フォトマスクブランクス及びその製造方法、並びに該フォトマスクブランクスを用いたフォトマスクの製造方法
【課題】
最小線幅１００ｎｍ以下のバイナリークロムマスクブランクス及びハーフトーン型位相シフトマスクブランクス及びその製造方法、並びに該マスクブランクスを用いたマスクの製造方法を提供する。
【解決手段】
１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長を使用して最小線幅１００ｎｍ以下の高精度な均一性を要求される半導体集積回路のリソグラフィ工程に用いることのできるクロムマスクブランクスにおいて、透明基板と、透明基板上に、露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすように膜厚に形成した酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜とを有する。
最小線幅１００ｎｍ以下のバイナリークロムマスクブランクス及びハーフトーン型位相シフトマスクブランクス及びその製造方法、並びに該マスクブランクスを用いたマスクの製造方法を提供する。
【解決手段】
１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長を使用して最小線幅１００ｎｍ以下の高精度な均一性を要求される半導体集積回路のリソグラフィ工程に用いることのできるクロムマスクブランクスにおいて、透明基板と、透明基板上に、露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすように膜厚に形成した酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイナリークロムマスクブランクス及びハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを含むフォトマスクブランクス及びその製造方法、並びに該フォトマスクブランクスを用いたフォトマスクの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体用レチクル及びマスクを作製するための材料としてバイナリークロムマスクブランクス及びハーフトーン型位相シフトマスクブランクスがあることは知られている（特許文献１、特許文献２、及び特許文献３参照）。
【０００３】
今日、最先端の半導体リソグラフィにおいては最小線幅が１００ｎｍ以下を解像することが要求されている。これを実現するために例えば１９３ｎｍの露光波長に対して、既に２４８ｎｍ露光波長時代に用いられたものより薄い膜厚を持つバイナリークロムマスクが使用されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、例えば１９３ｎｍで約６％の透過率を持つハーフトーン型位相シフトマスクも使用されている（特許文献２及び特許文献３参照）。
【０００５】
時代の進展により更に微細な線幅を要求され、マスク面内のＣＤ（Critical Dimension）均一性の要求仕様が年々高度化している。従来のハーフトーン型位相シフトマスクは、下層のハーフトーン層の上にバイナリークロムマスクに用いられるのと同じ２層構造を持つ低反射タイプクロム膜（ＬＲ−Ｃｒ）を積層した構造で作られる。ハーフトーン層のパターンは、上層の低反射タイプクロム膜（ＬＲ−Ｃｒ）を従来用いられてきたＥＢ（電子ビーム）描画又はレーザービーム描画で形成されたレジスト像をマスクにして最初にエッチングした後、そのパターンをマスクとして下層のハーフトーン層をドライエッチング加工することで形成される。このためハーフトーン層のパターンは、上層クロムマスクの線幅分布に支配的に依存することになるので、クロムマスクの線幅分布をコントロールすることが重要となる。
【０００６】
従来、バイナリークロムマスクに１００ｎｍ以下の微細なパターンを形成するにはドライエッチング法が一般的だが、クロム層はローディング効果のために基板周辺から中央部に向かってエッチングされるという特徴がある。このバラツキを補正する機能を持たないドライエッチング装置又はプロセス条件では、エッチングのマスクになるレジスト像が同一マスク基板内で均一な寸法に仕上がっていたとしても、ドライエッチング後は中央部でクロム線幅が太くなる傾向がある。
【０００７】
また、レジスト膜厚は解像度を小さくするためにより薄くして使用する傾向にあるが、一方Ｃｒ層に対するドライエッチング選択比は現在の技術ではせいぜい０．７〜１程度である。その為に薄いレジストマスクが耐える間にＣｒマスクのドライエッチングを終了させる必要があり、一つの方法として低反射２層構造は変えずにバイナリークロム膜の薄膜化が提案されてきた。しかし、バイナリークロム膜を薄膜化したことにより線幅分布は改善傾向にあるが、それでも基板中央部でのクロム線幅が太る傾向にある。
【０００８】
そこで、この様なばらつきを抑えるために、バイナリークロム膜のクロムにあたるレジスト（感光剤）に露光する際に、ＥＢ（電子ビーム）露光やレーザー露光ではできあがり寸法を加味して露光時に周辺部と中央部で線幅に補正をかけている。この補正の方法は例えば、周辺部のクロムパターンを設計値よりも太くし、中央部はクロムパターンを設計値よりも細くすることにある。しかし、近年の微細化により物理的にこのような補正が困難になりつつある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３０３９６６
【特許文献２】特開２００５−８４６８２
【特許文献３】特開２００２−３５１０４９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、バイナリークロムマスク及びハーフトーン型位相シフトマスクの両方に利用できるクロムマスクを含むフォトマスクブランクス及びその製造方法を対象とするものであり、より一層のクロムマスク寸法の均一化を図り、上記のようなバイナリークロム膜、及びハーフトーン型位相シフトマスク上のクロム膜の両方に対して、周辺部分から中央部に向かってエッチングが進む現象を低減又は解決するものである。
すなわち、本発明は、光学濃度を露光波長（１９３ｎｍはもとより将来の１５７ｎｍ）に対して適切な値に調整するようバイナリークロム膜の組成を調整することにより従来のバイナリークロムブランクスよりも加工性を向上でき、それによりＬＳＩの微細化、高密度化に貢献できるフォトマスクブランクス及びその製造方法を提供することを目的としている。
【００１１】
また本発明は、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクス（ＭｏＳｉ系、ＺｒＳｉ系、ＴａＳｉ系、ＨｆＳｉ系）において、ハーフトーン膜上のバイナリークロムをドライエッチングした際に、周辺部からエッチングされる現象を改善又は低減するために、低反射型バイナリークロム膜を構成する遮光メタル層と低反射クロム層とを分けて考え、周辺部からエッチングされる寄与はメタル層の方がより大きいので、メタル層を取り除き、低反射層のみを用いることを提供することを目的としている。ここで用語“低反射層”とは、酸化クロム層、又は窒化クロム層、又は酸窒化クロム層を意味する。
【００１２】
クロムの一般的な塩素ガスを用いるドライエッチングでは、必ず酸素を１０％程度以上混合させておかないとエッチングは効率よく進まない。これは室温付近で気化するドライエッチング時の反応生成物が塩化クロミル（ＣｒＯ２Ｃｌ２）であり、酸素が必要であることに起因している。メタルクロム層は酸素と塩素の両方が結合して初めてエッチングが進むが、一方低反射層の酸化クロム層、又は酸窒化クロム層は最初に酸素を持っていて塩素との反応が進めばエッチングできる状態にある。この差によってエッチングが基板周辺から進む現象を低減できると推察している。
【００１３】
従来のバイナリークロム膜は、ブルーフィルター（中心波長４５０ｎｍ）に対し光学濃度を３程度とする仕様であり、これが最小線幅数μの時代から１３０ｎｍの時代まで主に使用され続けてきた。
【００１４】
本発明では、最小線幅１００ｎｍ以下のバイナリークロムマスクブランクス、及びハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを対象として、露光波長が１９３ｎｍ又は１５７ｎｍであるので、これらの露光波長領域で光学濃度は３程度で良く、要求される微細線幅を同一マスク基板上に実現できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の発明によれば、１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長を使用して最小線幅１００ｎｍ以下の高精度な均一性を要求される半導体集積回路のリソグラフィ工程に用いることのできるバイナリークロムマスクブランクスにおいて、透明基板と、透明基板上に、露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすように膜厚に形成した酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜とを有することを特徴としている。
【００１６】
成膜にスパッタ成膜装置を使用した場合に成膜条件に応じて単層膜の膜厚は１５ｎｍ〜７０ｎｍの範囲にされ得る。
【００１７】
この場合、単層膜の膜厚の調整により、光学濃度を所望の値にすることができ、またスパッタ成膜時の反応ガスを調整することにより単層膜の組成を変更して、光学濃度を得ることもできる。
【００１８】
本発明の第１の発明によるマスクブランクスにおいては、さらに、透明基板と単層膜との間に３〜１０ｎｍの膜厚をもつチャージアップ防止用の金属クロム膜が設けられ得る。
【００１９】
また、本発明の第２の発明によるマスクブランクスは、透明基板と、透明基板上に形成したハーフトーン位相シフト膜と、ハーフトーン位相シフト膜の上に１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすように膜厚に形成して、ドライエッチング工程のマスク層として機能する酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜とを有することを特徴としている。
【００２０】
ハーフトーン位相シフト膜は、ＭｏＳｉ系、ＺｒＳｉ系、ＴａＳｉ系、ＨｆＳｉ系のいずれかの材料からなり得る。
【００２１】
本発明の第２の発明によるマスクブランクスにおいては、さらに、ハーフトーン位相シフト膜と単層膜との間に３〜１０ｎｍの膜厚をもつチャージアップ防止用の金属クロム膜が設けられ得る。
【００２２】
さらに、本発明の第３の発明によるマスクブランクスの製造方法は、透明基板上に、酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜を１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすような膜厚に形成することを特徴としている。
【００２３】
さらに、本発明の第４の発明によるマスクブランクスの製造方法は、透明基板上に、ハーフトーン膜を形成し、そして該ハーフトーン膜上に、酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜を１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすような膜厚に形成することを特徴としている。
【００２４】
本発明の第３、第４の発明によるマスクブランクスの製造方法において、透明基板上における単層膜の形成は、ＡｒガスにＮ２ガスまたはＯ２ガスまたはＣＯ２ガスまたはＣＯガスの１種類以上を混合させたプロセス雰囲気中で、クロムターゲットをスパッタすることにより各反応ガスと反応させつつ酸化クロム層、窒化クロム層または酸窒化クロム層を成膜することにより実施され得る。
【００２５】
本発明の第３、第４の発明によるマスクブランクスの製造方法においては、膜厚の調整で光学濃度を所望の値にすることができ、また、スパッタ成膜時の反応ガスを調整することにより酸化クロム膜、窒化クロム膜または酸窒化クロム膜の組成を変更して、光学濃度を得ることもできる。
【００２６】
また、単層構造とすることにより、従来の複数層の膜構造に比較してスパッタ成膜工程を簡略化することができる。
【００２７】
さらに、本発明の第５の発明によれば、本発明の第１、第２の発明によるマスクブランクスを用いてフォトマスクを製造する方法が提供され、該方法は、マスクブランクス上にＥＢレジストをスピン塗布してプリベークを施した後、所望のパターンをＥＢ描画で露光し現像液を使用してレジスト像を形成し、そして単層膜をドライエッチングしてレジストに保護されていない部分をエッチングして除去し、レジスト剥離と洗浄を行って所望のパターンを形成することを特徴としている。
工程は、以上の方法で製作したＣｒパターンを得る。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の第１、第２の発明によるマスクブランクスにおいては、１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすように膜厚に形成した酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜を有する構成としたことにより、既存の成膜装置を用いて簡便に、露光波長１９３ｎｍ又は１５７ｎｍを使用して最小線幅１００ｎｍ以下の高精度な均一性を要求される半導体集積回路のリソグラフィ工程に用いることのできるバイナリークロムマスクブランクス及びハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクスを提供することができる。
【００２９】
また、一般的には上記の１５ｎｍ〜５０ｎｍの厚さの範囲で約１ｋΩ／ｓｑ．のシート抵抗を有するためマスク作成時のＥＢ露光時のチャージアップによる描画不良は生じないが、マスク基板のアースの取り方はＥＢ露光機メーカーで様々であるため場合によってはチャージアップ問題の心配が残る。そのため、本発明の第１、第２の発明によるマスクブランクスにおいて、３〜１０ｎｍの膜厚をもつチャージアップ防止用の金属クロム膜を設けた場合には、Ｃｒマスクとなる膜により大きい電気伝導性を持たせることができ、ＥＢ露光時のチャージアップを回避することができる。この場合、３ｎｍより薄いとＥＢ露光時のチャージアップを回避するだけの導通が取れず、一方１０ｎｍを越えて厚くするとこの層の光学濃度が大きくなり使用露光波長で１．８〜３．０という適切な光学濃度を得ることが難しくなるので、チャージアップ防止用の金属クロム膜の膜厚は３〜１０ｎｍの範囲にすべきである。
【００３０】
さらに、本発明の第１、第２の発明によるマスクブランクスでは、波長４５０ｎｍで光学濃度３を得るように形成されていた従来型のバイナリーマスク用低反射Ｃｒ膜に比較して、ドライエッチング時間を短くし、レジスト（感光剤）との選択比を向上させることができ、またドライエッチング時間を短くしたことにより面内パターンＣＤ均一性を向上させることができるようになる。
【００３１】
さらにまた、本発明によるマスクブランクスを用いてマスクを作成する際に、パターン品質面では、従来の低反射Ｃｒバイナリーマスクブランクスに比較して、化合物Ｃｒ膜のドライエッチレートが大きい上に膜厚も薄いので、トータルエッチング時間は大幅に短縮できる。このことはドライエッチングのマスクになるレジストとの選択比が大きくなることと併せて、結果的にエッチング終了後のレジスト残り厚さに余裕が生まれるという利点がある。その結果、バイナリーマスクの場合、１００ｎｍ以下の微細線幅を解像するためにはレジストはなるべく薄くすることが有利である。また、ハーフトーン型位相シフトマスクの場合、その製作工程では、ハーフトーン用膜（例えばＭｏＳｉ酸窒化膜）のドライエッチングが終了するまでマスクとなるＣｒ膜上のレジストは残したいという要望があるが、エッチング時間が短い分レジスト残膜は厚くなる。これは、レジストがＣｒ層を覆っていない場合、Ｃｒ表面がプラズマに晒されてイオンの衝撃を受けスパッタ現象により飛散したＣｒが被エッチング面に乗るとＣｒがマイクロマスクとなって局部的にエッチングが進まず、竹の子状の欠陥ができるという問題を解決することができる。また、パターン断面形状に関して、従来の低反射Ｃｒバイナリーマスクブランクスで存在したメタルクロム層と酸窒化クロム層との界面がなくなり、ドライエッチングした際に金属クロム層と酸窒化クロム層のエッチングレートの違いによるサイドエッチングや界面に発生するノッチも発生しない上に、ドライエッチング時のマスク外周部のエッチレートが大きいことに起因するローディング効果が小さくなり、面内ＣＤ均一性が良好になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１には、本発明の一実施形態によるバイナリーＣｒマスクブランクスの構成を示し、図示バイナリーＣｒマスクブランクスは例えば石英ガラスから成る透明ガラス基板１の表面上に直接に形成した単層膜のクロム化合物膜２を有し、クロム化合物膜２上にレジストを塗布し、プリベークを行うことによりレジスト膜３が形成されている。クロム化合物膜２は、１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすように膜厚に形成した酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜から成っている。また単層膜２の膜厚は１５ｎｍ〜７０ｎｍの範囲に設定され得る。
【００３３】
図２には、本発明の別の実施形態によるハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの構成を示し、図示ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスは例えば石英ガラスから成る透明ガラス基板１０の表面上にハーフトーン膜１１が形成され、その上に単層膜のクロム化合物膜１２が形成され、クロム化合物膜１２上にレジストを塗布し、プリベークを行うことによりレジスト膜１３が形成されている。この場合も同様に、クロム化合物膜１２は、１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすように膜厚に形成した酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜から成っている。また単層膜１２の膜厚は１５ｎｍ〜７０ｎｍの範囲に設定され得る。ハーフトーン膜１１は、ＭｏＳｉ系、ＺｒＳｉ系、ＴａＳｉ系、ＨｆＳｉ系のいずれかの材料から成っている。
【００３４】
図３には、図１に示す実施形態によるマスクブランクスの変形例の構成を示し、図示マスクブランクスは、透明ガラス基板１と、クロム化合物膜２と、レジスト膜３とを備えている。この場合には、透明ガラス基板１とクロム化合物膜２との間に、３〜１０ｎｍの膜厚をもつチャージアップ防止用の金属クロム膜４が設けられている。
【００３５】
図４には、図２に示す別の実施形態によるハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの変形例の構成を示し、図示ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスは、透明ガラス基板１０と、ハーフトーン膜１１と、クロム化合物膜１２と、レジスト膜１３とを備えている。この場合には、ハーフトーン膜１１とクロム化合物膜１２との間に、３〜１０ｎｍの膜厚をもつチャージアップ防止用の金属クロム膜１４が設けられている。
【００３６】
図５には、図１〜図４に示すマスクブランクスにおけるクロム化合物膜２、１２の成膜に使用できるスパッタリング装置の一例を示している。図５において、２０は成膜チャンバーであり、その中に基板２１とターゲット２２が対向して配置されている。ターゲット２２はＤＣ電源２３に接続され、成膜チャンバー２０は接地されている。また、成膜チャンバー２０は圧力調整バルブ２４を介して真空ポンプ２５に接続され、内部を所望の真空レベルに排気できるように構成されている。また、成膜チャンバー２０にはバルブ２６を介してガス供給系２７が接続され、不活性ガス及び反応性ガスを供給するようにされている。なお、図示していないがターゲットを装着するカソード電極の裏面にはマグネトロン磁石が設けられる。
【００３７】
図６は、本発明に従って製造されたマスクブランクスを用いてマスクを製作する際に使用できるドライエッチング装置の一例を示す概略構成図である。図６において、３０真空チャンバーであり、プラズマ生成部３０ａと処理部３０ｂとを備えている。真空チャンバー３０は圧力調整バルブ３１及びターボ分子ポンプ３２を備えた排気系に接続され、内部を所望の圧力にできる。真空チャンバー３０のプラズマ生成部３０ａの側壁の外周には、プラズマ生成部３０ａ内に環状の磁気中性線３３を発生させる電磁石３４、３５、３６が配置され、隣接した電磁石には互いに逆向きに励磁電流を供給するようにされている。また、これら電磁石３４、３５、３６と真空チャンバー３０のプラズマ生成部３０ａの側壁との間には、プラズマ生成部３０ａの内部に発生した環状の磁気中性線３３に沿って電場を発生させるプラズマ生成用コイルアンテナ３７が配置され、このアンテナ３７は高周波電源３８に接続されている。真空チャンバー３０のプラズマ生成部３０ａの頂壁にはプロセスガス導入口３９が設けられ、それにより環状の磁気中性線３３に沿ってプラズマを発生するようにされている。また、真空チャンバー３０のプラズマ処理部３０ｂ内にはエッチング処理する基板４０を装着する基板電極４１が絶縁体４２を介して配置され、この基板電極４１は高周波電源４３に接続されている。
【実施例１】
【００３８】
バイナリーＣｒマスクブランクスとして石英基板上に単層クロム化合物膜を形成する例
例えば図５に示すようなバッチ式又はインライン式マグネトロンスパッタ装置を用い、石英ガラス基板上にガス供給系２７からＡｒガスに加えてＮ２ガスまたはＯ２ガスまたはＣＯ２ガスまたはＣＯガスの１種類以上を１〜３０ｓｃｃｍ混合させ、成膜チャンバー２０内のプロセス圧力を０．１３〜１３３Ｐａとし、ＤＣ電源２３からＤＣ電力０．５ＫＷ〜３．０ＫＷを導入してクロムターゲットをスパッタし、各反応ガスと反応させつつ酸化クロム層、窒化クロム層または酸窒化クロム層を、露光波長での総合的な光学濃度が１．８〜３．０の範囲を満たす膜厚だけ単層で成膜した。その結果、１例として表１に示す結果を得た。
【００３９】
【表１】
【実施例２】
【００４０】
実施例１で得られたバイナリーＣｒマスクブランクスを用いてマスクを製作する実施例について説明する。
パターンを形成する工程は、以上の方法で製作したマスクブランクス上にＥＢレジスト（例えば日本ゼオン製ＺＥＰ−７０００）を４００ｎｍ厚さにスピン塗布し、１８０°Ｃで１５分間のプリベークを施した後、所望のパターンをＥＢ描画で露光し、ＥＢレジストＺＥＰ−７０００用の現像液を使用してレジスト像を形成した。この後、図６に示すドライエッチング装置を用いてＣｒ膜をドライエッチングしてレジストに保護されていない部分をエッチングして除去し、レジスト剥離と洗浄を行って所望のＣｒパターンを得た。この場合、１００ｎｍ以下のＣｒ像はもっぱらドライエッチングを使用するが、その工程は例えば図６に示すマスク用ドライエッチング装置を使用し、プロセスガスとしてＣｌ２にＯ２を５〜３０％添加し、プロセス圧力を０．２〜１．３Ｐａとし、プラズマ生成用コイルアンテナ３７に、高周波電源３８（周波数１３．５６ＭＨｚまたは２７ＭＨｚ）を用いて０．５〜２．０ＫＷを印加し、基板電極４１にバイアス用高周波電源４３（周波数１３．５６ＭＨｚまたは２７ＭＨｚ）を用いて０〜１００Ｗを印加し、石英基板上の本発明のクロム膜をエッチングした。その結果、１例として表２に示す結果を得た。
【００４１】
【表２】
【実施例３】
【００４２】
ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスとして、石英基板上に形成されたハーフトーン膜の上にクロム化合物膜を積層する例
実施例１の場合と同様に例えば図５に示すバッチ式又はインライン式マグネトロンスパッタ装置を用い、ハーフトーン膜（ＭｏＳｉ系、ＺｒＳｉ系、ＴａＳｉ系、ＨｆＳｉ系）を成膜した石英ガラス基板上に、ガス供給系２７からＡｒガスに加えてＮ２ガスまたはＯ２ガスまたはＣＯ２ガスまたはＣＯガスの１種類以上を１〜３０ｓｃｃｍ混合させ、成膜チャンバー２０内のプロセス圧力を０．１３〜１３３Ｐａとし、ＤＣ電源２３からＤＣ電力０．５ＫＷ〜３．０ＫＷを導入してクロムターゲットをスパッタし、各反応ガスと反応させつつ酸化クロム層、窒化クロム層または酸窒化クロム層をＭｏＳｉハーフトーン膜上に、露光波長での総合的な光学濃度が１．８〜３．０の範囲を満たす膜厚だけ成膜した。その結果、１例として表３に示す結果を得た。
【００４３】
【表３】
【実施例４】
【００４４】
実施例３で得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを用いてマスクを製作する実施例について説明する。
パターンを形成する工程は、以上の方法で製作したマスクブランクス上にＥＢレジスト（例えば日本ゼオン製 ＺＥＰ−７０００）を４００ｎｍ厚さにスピン塗布し、１８０°Ｃで１５分間プリベークを施した後、所望のパターンをＥＢ描画で露光し、ＥＢレジストＺＥＰ−７０００用の現像液を使用してレジスト像を形成した。この後、図６に示すドライエッチング装置を用いてＣｒ膜をドライエッチング（ドライエッチングプロセスは上記実施例２と同様）してレジストに保護されていない部分をエッチングして除去し、レジスト剥離と洗浄を行って所望のＣｒマスクを得た。この後、ドライエッチングのプロセスガスとしてＣＦ４にＯ２を１〜１０％混合し、プロセス圧力を０．２〜１．３Ｐａとし、プラズマ生成用コイルアンテナ３７に高周波電源３８から０．３〜１．５ＫＷを印加し、基板電極４１に高周波電源４３（周波数１３．５６ＭＨｚまたは２７ＭＨｚ）から５０〜４００Ｗを印加し、この条件でＭｏＳｉハーフトーン層をドライエッチングし、所望の位相シフトマスクを完成させた。その結果、１例として表４に示す結果を得た。
【００４５】
【表４】
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態によるバイナリーＣｒマスクブランクスの構成を示す概略断面図。
【図２】本発明の別の実施形態によるハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの構成を示す概略断面図。
【図３】図１に示す実施形態によるマスクブランクスの変形例の構成を示す概略断面図。
【図４】図２に示す別の実施形態によるハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの変形例の構成を示す概略断面図。
【図５】本発明のマスクブランクスの製造に使用できるスパッタリング装置の一例を示す概略線図。
【図６】本発明のマスクブランクスを用いてマスクを製造するに使用できるドライエッチング装置の一例を示す概略線図。
【符号の説明】
【００４７】
１：透明ガラス基板
２：単層膜のクロム化合物膜
３：レジスト膜
４：チャージアップ防止用の金属クロム膜
１０：透明ガラス基板
１１：ハーフトーン膜
１２：クロム化合物膜
１３：レジスト膜
１４：チャージアップ防止用の金属クロム膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイナリークロムマスクブランクス及びハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを含むフォトマスクブランクス及びその製造方法、並びに該フォトマスクブランクスを用いたフォトマスクの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体用レチクル及びマスクを作製するための材料としてバイナリークロムマスクブランクス及びハーフトーン型位相シフトマスクブランクスがあることは知られている（特許文献１、特許文献２、及び特許文献３参照）。
【０００３】
今日、最先端の半導体リソグラフィにおいては最小線幅が１００ｎｍ以下を解像することが要求されている。これを実現するために例えば１９３ｎｍの露光波長に対して、既に２４８ｎｍ露光波長時代に用いられたものより薄い膜厚を持つバイナリークロムマスクが使用されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、例えば１９３ｎｍで約６％の透過率を持つハーフトーン型位相シフトマスクも使用されている（特許文献２及び特許文献３参照）。
【０００５】
時代の進展により更に微細な線幅を要求され、マスク面内のＣＤ（Critical Dimension）均一性の要求仕様が年々高度化している。従来のハーフトーン型位相シフトマスクは、下層のハーフトーン層の上にバイナリークロムマスクに用いられるのと同じ２層構造を持つ低反射タイプクロム膜（ＬＲ−Ｃｒ）を積層した構造で作られる。ハーフトーン層のパターンは、上層の低反射タイプクロム膜（ＬＲ−Ｃｒ）を従来用いられてきたＥＢ（電子ビーム）描画又はレーザービーム描画で形成されたレジスト像をマスクにして最初にエッチングした後、そのパターンをマスクとして下層のハーフトーン層をドライエッチング加工することで形成される。このためハーフトーン層のパターンは、上層クロムマスクの線幅分布に支配的に依存することになるので、クロムマスクの線幅分布をコントロールすることが重要となる。
【０００６】
従来、バイナリークロムマスクに１００ｎｍ以下の微細なパターンを形成するにはドライエッチング法が一般的だが、クロム層はローディング効果のために基板周辺から中央部に向かってエッチングされるという特徴がある。このバラツキを補正する機能を持たないドライエッチング装置又はプロセス条件では、エッチングのマスクになるレジスト像が同一マスク基板内で均一な寸法に仕上がっていたとしても、ドライエッチング後は中央部でクロム線幅が太くなる傾向がある。
【０００７】
また、レジスト膜厚は解像度を小さくするためにより薄くして使用する傾向にあるが、一方Ｃｒ層に対するドライエッチング選択比は現在の技術ではせいぜい０．７〜１程度である。その為に薄いレジストマスクが耐える間にＣｒマスクのドライエッチングを終了させる必要があり、一つの方法として低反射２層構造は変えずにバイナリークロム膜の薄膜化が提案されてきた。しかし、バイナリークロム膜を薄膜化したことにより線幅分布は改善傾向にあるが、それでも基板中央部でのクロム線幅が太る傾向にある。
【０００８】
そこで、この様なばらつきを抑えるために、バイナリークロム膜のクロムにあたるレジスト（感光剤）に露光する際に、ＥＢ（電子ビーム）露光やレーザー露光ではできあがり寸法を加味して露光時に周辺部と中央部で線幅に補正をかけている。この補正の方法は例えば、周辺部のクロムパターンを設計値よりも太くし、中央部はクロムパターンを設計値よりも細くすることにある。しかし、近年の微細化により物理的にこのような補正が困難になりつつある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３０３９６６
【特許文献２】特開２００５−８４６８２
【特許文献３】特開２００２−３５１０４９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、バイナリークロムマスク及びハーフトーン型位相シフトマスクの両方に利用できるクロムマスクを含むフォトマスクブランクス及びその製造方法を対象とするものであり、より一層のクロムマスク寸法の均一化を図り、上記のようなバイナリークロム膜、及びハーフトーン型位相シフトマスク上のクロム膜の両方に対して、周辺部分から中央部に向かってエッチングが進む現象を低減又は解決するものである。
すなわち、本発明は、光学濃度を露光波長（１９３ｎｍはもとより将来の１５７ｎｍ）に対して適切な値に調整するようバイナリークロム膜の組成を調整することにより従来のバイナリークロムブランクスよりも加工性を向上でき、それによりＬＳＩの微細化、高密度化に貢献できるフォトマスクブランクス及びその製造方法を提供することを目的としている。
【００１１】
また本発明は、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクス（ＭｏＳｉ系、ＺｒＳｉ系、ＴａＳｉ系、ＨｆＳｉ系）において、ハーフトーン膜上のバイナリークロムをドライエッチングした際に、周辺部からエッチングされる現象を改善又は低減するために、低反射型バイナリークロム膜を構成する遮光メタル層と低反射クロム層とを分けて考え、周辺部からエッチングされる寄与はメタル層の方がより大きいので、メタル層を取り除き、低反射層のみを用いることを提供することを目的としている。ここで用語“低反射層”とは、酸化クロム層、又は窒化クロム層、又は酸窒化クロム層を意味する。
【００１２】
クロムの一般的な塩素ガスを用いるドライエッチングでは、必ず酸素を１０％程度以上混合させておかないとエッチングは効率よく進まない。これは室温付近で気化するドライエッチング時の反応生成物が塩化クロミル（ＣｒＯ２Ｃｌ２）であり、酸素が必要であることに起因している。メタルクロム層は酸素と塩素の両方が結合して初めてエッチングが進むが、一方低反射層の酸化クロム層、又は酸窒化クロム層は最初に酸素を持っていて塩素との反応が進めばエッチングできる状態にある。この差によってエッチングが基板周辺から進む現象を低減できると推察している。
【００１３】
従来のバイナリークロム膜は、ブルーフィルター（中心波長４５０ｎｍ）に対し光学濃度を３程度とする仕様であり、これが最小線幅数μの時代から１３０ｎｍの時代まで主に使用され続けてきた。
【００１４】
本発明では、最小線幅１００ｎｍ以下のバイナリークロムマスクブランクス、及びハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを対象として、露光波長が１９３ｎｍ又は１５７ｎｍであるので、これらの露光波長領域で光学濃度は３程度で良く、要求される微細線幅を同一マスク基板上に実現できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の発明によれば、１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長を使用して最小線幅１００ｎｍ以下の高精度な均一性を要求される半導体集積回路のリソグラフィ工程に用いることのできるバイナリークロムマスクブランクスにおいて、透明基板と、透明基板上に、露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすように膜厚に形成した酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜とを有することを特徴としている。
【００１６】
成膜にスパッタ成膜装置を使用した場合に成膜条件に応じて単層膜の膜厚は１５ｎｍ〜７０ｎｍの範囲にされ得る。
【００１７】
この場合、単層膜の膜厚の調整により、光学濃度を所望の値にすることができ、またスパッタ成膜時の反応ガスを調整することにより単層膜の組成を変更して、光学濃度を得ることもできる。
【００１８】
本発明の第１の発明によるマスクブランクスにおいては、さらに、透明基板と単層膜との間に３〜１０ｎｍの膜厚をもつチャージアップ防止用の金属クロム膜が設けられ得る。
【００１９】
また、本発明の第２の発明によるマスクブランクスは、透明基板と、透明基板上に形成したハーフトーン位相シフト膜と、ハーフトーン位相シフト膜の上に１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすように膜厚に形成して、ドライエッチング工程のマスク層として機能する酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜とを有することを特徴としている。
【００２０】
ハーフトーン位相シフト膜は、ＭｏＳｉ系、ＺｒＳｉ系、ＴａＳｉ系、ＨｆＳｉ系のいずれかの材料からなり得る。
【００２１】
本発明の第２の発明によるマスクブランクスにおいては、さらに、ハーフトーン位相シフト膜と単層膜との間に３〜１０ｎｍの膜厚をもつチャージアップ防止用の金属クロム膜が設けられ得る。
【００２２】
さらに、本発明の第３の発明によるマスクブランクスの製造方法は、透明基板上に、酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜を１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすような膜厚に形成することを特徴としている。
【００２３】
さらに、本発明の第４の発明によるマスクブランクスの製造方法は、透明基板上に、ハーフトーン膜を形成し、そして該ハーフトーン膜上に、酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜を１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすような膜厚に形成することを特徴としている。
【００２４】
本発明の第３、第４の発明によるマスクブランクスの製造方法において、透明基板上における単層膜の形成は、ＡｒガスにＮ２ガスまたはＯ２ガスまたはＣＯ２ガスまたはＣＯガスの１種類以上を混合させたプロセス雰囲気中で、クロムターゲットをスパッタすることにより各反応ガスと反応させつつ酸化クロム層、窒化クロム層または酸窒化クロム層を成膜することにより実施され得る。
【００２５】
本発明の第３、第４の発明によるマスクブランクスの製造方法においては、膜厚の調整で光学濃度を所望の値にすることができ、また、スパッタ成膜時の反応ガスを調整することにより酸化クロム膜、窒化クロム膜または酸窒化クロム膜の組成を変更して、光学濃度を得ることもできる。
【００２６】
また、単層構造とすることにより、従来の複数層の膜構造に比較してスパッタ成膜工程を簡略化することができる。
【００２７】
さらに、本発明の第５の発明によれば、本発明の第１、第２の発明によるマスクブランクスを用いてフォトマスクを製造する方法が提供され、該方法は、マスクブランクス上にＥＢレジストをスピン塗布してプリベークを施した後、所望のパターンをＥＢ描画で露光し現像液を使用してレジスト像を形成し、そして単層膜をドライエッチングしてレジストに保護されていない部分をエッチングして除去し、レジスト剥離と洗浄を行って所望のパターンを形成することを特徴としている。
工程は、以上の方法で製作したＣｒパターンを得る。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の第１、第２の発明によるマスクブランクスにおいては、１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすように膜厚に形成した酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜を有する構成としたことにより、既存の成膜装置を用いて簡便に、露光波長１９３ｎｍ又は１５７ｎｍを使用して最小線幅１００ｎｍ以下の高精度な均一性を要求される半導体集積回路のリソグラフィ工程に用いることのできるバイナリークロムマスクブランクス及びハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクスを提供することができる。
【００２９】
また、一般的には上記の１５ｎｍ〜５０ｎｍの厚さの範囲で約１ｋΩ／ｓｑ．のシート抵抗を有するためマスク作成時のＥＢ露光時のチャージアップによる描画不良は生じないが、マスク基板のアースの取り方はＥＢ露光機メーカーで様々であるため場合によってはチャージアップ問題の心配が残る。そのため、本発明の第１、第２の発明によるマスクブランクスにおいて、３〜１０ｎｍの膜厚をもつチャージアップ防止用の金属クロム膜を設けた場合には、Ｃｒマスクとなる膜により大きい電気伝導性を持たせることができ、ＥＢ露光時のチャージアップを回避することができる。この場合、３ｎｍより薄いとＥＢ露光時のチャージアップを回避するだけの導通が取れず、一方１０ｎｍを越えて厚くするとこの層の光学濃度が大きくなり使用露光波長で１．８〜３．０という適切な光学濃度を得ることが難しくなるので、チャージアップ防止用の金属クロム膜の膜厚は３〜１０ｎｍの範囲にすべきである。
【００３０】
さらに、本発明の第１、第２の発明によるマスクブランクスでは、波長４５０ｎｍで光学濃度３を得るように形成されていた従来型のバイナリーマスク用低反射Ｃｒ膜に比較して、ドライエッチング時間を短くし、レジスト（感光剤）との選択比を向上させることができ、またドライエッチング時間を短くしたことにより面内パターンＣＤ均一性を向上させることができるようになる。
【００３１】
さらにまた、本発明によるマスクブランクスを用いてマスクを作成する際に、パターン品質面では、従来の低反射Ｃｒバイナリーマスクブランクスに比較して、化合物Ｃｒ膜のドライエッチレートが大きい上に膜厚も薄いので、トータルエッチング時間は大幅に短縮できる。このことはドライエッチングのマスクになるレジストとの選択比が大きくなることと併せて、結果的にエッチング終了後のレジスト残り厚さに余裕が生まれるという利点がある。その結果、バイナリーマスクの場合、１００ｎｍ以下の微細線幅を解像するためにはレジストはなるべく薄くすることが有利である。また、ハーフトーン型位相シフトマスクの場合、その製作工程では、ハーフトーン用膜（例えばＭｏＳｉ酸窒化膜）のドライエッチングが終了するまでマスクとなるＣｒ膜上のレジストは残したいという要望があるが、エッチング時間が短い分レジスト残膜は厚くなる。これは、レジストがＣｒ層を覆っていない場合、Ｃｒ表面がプラズマに晒されてイオンの衝撃を受けスパッタ現象により飛散したＣｒが被エッチング面に乗るとＣｒがマイクロマスクとなって局部的にエッチングが進まず、竹の子状の欠陥ができるという問題を解決することができる。また、パターン断面形状に関して、従来の低反射Ｃｒバイナリーマスクブランクスで存在したメタルクロム層と酸窒化クロム層との界面がなくなり、ドライエッチングした際に金属クロム層と酸窒化クロム層のエッチングレートの違いによるサイドエッチングや界面に発生するノッチも発生しない上に、ドライエッチング時のマスク外周部のエッチレートが大きいことに起因するローディング効果が小さくなり、面内ＣＤ均一性が良好になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１には、本発明の一実施形態によるバイナリーＣｒマスクブランクスの構成を示し、図示バイナリーＣｒマスクブランクスは例えば石英ガラスから成る透明ガラス基板１の表面上に直接に形成した単層膜のクロム化合物膜２を有し、クロム化合物膜２上にレジストを塗布し、プリベークを行うことによりレジスト膜３が形成されている。クロム化合物膜２は、１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすように膜厚に形成した酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜から成っている。また単層膜２の膜厚は１５ｎｍ〜７０ｎｍの範囲に設定され得る。
【００３３】
図２には、本発明の別の実施形態によるハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの構成を示し、図示ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスは例えば石英ガラスから成る透明ガラス基板１０の表面上にハーフトーン膜１１が形成され、その上に単層膜のクロム化合物膜１２が形成され、クロム化合物膜１２上にレジストを塗布し、プリベークを行うことによりレジスト膜１３が形成されている。この場合も同様に、クロム化合物膜１２は、１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすように膜厚に形成した酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜から成っている。また単層膜１２の膜厚は１５ｎｍ〜７０ｎｍの範囲に設定され得る。ハーフトーン膜１１は、ＭｏＳｉ系、ＺｒＳｉ系、ＴａＳｉ系、ＨｆＳｉ系のいずれかの材料から成っている。
【００３４】
図３には、図１に示す実施形態によるマスクブランクスの変形例の構成を示し、図示マスクブランクスは、透明ガラス基板１と、クロム化合物膜２と、レジスト膜３とを備えている。この場合には、透明ガラス基板１とクロム化合物膜２との間に、３〜１０ｎｍの膜厚をもつチャージアップ防止用の金属クロム膜４が設けられている。
【００３５】
図４には、図２に示す別の実施形態によるハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの変形例の構成を示し、図示ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスは、透明ガラス基板１０と、ハーフトーン膜１１と、クロム化合物膜１２と、レジスト膜１３とを備えている。この場合には、ハーフトーン膜１１とクロム化合物膜１２との間に、３〜１０ｎｍの膜厚をもつチャージアップ防止用の金属クロム膜１４が設けられている。
【００３６】
図５には、図１〜図４に示すマスクブランクスにおけるクロム化合物膜２、１２の成膜に使用できるスパッタリング装置の一例を示している。図５において、２０は成膜チャンバーであり、その中に基板２１とターゲット２２が対向して配置されている。ターゲット２２はＤＣ電源２３に接続され、成膜チャンバー２０は接地されている。また、成膜チャンバー２０は圧力調整バルブ２４を介して真空ポンプ２５に接続され、内部を所望の真空レベルに排気できるように構成されている。また、成膜チャンバー２０にはバルブ２６を介してガス供給系２７が接続され、不活性ガス及び反応性ガスを供給するようにされている。なお、図示していないがターゲットを装着するカソード電極の裏面にはマグネトロン磁石が設けられる。
【００３７】
図６は、本発明に従って製造されたマスクブランクスを用いてマスクを製作する際に使用できるドライエッチング装置の一例を示す概略構成図である。図６において、３０真空チャンバーであり、プラズマ生成部３０ａと処理部３０ｂとを備えている。真空チャンバー３０は圧力調整バルブ３１及びターボ分子ポンプ３２を備えた排気系に接続され、内部を所望の圧力にできる。真空チャンバー３０のプラズマ生成部３０ａの側壁の外周には、プラズマ生成部３０ａ内に環状の磁気中性線３３を発生させる電磁石３４、３５、３６が配置され、隣接した電磁石には互いに逆向きに励磁電流を供給するようにされている。また、これら電磁石３４、３５、３６と真空チャンバー３０のプラズマ生成部３０ａの側壁との間には、プラズマ生成部３０ａの内部に発生した環状の磁気中性線３３に沿って電場を発生させるプラズマ生成用コイルアンテナ３７が配置され、このアンテナ３７は高周波電源３８に接続されている。真空チャンバー３０のプラズマ生成部３０ａの頂壁にはプロセスガス導入口３９が設けられ、それにより環状の磁気中性線３３に沿ってプラズマを発生するようにされている。また、真空チャンバー３０のプラズマ処理部３０ｂ内にはエッチング処理する基板４０を装着する基板電極４１が絶縁体４２を介して配置され、この基板電極４１は高周波電源４３に接続されている。
【実施例１】
【００３８】
バイナリーＣｒマスクブランクスとして石英基板上に単層クロム化合物膜を形成する例
例えば図５に示すようなバッチ式又はインライン式マグネトロンスパッタ装置を用い、石英ガラス基板上にガス供給系２７からＡｒガスに加えてＮ２ガスまたはＯ２ガスまたはＣＯ２ガスまたはＣＯガスの１種類以上を１〜３０ｓｃｃｍ混合させ、成膜チャンバー２０内のプロセス圧力を０．１３〜１３３Ｐａとし、ＤＣ電源２３からＤＣ電力０．５ＫＷ〜３．０ＫＷを導入してクロムターゲットをスパッタし、各反応ガスと反応させつつ酸化クロム層、窒化クロム層または酸窒化クロム層を、露光波長での総合的な光学濃度が１．８〜３．０の範囲を満たす膜厚だけ単層で成膜した。その結果、１例として表１に示す結果を得た。
【００３９】
【表１】
【実施例２】
【００４０】
実施例１で得られたバイナリーＣｒマスクブランクスを用いてマスクを製作する実施例について説明する。
パターンを形成する工程は、以上の方法で製作したマスクブランクス上にＥＢレジスト（例えば日本ゼオン製ＺＥＰ−７０００）を４００ｎｍ厚さにスピン塗布し、１８０°Ｃで１５分間のプリベークを施した後、所望のパターンをＥＢ描画で露光し、ＥＢレジストＺＥＰ−７０００用の現像液を使用してレジスト像を形成した。この後、図６に示すドライエッチング装置を用いてＣｒ膜をドライエッチングしてレジストに保護されていない部分をエッチングして除去し、レジスト剥離と洗浄を行って所望のＣｒパターンを得た。この場合、１００ｎｍ以下のＣｒ像はもっぱらドライエッチングを使用するが、その工程は例えば図６に示すマスク用ドライエッチング装置を使用し、プロセスガスとしてＣｌ２にＯ２を５〜３０％添加し、プロセス圧力を０．２〜１．３Ｐａとし、プラズマ生成用コイルアンテナ３７に、高周波電源３８（周波数１３．５６ＭＨｚまたは２７ＭＨｚ）を用いて０．５〜２．０ＫＷを印加し、基板電極４１にバイアス用高周波電源４３（周波数１３．５６ＭＨｚまたは２７ＭＨｚ）を用いて０〜１００Ｗを印加し、石英基板上の本発明のクロム膜をエッチングした。その結果、１例として表２に示す結果を得た。
【００４１】
【表２】
【実施例３】
【００４２】
ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスとして、石英基板上に形成されたハーフトーン膜の上にクロム化合物膜を積層する例
実施例１の場合と同様に例えば図５に示すバッチ式又はインライン式マグネトロンスパッタ装置を用い、ハーフトーン膜（ＭｏＳｉ系、ＺｒＳｉ系、ＴａＳｉ系、ＨｆＳｉ系）を成膜した石英ガラス基板上に、ガス供給系２７からＡｒガスに加えてＮ２ガスまたはＯ２ガスまたはＣＯ２ガスまたはＣＯガスの１種類以上を１〜３０ｓｃｃｍ混合させ、成膜チャンバー２０内のプロセス圧力を０．１３〜１３３Ｐａとし、ＤＣ電源２３からＤＣ電力０．５ＫＷ〜３．０ＫＷを導入してクロムターゲットをスパッタし、各反応ガスと反応させつつ酸化クロム層、窒化クロム層または酸窒化クロム層をＭｏＳｉハーフトーン膜上に、露光波長での総合的な光学濃度が１．８〜３．０の範囲を満たす膜厚だけ成膜した。その結果、１例として表３に示す結果を得た。
【００４３】
【表３】
【実施例４】
【００４４】
実施例３で得られたハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを用いてマスクを製作する実施例について説明する。
パターンを形成する工程は、以上の方法で製作したマスクブランクス上にＥＢレジスト（例えば日本ゼオン製 ＺＥＰ−７０００）を４００ｎｍ厚さにスピン塗布し、１８０°Ｃで１５分間プリベークを施した後、所望のパターンをＥＢ描画で露光し、ＥＢレジストＺＥＰ−７０００用の現像液を使用してレジスト像を形成した。この後、図６に示すドライエッチング装置を用いてＣｒ膜をドライエッチング（ドライエッチングプロセスは上記実施例２と同様）してレジストに保護されていない部分をエッチングして除去し、レジスト剥離と洗浄を行って所望のＣｒマスクを得た。この後、ドライエッチングのプロセスガスとしてＣＦ４にＯ２を１〜１０％混合し、プロセス圧力を０．２〜１．３Ｐａとし、プラズマ生成用コイルアンテナ３７に高周波電源３８から０．３〜１．５ＫＷを印加し、基板電極４１に高周波電源４３（周波数１３．５６ＭＨｚまたは２７ＭＨｚ）から５０〜４００Ｗを印加し、この条件でＭｏＳｉハーフトーン層をドライエッチングし、所望の位相シフトマスクを完成させた。その結果、１例として表４に示す結果を得た。
【００４５】
【表４】
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態によるバイナリーＣｒマスクブランクスの構成を示す概略断面図。
【図２】本発明の別の実施形態によるハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの構成を示す概略断面図。
【図３】図１に示す実施形態によるマスクブランクスの変形例の構成を示す概略断面図。
【図４】図２に示す別の実施形態によるハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの変形例の構成を示す概略断面図。
【図５】本発明のマスクブランクスの製造に使用できるスパッタリング装置の一例を示す概略線図。
【図６】本発明のマスクブランクスを用いてマスクを製造するに使用できるドライエッチング装置の一例を示す概略線図。
【符号の説明】
【００４７】
１：透明ガラス基板
２：単層膜のクロム化合物膜
３：レジスト膜
４：チャージアップ防止用の金属クロム膜
１０：透明ガラス基板
１１：ハーフトーン膜
１２：クロム化合物膜
１３：レジスト膜
１４：チャージアップ防止用の金属クロム膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長を使用して最小線幅１００ｎｍ以下の高精度な均一性を要求される半導体集積回路のリソグラフィ工程に用いることのできるバイナリークロムマスクブランクスにおいて、透明基板と、上記透明基板上に、上記露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすように膜厚に形成した酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜とを有することを特徴とするマスクブランクス。
【請求項２】
さらに、透明基板と単層膜との間に３〜１０ｎｍの膜厚をもつチャージアップ防止用の金属クロム膜を有する請求項１に記載のマスクブランクス。
【請求項３】
透明基板と、上記透明基板上に形成したハーフトーン位相シフト膜と、上記ハーフトーン位相シフト膜の上に１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすような膜厚に形成して、ドライエッチング工程のマスク層として機能する酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜を有することを特徴とするマスクブランクス。
【請求項４】
ハーフトーン位相シフト膜が、ＭｏＳｉ系、ＺｒＳｉ系、ＴａＳｉ系、ＨｆＳｉ系のいずれかの材料からなる請求項３に記載のマスクブランクス。
【請求項５】
さらに、ハーフトーン位相シフト膜と単層膜との間に３〜１０ｎｍの膜厚をもつチャージアップ防止用の金属クロム膜を有する請求項３に記載のマスクブランクス。
【請求項６】
透明基板上に、酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜を１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすような膜厚に形成することを特徴とするマスクブランクスの製造方法。
【請求項７】
透明基板上における単層膜の形成が、ＡｒガスにＮ２ガスまたはＯ２ガスまたはＣＯ２ガスまたはＣＯガスの１種類以上を混合させたプロセス雰囲気中で、クロムターゲットをスパッタすることにより各反応ガスと反応させつつ酸化クロム層、窒化クロム層または酸窒化クロム層を成膜することにより実施されることを特徴とする請求項６に記載のマスクブランクスの製造方法。
【請求項８】
透明基板上に、ハーフトーン膜を形成し、そして該ハーフトーン膜上に、酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜を１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすような膜厚に形成することを特徴とするマスクブランクスの製造方法。
【請求項９】
透明基板上における単層膜の形成が、ＡｒガスにＮ２ガスまたはＯ２ガスまたはＣＯ２ガスまたはＣＯガスの１種類以上を混合させたプロセス雰囲気中で、クロムターゲットをスパッタすることにより各反応ガスと反応させつつ酸化クロム層、窒化クロム層または酸窒化クロム層を成膜することにより実施されることを特徴とする請求項８に記載のマスクブランクスの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜請求項６に記載のマスクブランクスを用いてフォトマスクを製造する方法であって、マスクブランクス上にＥＢレジストをスピン塗布してプリベークを施した後、所望のパターンをＥＢ描画で露光し現像液を使用してレジスト像を形成し、そして単層膜をドライエッチングしてレジストに保護されていない部分をエッチングして除去し、レジスト剥離と洗浄を行って所望のパターンを形成することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項１】
１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長を使用して最小線幅１００ｎｍ以下の高精度な均一性を要求される半導体集積回路のリソグラフィ工程に用いることのできるバイナリークロムマスクブランクスにおいて、透明基板と、上記透明基板上に、上記露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすように膜厚に形成した酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜とを有することを特徴とするマスクブランクス。
【請求項２】
さらに、透明基板と単層膜との間に３〜１０ｎｍの膜厚をもつチャージアップ防止用の金属クロム膜を有する請求項１に記載のマスクブランクス。
【請求項３】
透明基板と、上記透明基板上に形成したハーフトーン位相シフト膜と、上記ハーフトーン位相シフト膜の上に１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすような膜厚に形成して、ドライエッチング工程のマスク層として機能する酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜を有することを特徴とするマスクブランクス。
【請求項４】
ハーフトーン位相シフト膜が、ＭｏＳｉ系、ＺｒＳｉ系、ＴａＳｉ系、ＨｆＳｉ系のいずれかの材料からなる請求項３に記載のマスクブランクス。
【請求項５】
さらに、ハーフトーン位相シフト膜と単層膜との間に３〜１０ｎｍの膜厚をもつチャージアップ防止用の金属クロム膜を有する請求項３に記載のマスクブランクス。
【請求項６】
透明基板上に、酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜を１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすような膜厚に形成することを特徴とするマスクブランクスの製造方法。
【請求項７】
透明基板上における単層膜の形成が、ＡｒガスにＮ２ガスまたはＯ２ガスまたはＣＯ２ガスまたはＣＯガスの１種類以上を混合させたプロセス雰囲気中で、クロムターゲットをスパッタすることにより各反応ガスと反応させつつ酸化クロム層、窒化クロム層または酸窒化クロム層を成膜することにより実施されることを特徴とする請求項６に記載のマスクブランクスの製造方法。
【請求項８】
透明基板上に、ハーフトーン膜を形成し、そして該ハーフトーン膜上に、酸化膜、窒化膜、水素化膜、炭化膜又はこれらの膜を組み合わせた単層膜を１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの露光波長で光学濃度が１．８〜３．０を満たすような膜厚に形成することを特徴とするマスクブランクスの製造方法。
【請求項９】
透明基板上における単層膜の形成が、ＡｒガスにＮ２ガスまたはＯ２ガスまたはＣＯ２ガスまたはＣＯガスの１種類以上を混合させたプロセス雰囲気中で、クロムターゲットをスパッタすることにより各反応ガスと反応させつつ酸化クロム層、窒化クロム層または酸窒化クロム層を成膜することにより実施されることを特徴とする請求項８に記載のマスクブランクスの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜請求項６に記載のマスクブランクスを用いてフォトマスクを製造する方法であって、マスクブランクス上にＥＢレジストをスピン塗布してプリベークを施した後、所望のパターンをＥＢ描画で露光し現像液を使用してレジスト像を形成し、そして単層膜をドライエッチングしてレジストに保護されていない部分をエッチングして除去し、レジスト剥離と洗浄を行って所望のパターンを形成することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２１２７３８（Ｐ２００７−２１２７３８Ａ）
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２１７６（Ｐ２００６−３２１７６）
【出願日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【出願人】（０００１０１７１０）アルバック成膜株式会社 (39)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【出願人】（０００１０１７１０）アルバック成膜株式会社 (39)
【Ｆターム（参考）】
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