JP6567604B2 - マスクブランク、転写用マスク、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

マスクブランク、転写用マスク、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 Download PDF

Info

Publication number
JP6567604B2
JP6567604B2 JP2017125979A JP2017125979A JP6567604B2 JP 6567604 B2 JP6567604 B2 JP 6567604B2 JP 2017125979 A JP2017125979 A JP 2017125979A JP 2017125979 A JP2017125979 A JP 2017125979A JP 6567604 B2 JP6567604 B2 JP 6567604B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nitride layer
light
mask
shielding film
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017125979A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018022138A (ja
Inventor
博明 宍戸
博明 宍戸
康隆 堀込
康隆 堀込
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hoya Corp filed Critical Hoya Corp
Publication of JP2018022138A publication Critical patent/JP2018022138A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6567604B2 publication Critical patent/JP6567604B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/66—Containers specially adapted for masks, mask blanks or pellicles; Preparation thereof
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/54—Absorbers, e.g. of opaque materials
    • G03F1/58—Absorbers, e.g. of opaque materials having two or more different absorber layers, e.g. stacked multilayer absorbers
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/22—Masks or mask blanks for imaging by radiation of 100nm or shorter wavelength, e.g. X-ray masks, extreme ultraviolet [EUV] masks; Preparation thereof
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/76—Patterning of masks by imaging
    • G03F1/78—Patterning of masks by imaging by charged particle beam [CPB], e.g. electron beam patterning of masks
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2002—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
    • G03F7/2004—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image characterised by the use of a particular light source, e.g. fluorescent lamps or deep UV light
    • G03F7/2006—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image characterised by the use of a particular light source, e.g. fluorescent lamps or deep UV light using coherent light; using polarised light
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2051—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source
    • G03F7/2053—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source using a laser
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70008—Production of exposure light, i.e. light sources
    • G03F7/70025—Production of exposure light, i.e. light sources by lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31144—Etching the insulating layers by chemical or physical means using masks

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

Description

本発明は、マスクブランク、そのマスクブランクを用いた製造された転写用マスクおよびその製造方法に関するものである。また、本発明は、上記の転写用マスクを用いた半導体デバイスの製造方法に関するものである。
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が使用される。半導体デバイスのパターンを微細化するに当たっては、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、フォトリソグラフィーで使用される露光光源の波長の短波長化が必要となる。近年、半導体装置を製造する際の露光光源にＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）が適用されることが増えてきている。
転写用マスクは、透光性基板上に転写パターンを有する薄膜を備えた構成のものが一般的である。特許文献１では、フォトマスク（転写用マスク）の薄膜にモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）系材料が適用されたものが開示されている。しかし、特許文献１に開示されている通り、このＭｏＳｉ系膜は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光に対する耐性（いわゆるＡｒＦ耐光性）が低いということが近年判明している。
一方、特許文献２では、ＳｉＮｘの位相シフト膜を備える位相シフトマスクが開示されており、特許文献３では、ＳｉＮ系材料の位相シフト膜は高いＡｒＦ耐光性を有することが確認されたことが記されている。他方、特許文献４には、遮光膜の黒欠陥部分に対して、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）ガスを供給しつつ、その部分に電子線を照射することで黒欠陥部をエッチングして除去する欠陥修正技術（以下、このような電子線等の荷電粒子を照射して行う欠陥修正を単にＥＢ欠陥修正という。）が開示されている。
特開２０１０−２１７５１４号公報 特開平８−２２０７３１号公報 特開２０１６−１８１９２号公報 特表２００４−５３７７５８号公報
特許文献３に開示されているように、ＳｉＮ系材料の薄膜は、高いＡｒＦ耐光性を有している。特許文献３では、ＳｉＮ系材料の薄膜を位相シフトマスクの位相シフト膜に適用しているが、ＳｉＮ系材料の薄膜をバイナリマスクの遮光膜に適用することを検討してみた。遮光膜は、位相シフト膜とは求められる光学特性が大きく異なっている。遮光膜は、所定の光学濃度をより薄い膜厚で満たすことが好ましいとされている。そこで、窒素含有量を極力少なくしたＳｉＮ系材料の単層構造の薄膜を遮光膜に適用することを検討してみた。しかし、このような遮光膜を有するマスクブランクは、そのマスクブランクを用いて転写用マスクを製造する過程で遮光膜の黒欠陥部分に対してＥＢ欠陥修正を行うときに、遮光膜と透光性基板と境界を検出するためのエッチング終点の検出が容易ではないという問題が生じることが判明した。
ＥＢ欠陥修正では、黒欠陥に対して電子線を照射したときに、照射を受けた部分から放出されるオージェ電子、２次電子、特性Ｘ線、後方散乱電子の少なくともいずれか１つを検出し、その変化を見ることで修正の終点を検出している。例えば、電子線の照射を受けた部分から放出されるオージェ電子を検出する場合には、オージェ電子分光法（ＡＥＳ）によって、主に材料組成の変化を見ている。また、２次電子を検出する場合には、ＳＥＭ像から主に表面形状の変化を見ている。さらに、特性Ｘ線を検出する場合には、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）や波長分散Ｘ線分光法（ＷＤＸ）によって、主に材料組成の変化を見ている。後方散乱電子を検出する場合には、電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）によって、主に材料の組成や結晶状態の変化を見ている。
特許文献３に開示されているように、ＳｉＮｘの位相シフト膜のパターンを備えた位相シフトマスクに対してＥＢ欠陥修正を行う場合、位相シフト膜と透光性基板との間での終点検出では、膜厚方向における修正の進行に伴う窒素の検出強度の低下から酸素の検出強度の上昇への変化を見て判定することになる。しかし、ＥＢ欠陥修正時の処理室内はほぼ真空の状態にされるが、それでも窒素や酸素の検出は外乱等の影響を受けやすい。ＳｉＮ系材料の位相シフト膜の場合は、少ない窒素含有量ではＥＢ欠陥修正時の窒素の検出強度が得られにくい。同様に、窒素含有量の少ないＳｉＮ系材料の単層構造からなる遮光膜の場合も、ＥＢ欠陥修正時における窒素の検出強度が低く、終点検出が容易ではない。
この問題を考慮し、遮光膜を窒素含有量が多い窒化ケイ素からなる層と窒素含有量が少ない窒化ケイ素からなる層の２層構造として検証してみた。その結果、ＥＢ欠陥修正時の終点検出の感度を向上させることはできた。しかし、ＥＢ欠陥修正を行った箇所の遮光膜の側壁形状を確認したところ、窒素含有量が多い層の側壁に比べて窒素含有量が少ない層の側壁が大きく食い込んで除去されてしまっていた。すなわち、遮光膜のＥＢ欠陥修正を行った箇所のパターンの側壁形状に大きな段差が発生しており、このような大きな段差は、遮光膜のパターンのＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）精度の低下につながるため問題となっていた。
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、透光性基板上に遮光膜を備えたマスクブランクにおいて、遮光膜を窒素含有量が多いＳｉＮ系材料で形成される高窒化層と窒素含有量が少ないＳｉＮ系材料で形成される低窒化層の積層構造とした場合でも、遮光膜のＥＢ欠陥修正を行った箇所のパターン側壁形状に生じる段差が低減されているマスクブランクを提供することを目的としている。また、本発明は、このマスクブランクを用いて製造される転写用マスクを提供することを目的としている。さらに、本発明は、このような転写用マスクを製造する方法を提供することを目的としている。そして、本発明は、このような転写用マスクを用いた半導体デバイスの製造方法を提供することを目的としている。
前記の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）
透光性基板上に、遮光膜を備えたマスクブランクであって、
前記遮光膜は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光に対する光学濃度が２．５以上であり、
前記遮光膜は、高窒化層と低窒化層とからなる１組の積層構造を３組以上有する構造を含み、
前記高窒化層および低窒化層は、ケイ素及び窒素からなる材料、または前記材料に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料で形成され、
前記高窒化層は、窒素の含有量が５０原子％以上であり、厚さが１０ｎｍ以下であり、
前記低窒化層は、窒素の含有量が５０原子％未満であり、
前記低窒化層の厚さは、前記高窒化層の厚さの２倍以上である
ことを特徴とするマスクブランク。
（構成２）
前記高窒化層および低窒化層は、同じ構成元素からな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）
前記高窒化層および低窒化層は、ケイ素及び窒素からなる材料で形成されていることを特徴とする構成１または２に記載のマスクブランク。
（構成４）
前記積層構造は、透光性基板側から高窒化層と低窒化層がこの順に積層していることを特徴とする構成１から３のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成５）
前記遮光膜は、前記透光性基板から最も離れた位置に、ケイ素、窒素および酸素からなる材料、または前記材料に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料で形成された最上層を備え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）
前記遮光膜上に、ハードマスク膜を備え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）
透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を備えた転写用マスクであって、
前記遮光膜は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光に対する光学濃度が２．５以上であり、
前記遮光膜は、高窒化層と低窒化層とからなる１組の積層構造を３組以上有する構造を含み、
前記高窒化層および低窒化層は、ケイ素及び窒素からなる材料、または前記材料に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料で形成され、
前記高窒化層は、窒素の含有量が５０原子％以上であり、厚さが１０ｎｍ以下であり、
前記低窒化層は、窒素の含有量が５０原子％未満であり、
前記低窒化層の厚さは、前記高窒化層の厚さの２倍以上である
ことを特徴とする転写用マスク。
（構成８）
前記高窒化層および低窒化層は、同じ構成元素からなることを特徴とする構成７記載の転写用マスク。
（構成９）
前記高窒化層および低窒化層は、ケイ素及び窒素からなる材料で形成されていることを特徴とする構成７または８に記載の転写用マスク。
（構成１０）
前記積層構造は、透光性基板側から高窒化層と低窒化層がこの順に積層していることを特徴とする構成７から９のいずれかに記載の転写用マスク。
（構成１１）
前記遮光膜は、前記透光性基板から最も離れた位置に、ケイ素、窒素および酸素からなる材料、また前記材料に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料で形成された最上層を備えることを特徴とする構成７から１０のいずれかに記載の転写用マスク。
（構成１２）
構成６記載のマスクブランクを用いた転写用マスクの製造方法であって、
ドライエッチングにより前記ハードマスク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ハードマスク膜をマスクとするドライエッチングにより前記遮光膜に転写パターンを形成する工程と、
前記ハードマスク膜を除去する工程と
を備えることを特徴とする転写用マスクの製造方法。
（構成１３）
構成７から１１のいずれかに記載の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）
構成１２記載の転写用マスクの製造方法により製造された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は、遮光膜が高窒化層と低窒化層とからなる１組の積層構造を３組以上有する構造を含み、高窒化層および低窒化層がケイ素及び窒素からなる材料、または前記材料に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料で形成され、高窒化層の窒素の含有量が５０原子％以上であり、かつ厚さが１０ｎｍ以下であり、低窒化層の窒素の含有量が５０原子％未満であり、低窒化層の厚さが高窒化層の厚さの２倍以上であることを特徴としている。このような構造のマスクブランクとすることにより、遮光膜のＡｒＦ耐光性が高くしつつ、遮光膜に対してＥＢ欠陥修正を行ったときの遮光膜と透光性基板との間の終点検出がしやすくでき、ＥＢ欠陥修正を行った箇所の遮光膜のパターン側壁形状に生じる段差を低減することができる。
また、本発明の転写用マスクは、転写パターンを有する遮光膜が上記の本発明のマスクブランクの遮光膜と同様の構成としていることを特徴としている。このような転写用マスクとすることにより、遮光膜のＡｒＦ耐光性が高いことに加え、この転写用マスクの製造途上で遮光膜の黒欠陥部分に対してＥＢ欠陥修正を行った場合においても、黒欠陥部分の終点を検出しやすく、黒欠陥近傍の透光性基板の表面が過度に掘り込まれることを抑制できる。また、このＥＢ欠陥修正を行った箇所の遮光膜のパターン側壁形状に生じる段差を低減することができる。このため、本発明の転写用マスクは高い転写精度を有する。
本発明の実施形態におけるマスクブランクの構成を示す断面図である。 本発明の実施形態における転写用マスクの製造工程を示す断面図である。
まず、本発明の完成に至った経緯を述べる。本発明者らは、マスクブランクの遮光膜を窒素含有量が多いＳｉＮ系材料（窒素含有量が５０原子％以上）で形成される高窒化層と窒素含有量が少ないＳｉＮ系材料（窒素含有量が５０原子％未満）で形成される低窒化層の積層構造とし、ＡｒＦ耐光性を大幅に高めつつ、ＥＢ欠陥修正を行ったときの透光性基板との間の終点検出をしやすくした場合において、遮光膜のＥＢ欠陥修正を行った箇所のパターン側壁形状に生じる段差を低減する手段について、鋭意研究を行った。
最初に、ポイズンモードの成膜条件で形成された窒素含有量が多いＳｉＮ系材料の高窒化層とメタルモードの成膜条件で形成された窒素含有量が少ないＳｉＮ系材料の低窒化層のそれぞれにおけるＥＢ欠陥修正の修正レート（被修正層の厚さ／修正時間＝単位時間当たりの被修正層の修正量（単位時間当たりの被修正層の除去される厚さ）。以下同様。）を測定した。具体的には、透光性基板上にポイズンモードの成膜条件で窒素含有量が多いＳｉＮ膜のみ形成し、そのＳｉＮ膜に対してＥＢ欠陥修正を行って、高窒化層の修正レートを測定した。次に、別の透光性基板上にメタルモードの成膜条件で窒素含有量が少ないＳｉＮ膜のみ形成し、そのＳｉＮ膜に対してＥＢ欠陥修正を行って、低窒化層の修正レートを測定した。その結果、窒素含有量が少ないＳｉＮ系材料の低窒化層の修正レートは、窒素含有量が多いＳｉＮ系材料の高窒化層の修正レートに比べて大幅に速いことが判明した。
ケイ素系材料膜のＥＢ欠陥修正は、ＸｅＦ２等の非励起状態のガスがその黒欠陥部分に吸着され、ガス中のフッ素が分離し、そのフッ素が比較的低沸点のケイ素のフッ化物を生成して揮発するというメカニズムを利用したものである。ＥＢ欠陥修正は、黒欠陥部分の薄膜に電子線を照射してその黒欠陥部分のケイ素を励起させる。これにより、黒欠陥部分以外のケイ素よりもフッ化物を生成しやすくし、黒欠陥部分のケイ素を優先的に揮発させ、黒欠陥を除去することができる。
このＥＢ欠陥修正は、黒欠陥部分の遮光膜の表面から遮光膜と透光性基板との界面に向かって除去していくものである。ＥＢ欠陥修正時、非励起状態のフッ素系ガスは、黒欠陥部分に対して供給されるが、必然的にそのフッ素系ガスは黒欠陥部分の周囲にも供給される。このため、非励起状態のフッ素系ガスの吸着は、黒欠陥部分の遮光膜の表面に吸着するだけでなく、パターン側壁にも吸着する。また、ＥＢ欠陥修正時、電子線は、黒欠陥部分の遮光膜の表面に照射され、その表面近傍のケイ素が最も励起されるが、側壁側の領域のケイ素もある程度励起される。
透光性基板上に、ＳｉＮ系材料の高窒化層と低窒化層がこの順に積層した遮光膜のパターンの黒欠陥部分に対してＥＢ欠陥修正を行う場合、電子線は低窒化層の表面に向かって照射されるため、低窒化層の表面から低窒化層と高窒化層との界面に向かう方向（層の厚さ方向）で優先的に除去される。黒欠陥部分の低窒化層が除去された後は、電子線が照射される高窒化層の表面が優先的に除去される。このとき、黒欠陥部分が除去された後の低窒化層のパターン側壁にも非励起状態のフッ素系ガスが吸着する。このフッ素系ガスが吸着している低窒化層の部分は、電子線の影響を強く受けるため、ケイ素がある程度励起した状態になりやすい。このため、黒欠陥部分が除去された後に露出する低窒化層のパターン側壁は、層の厚さ方向の修正レートに比べ遅い修正レートではあるが、黒欠陥部分の遮光膜に対するＥＢ欠陥修正が終わるまでの間、側壁からパターンの内側に向かって意図していない除去が継続することは避け難い。ＳｉＮ系材料の高窒化層と低窒化層が積層した積層構造を有する遮光膜のパターンの黒欠陥部分に対してＥＢ欠陥修正を行ったときに、そのパターン側壁に段差が生じるのは、以上のようなメカニズムに起因するものと考えられる。
遮光膜の黒欠陥部分に対するＥＢ欠陥修正時に、低窒化層のパターン側壁が過度に除去されるメカニズムから考えると、遮光膜の黒欠陥をＥＢ欠陥修正で除去する時間を短縮できれば、低窒化層のパターン側壁が除去され続ける時間が短くなり、ＥＢ欠陥修正後における遮光膜のパターン側壁の段差の発生を低減できるといえる。上記の検証結果から、窒素含有量が少ないＳｉＮ系材料の低窒化層の修正レートに比べて、窒素含有量が多いＳｉＮ系材料の高窒化層の修正レートが大幅に遅いことが既に判明している。そこで、本発明者らは、ＳｉＮ系材料の高窒化層の修正レートを向上させる手段について、研究を行った。その結果、低窒化層と高窒化層の組み合わせの数を１組（２層構造）の積層構造とした遮光膜に比べて、低窒化層と高窒化層の組み合わせの数を３組（６層構造）の積層構造とした遮光膜の方が、ＥＢ欠陥修正の修正レートが明らかに速いことが判明した。
２層構造の遮光膜における高窒化層の膜厚と６層構造の遮光膜における３つの高窒化層の合計膜厚との差はほとんどなく、２層構造の遮光膜における低窒化層の膜厚と６層構造の遮光膜における３つの低窒化層の合計膜厚との差もほとんどなかったことから、計算上はＥＢ欠陥修正の修正レートの差はほとんどないはずであった。この結果を踏まえ、高窒化層と低窒化層の組み合わせを２組設けた構造（４層構造）の遮光膜を、高窒化層の合計膜厚と低窒化層の合計膜厚がともに２層構造および６層構造の遮光膜とほぼ同じになるように調整して透光性基板の上に形成し、その遮光膜に対してＥＢ欠陥修正を行い、ＥＢ欠陥修正の修正レートを測定した。その結果、この４層構造の遮光膜と２層構造の遮光膜の間でのＥＢ欠陥修正の修正レートの差はかなり小さく、６層構造の遮光膜と４層構造の遮光膜の間でのＥＢ欠陥修正の修正レートのような顕著な差にはならなかった。４層構造の遮光膜と６層構造の遮光膜との間での相違点は、高窒化層と低窒化層の厚さ以外はほとんどない。
本発明者らは、この結果を踏まえ、高窒化層と低窒化層の組み合わせを３組以上有する構造の遮光膜における高窒化層と低窒化層の各膜厚の最適な条件について研究を行った。その結果、高窒化層の厚さを１０ｎｍ以下とし、低窒化層の厚さを高窒化層の厚さの２倍以上にすることで、ＥＢ欠陥修正時のパターン側壁に生じる段差の発生を低減しつつ、遮光膜の所望の遮光性能（光学濃度）を確保した上で遮光膜の全体膜厚をその遮光膜に微細パターンを形成することが可能な程度の厚さに抑えることができるという結論に至った。
すなわち、本発明のマスクブランクは、透光性基板上に遮光膜を備えたマスクブランクであって、遮光膜は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光に対する光学濃度が２．５以上であり、遮光膜は、高窒化層と低窒化層とからなる１組の積層構造を３組以上有する構造を含み、高窒化層および低窒化層は、ケイ素及び窒素からなる材料、または前記材料に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料で形成され、高窒化層は、窒素の含有量が５０原子％以上であり、厚さが１０ｎｍ以下であり、低窒化層は、窒素の含有量が５０原子％未満であり、低窒化層の厚さは、前記高窒化層の厚さの２倍以上であることを特徴とするものである。
上記の構成の遮光膜とすることで、ＥＢ欠陥修正の修正レートが速くなる理由について検討したところ、以下のことによるものと推察される。なお、以下の推察は、出願時点における本発明者らの推測に基づくものであり、本発明の範囲を何ら制限するものではない。遮光膜を含むマスクブランクにおけるパターン形成用の薄膜は、エッチングでパターンを形成したときのパターンエッジラフネスを良好になるなどの理由からアモルファス構造であることが最も好ましいとされている。その薄膜をアモルファス構造にすることが難しい組成である場合は、アモルファス構造と微結晶構造が混在した状態にすることもある。
ケイ素系材料膜のＥＢ欠陥修正は、ＸｅＦ２等の非励起状態のガス中のフッ素がその黒欠陥部分に吸着され、ガス中のフッ素が分離し、そのフッ素が比較的低沸点のケイ素のフッ化物を生成して揮発するというメカニズムを利用したものである。ＥＢ欠陥修正は、黒欠陥部分の薄膜に電子線を照射してその黒欠陥部分のケイ素を励起させる。これにより、黒欠陥部分以外のケイ素よりもフッ化物を生成しやすくし、黒欠陥部分のケイ素を優先的に揮発させ、黒欠陥を除去することができる。ＥＢ欠陥修正の場合、黒欠陥部分のケイ素が結晶構造を有していない、すなわちアモルファス構造である方がケイ素のフッ化物を生成しやすく、黒欠陥部分が除去されやすい傾向がある。
遮光膜の低窒化層は、窒素含有量が５０原子％未満であり、窒素含有量が５０原子％以上である高窒化層に比べると層内のケイ素がアモルファス構造となっている比率が比較的大きいと思われる。このため、同じ窒化ケイ素系材料であっても低窒化層は、高窒化層に比べてＥＢ欠陥修正の修正レートが大幅に速くなるものと考えられる。一方、窒素含有量が５０原子％以上である高窒化層は、層内のケイ素が微結晶構造となっている比率が比較的大きい。
本発明の６層構造の遮光膜は、２つの低窒化層の間に挟まれた高窒化層が少なくとも２つ存在する。その挟まれた高窒化層は、スパッタリング法によってその下側の低窒化層の表面にスパッタ粒子が入射して堆積していくことで形成される。このとき、下側の低窒化層と高窒化層の間に、厚さはかなり薄い（０．１〜２ｎｍ程度）が低窒化層の構成元素と高窒化層の構成元素が混在する混合領域が形成される。混合領域は、その領域内のケイ素がアモルファス構造となっている比率が高窒化層に比べて高くなる。同様に、高窒化層が形成された状態でスパッタリング法によって上側の低窒化層が形成されるとき、その高窒化層と上側の低窒化層の間にも混合領域が形成される。これらの混合領域は、高窒化層よりも層内のケイ素がアモルファス構造になっている比率が高いことから、高窒化層に比べてＥＢ欠陥修正の修正レートが速くなると考えられる。これらの混合領域の厚さは、高窒化層および低窒化層の厚さが変わることよって大きく変わるものではない。なお、これらの混合領域は、遮光膜に対して後述の加熱処理あるいは光照射処理を行ったときに少しではあるが大きくなる。
４層構造の遮光膜の場合、６層構造の遮光膜に比べて、低窒化層と高窒化層が接する数が少ないため、混合領域が形成される数が少ない。６層構造の遮光膜と４層構造の遮光膜で高窒化層の合計の厚さを同じにした場合であっても、混合領域を除いた高窒化層の合計の厚さは、４層構造の遮光膜に比べて６層構造の遮光膜の方が大分薄くなる。このため、混合領域を除いた高窒化層の合計の厚さをＥＢ欠陥修正で除去する時間は、４層構造の遮光膜の場合に比べて、６層構造の遮光膜の方が大幅に短くなるものと推測される。
次に、本発明の各実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るマスクブランク１００の構成を示す断面図である。図１に示すマスクブランク１００は、透光性基板１上に、遮光膜２およびハードマスク膜３がこの順に積層した構造を有する。
透光性基板１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、ＡｒＦエキシマレーザー光（波長１９３ｎｍ）に対する透過率が高く、マスクブランクの透光性基板を形成する材料として特に好ましい。
遮光膜２は、バイナリマスクの遮光膜のパターンに求められる遮光性能を満たすためには、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光（以下、ＡｒＦ露光光という。）に対する光学濃度が２．５以上であることが求められる。遮光膜２は、ＡｒＦ露光光に対する光学濃度が２．８以上であると好ましく、３．０以上であるとより好ましい。
本発明の遮光膜２は、高窒化層２２と低窒化層２１とからなる１組の積層構造を３組以上有する構造（６層構造）が少なくとも含まれる。図１の遮光膜２は、高窒化層２２と低窒化層２１とからなる１組の積層構造を５組備えるものである。この遮光膜２は、透光性基板１側から高窒化層２２と低窒化層２１がこの順に積層した１組の積層構造を５組備え、最上の低窒化層２１の上に最上層２３がさらに積層した構造を有している。
高窒化層２２および低窒化層２１は、ケイ素及び窒素からなる材料、またはケイ素および窒素からなる材料に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料で形成される。高窒化層２２および低窒化層２１には、ＡｒＦ露光光に対する耐光性が低下する要因となり得る遷移金属は含有しない。また、高窒化層２２および低窒化層２１には、遷移金属を除く金属元素についても、ＡｒＦ露光光に対する耐光性が低下する要因となり得る可能性は否定できないため、含有させないことが望ましい。高窒化層２２および低窒化層２１は、ケイ素に加え、いずれの半金属元素を含有してもよい。半金属元素としては、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン及びテルル等が挙げられる。この半金属元素の中でも、ホウ素、ゲルマニウム、アンチモン及びテルルから選ばれる１以上の元素を含有させると、スパッタリングターゲットとして用いるケイ素の導電性を高めることが期待できるため、好ましい。
高窒化層２２および低窒化層２１は、窒素に加え、いずれの非金属元素を含有してもよい。ここで、本発明における非金属元素は、狭義の非金属元素（窒素、炭素、酸素、リン、硫黄、セレン）、ハロゲンおよび貴ガスを含むものをいう。この非金属元素の中でも、炭素、フッ素及び水素から選ばれる１以上の元素を含有させると好ましい。高窒化層２２および低窒化層２１は、酸素の含有量を１０原子％以下に抑えることが好ましく、５原子％以下とすることがより好ましく、積極的に酸素を含有させることをしない（Ｘ線光電子分光法等による組成分析を行ったときに検出下限値以下。）ことがさらに好ましい。窒化ケイ素系材料膜に酸素を含有させると、消衰係数ｋが大きく低下する傾向があり、遮光膜２の全体の厚さが厚くなってしまう。また、高窒化層２２および低窒化層２１は、ケイ素及び窒素の合計含有量が９７原子％以上であることが好ましく、９８原子％以上であるとより好ましい。
透光性基板１は、合成石英ガラス等のＳｉＯ２を主成分とする材料で形成されていることが一般的である。高窒化層２２および低窒化層２１のいずれかが透光性基板１の表面に接して形成される場合、その層が酸素を含有すると、酸素を含む窒化ケイ素系材料膜の組成とガラスの組成との差が小さくなり、遮光膜２にパターンを形成するときに行われるフッ素系ガスによるドライエッチングにおいて、透光性基板１に接する層（高窒化層２２または低窒化層２１）と透光性基板１との間でエッチング選択性が得られにくくなるという問題が生じることがある。
高窒化層２２および低窒化層２１は、貴ガスを含有してもよい。貴ガスは、反応性スパッタリングで薄膜を成膜する際に成膜室内に存在することによって成膜速度を大きくし、生産性を向上させることができる元素である。この貴ガスがプラズマ化し、ターゲットに衝突することでターゲットからターゲット構成元素が飛び出し、途中、反応性ガスを取りこみつつ、透光性基板１上に積層されて薄膜が形成される。このターゲット構成元素がターゲットから飛び出し、透光性基板に付着するまでの間に成膜室中の貴ガスがわずかに取り込まれる。この反応性スパッタリングで必要とされる貴ガスとして好ましいものとしては、アルゴン、クリプトン、キセノンが挙げられる。また、薄膜の応力を緩和するために、原子量の小さいヘリウム、ネオンを薄膜に積極的に取りこませることができる。
高窒化層２２の窒素含有量は、５０原子％以上であることが求められる。このような高窒化層２２は、ＥＢ欠陥修正の終点検出時における高窒化層２２の窒素の検出強度が高く、酸化ケイ素を主成分とする透光性基板との間で終点検出がしやすい。高窒化層２２の窒素含有量は、５２原子％以上であると好ましい。また、高窒化層２２の窒素含有量は、５７原子％以下であると好ましく、５５原子％以下であるとより好ましい。
低窒化層２１の窒素含有量は、５０原子％未満であることが求められる。遮光膜２に求められる遮光性能をより薄い全体膜厚で確保するためである。低窒化層２１の窒素含有量は、４８原子％以下であると好ましく、４５原子％以下であるとより好ましい。また、低窒化層２１の窒素含有量は、２０原子％以上であると好ましく、２５原子％以上であるとより好ましい。一方、ＥＢ欠陥修正時における低窒化層２１と高窒化層２２のとの間の修正レート差が大きくなりすぎないようにすることを考慮すると、低窒化層２１の窒素含有量を２０原子％以上とすることが望まれる。
高窒化層２２および低窒化層２１は、同じ構成元素からなることが好ましい。高窒化層２２および低窒化層２１のいずれかが異なる構成元素を含んでおり、これらが接して積層している状態で加熱処理または光照射処理が行われた場合やＡｒＦ露光光の照射が行われた場合、その異なる構成元素がその構成元素を含んでいない側の層に移動して拡散するおそれがある。そして、高窒化層２２および低窒化層２１の光学特性が、成膜当初から大きく変わってしまうおそれがある。また、特にその異なる構成元素が半金属元素である場合、高窒化層２２および低窒化層２１を異なるターゲットを用いて成膜しなければならなくなる。
高窒化層２２および低窒化層２１は、ケイ素および窒素からなる材料で形成することが好ましい。なお、貴ガスは、薄膜に対してラザフォード後方散乱分光法（ＲＢＳ）やＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）のような組成分析を行っても検出することが困難な元素である。このため、前記のケイ素および窒素からなる材料には、貴ガスを含有する材料も包含しているとみなすことができる。
高窒化層２２は、厚さが１０ｎｍ以下であることが求められる。高窒化層２２の厚さを１０ｎｍ以下とすることで、ＥＢ欠陥修正の修正レートを速くすることができる。高窒化層２２の厚さは、９ｎｍ以下であると好ましく、８ｎｍ以下であるとより好ましい。一方、高窒化層２２の厚さは、２ｎｍ以上であることが好ましく、３ｎｍ以上であるとより好ましい。高窒化層２２の厚さが２ｎｍ未満であると、ＥＢ欠陥修正の終点検出時における高窒化層２２の窒素の検出強度が低下する恐れがある。
低窒化層２１は、その厚さが高窒化層２２の厚さの２倍以上であることが求められる。遮光膜２に求められる遮光性能をより薄い全体膜厚で確保するには、遮光性能が相対的に高い低窒化層２１の厚さを遮光性能が相対的に低い高窒化層２２の厚さの２倍以上にすることが必要となる。一方、低窒化層２１は、その厚さが高窒化層２２の厚さの１０倍以下であると好ましく、８倍以下であるとより好ましく、５倍以下であるとさらに好ましい。ＥＢ欠陥修正時に遮光膜２のパターン側壁の低窒化層２１の食い込みが大きくなる恐れがあるためである。
遮光膜２における高窒化層２２と低窒化層２１とからなる積層構造の組数は、３組（合計６層）以上であることが求められる。その積層構造の組数は、４組（合計８層）以上であるとより好ましい。また、遮光膜２における高窒化層２２と低窒化層２１とからなる積層構造の組数は、１０組（合計２０層）以下であると好ましく、９組（合計１８層）以下であるとより好ましく、８組（合計１６層）以下であるとさらに好ましい。上記の通り、ＥＢ欠陥修正時の終点検出の観点から高窒化層２２に求められる最低膜厚が決まっており、積層構造の組数が１０組以上になると遮光膜２の全体膜厚に対する高窒化層２２の比率が高くなる。この場合、遮光膜２の全体膜厚を薄くしつつ、所望の遮光性能を確保することができなくなる。遮光膜２における高窒化層２２および低窒化層２１の厚さは、積層構造における各層で、同じ厚さとすることができ、異なる厚さとすることもできる。
高窒化層２２は、低窒化層２１に比べてＳｉ−Ｎ結合からなる微結晶構造の存在比率が高くなる。また、低窒化層２１は、高窒化層２２に比べてＳｉのアモルファス構造の存在比率が高くなる。このため、高窒化層２２と低窒化層２１との間で形成される混合領域は、その混合領域を除いた高窒化層２２の領域に比べ、Ｓｉのアモルファス構造の存在比率が高くなる。また、上記の混合領域は、その混合領域を除いた高窒化層２２の領域に比べて、Ｓｉ−Ｎ結合からなる微結晶構造の存在比率が低くなる。このような内部構造を有する混合領域は、高窒化層２２に比べてＥＢ欠陥修正の修正レートが速くなる。なお、混合領域の厚さは、０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下の範囲内であることが好ましい。
遮光膜２における高窒化層２２と低窒化層２１は、他の膜を介さずに、直接互いに接して積層する構造であることが好ましい。高窒化層２２と低窒化層２１の間に混合領域を形成させて、遮光膜２のＥＢ欠陥修正に対する修正レートを速くすることができる。
遮光膜２に対するＥＢ欠陥修正の観点では、高窒化層２２と低窒化層２１とからなる積層構造は、透光性基板１側から高窒化層２２と低窒化層２１がこの順に積層していることが好ましい。透光性基板１は、酸化ケイ素を主成分とする材料で形成されている。窒化ケイ素系材料で形成された遮光膜２に対してＥＢ欠陥修正を行うときの遮光膜２と透光性基板１との間でのエッチング終点検出では、エッチングの進行に伴う窒素の検出強度の低下から酸素の検出強度の上昇への変化を見て判定することになる。この点を考慮すると、遮光膜２の透光性基板１と接する側の層は、窒素含有量が多い高窒化層２２を配置したほうが、ＥＢ欠陥修正時のエッチング終点検出には有利である。
一方、窒化ケイ素系材料の遮光膜２にドライエッチングでパターンを形成する際、ＳＦ６のような透光性基板１に対するドライエッチングのエッチングレートが比較的小さいフッ素系ガスが用いられるのが一般的である。ＳＦ６のようなフッ素系ガスによるドライエッチングに対しては、窒素含有量が多い高窒化層２２の方が透光性基板１との間でのエッチング選択性を高くすることができる。遮光膜２に対するドライエッチングの観点では、高窒化層２２と低窒化層２１とからなる積層構造は、透光性基板１側から高窒化層２２と低窒化層２１がこの順に積層していることが好ましい。
高窒化層２２は、ＡｒＦ露光光に対する屈折率ｎが２．４以上（好ましくは２．５以上）であり、消衰係数ｋが１．０未満（好ましく０．９以下は、より好ましく０．７以下は、さらに好ましくは０．４以下）である材料で形成されていることが好ましい。また、低窒化層２１は、屈折率ｎが２．２未満（好ましくは２．１以下、より好ましくは２．０以下）であり、かつ消衰係数ｋが１．２以上（好ましくは１．４以上、より好ましくは１．５以上）である材料で形成されていることが好ましい。
薄膜の屈折率ｎおよび消衰係数ｋは、その薄膜の組成だけで決まるものではない。その薄膜の膜密度および結晶状態なども、屈折率ｎおよび消衰係数ｋを左右する要素である。このため、反応性スパッタリングで薄膜を成膜するときの諸条件を調整して、その薄膜が所望の屈折率ｎおよび消衰係数ｋとなるように成膜する。高窒化層２２および低窒化層２１を、上記の屈折率ｎおよび消衰係数ｋの範囲にするには、反応性スパッタリングで成膜する際に、貴ガスと反応性ガスの混合ガスの比率を調整することだけに限られない。反応性スパッタリングで成膜する際における成膜室内の圧力、ターゲットに印加する電力、ターゲットと透光性基板との間の距離等の位置関係など多岐にわたる。また、これらの成膜条件は成膜装置に固有のものであり、形成される薄膜が所望の屈折率ｎおよび消衰係数ｋになるように適宜調整されるものであある。
高窒化層２２および低窒化層２１は、スパッタリングによって形成されるが、ＤＣスパッタリング、ＲＦスパッタリングおよびイオンビームスパッタリングなどのいずれのスパッタリングも適用可能である。導電性が低いターゲット（ケイ素ターゲット、半金属元素を含有しないあるいは半金属元素の含有量の少ないケイ素化合物ターゲットなど）を用いる場合においては、ＲＦスパッタリングやイオンビームスパッタリングを適用することが好ましいが、成膜レートを考慮すると、ＲＦスパッタリングを適用することがより好ましい。
マスクブランク１００を製造する方法は、ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、窒素系ガスと貴ガスを含むスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、透光性基板上１に高窒化層２２を形成する高窒化層形成工程と、ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、窒素系ガスと貴ガスを含むスパッタリングガスであり、高窒化層形成工程のときよりも窒素系ガスの混合比率が低いスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、透光性基板１上に低窒化層２１を形成する低窒化層形成工程と、を有することが好ましい。
また、このマスクブランク１００の製造方法は、高窒化層形成工程で使用されるスパッタリングガスは、成膜が不安定になる傾向を有する遷移モードとなる窒素系ガスの混合比率の範囲よりも多い窒素系ガスの混合比率、いわゆるポイズンモード（反応モード）が選定され、低窒化層形成工程で使用されるスパッタリングガスは、遷移モードとなる窒素系ガスの混合比率の範囲よりも少ない窒素系ガスの混合比率、いわゆるメタルモードが選定されることが好ましい。なお、ポイズンモード、遷移モードおよび反応モードに関する事項は、上記特許文献３の位相シフト膜の高窒化層と低窒化層をスパッタリングで成膜する場合と同様である。
高窒化層形成工程および低窒化層形成工程で用いられる窒素系ガスは、窒素を含有するガスであればいずれのガスも適用可能である。上記の通り、高窒化層２２および低窒化層２１は、酸素含有量を低く抑えることが好ましいため、酸素を含有しない窒素系ガスを適用することが好ましく、窒素ガス（Ｎ２ガス）を適用することがより好ましい。また、高窒化層形成工程および低窒化層形成工程で用いられる貴ガスは、いずれの貴ガスも適用可能である。この貴ガスとして好ましいものとしては、アルゴン、クリプトン、キセノンが挙げられる。また、薄膜の応力を緩和するために、原子量の小さいヘリウム、ネオンを薄膜に積極的に取りこませることができる。
遮光膜２は、透光性基板１から最も離れた位置に、ケイ素、窒素および酸素からなる材料、またはこの材料に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料で形成された最上層２３を備えることが好ましい。酸素を積極的に含有させず、かつ窒素を含有させたケイ素系材料膜は、ＡｒＦ露光光に対する耐光性は高いが、酸素を積極的に含有させたケイ素系材料膜に比べて耐薬性が低い傾向がある。
遮光膜２の透光性基板１側とは反対側の最上層２３として、酸素を積極的に含有させず、かつ窒素を含有させた高窒化層２２または低窒化層２１を配置したマスクブランク１００の場合、そのマスクブランク１００から作製した転写用マスク２００に対してマスク洗浄を行うことや大気中での保管を行うことによって、遮光膜２の表層が酸化していくことを回避することは難しい。遮光膜２の表層が酸化すると、薄膜の光学特性が成膜時から大きく変わってしまう。特に、遮光膜２の最上層２３として低窒化層２１を設けた構成の場合には、低窒化層２１が酸化することによる遮光性能の低下は大きくなってしまう。高窒化層２２および低窒化層２１の積層構造の上に、さらに、ケイ素、窒素および酸素からなる材料、またはこの材料に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料で形成された最上層２３を設けることで、高窒化層２２および低窒化層２１の表面酸化を抑制することができる。
ケイ素、窒素および酸素からなる材料、またはこの材料に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料で形成された最上層２３は、層の厚さ方向でほぼ同じ組成である構成のほか、層の厚さ方向で組成傾斜した構成（最上層２３が透光性基板１から遠ざかっていくに従い層中の酸素含有量が増加していく組成傾斜を有する構成）も含まれる。層の厚さ方向でほぼ同じ組成である構成の最上層２３に好適な材料としては、ＳｉＯ２やＳｉＯＮが挙げられる。層の厚さ方向で組成傾斜した構成の最上層２３としては、透光性基板１側がＳｉＮであり、透光性基板１から遠ざかっていくに従って酸素含有量が増加して表層がＳｉＯ２あるいはＳｉＯＮである構成であることが好ましい。
最上層２３は、スパッタリングによって形成されるが、ＤＣスパッタリング、ＲＦスパッタリングおよびイオンビームスパッタリングなどのいずれのスパッタリングも適用可能である。導電性が低いターゲット（ケイ素ターゲット、半金属元素を含有しないあるいは半金属元素の含有量の少ないケイ素化合物ターゲットなど）を用いる場合においては、ＲＦスパッタリングやイオンビームスパッタリングを適用することが好ましいが、成膜レートを考慮すると、ＲＦスパッタリングを適用することがより好ましい。
また、マスクブランク１００の製造方法では、ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、貴ガスを含むスパッタリングガス中でのスパッタリングによって、遮光膜２の透光性基板１から最も離れた位置に最上層２３を形成する最上層形成工程を有することが好ましい。さらに、このマスクブランク１００の製造方法では、ケイ素ターゲットを用い、窒素ガスと貴ガスからなるスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、遮光膜２の透光性基板１から最も離れた位置に最上層２３を形成し、前記最上層２３の少なくとも表層を酸化させる処理を行う最上層形成工程を有することがより好ましい。この場合における最上層２３の表層を酸化させる処理としては、大気中などの酸素を含有する気体中における加熱処理、大気中などの酸素を含有する気体中でのフラッシュランプ等の光照射処理、オゾンや酸素プラズマを最上層２３に接触させる処理などがあげられる。
最上層２３の形成には、ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、窒素ガスと酸素ガスと貴ガスとを含むスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって形成する最上層形成工程を適用することができる。この最上層形成工程は、層の厚さ方向でほぼ同じ組成である構成の最上層２３、および組成傾斜した構成の最上層２３のいずれの最上層２３の形成にも適用できる。また、最上層２３の形成には、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）ターゲットまたは二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、貴ガスを含むスパッタリングガス中でのスパッタリングによって形成する最上層形成工程を適用することができる。この最上層形成工程も、層の厚さ方向でほぼ同じ組成である構成の最上層２３と、組成傾斜した構成の最上層２３のいずれの最上層２３の形成にも適用できる。
マスクブランク１００において、遮光膜２上にハードマスク膜３を備えることが好ましい。遮光膜２は、所定の光学濃度を確保する機能が必須であるため、その厚さを低減するには限界がある。ハードマスク膜３は、その直下の遮光膜２にパターンを形成するドライエッチングが終わるまでの間、エッチングマスクとして機能することができるだけの膜の厚さがあれば十分であり、基本的に光学特性上の制限を受けない。このため、ハードマスク膜３の厚さは遮光膜２の厚さに比べて大幅に薄くすることができる。そして、有機系材料のレジスト膜は、このハードマスク膜３にパターンを形成するドライエッチングが終わるまでの間、エッチングマスクとして機能するだけの膜の厚さがあれば十分であるので、従来よりも大幅にレジスト膜の厚さを薄くすることができる。
ハードマスク膜３は、クロムを含有する材料で形成されることが好ましい。このハードマスク膜３を形成するクロムを含有する材料としては、クロム金属のほか、クロムに酸素、窒素、炭素、ホウ素およびフッ素から選ばれる１以上の元素を含有する材料が挙げられる。ハードマスク膜３は、厚さが２０ｎｍ以下であると好ましく、１５ｎｍ以下であるとより好ましい。また、ハードマスク膜３は、厚さが２ｎｍ以上であると好ましく、３ｎｍ以上であるとより好ましい。
図２に、本発明の実施形態であるマスクブランク１００から転写用マスク（バイナリマスク）２００を製造する工程の断面模式図を示す。
本発明の転写用マスク２００は、透光性基板１上に、転写パターンを有する遮光膜２（遮光パターン２ａ）を備えた転写用マスクであって、遮光膜２はＡｒＦエキシマレーザーの露光光に対する光学濃度が２．５以上であり、その遮光膜２は高窒化層２２と低窒化層２１とからなる１組の積層構造を３組以上有する構造を含み、高窒化層２２および低窒化層２１は、ケイ素及び窒素からなる材料、または上記材料に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料で形成され、高窒化層２２は、窒素の含有量が５０原子％以上であり、厚さが１０ｎｍ以下であり、低窒化層２１は、窒素の含有量が５０原子％未満であり、低窒化層２１の厚さは、高窒化層２２の厚さの２倍以上であることを特徴とするものである。
この転写用マスク２００は、マスクブランク１００と同様の技術的特徴を有している。転写用マスク２００における透光性基板１、遮光膜２の高窒化層２２、低窒化層２１および最上層２３に関する事項については、マスクブランク１００と同様である。
また、本発明の転写用マスク２００の製造方法は、上記のマスクブランク１００を用いるものであって、ドライエッチングによりハードマスク膜３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ハードマスク膜３（ハードマスクパターン３ａ）をマスクとするドライエッチングにより遮光膜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ハードマスク膜３（ハードマスクパターン３ａ）を除去する工程とを備えることを特徴とするものである。
このような転写用マスク２００は、ＡｒＦ耐光性が高く、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光を積算照射された後のものであっても、遮光パターン２ａのＣＤ変化（太り）を小さい範囲に抑制できる。近年のＤＲＡＭ ｈｐ３２ｎｍ世代に対応する微細パターンを有する転写用マスク２００を製造する場合、マスクブランク１００の遮光膜２にドライエッチングによって転写パターンを形成した段階で、黒欠陥部分が全くないというケースはかなり少ない。また、上記の微細パターンを有する遮光膜２の黒欠陥部分に対して行う欠陥修正には、ＥＢ欠陥修正が適用されることが多い。低窒化層と高窒化層の組み合わせの数を１組（２層構造）または２組（４層構造）の積層構造とした遮光膜に比べて、低窒化層と高窒化層の組み合わせの数を３組（６層構造）以上の積層構造とした遮光膜の方が、混合領域が形成される数が多く（混合領域の合計の厚さが大きく）、ＥＢ欠陥修正の修正レートが顕著に速い。これに加え、遮光膜２の高窒化層２２は、ＥＢ欠陥修正に対する修正レートが遅いが、高窒化層の厚さを１０ｎｍ以下とすることでＥＢ欠陥修正に要する修正時間が短縮される。このため、遮光膜２の黒欠陥部分に対してＥＢ欠陥修正を行ったときに、修正後の遮光膜２のパターン側壁形状に生じる段差が十分に低減されており、その修正後の転写用マスク２００は高い転写精度を有する。
これらのことから、ＡｒＦエキシマレーザーを露光光とする露光装置のマスクステージに、黒欠陥部分に対してＥＢ欠陥修正が行われ、さらに積算照射が行われた後の転写用マスク２００をセットし、半導体基板上のレジスト膜に転写パターン２ａを露光転写しても、半導体基板上のレジスト膜に設計仕様を十分に満たす精度でパターンを転写することができる。
以下、図２に示す製造工程にしたがって、転写用マスク２００の製造方法の一例を説明する。
まず、マスクブランク１００におけるハードマスク膜３に接して、レジスト膜をスピン塗布法によって形成した。次に、レジスト膜に対して、遮光膜２に形成すべき転写パターン（遮光パターン）を露光描画し、さらに現像処理等の所定の処理を行い、転写パターンを有するレジストパターン４ａを形成した（図２（ａ）参照）。続いて、レジストパターン４ａ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を行い、ハードマスク膜３に転写パターンを形成（ハードマスクパターン３ａ）した（図２（ｂ）参照）。
次に、レジストパターン４ａを除去してから、ハードマスクパターン３ａをマスクとし、フッ素系ガスを用いたドライエッチングを行い、遮光膜２に転写パターンを形成（遮光パターン２ａ）する（図２（ｃ）参照）。さらに、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を行ってハードマスクパターン３ａを除去し、洗浄等の所定の処理を経て、転写用マスク（バイナリマスク）２００を得た（図２（ｄ）参照）。
上記のドライエッチングで使用される塩素系ガスとしては、Ｃｌが含まれていれば特に制限はない。たとえば、塩素系ガスとして、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ２、ＣＨＣｌ３、ＣＨ２Ｃｌ２、ＣＣｌ４、ＢＣｌ３等があげられる。また、上記のドライエッチングで使用されるフッ素系ガスとしては、Ｆが含まれていれば特に制限はない。たとえば、フッ素系ガスとして、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６等があげられる。特に、Ｃを含まないフッ素系ガスは、ガラス材料の透光性基板１に対するエッチングレートが比較的低いため、透光性基板１へのダメージをより小さくすることができる。
さらに、本発明の半導体デバイスの製造方法は、前記の転写用マスク２００または前記のマスクブランク１００を用いて製造された転写用マスク２００を用い、半導体基板上のレジスト膜にパターンを露光転写することを特徴としている。本発明の転写用マスク２００やマスクブランク１００は、上記の通りの効果を有するため、ＡｒＦエキシマレーザーを露光光とする露光装置のマスクステージに、黒欠陥部分に対してＥＢ欠陥修正が行われ、さらにＡｒＦエキシマレーザーの露光光を積算照射された後の本発明の転写用マスク２００をセットし、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写しても、半導体基板上のレジスト膜に設計仕様を十分に満たす精度でパターンを転写することができる。このため、このレジスト膜のパターンをマスクとして、下層膜をドライエッチングして回路パターンを形成した場合、精度不足に起因する配線短絡や断線のない高精度の回路パターンを形成することができる。
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）
［マスクブランクの製造］
主表面の寸法が約１５２ｍｍ×約１５２ｍｍで、厚さが約６．２５ｍｍの合成石英ガラスからなる透光性基板１を準備した。この透光性基板１は、端面及び主表面が所定の表面粗さに研磨され、その後、所定の洗浄処理および乾燥処理を施されたものであった。
次に、枚葉式ＲＦスパッタ装置内に透光性基板１を設置し、ケイ素（Ｓｉ）ターゲットを用い、クリプトン（Ｋｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）および窒素（Ｎ２）の混合ガス（流量比 Ｋｒ：Ｈｅ：Ｎ２＝１：１１：３，圧力＝０．０９２Ｐａ）をスパッタリングガスとし、ＲＦ電源の電力を２．８ｋＷとし、反応性スパッタリング（ＲＦスパッタリング）により、透光性基板１上に、ケイ素および窒素からなる高窒化層２２（Ｓｉ：Ｎ＝４４原子％：５６原子％）を５ｎｍの厚さで形成した。別の透光性基板の主表面に対して、同条件で高窒化層２２のみを形成し、分光エリプソメーター（Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ社製 Ｍ−２０００Ｄ）を用いてこの高窒化層２２の光学特性を測定したところ、波長１９３ｎｍにおける屈折率ｎが２．５６、消衰係数ｋが０．３６であった。
なお、この高窒化層２２を成膜する際に用いた条件は、その使用した枚葉式ＲＦスパッタ装置で事前に、スパッタリングガスにおけるＫｒガス、ＨｅガスおよびＮ２ガスの混合ガス中のＮ２ガスの流量比と、成膜速度との関係を検証し、ポイズンモード（反応モード）の領域で安定的に成膜できる流量比等の成膜条件を選定している。また、高窒化層２２の組成は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）による測定によって得られた結果である。以下、他の膜に関しても同様である。
次に、枚葉式ＲＦスパッタ装置内に、高窒化層２２が積層された透光性基板１を設置し、ケイ素（Ｓｉ）ターゲットを用い、クリプトン（Ｋｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）および窒素（Ｎ２）の混合ガス（流量比 Ｋｒ：Ｈｅ：Ｎ２＝１：１１：１，圧力＝０．０３７Ｐａ）をスパッタリングガスとし、ＲＦ電源の電力を２．８ｋＷとし、反応性スパッタリング（ＲＦスパッタリング）により、高窒化層２２上に、ケイ素および窒素からなる低窒化層２１（Ｓｉ：Ｎ＝６２原子％：３８原子％）を１９ｎｍの厚さで形成した。別の透光性基板の主表面に対して、同条件で低窒化層２１のみを形成し、分光エリプソメーター（Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ社製 Ｍ−２０００Ｄ）を用いてこの低窒化層２１の光学特性を測定したところ、波長１９３ｎｍにおける屈折率ｎが１．６４、消衰係数ｋが１．８６であった。
なお、この低窒化層２１を成膜する際に用いた条件は、その使用した枚葉式ＲＦスパッタ装置で事前に、スパッタリングガスにおけるＫｒガス、ＨｅガスおよびＮ２ガスの混合ガス中のＮ２ガスの流量比と、成膜速度との関係を検証し、メタルモードの領域で安定的に成膜できる流量比等の成膜条件を選定している。以上の手順により、透光性基板１の表面に接して、高窒化層２２と低窒化層２１がこの順に積層した１組の積層構造を形成した。次に、この１組の積層構造が形成された透光性基板１の低窒化層２１の表面に接して、同様の手順で高窒化層２２と低窒化層２１の積層構造をさらに２組形成した。
次に、高窒化層２２と低窒化層２１の積層構造を３組備える透光性基板１を枚葉式ＲＦスパッタ装置内に設置し、高窒化層２２を形成するときと同じ成膜条件で、透光性基板１側から最も遠い低窒化層２１の表面に接して最上層２３を５ｎｍの厚さで形成した。以上の手順により、透光性基板１上に、高窒化層２２と低窒化層２１の積層構造を３組有し、その上に最上層２３を有する、合計７層構造の遮光膜２を合計膜厚７７ｎｍで形成した。
次に、この遮光膜２が形成された透光性基板１に対し、大気中において加熱温度５００℃、処理時間１時間の条件で加熱処理を行った。加熱処理後の遮光膜２のＡｒＦエキシマレーザーの光の波長（約１９３ｎｍ）における光学濃度を測定したところ、２．９３であった。
別の透光性基板１に対し、同様の手順で加熱処理を行った後の遮光膜２を形成し、遮光膜２の断面をＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で観察したところ、最上層２３は、透光性基板１側から遠ざかるに従い、酸素含有量が増加している組成傾斜を有する構造となっていた。また、高窒化層２２の低窒化層２１との界面近傍にそれぞれ１ｎｍ前後の混合領域があることが確認された。
次に、枚葉式ＤＣスパッタ装置内に加熱処理後の遮光膜２が形成された透光性基板１を設置し、クロム（Ｃｒ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）および窒素（Ｎ２）混合ガスをスパッタリングガスとし、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、遮光膜２の表面に接して、ＣｒＮからなるハードマスク膜３（Ｃｒ：Ｎ＝７５原子％：２５原子％）を５ｎｍの厚さで形成した。さらに、ハードマスク膜３を遮光膜２のアニール処理よりも低い温度でアニールすることにより、遮光膜２の膜応力に影響を与えずにハードマスク膜３の応力を極力低く（好ましくは膜応力が実質ゼロに）なるように調整した。以上の手順により、透光性基板１上に、７層構造の遮光膜２およびハードマスク膜３が積層した構造を備えるマスクブランク１００を製造した。
［転写用マスクの製造］
次に、この実施例１のマスクブランク１００を用い、以下の手順で実施例１の転写用マスク（バイナリマスク）２００を作製した。最初に、スピン塗布法によって、ハードマスク膜３の表面に接して、電子線描画用化学増幅型レジストからなるレジスト膜を膜厚８０ｎｍで形成した。次に、このレジスト膜に対して、遮光膜２に形成すべき転写パターンを電子線描画し、所定の現像処理および洗浄処理を行い、転写パターンを有するレジストパターン４ａを形成した（図２（ａ）参照）。なお、このとき、電子線描画した転写パターンには、遮光膜２に黒欠陥が形成されるように、本来形成されるべき転写パターンのほかにプログラム欠陥を加えておいた。
次に、レジストパターン４ａをマスクとし、塩素と酸素との混合ガス（ガス流量比 Ｃｌ２：Ｏ２＝４：１）を用いたドライエッチングを行い、ハードマスク膜３に転写パターン（ハードマスクパターン３ａ）を形成した（図２（ｂ）参照）。次に、レジストパターン４ａを除去した。続いて、ハードマスクパターン３ａをマスクとし、フッ素系ガス（ＳＦ６とＨｅの混合ガス）を用いたドライエッチングを行い、遮光膜２に転写パターンを形成（遮光パターン２ａ）した（図２（ｃ）参照）。さらに、塩素と酸素との混合ガス（ガス流量比 Ｃｌ２：Ｏ２＝４：１）を用いたドライエッチングを行い、ハードマスクパターン３ａを除去し、洗浄等の所定の処理を経て、転写用マスク（バイナリマスク）２００を得た（図２（ｄ）参照）。
製造した実施例１のバイナリマスクである転写用マスク２００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ところ、プログラム欠陥を配置していた箇所の遮光パターン２ａに黒欠陥の存在が確認された。その黒欠陥部分に対してＥＢ欠陥修正を行ったところ、ＥＢ欠陥修正の修正レートが高く、透光性基板１に対する遮光パターン２ａの修正レート比が２．７と高かった。
また、上記の実施例１と同様の手順で別の転写用マスクを製造し、遮光パターン２ａのプログラム欠陥の黒欠陥に対してＥＢ欠陥修正を行った。そして、そのＥＢ欠陥修正を行った箇所の遮光パターン２ａの側壁をＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で観察したところ、低窒化層２１の過剰な修正による遮光パターン２ａの側壁の段差は小さく、バイナリマスクとして許容範囲内であった。
次に、このＥＢ欠陥修正後の実施例１の転写用マスク２００の遮光パターン２ａに対して、ＡｒＦエキシマレーザー光を積算照射量２０ｋＪ／ｃｍ２で照射する処理を行った。この照射処理の前後における遮光パターン２ａのＣＤ変化量は、２ｎｍ程度であり、転写用マスク２００として使用可能な範囲のＣＤ変化量であった。ＥＢ欠陥修正及びＡｒＦエキシマレーザー光の照射処理を行った後の実施例１の転写用マスク２００に対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体基板上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。
このシミュレーションの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。また、ＥＢ欠陥修正を行った部分の転写像は、それ以外の領域の転写像に比べてそん色のないものであった。この結果から、ＥＢ欠陥修正及びＡｒＦエキシマレーザーの積算照射を行った後の実施例１の転写用マスク２００を露光装置のマスクステージをセットし、半導体基板上のレジスト膜に露光転写したとしても、最終的に半導体基板上に形成される回路パターンは高精度で形成できるといえる。
（実施例２）
［マスクブランクの製造］
実施例２のマスクブランク１００は、遮光膜２を変更した以外は、実施例１のマスクブランク１００と同様の手順で製造された。具体的には、実施例２の遮光膜は、高窒化層２２の厚さを２．５ｎｍに、低窒化層２１の厚さを１１．５ｎｍとし、この高窒化層２２と低窒化層２１の積層構造を合計５組形成し、最上層２３の厚さを２．５ｎｍの厚さとした。すなわち、透光性基板１上に、高窒化層２２と低窒化層２１の積層構造を５組有し、その上に最上層２３を有する、合計１１層構造の遮光膜２を合計膜厚７２．５ｎｍで形成した。
この実施例２の場合においても、遮光膜２が形成された透光性基板１に対し、大気中において加熱温度５００℃、処理時間１時間の条件で加熱処理を行った。加熱処理後の遮光膜２のＡｒＦエキシマレーザーの光の波長（約１９３ｎｍ）における光学濃度を測定したところ、３．００であった。
別の透光性基板１に対し、同様の手順で加熱処理を行った後の遮光膜２を形成し、遮光膜２の断面をＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で観察したところ、最上層２３は、透光性基板１側から遠ざかるに従い、酸素含有量が増加している組成傾斜を有する構造となっていた。また、高窒化層２２の低窒化層２１との界面近傍にそれぞれ１ｎｍ前後の混合領域があることが確認された。以上の手順により、透光性基板１上に、１１層構造の遮光膜２およびハードマスク膜３が積層した構造を備える実施例２のマスクブランク１００を製造した。
［転写用マスクの製造］
次に、この実施例２のマスクブランク１００を用い、実施例１と同様の手順で、実施例２の転写用マスク２００を製造した。製造した実施例２のバイナリマスクである転写用マスク２００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ところ、プログラム欠陥を配置していた箇所の遮光パターン２ａに黒欠陥の存在が確認された。その黒欠陥部分に対してＥＢ欠陥修正を行ったところ、ＥＢ欠陥修正の修正レートが高く、遮光パターン２ａと透光性基板１との間の修正レート比が３．３と高かった。
また、上記の実施例２と同様の手順で別の転写用マスクを製造し、遮光パターン２ａのプログラム欠陥の黒欠陥に対してＥＢ欠陥修正を行った。そして、そのＥＢ欠陥修正を行った箇所の遮光パターン２ａの側壁をＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で観察したところ、低窒化層２１の過剰な修正による遮光パターン２ａの側壁の段差は小さく、バイナリマスクとして許容範囲内であった。
次に、このＥＢ欠陥修正後の実施例２の転写用マスク２００の遮光パターン２ａに対して、ＡｒＦエキシマレーザー光を積算照射量２０ｋＪ／ｃｍ２で照射する処理を行った。この照射処理の前後における遮光パターン２ａのＣＤ変化量は、２ｎｍ程度であり、転写用マスク２００として使用可能な範囲のＣＤ変化量であった。ＥＢ欠陥修正及びＡｒＦエキシマレーザー光の照射処理を行った後の実施例２の転写用マスク２００に対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体基板上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。
このシミュレーションの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。また、ＥＢ欠陥修正を行った部分の転写像は、それ以外の領域の転写像に比べてそん色のないものであった。この結果から、ＥＢ欠陥修正及びＡｒＦエキシマレーザーの積算照射を行った後の実施例２の転写用マスク２００を露光装置のマスクステージをセットし、半導体基板上のレジスト膜に露光転写したとしても、最終的に半導体基板上に形成される回路パターンは高精度で形成できるといえる。
（比較例１）
［マスクブランクの製造］
比較例１のマスクブランクは、遮光膜を変更した以外は、実施例１のマスクブランク１００と同様の手順で製造された。具体的には、比較例１の遮光膜は、透光性基板の表面に接して、実施例１と同じ手順で高窒化層を１２ｎｍの厚さで形成し、その高窒化層の表面に接して低窒化層を５４ｎｍの厚さで形成し、さらに最上層を１３ｎｍの厚さで形成し、合計膜厚を７９ｎｍの３層構造とした。
この比較例１の場合においても、遮光膜が形成された透光性基板に対し、大気中において加熱温度５００℃、処理時間１時間の条件で加熱処理を行った。加熱処理後の遮光膜２のＡｒＦエキシマレーザーの光の波長（約１９３ｎｍ）における光学濃度を測定したところ、２．９６であった。
別の透光性基板に対し、同様の手順で加熱処理を行った後の遮光膜を形成し、遮光膜の断面をＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で観察したところ、最上層は、透光性基板１側から遠ざかるに従い、酸素含有量が増加している組成傾斜を有する構造となっていた。また、低窒化層と高窒化層との界面近傍に１ｎｍ前後の混合領域があることが確認された。以上の手順により、透光性基板上に、３層構造の遮光膜およびハードマスク膜が積層した構造を備える比較例１のマスクブランクを製造した。
［転写用マスクの製造］
次に、この比較例１のマスクブランクを用い、実施例１と同様の手順で、比較例１の転写用マスクを製造した。製造した比較例１のバイナリマスクである転写用マスク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ところ、プログラム欠陥を配置していた箇所の遮光パターンに黒欠陥の存在が確認された。その黒欠陥部分に対してＥＢ欠陥修正を行ったところ、ＥＢ欠陥修正の修正レートが低く、遮光パターンと透光性基板との間の修正レート比が２．０と低かった。
また、上記の比較例１と同様の手順で別の転写用マスクを製造し、遮光パターンのプログラム欠陥の黒欠陥に対してＥＢ欠陥修正を行った。そして、そのＥＢ欠陥修正を行った箇所の遮光パターンの側壁をＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で観察したところ、低窒化層の過剰な修正による遮光パターンの側壁の段差が大きく、バイナリマスクの許容範囲内を越えていた。
次に、このＥＢ欠陥修正後の比較例１の転写用マスクの遮光パターンに対して、ＡｒＦエキシマレーザー光を積算照射量２０ｋＪ／ｃｍ２で照射する処理を行った。この照射処理の前後における遮光パターンのＣＤ変化量は、２ｎｍ程度であり、転写用マスクとして使用可能な範囲のＣＤ変化量であった。ＥＢ欠陥修正及びＡｒＦエキシマレーザー光の照射処理を行った後の比較例１の転写用マスクに対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体基板上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。
このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、ＥＢ欠陥修正を行った部分以外では、概ね設計仕様を十分に満たしていた。しかし、ＥＢ欠陥修正を行った部分の転写像は、遮光パターンの側壁の段差に起因する転写不良が発生するレベルのものであった。この結果から、ＥＢ欠陥修正を行った後の比較例１の転写用マスクを露光装置のマスクステージをセットし、半導体基板上のレジスト膜に露光転写した場合、最終的に半導体基板上に形成される回路パターンには、回路パターンの断線や短絡が発生することが予想される。
なお、実施例１と同じ手順で、高窒化層と低窒化層の組み合わせを２組設けた構造（４層構造）の遮光膜を、高窒化層の合計膜厚と低窒化層の合計膜厚がともに２層構造および６層構造の遮光膜とほぼ同じになるように調整して透光性基板の上に形成し、その遮光膜に対してＥＢ欠陥修正を行い、ＥＢ欠陥修正の修正レートを測定した。その結果、この４層構造の遮光膜と２層構造の遮光膜の間でのＥＢ欠陥修正の修正レートの差はかなり小さく、６層構造の遮光膜と４層構造の遮光膜の間でのＥＢ欠陥修正の修正レートのような顕著な差にはならないことを確認した。
１ 透光性基板
２ 遮光膜
２１ 低窒化層
２２ 高窒化層
２３ 最上層
２ａ 遮光パターン
３ ハードマスク膜
３ａ ハードマスクパターン
４ａ レジストパターン
１００ マスクブランク
２００ 転写用マスク

Claims (14)

  1. 透光性基板上に、遮光膜を備えたマスクブランクであって、
    前記遮光膜は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光に対する光学濃度が２．５以上であり、
    前記遮光膜は、高窒化層と低窒化層とからなる１組の積層構造を３組以上有する構造を含み、
    前記高窒化層および低窒化層は、ケイ素及び窒素からなる材料、または前記材料に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料で形成され、
    前記高窒化層は、窒素の含有量が５０原子％以上であり、厚さが１０ｎｍ以下であり、
    前記低窒化層は、窒素の含有量が５０原子％未満であり、
    前記低窒化層の厚さは、前記高窒化層の厚さの２倍以上である
    ことを特徴とするマスクブランク。
  2. 前記高窒化層および低窒化層は、同じ構成元素からなることを特徴とする請求項１記載のマスクブランク。
  3. 前記高窒化層および低窒化層は、ケイ素及び窒素からなる材料で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のマスクブランク。
  4. 前記積層構造は、透光性基板側から高窒化層と低窒化層がこの順に積層していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のマスクブランク。
  5. 前記遮光膜は、前記透光性基板から最も離れた位置に、ケイ素、窒素および酸素からなる材料、または前記材料に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料で形成された最上層を備え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。
  6. 前記遮光膜上に、ハードマスク膜を備え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。
  7. 透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を備えた転写用マスクであって、
    前記遮光膜は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光に対する光学濃度が２．５以上であり、
    前記遮光膜は、高窒化層と低窒化層とからなる１組の積層構造を３組以上有する構造を含み、
    前記高窒化層および低窒化層は、ケイ素及び窒素からなる材料、または前記材料に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料で形成され、
    前記高窒化層は、窒素の含有量が５０原子％以上であり、厚さが１０ｎｍ以下であり、
    前記低窒化層は、窒素の含有量が５０原子％未満であり、
    前記低窒化層の厚さは、前記高窒化層の厚さの２倍以上である
    ことを特徴とする転写用マスク。
  8. 前記高窒化層および低窒化層は、同じ構成元素からなることを特徴とする請求項７記載の転写用マスク。
  9. 前記高窒化層および低窒化層は、ケイ素及び窒素からなる材料で形成されていることを特徴とする請求項７または８に記載の転写用マスク。
  10. 前記積層構造は、透光性基板側から高窒化層と低窒化層がこの順に積層していることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の転写用マスク。
  11. 前記遮光膜は、前記透光性基板から最も離れた位置に、ケイ素、窒素および酸素からなる材料、また前記材料に半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料で形成された最上層を備えることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の転写用マスク。
  12. 請求項６記載のマスクブランクを用いた転写用マスクの製造方法であって、
    ドライエッチングにより前記ハードマスク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ハードマスク膜をマスクとするドライエッチングにより前記遮光膜に転写パターンを形成する工程と、
    前記ハードマスク膜を除去する工程と
    を備えることを特徴とする転写用マスクの製造方法。
  13. 請求項７から１１のいずれかに記載の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。
  14. 請求項１２記載の転写用マスクの製造方法により製造された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。
JP2017125979A 2016-07-25 2017-06-28 マスクブランク、転写用マスク、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 Active JP6567604B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016145298 2016-07-25
JP2016145298 2016-07-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018022138A JP2018022138A (ja) 2018-02-08
JP6567604B2 true JP6567604B2 (ja) 2019-08-28

Family

ID=61015783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017125979A Active JP6567604B2 (ja) 2016-07-25 2017-06-28 マスクブランク、転写用マスク、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

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10712655B2 (ja)
JP (1) JP6567604B2 (ja)
KR (1) KR102366782B1 (ja)
SG (1) SG11201811413QA (ja)
TW (1) TWI712850B (ja)
WO (1) WO2018020913A1 (ja)

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3286103B2 (ja) 1995-02-15 2002-05-27 株式会社東芝 露光用マスクの製造方法及び製造装置
KR100504549B1 (ko) * 2000-12-19 2005-08-01 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 제조방법
WO2003012551A1 (en) 2001-07-27 2003-02-13 Fei Company Electron beam processing
JP4707922B2 (ja) 2002-04-26 2011-06-22 Ｈｏｙａ株式会社 ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びハーフトーン型位相シフトマスク
US7011910B2 (en) 2002-04-26 2006-03-14 Hoya Corporation Halftone-type phase-shift mask blank, and halftone-type phase-shift mask
US20060183625A1 (en) * 2002-07-09 2006-08-17 Kenichiro Miyahara Substrate for forming thin film, thin film substrate, optical wave guide, luminescent element and substrate for carrying luminescent element
KR100725371B1 (ko) * 2006-01-13 2007-06-07 삼성전자주식회사 다층의 차광 패턴을 포함하는 포토마스크와 그 제조방법 및블랭크 포토마스크
JP4883278B2 (ja) * 2006-03-10 2012-02-22 信越化学工業株式会社 フォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法
JP2009122566A (ja) 2007-11-19 2009-06-04 Dainippon Printing Co Ltd 低反射型フォトマスクブランクスおよびフォトマスク
JP2010217514A (ja) 2009-03-17 2010-09-30 Toppan Printing Co Ltd フォトマスクの製造方法
JP5714564B2 (ja) * 2009-03-30 2015-05-07 クゥアルコム・インコーポレイテッドＱｕａｌｃｏｍｍ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 上部ポストパッシベーション技術および底部構造技術を使用する集積回路チップ
JP5714266B2 (ja) * 2009-08-25 2015-05-07 Hoya株式会社 マスクブランク、転写用マスクおよびこれらの製造方法
JP2011150202A (ja) 2010-01-22 2011-08-04 Seiko Epson Corp 多階調露光マスク
JP6005530B2 (ja) 2013-01-15 2016-10-12 Hoya株式会社 マスクブランク、位相シフトマスクおよびこれらの製造方法
CN104903792B (zh) * 2013-01-15 2019-11-01 Hoya株式会社 掩膜板坯料、相移掩膜板及其制造方法
JP6408790B2 (ja) * 2013-05-31 2018-10-17 Hoya株式会社 反射型マスクブランク、反射型マスク及びその製造方法、並びに半導体装置の製造方法
KR101506888B1 (ko) * 2013-10-02 2015-03-30 주식회사 에스앤에스텍 블랭크 마스크 및 포토마스크
JP5823655B1 (ja) * 2014-03-18 2015-11-25 Hoya株式会社 マスクブランク、位相シフトマスクおよび半導体デバイスの製造方法
JP6153894B2 (ja) 2014-07-11 2017-06-28 Hoya株式会社 マスクブランク、位相シフトマスク、位相シフトマスクの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP6313678B2 (ja) 2014-07-14 2018-04-18 Hoya株式会社 マスクブランクの製造方法、位相シフトマスクの製造方法および半導体デバイスの製造方法
JP6104852B2 (ja) 2014-07-14 2017-03-29 Hoya株式会社 マスクブランクの製造方法、位相シフトマスクの製造方法および半導体デバイスの製造方法
JP2016035559A (ja) * 2014-08-04 2016-03-17 信越化学工業株式会社 ハーフトーン位相シフト型フォトマスクブランク及びその製造方法
WO2016158649A1 (ja) * 2015-03-27 2016-10-06 Hoya株式会社 マスクブランク、位相シフトマスク及び位相シフトマスクの製造方法、並びに半導体装置の製造方法
JP6341129B2 (ja) * 2015-03-31 2018-06-13 信越化学工業株式会社 ハーフトーン位相シフトマスクブランク及びハーフトーン位相シフトマスク
JP6743679B2 (ja) 2016-03-02 2020-08-19 信越化学工業株式会社 フォトマスクブランク、及びフォトマスクの製造方法
JP6558326B2 (ja) * 2016-08-23 2019-08-14 信越化学工業株式会社 ハーフトーン位相シフトマスクブランクの製造方法、ハーフトーン位相シフトマスクブランク、ハーフトーン位相シフトマスク及びフォトマスクブランク用薄膜形成装置
WO2018056033A1 (ja) * 2016-09-26 2018-03-29 Hoya株式会社 マスクブランク、位相シフトマスク、位相シフトマスクの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP6733464B2 (ja) * 2016-09-28 2020-07-29 信越化学工業株式会社 ハーフトーン位相シフトマスクブランク及びハーフトーン位相シフトマスク

Also Published As

Publication number Publication date
TW201805717A (zh) 2018-02-16
JP2018022138A (ja) 2018-02-08
SG11201811413QA (en) 2019-02-27
TWI712850B (zh) 2020-12-11
US10712655B2 (en) 2020-07-14
KR20190033546A (ko) 2019-03-29
WO2018020913A1 (ja) 2018-02-01
US20190317394A1 (en) 2019-10-17
KR102366782B1 (ko) 2022-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI648592B (zh) 光罩基底、相位偏移光罩、相位偏移光罩之製造方法及半導體裝置之製造方法
JP6153894B2 (ja) マスクブランク、位相シフトマスク、位相シフトマスクの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP7062573B2 (ja) マスクブランク、位相シフトマスク、及び半導体デバイスの製造方法
JP6321265B2 (ja) マスクブランク、位相シフトマスク、位相シフトマスクの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP6506449B2 (ja) マスクブランク、位相シフトマスク及び半導体デバイスの製造方法
JP6502143B2 (ja) マスクブランク、位相シフトマスク、位相シフトマスクの製造方法および半導体デバイスの製造方法
WO2018100958A1 (ja) マスクブランク、転写用マスク、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
JP6430155B2 (ja) マスクブランク、位相シフトマスク、位相シフトマスクの製造方法および半導体デバイスの製造方法
TWI741687B (zh) 光罩基底、光罩基底之製造方法、轉印用光罩之製造方法及半導體裝置之製造方法
JP6740349B2 (ja) マスクブランク、位相シフトマスク、及び半導体デバイスの製造方法
JP2019174806A (ja) マスクブランク、位相シフトマスク及び半導体デバイスの製造方法
JP6505891B2 (ja) マスクブランク、位相シフトマスクおよびこれらの製造方法
JP6567604B2 (ja) マスクブランク、転写用マスク、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
JP2018132686A (ja) 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
JP6866246B2 (ja) 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
JP2019070851A (ja) マスクブランク、位相シフトマスクおよびこれらの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181026

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190710

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190717

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190731

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6567604

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250