JP2022114448A - マスクブランク、転写用マスクの製造方法、及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】パターン形成用薄膜表面の微小欠陥の少ないマスクブランクを提供する。
【解決手段】基板上にパターン形成用薄膜を備えたマスクブランクである。パターン形成用薄膜は、クロムと窒素を含有する単層膜、またはクロムと窒素を含有する窒化クロム系層を含む多層膜である。パターン形成用薄膜の表面に対し、基板の中心を基準とする一辺が１μｍの四角形の内側領域である中央領域を設定し、該中央領域で算術平均粗さＳａと最大高さＳｚを測定したとき、Ｓａが１．０ｎｍ以下であり、かつＳｚ／Ｓａが１４以下である。
【選択図】図１
【解決手段】基板上にパターン形成用薄膜を備えたマスクブランクである。パターン形成用薄膜は、クロムと窒素を含有する単層膜、またはクロムと窒素を含有する窒化クロム系層を含む多層膜である。パターン形成用薄膜の表面に対し、基板の中心を基準とする一辺が１μｍの四角形の内側領域である中央領域を設定し、該中央領域で算術平均粗さＳａと最大高さＳｚを測定したとき、Ｓａが１．０ｎｍ以下であり、かつＳｚ／Ｓａが１４以下である。
【選択図】図１
Description
本発明は、マスクブランク、該マスクブランクを用いる転写用マスクの製造方法、及び該方法により製造された転写用マスクを用いる半導体デバイスの製造方法に関する。
一般に、半導体デバイスの製造工程では、フォトリソグラフィー法を用いて微細パターンの形成が行われている。また、この微細パターンの形成には通常何枚もの転写用マスク（フォトマスク）と呼ばれている基板が使用される。この転写用マスクは、一般に透光性のガラス基板上に、金属薄膜等からなる微細パターンを設けたものであり、この転写用マスクの製造においてもフォトリソグラフィー法が用いられている。
この転写用マスクは同じ微細パターンを大量に転写するための原版となるため、転写用マスク上に形成されたパターンの寸法精度は、この転写用マスクを用いて作製される微細パターンの寸法精度に直接影響する。近年、半導体デバイスのパターンの微細化が著しく進んできており、それに応じて転写用マスクに形成されるマスクパターンの微細化に加え、そのパターン精度もより高いものが要求されている。他方、転写用マスクのパターンの微細化に加え、フォトリソグラフィーで使用される露光光源波長の短波長化が進んでいる。具体的には、半導体デバイス製造の際の露光光源としては、近年ではＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）から、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）へと短波長化が進んでいる。
また、転写用マスクの種類としては、透光性基板上にクロム系材料からなる遮光膜パターンを有するバイナリマスク（例えば、特許文献１参照）のほかに、例えばハーフトーン型位相シフトマスクが知られている（例えば、特許文献２参照）。このハーフトーン型位相シフトマスクは、透光性基板上に光半透過膜パターンを備えたものであり、この光半透過膜（ハーフトーン型位相シフト膜）は、実質的に露光に寄与しない強度で光を透過させ、かつその光半透過膜を透過した光に、同じ距離だけ空気中を透過した光に対して所定の位相差を生じさせる機能を有しており、これにより、いわゆる位相シフト効果を生じさせている。
上述のように、近年、マスクパターンの微細化が著しく進んでおり、例えば寸法が５０ｎｍ以下のような微細なパターンを高いパターン精度で形成することが要求されるようになってきている。このような微細パターンが高いパターン精度で形成された転写用マスクを得るためには、この転写用マスクの製造に用いるマスクブランクにおいても、例えば表面欠陥の少ない高品質のマスクブランクが要求される。このマスクブランクは、例えば基板上にパターン形成用薄膜を備えたものであるが、このパターン形成用薄膜の表面に存在する欠陥がたとえ高さ、大きさの小さな微小欠陥（凸状欠陥）であったとしても、上述のような微細パターンを高いパターン精度で形成するうえで悪影響を与える可能性が考えられる。
また、近年、マスクブランクの欠陥検査に、波長１９３ｎｍの検査光を用いる最先端の欠陥検査機が用いられるようになってきている。このような欠陥検査機で欠陥検査を行うと、マスクブランクのパターン形成用薄膜の表面に存在する欠陥がたとえ微小欠陥であっても欠陥数が非常に多いと、検査途中で終了（オーバーフロー）してしまうという問題が生じることがある。
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、第１に、基板上にパターン形成用薄膜を備えた構造のマスクブランクであって、パターン形成用薄膜表面の微小欠陥の少ないマスクブランクを提供することであり、第２に、上述のような最先端の欠陥検査機でマスクブランクの欠陥検査を行うときに悪影響を与えることのないマスクブランクを提供することであり、第３に、このマスクブランクを用いることにより、高精度の微細な転写パターンが形成された転写用マスクの製造方法を提供することであり、第４に、この転写用マスクを用いて、半導体基板上のレジスト膜に高精度のパターン転写を行うことが可能な半導体デバイスの製造方法を提供することである。
本発明者は、以上の課題を解決するため鋭意研究を続けた結果、本発明を完成したものである。
すなわち、上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
すなわち、上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）
基板上にパターン形成用薄膜を備えたマスクブランクであって、前記パターン形成用薄膜は、クロムと窒素を含有する単層膜、またはクロムと窒素を含有する窒化クロム系層を含む多層膜であり、前記パターン形成用薄膜の表面に対し、前記基板の中心を基準とする一辺が１μｍの四角形の内側領域である中央領域を設定し、前記中央領域で算術平均粗さＳａと最大高さＳｚを測定したとき、Ｓａが１．０ｎｍ以下であり、かつＳｚ／Ｓａが１４以下であることを特徴とするマスクブランク。
基板上にパターン形成用薄膜を備えたマスクブランクであって、前記パターン形成用薄膜は、クロムと窒素を含有する単層膜、またはクロムと窒素を含有する窒化クロム系層を含む多層膜であり、前記パターン形成用薄膜の表面に対し、前記基板の中心を基準とする一辺が１μｍの四角形の内側領域である中央領域を設定し、前記中央領域で算術平均粗さＳａと最大高さＳｚを測定したとき、Ｓａが１．０ｎｍ以下であり、かつＳｚ／Ｓａが１４以下であることを特徴とするマスクブランク。
（構成２）
前記パターン形成用薄膜の表面に対し、前記中央領域の外周に接するとともに前記外周の全てを囲むように、一辺が１μｍの四角形の内側領域であるとともに互いに重ならない隣接領域を８か所設定し、全ての前記隣接領域で算術平均粗さＳａと最大高さＳｚをそれぞれ測定したとき、全てのＳａが１．０ｎｍ以下であり、かつ全てのＳｚ／Ｓａが１４以下であることを特徴とする構成１に記載のマスクブランク。
前記パターン形成用薄膜の表面に対し、前記中央領域の外周に接するとともに前記外周の全てを囲むように、一辺が１μｍの四角形の内側領域であるとともに互いに重ならない隣接領域を８か所設定し、全ての前記隣接領域で算術平均粗さＳａと最大高さＳｚをそれぞれ測定したとき、全てのＳａが１．０ｎｍ以下であり、かつ全てのＳｚ／Ｓａが１４以下であることを特徴とする構成１に記載のマスクブランク。
（構成３）
前記中央領域の最大高さＳｚは１０ｎｍ以下であることを特徴とする構成１又は２に記載のマスクブランク。
（構成４）
前記中央領域の二乗平均平方根粗さＳｑは１．０ｎｍ以下であることを特徴とする構成１乃至３のいずれかに記載のマスクブランク。
前記中央領域の最大高さＳｚは１０ｎｍ以下であることを特徴とする構成１又は２に記載のマスクブランク。
（構成４）
前記中央領域の二乗平均平方根粗さＳｑは１．０ｎｍ以下であることを特徴とする構成１乃至３のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成５）
前記パターン形成用薄膜の表面に対し、波長１９３ｎｍの検査光を用いた欠陥検査装置によって欠陥検査を行い、一辺が１３２ｍｍの四角形の内側領域であるパターン形成領域の凸状欠陥の分布を取得したとき、前記パターン形成領域内に高さが１０ｎｍ以下の凸状欠陥である微小欠陥が存在しており、前記パターン形成領域内に存在する前記微小欠陥の存在数は１００個以下であることを特徴とする構成１乃至４のいずれかに記載のマスクブランク。
前記パターン形成用薄膜の表面に対し、波長１９３ｎｍの検査光を用いた欠陥検査装置によって欠陥検査を行い、一辺が１３２ｍｍの四角形の内側領域であるパターン形成領域の凸状欠陥の分布を取得したとき、前記パターン形成領域内に高さが１０ｎｍ以下の凸状欠陥である微小欠陥が存在しており、前記パターン形成領域内に存在する前記微小欠陥の存在数は１００個以下であることを特徴とする構成１乃至４のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成６）
前記単層膜の前記基板とは反対側の表層を除いた部分の窒素の含有量は、８原子％以上である、または前記多層膜の前記窒化クロム系層の窒素の含有量は、８原子％以上であることを特徴とする構成１乃至５のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成７）
前記単層膜の前記基板とは反対側の表層を除いた部分のクロムの含有量は、６０原子％以上である、または前記多層膜の前記窒化クロム系層のクロムの含有量は、６０原子％以上であることを特徴とする構成１乃至６のいずれかに記載のマスクブランク。
前記単層膜の前記基板とは反対側の表層を除いた部分の窒素の含有量は、８原子％以上である、または前記多層膜の前記窒化クロム系層の窒素の含有量は、８原子％以上であることを特徴とする構成１乃至５のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成７）
前記単層膜の前記基板とは反対側の表層を除いた部分のクロムの含有量は、６０原子％以上である、または前記多層膜の前記窒化クロム系層のクロムの含有量は、６０原子％以上であることを特徴とする構成１乃至６のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成８）
前記多層膜は、前記窒化クロム系層の上に、ケイ素および酸素を含有するハードマスク層を備えることを特徴とする構成１乃至７のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成９）
前記多層膜は、前記窒化クロム系層の上に、クロム、酸素および窒素を含有する上層を備えることを特徴とする構成１乃至７のいずれかに記載のマスクブランク。
前記多層膜は、前記窒化クロム系層の上に、ケイ素および酸素を含有するハードマスク層を備えることを特徴とする構成１乃至７のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成９）
前記多層膜は、前記窒化クロム系層の上に、クロム、酸素および窒素を含有する上層を備えることを特徴とする構成１乃至７のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成１０）
前記多層膜は、前記上層の上に、ケイ素および酸素を含有するハードマスク層を備えることを特徴とする構成９に記載のマスクブランク。
（構成１１）
前記基板と前記パターン形成用薄膜の間に、位相シフト膜を備えることを特徴とする構成１乃至１０のいずれかに記載のマスクブランク。
前記多層膜は、前記上層の上に、ケイ素および酸素を含有するハードマスク層を備えることを特徴とする構成９に記載のマスクブランク。
（構成１１）
前記基板と前記パターン形成用薄膜の間に、位相シフト膜を備えることを特徴とする構成１乃至１０のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成１２）
前記位相シフト膜は、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）の露光光を８％以上の透過率で透過させる機能と、前記位相シフト膜を透過した前記露光光に対して前記位相シフト膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した前記露光光との間で１５０度以上２１０度以下の位相差を生じさせる機能とを有することを特徴とする構成１１に記載のマスクブランク。
（構成１３）
前記位相シフト膜と前記パターン形成用薄膜の積層構造におけるＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）の露光光に対する光学濃度は、３．３以上であることを特徴とする構成１１又は１２に記載のマスクブランク。
前記位相シフト膜は、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）の露光光を８％以上の透過率で透過させる機能と、前記位相シフト膜を透過した前記露光光に対して前記位相シフト膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した前記露光光との間で１５０度以上２１０度以下の位相差を生じさせる機能とを有することを特徴とする構成１１に記載のマスクブランク。
（構成１３）
前記位相シフト膜と前記パターン形成用薄膜の積層構造におけるＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）の露光光に対する光学濃度は、３．３以上であることを特徴とする構成１１又は１２に記載のマスクブランク。
（構成１４）
構成１乃至１０のいずれかに記載のマスクブランクを用いる転写用マスクの製造方法であって、転写パターンを有するレジスト膜をマスクとするドライエッチングにより、前記パターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程を有することを特徴とする転写用マスクの製造方法。
（構成１５）
構成１１乃至１３のいずれかに記載のマスクブランクを用いる転写用マスクの製造方法であって、転写パターンを有するレジスト膜をマスクとするドライエッチングにより、前記パターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程と、前記転写パターンを有するパターン形成用薄膜をマスクとするドライエッチングにより、前記位相シフト膜に転写パターンを形成する工程とを有することを特徴とする転写用マスクの製造方法。
構成１乃至１０のいずれかに記載のマスクブランクを用いる転写用マスクの製造方法であって、転写パターンを有するレジスト膜をマスクとするドライエッチングにより、前記パターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程を有することを特徴とする転写用マスクの製造方法。
（構成１５）
構成１１乃至１３のいずれかに記載のマスクブランクを用いる転写用マスクの製造方法であって、転写パターンを有するレジスト膜をマスクとするドライエッチングにより、前記パターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程と、前記転写パターンを有するパターン形成用薄膜をマスクとするドライエッチングにより、前記位相シフト膜に転写パターンを形成する工程とを有することを特徴とする転写用マスクの製造方法。
（構成１６）
構成１４又は１５に記載の転写用マスクの製造方法により得られる転写用マスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
構成１４又は１５に記載の転写用マスクの製造方法により得られる転写用マスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
本発明のマスクブランクによれば、基板上にパターン形成用薄膜を備えた構造のマスクブランクであって、前記パターン形成用薄膜は、クロムと窒素を含有する単層膜、またはクロムと窒素を含有する窒化クロム系層を含む多層膜であり、前記パターン形成用薄膜の表面に対し、前記基板の中心を基準とする一辺が１μｍの四角形の内側領域である中央領域を設定し、前記中央領域で算術平均粗さＳａと最大高さＳｚを測定したとき、Ｓａが１．０ｎｍ以下であり、かつＳｚ／Ｓａが１４以下であることにより、パターン形成用薄膜表面の微小欠陥の少ないマスクブランクを提供することができる。また、本発明のマスクブランクによれば、上述のような最先端の欠陥検査機でマスクブランクの欠陥検査を行うときに例えば検査途中で終了（オーバーフロー）してしまうような問題を生じることがない。
また、このマスクブランクを用いることにより、高精度の微細な転写パターンが形成された転写用マスクを製造することができる。さらに、この転写用マスクを用いて、半導体基板上のレジスト膜にパターン転写を行うことにより、パターン精度の優れたデバイスパターンが形成された高品質の半導体デバイスを製造することができる。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳述する。
まず、本発明に至った経緯について説明する。
基板上にクロム系材料からなる遮光膜を備えたマスクブランクにおいて、より高い光学濃度（Optical Density：ＯＤ）の遮光膜を形成するために、例えばクロムと酸素と炭素を含有する膜（ＣｒＯＣ膜）を例えば３０ｎｍ以上の膜厚でスパッタ形成した際に微小欠陥が多発することがある。なお、本発明でいう微小欠陥とは、高さが１０ｎｍ以下、大きさが７０ｎｍ以下の凸状欠陥である。
まず、本発明に至った経緯について説明する。
基板上にクロム系材料からなる遮光膜を備えたマスクブランクにおいて、より高い光学濃度（Optical Density：ＯＤ）の遮光膜を形成するために、例えばクロムと酸素と炭素を含有する膜（ＣｒＯＣ膜）を例えば３０ｎｍ以上の膜厚でスパッタ形成した際に微小欠陥が多発することがある。なお、本発明でいう微小欠陥とは、高さが１０ｎｍ以下、大きさが７０ｎｍ以下の凸状欠陥である。
このような微小欠陥が遮光膜の表面に存在することによって、近年要求されているような微細パターンを高いパターン精度で形成するうえで悪影響を与える可能性が考えられる。また、近年の波長１９３ｎｍの検査光を用いる最先端の欠陥検査機でマスクブランクの欠陥検査を行うと、マスクブランクのパターン形成用薄膜（遮光膜）の表面に存在する欠陥がたとえ微小欠陥であっても欠陥数が非常に多いと、検査途中で終了（オーバーフロー）してしまうという問題が生じることがある。
そこで、本発明者は、クロム系材料膜中の構成元素について検討した結果、クロム系遮光膜の組成をクロムと窒素を含有する膜とすることによって、上記の微小欠陥の発生数を低減することができることを突き止めた。しかし、クロム系遮光膜に発生する微小欠陥は、その遮光膜の構成元素を特定することだけでは抑制することは難しいことが判明した。基板上にスパッタリング法によってその遮光膜を形成していくときの成膜条件を調整することによって、遮光膜に生じる結晶の成長を抑制する必要があった。しかし、その成膜条件は、使用する成膜装置に依存することが大きい。このため、微小欠陥の発生を抑制できるスパッタ装置固有の成膜条件を特定するための新たな指標が必要となっていた。
本発明者の検討の結果、マスクブランクのパターン形成用薄膜（例えば遮光膜）の表面に対し、原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope：以下「ＡＦＭ」と略称する。）で測定した結果、微小欠陥が存在する測定箇所と存在しない測定箇所では、算術平均粗さＳａと、最大高さＳｚと算術平均粗さＳａの比（最大高さＳｚ／算術平均粗さＳａ）の数値に比較的大きな差があることが分かった。そこで、マスクブランクのパターン形成用薄膜上の微小欠陥の有無を規定するパラメータとして、パターン形成用薄膜に対して一辺が１μｍの四角形の領域内でＡＦＭ測定を行って算出するＳａと、Ｓｚ／Ｓａの数値を採用することが好適であると判断した。
本発明者は、これらのことを総合的に考慮し、上記課題を解決するためには、基板上にパターン形成用薄膜を備えたマスクブランクであって、このパターン形成用薄膜は、クロムと窒素を含有する単層膜、またはクロムと窒素を含有する窒化クロム系層を含む多層膜であり、上記パターン形成用薄膜の表面に対し、上記基板の中心を基準とする一辺が１μｍの四角形の内側領域である中央領域を設定し、当該中央領域で算術平均粗さＳａと最大高さＳｚを測定したとき、Ｓａが１．０ｎｍ以下であり、かつＳｚ／Ｓａが１４以下であることがよいとの結論に至り、本発明を完成するに至ったものである。
以下、実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
［マスクブランク］
はじめに、本発明のマスクブランクについて説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係るマスクブランクの第１の実施の形態を示す断面概略図である。
図１に示されるとおり、本発明の第１の実施の形態に係るマスクブランク１０は、基板１上に、パターン形成用薄膜２を備える構造のマスクブランクである。
［マスクブランク］
はじめに、本発明のマスクブランクについて説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係るマスクブランクの第１の実施の形態を示す断面概略図である。
図１に示されるとおり、本発明の第１の実施の形態に係るマスクブランク１０は、基板１上に、パターン形成用薄膜２を備える構造のマスクブランクである。
ここで、上記基板１としては、透光性基板が好適である。この透光性基板としては、一般にガラス基板が挙げられる。ガラス基板は、平坦度及び平滑度に優れるため、転写用マスクを使用して被転写基板上へのパターン転写を行う場合、転写パターンの歪み等が生じないで高精度のパターン転写が行える。透光性基板としては、合成石英ガラスのほか、石英ガラス、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、低熱膨張ガラス（ＳｉＯ２－ＴｉＯ２ガラス等）などのガラス材料で形成することができる。これらの中でも、合成石英ガラスは、例えば露光光であるＡｒＦエキシマレーザー光（波長１９３ｎｍ）に対する透過率が高く、マスクブランク１０の基板１を形成する材料として特に好ましい。
上記パターン形成用薄膜２は、クロムと窒素を含有する単層膜、またはクロムと窒素を含有する窒化クロム系層を含む多層膜である。クロムと窒素を含有する単層膜の膜厚は、３０ｎｍ以上であることができ、好ましくは３５ｎｍ以上であり、さらに好ましくは４０ｎｍ以上である。また、クロムと窒素を含有する窒化クロム系層の膜厚は、３０ｎｍ以上であることができ、好ましくは３５ｎｍ以上であり、さらに好ましくは４０ｎｍ以上である。
上記パターン形成用薄膜２は、クロムと窒素を含有する単層膜（以下、「窒化クロム系単層膜」とも呼ぶ。）である場合、例えば遮光膜であり、具体的な材料としては、ＣｒＮが好ましく挙げられる。
上記窒化クロム系単層膜の基板１とは反対側の表層を除いた部分の窒素の含有量は、８原子％以上であることが好ましく、１０原子％以上であることがより好ましく、１２原子％以上であることがさらに好ましい。窒素を８原子％以上含有することにより、上記パターン形成用薄膜２の表面の微小欠陥の発生を抑制することができる。
ここで、基板１とは反対側の表層を除いた理由は、スパッタ成膜後の窒化クロム系単層膜に対して洗浄等の処理を行うときにその窒化クロム系単層膜の表層が酸化クロム化することが避けがたいためである。また、表層とは、上記窒化クロム系単層膜の基板１とは反対側の表面から深さ方向で５ｎｍの深さまでの領域を言うものとする。
なお、窒化クロム系材料中の窒素の含有量が多いと、窒化クロム系単層膜の露光光に対する光学濃度が低下するという問題が生じるので、上記窒化クロム系単層膜の窒素の含有量は、３０原子％以下であることが好ましく、２０原子％以下であることがより好ましい。
また、上記窒化クロム系単層膜の基板１とは反対側の表層を除いた部分のクロムの含有量は、６０原子％以上であることが好ましく、７０原子％以上であることがより好ましく、８０原子％以上であることがさらに好ましい。上記窒化クロム系単層膜は例えば遮光膜であり、露光光に対して所定の光学濃度を確保する必要がある。このような観点から、上記クロムの含有量は、６０原子％以上であることが望ましい。
また、上記窒化クロム系単層膜は、クロムと窒素の他に、例えば酸素、炭素等の元素を含有する材料（例えばＣｒＯＣＮなど）としてもよい。ただし、上述のパターン形成用薄膜の表面の微小欠陥の発生を抑制する観点からは、上記酸素、炭素、ホウ素、水素等の元素の各含有量は、５原子％未満であることが好ましく、３原子％以下であるとより好ましい。また、上記酸素、炭素、ホウ素、水素等の元素の合計含有量は、１０原子％以下であることが好ましく、５原子％以下であるとより好ましい。
また、上記窒化クロム系単層膜の厚さは、３０ｎｍ以上であることができる。より高い光学濃度（例えば、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）の露光光に対する光学濃度３．３以上）の遮光膜を形成するために、例えばＣｒＯＣ膜を３０ｎｍ以上の膜厚でスパッタ形成した際に微小欠陥が多発することがあるという従来の問題を本発明によって解決することができる。
また、上記パターン形成用薄膜２は、クロムと窒素を含有する窒化クロム系層を含む多層膜である場合、この多層膜は例えば遮光膜であり、上記窒化クロム系層の具体的な材料としては、ＣｒＮが好ましく挙げられる。
上記多層膜の窒化クロム系層の窒素の含有量は、上記窒化クロム系単層膜の場合と同様、８原子％以上であることが好ましく、１０原子％以上であることがより好ましく、１２原子％以上であることがさらに好ましい。窒素を８原子％以上含有することにより、上記パターン形成用薄膜２の表面の微小欠陥の発生を抑制することができる。
なお、窒化クロム系材料中の窒素の含有量が多いと、窒化クロム系層の露光光に対する光学濃度が低下するという問題が生じるので、上記窒化クロム系層の窒素の含有量は、３０原子％以下であることが好ましく、２０原子％以下であることがより好ましい。
また、上記多層膜の窒化クロム系層のクロムの含有量は、上記窒化クロム系単層膜の場合と同様、６０原子％以上であることが好ましく、７０原子％以上であることがより好ましく、８０原子％以上であることがさらに好ましい。上記窒化クロム系層は例えば遮光膜の主要部分であり、露光光に対して所定の光学濃度を確保する必要がある。このような観点から、上記クロムの含有量は、６０原子％以上であることが望ましい。
また、上記多層膜の窒化クロム系層は、上記窒化クロム系単層膜の場合と同様、クロムと窒素の他に、例えば酸素、炭素等の元素を含有する材料（例えばＣｒＯＣＮなど）としてもよい。ただし、上述のパターン形成用薄膜の表面の微小欠陥の発生を抑制する観点からは、上記酸素、炭素、ホウ素、水素等の元素の含有量は、５原子％未満であることが好ましく、３原子％以下であるとより好ましい。また、上記酸素、炭素、ホウ素、水素等の元素の合計含有量は、１０原子％以下であることが好ましく、５原子％以下であるとより好ましい。
また、例えば遮光膜の主要部分である上記多層膜の窒化クロム系層の厚さは、上記窒化クロム系単層膜の場合と同様、３０ｎｍ以上であることができる。より高い光学濃度の遮光膜（例えば、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）の露光光に対する光学濃度３．３以上）を形成するために、例えばＣｒＯＣ膜を３０ｎｍ以上の膜厚でスパッタ形成した際に微小欠陥が多発することがあるという従来の問題を本発明によって解決することができる。
また、本実施の形態のマスクブランク１０は、上記パターン形成用薄膜２として、上記多層膜の窒化クロム系層の上に、ケイ素および酸素を含有するハードマスク層を備える構成とすることができる。
図２は、本発明に係るマスクブランクの第１の実施の形態の具体的構成例を示す断面概略図である。図２に示すように、基板１上に、パターン形成用薄膜として、窒化クロム系層５とハードマスク層７を順に積層した構造を備えている。
上記窒化クロム系層５の構成については、上述したとおりであるので、ここでは説明を省略する。
上記窒化クロム系層５の構成については、上述したとおりであるので、ここでは説明を省略する。
また、上記ハードマスク層７は、上記窒化クロム系層５に転写パターンを形成する際のエッチングマスクとして機能する。したがって、上記ハードマスク層７は、直下の窒化クロム系層５とエッチング選択性の高い素材であることが必要であり、本実施形態では、ハードマスク層７の素材にケイ素系材料を選択することにより、窒化クロム系層５との高いエッチング選択性を確保することができる。
本実施の形態では、上記ハードマスク層７は、ケイ素および酸素を含有する材料からなり、例えば、ケイ素および酸素からなる材料（ＳｉＯ系材料）、またはこの材料にさらに窒素等の元素を含有する材料（ＳｉＮＯ系材料）が好ましく挙げられる。一方、ハードマスク層７は、タンタルを含有する材料で形成してもよい。この場合におけるタンタルを含有する材料としては、タンタル金属のほか、タンタルに窒素、酸素、ホウ素および炭素から選ばれる一以上の元素を含有させた材料などが挙げられる。たとえば、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＯ、ＴａＯＮ、ＴａＢＮ、ＴａＢＯ、ＴａＢＯＮ、ＴａＣＮ、ＴａＣＯ、ＴａＣＯＮ、ＴａＢＣＮ、ＴａＢＯＣＮ、などが挙げられる。
上記ハードマスク層７の膜厚は特に制約される必要はないが、このハードマスク層７は、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、直下の窒化クロム系層５（遮光膜）をパターニングするときのエッチングマスクとして機能するものであるため、少なくとも直下の窒化クロム系層５のエッチングが完了する前に消失しない程度の膜厚が必要である。一方、ハードマスク層７の膜厚が厚いと、直上のレジストパターンを薄膜化することが困難である。このような観点から、上記ハードマスク層７の膜厚は、例えば２ｎｍ以上１５ｎｍ以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは３ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
また、本実施の形態のマスクブランク１０は、上記パターン形成用薄膜２として、上記多層膜の窒化クロム系層の上に、クロム、酸素および窒素を含有する上層を備える構成とすることができる。
図３は、本発明に係るマスクブランクの第１の実施の形態の他の具体的構成例を示す断面概略図である。図３に示すように、基板１上に、パターン形成用薄膜として、窒化クロム系層５とクロム系材料からなる上層６とハードマスク層７を順に積層した構造を備えている。この構成例では、遮光膜として、窒化クロム系層５とクロム系材料からなる上層６の積層構造を備えている。
上記窒化クロム系層５の構成については、上述したとおりであるので、ここでは説明を省略する。
上記窒化クロム系層５の構成については、上述したとおりであるので、ここでは説明を省略する。
本実施の形態では、上記上層６は、クロム、酸素および窒素を含有する材料からなり、例えば、クロム、酸素および窒素からなる材料（ＣｒＯＮ系材料）、またはこの材料にさらに炭素等の元素を含有する材料（ＣｒＯＣＮ系材料）が好ましく挙げられる。上層６は、クロム、酸素および窒素の他に、炭素、ホウ素、水素等の元素を含有してもよい。
上層６のクロムの含有量は、６０原子％未満であることが好ましく、５５原子％以下であることがより好ましい。上層６のクロムの含有量は、３０原子％以上であることが好ましく、４０原子％以上であることがより好ましい。上層６の酸素の含有量は、１０原子％以上であることが好ましく、１５原子％以上であることがより好ましい。上層６の酸素の含有量は、４０原子％以下であることが好ましく、３０原子％以下であることがより好ましい。上層６の窒素の含有量は、５原子％以上であることが好ましく、７原子％以上であることがより好ましい。上層６の窒素の含有量は、２０原子％以下であることが好ましく１５原子％以下であることがより好ましい。上層６の炭素の含有量は、５原子％以上であることが好ましく、７原子％以上であることがより好ましい。上層６の炭素の含有量は、２０原子％以下であることが好ましく１５原子％以下であることがより好ましい。
上記窒化クロム系層５の上に、クロム系材料からなる上層６を備えることにより、遮光膜の表面反射率を低減（例えばＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）の露光光に対する反射率３５％未満）することができる。このような観点から、上記上層６の膜厚は、例えば２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは３ｎｍ以上７ｎｍ以下である。
なお、図３に示す構成例では、上記のとおり、上層６の上にハードマスク層７を備えているが、上記ハードマスク層７の構成については、上述したとおりであるので、ここでは説明を省略する。
また、本実施の形態のマスクブランク１０は、上記基板１上に、上述のパターン形成用薄膜２を形成することによって製造することができる。このパターン形成用薄膜２は、上述の窒化クロム系単層膜、窒化クロム系層５およびハードマスク層７を含む積層膜、または窒化クロム系層５、クロム系材料からなる上層６、ハードマスク層７等を含む積層膜である。
上記パターン形成用薄膜２を形成する方法についても特に制約される必要はないが、なかでもスパッタリング成膜法が好ましく挙げられる。スパッタリング成膜法によると、均一で膜厚の一定な膜を形成することが出来るので好適である。
上記パターン形成用薄膜２を形成する方法についても特に制約される必要はないが、なかでもスパッタリング成膜法が好ましく挙げられる。スパッタリング成膜法によると、均一で膜厚の一定な膜を形成することが出来るので好適である。
また、本実施の形態のマスクブランク１０は、上記パターン形成用薄膜２の表面に対し、上記基板１の中心を基準とする一辺が１μｍの四角形の内側領域である中央領域２１を設定し、当該中央領域２１で算術平均粗さＳａと最大高さＳｚを測定したとき、Ｓａが１．０ｎｍ以下であり、かつＳｚ／Ｓａが１４以下であることを特徴としている。
ここで、算術平均粗さＳａとは、ＩＳＯ２５１７８で規定されている面粗さを評価するパラメータであり、これまでＩＳＯ４２８７、ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定されていた二次元的な表面性状を表す線粗さのパラメータＲａ（線の算術平均高さ）を三次元（面）に拡張したパラメータである。具体的には、基準領域Ａにおける各測定点の平均面（最小自乗平面等）からの高さの差（Ｚ(x,y)）の絶対値の平均を表わす。計算式は、以下のように表される。
また、最大高さＳｚとは、線粗さのパラメータＲｚ（最大高さ）を三次元（面）に拡張したパラメータであり、基準領域Ａにおける最大山高さＳｐと最大谷深さＳｖの和である。すなわち、以下のように表される。
Ｓｚ＝Ｓｐ＋Ｓｖ
Ｓｚ＝Ｓｐ＋Ｓｖ
ここで、上記最大山高さＳｐと上記最大谷深さＳｖとは、それぞれ線粗さのパラメータＲｐとＲｖを三次元（面）に拡張したパラメータであり、最大山高さＳｐは基準領域Ａにおける山頂部の高さの最大値を、最大谷深さＳｖは基準領域Ａにおける谷底部の深さの最大値を表す。
これらのパラメータＳｚ、Ｓｐ、ＳｖについてもＩＳＯ２５１７８で規定されている。
これらのパラメータＳｚ、Ｓｐ、ＳｖについてもＩＳＯ２５１７８で規定されている。
本発明においては、上記基準領域Ａは、上記パターン形成用薄膜２の表面に対し、上記基板１の中心を基準とする一辺が１μｍの四角形の内側領域である中央領域２１および後述の隣接領域２２をいうものとする（図７参照）。
また、本発明においては、パターン形成用薄膜２の表面に対して１μｍ四方でＡＦＭ測定を行って算出するＳａ、Ｓｚと、Ｓｚ／Ｓａの数値を採用する。
また、本発明においては、パターン形成用薄膜２の表面に対して１μｍ四方でＡＦＭ測定を行って算出するＳａ、Ｓｚと、Ｓｚ／Ｓａの数値を採用する。
前述したように、本発明者の検討の結果、マスクブランクのパターン形成用薄膜（例えば遮光膜）の表面に対し、ＡＦＭで測定した結果、微小欠陥が存在する測定箇所と存在しない測定箇所では、算術平均粗さＳａと、最大高さＳｚと算術平均粗さＳａの比（最大高さＳｚ／算術平均粗さＳａ）の数値に比較的大きな差があることが分かった。そこで、マスクブランクのパターン形成用薄膜上の微小欠陥の有無を規定するパラメータとして、パターン形成用薄膜に対して一辺が１μｍの四角形の領域内でＡＦＭ測定を行って算出するＳａと、Ｓｚ／Ｓａの数値を採用することが好適であると判断した。
本実施の形態のマスクブランク１０は、上記パターン形成用薄膜２の表面に対し、上記基板１の中心を基準とする一辺が１μｍの四角形の内側領域である中央領域２１を設定し、当該中央領域２１で算術平均粗さＳａと最大高さＳｚを測定したとき、Ｓａが１．０ｎｍ以下であり、かつＳｚ／Ｓａが１４以下であることにより、パターン形成用薄膜表面の微小欠陥の少ないマスクブランクである。また、Ｓｚ／Ｓａは１２以下であることが特に好ましく、Ｓａは０．６以下であることが特に好ましい。
したがって、前述のような波長１９３ｎｍの検査光を用いた最先端の欠陥検査機でマスクブランクの欠陥検査を行うときに例えば検査途中で終了（オーバーフロー）してしまうような問題を生じることがない。
したがって、前述のような波長１９３ｎｍの検査光を用いた最先端の欠陥検査機でマスクブランクの欠陥検査を行うときに例えば検査途中で終了（オーバーフロー）してしまうような問題を生じることがない。
なお、本発明では、上記パターン形成用薄膜２の表面に対し、上記基板１の中心を基準とする一辺が１μｍの四角形の内側領域である中央領域２１を設定し、当該中央領域２１で算術平均粗さＳａと最大高さＳｚを測定したとき、Ｓａと、Ｓｚ／Ｓａの数値を規定している。本発明者の検討によれば、パターン形成用薄膜のパターン形成領域（例えば一辺が６インチの四角形のマスクブランクでは、パターン形成領域は１３２ｎｍ×１３２ｎｍである。）内で微小欠陥が多発している場合、パターン形成用薄膜の中央領域２１にも微小欠陥が存在している確率がかなり高いという知見を得た。したがって、パターン形成用薄膜の上記中央領域２１で微小欠陥が少ないことと、パターン形成用薄膜の少なくともパターン形成領域での微小欠陥の個数が欠陥検査を行うときに悪影響を与えない個数（例えば１００個以下）になることの間には相関がある。以上のことから、本発明では、上記の中央領域２１で測定したときのＳａと、Ｓｚ／Ｓａの数値を規定している。
パターン形成用薄膜２の窒化クロム系単層膜に微小欠陥が発生した場合、その上にハードマスク層７を形成しても、ハードマスク層７の表面にその窒化クロム系単層膜の微小欠陥に起因する微小欠陥が発生する。また、パターン形成用薄膜２の窒化クロム系単層膜に微小欠陥が発生した場合、その上に上層６やハードマスク層７を形成しても、上層６やハードマスク層７の表面にその窒化クロム系単層膜の微小欠陥に起因する欠陥が発生する。このためパターン形成用薄膜２の最上層である上層６やハードマスク層７の表面に対して、一辺が１μｍの四角形の領域内でＡＦＭ測定を行って算出されたＳａとＳｚ／Ｓａは、窒化クロム系単層膜や窒化クロム系層５の表面の微小欠陥を判断する指標として用いることができる。
また、図７に示すように、本発明では、上記パターン形成用薄膜２の表面に対し、上記中央領域２１を囲みその外周（４つの辺と４つのコーナーを含む）に接するように、一辺が１μｍの四角形の内側領域である隣接領域２２を８か所設定し、全ての前記隣接領域２２で算術平均粗さＳａと最大高さＳｚをそれぞれ測定したとき、全てのＳａが１．０ｎｍ以下であり、かつ全てのＳｚ／Ｓａが１４以下であることがより好ましい。また、全てのＳｚ／Ｓａは１２以下であることが特に好ましく、全てのＳａは０．６以下であることが特に好ましい。８つの隣接領域２２のそれぞれは、互いに重なる領域を有さず、中央領域２１の外周の全てが８つの隣接領域２２によって囲まれる。すなわち、８つの隣接領域２２のうち４つの隣接領域が有する一辺のそれぞれは、中央領域２１が有する４つの辺のそれぞれに対応する。さらに、他の４つの隣接領域が有する１つのコーナーのそれぞれは、中央領域２１が有する４つのコーナーのそれぞれに接する。それぞれの隣接領域２２は、中央領域２１の一辺に対応する辺を除いて、隣接する２つの隣接領域２２のそれぞれが有する１つの辺にそれぞれ対応する２つの辺を有する。
上記の隣接領域２２においても全てのＳａが１．０ｎｍ以下であり、かつ全てのＳｚ／Ｓａが１４以下であるマスクブランクとすることにより、パターン形成用薄膜表面の微小欠陥の少ないことに係る信頼性がより高まる。
上記の隣接領域２２においても全てのＳａが１．０ｎｍ以下であり、かつ全てのＳｚ／Ｓａが１４以下であるマスクブランクとすることにより、パターン形成用薄膜表面の微小欠陥の少ないことに係る信頼性がより高まる。
また、本発明では、上記中央領域２１の最大高さＳｚは１０ｎｍ以下であることが好ましい。上記の中央領域２１で測定したときのＳｚ／Ｓａが１４以下であり、かつ最大高さＳｚが１０ｎｍ以下であるマスクブランクとすることにより、パターン形成用薄膜表面の微小欠陥の少ないことに係る信頼性がより高まる。さらに、全ての前記隣接領域２２においても、最大高さＳｚは１０ｎｍ以下であることがより好ましい。
また、本発明では、上記中央領域２１の二乗平均平方根粗さＳｑは１．０ｎｍ以下であることが好ましい。ここで、二乗平均平方根粗さＳｑとは、上記ＳａやＳｚと同様にＩＳＯ２５１７８で規定されている面粗さを評価するパラメータであり、これまでＩＳＯ４２８７、ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定されていた二次元的な表面性状を表す線粗さのパラメータＲｑ（線の二乗平均平方根粗さ）を三次元（面）に拡張したパラメータである。計算式は、以下のように表される。
上記中央領域２１の二乗平均平方根粗さＳｑは１．０ｎｍ以下であることにより、このパターン形成用薄膜をパターニングしたときのパターン側壁のＬＥＲ（Line Edge Roughness）がより良好になる。二乗平均平方根粗さＳｑは０．８ｎｍ以下であるとより好ましい。さらに、全ての前記隣接領域２２においても、二乗平均平方根粗さＳｑは１．０ｎｍ以下であることが好ましく、０．８ｎｍ以下であることがより好ましい。
また、本実施の形態のマスクブランク１０は、上記パターン形成用薄膜２の表面に対し、波長１９３ｎｍの検査光を用いた欠陥検査装置によって欠陥検査を行い、一辺が１３２ｍｍの四角形の内側領域であるパターン形成領域の凸状欠陥の分布を取得したとき、当該パターン形成領域内に高さが１０ｎｍ以下の凸状欠陥である微小欠陥が存在しており、当該パターン形成領域内に存在する上記微小欠陥の存在数は１００個以下である。すなわち、パターン形成用薄膜２の少なくともパターン形成領域での微小欠陥の個数が欠陥検査を行うときに悪影響を与えない個数である。
たとえば具体的には、マスクブランクのパターン形成用薄膜（遮光膜またはハードマスク膜など）の表面に対して、前述のような波長１９３ｎｍの検査光を用いた欠陥検査機で欠陥検査を行い、欠陥の座標マップを取得し、欠陥が存在する箇所の全て（明らかに従来の異物欠陥や凹欠陥は除いて）に対してＡＦＭでその欠陥の高さを測定し、微小欠陥の個数をカウントすればよい。
［第２の実施の形態］
図４は、本発明に係るマスクブランクの第２の実施の形態を示す断面概略図である。図４に示されるとおり、本発明の第２の実施の形態に係るマスクブランク３０は、上記基板１と上記パターン形成用薄膜２の間に、位相シフト膜８を備える構造のマスクブランクである。
図４は、本発明に係るマスクブランクの第２の実施の形態を示す断面概略図である。図４に示されるとおり、本発明の第２の実施の形態に係るマスクブランク３０は、上記基板１と上記パターン形成用薄膜２の間に、位相シフト膜８を備える構造のマスクブランクである。
上記位相シフト膜８は、たとえば、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）の露光光を８％以上の透過率で透過させる機能と、上記位相シフト膜８を透過した上記露光光に対して位相シフト膜８の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した上記露光光との間で１５０度以上２１０度以下の位相差を生じさせる機能とを有する膜である。このような機能を有する位相シフト膜８を備える上記マスクブランク３０は、ハーフトーン型位相シフトマスク製造用のマスクブランクである。８％以上という比較的透過率が高い位相シフト膜の上に設ける遮光膜は、露光光に対する高い光学濃度が求められる。このため、パターン形成用薄膜２に上記の窒化クロム系単層膜や窒化クロム系層５を適用することによって得られる効果は大きい。
本実施の形態のマスクブランク３０では、上記位相シフト膜８は、例えばケイ素を含有する材料から形成されるが、本実施形態に適用される上記位相シフト膜８の構成は特に限定される必要はなく、例えば従来から使用されている位相シフトマスクにおける位相シフト膜の構成を適用することができる。
上記位相シフト膜８は、例えばケイ素を含有する材料、遷移金属とケイ素を含有する材料のほか、膜の光学特性（光透過率、位相差など）、物性（エッチングレート、他の膜（層）とのエッチング選択性など）等を改良するために、さらに窒素、酸素及び炭素のうち少なくとも１つの元素を含む材料で形成される。
上記位相シフト膜８は、例えばケイ素を含有する材料、遷移金属とケイ素を含有する材料のほか、膜の光学特性（光透過率、位相差など）、物性（エッチングレート、他の膜（層）とのエッチング選択性など）等を改良するために、さらに窒素、酸素及び炭素のうち少なくとも１つの元素を含む材料で形成される。
上記ケイ素を含有する材料としては、具体的には、ケイ素の窒化物、酸化物、炭化物、酸窒化物（酸化窒化物）、炭酸化物（炭化酸化物）、あるいは炭酸窒化物（炭化酸化窒化物）を含む材料が好適である。
また、上記遷移金属とケイ素を含有する材料としては、具体的には、遷移金属及びケイ素からなる遷移金属シリサイド、または遷移金属シリサイドの窒化物、酸化物、炭化物、酸窒化物、炭酸化物、あるいは炭酸窒化物を含む材料が好適である。遷移金属には、モリブデン、タンタル、タングステン、チタン、クロム、ハフニウム、ニッケル、バナジウム、ジルコニウム、ルテニウム、ロジウム、ニオブ等が適用可能である。この中でも特にモリブデンが好適である。
また、上記遷移金属とケイ素を含有する材料としては、具体的には、遷移金属及びケイ素からなる遷移金属シリサイド、または遷移金属シリサイドの窒化物、酸化物、炭化物、酸窒化物、炭酸化物、あるいは炭酸窒化物を含む材料が好適である。遷移金属には、モリブデン、タンタル、タングステン、チタン、クロム、ハフニウム、ニッケル、バナジウム、ジルコニウム、ルテニウム、ロジウム、ニオブ等が適用可能である。この中でも特にモリブデンが好適である。
また、上記位相シフト膜８は、単層構造、あるいは、低透過率層と高透過率層とからなる積層構造のいずれにも適用することができる。
上記位相シフト膜８の好ましい膜厚は、材質によっても異なるが、特に位相シフト機能、露光光透過率の観点から適宜調整されることが望ましい。通常は、たとえば１００ｎｍ以下、さらに好ましくは８０ｎｍ以下の範囲である。上記位相シフト膜８を形成する方法についても特に制約される必要はないが、スパッタリング成膜法が好ましく挙げられる。
上記位相シフト膜８の好ましい膜厚は、材質によっても異なるが、特に位相シフト機能、露光光透過率の観点から適宜調整されることが望ましい。通常は、たとえば１００ｎｍ以下、さらに好ましくは８０ｎｍ以下の範囲である。上記位相シフト膜８を形成する方法についても特に制約される必要はないが、スパッタリング成膜法が好ましく挙げられる。
なお、本実施の形態のマスクブランク３０における上記基板１、上記パターン形成用薄膜２の詳細については、上述の第１の実施の形態の場合と同様であるので、ここでは重複説明を省略する。
また、本実施の形態のマスクブランク３０における上記パターン形成用薄膜２を形成する方法についても、第１の実施形態の場合と同様、スパッタリング成膜法が好適である。また、パターン形成用薄膜２を構成する前述の窒化クロム系単層膜、または窒化クロム系層５、クロム系材料からなる上層６、ハードマスク層７等を含む積層膜の各膜の膜厚についても第１の実施の形態の場合と同様である。
本実施の形態のマスクブランク３０においては、上記位相シフト膜８と上記パターン形成用薄膜２の積層構造において、例えばＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）の露光光に対する光学濃度（ＯＤ）は、３．３以上であることが好ましい。
本実施の形態のマスクブランク３０においても、上記パターン形成用薄膜２の表面に対し、上記基板１の中心を基準とする一辺が１μｍの四角形の内側領域である中央領域２１を設定し、当該中央領域２１で算術平均粗さＳａと最大高さＳｚを測定したとき、Ｓａが１．０ｎｍ以下であり、かつＳｚ／Ｓａが１４以下であることを特徴としている。
本実施の形態のマスクブランク３０は、上記パターン形成用薄膜２の表面に対し、上記基板１の中心を基準とする一辺が１μｍの四角形の内側領域である中央領域２１を設定し、当該中央領域２１で算術平均粗さＳａと最大高さＳｚを測定したとき、Ｓａが１．０ｎｍ以下であり、かつＳｚ／Ｓａが１４以下であることにより、パターン形成用薄膜表面の微小欠陥の少ないマスクブランクである。また、Ｓｚ／Ｓａが１２以下であることが特に好ましく、Ｓａは０．６ｎｍ以下であることが特に好ましい。
また、本実施の形態についても、上記パターン形成用薄膜２の表面に対し、上記中央領域２１の外周に接するように、一辺が１μｍの四角形の内側領域である隣接領域２２を８か所設定し、全ての前記隣接領域２２で算術平均粗さＳａと最大高さＳｚをそれぞれ測定したとき、全てのＳａが１．０ｎｍ以下であり、かつ全てのＳｚ／Ｓａが１４以下であることがより好ましい。また、全てのＳｚ／Ｓａは１２以下であることが特に好ましく、全てのＳａは０．６ｎｍ以下であることが特に好ましい。
上記の８個の隣接領域２２においても全てのＳａが１．０ｎｍ以下であり、かつ全てのＳｚ／Ｓａが１４以下であるマスクブランクとすることにより、パターン形成用薄膜表面の微小欠陥の少ないことに係る信頼性がより高まる。
上記の８個の隣接領域２２においても全てのＳａが１．０ｎｍ以下であり、かつ全てのＳｚ／Ｓａが１４以下であるマスクブランクとすることにより、パターン形成用薄膜表面の微小欠陥の少ないことに係る信頼性がより高まる。
また、本実施の形態についても、上記中央領域２１の最大高さＳｚは１０ｎｍ以下であることが好ましい。上記の中央領域２１で測定したときのＳｚ／Ｓａが１４以下であり、かつ最大高さＳｚが１０ｎｍ以下であるマスクブランクとすることにより、パターン形成用薄膜表面の微小欠陥の少ないことに係る信頼性がより高まる。さらに、全ての上記隣接領域２２においても、最大高さＳｚは１０ｎｍ以下であることがより好ましい。
また、本実施の形態についても、上記中央領域２１の二乗平均平方根粗さＳｑは１．０ｎｍ以下であることが好ましい。上記中央領域２１の二乗平均平方根粗さＳｑは１．０ｎｍ以下であることにより、このパターン形成用薄膜をパターニングしたときのパターン側壁のＬＥＲ（Line Edge Roughness）がより良好になる。上記中央領域２１の二乗平均平方根粗さＳｑは０．８ｎｍ以下であるとより好ましい。さらに、全ての前記隣接領域２２においても、二乗平均平方根粗さＳｑは１．０ｎｍ以下であることが好ましく、０．８ｎｍ以下であることがより好ましい。
また、本実施の形態のマスクブランク３０についても、上記パターン形成用薄膜２の表面に対し、波長１９３ｎｍの検査光を用いた欠陥検査装置によって欠陥検査を行い、一辺が１３２ｍｍの四角形の内側領域であるパターン形成領域の凸状欠陥の分布を取得したとき、当該パターン形成領域内に高さが１０ｎｍ以下の凸状欠陥である微小欠陥が存在しており、当該パターン形成領域内に存在する上記微小欠陥の存在数は１００個以下である。すなわち、パターン形成用薄膜２の少なくともパターン形成領域での微小欠陥の個数が欠陥検査を行うときに悪影響を与えない個数である。
［転写用マスクの製造方法］
本発明は、上記の本発明に係るマスクブランクから作製される転写用マスクの製造方法についても提供するものである。
図５は、前述した第１の実施の形態のマスクブランク１０を用いた転写用マスクの製造工程を示す断面概略図であり、転写パターンを有するレジスト膜をマスクとするドライエッチングにより、上記パターン形成用薄膜２に転写パターンを形成する工程を少なくとも有する。
本発明は、上記の本発明に係るマスクブランクから作製される転写用マスクの製造方法についても提供するものである。
図５は、前述した第１の実施の形態のマスクブランク１０を用いた転写用マスクの製造工程を示す断面概略図であり、転写パターンを有するレジスト膜をマスクとするドライエッチングにより、上記パターン形成用薄膜２に転写パターンを形成する工程を少なくとも有する。
マスクブランク１０の表面に、例えばスピンコート法で電子線描画用のレジスト膜３を所定の膜厚で形成する。このレジスト膜に対して、所定のパターンを電子線描画し、描画後、現像することにより、所定のレジスト膜パターン３ａを形成する（図５（ａ）～（ｃ）参照）。このレジスト膜パターン３ａは最終的な転写パターンとなる所望のデバイスパターンを有する。
次に、上記レジスト膜パターン３ａをマスクとして、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いたドライエッチングにより、主要部分がクロム系材料からなるパターン形成用薄膜２（遮光膜）に転写パターン２ａを形成する（図５（ｄ）参照）。
残存する上記レジスト膜パターン３ａを除去して、基板１上に転写パターンとなるパターン形成用薄膜（遮光膜）の微細パターン２ａを備えたバイナリ型の転写用マスク２０が出来上がる（図５（ｅ）参照）。
このように、パターン形成用薄膜表面の微小欠陥の少ないマスクブランク１０を用いることにより、高精度の微細な転写パターンが形成された転写用マスク２０を製造することができる。
このように、パターン形成用薄膜表面の微小欠陥の少ないマスクブランク１０を用いることにより、高精度の微細な転写パターンが形成された転写用マスク２０を製造することができる。
なお、上記パターン形成用薄膜２に前記のケイ素系材料からなるハードマスク層７を備える場合、上記レジスト膜パターン３ａをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、ハードマスク層７に転写パターンを形成する工程が含まれる。そして、この転写パターンを有するハードマスク層７をマスクとするドライエッチングにより、クロム系材料からなるパターン形成用薄膜中のクロム系遮光膜に転写パターンを形成する。
また、図６は、前述した第２の実施の形態のマスクブランク３０を用いた転写用マスクの製造工程を示す断面概略図であり、転写パターンを有するレジスト膜をマスクとするドライエッチングにより、上記パターン形成用薄膜２に転写パターンを形成する工程と、転写パターンを有するパターン形成用薄膜２をマスクとするドライエッチングにより、上記位相シフト膜８に転写パターンを形成する工程を少なくとも有する。
まず、マスクブランク３０の表面に、例えばスピンコート法で電子線描画用のレジスト膜を所定の膜厚で形成する。このレジスト膜に対して、所定のパターンを電子線描画し、描画後、現像することにより、所定のレジスト膜パターン９ａを形成する（図６（ａ）参照）。このレジスト膜パターン９ａは最終的な転写パターンとなる位相シフト膜８に形成されるべき所望のデバイスパターンを有する。
次に、上記レジスト膜パターン９ａをマスクとして、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いたドライエッチングにより、主要部分がクロム系材料からなるパターン形成用薄膜２（遮光膜）に転写パターン２ａを形成する（図６（ｂ）参照）。
次に、上記パターン形成用薄膜２に形成された転写パターン２ａをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、ケイ素系材料からなる位相シフト膜８に、転写パターン８ａを形成する（図６（ｃ）参照）。
次に、上記の転写パターン２ａおよび転写パターン８ａが形成されたマスクブランクの全面に上記と同様のレジスト膜を形成し、このレジスト膜に対して、所定の遮光パターン（例えば遮光帯パターン）を描画し、描画後、現像することにより、上記転写パターン２ａ上に、所定の遮光パターンを有するレジスト膜パターン９ｂを形成する（図６（ｄ）参照）。
次に、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いたドライエッチングにより、上記レジストパターン９ｂをマスクとして、上記パターン形成用薄膜２に上記遮光パターンを有するパターン２ｂを形成する（図６（ｅ）参照）。
以上のようにして、基板１上に転写パターンとなる位相シフト膜８の微細パターン８ａおよび外周領域の遮光パターン（遮光帯パターン）２ｂを備えたハーフトーン型位相シフトマスク（転写用マスク）４０が出来上がる（図６（ｅ）参照）。
なお、上述の製造工程においても、上記パターン形成用薄膜２上に前記のケイ素系材料からなるハードマスク層７を備える場合、上記レジスト膜パターン９ａをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、ハードマスク層７に転写パターンを形成する工程が含まれる。そして、この転写パターンを有するハードマスク層７をマスクとするドライエッチングにより、クロム系材料からなるパターン形成用薄膜中のクロム系遮光膜に上記転写パターン２ａを形成する。
このように、パターン形成用薄膜表面の微小欠陥の少ないマスクブランク３０を用いることにより、高精度の微細な転写パターンが形成された転写用マスク（ハーフトーン型位相シフトマスク）４０を製造することができる。
［半導体デバイスの製造方法］
本発明は、上述の転写用マスクの製造方法により製造される転写用マスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備える半導体デバイスの製造方法についても提供する。
本発明は、上述の転写用マスクの製造方法により製造される転写用マスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備える半導体デバイスの製造方法についても提供する。
すなわち、たとえば前述の第１の実施の形態のマスクブランク１０から製造される転写用マスク２０、または前述の第２の実施の形態のマスクブランク３０から製造される転写用マスク４０を用いて、リソグラフィー法により当該転写用マスクの転写パターンを半導体基板上のレジスト膜に露光転写する工程を備える半導体デバイスの製造方法によれば、パターン精度の優れたデバイスパターンが形成された高品質の半導体デバイスを製造することができる。
以下、実施例により、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
本実施例は、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを露光光として用いる転写用マスクの製造に使用するマスクブランク３０に関するものである。
本実施例に使用するマスクブランク３０は、透光性基板１上に、位相シフト膜８、およびパターン形成用薄膜２として、窒化クロム系層５、クロム系材料からなる上層６及びハードマスク層７をこの順に積層した構造のものである（前述の図４及び図３を参照。符号は図面中の符号と対応。）。本実施例では、上記窒化クロム系層５とクロム系材料からなる上層６の積層によって遮光膜を構成している。
このマスクブランク３０は、以下のようにして作製した。
（実施例１）
本実施例は、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを露光光として用いる転写用マスクの製造に使用するマスクブランク３０に関するものである。
本実施例に使用するマスクブランク３０は、透光性基板１上に、位相シフト膜８、およびパターン形成用薄膜２として、窒化クロム系層５、クロム系材料からなる上層６及びハードマスク層７をこの順に積層した構造のものである（前述の図４及び図３を参照。符号は図面中の符号と対応。）。本実施例では、上記窒化クロム系層５とクロム系材料からなる上層６の積層によって遮光膜を構成している。
このマスクブランク３０は、以下のようにして作製した。
合成石英ガラスからなる透光性基板１（大きさ約１５２ｍｍ×１５２ｍｍ×厚み約６．３５ｍｍ）を準備した。この透光性基板１は、主表面及び端面が所定の表面粗さ（例えば主表面は、二乗平均平方根粗さＲｑで０．２ｎｍ以下）に研磨されている。
まず、枚葉式ＤＣスパッタリング装置内に、上記透光性基板１を設置し、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）との混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝８原子％：９２原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）およびヘリウム（Ｈｅ）の混合ガスをスパッタリングガスとし、ＤＣスパッタリングにより、上記透光性基板１の表面に、モリブデン、ケイ素、酸素および窒素を含有するＭｏＳｉＯＮ膜（Ｍｏ：１０原子％、Ｓｉ：４５原子％、Ｏ：５原子％、Ｎ：４０原子％）からなる位相シフト膜８を６８ｎｍの厚さで形成した。
次に、スパッタリング装置から上記位相シフト膜８を形成した透光性基板１を取り出し、上記透光性基板上の位相シフト膜８に対し、大気中での加熱処理を行った。この加熱処理は、４５０℃で３０分間行った。この加熱処理後の位相シフト膜８に対し、位相シフト量測定装置を使用してＡｒＦエキシマレーザーの波長（１９３ｎｍ）における透過率と位相シフト量を測定した結果、透過率は８．９％、位相シフト量は１７５．２度であった。
次に、上記位相シフト膜８を形成した透光性基板１を再びスパッタリング装置内に導入し、クロムからなるターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）およびヘリウム（Ｈｅ）の混合ガス（流量比 Ａｒ：Ｎ２：Ｈｅ＝１５：１０：３０、圧力０．２Ｐａ）をスパッタリングガスとし、ＤＣスパッタリングにより、上記位相シフト膜８の上に、クロムおよび窒素を含有するＣｒＮ膜（Ｃｒ：８６原子％、Ｎ：１４原子％）からなる窒化クロム系層５を４３ｎｍの厚さで形成した。続いて、上記と同じクロムターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素（Ｎ２）およびヘリウム（Ｈｅ）の混合ガス（流量比 Ａｒ：ＣＯ２：Ｎ２：Ｈｅ＝１６：３０：１０：３０、圧力０．２Ｐａ）をスパッタリングガスとし、ＤＣスパッタリングにより、上記窒化クロム系層５の上に、クロム、酸素、炭素および窒素を含有するＣｒＯＣＮ膜（Ｃｒ：５５原子％、Ｏ：２４原子％、Ｃ：１１原子％、Ｎ：１０原子％）からなる遮光膜の上層６を６ｎｍの厚さで形成した。こうして、合計の厚さが４９ｎｍの二層構造のクロム系遮光膜を形成した。
上記位相シフト膜８と上記遮光膜（上記窒化クロム系層５と上層６の積層）の積層構造におけるＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）の露光光に対する光学濃度は、３．５であった。
次に、枚葉式ＤＣスパッタリング装置内に、上記遮光膜までを形成した透光性基板１を設置し、ケイ素（Ｓｉ）からなるターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）、酸素（Ｏ２）および窒素（Ｎ２）の混合ガスをスパッタリングガスとし、ＤＣスパッタリングにより、上記上層６の上に、ケイ素、酸素および窒素を含有するＳｉＯＮ膜（Ｓｉ：３４原子％、Ｏ：６０原子％、Ｎ：６原子％）からなるハードマスク層７を厚さ８ｎｍで形成した。
以上のようにして、本実施例のマスクブランク３０を作製した。
以上のようにして、本実施例のマスクブランク３０を作製した。
本実施例のマスクブランク３０の表面、すなわち上記ハードマスク層７の表面に対し、上記基板１の中心を基準とする一辺が１μｍの四角形の内側領域である中央領域２１を設定し、当該中央領域２１でＡＦＭ測定を行い、その測定結果から、Ｓａ、Ｓｚと、Ｓｚ／Ｓａの数値を算出した。その結果、本実施例のマスクブランクでは、Ｓａ＝０．５９４ｎｍ、Ｓｚ＝６．７１ｎｍ、Ｓｚ／Ｓａ＝１１．３０であった。また、上記中央領域２１での二乗平均平方根粗さＳｑ＝０．７５ｎｍであった。
また、本実施例のマスクブランク３０の上記ハードマスク層７の表面に対し、上記の中央領域２１の外周に接するように、一辺が１μｍの四角形の内側領域である隣接領域２２を８か所設定し、当該隣接領域２２でＡＦＭ測定を行い、全ての隣接領域２２でＳａとＳｚをそれぞれ測定した結果、全ての隣接領域２２でＳａが１．０ｎｍ以下であり、かつ全てのＳｚ／Ｓａが１４以下であることを確認した。
また、本実施例のマスクブランク３０の表面に対し、波長１９３ｎｍの検査光を用いた欠陥検査装置Ｔｅｒｏｎ（ＫＬＡ社製）によって欠陥検査を行い、一辺が１３２ｍｍの四角形の内側領域であるパターン形成領域の凸状欠陥の分布（欠陥の座標マップ）を取得した。そして、欠陥が存在する箇所の全て（明らかに異物欠陥や凹欠陥は除いて）に対してＡＦＭでその欠陥の高さを測定し、パターン形成領域内の高さが１０ｎｍ以下の凸状欠陥である微小欠陥の個数をカウントした結果、本実施例のマスクブランク３０では、パターン形成領域内に存在する上記微小欠陥の個数は２個であった。
以上のことから、本実施例のマスクブランク３０は、上記中央領域２１でＳａが１．０ｎｍ以下であり、かつＳｚ／Ｓａが１４以下であることにより、表面の微小欠陥の少ないマスクブランクであることが分かった。
次に、上記マスクブランク３０を用いて、前述の図６に示される製造工程に準じて、転写用マスクを製造した。
まず、上記マスクブランク３０の上面に、スピン塗布法によって、電子線描画用の化学増幅型レジスト（富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製 ＰＲＬ００９）を塗布し、所定のベーク処理を行って、膜厚８０ｎｍのレジスト膜を形成した。次に、電子線描画機を用いて、上記レジスト膜に対して所定のデバイスパターン（位相シフト膜８に形成すべき転写パターンに対応するパターン）を描画した後、レジスト膜を現像してレジストパターン９ａを形成した。
まず、上記マスクブランク３０の上面に、スピン塗布法によって、電子線描画用の化学増幅型レジスト（富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製 ＰＲＬ００９）を塗布し、所定のベーク処理を行って、膜厚８０ｎｍのレジスト膜を形成した。次に、電子線描画機を用いて、上記レジスト膜に対して所定のデバイスパターン（位相シフト膜８に形成すべき転写パターンに対応するパターン）を描画した後、レジスト膜を現像してレジストパターン９ａを形成した。
次に、上記レジスト膜パターン９ａをマスクとし、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、ハードマスク層７に転写パターンを形成した。
次に、残存する上記レジスト膜パターン９ａを除去した後、上記ハードマスク層７に形成された転写パターンをマスクとし、塩素ガス（Ｃｌ２）と酸素ガス（Ｏ２）との混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２＝１３：１（流量比））を用いたドライエッチングにより、ＣｒＮ（窒化クロム系層５）とＣｒＯＣＮ（上層６）の二層構造の遮光膜のドライエッチングを連続して行い、遮光膜に転写パターンを形成した。
次に、フッ素系ガス（ＳＦ６）を用いたドライエッチングにより、上記二層構造の遮光膜に形成された転写パターンをマスクとして、位相シフト膜８に転写パターン（位相シフト膜パターン８ａ）を形成した。
次に、上記遮光膜のパターンおよび位相シフト膜のパターンが形成されたマスクブランクの全面に上記と同様のレジスト膜を形成し、このレジスト膜に対して、所定の遮光パターン（遮光帯パターン）を描画し、描画後、現像することにより、上記遮光膜のパターン上に、所定の遮光パターンを有するレジスト膜パターン９ｂを形成した。
次に、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いたドライエッチングにより、上記レジストパターン９ｂをマスクとして、上記の二層構造の遮光膜に上記遮光パターンを有するパターン（図６中のパターン２ｂに相当）を形成した。
以上のようにして、透光性基板１上に転写パターンとなる位相シフト膜のパターン８ａおよび外周領域の遮光パターン（遮光帯パターン）を備えたハーフトーン型位相シフトマスク（転写用マスク）４０を完成した（図６（ｅ）参照）。
得られた上記位相シフトマスク４０に対してマスク検査装置によってマスクパターンの検査を行った結果、設計値から許容範囲内で位相シフト膜の微細パターンが形成されていることが確認できた。
さらに、この位相シフトマスク４０に対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したときにおける露光転写像のシミュレーションを行い、このシミュレーションで得られた露光転写像を検証したところ、設計仕様を十分に満たしていた。従って、実施例１のマスクブランク３０から製造された位相シフトマスク４０は、半導体デバイス上のレジスト膜に対して高精度で露光転写を行うことが可能である。
（実施例２）
本実施例は、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを露光光として用いる転写用マスクの製造に使用するマスクブランク３０に関するものである。
本実施例に使用するマスクブランク３０は、透光性基板１上に、位相シフト膜８、およびパターン形成用薄膜２として、窒化クロム系層５及びハードマスク層７をこの順に積層した構造のものである（前述の図４及び図２を参照。符号は図面中の符号と対応。）。本実施例では、単層の上記窒化クロム系層５によって遮光膜を構成している。
このマスクブランク３０は、以下のようにして作製した。
本実施例は、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを露光光として用いる転写用マスクの製造に使用するマスクブランク３０に関するものである。
本実施例に使用するマスクブランク３０は、透光性基板１上に、位相シフト膜８、およびパターン形成用薄膜２として、窒化クロム系層５及びハードマスク層７をこの順に積層した構造のものである（前述の図４及び図２を参照。符号は図面中の符号と対応。）。本実施例では、単層の上記窒化クロム系層５によって遮光膜を構成している。
このマスクブランク３０は、以下のようにして作製した。
まず、実施例１と同様にして準備した透光性基板１（合成石英基板）を枚葉式ＤＣスパッタリング装置内に設置し、実施例１と同様の位相シフト膜８を形成した。
次に、上記位相シフト膜８を形成した透光性基板１を再びスパッタリング装置内に導入し、クロムからなるターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）およびヘリウム（Ｈｅ）の混合ガス（流量比 Ａｒ：Ｎ２：Ｈｅ＝３０：５：５０、圧力０．３Ｐａ）をスパッタリングガスとし、ＤＣスパッタリングにより、上記位相シフト膜８の上に、クロムおよび窒素を含有するＣｒＮ膜（Ｃｒ：９４原子％、Ｎ：６原子％）からなる窒化クロム系層５を４８ｎｍの厚さで形成した。こうして、単層のクロム系遮光膜を形成した。
上記位相シフト膜８と上記遮光膜（上記窒化クロム系層５）の積層構造におけるＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）の露光光に対する光学濃度は、３．６であった。
次に、枚葉式ＤＣスパッタリング装置内に、上記遮光膜までを形成した透光性基板１を設置し、実施例１と同様に、ＳｉＯＮ膜からなるハードマスク層７を形成した。
以上のようにして、本実施例のマスクブランク３０を作製した。
以上のようにして、本実施例のマスクブランク３０を作製した。
本実施例のマスクブランク３０の表面、すなわち上記ハードマスク層７の表面に対し、上記基板１の中心を基準とする一辺が１μｍの四角形の内側領域である中央領域２１を設定し、当該中央領域２１でＡＦＭ測定を行い、その測定結果から、Ｓａ、Ｓｚと、Ｓｚ／Ｓａの数値を算出した。その結果、本実施例のマスクブランクでは、Ｓａ＝０．４６２ｎｍ、Ｓｚ＝６．２２ｎｍ、Ｓｚ／Ｓａ＝１３．４６であった。また、上記中央領域２１での二乗平均平方根粗さＳｑ＝０．５９２ｎｍであった。
また、本実施例のマスクブランク３０の上記ハードマスク層７の表面に対し、上記の中央領域２１の外周に接するように、一辺が１μｍの四角形の内側領域である隣接領域２２を８か所設定し、当該隣接領域２２でＡＦＭ測定を行い、全ての隣接領域２２でＳａとＳｚをそれぞれ測定した結果、全ての隣接領域２２でＳａが１．０ｎｍ以下であり、かつ全てのＳｚ／Ｓａが１４以下であることを確認した。
また、本実施例のマスクブランク３０の表面に対し、波長１９３ｎｍの検査光を用いた欠陥検査装置Ｔｅｒｏｎ（ＫＬＡ社製）によって欠陥検査を行い、一辺が１３２ｍｍの四角形の内側領域であるパターン形成領域の凸状欠陥の分布（欠陥の座標マップ）を取得した。そして、欠陥が存在する箇所の全て（明らかに異物欠陥や凹欠陥は除いて）に対してＡＦＭでその欠陥の高さを測定し、パターン形成領域内の高さが１０ｎｍ以下の凸状欠陥である微小欠陥の個数をカウントした結果、本実施例のマスクブランク３０では、パターン形成領域内に存在する上記微小欠陥の個数は、７２個であった。
以上のことから、本実施例のマスクブランク３０についても、上記中央領域２１でＳａが１．０ｎｍ以下であり、かつＳｚ／Ｓａが１４以下であることにより、表面の微小欠陥の少ないマスクブランクであることが分かった。
上述の実施例１の結果もあわせて考慮すると、マスクブランクのパターン形成用薄膜の上記中央領域２１でＳａが１．０ｎｍ以下であり、かつ全てのＳｚ／Ｓａが１４以下であることにより、パターン形成用薄膜の少なくともパターン形成領域での微小欠陥の少ない（欠陥検査を行うときに悪影響を与えない個数、例えば１００個以下）マスクブランクであることを担保できることが分かった。
上述の実施例１の結果もあわせて考慮すると、マスクブランクのパターン形成用薄膜の上記中央領域２１でＳａが１．０ｎｍ以下であり、かつ全てのＳｚ／Ｓａが１４以下であることにより、パターン形成用薄膜の少なくともパターン形成領域での微小欠陥の少ない（欠陥検査を行うときに悪影響を与えない個数、例えば１００個以下）マスクブランクであることを担保できることが分かった。
次に、上記マスクブランク３０を用いて、実施例１と同様のプロセスによって、転写用マスクを製造した。
まず、上記マスクブランク３０の上面に、スピン塗布法によって、電子線描画用の化学増幅型レジスト（富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製 ＰＲＬ００９）を塗布し、所定のベーク処理を行って、膜厚８０ｎｍのレジスト膜を形成した。次に、電子線描画機を用いて、上記レジスト膜に対して所定のデバイスパターン（位相シフト膜８に形成すべき転写パターンに対応するパターン）を描画した後、レジスト膜を現像してレジストパターン９ａを形成した。
まず、上記マスクブランク３０の上面に、スピン塗布法によって、電子線描画用の化学増幅型レジスト（富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製 ＰＲＬ００９）を塗布し、所定のベーク処理を行って、膜厚８０ｎｍのレジスト膜を形成した。次に、電子線描画機を用いて、上記レジスト膜に対して所定のデバイスパターン（位相シフト膜８に形成すべき転写パターンに対応するパターン）を描画した後、レジスト膜を現像してレジストパターン９ａを形成した。
次に、上記レジスト膜パターン９ａをマスクとし、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、ハードマスク層７に転写パターンを形成した。
次に、残存する上記レジスト膜パターン９ａを除去した後、上記ハードマスク層７に形成された転写パターンをマスクとし、塩素ガス（Ｃｌ２）と酸素ガス（Ｏ２）との混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２＝１３：１（流量比））を用いたドライエッチングにより、ＣｒＮ膜（窒化クロム系層５）からなる遮光膜のドライエッチングを行い、遮光膜に転写パターンを形成した。
次に、フッ素系ガス（ＳＦ６）を用いたドライエッチングにより、上記ＣｒＮ遮光膜に形成された転写パターンをマスクとして、位相シフト膜８に転写パターン（位相シフト膜パターン８ａ）を形成した。
次に、上記遮光膜のパターンおよび位相シフト膜のパターンが形成されたマスクブランクの全面に上記と同様のレジスト膜を形成し、このレジスト膜に対して、所定の遮光パターン（遮光帯パターン）を描画し、描画後、現像することにより、上記遮光膜のパターン上に、所定の遮光パターンを有するレジスト膜パターン９ｂを形成した。
次に、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いたドライエッチングにより、上記レジストパターン９ｂをマスクとして、上記ＣｒＮ遮光膜に上記遮光パターンを有するパターン（図６中のパターン２ｂに相当）を形成した。
以上のようにして、透光性基板１上に転写パターンとなる位相シフト膜のパターン８ａおよび外周領域の遮光パターン（遮光帯パターン）を備えたハーフトーン型位相シフトマスク（転写用マスク）４０を完成した（図６（ｅ）参照）。
得られた本実施例の位相シフトマスク４０に対してマスク検査装置によってマスクパターンの検査を行った結果、設計値から許容範囲内で位相シフト膜の微細パターンが形成されていることが確認できた。
さらに、この位相シフトマスク４０に対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したときにおける露光転写像のシミュレーションを行い、このシミュレーションで得られた露光転写像を検証したところ、設計仕様を十分に満たしていた。従って、実施例２のマスクブランク３０から製造された位相シフトマスク４０は、半導体デバイス上のレジスト膜に対して高精度で露光転写を行うことが可能である。
（比較例１）
比較例１のマスクブランクは、遮光膜をＣｒＯＣの単層膜としたこと以外については、実施例１と同様にして作製した。つまり、本比較例１のマスクブランクは、透光性基板上に、位相シフト膜、ＣｒＯＣ膜からなる遮光膜およびハードマスク層をこの順に積層した構造のものである。
比較例１のマスクブランクは、以下のようにして作製した。
比較例１のマスクブランクは、遮光膜をＣｒＯＣの単層膜としたこと以外については、実施例１と同様にして作製した。つまり、本比較例１のマスクブランクは、透光性基板上に、位相シフト膜、ＣｒＯＣ膜からなる遮光膜およびハードマスク層をこの順に積層した構造のものである。
比較例１のマスクブランクは、以下のようにして作製した。
まず、実施例１と同様にして準備した透光性基板（合成石英基板）を枚葉式ＤＣスパッタリング装置内に設置し、実施例１と同様の位相シフト膜を形成した。
次に、上記位相シフト膜を形成した基板を再びスパッタリング装置内に導入し、クロムからなるターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）、二酸化炭素（ＣＯ２）およびヘリウム（Ｈｅ）の混合ガス（流量比 Ａｒ：ＣＯ２：Ｈｅ＝１６：３０：３０、圧力０．２Ｐａ）をスパッタリングガスとし、ＤＣスパッタリングにより、上記位相シフト膜の上に、クロム、酸素および炭素を含有するＣｒＯＣ膜（Ｃｒ：７１原子％、Ｏ：１５原子％、Ｃ：１４原子％）からなる遮光膜を４８ｎｍの厚さで形成した。こうして、単層のクロム系遮光膜を形成した。
上記位相シフト膜と上記遮光膜（ＣｒＯＣ膜）の積層構造におけるＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）の露光光に対する光学濃度は、３．５であった。
次に、枚葉式ＤＣスパッタリング装置内に、上記遮光膜までを形成した透光性基板を設置し、実施例１と同様に、上記遮光膜の上に、ケイ素、酸素および窒素を含有するＳｉＯＮ膜からなるハードマスク層を形成した。
以上のようにして、本比較例１のマスクブランクを作製した。
以上のようにして、本比較例１のマスクブランクを作製した。
本比較例１のマスクブランクの表面、すなわち上記ハードマスク層の表面に対し、上記基板の中心を基準とする一辺が１μｍの四角形の内側領域である中央領域２１を設定し、当該中央領域２１でＡＦＭ測定を行い、その測定結果から、Ｓａ、Ｓｚと、Ｓｚ／Ｓａの数値を算出した。その結果、本比較例１のマスクブランクでは、Ｓａ＝０．５１５ｎｍ、Ｓｚ＝１１．１ｎｍ、Ｓｚ／Ｓａ＝２１．５５であった。また、上記中央領域２１での二乗平均平方根粗さＳｑ＝０．６８１ｎｍであった。
また、本比較例１のマスクブランクの上記ハードマスク層の表面に対し、上記の中央領域２１の外周に接するように、一辺が１μｍの四角形の内側領域である隣接領域２２を８か所設定し、当該隣接領域２２でＡＦＭ測定を行い、全ての隣接領域２２でＳａとＳｚをそれぞれ測定した結果、全ての隣接領域２２でＳａが１．０ｎｍ以下であり、かつ全てのＳｚ／Ｓａが１４よりも大きかった。
また、本比較例１のマスクブランクの表面に対し、一辺が１３２ｍｍの四角形の内側領域のパターン形成領域で、波長１９３ｎｍの検査光を用いた欠陥検査装置Ｔｅｒｏｎ（ＫＬＡ社製）によって欠陥検査を行ったところ、微小欠陥が多発し、その欠陥数が膨大になったことで、検査途中で終了（オーバーフロー）してしまった。
以上のことから、本比較例１のマスクブランクのように、上記中央領域２１でＳａが１．０ｎｍ以下であり、かつＳｚ／Ｓａが１４以下であるという本発明の条件を満たしていないマスクブランクでは、パターン形成用薄膜の少なくともパターン形成領域での微小欠陥の少ない（欠陥検査を行うときに悪影響を与えない個数、例えば１００個以下）マスクブランクであることを担保できない。
１ 透光性基板
２ パターン形成用薄膜
３ レジスト膜
５ 窒化クロム系層
６ 上層
７ ハードマスク層
８ 位相シフト膜
１０、３０ マスクブランク
２０ 転写用マスク（バイナリマスク）
２１ 中央領域
２２ 隣接領域
４０ 転写用マスク（ハーフトーン型位相シフトマスク）
２ パターン形成用薄膜
３ レジスト膜
５ 窒化クロム系層
６ 上層
７ ハードマスク層
８ 位相シフト膜
１０、３０ マスクブランク
２０ 転写用マスク（バイナリマスク）
２１ 中央領域
２２ 隣接領域
４０ 転写用マスク（ハーフトーン型位相シフトマスク）
Claims (16)
- 基板上にパターン形成用薄膜を備えたマスクブランクであって、
前記パターン形成用薄膜は、クロムと窒素を含有する単層膜、またはクロムと窒素を含有する窒化クロム系層を含む多層膜であり、
前記パターン形成用薄膜の表面に対し、前記基板の中心を基準とする一辺が１μｍの四角形の内側領域である中央領域を設定し、前記中央領域で算術平均粗さＳａと最大高さＳｚを測定したとき、Ｓａが１．０ｎｍ以下であり、かつＳｚ／Ｓａが１４以下である
ことを特徴とするマスクブランク。 - 前記パターン形成用薄膜の表面に対し、前記中央領域の外周に接するとともに前記外周の全てを囲むように、一辺が１μｍの四角形の内側領域であるとともに互いに重ならない隣接領域を８か所設定し、全ての前記隣接領域で算術平均粗さＳａと最大高さＳｚをそれぞれ測定したとき、全てのＳａが１．０ｎｍ以下であり、かつ全てのＳｚ／Ｓａが１４以下であることを特徴とする請求項１に記載のマスクブランク。
- 前記中央領域の最大高さＳｚは１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のマスクブランク。
- 前記中央領域の二乗平均平方根粗さＳｑは１．０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマスクブランク。
- 前記パターン形成用薄膜の表面に対し、波長１９３ｎｍの検査光を用いた欠陥検査装置によって欠陥検査を行い、一辺が１３２ｍｍの四角形の内側領域であるパターン形成領域の凸状欠陥の分布を取得したとき、前記パターン形成領域内に高さが１０ｎｍ以下の凸状欠陥である微小欠陥が存在しており、前記パターン形成領域内に存在する前記微小欠陥の存在数は１００個以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のマスクブランク。
- 前記単層膜の前記基板とは反対側の表層を除いた部分の窒素の含有量は、８原子％以上である、または前記多層膜の前記窒化クロム系層の窒素の含有量は、８原子％以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のマスクブランク。
- 前記単層膜の前記基板とは反対側の表層を除いた部分のクロムの含有量は、６０原子％以上である、または前記多層膜の前記窒化クロム系層のクロムの含有量は、６０原子％以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のマスクブランク。
- 前記多層膜は、前記窒化クロム系層の上に、ケイ素および酸素を含有するハードマスク層を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のマスクブランク。
- 前記多層膜は、前記窒化クロム系層の上に、クロム、酸素および窒素を含有する上層を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のマスクブランク。
- 前記多層膜は、前記上層の上に、ケイ素および酸素を含有するハードマスク層を備えることを特徴とする請求項９に記載のマスクブランク。
- 前記基板と前記パターン形成用薄膜の間に、位相シフト膜を備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のマスクブランク。
- 前記位相シフト膜は、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）の露光光を８％以上の透過率で透過させる機能と、前記位相シフト膜を透過した前記露光光に対して前記位相シフト膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した前記露光光との間で１５０度以上２１０度以下の位相差を生じさせる機能とを有することを特徴とする請求項１１に記載のマスクブランク。
- 前記位相シフト膜と前記パターン形成用薄膜の積層構造におけるＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）の露光光に対する光学濃度は、３．３以上であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のマスクブランク。
- 請求項１乃至１０のいずれかに記載のマスクブランクを用いる転写用マスクの製造方法であって、
転写パターンを有するレジスト膜をマスクとするドライエッチングにより、前記パターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程を有することを特徴とする転写用マスクの製造方法。 - 請求項１１乃至１３のいずれかに記載のマスクブランクを用いる転写用マスクの製造方法であって、
転写パターンを有するレジスト膜をマスクとするドライエッチングにより、前記パターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンを有するパターン形成用薄膜をマスクとするドライエッチングにより、前記位相シフト膜に転写パターンを形成する工程とを有することを特徴とする転写用マスクの製造方法。 - 請求項１４又は１５に記載の転写用マスクの製造方法により得られる転写用マスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
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