JP2015194758A

JP2015194758A - 位相シフトマスク

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Publication number: JP2015194758A
Application number: JP2015103052A
Authority: JP
Inventors: 俊安達; Takashi Adachi; 陽一三浦; Yoichi Miura; 秀吉高見澤; Hideyoshi Takamizawa; 早野　勝也; Katsuya Hayano; 勝也早野; 洋平大川; Yohei Okawa; 浩司渡邊; Koji Watanabe; 絢子谷; Ayako Tani
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2013-08-21
Filing date: 2015-05-20
Publication date: 2015-11-05
Also published as: KR20160044466A; JP2015212826A; CN111913344A; CN105452956B; TW201514609A; CN105452956A; KR20210054599A; DE112014003849T5; US20160195803A1; KR102380131B1; WO2015025922A1; TWI545390B; KR102251087B1; JP6432444B2; JP2015194673A; US9874808B2

Abstract

【課題】ＡｒＦエキシマレーザ露光で適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクにおいて、優れた転写特性光照射耐性、洗浄耐性向上、および設計の自由度が高いマスクを提供する。
【解決手段】透明基板２０１上にＳｉおよびＮのみ、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみからなる光半透過膜パターン２０２とを有し、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、屈折率が２．３〜２．７、光透過率が１５％〜３８％、膜厚が５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内である。位相シフトマスク２００は、実際に解像される部分であるメインパターン２０２ａと、メインパターンの近接に配置され、実際には解像されない補助パターン２０２ｂとを有し、メインパターンと補助パターンとが、同一の材料で形成され、かつ同一の膜厚である。
【選択図】図１０

Description

本発明は、半導体素子等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。

また、半導体素子の製造に用いられ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、露光時のフォーカス裕度を拡大させるために、実際に解像されるそのような微細パターンに対応する部分であるメインパターンとともに、実際にはウエハ上に解像されない補助パターンを、そのハーフトーン型位相シフトマスクにおける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、補助パターンによる回折光の補助により、メインパターン部分の露光裕度を向上させ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、半導体素子の製造に用い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、上述した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幅または奥行きが、特に１００ｎｍ〜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、大きすぎるとウエハ上に、望まないパターンが解像されてしまう。このため、例えば、上述したメインパターンの幅または奥行きが、上述したように、１００ｎｍ〜３００ｎｍとなるような場合においては、上述した補助パターンの幅または奥行きを、６０ｎｍ以下にすることが好ましい。

さらに、ポジティブトーン現像（Positive tone development）によって、半導体素子の製造に用い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、ウエハレジスト上に、コンタクトホール、スペースなどの開口パターンを形成する場合は、上述したメインパターンおよび補助パターンを、そのハーフトーン型位相シフトマスクにおける光半透過膜の一部を抜いた凹状の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、半導体素子の製造に用い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、ウエハレジスト上に、コンタクトホール、スペースなどの開口パターンを形成する場合は、上述したメインパターンおよび補助パターンを、そのハーフトーン型位相シフトマスクにおける光半透過膜から構成される凸状の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、幅または奥行きが６０ｎｍ以下である光半透過膜から構成される凸状のパターンとなる。

そして、先端の半導体素子の製造に用いられるハーフトーン型位相シフトマスクの使用において、洗浄による異物の除去は非常に重要な課題となっている。特に、当該技術が用いられる領域においては、異物の物理除去方法として、上述したハーフトーン型位相シフトマスクの洗浄時に洗浄薬液へ超音波を印加し、気泡の破砕による衝撃を使用する方法が用いられている。

しかしながら、強い除去力を得るために、超音波の出力を上げることで上述したような光半透過膜から構成される微細な凸状のパターンに対して損傷を与えてしまうことが問題となっている。上述した凸状のパターンの損傷は、主に超音波によって生じた気泡が破砕する際の衝撃により、上述した凸状のパターンに引き倒す力がかかることで生じていると推測されている。このため、光半透過膜の膜厚が厚いと、上述した凸状のパターンの表面積が大きくなり、洗浄液中に同一密度で気泡が発生した場合、上述した凸状のパターンにおける気泡が発生する領域が広くなる。これにより、上述した凸状のパターンの損傷がより大きくなり、上述した凸状のパターンが欠けるという問題がある。また、光半透過膜の膜厚が厚い場合、上述した凸状のパターンがより高い位置で発生した気泡による衝撃も受ける。これにより、衝撃のモーメントがより大きくなるので、上述した凸状のパターンの損傷が大きくなり、上述した凸状のパターンが欠けるという問題がある。このため、超音波洗浄による上述した凸状のパターンへの損傷抑制には、光半透過膜の膜厚の低減が、非常に有効な手段であると考えられる。

さらに、マスクパターンに対する光近接効果補正（ＯＰＣ処理）の計算を行う方法としては、主に近似計算が用いられているが、より高い精度が必要な場合に、一部、厳密解計算を行うＦＤＴＤ法（Finite-difference time-domain method法）が用いられている。厳密解計算を行うＦＤＴＤ法は、マクスウェルの方程式を直接、空間・時間領域での差分方程式に展開して逐次計算をすることで、電場・磁場を決定する方法であり、光半透過膜パターンの膜厚を考慮して計算を行う方法である。厳密解計算を行うＦＤＴＤ法は、空間領域を有限の要素に区切って各格子点上での計算を実施するため、計算時間が計算を実施する領域に依存するので、マスクの全体を対象とした計算に用いたとすると、計算時間が膨大になる。このため、マスクの全体を対象とした計算には、厳密解計算を行うＦＤＴＤ法ではなく、近似計算が用いられている。

一方、近似計算は、厳密解計算を行うＦＤＴＤ法と比較して、光半透過膜パターンの膜厚を考慮することのない簡略化された方法であり、厳密な計算を行うものではない。このため、ウエハ上に微細なパターンを形成するために使用される位相シフトマスクの光近接効果補正（ＯＰＣ処理）の計算を近似計算で行う場合には、ＦＤＴＤ法で厳密解計算を行う場合とは異なり、光半透過膜パターンの膜厚を原因とする遮蔽効果の影響を算入することができない。そして、従来において、光半透過膜パターンの膜厚は厚かったために、光半透過膜パターンの膜厚を原因とする遮蔽効果の影響は大きくなっていた。この結果、従来において、ウエハ上に微細なパターンを形成するために使用される位相シフトマスクの光近接効果補正（ＯＰＣ処理）の計算を近似計算で行う場合には、光半透過膜パターンの膜厚を原因とする遮蔽効果の影響が大きいために、厳密解計算の結果と、近似計算の結果とに差が生じていた。これにより、近似解計算を用いて光近接効果補正（ＯＰＣ処理）を施したパターンにより、ウエハ上に作製した微細なパターンが、設計意図に反して接触したり、分離したりする結果を招くといった問題が生じる可能性があった。

このようなことから、ウエハ上に微細なパターンを形成するために使用される位相シフトマスクにおける光半透過膜パターンを設計する時に、光近接効果補正（ＯＰＣ処理）の計算を近似計算で行う場合には、ウエハ上の微細なパターンが、設計意図に反して接触したり、分離したりする結果を招くことにならないように、光半透過膜パターンの設計に、より強い制限を設ける必要があった。このため、光半透過膜パターンの設計の自由度は低かった。

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、ならびに位相シフトマスクにおける光半透過膜パターンの超音波洗浄によるパターン欠けを回避すること、および位相シフトマスクにおける光半透過膜パターンの設計の自由度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およびＮのみからなる光半透過膜、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみ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％の範囲内であり、さらに、膜厚が５７ｎｍ〜６７ｎｍ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。

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バリア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バリア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およびＮのみからなる光半透過膜パターン、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみ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％の範囲内であり、さらに、膜厚が５７ｎｍ〜６７ｎｍ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。

また、上記発明においては、上記光半透過膜パターンは、幅または奥行きが６０ｎｍ以下である凸状のパターンを有する場合に、洗浄液中で強い除去力を有する超音波を用いて洗浄されることによって、欠けるパターン欠けを回避することができる効果を顕著に発揮することが可能となる。

また、上記発明においては、上記光半透過膜パターンは、ウェハに解像されるメインパターンおよび上記メインパターンの解像を補助するウェハに解像されない補助パターンを有し、上記補助パターンは、上記幅または奥行きが６０ｎｍ以下である凸状のパターンである場合に、洗浄液中で強い除去力を有する超音波を用いて洗浄されることによって、欠けるパターン欠けを回避することができる効果を顕著に発揮することが可能となる。

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、ならびに位相シフトマスクにおける光半透過膜パターンの超音波洗浄によるパターン欠けを回避すること、および位相シフトマスクにおける光半透過膜パターンの設計の自由度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。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）および屈折率（n）の値に対して、位相差が１８０°である逆位相を得るために必要となる光半透過膜の膜厚（ｎｍ）を表したグラフを示した図である。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）および屈折率（n）の値に対して、位相差が１８０°である逆位相を得るために必要となる膜厚にした光半透過膜の光透過率（％）を表したグラフを示した図である。既知の材料のＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数（k）および屈折率（n）の値を表したグラフを示した図である。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。図１０のＡ−Ａ断面図である。本発明の位相シフトマスクの他の例を示す概略平面図である。図１２のＡ−Ａ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ＨＯＬＥｐｉｔｃｈ１８０ｎｍ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ＨＯＬＥｐｉｔｃｈ２４０ｎｍ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ＨＯＬＥｐｉｔｃｈ３００ｎｍ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（珪素）およびＮ（窒素）のみからなる光半透過膜、またはＳｉ（珪素）、Ｎ（窒素）、およびＯ（酸素）のみ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％の範囲内であり、さらに、膜厚が５７ｎｍ〜６７ｎｍ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およびＮのみ、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみ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。また、上記光半透過膜１０２は、膜厚が５７ｎｍ〜６７ｎｍ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。

また、本発明のマスクブランクスは、上記光半透過膜の膜厚が、５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であり、従来の光半透過膜の膜厚よりも薄い。このため、本発明のマスクブランクスから製造されるハーフトーン型位相シフトマスクは、例えば、幅または奥行きが６０ｎｍ以下である光半透過膜から構成される凸状のパターンの高さが、従来のハーフトーン型位相シフトマスクと比較して低くなる。これにより、本発明のマスクブランクスから製造される位相シフトマスクの洗浄工程において、例えば、このような凸状のパターンが超音波を用いて洗浄される時に気泡の破砕によって衝撃を受ける面積は小さくなり、かつ、例えば、このような凸状のパターンが気泡の破砕によって衝撃を受ける位置は低くなる。この結果、例えば、このような凸状のパターンが、洗浄液中で強い除去力を有する超音波を用いて洗浄されることによって、欠けるパターン欠けを回避することができる。
ここで、超音波洗浄により生じるパターン欠けとは、超音波によって生じた気泡が破砕する際の衝撃により生じる引き倒す力により、凸状のパターンが倒壊もしくは消失することを意味する。

また、本発明のマスクブランクスは、上記光半透過膜の膜厚が、５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であり、従来の光半透過膜の膜厚よりも薄い。このため、本発明のマスクブランクスから製造される位相シフトマスクを、ウエハ上に微細なパターンを形成するために使用される位相シフトマスクとして使用する場合において、位相シフトマスクの光近接効果補正（ＯＰＣ処理）の計算を近似計算で行う場合には、光半透過膜パターンの膜厚を原因とする遮蔽効果の影響により、設計時にデータへ付与する補正の誤差の量が従来のように大きくなることを回避することができる。これにより、ウエハ上の微細なパターンが、設計意図に反して接触したり、分離したりする結果を招くといった問題が生じることを抑制することができる。

このようなことから、本発明のマスクブランクスから製造される位相シフトマスクをウエハ上に微細なパターンを形成するために使用する場合において、光半透過膜パターンを設計する時には、光近接効果補正（ＯＰＣ処理）の計算を近似計算で行ったとしても、ウエハ上の微細なパターンが、設計意図に反して接触したり、分離したりする結果を招くことを抑制することができる。これにより、光近接効果補正（ＯＰＣ処理）の計算を近似計算で行ったとしても、光半透過膜パターンの設計に、より強い制限を設ける必要性を低くすることができる。このため、光半透過膜パターンの設計の自由度を高くすることができる。

さらに、本発明のマスクブランクスは、上記光半透過膜の膜厚が、５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であり、従来の光半透過膜の膜厚よりも薄いため、本発明のマスクブランクスにおいては、従来のマスクブランクスよりも、エッチングにより光半透過膜パターンを形成するのが容易になる。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、エッチングにより光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。

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およびＮのみからなる光半透過膜、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみからなる光半透過膜である。そして、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％の範囲内のものである。また、上記光半透過膜は、膜厚が５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内のものである。

ａ．光透過率および膜厚
上記光半透過膜のＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率は、従来の光半透過膜よりも高い光半透過膜の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％の範囲内を選択したものである。また、上記光半透過膜の膜厚は、従来の光半透過膜の膜厚よりも薄く、かつ実用に耐えうる光半透過膜の膜厚として、５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内の膜厚を選択したものである。

上記光半透過膜のＡｒＦエキシマーレーザ露光光の波長における光透過率について、上記範囲内の光透過率を選択したのは、以下の理由からである。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、上記光透過率が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る。具体的には、逆位相の光の透過率が不足することにより、所望の遮光性を得ることができなくなるからである。また、上記光透過率が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るからである。具体的には、逆位相の光の透過率が上がることにより、パターンの形成を望まない部分でも、透過光により、パターンが形成されてしまうからである。つまり、上記範囲内の光透過率を選択しないと、このように、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、上記光半透過膜は、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顕著には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、上記範囲内の膜厚を選択したのは、幅または奥行きが６０ｎｍ以下である光半透過膜から構成される凸状のパターンの高さが上記範囲を超えると、上記マスクブランクスから製造される位相シフトマスクの洗浄工程において、このような凸状のパターンが洗浄液中で強い除去力を有する超音波を用いて洗浄されることによって、このような凸状のパターンが欠けるパターン欠けが生じるからである。また、上記光半透過膜の膜厚が上記範囲を超えると、従来と同様に、エッチングにより光半透過膜パターンを形成するのが困難になるからである。そして、エッチングに要する時間が短くならないため、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ければ、エッチングにより光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からである。さらに、上記範囲に満たないと、消衰係数（k）が上記範囲内である光半透過膜において、後述する逆位相を得ることが困難になるからである。

さらに、上記範囲内の膜厚を選択することによって、以下の効果も得ることができる。ＳｉおよびＮのみからなる光半透過膜、およびＳｉ、Ｎ、およびＯのみからなる光半透過膜は、既存の一般的なフォトマスクを修正するために使用されるＧａイオンなどを用いた集束イオンビーム（ＦＩＢ）を照射してエッチング除去する手法や、電子線ビーム(ＥＢ)を照射してエッチング除去する手法で、不要な余剰部分である残渣欠陥部を修正することが困難な膜である。しかしながら、本発明のマスクブランクスは、上記光半透過膜の膜厚が、５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であり、従来の光半透過膜の膜厚よりも薄い。このため、上記光半透過膜は、ＳｉおよびＮのみ、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみからなるものであるにもかかわらず、従来の同一材料からなる光半透過膜と比較して、上記残渣欠陥部を修正することを容易に行うことができる。また、上記光半透過膜の膜厚が薄いことにより、エッチング除去時に生じるサイドエッチングが抑制されるため、修正位置精度が向上し、上記光半透過膜の断面形状がより良くなる。このため、修正され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の転写特性が良好となる。また、本発明のマスクブランクスから製造される位相シフトマスクにおける光半透過膜パターンにおいて、従来よりも幅の狭いスペース部またはホール部が形成される領域に不要な余剰部分である残渣欠陥部が形成された場合にも、従来の同一材料からなる光半透過膜パターンにおいて同様の残渣欠陥部が形成された場合と比較して、そのような狭いスペース部またはホール部における残渣欠陥部を修正することを容易に行うことができる。具体的には、微細な針で異物を削る手法のようなメカニカルな手法で修正を行う時に、微細な針等がパターン間に入り易いので、そのような狭いスペース部またはホール部における残渣欠陥部を修正することを容易に行うことができる。

また、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〜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、上述したような凸状のパターンが洗浄液中で強い除去力を有する超音波を用いて洗浄されることによって、上述したような凸状のパターンが欠けるパターン欠けが生じることを顕著に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。

ｂ．消衰係数および屈折率ならびに材料
上記光半透過膜のＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数および屈折率の範囲は、逆位相を得るために必要となる上記光半透過膜の膜厚が５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内となり、かつ上記光半透過膜の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％の範囲内となるような範囲として、計算によって求められたものである。また、上記光半透過膜は、金属を含有しない新しい光半透過膜として、ＳｉおよびＮのみからなる光半透過膜、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみからなる光半透過膜を選択したものである。そして、上記光半透過膜のＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数および屈折率の範囲は、ＳｉおよびＮのみからなる光半透過膜、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみからなる光半透過膜が取り得る範囲として求められたものである。

以下、上記光半透過膜のＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数および屈折率の範囲ならびに上記光半透過膜の材料が、どのように求められ、選択されたのかについて、説明する。

まず、フレネルの公式（Fresnel's formula）を用いて、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）および屈折率（n）の値に対して、逆位相を得るために必要となる光半透過膜の膜厚を計算した。ここで、本発明において、「逆位相」とは、透明基板と上記透明基板上に形成された光半透過膜パターンとを有するハーフトーン型の位相シフトマスクにおいて、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上記光半透過膜パターンを通過する当該レーザ露光光との位相差が、１６０°〜２００°の範囲内となることを意味する。

図２は、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）および屈折率（n）の値に対して、位相差が１８０°である逆位相を得るために必要となる光半透過膜の膜厚（ｎｍ）を表したグラフを示した図である。例えば、位相差が１８０°である逆位相を得るために必要となる光半透過膜の膜厚は、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）および屈折率（n）の値に対して、図２に示されるようになる。また、位相差が１８０°以外である逆位相を得るために必要となる光半透過膜の膜厚も、同様に、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光半透過膜の消衰係数（k）および屈折率（n）の値に対して求められる。

次に、消衰係数（k）から、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）および屈折率（n）の値に対して、逆位相を得るために必要となる膜厚にした光半透過膜のＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率を計算した。図３は、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）および屈折率（n）の値に対して、位相差が１８０°である逆位相を得るために必要となる膜厚にした光半透過膜の光透過率（％）を表したグラフを示した図である。例えば、位相差が１８０°である逆位相を得るために必要となる膜厚にした光半透過膜の光透過率は、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）および屈折率（n）の値に対して、図３に示されるようになる。また、位相差が１８０°以外である逆位相を得るために必要となる膜厚にした光半透過膜の光透過率も、同様に、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光半透過膜の消衰係数（k）および屈折率（n）の値に対して求められる。

次に、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光半透過膜の消衰係数（k）および屈折率（n）の値に対して、逆位相を得るために必要となる光半透過膜の膜厚、および逆位相を得るために必要となる膜厚にした光半透過膜のＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率を計算した結果から、逆位相を得るために必要となる膜厚が５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内となり、かつ逆位相を得るために必要となる膜厚にした場合の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％の範囲内となる光半透過膜のＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数（k）および屈折率（n）の範囲を求めた。

この結果、逆位相を得るために必要となる膜厚が５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内となり、かつ逆位相を得るために必要となる膜厚にした場合の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％の範囲内となる光半透過膜のＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数（k）および屈折率（n）の範囲として、消衰係数（k）が０．２〜０．４５の範囲内であり、かつ屈折率（n）が２．３〜２．９の範囲内である範囲が求められた。

次に、既知の材料の中から、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、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．３〜２．９の範囲内である材料であって、金属を含有しない材料の探索および選択を行った。

図４は、既知の材料のＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数（k）および屈折率（n）の値を表したグラフを示した図である。このグラフに表した既知の材料の消衰係数（k）および屈折率（n）の値は、非特許文献（屈折率一覧表 - 薄膜測定のための屈折率値一覧表. [online]. [Retrieved on 2014-07-03]. Retrieved from the internet:<URL: http://www.filmetricsinc.jp/refractive-index- database>）および特許文献（特開２００７−１７９９８）に記載されているものである。表１に、図４に示したグラフに表した既知の材料の消衰係数（k）および屈折率（n）の値、ならびにその既知の材料におけるＳｉ（珪素）、Ｎ（窒素）、およびＯ（酸素）の組成比（at％）を示す。

図４および表１に示されるように、光半透過膜に用いることができる既知の材料として、Ｓｉ_３Ｎ_４が知られ、Ｓｉ_３Ｎ_４の消衰係数（k）および屈折率（n）の値は、それぞれ、２．７０および０．２０である。そして、Ｓｉ_３Ｎ_４は、消衰係数（k）が０．２〜０．４５の範囲内であり、かつ屈折率（n）が２．３〜２．９の範囲内である材料であって、金属を含有しない材料である。

また、図４および表１に示されるように、Ｓｉ、Ｏ、またはＮを含有する既知の材料として、Ｓｉ（珪素）、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ、ＳｉＯ系材料Ａ、ＳｉＯＮ系材料Ａ、ＳｉＯＮ系材料Ｂ、およびＳｉＯＮ系材料Ｃが知られている。また、これらの材料の消衰係数（k）および屈折率（n）の値、ならびにこれらの材料におけるＳｉ、Ｎ、およびＯの組成比（ａｔ％）は、図４および表１に示される通りである。

さらに、上記Ｓｉ_３Ｎ_４等のようなＳｉおよびＮのみを含有する材料、または上記ＳｉＯＮ系材料Ａ、上記ＳｉＯＮ系材料Ｂ、および上記ＳｉＯＮ系材料Ｃ等のようなＳｉ、Ｎ、およびＯのみを含有する材料において、Ｓｉの組成比、Ｎの組成比、またはＯの組成比が変化すると、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数（k）および屈折率（n）の値が変化する。これにより、それらの材料において、Ｓｉの組成比、Ｎの組成比、またはＯの組成比が変化することによって、それらの消衰係数（k）および屈折率（n）の値がどのように変化する傾向にあるかが分かる。

これらのことから、ＳｉおよびＮのみを含有する材料、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみを含有する材料において、Ｓｉの組成比、Ｎの組成比、またはＯの組成比を変更することによって、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数（k）の値および屈折率（n）の値を、消衰係数（k）が０．２〜０．４５の範囲内であり、かつ屈折率（n）が２．３〜２．７の範囲内である範囲内において、変更することができる。

このようなことから、上記光半透過膜の材料として、既知の材料の中から、ＳｉおよびＮのみを含有する材料、およびＳｉ、Ｎ、およびＯのみを含有する材料が選択された。これにより、上記光半透過膜のＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数（k）および屈折率（n）の範囲は、ＳｉおよびＮのみからなる光半透過膜、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみからなる光半透過膜が取り得る範囲として求められ、消衰係数（k）が０．２〜０．４５の範囲内であり、かつ屈折率（n）が２．３〜２．７の範囲内である範囲となった。

ｃ．光半透過膜
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、パターン欠けを回避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ＳｉおよびＮのみからなる光半透過膜とは、ＳｉおよびＮ以外の元素を実質的に含有しないものであるが、上記光半透過膜の機能および特性に影響を与えない不純物であれば含有していてもよい。ここで、上記光半透過膜の機能および特性は、上記光半透過膜のＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数および屈折率を含むものである。上記光半透過膜の機能および特性に影響を与えない不純物としては、炭素、酸素、ホウ素、ヘリウム、水素、アルゴン、キセノン等が挙げられる。そして、上記光半透過膜の機能および特性に影響を与えない不純物の割合は、５％以下であることが好ましく、中でも、２％以下であることが好ましく、特に、１％以下であることが好ましい。

また、上記Ｓｉ、Ｎ、およびＯのみからなる光半透過膜とは、Ｓｉ、Ｎ、およびＯ以外の元素を実質的に含有しないものであるが、上記光半透過膜の機能および特性に影響を与えない不純物であれば含有していてもよい。ここで、上記光半透過膜の機能および特性は、上記ＳｉおよびＮのみからなる光半透過膜の機能および特性と同様のものである。上記Ｓｉ、Ｎ、およびＯのみからなる光半透過膜における上記光半透過膜の機能および特性に影響を与えない不純物の種類および割合は、上記ＳｉおよびＮのみからなる光半透過膜におけるものと同様である。

上記光半透過膜は、上記ＳｉおよびＮのみからなる光半透過膜において上記屈折率が２．３〜２．７の範囲内であるもの（高屈折率ＳｉＮ系膜）、または上記Ｓｉ、Ｎ、およびＯのみからなる光半透過膜において上記屈折率が２．３〜２．７の範囲内であるもの（高屈折率ＳｉＯＮ系膜）である。高屈折率ＳｉＮ系膜および高屈折率ＳｉＯＮ系膜は、例えば、Ｓｉ、Ｎ、およびＯのみからなる光半透過膜において上記屈折率が２．３未満であるもの（低屈折率ＳｉＯＮ系膜）と比較して、屈折率が高い。これにより、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を薄くすることができる。

以下に、高屈折率ＳｉＮ系膜および高屈折率ＳｉＯＮ系膜が低屈折率ＳｉＯＮ系膜と比較して好ましい理由を、さらに詳細に説明する。表２に、高屈折率ＳｉＮ系膜、高屈折率ＳｉＯＮ系膜、低屈折率ＳｉＯＮ系膜、および従来のＭｏＳｉＯＮからなる光半透過膜（ＭｏＳｉＯＮ系膜）の特性を示す。

表２に示されるように、高屈折率ＳｉＮ系膜または高屈折率ＳｉＯＮ系膜は、低屈折率ＳｉＯＮ系膜と比較して、微細パターン欠け耐性が良好である。これは、低屈折率ＳｉＯＮ系膜は、屈折率が低くいため、１８０°の位相差を得るための膜厚が厚くなるのに対して、高屈折率ＳｉＮ系膜または高屈折率ＳｉＯＮ系膜は、屈折率が高くなり得るため、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、ＭｏＳｉＯＮ系膜は、低屈折率ＳｉＯＮ系膜よりも、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、高屈折率ＳｉＮ系膜または高屈折率ＳｉＯＮ系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、光半透過膜の消衰係数を小さくする手段がとられる。しかしながら、消衰係数を小さくすることによって、屈折率が低くなるため、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を微細化したときに、位相シフトマスクの洗浄工程において、背が高くなった光半透過膜から構成される凸状のパターンを洗浄液中で強い超音波を用いて洗浄しなければならないので、光半透過膜パターンのパターン欠け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、上記パターン欠け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、幅または奥行きが６０ｎｍ以下である光半透過膜から構成される凸状のパターンとなる。例えば、この補助パターンのような、幅または奥行きが６０ｎｍ以下である光半透過膜から構成される凸状のパターンにおいて、上記パターン欠け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欠け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、高屈折率ＳｉＮ系膜または高屈折率ＳｉＯＮ系膜は、屈折率が高くなり得るので、低屈折率ＳｉＯＮ系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、高屈折率ＳｉＮ系膜または高屈折率ＳｉＯＮ系膜は、Ｓｉの組成比、Ｎの組成比、またはＯの組成比を調整することによって、低屈折率ＳｉＯＮ系膜と同様に高透過率化を実現する。

このため、高屈折率ＳｉＮ系膜または高屈折率ＳｉＯＮ系膜は、微細パターン欠け耐性が良好であるから、低屈折率ＳｉＯＮ系膜よりも好適に、上記パターン欠け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、低屈折率ＳｉＯＮ系膜よりも好適に、上記パターン欠け等の問題を回避することができる。これにより、高屈折率ＳｉＮ系膜または高屈折率ＳｉＯＮ系膜は、低屈折率ＳｉＯＮ系膜では上記パターン欠け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、幅または奥行きが６０ｎｍ以下である光半透過膜から構成される凸状のパターンとなる場合に、高屈折率ＳｉＮ系膜または高屈折率ＳｉＯＮ系膜は、微細パターン欠け耐性が良好であるから、低屈折率ＳｉＯＮ系膜よりも好適に、このような補助パターンの微細パターンにおいて、上記パターン欠け等の問題を回避することができる。これにより、高屈折率ＳｉＮ系膜または高屈折率ＳｉＯＮ系膜は、低屈折率ＳｉＯＮ系膜では上記パターン欠け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、高屈折率ＳｉＮ系膜および高屈折率ＳｉＯＮ系膜は、低屈折率ＳｉＯＮ系膜よりも、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２に示されるように、高屈折率ＳｉＮ系膜または高屈折率ＳｉＯＮ系膜は、低屈折率ＳｉＯＮ系膜と比較して、マスクブランクスの外観品質も良好である。これは、高屈折率ＳｉＮ系膜または高屈折率ＳｉＯＮ系膜は、低屈折率ＳｉＯＮ系膜と比較して酸素（Ｏ）が多くは含まれておらず、成膜時の外観品質の安定性が高いのに対して、低屈折率ＳｉＯＮ系膜は、酸素（Ｏ）が多く含まれているため、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、ＭｏＳｉＯＮ系膜は、組成に酸素を含んでいるものの、各種製造条件に改善を重ねた結果、マスクブランクスの外観品質は良好である。

さらに、表２に示されるように、高屈折率ＳｉＮ系膜、高屈折率ＳｉＯＮ系膜、および低屈折率ＳｉＯＮ系膜は、いずれも、遷移金属を含んでいないので、ＭｏＳｉＯＮ系膜と比較して、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、ＭｏＳｉＯＮ系膜は、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ＳｉおよびＮのみからなる光半透過膜におけるＳｉの組成比およびＮの組成比、ならびに上記Ｓｉ、Ｎ、およびＯのみからなる光半透過膜におけるＳｉの組成比、Ｏの組成比、およびＮの組成比の調整は、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、特に限定されるものではないが、中でも、上記消衰係数が、０．２〜０．４の範囲内であるものが好ましく、特に、０．２〜０．３５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およびＮのみからなる光半透過膜におけるＳｉの組成比およびＮの組成比、または上記Ｓｉ、Ｎ、およびＯのみからなる光半透過膜におけるＳｉの組成比、Ｏの組成比、およびＮの組成比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、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およびＮのみからなる光半透過膜におけるＳｉの組成比およびＮの組成比、または上記Ｓｉ、Ｎ、およびＯのみからなる光半透過膜におけるＳｉの組成比、Ｏの組成比、およびＮの組成比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、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およびＮのみからなる光半透過膜におけるＳｉの組成比およびＮの組成比、または上記Ｓｉ、Ｎ、およびＯのみからなる光半透過膜におけるＳｉの組成比、Ｏの組成比、およびＮの組成比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〜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、上述したような凸状のパターンが洗浄液中で強い除去力を有する超音波を用いて洗浄されることによって、上述したような凸状のパターンが欠けるパターン欠けが生じることを顕著に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、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°の範囲内となることによって、逆位相を得ることができるものである。上記光半透過膜は、特に限定されるものではないが、１７０°〜１９０°の範囲内であるものが好ましく、中でも、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、透明基板１０１と、透明基板１０１上に形成され、ＳｉおよびＮのみ、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみ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３．０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製造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５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３．０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６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６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バリア機能を有している。

本発明のマスクブランクスにおいては、図６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バリア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６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、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３．０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〜１５ｎｍの範囲内、中でも４ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内、特に４ｎｍ〜７ｎｍ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７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７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バリア機能を有している。

図８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８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バリア機能を有している。

本発明のマスクブランクスにおいては、図７および図８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バリア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およびＮのみ、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみ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７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およびＮのみ、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみ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８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およびＮのみ、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみ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、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バリア機能が十分機能し、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およびＮのみからなる光半透過膜、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみからなる光半透過膜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、酸素を多く含まないか、含まないスパッタリングガスを使用して、高屈折率ＳｉＮ系膜、または高屈折率ＳｉＯＮ系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、高屈折率ＳｉＮ系膜、すなわちＳｉおよびＮのみ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９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９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およびＮのみ、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみ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３．０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（珪素）およびＮ（窒素）のみからなる光半透過膜パターン、またはＳｉ（珪素）、Ｎ（窒素）、およびＯ（酸素）のみ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％の範囲内であり、さらに、膜厚が５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であることを特徴とするものである。

図１０は、本発明の位相シフトマスクの一例を示す概略平面図である。図１１は、図１０のＡ−Ａ断面図である。図１０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１０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およびＮのみ、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみ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。また、光半透過膜パターン２０２は、膜厚が５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内である。さらに、光半透過膜パターン２０２は、ウエハに解像される幅または奥行きが１００ｎｍ〜３００ｎｍであるメインパターン２０２ａおよびメインパターン２０２ａの解像を補助するウエハに解像されない幅または奥行きが６０ｎｍ以下である補助パターン２０２ｂを有する。メインパターン２０２ａおよび補助パターン２０２ｂは、凸状のパターンである。

図１２は、本発明の位相シフトマスクの他の例を示す概略平面図である。図１３は、図１２のＡ−Ａ断面図である。以下、図１２に示される位相シフトマスク２００について、図１０に示される位相シフトマスク２００とは異なる点を説明する。光半透過膜パターン２０２には、ウエハに解像される幅または奥行きが１００ｎｍ〜３００ｎｍであるメインパターン２０２ａとして、透明基板２０１を露出する光半透過膜の一部を抜いた凹状のパターンが形成されている。また、光半透過膜パターン２０２には、メインパターン２０２ａの解像を補助するウエハに解像されない幅または奥行きが６０ｎｍ以下である補助パターン２０２ｂとして、透明基板２０１を露出する光半透過膜の一部を抜いた凹状のパターンが形成されている。

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。

また、本発明の位相シフトマスクは、上記光半透過膜パターンの膜厚が、５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であり、従来の光半透過膜パターンの膜厚よりも薄い。このため、本発明の位相シフトマスクは、本発明のマスクブランクスで説明したものと同様の理由により、例えば、上述したような凸状のパターンが、洗浄液中で強い除去力を有する超音波を用いて洗浄されることによって、欠けるパターン欠けを回避することができる。

また、本発明の位相シフトマスクは、上記光半透過膜パターンの膜厚が、５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であり、従来の光半透過膜パターンの膜厚よりも薄い。このため、本発明のマスクブランクスで説明したものと同様の理由により、光半透過膜パターンの設計の自由度を高くすることができる。

さらに、本発明の位相シフトマスクは、上記光半透過膜パターンの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。このため、本発明の位相シフトマスクは、特に、ウエハプロセスでネガ型レジストプロセスもしくはネガティブトーン現像プロセスを使用する場合において、従来よりもＯＰＣバイアス値自体を小さくすることができる。このため、本発明の位相シフトマスクを使用してウエハ上に微細なパターンを形成するために、ネガ型レジストプロセスもしくはネガティブトーン現像（Negative tone development）プロセスを使用する場合において、上述した効果が、顕著に得られる。つまり、上述の通り、光半透過膜パターンを設計する時に、光近接効果補正（ＯＰＣ処理）の計算を近似計算で行う場合に、ウエハ上の微細なパターンが、設計意図に反して接触したり、分離したりする結果を招くことを抑制することができる効果は、ＯＰＣバイアス値自体が小さくなることにより顕著に得られる。これにより、光半透過膜パターンの設計の自由度を高くすることができる上述した効果は、顕著に得られる。

さらに、本発明の位相シフトマスクは、上記光半透過膜パターンの膜厚が、５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であり、従来の光半透過膜パターンの膜厚よりも薄いため、本発明のマスクブランクスで説明したものと同様の理由により、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。

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およびＮのみからなる光半透過膜パターン、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみからなる光半透過膜パターンである。そして、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％の範囲内のものである。また、上記光半透過膜パターンは、膜厚が５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内である。

先端の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においては、位相シフトマスクの内部おける位置精度が非常に重要である。本発明の位相シフトマスクは、上記光半透過膜パターンの膜厚が、５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であり、従来の光半透過膜パターンの膜厚よりも薄いため、本発明の位相シフトマスクに光半透過膜パターンからかかる応力を小さくすることができる。これにより、位相シフトマスクが歪むのを抑制して、位相シフトマスクの内部おける位置精度を向上させることができる。

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、従来よりも微細なパターンをウエハに転写する場合には、ウエハレジストの形状ばらつきを抑え、レジスト寸法ばらつきを低減するために、低感度のウエハレジストを使用して、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の照射時間を従来よりも長くするなどの対策を行う必要がある。一方、ウエハに転写される従来よりも微細なパターンに対応する位相シフトマスクにおける光半透過膜から構成される微細パターンは、従来よりも微細となるから、そのＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性を従来よりも高くする必要がある。

これに対して、本発明の位相シフトマスクは、上記光半透過膜パターンの膜厚が、５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であり、従来の光半透過膜パターンの膜厚よりも薄い。このため、本発明の位相シフトマスクにおける光半透過膜から構成される微細パターンの表面積は小さくなる。この結果、このような微細パターンへの洗浄液の残留イオン、周辺環境からのイオン、および有機物の吸着が少なくなる。これにより、これらの吸着した異物にＡｒＦエキシマレーザ露光光が照射されることによってヘイズ(HAZE)と呼ばれる成長性異物が発生する危険性が少なくなる。

したがって、本発明の位相シフトマスクは、従来の位相シフトマスクと比較して、位相シフトマスクにおける光半透過膜から構成される微細パターンをヘイズが発生する危険性が少ないものにすることができる。これにより、本発明の位相シフトマスクは、位相シフトマスクにおける光半透過膜から構成される微細パターンを、従来よりも微細となったとしても、従来よりも長いＡｒＦエキシマレーザ露光光の照射時間に耐え得るようなＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性を有するものにすることができる。

また、本発明の位相シフトマスクは、上記光半透過膜パターンの膜厚が、５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であり、従来の光半透過膜パターンの膜厚よりも薄い。このため、本発明の位相シフトマスクは、光半透過膜パターンの表面積、特に側壁の面積が小さくなるため、ＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性および洗浄耐性（洗浄薬液による変質耐性）を向上させることができる。

また、従来、ウエハにおいて１０ｎｍノードのパターンを形成するために使用される位相シフトマスクの洗浄工程においては、例えば、上述した補助パターンのような、幅または奥行きが６０ｎｍ以下である光半透過膜から構成される凸状のパターンのパターン欠けが生じることを回避するために物理的除去力の高い洗浄条件を選択することができなかった。このため、狭いスペース部にトラップされた異物やラインアンドスペースパターンを覆うような大きな異物を除去することが困難になるという問題が生じていた。しかしながら、本発明の位相シフトマスクは、上記光半透過膜パターンの膜厚が、５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であり、従来の光半透過膜パターンの膜厚よりも薄い。このため、ラインアンドスペースパターンの凹凸の段差は低くなり、狭いスペース部にトラップされた異物を除去することを容易に行うことができる。また、ラインアンドスペースパターンを覆うような大きな異物の設置面積が小さくなるので、ラインアンドスペースパターンを覆うような大きな異物を除去することを容易に行うことができる。

また、本発明の位相シフトマスクは、上記光半透過膜パターンの膜厚が、５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であり、従来の光半透過膜パターンの膜厚よりも薄いため、本発明の位相シフトマスクにおける光半透過膜パターンの表面積が小さくなる。このため、位相シフトマスクの洗浄および乾燥にかかる時間を短くすることができる。さらに、上記光半透過膜パターンの膜厚が従来の光半透過膜パターンの膜厚よりも薄いため、位相シフトマスクの製造にかかる材料費を低く抑えることができる。

ａ．凸状のパターン
上記光半透過膜パターンは、特に限定されるものではないが、幅または奥行きが６０ｎｍ以下である凸状のパターンを有するものが好ましい。幅または奥行きが６０ｎｍ以下である凸状のパターンの高さは、５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であり、従来のハーフトーン型位相シフトマスクと比較して低くなる。これにより、位相シフトマスクの洗浄工程において、このようなパターンが超音波を用いて洗浄される時に気泡の破砕によって衝撃を受ける面積は小さくなり、このようなパターンが気泡の破砕によって衝撃を受ける位置は低くなる。この結果、このようなパターンが洗浄液中で強い除去力を有する超音波を用いて洗浄されることによって、このようなパターンが欠けるパターン欠けを回避することができるからである。

ｂ．メインパターンおよび補助パターン
（ａ）ネガティブトーン現像によってウエハに転写するパターン
上記光半透過膜パターンは、特に限定されるものではないが、図１０に示される例のように、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光半透過膜パターンでもよい。このような光半透過膜パターンは、図１０に示されるように、ウェハに解像されるメインパターンおよび上記メインパターンの解像を補助するウェハに解像されない補助パターンを有し、上記補助パターンが、上記幅または奥行きが６０ｎｍ以下である凸状のパターンであるものである。上記メインパターンは、ウエハに転写される上記微細パターンに対応するものである。上記光半透過膜パターンが、このような光半透過膜パターンである場合には、上記補助パターンが、洗浄液中で強い除去力を有する超音波を用いて洗浄されることによって、欠けるパターン欠けを回避することができる。
なお、後述するようにポジティブトーン現像（Positive tone development）によってウエハに転写するパターンにおいても超音波を用いた洗浄によるパターン欠けが生じる場合があるが、一般に、ネガティブトーン現像（Negative tone development）によってウエハに転写するパターンとポジティブトーン現像（Positive tone development）によってウエハに転写するパターンとを比較した場合、幅が１００ｎｍ以下の凸状のパターンの奥行きは、ネガティブトーン現像（Negative tone development）によってウエハに転写するパターンの方が短いので、上記超音波を用いて洗浄することによって生じるパターン欠けを回避することができる効果を顕著に発揮することが可能となる。

上記メインパターンは、光半透過膜から構成される凸状のパターンであり、実際にウェハに解像されるパターンである。

上記補助パターンは、光半透過膜から構成される凸状のパターンであり、実際にはウエハに解像されないパターンである。上記補助パターンは、上記メインパターンの形成する回折光を補助する位置に配置することにより、露光裕度を向上させることができるため、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ので、上記メインパターンのウエハへの解像を補助することができるものである。上記補助パターンの幅または奥行きは、１０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内である。上記補助パターンは、特に限定されるものではないが、幅または奥行きが、２０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内、特に、３０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内であるものが好ましい。補助パターンとして機能しつつ、良好な歩留まりで製造が可能な範囲だからである。ただし、補助パターンの適切なサイズは、露光時の照明条件および、メインパターンのサイズなどにより、複合的に決定されるものである。

（ｂ）ポジティブトーン現像によってウエハに転写するパターン
上記光半透過膜パターンは、特に限定されるものではないが、図１２に示される例のように、ポジティブトーン現像（Positive 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光半透過膜パターンでもよい。このような光半透過膜パターンは、図１２に示される例のように、ウェハに解像されるメインパターンおよび上記メインパターンの解像を補助するウェハに解像されない補助パターンが形成され、上記メインパターンおよび上記補助パターンとして、光半透過膜の一部を抜いた凹状のパターンが形成されたものである。上記メインパターンは、ウエハに転写される上記微細パターンに対応するものである。

上記メインパターンは、光半透過膜の一部を抜いた凹状のパターンであり、実際にウェハに解像されるパターンである。

上記補助パターンは、光半透過膜の一部を抜いた凹状のパターンであり、実際にはウエハに解像されないパターンである。上記補助パターンは、上記補助パターンの形成する回折光により、上記メインパターンがウェハに解像されることを補助し、露光裕度を向上させることができるため、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ので、上記メインパターンのウエハへの解像を補助することができるものである。なお、ポジティブトーン現像（Positive tone development）の場合であっても、上記凹状のパターン間の間隔が、１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内、中でも１０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内である場合においては、超音波洗浄によるパターン欠けが生じる場合がある。

ｃ．他の構成
本発明における光半透過膜パターンの構成は、以上に挙げた点を除いて、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、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透明基板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幅または奥行きが１００ｎｍ〜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、幅または奥行きが６０ｎｍ以下である光半透過膜から構成される凸状のパターンとなる。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、例えば、この補助パターンのような、幅または奥行きが６０ｎｍ以下である光半透過膜から構成される凸状のパターンを形成した場合には、上記位相シフトマスクの洗浄工程において、このような凸状のパターンが洗浄液中で強い除去力を有する超音波を用いて洗浄されることによって、このような凸状のパターンが欠けるパターン欠けが生じていた。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、上記位相シフトマスクは、幅または奥行きが６０ｎｍ以下である光半透過膜から構成される凸状のパターンの高さが、従来のハーフトーン型位相シフトマスクと比較して低くなる。これにより、上記位相シフトマスクの洗浄工程においては、このような凸状のパターンが洗浄液中で強い除去力を有する超音波を用いて洗浄されることによって、このような凸状のパターンが欠けるパターン欠け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１４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１４（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１４（ｂ））。

図１４（ｂ）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１４（ｂ）に示される位相シフトマスク２００は、透明基板２０１と、透明基板２０１上に形成され、ＳｉおよびＮのみ、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみからなる単層構造の光半透過膜パターン２０２と、を有する。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。また、光半透過膜パターン２０２は、膜厚が５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内である。さらに、光半透過膜パターン２０２は、ウエハに解像される幅または奥行きが１００ｎｍ〜３００ｎｍであるメインパターン２０２ａおよびメインパターン２０２ａのウエハへの解像を補助するウエハに解像されない幅または奥行きが６０ｎｍ以下である補助パターン２０２ｂを有する。

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１４（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。

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、補助パターンの形成する回折光により、メインパターンのパターン解像を補助し、露光裕度を向上させ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幅または奥行きが１００ｎｍ〜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、幅または奥行きが６０ｎｍ以下である光半透過膜から構成される凸状のパターンとなる。

そして、従来の光半透過膜の膜厚は厚いものであったために、このような凸状のパターンが洗浄液中で強い除去力を有する超音波を用いて洗浄されることによって、このような凸状のパターンが欠けるパターン欠けが生じていた。

これに対して、本発明のマスクブランクスは、上記光半透過膜の膜厚が、５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であり、従来の光半透過膜の膜厚よりも薄い。このため、本発明のパターン形成体の製造方法が用いる位相シフトマスクは、上述したような凸状のパターンとなる補助パターンの高さが、従来のハーフトーン型位相シフトマスクと比較して低くなる。このため、本発明のパターン形成体の製造方法は、本発明のマスクブランクスで説明したものと同様の理由により、上述したような凸状のパターンとなる補助パターンが洗浄液中で強い除去力を有する超音波を用いて洗浄されることによって、上述したような凸状のパターンとなる補助パターンが欠けるパターン欠け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を用いる場合には、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］
実施例１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た光半透過膜パターンと、を有するものである。また、実施例１の位相シフトマスクは、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３となるよう調整した、遮光膜パターンと、をさらに有するものである。

実施例１において、上記光半透過膜パターンは、Ｓｉ_３Ｎ_４のみからなるものであり、後述する表３に示されるように、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数が０．２０となり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．７０となるものである。これにより、上記光半透過膜パターンは、逆位相を得るために必要となる膜厚が５７ｎｍとなり、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３８％となるものである。

なお、Ｓｉ_３Ｎ_４のＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数が０．２０となり、Ｓｉ_３Ｎ_４のＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．７０となることは、非特許文献（屈折率一覧表 - 薄膜測定のための屈折率値一覧表. [online]. [Retrieved on 2014-07-03]. Retrieved from the internet:< URL: http://www.filmetricsinc.jp/refractive-index- database>）に記載されていることから、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０．２０となり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．７０となるものになることは、明らかである。

［実施例２］
実施例２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た光半透過膜パターンと、を有するものである。また、実施例２の位相シフトマスクは、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３となるよう調整した、遮光膜パターンと、をさらに有するものである。

実施例２において、上記光半透過膜パターンのＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数および屈折率の値は、逆位相を得るために必要となる上記光半透過膜パターンの膜厚が５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内となり、かつ上記光半透過膜パターンの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％の範囲内となるような値として、計算によって求められたものである。また、実施例２において、上記光半透過膜パターンは、ＳｉおよびＮのみからなる光半透過膜パターン（ＳｉＮ系膜パターン）、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみからなる光半透過膜パターン（ＳｉＯＮ系膜パターン）を選択したものである。さらに、実施例２において、上記光半透過膜パターンのＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数および屈折率の値は、ＳｉおよびＮのみからなる光半透過膜パターン（ＳｉＮ系膜パターン）、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみからなる光半透過膜パターン（ＳｉＯＮ系膜パターン）が取り得る値として求められたものである。

実施例２において、上記光半透過膜パターンは、ＳｉおよびＮのみ、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみからなるもの（ＳｉＮ系膜パターンまたはＳｉＯＮ系膜パターン）であり、後述する表３に示されるように、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数が０．４５となり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．７０となるものである。これにより、上記光半透過膜パターンは、逆位相を得るために必要となる膜厚が５８ｎｍとなり、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が１５％となるものである。

［実施例３］
実施例３は、後述する表３に示されるように、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数が０．３５となり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．６０となるものである点、実施例２と異なる。そして、これにより、実施例３は、上記光半透過膜パターンが、逆位相を得るために必要となる膜厚が６０ｎｍとなり、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が２０％となるものである点、実施例２と異なる。実施例３は、これら点を除いて、実施例２と同一の位相シフトマスクである。

［実施例４］
実施例４は、後述する表３に示されるように、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数が０．３０となり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．５０となるものである点、実施例２と異なる。そして、これにより、実施例４は、上記光半透過膜パターンが、逆位相を得るために必要となる膜厚が６３ｎｍとなり、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が２５％となるものである点、実施例２と異なる。実施例４は、これら点を除いて、実施例２と同一の位相シフトマスクである。

［実施例５］
実施例５は、後述する表３に示されるように、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数が０．２５となり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．４０となるものである点、実施例２と異なる。そして、これにより、実施例５は、上記光半透過膜パターンが、逆位相を得るために必要となる膜厚が６７ｎｍとなり、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３０％となるものである点、実施例２と異なる。実施例５は、これら点を除いて、実施例２と同一の位相シフトマスクである。

［比較例１］
比較例１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た光半透過膜パターンと、を有するものである。また、比較例１の位相シフトマスクは、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３となるよう調整した、遮光膜パターンと、をさらに有するものである。

比較例１において、上記光半透過膜パターンは、ＭｏＳｉＯＮ系からなるものであり、後述する表３に示されるように、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数が０．５９となり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．３４となるものである。これにより、上記光半透過膜パターンは、逆位相を得るために必要となる膜厚が６８ｎｍとなり、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が６％となるものである。

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６および図７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、露光裕度の最大値（max EL）およびフォーカス裕度の最大値（max DoF）を、シミュレーションによって評価した。具体的には、下記のシミュレーション評価条件によって、転写特性を求めるアルゴリズムとしてKirchhoff法を用い、シミュレーションソフトウェアとしてPanoramic Technology社製 EM-Suite を使用して計算することによって評価した。

＜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

これらのNA、sigma、およびpolarizationは、これらのTarget（60nm HOLE (NTD)）およびPitch（180, 240, 300nm）の形状を転写する上で、現実的に使用することができる有効な照明条件として、採用されたものである。その評価結果を下記の表３に示した。また、下記の表３には、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、光半透過膜パターンの材質、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光半透過膜パターンの屈折率（n）および消衰係数（k）、逆位相を得るために必要となる光半透過膜パターンの膜厚（d）、ならびにＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光半透過膜パターンの光透過率（trans）を示した。

［評価２］
図１５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１５から、１ｘｎｏｄｅ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１６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１６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１６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１７−１〜図１７−３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１７−１〜図１７−３においては、ＨＯＬＥｐｉｔｃｈ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：ＤｅｐｔｈｏｆＦｏｃｕｓ）、縦軸を露光裕度（ＥＬ：ＥｘｐｏｓｕｒｅＬａｔｉｔｕｄｅ）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４に、ＥＬが１０％の場合におけるＤＯＦ（ｎｍ）を表５に示した。

図１７−１、表４、および表５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１７−２、表４、および表５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１７−３、表４、および表５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１８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１８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１８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１９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１９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１９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。

［評価７］
本発明の位相シフトマスクにおける光半透過膜パターンの欠け耐性の評価を行った。具体的には、凸状のパターンを約１０億本有する光半透過膜パターンを有する位相シフトマスクを洗浄液中で超音波を用いて洗浄する洗浄処理前後において、マスク検査装置によって、比較検査を実施した。これにより、洗浄処理前後において、凸状のパターンの欠けの有無を検査し、凸状のパターンの欠けを計数し、凸状のパターンの欠けのサイズを確認した。

欠け耐性の評価は、２種類の膜厚（６０ｎｍおよび７５ｎｍ）の光半透過膜パターンについて行った。また、それぞれの膜厚の光半透過膜パターンの欠け耐性の評価は、６種類のサイズ（幅×奥行き＝６０ｎｍ×１５０ｎｍ、６０ｎｍ×３００ｎｍ、６０ｎｍ×６００ｎｍ、８５ｎｍ×１５０ｎｍ、８５ｎｍ×３００ｎｍ、および８５ｎｍ×６００ｎｍ）の凸状のパターンについて行った。そして、欠け耐性の評価は、以下に示す洗浄条件で行った。なお、超音波条件の２水準における高レベルは、低レベルと比較して、物理的除去力が２倍のものである。
（洗浄条件）
・洗浄条件：超音波洗浄
・超音波条件：２水準（低レベルおよび高レベル）
・洗浄回数：５回ずつ積算

表６に、膜厚が６０ｎｍの光半透過膜パターンについて、洗浄処理後の凸状のパターンの欠けの有無を検査した結果を示す。表６には、凸状のパターンのサイズごとに、それぞれの超音波条件によって凸状のパターンの欠けが発生したか否かが示されている。表６においては、凸状のパターンの欠けが発生した場合を×、凸状のパターンの欠けが発生しない場合を○で示す。

同様に、表７に、膜厚が７５ｎｍの光半透過膜パターンについて、洗浄処理後の凸状のパターンの欠けの有無を検査した結果を示す。表７には、凸状のパターンのサイズごとに、それぞれの超音波条件によって凸状のパターンの欠けが発生したか否かが示されている。表７においては、凸状のパターンの欠けが発生した場合を×、凸状のパターンの欠けが発生しない場合を○で示す。

表６から、膜厚が６０ｎｍの光半透過膜パターンについては、全てのサイズの凸状のパターンにおいて、両方の超音波条件で凸状のパターンの欠けが発生していないことが分かる。一方、表７から、膜厚が７５ｎｍの光半透過膜パターンについては、幅が６０ｎｍであるサイズの凸状のパターンにおいて、高レベルの超音波条件で凸状のパターンの欠けが発生していることが分かる。そして、この凸状のパターンの欠けの発生率は、数ｐｐｂ〜数十ｐｐｂであった。

このような結果から、実施例３の位相シフトマスクにおける光半透過膜パターンのように、光半透過膜パターンの膜厚が６０ｎｍ（５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内）である場合には、幅または奥行きが６０ｎｍ（６０ｎｍ以下）である光半透過膜から構成される凸状のパターンが、洗浄液中で強い除去力を有する超音波を用いて洗浄されることによって、このような凸状のパターンが欠けるパターン欠けを回避することができることが分かった。一方、光半透過膜パターンの膜厚が７５ｎｍ（５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲外）である場合には、幅または奥行きが６０ｎｍ（６０ｎｍ以下）である光半透過膜から構成される凸状のパターンが、洗浄液中で強い除去力を有する超音波を用いて洗浄されることによって、このような凸状のパターンが欠けるパターン欠けを回避することができないことが分かった。

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

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およびＮのみからなる光半透過膜パターン、またはＳｉ、Ｎ、およびＯのみ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％の範囲内であり、さらに、膜厚が５７ｎｍ〜６７ｎｍの範囲内であり、
前記位相シフトマスクは、実際に解像される部分であるメインパターンと、前記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とを有し、
前記メインパターンと前記補助パターンとが、同一の材料で形成され、かつ同一の膜厚であることを特徴とする位相シフトマスク。
前記光半透過膜パターンは、幅または奥行きが６０ｎｍ以下である凸状のパターンを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。
前記光半透過膜パターンは、ウェハに解像されるメインパターンおよび前記メインパターンの解像を補助するウェハに解像されない補助パターンを有し、前記補助パターンは、幅または奥行きが６０ｎｍ以下である凸状のパターンであ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。
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１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の位相シフトマスク。
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１から請求項４までのいずれかの請求項に記載の位相シフトマスク。
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１から請求項５までのいずれかの請求項に記載の位相シフトマスク。
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６に記載の位相シフトマスク。
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６に記載の位相シフトマスク。
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８に記載の位相シフトマスク。
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６から請求項９までのいずれかの請求項に記載の位相シフトマスク。