JP5775631B2 - マスクブランク、転写用マスク、転写用マスクの製造方法、および半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
マスクブランク、転写用マスク、転写用マスクの製造方法、および半導体デバイスの製造方法 Download PDFInfo
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Description
本発明は、半導体デバイス等の製造において使用されるマスクブランク、転写用マスク、転写用マスクの製造方法、および半導体デバイスの製造方法等に関する。
半導体デバイス等の微細化は、性能、機能の向上（高速動作や低消費電力化等）や低コスト化をもたらす利点があり、微細化はますます加速されている。この微細化を支えているのがリソグラフィ技術であり、転写用マスクは、露光装置、レジスト材料とともにキー技術となっている。
近年、半導体デバイスの設計仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４５ｎｍ〜３２ｎｍ世代の開発が進められている。これはＡｒＦエキシマレーザー露光光（以下、ＡｒＦ露光光）の波長１９３ｎｍの約１／４〜１／６に相当している。特にｈｐ４５ｎｍ以降の世代では従来の位相シフト法、斜入射照明法や瞳フィルター法などの超解像技術（Resolution Enhancement Technology：RET）と光近接効果補正（Optical Proximity Correction : OPC）技術の適用だけでは不十分となってきており、超高ＮＡ技術（液浸リソグラフィ）が必要となってきている。
近年、半導体デバイスの設計仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４５ｎｍ〜３２ｎｍ世代の開発が進められている。これはＡｒＦエキシマレーザー露光光（以下、ＡｒＦ露光光）の波長１９３ｎｍの約１／４〜１／６に相当している。特にｈｐ４５ｎｍ以降の世代では従来の位相シフト法、斜入射照明法や瞳フィルター法などの超解像技術（Resolution Enhancement Technology：RET）と光近接効果補正（Optical Proximity Correction : OPC）技術の適用だけでは不十分となってきており、超高ＮＡ技術（液浸リソグラフィ）が必要となってきている。
ところで、半導体製造に必要な回路パターンは、複数のフォトマスク（レチクル）パターンによって半導体ウェハに順次露光される。例えば、所定のレチクルがセットされた縮小投影露光装置（露光装置）は、ウェハ上の被投影領域を次々とずらしながら繰り返しパターンを投影露光する（ステップ・アンド・リピート方式）、または、レチクルとウェハを投影光学系に対して同期走査し、繰り返しパターンを投影露光する（ステップ・アンド・スキャン方式）が主流となっている。これらにより、半導体ウェハ内に所定個数分の集積回路チップ領域を形成する。
フォトマスク（レチクル）は、転写パターンを形成した領域と、その外周の領域と、を有する。この外周領域、即ちフォトマスク（レチクル）における四つの辺に沿った周縁の領域は、フォトマスク（レチクル）上の転写パターンをウェハ上の被投影領域を次々とずらしながら順次露光する際に、集積回路チップの形成数を増やす目的で、互いの外周領域が重なるようにして露光、転写される。通常、露光装置のマスクステージには、外周領域への露光光の照射を遮光するための遮蔽板が設けられている。しかし、遮蔽板による露光光の遮蔽では、位置精度の限界や光の回折現象の問題があり、外周領域へ露光光が漏れてしまう（この光を漏れ光という。）ことが避けられない。この外周領域への漏れ光がフォトマスクを透過してしまうと、ウェハ上のレジストを感光させてしまう恐れがある。このような重ね露光によるウェハ上のレジスト感光を防ぐ目的で、フォトマスクの外周領域には遮光帯（遮光体の帯、遮光体リング）をマスク加工にて作製する。また、この外周領域の遮光帯を形成する領域においては、重ね露光によるウェハ上のレジスト感光を抑制するには、通常、ＯＤ値（光学濃度）が３以上あると望ましいとされており、少なくとも２．８程度は必要とされている。
バイナリマスクの場合、遮光膜は、遮光膜の遮光性が高いため、転写パターン領域に遮光膜パターンを形成すると共に、転写パターン領域の外周の領域に遮光帯を形成する役割も有する。
フォトマスク（レチクル）は、転写パターンを形成した領域と、その外周の領域と、を有する。この外周領域、即ちフォトマスク（レチクル）における四つの辺に沿った周縁の領域は、フォトマスク（レチクル）上の転写パターンをウェハ上の被投影領域を次々とずらしながら順次露光する際に、集積回路チップの形成数を増やす目的で、互いの外周領域が重なるようにして露光、転写される。通常、露光装置のマスクステージには、外周領域への露光光の照射を遮光するための遮蔽板が設けられている。しかし、遮蔽板による露光光の遮蔽では、位置精度の限界や光の回折現象の問題があり、外周領域へ露光光が漏れてしまう（この光を漏れ光という。）ことが避けられない。この外周領域への漏れ光がフォトマスクを透過してしまうと、ウェハ上のレジストを感光させてしまう恐れがある。このような重ね露光によるウェハ上のレジスト感光を防ぐ目的で、フォトマスクの外周領域には遮光帯（遮光体の帯、遮光体リング）をマスク加工にて作製する。また、この外周領域の遮光帯を形成する領域においては、重ね露光によるウェハ上のレジスト感光を抑制するには、通常、ＯＤ値（光学濃度）が３以上あると望ましいとされており、少なくとも２．８程度は必要とされている。
バイナリマスクの場合、遮光膜は、遮光膜の遮光性が高いため、転写パターン領域に遮光膜パターンを形成すると共に、転写パターン領域の外周の領域に遮光帯を形成する役割も有する。
遮光膜には、露光光に対する表面反射をある程度低くすることも必要とされている。このため、遮光膜の構造は、遮光性能を確保するための層と表面反射率を低減させるための層（表面反射防止層）の少なくとも2層の積層構造となっていることが一般的である。表面反射防止層は、その特性上、遮光性能を上げることは難しく、遮光膜の薄膜化にはあまり寄与できない層である。遮光膜の薄膜化には、これらの制約がある。
遮光膜を薄膜化すると、ＯＤ値（光学濃度）が減少してしまう。クロム系の遮光膜では、一般に必要とされているＯＤ＝３ を達成するために、６０ｎｍ程度のトータルの膜厚が最低限必要であり、大幅な薄膜化は困難である（例えば、特許文献１：特開２００７−２４１１３６号公報の［０００５］欄参照）。
また、例えば、ＭｏＳｉ系材料の積層構造からなる遮光膜、例えば基板側からＭｏＳｉＮ主遮光層／ＭｏＳｉＯＮ反射防止層の積層構造からなる遮光膜等、を備えるいわゆるバイナリ型フォトマスクの場合においても、必要とされているＯＤ＝２．８を達成するために、通常６０ｎｍ程度のトータルの膜厚が最低限必要であり、大幅な薄膜化は困難である（特許文献２：特開２００６−７８８２５号公報）。
遮光膜を薄膜化すると、ＯＤ値（光学濃度）が減少してしまう。クロム系の遮光膜では、一般に必要とされているＯＤ＝３ を達成するために、６０ｎｍ程度のトータルの膜厚が最低限必要であり、大幅な薄膜化は困難である（例えば、特許文献１：特開２００７−２４１１３６号公報の［０００５］欄参照）。
また、例えば、ＭｏＳｉ系材料の積層構造からなる遮光膜、例えば基板側からＭｏＳｉＮ主遮光層／ＭｏＳｉＯＮ反射防止層の積層構造からなる遮光膜等、を備えるいわゆるバイナリ型フォトマスクの場合においても、必要とされているＯＤ＝２．８を達成するために、通常６０ｎｍ程度のトータルの膜厚が最低限必要であり、大幅な薄膜化は困難である（特許文献２：特開２００６−７８８２５号公報）。
一方、特許文献３（国際公開２００５／１２４４５４公報）には、光半透過膜を備えるマスクブランクが示されている。この光半透過膜は、所定の透過率だけ露光光を透過する特性を有し、この特性に関しては従来のハーフトーン型位相シフト膜と概ね同様である。しかし、この光半透過膜は、光半透過膜のある光半透過部を透過する露光光と光半透過膜のない透光部を透過する露光光との間での位相差が小さい膜という特性も併せ持っている。この特性は、従来のハーフトーン型位相シフト膜とは全く異なる。この光半透過膜を備えるマスクブランクは、エンハンサマスクを作製するために使用されるものである。
ところで、半導体デバイスの設計仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍ以降の世代のバイナリ型マスクにおいては、ＡｒＦ露光光の波長１９３ｎｍよりも転写用マスク上の転写パターンの線幅の方が小さく、またこれに対応するための超解像技術を採用していったことにより、転写パターン領域 （メインパターン領域）の遮光膜パターンの膜厚が厚いと、電磁界（EMF : ElectroMagnetics Field）効果に起因するバイアス（パターン線幅等の補正量）が大きくなるという問題が生じてきている。電磁界（EMF）効果に係るバイアスは、ウェハ上のレジストへの転写パターン線幅のＣＤ精度に大きな影響を与える。このため、電磁界効果のシミュレーションを行い、ＥＭＦバイアスによる影響を抑制するため、転写用マスクの作製に際し、転写用マスクに作製する転写パターンの補正を行う必要がある。この転写パターンの補正計算は、EMFバイアスが大きいほど複雑化する。また、補正後の転写パターンもEMFバイアスが大きいほど複雑化していき、転写マスク作製に大きな負荷がかかる。EMFに起因するバイアスが大きくなることで、これらの新たな課題が発生していた。
バイナリマスクのマスク設計における光学シミュレーションは、設計された転写パターンが被転写体（ウェハ上のレジスト等）に設計通りに露光転写されるために、追加配置すべきOPCやSRAF等の補正パターンの形状やパターン線幅の補正量（バイアス量）等を算出することを大きな目的としている。このマスク設計の光学シミュレーションにTMA（Thin Mask Analysis）がある。TMAは、転写用マスクの遮光膜が、膜厚がゼロで所定の光学濃度を有しているという理想上の膜として補正パターンの形状やパターン線幅の補正量を算出するものである。理想上の膜で行う簡易的なシミュレーションであるため、シミュレーションの計算負荷が小さいという大きなメリットがある。しかし、EMF効果については考慮されていないシミュレーションであるため、EMF効果の影響が大きくなる近年の微細パターンでは、TMAのシミュレーション結果だけでは不十分であった。
本発明者らは、上記電磁界（EMF）効果の課題に関し、鋭意開発を行った。
まず、EMF効果の影響が小さい遮光膜であれば、TMAのシミュレーションを利用しやすくなり、EMFバイアスの補正計算の負荷を小さくすることができるということに着目した。
さらに、EMF効果の影響の小さい遮光膜について研究した結果、バイナリ型転写用マスクの場合においても、遮光膜のある遮光部を透過する露光光と遮光膜のない透光部を透過する露光光との間での位相差（以下、この位相差のことを単に位相差という。）が関係することが判明した。すなわち、遮光膜の位相差が小さくなっていくに従い、EMFバイアスが低減することがシミュレーションによって明らかになったのである。
また、遮光膜の膜厚も関係していることが判明した。すなわち、遮光膜の膜厚が、５０ｎｍ未満であると、EMFバイアスの影響を補正するための転写パターンの補正計算負荷が小さくなり、転写マスク作製の負荷も小さくなる。さらに、遮光膜の膜厚が４７ｎｍ以下であると、EMFバイアスがかなり低減できる。さらに、遮光膜の膜厚が４０ｎｍ以下であると、より顕著な低減効果が得られることがシミュレーションによってそれぞれ判明した。
遮光膜を構成する層のうち、表面反射防止層は、反射防止機能を持たせる必要があるため、酸素や窒素をある程度以上含有させる必要があり、必然的に屈折率が高くなる。このため、表面反射防止層は、遮光膜の位相差が大きくプラスになる方向に働く。また、表面反射防止層は、反射防止機能を持たせるには、消衰係数ｋの小さい材料で形成する必要がある。そして、遮光層で遮光膜全体の遮光性能の大部分を確保しなければならないため、遮光層は消衰係数ｋの大きい材料で形成する必要がある。
これらのことを考慮した結果、まず、遮光層は、屈折率ｎが小さく、かつ消衰係数ｋが大きい材料を選定するに至った。このような特性を有する材料は、遷移金属シリサイドを含み、材料の屈折率ｎを上げてしまうような、あるいは消衰係数ｋを下げてしまうような他成分（特に、酸素や窒素）の含有量は１０原子％未満に制限された遷移金属シリサイド系の材料であることを突き止めた。すなわち、遮光層を構成する材料に、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上の材料を選定した。
次に、遮光膜の全体膜厚が４５ｎｍ以下、かつ露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ位相差が３０度以下の３つの条件を同時に満たす膜構成を検討した。遮光膜全体の膜厚が４５ｎｍ以下であり、光学濃度の低い表面反射防止層との積層構造で光学濃度２．８以上を確保するには、前記の材料で形成される遮光層は３０ｎｍの膜厚が少なくとも必要であることを突き止めた。この膜厚の遮光層になると、遮光膜の位相差が小幅のマイナスになる方向程度しか働かない。このため、表面反射防止層の膜厚を従来のような厚さにすると、遮光膜全体での位相差がプラス３０度を大きく超えてしまう。また、近年の露光装置の進歩により、遮光膜からの表面反射が露光転写に与える影響が小さくなってきており、従来よりも表面反射率が多少大きくても許容されやすい傾向がある。これらのことを考慮し、遮光膜の表面反射率が５０％未満と緩く設定し、検討した結果、表面反射防止層の膜厚は、選定した遮光層の材料であれば、３ｎｍ以上あれば、表面反射率を５０％未満にすることができることが判明した。また、表面反射防止層の膜厚が６ｎｍ以下であれば、遮光膜全体での位相差を３０度以内に抑制できることも突き止めた。
以上の多方面からの検討結果を総合的に考慮し、本発明を完成するに至った。
まず、EMF効果の影響が小さい遮光膜であれば、TMAのシミュレーションを利用しやすくなり、EMFバイアスの補正計算の負荷を小さくすることができるということに着目した。
さらに、EMF効果の影響の小さい遮光膜について研究した結果、バイナリ型転写用マスクの場合においても、遮光膜のある遮光部を透過する露光光と遮光膜のない透光部を透過する露光光との間での位相差（以下、この位相差のことを単に位相差という。）が関係することが判明した。すなわち、遮光膜の位相差が小さくなっていくに従い、EMFバイアスが低減することがシミュレーションによって明らかになったのである。
また、遮光膜の膜厚も関係していることが判明した。すなわち、遮光膜の膜厚が、５０ｎｍ未満であると、EMFバイアスの影響を補正するための転写パターンの補正計算負荷が小さくなり、転写マスク作製の負荷も小さくなる。さらに、遮光膜の膜厚が４７ｎｍ以下であると、EMFバイアスがかなり低減できる。さらに、遮光膜の膜厚が４０ｎｍ以下であると、より顕著な低減効果が得られることがシミュレーションによってそれぞれ判明した。
遮光膜を構成する層のうち、表面反射防止層は、反射防止機能を持たせる必要があるため、酸素や窒素をある程度以上含有させる必要があり、必然的に屈折率が高くなる。このため、表面反射防止層は、遮光膜の位相差が大きくプラスになる方向に働く。また、表面反射防止層は、反射防止機能を持たせるには、消衰係数ｋの小さい材料で形成する必要がある。そして、遮光層で遮光膜全体の遮光性能の大部分を確保しなければならないため、遮光層は消衰係数ｋの大きい材料で形成する必要がある。
これらのことを考慮した結果、まず、遮光層は、屈折率ｎが小さく、かつ消衰係数ｋが大きい材料を選定するに至った。このような特性を有する材料は、遷移金属シリサイドを含み、材料の屈折率ｎを上げてしまうような、あるいは消衰係数ｋを下げてしまうような他成分（特に、酸素や窒素）の含有量は１０原子％未満に制限された遷移金属シリサイド系の材料であることを突き止めた。すなわち、遮光層を構成する材料に、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上の材料を選定した。
次に、遮光膜の全体膜厚が４５ｎｍ以下、かつ露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ位相差が３０度以下の３つの条件を同時に満たす膜構成を検討した。遮光膜全体の膜厚が４５ｎｍ以下であり、光学濃度の低い表面反射防止層との積層構造で光学濃度２．８以上を確保するには、前記の材料で形成される遮光層は３０ｎｍの膜厚が少なくとも必要であることを突き止めた。この膜厚の遮光層になると、遮光膜の位相差が小幅のマイナスになる方向程度しか働かない。このため、表面反射防止層の膜厚を従来のような厚さにすると、遮光膜全体での位相差がプラス３０度を大きく超えてしまう。また、近年の露光装置の進歩により、遮光膜からの表面反射が露光転写に与える影響が小さくなってきており、従来よりも表面反射率が多少大きくても許容されやすい傾向がある。これらのことを考慮し、遮光膜の表面反射率が５０％未満と緩く設定し、検討した結果、表面反射防止層の膜厚は、選定した遮光層の材料であれば、３ｎｍ以上あれば、表面反射率を５０％未満にすることができることが判明した。また、表面反射防止層の膜厚が６ｎｍ以下であれば、遮光膜全体での位相差を３０度以内に抑制できることも突き止めた。
以上の多方面からの検討結果を総合的に考慮し、本発明を完成するに至った。
本発明は、ＥＭＦバイアスが低減された遮光膜を有し、したがって転写マスク作製に係る様々な負荷が大きく軽減され、しかも、転写用マスクとした際に、重ね露光による漏れ光によって、ウェハ上のレジスト膜が露光することを抑制できるだけの光学濃度を遮光膜に確保するという条件も同時に満たすことができるマスクブランク、転写用マスク、転写用マスクの製造方法、および半導体デバイスの製造方法等の提供を目的とする。
本発明は、以下の構成を有する。
（構成１）
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いられ、透光性基板上に、転写パターンを形成するための遮光膜を有するマスクブランクであって、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
（構成２）
前記遮光層中の遷移金属の含有量を遷移金属とケイ素の合計含有量で除した比率が４２％以下であることを特徴とする構成１記載のマスクブランク。
（構成３）
前記遮光層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする構成１または２のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成４）
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いられ、透光性基板上に、転写パターンを形成するための遮光膜を有するマスクブランクであって、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、屈折率ｎが２．００未満、かつ消衰係数ｋが２．３７以上の材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
（構成５）
前記表面反射防止層は、屈折率ｎが２．００以上、かつ消衰係数ｋが１．００以下の材料からなることを特徴とする構成１から４のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成６）
前記遮光層は、膜厚が４２ｎｍ以下であることを特徴とする構成１から５のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成７）
前記表面反射防止層は、遷移金属およびケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料、ケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料、又は、遷移金属に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料を主成分とすることを特徴とする構成１から６のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成８）
前記表面反射防止層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする構成７に記載のマスクブランク。
（構成９）
構成１から８のいずれかに記載のマスクブランクにおける前記遮光膜を、エッチングによりパターニングするエッチング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１０）
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする転写用マスク。
（構成１１）
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、屈折率ｎが２．００未満、かつ消衰係数ｋが２．３７以上の材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする転写用マスク。
（構成１２）
前記遮光膜に形成されている転写パターンには、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンが含まれていることを特徴とする構成１０または１１のいずれかに記載の転写用マスク。
（構成１３）
構成１０から１２のいずれかに記載の転写用マスクを用い、半導体ウェハ上に回路パターンを形成することを特徴する半導体デバイスの製造方法。
（構成１４）
半導体ウェハ上に形成される回路パターンには、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンが含まれていることを特徴する構成１３に記載の半導体デバイスの製造方法。
（構成１）
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いられ、透光性基板上に、転写パターンを形成するための遮光膜を有するマスクブランクであって、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
（構成２）
前記遮光層中の遷移金属の含有量を遷移金属とケイ素の合計含有量で除した比率が４２％以下であることを特徴とする構成１記載のマスクブランク。
（構成３）
前記遮光層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする構成１または２のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成４）
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いられ、透光性基板上に、転写パターンを形成するための遮光膜を有するマスクブランクであって、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、屈折率ｎが２．００未満、かつ消衰係数ｋが２．３７以上の材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
（構成５）
前記表面反射防止層は、屈折率ｎが２．００以上、かつ消衰係数ｋが１．００以下の材料からなることを特徴とする構成１から４のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成６）
前記遮光層は、膜厚が４２ｎｍ以下であることを特徴とする構成１から５のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成７）
前記表面反射防止層は、遷移金属およびケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料、ケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料、又は、遷移金属に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料を主成分とすることを特徴とする構成１から６のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成８）
前記表面反射防止層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする構成７に記載のマスクブランク。
（構成９）
構成１から８のいずれかに記載のマスクブランクにおける前記遮光膜を、エッチングによりパターニングするエッチング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１０）
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする転写用マスク。
（構成１１）
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、屈折率ｎが２．００未満、かつ消衰係数ｋが２．３７以上の材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする転写用マスク。
（構成１２）
前記遮光膜に形成されている転写パターンには、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンが含まれていることを特徴とする構成１０または１１のいずれかに記載の転写用マスク。
（構成１３）
構成１０から１２のいずれかに記載の転写用マスクを用い、半導体ウェハ上に回路パターンを形成することを特徴する半導体デバイスの製造方法。
（構成１４）
半導体ウェハ上に形成される回路パターンには、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンが含まれていることを特徴する構成１３に記載の半導体デバイスの製造方法。
本発明によれば、ＥＭＦバイアスが低減された遮光膜を実現し提供することができ、これにより転写マスク作製に係る様々な負荷が大きく軽減される。さらに、このＥＭＦバイアスが低減された遮光膜は、重ね露光による漏れ光によって、ウェハ上のレジスト膜が露光することを抑制できるだけの光学濃度を前記遮光膜に確保するという条件も同時に満たすことができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のマスクブランクは、
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いられ、透光性基板上に、転写パターンを形成するための遮光膜を有するマスクブランクであって、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする。
また、本発明のマスクブランクは、
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いられ、透光性基板上に、転写パターンを形成するための遮光膜を有するマスクブランクであって、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、屈折率ｎが２．００未満、かつ消衰係数ｋが２．３７以上の材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である。
上記の各構成によれば、ＥＭＦバイアスが低減された遮光膜を実現し提供することができ、これにより転写マスク作製に係る様々な負荷が大きく軽減される。さらに、このＥＭＦバイアスが低減された遮光膜は、重ね露光による漏れ光によって、ウェハ上のレジスト膜が露光することを抑制できるだけの光学濃度（２．８以上）を前記遮光膜に確保するという条件も同時に満たすことができる。
本発明のマスクブランクは、
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いられ、透光性基板上に、転写パターンを形成するための遮光膜を有するマスクブランクであって、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする。
また、本発明のマスクブランクは、
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いられ、透光性基板上に、転写パターンを形成するための遮光膜を有するマスクブランクであって、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、屈折率ｎが２．００未満、かつ消衰係数ｋが２．３７以上の材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である。
上記の各構成によれば、ＥＭＦバイアスが低減された遮光膜を実現し提供することができ、これにより転写マスク作製に係る様々な負荷が大きく軽減される。さらに、このＥＭＦバイアスが低減された遮光膜は、重ね露光による漏れ光によって、ウェハ上のレジスト膜が露光することを抑制できるだけの光学濃度（２．８以上）を前記遮光膜に確保するという条件も同時に満たすことができる。
図１は、種々の位相差を有する遮光膜（ＯＤは２．８以上）に、種々のパターンピッチのラインアンドスペースパターン（転写パターン）を有する転写用マスクを作製して対象物に露光転写した場合に生じるＥＭＦバイアスをシミュレーションで算出した結果である。このシミュレーションでは、ＡｒＦ露光光の照明条件を輪帯照明（Annular Illumination）に設定し算出している。なお、グラフ横軸のピッチは、露光転写された対象物（半導体ウェハ上のレジスト膜等）に転写されるラインアンドスペースパターンのフルピッチである。図１から、まず言えることは、いずれの位相差を有する遮光膜においても、ラインアンドスペースパターンのフルピッチが小さくなるにつれてＥＭＦバイアスが大きくなっていることである。特に、フルピッチが９０ｎｍと８０ｎｍとの間ではＥＭＦバイアスが急激に上昇する。一方、位相差の小さい遮光膜であるほど、ＥＭＦバイアスが低減されている。パターンのピッチの幅が小さくなるほど、そのＥＭＦバイアスの低減度合は顕著となっている。特に、フルピッチが９０ｎｍと８０ｎｍとの間でのＥＭＦバイアスの上昇度合いが位相差の小さい遮光膜では、大きく改善されている。これらの結果から、遮光膜の位相差を小さくすることが、ＥＭＦバイアスの低減に大きく寄与することは明らかである。
位相差の小さい遮光膜を形成するには、屈折率の小さい材料を用いる必要がある。しかし、遮光膜には、一般に、露光光に対する表面反射を抑制するための表面反射防止層が設けられる。表面反射防止層の材料には、酸素や窒素を比較的多く含有する屈折率が大きい材料が用いられる。そこで、以下に述べる条件で、遮光層と表面反射防止層の積層構造の遮光膜について、転写パターンを有する転写用マスクを作製して対象物に露光転写した場合に生じるＥＭＦバイアスのシミュレーションを行った。また、露光光に対する表面反射率のシミュレーションも並行して行った。このシミュレーションでは、表面反射防止層の材料を、ｎ＝２．３５、ｋ＝０．９９に固定し、表面反射防止層の膜厚を０〜２０ｎｍの範囲で２ｎｍずつ変化させた。また、遮光層の材料は、条件１（ｎ＝１．５、ｋ＝２．６６、膜厚＝４０ｎｍ）、条件２（ｎ＝１．５、ｋ＝２．１４、膜厚＝５０ｎｍ）、条件３（ｎ＝２、ｋ＝２．５８、膜厚＝４０ｎｍ）、の３つの材料・膜厚の条件を選定し、それぞれシミュレーションされた。遮光層の材料・膜厚は、遮光層だけで所定の光学濃度（ＯＤ２．８以上）が確保できるものとした。転写用マスクを用いて、対象物に露光転写する転写パターンは、フルピッチが８０ｎｍのラインアンドスペースパターンとした。よって、転写用マスクの遮光膜に形成される転写パターンのスペース幅は、補正前の設計値で１６０ｎｍとなる。ＡｒＦ露光光の照明条件は、輪帯照明（Annular Illumination）を用いた。
図２は、シミュレーションした結果を用い、遮光膜全体での位相差とＥＭＦバイアスとの関係で示したものである。図２から、いずれの遮光層の条件を用いた場合でも、遮光膜全体での位相差が小さくなるほど、ＥＭＦバイアスが低減されることがわかる。図３は、同じシミュレーション結果を用い、表面反射防止層の膜厚と遮光膜全体の位相差との関係、および表面反射防止層の膜厚と露光光に対する表面反射率との関係を１つのグラフで示したものである。図３から、いずれの遮光層の条件を用いた場合でも、表面反射防止層の膜厚が薄くなるほど、遮光膜全体の位相差は小さくなることがわかる。図４は、同じシミュレーション結果を用い、表面反射防止層の膜厚とＥＭＦバイアスとの関係で示したものである。条件３の遮光層を適用した遮光膜よりも、条件１の遮光層を用いた遮光膜の方が、表面反射防止層の膜厚に関係なく、ＥＭＦバイアスが低減できている。この結果から、遮光層には、屈折率ｎの小さい材料を用いた方がＥＭＦバイアスを低減できることがわかる。条件２の遮光層は、条件１の遮光層と同じ屈折率ｎを有するが、屈折率ｎの高い条件３の遮光層を用いた遮光膜の場合よりもＥＭＦバイアスが大きくなっている。条件２の遮光層は、条件１や条件３の遮光層と比べて膜厚が１０ｎｍ厚くなっている。この結果から、遮光層の膜厚は薄い方がＥＭＦバイアスを低減できることがわかる。条件２の遮光層の膜厚が条件１の遮光層や条件３の遮光層と比べて厚いのは、条件２の遮光層の消衰係数ｋが低く、条件２の遮光層に他の条件の遮光層の場合とほぼ同じ所定の光学濃度を確保するためである。これらの結果から、遮光層の材料には、消衰係数ｋの大きい材料を選定する必要がある。
さらに、遮光層の屈折率ｎ、消衰係数ｋの相違だけによるＥＭＦバイアスへの影響を検証するシミュレーションを行った。シミュレーション条件として、まず遮光層の膜厚を４４ｎｍに、表面反射防止層の膜厚を４ｎｍにそれぞれ固定した。表面反射防止層の材料は、ｎ＝２．３５、ｋ＝０．９９に、膜厚を４ｎｍに固定した。ＡｒＦ露光光の照明条件は、輪帯照明（Annular Illumination）を用いた。屈折率ｎ、消衰係数ｋが異なる７種類の遮光層について、対象物に露光転写する転写パターンを、フルピッチが８０ｎｍ、１００ｎｍ、１２０ｎｍの３種類のラインアンドスペースパターンでそれぞれシミュレーションを行った。図５〜図７は、このシミュレーション結果をもとに、フルピッチが８０ｎｍ、１００ｎｍ、１２０ｎｍのそれぞれについて、遮光層の屈折率ｎ、消衰係数ｋによるＥＭＦバイアスの相違をバブルの大きさで示したグラフである。バブルの大きさが大きいほどＥＭＦバイアスが大きいことを示している。これらの結果から、転写パターンのピッチに関係なく、遮光層の屈折率ｎが小さいほど、消衰係数ｋが大きいほど、ＥＭＦバイアスが小さくなることがわかる。
単純化した例でいうと、ラインアンドスペースパターンの場合、８０ｎｍのフルピッチのラインアンドスペースパターンではスペース幅が４０ｎｍとなる。ＥＭＦバイアスが４０ｎｍの場合、露光転写を行ったときに対象物上でスペース部分がつぶれてしまうことになり、パターンが露光転写されていないことになる。転写対象物上に転写パターンが確実に露光転写されることを考慮すると、ＥＭＦバイアスは、スペース幅の１／４以下に抑制することが望ましい。図２のフルピッチ８０ｎｍのラインアンドスペースパターンでのシミュレーション結果では、遮光層の屈折率ｎが２．００の条件３の場合や、遮光層の消衰係数ｋが２．１４よりも大きい条件２の場合では、ＥＭＦバイアスが１０ｎｍ以下に抑制することはできていない。また、遮光層の屈折率ｎが１．５０、消衰係数ｋが２．６６の条件１の場合でも、遮光膜の位相差が３０度以下でなければ、ＥＭＦバイアスが１０ｎｍ以下に抑制することはできていない。
遮光層の屈折率ｎが同じ１．５０の材料を用いた場合で、表面反射防止層の材料と膜厚を固定して、それぞれＥＭＦバイアスについてシミュレーションを行った。対象物に露光転写する転写パターンは、フルピッチが８０ｎｍ（スペース幅が４０ｎｍ）のラインアンドスペースパターンとした。ＡｒＦ露光光の照明条件は、輪帯照明（Annular Illumination）を用いた。このシミュレーションの結果を図８に示す。図８の結果から、ＥＭＦバイアスを１０ｎｍ以下に抑制するには、低い屈折率ｎの材料を用いた遮光層を用いても、遮光膜全体での膜厚を４５ｎｍ以下にする必要があることがわかる。
一方、図３および図４の結果から、遮光膜の位相差を３０度以下にすること、フルピッチが８０ｎｍのラインアンドスペースパターンの場合のＥＭＦバイアスを１０ｎｍ以下に抑制することを満たすためには、表面反射防止層の膜厚を６ｎｍ以下にする必要があることが判明した。また、図３の結果から、遮光膜の露光光に対する表面反射率を５０％未満抑制するには、表面反射防止層の膜厚は３ｎｍ以上とする必要があることもわかった。
遮光膜の全体膜厚は４５ｎｍ以下に、表面反射防止層の膜厚は３ｎｍ以上にする必要がそれぞれあることから、遮光層の膜厚は４２ｎｍ以下としなければならない。表面反射防止層は、表面反射率を低減させる機能を持たせるには、消衰係数ｋの小さい材料である必要がある。よって、遮光膜に求められる所定の光学濃度（ＯＤ）を基本的に遮光層のみで満たすようにすることが望ましい。図９は、遮光層の消衰係数ｋを横軸に遮光層の膜厚を縦軸にとり、所定のＯＤ（ＯＤ ２．８と３．０）の境界線を示したものである。遮光膜は、少なくともＯＤ２．８以上であることが望まれる。遮光層の膜厚が上限の４２ｎｍでＯＤ２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．３７以上とする必要がある。また、ＯＤ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．５４以上とする必要がある。一方、表面反射防止層の膜厚を６ｎｍとする場合には、遮光層の膜厚の上限が３９ｎｍである必要がある。この場合、遮光層でＯＤ２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．５４以上とする必要がある。また、ＯＤ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．７３以上とする必要がある。
遮光膜の全体膜厚は４４ｎｍ以下の場合、表面反射防止層の膜厚は３ｎｍ以上にする必要があることから、遮光層の膜厚は４１ｎｍ以下としなければならない。この場合、ＯＤ２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．４２以上とする必要がある。また、ＯＤ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．５８以上とする必要がある。一方、表面反射防止層の膜厚を６ｎｍとする場合には、遮光層の膜厚の上限が３８ｎｍである必要がある。この場合、遮光層でＯＤ２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．６０以上とする必要がある。また、ＯＤ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．８０以上とする必要がある。
遮光膜の全体膜厚は４２ｎｍ以下の場合、表面反射防止層の膜厚は３ｎｍ以上にする必要があることから、遮光層の膜厚は３９ｎｍ以下としなければならない。この場合、ＯＤ２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．５４以上とする必要がある。また、ＯＤ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．７３以上とする必要がある。一方、表面反射防止層の膜厚を６ｎｍとする場合には、遮光層の膜厚の上限が３６ｎｍである必要がある。この場合、遮光層でＯＤ２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．７５以上とする必要がある。また、ＯＤ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．９４以上とする必要がある。
遮光膜の全体膜厚は４０ｎｍ以下の場合、表面反射防止層の膜厚は３ｎｍ以上にする必要があることから、遮光層の膜厚は３７ｎｍ以下としなければならない。この場合、ＯＤ２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．６７以上とする必要がある。また、ＯＤ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．８６以上とする必要がある。一方、表面反射防止層の膜厚を６ｎｍとする場合には、遮光層の膜厚の上限が３４ｎｍである必要がある。この場合、遮光層でＯＤ２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．９０以上とする必要がある。また、ＯＤ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋを３．１０以上とする必要がある。
遮光層の膜厚は、３０ｎｍ以上であることが望ましい。膜厚３０ｎｍでＯＤ２．８以上を確保するには、消衰係数ｋが３．３０以上である材料を選定する必要がある。特に、ＯＤ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋが３．５０以上の材料を選定する必要がある。このような特性を有する材料は非常に限られており、３０ｎｍよりも薄くするためには、それ以上の消衰係数ｋの材料を見出す必要があるが難しいためである。
遮光層の屈折率ｎであるが、前記の結果から、少なくとも２．００未満である必要があることがわかる。遮光層の屈折率ｎは小さいほどＥＭＦバイアスを低減できることから、１．８０以下が望まれ、１．６０以下でより好ましく、１．５０以下であると最適である。以上の各種検討の結果から、遮光層を形成する材料は、屈折率ｎが２．００未満であり、かつ消衰係数ｋが２．３７以上である必要がある。金属とケイ素を含有する材料、特に遷移金属とケイ素を含有する材料は、このような光学特性を持たせることができる。ただし、遮光層の屈折率ｎを上昇させるような、あるいは消衰係数ｋを低下させるような元素（特に、酸素、窒素、炭素、水素、不活性ガス（ヘリウム、アルゴン、キセノン））は極力少なくする必要がある。これらの元素の合計含有量は１０原子％未満に制限する必要がある。よって、遮光層は、金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料、特に、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料であることが望ましい。
上記のように、本発明は、バイナリマスク及びバイナリマスクブランクでは従来着目されておらず制御もなされていない遮光膜全体での位相差を従前に比べ抑制することにより、ＥＭＦバイアスを抑制しようとする発明である。
また、本発明は、表面反射防止層により生じる位相差が小さくなるよう設計することにより、ＥＭＦバイアスを抑制しようとする発明である。
また、本発明は、表面反射防止層により生じる位相差を従前に比べ大きく抑制することにより、ＥＭＦバイアスを抑制しようとする発明である。
また、本発明は、表面反射防止層の膜厚を従前に比べかなり小さくすることにより、ＥＭＦバイアスを抑制しようとする発明である。
また、本発明は、表面反射防止層により生じる位相差が小さくなるよう設計することにより、ＥＭＦバイアスを抑制しようとする発明である。
また、本発明は、表面反射防止層により生じる位相差を従前に比べ大きく抑制することにより、ＥＭＦバイアスを抑制しようとする発明である。
また、本発明は、表面反射防止層の膜厚を従前に比べかなり小さくすることにより、ＥＭＦバイアスを抑制しようとする発明である。
本発明において、前記遮光膜全体での位相差は、図２の結果等から見ても、２５度以下、さらには２０度以下であることが、ＥＭＦバイアスの抑制の観点から好ましい。
本発明において、前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなる。
本発明のマスクブランクは、例えば、図１３に示すように、透光性基板１上に、遮光層１１および表面反射防止層１２の積層構造からなる遮光膜１０を備える。
本発明において、裏面反射防止層を有しない構造によって、より薄膜化を図ることは、電磁界（EMF）効果の課題改善に有効である。
本発明において、前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層に加え、他の層（例えば裏面反射防止層）を有する構造とすることができる。
本発明のマスクブランクは、例えば、図１３に示すように、透光性基板１上に、遮光層１１および表面反射防止層１２の積層構造からなる遮光膜１０を備える。
本発明において、裏面反射防止層を有しない構造によって、より薄膜化を図ることは、電磁界（EMF）効果の課題改善に有効である。
本発明において、前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層に加え、他の層（例えば裏面反射防止層）を有する構造とすることができる。
本発明において、前記遮光層を構成する遷移金属（Ｍ）としては、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｂ）、鉄（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、プラチナ（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）の何れか一つ又は二つ以上の合金等が挙げられる。
本発明において、前記表面反射防止層は、膜厚が６ｎｍ以下である必要がある。ＥＭＦバイアスのさらなる抑制の観点からは、膜厚が５ｎｍ以下、さらには４ｎｍ以下であることがより好ましい。
本発明において、前記表面反射防止層の屈折率ｎは、反射防止機能を持たせる観点から、２．００以上である必要がある。さらに、屈折率ｎは、２．１０以上であることが好ましく、２．２０以上であることがさらに好ましい。
本発明において、前記表面反射防止層の消衰係数ｋは、反射防止機能を持たせる観点から、１．００以下である必要がある。さらに、消衰係数ｋは、０．９０以下であることが好ましく、０．８０以下であることがさらに好ましい。
なお、本発明において、前記表面反射防止層は、表面反射防止を目的として成膜によって形成される層である。本発明において、前記表面反射防止層は、表面酸化処理によって前記遮光膜の表面に成された皮膜のみの構成や、加熱処理によって前記遮光膜の表面に形成された皮膜のみの構成、などは含まれない。
本発明において、前記表面反射防止層は、膜厚が６ｎｍ以下である必要がある。ＥＭＦバイアスのさらなる抑制の観点からは、膜厚が５ｎｍ以下、さらには４ｎｍ以下であることがより好ましい。
本発明において、前記表面反射防止層の屈折率ｎは、反射防止機能を持たせる観点から、２．００以上である必要がある。さらに、屈折率ｎは、２．１０以上であることが好ましく、２．２０以上であることがさらに好ましい。
本発明において、前記表面反射防止層の消衰係数ｋは、反射防止機能を持たせる観点から、１．００以下である必要がある。さらに、消衰係数ｋは、０．９０以下であることが好ましく、０．８０以下であることがさらに好ましい。
なお、本発明において、前記表面反射防止層は、表面反射防止を目的として成膜によって形成される層である。本発明において、前記表面反射防止層は、表面酸化処理によって前記遮光膜の表面に成された皮膜のみの構成や、加熱処理によって前記遮光膜の表面に形成された皮膜のみの構成、などは含まれない。
本発明において、前記遮光膜のＡｒＦ露光光に対する表面反射率としては、５０％未満である必要があり、４５％以下であると好ましく、４０％以下であるとより好ましい。
本発明において、前記遮光層中の遷移金属の含有量を遷移金属とケイ素の合計含有量で除した比率が４２％以下である。
本発明において、前記遮光層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることが好ましい。
本発明において、前記遮光層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることが好ましい。
図１０は、遷移金属であるモリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）からなるモリブデンシリサイド膜について、膜中のモリブデンの含有量［原子％］をモリブデンとケイ素［原子％］の合計含有量で除した比率（すなわち、膜中のモリブデンとケイ素の合計含有量を１００としたときのモリブデンの含有量の比率を表したもの。以下「Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率」という。）を変えた材料の屈折率ｎと消衰係数ｋを測定し、プロットしたグラフである。消衰係数ｋは、ある程度まではＭｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率が増加するにつれて大きくなるが、途中（３３％付近）で頭打ちになる傾向がある。これに対して、屈折率ｎは、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率が少なくとも５０％の範囲までは、増加するにつれて大きくなる傾向がある。前記のとおり、遮光層に適用可能な材料は、屈折率ｎが２．００未満である必要がある。遮光層の材料にモリブデンシリサイドを用いる場合、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、４２％以下である必要がある。遮光層の屈折率ｎを１．８０以下とする場合には、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、３５％以下とする必要がある。遮光層の屈折率ｎを１．６０以下とする場合には、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、２７％以下とする必要がある。遮光層の屈折率ｎを１．５０以下とする場合には、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、２３％以下とする必要がある。なお、遮光層中に、遮光層の屈折率ｎを上げてしまうような元素が１０原子％未満含有する場合、前記のＭｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率で屈折率ｎを下げる必要がある。この場合、前記のＭｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率の各上限値を８％程度下げることが望ましい。
遮光層の消衰係数ｋについて考慮すると、図１０から、消衰係数ｋを２．７５以上とするには、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、２％以上である必要がある。消衰係数を２．８０以上とするには、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、４％以上である必要がある。消衰係数を２．８６以上とするには、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、６％以上である必要がある。消衰係数を２．９０以上とするには、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、７％以上である必要がある。消衰係数を３．００以上とするには、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、１１％以上である必要がある。消衰係数を３．１０以上とするには、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、１６％以上である必要がある。ここでは、遷移金属シリサイドにモリブデンシリサイドを選んで検証したが、他の遷移金属シリサイドについても概ね同様の傾向を示す。
本発明においては、前記表面反射防止層は、遷移金属（Ｍ）およびケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料、ケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料、又は、遷移金属（Ｍ）に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料を主成分とすることが望ましい。表面反射防止層を構成する遷移金属は、前記に列挙した遮光層で適用可能なものはそのまま適用できる。遮光層が遷移金属とケイ素を含有する材料で形成されている場合においては、同じエッチングガスでドライエッチングが可能であり、エッチングレートの制御容易性も優れるためである。さらに遮光層を成膜するときに用いられるものと同じスパッタターゲットが適用可能であると、成膜のスループットに優れ、より好ましい。
本発明においては、遷移金属（Ｍ）およびケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料を主成分とする前記表面反射防止層は、ＭＳｉＯ，ＭＳｉＮ，ＭＳｉＯＮ，ＭＳｉＯＣ，ＭＳｉＣＮ，ＭＳｉＯＣＮ等で構成できる。
本発明においては、ケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料を主成分とする前記表面反射防止層は、ＳｉＯ，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＳｉＯＣ，ＳｉＣＮ，ＳｉＯＣＮ等で構成できる。
本発明においては、遷移金属（Ｍ）に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料を主成分とする前記表面反射防止層は、ＭＯ，ＭＮ，ＭＯＮ，ＭＯＣ，ＭＣＮ，ＭＯＣＮ等で構成できる。
前記表面反射防止層には、Ｔａを主成分とする材料（ＴａＯ，ＴａＯＮ，ＴａＢＯ，ＴａＢＯＮ等）が好ましい。
酸素を５０原子％以上含有するタンタルの酸化物からなる前記表面反射防止層は、反射防止効果に優れるので好ましい。
本発明においては、ケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料を主成分とする前記表面反射防止層は、ＳｉＯ，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＳｉＯＣ，ＳｉＣＮ，ＳｉＯＣＮ等で構成できる。
本発明においては、遷移金属（Ｍ）に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料を主成分とする前記表面反射防止層は、ＭＯ，ＭＮ，ＭＯＮ，ＭＯＣ，ＭＣＮ，ＭＯＣＮ等で構成できる。
前記表面反射防止層には、Ｔａを主成分とする材料（ＴａＯ，ＴａＯＮ，ＴａＢＯ，ＴａＢＯＮ等）が好ましい。
酸素を５０原子％以上含有するタンタルの酸化物からなる前記表面反射防止層は、反射防止効果に優れるので好ましい。
本発明においては、前記表面反射防止層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることが好ましい。
前記遮光層中の遷移金属がモリブデン（Ｍｏ）である場合に、前記遮光層と同じターゲットを用いて前記表面反射防止層を成膜できるなどの利点があるからである。
前記遮光層中の遷移金属がモリブデン（Ｍｏ）である場合に、前記遮光層と同じターゲットを用いて前記表面反射防止層を成膜できるなどの利点があるからである。
本発明において、ＭｏとＳｉからなる前記遮光層は、スパッタ室内のガス圧、加熱処理によって引張応力と圧縮応力を自在に制御可能である。例えば、ＭｏとＳｉからなる前記遮光層の膜応力を引張応力となるよう制御することによって、前記表面反射防止層（例えばＭｏＳｉＯＮ）の圧縮応力と調和が取れる。つまり、前記遮光膜を構成する各層の応力を相殺でき、前記遮光膜の膜応力を極力低減できる（実質的にゼロにできる）。
本発明において、前記表面反射防止層は、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＣ、ＭｏＳｉＯＣＮ等が挙げられる。
本発明において、前記表面反射防止層であるＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＣ、ＭｏＳｉＯＣＮ等では、Ｍｏ多くすると耐洗浄性、特にアルカリ（アンモニア水等）や温水に対する耐性が小さくなる。この観点からは、表面反射防止層であるＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＣ、ＭｏＳｉＯＣＮ等では、Ｍｏ極力減らすことが好ましい。
また、応力制御を目的として高温で加熱処理（アニール）する際、Ｍｏの含有量が多いと膜の表面が白く曇る（白濁する）現象が生じることがわかった。これは、ＭｏＯが表面に析出するためであると考えられる。このような現象を避ける観点からは、前記表面反射防止層であるＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＣ、ＭｏＳｉＯＣＮ等では、表面反射防止層中のＭｏの含有量は１０原子％未満であることが好ましい。しかし、Ｍｏ含有量が少なすぎる場合、ＤＣスパッタリングの際の異常放電が顕著になり、欠陥発生頻度が高まる。よって、Ｍｏは正常にスパッタできる範囲で含有していることが望ましい。他の成膜技術によってはＭｏを含有せずに成膜可能な場合がある。
また、応力制御を目的として高温で加熱処理（アニール）する際、Ｍｏの含有量が多いと膜の表面が白く曇る（白濁する）現象が生じることがわかった。これは、ＭｏＯが表面に析出するためであると考えられる。このような現象を避ける観点からは、前記表面反射防止層であるＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＣ、ＭｏＳｉＯＣＮ等では、表面反射防止層中のＭｏの含有量は１０原子％未満であることが好ましい。しかし、Ｍｏ含有量が少なすぎる場合、ＤＣスパッタリングの際の異常放電が顕著になり、欠陥発生頻度が高まる。よって、Ｍｏは正常にスパッタできる範囲で含有していることが望ましい。他の成膜技術によってはＭｏを含有せずに成膜可能な場合がある。
本発明のマスクブランクは、シングル露光（Single Exposure）、ダブルパターニング、ダブル露光に用いられるバイナリマスクブランクに適用できる。
なお、ダブルパターニングとは、ウェハに対するレジスト塗布、露光、現像、レジスト剥離の一連の工程を２回行い、パターニングを行う方法をいう。つまり、ウェハ上のレジストに対しては、従来のシングル露光と同じく、１回の転写パターンの露光が行われるものであり、漏れ光による重なり露光部分では最大４回分の露光となる。
ダブル露光（ＤＥ：Double Exposure）技術は、ウェハ上のレジスト膜に、１枚目の転写用マスクによる転写パターンの露光を行った後、さらに同じレジスト膜に対して２枚目の転写用マスクによる転写パターンの露光を行うものである。
なお、ダブルパターニングとは、ウェハに対するレジスト塗布、露光、現像、レジスト剥離の一連の工程を２回行い、パターニングを行う方法をいう。つまり、ウェハ上のレジストに対しては、従来のシングル露光と同じく、１回の転写パターンの露光が行われるものであり、漏れ光による重なり露光部分では最大４回分の露光となる。
ダブル露光（ＤＥ：Double Exposure）技術は、ウェハ上のレジスト膜に、１枚目の転写用マスクによる転写パターンの露光を行った後、さらに同じレジスト膜に対して２枚目の転写用マスクによる転写パターンの露光を行うものである。
本発明の転写用マスクの製造方法は、前記に記載したいずれかの構成のマスクブランクにおける前記遮光膜を、エッチングによりパターニングするエッチング工程を有することを特徴とする。
また、本発明の転写用マスクは、
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする。
また、本発明の転写用マスクは、
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、屈折率ｎが２．００未満、かつ消衰係数ｋが２．３７以上の材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする。
さらに、本発明の転写用マスクは、前記遮光膜に形成されている転写パターンには、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンが含まれていることを特徴とする。 上記構成によれば、ＥＭＦバイアスが低減された遮光膜を有するマスクブランクを用いることにより、転写マスク作製に係る様々な負荷が大きく軽減される。さらに、得られた転写マスクは、重ね露光による漏れ光によって、ウェハ上のレジスト膜が露光することを抑制できるだけの光学濃度を遮光膜に確保するという条件も同時に満たすことができる。
なお、本発明の転写用マスクは、シングル露光、ダブルパターニング、ダブル露光に用いられる転写マスクに適用できる。
また、本発明の転写用マスクは、
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする。
また、本発明の転写用マスクは、
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、屈折率ｎが２．００未満、かつ消衰係数ｋが２．３７以上の材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする。
さらに、本発明の転写用マスクは、前記遮光膜に形成されている転写パターンには、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンが含まれていることを特徴とする。 上記構成によれば、ＥＭＦバイアスが低減された遮光膜を有するマスクブランクを用いることにより、転写マスク作製に係る様々な負荷が大きく軽減される。さらに、得られた転写マスクは、重ね露光による漏れ光によって、ウェハ上のレジスト膜が露光することを抑制できるだけの光学濃度を遮光膜に確保するという条件も同時に満たすことができる。
なお、本発明の転写用マスクは、シングル露光、ダブルパターニング、ダブル露光に用いられる転写マスクに適用できる。
本発明において、図１３に示すように、遮光膜１０上に、遮光膜１０に適用する材料に対して高いエッチング選択性を有する材料からなるエッチングマスク膜２０を設けた構成とすることが望ましい。遮光膜１０に形成する転写パターンの線幅は、ラインアンドスペースパターンの場合では、ハーフピッチで４０ｎｍと非常に微細である。このような微細なパターンを有機系材料のレジスト膜１００に形成し、これをマスクとしてドライエッチングで直接、遮光膜１０に転写パターンを形成しようとすると、レジスト膜１００の膜厚が厚くなり過ぎて、パターン転写精度が大きく低下するという問題がある。レジスト膜１００に形成された微細パターンを膜厚の薄いエッチングマスク膜２０にドライエッチングで転写し、転写パターンが形成されたエッチングマスク膜２０をマスクとして、遮光膜１０をドライエッチングしてパターン転写を行うと、遮光膜１０に高い精度で転写パターンが形成できる。エッチングマスク膜に適用可能な材料としては、遮光膜がフッ素系ガスでドライエッチングされる場合においては、高いエッチング選択性を有するクロムを含有する材料が好適である。また、クロムを含有する材料は、通常、塩素系ガスと酸素の混合ガスによるドライエッチングされる。クロムを含有する材料が適用されたエッチングマスク膜のドライエッチングのエッチングレートを向上させるには、クロムの含有量を４５原子％以下とすることが望ましい。また、エッチングマスク膜中のクロムの含有量が４０原子％以下であるとさらに望ましく、３５原子％以下であるとより好ましい。
本発明において、遷移金属とケイ素を含む薄膜や、遷移金属を含む薄膜のドライエッチングには、例えば、ＳＦ６、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３等の弗素系ガス、これらとＨｅ、Ｈ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｃ２Ｈ４、Ｏ２等の混合ガス、或いはＣｌ２、ＣＨ２Ｃｌ２等の塩素系のガス又は、これらとＨｅ、Ｈ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｃ２Ｈ４等の混合ガスを用いることができる。
本発明において、レジストは化学増幅型レジストであること好ましい。高精度の加工に適するためである。
本発明は、レジスト膜厚１００ｎｍ以下、レジスト膜厚７５ｎｍ以下、更にはレジスト膜厚５０ｎｍをねらった世代のマスクブランクに適用する。
本発明において、レジストは電子線描画用のレジストであること好ましい。高精度の加工に適するためである。
本発明は、電子線描画によりレジストパターンを形成する電子線描画用のマスクブランクに適用する。
本発明は、レジスト膜厚１００ｎｍ以下、レジスト膜厚７５ｎｍ以下、更にはレジスト膜厚５０ｎｍをねらった世代のマスクブランクに適用する。
本発明において、レジストは電子線描画用のレジストであること好ましい。高精度の加工に適するためである。
本発明は、電子線描画によりレジストパターンを形成する電子線描画用のマスクブランクに適用する。
本発明において、透光性基板としては、合成石英基板、ＣａＦ２基板、ソーダライムガラス基板、無アルカリガラス基板、低熱膨張ガラス基板、アルミノシリケートガラス基板などが挙げられる。
本発明において、マスクブランクには、マスクブランクや、レジスト膜付きマスクブランクが含まれる。
本発明において、転写マスクには、位相シフト効果を使用しないバイナリ型マスク、レチクルが含まれる。本発明においては、エンハンサマスク、位相シフトマスクは含まれない。
本発明において、転写マスクには、位相シフト効果を使用しないバイナリ型マスク、レチクルが含まれる。本発明においては、エンハンサマスク、位相シフトマスクは含まれない。
本発明の半導体デバイスの製造方法は、前記のいずれかの構成の転写用マスクを用い、半導体ウェハ上に回路パターンを形成することを特徴する。
また、本発明の半導体デバイスの製造方法は、半導体ウェハ上に形成される回路パターンには、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンが含まれていることを特徴する。
本発明の転写用マスクは、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースのパターン転写精度に優れており、この転写用マスクを用いて、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンを有する回路パターンを半導体ウェハ上に形成するのに最適である。
また、本発明の半導体デバイスの製造方法は、半導体ウェハ上に形成される回路パターンには、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンが含まれていることを特徴する。
本発明の転写用マスクは、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースのパターン転写精度に優れており、この転写用マスクを用いて、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンを有する回路パターンを半導体ウェハ上に形成するのに最適である。
以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明する。
（実施例１）
（マスクブランクの作製）
図１３に示すように、透光性基板１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合成石英ガラス基板を用い、透光性基板１上に、遮光膜１０として、ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）、ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝２１原子％：７９原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ２）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、遮光層１１（ＭｏＳｉＮ膜，Ｎ＝約５原子％）を３５ｎｍの膜厚で形成した。
次に、遮光層１１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝４原子％：９６原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、表面反射防止層１２（ＭｏＳｉＯＮ膜）を４ｎｍの膜厚で形成した。
遮光膜１０の合計膜厚は３９ｎｍとした。遮光膜１０の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキシマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．０３であった。
遮光膜１０は、表面反射率が４１．９％であった。透過率及び反射率の測定は、分光光度計を用いて行った。
ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）は、屈折率ｎ：１．５０、消衰係数ｋ：３．０６、であった。
ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）は、屈折率ｎ：２．２８、消衰係数ｋ：０．９２、であった。
（成膜後加熱処理）
次に、上記基板を４５０℃で３０分間加熱処理（アニール処理）した。
（評価）
上記遮光膜１０に対して、上記遮光膜１０を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は１３度であった。
（実施例１）
（マスクブランクの作製）
図１３に示すように、透光性基板１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合成石英ガラス基板を用い、透光性基板１上に、遮光膜１０として、ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）、ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝２１原子％：７９原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ２）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、遮光層１１（ＭｏＳｉＮ膜，Ｎ＝約５原子％）を３５ｎｍの膜厚で形成した。
次に、遮光層１１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝４原子％：９６原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、表面反射防止層１２（ＭｏＳｉＯＮ膜）を４ｎｍの膜厚で形成した。
遮光膜１０の合計膜厚は３９ｎｍとした。遮光膜１０の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキシマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．０３であった。
遮光膜１０は、表面反射率が４１．９％であった。透過率及び反射率の測定は、分光光度計を用いて行った。
ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）は、屈折率ｎ：１．５０、消衰係数ｋ：３．０６、であった。
ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）は、屈折率ｎ：２．２８、消衰係数ｋ：０．９２、であった。
（成膜後加熱処理）
次に、上記基板を４５０℃で３０分間加熱処理（アニール処理）した。
（評価）
上記遮光膜１０に対して、上記遮光膜１０を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は１３度であった。
実施例１において上層膜厚と下層膜厚とをそれぞれ変化させたときに、トータル膜厚、トータル位相シフト量、トータルＯＤ、表面反射率、がそれぞれどのように変化するのか、調べたグラフを図１１に示す。
図１１から、上層膜厚、下層膜厚、トータル膜厚、トータル位相シフト量、トータルＯＤ、表面反射率、を総合的に検討、考慮する必要があることがわかる。
図１１から、上層膜厚、下層膜厚、トータル膜厚、トータル位相シフト量、トータルＯＤ、表面反射率、を総合的に検討、考慮する必要があることがわかる。
実施例１のマスクブランクを用いて、ＡｒＦ露光光が適用され、半導体デバイスの設計仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのラインアンドスペースパターン（Ｌ＆Ｓ）を含む転写パターンを有するバイナリ転写マスクを作製するにあたり、ＥＭＦバイアスを調べるシミュレーションを行った。その結果、ＥＭＦバイアスは、輪帯照明（Annular Illumination）の場合６．２ｎｍ、２極照明（Dipole Illumination）の場合−０．３ｎｍであった。
（実施例２）
（マスクブランクの作製）
図１３に示すように、透光性基板１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合成石英ガラス基板を用い、透光性基板１上に、遮光膜１０として、ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）、ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝９．５原子％：８９．５原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、遮光層１１（ＭｏＳｉ膜）を３８ｎｍの膜厚で形成した。
次に、遮光層１１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝４原子％：９６原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、表面反射防止層１２（ＭｏＳｉＯＮ膜）を４ｎｍの膜厚で形成した。
遮光膜１０の合計膜厚は４２ｎｍとした。遮光膜１０の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキシマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．０であった。
遮光膜１０は、表面反射率が３９．６％であった。透過率及び反射率の測定は、分光光度計を用いて行った。
ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）は、屈折率ｎ：１．２４、消衰係数ｋ：２．７７、であった。
ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）は、屈折率ｎ：２．２８、消衰係数ｋ：０．９２、であった。
（成膜後加熱処理）
次に、上記基板を４５０℃で３０分間加熱処理（アニール処理）した。
（評価）
上記遮光膜１０に対して、上記遮光膜１０を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は１．１度であった。
（マスクブランクの作製）
図１３に示すように、透光性基板１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合成石英ガラス基板を用い、透光性基板１上に、遮光膜１０として、ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）、ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝９．５原子％：８９．５原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、遮光層１１（ＭｏＳｉ膜）を３８ｎｍの膜厚で形成した。
次に、遮光層１１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝４原子％：９６原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、表面反射防止層１２（ＭｏＳｉＯＮ膜）を４ｎｍの膜厚で形成した。
遮光膜１０の合計膜厚は４２ｎｍとした。遮光膜１０の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキシマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．０であった。
遮光膜１０は、表面反射率が３９．６％であった。透過率及び反射率の測定は、分光光度計を用いて行った。
ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）は、屈折率ｎ：１．２４、消衰係数ｋ：２．７７、であった。
ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）は、屈折率ｎ：２．２８、消衰係数ｋ：０．９２、であった。
（成膜後加熱処理）
次に、上記基板を４５０℃で３０分間加熱処理（アニール処理）した。
（評価）
上記遮光膜１０に対して、上記遮光膜１０を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は１．１度であった。
実施例２において上層膜厚と下層膜厚とをそれぞれ変化させたときに、トータル膜厚、トータル位相シフト量、トータルＯＤ、表面反射率、がそれぞれどのように変化するのか、調べたグラフを図１２に示す。
図１２から、上層膜厚、下層膜厚、トータル膜厚、トータル位相シフト量、トータルＯＤ、表面反射率、を総合的に検討、考慮する必要があることがわかる。
図１２から、上層膜厚、下層膜厚、トータル膜厚、トータル位相シフト量、トータルＯＤ、表面反射率、を総合的に検討、考慮する必要があることがわかる。
実施例２のマスクブランクを用いて、ＡｒＦ露光光が適用され、半導体デバイスの設計仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンを有するバイナリ転写マスクを作製するにあたり、ＥＭＦバイアスを調べるシミュレーションを行った。その結果、ＥＭＦバイアスは、輪帯照明（Annular Illumination）の場合６．０ｎｍ、２極照明（Dipole Illumination）の場合−０．５ｎｍであった。
（実施例３）
（マスクブランクの作製）
図１３に示すように、透光性基板１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合成石英ガラス基板を用い、透光性基板１上に、遮光膜１０として、ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）、ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝９．５原子％：８９．５原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、遮光層１１（ＭｏＳｉ膜）を３９ｎｍの膜厚で形成した。
次に、遮光層１１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝４原子％：９６原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、表面反射防止層１２（ＭｏＳｉＯＮ膜）を６ｎｍの膜厚で形成した。
遮光膜１０の合計膜厚は４５ｎｍとした。遮光膜１０の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキシマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．０４であった。
遮光膜１０は、表面反射率が２９．８％であった。透過率及び反射率の測定は、分光光度計を用いて行った。
ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）は、屈折率ｎ：１．２４、消衰係数ｋ：２．７７、であった。
ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）は、屈折率ｎ：２．２８、消衰係数ｋ：０．９２、であった。
（成膜後加熱処理）
次に、上記基板を４５０℃で３０分間加熱処理（アニール処理）した。
（評価）
上記遮光膜１０に対して、上記遮光膜１０を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は９．５度であった。
（マスクブランクの作製）
図１３に示すように、透光性基板１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合成石英ガラス基板を用い、透光性基板１上に、遮光膜１０として、ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）、ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝９．５原子％：８９．５原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、遮光層１１（ＭｏＳｉ膜）を３９ｎｍの膜厚で形成した。
次に、遮光層１１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝４原子％：９６原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、表面反射防止層１２（ＭｏＳｉＯＮ膜）を６ｎｍの膜厚で形成した。
遮光膜１０の合計膜厚は４５ｎｍとした。遮光膜１０の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキシマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．０４であった。
遮光膜１０は、表面反射率が２９．８％であった。透過率及び反射率の測定は、分光光度計を用いて行った。
ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）は、屈折率ｎ：１．２４、消衰係数ｋ：２．７７、であった。
ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）は、屈折率ｎ：２．２８、消衰係数ｋ：０．９２、であった。
（成膜後加熱処理）
次に、上記基板を４５０℃で３０分間加熱処理（アニール処理）した。
（評価）
上記遮光膜１０に対して、上記遮光膜１０を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は９．５度であった。
実施例３のスクブランクを用いて、ＡｒＦ露光光が適用され、半導体デバイスの設計仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンを有するバイナリ転写マスクを作製するにあたり、ＥＭＦバイアスを調べるシミュレーションを行った。その結果、ＥＭＦバイアスは、輪帯照明（Annular Illumination）の場合７．４ｎｍ、２極照明（Dipole Illumination）の場合−０．１ｎｍであった。
（比較例１）
（マスクブランクの作製）
図１３に示すように、透光性基板１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合成石英ガラス基板を用い、透光性基板１上に、遮光膜１０として、ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）、ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝２１原子％：７９原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ２）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、遮光層１１（ＭｏＳｉＮ膜）を５０ｎｍの膜厚で形成した。
次に、遮光層１１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝４原子％：９６原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、表面反射防止層１２（ＭｏＳｉＯＮ膜）を１０ｎｍの膜厚で形成した。
なお、上記各層の元素分析は、ラザフォード後方散乱分析法を用いた。
遮光膜１０の合計膜厚は６０ｎｍとした。遮光膜１０の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキシマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．０であった。
遮光膜１０は、表面反射率が２１．３％であった。透過率及び反射率の測定は、分光光度計を用いて行った。
ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）は、屈折率ｎ：２．４２、消衰係数ｋ：１．９１、であった。
ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）は、屈折率ｎ：２．３１、消衰係数ｋ：１．００、であった。
（成膜後加熱処理）
次に、上記基板を４５０℃で３０分間加熱処理（アニール処理）した。
（評価）
上記遮光膜１０に対して、上記遮光膜１０を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は１４３度であった。
（マスクブランクの作製）
図１３に示すように、透光性基板１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合成石英ガラス基板を用い、透光性基板１上に、遮光膜１０として、ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）、ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝２１原子％：７９原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ２）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、遮光層１１（ＭｏＳｉＮ膜）を５０ｎｍの膜厚で形成した。
次に、遮光層１１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝４原子％：９６原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、表面反射防止層１２（ＭｏＳｉＯＮ膜）を１０ｎｍの膜厚で形成した。
なお、上記各層の元素分析は、ラザフォード後方散乱分析法を用いた。
遮光膜１０の合計膜厚は６０ｎｍとした。遮光膜１０の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキシマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．０であった。
遮光膜１０は、表面反射率が２１．３％であった。透過率及び反射率の測定は、分光光度計を用いて行った。
ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）は、屈折率ｎ：２．４２、消衰係数ｋ：１．９１、であった。
ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）は、屈折率ｎ：２．３１、消衰係数ｋ：１．００、であった。
（成膜後加熱処理）
次に、上記基板を４５０℃で３０分間加熱処理（アニール処理）した。
（評価）
上記遮光膜１０に対して、上記遮光膜１０を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は１４３度であった。
比較例１のマスクブランクを用いて、ＡｒＦ露光光が適用され、半導体デバイスの設計仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンを有するバイナリ転写マスクを作製するにあたり、ＥＭＦバイアスを調べるシミュレーションを行った。その結果、ＥＭＦバイアスは、輪帯照明（Annular Illumination）の場合２３．８ｎｍ、２極照明（Dipole Illumination）の場合４．０ｎｍであった。輪帯照明の場合、ＥＭＦバイアスが２０ｎｍ以上となり、実効的なバイアス補正ができない。すなわち、比較例１のマスクブランクでは、輪帯照明が適用される転写用マスクでは、ＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンを形成できないことがわかった。
（転写用マスクの作製）
上記実施例１〜３で得られたマスクブランク上に、エッチングマスク膜２０を形成した。具体的には、遮光膜１０（表面反射防止層１２）上にクロムターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）と二酸化炭素（ＣＯ２）と窒素（Ｎ２）とヘリウム（Ｈｅ）の混合ガス雰囲気で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、エッチングマスク膜２０（ＣｒＯＣＮ膜，Ｃｒ：３５原子％）を１０ｎｍの膜厚で形成した。さらに、エッチングマスク膜２０を遮光膜１０のアニール温度よりも低い温度でアニールすることにより、遮光膜１０の膜応力に影響を与えずに、エッチングマスク膜２０の応力を極力小さく（好ましくは膜応力が実質ゼロに）なるように調整した。
上記実施例１〜３で得られたマスクブランク上に、エッチングマスク膜２０を形成した。具体的には、遮光膜１０（表面反射防止層１２）上にクロムターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）と二酸化炭素（ＣＯ２）と窒素（Ｎ２）とヘリウム（Ｈｅ）の混合ガス雰囲気で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、エッチングマスク膜２０（ＣｒＯＣＮ膜，Ｃｒ：３５原子％）を１０ｎｍの膜厚で形成した。さらに、エッチングマスク膜２０を遮光膜１０のアニール温度よりも低い温度でアニールすることにより、遮光膜１０の膜応力に影響を与えずに、エッチングマスク膜２０の応力を極力小さく（好ましくは膜応力が実質ゼロに）なるように調整した。
次に、レジスト膜１００として、電子線描画用化学増幅型ポジレジスト膜（富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製 ＰＲＬ００９）を、エッチングマスク膜２０上に形成した（図１３および図１４（１）参照）。レジスト膜１００の形成は、スピンナー（回転塗布装置）を用いて、回転塗布した。
次に、レジスト膜１００に対し、電子線描画装置を用いてＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンの描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターン１００ａを形成した（図１４（２）参照）。
次に、レジストパターン１００ａをマスクとして、エッチングマスク膜２０のドライエッチングを行って、エッチングマスク膜パターン２０ａを形成した（図１４（３）参照）。このとき、ＣｒＯＣＮからなるエッチングマスク膜２０のドライエッチングガスとして、塩素と酸素の混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２＝４：１）を用いた。
次に、レジスト膜１００に対し、電子線描画装置を用いてＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンの描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターン１００ａを形成した（図１４（２）参照）。
次に、レジストパターン１００ａをマスクとして、エッチングマスク膜２０のドライエッチングを行って、エッチングマスク膜パターン２０ａを形成した（図１４（３）参照）。このとき、ＣｒＯＣＮからなるエッチングマスク膜２０のドライエッチングガスとして、塩素と酸素の混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２＝４：１）を用いた。
次に、残存しているレジストパターン１００ａをアッシング処理等により剥離した（図１４（４）参照）。
次に、上記エッチングマスク膜パターン２０ａをマスクとして、遮光膜１０のドライエッチングを行って遮光膜パターン１０ａを形成した（図１４（５）参照）。このとき、ＭｏＳｉ系遮光膜１０（遮光層１１および表面反射防止層１２）のドライエッチングガスとして、ＳＦ６とＨｅの混合ガスを用いた。
最後に、塩素と酸素の混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２＝４：１）を用いてエッチングマスク膜パターン２０ａを除去し、バイナリ型転写用マスクを得た（図１４（６）参照）。
次に、上記エッチングマスク膜パターン２０ａをマスクとして、遮光膜１０のドライエッチングを行って遮光膜パターン１０ａを形成した（図１４（５）参照）。このとき、ＭｏＳｉ系遮光膜１０（遮光層１１および表面反射防止層１２）のドライエッチングガスとして、ＳＦ６とＨｅの混合ガスを用いた。
最後に、塩素と酸素の混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２＝４：１）を用いてエッチングマスク膜パターン２０ａを除去し、バイナリ型転写用マスクを得た（図１４（６）参照）。
次に、上記実施例１〜３で得られたバイナリ型転写用マスクを用いて、転写対象物である半導体ウェハ上のレジスト膜に対して、転写パターンを露光転写する工程を行った。露光装置には、ＡｒＦエキシマレーザーを光源とする輪帯照明（Annular Illumination）が用いられた液浸方式のものが用いられた。具体的には、露光装置のマスクステージに、実施例１のバイナリ型転写用マスクをセットし、半導体ウェハ上のＡｒＦ液浸露光用のレジスト膜に対して、露光転写を行った。露光後のレジスト膜に対して、所定の現像処理を行い、レジストパターンを形成した。さらに、レジストパターンを用いて、半導体ウェハ上にＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む回路パターンを形成した。同様に、実施例２、３のバイナリ型転写用マスクについても同様にして、別の半導体ウェハ上のＡｒＦ液浸露光用のレジスト膜に対して、それぞれ同様の露光転写、処理を行い、半導体ウェハ上にＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む回路パターンをそれぞれ形成した。
得られた実施例１〜３の半導体ウェハ上の回路パターンを電子顕微鏡（ＴＥＭ）で確認したところ、いずれの実施例で製造した回路パターンもＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓの仕様を十分に満たしていた。すなわち、実施例１〜３のバイナリ型転写用マスクは、輪帯照明（Annular Illumination）を光源とする露光方式であっても、半導体ウェハ上にＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む回路パターンを転写することが十分に可能であることが確認できた。
以上、本発明を実施形態や実施例を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施形態や実施例に記載の範囲には限定されない。上記実施形態や実施例に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることは、当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
１ 透光性基板
１００ レジスト膜
１０ 遮光膜
１１ 遮光層
１２ 表面反射防止層
２０ エッチングマスク膜
１００ レジスト膜
１０ 遮光膜
１１ 遮光層
１２ 表面反射防止層
２０ エッチングマスク膜
Claims (20)
- ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いられ、透光性基板上に、転写パターンを形成するための遮光膜を有するマスクブランクであって、
前記遮光膜は、下層および上層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記下層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からなり、膜厚
が３０ｎｍ以上であり、
前記上層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とするマスクブランク。 - 前記下層中の遷移金属の含有量を遷移金属とケイ素の合計含有量で除した比率が４２％以下であることを特徴とする請求項１記載のマスクブランク。
- 前記下層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のマスクブランク。
- ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いられ、透光性基板上に、転写パターンを形成するための遮光膜を有するマスクブランクであって、
前記遮光膜は、下層および上層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記下層は、屈折率ｎが２．００未満、かつ消衰係数ｋが２．３７以上である材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記上層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とするマスクブランク。 - 前記上層は、屈折率ｎが２．００以上、かつ消衰係数ｋが１．００以下の材料からなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のマスクブランク。
- 前記下層は、膜厚が４２ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のマスクブランク。
- 前記上層は、遷移金属およびケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料、ケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料、又は、遷移金属に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料を主成分とすることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のマスクブランク。
- 前記上層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする請求項７に記載のマスクブランク。
- 請求項１から８のいずれかに記載のマスクブランクにおける前記遮光膜を、エッチングによりパターニングするエッチング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。
- ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、下層および上層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記下層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記上層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする転写用マスク。 - 前記下層中の遷移金属の含有量を遷移金属とケイ素の合計含有量で除した比率が４２％以下であることを特徴とする請求項１０記載の転写用マスク。
- 前記下層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする請求項１０または１１のいずれかに記載の転写用マスク。
- ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、下層および上層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記下層は、屈折率ｎが２．００未満、かつ消衰係数ｋが２．３７以上の材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記上層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする転写用マスク。 - 前記上層は、屈折率ｎが２．００以上、かつ消衰係数ｋが１．００以下の材料からなることを特徴とする請求項１０から１３のいずれかに記載の転写用マスク。
- 前記下層は、膜厚が４２ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１０から１４のいずれかに記載の転写用マスク。
- 前記上層は、遷移金属およびケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料、ケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料、又は、遷移金属に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料を主成分とすることを特徴とする請求項１０から１５のいずれかに記載の転写用マスク。
- 前記上層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする請求項１６に記載の転写用マスク。
- 前記遮光膜に形成されている転写パターンには、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンが含まれていることを特徴とする請求項１０から１７のいずれかに記載の転写用マスク。
- 請求項１０から１８のいずれかに記載の転写用マスクを用い、半導体ウェハ上に回路パターンを形成することを特徴する半導体デバイスの製造方法。
- 半導体ウェハ上に形成される回路パターンには、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンが含まれていることを特徴する請求項１９に記載の半導体デバイスの製造方法。
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