JP2015062050A - マスクブランクス、ネガ型レジスト膜付きマスクブランクス、位相シフトマスク、およびそれを用いるパターン形成体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、フォトリソグラフィにおいて、転写特性を優れたものとし、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性、および洗浄耐性を高くすることを主目的とする。
【解決手段】本発明は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクを製造するために用いられるマスクブランクスであって、透明基板と、前記透明基板上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）からなる光半透過膜と、を有し、前記光半透過膜は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数が０．２〜０．４５の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．３〜２．７の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が１５％〜３８％の範囲内であることを特徴とするマスクブランクスを提供することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子の製造に用いられるマスクブランクス、位相シフトマスク、およびそれを用いるパターン形成体の製造方法に関し、より詳しくは、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ露光光を用いた高ＮＡ露光装置を使用して、マスクパターンをウエハに転写する場合に、フォトリソグラフィにおいて、転写特性を優れたものとし、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性、および洗浄耐性を高くすることができるマスクブランクス、ネガ型レジスト膜付きマスクブランクス、位相シフトマスク、およびそれを用いるパターン形成体の製造方法に関する。

フォトリソグラフィに用いられる位相シフトマスクにおける解像度向上策としては、光を透過させる部分と光を半透過させる部分とで構成されたハーフトーン型位相シフトマスクが知られている。そして、このようなハーフトーン型位相シフトマスクの代表例として、光半透過膜にＭｏＳｉ膜が使用された光透過率６％のハーフトーン型位相シフトマスクが知られている。

そして、ハーフトーン型位相シフトマスクにおいては、ウエハに形成する配線のピッチが微細となると、光を半透過させる部分を構成する光半透過膜としては、配線をウエハに転写する時の特性として、ＥＭＦバイアスおよびＯＰＣバイアスがより少なく、露光量裕度およびフォーカス裕度（ＥＬ−ＤＯＦ）がより大きい特性を有するものが求められている。

また、ハーフトーン型位相シフトマスクの場合、位相効果によるパターン境界部分の光の干渉により、干渉した部分で光強度はゼロとなり、転写像のコントラストを向上させることができるが、１５％以上の高い光透過率の場合、この位相効果がより顕著となり、転写像のコントラストをより向上させることができると期待されている。

そして、ハーフトーン型位相シフトマスクにおいては、光半透過膜の光透過率を目的の範囲にするために、光半透過膜に金属を含有させることによって、その光透過率の調整が行われている（特許文献１、２、３、および４）。

しかしながら、金属を含有する光半透過膜から構成される従来のハーフトーン型位相シフトマスクにおいては、光半透過膜が金属を含有することを原因として、ＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性、および洗浄耐性に問題が生じることが知られている。例えば、光半透過膜に含有される金属としては、特許文献１および２の実施例にも記載されているように、Ｍｏが使用されることが多い。そして、Ｍｏが使用される場合には、ＭｏへのＡｒＦエキシマレーザ露光光の長時間照射の結果として、湿度雰囲気により、水分が発生し、ＭｏＳｉ膜が発生した水分により酸化し、珪素（Ｓｉ）の酸化膜が成長することによって、パターン寸法が変化するという現象が生じるレーザ照射耐性の問題が知られている。また、この場合には、ハーフトーン型位相シフトマスクの洗浄工程において、このような現象が同様に生じる洗浄耐性の問題も知られている。

一方、このようなＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性および洗浄耐性の問題を回避するために、金属を含有しない光半透過膜からハーフトーン型位相シフトマスクを構成しようとする場合には、光半透過膜が形成された部分の光透過率が大きくなり過ぎてしまうことになる（特許文献５および６）。

この結果、例えば、特許文献５においては、金属を含有しない位相調整膜（光半透過膜）のみでは、光透過率が大きすぎるために、金属を含有しない位相調整膜（光半透過膜）とそれとは別の金属を含有する光透過率調整膜を積層することによって、ハーフトーン型位相シフトマスクを構成する必要がある。

特開２００３−３２２９４８号公報 特開２００９−２１７２８２号公報 特開２００５−２８４２１３号公報 特開２０１０−９０３８号公報 特開２００２−３５１０４９号公報 特開２００８−３１００９１号公報

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、フォトリソグラフィにおいて、転写特性を優れたものとし、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性、および洗浄耐性を高くすることを主目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクを製造するために用いられるマスクブランクスであって、透明基板と、上記透明基板上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）からなる光半透過膜と、を有し、上記光半透過膜は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数が０．２〜０．４５の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．３〜２．７の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が１５％〜３８％の範囲内であることを特徴とするマスクブランクスを提供する。

本発明によれば、上記マスクブランクスから形成された位相シフトマスクを用い、パターンの境界において、位相効果による光の干渉により光強度をゼロにして、転写像のコントラストを向上させて、パターン形成体を製造する場合、上記光半透過膜が高い光透過率を有することにより、その位相効果をより顕著にすることができる。また、上記光半透過膜は、金属を含有しないために、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が長時間照射されても、珪素（Ｓｉ）の酸化膜が成長することはなく、パターン寸法(Critical Dimension)が変化することを防止することができる。同様に、位相シフトマスクの洗浄工程においても、パターン寸法が変化することを防止することができる。したがって、フォトリソグラフィにおいて、転写特性を優れたものとし、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性、および洗浄耐性を高くすることができる。

上記発明においては、上記光半透過膜は、上記Ｓｉの組成比ｘおよび上記Ｎの組成比ｙが０．９５≦ｘ＋ｙ≦１を満足することが好ましい。上記光半透過膜において、酸素（Ｏ）が多いと、上記消衰係数が低くなるため、上記光透過率が高くなる結果、上記屈折率が低くなる。これにより、１８０°の位相差を得るための上記光半透過膜の膜厚が厚くなるからである。

また、上記発明においては、上記光半透過膜は、上記Ｓｉの組成比ｘおよび上記Ｎの組成比ｙがｘ＋ｙ＝１を実質的に満足することが好ましい。上述の通り、上記光半透過膜の膜厚を薄くするためには、酸素（Ｏ）の含有量を少なくするのがよいからである。

また、上記発明においては、上記光半透過膜は、上記Ｓｉの組成比ｘおよび上記Ｎの組成比ｙがｘ＝ｙを実質的に満足することが好ましい。これにより、ＳｉとＮの緻密な膜が得られ、耐洗浄性、ＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性等の各耐性の向上が期待できるからである。ここで、上記Ｓｉの組成比ｘおよび上記Ｎの組成比ｙがｘ＝ｙを実質的に満足するとは、ｘとｙの比が、ｘ：ｙ＝０．４：０．６〜０．６：０．４の範囲内であることを意味する。

また、上記発明においては、上記光半透過膜は、膜厚が５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であることが好ましい。これにより、従来の光半透過膜の膜厚よりも薄いため、エッチングにより半透過膜パターンを形成するのが容易になるからである。そして、エッチングに要する時間が短くて済むため、後述するように、透明基板にダメージが与えられることを防止するエッチングバリア層を、透明基板および光半透過膜の間に有しなかったとしても、エッチングにより半透過膜パターンを形成する時に、透明基板にダメージが与えられることを十分に回避することができるからである。

また、上記発明においては、上記光半透過膜は、上記透明基板上に直接形成されたことが好ましい。エッチングバリア層を上記透明基板および上記光半透過膜の間に有しないことにより、エッチングプロセスを複数回行う必要がなくなるために、エッチングプロセスが複雑とはならず、エッチングバリア層のエッチングが困難であるために、上記光半透過膜や上記透明基板の形状が悪くなったり、上記光半透過膜の形状の均一性が悪くなったりすることを防止することができるからである。

また、上記発明においては、上記光半透過膜上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、上記光半透過膜と合わせて所望の光学濃度（ＯＤ値）となるように調整した、遮光膜をさらに有することが好ましい。これにより、上記遮光膜をさらに有することによって、大きい面積を有する光半透過膜パターンがある場合には、そのようなパターンを透過する露光光によって、転写像が不鮮明になる問題を回避する効果をより顕著に得ることができるからである。

また、上記発明においては、上記遮光膜は、上記光半透過膜上に形成され、上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能およびＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層を含む単層構造を有することが好ましい。これにより、より少ない工程で、必要な機能を備えたマスクを得ることが出来るからである。

また、上記発明においては、上記遮光膜は、上記光半透過膜上に形成され、上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能およびＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層と、上記光吸収層上に形成され、上記光吸収層に対するエッチングマスク機能を有するハードマスク層と、を含む２層構造を有することが好ましい。これにより、上記ハードマスク層をエッチングして形成したパターンを、上記光吸収層をエッチングする時のレジストパターンの代わりに用いることができるからである。この結果、上記遮光膜の微細なパターンを形成し易くなるからである。

また、上記発明においては、上記遮光膜は、上記光半透過膜上に形成され、上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するエッチングバリア層と、上記エッチングバリア層上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層と、上記光吸収層上に形成され、上記光吸収層に対するエッチングマスク機能を有するハードマスク層と、を含む３層構造を有することが好ましい。これにより、上記ハードマスク層をエッチングして形成したパターンを、上記光吸収層をエッチングする時のレジストパターンの代わりに用いることができるからである。この結果、上記遮光膜の微細なパターンを形成し易くなるからである。そして、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する層の材料の選択の幅が広がり、上記遮光膜の膜厚をより薄くすることができるからである。また、上記光吸収層および上記エッチングバリア層を互いに異なる反応性エッチングガスでそれぞれエッチングすることができるので、上記エッチングバリア層を、上記光吸収層をエッチングする時に上記光半透過膜にダメージが与えられることを好適に防止する上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するものにすることができるからである。

また、上記発明においては、上記光吸収層が、珪素（Ｓｉ）単体から構成されることが好ましい。これにより、上記ハードマスク層をエッチングする時に上記光吸収層にダメージが与えられることを防止できるからである。

また、上記発明においては、上記遮光膜は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、上記光半透過膜と合わせて３．０以上となるよう調整したものであることが好ましい。これにより、露光時に所望の部分に対して必要な遮光性を得ることができるからである。

また、本発明においては、上記マスクブランクスと、上記マスクブランクス上に形成されたネガ型レジスト膜と、を有することを特徴とするネガ型レジスト膜付きマスクブランクスを提供する。

本発明によれば、より短い時間で後述するネガ型の位相シフトマスクを製造することができる。

また、本発明においては、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクであって、透明基板と、上記透明基板上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）からなる光半透過膜パターンと、を有し、上記光半透過膜パターンは、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数が０．２〜０．４５の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．３〜２．７の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が１５％〜３８％の範囲内であることを特徴とする位相シフトマスクを提供する。

本発明によれば、上記位相シフトマスクを用い、パターンの境界において、位相効果による光の干渉により光強度をゼロにして、転写像のコントラストを向上させて、パターン形成体を製造する場合、上記光半透過膜パターンが高い光透過率を有することにより、その位相効果をより顕著にすることができる。また、上記光半透過膜パターンは、金属を含有しないために、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が長時間照射されても、珪素（Ｓｉ）の酸化膜が成長することはなく、パターン寸法が変化することを防止することができる。同様に、位相シフトマスクの洗浄工程においても、パターン寸法が変化することを防止することができる。したがって、本発明によれば、フォトリソグラフィにおいて、転写特性を優れたものとし、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性、および洗浄耐性を高くすることができるからである。

上記発明においては、上記光半透過膜パターンは、上記Ｓｉの組成比ｘおよび上記Ｎの組成比ｙが０．９５≦ｘ＋ｙ≦１を満足することが好ましい。上記光半透過膜パターンにおいて、酸素（Ｏ）が多いと、上記消衰係数が低くなるため、上記光透過率が高くなる結果、上記屈折率が低くなる。これにより、１８０°の位相差を得るための上記光半透過膜パターンの膜厚が厚くなるからである。

また、上記発明においては、上記光半透過膜パターンは、上記Ｓｉの組成比ｘおよび上記Ｎの組成比ｙがｘ＋ｙ＝１を実質的に満足することが好ましい。上述の通り、上記光半透過膜パターンの膜厚を薄くするためには、酸素（Ｏ）の含有量を少なくするのがよいからである。

また、上記発明においては、上記光半透過膜パターンは、上記Ｓｉの組成比ｘおよび上記Ｎの組成比ｙがｘ＝ｙを実質的に満足することが好ましい。これにより、ＳｉとＮの緻密な膜が得られ、耐洗浄性、ＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性等の各耐性の向上が期待できるからである。ここで、上記Ｓｉの組成比ｘおよび上記Ｎの組成比ｙがｘ＝ｙを実質的に満足するとは、ｘとｙの比が、ｘ：ｙ＝０．４：０．６〜０．６：０．４の範囲内であることを意味する。

また、上記発明においては、上記光半透過膜パターンは、膜厚が５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であることが好ましい。これにより、従来の光半透過膜の膜厚よりも薄いため、エッチングにより半透過膜パターンを形成するのが容易になるからである。そして、エッチングに要する時間が短くて済むため、後述するように、透明基板にダメージが与えられることを防止するエッチングバリア層を、透明基板および光半透過膜の間に有しなかったとしても、エッチングにより半透過膜パターンを形成する時に、透明基板にダメージが与えられることを十分に回避することができるからである。

また、上記発明においては、上記光半透過膜パターンは、上記透明基板上に直接形成されたことが好ましい。エッチングバリア層を上記透明基板および上記光半透過膜の間に有しないことにより、エッチングプロセスを複数回行う必要がなくなるために、エッチングプロセスが複雑とはならず、エッチングバリア層のエッチングが困難であるために、上記光半透過膜や上記透明基板の形状が悪くなったり、上記光半透過膜の形状の均一性が悪くなったりすることを防止することができるからである。

また、上記発明においては、上記位相シフトマスクは、ネガ型の位相シフトマスクであることが好ましい。上記光半透過膜は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が１５％〜３８％の範囲内であり、従来よりも高いものである。このため、ネガティブトーン現像（Negative tone development）においては、コンタクトホールのような微細なパターンに対応する部分の遮光部のエッジにおける位相効果がより大きくなる。これにより、ネガティブトーン現像（Negative tone development）によって、コンタクトホールのような微細なパターンを従来よりも容易にウエハに転写することができるからである。

また、上記発明においては、上記光半透過膜パターン上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、上記光半透過膜パターンと合わせて所望の光学濃度（ＯＤ値）となるよう調整した、遮光膜パターンをさらに有することが好ましい。これにより、上記遮光膜パターンをさらに有することによって、大きい面積を有する光半透過膜パターンがある場合には、そのようなパターンを透過する露光光によって、転写像が不鮮明になる問題を回避する効果をより顕著に得ることができるからである。

また、上記発明においては、上記遮光膜パターンは、上記光半透過膜パターン上に形成され、上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能およびＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層パターンを含む単層構造を有することが好ましい。これにより、上述した２層構造を有する遮光膜において、上記ハードマスク層をエッチングして形成したパターンを、上記光吸収層をエッチングする時のレジストパターンの代わりに用いることによって、上記遮光膜パターンを形成することができるからである。この結果、上記遮光膜パターンの微細なパターンを形成し易くなるからである。

また、上記発明においては、上記遮光膜パターンは、上記光半透過膜パターン上に形成され、上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するエッチングバリア層パターンと、上記エッチングバリア層パターン上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層パターンと、を含む２層構造を有することが好ましい。これにより、上述した３層構造を有する遮光膜において、上記ハードマスク層をエッチングして形成したパターンを、上記光吸収層をエッチングする時のレジストパターンの代わりに用いることができるからである。この結果、上記遮光膜の微細なパターンを形成し易くなるからである。そして、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する層の材料の選択の幅が広がり、上記遮光膜パターンの膜厚をより薄くすることができるからである。また、上記光吸収層および上記エッチングバリア層を互いに異なる反応性エッチングガスでそれぞれエッチングすることができるので、上記エッチングバリア層を、上記光吸収層をエッチングする時に上記光半透過膜にダメージが与えられることを好適に防止する上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するものにすることができるからである。

また、上記発明においては、上記光吸収層パターンが、珪素（Ｓｉ）単体から構成されることが好ましい。これにより、上記ハードマスク層をエッチングする時に上記光吸収層にダメージが与えられることを防止できるからである。

また、上記発明においては、上記遮光膜パターンは、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、上記光半透過膜パターンと合わせて３．０以上となるよう調整したものであることが好ましい。これにより、露光時に所望の部分に必要な遮光性を得ることができるからである。

また、本発明においては、上記マスクブランクスから形成された位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法であって、上記位相シフトマスクを用いて、ネガティブトーン現像によって、レジストパターンを形成する工程を有することを特徴とする位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法を提供する。

本発明によれば、上記光半透過膜は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が１５％〜３８％の範囲内であり、従来よりも高いものである。このため、ネガティブトーン現像（Negative tone development）においては、コンタクトホールのような微細なパターンに対応する部分の遮光部のエッジにおける位相効果がより大きくなる。これにより、ネガティブトーン現像（Negative tone development）によって、コンタクトホールのような微細なパターンを従来よりも容易にウエハに転写することができるからである。

本発明においては、フォトリソグラフィにおいて、転写特性を優れたものとし、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性、および洗浄耐性を高くすることができるという効果を奏する。

本発明のマスクブランクスの一例を示す概略断面図である。 本発明のマスクブランクスの他の例を示す概略断面図である。 本発明のマスクブランクスの他の例を示す概略断面図である。 本発明のマスクブランクスの他の例を示す概略断面図である。 本発明のマスクブランクスの他の例を示す概略断面図である。 本発明のネガ型レジスト膜付きマスクブランクスの一例を示す概略断面図である。 本発明の位相シフトマスクの一例を示す概略断面図である。 本発明の位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法の一例を示す概略工程図である。 光透過率に対応するＯＰＣバイアス値のシミュレーションの結果を表したグラフを示した図である。 シミュレーターにより取得したウエハ上の露光光強度分布のＸＹ画像および露光光の強度を表したグラフを示した図である。 実施例１および比較例１の位相シフトマスクにおけるＨＯＬＥ ｐｉｔｃｈ １８０ｎｍのパターン転写時のフォーカス裕度および露光裕度の関係を、シミュレーションの結果にて表したグラフを示した図である。 実施例１および比較例１の位相シフトマスクにおけるＨＯＬＥ ｐｉｔｃｈ ２４０ｎｍのパターン転写時のフォーカス裕度および露光裕度の関係を、シミュレーションの結果にて表したグラフを示した図である。 実施例１および比較例１の位相シフトマスクにおけるＨＯＬＥ ｐｉｔｃｈ ３００ｎｍのパターン転写時のフォーカス裕度および露光裕度の関係を、シミュレーションの結果にて表したグラフを示した図である。 光半透過膜の光透過率が３８％である位相シフトマスクおよび光半透過膜の光透過率が６％である位相シフトマスクを想定して計算した、ウエハ転写空間光学像のコントラストを表したグラフを示した図である。 光半透過膜の光透過率が３８％である位相シフトマスクおよび光半透過膜の光透過率が６％である位相シフトマスクを想定して計算した位相シフトマスクのＯＰＣバイアスを表したグラフを示した図である。

以下、本発明のマスクブランクス、ネガ型レジスト膜付きマスクブランクス、位相シフトマスク、およびそれを用いるパターン形成体の製造方法について詳細に説明する。

Ａ．マスクブランクス
本発明のマスクブランクスは、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクを製造するために用いられるマスクブランクスであって、透明基板と、上記透明基板上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）からなる光半透過膜と、を有し、上記光半透過膜は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数が０．２〜０．４５の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．３〜２．７の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が１５％〜３８％の範囲内であることを特徴とするものである。

図１は、本発明のマスクブランクスの一例を示す概略断面図である。図１に示されるマスクブランクス１００は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクを製造するために用いられるマスクブランクスである。図１に示されるマスクブランクス１００は、透明基板１０１と、上記透明基板１０１上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）からなる単層構造の光半透過膜１０２と、を有する。上記光半透過膜１０２は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数が０．２〜０．４５の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．３〜２．７の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が１５％〜３８％の範囲内である。

本発明のマスクブランクスは、上記光半透過膜が、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率として、１５％〜３８％の範囲内の高い光透過率を有する。このため、本発明のマスクブランクスから形成された位相シフトマスクを用い、パターンの境界において、位相効果による光の干渉により光強度をゼロにして、転写像のコントラストを向上させて、パターン形成体を製造する場合において、パターン形成体を製造する場合、上記光半透過膜が高い光透過率を有することにより、その位相効果をより顕著にすることができる。また、上記光半透過膜は、金属を含有しないために、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が長時間照射されても、珪素（Ｓｉ）の酸化膜が成長することはなく、パターン寸法が変化することを防止することができる。同様に、位相シフトマスクの洗浄工程においても、パターン寸法が変化することを防止することができる。したがって、本発明によれば、フォトリソグラフィにおいて、転写特性を優れたものとし、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性、および洗浄耐性を高くすることができる。

以下、本発明のマスクブランクスについて、マスクブランクスの部材と、マスクブランクスの構成とに分けて説明する。

１．マスクブランクスの部材
まず、本発明のマスクブランクスの部材について説明する。本発明のマスクブランクスは、透明基板と光半透過膜とを少なくとも有する。

（１）光半透過膜
本発明における光半透過膜は、後述する透明基板上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）からなり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数が０．２〜０．４５の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．３〜２．７の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が１５％〜３８％の範囲内のものである。

上記光半透過膜は単層構造でも複数層構造でもよいが、単層構造であることが好ましい。本発明の作用効果を容易に得ることができるからである。具体的には、より簡単な構造によって、上述の通り、転写特性を優れたものとし、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性、および洗浄耐性を高くすることができるからである。また、より簡単な構造によって、後述するように、微細パターン欠け耐性を高くすることができるからである。さらに、上記光半透過膜の加工がより簡易になるからである。

上記光半透過膜は、特に限定されるものではないが、上記Ｓｉの組成比ｘおよび上記Ｎの組成比ｙが、０．９５≦ｘ＋ｙ≦１を満足するものが好ましく、中でも、ｘ＋ｙ＝１を実質的に満足するものが好ましい。上記光半透過膜において、酸素（Ｏ）が多いと、上記消衰係数が低くなるため、上記光透過率が高くなる結果、上記屈折率が低くなる。これにより、１８０°の位相差を得るための上記光半透過膜の膜厚が厚くなるからである。ここで、上記Ｓｉの組成比ｘおよび上記Ｎの組成比ｙがｘ＋ｙ＝１を実質的に満足するとは、実質的に酸素（Ｏ）を含有しないことを意味する。上記Ｓｉの組成比ｘおよび上記Ｎの組成比ｙがｘ＋ｙ＝１を実質的に満足するｘ＋ｙの範囲としては、０．９７〜１．００の範囲内、中でも、０．９８〜１．００の範囲内が好ましい。

以下に、上記光半透過膜において、上記Ｓｉの組成比ｘおよび上記Ｎの組成比ｙが、ｘ＋ｙ＝１を実質的に満足する場合、すなわち、酸素（Ｏ）が含まれていない場合が、中でも好ましい理由を、さらに詳細に説明する。表１に、上記光半透過膜における酸素（Ｏ）が含まれていないＳｉ_ｘＮ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、およびｘ＋ｙ＝１を満足する）からなる光半透過膜、上記光半透過膜における酸素（Ｏ）が含まれているＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）からなる光半透過膜、および従来のＭｏＳｉからなる光半透過膜の特性を示す。

表１に示されるように、上記Ｓｉ_ｘＮ_ｙからなる光半透過膜は、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる光半透過膜と比較して、微細パターン欠け耐性が良好である。これは、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる光半透過膜は、酸素（Ｏ）が含まれており、屈折率が低くなるため、１８０°の位相差を得るための膜厚が厚くなるのに対して、上記Ｓｉ_ｘＮ_ｙからなる光半透過膜は、酸素（Ｏ）が含まれておらず、屈折率が高くなるため、１８０°の位相差を得るための膜厚を薄くできるからである。また、上記ＭｏＳｉからなる光半透過膜は、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる光半透過膜よりも、１８０°の位相差を得るための膜厚が厚くなるから、微細パターン欠け耐性が悪い。

以下に、上記Ｓｉ_ｘＮ_ｙからなる光半透過膜の微細パターン欠け耐性が良好であることによって得られる作用効果ついてさらに説明する。一般的に、上記マスクブランクスから得られるハーフトーン型位相シフトマスクのマスクパターンをウエハに転写するウエハプロセスにおいて解像力を向上させるためには、光半透過膜の光透過率を高くする必要がある。そして、光半透過膜の光透過率を高くするためには、光半透過膜の酸素（Ｏ）の組成比を大きくする手段がとられる。しかしながら、光半透過膜の酸素（Ｏ）の組成比を大きくすることによって、上述の通り、光半透過膜の膜厚は増大することになる。

そして、光半透過膜の膜厚が増大すると、位相シフトマスクにおける光半透過膜パターンが微細化したときに、光半透過膜パターンのパターン倒れ等の問題が生じることになる。中でも、ウエハにおいて１０ｎｍノードのパターンを形成するような限界レベルの高解像を狙う場合に、上記パターン倒れ等の問題が顕著になる。特に、後述する「Ｄ．位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法」の項目に記載の通り、ネガティブトーン現像（Negative tone development）によって、上記位相シフトマスクのマスクパターンをウエハに転写するウエハプロセスにおいては、上記位相シフトマスクにおいて、コンタクトホールやライン等の微細パターンに対応する実際に解像される部分であるメインパターンとともに、メインパターンの近接に配置される実際には解像されない補助パターンを、光半透過膜から構成される凸状の微細パターンとして形成する必要がある。そして、補助パターンは、後述する「Ｄ．位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法」の項目に記載の通り、ウエハプロセスの先端技術において、６０ｎｍ以下の寸法（幅または奥行き）を有する光半透過膜から構成される凸状の微細パターンとなる。このような補助パターンの微細パターンにおいて、上記パターン倒れ等の問題は特に顕著になる。

つまり、上記ウエハプロセスにおいて解像力を向上させるためには、光半透過膜の高透過率化が必要であるが、光半透過膜の高透過率化に伴い、光半透過膜の膜厚は増大するので、光半透過膜の高透過率化と、光半透過膜パターンが微細化した位相シフトマスクにおいて上記パターン倒れ等の問題が生じるのを回避するために必要となる光半透過膜の薄膜化とは、相反することになる。

これに対して、上述の通り、上記Ｓｉ_ｘＮ_ｙからなる光半透過膜は、酸素（Ｏ）が含まれていないため、屈折率が高く、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる光半透過膜よりも膜厚を薄くできるから、微細パターン欠け耐性が良好である。また、上記Ｓｉ_ｘＮ_ｙからなる光半透過膜は、上記Ｓｉの組成比ｘおよび上記Ｎの組成比ｙを調整することによって、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる光半透過膜と同様に高透過率化を実現する。

このため、上記Ｓｉ_ｘＮ_ｙからなる光半透過膜は、微細パターン欠け耐性が良好であるから、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる光半透過膜よりも好適に、上記パターン倒れ等の問題を回避することができる。中でも、ウエハにおいて１０ｎｍノードのパターンを形成するような限界レベルの高解像を狙う場合に、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる光半透過膜よりも好適に、上記パターン倒れ等の問題を回避することができる。これにより、上記Ｓｉ_ｘＮ_ｙからなる光半透過膜は、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる光半透過膜では上記パターン倒れ等の問題が生じて不可能となる上記限界レベルの高解像を実現することができる。

特に、補助パターンが、ウエハプロセスの先端技術において、６０ｎｍ以下の寸法（幅または奥行き）を有する光半透過膜から構成される凸状の微細パターンとなる場合に、上記Ｓｉ_ｘＮ_ｙからなる光半透過膜は、微細パターン欠け耐性が良好であるから、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる光半透過膜よりも好適に、このような補助パターンの微細パターンにおいて、上記パターン倒れ等の問題を回避することができる。これにより、上記Ｓｉ_ｘＮ_ｙからなる光半透過膜は、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる光半透過膜では上記パターン倒れ等の問題が生じて不可能となる高解像を実現することができる。

したがって、上記Ｓｉ_ｘＮ_ｙからなる光半透過膜は、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる光半透過膜よりも、光半透過膜の高透過率化および薄膜化を好適に両立させることができ、微細パターン欠け耐性が良好なものとなるから、本発明における光半透過膜の中で最も高い解像力を実現することができる。

また、表１に示されるように、上記Ｓｉ_ｘＮ_ｙからなる光半透過膜は、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる光半透過膜と比較して、マスクブランクスの外観品質も良好である。これは、上記Ｓｉ_ｘＮ_ｙからなる光半透過膜は、酸素（Ｏ）が含まれておらず、成膜時の外観品質の安定性が高いのに対して、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる光半透過膜は、酸素（Ｏ）が含まれているため、成膜時に異物が発生しやすく、外観品質の安定性が低いからである。また、ＭｏＳｉからなる光半透過膜は、現行においても、量産性があるので、マスクブランクスの外観品質は良好である。

さらに、表１に示されるように、上記Ｓｉ_ｘＮ_ｙからなる光半透過膜およびＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる光半透過膜は、両方とも、遷移金属を含んでいないので、上記ＭｏＳｉからなる光半透過膜と比較して、耐薬品性が高いため洗浄耐性が良好であり、かつ露光光の照射による変質が起きにくいため露光光照射耐性が良好である。一方、ＭｏＳｉからなる光半透過膜は、遷移金属を含んでいるので、多数回の洗浄で、寸法、位相差、透過率などが変動するため、洗浄耐性が悪く、かつ露光光の照射により、遷移金属が置き換わり、酸化が進み、寸法変動など発生してしまうため、露光光照射耐性が悪い。

また、上記光半透過膜は、特に限定されるものではないが、上記Ｓｉの組成比ｘおよび上記Ｎの組成比ｙがｘ＝ｙを実質的に満足するものが好ましい。これにより、ＳｉとＮの緻密な膜が得られ、耐洗浄性、ＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性等、各耐性の向上が期待できるからである。ここで、上記Ｓｉの組成比ｘおよび上記Ｎの組成比ｙがｘ＝ｙを実質的に満足するとは、ｘとｙの比が、ｘ：ｙ＝０．４：０．６〜０．６：０．４の範囲内であることを意味する。

また、上記Ｓｉの組成比ｘ、上記Ｏの組成比１−ｘ−ｙ、および上記Ｎの組成比ｙの調整は、後述するように、スパッタリング法等の従来公知の成膜方法により、上記光半透過膜を成膜する場合において、使用する装置、使用する材料、または成膜条件等を適宜選択することによって行うことができる。例えば、平行平板型ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、上記透明基板上に上記光半透過膜をスパッタリングにより成膜する場合には、ターゲット、ターゲットと上記透明基板との距離（ＴＳ距離）、ガス流量比、ガス圧、投入電力（パワー）、基板回転数等のスパッタプロセス条件、またはＡｒ、Ｎ_２、もしくはＯ_２等のスパッタガスを適宜選択することによって行うことができる。

また、上記光半透過膜は、上記消衰係数が０．２〜０．４５の範囲内のものであれば、特に限定されるものではないが、中でも、上記消衰係数が、０．２０〜０．４０の範囲内であるものが好ましく、特に、０．２０〜０．３５の範囲内であるものが好ましい。上記範囲に満たないと、上記光半透過膜において、上記光透過率が高くなり、上記消衰係数および上記屈折率が小さくなるため、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長において所定の位相差を得るために必要な膜厚が厚くなってしまうからであり、上記範囲を超えると、上記光半透過膜において、上記光透過率が低くなり、ＡｒＦエキシマレーザー露光光の波長における所望の位相シフト効果が得られなくなってしまうからである。

また、上記消衰係数の値の調整は、上記Ｓｉの組成比ｘ、上記Ｏの組成比１−ｘ−ｙ、および上記Ｎの組成比ｙを調整することによって行うことができる。

また、上記光半透過膜の上記消衰係数はジェー・エー・ウーラム社製エリプソメーターＶＵＶ−ＶＡＳＥで測定し、算出することができる。

また、上記光半透過膜は、上記屈折率が２．３〜２．７の範囲内のものであれば、特に限定されるものではないが、中でも、上記屈折率が、２．５〜２．７の範囲内であるものが好ましく、特に、２．６〜２．７の範囲内であるものが好ましい。上記範囲に満たないと、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長において１８０°の位相差を得るための上記光半透過膜の膜厚が厚くなってしまうからである。

また、上記屈折率の値の調整は、上記Ｓｉの組成比ｘ、上記Ｏの組成比１−ｘ−ｙ、および上記Ｎの組成比ｙを調整することによって行うことができる。

また、上記光半透過膜の上記屈折率はジェー・エー・ウーラム社製エリプソメーターＶＵＶ−ＶＡＳＥで測定し、算出することができる。また、上記屈折率の測定は、分光光度計で測定した反射率曲線からシミュレーションを用いて算出する方法で行うことができる。

また、上記光半透過膜は、上記光透過率が１５％〜３８％の範囲内のものであれば、特に限定されるものではないが、中でも、上記光透過率が、１８％〜３８％の範囲内であるものが好ましく、特に、２０％〜３８％の範囲内であるものが好ましい。上記範囲に満たないと、所望の位相シフト効果が得られなくなるからであり、上記範囲を超えると、光半透過膜の遮光性が必要以上に下がり、所望するパターンの転写特性に問題が生じるからである。

また、上記光透過率の値の調整は、上記Ｓｉの組成比ｘ、上記Ｏの組成比１−ｘ−ｙ、および上記Ｎの組成比ｙを調整することによって行うことができる。

上記光半透過膜の上記光透過率、および上記透明基板のみを通過する波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ露光光と、上記透明基板および光半透過膜を通過する当該レーザ露光光との位相差等は、位相シフト量測定機（レーザーテック社製、ＭＰＭ１９３）等を用いることで測定することができる。

さらに、上記光半透過膜の膜厚は、特に限定されるものではないが、５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であることが好ましい。５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内の膜厚であれば、従来の光半透過膜の膜厚よりも薄いため、エッチングにより半透過膜パターンを形成するのが容易になるからである。そして、エッチングに要する時間が短くて済むため、後述するように、透明基板にダメージが与えられることを防止するエッチングバリア層を、透明基板および光半透過膜の間に有しなかったとしても、エッチングにより半透過膜パターンを形成する時に、透明基板にダメージが与えられることを十分に回避することができるからである。

また、上記光半透過膜の膜厚は、中でも、５７ｎｍ〜６４ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に、５７ｎｍ〜６２ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記光半透過膜の膜厚がより薄い方が、上記光半透過膜から形成される後述する光半透過膜パターンにおいてパターン倒れ等の欠陥が発生することを抑制できるからであり、または上記光半透過膜の加工や光半透過膜パターンの修正をし易いからである。

また、上記光半透過膜の膜厚はジェー・エー・ウーラム社製エリプソメーターＶＵＶ−ＶＡＳＥで測定し、算出することができる。

また、上記光半透過膜は、特に限定されるものではないが、上記透明基板のみを通過する波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ露光光と、上記透明基板および光半透過膜を通過する当該レーザ露光光との位相差が、１６０°〜２００°の範囲内であるものが好ましく、中でも、１７０°〜１９０°の範囲内であるものが好ましく、特に、１７７°であるものが好ましい。本発明のマスクブランクスから光半透過膜をエッチングすることにより位相シフトマスクを形成する時に、光半透過膜がエッチングされる部分において、透明基板がエッチングされて掘り込み部が形成されたとしても、位相シフトマスクにおいて、掘り込み部が形成された透過領域を通過する波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ露光光と、光半透過膜が残っている半透過領域を通過する当該レーザとの位相差を１８０°にすることができるからである。これにより、ハーフトーン型の位相シフトマスクを作製することができるからである。

（２）透明基板
本発明における透明基板としては、特に限定されるものではないが、例えば、露光光を高透過率で透過する光学研磨された合成石英ガラス、蛍石、フッ化カルシウム等を挙げることができ、中でも、通常、多用されており品質が安定し、短波長の露光光の透過率の高い合成石英ガラスが好ましい。

（３）遮光膜
本発明のマスクブランクスとしては、上記半透過膜および透明基板を有するものであれば、特に膜構成、材質、ＡｒＦエキシマーレーザー露光光の波長における光学濃度(ＯＤ値)など、限定されるものではないが、上記光半透過膜上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、上記光半透過膜と合わせて所望の光学濃度（ＯＤ値）となるよう調整した、遮光膜をさらに有するものが好ましい。

図２は、本発明のマスクブランクスの他の例を示す概略断面図である。図２に示されるマスクブランクス１００は、透明基板１０１と、透明基板１０１上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）からなる単層構造の光半透過膜１０２と、光半透過膜１０２上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、光半透過膜１０２と合わせて３以上となるような、単層構造の遮光膜１０３を有する。そして、遮光膜１０３が、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能および上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能の全て機能を有している。

マスクブランクスから形成される位相シフトマスクにおいては、大きい面積を有する光半透過膜パターンがある場合には、そのようなパターンを透過する露光光によって、転写像が不鮮明になる問題が生じることがある。そして、位相シフトマスにおいては、大きい面積を有する光半透過膜パターン上に遮光膜パターンを形成することにより、そのようなパターンを透過する不要な露光光を遮光することによって、このような問題を解消するようにしている。そして、本発明のマスクブランクスのように、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光半透過膜の光透過率が１５％〜３８％であり、一般的な光透過率の６％よりも特に大きい場合には、上述したような問題がより顕著に生じることになる。したがって、本発明によれば、上記遮光部をさらに有することによって、このような問題を回避する効果をより顕著に得ることができる。

上記遮光膜としては、上記光半透過膜上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、上記光半透過膜と合わせて所望の光学濃度（ＯＤ値）となるよう調整した、ものであれば特に限定されるものではない。上記遮光膜としては、マスクパターンをウエハに転写する時に位相シフトマスクとレンズ間での多重反射を防止する反射防止機能、および上記遮光膜をエッチングする時に上記光半透過膜にダメージが与えられることを好適に防止する上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するものが好ましい。中でも、描画時に電子線によって帯電するのを防止する導電機能を有するものが好ましい。

本発明のマスクブランクスにおいては、図２に示されるマスクブランクス１００のように、上記遮光膜は、上記光半透過膜上に形成され、上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能およびＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層を含む単層構造を有することが好ましい。これにより、より少ない工程で、必要な機能を備えたマスクを得ることが出来るからである。

図２に示されるマスクブランクス１００のように、上記遮光膜が上記単層構造を有する場合には、上記遮光膜の材料は、特に限定されるものではないが、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ等を挙げることができる。中でも、Ｃｒ等が好ましい。上記遮光膜をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスの種類が、上記光半透過膜をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスと異なるものとなるため、上記遮光膜が上述したエッチングバリア機能を有することが期待できるからである。

また、上記遮光膜が上記単層構造を有する場合には、上記遮光膜の厚さは、その材料の種類により異なるものであり、特に限定されるものではないが、３０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記遮光膜のＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）を上記光半透過膜と合わせて３以上にし易く、かつ上記遮光膜をエッチングし易い膜厚だからである。

また、上記遮光膜の上記光半透過膜と合わせた光学濃度（ＯＤ値）は大塚電子社製ＭＣＰＤ３０００、上記遮光膜の反射率は大塚電子社製ＭＣＰＤ７０００で測定し、算出することができる。

図３は、本発明のマスクブランクスの他の例を示す概略断面図である。図３に示されるマスクブランクス１００は、遮光膜１０３が、光半透過膜１０２上に形成された光吸収層１０３ａと、光吸収層１０３ａ上に形成されたハードマスク層１０３ｂと、を含む２層構造を有する。そして、光吸収層１０３ａが、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能および光半透過膜１０２に対するエッチングバリア機能の双方の機能を有している。また、ハードマスク層１０３ｂが、光吸収層１０３aに対するエッチングマスク機能を有している。

本発明のマスクブランクスにおいては、図３に示されるマスクブランクス１００のように、上記遮光膜が、上記光半透過膜上に形成され、上述した光半透過膜に対するエッチングバリア機能およびＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層と、上記光吸収層上に形成され、上述した光吸収層に対するエッチングマスク機能を有するハードマスク層と、を含む２層構造を有することが好ましい。これにより、上記ハードマスク層をエッチングして形成したパターンを、上記光吸収層をエッチングする時のレジストパターンの代わりに用いることができるため、レジスト膜厚を薄くすることができる。これにより、上記遮光膜の微細なパターンを形成し易くなるからである。

より具体的には、図２に示されるマスクブランクス１００のように、上記遮光膜が単層構造を有する場合には、単層構造の遮光膜は厚いために、厚いレジストパターンで遮光膜をエッチングして、遮光膜パターンを形成することになる。このため、レジストパターンのアスペクト比の関係から、遮光膜の微細なパターンを形成することは困難である。一方、上記遮光膜が図３に示されるような２層構造を有する場合には、上記ハードマスク層は上記単層構造の遮光膜よりも薄いために、上記単層構造の遮光膜のエッチングに用いたものよりも薄いレジストパターンで、上記ハードマスク層をエッチングして、ハードマスク層パターンを形成することができる。そして、そのパターンを、上記光吸収層をエッチングする時のレジストパターンの代わりに用いることができるため、レジスト膜厚を薄くすることができる。これにより、上記単層構造の遮光膜よりも、上記遮光膜の微細なパターンを形成し易くなるからである。

上記遮光膜が上記２層構造を有する場合には、上記ハードマスク層は、特に限定されるものではないが、上述した導電機能を有していてもよい。また、上記遮光膜が上記２層構造を有する場合には、上記ハードマスク層の材料は、上述した光吸収層に対するエッチングマスク機能を有するものであれば、特に限定されるものではないが、Ｓｉ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ_２、ＭｏＳｉ、Ｃｒ、ＣｒＯ、ＣｒＯＮ等を挙げることができる。中でも、Ｓｉ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ_２、ＭｏＳｉ等が好ましい。上記光吸収層の材料にＣｒを含む材料を使用した場合、上記光吸収層をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスの種類が、上記ハードマスク層をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスと異なるものとなるため、上記ハードマスク層をエッチングする時に上記光吸収層にダメージが与えられることを防止できるからである。

また、上記遮光膜が上記２層構造を有する場合には、上記光吸収層の材料は、上述した光半透過膜に対するエッチングバリア機能およびＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有するものであれば、特に限定されるものではないが、Ｃｒ、Ｓｉ、ＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＭｏＳｉ等を挙げることができる。中でも、Ｃｒが好ましい。上記光吸収層をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスの種類が、上記ハードマスク層をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスと異なるものとなるため、上記ハードマスク層をエッチングする時に上記光吸収層にダメージが与えられることを防止できるからである。また、Ｃｒは消衰係数が高いので、より薄い膜厚の上記遮光膜によって、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）を、上記光半透過膜と合わせて３以上にすることができるからである。

また、上記遮光膜が上記２層構造を有する場合には、上記ハードマスク層の厚さは、その材料の種類により異なるものであり、特に限定されるものではないが、４ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内、中でも４ｎｍ〜７ｎｍの範囲内、特に４ｎｍ〜６ｎｍの範囲内であることが好ましい。膜厚が薄いほうが精度良く加工することができるからである。

また、上記遮光膜が上記２層構造を有する場合には、上記光吸収層の厚さは、その材料の種類により異なるものであり、特に限定されるものではないが、３０ｎｍ〜８０nｍの範囲内、中でも３０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲内、特に３０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内であることが好ましい。膜厚が薄い方が加工や不良パターンの修正がし易いからである。

図４は、本発明のマスクブランクスの他の例を示す概略断面図である。図４に示されるマスクブランクス１００は、遮光膜１０３が、光半透過膜１０２上に形成されたエッチングバリア層１０３ｃと、エッチングバリア層１０３ｃ上に形成された光吸収層１０３ａと、光吸収層１０３ａ上に形成されたハードマスク層１０３ｂと、を含む３層構造を有する。そして、エッチングバリア層１０３ｃが光半透過膜１０２に対するエッチングバリア機能を有し、光吸収層１０３ａがＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有し、ハードマスク層１０３ｂが光吸収層１０３ａに対するエッチングマスク機能を有している。

図５は、本発明のマスクブランクスの他の例を示す概略断面図である。図５に示されるマスクブランクス１００は、遮光膜１０３が、光半透過膜１０２上に形成されたエッチングバリア層１０３ｃと、エッチングバリア層１０３ｃ上に形成された光吸収層１０３ａと、光吸収層１０３ａ上に形成されたハードマスク層１０３ｂと、を含む３層構造を有する。そして、エッチングバリア層１０３ｃが光半透過膜１０２に対するエッチングバリア機能を有し、光吸収層１０３ａがＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有し、ハードマスク層１０３ｂが光吸収層１０３ａに対するエッチングマスク機能を有している。

本発明のマスクブランクスにおいては、図４および図５に示されるマスクブランクス１００のように、上記遮光膜が、上記光半透過膜上に形成され、上述した光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するエッチングバリア層と、上記エッチングバリア層上に形成され、上述したＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層と、上記光吸収層上に形成され、上述した光吸収層に対するエッチングマスク機能を有するハードマスク層と、を含む３層構造を有することが好ましい。これにより、上記ハードマスク層をエッチングして形成したパターンを、上記遮光膜が上記２層構造を有する場合と同様に、上記光吸収層をエッチングする時のレジストパターンの代わりに用いることができるからである。この結果、上記遮光膜の微細なパターンを形成し易くなるからである。

本発明のマスクブランクスにおいては、上記遮光膜が、上記単層構造または上記２層構造を有するよりも、上記３層構造を有することが好ましい。ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する層として、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）からなる光半透過膜と反応性の高いエッチングガスでエッチング可能な材料からなる光吸収層を用いることができるからである。これにより、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する層の材料の選択の幅が広がり、上記遮光膜の膜厚をより薄くすることができるからである。また、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する層および上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有する層を、それぞれが互いに異なる材料からなる上記光吸収層および上記エッチングバリア層にそれぞれすることができるからである。これにより、上記光吸収層および上記エッチングバリア層を互いに異なるエッチングガスでそれぞれエッチングすることができるので、上記エッチングバリア層を、上記光吸収層をエッチングする時に上記光半透過膜にダメージが与えられることを好適に防止する上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するものにすることができるからである。

例えば、図４に示されるマスクブランクス１００においては、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する層として、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）からなる光半透過膜と反応性の高いエッチングガスでエッチング可能な材料であるＭｏＳｉからなる光吸収層１０３ａを用いることができる。また、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する層および上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有する層を、ＭｏＳｉからなる光吸収層１０３ａおよびＣｒからなるエッチングバリア層１０３ｃにそれぞれすることができる。これにより、光吸収層１０３ａおよびエッチングバリア層１０３ｃを互いに異なるフッ素系ガスおよび塩素系ガスでそれぞれエッチングすることができる。このため、エッチングバリア層１０３ｃを、光吸収層１０３ａをエッチングする時に光半透過膜１０２にダメージが与えられることを好適に防止する上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するものとして用いることができる。

また、図５に示されるマスクブランクス１００においては、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する層として、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）からなる光半透過膜と反応性の高いエッチングガスでエッチング可能な材料であるＳｉからなる光吸収層１０３ａを用いることができる。また、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する層および上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有する層を、Ｓｉからなる光吸収層１０３ａおよびＣｒからなるエッチングバリア層１０３ｃにそれぞれすることができる。これにより、光吸収層１０３ａおよびエッチングバリア層１０３ｃを互いに異なるフッ素系ガスおよび塩素系ガスでそれぞれエッチングすることができる。このため、エッチングバリア層１０３ｃを、光吸収層１０３ａをエッチングする時に光半透過膜１０２にダメージが与えられることを好適に防止する上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するものとして用いることができる。

上記遮光膜が上記３層構造を有する場合には、上記ハードマスク層は、特に限定されるものではないが、上述した導電機能を有していてもよい。また、上記遮光膜が上記３層構造を有する場合には、上記ハードマスク層の材料は、上述した光吸収層に対するエッチングマスク機能を有するものであれば、特に限定されるものではないが、Ｃｒ、ＣｒＯ、ＣｒＯＮ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ_２等を挙げることができる。中でも、Ｃｒが好ましい。

また、上記遮光膜が上記３層構造を有する場合には、上記光吸収層の材料は、上述した光吸収機能を有するものであれば、特に限定されるものではないが、ＭｏＳｉ等の金属および珪素（Ｓｉ）を含む材料、またはＷ、Ｔａ等の金属もしくは珪素（Ｓｉ）の単体を挙げることができる。中でも、珪素（Ｓｉ）が特に好ましい。上記光吸収層をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスの種類が、上記ハードマスク層をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスと異なるものとなるため、上記ハードマスク層をエッチングする時に上記光吸収層にダメージが与えられることを防止できるからである。また、珪素（Ｓｉ）単体は消衰係数が高いので、上記光吸収層が珪素（Ｓｉ）単体から構成されることによって、上記遮光膜の膜厚をより薄くできるからである。

また、上記遮光膜が上記３層構造を有する場合には、上記エッチングバリア層の材料は、上述したエッチングバリア機能を有するものであれば、特に限定されるものではないが、Ｃｒ、ＣｒＯＮ等を挙げることができる。上記エッチングバリア層をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスの種類が、上記光吸収層をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスと異なるものとなるため、上記光吸収層をエッチングする時に上記エッチングバリア層にダメージが与えられることを防止できるからである。例えば、フッ素系ガスによって上記光吸収層をエッチングする時に、上記エッチングバリア層にダメージが与えられることを防止でき、塩素系ガスによって上記エッチングバリア層をエッチングすることができる。また、上記エッチングバリア層をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスの種類が、上記光半透過膜をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスと異なるものとなるため、上記エッチングバリア層をエッチングする時に上記光半透過膜層にダメージが与えられることを防止できるからである。

また、上記遮光膜が上記３層構造を有する場合には、上記ハードマスク層の厚さは、その材料の種類により異なるものであり、特に限定されるものではないが、４ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内、中でも４ｎｍ〜７ｎｍの範囲内、特に４ｎｍ〜６ｎｍの範囲内であることが好ましい。上述したエッチングマスク機能が十分機能し、かつ上記ハードマスク層をエッチングする時に上記光吸収層にダメージが与えられることを十分防止できるからである。

また、上記遮光膜が上記３層構造を有する場合には、上記光吸収層の厚さは、その材料の種類により異なるものであり、特に限定されるものではないが、２０ｎｍ〜７０nｍの範囲内、中でも２０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内、特に３０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。上述した光吸収機能が十分機能し、かつ上記光吸収層をエッチングする時に上記エッチングバリア層にダメージが与えられることを防止できるからである。また、上記光吸収層がＳｉ単体から構成される場合、ＭｏＳｉから構成される場合と比較し、Ｓｉは消衰係数が高いので、上記遮光膜の膜厚をより薄くできる。

さらに、上記遮光膜が上記３層構造を有する場合には、上記エッチングバリア層の厚さは、その材料の種類により異なるものであり、特に限定されるものではないが、２ｎｍ〜６ｎｍの範囲内、特に２ｎｍ〜４ｎｍの範囲内であることが好ましい。上述したエッチングバリア機能が十分機能するからである。

さらに、上記遮光膜としては、特に限定されるものではないが、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、上記光半透過膜と合わせて３．０以上となるよう調整したものが好ましい。これにより、露光時に所望の部分に対して必要な遮光性を得ることができるからである。

（４）その他の部材
本発明のマスクブランクスとしては、上記半透過膜および透明基板を有するものであれば、特に限定されるものではなく、他にも必要な部材を適宜加えることができる。

本発明のマスクブランクスとしては、上記半透過膜、または上記遮光膜上にレジスト膜を有するものが好ましい。レジスト膜を新たに形成することなく、レジスト膜を露光した後、現像して、所定のレジストパターンを形成することができる。これにより、本発明のマスクブランクスから位相シフトマスクをより簡単に形成することができる。

２．マスクブランクスの構成
次に、本発明のマスクブランクスの構成ついて説明する。本発明のマスクブランクスは、上記光半透過膜が、上記透明基板上に形成されているものである。以下、本発明のマスクブランクスの構成および製造方法について説明する。

（１）マスクブランクスの構成
上記マスクブランクスは、特に限定されるものではないが、上記光半透過膜が、上記透明基板上に直接形成されたものが好ましい。

本発明における光半透過膜のように、光透過率が大きい光半透過膜においては、その屈折率が小さくなる傾向がある。このため、ハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、適切な位相シフトを実現するために、このような光半透過膜が形成された部分と露光光が透過する部分との間に１８０°の位相差を形成しようとすると、その光半透過膜の膜厚を厚くする必要があった（特許文献１および２）。そして、光半透過膜の膜厚を厚くする場合においては、光半透過膜をエッチングする時に、透明基板にダメージを与えないように、透明基板上にエッチングバリア層を形成することがある（特許文献１および２）。エッチングバリア層としては、光半透過膜とのエッチング選択性を上げるため、光半透過膜のエッチング種（例えば、ＣＦ_４、ＳＦ_６ガス等）ではエッチングされない層を形成する。しかしながら、このようなエッチングバリア層を形成する場合において、例えば、特許文献１においては、実施例からわかるように、Ｔａ−Ｈｆ膜を形成し、Ｃｌ系のガスでエッチングするため、エッチングプロセスが複数回となり複雑となる上、Ｃｌ系のガスでエッチングし難く、形状およびユニフォーミティが悪くなるといった問題があった。また、特許文献２においては、エッチングバリア層を、Ｚｒ、Ｈｆとする構造も記載されているが、同様に、エッチングプロセスが複数回必要となり、エッチングし難いことによる同様の問題があった。

しかしながら、本発明によれば、上記光半透過膜が、従来の光半透過膜の膜厚よりも薄いため、エッチングにより半透過膜パターンを形成するのが容易になる。これにより、エッチングに要する時間が短くて済むため、上記エッチングバリア層を上記透明基板および上記光半透過膜の間に有しなかったとしても、エッチングにより半透過膜パターンを形成する時に、上記透明基板にダメージが与えられることを十分に回避することができる。このため、上記マスクブランクスは、上記光半透過膜が、上記透明基板上に直接形成されたものとなる。これにより、上述のように、上記エッチングバリア層を形成する必要はないから、エッチングプロセスを複数回行う必要がなくなるために、エッチングプロセスが複雑とはならず、上記エッチングバリア層のエッチングが困難であるために、上記光半透過膜や上記透明基板の形状が悪くなったり、上記光半透過膜の形状の均一性が悪くなったりすることを防止することができるからである。

（２）マスクブランクスの製造方法
本発明のマスクブランクスの製造方法は、所望のマスクブランクスを得ることができる方法であれば特に限定されるものではない。本発明のマスクブランクスの製造方法の一例においては、まず、上記透明基板を準備する。次に、上記透明基板上に、スパッタリング法等の従来公知の成膜方法により、上記光半透過膜を形成する。次に、上記光半透過膜上に、スパッタリング法等の従来公知の成膜方法により、上記遮光膜を形成する。上記遮光膜が上記２層構造を有する場合には、上記光半透過膜上にスパッタリング法等の従来公知の成膜方法により上記光吸収層を形成した後に、上記光吸収層上にスパッタリング法等の従来公知の成膜方法により上記ハードマスク層を形成する。上記遮光膜が上記３層構造を有する場合には、上記光半透過膜上にスパッタリング法等の従来公知の成膜方法により上記エッチングバリア層を形成して、上記エッチングバリア層上にスパッタリング法等の従来公知の成膜方法により上記光吸収層を形成した後に、上記光吸収層上にスパッタリング法等の従来公知の成膜方法により上記ハードマスク層を形成する。これにより、本発明のマスクブランクスが得られる。

また、上記マスクブランクスの製造方法において、上記光半透過膜を形成する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、上記光半透過膜を、スパッタターゲットには珪素（Ｓｉ）からなるターゲットを用い、スパッタリングガスを適宜選択することによって、上記光半透過膜を構成するＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）の組成比が所望の比率となるような成膜条件でスパッタリングにより成膜する方法が挙げられる。そして、このような方法としては、中でも、スパッタターゲットには珪素（Ｓｉ）からなるターゲットを用い、窒素を含むが、酸素を含まないスパッタリングガスを使用して、酸素（Ｏ）が含まれていないＳｉ_ｘＮ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、およびｘ＋ｙ＝１を満足する）からなる光半透過膜を成膜する方法が好ましい。上記光半透過膜の中でも優れた特性を有する当該光半透過膜を成膜することができるからである。なお、酸素（Ｏ）が含まれていないＳｉ_ｘＮ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、およびｘ＋ｙ＝１を満足する）からなる光半透過膜、すなわち珪素と窒素とからなる光半透過膜とは、スパッタターゲットには珪素（Ｓｉ）からなるターゲットを用い、窒素を含むが、酸素を含まないスパッタリングガスを使用して、酸素を含まない雰囲気で成膜される光半透過膜を意味する。

Ｂ．ネガ型レジスト膜付きマスクブランクス
次に、本発明のネガ型レジスト膜付きマスクブランクスについて説明する。本発明のネガ型レジスト膜付きマスクブランクスは、上記マスクブランクスと、上記マスクブランクス上に形成されたネガ型レジスト膜と、を有することを特徴とするものである。

図６は、本発明のネガ型レジスト膜付きマスクブランクスの一例を示す概略断面図である。図６に示されるネガ型レジスト膜付きマスクブランクス１１０は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクを製造するために用いられるネガ型レジスト膜付きマスクブランクスである。ネガ型レジスト膜付きマスクブランクス１１０は、透明基板１０１と、透明基板１０１上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）からなる単層構造の光半透過膜１０２と、光半透過膜１０２上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、光半透過膜１０２と合わせて３以上となるような、単層構造の遮光膜１０３と、を有するマスクブランクス１００を有する。また、ネガ型レジスト膜付きマスクブランクス１１０は、マスクブランクス１００上に形成されたネガ型レジスト膜１１１を有する。

後述する「Ｄ．位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法」の項目に記載の通り、光半透過膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクを使用して、コンタクトホールやライン等の微細パターンをウエハに転写する場合には、ネガティブトーン現像（Negative tone development）によって、サイドローブ現象を簡単に回避して、コンタクトホールやライン等の微細パターンをウエハに転写することができる。

そして、ネガティブトーン現像（Negative tone development）によって、コンタクトホールやライン等の微細パターンをウエハに転写する場合には、ハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、コンタクトホールやライン等の微細パターンに対応する光半透過膜から構成される凸状の微細パターンを形成する必要がある。

本発明によれば、上記ネガ型レジスト膜のパターンを用いて光半透過膜をエッチングすることにより、上記光半透過膜から構成される凸状の微細パターンを形成することによって、後述するネガ型の位相シフトマスクを製造することができる。このため、後述するネガ型の位相シフトマスクを製造する場合に、上記ネガ型レジスト膜付きマスクブランクスにおけるネガ型レジスト膜において露光する範囲は、上記光半透過膜から構成される凸状の微細パターンに対応する非常に狭い範囲となる。よって、より短い時間で後述するネガ型の位相シフトマスクを製造することができる。

上記ネガ型レジスト膜を形成するのに用いるネガ型レジスト組成物としては、特に限定されるものではないが、例えば、住友化学株式会社製 NEB-22A、ならびに信越化学工業製 SEBN-1637、 SEBN-1702、 およびSEBN-2014等を挙げることができる。中でも、信越化学工業製 SEBN-2014等が好ましい。より微細なパターンを形成するのに適しているからである。

また、上記ネガ型レジスト膜の膜厚は、特に限定されるものではないが、５０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。中でも、８０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましい。マスク上にパターンを形成する際、十分なエッチングバリア機能を有しつつ、微細なパターンを形成することができるからである。

さらに、上記ネガ型レジスト膜を形成する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、スピンコートによる塗布等を挙げることができる。

Ｃ．位相シフトマスク
次に、本発明の位相シフトマスクについて説明する。本発明の位相シフトマスクは、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクであって、透明基板と、上記透明基板上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）からなる光半透過膜パターンと、を有し、上記光半透過膜パターンは、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数が０．２〜０．４５の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．３〜２．７の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が１５％〜３８％の範囲内であることを特徴とするものである。

図７は、本発明の位相シフトマスクの一例を示す概略断面図である。図７に示される位相シフトマスク２００は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクである。図７に示される位相シフトマスク２００は、透明基板２０１と、上記透明基板２０１上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）からなる単層構造の光半透過膜パターン２０２と、を有する。上記光半透過膜パターン２０２は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数が０．２〜０．４５の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．３〜２．７の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が１５％〜３８％の範囲内である。

本発明の位相シフトマスクは、上記光半透過膜パターンが、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率として、１５％〜３８％の範囲内の高い光透過率を有する。このため、本発明の位相シフトマスクを用い、パターンの境界において、位相効果による光の干渉により光強度をゼロにして、転写像のコントラストを向上させて、パターン形成体を製造する場合、上記光半透過膜パターンが高い光透過率を有することにより、その位相効果をより顕著にすることができる。また、上記光半透過膜パターンは、金属を含有しないために、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が長時間照射されても、珪素（Ｓｉ）の酸化膜が成長することはなく、パターン寸法が変化することを防止することができる。同様に、位相シフトマスクの洗浄工程においても、パターン寸法が変化することを防止することができる。したがって、本発明によれば、フォトリソグラフィにおいて、転写特性を優れたものとし、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性、および洗浄耐性を高くすることができる。

以下、本発明の位相シフトマスクについて、位相シフトマスクの部材と、位相シフトマスクの構成とに分けて説明する。

１．位相シフトマスクの部材
まず、本発明の位相シフトマスクの部材について説明する。本発明の位相シフトマスクは、透明基板と光半透過膜パターンとを少なくとも有する。

（１）光半透過膜パターン
本発明における光半透過膜パターンは、後述する透明基板上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）からなり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数が０．２〜０．４５の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．３〜２．７の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が１５％〜３８％の範囲内のものである。

本発明における光半透過膜パターンの構成は、パターン状に形成されている点を除いて、上記「Ａ．マスクブランクス １．マスクブランクスの部材 （１）光半透過膜」の項目に記載の本発明における光半透過膜の構成と同様である。このため、ここでの説明は省略する。

（２）透明基板
本発明における透明基板の構成は、パターン状に形成されている点を除いて、上記「Ａ．マスクブランクス １．マスクブランクスの部材 （２）透明基板」の項目に記載の本発明における光半透過膜の構成と同様である。このため、ここでの説明は省略する。

（３）遮光膜パターン
本発明の位相シフトマスクとしては、上記透明基板と光半透過膜パターンを有するものであれば、特に膜構成、材質、ＡｒＦエキシマーレーザー露光光の波長における光学濃度(ＯＤ値)など、限定されるものではないが、上記光半透過膜パターン上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、上記光半透過膜パターンと合わせて所望の光学濃度（ＯＤ値）となるよう調整した、遮光膜パターンをさらに有するものが好ましい。

本発明における遮光膜パターンの構成は、パターン状に形成されている点を除いて、上記「Ａ．マスクブランクス １．マスクブランクスの部材 （３）遮光膜」の項目に記載の本発明における遮光膜の構成と同様である。このため、ここでの説明は省略する。

（４）その他の部材
本発明の位相シフトマスクとしては、上記半透過膜および透明基板を有するものであれば、特に限定されるものではなく、他にも必要な部材を適宜加えることができる。

２．位相シフトマスクの構成
次に、本発明の位相シフトマスクの構成ついて説明する。本発明の位相シフトマスクは、上記光半透過膜パターンが、上記透明基板上に形成されているものである。以下、本発明の位相シフトマスクの構成および製造方法について説明する。

位相シフトマスクの構成
上記位相シフトマスクは、特に限定されるものではないが、上記位相シフトマスクが、ネガ型の位相シフトマスクであるものが好ましい。

ここで、「ネガ型の位相シフトマスク」とは、ウエハプロセスにおけるネガ型レジストプロセス又はネガティブトーン現像プロセスに用いられる位相シフトマスクであって、ポジ型レジストを用いるウエハプロセスに用いられる位相シフトマスクと比べて、白黒を反転したパターンデータを用いて光半透過膜パターンが形成された位相シフトマスクを指す。

後述する「Ｄ．位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法」の項目に記載の通り、光半透過膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクを使用して、例えば、コンタクトホールやライン等の微細パターンをウエハに転写する場合には、ネガティブトーン現像（Negative tone development）によって、サイドローブ現象を簡単に回避して、コンタクトホールやライン等の微細パターンをウエハに転写することができる。

本発明によれば、上記光半透過膜パターンは、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が１５％〜３８％の範囲内であり、従来よりも高いものである。このため、ネガティブトーン現像（Negative tone development）においては、コンタクトホールやライン等の微細パターンに対応する部分の遮光部のエッジにおける位相効果がより大きくなる。これにより、ネガティブトーン現像（Negative tone development）によって、コンタクトホールやライン等の微細パターンを従来よりも容易にウエハに転写することができる。

また、後述する「Ｄ．位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法」の項目に記載の通り、光半透過膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクを使用して、コンタクトホールやライン等の微細パターンをウエハに転写する場合、ハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、そのような微細パターンに対応する実際に解像される部分であるメインパターンとともに、メインパターンの近接に配置される実際には解像されない補助パターンを、光半透過膜によって形成することによって、デフォーカス時のパターン寸法（ＣＤ）の変動を軽減する方法が知られている。

そして、光半透過膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクのマスクパターンをウエハに転写するウエハプロセスの先端技術においては、上述したメインパターンの寸法（幅または奥行き）が２５０ｎｍ〜３００ｎｍとなるような光半透過膜パターンの形成が求められている。さらに、この場合には、上述した補助パターンの寸法（幅または奥行き）は、大きすぎると解像されてしまうので、６０ｎｍ以下にする必要がある。

また、本発明のように、上記位相シフトマスクが、ネガ型の位相シフトマスクである場合には、上述したメインパターンおよび補助パターンを、光半透過膜から構成される凸状の微細パターンとして形成する必要がある。このため、上述した補助パターンは、６０ｎｍ以下の寸法（幅または奥行き）を有する光半透過膜から構成される凸状の微細パターンとなる。そして、従来、光半透過膜の膜厚は厚いものであったために、補助パターンとして、６０ｎｍ以下の寸法（幅または奥行き）を有する光半透過膜から構成される凸状の微細パターンを形成した場合には、補助パターンのパターン倒れ等の問題が生じるおそれがあった。しかしながら、本発明によれば、上記光半透過膜の膜厚を、従来の光半透過膜の膜厚よりも薄い５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内にすることができる。このため、本発明によれば、先端技術のウエハプロセスにおいても、補助パターンのパターン倒れ等の問題を回避することができる。

本発明の位相シフトマスクの構成は、特に記載した点を除いて、上記「Ａ．マスクブランクス ２．マスクブランクスの構成 （１）マスクブランクスの構成」の項目に記載の本発明のマスクブランクスの構成と同様である。このため、ここでの説明は省略する。

（２）位相シフトマスクの製造方法
本発明の位相シフトマスクの製造方法は、所望の位相シフトマスクを得ることができる方法であれば特に限定されるものではない。位相シフトマスクの製造方法の一例においては、まず、本発明のマスクブランクスとして、上記遮光膜を有するマスクブランクスを準備する。次に、上記遮光膜上に電子線レジストを塗布し、電子線描画装置によってパターン露光し、レジスト専用の現像液により現像し、所望形状のレジストパターンを形成する。次に、当該所望形状のレジストパターンをマスクとして、ドライエッチング装置によって、所望のガスを用い、上記遮光膜をドライエッチングして、上記遮光膜を後述する光半透過膜パターンの形状に加工する。次に、後述する光半透過膜パターンの形状に加工された遮光膜をマスクとして、上記光半透過膜をドライエッチングして、光半透過膜パターンを形成する。次に、上記光半透過膜パターンの形状に加工された遮光膜上に電子線レジストを塗布し、電子線描画装置によって、パターン露光し、レジスト専用の現像液により現像し、所望形状のレジストパターンを形成する。次に、当該所望形状のレジストパターンをマスクとしてドライエッチング装置によって、所望のガスを用い、上記光半透過膜パターンの形状に加工された遮光膜をドライエッチングして、遮光膜パターンを形成する。これにより、本発明の位相シフトマスクが得られる。

Ｄ．位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法
次に、本発明の位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法について説明する。本発明の位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法は、上記マスクブランクスから形成された位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法であって、上記位相シフトマスクを用いて、ネガティブトーン現像によって、レジストパターンを形成する工程を有することを特徴とするものである。

図８は、本発明の位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法の一例を示す概略工程図である。本発明の位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法は、まず、被加工基板３０１に直接又は中間介在層３０２を介してポジ型レジスト組成物を基板上に塗布してレジスト膜３０３を形成する（図８（ａ））。次に、本発明のマスクブランクスから形成された位相シフトマスク２００を用いて、レジスト膜３０３を露光する（図８（ｂ））。次に、有機溶剤によって、露光されたレジスト膜３０３を現像することにより、レジスト膜３０３の未露光部分３０３ａを溶解して除去したレジストパターン４０３を形成する（図８（ｃ））。これにより、位相シフトマスク２００を用いて、ネガティブトーン現像によって、レジストパターン４０３を形成する。

ポジティブトーン現像（Positive tone development）によって、光半透過膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクを使用して、例えば、コンタクトホールをウエハに転写する場合、コンタクトホールのエッジは、位相効果によりシャープに形成することができる。しかしながら、コンタクトホールのエッジから距離が離れるにしたがって、位相効果が小さくなる。このため、光半透過膜において露光光が遮光されるべき部分でも露光光が透過することにより、コンタクトホールが形成される部分以外のレジスト膜が感光してしまうサイドローブ現象が生じることがある。そして、このようなサイドローブ現象を防止する方法としては、光半透過膜上において、露光光が遮光されるべき部分では露光光が透過することがないように、遮光膜を設ける方法がある。しかしながら、この方法においては、コンタクトホールのエッジにおける位相効果を維持しつつサイドローブ現象を防止するには、コンタクトホールのエッジから所定の距離の位置に遮光膜を配置する必要がある。具体的には、光近接効果補正（ＯＰＣ処理）を行った上で一定のルールに基づき遮光膜を正確な位置に配置する必要がある。このため、複雑なデータ処理を行う必要があり、ハーフトーン型位相シフトマスクを製造するのが容易ではなかった。

一方、ネガティブトーン現像（Negative tone development）によって、光半透過膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクを使用して、例えば、コンタクトホールをウエハに転写する場合、露光光が照射される部分のレジスト組成物が溶解しにくくなる。このため、ハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、コンタクトホールに対応する部分は、光半透過膜から構成される露光光を遮光する遮光部となる。そして、その遮光部のサイズは、ウエハ上のサイズで、数１０ｎｍしかない。したがって、コンタクトホールに対応する部分の遮光部においては、露光光が透過しても、エッジにおける位相効果によって露光光が干渉して打ち消し合う結果、露光光の強度がゼロとなる。よって、その遮光部によって露光光が遮光されるべき部分のレジスト組成物が、露光されることはない。このため、上述したようなサイドローブ現象を簡単に回避して、コンタクトホールをウエハに転写することができるハーフトーン型位相シフトマスクを容易に製造することができる。

本発明によれば、上記光半透過膜は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が１５％〜３８％の範囲内であり、従来よりも高いものである。このため、ネガティブトーン現像（Negative tone development）においては、コンタクトホールのような微細なパターンに対応する部分の遮光部のエッジにおける位相効果がより大きくなる。これにより、ネガティブトーン現像（Negative tone development）によって、コンタクトホールのような微細なパターンを従来よりも容易にウエハに転写することができる。

また、光半透過膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクを使用して、コンタクトホールやライン等の微細パターンをウエハに転写する場合、ハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、そのような微細パターンに対応する実際に解像される部分であるメインパターンとともに、メインパターンの近接に配置される実際には解像されない補助パターンを、光半透過膜によって形成する方法が知られている。この方法によれば、補助パターンの位相効果により、露光裕度を向上させ、Ｐｒｏｆｉｌｅ（ＮＩＬＳ）を良化することができるので、デフォーカス時のパターン寸法（ＣＤ）の変動を軽減することができる。

そして、光半透過膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクのマスクパターンをウエハに転写するウエハプロセスの先端技術において、上述したコンタクトホールやライン等の微細パターンをウエハに転写する場合には、ハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、上述したメインパターンの寸法（幅または奥行き）が２５０ｎｍ〜３００ｎｍとなるような光半透過膜パターンの形成が求められている。さらに、この場合には、上述した補助パターンの寸法（幅または奥行き）は、大きい程、デフォーカス時のパターン寸法（ＣＤ）の変動をより大きく軽減することができるものの、大きすぎると解像されてしまうので、６０ｎｍ以下にする必要がある。

さらに、ポジティブトーン現像（Positive tone development）によって、光半透過膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクのマスクパターンをウエハに転写するウエハプロセスにおいては、上述したメインパターンおよび補助パターンを、光半透過膜の一部を抜いた凹状の微細パターンとして形成する。これに対して、ネガティブトーン現像（Negative tone development）によって、光半透過膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクのマスクパターンをウエハに転写するウエハプロセスにおいては、上述したメインパターンおよび補助パターンを、光半透過膜から構成される凸状の微細パターンとして形成する必要がある。このため、上述した補助パターンは、６０ｎｍ以下の寸法（幅または奥行き）を有する光半透過膜から構成される凸状の微細パターンとなる。

そして、従来、光半透過膜の膜厚は厚いものであったために、補助パターンとして、６０ｎｍ以下の寸法（幅または奥行き）を有する光半透過膜から構成される凸状の微細パターンを形成した場合には、補助パターンのパターン倒れ等の問題が生じるおそれがあった。しかしながら、本発明によれば、上記光半透過膜の膜厚を、従来の光半透過膜の膜厚よりも薄い５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内にすることができる。このため、本発明によれば、先端技術のウエハプロセスにおいても、補助パターンのパターン倒れ等の問題を回避することができる。

本発明において、レジストパターンを形成するのに用いるレジスト組成物は、ネガティブトーン現像（Negative tone development）によって、レジストパターンを形成することができるものであれば、特に限定されるものではない。レジストパターンを形成するのに用いるレジスト組成物としては、ポジ型レジスト組成物およびネガ型レジスト組成物のどちらでもよいが、ポジ型レジスト組成物が好ましい。ポジ型レジスト組成物の方が、ネガ型レジスト組成物よりも、解像性が高いからである。

また、ポジ型レジスト組成物としては、特に限定されるものではないが、例えば、東京応化工業（株）製TOK 6063等を挙げることができる。

さらに、ポジ型レジスト組成物用いる場合には、ポジ型レジスト組成物を有機溶剤現像することにより、露光部分を有機溶剤と反応させてその溶解速度を低下させて、未露光部分を溶解して除去することによって、レジストパターンを形成する。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下、実施例および比較例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。

［実施例１］
まず、光学研磨した６インチ角、０．２５インチ厚の透明な合成石英基板（透明基板）上に、平行平板型ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、光半透過膜を、ターゲットには珪素（Ｓｉ）を用い、窒素ガス、酸素ガス流入条件を調整することによって、光半透過膜を構成するＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）の組成比が所望の比率となるような成膜条件でスパッタリングにより成膜する。

これにより、Ａｒ−Ｆエキシマレーザー露光光の波長における光透過率３８％の光半透過膜を得ることができる。

次に、光半透過膜上に、平行平板型ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。ターゲットにはＣｒを用い、成膜条件を調整することで、所望組成の遮光膜を成膜する。これにより、Ａｒ−Ｆエキシマレーザー露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、光半透過膜と合わせて３となる遮光膜を得ることができる。

次に、遮光膜上に電子線レジストを塗布し、電子線描画装置によってパターン露光し、レジスト専用の現像液により現像し、所望形状のレジストパターンを形成する。次に、当該所望形状のレジストパターンをマスクとして、ドライエッチング装置によって、塩素系ガスを用い、遮光膜をドライエッチングして、遮光膜を後述する光半透過膜パターンの形状に加工する。

次に、後述する光半透過膜パターンの形状に加工された遮光膜をマスクとして、ドライエッチング装置によって、フッ素系ガスを用い、光半透過膜をドライエッチングして、光半透過膜パターンを形成する。次に、光半透過膜パターンの形状に加工された遮光膜上に電子線レジストを塗布し、電子線描画装置によって、パターン露光し、レジスト専用の現像液により現像し、所望形状のレジストパターンを形成する。次に、当該所望形状のレジストパターンをマスクとしてドライエッチング装置によって塩素系ガスを用い、光半透過膜パターンの形状に加工された遮光膜をドライエッチングして、遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

［実施例２］
まず、実施例１と同様に、光半透過膜を、光半透過膜を構成するＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）の組成比が所望の比率となるような成膜条件でスパッタリングにより成膜する。これにより、Ａｒ−Ｆエキシマレーザー露光光の波長における光透過率１５％の光半透過膜を得ることができる。

次に、実施例１と同様に、半透過膜上に、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。次に、実施例１と同様に、光半透過膜パターンおよび遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

［実施例３］
まず、実施例１と同様に、光半透過膜を、光半透過膜を構成するＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）の組成比が所望の比率となるような成膜条件でスパッタリングにより成膜する。これにより、Ａｒ−Ｆエキシマレーザー露光光の波長における光透過率２０％の光半透過膜を得ることができる。

次に、実施例１と同様に、半透過膜上に、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。次に、実施例１と同様に、光半透過膜パターンおよび遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

［実施例４］
まず、実施例１と同様に、光半透過膜を、光半透過膜を構成するＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）の組成比が所望の比率となるような成膜条件でスパッタリングにより成膜する。これにより、Ａｒ−Ｆエキシマレーザー露光光の波長における光透過率２５％の光半透過膜を得ることができる。

次に、実施例１と同様に、半透過膜上に、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。次に、実施例１と同様に、光半透過膜パターンおよび遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

［実施例５］
まず、実施例１と同様に、光半透過膜を、光半透過膜を構成するＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）の組成比が所望の比率となるような成膜条件でスパッタリングにより成膜する。これにより、Ａｒ−Ｆエキシマレーザー露光光の波長における光透過率３０％の光半透過膜を得ることができる。

次に、実施例１と同様に、半透過膜上に、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。次に、実施例１と同様に、光半透過膜パターンおよび遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

［比較例１］
まず、光学研磨した６インチ角、０．２５インチ厚の透明な合成石英基板（透明基板）上に、平行平板型ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、光半透過膜を、ターゲットにはＭｏ、珪素（Ｓｉ）を用い、ガス流入条件を調整することによって、組成比が所望の比率となるような成膜条件でスパッタリングにより成膜する。

これにより、Ａｒ−Ｆエキシマレーザー露光光の波長における光透過率６％の光半透過膜を得ることができる。

次に、実施例１と同様に、半透過膜上に、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。次に、実施例１と同様に、光半透過膜パターンおよび遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

なお、上記実施例１〜５においては、遮光膜がＣｒ系単体の膜であることを前提としたが、図３および図４のように、遮光膜が２層または３層といった複数の膜である場合は、それぞれの膜をエッチングするように適宜エッチングガス、エッチング条件等を選択することにより上記同様の位相差シフトマスクを作製できる。

［評価１］
実施例１〜５および比較例１の位相シフトマスクについて、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光半透過膜の消衰係数（k）、屈折率（n）、および光透過率（Trans）、透明基板において光半透過膜が削除された透過領域を通過する波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ露光光と、光半透過膜が残っている半透過領域を通過する当該ＡｒＦエキシマレーザ露光光との間において、１８０°の位相差を得るための光半透過膜の膜厚、露光裕度の最大値（max EL）、ならびにフォーカス裕度の最大値（max DoF）を評価した。具体的には、下記のシミュレーション評価条件によって、評価した。

＜シミュレーション評価条件＞
・NA： 1.35
・sigma： c-quad 0.95/0.80-30deg
・polarization：X/Y
・Target： 60nm HOLE (NTD)
・Pitch: 180, 240, 300nm

その評価結果を下記の表２に示した。

［評価２］
図９は、光透過率に対応するＯＰＣバイアス値のシミュレーションの結果を表したグラフを示した図である。

図９から、１ｘ ｎｏｄｅに適当な照明系において、光半透過膜の光透過率が１５％以上である位相シフトマスクのＯＰＣバイアス値が、比較例１の光半透過膜の光透過率が６％である位相シフトマスクよりも小さいことが分かる。

［評価３］
図１０は、シミュレーターにより取得したウエハ上の露光光強度分布のＸＹ画像および露光光の強度を表したグラフを示した図である。図１０においては、下段に、異なるピッチの位相シフトマスクごとに計算したウエハ上の露光光強度分布のＸＹ画像を示し、上段に、光半透過膜を通過していない露光光の強度を１．０として、下段に示した露光光強度分布のＸＹ画像の横軸方向の各位置において位相シフトマスクを通過した露光光の強度を表したグラフを示した。

図１０から、それぞれのピッチにおいて、光半透過膜の光透過率が３８％である位相シフトマスクを想定して計算した画像のコントラストが、光半透過膜の光透過率が６％である位相シフトマスクを想定して計算した画像のコントラストよりも高くなっていることが分かる。

［評価４］
図１１−１〜図１１−３は、実施例１および比較例１の位相シフトマスクにおけるパターン転写時のフォーカス裕度および露光裕度の関係を、シミュレーションの結果にて表したグラフを示した図である。図１１−１〜図１１−３においては、ＨＯＬＥ ｐｉｔｃｈが１８０ｎｍ、２４０ｎｍ、および３００ｎｍの位相シフトマスクについて、それぞれ、横軸をフォーカス裕度（ＤＯＦ：Ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）、縦軸を露光裕度（ＥＬ：Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｌａｔｉｔｕｄｅ）とするグラフを示した。また、ＤＯＦが０ｎｍの場合におけるＥＬ（％）を表３に、ＥＬが１０％の場合におけるＤＯＦ（ｎｍ）を表４に示した。

図１１−１、表３、および表４から、ピッチが１８０ｎｍの場合には、ＤＯＦが０ｎｍの場合におけるＥＬは、光透過率３８％の計算結果の方が、光透過率６％の計算結果よりも５６％程度大きく、ＥＬが１０％の場合におけるＤＯＦは、光透過率３８％の計算結果の方が、光透過率６％の計算結果よりも５８％程度大きいことが分かる。また、図１１−２、表３、および表４から、ピッチが２４０ｎｍの場合においても、ＤＯＦが０ｎｍの場合におけるＥＬは、光透過率３８％の計算結果の方が、光透過率６％の計算結果よりも６５％大きく、ＥＬが１０％の場合におけるＤＯＦは、光透過率３８％の計算結果の方が、光透過率６％の計算結果よりも７１％大きいことが分かる。さらに、図１１−３、表３、および表４から、ピッチが３００ｎｍの場合においても、ＤＯＦが０ｎｍの場合におけるＥＬは、光透過率３８％の計算結果の方が、光透過率６％の計算結果よりも６６％大きく、ＥＬが１０％の場合におけるＤＯＦは、光透過率３８％の計算結果の方が、光透過率６％の計算結果よりも８５％大きいことが分かる。

したがって、光透過率３８％の計算結果の方が、光透過率６％の計算結果よりもＤＯＦおよびＥＬの両方が高いことが分かる。

［評価５］
図１２は、光半透過膜の光透過率が３８％である位相シフトマスクおよび光半透過膜の光透過率が６％である位相シフトマスクを想定して計算した、ウエハ転写空間光学像のコントラストを表したグラフを示した図である。図１２においては、横軸をウエハに形成されるパターンのピッチ、縦軸を画像コントラストとするグラフを示した。

図１２から、ウエハに形成されるパターンのピッチのそれぞれにおいて、光半透過膜の光透過率が３８％である位相シフトマスクの方が、光半透過膜の光透過率が６％である位相シフトマスクよりも画像コントラストが大きいことが分かる。つまり、画像コントラストが大きいので、露光量が変化(空間像でスライスレベルが変化)しても、ウエハに形成されるパターン寸法の変化量が少なくて済むこと（ＥＬが大きいこと）が示されている。

［評価６］
図１３は、光半透過膜の光透過率が３８％である位相シフトマスクおよび光半透過膜の光透過率が６％である位相シフトマスクを想定して計算した、ＯＰＣバイアスを表したグラフを示した図である。図１３においては、横軸をウエハに形成されるパターンのピッチ、縦軸をＯＰＣバイアスを伴う位相シフトマスクのパターン寸法（ＣＤ）とするグラフを示した。

図１３から、ウエハに形成されるパターンのピッチのそれぞれにおいて、光半透過膜の光透過率が３８％である位相シフトマスクの方が、光半透過膜の光透過率が６％である位相シフトマスクよりもＯＰＣバイアスを伴うマスクのパターン寸法が小さいことが分かる。つまり、ＯＰＣバイアスが小さいために、より微細なパターンをウエハに形成することができるようになるので、ウエハに形成するパターンの設計における自由度が高くなることが示されている。

１００・・・マスクブランクス、 １０１・・・透明基板、 １０２・・・光半透過膜、 １０３・・・遮光膜、 １１０・・・ネガ型レジスト膜付きマスクブランクス、 ２００・・・位相シフトマスク、 ２０１・・・透明基板、 ２０２・・・光半透過膜パターン

Claims (26)

1. ＡｒＦエキシマレーザ露光光が適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクを製造するために用いられるマスクブランクスであって、
   透明基板と、前記透明基板上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）からなる光半透過膜と、を有し、
   前記光半透過膜は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数が０．２〜０．４５の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．３〜２．７の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が１５％〜３８％の範囲内であることを特徴とするマスクブランクス。
2. 前記光半透過膜は、前記Ｓｉの組成比ｘおよび前記Ｎの組成比ｙが０．９５≦ｘ＋ｙ≦１を満足することを特徴とする請求項１に記載のマスクブランクス。
3. 前記光半透過膜は、前記Ｓｉの組成比ｘおよび前記Ｎの組成比ｙがｘ＋ｙ＝１を実質的に満足することを特徴とする請求項２に記載のマスクブランクス。
4. 前記光半透過膜は、前記Ｓｉの組成比ｘおよび前記Ｎの組成比ｙがｘ＝ｙを実質的に満足することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載のマスクブランクス。
5. 前記光半透過膜は、膜厚が５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載のマスクブランクス。
6. 前記光半透過膜は、前記透明基板上に直接形成されたことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記載のマスクブランクス。
7. 前記光半透過膜上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、前記光半透過膜と合わせて所望の光学濃度（ＯＤ値）となるよう調整した、遮光膜をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかの請求項に記載のマスクブランクス。
8. 前記遮光膜は、前記光半透過膜上に形成され、前記光半透過膜に対するエッチングバリア機能およびＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層を含む単層構造を有することを特徴とする請求項７に記載のマスクブランクス。
9. 前記遮光膜は、前記光半透過膜上に形成され、前記光半透過膜に対するエッチングバリア機能およびＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層と、前記光吸収層上に形成され、前記光吸収層に対するエッチングマスク機能を有するハードマスク層と、を含む２層構造を有することを特徴とする請求項７に記載のマスクブランクス。
10. 前記遮光膜は、前記光半透過膜上に形成され、前記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するエッチングバリア層と、前記エッチングバリア層上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層と、前記光吸収層上に形成され、前記光吸収層に対するエッチングマスク機能を有するハードマスク層と、を含む３層構造を有することを特徴とする請求項７に記載のマスクブランクス。
11. 前記光吸収層が、珪素（Ｓｉ）単体から構成されることを特徴とする請求項１０に記載のマスクブランクス。
12. 前記遮光膜は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、前記光半透過膜と合わせて３．０以上となるよう調整したものであることを特徴とする請求項７から請求項１１までのいずれかの請求項に記載のマスクブランクス。
13. 請求項１から請求項１２までのいずれかの請求項に記載のマスクブランクスと、前記マスクブランクス上に形成されたネガ型レジスト膜と、を有することを特徴とするネガ型レジスト膜付きマスクブランクス。
14. ＡｒＦエキシマレーザ露光光が適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクであって、
    透明基板と、前記透明基板上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、および０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する）からなる光半透過膜パターンと、を有し、
    前記光半透過膜パターンは、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数が０．２〜０．４５の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．３〜２．７の範囲内であり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が１５％〜３８％の範囲内であることを特徴とする位相シフトマスク。
15. 前記光半透過膜パターンは、前記Ｓｉの組成比ｘおよび前記Ｎの組成比ｙが０．９５≦ｘ＋ｙ≦１を満足することを特徴とする請求項１４に記載の位相シフトマスク。
16. 前記光半透過膜パターンは、前記Ｓｉの組成比ｘおよび前記Ｎの組成比ｙがｘ＋ｙ＝１を実質的に満足することを特徴とする請求項１５に記載の位相シフトマスク。
17. 前記光半透過膜パターンは、前記Ｓｉの組成比ｘおよび前記Ｎの組成比ｙがｘ＝ｙを実質的に満足することを特徴とする請求項１４から請求項１６までのいずれかの請求項に記載の位相シフトマスク。
18. 前記光半透過膜パターンは、膜厚が５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１４から請求項１７までのいずれかの請求項に記載の位相シフトマスク。
19. 前記光半透過膜パターンは、前記透明基板上に直接形成されたことを特徴とする請求項１４から請求項１８までのいずれかの請求項に記載の位相シフトマスク。
20. 前記位相シフトマスクは、ネガ型の位相シフトマスクであることを特徴とする請求項１４から請求項１９までのいずれかの請求項に記載の位相シフトマスク。
21. 前記光半透過膜パターン上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、前記光半透過膜パターンと合わせて所望の光学濃度（ＯＤ値）となるよう調整した、遮光膜パターンをさらに有することを特徴とする請求項１４から請求項２０までのいずれかの請求項に記載の位相シフトマスク。
22. 前記遮光膜パターンは、前記光半透過膜パターン上に形成され、前記光半透過膜パターンに対するエッチングバリア機能およびＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層パターンを含む単層構造を有することを特徴とする請求項２１に記載の位相シフトマスク。
23. 前記遮光膜パターンは、前記光半透過膜パターン上に形成され、前記光半透過膜パターンに対するエッチングバリア機能を有するエッチングバリア層パターンと、前記エッチングバリア層パターン上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層パターンと、を含む２層構造を有することを特徴とする請求項２１に記載の位相シフトマスク。
24. 前記光吸収層パターンが、珪素（Ｓｉ）単体から構成されることを特徴とする請求項２３に記載の位相シフトマスク。
25. 前記遮光膜パターンは、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、前記光半透過膜パターンと合わせて３．０以上となるよう調整したものであることを特徴とする請求項２１から請求項２４までのいずれかの請求項に記載の位相シフトマスク。
26. 請求項１から請求項１２までのいずれかの請求項に記載のマスクブランクスから形成された位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法であって、
    前記位相シフトマスクを用いて、ネガティブトーン現像によって、レジストパターンを形成する工程を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法。