮光膜パターン/位相シフト膜/レジスト膜の構成(図6(b)参照)を有する位相シフトマスクブランクを位相シフトマスク31の製造用原版としてもよい。   In the fifth embodiment, the phase shift mask blank 10 having the configuration of the transparent substrate / light-shielding film pattern / phase shift film (see FIG. 6A) has been described as an original plate for manufacturing the phase shift mask 31. However, the present invention is not limited to this. For example, a phase shift mask blank having a configuration of a transparent substrate / light-shielding film pattern / phase shift film / resist film (see FIG. 6B) may be used as a master for manufacturing the phase shift mask 31.

また、実施の形態5では、実施の形態3と同様に、上記レジスト膜パターン形成工程前において、位相シフトマスクブランク10の位相シフト膜3に対して、必要に応じて、膜洗浄を行ってもよい。膜洗浄には、公知の洗浄方法を用いることができる。但し、硫黄(S)成分を含む洗浄液(例えば、硫酸過水)を用いる洗浄方法以外の洗浄方法を用いることが好ましい。   Further, in the fifth embodiment, similarly to the third embodiment, before the above-described resist film pattern forming step, the phase shift film 3 of the phase shift mask blank 10 may be subjected to film cleaning as necessary. Good. A known cleaning method can be used for the film cleaning. However, it is preferable to use a cleaning method other than a cleaning method using a cleaning liquid containing sulfur (S) component (for example, sulfuric acid / hydrogen peroxide).

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples.

実施例1及び比較例1.
実施例1及び比較例1では、位相シフト膜(材料:CrOCN)を有する位相シフトマスクブランク及びこの位相シフトマスクブランクを用いて製造される位相シフトマスクについて説明する。
尚、実施例1の位相シフトマスクブランク1は、その位相シフト膜3をクロムからなるスパッタターゲットの川下側に配置されたガス導入口から反応性のガス(スパッタガス)を導入し、反応性スパッタリングにより成膜して(このとき、バッファーチャンバーBUのメインバルブ(図示せず)を閉じ、第2スパッタチャンバーSP2にはガスを流していない。)製造されるのに対し、比較例1の位相シフトマスクブランクは、その位相シフト膜をクロムからなるスパッタターゲットの川上側に配置されたガス導入口から反応性のガス(スパッタガス)を導入し、反応性スパッタリングにより成膜して(このとき、バッファーチャンバーBUのメインバルブ(図示せず)を開け、第2スパッタチャンバーSP2には同様のガスを流している。)製造される点で、両者は異なる。
Example 1 and Comparative Example 1.
In Example 1 and Comparative Example 1, a phase shift mask blank having a phase shift film (material: CrOCN) and a phase shift mask manufactured using the phase shift mask blank will be described.
In the phase shift mask blank 1 according to the first embodiment, a reactive gas (sputter gas) is introduced into the phase shift film 3 from a gas inlet disposed downstream of a sputter target made of chromium. (At this time, the main valve (not shown) of the buffer chamber BU is closed, and no gas is supplied to the second sputter chamber SP2). A mask blank is formed by introducing a reactive gas (sputter gas) through a gas inlet port located on the upstream side of a chromium sputter target and depositing the phase shift film by reactive sputtering. The main valve (not shown) of the chamber BU is opened, and the same gas is supplied to the second sputtering chamber SP2. In that they are manufactured, it is different.

A.位相シフトマスクブランク及びその製造方法
上述した構成の実施例1及び比較例1の位相シフトマスクブランク1を製造するため、先ず、透明基板2として、8092サイズ(800mm×920mm)の合成石英ガラス基板を準備した。
A. Phase shift mask blank and method of manufacturing the same To manufacture the phase shift mask blank 1 of Example 1 and Comparative Example 1 having the above-described configuration, first, a synthetic quartz glass substrate of 8092 size (800 mm × 920 mm) was used as the transparent substrate 2. Got ready.

その後、透明基板2を、図2に示すクロムからなるスパッタターゲットが配置されたインライン型スパッタリング装置11に搬入し、図1に示すように、透明基板2の主表面上にクロム酸化炭化窒化物(CrOCN)からなる位相シフト膜3(膜厚125nm)を成膜した。
位相シフト膜3は、第1スパッタチャンバーSP1内に、クロムからなる第1スパッタターゲット13の川下側に配置された第2ガス導入口GA12から、アルゴン(Ar)ガスと二酸化炭素(CO)ガスと窒素(N)ガスを含む混合ガス(Ar:46sccm、N:46sccm、CO:45sccm)を導入し、スパッタパワーを3.5kwとし、透明基板2の搬送速度を200mm/分として、反応性スパッタリングにより、透明基板2上に成膜した。1回成膜にて、位相シフト膜3(膜厚125nm)を形成した。
尚、実施例1の位相シフト膜3の成膜は、バッファーチャンバーBUに接続された排気装置(図示せず)のメインバルブ(図示せず)を閉じて排気を停止し、第2スパッタチャンバーSP2内にスパッタガスを導入しない条件下で行った。この条件下で位相シフト膜3を成膜した場合、位相シフト膜パターンのエッジ部分の断面形状がテーパー化する可能性が予想されるので、そのテーパー化を回避するため、位相シフト膜3の透過率を5%未満となるように上記成膜条件を調整した。
Thereafter, the transparent substrate 2 is carried into an in-line type sputtering apparatus 11 in which a sputter target made of chromium shown in FIG. 2 is arranged, and as shown in FIG. A phase shift film 3 (125 nm in film thickness) made of CrOCN) was formed.
The phase shift film 3 is provided in the first sputter chamber SP1 from a second gas inlet GA12 disposed downstream of the first sputter target 13 made of chromium, from an argon (Ar) gas and a carbon dioxide (CO 2 ) gas. And a mixed gas containing nitrogen (N 2 ) gas (Ar: 46 sccm, N 2 : 46 sccm, CO 2 : 45 sccm), the sputter power is set to 3.5 kw, and the transport speed of the transparent substrate 2 is set to 200 mm / min. A film was formed on the transparent substrate 2 by reactive sputtering. The phase shift film 3 (film thickness 125 nm) was formed by one film formation.
The phase shift film 3 of the first embodiment is formed by closing the main valve (not shown) of the exhaust device (not shown) connected to the buffer chamber BU to stop the exhaust, and to stop the second sputter chamber SP2. This was performed under the condition that the sputtering gas was not introduced into the inside. When the phase shift film 3 is formed under these conditions, it is expected that the cross-sectional shape of the edge portion of the phase shift film pattern may be tapered. The film forming conditions were adjusted so that the rate was less than 5%.

一方、透明基板2上に形成する位相シフト膜(膜厚125nm)を、クロムからなる第1スパッタターゲット13の川上側に配置された第1ガス導入口GA11から、実施例1と同じ成分の混合ガスを、実施例1とは異なる流量(Ar:46sccm、N:46sccm、CO:35sccm)で導入し、且つ、スパッタパワーを3.40kwとした以外は、実施例1と同様に1回成膜にて形成し、比較例1の位相シフトマスクブランクを得た。 On the other hand, a phase shift film (125 nm thick) formed on the transparent substrate 2 was mixed with the same components as in Example 1 through the first gas inlet GA11 disposed on the upstream side of the first sputter target 13 made of chromium. One time as in Example 1 except that the gas was introduced at a flow rate different from that of Example 1 (Ar: 46 sccm, N 2 : 46 sccm, CO 2 : 35 sccm) and the sputtering power was set to 3.40 kw. The phase shift mask blank of Comparative Example 1 was obtained by film formation.

実施例1の位相シフトマスクブランク1の位相シフト膜3及び比較例1の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜について、X線光電子分光法(XPS)による深さ方向の組成分析を行った。
その結果、実施例1、比較例1ともに位相シフト膜の最表面層には、膜表面側に向かって酸素の含有量が多くなっている膜厚約8nmの表面酸化層が形成されており、合成石英ガラス基板(透明基板2)との界面付近を除き、深さ約8nm〜約115nmは、各元素(Cr,C,O,N)の含有量に殆ど変化がない主層が形成されていた。
実施例1および比較例1のいずれにおいても、主層では、クロム(Cr)、酸素(O)、窒素(N)及び炭素(C)の各元素の含有量の変動幅が小さく、略均一である。位相シフト膜の主層における各元素の含有量は、Crが50±3原子%、Oが29±5原子%、Nが15±3原子%、Cが6±3原子%であった。
With respect to the phase shift film 3 of the phase shift mask blank 1 of Example 1 and the phase shift film of the phase shift mask blank of Comparative Example 1, composition analysis in the depth direction was performed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
As a result, in both Example 1 and Comparative Example 1, a surface oxide layer having a thickness of about 8 nm in which the oxygen content increases toward the film surface was formed on the outermost surface layer of the phase shift film. Except for the vicinity of the interface with the synthetic quartz glass substrate (transparent substrate 2), a main layer having almost no change in the content of each element (Cr, C, O, N) is formed at a depth of about 8 nm to about 115 nm. Was.
In each of Example 1 and Comparative Example 1, in the main layer, the fluctuation range of the content of each element of chromium (Cr), oxygen (O), nitrogen (N), and carbon (C) was small and substantially uniform. is there. The content of each element in the main layer of the phase shift film was 50 ± 3 atomic% for Cr, 29 ± 5 atomic% for O, 15 ± 3 atomic% for N, and 6 ± 3 atomic% for C.

次に、実施例1及び比較例1の位相シフト膜の屈折率(n)、消衰係数(k)の値を分光エリプソメータで測定した。分光走査は55°および65°で行い、シミュレーションは、平均二乗誤差(Mean Squared Error:MSE)が5.0以下となる、以下の条件で行った。
主層:積層膜(Gradedlayer)
最表面層:酸化膜(Cauchy)
Next, the values of the refractive index (n) and the extinction coefficient (k) of the phase shift films of Example 1 and Comparative Example 1 were measured with a spectroscopic ellipsometer. Spectral scanning was performed at 55 ° and 65 °, and the simulation was performed under the following conditions under which the Mean Squared Error (MSE) was 5.0 or less.
Main layer: Laminated film (Graded layer)
Outermost layer: oxide film (Cauchy)

実施例1のMSEは4.852であり、比較例1のMSEは4.867であった。   The MSE of Example 1 was 4.852, and the MSE of Comparative Example 1 was 4.867.

図7は実施例1の位相シフトマスクブランク1の位相シフト膜3の主層上部と主層下部に対する波長190nm〜1000nmにおける屈折率(n)の関係を示す図であり、図8は比較例1の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜の主層上部と主層下部に対する波長190nm〜1000nmにおける屈折率(n)の関係を示す図であり、図9は実施例1及び比較例1の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜の最表面層から主層下部までに対する波長365nmにおける屈折率を示す図である。   FIG. 7 is a view showing the relationship between the refractive index (n) at a wavelength of 190 nm to 1000 nm with respect to the main layer upper part and the main layer lower part of the phase shift film 3 of the phase shift mask blank 1 of Example 1, and FIG. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the refractive index (n) at a wavelength of 190 nm to 1000 nm for the main layer upper part and the main layer lower part of the phase shift film of the phase shift mask blank of FIG. FIG. 7 is a diagram showing the refractive index at a wavelength of 365 nm from the outermost surface layer of the blank phase shift film to the lower portion of the main layer.

図7に示すように、当該波長範囲において、実施例1の位相シフトマスクブランク1における位相シフト膜3の主層上部の屈折率は、主層下部の屈折率よりも小さいことが分かった。特に、表示装置を製造する際に使用する露光光源(超高圧水銀ランプ:i線、h線、g線の混合光)の波長の一つであるi線(波長365nm)において、主層上部の屈折率は、主層下部の屈折率よりも小さく、主層上部の屈折率は2.41であり、主層下部の屈折率は2.60であった。
一方、図8に示すように、当該波長範囲において、比較例1の位相シフトマスクブランクにおける位相シフト膜の主層上部の屈折率は、主層下部の屈折率よりも大きいことが分かった。特に、i線(波長365nm)において、主層上部の屈折率は2.60であり、主層下部の屈折率は2.53であった。
尚、実施例1及び比較例1のいずれにおいても、屈折率の測定位置を、主層上部では、位相シフト膜の最表面からの深さ約10nmとし、主層下部では、位相シフト膜の最表面からの深さ約100nmとした。
また、図9に示すように、実施例1では、位相シフト膜3の最表面層3bにおいて、波長365nmにおける屈折率が減少し、主層3aにおいて、波長365nmにおける屈折率が上昇する傾向を示すのに対し、比較例1では、位相シフト膜の最表面層において、波長365nmにおける屈折率が上昇し、主層において、波長365nmにおける屈折率が減少する傾向を示した。これらの結果から明らかなように、スパッタガスの川下供給条件を採用して位相シフト膜3を成膜した実施例1は、スパッタガスの川上供給条件を採用して位相シフト膜を成膜した比較例1と比べて、位相シフト膜の深さ方向の屈折率の変化傾向が正反対となることが分かった。
As shown in FIG. 7, it was found that the refractive index of the upper part of the main layer of the phase shift film 3 in the phase shift mask blank 1 of Example 1 was smaller than the refractive index of the lower part of the main layer in the wavelength range. In particular, at the i-line (wavelength 365 nm), which is one of the wavelengths of an exposure light source (ultra-high pressure mercury lamp: a mixture of i-line, h-line, and g-line) used when manufacturing a display device, the upper part of the main layer is exposed. The refractive index was lower than the refractive index of the lower part of the main layer, the refractive index of the upper part of the main layer was 2.41, and the refractive index of the lower part of the main layer was 2.60.
On the other hand, as shown in FIG. 8, in the wavelength range, it was found that the refractive index of the upper part of the main layer of the phase shift film in the phase shift mask blank of Comparative Example 1 was larger than the refractive index of the lower part of the main layer. In particular, at the i-line (wavelength 365 nm), the refractive index at the upper part of the main layer was 2.60, and the refractive index at the lower part of the main layer was 2.53.
In each of Example 1 and Comparative Example 1, the measurement position of the refractive index was set at a depth of about 10 nm from the outermost surface of the phase shift film in the upper part of the main layer, and in the lower part of the main layer. The depth from the surface was about 100 nm.
As shown in FIG. 9, in Example 1, the refractive index at the wavelength of 365 nm in the outermost surface layer 3b of the phase shift film 3 tends to decrease, and the refractive index at the wavelength of 365 nm in the main layer 3a tends to increase. On the other hand, in Comparative Example 1, the refractive index at a wavelength of 365 nm increased in the outermost layer of the phase shift film, and the refractive index at a wavelength of 365 nm decreased in the main layer. As is apparent from these results, in Example 1 in which the phase shift film 3 was formed by using the downstream supply condition of the sputtering gas, the phase shift film was formed by using the upstream supply condition of the sputtering gas. It was found that the change tendency of the refractive index in the depth direction of the phase shift film was exactly opposite to that in Example 1.

実施例1及び比較例1の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜について、X線反射率分析法(XRR)により最表面の膜密度を測定した。
尚、最表面の膜密度は、表層から深さ方向2.2nmにおける位相シフト膜3の膜密度を測定した。その結果、実施例1の位相シフト膜3の最表面の膜密度は、2.36g/cm、比較例1の位相シフト膜の最表面の膜密度は、2.28g/cmであった。尚、膜密度を算出した際のフィッティングの妥当性を示す数値指標Fit Rは、実施例1は0.012であり、比較例1は0.013であった。
With respect to the phase shift films of the phase shift mask blanks of Example 1 and Comparative Example 1, the film density on the outermost surface was measured by X-ray reflectivity analysis (XRR).
The film density on the outermost surface was measured by measuring the film density of the phase shift film 3 from the surface layer in a depth direction of 2.2 nm. As a result, the film density of the outermost surface of the phase shift film 3 of Example 1 was 2.36 g / cm 3 , and the film density of the outermost surface of the phase shift film of Comparative Example 1 was 2.28 g / cm 3 . . The numerical index Fit R indicating the validity of the fitting when calculating the film density was 0.012 in Example 1 and 0.013 in Comparative Example 1.

尚、実施例1及び比較例1の各位相シフトマスクブランクの位相シフト膜について、日立ハイテクノロジー社製の分光光度計U−4100により透過率を測定し、レーザーテック社製のMPM−100により位相差を測定した。尚、実施例1及び比較例1における透過率の値は、いずれもAir基準の値である。
位相シフト膜3の透過率及び位相差の測定には、同一の基板ホルダー(図示せず)にセットされた6025サイズ(152mm×152mm)の透明基板2の主表面上に、位相シフト膜3(膜厚125nm)が成膜された位相シフト膜付き基板(ダミー基板)を用いた。
その結果、実施例1の波長365nmにおける透過率は3.0%であり、比較例1の波長365nmにおける透過率は5.3%であった。
また、実施例1の波長365nmにおける位相差は185度であり、比較例1の波長365nmにおける位相差は181.8度であった。この結果から、位相シフト膜をスパッタガスの川下供給条件で成膜しても、所望の位相差を得られることが分かった。
The transmittance of each of the phase shift films of the phase shift mask blanks of Example 1 and Comparative Example 1 was measured by a spectrophotometer U-4100 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, and the phase difference was measured by MPM-100 manufactured by Lasertec. Was measured. The transmittance values in Example 1 and Comparative Example 1 are Air-based values.
To measure the transmittance and the phase difference of the phase shift film 3, the phase shift film 3 (on the main surface of the transparent substrate 2 of 6025 size (152 mm × 152 mm) set in the same substrate holder (not shown) is used. A substrate (dummy substrate) with a phase shift film having a thickness of 125 nm was used.
As a result, the transmittance at a wavelength of 365 nm of Example 1 was 3.0%, and the transmittance at a wavelength of 365 nm of Comparative Example 1 was 5.3%.
The phase difference at a wavelength of 365 nm in Example 1 was 185 degrees, and the phase difference at a wavelength of 365 nm in Comparative Example 1 was 181.8 degrees. From this result, it was found that a desired phase difference could be obtained even if the phase shift film was formed under the condition of downstream supply of the sputtering gas.

また、実施例1及び比較例1の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜について、日立ハイテクノロジー社製の分光光度計U−4100により反射率を測定した。
その結果、波長200nm〜800nmにおける実施例1の反射率スペクトルは、比較例1の反射率スペクトルと略同様であった。この結果から、位相シフト膜をスパッタガスの川下供給条件で成膜しても、所望の反射率スペクトルを得られることが分かった。
The reflectance of the phase shift films of the phase shift mask blanks of Example 1 and Comparative Example 1 was measured by a spectrophotometer U-4100 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation.
As a result, the reflectance spectrum of Example 1 at a wavelength of 200 nm to 800 nm was substantially the same as the reflectance spectrum of Comparative Example 1. From this result, it was found that a desired reflectance spectrum could be obtained even if the phase shift film was formed under the condition of downstream supply of the sputtering gas.

B.位相シフトマスク及びその製造方法
上述のようにして製造された実施例1及び比較例1の位相シフトマスクブランクを用いて、実施例1及び比較例1の位相シフトマスクを製造するため、先ず、実施例1及び比較例1の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜3上に、レジスト塗布装置を用いてフォトレジスト膜5を塗布した。
その後、加熱・冷却工程を経て、膜厚1000nmのフォトレジスト膜5を形成した。
その後、レーザー描画装置を用いてフォトレジスト膜5を描画し、現像・リンス工程を経て、位相シフト膜3上に、ラインパターンの幅が2.0μm及びスペースパターンの幅が2.0μmのラインアンドスペースパターンのレジスト膜パターン5´を形成した。
B. Phase Shift Mask and Manufacturing Method Thereof To manufacture the phase shift masks of Example 1 and Comparative Example 1 using the phase shift mask blanks of Example 1 and Comparative Example 1 manufactured as described above, A photoresist film 5 was applied on the phase shift films 3 of the phase shift mask blanks of Example 1 and Comparative Example 1 using a resist coating device.
After that, a photoresist film 5 having a thickness of 1000 nm was formed through a heating / cooling process.
Thereafter, the photoresist film 5 is drawn using a laser drawing device, and after a development and rinsing step, a line and line pattern having a width of 2.0 μm and a space pattern of 2.0 μm is formed on the phase shift film 3. A resist film pattern 5 'having a space pattern was formed.

その後、レジスト膜パターン5´をマスクにして、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含むクロムエッチング液により位相シフト膜3をウェットエッチングして、位相シフト膜パターン3´を形成した。   Thereafter, using the resist film pattern 5 'as a mask, the phase shift film 3 was wet-etched with a chromium etchant containing ceric ammonium nitrate and perchloric acid to form a phase shift film pattern 3'.

その後、レジスト膜パターン5´を剥離した。   Thereafter, the resist film pattern 5 'was peeled off.

このようにして、透明基板2の上に、VUV照射処理を受けていない位相シフト膜3をパターニングした位相シフト膜パターン3´が形成された実施例1の位相シフトマスク30(透明基板/位相シフト膜パターン)及び、比較例1の位相シフトマスク(透明基板/位相シフト膜パターン)を得た。   Thus, the phase shift mask 30 (transparent substrate / phase shift) of the first embodiment in which the phase shift film pattern 3 ′ obtained by patterning the phase shift film 3 that has not been subjected to the VUV irradiation process is formed on the transparent substrate 2 is formed. Film pattern) and the phase shift mask of Comparative Example 1 (transparent substrate / phase shift film pattern).

実施例1の位相シフトマスク30及び比較例1の位相シフトマスクの各位相シフト膜パターン3´のエッジ部分の被エッチング断面を、レジスト膜パターン5´の剥離前に、走査型電子顕微鏡により観察した。
図10は実施例1の位相シフトマスクの位相シフト膜パターン3´のエッジ部分の断面写真であり、図11は比較例1の位相シフトマスクの位相シフト膜パターンのエッジ部分の断面写真であり、図12はエッジ部分の断面形状の判断指標となる断面角度(θ)を説明するための断面図である。
図12において、位相シフト膜3の膜厚をTとし、最表面からT/10の深さに引いた補助線をL1とし、透明基板2の主表面側からT/10の高さに引いた補助線をL2とし、位相シフト膜3の被エッチング断面Fと補助線L1との交点をC1とし、被エッチング断面Fと補助線L2との交点をC2とする。ここで、断面角度(θ)は、交点C1と交点C2を結んだ連絡線と透明基板2の主表面がなす角度である。
また、レジスト界面角度は、レジスト近傍の被エッチング断面Fと最表面がなす角度であり、透明基板界面角度は、透明基板近傍の被エッチング断面Fと透明基板の主表面がなす角度である。
さらに、テーパー下面長さは、レジスト近傍の被エッチング断面Fと最表面との交差部の一点を透明基板の主表面上にそのまま垂直方向に投影した地点と、透明基板近傍の被エッチング断面Fの裾部分の先端部の一点との長さである。
The cross section to be etched of the edge portion of each phase shift film pattern 3 'of the phase shift mask 30 of Example 1 and the phase shift mask of Comparative Example 1 was observed by a scanning electron microscope before the resist film pattern 5' was peeled off. .
FIG. 10 is a cross-sectional photograph of the edge of the phase shift film pattern 3 ′ of the phase shift mask of Example 1, and FIG. 11 is a cross-sectional photograph of the edge of the phase shift film pattern of the phase shift mask of Comparative Example 1. FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a cross-sectional angle (θ) serving as a judgment index of a cross-sectional shape of an edge portion.
In FIG. 12, the thickness of the phase shift film 3 is denoted by T, the auxiliary line drawn from the outermost surface to a depth of T / 10 is denoted by L1, and drawn from the main surface side of the transparent substrate 2 to the height of T / 10. The auxiliary line is denoted by L2, the intersection of the cross section F to be etched of the phase shift film 3 with the auxiliary line L1 is denoted by C1, and the intersection of the etched cross section F and the auxiliary line L2 is denoted by C2. Here, the cross-sectional angle (θ) is an angle formed by a connecting line connecting the intersection C1 and the intersection C2 and the main surface of the transparent substrate 2.
The resist interface angle is an angle formed by the etched section F near the resist and the outermost surface, and the transparent substrate interface angle is an angle formed by the etched section F near the transparent substrate and the main surface of the transparent substrate.
Further, the length of the tapered lower surface is defined as a point at which one point of the intersection of the cross section F to be etched near the resist and the outermost surface is projected vertically on the main surface of the transparent substrate as it is, and It is the length of one point at the tip of the hem.

図10に示す実施例1のエッジ部分の被エッチング断面のレジスト界面角度は100度であり、透明基板界面角度は50度であり、テーパー下面長さは50nmであり、断面角度(θ)は80度であった。
一方、図11に示す比較例1のエッジ部分の被エッチング断面のレジスト界面角度は155度であり、透明基板界面角度は25度であり、テーパー下面長さは200nmであり、断面角度(θ)は25度であった。また、比較例1の被エッチング断面は、実施例1の被エッチング断面よりも長い裾を引くテーパー形状になった。
これらの結果から明らかなように、実施例1における被エッチング断面は、比較例1における被エッチング断面よりも格段に大きな断面角度(θ)を有し、より垂直断面形状に近いことが分かった。つまり、位相シフト膜をスパッタガスの川下供給条件で成膜することによって、エッジ部分の被エッチング断面の断面角度(θ)が大きくなる。
In FIG. 10, the resist interface angle of the cross section to be etched at the edge portion of Example 1 is 100 degrees, the transparent substrate interface angle is 50 degrees, the taper lower surface length is 50 nm, and the cross section angle (θ) is 80 degrees. Degree.
On the other hand, the resist interface angle of the cross section to be etched at the edge portion of Comparative Example 1 shown in FIG. 11 is 155 degrees, the transparent substrate interface angle is 25 degrees, the taper lower surface length is 200 nm, and the cross-sectional angle (θ) Was 25 degrees. The cross section to be etched in Comparative Example 1 had a tapered shape with a longer skirt than the cross section to be etched in Example 1.
As is clear from these results, it was found that the cross section to be etched in Example 1 had a significantly larger cross section angle (θ) than the cross section to be etched in Comparative Example 1, and was closer to a vertical cross section. That is, by forming the phase shift film under the downstream supply condition of the sputtering gas, the cross-sectional angle (θ) of the cross-section to be etched at the edge portion increases.

次に、実施例1の位相シフトマスクの位相シフト膜パターンのCDばらつきを、セイコーインスツルメンツナノテクノロジー社製SIR8000により測定した。CDばらつきの測定は、基板の周縁領域を除外した740mm×860mmの領域について、5×5の地点で測定した。CDばらつきは、目標とするラインアンドスペースパターン(ラインパターンの幅:2.0μm、スペースパターンの幅:2.0μm)からのずれ幅である。以下の実施例及び比較例において、CDばらつきの測定には、同じ装置を用いた。
CDばらつきは0.087μmと非常に良好であった。
Next, CD variation of the phase shift film pattern of the phase shift mask of Example 1 was measured by SIR8000 manufactured by Seiko Instruments Nanotechnology. The CD variation was measured at 5 × 5 points in an area of 740 mm × 860 mm excluding the peripheral area of the substrate. The CD variation is a deviation width from a target line and space pattern (line pattern width: 2.0 μm, space pattern width: 2.0 μm). In the following Examples and Comparative Examples, the same apparatus was used for measuring CD variations.
The CD variation was as good as 0.087 μm.

比較例1の位相シフトマスクの位相シフト膜パターンのCDばらつきは、0.205μmとなり、実施例1よりも大きいことが分かった。   The CD variation of the phase shift film pattern of the phase shift mask of Comparative Example 1 was 0.205 μm, which was larger than that of Example 1.

次に、2.5μm四方のコンタクトホールパターンを有する位相シフト膜パターンが形成された位相シフトマスクを通過した光の空間像をシミュレーションした実施例1及び比較例1の波長365nmにおける光強度分布曲線(透過率プロファイル)を比較した。
実施例1の光強度分布曲線は、比較例1と比べて、コンタクトホール中心に鋭いピーク強度をもち、パターン境界部分では、光強度変化が大きく、パターン境界部分の外側の周辺領域では、光強度変化が小さいことを示していた。したがって、実施例1の位相シフトマスクでは、比較例1と比べて、強い光強度傾斜を示し、解像度が高いことが分かった。
Next, light intensity distribution curves at a wavelength of 365 nm in Example 1 and Comparative Example 1 simulating the aerial images of light passing through a phase shift mask in which a phase shift film pattern having a 2.5 μm square contact hole pattern was formed ( Transmittance profiles).
The light intensity distribution curve of Example 1 has a sharp peak intensity at the center of the contact hole as compared with Comparative Example 1, and has a large light intensity change at the pattern boundary portion, and a light intensity change at a peripheral region outside the pattern boundary portion. The change was small. Therefore, it was found that the phase shift mask of Example 1 exhibited a higher light intensity gradient and higher resolution than Comparative Example 1.

実施例2及び比較例2.
実施例2及び比較例2では、実施例1及び比較例1とは異なり、位相シフト膜3の成膜後に行うVUV照射処理を受けた位相シフト膜(材料:CrOCN)を有する位相シフトマスクブランク及びこの位相シフトマスクブランクを用いて製造される位相シフトマスクについて説明する。
尚、実施例2の位相シフトマスクブランク1は、その位相シフト膜3を、実施例1と同様に、スパッタガスの川下供給条件で成膜し、その後に、VUV照射処理して製造されるのに対し、比較例2の位相シフトマスクブランクは、その位相シフト膜を、比較例1と同様に、スパッタガスの川上供給条件で成膜し、その後に、VUV照射処理して製造される点で、両者は異なる。
Example 2 and Comparative Example 2.
In Example 2 and Comparative Example 2, unlike Example 1 and Comparative Example 1, a phase shift mask blank having a phase shift film (material: CrOCN) subjected to a VUV irradiation process performed after the phase shift film 3 was formed. A phase shift mask manufactured using this phase shift mask blank will be described.
The phase shift mask blank 1 of the second embodiment is manufactured by depositing the phase shift film 3 under the downstream supply conditions of the sputtering gas and then performing the VUV irradiation treatment, as in the first embodiment. On the other hand, the phase shift mask blank of Comparative Example 2 is manufactured by forming the phase shift film under the upstream supply condition of the sputtering gas and then performing the VUV irradiation treatment similarly to Comparative Example 1. , They are different.

A.位相シフトマスクブランク及びその製造方法
透明基板2として、実施例1と同じサイズの合成石英ガラス基板を準備した。
実施例2では、位相シフト膜形成工程において、図2に示すスパッタリング装置11の、クロムからなる第1スパッタターゲット13の川下側に配置された第2ガス導入口GA12から、実施例1と同じ成分の混合ガスを、比較例1と同様の流量(Ar:46sccm、N:46sccm、CO:35sccm)で導入し、且つ、スパッタパワーを3.55kwとした。これ以外の成膜条件は、実施例1と同様に1回成膜にて、位相シフト膜3(膜厚125nm)を形成した。
一方、比較例2では、比較例1と同様の成膜条件で、位相シフト膜形成工程を行い、1回成膜にて、位相シフト膜(膜厚125nm)を形成した。
A. Phase Shift Mask Blank and Manufacturing Method Thereof As a transparent substrate 2, a synthetic quartz glass substrate having the same size as in Example 1 was prepared.
In the second embodiment, in the phase shift film forming step, the same components as in the first embodiment are supplied to the sputtering apparatus 11 shown in FIG. 2 from the second gas inlet GA12 disposed downstream of the first sputter target 13 made of chromium. Was introduced at the same flow rate as in Comparative Example 1 (Ar: 46 sccm, N 2 : 46 sccm, CO 2 : 35 sccm), and the sputtering power was 3.55 kw. The other film forming conditions were the same as in Example 1, and the phase shift film 3 (film thickness 125 nm) was formed by one film formation.
On the other hand, in Comparative Example 2, the phase shift film forming step was performed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, and a phase shift film (125 nm thick) was formed by one film formation.

その後、実施例2及び比較例2の位相シフト膜の最表面に対してVUV照射処理を行った。
VUV照射処理には、VUV(キセノンエキシマ光、波長172nm)を40mW/cmのエネルギーで照射する照射装置(図示せず)を用い、位相シフト膜3の最表面に対し照射エネルギー45J/cmに相当する照射を行った。
このようにして、VUV照射処理を受けた位相シフト膜3が形成された実施例2の位相シフトマスクブランク1及びVUV照射処理を受けた位相シフト膜が形成された比較例2の位相シフトマスクブランクを得た。
Thereafter, VUV irradiation treatment was performed on the outermost surfaces of the phase shift films of Example 2 and Comparative Example 2.
For the VUV irradiation treatment, an irradiation device (not shown) for irradiating VUV (xenon excimer light, wavelength 172 nm) with energy of 40 mW / cm 2 was used, and irradiation energy of 45 J / cm 2 was applied to the outermost surface of the phase shift film 3. Irradiation corresponding to.
In this manner, the phase shift mask blank 1 of the second embodiment in which the phase shift film 3 subjected to the VUV irradiation treatment is formed, and the phase shift mask blank of the comparative example 2 in which the phase shift film subjected to the VUV irradiation treatment is formed I got

実施例2及び比較例2の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜について、X線光電子分光法(XPS)による深さ方向の組成分析を行ったところ、実施例2及び比較例2の深さ方向の各元素(Cr,C,O,N)の含有量は、実施例1と同様の変化傾向を示すことが分かった。   The phase shift films of the phase shift mask blanks of Example 2 and Comparative Example 2 were subjected to composition analysis in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). It was found that the content of each element (Cr, C, O, N) showed the same tendency as in Example 1.

次に、実施例1と同様に、実施例2の位相シフト膜の屈折率(n)、消衰係数(k)の値を分光エリプソメータで測定した。尚、実施例2のMSEは4.498であり、比較例2のMSEは4.505であった。   Next, as in Example 1, the values of the refractive index (n) and the extinction coefficient (k) of the phase shift film of Example 2 were measured by a spectroscopic ellipsometer. The MSE of Example 2 was 4.498, and the MSE of Comparative Example 2 was 4.505.

図13は実施例2の位相シフト膜3の主層上部と主層下部に対する波長190nm〜1000nmにおける屈折率(n)の関係を示す図であり、図14は比較例2の位相シフト膜の主層上部と主層下部に対する波長190nm〜1000nmにおける屈折率(n)の関係を示す図であり、図15は実施例2及び比較例2の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜の最表面層から主層下部までに対する波長365nmにおける屈折率を示す図である。
図13に示すように、当該波長範囲において、実施例2の位相シフトマスクブランク1における位相シフト膜3の主層上部の屈折率は、主層下部の屈折率よりも小さいことが分かった。特に、表示装置を製造する際に使用する露光光源(超高圧水銀ランプ:i線、h線、g線の混合光)の波長の一つであるi線(波長365nm)において、主層上部の屈折率は2.43であり、主層下部の屈折率は2.57であった。
一方、図14に示すように、当該波長範囲において、比較例2の位相シフトマスクブランクにおける位相シフト膜の主層上部の屈折率は、主層下部の屈折率と略同一であることが分かった。特に、i線(波長365nm)において、主層上部の屈折率は2.59であり、主層下部の屈折率は2.57であった。
また、図15に示すように、実施例2では、実施例1と同様に、位相シフト膜3の最表面層3bにおいて、波長365nmにおける屈折率が減少し、主層3aにおいて、波長365nmにおける屈折率が上昇する傾向を示すのに対し、比較例2では、比較例1と同様に、位相シフト膜の最表面層において、波長365nmにおける屈折率が上昇し、主層において、波長365nmにおける屈折率が減少する傾向を示した。これらの結果から明らかなように、スパッタガスの川下供給条件を採用して位相シフト膜3を成膜した実施例2は、スパッタガスの川上供給条件を採用して位相シフト膜を成膜した比較例2と比べて、VUV照射処理を行っても、実施例1と比較例1との関係と同様に、位相シフト膜の深さ方向の屈折率の変化傾向が正反対となることが分かった。
さらに、図15に示す実施例2では、VUV照射工程を行っていない図9の実施例1と比べて、位相シフト膜3の最表面層3bの、波長365nmにおける屈折率の最大値を約2.77から約2.70へと小さくし、その屈折率の減少傾向を小さくし、主層3aの、波長365nmにおける屈折率の上昇傾向を小さくすることが分かった。
一方、図15に示す比較例2では、VUV照射工程を行っていない図9の比較例1と比べて、位相シフト膜の最表面層の、例えば波長365nmにおける屈折率の最大値を約2.5から約2.38へと小さくし、その屈折率の上昇傾向を大きくし、主層の、例えば波長365nmにおける屈折率の減少傾向を小さくするか、あるいは、略フラットにすることが分かった。
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the refractive index (n) at the wavelength of 190 nm to 1000 nm with respect to the main layer upper part and the main layer lower part of the phase shift film 3 of Example 2, and FIG. FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the refractive index (n) at a wavelength of 190 nm to 1000 nm with respect to the upper layer and the lower layer. FIG. 15 shows the relationship from the outermost surface layer of the phase shift film of the phase shift mask blank of Example 2 and Comparative Example 2. It is a figure which shows the refractive index in wavelength 365nm with respect to a layer lower part.
As shown in FIG. 13, it was found that in the wavelength range, the refractive index of the upper part of the main layer of the phase shift film 3 in the phase shift mask blank 1 of Example 2 was smaller than the refractive index of the lower part of the main layer. In particular, at the i-line (wavelength 365 nm), which is one of the wavelengths of the exposure light source (ultra-high pressure mercury lamp: mixed light of i-line, h-line, and g-line) used in manufacturing a display device, the upper part of the main layer is The refractive index was 2.43, and the refractive index under the main layer was 2.57.
On the other hand, as shown in FIG. 14, in the wavelength range, the refractive index of the upper part of the main layer of the phase shift film in the phase shift mask blank of Comparative Example 2 was found to be substantially the same as the refractive index of the lower part of the main layer. . In particular, at the i-line (wavelength 365 nm), the refractive index of the upper portion of the main layer was 2.59, and the refractive index of the lower portion of the main layer was 2.57.
As shown in FIG. 15, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the refractive index at the wavelength of 365 nm decreases in the outermost surface layer 3b of the phase shift film 3, and the refractive index at the wavelength of 365 nm in the main layer 3a. On the other hand, in Comparative Example 2, as in Comparative Example 1, the refractive index at a wavelength of 365 nm increased in the outermost surface layer of the phase shift film, and the refractive index at a wavelength of 365 nm in the main layer. Showed a tendency to decrease. As is clear from these results, in Example 2 in which the phase shift film 3 was formed by using the downstream supply condition of the sputtering gas, the phase shift film was formed by using the upstream supply condition of the sputtering gas. Compared with Example 2, even when the VUV irradiation treatment was performed, it was found that the change tendency of the refractive index in the depth direction of the phase shift film was exactly opposite to the relationship between Example 1 and Comparative Example 1.
Further, in Example 2 shown in FIG. 15, the maximum value of the refractive index at the wavelength of 365 nm of the outermost surface layer 3b of the phase shift film 3 is about 2 compared to Example 1 in FIG. From 0.77 to about 2.70, it was found that the tendency of decrease in the refractive index was reduced, and the tendency of increase in the refractive index of the main layer 3a at a wavelength of 365 nm was reduced.
On the other hand, in Comparative Example 2 shown in FIG. 15, the maximum value of the refractive index at the wavelength of 365 nm, for example, of the outermost surface layer of the phase shift film is about 2.0 compared to Comparative Example 1 in FIG. 9 in which the VUV irradiation step is not performed. From 5 to about 2.38, it was found that the tendency of the increase in the refractive index was increased, and the tendency of the main layer to decrease in the refractive index at a wavelength of, for example, 365 nm was reduced or substantially flat.

実施例2及び比較例2の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜について、実施例1と同様に、X線反射率分析法(XRR)により最表面の膜密度を測定した。実施例2の最表面の膜密度は2.33g/cmであり、比較例2の最表面の膜密度は2.29g/cmであった。尚、膜密度を算出した際のフィッティングの妥当性を示す数値指標Fit Rは、実施例2は0.013であり、比較例2は0.012であった。 With respect to the phase shift films of the phase shift mask blanks of Example 2 and Comparative Example 2, the film density on the outermost surface was measured by X-ray reflectivity analysis (XRR) as in Example 1. The film density on the outermost surface of Example 2 was 2.33 g / cm 3 , and the film density on the outermost surface of Comparative Example 2 was 2.29 g / cm 3 . The numerical index Fit R indicating the validity of the fitting when calculating the film density was 0.013 in Example 2 and 0.012 in Comparative Example 2.

次に、実施例1と同様に、実施例2及び比較例2の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜について、透過率、反射率及び位相差を測定した。
その結果、実施例2の波長365nmにおける透過率は5.1%であり、実施例2の波長365nmにおける位相差は182.0度であり、実施例2の反射率スペクトルは、実施例1と略同様であった。
一方、比較例2の波長365nmにおける透過率は5.4%であり、比較例2の波長365nmにおける位相差は181.5度であり、比較例2の反射率スペクトルは、実施例1と略同様であった。
Next, in the same manner as in Example 1, the transmittance, the reflectance, and the phase difference of the phase shift films of the phase shift mask blanks of Example 2 and Comparative Example 2 were measured.
As a result, the transmittance at a wavelength of 365 nm in Example 2 was 5.1%, the phase difference at a wavelength of 365 nm in Example 2 was 182.0 degrees, and the reflectance spectrum of Example 2 was the same as that of Example 1. It was almost the same.
On the other hand, the transmittance of Comparative Example 2 at a wavelength of 365 nm is 5.4%, the phase difference of Comparative Example 2 at a wavelength of 365 nm is 181.5 degrees, and the reflectance spectrum of Comparative Example 2 is substantially the same as that of Example 1. It was similar.

B.位相シフトマスク及びその製造方法
上述のようにして製造された実施例2及び比較例2の位相シフトマスクブランクを用いて、実施例1と同様に、実施例2及び比較例2の位相シフトマスクを製造した。
B. Phase shift mask and manufacturing method thereof Using the phase shift mask blanks of Example 2 and Comparative example 2 manufactured as described above, the phase shift masks of Example 2 and Comparative example 2 were formed in the same manner as in Example 1. Manufactured.

このようにして、透明基板2の上に、VUV照射処理を受けた位相シフト膜3をパターニングした位相シフト膜パターン3´が形成された実施例2の位相シフトマスク30(透明基板/位相シフト膜パターン)を得た。
一方、実施例2と同様の方法で、透明基板2の上に、VUV照射処理を受けた位相シフト膜をパターニングした位相シフト膜パターンが形成された比較例2の位相シフトマスク(透明基板/位相シフト膜パターン)を得た。
In this manner, the phase shift mask 30 (transparent substrate / phase shift film) of the second embodiment in which the phase shift film pattern 3 ′ obtained by patterning the phase shift film 3 subjected to the VUV irradiation process is formed on the transparent substrate 2. Pattern).
On the other hand, in the same manner as in Example 2, the phase shift mask of Comparative Example 2 in which a phase shift film pattern obtained by patterning a phase shift film subjected to a VUV irradiation process was formed on the transparent substrate 2 (transparent substrate / phase Shift film pattern).

実施例2及び比較例2の位相シフトマスクの位相シフト膜パターンのエッジ部分の被エッチング断面を、レジスト膜パターンの剥離前に、走査型電子顕微鏡により観察した。   The cross sections to be etched at the edge portions of the phase shift film patterns of the phase shift masks of Example 2 and Comparative Example 2 were observed with a scanning electron microscope before the resist film pattern was stripped.

図16に示す実施例2のエッジ部分の被エッチング断面のレジスト界面角度は90度であり、透明基板界面角度は90度であり、テーパー下面長さは0nmであり、断面角度(θ)は90度であった。
この結果から明らかなように、実施例2における被エッチング断面は、実施例1における被エッチング断面よりも更に大きな断面角度(θ)を有し、より垂直断面形状に近いことが分かった。つまり、VUV照射処理によって、エッジ部分の被エッチング断面の断面角度(θ)が大きくなる。
The resist interface angle of the etched section of the edge portion of Example 2 shown in FIG. 16 is 90 degrees, the transparent substrate interface angle is 90 degrees, the length of the tapered lower surface is 0 nm, and the cross-sectional angle (θ) is 90 degrees. Degree.
As is clear from this result, the cross section to be etched in Example 2 had a larger cross-sectional angle (θ) than the cross section to be etched in Example 1, and was closer to a vertical cross-sectional shape. That is, the VUV irradiation process increases the cross-sectional angle (θ) of the cross-section to be etched at the edge portion.

図17に示す比較例2のエッジ部分の被エッチング断面のレジスト界面角度は130度であり、透明基板界面角度は50度であり、テーパー下面長さは80nmであり、断面角度(θ)は50度であった。
この結果から明らかなように、比較例2における被エッチング断面は、比較例1における被エッチング断面よりも大きな断面角度(θ)を有し、テーパー下面長さが短くなり、若干、垂直断面形状に近づくことが分かった。つまり、VUV照射処理によって、エッジ部分の被エッチング断面の断面角度(θ)が大きくなる。
The resist interface angle of the etched section of the edge portion of Comparative Example 2 shown in FIG. 17 is 130 degrees, the transparent substrate interface angle is 50 degrees, the taper lower surface length is 80 nm, and the cross-sectional angle (θ) is 50 degrees. Degree.
As is clear from this result, the cross section to be etched in Comparative Example 2 has a larger cross-sectional angle (θ) than the cross section to be etched in Comparative Example 1, the length of the tapered lower surface is shorter, and the cross section is slightly vertical. I found it approaching. That is, the VUV irradiation process increases the cross-sectional angle (θ) of the cross-section to be etched at the edge portion.

次に、実施例2及び比較例2の位相シフトマスクの位相シフト膜パターンのCDばらつきを、実施例1と同様に、測定した。
実施例2のCDばらつきは0.059μmと良好であった。この結果から明らかなように、実施例2のCDばらつきは、VUV照射工程を受けていない実施例1のCDばらつきよりも更に小さいことが分かった。
一方、比較例2のCDばらつきは0.156μmとなった。この結果から明らかなように、比較例2のCDばらつきは、VUV照射工程を受けていない比較例1のCDばらつきより小さいが、スパッタガスの川下供給条件の実施例1及び2のCDばらつきよりも格段に大きいことが分かった。
Next, CD variations of the phase shift film patterns of the phase shift masks of Example 2 and Comparative Example 2 were measured as in Example 1.
The CD variation of Example 2 was as good as 0.059 μm. As is clear from these results, it was found that the CD variation of Example 2 was even smaller than the CD variation of Example 1 which was not subjected to the VUV irradiation step.
On the other hand, the CD variation of Comparative Example 2 was 0.156 μm. As is clear from the results, the CD variation of Comparative Example 2 is smaller than the CD variation of Comparative Example 1 not subjected to the VUV irradiation step, but is smaller than the CD variation of Examples 1 and 2 in the downstream supply condition of the sputtering gas. It turned out to be much larger.

次に、実施例1と同様に、波長365nmにおける光強度分布曲線(透過率プロファイル)を検討した。
実施例2の光強度分布曲線は、比較例2と比べて、コンタクトホール中心に鋭いピーク強度をもち、パターン境界部分では、光強度変化が大きく、パターン境界部分の外側の周辺領域では、光強度変化が小さいことを示していた。したがって、実施例2の位相シフトマスクでは、比較例2と比べて、強い光強度傾斜を示し、解像度が高いことが分かった。
Next, as in Example 1, a light intensity distribution curve (transmittance profile) at a wavelength of 365 nm was examined.
The light intensity distribution curve of Example 2 has a sharper peak intensity at the center of the contact hole as compared with Comparative Example 2, and has a large change in light intensity at the pattern boundary portion, and a light intensity change in a peripheral region outside the pattern boundary portion. The change was small. Therefore, it was found that the phase shift mask of Example 2 exhibited a higher light intensity gradient and higher resolution than Comparative Example 2.

実施例3及び比較例3.
実施例3及び比較例3では、位相シフト膜3(材料:CrON)を有する位相シフトマスクブランク及びこの位相シフトマスクブランクを用いて製造される位相シフトマスクについて説明する。
尚、実施例3の位相シフトマスクブランク1は、その位相シフト膜3を、実施例1と同様に、スパッタガスの川下供給条件で成膜して製造されるのに対し、比較例3の位相シフトマスクブランクは、その位相シフト膜を、比較例1と同様に、スパッタガスの川上供給条件で成膜して製造される点で、両者は異なる。
Example 3 and Comparative Example 3.
In Example 3 and Comparative Example 3, a phase shift mask blank having the phase shift film 3 (material: CrON) and a phase shift mask manufactured using the phase shift mask blank will be described.
The phase shift mask blank 1 of the third embodiment is manufactured by forming the phase shift film 3 under the downstream supply condition of the sputtering gas in the same manner as in the first embodiment. The shift mask blank differs from the shift mask blank in that the phase shift film is manufactured by forming the phase shift film under the upstream supply condition of the sputtering gas, as in Comparative Example 1.

A.位相シフトマスクブランク及びその製造方法
透明基板2として、実施例1と同じサイズの合成石英ガラス基板を準備した。
その後、透明基板2を図2に示すインライン型スパッタリング装置11に導入し、透明基板2の主表面上にクロム酸化窒化物(CrON)からなる位相シフト膜3(膜厚157nm)を1回成膜にて形成して位相シフトマスクブランク1を得た。
位相シフト膜3は、クロムからなる第1スパッタターゲット13の川下側の第2ガス導入口GA12から、アルゴン(Ar)ガスと一酸化窒素(NO)ガスを含む混合ガス(Ar:46sccm、NO:50sccm)を導入し、スパッタパワーを3.5kwとし、透明基板2の搬送速度を400mm/分として反応性スパッタリングにより、1回成膜にて透明基板2上に成膜した。
A. Phase Shift Mask Blank and Manufacturing Method Thereof As a transparent substrate 2, a synthetic quartz glass substrate having the same size as in Example 1 was prepared.
Thereafter, the transparent substrate 2 is introduced into the in-line type sputtering apparatus 11 shown in FIG. 2, and a phase shift film 3 (157 nm thick) made of chromium oxynitride (CrON) is formed once on the main surface of the transparent substrate 2. To obtain a phase shift mask blank 1.
The phase shift film 3 is supplied from a second gas inlet GA12 downstream of the first sputter target 13 made of chromium from a mixed gas containing argon (Ar) gas and nitric oxide (NO) gas (Ar: 46 sccm, NO: (50 sccm) was introduced, the sputtering power was set to 3.5 kw, the transport speed of the transparent substrate 2 was set to 400 mm / min, and one film was formed on the transparent substrate 2 by reactive sputtering.

一方、比較例3では、位相シフト膜形成工程において、図2に示すスパッタリング装置11の、クロムからなる第1スパッタターゲット13の川上側に配置された第1ガス導入口GA11から、実施例3と同じ成分の混合ガスを導入し、スパッタパワーを7.85kwとした。これ以外の成膜条件は、実施例3と同様にして、1回成膜にて位相シフト膜3(膜厚157nm)を形成し、比較例3の位相シフトマスクブランクを得た。   On the other hand, in Comparative Example 3, in the phase shift film forming step, the sputtering apparatus 11 shown in FIG. A mixed gas of the same components was introduced, and the sputtering power was 7.85 kw. The other film forming conditions were the same as in Example 3, and the phase shift film 3 (film thickness: 157 nm) was formed by a single film formation to obtain the phase shift mask blank of Comparative Example 3.

実施例3及び比較例3の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜について、XPSによる深さ方向の組成分析を行ったところ、実施例3及び比較例3のいずれにおいても、深さ方向の各元素(Cr,O,N)の含有量は、主層内では略一定であり、最表面層及び透明基板2に近い界面領域では、実施例1と同様の傾向で変化することが分かった。   The composition of the phase shift films of the phase shift mask blanks of Example 3 and Comparative Example 3 in the depth direction was analyzed by XPS. In each of Example 3 and Comparative Example 3, each element in the depth direction ( It was found that the content of (Cr, O, N) was substantially constant in the main layer, and changed in the same manner as in Example 1 in the outermost layer and the interface region near the transparent substrate 2.

次に、実施例1と同様に、実施例3及び比較例3の位相シフト膜3の屈折率(n)、消衰係数(k)の値を分光エリプソメータで測定した。尚、実施例3のMSEは4.458であり、比較例3のMSEは4.500であった。   Next, as in Example 1, the values of the refractive index (n) and the extinction coefficient (k) of the phase shift films 3 of Example 3 and Comparative Example 3 were measured with a spectroscopic ellipsometer. The MSE of Example 3 was 4.458, and the MSE of Comparative Example 3 was 4.500.

次に、実施例1と同様に、実施例3及び比較例3の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜について、屈折率、透過率、反射率及び位相差を測定した。
その結果、実施例3のi線(波長365nm)における主層上部の屈折率は2.42であり、主層下部の屈折率は2.56であった。実施例3の波長365nmにおける透過率は5.6%であり、実施例3の波長365nmにおける位相差は179度であり、実施例3の反射率スペクトルは、実施例1と略同様であった。
一方、比較例3のi線(波長365nm)における主層上部の屈折率は2.61であり、主層下部の屈折率は2.49であった。比較例3の波長365nmにおける透過率は6.0%であり、比較例3の波長365nmにおける位相差は178度であり、比較例3の反射率スペクトルは、実施例3と略同様であった。
Next, in the same manner as in Example 1, the refractive index, the transmittance, the reflectance, and the phase difference of the phase shift films of the phase shift mask blanks of Example 3 and Comparative Example 3 were measured.
As a result, the refractive index of the upper portion of the main layer was 2.42 and the refractive index of the lower portion of the main layer was 2.56 at the i-line (wavelength 365 nm) in Example 3. The transmittance at a wavelength of 365 nm in Example 3 was 5.6%, the phase difference at a wavelength of 365 nm in Example 3 was 179 degrees, and the reflectance spectrum of Example 3 was substantially the same as that of Example 1. .
On the other hand, the refractive index of the upper part of the main layer at the i-line (wavelength 365 nm) of Comparative Example 3 was 2.61 and the refractive index of the lower part of the main layer was 2.49. The transmittance of Comparative Example 3 at a wavelength of 365 nm was 6.0%, the phase difference of Comparative Example 3 at a wavelength of 365 nm was 178 degrees, and the reflectance spectrum of Comparative Example 3 was substantially the same as that of Example 3. .

実施例3及び比較例3の位相シフトマスクブランクの位相シフト膜の最表面について、実施例1と同様に、X線反射率分析法(XRR)により膜密度を測定したところ、実施例3の最表面の膜密度は1.84g/cmであり、比較例3の最表面の膜密度は1.82g/cmであった。尚、膜密度を算出した際のフィッティングの妥当性を示す数値指標Fit Rは、実施例3は0.011であり、比較例3は0.013であった。 The film density of the outermost surfaces of the phase shift films of the phase shift mask blanks of Example 3 and Comparative Example 3 was measured by X-ray reflectivity analysis (XRR) in the same manner as in Example 1. film density of the surface was 1.84 g / cm 3, the film density of the outermost surface of Comparative example 3 was 1.82 g / cm 3. The numerical index Fit R indicating the validity of the fitting when calculating the film density was 0.011 in Example 3 and 0.013 in Comparative Example 3.

B.位相シフトマスク及びその製造方法
上述のようにして製造された実施例3及び比較例3の位相シフトマスクブランクを用いて、実施例1と同様に、実施例3及び比較例3の位相シフトマスクを製造した。
B. Phase shift mask and manufacturing method thereof Using the phase shift mask blanks of Example 3 and Comparative example 3 manufactured as described above, the phase shift masks of Example 3 and Comparative example 3 were manufactured in the same manner as in Example 1. Manufactured.

このようにして、透明基板2の上に、スパッタガスの川下供給条件で成膜し、VUV照射工程を受けずに得られた位相シフト膜3をパターニングした位相シフト膜パターン3´が形成された実施例3の位相シフトマスク30(透明基板/位相シフト膜パターン)を得た。
一方、透明基板2の上に、スパッタガスの川上供給条件で成膜し、VUV照射工程を受けずに得られた位相シフト膜をパターニングした位相シフト膜パターンが形成された比較例3の位相シフトマスク(透明基板/位相シフト膜パターン)を得た。
In this manner, a phase shift film pattern 3 ′ was formed on the transparent substrate 2 under the conditions of the downstream supply of the sputtering gas, and the phase shift film 3 obtained by not subjecting to the VUV irradiation step was patterned. A phase shift mask 30 (transparent substrate / phase shift film pattern) of Example 3 was obtained.
On the other hand, the phase shift film of Comparative Example 3 was formed on the transparent substrate 2 under the upstream supply condition of the sputtering gas, and the phase shift film pattern was formed by patterning the phase shift film obtained without receiving the VUV irradiation step. A mask (transparent substrate / phase shift film pattern) was obtained.

実施例3及び比較例3の位相シフトマスクの位相シフト膜パターンのエッジ部分の被エッチング断面を、レジスト膜パターンの剥離前に、走査型電子顕微鏡により観察した。   Before the resist film pattern was peeled off, the cross sections to be etched at the edges of the phase shift film patterns of the phase shift masks of Example 3 and Comparative Example 3 were observed with a scanning electron microscope.

実施例3のエッジ部分の被エッチング断面のレジスト界面角度は105度であり、透明基板界面角度は45度であり、テーパー下面長さは65nmであり、断面角度(θ)は75度であった。
一方、比較例3のエッジ部分の被エッチング断面のレジスト界面角度は140度であり、透明基板界面角度は40度であり、テーパー下面長さは150nmであり、断面角度(θ)は40度であった。
これらの結果から明らかなように、実施例3における被エッチング断面は、比較例3における被エッチング断面よりも格段に大きな断面角度(θ)を有し、比較例3の断面形状は、実施例3より長い裾を引くテーパー形状になることが分かった。
In Example 3, the resist interface angle of the cross section to be etched at the edge portion was 105 degrees, the transparent substrate interface angle was 45 degrees, the length of the tapered lower surface was 65 nm, and the cross section angle (θ) was 75 degrees. .
On the other hand, the resist interface angle of the cross section to be etched at the edge portion of Comparative Example 3 was 140 degrees, the transparent substrate interface angle was 40 degrees, the length of the tapered lower surface was 150 nm, and the cross section angle (θ) was 40 degrees. there were.
As is clear from these results, the cross section to be etched in Example 3 has a significantly larger cross section angle (θ) than the cross section to be etched in Comparative Example 3, and the cross sectional shape of Comparative Example 3 is It turns out that it becomes a taper shape which pulls a longer hem.

次に、実施例3及び比較例3の位相シフトマスクの位相シフト膜パターンのCDばらつきを、実施例1と同様に、測定した。
実施例3のCDばらつきは0.106μmと良好であったのに対し、比較例3のCDばらつきは0.175μmであった。
Next, CD variations of the phase shift film patterns of the phase shift masks of Example 3 and Comparative Example 3 were measured as in Example 1.
The CD variation of Example 3 was as good as 0.106 μm, whereas the CD variation of Comparative Example 3 was 0.175 μm.

次に、実施例1と同様に、波長365nmにおける光強度分布曲線(透過率プロファイル)を検討した。
実施例3の光強度分布曲線は、比較例3と比べて、コンタクトホール中心に鋭いピーク強度をもち、パターン境界部分では、光強度変化が大きく、パターン境界部分の外側の周辺領域では、光強度変化が小さいことを示していた。したがって、実施例3の位相シフトマスクでは、比較例3と比べて、強い光強度傾斜を示し、高い解像度を示すことが分かった。
Next, as in Example 1, a light intensity distribution curve (transmittance profile) at a wavelength of 365 nm was examined.
The light intensity distribution curve of Example 3 has a sharp peak intensity at the center of the contact hole as compared with Comparative Example 3, a large change in light intensity at a pattern boundary portion, and a large light intensity change in a peripheral region outside the pattern boundary portion. The change was small. Therefore, it was found that the phase shift mask of Example 3 exhibited a higher light intensity gradient and higher resolution than Comparative Example 3.

実施例4.
実施例4では、実施例3と同様に、CrONを構成材料とし、且つ、実施例2と同様に、VUV照射処理を受けた位相シフト膜3を有する位相シフトマスクブランク及びこの位相シフトマスクブランクを用いて製造される位相シフトマスクについて説明する。
Embodiment 4. FIG.
In the fourth embodiment, as in the third embodiment, the phase shift mask blank including CrON as a constituent material and having the phase shift film 3 subjected to the VUV irradiation treatment, as in the second embodiment, and the phase shift mask blank A phase shift mask manufactured using the method will be described.

A.位相シフトマスクブランク及びその製造方法
透明基板2として、実施例1と同じサイズの合成石英ガラス基板を準備した。
その後、透明基板2を図2に示すインライン型スパッタリング装置11に導入し、透明基板2の主表面上にクロム酸化窒化物(CrON)からなる位相シフト膜3(膜厚157nm)を1回成膜にて形成して位相シフトマスクブランク1を得た。
位相シフト膜3は、クロムからなる第1スパッタターゲット13の川下側の第2ガス導入口GA12から、アルゴン(Ar)ガスと一酸化窒素(NO)ガスを含む混合ガス(Ar:46sccm、NO:70sccm)を導入し、スパッタパワーを8.0kwとし、透明基板2の搬送速度を400mm/分として反応性スパッタリングにより、透明基板2上に成膜した。
その後、位相シフト膜3の最表面に対するVUV照射処理を、実施例2と同様の照射条件で行った。
A. Phase Shift Mask Blank and Manufacturing Method Thereof As a transparent substrate 2, a synthetic quartz glass substrate having the same size as in Example 1 was prepared.
Thereafter, the transparent substrate 2 is introduced into the in-line type sputtering apparatus 11 shown in FIG. 2, and a phase shift film 3 (157 nm thick) made of chromium oxynitride (CrON) is formed once on the main surface of the transparent substrate 2. To obtain a phase shift mask blank 1.
The phase shift film 3 is supplied from a second gas inlet GA12 downstream of the first sputter target 13 made of chromium from a mixed gas containing argon (Ar) gas and nitrogen monoxide (NO) gas (Ar: 46 sccm, NO: 70 sccm), the sputtering power was set to 8.0 kW, and the transport speed of the transparent substrate 2 was set to 400 mm / min.
After that, VUV irradiation processing was performed on the outermost surface of the phase shift film 3 under the same irradiation conditions as in Example 2.

このようにして、透明基板2上に、VUV照射処理を受けた位相シフト膜3が形成された位相シフトマスクブランク1を得た。   Thus, the phase shift mask blank 1 in which the phase shift film 3 subjected to the VUV irradiation treatment was formed on the transparent substrate 2 was obtained.

実施例4の位相シフトマスクブランク1の位相シフト膜3について、XPSによる深さ方向の組成分析を行ったところ、深さ方向の各元素(Cr,O,N)の含有量は、実施例3と同様の変化傾向を示すことが分かった。   The composition of the phase shift film 3 of the phase shift mask blank 1 of Example 4 in the depth direction was analyzed by XPS. As a result, the content of each element (Cr, O, N) in the depth direction was determined. It turned out that it shows the same change tendency as.

次に、実施例1と同様に、実施例3の位相シフト膜3の屈折率(n)、消衰係数(k)の値を分光エリプソメータで測定した。尚、実施例4のMSEは4.489であった。   Next, as in Example 1, the values of the refractive index (n) and the extinction coefficient (k) of the phase shift film 3 of Example 3 were measured with a spectroscopic ellipsometer. The MSE of Example 4 was 4.489.

次に、実施例1と同様に、実施例4の位相シフトマスクブランク1の位相シフト膜3について、屈折率、透過率、反射率及び位相差を測定した。
その結果、実施例4のi線(波長365nm)における主層上部の屈折率は2.45であり、主層下部の屈折率は2.53であった。実施例4の波長365nmにおける透過率は5.7%であり、実施例4の波長365nmにおける位相差は179度であり、実施例4の反射率スペクトルは、実施例3と略同様であった。
Next, similarly to Example 1, the refractive index, transmittance, reflectance, and phase difference of the phase shift film 3 of the phase shift mask blank 1 of Example 4 were measured.
As a result, the refractive index of the upper part of the main layer was 2.45 and the refractive index of the lower part of the main layer was 2.53 at the i-line (wavelength 365 nm) in Example 4. The transmittance at a wavelength of 365 nm of Example 4 was 5.7%, the phase difference at a wavelength of 365 nm of Example 4 was 179 degrees, and the reflectance spectrum of Example 4 was substantially the same as that of Example 3. .

実施例4の位相シフトマスクブランク1の位相シフト膜3の最表面について、実施例1と同様に、X線反射率分析法(XRR)により膜密度を測定したところ、その最表面の膜密度は、2.19g/cmであった。尚、膜密度を算出した際のフィッティングの妥当性を示す数値指標Fit Rは、実施例4は0.013であった。 The film density of the outermost surface of the phase shift film 3 of the phase shift mask blank 1 of Example 4 was measured by X-ray reflectivity analysis (XRR) in the same manner as in Example 1, and the film density of the outermost surface was , 2.19 g / cm 3 . The numerical index Fit R indicating the validity of the fitting when calculating the film density was 0.013 in Example 4.

B.位相シフトマスク及びその製造方法
実施例1と同様の方法により、透明基板2上に、VUV照射処理を受けた位相シフト膜3をパターニングした位相シフト膜パターン3´が形成された位相シフトマスク30を得た。
B. Phase Shift Mask and Manufacturing Method Thereof A phase shift mask 30 having a phase shift film pattern 3 ′ formed by patterning the phase shift film 3 subjected to the VUV irradiation process on the transparent substrate 2 is formed by the same method as in the first embodiment. Obtained.

実施例4の位相シフトマスク30の位相シフト膜パターン3´のエッジ部分の被エッチング断面を、レジスト膜パターン5´の剥離前に、走査型電子顕微鏡により観察した。
その結果、実施例4のエッジ部分の被エッチング断面のレジスト界面角度は90度であり、透明基板界面角度は90度であり、テーパー下面長さは0nmであり、断面角度(θ)は90度であった。つまり、CrONを構成材料とし、VUV照射処理を受けた実施例4の位相シフト膜パターン3´の被エッチング断面は、CrONを構成材料とし、VUV照射工程を受けていない実施例3の位相シフト膜パターン3´の被エッチング断面と同様に、裾が全くなく、完全に垂直断面形状になった。
The cross section to be etched of the edge portion of the phase shift film pattern 3 'of the phase shift mask 30 of Example 4 was observed by a scanning electron microscope before the resist film pattern 5' was peeled off.
As a result, in Example 4, the resist interface angle of the cross section to be etched at the edge portion was 90 degrees, the transparent substrate interface angle was 90 degrees, the taper lower surface length was 0 nm, and the cross section angle (θ) was 90 degrees. Met. In other words, the cross section to be etched of the phase shift film pattern 3 ′ of Example 4 using CrON as a constituent material and subjected to the VUV irradiation treatment is the phase shift film of Example 3 using CrON as the constituent material and not subjected to the VUV irradiation step. Similar to the cross section to be etched of the pattern 3 ', there was no skirt at all, and the cross section was completely vertical.

次に、実施例4の位相シフトマスク30の位相シフト膜パターンのCDばらつきを、実施例1と同様に、測定した。
CDばらつきは0.062μmと良好であった。
Next, CD variation of the phase shift film pattern of the phase shift mask 30 of Example 4 was measured in the same manner as in Example 1.
The CD variation was as good as 0.062 μm.

次に、実施例1と同様に、波長365nmにおける光強度分布曲線(透過率プロファイル)を検討した。
実施例4の光強度分布曲線は、実施例2の位相シフトマスクと同様に強い光強度傾斜を示し、解像度が高いことが分かった。
Next, as in Example 1, a light intensity distribution curve (transmittance profile) at a wavelength of 365 nm was examined.
The light intensity distribution curve of Example 4 showed a strong light intensity gradient similarly to the phase shift mask of Example 2, indicating that the resolution was high.

尚、上述の実施例では、透明基板2上に形成する位相シフト膜3を単層膜とした位相シフトマスクブランク1の例を挙げて説明したが、これに限られない。位相シフト膜3を同一材料からなる2層構造、3層構造、4層構造等の積層膜であっても、上記実施例と同様の効果を奏する。
また、上述の実施例では、透明基板2上に位相シフト膜3のみを形成した位相シフトマスクブランク1、及び透明基板2上に位相シフト膜パターン3´のみを形成した位相シフトマスク30の例を説明したが、これに限られない。透明基板2上に遮光膜パターン4´及び位相シフト膜3を有する位相シフトマスクブランク10(図4参照)の場合でも、透明基板2上に位相シフト膜3及びレジスト膜5を有する位相シフトマスクブランク(図5(b)参照)の場合でも、透明基板2上に遮光膜パターン4´及び位相シフト膜パターン3´を有する位相シフトマスク31(図6(e)参照)でも、上記実施例と同様の効果を奏する。
また、透明基板2上に位相シフト膜3と遮光膜4を有する位相シフトマスクブランク(図示せず)において、位相シフト膜3上に形成する遮光膜4を、遮光層、遮光層及び反射防止層の積層構造としてもよい。
In the above-described embodiment, the example of the phase shift mask blank 1 in which the phase shift film 3 formed on the transparent substrate 2 is a single-layer film has been described, but the present invention is not limited to this. Even if the phase shift film 3 is a laminated film having the same material, such as a two-layer structure, a three-layer structure, and a four-layer structure, the same effects as those of the above embodiment can be obtained.
In the above-described embodiment, the phase shift mask blank 1 in which only the phase shift film 3 is formed on the transparent substrate 2 and the phase shift mask 30 in which only the phase shift film pattern 3 ′ is formed on the transparent substrate 2 are described. Although described, it is not limited to this. Even in the case of the phase shift mask blank 10 (see FIG. 4) having the light shielding film pattern 4 ′ and the phase shift film 3 on the transparent substrate 2, the phase shift mask blank having the phase shift film 3 and the resist film 5 on the transparent substrate 2 In the case of (see FIG. 5B), the phase shift mask 31 having the light-shielding film pattern 4 ′ and the phase shift film pattern 3 ′ on the transparent substrate 2 (see FIG. 6E) is similar to the above embodiment. Has the effect of
Further, in a phase shift mask blank (not shown) having the phase shift film 3 and the light shielding film 4 on the transparent substrate 2, the light shielding film 4 formed on the phase shift film 3 is replaced by a light shielding layer, a light shielding layer, and an anti-reflection layer. May be used.

また、上述の実施例では、表示装置製造用の位相シフトマスクブランクや、表示装置製造用の位相シフトマスクの例を説明したが、これに限られない。本発明の位相シフトマスクブランクや位相シフトマスクは、半導体装置製造用、MEMS(微小電気機械システム)製造用、プリント基板用等にも適用できる。
また、上述の実施例では、透明基板のサイズが、8092サイズ(800mm×920mm)の例を説明したが、これに限られず、他のサイズであってもよい。表示装置製造用の位相シフトマスクブランクの場合、大型の透明基板が使用され、該透明基板のサイズは、一辺の長さが、10インチ以上であるが、表示装置製造用の位相シフトマスクブランクに使用する透明基板のサイズは、例えば、330mm×450mm以上2280mm×3130mm以下である。
また、半導体装置製造用、MEMS製造用、プリント基板用の位相シフトマスクブランクの場合、小型の透明基板が使用され、該透明基板のサイズは、一辺の長さが9インチ以下である。上記用途の位相シフトマスクブランクに使用する透明基板のサイズは、例えば、63.1mm×63.1mm以上228.6mm×228.6mm以下である。通常、半導体製造用、MEMS製造用は、6025サイズ(152mm×152mm)や5009サイズ(126.6mm×126.6mm)が使用され、プリント基板用は、7012サイズ(177.4mm×177.4mm)や、9012サイズ(228.6mm×228.6mm)が使用される。
Further, in the above-described embodiments, examples of the phase shift mask blank for manufacturing the display device and the example of the phase shift mask for manufacturing the display device have been described. However, the present invention is not limited to this. The phase shift mask blank and the phase shift mask of the present invention can be applied to semiconductor device manufacturing, MEMS (microelectromechanical system) manufacturing, printed circuit board, and the like.
Further, in the above-described embodiment, an example is described in which the size of the transparent substrate is 8092 size (800 mm × 920 mm). However, the size is not limited to this and may be another size. In the case of a phase shift mask blank for manufacturing a display device, a large transparent substrate is used, and the size of the transparent substrate has a side length of 10 inches or more. The size of the transparent substrate used is, for example, not less than 330 mm × 450 mm and not more than 2280 mm × 3130 mm.
Further, in the case of a phase shift mask blank for semiconductor device manufacturing, MEMS manufacturing, and printed circuit board, a small transparent substrate is used, and the size of the transparent substrate is 9 inches or less on one side. The size of the transparent substrate used for the phase shift mask blank for the above application is, for example, 63.1 mm × 63.1 mm or more and 228.6 mm × 228.6 mm or less. Usually, 6025 size (152 mm × 152 mm) or 5009 size (126.6 mm × 126.6 mm) is used for semiconductor manufacturing and MEMS manufacturing, and 7012 size (177.4 mm × 177.4 mm) for printed circuit boards. Alternatively, a 9012 size (228.6 mm × 228.6 mm) is used.

1、10 位相シフトマスクブランク、 2 透明基板、 3 位相シフト膜、
3a 主層、 3b 最表面層、 4 遮光膜、 5 レジスト膜、 3´ 位相シフト膜パターン、
4´ 遮光膜パターン、 5´ レジスト膜パターン、
F 被エッチング断面、 C1,C2 交点、 T 膜厚、 θ 断面角度、
11 スパッタリング装置、 LL 搬入チャンバー、
SP1 第1スパッタチャンバー、 BU バッファーチャンバー、
SP2 第2スパッタチャンバー、 ULL 搬出チャンバー、
13 第1スパッタターゲット、 GA11 第1ガス導入口、
GA12 第2ガス導入口、 14 第2スパッタターゲット、
GA21 第3ガス導入口、 GA22 第4ガス導入口、
15 第3スパッタターゲット、 GA31 第5ガス導入口、
GA32 第6ガス導入口、 30、31 位相シフトマスク。
1, 10 phase shift mask blank, 2 transparent substrate, 3 phase shift film,
3a main layer, 3b outermost layer, 4 light shielding film, 5 resist film, 3 'phase shift film pattern,
4 'light-shielding film pattern, 5' resist film pattern,
F section to be etched, C1, C2 intersection, T film thickness, θ section angle,
11 sputtering equipment, LL loading chamber,
SP1 first sputter chamber, BU buffer chamber,
SP2 2nd sputter chamber, UL unloading chamber,
13 first sputter target, GA11 first gas inlet,
GA12 second gas inlet, 14 second sputter target,
GA21 third gas inlet, GA22 fourth gas inlet,
15 third sputter target, GA31 fifth gas inlet,
GA32 sixth gas inlet, 30, 31 phase shift mask.

Claims (7)

透明基板上にクロムと酸素と窒素とを含有する位相シフト膜が形成された位相シフトマスクブランクであって、
前記位相シフト膜は、クロムと酸素と窒素と炭素からなる材料であって、膜深さ方向の各元素の組成比が、クロムの変動幅がクロムの中心的な含有量に対して±5.0原子%、酸素の変動幅が酸素の中心的な含有量に対して±6.5原子%、窒素の変動幅が窒素の中心的な含有量に対して±4.5原子%、炭素の変動幅が炭素の中心的な含有量に対して±4.0原子%以内である主層と、当該主層の表面酸化層である最表面層と、を有し、
前記最表面層は、膜表面側に向かって酸素の含有量が多くなっており、 その膜密度は、2.0g/cm 以上であって、
分光エリプソメーターによる前記最表面層側の前記主層上部の波長365nmにおける屈折率は、前記透明基板側の前記主層下部の波長365nmにおける屈折率よりも小さいことを特徴とする位相シフトマスクブランク。
A phase shift mask blank in which a phase shift film containing chromium, oxygen, and nitrogen is formed on a transparent substrate,
The phase shift film is made of a material composed of chromium, oxygen, nitrogen, and carbon, and the composition ratio of each element in the film depth direction is such that the fluctuation range of chromium is ± 5. 0 atomic%, the fluctuation range of oxygen is ± 6.5 atomic% with respect to the central content of oxygen, the fluctuation range of nitrogen is ± 4.5 atomic% with respect to the central content of nitrogen , A main layer whose variation width is within ± 4.0 atomic% with respect to a central content of carbon, and a top surface layer which is a surface oxide layer of the main layer;
In the outermost surface layer, the oxygen content increases toward the film surface side, and the film density is 2.0 g / cm 3 or more,
A phase shift mask blank, wherein a refractive index at a wavelength of 365 nm above the main layer on the outermost surface layer side by a spectral ellipsometer is smaller than a refractive index at a wavelength of 365 nm below the main layer on the transparent substrate side.
前記主層下部の波長365nmにおける屈折率は2.50以上であり、且つ、前記主層上部の波長365nmにおける屈折率は、2.45以下であることを特徴とする請求項1記載の位相シフトマスクブランク。   2. The phase shift according to claim 1, wherein the refractive index at a wavelength of 365 nm below the main layer is 2.50 or more, and the refractive index at a wavelength of 365 nm above the main layer is 2.45 or less. Mask blank. 前記主層上部の波長365nmにおける屈折率と前記主層下部の波長365nmにおける屈折率との差が、0.05以上0.25以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の位相シフトマスクブランク。   3. The phase shift according to claim 1, wherein a difference between a refractive index at a wavelength of 365 nm above the main layer and a refractive index at a wavelength of 365 nm below the main layer is 0.05 or more and 0.25 or less. Mask blank. ロムが35原子%以上60原子%以下、酸素が15原子%以上45原子%以下、窒素が5原子%以上25原子%以下、炭素が2原子%以上15原子%以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の位相シフトマスクブランク。 Chrome 35 atomic% to 60 atomic% of chromium, 15 atomic% to 45 atomic%, nitrogen 25 atom% 5 atom% or less, and wherein the carbon is 15 atomic% or less 2 atomic% or more The phase shift mask blank according to any one of claims 1 to 3 . 透明基板上にクロムと酸素と窒素とを含有する位相シフト膜をインライン型スパッタリング装置によるスパッタリング法により形成する位相シフトマスクブランクの製造方法であって、
前記位相シフト膜は、クロムと酸素と窒素と炭素からなる主層と、表面酸化の最表面層と、を有し、
前記主層の膜深さ方向の各元素の組成比は、クロムの変動幅がクロムの中心的な含有量に対して±5.0原子%、酸素の変動幅が酸素の中心的な含有量に対して±6.5原子%、窒素の変動幅が窒素の中心的な含有量に対して±4.5原子%、炭素の変動幅が炭素の中心的な含有量に対して±4.0原子%以内であって、
前記主層の成膜は、クロムを含むスパッタターゲットを使用し、不活性ガスと、二酸化炭素(CO)ガスと窒素(N)ガスの活性ガスを含む混合ガスによる反応性スパッタリングにおいて、前記混合ガスを、前記スパッタターゲットの近傍における前記透明基板の搬送方向の、該スパッタターゲットに対して川下側より供給して行い、
分光エリプソメーターによる前記最表面層側の前記主層上部の波長365nmにおける屈折率が、前記透明基板側の前記主層下部の波長365nmにおける屈折率よりも小さくなるようにすることを特徴とする位相シフトマスクブランクの製造方法。
A method for producing a phase shift mask blank in which a phase shift film containing chromium, oxygen, and nitrogen is formed on a transparent substrate by a sputtering method using an inline-type sputtering apparatus,
The phase shift film has a main layer made of chromium, oxygen, nitrogen, and carbon, and an outermost surface layer of surface oxidation,
The composition ratio of each element in the film depth direction of the main layer is such that the variation range of chromium is ± 5.0 atomic% with respect to the central content of chromium, and the variation range of oxygen is the central content of oxygen. ± 6.5 atomic%, the fluctuation range of nitrogen ± 4.5 atomic% with respect to the central content of nitrogen, and the fluctuation range of carbon ± 4 with respect to the central content of carbon. Within 0 atomic%,
The main layer is formed by using a sputtering target containing chromium and performing reactive sputtering using an inert gas and a mixed gas containing an active gas of carbon dioxide (CO 2 ) gas and nitrogen (N 2 ) gas. The mixed gas is supplied from the downstream side to the sputter target in the transport direction of the transparent substrate in the vicinity of the sputter target,
A phase characteristic wherein a refractive index at a wavelength of 365 nm above the main layer on the outermost surface layer side by a spectral ellipsometer is smaller than a refractive index at a wavelength of 365 nm below the main layer on the transparent substrate side. Manufacturing method of shift mask blank.
前記成膜工程の後、前記位相シフト膜の最表面に対して真空紫外線照射処理を行う真空紫外線照射工程を行うことにより、前記位相シフト膜の前記最表面の膜密度を2.0g/cm以上とすることを特徴とする請求項記載の位相シフトマスクブランクの製造方法。 After the film forming step, the outermost surface of the phase shift film is subjected to a vacuum ultraviolet light irradiation step of performing a vacuum ultraviolet light irradiation treatment, so that the film density of the outermost surface of the phase shift film is 2.0 g / cm 3. The method for manufacturing a phase shift mask blank according to claim 5, wherein: 請求項1乃至のいずれか一項に記載の位相シフトマスクブランク、又は請求項5又は6に記載の位相シフトマスクブランクの製造方法により作製された位相シフトマスクブランクの前記位相シフト膜上にレジスト膜パターンを形成し、該レジスト膜パターンをマスクにして前記位相シフト膜をウェットエッチングして、前記透明基板上に位相シフト膜パターンを形成することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。 A resist is provided on the phase shift film of the phase shift mask blank according to any one of claims 1 to 4 , or a phase shift mask blank manufactured by the method of manufacturing a phase shift mask blank according to claim 5 or 6. A method for manufacturing a phase shift mask, comprising: forming a film pattern; and wet etching the phase shift film using the resist film pattern as a mask to form a phase shift film pattern on the transparent substrate.
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