特許 7409830 位相シフトマスクブランク、位相シフトマスク及び位相シフトマスクの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-25

(45)【発行日】2024-01-09

(54)【発明の名称】位相シフトマスクブランク、位相シフトマスク及び位相シフトマスクの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 1/32 20120101AFI20231226BHJP

【ＦＩ】

G03F1/32

【請求項の数】 27

(21)【出願番号】P 2019206141

(22)【出願日】2019-11-14

(65)【公開番号】P2021081463

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-11-04

(73)【特許権者】

【識別番号】522212882

【氏名又は名称】株式会社トッパンフォトマスク

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(74)【代理人】

【識別番号】100116012

【弁理士】

【氏名又は名称】宮坂 徹

(72)【発明者】

【氏名】五来 亮平

【審査官】植木 隆和

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２１５２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－００３２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０６８９６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／２０

Ｇ０３Ｆ １／００～１／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

波長２００ｎｍ以下の露光光が適用される位相シフトマスクを作製するために用いられる位相シフトマスクブランクであって、
透明基板と、前記透明基板上に他の膜を介して又は介さずに形成された第一の半透明膜と、前記第一の半透明膜上に形成された第二の半透明膜と、前記第二の半透明膜上に形成された遮光膜と、を備え、
前記第一の半透明膜は、露光光に対する透過率が１０％以上８０％以下の範囲内であり、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内であり、
前記第一の半透明膜と前記第二の半透明膜との積層膜は、露光光に対する透過率が１％以上５０％以下の範囲内であり、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内であり、
前記第一の半透明膜と前記第二の半透明膜と前記遮光膜との積層膜は、露光光に対する透過率が０．０１％以上１％以下の範囲内であり、
前記第一の半透明膜、前記第一の半透明膜と前記第二の半透明膜との積層膜、前記第一の半透明膜と前記第二の半透明膜と前記遮光膜との積層膜の順で透過率が小さくなり、
前記第二の半透明膜は、ルテニウム単体又は、ルテニウムと、酸素、窒素、炭素、フッ素、ホウ素及び遷移金属から選ばれる１種類以上とで形成されていることを特徴とする位相シフトマスクブランク。

【請求項2】

前記第一の半透明膜は、透過する露光光に対して所定量の位相変化を与える機能を有し、ケイ素を含有し、且つ遷移金属、窒素、酸素及び炭素から選ばれる１種類以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスクブランク。

【請求項3】

前記第二の半透明膜は、位相差が－１０度以上１０度以下の範囲内であり、透過率が５％以上６０％以下の範囲内であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の位相シフトマスクブランク。

【請求項4】

前記第二の半透明膜は、ルテニウム単体、ルテニウムと窒素、又はルテニウムとニオブで形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の位相シフトマスクブランク。

【請求項5】

前記遷移金属は、モリブデン、チタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ニオブ、及びハフニウムから選ばれる１種類以上であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の位相シフトマスクブランク。

【請求項6】

前記遷移金属は、コバルト、及びニオブから選ばれる１種類以上であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の位相シフトマスクブランク。

【請求項7】

前記遮光膜は、クロム単体、クロム化合物、タンタル化合物、及びモリブデン化合物から選ばれる１種類以上を含有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の位相シフトマスクブランク。

【請求項8】

前記クロム化合物は、クロムと、窒素及び酸素から選ばれる１種類以上とを含有することを特徴とする請求項７に記載の位相シフトマスクブランク。

【請求項9】

前記タンタル化合物は、タンタルと、窒素、ホウ素、ケイ素、酸素及び炭素から選ばれる１種類以上とを含有することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の位相シフトマスクブランク。

【請求項10】

前記モリブデン化合物は、モリブデンと、窒素、ホウ素、ケイ素、酸素及び炭素から選ばれる１種類以上とを含有することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の位相シフトマスクブランク。

【請求項11】

前記遮光膜は、タンタル化合物を含有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の位相シフトマスクブランク。

【請求項12】

前記第二の半透明膜は、ケイ素を含まないことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の位相シフトマスクブランク。

【請求項13】

波長２００ｎｍ以下の露光光が適用される位相シフトマスクであって、
透明基板と、前記透明基板上に他の膜を介して又は介さずに形成された第一の半透明膜と、前記第一の半透明膜上に形成された第二の半透明膜と、前記第二の半透明膜上に形成された遮光膜と、を備え、
前記第一の半透明膜が積層された第一の半透過領域と、前記第一の半透明膜と前記第二の半透明膜とが積層された第二の半透過領域と、前記第一の半透明膜と前記第二の半透明膜と前記遮光膜とが積層された遮光領域と、前記第一の半透明膜、前記第二の半透明膜及び前記遮光膜のいずれも存在しない透明領域と、を有し、
前記第一の半透過領域は、露光光に対する透過率が１０％以上８０％以下の範囲内であり、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内であり、
前記第二の半透過領域は、露光光に対する透過率が１％以上５０％以下の範囲内であり、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内であり、
前記遮光領域は、露光光に対する透過率が０．０１％以上１％以下の範囲内であり、
前記第一の半透過領域、前記第二の半透過領域、前記遮光領域の順で透過率が小さくなり、
前記第二の半透明膜は、ルテニウム単体又は、ルテニウムと、酸素、窒素、炭素、フッ素、ホウ素及び遷移金属から選ばれる１種類以上とで形成されていることを特徴とする位相シフトマスク。

【請求項14】

前記第一の半透明膜は、透過する露光光に対して所定量の位相変化を与える機能を有し、ケイ素を含有し、且つ遷移金属、窒素、酸素及び炭素から選ばれる１種類以上を含有することを特徴とする請求項１３に記載の位相シフトマスク。

【請求項15】

前記第二の半透明膜は、位相差が－１０度以上１０度以下の範囲内であり、透過率が５％以上６０％以下の範囲内であることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の位相シフトマスク。

【請求項16】

前記第二の半透明膜は、ルテニウム単体、ルテニウムと窒素、又はルテニウムとニオブで形成されていることを特徴とする請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載の位相シフトマスク。

【請求項17】

前記遷移金属は、モリブデン、チタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ニオブ、及びハフニウムから選ばれる１種類以上であることを特徴とする請求項１３から請求項１６のいずれか１項に記載の位相シフトマスク。

【請求項18】

前記遷移金属は、コバルト、及びニオブから選ばれる１種類以上であることを特徴とする請求項１３から請求項１６のいずれか１項に記載の位相シフトマスク。

【請求項19】

前記遮光膜は、クロム単体、クロム化合物、タンタル化合物、及びモリブデン化合物から選ばれる１種類以上を含有することを特徴とする請求項１３から請求項１８のいずれか１項に記載の位相シフトマスク。

【請求項20】

前記クロム化合物は、クロムと、窒素及び酸素から選ばれる１種類以上とを含有することを特徴とする請求項１９に記載の位相シフトマスク。

【請求項21】

前記タンタル化合物は、タンタルと、窒素、ホウ素、ケイ素、酸素及び炭素から選ばれる１種類以上とを含有することを特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載の位相シフトマスク。

【請求項22】

前記モリブデン化合物は、モリブデンと、窒素、ホウ素、ケイ素、酸素及び炭素から選ばれる１種類以上とを含有することを特徴とする請求項１９から請求項２１のいずれか１項に記載の位相シフトマスク。

【請求項23】

前記遮光膜は、タンタル化合物を含有することを特徴とする請求項１３から請求項１８のいずれか１項に記載の位相シフトマスク。

【請求項24】

前記第二の半透明膜は、ケイ素を含まないことを特徴とする請求項１３から請求項２３のいずれか１項に記載の位相シフトマスク。

【請求項25】

請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の位相シフトマスクブランクを用いる位相シフトマスクの製造方法であって、
前記位相シフトマスクブランクに備わる前記遮光膜上に第一のレジストパターンを形成し、前記第一のレジストパターンをエッチングマスクとして、前記遮光膜、前記第二の半透明膜、前記第一の半透明膜をこの順にエッチングし、透明領域を形成する工程と、
前記遮光膜上に前記第一のレジストパターンとは異なる第二のレジストパターンを形成し、前記第二のレジストパターンが覆われていない前記遮光膜をエッチングし、第二の半透過領域を形成する工程と、
前記第二の半透明膜上に前記第一のレジストパターン及び、前記第二のレジストパターンとは互いに異なる第三のレジストパターンを形成し、前記第三のレジストパターンに覆われていない前記第二の半透明膜をエッチングし、第一の半透過領域を形成する工程と、を含むことを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。

【請求項26】

波長２００ｎｍ以下の露光光が適用される位相シフトマスクを作製するために用いられる位相シフトマスクブランクであって、
透明基板と、前記透明基板上に他の膜を介して又は介さずに形成された第一の半透明膜と、前記第一の半透明膜上に形成された第二の半透明膜と、前記第二の半透明膜上に形成された遮光膜と、を備え、
前記第一の半透明膜は、露光光に対する透過率が１０％以上８０％以下の範囲内であり、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内であり、
前記第一の半透明膜と前記第二の半透明膜との積層膜は、露光光に対する透過率が１％以上５０％以下の範囲内であり、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内であり、
前記第一の半透明膜と前記第二の半透明膜と前記遮光膜との積層膜は、露光光に対する透過率が０．０１％以上１％以下の範囲内であり、
前記第一の半透明膜、前記第一の半透明膜と前記第二の半透明膜との積層膜、前記第一の半透明膜と前記第二の半透明膜と前記遮光膜との積層膜の順で透過率が小さくなる位相シフトマスクブランクを用いる位相シフトマスクの製造方法であって、
前記位相シフトマスクブランクに備わる前記遮光膜上に第一のレジストパターンを形成し、前記第一のレジストパターンをエッチングマスクとして、前記遮光膜、前記第二の半透明膜、前記第一の半透明膜をこの順にエッチングし、透明領域を形成する工程と、
前記遮光膜上に前記第一のレジストパターンとは異なる第二のレジストパターンを形成し、前記第二のレジストパターンが覆われていない前記遮光膜をエッチングし、第二の半透過領域を形成する工程と、
前記第二の半透明膜上に前記第一のレジストパターン及び、前記第二のレジストパターンとは互いに異なる第三のレジストパターンを形成し、前記第三のレジストパターンに覆われていない前記第二の半透明膜をエッチングし、第一の半透過領域を形成する工程と、を含むことを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。

【請求項27】

前記第一の半透過領域を形成する工程において、前記第二の半透明膜を、フッ素系ガスと塩素系ガスをそれぞれ含まない酸素系ガスでエッチングすることを特徴とする請求項２５又は請求項２６に記載の位相シフトマスクの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体デバイス等の製造において使用される位相シフトマスクブランク、位相シフトマスク及び位相シフトマスクの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、半導体加工においては、特に大規模集積回路の高集積化により、回路パターンの微細化が必要になってきており、回路を構成する配線パターンの細線化や、セルを構成する層間の配線のためのコンタクトホールパターンの微細化技術への要求が高まってきている。そのため、半導体デバイス等の製造で用いられる露光光源は、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）から、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）へと短波長化が進んでいる。

【0003】

また、ウエハ転写特性を向上させたマスクとして、例えば、位相シフトマスクがある。位相シフトマスクでは、透明基板を透過するＡｒＦエキシマレーザー光と、透明基板と位相シフト膜の両方を透過するＡｒＦエキシマレーザー光との位相差（以下、単に「位相差」という。）が１８０度、かつ位相シフト膜の光透過率が６％というように、位相差と透過率の両方を調整することが可能である。

【0004】

例えば、位相差が１８０度の位相シフトマスクを製造する場合、位相差が１７７度付近になるよう位相シフト膜の膜厚を設定した後、位相シフト膜をフッ素系ガスにてドライエッチングすると同時に透明基板を３ｎｍ程度加工して、最終的に位相差を１８０度付近に調整する方法が知られている。

【0005】

ウエハ転写特性を表現する項目としては、例えば、フォトマスクを透過しウエハレジスト上でパターン像を作製するための光エネルギー分布のコントラストの勾配を表現する規格化像光強度対数勾配値（ＮＩＬＳ：Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｉｍａｇｅ Ｌｏｇ Ｓｌｏｐｅ）、安定してパターン作製可能な焦点からの距離を表わすフォーカス裕度（ＤＯＦ：Ｄｅｐｔｈ Ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）、マスク上寸法の誤差がウエハ寸法で増幅される度合いを表現するマスクエラー増大因子（ＭＥＥＦ：Ｍａｓｋ Ｅｒｒｏｒ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆａｃｔｏｒ）が用いられる。

【0006】

先端ウエハ製造向けの位相シフトマスクにおいて、透過率が６％では十分ではなく、高透過率の位相シフトマスクが注目されている。光透過率を高くすることで、より位相シフト効果が大きくなり、特定のパターンで良好なウエハ転写特性を得ることが可能である。また、ウエハ上でのパターン寸法は、更なる微細化が求められており、より高いウエハ転写特性を得るためには、光透過率が２０％以上の高透過率位相シフトマスクが望まれている。

【0007】

フォトマスクの作製においては、よりよいウエハ転写特性を求めるため、ターゲットとなるメインパターンに合わせて最適な透過率からなる位相シフトマスクを選択している（特許文献１及び特許文献２）。例えば、メインパターンがＬＳ系パターンの場合は透過率が６％、Ｄｏｔ系パターンの場合は透過率が２０％以上の高透過率位相シフトマスクが選ばれることが多い。

【0008】

しかしながら、フォトマスクの面内にはＬＳ系パターンやＤｏｔ系パターンなど多様なパターンが混在している場合もある。そのため、仮にメインパターンに合わせた透過率と位相差の位相シフトマスクを用いた場合には、一枚のフォトマスクでメインパターン以外のパターンを最適な透過率と位相差で作製することは極めて困難であった。つまり、従来技術では、マスク面内に様々なパターンが混在して形成された場合に、最適な透過率と位相差になるようにそれぞれのパターンを加工（調整）することができ、且つ十分なウエハ転写特性を得ることは困難であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特許第６４３２６３６号

【文献】特許第６３４１１２９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、以上のような事情の元になされ、マスク面内に様々なパターンが形成された場合であっても高いウエハ転写特性を有する位相シフトマスクブランク、位相シフトマスク及び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。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は上記課題を解決するために成されたものであって、本発明の一態様に係る位相シフトマスクブランクは、波長２００ｎｍ以下の露光光が適用される位相シフトマスクを作製するために用いられる位相シフトマスクブランクであって、透明基板と、前記透明基板上に他の膜を介して又は介さずに形成された第一の半透明膜と、前記第一の半透明膜上に形成された第二の半透明膜と、前記第二の半透明膜上に形成された遮光膜と、を備え、前記第一の半透明膜は、露光光に対する透過率が１０％以上８０％以下の範囲内であり、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内であり、前記第一の半透明膜と前記第二の半透明膜との積層膜は、露光光に対する透過率が１％以上５０％以下の範囲内であり、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内であり、前記第一の半透明膜と前記第二の半透明膜と前記遮光膜との積層膜は、露光光に対する透過率が０．０１％以上１％以下の範囲内であり、前記第一の半透明膜、前記第一の半透明膜と前記第二の半透明膜との積層膜、前記第一の半透明膜と前記第二の半透明膜と前記遮光膜との積層膜の順で透過率が小さくなることを特徴とする。

【0012】

また、本発明の一態様に係る位相シフトマスクは、波長２００ｎｍ以下の露光光が適用される位相シフトマスクであって、透明基板と、前記透明基板上に他の膜を介して又は介さずに形成された第一の半透明膜と、前記第一の半透明膜上に形成された第二の半透明膜と、前記第二の半透明膜上に形成された遮光膜と、を備え、前記第一の半透明膜が形成された第一の半透過領域と、前記第一の半透明膜と前記第二の半透明膜とが積層された第二の半透過領域と、前記第一の半透明膜と前記第二の半透明膜と前記遮光膜とが積層された遮光領域と、前記第一の半透明膜、前記第二の半透明膜及び前記遮光膜のいずれも存在しない透明領域と、を有し、前記第一の半透過領域は、露光光に対する透過率が１０％以上８０％以下の範囲内であり、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内であり、前記第二の半透過領域は、露光光に対する透過率が１％以上５０％以下の範囲内であり、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内であり、前記遮光領域は、露光光に対する透過率が０．０１％以上１％以下の範囲内であり、前記第一の半透過領域、前記第二の半透過領域、前記遮光領域の順で透過率が小さくなることを特徴とする。

【0013】

また、本発明の一態様に係る位相シフトマスクの製造方法は、上述した位相シフトマスクブランクに備わる前記遮光膜上に第一のレジストパターンを形成し、前記第一のレジストパターンをエッチングマスクとして、前記遮光膜、前記第二の半透明膜、前記第一の半透明膜をこの順にエッチングし、透明領域を形成する工程と、前記遮光膜上に前記第一のレジストパターンとは異なる第二のレジストパターンを形成し、前記第二のレジストパターンが覆われていない前記遮光膜をエッチングし、第二の半透過領域を形成する工程と、前記第二の半透明膜上に前記第一のレジストパターン及び、前記第二のレジストパターンとは互いに異なる第三のレジストパターンを形成し、前記第三のレジストパターンに覆われていない前記第二の半透明膜をエッチングし、第一の半透過領域を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明の一態様に係る位相シフトマスクブランクを用いることで、マスク面内に混在する各々のパターンに対して、最適な透過率と位相差になるようにパターンを加工することができ、加えて十分なウエハ転写特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る位相シフトマスクブランクの構成を示す断面概略図である。

【図2】本発明の第２の実施形態に係る位相シフトマスクブランクの構成を示す断面概略図である。

【図3】本発明の第３の実施形態に係る位相シフトマスクブランクの構成を示す断面概略図である。

【図4】図１に示す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工程を示す断面概略図である。

【図5】図２に示す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工程を示す断面概略図である。

【図6】図３に示す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工程を示す断面概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、断面概略図は、実際の寸法比やパターン数を正確には反映しておらず、透明基板の掘り込み量や膜のダメージ量は省略してある。
本発明の位相シフトマスクブランクの好適な実施形態としては、以下に示す３つの形態が挙げられる。

【0017】

(構成)
図１は、本発明の第１の実施形態に係る位相シフトマスクブランクの構成を示す断面概略図である。図１に示す位相シフトマスクブランク１０は、波長２００ｎｍ以下の露光光が適用される位相シフトマスクを作製するために用いられる位相シフトマスクブランクであって、露光波長に対して透明な基板（以下、単に「基板」ともいう）１１と、基板１１上に成膜された第一の半透明膜１２と、第一の半透明膜１２上に成膜された第二の半透明膜１３と、第二の半透明膜１３上に成膜された遮光膜１４とを備えている。

【0018】

次に、図２は、本発明の第２の実施形態に係る位相シフトマスクブランクの構成を示す断面概略図である。図２に示す位相シフトマスクブランク２０は、波長２００ｎｍ以下の露光光が適用される位相シフトマスクを作製するために用いられる位相シフトマスクブランクであって、露光波長に対して透明な基板（以下、単に「基板」ともいう）２１と、基板２１上に成膜された第一の半透明膜２２と、第一の半透明膜２２上に成膜された第二の半透明膜２３と、第二の半透明膜２３上に成膜された遮光膜２４と、遮光膜２４上に成膜されたエッチングマスク膜２６とを備えている。この位相シフトマスクブランク２０を用いた位相シフトマスクでは、エッチングマスク膜２６が完全に除去されて、後述する位相シフトマスク上に残らない。

【0019】

次に、図３は、本発明の第３の実施形態に係る位相シフトマスクブランクの構成を示す断面概略図である。図３に示す位相シフトマスクブランク３０は、波長２００ｎｍ以下の露光光が適用される位相シフトマスクを作製するために用いられる位相シフトマスクブランクであって、露光波長に対して透明な基板（以下、単に「基板」ともいう）３１と、基板３１上に成膜されたエッチングストッパー膜３９と、エッチングストッパー膜３９上に成膜された第一の半透明膜３２と、第一の半透明膜３２上に成膜された第二の半透明膜３３と、第二の半透明膜３３上に成膜された遮光膜３４と、遮光膜３４上に成膜されたエッチングマスク膜３６とを備えている。この位相シフトマスクブランク３０を用いた位相シフトマスクでは、エッチングマスク膜３６、エッチングストッパー膜３９は除去されずに、後述する位相シフトマスク上に残る。

【0020】

ここで、基板１１、２１、３１に対する特別な制限はなく、基板１１、２１、３１としては、例えば、石英ガラスやＣａＦ_２あるいはアルミノシリケートガラスなどが一般的である。
第一の半透明膜１２、２２、３２は、基板１１、２１、３１上に他の膜を介して又は介さずに形成されている。
また、第一の半透明膜１２、２２、３２は、例えば、ケイ素の酸化膜、窒化膜、酸窒化膜、もしくはケイ素および遷移金属の酸化膜、窒化膜、酸窒化膜の単層膜、又はこれらの複数層膜もしくは傾斜膜であり、組成と膜厚を適宜選択することで露光波長に対する透過率と位相差とを調整させたものである。つまり、第一の半透明膜１２、２２、３２は、透過する露光光に対して所定量の位相変化を与える機能を有し、ケイ素を含有し、且つ遷移金属、窒素、酸素及び炭素から選ばれる１種類以上を含有するものであれば好ましい。

【0021】

遷移金属としては、モリブデンが好ましい。透過率の値は、基板１１、２１、３１の透過率に対して、１０％以上８０％以下の範囲内であり、所望のウエハパターンに応じて最適な透過率を適宜選択することが可能である。位相差の値は、１６０度以上２２０度以下の範囲内、特に１７５度以上１９０度以下の範囲内が好ましい。つまり、第一の半透明膜１２、２２、３２は、露光光に対する透過率が１０％以上８０％以下の範囲内であり、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内である。第一の半透明膜１２、２２、３２の露光光に対する透過率が１０％未満の場合には、Ｄｏｔ系パターンでの良好な露光性能が得られないことがある。また、第一の半透明膜１２、２２、３２の露光光に対する透過率が８０％を超える場合には、露光性能が頭打ちになり、第一の半透明膜１２、２２、３２の膜厚が９０ｎｍを超えてくるためパターン倒れが増えることがある。また、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内であれば、必要な露光性能を容易に維持することができる。

【0022】

第一の半透明膜１２、２２をエッチングする際は、同時に基板１１、２１を１ｎｍから３ｎｍ程度掘り込み、位相シフト膜の抜け不良を防止すると共に、位相差の微調整を行うことが一般的である。したがって、基板１１、２１の掘り込み量を考慮して、マスク完成時に所望する値より浅い位相差で第一の半透明膜１２、２２を成膜する必要がある。一方、第一の半透明膜３２のエッチングはエッチングストッパー膜３９で止まるため、基板３１を意図的に掘り込む工程を必要としない。したがって、マスク完成時に所望する値より浅い位相差で第一の半透明膜３２を成膜する必要はない。

【0023】

また、第二の半透明膜１３、２３、３３は、例えば、ルテニウムの単体膜、又はルテニウムと、酸素、窒素、炭素、フッ素、ホウ素及び遷移金属から選ばれる１種類以上の元素とを含有する単層膜、又はこちらの複数層膜である。第二の半透明膜１３、２３、３３にルテニウムを添加することで、露光性能が向上する傾向がある。また、第二の半透明膜１３、２３、３３にルテニウムを添加することで、第一の半透明膜１２、２２、３２と第二の半透明膜１３、２３、３３との積層膜の透過率だけでなく、位相差も容易に制御することができる。さらに、第二の半透明膜１３、２３、３３にルテニウムを添加することで、第二の半透明膜１３、２３、３３を剥離する際に、下層である第一の半透明膜１２、２２、３２に与えるダメージを低減することができる。また、第二の半透明膜１３、２３、３３にルテニウムを添加することで、遮光膜１４、２４、３４を剥離する際に、下層である第二の半透明膜１３、２３、３３に与えるダメージを低減することができる。
第二の半透明膜１３、２３、３３におけるルテニウムの含有量は、第二の半透明膜１３、２３、３３全体に対して、５０原子％以上であれば好ましい。第二の半透明膜１３、２３、３３におけるルテニウムの含有量が５０原子％未満の場合には、上述した効果が得にくい傾向がある。

【0024】

遷移金属は、モリブデン、チタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ニオブ、及びハフニウムから選ばれる１種類以上の元素であることが好ましい。
また、第二の半透明膜１３、２３、３３は、位相差が－１０度以上１０度以下の範囲内であり、透過率が５％以上６０％以下の範囲内であることが好ましい。位相差が－１０度以上１０度以下の範囲内の範囲内であれば、位相差を容易に調整することができる。また、第二の半透明膜１３、２３、３３の透過率が５％以上６０％以下の範囲内であれば、必要な露光性能を容易に維持することができる。
位相差は、一般的に以下の式（１）で表される。

【0025】

【数1】

【0026】

したがって、露光波長に対する屈折率が１に近いルテニウムは、膜厚による位相差の変動を少なく、透過率のみを調整することが可能である。透過率の値は、第一の半透明膜１２、２２、３２と合わせて、１％以上５０％以下であり、所望のウエハパターンに応じてルテニウムの膜厚の調整により最適な透過率を適宜選択することが可能である。位相差の値は、第一の半透明膜１２、２２、３２と合わせて１６０度以上２２０度以下の範囲内、特に１７５度以上１８５度以下の範囲内が好ましい。つまり、第一の半透明膜１２、２２、３２と第二の半透明膜１３、２３、３３との積層膜は、露光光に対する透過率が１％以上５０％以下の範囲内であり、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内である。第一の半透明膜１２、２２、３２と第二の半透明膜１３、２３、３３との積層膜の露光光に対する透過率が１％未満の場合には、十分な位相シフト効果を得られないことがある。また、第一の半透明膜１２、２２、３２と第二の半透明膜１３、２３、３３との積層膜の露光光に対する透過率が５０％を超える場合には、ＬＳ系パターンでの良好な露光性能が得られないことがある。また、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内であれば、必要な露光性能を容易に維持することができる。

【0027】

また、遮光膜１４、２４、３４は、クロムの単体膜、又はクロム化合物、タンタル化合物、及びモリブデン化合物から選ばれる１種類以上からなる単層膜、又はこちらの複数層膜である。クロム化合物は、クロムと、窒素及び酸素から選ばれる１種以上の元素とを含有する単層膜、又はこれらの複数層膜もしくは傾斜膜である。タンタル化合物は、タンタルと、窒素、ホウ素、ケイ素、酸素及び炭素から選ばれる１種以上の元素とを含有する単層膜、又はこれらの複数層膜もしくは傾斜膜である。モリブデン化合物は、モリブデンと、窒素、ホウ素、ケイ素、酸素及び炭素から選ばれる１種以上の元素とを含有する単層膜、又はこれらの複数層膜もしくは傾斜膜である。

【0028】

第一の半透明膜１２、２２、３２と第二の半透明膜１３、２３、３３と遮光膜１４、２４、３４との積層膜は、露光光に対する透過率が０．０１％以上１％以下の範囲内である。第一の半透明膜１２、２２、３２と第二の半透明膜１３、２３、３３と遮光膜１４、２４、３４との積層膜の露光光に対する透過率が０．０１％未満、もしくは、１％を超える場合には、十分な遮光性能を得ることができないため、露光性能が悪化することがある。
また、第一の半透明膜１２、２２、３２、第一の半透明膜１２、２２、３２と第二の半透明膜１３、２３、３３との積層膜、第一の半透明膜１２、２２、３２と第二の半透明膜１３、２３、３３と遮光膜１４、２４、３４との積層膜は、この順で透過率が小さくなっている。この順で透過率が小さくなれば、必要な露光性能を容易に維持することができる。

【0029】

遮光膜１４、２４の膜厚は、第一の半透明膜１２、２２と第二の半透明膜１３、２３との合わせた透過率により変化するが、遮光膜１４、２４、第一の半透明膜１２、２２及び第二の半透明膜１３、２３を合わせた露光波長に対するＯＤ値（光学濃度）が２．０以上、より好ましくは２．８以上になるように調整する。例えば、第一の半透明膜１２、２２と第二の半透明膜１３、２３とを合わせた透過率が６％の場合では、遮光膜１４、２４の膜厚は、３５ｎｍ以上８０ｎｍ以下の範囲内、特に４０ｎｍ以上７５ｎｍ以下の範囲内が好ましい。

【0030】

一方、遮光膜３４の膜厚も、第一の半透明膜３２と第二の半透明膜３３とを合わせた透過率により変化するが、エッチングマスク膜３６は最終的に位相シフトマスク上に残るため、露光波長に対するＯＤ値（光学濃度）は、遮光膜３４と第一の半透明膜３２と第二の半透明膜３３とエッチングマスク膜３６とを合わせて２．０以上、より好ましくは２．８以上になるように調整する。例えば、第一の半透明膜３２と第二の半透明膜３３とを合わせた透過率が６％の場合では、遮光膜３４の膜厚は、３５ｎｍ以上７０ｎｍ以下の範囲内、特に４０ｎｍ以上６０ｎｍ以下の範囲内が好ましい。

【0031】

また、エッチングマスク膜２６、３６は、クロムの単体膜、又はクロム化合物、タンタル化合物、モリブデン化合物、及びケイ素から選ばれる１種以上の元素と、酸素及び窒素から選ばれる１種以上の元素とを含有する単層膜、又はこれらの複数層膜もしくは傾斜膜である。エッチングマスク膜２６、３６の膜厚は、２ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲内、特にエッチングマスク膜２６、３６のドライエッチングの際のレジストダメージを低減し、レジストの薄膜化を実現するためには、１５ｎｍ以下が好ましい。更に、成膜時のピンホールや、エッチング時や洗浄時での膜消失を防止するためには、エッチングマスク膜２６、３６の膜厚は、３ｎｍ以上が好ましい。

【0032】

また、エッチングストッパー膜３９は、アルミニウム、ハフニウム及びケイ素から選ばれる１種類以上の元素と、酸素、窒素及びフッ素から選ばれる１種類以上の元素とを含有する単層膜、又はこれらの複数層膜もしくは傾斜膜であり、好ましくはケイ素とアルミニウムとを含む混合膜の単層膜である。ここで、ケイ素とアルミニウムとを含む混合膜とは、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）と、ＳｉＯ_２や窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）とを混合させた材料で形成された膜のことである。露光光に対する透過率は８０％以上、特に９０％以上が好ましい。また膜厚は、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下の範囲内、特に十分なエッチング耐性と透過率とを両立するためには、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の範囲内が好ましい。

【0033】

上述した第一の半透明膜１２、２２、３２、第二の半透明膜１３、２３、３３、遮光膜１４、２４、３４、エッチングマスク膜２６、３６、エッチングストッパー膜３９は、いずれも公知の方法により成膜することができる。最も容易に均質性に優れた膜を得る方法としては、スパッタ成膜法が好ましく挙げられるが、本実施形態ではスパッタ成膜法に限定する必要はない。

【0034】

ターゲットとスパッタガスは膜組成によって選択される。例えば、クロムを含有する膜の成膜方法としては、クロムを含有するターゲットを用い、アルゴンガス等の不活性ガスのみ、酸素等の反応性ガスのみ、又は不活性ガスと反応性ガスとの混合ガス中で反応性スパッタリングを行う方法を挙げることができる。スパッタガスの流量は膜特性に合わせて調整すればよく、成膜中一定としてもよいし、酸素量や窒素量を膜の厚み方向に変化させたいときは、目的とする組成に応じて変化させてもよい。また、ターゲットに対する印加電力、ターゲットと基板との距離、成膜チャンバー内の圧力を調整してもよい。また、例えば、ケイ素と金属とを含有する膜の成膜では、ターゲットとして、ケイ素と金属との含有比を調整したターゲットを単独で使用してもよいし、ケイ素ターゲット、金属ターゲット、及びケイ素と金属とからなるターゲットから複数のターゲットを適宜選択してもよい。
本実施形態に係る位相シフトマスク１００、２００、３００は、上述した本実施形態に係る位相シフトマスクブランク１０、２０、３０が有する各々の膜を所望のパターンにパターニング又は除去することにより得られる。

【0035】

(製造方法)
本実施形態に係る位相シフトマスクブランク１０、２０、３０を用いる位相シフトマスクの製造方法は、位相シフトマスクブランク１０、２０、３０に備わる遮光膜１４、２４、３４の上に第一のレジストパターン１５、２５、３５を形成し、第一のレジストパターン１５、２５、３５をエッチングマスクとして、遮光膜１４、２４、３４、第二の半透明膜１３、２３、３３、第一の半透明膜１２、２２、３２をこの順にエッチングして透明領域を形成する工程と、遮光膜１４、２４、３４の上に第一のレジストパターン１５、２５、３５とは異なる第二のレジストパターン１７、２７、３７を形成し、第二のレジストパターン１７、２７、３７が覆われていない遮光膜１４、２４、３４をエッチングして第二の半透過領域を形成する工程と、第二の半透明膜１３、２３、３３の上に第一のレジストパターン１５、２５、３５と第二のレジストパターン１７、２７、３７とは異なる第三のレジストパターン１８、２８、３８を形成し、第三のレジストパターン１８、２８、３８に覆われていない第二の半透明膜１３、２３、３３をエッチングして第一の半透過領域を形成する工程と、を含んでいる。

【0036】

以下、本発明の位相シフトマスク及び位相シフトマスクの製造方法の好適な実施形態を具体的に挙げる。
図４は、図１に示す位相シフトマスクブランク１０を用いた位相シフトマスク１００の製造工程を示す断面概略図である。図４（ａ）は、遮光膜１４上にレジスト膜を塗布し、描画を施し、その後に現像処理を行い、第一のレジストパターン１５を形成する工程を示す。図４（ｂ）は、第一のレジストパターン１５に沿って酸素含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ／Ｏ系）により遮光膜１４をパターニングする工程を示す。図４（ｃ）は、遮光膜１４のパターンに沿って酸素ドライエッチング（Ｏ系）により第二の半透明膜１３をパターニングする工程と、残存した第一のレジストパターン１５を剥離除去した後、洗浄する工程と、を示す。図４（ｄ）は、遮光膜１４及び第二の半透明膜１３のパターンに沿ってフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）により第一の半透明膜１２をパターニングする工程を示す。図４（ｅ）は、第二のレジストパターン１７を新たに形成する工程を示す。図４（ｆ）は、第二のレジストパターン１７に覆われていない領域の遮光膜１４を酸素含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ／Ｏ系）により除去する工程を示す。図４（ｇ）は、第二のレジストパターン１７を剥離除去した後、第三のレジストパターン１８を新たに形成する工程を示す。図４（ｈ）は、第三のレジストパターン１８に覆われていない領域の第二の半透明膜１３を酸素ドライエッチング（Ｏ系）により除去する工程を示す。図４（ｉ）は、残存した第三のレジストパターン１８を剥離除去した後、洗浄する工程を示す。こうして、本実施形態に係る位相シフトマスク１００を製造する。

【0037】

こうして製造された位相シフトマスク１００は、波長２００ｎｍ以下の露光光が適用される位相シフトマスクであって、基板１１と、基板１１上に他の膜を介して又は介さずに形成された第一の半透明膜１２と、第一の半透明膜１２上に形成された第二の半透明膜１３と、第二の半透明膜１３上に形成された遮光膜１４と、を備えている。また、位相シフトマスク１００は、第一の半透明膜１２が積層された第一の半透過領域と、第一の半透明膜１２と第二の半透明膜１３とが積層された第二の半透過領域と、第一の半透明膜１２と第二の半透明膜１３と遮光膜１４とが積層された遮光領域と、第一の半透明膜１２、第二の半透明膜１３及び遮光膜１４のいずれも存在しない透明領域と、を有している。そして、第一の半透過領域は、露光光に対する透過率が１０％以上８０％以下の範囲内であり、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内となっている。また、第二の半透過領域は、露光光に対する透過率が１％以上５０％以下の範囲内であり、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内となっている。また、遮光領域は、露光光に対する透過率が０．０１％以上１％以下の範囲内となっている。さらに、第一の半透過領域、第二の半透過領域、遮光領域の順で透過率が小さくなっている。

【0038】

次に、図５は、図２に示す位相シフトマスクブランク２０を用いた位相シフトマスク２００の製造工程を示す断面概略図である。図５（ａ）は、エッチングマスク膜２６上にレジスト膜を塗布し、描画を施し、その後に現像処理を行い、第一のレジストパターン２５を形成する工程を示す。図５（ｂ）は、第一のレジストパターン２５に沿ってフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）によりエッチングマスク膜２６をパターニングする工程を示す。図５（ｃ）は、残存した第一のレジストパターン２５を剥離除去した後、洗浄する工程を示す。図５（ｄ）は、エッチングマスク膜２６のパターンに沿って酸素含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ／Ｏ系）により遮光膜２４をパターニングする工程と、エッチングマスク膜２６と遮光膜２４のパターンに沿って酸素ドライエッチング（Ｏ系）により第二の半透明膜２３をパターニングする工程と、を示す。図５（ｅ）は、エッチングマスク膜２６と遮光膜２４と第二の半透明膜２３のパターンに沿ってフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）により第一の半透明膜２２をパターニングする工程と、このフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）により、最上層のエッチングマスク膜２６を全面除去する工程と、を示す。図５（ｆ）は、第二のレジストパターン２７を新たに形成する工程を示す。図５（ｇ）は、第二のレジストパターン２７に覆われていない領域の遮光膜２４を酸素含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ／Ｏ系）により除去する工程を示す。図５（ｈ）は、第二のレジストパターン２７を剥離除去した後、第三のレジストパターン２８を新たに形成する工程を示す。図５（ｉ）は、第三のレジストパターン２８に覆われていない領域の第二の半透明膜２３を酸素ドライエッチング（Ｏ系）により除去する工程を示す。図５（ｊ）は、残存した第三のレジストパターン２８を剥離除去した後、洗浄する工程を示す。こうして、本実施形態に係る位相シフトマスク２００を製造する。

【0039】

こうして製造された位相シフトマスク２００は、波長２００ｎｍ以下の露光光が適用される位相シフトマスクであって、基板２１と、基板２１上に他の膜を介して又は介さずに形成された第一の半透明膜２２と、第一の半透明膜２２上に形成された第二の半透明膜２３と、第二の半透明膜２３上に形成された遮光膜２４と、を備えている。また、位相シフトマスク２００は、第一の半透明膜２２が積層された第一の半透過領域と、第一の半透明膜２２と第二の半透明膜２３とが積層された第二の半透過領域と、第一の半透明膜２２と第二の半透明膜２３と遮光膜２４とが積層された遮光領域と、第一の半透明膜２２、第二の半透明膜２３及び遮光膜２４のいずれも存在しない透明領域と、を有している。そして、第一の半透過領域は、露光光に対する透過率が１０％以上８０％以下の範囲内であり、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内となっている。また、第二の半透過領域は、露光光に対する透過率が１％以上５０％以下の範囲内であり、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内となっている。また、遮光領域は、露光光に対する透過率が０．０１％以上１％以下の範囲内となっている。さらに、第一の半透過領域、第二の半透過領域、遮光領域の順で透過率が小さくなっている。

【0040】

次に、図６は、図３に示す位相シフトマスクブランク３０を用いた位相シフトマスク３００の製造工程を示す断面概略図である。図６（ａ）は、エッチングマスク膜３６上にレジスト膜を塗布し、描画を施し、その後に現像処理を行い、第一のレジストパターン３５を形成する工程を示す。図６（ｂ）は、第一のレジストパターン３５に沿って酸素含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ／Ｏ系）によりエッチングマスク膜３６をパターニングする工程を示す。図６（ｃ）は、残存した第一のレジストパターン３５を剥離除去した後、洗浄する工程を示す。図６（ｄ）は、エッチングマスク膜３６のパターンに沿ってフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）により遮光膜３４をパターニングする工程と、エッチングマスク膜３６と遮光膜３４のパターンに沿って酸素ドライエッチング（Ｏ系）により第二の半透明膜３３をパターニングする工程と、を示す。図６（ｅ）は、エッチングマスク膜３６と遮光膜３４と第二の半透明膜３３のパターンに沿ってフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）により第一の半透明膜３２をパターニングする工程を示す。図６（ｆ）は、第二のレジストパターン３７を新たに形成する工程を示す。図６（ｇ）は、第二のレジストパターン３７に覆われていない領域のエッチングマスク膜３６を酸素含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ／Ｏ系）により除去する工程と、続けてエッチングマスク膜３６を除去した領域の遮光膜３４をフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）により除去する工程と、を示す。図６（ｈ）は、第二のレジストパターン３７を剥離除去した後、第三のレジストパターン３８を新たに形成する工程を示す。図６（ｉ）は、第三のレジストパターン３８に覆われていない領域の第二の半透明膜３３を酸素ドライエッチング（Ｏ系）により除去する工程を示す。図６（ｊ）は、残存した第三のレジストパターン３８を剥離除去した後、洗浄する工程を示す。こうして、本実施形態に係る位相シフトマスク３００を製造する。

【0041】

こうして製造された位相シフトマスク３００は、波長２００ｎｍ以下の露光光が適用される位相シフトマスクであって、基板３１と、基板３１上に他の膜を介して又は介さずに形成された第一の半透明膜３２と、第一の半透明膜３２上に形成された第二の半透明膜３３と、第二の半透明膜３３上に形成された遮光膜３４と、を備えている。また、位相シフトマスク３００は、第一の半透明膜３２が積層された第一の半透過領域と、第一の半透明膜３２と第二の半透明膜３３とが積層された第二の半透過領域と、第一の半透明膜３２と第二の半透明膜３３と遮光膜３４とが積層された遮光領域と、第一の半透明膜３２、第二の半透明膜３３及び遮光膜３４のいずれも存在しない透明領域と、を有している。そして、第一の半透過領域は、露光光に対する透過率が１０％以上８０％以下の範囲内であり、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内となっている。また、第二の半透過領域は、露光光に対する透過率が１％以上５０％以下の範囲内であり、位相差が１６０度以上２２０度以下の範囲内となっている。また、遮光領域は、露光光に対する透過率が０．０１％以上１％以下の範囲内となっている。さらに、第一の半透過領域、第二の半透過領域、遮光領域の順で透過率が小さくなっている。

【0042】

図４（ａ）、図５（ａ）及び図６（ａ）の工程において、レジスト膜の材料としては、ポジ型レジストでもネガ型レジストでも用いることができるが、高精度パターンの形成を可能とする電子ビーム描画用の化学増幅型レジストを用いることが好ましい。レジスト膜の膜厚は、例えば５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲内である。特に、微細なパターン形成が求められる位相シフトマスクを作製する場合、パターン倒れを防止する上で、第一のレジストパターン１５、２５、３５のアスペクト比が大きくならないようにレジスト膜を薄膜化することが必要であり、１５０ｎｍ以下の膜厚が好ましい。一方、レジスト膜の膜厚の下限は、用いるレジスト材料のエッチング耐性などの条件を総合的に考慮して決定され、６０ｎｍ以上が好ましい。レジスト膜として電子ビーム描画用の化学増幅型のものを使用する場合、描画の際の電子ビームのエネルギー密度は１０μＣ／ｃｍ^２から１００μＣ／ｃｍ^２の範囲内であり、この描画の後に加熱処理及び現像処理を施して第一のレジストパターン１５、２５、３５を得る。

【0043】

また、図５（ｂ）の工程において、ケイ素と、酸素及び窒素から選ばれる１種以上の元素とを含有する膜からなるエッチングマスク膜２６をパターニングするフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）の条件は、ケイ素系化合物膜をドライエッチングする際に用いられてきた公知のものであってもよく、フッ素系ガスとしては、例えば、ＣＦ_４やＣ_２Ｆ_６やＳＦ_６が一般的であり、必要に応じて窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガスを混合してもよい。

【0044】

また、図６（ｂ）の工程において、クロム単体、又はクロム化合物からなるエッチングマスク膜３６をパターニングする酸素含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ／Ｏ系）の条件は、クロム化合物膜の除去に用いられてきた公知のものであってもよく、塩素ガスと酸素ガスとに加えて、必要に応じて窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガスを混合してもよい。
また、図４（ｃ）、図５（ｃ）及び図６（ｃ）の工程において、第一のレジストパターン１５、２５、３５の剥離除去は、ドライエッチングにより行うことも可能だが、一般には剥離液によりウェット剥離する。

【0045】

また、図４（ｂ）及び図５（ｄ）の工程において、クロム単体、又はクロム化合物からなる遮光膜１４、２４をパターニングする酸素含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ／Ｏ系）の条件は、クロム化合物膜の除去に用いられてきた公知のものであってもよく、塩素ガスと酸素ガスとに加えて、必要に応じて窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガスを混合してもよい。下層の第二の半透明膜１３、２３と、図５（ｄ）の場合は上層のエッチングマスク膜２６は、酸素含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ／Ｏ系）に対して耐性を有しているため、本工程では除去もしくはパターニングされずに残る。

【0046】

また、図６（ｄ）の工程において、モリブデン化合物からなる遮光膜３４をパターニングするフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）の条件は、モリブデン化合物をドライエッチングする際に用いられてきた公知のものであってもよく、フッ素系ガスとしては、ＣＦ_４やＣ_２Ｆ_６やＳＦ_６が一般的であり、必要に応じて窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガスを混合してもよい。下層の第二の半透明膜３３と、上層のエッチングマスク膜３６は、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）に対して耐性を有しているため、本工程では除去もしくはパターニングされずに残る。

【0047】

また、図４（ｃ）、図５（ｄ）及び図６（ｄ）の工程において、第二の半透明膜１３、２３、３３をパターニングする酸素系ドライエッチング（Ｏ系）の条件は、酸素ガスに加えて、必要に応じて窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガスを混合してもよい。上層の遮光膜１４、２４、３４及びエッチングマスク膜２６、３６と、下層の第一の半透明膜１２、２２、３２は、酸素系ドライエッチング（Ｏ系）に対して耐性を有しているため、本工程では除去もしくはパターニングされずに残る。

【0048】

また、図４（ｄ）、図５（ｅ）及び図６（ｅ）の工程において、第一の半透明膜１２、２２、３２をパターニングするフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）の条件は、ケイ素系化合物膜をドライエッチングする際に用いられてきた公知のものであってもよく、フッ素系ガスとしては、ＣＦ_４やＣ_２Ｆ_６やＳＦ_６が一般的であり、必要に応じて窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガスを混合してもよい。図４（ｄ）及び図６（ｅ）の場合は、上層の遮光膜１４、２４、３４又はエッチングマスク膜３６は、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）に対して耐性を有しているため、本工程では除去もしくはパターニングされずに残る。また、図５（ｅ）の場合は、最上層のエッチングマスク膜２６は、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）による除去が可能であるため、第二の半透明膜２３とともに全面除去される。図４（ｄ）及び図５（ｅ）では、同時に基板１１、２１を１ｎｍから３ｎｍ程度掘り込み、各半透明膜の抜け不良を防止すると共に、位相差の微調整を行うことが一般的である。一方、図６（ｅ）では、エッチングストッパー膜３９がフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）に対して耐性を有しているため、基板３１が掘り込まれない。したがって、基板掘り込み量のパターン依存やマスク位置依存による位相差誤差が生じず、マスクの全パターン、全箇所においてより均一な位相差を実現できる。

【0049】

また、図４（ｅ）、図５（ｆ）及び図６（ｆ）の工程において、描画方式は、電子ビーム描画よりも精度が落ちるレーザー描画を用いてもよく、レジスト膜を塗布し、電子ビーム描画又はレーザー描画を行い、その後に現像処理を施すことで、第二のレジストパターン１７、２７、３７を得る。
また、図４（ｆ）及び図５（ｇ）の工程において、遮光膜１４、２４を除去する酸素含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ／Ｏ系）の条件は、クロム化合物膜の除去に用いられてきた公知のものであってもよく、塩素ガスと酸素ガスとに加えて、必要に応じて窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガスを混合してもよい。下層の第二の半透明膜１３、２３、第一の半透明膜１２、２２、基板１１、２１は、いずれも酸素含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ／Ｏ系）に対して耐性を有しているため、本工程では除去もしくはパターニングされずに残る。

【0050】

また、図６（ｇ）の工程において、エッチングマスク膜３６を除去する酸素含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ／Ｏ系）の条件は、クロム化合物膜の除去に用いられてきた公知のものであってもよく、塩素ガスと酸素ガスとに加えて、必要に応じて窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガスを混合してもよい。下層の遮光膜３４、第二の半透明膜３３、第一の半透明膜３２、エッチングストッパー膜３９は、いずれも酸素含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ／Ｏ系）に対して耐性を有しているため、本工程では除去もしくはパターニングされずに残る。

【0051】

また、図６（ｇ）の工程において、遮光膜３４を除去するフッ素系ドライエッチング（Ｆ系）の条件は、モリブデン化合物をドライエッチングする際に用いられてきた公知のものであってもよく、フッ素系ガスとしては、ＣＦ_４やＣ_２Ｆ_６やＳＦ_６が一般的であり、必要に応じて窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガスを混合してもよい。下層の第二の半透明膜３３、第一の半透明膜３２、エッチングストッパー膜３９は、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）に対して耐性を有しているため、本工程では除去もしくはパターニングされずに残る。
また、図４（ｇ）、図５（ｈ）及び図６（ｈ）の工程において、描画方式は、電子ビーム描画よりも精度が落ちるレーザー描画を用いてもよく、レジスト膜を塗布し、電子ビーム描画又はレーザー描画を行い、その後に現像処理を施すことで、第三のレジストパターン１８、２８、３８を得る。

【0052】

また、図４（ｈ）、図５（ｉ）及び図６（ｉ）の工程において、第二の半透明膜１３、２３、３３を除去する酸素系ドライエッチング（Ｏ系）の条件は、酸素ガスに加えて、必要に応じて窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガスを混合してもよい。例えば、第二の半透明膜１３、２３、３３を、フッ素系ガスと塩素系ガスをそれぞれ含まない酸素系ガスでエッチングしてもよい。下層の第一の半透明膜１２、２２、３２、エッチングストッパー膜３９、基板１１、２１、３１は、いずれも酸素系ドライエッチング（Ｏ系）に対して耐性を有しているため、本工程では除去もしくはパターニングされずに残る。また、図６（ｉ）では、下層のエッチングストッパー膜３９が、酸素含有塩素系ドライエッチング（Ｃｌ／Ｏ系）、フッ素系ドライエッチング（Ｆ系）、酸素系ドライエッチング（Ｏ系）に対しても耐性を有している。
また、図４（ｉ）、図５（ｊ）及び図６（ｊ）の工程において、第三のレジストパターン１８、２８、３８の剥離除去は、ドライエッチングにより行うことも可能だが、一般には剥離液によりウェット剥離する。

【実施例】

【0053】

以下、実施例により、本発明の実施形態を更に具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
（実施例１）
石英基板の上に２つのターゲットを用いたＤＣスパッタ装置を用いて、ケイ素とモリブデンと酸素と窒素とからなる第一の半透明膜を７５ｎｍの厚さで成膜した。ターゲットはモリブデンとケイ素とを用い、スパッタガスはアルゴンと酸素と窒素とを用いた。この第一の半透明膜の組成をＥＳＣＡで分析したところ、Ｓｉ：Ｍｏ：Ｏ：Ｎ＝４０：５：２０：３５（原子％比）であった。

【0054】

この第一の半透明膜の上にイオンスパッタ装置を用いて、ルテニウムからなる第二の半透明膜を１３ｎｍの厚さで成膜した。ターゲットはルテニウムを用い、スパッタガスはキセノンを用いた。この第二の半透明膜の組成をＥＳＣＡで分析したところ、Ｒｕ＝１００（原子％比）であった。
この第二の半透明膜の上にＤＣスパッタ装置を用いて、クロムと酸素と窒素とからなる下層遮光膜を３０ｎｍの厚さで成膜した。ターゲットはクロムを用い、スパッタガスはアルゴンと窒素と酸素とを用いた。この下層遮光膜の組成をＥＳＣＡで分析したところ、Ｃｒ：Ｏ：Ｎ＝５０：３０：２０（原子％比）であった。

【0055】

この下層遮光膜の上にＤＣスパッタ装置を用いて、クロムと酸素と窒素とからなる上層遮光膜を２０ｎｍの厚さで成膜した。ターゲットはクロムを用い、スパッタガスはアルゴンと窒素と酸素とを用いた。この下層遮光膜の組成をＥＳＣＡで分析したところ、Ｃｒ：Ｏ：Ｎ＝４５：４５：１０（原子％比）であった。また、分光光度計にて、この第一の半透明膜と第二の半透明膜と二層構造の遮光膜とを合わせたＡｒＦエキシマレーザーの露光波長（１９３ｎｍ）での光学濃度（ＯＤ値）を測定したところ、３．２であった。
このようにして、石英基板の上にケイ素とモリブデンと酸素と窒素とからなる第一の半透明膜、ルテニウムからなる第二の半透明膜、クロムと酸素と窒素とからなる二層構造の遮光膜が積層された位相シフトマスクブランクを得た。

【0056】

次に、この遮光膜上にネガ型化学増幅型電子線レジストを膜厚２００ｎｍでスピンコートし、パターンをドーズ量３５μＣ／ｃｍ^２で電子ビーム描画し、１１０℃で１０分間熱処理し、パドル現像で９０秒間現像を行い、第一のレジストパターンを形成した。
次に、ドライエッチング装置を用いて、二層構造の遮光膜をパターニングした。エッチングガスは塩素と酸素とヘリウムとを用い、ガス圧力は５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は４００Ｗ、バイアスパワーは４０Ｗに設定した。オーバーエッチングは１００％行った。次に、第一のレジストパターンを硫酸加水洗浄によって剥膜洗浄した。

【0057】

次に、ドライエッチング装置を用いて、第二の半透明膜をパターニングした。エッチングガスは酸素とヘリウムとを用い、ガス圧力は５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は４００Ｗ、バイアスパワーは４０Ｗに設定した。オーバーエッチングは１００％行った。
次に、ドライエッチング装置を用いて、第一の半透明膜をパターニングした。エッチングガスはＣＦ_４と酸素とを用い、ガス圧力は５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は４００Ｗ、バイアスパワーは４０Ｗに設定した。ドライエッチングは、石英基板を平均３ｎｍ掘り込んだ時点で停止した。

【0058】

次に、ポジ型レジスト膜をスピンコートし、レーザー描画装置によって描画を行った。その後、現像を行い、第二のレジストパターンを形成した。
次に、ドライエッチング装置を用いて、二層構造の遮光膜を除去した。エッチングガスは塩素と酸素とヘリウムとを用い、ガス圧力は１０ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は５００Ｗ、バイアスパワーは１０Ｗに設定した。オーバーエッチングは２００％行った。この際、下層の第二の半透明膜にはダメージは発生しなかった。

【0059】

次に、ポジ型レジスト膜をスピンコートし、レーザー描画装置によって描画を行った。その後、現像を行い、第三のレジストパターンを形成した。
次に、ドライエッチング装置を用いて、第二の半透明膜を除去した。エッチングガスは酸素とヘリウムとを用い、ガス圧力は１０ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は５００Ｗ、バイアスパワーは１０Ｗに設定した。オーバーエッチングは２００％行った。この際、下層の第一の半透明膜にはダメージは発生しなかった。

【0060】

次に、第三のレジストパターンを硫酸加水洗浄によって剥膜洗浄し、第一の半透明膜が積層された第一の半透過領域と、第一の半透明膜と第二の半透明膜とが積層された第二の半透過領域と、第一の半透明膜と第二の半透明膜と二層構造の遮光膜とが積層された遮光領域とを備える位相シフトマスクを得た。
次に、この位相シフトマスクの透過率と位相差とをレーザーテック社製ＭＰＭ１９３で測定したところ、ＡｒＦエキシマレーザーの露光波長（１９３ｎｍ）での石英基板の透過率に対する第一の半透過領域における透過率は３０．０％、位相差は１８３度、第二の半透過領域における透過率は６．０％、位相差は１８０度であった。

【0061】

次に、実施例１の位相シフトマスクについて、ＬＳ系パターンを第二の半透過領域で、Ｄｏｔ系パターンを第一の半透過領域で作製し、Ｓｙｎｏｐｓｙｓ社Ｓ－Ｌｉｔｈｏを使用して、ＡｒＦエキシマレーザー露光光の波長における各光透過率に対して、ＮＩＬＳ、ＤＯＦ、ＭＥＥＦを計算により求めた。表１に、そのシミュレーション結果を示す。また、表２に、比較例として、実施例１の第一の半透過領域と同じ透過率及び同じ位相差の従来の位相シフトマスク１で同一のＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンとを作製した場合（比較例１）と、表３に、実施例１の第二の半透過領域と同じ透過率及び同じ位相差の従来の位相シフトマスク２で同一のＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンとを作製した場合（比較例２）のシミュレーション結果をそれぞれ示す。表１と、表２及び表３とを比較すると、ＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンの両方において、良好な露光性能を示すのは、実施例１の位相シフトマスクであることがわかる。より詳しくは、ＮＩＬＳ及びＤＯＦの値が大きい程、露光性能が高いことを示し、ＭＥＥＦの値が小さい程、露光性能が高いことを示す。つまり、表２の結果は、比較例１の位相シフトマスク１では、Ｄｏｔ系パターンに対しては露光性能が高いが、ＬＳ系パターンに対しては露光性能が不十分であることを示している。また、表３の結果は、比較例２の位相シフトマスク１では、ＬＳ系パターンに対しては露光性能が高いが、Ｄｏｔ系パターンに対しては露光性能が不十分であることを示している。これに対し、表１の結果は、実施例１の位相シフトマスクであれば、ＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンの両方で、ＮＩＬＳ、ＤＯＦ、及びＭＥＥＦの値がそれぞれ十分なものであることから、ＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンの両方において露光性能が高いことを示している。

【0062】

以下、実施例１及び比較例１、２で作成したＬＳ系パターン及びＤｏｔ系パターンの形状等（パターン情報）を示す。
＜パターン情報＞
ＬＳ系パターン
・Ｌｉｎｅ幅：５０ｎｍ
・Ｐｉｔｃｈ：１００ｎｍ
Ｄｏｔ系パターン
・Ｄｏｔ径：５０ｎｍ
・Ｐｉｔｃｈ：１００ｎｍ

【0063】

以下、実施例１及び比較例１、２で用いたシミュレーションの評価条件を示す。
＜シミュレーション評価条件＞
・ＮＡ：１．３５
・ｓｉｇｍａ：ＱＳ Ｘ－０ｄｅｇ ＢＬ：４０ｄｅｇ／Ｙ－９０ｄｅｇ
ＢＬ：４０ｄｅｇ
・ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ：Ａｚｉｍｕｔｈａｌｌｙ ｐｏｌａｒｉｚａｉｏｎ
・Ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｏｎｅ ｄｅｖｅｌｏｐ

【0064】

【表1】

【0065】

【表2】

【0066】

【表3】

【0067】

以上の結果から、ＬＳ系パターンは第二の半透過領域、Ｄｏｔ系パターンは第一の半透過領域で作製することにより、実施例１の位相シフトマスクの露光性能を最大化することが確認された。

【0068】

（実施例２）
石英基板の上に２つのターゲットを用いたＤＣスパッタ装置を用いて、ケイ素と酸素と窒素とからなる第一の半透明膜を８３ｎｍの厚さで成膜した。ターゲットはケイ素を用い、スパッタガスはアルゴンと酸素と窒素とを用いた。この第一の半透明膜の組成をＥＳＣＡで分析したところ、Ｓｉ：Ｏ：Ｎ＝４０：３０：３０（原子％比）であった。

【0069】

この第一の半透明膜の上にイオンスパッタ装置を用いて、ルテニウムと窒素とからなる第二の半透明膜を１３ｎｍの厚さで成膜した。ターゲットはルテニウムを用い、スパッタガスはキセノンと窒素とを用いた。この第二の半透明膜の組成をＥＳＣＡで分析したところ、Ｒｕ：Ｎ＝９０：１０（原子％比）であった。
この第二の半透明膜の上にＤＣスパッタ装置を用いて、クロムと酸素と窒素とからなる下層遮光膜を４０ｎｍの厚さで成膜した。ターゲットはクロムを用い、スパッタガスはアルゴンと窒素と酸素とを用いた。この下層遮光膜の組成をＥＳＣＡで分析したところ、Ｃｒ：Ｏ：Ｎ＝５０：３０：２０（原子％比）であった。

【0070】

この下層遮光膜の上にＤＣスパッタ装置を用いて、クロムと酸素と窒素とからなる上層遮光膜を２０ｎｍの厚さで成膜した。ターゲットはクロムを用い、スパッタガスはアルゴンと窒素と酸素とを用いた。この下層遮光膜の組成をＥＳＣＡで分析したところ、Ｃｒ：Ｏ：Ｎ＝４５：４５：１０（原子％比）であった。また、分光光度計にて、この第一の半透明膜と第二の半透明膜と二層構造の遮光膜とを合わせたＡｒＦエキシマレーザーの露光波長（１９３ｎｍ）での光学濃度（ＯＤ値）を測定したところ、３．２であった。

【0071】

この上層遮光膜の上にＤＣスパッタ装置を用いて、ケイ素と酸素とからなるエッチングマスク膜を１０ｎｍの厚さで成膜した。ターゲットはケイ素を用い、スパッタガスはアルゴンと酸素とを用いた。この遮光膜の組成をＥＳＣＡで分析したところ、Ｓｉ：Ｏ＝３３：６７（原子％比）であった。
このようにして、石英基板の上にケイ素と酸素と窒素とからなる第一の半透明膜、ルテニウムと窒素とからなる第二の半透明膜、クロムと酸素と窒素とからなる二層構造の遮光膜、ケイ素と酸素とからなるエッチングマスク膜が積層された位相シフトマスクブランクを得た。

【0072】

次に、このエッチングマスク膜上にネガ型化学増幅型電子線レジストを膜厚１００ｎｍでスピンコートし、パターンをドーズ量３５μＣ／ｃｍ^２で電子ビーム描画し、１１０℃で１０分間熱処理し、パドル現像で９０秒間現像を行い、第一のレジストパターンを形成した。
次に、ドライエッチング装置を用いて、エッチングマスク膜をパターニングした。エッチングガスはＣＦ_４と酸素とを用い、ガス圧力は５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は４００Ｗ、バイアスパワーは４０Ｗに設定した。オーバーエッチングは１００％行った。次に、第一のレジストパターンを硫酸加水洗浄によって剥膜洗浄した。

【0073】

次に、ドライエッチング装置を用いて、二層構造の遮光膜をパターニングした。エッチングガスは塩素と酸素とヘリウムとを用い、ガス圧力は５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は４００Ｗ、バイアスパワーは４０Ｗに設定した。オーバーエッチングは１００％行った。
次に、ドライエッチング装置を用いて、第二の半透明膜をパターニングした。エッチングガスは酸素とヘリウムとを用い、ガス圧力は５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は４００Ｗ、バイアスパワーは４０Ｗに設定した。オーバーエッチングは１００％行った。

【0074】

次に、ドライエッチング装置を用いて、第一の半透明膜をパターニングした。エッチングガスはＣＦ_４と酸素とを用い、ガス圧力は５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は４００Ｗ、バイアスパワーは４０Ｗに設定した。ドライエッチングは、石英基板を平均３ｎｍ掘り込んだ時点で停止した。また、第一の半透明膜をパターニングするエッチングにより、最上層のエッチングマスク膜も同時にエッチングされて全面除去された。

【0075】

次に、ポジ型レジスト膜をスピンコートし、レーザー描画装置によって描画を行った。その後、現像を行い、第二のレジストパターンを形成した。
次に、ドライエッチング装置を用いて、二層構造の遮光膜を除去した。エッチングガスは塩素と酸素とヘリウムとを用い、ガス圧力は１０ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は５００Ｗ、バイアスパワーは１０Ｗに設定した。オーバーエッチングは２００％行った。

【0076】

次に、ポジ型レジスト膜をスピンコートし、レーザー描画装置によって描画を行った。その後、現像を行い、第三のレジストパターンを形成した。
次に、ドライエッチング装置を用いて、第二の半透明膜を除去した。エッチングガスは酸素とヘリウムとを用い、ガス圧力は１０ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は５００Ｗ、バイアスパワーは１０Ｗに設定した。オーバーエッチングは２００％行った。

【0077】

次に、第三のレジストパターンを硫酸加水洗浄によって剥膜洗浄し、第一の半透明膜が積層された第一の半透過領域と、第一の半透明膜と第二の半透明膜とが積層された第二の半透過領域と、第一の半透明膜と第二の半透明膜と二層構造の遮光膜とが積層された遮光領域とを備える位相シフトマスクを得た。
次に、この位相シフトマスクの透過率と位相差とをレーザーテック社製ＭＰＭ１９３で測定したところ、ＡｒＦエキシマレーザーの露光波長（１９３ｎｍ）での石英基板の透過率に対する第一の半透過領域における透過率は５０．０％、位相差は１８３度、第二の半透過領域における透過率は１２．０％、位相差は１８３度であった。

【0078】

次に、実施例２の位相シフトマスクについて、ＬＳ系パターンを第二の半透過領域で、Ｄｏｔ系パターンを第一の半透過領域で作製し、Ｓｙｎｏｐｓｙｓ社Ｓ－Ｌｉｔｈｏを使用して、ＡｒＦエキシマレーザー露光光の波長における各光透過率に対して、ＮＩＬＳ、ＤＯＦ、ＭＥＥＦを計算により求めた。表４に、そのシミュレーション結果を示す。また、表５に、比較例として、実施例２の第一の半透過領域と同じ透過率及び同じ位相差の従来の位相シフトマスク３で同一のＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンとを作製した場合（比較例３）と、表６に、実施例２の第二の半透過領域と同じ透過率及び同じ位相差の従来の位相シフトマスク４で同一のＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンとを作製した場合（比較例４）のシミュレーション結果をそれぞれ示す。表４と、表５及び表６とを比較すると、ＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンの両方において、良好な露光性能を示すのは、実施例２の位相シフトマスクであることがわかる。より詳しくは、ＮＩＬＳ及びＤＯＦの値が大きい程、露光性能が高いことを示し、ＭＥＥＦの値が小さい程、露光性能が高いことを示す。つまり、表５の結果は、比較例３の位相シフトマスク３では、Ｄｏｔ系パターンに対しては露光性能が高いが、ＬＳ系パターンに対しては露光性能が不十分であることを示している。また、表６の結果は、比較例４の位相シフトマスク４では、ＬＳ系パターンに対しては露光性能が高いが、Ｄｏｔ系パターンに対しては露光性能が不十分であることを示している。これに対し、表４の結果は、実施例２の位相シフトマスクであれば、ＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンの両方で、ＮＩＬＳ、ＤＯＦ、及びＭＥＥＦの値が十分なものであることから、ＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンの両方において露光性能が高いことを示している。

【0079】

以下、実施例２及び比較例３、４で作成したＬＳ系パターン及びＤｏｔ系パターンの形状等（パターン情報）を示す。
＜パターン情報＞
ＬＳ系パターン
・Ｌｉｎｅ幅：５０ｎｍ
・Ｐｉｔｃｈ：１００ｎｍ
Ｄｏｔ系パターン
・Ｄｏｔ径：５０ｎｍ
・Ｐｉｔｃｈ：１００ｎｍ

【0080】

以下、実施例２及び比較例３、４で用いたシミュレーションの評価条件を示す。
＜シミュレーション評価条件＞
・ＮＡ：１．３５
・ｓｉｇｍａ：ＱＳ Ｘ－０ｄｅｇ ＢＬ：４０ｄｅｇ／Ｙ－９０ｄｅｇ
ＢＬ：４０ｄｅｇ
・ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ：Ａｚｉｍｕｔｈａｌｌｙ ｐｏｌａｒｉｚａｉｏｎ
・Ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｏｎｅ ｄｅｖｅｌｏｐ

【0081】

【表4】

【0082】

【表5】

【0083】

【表6】

【0084】

以上の結果から、ＬＳ系パターンは第二の半透過領域、Ｄｏｔ系パターンは第一の半透過領域で作製することにより、実施例２の位相シフトマスクの露光性能を最大化することが確認された。

【0085】

（実施例３）
石英基板の上に２つのターゲットを用いたＤＣスパッタ装置を用いて、ケイ素とモリブデンと酸素と窒素とからなる第一の半透明膜を７５ｎｍの厚さで成膜した。ターゲットはモリブデンとケイ素とを用い、スパッタガスはアルゴンと酸素と窒素とを用いた。この第一の半透明膜の組成をＥＳＣＡで分析したところ、Ｓｉ：Ｍｏ：Ｏ：Ｎ＝４０：５：２０：３５（原子％比）であった。

【0086】

この第一の半透明膜の上にイオンスパッタ装置を用いて、ルテニウムからなる第二の半透明膜を１３ｎｍの厚さで成膜した。ターゲットはルテニウムを用い、スパッタガスはキセノンを用いた。この第二の半透明膜の組成をＥＳＣＡで分析したところ、Ｒｕ＝１００（原子％比）であった。
この第二の半透明膜の上にＤＣスパッタ装置を用いて、タンタルと窒素とからなる遮光膜を３０ｎｍの厚さで成膜した。ターゲットはタンタルを用い、スパッタガスはアルゴンと窒素とを用いた。この遮光膜の組成をＥＳＣＡで分析したところ、Ｔａ：Ｎ＝７０：３０（原子％比）であった。

【0087】

この遮光膜の上にＤＣスパッタ装置を用いて、クロムと窒素とからなるエッチングマスク膜を１０ｎｍの厚さで成膜した。ターゲットはクロムを用い、スパッタガスはアルゴンと窒素とを用いた。この遮光膜の組成をＥＳＣＡで分析したところ、Ｃｒ：Ｎ＝９０：１０（原子％比）であった。また、分光光度計にて、この第一の半透明膜と第二の半透明膜と遮光膜とエッチングマスク膜とを合わせたＡｒＦエキシマレーザーの露光波長（１９３ｎｍ）での光学濃度（ＯＤ値）を測定したところ、３．２であった。
このようにして、石英基板の上にケイ素とモリブデンと酸素と窒素とからなる第一の半透明膜、ルテニウムからなる第二の半透明膜、タンタルと窒素とからなる遮光膜、クロムと窒素とからなるエッチングマスク膜が積層された位相シフトマスクブランクを得た。

【0088】

次に、このエッチングマスク膜上にネガ型化学増幅型電子線レジストを膜厚１００ｎｍでスピンコートし、パターンをドーズ量３５μＣ／ｃｍ^２で電子ビーム描画し、１１０℃で１０分間熱処理し、パドル現像で９０秒間現像を行い、第一のレジストパターンを形成した。
次に、ドライエッチング装置を用いて、エッチングマスク膜をパターニングした。エッチングガスは塩素と酸素とヘリウムとを用い、ガス圧力は５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は４００Ｗ、バイアスパワーは４０Ｗに設定した。オーバーエッチングは１００％行った。次に、第一のレジストパターンを硫酸加水洗浄によって剥膜洗浄した。

【0089】

次に、ドライエッチング装置を用いて、遮光膜をパターニングした。エッチングガスは塩素とヘリウムとを用い、ガス圧力は５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は４００Ｗ、バイアスパワーは４０Ｗに設定した。オーバーエッチングは１００％行った。
次に、ドライエッチング装置を用いて、第二の半透明膜をパターニングした。エッチングガスは酸素とヘリウムとを用い、ガス圧力は５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は４００Ｗ、バイアスパワーは４０Ｗに設定した。オーバーエッチングは１００％行った。

【0090】

次に、ドライエッチング装置を用いて、第一の半透明膜をパターニングした。エッチングガスはＣＦ_４と酸素とを用い、ガス圧力は５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は４００Ｗ、バイアスパワーは４０Ｗに設定した。ドライエッチングは、石英基板を平均３ｎｍ掘り込んだ時点で停止した。また、遮光膜、第二の半透明膜、第一の半透明膜をパターニングするエッチングでは最上層のエッチングマスク膜はエッチングされずパターンの最表面層として残る。
次に、ポジ型レジスト膜をスピンコートし、レーザー描画装置によって描画を行った。その後、現像を行い、第二のレジストパターンを形成した。

【0091】

次に、ドライエッチング装置を用いて、エッチングマスク膜を除去した。エッチングガスは塩素と酸素とヘリウムとを用い、ガス圧力は１０ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は５００Ｗ、バイアスパワーは１０Ｗに設定した。オーバーエッチングは２００％行った。
次に、ドライエッチング装置を用いて、遮光膜を除去した。エッチングガスは塩素とヘリウムとを用い、ガス圧力は１０ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は５００Ｗ、バイアスパワーは１０Ｗに設定した。オーバーエッチングは２００％行った。

【0092】

次に、ポジ型レジスト膜をスピンコートし、レーザー描画装置によって描画を行った。その後、現像を行い、第三のレジストパターンを形成した。
次に、ドライエッチング装置を用いて、第二の半透明膜を除去した。エッチングガスは酸素とヘリウムとを用い、ガス圧力は１０ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は５００Ｗ、バイアスパワーは１０Ｗに設定した。オーバーエッチングは２００％行った。

【0093】

次に、第三のレジストパターンを硫酸加水洗浄によって剥膜洗浄し、第一の半透明膜が積層された第一の半透過領域と、第一の半透明膜と第二の半透明膜とが積層された第二の半透過領域と、第一の半透明膜と第二の半透明膜と遮光膜とエッチングマスク膜とが積層された遮光領域とを備える位相シフトマスクを得た。
次に、この位相シフトマスクの透過率と位相差とをレーザーテック社製ＭＰＭ１９３で測定したところ、ＡｒＦエキシマレーザーの露光波長（１９３ｎｍ）での石英基板の透過率に対する第一の半透過領域における透過率は３０．０％、位相差は１８３度、第二の半透過領域における透過率は６．０％、位相差は１８０度であった。

【0094】

次に、実施例３の位相シフトマスクについて、ＬＳ系パターンを第二の半透過領域で、Ｄｏｔ系パターンを第一の半透過領域で作製し、Ｓｙｎｏｐｓｙｓ社Ｓ－Ｌｉｔｈｏを使用して、ＡｒＦエキシマレーザー露光光の波長における各光透過率に対して、ＮＩＬＳ、ＤＯＦ、ＭＥＥＦを計算により求めた。表７に、そのシミュレーション結果を示す。また、表８に、比較例として、実施例３の第一の半透過領域と同じ透過率及び同じ位相差の従来の位相シフトマスク５で同一のＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンとを作製した場合（比較例５）と、表９に、実施例３の第二の半透過領域と同じ透過率及び同じ位相差の従来の位相シフトマスク６で同一のＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンとを作製した場合（比較例６）のシミュレーション結果をそれぞれ示す。表７と、表８及び表９とを比較すると、ＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンの両方において、良好な露光性能を示すのは、実施例３の位相シフトマスクであることがわかる。より詳しくは、ＮＩＬＳ及びＤＯＦの値が大きい程、露光性能が高いことを示し、ＭＥＥＦの値が小さい程、露光性能が高いことを示す。つまり、表８の結果は、比較例５の位相シフトマスク５では、Ｄｏｔ系パターンに対しては露光性能が高いが、ＬＳ系パターンに対しては露光性能が不十分であることを示している。また、表９の結果は、比較例６の位相シフトマスク６では、ＬＳ系パターンに対しては露光性能が高いが、Ｄｏｔ系パターンに対しては露光性能が不十分であることを示している。これに対し、表７の結果は、実施例３の位相シフトマスクであれば、ＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンの両方で、ＮＩＬＳ、ＤＯＦ、及びＭＥＥＦの値が十分なものであることから、ＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンの両方において露光性能が高いことを示している。

【0095】

以下、実施例３及び比較例５、６で作成したＬＳ系パターン及びＤｏｔ系パターンの形状等（パターン情報）を示す。
＜パターン情報＞
ＬＳ系パターン
・Ｌｉｎｅ幅：５０ｎｍ
・Ｐｉｔｃｈ：１００ｎｍ
Ｄｏｔ系パターン
・Ｄｏｔ径：５０ｎｍ
・Ｐｉｔｃｈ：１００ｎｍ

【0096】

以下、実施例３及び比較例５、６で用いたシミュレーションの評価条件を示す。
＜シミュレーション評価条件＞
・ＮＡ：１．３５
・ｓｉｇｍａ：ＱＳ Ｘ－０ｄｅｇ ＢＬ：４０ｄｅｇ／Ｙ－９０ｄｅｇ
ＢＬ：４０ｄｅｇ
・ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ：Ａｚｉｍｕｔｈａｌｌｙ ｐｏｌａｒｉｚａｉｏｎ
・Ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｏｎｅ ｄｅｖｅｌｏｐ

【0097】

【表7】

【0098】

【表8】

【0099】

【表9】

【0100】

以上の結果から、ＬＳ系パターンは第二の半透過領域、Ｄｏｔ系パターンは第一の半透過領域で作製することにより、実施例３の位相シフトマスクの露光性能を最大化することが確認された。

【0101】

（実施例４）
石英基板の上に２つのターゲットを用いたＲＦスパッタ装置を用いて、ケイ素とアルミニウムと酸素とからなるエッチングストッパー膜を８ｎｍの厚さで成膜した。ターゲットはＡｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２とを用い、スパッタガスはアルゴンを用いた。このエッチングストッパー膜の組成をＥＳＣＡで分析したところ、Ｓｉ：Ａｌ：Ｏ＝１５：２５：６０（原子％比）であった。

【0102】

このエッチングストッパー膜の上に２つのターゲットを用いたＤＣスパッタ装置を用いて、ケイ素とモリブデンと酸素と窒素とからなる第一の半透明膜を７７ｎｍの厚さで成膜した。ターゲットはモリブデンとケイ素とを用い、スパッタガスはアルゴンと酸素と窒素とを用いた。この第一の半透明膜の組成をＥＳＣＡで分析したところ、Ｓｉ：Ｍｏ：Ｏ：Ｎ＝３８：５：２２：３５（原子％比）であった。

【0103】

この第一の半透明膜の上にイオンスパッタ装置を用いて、ルテニウムとニオブとからなる第二の半透明膜を１８ｎｍの厚さで成膜した。ターゲットはルテニウムとニオブ合金とを用い、スパッタガスはキセノンを用いた。この第二の半透明膜の組成をＥＳＣＡで分析したところ、Ｒｕ：Ｎｂ＝８５：１５（原子％比）であった。
この第二の半透明膜の上にＤＣスパッタ装置を用いて、ケイ素とモリブデンと酸素と窒素とからなる遮光膜を１５ｎｍの厚さで成膜した。ターゲットはモリブデンとケイ素とを用い、スパッタガスはアルゴンと酸素と窒素とを用いた。この遮光膜の組成をＥＳＣＡで分析したところ、Ｓｉ：Ｍｏ：Ｏ：Ｎ＝４０：２０：５：３５（原子％比）であった。

【0104】

この遮光膜の上にＤＣスパッタ装置を用いて、クロムと窒素とからなるエッチングマスク膜を１０ｎｍの厚さで成膜した。ターゲットはクロムを用い、スパッタガスはアルゴンと窒素とを用いた。この遮光膜の組成をＥＳＣＡで分析したところ、Ｃｒ：Ｎ＝９０：１０（原子％比）であった。また、分光光度計にて、この第一の半透明膜と第二の半透明膜と遮光膜とエッチングマスク膜とを合わせたＡｒＦエキシマレーザーの露光波長（１９３ｎｍ）での光学濃度（ＯＤ値）を測定したところ、３．２であった。
このようにして、石英基板の上にケイ素とアルミニウムと酸素とからなるエッチングストッパー膜、ケイ素とモリブデンと酸素と窒素とからなる第一の半透明膜、ルテニウムとニオブとからなる第二の半透明膜、ケイ素とモリブデンと酸素と窒素とからなる遮光膜、クロムと窒素とからなるエッチングマスク膜が積層された位相シフトマスクブランクを得た。

【0105】

次に、このエッチングマスク膜上にネガ型化学増幅型電子線レジストを膜厚１００ｎｍでスピンコートし、パターンをドーズ量３５μＣ／ｃｍ^２で電子ビーム描画し、１１０℃で１０分間熱処理し、パドル現像で９０秒間現像を行い、第一のレジストパターンを形成した。
次に、ドライエッチング装置を用いて、エッチングマスク膜をパターニングした。エッチングガスは塩素と酸素とヘリウムとを用い、ガス圧力は５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は４００Ｗ、バイアスパワーは４０Ｗに設定した。オーバーエッチングは１００％行った。次に、第一のレジストパターンを硫酸加水洗浄によって剥膜洗浄した。

【0106】

次に、ドライエッチング装置を用いて、遮光膜をパターニングした。エッチングガスはＣＦ_４と酸素とを用い、ガス圧力は５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は４００Ｗ、バイアスパワーは４０Ｗに設定した。オーバーエッチングは１００％行った。
次に、ドライエッチング装置を用いて、第二の半透明膜をパターニングした。エッチングガスは酸素とヘリウムとを用い、ガス圧力は５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は４００Ｗ、バイアスパワーは４０Ｗに設定した。オーバーエッチングは１００％行った。

【0107】

次に、ドライエッチング装置を用いて、第一の半透明膜をパターニングした。エッチングガスはＣＦ_４と酸素とを用い、ガス圧力は５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は４００Ｗ、バイアスパワーは４０Ｗに設定した。ドライエッチングは、エッチングストッパー膜があるため、石英基板を掘り込まずに停止した。また、遮光膜、第二の半透明膜、第一の半透明膜をパターニングするエッチングでは最上層のエッチングマスク膜はエッチングされずパターンの最表面層として残った。
次に、ポジ型レジスト膜をスピンコートし、レーザー描画装置によって描画を行った。その後、現像を行い、第二のレジストパターンを形成した。

【0108】

次に、ドライエッチング装置を用いて、エッチングマスク膜を除去した。エッチングガスは塩素と酸素とヘリウムを用い、ガス圧力は１０ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は５００Ｗ、バイアスパワーは１０Ｗに設定した。オーバーエッチングは２００％行った。
次に、ドライエッチング装置を用いて、遮光膜を除去した。エッチングガスはＣＦ_４と酸素とを用い、ガス圧力は１０ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は５００Ｗ、バイアスパワーは１０Ｗに設定した。オーバーエッチングは２００％行った。

【0109】

次に、ポジ型レジスト膜をスピンコートし、レーザー描画装置によって描画を行った。その後、現像を行い、第三のレジストパターンを形成した。
次に、ドライエッチング装置を用いて、第二の半透明膜を除去した。エッチングガスは酸素とヘリウムとを用い、ガス圧力は１０ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ電力は５００Ｗ、バイアスパワーは１０Ｗに設定した。オーバーエッチングは２００％行った。

【0110】

次に、第三のレジストパターンを硫酸加水洗浄によって剥膜洗浄し、第一の半透明膜が積層された第一の半透過領域と、第一の半透明膜と第二の半透明膜とが積層された第二の半透過領域と、第一の半透明膜と第二の半透明膜と遮光膜とエッチングマスク膜とが積層された遮光領域とを備える位相シフトマスクを得た。
次に、この位相シフトマスクの透過率と位相差とをレーザーテック社製ＭＰＭ１９３で測定したところ、ＡｒＦエキシマレーザーの露光波長（１９３ｎｍ）での石英基板の透過率に対する第一の半透過領域における透過率は３０．０％、位相差は１８３度、第二の半透過領域における透過率は６．０％、位相差は１８０度であった。

【0111】

次に、実施例４の位相シフトマスクについて、ＬＳ系パターンを第二の半透過領域で、Ｄｏｔ系パターンを第一の半透過領域で作製し、Ｓｙｎｏｐｓｙｓ社Ｓ－Ｌｉｔｈｏを使用して、ＡｒＦエキシマレーザー露光光の波長における各光透過率に対して、ＮＩＬＳ、ＤＯＦ、ＭＥＥＦを計算により求めた。表１０に、そのシミュレーション結果を示す。また、表１１に、比較例として、実施例４の第一の半透過領域と同じ透過率及び同じ位相差の従来の位相シフトマスク７で同一のＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンとを作製した場合（比較例７）と、表１２に、実施例４の第二の半透過領域と同じ透過率及び同じ位相差の従来の位相シフトマスク８で同一のＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンとを作製した場合（比較例８）のシミュレーション結果をそれぞれ示す。表１０と、表１１及び表１２とを比較すると、ＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンの両方において、良好な露光性能を示すのは、実施例４の位相シフトマスクであることがわかる。より詳しくは、ＮＩＬＳ及びＤＯＦの値が大きい程、露光性能が高いことを示し、ＭＥＥＦの値が小さい程、露光性能が高いことを示す。つまり、表１１の結果は、比較例７の位相シフトマスク７では、Ｄｏｔ系パターンに対しては露光性能が高いが、ＬＳ系パターンに対しては露光性能が不十分であることを示している。また、表１２の結果は、比較例８の位相シフトマスク８では、ＬＳ系パターンに対しては露光性能が高いが、Ｄｏｔ系パターンに対しては露光性能が不十分であることを示している。これに対し、表１０の結果は、実施例４の位相シフトマスクであれば、ＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンの両方で、ＮＩＬＳ、ＤＯＦ、及びＭＥＥＦの値が十分なものであることから、ＬＳ系パターンとＤｏｔ系パターンの両方において露光性能が高いことを示している。

【0112】

以下、実施例４及び比較例７、８で作成したＬＳ系パターン及びＤｏｔ系パターンの形状等（パターン情報）を示す。
＜パターン情報＞
ＬＳ系パターン
・Ｌｉｎｅ幅：５０ｎｍ
・Ｐｉｔｃｈ：１００ｎｍ
Ｄｏｔ系パターン
・Ｄｏｔ径：５０ｎｍ
・Ｐｉｔｃｈ：１００ｎｍ

【0113】

以下、実施例４及び比較例７、８で用いたシミュレーションの評価条件を示す。
＜シミュレーション評価条件＞
・ＮＡ：１．３５
・ｓｉｇｍａ：ＱＳ Ｘ－０ｄｅｇ ＢＬ：４０ｄｅｇ／Ｙ－９０ｄｅｇ
ＢＬ：４０ｄｅｇ
・ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ：Ａｚｉｍｕｔｈａｌｌｙ ｐｏｌａｒｉｚａｉｏｎ
・Ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｏｎｅ ｄｅｖｅｌｏｐ

【0114】

【表10】

【0115】

【表11】

【0116】

【表12】

【0117】

以上の結果から、ＬＳ系パターンは第二の半透過領域、Ｄｏｔ系パターンは第一の半透過領域で作製することにより、実施例４の位相シフトマスクの露光性能を最大化することが確認された。

【0118】

実施例１から実施例４のシミュレーション結果より、ＤＯＦ、ＭＥＥＦに関しては第一の半透過領域と第二の半透過領域での差は見られないが、ＮＩＬＳはＤｏｔ系パターンでは第一の半透過領域、ＬＳ系パターンでは第二の半透過領域で形成することで良好な転写特性を得られることが可能であり、ウエハ製造に有効であることが分かる。

【0119】

以上、上記実施例により、本発明の位相シフトマスクブランクおよびこれを用いて作成される位相シフトマスクについて説明したが、上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。また、これらの実施例を変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において他の様々な実施例が可能であることは上記の記載から自明である。

【産業上の利用可能性】

【0120】

本発明では、位相シフトマスクブランクの組成及び膜厚及び層構造と、これを用いた位相シフトマスクの製造工程及び条件を適切な範囲で選択したので、２８ｎｍ以下のロジック系デバイス、又は３０ｎｍ以下のメモリ系デバイス製造に対応した、微細なパターンを高精度で形成した位相シフトマスクを提供することができる。

【符号の説明】

【0121】

１０、２０、３０・・・位相シフトマスクブランク
１１、２１、３１・・・露光波長に対して透明な基板（基板）
１２、２２、３２・・・第一の半透明膜
１３、２３、３３・・・第二の半透明膜
１４、２４、３４・・・遮光膜
１５、２５、３５・・・第一のレジストパターン
２６、３６・・・エッチングマスク膜
１７、２７、３７・・・第二のレジストパターン
１８、２８、３８・・・第三のレジストパターン
３９・・・エッチングストッパー膜
１００、２００、３００・・・位相シフトマスク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】