WO2016147518A1 - 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

Abstract

ケイ素を含有する材料で光半透過膜を形成し、クロムを含有する材料で遮光膜を形成した構造とした場合であっても、光半透過膜に微細な転写パターンを高精度に形成することが可能なマスクブランクを提供する。　透光性基板１上に、光半透過膜２、エッチングマスク膜３および遮光膜４がこの順に積層した構造を有するマスクブランク１００であって、光半透過膜２は、ケイ素を含有する材料からなり、エッチングマスク膜３は、クロムを含有する材料からなり、遮光膜４は、クロムおよび酸素を含有する材料からなり、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングにおけるエッチングマスク膜３のエッチングレートに対する遮光膜４のエッチングレートの比率が３以上１２以下であることを特徴とする。

Description

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

　本発明は、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。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る。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。

　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。半導体装置製造の際に用いられる露光光源は、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。

　転写用マスクの種類としては、従来の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備えたバイナリマスクの他に、ハーフトーン型位相シフトマスクが知られている。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る。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通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。

　一般に、転写用マスクにおける転写パターンが形成される領域の外周領域は、露光装置を用いて半導体ウェハ上のレジスト膜に露光転写した際に、外周領域を透過した露光光による影響をレジスト膜が受けないように、所定値以上の光学濃度（ＯＤ）を確保することが求められている。通常、転写用マスクの外周領域では、ＯＤ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。しかし、ハーフトーン型位相シフトマスクの光半透過膜は、露光光を所定の透過率で透過させる機能を有しており、この光半透過膜だけでは、転写用マスクの外周領域に求められている光学濃度を確保することが困難である。このため、特許文献１に開示されている位相シフトマスクブランクのように、露光光に対して所定の位相シフト量および透過率を有する半透明膜の上に遮光膜（遮光性膜）を積層し、半透明膜と遮光膜との積層構造で所定の光学濃度を確保することが行われている。

　一方、特許文献２に開示されているような、位相シフト膜上に設けられる遮光膜を遷移金属とケイ素を含有する材料で形成した位相シフトマスクブランクも存在する。この位相シフトマスクブランクは、従来と同様、位相シフト膜を形成する材料にも遷移金属とケイ素を含有する材料が適用されている。このため、位相シフト膜と遮光膜との間で、ドライエッチングに対するエッチング選択性を確保することが難しい。特許文献２の位相シフトマスクブランクでは、位相シフト膜と遮光膜との間にクロムを含有する材料からなるエッチングストッパー膜を設けている。また、遮光膜の上にクロムを含有する材料からなるエッチングマスク膜がさらに設けられている。

特開２００７－０３３４６９号公報 特開２００７－２４１０６５号公報 特開２００７－２４１１３６号公報

　ハーフトーン型位相シフトマスクのような、露光光を所定の透過率で透過する特性を有する光半透過膜（位相シフト膜）で転写パターンが形成された転写用マスクの場合、転写パターンが形成される領域の外側の外周領域（ブラインドエリア）に、遮光帯を形成する必要がある。このため、ハーフトーン型位相シフトマスク（以下、単に位相シフトマスクという。）を製造するためのマスクブランクは、特許文献１に開示されているような透光性基板上に光半透過膜と遮光膜が積層した構成とするのが一般的である。しかし、このようなマスクブランクから転写用マスクを製造する場合、位相シフト膜に形成すべき転写パターンを有するレジストパターンをマスクとしたドライエッチングを光半透過膜に対して直接行うことができない。

　位相シフトマスクでは、位相シフト膜には微細なパターンが設けられ、遮光膜には光半透過膜との積層構造で所定の光学濃度を満たす遮光帯等を形成するための遮光パターンが設けられているのが一般的である。すなわち、位相シフトマスクでは、位相シフト膜と遮光膜には異なるパターンが形成される。このため、位相シフト膜の上に直接的に接して遮光膜が設けられた積層構造のマスクブランクでは、位相シフト膜と遮光膜とは互いにエッチング特性の異なる材料が用いられている。位相シフト膜は、単に所定の透過率で透過させる機能だけでなく、その位相シフト膜を透過する光の位相を制御する機能も兼ね備えることが必要な場合が多い。ケイ素を含有する材料は、このような位相シフト膜に求められる光学特性が得やすいため、位相シフト膜の材料に用いられることが多い。

　ケイ素を含有する材料からなる薄膜は、フッ素系ガスを用いるドライエッチングでパターニングされるのが一般的である。フッ素系ガスを用いるドライエッチングに対してエッチング耐性を有する材料として、クロムを含有する材料がある。クロムを含有する材料からなる薄膜は、塩素系ガスと酸素ガスの混合ガス（以下、酸素含有塩素系ガスという。）を用いるドライエッチングでパターニングが可能である。ケイ素を含有する材料からなる薄膜は、酸素含有塩素系ガスを用いるドライエッチングに対してエッチング耐性がある。クロムを含有する材料からなる薄膜とケイ素を含有する材料からなる薄膜は、互いに十分なエッチング選択性が得られる組み合わせである。

　このようなマスクブランクから位相シフトマスクを製造する場合、位相シフト膜に形成すべき転写パターンを有するレジストパターンをマスクとしたドライエッチングを遮光膜に対して行い、位相シフト膜に形成すべき転写パターンを先に遮光膜に形成する。そして、この転写パターンが形成された遮光膜をマスクとしたドライエッチングを光半透過膜に対して行うことで、位相シフト膜に転写パターンを形成する。しかしながら、クロムを含有する材料からなる遮光膜に対して行われる酸素含有塩素系ガスを用いるドライエッチングは、エッチングガスにラジカル主体の酸素ガスのプラズマを含んでいる等の理由から等方性エッチングの傾向を有しており、エッチングの異方性を高めることが難しい。

　一般に使用される有機系材料で形成されるレジスト膜は、酸素ガスのプラズマに対する耐性が、他のガスのプラズマに対する耐性に比べて大幅に低い。このため、クロム系材料の遮光膜を酸素含有塩素系ガスでドライエッチングした場合、レジスト膜の消費量（エッチング中に生じるレジスト膜の減膜量）が多くなる。ドライエッチングによって遮光膜に微細パターンを高い精度で形成するには、遮光膜のパターニング完了時に、所定以上の厚さでレジスト膜が残存している必要がある。しかし、最初にパターンを形成するレジスト膜の膜厚を厚くすると、レジストパターンの断面アスペクト比（パターン線幅に対する膜厚の比率）が大きくなり過ぎるために、レジストパターンが倒壊する現象が発生しやすくなる。遮光膜の厚さを大幅に薄くすることによってこれらの問題を解決することは可能ではある。しかし、遮光膜は、露光光に対する所定の光学濃度を備えることが必要であるため、遮光膜の厚さをエッチングに係る問題を解決可能な厚さにすることは困難である。

　以上のように、酸素含有塩素系ガスを用いるドライエッチングによって、光半透過膜に形成すべき微細な転写パターンを遮光膜に形成するときに、パターン形状の精度が高く、面内ＣＤ均一性を高くすることは難しい。光半透過膜に転写パターンを形成するときに行われるドライエッチングは、高い異方性エッチングの傾向を有するフッ素系ガスを用いるドライエッチングが適用される。しかし、そのドライエッチングの際、微細な転写パターンを高精度に形成することが難しい遮光膜をエッチングマスクに用いる必要があるため、光半透過膜に微細な転写パターンを形成することが難しい。このため、光半透過膜と有機系材料のレジスト膜との間に遮光膜を備えるマスクブランクにおいて、光半透過膜に形成すべき微細な転写パターンを備えるレジスト膜を出発点として、最終的に光半透過膜にその転写パターンを高精度に形成することの実現がこれまで求められていた。

　特許文献２に開示されているマスクブランクは、上述のマスクブランクが抱える課題を解決する手段として考え出されたものである。このマスクブランクは、所定以上の厚さが必要な遮光膜にフッ素系ガスによるドライエッチングが可能な遷移金属シリサイド系材料を適用し、遮光膜に微細パターンを高精度に形成できるようにしている。また、この遮光膜は、位相シフト膜との間でエッチング選択性がないため、位相シフト膜と遮光膜の間にクロム系材料のエッチングストッパー膜を設けている。エッチングストッパー膜は、光学濃度の制約は基本的にない。エッチングストッパー膜は、位相シフト膜に微細な転写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、エッチングマスクとして機能できる厚さがあればよく、従来のクロム系材料の遮光膜に比べて大幅な薄膜化が図れる。このため、エッチングストッパー膜は、異方性の高いエッチングが難しいクロム系材料で形成されているが、微細パターンを高い精度で形成することが可能となっている。

　また、特許文献２のマスクブランクは、遮光膜上にクロム系材料のエッチングマスク膜を設けている。フッ素系ガスによるドライエッチングが可能な遮光膜であっても厚さがあるため、遮光膜のエッチング時に有機系材料のレジスト膜の側壁の減退量は多くなる。フッ素系ガスのドライエッチングに対して高いエッチング耐性を有するクロム系材料のエッチングマスク膜をエッチングマスクとすれば、エッチングマスク膜のパターン側壁の減退量を小さくでき、より高精度に微細パターンを遮光膜に形成できるようになる。

　しかし、特許文献２のマスクブランクは、透光性基板上に、遷移金属シリサイド系材料の位相シフト膜、クロム系材料のエッチングストッパー膜、遷移金属シリサイド系材料の遮光膜、クロム系材料のエッチングマスク膜が積層した複雑な構造を有する。特許文献２のマスクブランクを用いて位相シフトマスクを製造する場合、このマスクブランクがエッチング特性の異なる膜を交互に積層した複雑な構造を有しているため、その製造プロセスが複雑であるという問題がある。位相シフト膜に転写パターンを形成するまでのプロセスだけでも、位相シフト膜に形成すべき転写パターンを備えるレジスト膜をマスクとするドライエッチングでエッチングマスク膜をパターニングし、その転写パターンを備えるエッチングマスク膜をマスクとするドライエッチングで遮光膜をパターニングし、その転写パターンを備える遮光膜をマスクとするドライエッチングでエッチングストッパー膜をパターニングし、その転写パターンを備えるエッチングストッパー膜をマスクとするドライエッチングで位相シフト膜をパターニングするという段階を踏まえなければならない。

　他方、特許文献３に開示されているマスクブランクは、クロムレス位相シフトマスク（ＣＰＬ：Chromeless Phase Lithography）を製造するためのものである。このマスクブランクにおいても、透光性基板上に、クロム系材料のエッチングストッパー膜、遷移金属シリサイド系材料の遮光膜、クロム系材料のエッチングマスク膜が積層した複雑な構造を有する。このため、このマスクブランクを用いてクロムレス位相シフトマスクを製造する場合においても、プロセスが複雑であるという問題がある。

　そこで、本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ケイ素を含有する材料からなる光半透過膜上にクロムを含有する材料からなる遮光膜を備えるマスクブランクにおいて、光半透過膜に微細なパターンを高精度に形成することが可能なマスクブランクを提供することである。また、透光性基板上にクロムを含有する材料からなる遮光膜を備えるマスクブランクにおいて、透光性基板に微細な掘込パターンを高精度に形成することが可能なマスクブランクを提供することである。さらに、これらのマスクブランクを用いて製造される転写用マスクおよびその製造方法を提供することである。加えて、これらの転写用マスクを用いて製造される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、上記課題を解決するため鋭意研究した結果、本発明を完成させたものである。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。
（構成１）
　透光性基板上に、光半透過膜、エッチングマスク膜および遮光膜がこの順に積層した構造を有するマスクブランクであって、
　前記光半透過膜は、ケイ素を含有する材料からなり、
　前記エッチングマスク膜は、クロムを含有する材料からなり、
　前記遮光膜は、クロムおよび酸素を含有する材料からなり、
　酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングにおける前記エッチングマスク膜のエッチングレートに対する前記遮光膜のエッチングレートの比率が３以上１２以下であることを特徴とするマスクブランク。

（構成２）
　前記エッチングマスク膜は、クロムを含有し、さらに炭素およびケイ素から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有する材料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）
　前記エッチングマスク膜は、酸素および窒素の合計含有量が５原子％以下であ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）
　前記遮光膜は、酸素の含有量が１０原子％以上であ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、ケイ素を実質的に含有しない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）
　前記光半透過膜は、ケイ素および窒素を含有する材料からな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、エッチングマスク膜および遮光膜がこの順に積層した構造を有するマスクブランクであって、
　前記エッチングマスク膜は、クロムを含有する材料からなり、
　前記遮光膜は、クロムおよび酸素を含有する材料からなり、
　酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングにおける前記エッチングマスク膜のエッチングレートに対する前記遮光膜のエッチングレートの比率が３以上１２以下であることを特徴とするマスクブランク。

（構成８）
　前記エッチングマスク膜は、クロムを含有し、さらに炭素およびケイ素から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有する材料からなることを特徴とする構成７記載のマスクブランク。
（構成９）
　前記エッチングマスク膜は、酸素および窒素の合計含有量が５原子％以下であることを特徴とする構成７または８に記載のマスクブランク。

（構成１０）
　前記遮光膜は、酸素の含有量が１０原子％以上であることを特徴とする構成７から９のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成１１）
　前記遮光膜は、ケイ素を実質的に含有しない材料からなることを特徴とする構成７から１０のいずれかに記載のマスクブランク。

（構成１２）
　構成１から６のいずれかに記載のマスクブランクの前記光半透過膜に転写パターンを含む第１のパターンが形成され、前記エッチングマスク膜および前記遮光膜に遮光帯パターンを含む第２のパターンが形成されていることを特徴とする転写用マスク。
（構成１３）
　構成７から１１のいずれかに記載のマスクブランクの前記透光性基板に掘込パターンからなる転写パターンを含む第３のパターンが形成され、前記エッチングマスク膜および前記遮光膜に遮光帯パターンを含む第４のパターンが形成されていることを特徴とする転写用マスク。

（構成１４）
　構成１から６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、
　前記転写用マスクは、前記光半透過膜に転写パターンを含む第１のパターンを有し、前記エッチングマスク膜および前記遮光膜に遮光帯パターンを含む第２のパターンを有するものであり、
　前記遮光膜上に形成された前記第２のパターンを有する第１のレジスト膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、前記遮光膜に前記第２のパターンを形成する工程と、
　前記エッチングマスク膜上および前記遮光膜上に形成された前記第１のパターンを有する第２のレジスト膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、前記エッチングマスク膜に前記第１のパターンを形成する工程と、
　前記第１のパターンを有するエッチングマスク膜をマスクとし、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによって、前記光半透過膜に前記第１のパターンを形成する工程と、
　前記遮光膜上に形成された前記第２のパターンを有する第３のレジスト膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、前記エッチングマスク膜に前記第２の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１５）
　構成７から１１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、
　前記転写用マスクは、前記透光性基板に掘込パターンからなる転写パターンを含む第３のパターンを有し、前記エッチングマスク膜および前記遮光膜に遮光帯パターンを含む第４のパターンを有するものであり、
　前記遮光膜上に形成された前記第４のパターンを有する第４のレジスト膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、前記遮光膜に前記第４のパターンを形成する工程と、
　前記エッチングマスク膜上および前記遮光膜上に形成された前記第３のパターンを有する第５のレジスト膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、前記エッチングマスク膜に前記第３のパターンを形成する工程と、
　前記第３のパターンを有するエッチングマスク膜をマスクとし、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによって、前記透光性基板の表面から掘り込んで前記第３のパターンを形成する工程と、
　前記遮光膜上に形成された前記第４のパターンを有する第６のレジスト膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、前記エッチングマスク膜に前記第４の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１２または１３に記載の転写用マスクを用い、リソグラフィー法により前記転写用マスクの転写パターンを半導体基板上にパターン転写する露光工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
（構成１７）
　構成１４または１５に記載の転写用マスクの製造方法によって製造された転写用マスクを用い、リソグラフィー法により前記転写用マスクの転写パターンを半導体基板上にパターン転写する露光工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。

　本発明によれば、透光性基板上に、光半透過膜、エッチングマスク膜および遮光膜がこの順に積層した構造を有するマスクブランクであって、ケイ素を含有する材料で光半透過膜を形成し、クロムを含有する材料で遮光膜を形成した場合であっても、光半透過膜に微細な転写パターンを高精度に形成することができる。また、本発明のマスクブランクを用いることにより、光半透過膜のパターンが高精度に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ることにより、微細なパターンを有する半導体デバイスを高精度に製造することができる。

　本発明によれば、透光性基板上に、エッチングマスク膜および遮光膜がこの順に積層した構造を有するマスクブランクであって、クロムを含有する材料で遮光膜を形成した場合であっても、透光性基板に微細な掘込パターンを高精度に形成することができる。また、本発明のマスクブランクを用いることにより、透光性基板に掘込パターンが高精度に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ることにより、微細なパターンを有する半導体デバイスを高精度に製造することができる。

本発明の第１の実施形態に係るマスクブランクの構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る転写用マスクの構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る転写用マスクの製造工程を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るマスクブランクの構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る転写用マスクの構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る転写用マスクの製造工程を示す断面図である。

　以下、本発明の第１の実施形態を詳述する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るマスクブランクの構成を示す断面図である。図１に示す本発明のマスクブランク１００は、透光性基板１上に、光半透過膜２、エッチングマスク膜３、遮光膜４が順に積層された構造を備える。図２は、本発明の第１の実施形態に係る転写用マスク（位相シフトマスク）の構成を示す断面図である。図２に示す本発明の転写用マスク２００は、転写パターン８を含む第１のパターンが形成された光半透過膜（光半透過パターン）２ａと、遮光帯パターンを含む第２のパターンが形成されたエッチングマスク膜（エッチングマスクパターン）３ｂと、第２のパターンが形成された遮光膜（遮光パターン）４ｂとが順に積層された構造である。転写用マスク２００は、光半透過パターン２ａ、エッチングマスクパターン３ｂ、遮光パターン４ｂが積層した構造と透光性基板１とによって構成されている。

　本発明の第１の実施形態に係るマスクブランクは、光半透過膜２がケイ素を含有する材料からなり、エッチングマスク膜３がクロムを含有する材料からなり、遮光膜４がクロムおよび酸素を含有する材料からなる。特に、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングにおけるエッチングマスク膜のエッチングレートに対する遮光膜のエッチングレートの比率が３以上１２以下であることを特徴とするものである。

　ケイ素を含有する材料からなる光半透過膜２は、フッ素系ガスによるドライエッチングでパターニングする必要がある。このフッ素系ガスによるドライエッチングにおいてケイ素を含有する材料に対して十分なエッチング選択性が得られる材料は限られており、クロムを含有する材料はこの点で優れている。従来は、エッチングマスク膜３にこのクロムを含有する材料を用い、遮光膜４に遷移金属シリサイド系材料を用いてきた。しかし、このような構成は前述の問題を有している。

　そこで、エッチングマスク膜３と遮光膜４をともにクロムを含有する材料を用いた構成としても、光半透過膜２に微細な転写パターンを高い精度で形成することが可能な構成について、鋭意研究を行った。クロムを含有する材料で遮光膜４を形成する場合、光学濃度の制約があるため所定以下の厚さにすることは困難である。この点を考慮すると、マスクブランクから転写用マスクを製造するプロセスにおいて、光半透過膜２に形成すべき転写パターンを含むパターン（第１のパターン）を有するレジスト膜をマスクとした酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングを遮光膜４に対して行う工程を避けるという考えに至った。さらに、マスクブランクから転写用マスクを製造するプロセスにおいて、転写用マスクの完成時に遮光膜４が備える遮光帯パターンを含むパターン（第２のパターン）を遮光膜４に形成する工程を先に行うことを考えた。そのようにすることで、転写パターン形成領域にエッチングマスク膜３の表面が露出され、光半透過膜２に形成すべき転写パターンを含むパターン（第１のパターン）を有するレジスト膜をマスクとした酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングをエッチングマスク膜３に直接行うことができるようになる。

　一方、第２のパターンを遮光膜４に形成するときの酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングにおいて、遮光膜４とエッチングマスク膜３との間のエッチング選択比は、従来の遷移金属シリサイド系材料の遮光膜とクロム系材料のエッチングマスク膜との間のエッチング選択比（ドライエッチングによる遮光膜のパターニングの前後におけるエッチングマスク膜の減膜量が１ｎｍ以下となるようなエッチング選択比）より小さくてもよいことがわかった。遮光膜４に第２のパターンを形成するドライエッチングが終了した段階で、エッチングマスク膜３が２ｎｍ以上の厚さで残存していれば、第１のパターンを有するレジスト膜をマスクとした酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングでエッチングマスク膜３に第１のパターンを精度よく形成できることもわかった。

　他方、遮光膜４に第２のパターンを形成するドライエッチングの前後におけるエッチングマスク膜の減膜量が大きすぎる（５ｎｍ以上）と、エッチングマスク膜３に第１のパターンを精度よく形成することが難しくなることも判明した。マスクブランクの製造時に上記の減膜量を見込んだ厚さでエッチングマスク膜を形成すればよいように一見思える。しかし、一般にドライエッチングで薄膜にパターンを形成する場合、レジスト膜等でマスクされておらず表面が露出している領域の薄膜が同時に全面除去されることはない。パターンの粗密差、エッチングガスの分布等の条件の相違から面内でのエッチングレートに差が生じることは避け難い。最初に薄膜の下端までエッチングが到達した領域と最後に薄膜の下端までエッチングが到達した領域との間の時間差が生じることは避け難く、エッチングで除去する領域が大きいとその時間差は大きくなる傾向がある。

　最初に、遮光膜４の下端までエッチングが到達した領域は、その後、除去すべき領域の全てにおいて遮光膜４の下端までエッチングが到達するまで、エッチングマスク膜３の表面がエッチングガスに晒され続けることになる。他方、最後に遮光膜４の下端までエッチングが到達した領域は、エッチングマスク膜３の表面はエッチングガスにほとんどさらされないことになる。エッチングマスク膜３がエッチングガスに晒される時間とそのエッチングマスク膜３の減膜量とは一定の相関がある。すなわち、遮光膜４に第２のパターンを形成するドライエッチングの前後におけるエッチングマスク膜３の減膜量が５ｎｍである場合、単純計算でエッチングマスク膜３の面内での膜厚分布に５ｎｍの差が生じるということになる。光半透過膜２に形成すべき転写パターンを含むパターン（第１のパターン）をエッチングマスク膜３に形成するときのドライエッチング時に、エッチングマスク膜３の膜厚分布の差が大きいと、エッチングマスク膜３に形成される第１のパターンの精度が大きく悪化することになる。

　以上の技術的課題を考慮した結果、遮光膜４に第２のパターンを形成するドライエッチングの前後におけるエッチングマスク膜３の減膜量が５ｎｍ未満となるように、酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングにおける遮光膜４のエッチングレートとエッチングマスク膜３のエッチングレートの比率とする必要があるという結論にいたった。具体的には、酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングにおけるエッチングマスク膜３のエッチングレートＲＥに対する遮光膜４のエッチングレートＲＡとの比率（以下、ＲＡ／ＲＥ比率という）を３以上とする必要がある。ＲＡ／ＲＥ比率は、３．２以上であると好ましく、３．５以上であるとより好ましい。

　一方、後述のとおり、クロム系材料にケイ素を含有させることによる酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングにおけるエッチングレートの低下幅は大きい。エッチングマスク膜３の酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングのエッチングレートを低下させると、遮光膜４に第２のパターンを形成するドライエッチングの前後におけるエッチングマスク膜３の減膜量は小さくなる。しかし、エッチングマスク膜３には、光半透過膜２に形成すべき転写パターンを含むパターン（第１のパターン）を有するレジスト膜をマスクとする酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングによって、高精度にパターンが形成される必要がある。エッチングマスク膜３の酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングのエッチングレートが遅くなるにつれ、第１のパターンを有するレジスト膜の厚さを厚くしなければならなくなる。この第１のパターンを有するレジスト膜の厚さが１００ｎｍ以上になってしまうのであれば、エッチングマスク膜３を設ける技術的な意義は低下する（レジスト膜は、エッチングマスク膜３のパターニング完了後において、２０ｎｍ以上の厚さで残存していることが求められる。）。

　以上のことから、エッチングマスク膜３に第１のパターンを形成するドライエッチングで用いるレジスト膜の厚さが１００ｎｍ未満であっても、エッチングマスク膜３に第１のパターンを高精度に形成できるようなＲＡ／ＲＥ比率とする必要があるという結論に至った。具体的には、ＲＡ／ＲＥ比率を１２以下とする必要がある。ＲＡ／ＲＥ比率は、１０以下であると好ましく、８以下であるとより好ましい。

　上記のＲＡ／ＲＥ比率の範囲とするには、遮光膜４の酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングにおけるエッチングレートが遅いと実現することが難しくなる。このため、遮光膜４は、クロムと酸素を少なくとも含有する材料で形成する必要がある。また、遮光膜４は、ＲＡ／ＲＥ比率を高めるために、酸素の含有量を１０原子％以上とすることが好ましく、１５原子％以上とするとより好ましく、２０原子％以上とするとさらに好ましい。

　他方、クロムと酸素を含有する材料は、酸素含有量が多くなるにつれて、露光光に対する単位膜厚当たりの光学濃度が低下する傾向がある。遮光膜４は所定の光学濃度を確保する必要があるため、遮光膜４中の酸素含有量を多くするにつれて遮光膜４を厚くしていく必要がある。遮光膜４が厚くなると、遮光膜４に第２のパターンを形成するドライエッチングのときに用いる第２のパターンを有するレジスト膜の厚さも厚くする必要が生じてしまう。これらのことから、遮光膜４の酸素含有量は、４０原子％以下であることが好ましく、３５原子％以下であるとより好ましく、３０原子％以下であるとさらに好ましい。

　後述のとおり、クロム系材料にケイ素を含有させることによる酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングにおけるエッチングレートの低下幅は大きい。このため、遮光膜４を形成する材料にはケイ素を実質的に含有させないことが望まれる。ここで、ケイ素を実質的に含有させないとは、遮光膜４中のケイ素の含有量が１原子％未満であることをいう。遮光膜４中のケイ素の含有量は、検出下限値以下であることがより好ましい。また、遮光膜４は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロースペクトルの最大ピークが検出下限値以下であることが、さらにより好ましい。

　遮光膜４は、酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングにおけるエッチングレートが大きく変化しない限り、上述以外の元素（水素、ホウ素、インジウム、スズ等）を含んでもよい。また、遮光膜４には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガスの元素を含有していてもよい。遮光膜４は、酸素の含有量が１０原子％以上であれば、炭素を含有してもよい。炭素を含有することによる遮光膜４のエッチングレートの低下幅はケイ素ほど顕著でないためである。遮光膜４に適用するのに好ましい材料としては、例えば、ＣｒＯＮ、ＣｒＯＣ、ＣｒＯＣＮが挙げられる。

　遮光膜４の膜厚が厚くなると、遮光膜４に第２のパターンを形成するドライエッチングのときに用いる第２のパターン（遮光パターン）を有するレジスト膜の厚さも厚くする必要が生じる。このため、遮光膜４は、厚さが７０ｎｍ以下であることが好ましく、６０ｎｍ以下であるとより好ましく、５０ｎｍ以下であるとより好ましい。他方、遮光膜４は、所定の光学濃度を有することが求められる膜である。遮光膜４の膜厚を薄くしようとすると、材料の光学濃度を低下させる要因となる酸素や窒素の含有量を減らす必要が生じてくる。遮光膜４の酸素や窒素の含有量を減らすと、遮光膜４の酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングのエッチングレートが低下する。このため、遮光膜４は、厚さが２０ｎｍ以上であることが好ましく、２５ｎｍ以上であるとより好ましく、３０ｎｍ以上であるとより好ましい。

　一方、エッチングマスク膜３は、酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングのエッチングレートを上昇させる要因となる元素である酸素や窒素を含有させずにＣｒ金属のみで形成した場合であっても、ＲＡ／ＲＥ比率を３以上とすることは難しい。クロム系材料にケイ素を含有させることで酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングのエッチングレートを大きく低下させることができる。また、ケイ素を含有させるほど顕著ではないが、クロム系材料に炭素を含有させることで、酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングのエッチングレートは低下させることができる。これらのことから、エッチングマスク膜３は、クロムを含有し、さらに炭素及びケイ素から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有する材料で形成されることが好ましい。

　上述の通り、エッチングマスク膜３にケイ素を含有させることで生じる、酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングのエッチングレートの低下度合いは大きい。また、エッチングマスク膜の酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングのエッチングレートが遅くなるにつれて、第１のパターン（光半透過パターン）を有するレジスト膜を厚くする必要が生じる。この点を考慮すると、エッチングマスク膜３に含有させるケイ素の含有量は、少なくとも１０原子％以下とする必要があり、８原子％以下であると好ましく、６原子％以下であるとより好ましい。また、ＲＡ／ＲＥ比率が３以上であることを確保するためには、エッチングマスク膜３にケイ素を１原子％以上含有させることが望ましい。なお、エッチングマスク膜３は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロースペクトルが９８ｅＶ以上１０１ｅＶ以下の範囲の結合エネルギーで最大ピークを有することが好ましい。

　他方、ケイ素を含有させるほど顕著ではないが、クロム系材料に炭素を含有させることで、酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングのエッチングレートは低下する。エッチングマスク膜３に含有させる炭素の含有量は、少なくとも１０原子％以下とする必要があり、９原子％以下であると好ましく、８原子％以下であるとより好ましい。また、ＲＡ／ＲＥ比率が３以上であることを確保するためには、エッチングマスク膜３に炭素を１原子％以上含有させることが望ましい。なお、エッチングマスク膜３は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＣ１ｓのナロースペクトルが２８２ｅＶ以上２８４ｅＶ以下の範囲の結合エネルギーで最大ピークを有することが好ましい。

　エッチングマスク膜３は、遮光膜４との間のＲＡ／ＲＥ比を高める観点から、それを形成する材料中に酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングのエッチングレートが速くなる元素（酸素、窒素等）を極力含有させない方がよい。エッチングマスク膜３は、酸素および窒素の合計含有量が５原子％以下とすることが好ましく、３原子％以下であるとより好ましく、１原子％以下であるとさらに好ましい。なお、エッチングマスク膜３は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＯ１ｓのナロースペクトルの最大ピークが検出下限値以下であることが好ましい。また、エッチングマスク膜３は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＮ１ｓのナロースペクトルの最大ピークが検出下限値以下であることが好ましい。

　エッチングマスク膜３中の酸素含有量を少なくすることを考慮すると、エッチングマスク膜３をスパッタリング法で成膜する際、成膜ガス中の反応性ガスには酸素を含有しない炭素含有ガス（炭化水素系ガス、例えばＣＨ_４、Ｃ_２Ｈ_６、Ｃ_２Ｈ_４等）を添加することによってエッチングマスク膜３中に炭素を含有させることが好ましい。また、クロムと炭素を含有するターゲットを用いるスパッタリング法でエッチングマスク膜３を成膜してもよい。

　エッチングマスク膜３は、酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングにおけるエッチングレートが大きく変化しない限り、上述以外の元素（水素、ホウ素等）を含んでもよい。また、エッチングマスク膜３には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガスの元素を含有していてもよい。エッチングマスク膜３に適用するのに好ましい材料としては、例えば、ＣｒＳｉ、ＣｒＣが挙げられる。

　上述の通り、エッチングマスク膜３は、遮光膜４に第２のパターンを形成するドライエッチングの前後における減膜量は５ｎｍ未満であることが求められる。また、その遮光膜４のドライエッチングで減膜した後のエッチングマスク膜３には、後に詳述するドライエッチングで第１のパターン（光半透過パターン）が形成される。そして、その第１のパターンが形成されたエッチングマスク膜３は、光半透過膜２に第１のパターンを形成するドライエッチングを行うときにエッチングマスクとして機能する必要がある。光半透過膜２に第１のパターンを形成するドライエッチング時にマスクとなる膜であるエッチングマスク膜３に形成される第１のパターンの側壁形状の精度やＣＤ精度に対する要求レベルも高い。エッチングマスク膜３がエッチングマスクとして十分に機能するには、２ｎｍ以上の厚さが残っている必要がある。

　他方、第１のパターンをレジスト膜に形成するときに行われる電子線描画時には、その直下の膜であるエッチングマスク膜３に十分な導電性があると好ましい。エッチングマスク膜３に導電性を確保させるには、２ｎｍ以上の厚さが残っている必要がある。エッチングマスク膜３を形成する材料にもよるが、エッチングマスク膜３の厚さは、１４ｎｍ以下であることが好ましく、１２ｎｍ以下であるとより好ましい。また、エッチングマスク膜３の厚さは、３ｎｍ以上であることが好ましく、４ｎｍ以上であるとより好ましい。

　透光性基板１は、使用する露光波長に対して透光性を有するものであれば特に制限されない。本発明では、合成石英ガラス基板、その他各種のガラス基板（例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス等）、フッ化カルシウム基板を用いることができる。半導体装置のパターンを微細化するに当たっては、光半透過膜２に形成されるマスクパターンの微細化に加え、半導体装置製造の際の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必要となる。半導体装置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。各種ガラス基板の中でも特に合成石英ガラス基板は、ＡｒＦエキシマレーザーまたはそれよりも短波長の領域で透光性が高いので、高精細の転写パターン形成に用いられる本発明のマスクブランクの基板として好適である。

　光半透過膜２は、フッ素系ガスを含有するエッチングガスによるドライエッチングが可能な材料で形成される。光半透過膜２は、露光光を所定の透過率で透過させる機能を有する膜である。光半透過膜２は、露光光に対する透過率が１％以上であることが好ましい。光半透過膜２は、ハーフトーン型位相シフトマスクに用いられる位相シフト膜やエンハンサー型位相シフトマスクに用いられる光半透過膜であることが好ましい。

　ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの光半透過膜（位相シフト膜）２は、実質的に露光に寄与しない強度の光（例えば、露光波長に対して１％～３０％）を透過させるものであって、所定の位相差（例えば１５０度～１８０度）を有するものである。この光半透過膜２をパターニングした光半透過部を透過する光の位相が、光半透過部が形成されていない実質的に露光に寄与する強度の光を透過させる光透過部を透過する光の位相に対して実質的に反転した関係になる。これにより、光半透過部と光透過部との境界部近傍を通過し回折現象によって互いに相手の領域に回り込んだ２つの光が互いに打ち消しあい、境界部における光強度がほぼゼロになることで境界部のコントラスト即ち解像度が向上する。

　一方、エンハンサー型位相シフトマスク用のマスクブランクの光半透過膜２は、実質的に露光に寄与しない強度の光（例えば、露光波長に対して１％～３０％）を透過させるものではあるが、透過する露光光に生じさせる位相差が小さく（例えば、位相差が３０度以下。好ましくは０度。）、この点が、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの光半透過膜２とは異なる。

　光半透過膜２は、ケイ素を含有する材料であればよいが、ケイ素と窒素とを含有する材料からなることが好ましい。また、光半透過膜２は、ケイ素、遷移金属および窒素を含有する材料からなることがより好ましい。この場合の遷移金属としては、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニッケル（Ｎｉ）、バナジウム（Ｖ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニオブ（Ｎｂ）およびパラジウム（Ｐｄ）等のうちいずれか１つ以上の金属またはこれらの金属の合金が挙げられる。光半透過膜２の材料には、前記の元素に加え、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）およびホウ素（Ｂ）等の元素が含まれてもよい。また、光半透過膜２の材料には、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）およびキセノン（Ｘｅ）等の希ガスの元素が含まれてもよい。

　これらの材料は、フッ素系ガスを含有するエッチングガスによるドライエッチングに対するエッチングレートが速く、光半透過膜２に求められる諸特性を得られやすい。特に、これらの材料は、光半透過膜を透過する露光光の位相を厳密に制御する必要がある位相シフト膜や、位相遅延膜と位相進行膜が積層した構造を有するエンハンサー型位相シフトマスク用の光半透過膜を形成する材料として望ましい。光半透過膜２がハーフトーン型位相シフト膜や半透明積層膜の場合、膜中の遷移金属（Ｍ）の含有量［原子％］を、遷移金属（Ｍ）とケイ素（Ｓｉ）との合計含有量［原子％］で除して算出した百分率［％］（Ｍ／（Ｍ＋Ｓｉ）比率）が、３５％以下であることが好ましく、２５％以下であるとより好ましく、２０％以下であるとさらに好ましい。遷移金属は、ケイ素に比べて消衰係数は高いが、屈折率も高い元素である。光半透過膜２を形成する材料の屈折率が高すぎると、膜厚変動による位相の変化量が大きくなり、位相と透過率との両方を制御することが難しくなる。

　光半透過膜２は、ケイ素と窒素材料に半金属元素、非金属元素および希ガスから選ばれる１以上の元素を含有する材料（以下、これらの材料を総称して「ケイ素系材料」という。）で形成することができる。このケイ素系材料の光半透過膜２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、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。ケイ素系材料の光半透過膜２には、いずれの半金属元素を含有してもよい。この半金属元素の中でも、ホウ素、ゲルマニウム、アンチモンおよびテルルから選ばれる１以上の元素を含有させると、光半透過膜２をスパッタリング法で成膜するときに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。

　ケイ素系材料の光半透過膜２には、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）およびキセノン（Ｘｅ）等の希ガスの元素を含有させてもよい。ケイ素系材料の光半透過膜２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線光電子分光法の組成分析の結果が検出下限値以下）ことがさらに好ましい。ケイ素系材料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、光半透過膜２の全体の厚さが厚くなるためである。ケイ素系材料の光半透過膜２は、酸化が避けられない表層（酸化層）を除き、単層で構成してもよく、また複数層の積層で構成してもよい。

　遮光膜４は、単層構造、２層以上の積層構造のいずれの形態をとることもできる。本発明のマスクブランクから製造される転写用マスクは、光半透過膜２、エッチングマスク膜３および遮光膜４の積層構造で遮光帯を形成する。本発明のマスクブランクは、光半透過膜２、エッチングマスク膜３および遮光膜４の積層構造における露光光に対する光学濃度（ＯＤ）が少なくとも２．０より大きいことが求められ、２．８以上であることが望まれ、３．０以上であると好ましい。なお、光半透過膜２は、用途に応じて露光光に対する透過率が予め定められているため、エッチングマスク膜３と遮光膜４の光学濃度を調整することになる。

　透光性基板１上に、光半透過膜２、エッチングマスク膜３および遮光膜４を成膜する方法としては、例えばスパッタ成膜法が好ましく挙げられるが、本発明ではスパッタ成膜法に限定する必要はない。

　本発明のマスクブランクおよび転写用マスクは、露光光としてＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、ｉ線光等のいずれも適用可能であるが、特にＡｒＦエキシマレーザーを露光光とするフォトリソグラフィーに適用することが好ましい。

　本発明の第１の実施形態は、前記の第１の実施形態に係るマスクブランクの光半透過膜２に光半透過パターンが形成され、エッチングマスク膜３と遮光膜４に遮光パターンが形成された転写用マスクやその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３は、本発明の第１の実施形態に係る転写用マスクの製造工程を示す断面図である。図３に示す製造工程に従って、この第１の実施形態に係る転写用マスクの製造方法を説明する。ここで使用するマスクブランク１００の構成の詳細は上述したとおりである。

　まず、マスクブランク１００の遮光膜４の表面に接して、有機系材料からなる第１のレジスト膜を形成する。このレジスト膜に対して、遮光膜４に形成すべき所望の遮光帯パターンを含む第２のパターンをパターン描画し、現像処理を行うことにより、所望の遮光帯パターンを含む第２のパターンを有する第１のレジスト膜（レジストパターン）５ｂを形成する（図３（Ａ）参照）。

　このレジストパターン５ｂをマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングを遮光膜４に対して行い、第２のパターンを有する遮光膜（遮光パターン）４ｂを形成する（図３（Ｂ）参照）。この遮光膜４に対するドライエッチングでは、遮光膜４の除去すべき領域の全体において、遮光膜４の下端までエッチングが到達する必要がある。このため、ドライエッチングによって最初に遮光膜４のある領域が下端まで到達した段階ではドライエッチングを終了させず、遮光膜４の除去すべき領域の全体で除去されるように追加のエッチング（オーバーエッチング）を行う。

　このとき、エッチングマスク膜３も表面からある程度エッチングされるが、遮光膜４のエッチング後のエッチングマスク膜３は２ｎｍ以上の厚さで残存する。その後、残存するレジストパターン５ｂを除去する。遮光膜４のドライエッチングに用いる酸素含有塩素系ガス中の塩素系ガスとしては、例えば、Ｃｌ_２、ＳｉＣｌ_４、ＣＨＣｌ_３、ＣＨ_２Ｃｌ_２、ＣＣｌ_４およびＢＣｌ_３などが挙げられる。なお、後述のエッチングマスク膜３のドライエッチングに用いられる酸素含有塩素系ガスに関しても同様である。

　次に、エッチングマスク膜３および遮光パターン４ｂの表面に接して、有機系材料からなる第２のレジスト膜を形成する。この第２のレジスト膜に対して、光半透過膜２に形成すべき所望の光半透過パターン（転写パターン）を含む第１のパターンをパターン描画し、現像処理を行うことにより、所望の光半透過パターンを含む第１のパターンを有する第２のレジスト膜（レジストパターン）６ａを形成する（図３（Ｃ）参照）。

　このレジストパターン６ａをマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングをエッチングマスク膜３に対して行い、第１のパターンを有するエッチングマスク膜３ａを形成する（図３（Ｄ）参照）。その後、残存するレジストパターン６ａを除去する。

　第１のパターンを有するエッチングマスク膜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光半透過膜２に対して行い、第１のパターンを有する光半透過膜（光半透過パターン）２ａを形成する（図３（Ｅ）参照）。このドライエッチングで用いられるフッ素系ガスとして、例えば、ＳＦ_６、ＣＨＦ_３、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_８などのエッチングガスを用いる。なお、本発明におけるフッ素系ガスは、前記に列挙されているようなフッ素を含有するガスとヘリウムや酸素などのガスとの混合ガスも含まれる。なお、炭素を含有しないフッ素系ガス（ＳＦ_６）は、ケイ素を含有する材料からなる光半透過膜２と透光性基板１との間でエッチング選択性が比較的得られやすいため、光半透過膜２をエッチングするときのエッチングガスとして好適である。

　次に、第１のレジスト膜の場合と同様の手順により、遮光パターン４ｂに接して、有機系材料からなり、第２のパターンを有する第３のレジスト膜（レジストパターン）７ｂを形成する（図３（Ｆ）参照）。

　このレジストパターン７ｂをマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングを第１のパターンを有するエッチングマスク膜３ａに対して行い、第２のパターンを有するエッチングマスク膜３ｂを形成する（図３（Ｇ）参照）。その後、残存するレジストパターン７ｂを除去し、所定の洗浄を施すことで、転写用マスク２００が得られる（図３（Ｈ）参照）。

　この転写用マスク２００は、光半透過膜２に形成すべき転写パターンを含むパターンを有する第２のレジスト膜６ａをマスクとするドライエッチングをエッチングマスク膜３に対して直接行うため、エッチングマスク膜３ａで示される転写パターンを含む第１のパターンを高精度に形成することができる。さらに、高精度に形成された転写パターンを含む第１のパターンを有するエッチングマスク膜３ａをマスクとし、光半透過膜２に対してドライエッチングを行うため、光半透過膜２に光半透過パターン２ａを高い精度で形成することができる。

　本発明は、前記の第１の実施形態に係る転写用マスク２００を用いる半導体デバイスの製造方法についても提供するものでもある。本発明の転写用マスク２００は微細な転写パターンが高精度に形成されているため、この転写用マスク２００を用いて半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したときに、半導体デバイス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形成することができる。

　次に、本発明の第２の実施形態を詳述する。図４は、本発明の第２の実施形態に係るマスクブランクの構成を示す断面図である。図４に示す本発明のマスクブランク１１０は、透光性基板１上に、エッチングマスク膜１３、遮光膜１４が順に積層された構造を備える。図５は、本発明の第２の実施形態に係る転写用マスク（クロムレス位相シフトマスク）の構成を示す断面図である。図５に示す本発明の転写用マスク２１０は、透光性基板１にその表面から所定の深さで掘り込まれた掘込パターン（転写パターン１８）を含む第３のパターンを有し、さらにその透光性基板１上に、遮光帯パターンを含む第４のパターンが形成されたエッチングマスク膜（エッチングマスクパターン）１３ｂと、第４のパターンが形成された遮光膜（遮光パターン）１４ｂとが順に積層された構造を有している。

　転写用マスク２１０は、透光性基板１に設けられた掘込パターンの掘り込まれている部分である掘込部１ａを透過する露光光と、掘り込まれていない部分である非掘込部を透過する露光光との間で、所定の位相差（１５０度～１９０度）を有するようになっている。また、掘込部１ａにおける所定の掘込深さは、上記所定の位相差が得られるように設定される。たとえば、露光光にＡｒＦエキシマレーザーが適用される転写用マスクの場合、所定の掘込深さが１４４ｎｍ～１８３ｎｍであることが好ましい。

　この第２の実施形態におけるエッチングマスク膜１３は、厚さに関する事項以外については、第１の実施形態におけるエッチングマスク膜３の場合と同様である。また、この第２の実施形態における遮光膜１４は、エッチングマスク膜１３との積層構造で求められる露光光に対する光学濃度（ＯＤ）に関する事項と遮光膜１４の厚さに関する事項以外については、第１の実施形態における遮光膜４の場合と同様である。第２の実施形態における透光性基板１は、第１の実施形態における透光性基板１の場合と同様である。

　エッチングマスク膜１３は、フッ素系ガスによるドライエッチングで透光性基板１に上記所定の掘込深さの掘込部１ａが形成されるまでの間、エッチングマスクとして機能する必要がある。このため、遮光膜１４に遮光帯パターンを含む第４のパターンが形成された後であり、掘込部１ａを形成するドライエッチングを行う前の段階で、エッチングマスク膜１３は少なくとも４ｎｍ以上の厚さで残っている必要がある。これらのことを考慮すると、エッチングマスク膜１３を形成する材料にもよるが、エッチングマスク膜１３の厚さは、１５ｎｍ以下であることが好ましく、１３ｎｍ以下であるとより好ましい。また、エッチングマスク膜１３の厚さは、５ｎｍ以上であることが好ましく、６ｎｍ以上であるとより好ましい。

　この第２の実施形態の遮光膜１４は、転写用マスク２１０を製造したとき、エッチングマスク膜１３との積層構造のみで遮光帯を形成する。このため、遮光膜１４は、エッチングマスク膜１３との積層構造での露光光に対する光学濃度（ＯＤ）が２．０より大きいことが少なくとも求められ、２．８以上であることが望まれ、３．０以上であると好ましい。遮光膜１４は、第１の実施形態の遮光膜４よりも求められる光学濃度が高い。このため、遮光膜１４は、厚さ８０ｎｍ以下であることが好ましく、７５ｎｍ以下であるとより好ましい。他方、遮光膜１４は、厚さが４０ｎｍ以上であることが好ましく、４５ｎｍ以上であるとより好ましい。

　本発明の第２の実施形態は、前記の第２の実施形態に係るマスクブランクの透光性基板１に掘込パターンからなる転写パターンを含む第３のパターンが形成され、エッチングマスク膜１３と遮光膜１４に遮光帯パターンを含む第４のパターンが形成された転写用マスクやその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６は、本発明の第２の実施形態に係る転写用マスクの製造工程を示す断面図である。図６に示す製造工程に従って、この第２の実施形態に係る転写用マスクの製造方法を説明する。ここで使用するマスクブランク１１０の構成の詳細は上述したとおりである。

　まず、マスクブランク１１０の遮光膜１４の表面に接して、有機系材料からなる第４のレジスト膜を形成する。この第４のレジスト膜に対して、遮光膜１４に形成すべき所望の遮光帯パターンを含む第４のパターンをパターン描画し、現像処理を行うことにより、所望の遮光帯パターンを含む第４のパターンを有する第４のレジスト膜（レジストパターン）１５ｂを形成する（図６（Ａ）参照）。

　このレジストパターン１５ｂをマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングを遮光膜１４に対して行い、第４のパターンを有する遮光膜（遮光パターン）１４ｂを形成する（図６（Ｂ）参照）。この遮光膜１４に対するドライエッチングでは、遮光膜４の除去すべき領域の全体において、遮光膜１４の下端までエッチングが到達する必要がある。このため、ドライエッチングによって最初に遮光膜１４のある領域が下端まで到達した段階ではドライエッチングを終了させず、遮光膜１４の除去すべき領域の全体で除去されるように追加のエッチング（オーバーエッチング）を行う。

　このとき、エッチングマスク膜１３も表面からある程度エッチングされるが、遮光膜１４のエッチング後のエッチングマスク膜１３は４ｎｍ以上の厚さで残存する。その後、残存するレジストパターン１５ｂを除去する。

　次に、透光性基板１、エッチングマスク膜１３および第４のパターンを有する遮光膜（遮光パターン）１４ｂの表面に接して、有機系材料からなる第５のレジスト膜を形成する。この第５のレジスト膜に対して、透光性基板１に形成すべき所望の掘込パターン（転写パターン）を含む第３のパターンをパターン描画し、現像処理を行うことにより、所望の転写パターンを含む第３のパターンを有する第５のレジスト膜（レジストパターン）１６ａを形成する（図６（Ｃ）参照）。

　このレジストパターン１６ａをマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングをエッチングマスク膜１３に対して行い、第３のパターンを有するエッチングマスク膜１３ａを形成する（図６（Ｄ）参照）。その後、残存するレジストパターン１６ａを除去する。

　第３のパターンを有するエッチングマスク膜１３ａ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透光性基板１に対して行い、その表面から所定の深さで掘り込まれた掘込パターン（転写パターン１８）を含む第３のパターンを透光性基板１に形成する（図６（Ｅ）参照）。

　次に、第４のレジスト膜の場合と同様の手順により、遮光膜１４ｂに接して、有機系材料からなり、第４のパターンを有する第６のレジスト膜（レジストパターン）１７ｂを形成する（図６（Ｆ）参照）。

　このレジストパターン１７ｂをマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングをエッチングマスク膜１３ａに対して行い、第４のパターンを有するエッチングマスク膜１３ｂを形成する（図６（Ｇ）参照）。その後、残存するレジストパターン１７ｂを除去し、所定の洗浄を施すことで、転写用マスク２１０が得られる（図６（Ｈ）参照）。

　遮光膜１４およびエッチングマスク膜１３のドライエッチングに用いる酸素含有塩素系ガスに関しては、第１の実施形態の転写用マスクの製造方法の場合と同様である。また、この第２の実施形態の転写用マスクの製造方法のドライエッチングで用いられるフッ素系ガスには、炭素を含有するフッ素系ガス（ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_８等）が適用される。また、このフッ素系ガスにヘリウムや酸素などのガスを混合させたガスなども適用可能である。

　この転写用マスク２１０は、透光性基板１に形成すべき所望の掘込パターン（転写パターン１８）を含む第３のパターンを有する第５のレジスト膜をマスクとするドライエッチングをエッチングマスク膜１３に対して直接行うため、エッチングマスク膜１３に転写パターンを含む第３のパターンを高精度に形成することができる。さらに、高精度に形成された転写パターンを含む第３のパターンを有するエッチングマスク膜１３ａをマスクとし、透光性基板１に対してドライエッチングを行うため、透光性基板１に掘込パターン（転写パターン１８）を高い精度で形成することができる。

　本発明は、前記の第２の実施形態に係る転写用マスク２１０を用いる半導体デバイスの製造方法についても提供するものでもある。本発明の転写用マスク２１０は微細な転写パターンが高精度に形成されているため、この転写用マスク２１０を用いて半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したときに、半導体デバイス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形成することができる。

　一方、前記第２の実施形態に係るマスクブランク１１０の別の実施形態として、透光性基板１とエッチングマスク膜１３との間に、エッチングストッパー膜および位相シフト膜を設けた構成のマスクブランクを挙げることができる。この別の実施形態のマスクブランクの位相シフト膜は、ケイ素および酸素を含有し、露光光に対して透明な材料で形成される。また、この位相シフト膜は、露光光に対する透過率が９５％以上（好ましくは９６％以上、より好ましくは９７％以上。）で透過させる機能と、この位相シフト膜を透過した露光光に対して位相シフト膜の厚さと同じ距離だけ空気中を通過した露光光との間で１５０度以上１９０度以下の位相差を生じさせる機能とを備える。

　この別の実施形態のエッチングストッパー膜は、前記の位相シフト膜に転写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対して位相シフト膜との間で十分なエッチング選択性を有する材料で形成される。このエッチングストッパー膜は、露光光の透過率が高く、位相シフト膜との間で高いエッチング選択性を有することが好ましい。エッチングストッパー膜を形成する材料としては、アルミニウムと酸素を含有する材料、アルミニウムとケイ素と酸素を含有する材料、ハフニウムと酸素を含有する材料などが挙げられる。その他、透光性基板、エッチングマスク膜、遮光膜に関する事項については、前記の第２の実施形態に係るマスクブランクの場合と同様である。

　この別の実施形態のマスクブランクは、透光性基板上に、エッチングストッパー膜、位相シフト膜、エッチングマスク膜および遮光膜がこの順に積層した構造を有するものであって、位相シフト膜は、ケイ素および酸素を含有する材料からなり、エッチングストッパー膜は、フッ素系ガスを用いたドライエッチングで位相シフト膜に転写パターンを形成するときに、位相シフト膜との間でエッチング選択性を有する材料からなり、エッチングマスク膜は、クロムを含有する材料からなり、遮光膜は、クロムおよび酸素を含有する材料からなり、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングにおけるエッチングマスク膜のエッチングレートに対する遮光膜のエッチングレートの比率が３以上１２以下であることを特徴とするものである。

　この別の実施形態のマスクブランクから転写用マスクを製造する場合、位相シフト膜に微細な転写パターンが形成される。位相シフト膜と透光性基板の間にエッチングストッパー膜が設けられているため、第２の実施形態の転写用マスク２１０において透光性基板１をエッチングで掘り込んで転写パターン１８を形成する場合に比べて、位相性制御性に優れる。

　また、この別の実施形態の転写用マスクは、上記の別の実施形態のマスクブランクの位相シフト膜に転写パターンを含む第５のパターンが形成され、エッチングマスク膜および遮光膜に遮光帯パターンを含む第６のパターンが形成されていることを特徴とするものである。

　さらに、この別の実施形態の転写用マスクの製造方法は、上記の別の実施形態のマスクブランクを用いるものであって、転写用マスクは、位相シフト膜に転写パターンを含む第５のパターンを有し、エッチングマスク膜および遮光膜に遮光帯パターンを含む第６のパターンを有するものであり、遮光膜上に形成された第６のパターンを有する第７のレジスト膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、遮光膜に第６のパターンを形成する工程と、エッチングマスク膜上および遮光膜上に形成された第５のパターンを有する第８のレジスト膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、エッチングマスク膜に第５のパターンを形成する工程と、第５のパターンを有するエッチングマスク膜をマスクとし、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによって、位相シフト膜に第５のパターンを形成する工程と、遮光膜上に形成された第６のパターンを有する第９のレジスト膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、エッチングマスク膜に第６のパターンを形成する工程とを有することを特徴とするものである。

　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）
　主表面の寸法が約１５２ｍｍ×約１５２ｍｍで、厚さが約６．３５ｍｍ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、端面および主表面を所定の表面粗さ（自乗平均平方根粗さＲｑで０．２ｎｍ以下）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ＤＣスパッタ装置内に透光性基板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＝１２原子％：８８原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ_２）およびヘリウム（Ｈｅ）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、透光性基板１上に、モリブデン、ケイ素および窒素からなる光半透過膜２（ＭｏＳｉＮ膜　Ｍｏ：１２原子％，Ｓｉ：３９原子％，Ｎ：４９原子％）を６９ｎｍの膜厚で形成した。なお、ＭｏＳｉＮ膜の組成は、オージェ電子分光分析（ＡＥＳ）によって得られた結果である。

　次いで、上記ＭｏＳｉＮ膜（光半透過膜２）が形成された透光性基板１に対して、光半透過膜２の表層に酸化層を形成する処理を施した。具体的には、加熱炉（電気炉）を用いて、大気中で加熱温度を４５０℃、加熱時間を１時間として、加熱処理を行った。加熱処理後の光半透過膜２をオージェ電子分光分析（ＡＥＳ）で分析したところ、光半透過膜２の表面から約１．５ｎｍ程度の厚さで酸化層が形成されていることが確認され、その酸化層の酸素含有量は４２原子％であった。加熱処理後のＭｏＳｉＮ膜（光半透過膜２）に対し、位相シフト量測定装置でＡｒＦエキシマレーザーの光の波長（約１９３ｎｍ）における透過率および位相差を測定したところ、透過率は６．０７％、位相差が１７７．３度であった。

　次に、枚葉式ＤＣスパッタ装置内に透光性基板１を設置し、クロム（Ｃｒ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）およびメタン（ＣＨ_４）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、光半透過膜２の表面に接して、クロムおよび炭素からなるエッチングマスク膜３（ＣｒＣ膜　Ｃｒ：９５原子％，Ｃ：５原子％）を６ｎｍの膜厚で形成した。なお、このエッチングマスク膜３と後述の遮光膜４の各膜組成は、Ｘ線光電子分光分析法（ＥＳＣＡ、ＲＢＳ補正有）によって取得されたものである。

　このエッチングマスク膜３は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＣ１ｓのナロースペクトルが２８２ｅＶ以上２８４ｅＶ以下の範囲の結合エネルギーで最大ピークを有していた。また、このエッチングマスク膜３は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＯ１ｓおよびＮ１ｓのナロースペクトルの最大ピークがいずれも検出下限値以下であった。

　次に、枚葉式ＤＣスパッタ装置内に透光性基板１を設置し、クロム（Ｃｒ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）およびヘリウム（Ｈｅ）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、エッチングマスク膜３の表面に接して、クロム、酸素および炭素からなる遮光膜４（ＣｒＯＣ膜　Ｃｒ：５６原子％，Ｏ：２９原子％，Ｃ：１５原子％）を４３ｎｍの膜厚で形成した。さらに所定の洗浄処理を施し、実施例１のマスクブランク１００を得た。

［転写用マスクの製造］
　次に、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２００を作製した。最初に、スピン塗布法によって遮光膜４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第１のレジスト膜を膜厚１００ｎｍで形成した。次に、第１のレジスト膜に対して、遮光帯パターンを含む第２の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、第２のパターンを有する第１のレジスト膜（レジストパターン）５ｂを形成した（図３（Ａ）参照）。

　次に、レジストパターン５ｂをマスクとし、酸素含有塩素系ガス（ガス流量比　Ｃｌ_２：Ｏ_２＝４：１）を用いたドライエッチングを遮光膜４に対して行い、第２のパターンを有する遮光膜（遮光パターン）４ｂを形成した（図３（Ｂ）参照）。この遮光膜４に対するドライエッチングは、ドライエッチングの開始から最初に遮光膜４のある領域が下端まで到達した段階までの時間（ジャストエッチングタイム）に、そのジャストエッチングタイムの３０％の時間を加えた時間分行った。その後、レジストパターン５ｂを除去した。このとき、遮光膜４が除去される領域のエッチングマスク膜３も表面からエッチングされていた。

　遮光膜４のエッチング後におけるエッチングマスク膜３は、面内での最も薄くなっている領域（最もエッチングされた領域）で２．６ｎｍの厚さで残存させることができていた。また、このエッチングマスク膜３の面内における膜厚分布の差は、最大３．４ｎｍであり、５ｎｍ未満の範囲に収まっていた。また、この酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングにおけるエッチングマスク膜３のエッチングレートに対する遮光膜４のエッチングレートの比率は３．６であり、３以上１２以下の範囲内であった。

　次に、スピン塗布法によってエッチングマスク膜３と遮光膜４ｂ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第２のレジスト膜を膜厚８０ｎｍで形成した。次に、第２のレジスト膜に対して、光半透過膜２に形成すべき光半透過パターン（転写パターン）を含む第１の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、第１のパターンを有する第２のレジスト膜（レジストパターン）６ａを形成した（図３（Ｃ）参照）。この第１のパターンは、転写パターン形成領域（１３２ｍｍ×１０４ｍｍの内側領域）に光半透過膜２に形成すべきＤＲＡＭ　ｈｐ３２ｎｍ世代の転写パターン（線幅４０ｎｍのＳＲＡＦを含んだ微細パターン）が配置されたものであった。

　次に、レジストパターン６ａをマスクとし、酸素含有塩素系ガス（ガス流量比　Ｃｌ_２：Ｏ_２＝４：１）を用いたドライエッチングをエッチングマスク膜３に対して行い、第１のパターンを有するエッチングマスク膜３ａを形成した（図３（Ｄ）参照）。エッチングマスク膜３ａを形成後に残存しているレジストパターン６ａの厚さを測定したところ、３１ｎｍであり、２０ｎｍ以上の厚さで残存させることができていた。その後、レジストパターン６ａを除去した。

　次に、第１のパターンを有するエッチングマスク膜３ａをマスクとし、フッ素系ガスを含有するエッチングガス（ＳＦ_６＋Ｈｅ）を用いたドライエッチングを行い、第１のパターンを有する光半透過膜（光半透過パターン）２ａを形成した。（図３（Ｅ）参照）。

　次に、スピン塗布法によって透光性基板１、光半透過膜２ａ、エッチングマスク膜３ａおよび遮光膜４ｂ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第３のレジスト膜を膜厚８０ｎｍで形成した。次に、第３のレジスト膜に対して、遮光帯パターンを含む第２の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、第２のパターンを有する第３のレジスト膜（レジストパターン）７ｂを形成した（図３（Ｆ）参照）。

　次に、レジストパターン７ｂをマスクとし、酸素含有塩素系ガス（ガス流量比　Ｃｌ_２：Ｏ_２＝４：１）を用いたドライエッチングをエッチングマスク膜３ａに対して行い、第２のパターンを有するエッチングマスク膜３ｂを形成した（図３（Ｇ）参照）。その後、残存するレジストパターン７ｂを除去し、所定の洗浄を施すことで、転写用マスク２００が得られた（図３（Ｈ）参照）。

［パターン転写性能の評価］
　作製した実施例１の転写用マスク２００に対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒｌ　Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体デバイス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、パターンの短絡や断線はなく、設計仕様を十分に満たしていた。この結果から、この実施例１の転写用マスクを露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したとしても、最終的に半導体デバイス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）
　実施例２のマスクブランク１００は、エッチングマスク膜３をＣｒＳｉで形成したこと以外は、実施例１と同様の手順で製造した。具体的には、エッチングマスク膜３は、枚葉式ＤＣスパッタ装置内に透光性基板１を設置し、クロム（Ｃｒ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｃｒ：Ｓｉ＝９７原子％：３原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気でのスパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、光半透過膜２の表面に接して、クロムおよびケイ素からなるエッチングマスク膜３（ＣｒＳｉ膜）を４ｎｍの膜厚で形成した。

　このエッチングマスク膜３は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロースペクトルが９８ｅＶ以上１０１ｅＶ以下の範囲の結合エネルギーで最大ピークを有していた。また、このエッチングマスク膜３は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＯ１ｓおよびＮ１ｓのナロースペクトルの最大ピークがいずれも検出下限値以下であった。

［転写用マスクの製造］
　次に、実施例２のマスクブランク１００を用い、実施例１の場合と同様の手順で実施例２の転写用マスク２００を作製した。この実施例２における転写用マスク２００の作製においても、レジストパターン５ｂをマスクとし、酸素含有塩素系ガス（ガス流量比　Ｃｌ_２：Ｏ_２＝４：１）を用いたドライエッチングを遮光膜４に対して行い、第２のパターンを有する遮光膜（遮光パターン）４ｂを形成している。

　この工程によって、遮光膜４が除去される領域のエッチングマスク膜３が表面からエッチングされていた。遮光膜４のエッチング後における実施例２のエッチングマスク膜３は、面内での最も薄くなっている領域（最もエッチングされた領域）で２．０ｎｍの厚さで残存させることができていた。また、このエッチングマスク膜３の面内における膜厚分布の差は、最大２．０ｎｍであり、５ｎｍ未満の範囲に収まっていた。さらに、この酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングにおけるエッチングマスク膜３のエッチングレートに対する遮光膜４のエッチングレートの比率は６．５であり、３以上１２以下の範囲内であった。

　また、この実施例２における転写用マスク２００の作製においても、レジストパターン６ａをマスクとし、酸素含有塩素系ガス（ガス流量比　Ｃｌ_２：Ｏ_２＝４：１）を用いたドライエッチングをエッチングマスク膜３に対して行い、第１のパターンを有するエッチングマスク膜３ａを形成する工程を行っている。このとき、エッチングマスク膜３ａを形成後に残存しているレジストパターン６ａの厚さを測定したところ、２４ｎｍであり、２０ｎｍ以上の厚さで残存させることができていた。

［パターン転写性能の評価］
　作製した実施例２の転写用マスク２００に対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒｌ　Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体デバイス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、パターンの短絡や断線はなく、設計仕様を十分に満たしていた。この結果から、この実施例２の転写用マスクを露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したとしても、最終的に半導体デバイス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３）
　実施例１の場合と同様に透光性基板１を準備した。次に、枚葉式ＤＣスパッタ装置内に透光性基板１を設置し、クロム（Ｃｒ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）およびメタン（ＣＨ_４）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、透光性基板１の表面に接して、クロムおよび炭素からなるエッチングマスク膜１３（ＣｒＣ膜　Ｃｒ：９５原子％，Ｃ：５原子％）を８ｎｍの膜厚で形成した。なお、このエッチングマスク膜１３と後述の遮光膜１４の各膜組成は、Ｘ線光電子分光分析法（ＥＳＣＡ、ＲＢＳ補正有）によって取得されたものである。

　このエッチングマスク膜１３は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＣ１ｓのナロースペクトルが２８２ｅＶ以上２８４ｅＶ以下の範囲の結合エネルギーで最大ピークを有していた。また、このエッチングマスク膜１３は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＯ１ｓおよびＮ１ｓのナロースペクトルの最大ピークがいずれも検出下限値以下であった。

　次に、枚葉式ＤＣスパッタ装置内に透光性基板１を設置し、クロム（Ｃｒ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）およびヘリウム（Ｈｅ）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、エッチングマスク膜１３の表面に接して、クロム、酸素および炭素からなる遮光膜１４（ＣｒＯＣ膜　Ｃｒ：５６原子％，Ｏ：２９原子％，Ｃ：１５原子％）を７１ｎｍの膜厚で形成した。さらに所定の洗浄処理を施し、実施例３のマスクブランク１１０を得た。

［転写用マスクの製造］
　次に、実施例３のマスクブランク１１０を用い、以下の手順で実施例３の転写用マスク２１０を作製した。最初に、スピン塗布法によって遮光膜１４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第４のレジスト膜を膜厚１００ｎｍで形成した。次に、第４のレジスト膜に対して、遮光帯パターンを含む第４の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、第４のパターンを有する第４のレジスト膜（レジストパターン）１５ｂを形成した（図６（Ａ）参照）。

　次に、レジストパターン１５ｂをマスクとし、酸素含有塩素系ガス（ガス流量比　Ｃｌ_２：Ｏ_２＝４：１）を用いたドライエッチングを遮光膜１４に対して行い、第４のパターンを有する遮光膜（遮光パターン）１４ｂを形成した（図６（Ｂ）参照）。この遮光膜１４に対するドライエッチングは、ドライエッチングの開始から最初に遮光膜１４のある領域が下端まで到達した段階までの時間（ジャストエッチングタイム）に、そのジャストエッチングタイムの２０％の時間を加えた時間だけ行った。その後、レジストパターン１５ｂを除去した。このとき、遮光膜１４が除去される領域のエッチングマスク膜１３も表面からエッチングされていた。

　遮光膜１４のエッチング後におけるエッチングマスク膜１３は、面内での最も薄くなっている領域（最もエッチングされた領域）で４．０ｎｍの厚さで残存させることができていた。また、このエッチングマスク膜１３の面内における膜厚分布の差は、最大４．０ｎｍであり、５ｎｍ未満の範囲に収まっていた。また、この酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングにおけるエッチングマスク膜１３のエッチングレートに対する遮光膜１４のエッチングレートの比率は３．６であり、３以上１２以下の範囲内であった。

　次に、スピン塗布法によってエッチングマスク膜１３と遮光膜１４ｂ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第５のレジスト膜を膜厚８０ｎｍで形成した。次に、第５のレジスト膜に対して、透光性基板１に形成すべき掘込パターン（転写パターン）を含む第３の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、第３のパターンを有する第５のレジスト膜（レジストパターン）１６ａを形成した（図６（Ｃ）参照）。この第３のパターンは、転写パターン形成領域（１３２ｍｍ×１０４ｍｍの内側領域）に透光性基板に形成すべきＤＲＡＭ　ｈｐ２２ｎｍ世代の転写パターンが配置されたものであった。

　次に、レジストパターン１６ａをマスクとし、酸素含有塩素系ガス（ガス流量比　Ｃｌ_２：Ｏ_２＝４：１）を用いたドライエッチングをエッチングマスク膜１３に対して行い、第３のパターンを有するエッチングマスク膜１３ａを形成した（図６（Ｄ）参照）。エッチングマスク膜１３ａを形成後に残存しているレジストパターン１６ａの厚さを測定したところ、２７ｎｍであり、２０ｎｍ以上の厚さで残存させることができていた。その後、レジストパターン１６ａを除去した。

　次に、第３のパターンを有するエッチングマスク膜１３ａをマスクとし、フッ素系ガスを含有するエッチングガス（ＣＦ_４＋Ｈｅ）を用いたドライエッチングを行い、透光性基板１の表面から１７３ｎｍの深さで掘り込まれた掘込パターン（転写パターン１８）を含む第３のパターンを透光性基板１に形成した。（図６（Ｅ）参照）。

　次に、スピン塗布法によって透光性基板１、エッチングマスク膜１３ａおよび遮光膜１４ｂ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第６のレジスト膜を膜厚８０ｎｍで形成した。次に、第６のレジスト膜に対して、遮光帯パターンを含む第４の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、第４のパターンを有する第６のレジスト膜（レジストパターン）１７ｂを形成した（図６（Ｆ）参照）。

　次に、レジストパターン１７ｂをマスクとし、酸素含有塩素系ガス（ガス流量比　Ｃｌ_２：Ｏ_２＝４：１）を用いたドライエッチングをエッチングマスク膜１３ａに対して行い、第４のパターンを有するエッチングマスク膜１３ｂを形成した（図６（Ｇ）参照）。その後、残存するレジストパターン１７ｂを除去し、所定の洗浄を施すことで、転写用マスク２１０が得られた（図６（Ｈ）参照）。

［パターン転写性能の評価］
　作製した実施例３の転写用マスク２１０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、パターンの短絡や断線はなく、設計仕様を十分に満たしていた。この結果から、この実施例３の転写用マスクを露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したとしても、最終的に半導体デバイス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４）
　実施例４のマスクブランク１１０は、エッチングマスク膜１３をＣｒＳｉで形成したこと以外は、実施例３と同様の手順で製造した。具体的には、エッチングマスク膜１３は、枚葉式ＤＣスパッタ装置内に透光性基板１を設置し、クロム（Ｃｒ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｃｒ：Ｓｉ＝９７原子％：３原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気でのスパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、透光性基板１の表面に接して、クロムおよびケイ素からなるエッチングマスク膜１３（ＣｒＳｉ膜）を７ｎｍの膜厚で形成した。

　このエッチングマスク膜１３は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロースペクトルが９８ｅＶ以上１０１ｅＶ以下の範囲の結合エネルギーで最大ピークを有していた。また、このエッチングマスク膜１３は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＯ１ｓおよびＮ１ｓのナロースペクトルの最大ピークがいずれも検出下限値以下であった。

［転写用マスクの製造］
　次に、実施例４のマスクブランク１１０を用い、実施例３の場合と同様の手順で実施例４の転写用マスク２１０を作製した。この実施例４における転写用マスク２１０の作製においても、レジストパターン１５ｂをマスクとし、酸素含有塩素系ガス（ガス流量比　Ｃｌ_２：Ｏ_２＝４：１）を用いたドライエッチングを遮光膜１４に対して行い、第４のパターンを有する遮光膜（遮光パターン）１４ｂを形成している。

　この工程によって、遮光膜１４が除去される領域のエッチングマスク膜１３が表面からエッチングされていた。遮光膜１４のエッチング後における実施例４のエッチングマスク膜１３は、面内での最も薄くなっている領域（最もエッチングされた領域）で４．８ｎｍの厚さで残存させることができていた。また、このエッチングマスク膜１３の面内における膜厚分布の差は、最大２．２ｎｍであり、５ｎｍ未満の範囲に収まっていた。さらに、この酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングにおけるエッチングマスク膜１３のエッチングレートに対する遮光膜１４のエッチングレートの比率は６．５であり、３以上１２以下の範囲内であった。

　また、この実施例４における転写用マスク２１０の作製においても、レジストパターン１６ａをマスクとし、酸素含有塩素系ガス（ガス流量比　Ｃｌ_２：Ｏ_２＝４：１）を用いたドライエッチングをエッチングマスク膜１３に対して行い、第１のパターンを有するエッチングマスク膜１３ａを形成する工程を行っている。このとき、エッチングマスク膜１３ａを形成後に残存しているレジストパターン１６ａの厚さを測定したところ、２３ｎｍであり、２０ｎｍ以上の厚さで残存させることができていた。

［パターン転写性能の評価］
　作製した実施例４の転写用マスク２１０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、パターンの短絡や断線はなく、設計仕様を十分に満たしていた。この結果から、この実施例４の転写用マスクを露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したとしても、最終的に半導体デバイス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）
　比較例１のマスクブランク１００は、エッチングマスク膜３をＣｒ金属で形成したこと以外は、実施例１と同様の手順で製造した。具体的には、エッチングマスク膜３は、枚葉式ＤＣスパッタ装置内に透光性基板１を設置し、クロム（Ｃｒ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気でのスパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、光半透過膜２の表面に接して、クロムからなるエッチングマスク膜３（Ｃｒ膜）を８ｎｍの膜厚で形成した。

［転写用マスクの製造］
　次に、比較例１のマスクブランク１００を用い、実施例１の場合と同様の手順で比較例１の転写用マスク２００を作製した。この比較例１における転写用マスク２００の作製においても、レジストパターン５ｂをマスクとし、酸素含有塩素系ガス（ガス流量比　Ｃｌ_２：Ｏ_２＝４：１）を用いたドライエッチングを遮光膜４に対して行い、第２のパターンを有する遮光膜（遮光パターン）４ｂを形成している。この工程によって、遮光膜４が除去される領域のエッチングマスク膜３が表面からエッチングされていた。遮光膜４のエッチング後における比較例１のエッチングマスク膜３は、面内での最も薄くなっている領域（最もエッチングされた領域）で．２．８ｎｍの厚さで残存させることができていた。しかし、このエッチングマスク膜３の面内における膜厚分布の差は、最大５．２ｎｍであり、５ｎｍ以上になってしまっていた。

　この酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングにおけるエッチングマスク膜３のエッチングレートに対する遮光膜４のエッチングレートの比率は２．５であり、３以上１２以下の範囲内を満たせていなかった。

　また、この比較例１における転写用マスク２００の作製においても、レジストパターン６ａをマスクとし、酸素含有塩素系ガス（ガス流量比　Ｃｌ_２：Ｏ_２＝４：１）を用いたドライエッチングをエッチングマスク膜３に対して行い、第１のパターンを有するエッチングマスク膜３ａを形成する工程を行っている。このとき、エッチングマスク膜３ａを形成後に残存しているレジストパターン６ａの厚さを測定したところ、４０ｎｍであり、２０ｎｍ以上の厚さで残存させることができていた。

［パターン転写性能の評価］
　作製した比較例１の転写用マスク２００に対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒｌ　Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体デバイス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、転写不良が確認された。これは、転写用マスク２００を作製する際、遮光膜４に第２のパターンを形成するときのドライエッチングでエッチングマスク膜３の面内の膜厚分布が５ｎｍ以上に拡大されてしまい、エッチングマスク膜３に第１のパターンを高精度に形成することができず、最終的に光半透過膜２に第１のパターンを高精度に形成することができなかったことが原因と推察される。この結果から、この比較例１の転写用マスクを露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写した場合、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンに不良個所が発生してしまうといえる。

１　透光性基板
１ａ　掘込部
２　光半透過膜（位相シフト膜）
２ａ　光半透過パターン（第１のパターンを有する光半透過膜）
３，１３　エッチングマスク膜
３ａ　第１のパターンを有するエッチングマスク膜
３ｂ　エッチングマスクパターン（第２のパターンを有するエッチングマスク膜）
４，１４　遮光膜
４ｂ　遮光パターン（第２のパターンを有する遮光膜）
５ｂ　レジストパターン（第２のパターンを有する第１のレジスト膜）
６ａ　レジストパターン（第１のパターンを有する第２のレジスト膜）
７ｂ　レジストパターン（第２のパターンを有する第３のレジスト膜）
８，１８　転写パターン
１３ａ　第３のパターンを有するエッチングマスク膜
１３ｂ　第４のパターンを有するエッチングマスク膜
１４ｂ　第４のパターンを有する遮光膜
１５ｂ　レジストパターン（第４のパターンを有する第４のレジスト膜）
１６ａ　レジストパターン（第３のパターンを有する第５のレジスト膜）
１７ｂ　レジストパターン（第４のパターンを有する第６のレジスト膜）
１００，１１０　マスクブランク
２００，２１０　転写用マスク

Claims (17)

1. 　透光性基板上に、光半透過膜、エッチングマスク膜および遮光膜がこの順に積層した構造を有するマスクブランクであって、
   　前記光半透過膜は、ケイ素を含有する材料からなり、
   　前記エッチングマスク膜は、クロムを含有する材料からなり、
   　前記遮光膜は、クロムおよび酸素を含有する材料からなり、
   　酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングにおける前記エッチングマスク膜のエッチングレートに対する前記遮光膜のエッチングレートの比率が３以上１２以下であることを特徴とするマスクブランク。
2. 　前記エッチングマスク膜は、クロムを含有し、さらに炭素およびケイ素から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有する材料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. 　前記エッチングマスク膜は、酸素および窒素の合計含有量が５原子％以下であ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. 　前記遮光膜は、酸素の含有量が１０原子％以上であ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、ケイ素を実質的に含有しない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。
6. 　前記光半透過膜は、ケイ素および窒素を含有する材料からな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、エッチングマスク膜および遮光膜がこの順に積層した構造を有するマスクブランクであって、
   　前記エッチングマスク膜は、クロムを含有する材料からなり、
   　前記遮光膜は、クロムおよび酸素を含有する材料からなり、
   　酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングにおける前記エッチングマスク膜のエッチングレートに対する前記遮光膜のエッチングレートの比率が３以上１２以下であることを特徴とするマスクブランク。
8. 　前記エッチングマスク膜は、クロムを含有し、さらに炭素およびケイ素から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有する材料からなることを特徴とする請求項７記載のマスクブランク。
9. 　前記エッチングマスク膜は、酸素および窒素の合計含有量が５原子％以下であることを特徴とする請求項７または８に記載のマスクブランク。
10. 　前記遮光膜は、酸素の含有量が１０原子％以上であ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マスクブランク。
11. 　前記遮光膜は、ケイ素を実質的に含有しない材料からな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マスクブランク。
12. 　請求項１から６のいずれかに記載のマスクブランクの前記光半透過膜に転写パターンを含む第１のパターンが形成され、前記エッチングマスク膜および前記遮光膜に遮光帯パターンを含む第２のパターンが形成されていることを特徴とする転写用マスク。
13. 　請求項７から１１のいずれかに記載のマスクブランクの前記透光性基板に掘込パターンからなる転写パターンを含む第３のパターンが形成され、前記エッチングマスク膜および前記遮光膜に遮光帯パターンを含む第４のパターンが形成されていることを特徴とする転写用マスク。
14. 　請求項１から６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、
    　前記転写用マスクは、前記光半透過膜に転写パターンを含む第１のパターンを有し、前記エッチングマスク膜および前記遮光膜に遮光帯パターンを含む第２のパターンを有するものであり、
    　前記遮光膜上に形成された前記第２のパターンを有する第１のレジスト膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、前記遮光膜に前記第２のパターンを形成する工程と、
    　前記エッチングマスク膜上および前記遮光膜上に形成された前記第１のパターンを有する第２のレジスト膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、前記エッチングマスク膜に前記第１のパターンを形成する工程と、
    　前記第１のパターンを有するエッチングマスク膜をマスクとし、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによって、前記光半透過膜に前記第１のパターンを形成する工程と、
    　前記遮光膜上に形成された前記第２のパターンを有する第３のレジスト膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、前記エッチングマスク膜に前記第２の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。
15. 　請求項７から１１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、
    　前記転写用マスクは、前記透光性基板に掘込パターンからなる転写パターンを含む第３のパターンを有し、前記エッチングマスク膜および前記遮光膜に遮光帯パターンを含む第４のパターンを有するものであり、
    　前記遮光膜上に形成された前記第４のパターンを有する第４のレジスト膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、前記遮光膜に前記第４のパターンを形成する工程と、
    　前記エッチングマスク膜上および前記遮光膜上に形成された前記第３のパターンを有する第５のレジスト膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、前記エッチングマスク膜に前記第３のパターンを形成する工程と、
    　前記第３のパターンを有するエッチングマスク膜をマスクとし、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによって、前記透光性基板の表面から掘り込んで前記第３のパターンを形成する工程と、
    　前記遮光膜上に形成された前記第４のパターンを有する第６のレジスト膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、前記エッチングマスク膜に前記第４の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。
16. 　請求項１２または１３に記載の転写用マスクを用い、リソグラフィー法により前記転写用マスクの転写パターンを半導体基板上にパターン転写する露光工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
17. 　請求項１４または１５に記載の転写用マスクの製造方法によって製造された転写用マスクを用い、リソグラフィー法により前記転写用マスクの転写パターンを半導体基板上にパターン転写する露光工程を有す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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