WO2023120026A1 - マスクブランク、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、転写用マスクの製造方法、および半導体デバイスの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023120026A1
WO2023120026A1 PCT/JP2022/043485 JP2022043485W WO2023120026A1 WO 2023120026 A1 WO2023120026 A1 WO 2023120026A1 JP 2022043485 W JP2022043485 W JP 2022043485W WO 2023120026 A1 WO2023120026 A1 WO 2023120026A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
film
hard mask
pattern
mask
thin film
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/043485
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
順 野澤
康隆 堀込
Original Assignee
Hoya株式会社
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
Priority claimed from JP2022170315A external-priority patent/JP2023094541A/ja
Application filed by Hoya株式会社 filed Critical Hoya株式会社
Priority to KR1020247018988A priority Critical patent/KR20240117557A/ko
Publication of WO2023120026A1 publication Critical patent/WO2023120026A1/ja

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
    • G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/80—Etching
    • 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
    • G03F1/24—Reflection 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
    • G03F1/50—Mask blanks not covered by G03F1/20 - G03F1/34; 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
    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a mask blank, a transfer mask manufacturing method, and a semiconductor device manufacturing method.
  • Patent Document 1 describes "a photomask blank in which a light-shielding film and an etching mask film (hard mask film) are sequentially formed on a translucent substrate, wherein the light-shielding film comprises at least a transition metal silicide and a surface antireflection layer formed on the light shielding layer and mainly composed of a tantalum compound containing at least one of oxygen and nitrogen, wherein the etching mask film contains A photomask blank made of a chromium compound containing at least one is described.
  • the tantalum compound forming the surface antireflection layer transitions to a chlorine-based gas containing oxygen, which is an etching gas for dry etching the etching mask film. It has a higher resistance than metal silicide.Therefore, it is possible to perform over-etching so that the side wall of the processed cross-section of the etching mask film rises almost vertically.
  • the chromium compound that forms the hard mask film is isotropically etched by a chlorine-based gas containing oxygen. For this reason, in etching using a resist film as a mask, when patterning a hard mask film (etching mask film) made of a chromium compound, the etching side wall (processed cross-sectional side wall) recedes, and the pattern formed in the hard mask film recedes. It is unavoidable that the opening width (opening dimension) of the This can be a factor that hinders miniaturization of the pattern formed on the pattern-forming thin film by etching using the patterned hard mask film as a mask. Furthermore, it can be a factor that hinders high integration of semiconductor devices manufactured using a transfer mask provided with this pattern-forming thin film.
  • the present invention has the following configuration as means for solving the above problems.
  • the pattern-forming thin film contains at least one element selected from silicon and transition metals, the first hard mask film contains chromium, the second hard mask film contains tantalum, the tantalum of the second hard mask film includes tantalum unsaturated with respect to oxygen;
  • the film thickness of the thin film for pattern formation is 20 nm or more, the film thickness of the first hard mask film is 15 nm or less;
  • a mask blank, wherein the film thickness of the second hard mask film is 10 nm or less.
  • a mask blank having a structure in which a pattern-forming thin film, a first hard mask film, and a second hard mask film are laminated in this order on a main surface of a substrate,
  • the pattern-forming thin film contains at least one element selected from silicon and transition metals, the first hard mask film contains chromium,
  • the second hard mask film contains tantalum and swells in an oxygen-containing gas atmosphere,
  • the film thickness of the thin film for pattern formation is 20 nm or more, the film thickness of the first hard mask film is 15 nm or less;
  • a mask blank, wherein the film thickness of the second hard mask film is 10 nm or less.
  • composition 3 The mask blank according to Structure 1 or 2, wherein the ratio of the oxygen content to the tantalum content of the second hard mask film is 1.5 or less.
  • composition 4 The mask blank according to any one of Structures 1 to 3, wherein the second hard mask film contains the most tantalum among metal elements and silicon.
  • composition 5 The mask blank according to any one of Structures 1 to 4, wherein the film thickness of the second hard mask film is 1 nm or more.
  • composition 6 The mask blank according to any one of Structures 1 to 5, wherein the first hard mask film contains chromium and at least one of oxygen and nitrogen.
  • composition 7 The mask blank according to any one of Structures 1 to 6, wherein the film thickness of the first hard mask film is thicker than the film thickness of the second hard mask film.
  • the thin film for pattern formation is a light absorbing film containing tantalum, The mask blank according to any one of Structures 1 to 7, wherein a multilayer reflective film is provided between the substrate and the pattern-forming thin film.
  • composition 9 The mask blank according to any one of Structures 1 to 8, wherein the pattern-forming thin film is a light-shielding film containing silicon.
  • Configuration 10 A method for manufacturing a transfer mask using the mask blank according to any one of configurations 1 to 9, forming a second hard mask pattern on the second hard mask film by dry etching using a patterned resist film formed on the second hard mask film as a mask; Using the second hard mask pattern as a mask, etching sidewalls of the second hard mask pattern are swelled by oxidation by dry etching using a gas containing oxygen, and the first hard mask pattern is formed on the first hard mask film. forming; and forming a thin film pattern on the pattern forming thin film by dry etching using the first hard mask pattern as a mask.
  • composition 11 An exposure step of pattern-transferring the thin film pattern of the transfer mask to a resist film on a semiconductor device substrate by a lithography method using the transfer mask manufactured by the transfer mask manufacturing method according to Structure 10.
  • a method of manufacturing a semiconductor device comprising:
  • a method for manufacturing a mask blank and a transfer mask capable of forming a fine pattern on a pattern forming thin film, and a transfer mask manufactured by this method for manufacturing a transfer mask are provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a mask blank according to a first embodiment of the invention
  • FIG. FIG. 2 is a manufacturing process diagram (part 1) showing a method of manufacturing a transfer mask using the mask blank of the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2B is a manufacturing process diagram (part 1) showing the method of manufacturing the transfer mask following FIG. 2A
  • FIG. 2C is a manufacturing process diagram (part 1) showing the manufacturing method of the transfer mask following FIG. 2B
  • FIG. 2 is a manufacturing process diagram (part 2) showing a method of manufacturing a transfer mask using the mask blank of the first embodiment of the present invention
  • FIG. 3B is a manufacturing process diagram (part 2) showing the manufacturing method of the transfer mask following FIG. 3A
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of a mask blank according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a manufacturing process diagram (part 1) showing a method of manufacturing a transfer mask using the mask blank of the second embodiment of the present invention
  • FIG. 5B is a manufacturing process diagram (Part 1) showing the manufacturing method of the transfer mask continued from FIG. 5A
  • FIG. 5C is a manufacturing process diagram (part 1) showing the manufacturing method of the transfer mask continued from FIG. 5B
  • FIG. 10 is a manufacturing process diagram (Part 2) showing a method of manufacturing a transfer mask using the mask blank of the second embodiment of the present invention
  • FIG. 6B is a manufacturing process diagram (part 2) showing the manufacturing method of the transfer mask continued from FIG. 6A.
  • FIG. 8B is a manufacturing process diagram showing the manufacturing method of the transfer mask of the comparative example subsequent to FIG. 8A.
  • FIG. 8C is a manufacturing process diagram showing the manufacturing method of the transfer mask for comparison following FIG. 8B;
  • FIG. 8D is a manufacturing process diagram showing the manufacturing method of the transfer mask for comparison following FIG. 8C.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a mask blank 1 according to the first embodiment of the invention.
  • the mask blank 1 shown in FIG. 1 is used for manufacturing a transmissive transfer mask.
  • This mask blank 1 has a pattern forming thin film 11, a first hard mask film 12, and a second hard mask film formed on one main surface S of a translucent substrate 10 in this order from the translucent substrate 10 side. It has a structure in which 13 are laminated.
  • the mask blank 1 may have a structure in which a resist film 14 is laminated on the second hard mask film 13 as necessary. The details of the main components of the mask blank 1 will be described below.
  • the light-transmissive substrate 10 as the substrate in the first embodiment is made of a material having good transparency to the exposure light used in the exposure process in lithography. If an ArF excimer laser beam (wavelength: 193 nm) is used as the exposure light, it may be composed of a material having transparency to this. Synthetic quartz glass is used as such a material, but in addition to this, aluminosilicate glass, soda lime glass, low thermal expansion glass (SiO 2 —TiO 2 glass, etc.), and various other glass substrates can be used. can. In particular, the quartz substrate has high transparency in the region of ArF excimer laser light or shorter wavelengths, so it can be particularly suitably used for the mask blank of the present invention.
  • the exposure process in lithography referred to here is an exposure process in lithography using a transmissive transfer mask produced using this mask blank 1, and hereinafter, exposure light is used in this exposure process. It is assumed that the exposure light is As the exposure light, any of ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm), and i-line light (wavelength: 365 nm) can be applied. From this point of view, it is desirable to apply ArF excimer laser light to the exposure light. Therefore, an embodiment in which an ArF excimer laser beam is applied to the exposure light will be described below.
  • the pattern forming thin film 11 is a light shielding film against exposure light.
  • a pattern-forming thin film 11 can contain at least one element selected from silicon and transition metals.
  • the pattern forming thin film 11 is made of a material containing silicon (Si).
  • the pattern forming thin film 11 is preferably made of a material containing nitrogen (N) in addition to silicon.
  • Such a pattern-forming thin film 11 can be patterned by dry etching using a fluorine-based gas. Patterning with sufficient etch selectivity is possible.
  • the pattern-forming thin film 11 may further contain one or more elements selected from metalloid elements, non-metal elements, and metal elements as long as patterning is possible by dry etching using a fluorine-based gas. .
  • the metalloid element may be any metalloid element in addition to silicon, such as boron (B), germanium (Ge), antimony (Sb), and tellurium (Te).
  • the non-metallic element can be any non-metallic element (including halogens and noble gases) in addition to nitrogen (N), such as oxygen (O), carbon (C), hydrogen (H), phosphorus ( P), sulfur (S), selenium (Se), fluorine (F), helium (He), argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe).
  • Metal elements include molybdenum (Mo), tungsten (W), titanium (Ti), tantalum (Ta), zirconium (Zr), hafnium (Hf), niobium (Nb), vanadium (V), cobalt (Co), and chromium.
  • Mo molybdenum
  • Ti tungsten
  • Ti tantalum
  • Zr zirconium
  • Hf hafnium
  • Nb zirconium
  • V vanadium
  • Co cobalt
  • Cr nickel
  • Ru ruthenium
  • Sn tin
  • the film thickness of the pattern-forming thin film 11 is not particularly limited, it can be, for example, 20 nm or more in order to obtain sufficient light shielding properties against exposure light. Thereby, when etching the pattern forming thin film 11, the second hard mask pattern 13P (described later) can be efficiently removed while ensuring the light shielding property of the pattern forming thin film 11.
  • FIG. 1 the film thickness of the pattern-forming thin film 11 is preferably 70 nm or less, more preferably 60 nm or less, and even more preferably 50 nm or less.
  • the first hard mask film 12 is preferably made of a material having sufficient etching resistance in dry etching of the pattern forming thin film 11 using a fluorine-based gas.
  • a first hard mask film 12 can be made of, for example, a material containing chromium (Cr).
  • the first hard mask film 12 made of a material containing chromium (Cr) can be patterned by dry etching using a gas containing oxygen.
  • Materials containing chromium forming the first hard mask film 12 include chromium metal and materials containing chromium and at least one of oxygen, nitrogen, and carbon.
  • the first hard mask film 12 preferably contains chromium and at least one of oxygen and nitrogen.
  • the first hard mask film 12 may contain chromium and nitrogen.
  • the etching rate can be increased when the first hard mask film 12 is etched using a gas containing oxygen as an etchant.
  • the first hard mask film 12 has a sufficient etching selectivity with respect to the pattern forming thin film 11 formed of a material containing silicon (Si), and the pattern forming thin film 11 has almost the same etching selectivity. Alternatively, it is possible to etch away the first hard mask film 12 without causing any damage.
  • the first hard mask film 12 has sufficient etching selectivity with respect to the second hard mask film 13 made of a material containing tantalum (Ta), which will be described below.
  • the first hard mask film 12 can be patterned using the hard mask film 13 as a mask.
  • the first hard mask film 12 as described above can have a film thickness of, for example, 15 nm or less for fine pattern formation. Also, the film thickness of the first hard mask film 12 is preferably thicker than the film thickness of the second hard mask film 13 described below.
  • the second hard mask film 13 is preferably made of a material that has sufficient etching resistance and swells in dry etching of the first hard mask film 12 using an oxygen-containing gas.
  • a second hard mask film 13 can be made of a material containing tantalum (Ta). That is, the material of the second hard mask film 13 may contain tantalum (Ta) and swell under an oxygen-containing gas atmosphere.
  • the material containing tantalum (Ta) contained in the second hard mask film 13 contains tantalum (Ta) unsaturated with oxygen. It can be said that the material forming the second hard mask film 13 contains tantalum (Ta) that is incompletely oxidized.
  • tantalum (Ta) When tantalum (Ta) is completely oxidized, it becomes stable tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ). Therefore, incompletely oxidized tantalum means tantalum in a bonding state other than a Ta 2 O 5 bond. I can say
  • tantalum (Ta) contained in the second hard mask film 13 is oxidized and the second hard mask film 13 swells during dry etching of the first hard mask film 12 using a gas containing oxygen.
  • the ratio of the oxygen content to the tantalum (Ta) content of the second hard mask film 13 is preferably 1.5 or less.
  • the swelling amount due to the oxidation of tantalum (Ta) can be set to a sufficient value.
  • this swelling amount can be controlled by appropriately adjusting the ratio of the oxygen content to the tantalum (Ta) content of the second hard mask film 13 .
  • the film formation conditions composition ratio of atoms forming the sputtering target, type of sputtering gas, gas flow rate ratio, etc.
  • the ratio of the oxygen content to the tantalum (Ta) content of the hard mask film 13 may be adjusted to a desired value.
  • each film forming apparatus has its own characteristics, so the above film forming conditions need to be adjusted in accordance with each film forming apparatus to be used.
  • the contents of tantalum (Ta) and oxygen (O) can be measured by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy).
  • the second hard mask film 13 may contain at least one of metal elements other than tantalum (Ta) and silicon. Even when the second hard mask film 13 contains at least one of metal elements other than tantalum (Ta) and silicon, the second hard mask film 13 contains tantalum (Ta), other metal elements, and Among silicon, it is preferable to contain the most tantalum (Ta). It can also be said that the second hard mask 13 preferably contains the most tantalum, excluding oxygen. Thereby, the amount of swelling due to oxidation of tantalum (Ta) can be made a sufficient value.
  • the film thickness of the second hard mask film 13 is preferably thinner than the film thickness of the first hard mask film 12 .
  • the film thickness of such a second hard mask film 13 is, for example, 10 nm or less.
  • the film thickness of the resist film 14 serving as an etching mask for the second hard mask film 13 can be reduced, and the pattern formed in the pattern forming thin film 11 can be made finer.
  • the second hard mask film 13 thinner than the first hard mask film 12 the pattern forming thin film 11 is etched using the first hard mask film 12 as a mask, as will be described later. In this case, the second hard mask film 13 can be removed while the first hard mask film 12 remains.
  • the film thickness of the second hard mask film 13 is 1 nm or more.
  • the etched side wall of the already patterned second hard mask film 13 (second hard mask pattern 13P) is sufficiently large. You can get the effect of swelling with.
  • the etching side wall of the second hard mask pattern 13P means the side wall of the second hard mask pattern when the mask blank 1 with the second hard mask film 13 patterned is viewed in cross section. In the cross-sectional view, the angle formed by the side wall and the main surface of the substrate is a right angle or a substantially right angle.
  • the resist film 14 is preferably formed in contact with the surface of the second hard mask film 13 in the mask blank 1 .
  • the resist film 14 is, for example, a chemically amplified positive resist, but is not limited to this as long as a fine pattern can be formed.
  • the thickness of the resist film 14 is more preferably 80 nm or less from the viewpoint of forming a fine pattern by lithography processing of the resist film 14 and from the viewpoint of preventing pattern collapse of the formed resist pattern.
  • ⁇ Method for manufacturing transfer mask> 2A to 2C are manufacturing process diagrams (part 1) showing a method of manufacturing a transfer mask using the mask blank 1 of the first embodiment of the present invention.
  • 3A and 3B are manufacturing process diagrams (part 2) showing a method of manufacturing a transfer mask using the mask blank 1 of the first embodiment of the present invention.
  • a method of manufacturing a transmissive transfer mask will be described below with reference to these figures.
  • a mask blank 1 having the configuration described with reference to FIG. 1 is prepared. If the mask blank 1 does not have the resist film 14 , the resist film 14 is formed on the second hard mask film 13 . Note that the mask blank 1 may have a resist film 14 as shown in FIG.
  • step (1) shown in FIG. 2A a pattern to be formed on the pattern forming thin film 11 is written on the resist film 14 of the mask blank 1 by exposure.
  • An electron beam can be used for this exposure drawing.
  • the resist film 14 is subjected to a predetermined treatment such as a PEB (Post Exposure Bake) treatment, a development treatment, a post-bake treatment, etc., and the resist film 14 is patterned.
  • the patterned resist film 14 has a space pattern 14a, and the opening width [W14] of this space pattern 14a is, for example, the minimum space width.
  • the space pattern in the first embodiment refers to a pattern formed by partially removing a film, and includes a linear pattern and a hole-shaped pattern (hole pattern).
  • a space pattern can also be called a blank pattern.
  • the opening width [W14] is the diameter of the hole. The same applies to the following description.
  • Step (2) In step (2) shown in FIG. 2B, the second hard mask film 13 is etched using the patterned resist film 14 as a mask. At this time, the second hard mask film 13 made of a material containing tantalum (Ta) is patterned by dry etching using a fluorine-based gas as an etchant. Transfer to membrane 13 . Thus, a second hard mask pattern 13P is formed on the second hard mask film 13. Next, as shown in FIG.
  • etching of a material containing tantalum (Ta) using a fluorine-based gas as an etchant is highly anisotropic. Therefore, in the second hard mask pattern 13P, a space pattern 13a having an opening width [W13] approximately equal to the space pattern 14a having an opening width [W14] formed in the resist film 14 is formed. In this step, the resist film 14 may remain on the second hard mask pattern 13P. The remaining resist film 14 may be removed by ashing (ashing) using oxygen gas or ozone gas, or may be removed when the first hard mask film 12 is etched as described later.
  • Step (3) In step (3) shown in FIG. 2C, the first hard mask film 12 is etched using the second hard mask pattern 13P as a mask. At this time, the oxygen-containing gas is used as an etchant to swell the second hard mask pattern 13P. By this dry etching, the first hard mask film 12 is patterned to form a first hard mask pattern 12P.
  • the etchant gas preferably contains chlorine gas in addition to oxygen.
  • the resist film 14 left on the second hard mask pattern 13P may be removed by ashing with an etchant containing oxygen.
  • This dry etching uses a gas containing oxygen and chlorine as an etchant, and etching of the first hard mask film 12 made of a material containing chromium (Cr) is slightly isotropic, though not as strong as wet etching. proceed as intended.
  • the second hard mask pattern 13P is exposed to an oxygen-containing gas, and tantalum (Ta) contained in the second hard mask pattern 13P is oxidized.
  • Ta tantalum
  • This oxidation spreads isotropically from the exposed surface of the second hard mask pattern 13P, and the exposed surface of the second hard mask pattern 13P becomes the oxidized portion 13b. Due to such swelling due to oxidation, the opening width [W13] of the space pattern 13a formed in the second hard mask pattern 13P becomes a reduced opening width [W13'] due to the swelling of the second hard mask pattern 13P. .
  • the tantalum contained in the second hard mask pattern 13P is removed even in this ashing step.
  • (Ta) is oxidized and the second hard mask pattern 13P swells. 2nd Embodiment mentioned later is also the same.
  • a second hard mask pattern 13P having an opening width [W13′] smaller than the opening width [W14] of the space pattern 14a formed in the resist film 14 in step (1) is used as a mask to form the first hard mask film.
  • 12 isotropic dry etching proceeds.
  • the first hard mask pattern 12 has a space pattern 12a with a fine opening width [W12] in which side etching is suppressed by an amount corresponding to the swelling amount of the second hard mask pattern 13P. 12P is formed.
  • step (4) shown in FIG. 3A the pattern-forming thin film 11 is etched using the first hard mask pattern 12P as a mask.
  • the pattern forming thin film 11 made of a material containing silicon (Si) is patterned by dry etching using a fluorine-based gas as an etchant, and the first hard mask pattern 12P is transferred to the pattern forming thin film 11.
  • a thin film pattern 11P is formed.
  • the second hard mask pattern 13P remaining on the first hard mask pattern 12P, including the oxidized portion 13b is removed by etching with a fluorine-based gas etchant. is preferred.
  • the thin film pattern 11P made of a material containing silicon (Si) has an opening width [ W11] is formed.
  • step (5) the first hard mask pattern 12P on the thin film pattern 11P is removed by etching.
  • the first hard mask pattern 12P made of a material containing chromium (Cr) is etched by dry etching using a chlorine-containing gas as an etchant. This chlorine-containing gas may further contain oxygen.
  • a transmissive transfer mask 100 is obtained in which a thin film pattern 11P formed by patterning the pattern forming thin film 11 is provided as a light shielding pattern on the translucent substrate 10 .
  • the thin film pattern 11P formed on the transfer mask 100 has a space pattern 11a with a fine opening width [W11] in which side etching is suppressed by an amount corresponding to the swelling amount of the second hard mask pattern 13P.
  • the transfer mask 100 having the thin film pattern 11P with the finer space pattern 11a is obtained.
  • the transmission type transfer mask 100 manufactured by the transfer mask manufacturing method described above is used to expose and transfer the thin film pattern 11P onto the resist film on the semiconductor device substrate. It is characterized by A method for manufacturing such a semiconductor device is performed as follows.
  • a substrate for forming a semiconductor device is prepared.
  • This substrate may be, for example, a semiconductor substrate, a substrate having a semiconductor thin film, or a substrate having a microfabricated film formed thereon.
  • a resist film is formed on a prepared substrate, pattern exposure is performed on the resist film using a transfer mask 100, and a thin film pattern 11P formed on the transfer mask 100 is transferred to the resist film. .
  • the exposure light as described above, for example, ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm), or i-line light (wavelength: 365 nm) can be applied. However, from the viewpoint of pattern miniaturization, it is desirable to apply ArF excimer laser light to the exposure light.
  • the resist film onto which the thin film pattern 11P has been exposed and transferred is developed to form a resist pattern.
  • the surface layer of the substrate is subjected to an etching process or a process of introducing impurities. . After the processing is finished, the resist pattern is removed.
  • the above-described lithography process is repeatedly performed on the substrate while exchanging the transfer mask 100, and further necessary processing is performed to complete the semiconductor device.
  • a highly integrated semiconductor device can be obtained by using a transfer mask 100 having a fine space pattern 11a manufactured by the transfer mask manufacturing method described above. can be done.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a mask blank 2 according to a second embodiment of the invention.
  • the mask blank 2 shown in this figure is a master of a reflective transfer mask (hereinafter referred to as a reflective mask) for EUV lithography using extreme ultraviolet (EUV: Extreme Ultra Violet, hereinafter referred to as EUV light) as exposure light.
  • EUV Extreme Ultra Violet
  • the mask blank 2 is formed on one main surface S of the substrate 20 in this order from the substrate 20 side: a multilayer reflective film 21, a protective film 22, a pattern forming thin film 11', a first hard mask film 12, and a second film. 2 hard mask films 13 are laminated.
  • the mask blank 2 may have a structure in which a resist film 14 is laminated on the second hard mask film 13 as necessary. The details of the main components of the mask blank 2 will be described below.
  • Low-expansion glass is preferably used for the substrate 20 in order to prevent the transfer pattern from being distorted due to heat generated during exposure (EUV exposure) using a reflective mask formed by processing the mask blank 2 .
  • the low-expansion glass for example, SiO 2 —TiO 2 -based glass, multi-component glass-ceramics, or the like can be used.
  • the transfer pattern is a pattern formed by processing the pattern forming thin film 11', which will be described later.
  • the multilayer reflective film 21 is a film arranged between the substrate 20 and the pattern forming thin film 11' on the main surface S of the substrate 20, and reflects the EUV light, which is the exposure light, with high reflectance.
  • the multilayer reflective film 21 provides the function of reflecting EUV light to the reflective transfer mask formed using the mask blank 2, and each layer mainly composed of elements with different refractive indices is periodically formed. It is a multi-layered film that is laminated systematically.
  • a thin film of a light element or its compound that is a high refractive index material (high refractive index layer) and a thin film of a heavy element that is a low refractive index material or its compound (low refractive index layer) are alternately formed 40 times.
  • a multilayer film is used as the multilayer reflective film 21, which is laminated for about 60 cycles.
  • the multilayer reflective film 21 for EUV light with a wavelength of 13 nm to 14 nm a Mo/Si periodic laminated film in which Mo films and Si films are alternately laminated for about 40 to 60 cycles is preferably used.
  • the high refractive index layer, which is the uppermost layer of the multilayer reflective film 21, may be formed of silicon (Si).
  • the protective film 22 is a film provided to protect the multilayer reflective film 21 from etching and cleaning when the mask blank 2 is processed to manufacture a reflective mask for EUV lithography.
  • the protective film 22 is provided on the multilayer reflective film 21, in contact with the multilayer reflective film 21, or via another film, and may have a single-layer structure or a laminated structure.
  • Such a protective film 22 preferably contains ruthenium (Ru).
  • the material of the protective film 22 may be Ru metal alone, or ruthenium (Ru), titanium (Ti), niobium (Nb), molybdenum (Mo), zirconium (Zr), yttrium (Y), rhodium (Rh), and boron. It may be a Ru alloy containing at least one metal selected from (B), lanthanum (La), cobalt (Co), rhenium (Re), and the like, and may contain nitrogen.
  • the protective film 22 is made of silicon (Si), a material containing silicon (Si) and oxygen (O), a material containing silicon (Si) and nitrogen (N), silicon (Si), oxygen (O) and nitrogen ( Materials selected from silicon-based materials such as those containing N) can also be used.
  • the pattern forming thin film 11' is a light absorbing film for exposure light.
  • a pattern-forming thin film 11' can be made of a material containing tantalum (Ta).
  • the pattern-forming thin film 11' may have a single-layer structure, or may have a laminated structure as shown.
  • a laminated structure of a first thin film 11-1 and a second thin film 11-2 is exemplified in order from the substrate 20 side.
  • the material of the pattern forming thin film 11' is not particularly limited, the materials of the first thin film 11-1 and the second thin film 11-2 can be, for example, as follows.
  • the first thin film 11-1 is made of a material that has good light absorption with respect to exposure light and that can be etched with a high selectivity with respect to the protective film 22.
  • a first thin film 11-1 is made of a material containing at least tantalum (Ta) and nitrogen (N), for example.
  • the crystalline state of the light absorbing film is preferably amorphous or microcrystalline in terms of smoothness and flatness.
  • the first thin film 11-1 can be TaN, TaON, TaBN, TaBON, TaCN, TaCON, TaBCN, or TaBOCN, for example.
  • the second thin film 11-2 is preferably made of a material that has a good light absorption property with respect to the exposure light and that can be etched with high selectivity with respect to the first hard mask film 12.
  • a second thin film 11-2 can be made of a material containing at least tantalum (Ta) and oxygen (O). can. This enables patterning with sufficient etching selectivity to the first hard mask film 12 made of a material containing chromium (Cr), which will be described below.
  • the first thin film 11-1 can be dry-etched using a fluorine-based gas or a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen.
  • the second thin film 11-2 can be dry-etched using a fluorine-based gas or a chlorine-based gas that does not substantially contain oxygen, but is preferably etched with a fluorine-based gas having a higher etching rate.
  • the pattern forming thin film 11' should have a film thickness of, for example, 20 nm or more in order to obtain sufficient absorption of exposure light (EUV light).
  • the film thickness of the pattern forming thin film 11' is preferably 70 nm or less, more preferably 60 nm or less, and even more preferably 50 nm or less.
  • the first hard mask film 12 is the same as the first hard mask film 12 of the mask blank 1 described with reference to FIG. 1 in the first embodiment. That is, the first hard mask film 12 is preferably made of a material having sufficient etching resistance in dry etching of the pattern forming thin film 11' using a fluorine-based gas. Such a first hard mask film 12 can be made of a material containing chromium (Cr), for example, chromium containing at least one of oxygen, nitrogen, and carbon. . Note that a more detailed description of the configuration of the first hard mask film 12 that overlaps with the description of the first embodiment will be omitted.
  • Cr chromium
  • the second hard mask film 13 is the same as the second hard mask film 13 of the mask blank 1 described with reference to FIG. 1 in the first embodiment. That is, the second hard mask film 13 is made of a material that has sufficient etching resistance and swells in the dry etching of the first hard mask film 12 using an oxygen-containing gas. Such a second hard mask film 13 is preferably made of a material containing tantalum (Ta). Note that a more detailed description of the configuration of the second hard mask film 13 that overlaps with the description of the first embodiment will be omitted.
  • resist film 14 is the same as the resist film 14 of the mask blank 1 described with reference to FIG. 1 in the first embodiment, and the detailed configuration here will be omitted from the description of the first embodiment. do.
  • ⁇ Method for manufacturing transfer mask> 5A to 5C are manufacturing process diagrams (part 1) showing a method of manufacturing a transfer mask using the mask blank 2 of the second embodiment of the present invention.
  • 6A and 6B are manufacturing process diagrams (part 2) showing a method of manufacturing a transfer mask using the mask blank 2 of the second embodiment of the present invention.
  • the procedure of the manufacturing method shown in these figures is basically the same as the procedure of the manufacturing method explained using FIGS. 2A to 2C and FIGS. 3A and 3B in the first embodiment.
  • a method of manufacturing a reflective transfer mask will be described below with reference to these drawings.
  • a mask blank 2 having the configuration described with reference to FIG. 4 is prepared. If the mask blank 2 does not have the resist film 14 , the resist film 14 is formed on the second hard mask film 13 .
  • the mask blank 2 may have a resist film 14 as shown in FIG. 4, and in this case, the procedure for forming the resist film 14 is unnecessary.
  • steps (1) to (3) shown in FIGS. 5A to 5C are performed in the same procedure as steps (1) to (3) shown in FIGS. 2A to 2C in the first embodiment. Therefore, detailed description is omitted here.
  • step (3) the first hard mask film 12 containing chromium (Cr) is patterned by isotropic dry etching using an oxygen-containing gas using the second hard mask pattern 13P as a mask. do.
  • dry etching it is preferable to use a gas containing chlorine in addition to oxygen.
  • the second hard mask pattern 13P is exposed to an oxygen-containing gas, and tantalum (Ta) contained in the second hard mask pattern 13P is oxidized.
  • Ta tantalum
  • This oxidation spreads isotropically from the exposed surface of the second hard mask pattern 13P, and the exposed surface of the second hard mask pattern 13P becomes the oxidized portion 13b. Due to such swelling due to oxidation, the opening width [W13] of the space pattern 13a formed in the second hard mask pattern 13P becomes a reduced opening width [W13'] due to the swelling of the second hard mask pattern 13P. .
  • a second hard mask pattern 13P having an opening width [W13′] smaller than the opening width [W14] of the space pattern 14a formed in the resist film 14 in step (1) of FIG. Isotropic dry etching of the hard mask film 12 proceeds.
  • the first hard mask pattern 12 has a space pattern 12a with a fine opening width [W12] in which side etching is suppressed by an amount corresponding to the swelling amount of the second hard mask pattern 13P. 12P is formed.
  • step (4) shown in FIG. 6A the second thin film 11-2 in the pattern forming thin film 11' is etched using the first hard mask pattern 12P as a mask.
  • the second thin film 11-2 made of a material containing at least tantalum (Ta) and oxygen (O) is patterned by dry etching using a fluorine-based gas as an etchant to form the first hard mask pattern 12P.
  • the formed pattern is transferred to the second thin film 11-2.
  • the second hard mask pattern 13P remaining on the first hard mask pattern 12P, including the oxidized portion 13b is removed by etching with a fluorine-based gas etchant. is preferred.
  • the space pattern 12a with the opening width [W12] formed in the first hard mask pattern 12P and A space pattern 11a' having an opening width [W11'] that is almost equally fine is formed.
  • step (5) shown in FIG. 6B the first thin film 11-1 in the pattern forming thin film 11' is further etched using the first hard mask pattern 12P as a mask.
  • the first thin film 11-1 made of a material containing at least tantalum (Ta) and nitrogen (N) is patterned by dry etching using chlorine gas as an etchant to form a first hard mask pattern 12P.
  • the resulting pattern is transferred to the first thin film 11-1.
  • the first hard mask pattern 12P left on the second thin film 11-2 is preferably removed by etching with a chlorine-based gas etchant.
  • the space pattern 12a with the opening width [W12] formed in the first hard mask pattern 12P and the A space pattern 11a' having an opening width [W11'] that is almost equally fine is formed.
  • the protective film 22 containing ruthenium (Ru) acts as an etching stopper to protect the multilayer reflective film 21 .
  • a reflective transfer mask 200 is obtained in which a thin film pattern 11P' serving as a light absorption pattern is provided on the substrate 20 via the multilayer reflective film 21 and the protective film 22.
  • the thin film pattern 11P' formed on the transfer mask 200 is a space pattern 11a' having a fine opening width [W11'] in which side etching is suppressed by an amount corresponding to the swelling amount of the second hard mask pattern 13P. have.
  • the reflective transfer mask 200 manufactured by the transfer mask manufacturing method described above is used to expose and transfer the thin film pattern 11P' onto the resist film on the semiconductor device substrate. It is characterized by A method for manufacturing such a semiconductor device is performed as follows.
  • a substrate for forming a semiconductor device is prepared.
  • This substrate may be, for example, a semiconductor substrate, a substrate having a semiconductor thin film, or a substrate having a microfabricated film formed thereon.
  • a resist film is formed on the prepared substrate, pattern exposure is performed on the resist film using a transfer mask 200, and the thin film pattern 11P' formed on the transfer mask 200 is exposed and transferred to the resist film. .
  • EUV light is used as the exposure light, and the resist film is irradiated with the exposure light (EUV light) reflected by the transfer mask 200 .
  • the resist film onto which the thin film pattern 11P' has been exposed and transferred is developed to form a resist pattern.
  • the surface layer of the substrate is etched or impurities are introduced. conduct.
  • the resist pattern is removed.
  • the above-described lithography process is repeatedly performed on the substrate while exchanging the transfer mask 200, and further necessary processing is performed to complete the semiconductor device.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining examples and comparative examples.
  • FIG. 7 shows the configurations of mask blanks in Examples and Comparative Examples, and the opening widths of the space patterns formed on each film of these mask blanks.
  • a film of silicon nitride (SiNx) was sputtered to a thickness of 62 nm as a thin film 11 for pattern formation.
  • a first hard mask film 12 of chromium nitride (CrNx) was sputtered to a thickness of 5 nm on the pattern forming thin film 11 .
  • a mask blank of Comparative Example 1 was obtained by depositing a chemically amplified positive resist with a thickness of 60 nm as a resist film 14 without forming the second hard mask film 13 on the first hard mask film 12. .
  • FIGS. 7 and 8A to 8D are manufacturing process diagrams showing the manufacturing method of the transfer mask of Comparative Example 1.
  • FIG. 8A to 8D are manufacturing process diagrams showing the manufacturing method of the transfer mask of Comparative Example 1.
  • FIG. 8A to 8D The procedure for manufacturing a transfer mask using the mask blank of Comparative Example 1 will be described below with reference to FIGS. 8A to 8D.
  • This opening width [W14] is the minimum space width by lithographic processing for manufacturing a transmissive transfer mask at present.
  • the patterned resist film 14 was used as a mask to etch the first hard mask film 12 .
  • the first hard mask film 12 made of chromium nitride (CrNx) is patterned by dry etching using an oxygen-containing chlorine gas (Cl 2 +O 2 ) as an etchant to form a first hard mask pattern 12P having a space pattern 12a. formed.
  • an oxygen-containing chlorine gas Cl 2 +O 2
  • the first hard mask film 12 made of chromium nitride (CrNx) was isotropically etched.
  • Resist film 14 left on first hard mask pattern 12P was removed by ashing with an etchant containing oxygen.
  • the pattern-forming thin film 11 was etched using the first hard mask pattern 12P as a mask.
  • the pattern forming thin film 11 made of silicon nitride (SiNx) was patterned by dry etching using a fluorine-based gas (SF 6 +He) as an etchant to form a thin film pattern 11P having a space pattern 11a.
  • SF 6 +He fluorine-based gas
  • the first hard mask pattern 12P remaining on the thin film pattern 11P was removed by dry etching using oxygen-containing chlorine gas (Cl 2 +O 2 ) as an etchant.
  • oxygen-containing chlorine gas Cl 2 +O 2
  • a transfer mask of Comparative Example 1 was obtained in which the thin film pattern 11P made of silicon nitride (SiNx) was used as the light shielding pattern on the translucent substrate 10 .
  • ⁇ Comparative Example 2> [Preparation of mask blank (see FIGS. 1 and 7)]
  • a mask blank used for manufacturing a transmissive transfer mask was produced.
  • a tantalum (Ta) target was used, and argon (Ar) and oxygen Reactive sputtering was performed in a mixed gas atmosphere of (O 2 ), and as the second hard mask film 13, tantalum oxide (TaOx) was sputtered to a thickness of 3 nm.
  • a mask blank 1 of Comparative Example 2 having the configuration described with reference to FIG. 1 was produced.
  • the ratio O/Ta of the content of oxygen (O) to the content of tantalum (Ta) in the second hard mask film 13 was 2.5. That is, tantalum (Ta) of the second hard mask film 13 was saturated with oxygen. It can also be said that the second hard mask film 13 was substantially made of tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ).
  • This opening width [W14] is the minimum space width by lithographic processing for manufacturing a transmissive transfer mask at present.
  • the second hard mask film 13 was etched.
  • the second hard mask film 13 made of tantalum oxide (TaOx) is patterned by dry etching using a fluorine-based gas (SF 6 +He) as an etchant to form a second hard mask pattern 13P having a space pattern 13a. bottom.
  • SF 6 +He fluorine-based gas
  • the first hard mask film 12 was etched using the second hard mask pattern 13P as a mask.
  • the first hard mask film 12 made of chromium nitride (CrNx) is patterned by dry etching using an oxygen-containing chlorine gas (Cl 2 +O 2 ) as an etchant to form a first hard mask pattern 12P having a space pattern 12a. formed.
  • the tantalum (Ta) contained in the second hard mask pattern 13P is not oxidized and the second hard mask pattern 13P is not oxidized.
  • Mask pattern 13P did not swell. Therefore, after etching the first hard mask film 12, the opening width [W13] of the space pattern 13a of the second hard mask pattern 13P remained at 34 nm.
  • the pattern-forming thin film 11 was etched.
  • the pattern forming thin film 11 made of silicon nitride (SiNx) was patterned by dry etching using a fluorine-based gas (SF 6 +He) as an etchant to form a thin film pattern 11P having a space pattern 11a.
  • SF 6 +He fluorine-based gas
  • the first hard mask pattern 12P remaining on the thin film pattern 11P was removed by dry etching using oxygen-containing chlorine gas (Cl 2 +O 2 ) as an etchant.
  • a transfer mask 100 of Comparative Example 2 was obtained in which a thin film pattern 11P made of silicon nitride (SiNx) was provided as a light shielding pattern on the translucent substrate 10 .
  • Example 1 [Preparation of mask blank (see FIGS. 1 and 7)]
  • a mask blank used for manufacturing a transmissive transfer mask was produced.
  • a tantalum (Ta) target was used, and argon (Ar) and oxygen Reactive sputtering was performed in a mixed gas atmosphere of (O 2 ), and as the second hard mask film 13, tantalum oxide (TaOx) was sputtered to a thickness of 3 nm.
  • the ratio O/Ta of the content of oxygen (O) to the content of tantalum (Ta) in the second hard mask film 13 is 1.3. was unsaturated.
  • This opening width [W14] is the minimum space width by lithographic processing for manufacturing a transmissive transfer mask at present.
  • the patterned resist film 14 was used as a mask to etch the second hard mask film 13 .
  • the second hard mask film 13 made of tantalum oxide (TaOx) is patterned by dry etching using a fluorine-based gas (SF 6 +He) as an etchant to form a second hard mask pattern 13P having a space pattern 13a. bottom.
  • SF 6 +He fluorine-based gas
  • the first hard mask film 12 was etched using the second hard mask pattern 13P as a mask.
  • the first hard mask film 12 made of chromium nitride (CrNx) is patterned by dry etching using an oxygen-containing chlorine gas (Cl 2 +O 2 ) as an etchant to form a first hard mask pattern 12P having a space pattern 12a. formed.
  • the second hard mask pattern 13P is exposed to an oxygen-containing chlorine gas (Cl 2 +O 2 ), and the tantalum (Ta) contained in the second hard mask pattern 13P is oxidized so that the second hard mask pattern 13P is swollen. That is, the second hard mask film 13 in Example 1 contained tantalum unsaturated with respect to oxygen. Due to this oxidation of tantalum, the opening width [W13] of the space pattern 13a of the second hard mask pattern 13P was reduced to 30 nm due to the swelling of the second hard mask pattern 13P [W13'].
  • Resist film 14 left on second hard mask pattern 13P was removed by ashing with an etchant containing oxygen.
  • the pattern-forming thin film 11 was etched using the first hard mask pattern 12P as a mask.
  • the pattern forming thin film 11 made of silicon nitride (SiNx) was patterned by dry etching using a fluorine-based gas (SF 6 +He) as an etchant to form a thin film pattern 11P having a space pattern 11a.
  • SF 6 +He fluorine-based gas
  • the first hard mask pattern 12P remaining on the thin film pattern 11P was removed by dry etching using oxygen-containing chlorine gas (Cl 2 +O 2 ) as an etchant.
  • the transfer mask 100 of Example 1 was obtained, in which the thin film pattern 11P made of silicon nitride (SiNx) was provided as a light shielding pattern on the translucent substrate 10 .
  • Example 2 [Preparation of mask blank (see FIGS. 1 and 7)]
  • a mask blank used for manufacturing a transmissive transfer mask was produced.
  • a tantalum (Ta) target was used, and argon (Ar) and nitrogen gas were used.
  • Reactive sputtering was performed in a mixed gas atmosphere of (N 2 ), and as the second hard mask film 13, tantalum nitride (TaNx) was sputtered to a thickness of 3 nm.
  • the mask blank 1 of Example 2 having the configuration described with reference to FIG. 1 was produced.
  • the ratio O/Ta of the content of oxygen (O) to the content of tantalum (Ta) in the second hard mask film 13 is 0, and the tantalum (Ta) in the second hard mask film 13 is impervious to oxygen. It was saturated.
  • Example 2 Preparation of transfer mask (see FIGS. 2A to 2C and FIGS. 3A and 3B)] Using the mask blank 1 of Example 2, a transmissive transfer mask was produced. Here, a procedure similar to that of the production of the transfer mask in Example 1 is performed, and a thin film pattern 11P is formed by patterning a pattern forming thin film 11 made of silicon nitride (SiNx) on a translucent substrate 10. A transfer mask 100 of Example 1 was obtained. The opening width of the space pattern formed in each step is also shown in FIG. In Example 2 as well, when the first hard mask film 12 is etched using the second hard mask pattern 13P as a mask, tantalum (Ta) contained in the second hard mask pattern 13P is oxidized. 2 The hard mask pattern 13P was swollen. That is, the second hard mask film 13 contained tantalum unsaturated with respect to oxygen.
  • Ta tantalum
  • Example 3 [Preparation of mask blank (see FIGS. 4 and 7)]
  • a mask blank 2 used for manufacturing a reflective transfer mask was produced as follows.
  • a multilayer reflective film 21 and a protective film 22 made of a ruthenium-niobium alloy (RuNb) were formed on a substrate 20 made of low-expansion glass having a thickness of about 6.35 mm.
  • the multilayer reflective film 21 and protective film 22 were used as a base film.
  • the total film thickness of the underlying film was set to 289 nm.
  • tantalum nitride (TaNx) was formed by sputtering as the first thin film 11-1 of the pattern forming thin film 11', and then tantalum oxide (TaOx) was formed by sputtering as the second thin film 11-2.
  • the total thickness of the first thin film 11-1 and the second thin film 11-2 was set to 62 nm.
  • a first hard mask film 12 of chromium oxide carbonitride (CrOCN) was sputtered to a thickness of 6 nm on the pattern forming thin film 11'. Furthermore, using a tantalum (Ta) target, reactive sputtering is performed in a mixed gas atmosphere of argon (Ar) and nitrogen (N 2 ) to form a second film made of tantalum nitride (TaNx) on the first hard mask film 12 .
  • a hard mask film 13 was formed by sputtering to a film thickness of 3 nm.
  • a mask blank 2 of Example 3 was obtained by forming a chemically amplified positive resist with a thickness of 40 nm as a resist film 14 on the second hard mask film 13 .
  • the ratio O/Ta of the content of oxygen (O) to the content of tantalum (Ta) in the second hard mask film 13 is 0, and the tantalum (Ta) in the second hard mask film 13 is was unsaturated.
  • This aperture width [W14] is the minimum space width by lithography processing for manufacturing a reflective transfer mask at present.
  • the patterned resist film 14 was used as a mask to etch the second hard mask film 13 .
  • the second hard mask film 13 made of tantalum nitride (TaNx) is patterned by dry etching using a fluorine-based gas (SF 6 +He) as an etchant to form a second hard mask pattern 13P having a space pattern 13a. bottom.
  • SF 6 +He fluorine-based gas
  • the first hard mask film 12 was etched using the second hard mask pattern 13P as a mask.
  • the first hard mask film 12 made of chromium oxide carbonitride (CrOCN) is patterned to form a first hard mask having a space pattern 12a.
  • a pattern 12P was formed.
  • the second hard mask pattern 13P is exposed to an oxygen-containing chlorine gas (Cl 2 +O 2 ), and the tantalum (Ta) contained in the second hard mask pattern 13P is oxidized so that the second hard mask pattern 13P is swollen. That is, the second hard mask film 13 in Example 3 contained tantalum unsaturated with respect to oxygen. Due to this oxidation of tantalum, the opening width [W13] of the space pattern 13a of the second hard mask pattern 13P was reduced to 20 nm due to the swelling of the second hard mask pattern 13P [W13'].
  • Resist film 14 left on second hard mask pattern 13P was removed by ashing with an etchant containing oxygen.
  • the second thin film 11-2 of the pattern forming thin film 11' was etched using the first hard mask pattern 12P as a mask.
  • the second thin film 11-2 of the pattern forming thin film 11' made of tantalum oxide (TaOx) was patterned by dry etching using a fluorine-based gas (SF 6 +He) as an etchant. In this etching, good anisotropic etching was performed on the second thin film 11-2 made of tantalum oxide (TaOx). Further, when etching the second thin film 11-2, the second hard mask pattern 13P including the oxidized portion 13b was removed.
  • the first thin film 11-1 of the pattern forming thin film 11' was etched.
  • the first thin film 11-1 of the pattern forming thin film 11' made of tantalum nitride (TaNx) was patterned by dry etching using chlorine gas ( Cl.sub.2 ) as an etchant. In this etching, anisotropic etching was successfully performed on the first thin film 11-1 made of tantalum nitride (TaNx).
  • a thin film pattern 11P' was formed by patterning the first thin film 11-1 and the second thin film 11-2 of the pattern forming thin film 11'.
  • the thin film pattern 11P′ formed by patterning the pattern forming thin film 11′ having a laminated structure of tantalum nitride (TaNx) and tantalum oxide (TaOx) on the substrate 20 is provided as a light absorption pattern according to the third embodiment.
  • a reflective transfer mask 200 was obtained.
  • the increase rate of the width dimension described above is the value obtained by subtracting the opening width [W14] from the opening width [W11] or the opening width [W11′] and dividing the value by [W14] (([ W11]-[W14])/[W14] or ([W11']-[W14])/[W14]).
  • the opening width [W11] of the space pattern 11a formed in the pattern forming thin film 11 was equal to that of the space pattern 14a formed in the resist film 14. It was 6 nm larger than the aperture width [W14]. That is, the rate of increase in the width dimension in Comparative Example 1 was a large value of 18%.
  • the opening width [W11] of the space pattern 11a formed in the pattern forming thin film 11 is 6 nm larger than the opening width [W14] of the space pattern 14a formed in the resist film 14.
  • the increase rate of the width dimension was 18%.
  • the mask blank to which the present invention was applied was capable of forming a fine space pattern on the pattern-forming thin film.
  • Example 1 the smaller the amount of oxidation of tantalum (Ta) contained in the second hard mask film 13, the larger the amount of swelling of the second hard mask pattern 13P and the shrinkage due to the swelling. It was confirmed that the opening width [W13'] was made smaller. It was also confirmed that the amount of swelling of the second hard mask pattern 13P can be controlled by the amount of oxidation of tantalum (Ta) contained in the second hard mask film 13.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

パターン形成用薄膜に微細なスペースパターンを形成することが可能なマスクブランクを提供する。基板の主表面上に、パターン形成用薄膜、第１ハードマスク膜、第２ハードマスク膜がこの順に積層された構造を備えるマスクブランクであって、前記パターン形成用薄膜は、ケイ素および遷移金属から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有し、前記第１ハードマスク膜は、クロムを含有し、前記第２ハードマスク膜は、タンタルを含有し、前記第２ハードマスク膜のタンタルは、酸素に対して不飽和なタンタルを含み、前記パターン形成用薄膜の膜厚は、２０ｎｍ以上であり、前記第１ハードマスク膜の膜厚は、１５ｎｍ以下であり、前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１０ｎｍ以下であることを特徴とするマスクブランクである。

Description

マスクブランク、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、転写用マスクの製造方法、および半導体デバイスの製造方法に関する。
　転写用マスクの製造に用いるマスクブランクについては、転写用マスクに形成するパターンの微細化を目的として、ハードマスク膜を設けた構成とする技術が知られている。例えば、下記特許文献１には、「透光性基板上に、順次、遮光膜、エッチングマスク膜（ハードマスク膜）が形成されたフォトマスクブランクであって、遮光膜が、少なくとも、遷移金属シリサイドを含む遮光層と、この遮光層の上に形成され、酸素、窒素のうち少なくとも一方を含むタンタル化合物を主成分とする表面反射防止層と、を備え、エッチングマスク膜は、酸素、窒素のうち少なくとも一方を含むクロム化合物からなる」フォトマスクブランクが記載されている。またこれにより、「クロム化合物からなるエッチングマスク膜をパターン加工する際に、エッチングマスク膜をドライエッチングするエッチングガスである酸素を含む塩素系ガスに対し、表面反射防止層を形成するタンタル化合物は遷移金属シリサイドに比べて高い耐性を有する。このため、エッチングマスク膜の加工断面側壁をほぼ垂直に立ち上がるようにオーバーエッチングを行うことが可能」と記載されている。
特許第５６０６０２８号公報
　しかしながら、ハードマスク膜（エッチングマスク膜）を構成するクロム化合物は、酸素を含む塩素系ガスに対して等方性を有してエッチングされる。このため、レジスト膜をマスクにしたエッチングにおいて、クロム化合物からなるハードマスク膜（エッチングマスク膜）をパターニングする際には、エッチング側壁（加工断面側壁）が後退し、ハードマスク膜に形成されるパターンの開口幅（開口寸法）が拡大することは免れない。これは、パターニングされたハードマスク膜をマスクとしたエッチングによってパターン形成用薄膜に形成されるパターンの微細化を阻害する要因となり得る。さらに、このパターン形成用薄膜を備えた転写用マスクを用いて作製される半導体デバイスの高集積化を妨げる要因ともなり得る。
　そこで本発明は、パターン形成用薄膜に微細なパターンを形成することが可能なマスクブランクおよび転写用マスクの製造方法を提供することを目的とする。
　本発明はまた、前記転写用マスクの製造方法によって作製された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する。
　本発明は上述の課題を解決する手段として、以下の構成を有する。
（構成１）
　基板の主表面上に、パターン形成用薄膜、第１ハードマスク膜、第２ハードマスク膜がこの順に積層された構造を備えるマスクブランクであって、
　前記パターン形成用薄膜は、ケイ素および遷移金属から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有し、
　前記第１ハードマスク膜は、クロムを含有し、
　前記第２ハードマスク膜は、タンタルを含有し、
　前記第２ハードマスク膜のタンタルは、酸素に対して不飽和なタンタルを含み、
　前記パターン形成用薄膜の膜厚は、２０ｎｍ以上であり、
　前記第１ハードマスク膜の膜厚は、１５ｎｍ以下であり、
　前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１０ｎｍ以下である
　ことを特徴とするマスクブランク。
（構成２）
　基板の主表面上に、パターン形成用薄膜、第１ハードマスク膜、第２ハードマスク膜がこの順に積層された構造を備えるマスクブランクであって、
　前記パターン形成用薄膜は、ケイ素および遷移金属から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有し、
　前記第１ハードマスク膜は、クロムを含有し、
　前記第２ハードマスク膜は、タンタルを含有するとともに、酸素含有ガス雰囲気下において、膨潤するものであり、
　前記パターン形成用薄膜の膜厚は、２０ｎｍ以上であり、
　前記第１ハードマスク膜の膜厚は、１５ｎｍ以下であり、
　前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１０ｎｍ以下である
　ことを特徴とするマスクブランク。
（構成３）
　前記第２ハードマスク膜のタンタルの含有量に対する酸素の含有量の比率は、１．５以下である
　構成１または２に記載のマスクブランク。
（構成４）
　前記第２ハードマスク膜は、金属元素およびケイ素のうち、 タンタルを最も多く含有する
　構成１から３のうちの何れか１つに記載のマスクブランク。
（構成５）
　前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１ｎｍ以上である
　構成１から４のうちの何れか１つに記載のマスクブランク。
（構成６）
　前記第１ハードマスク膜は、クロムと、酸素および窒素の少なくとも一方を含有する
　構成１から５のうちの何れか１つに記載のマスクブランク。
（構成７）
　前記第１ハードマスク膜の膜厚は、前記第２ハードマスク膜の膜厚よりも厚い
　構成１から６のうちの何れか１つに記載のマスクブランク。
（構成８）
　前記パターン形成用薄膜は、タンタルを含有する光吸収膜であり、
　前記基板と前記パターン形成用薄膜との間に、多層反射膜を有する
　構成１から７のうちの何れか１つに記載のマスクブランク。
（構成９）
　前記パターン形成用薄膜は、ケイ素を含有する遮光膜である
　構成１から８のうちの何れか１つに記載のマスクブランク。
（構成１０）
　構成１から９のうちの何れか１つ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、
　前記第２ハードマスク膜上に形成され且つパターンを有するレジスト膜をマスクとし、ドライエッチングにより、前記第２ハードマスク膜に第２ハードマスクパターンを形成する工程と、
　前記第２ハードマスクパターンをマスクとし、酸素を含むガスを用いたドライエッチングにより、前記第２ハードマスクパターンのエッチング側壁を酸化によって膨潤させると共に、前記第１ハードマスク膜に第１ハードマスクパターンを形成する工程と、
　前記第１ハードマスクパターンをマスクとし、ドライエッチングにより、前記パターン形成用薄膜に薄膜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１１）
　構成１０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前記薄膜パターンを半導体デバイス用の基板上のレジスト膜に対して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、パターン形成用薄膜に微細なパターンを形成することが可能なマスクブランクおよび転写用マスクの製造方法を提供すること、およびこの転写用マスクの製造方法によって作製された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ができる。
本発明の第１実施形態の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実施形態のマスクブランクを用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その１）である。 図２Ａに続く転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その１）である。 図２Ｂに続く転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その１）である。 本発明の第１実施形態のマスクブランクを用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その２）である。 図３Ａに続く転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その２）である。 本発明の第２実施形態の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実施形態のマスクブランクを用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その１）である。 図５Ａに続く転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その１）である。 図５Ｂに続く転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その１）である。 本発明の第２実施形態のマスクブランクを用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その２）である。 図６Ａに続く転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その２）である。 本発明の実施例と比較例を説明する図である。 比較例の転写用マスクの製造方法を示す製造工程図である。 図８Ａに続く比較例の転写用マスクの製造方法を示す製造工程図である。 図８Ｂに続く比較用の転写用マスクの製造方法を示す製造工程図である。 図８Ｃに続く比較用の転写用マスクの製造方法を示す製造工程図である。
　以下、図面に基づいて、本発明を適用した各実施形態を説明する。なお、各図において同様の構成要素には同一の符号を付して説明を行う。
≪第１実施形態≫
　先ず、図１に基づいて本発明の第１実施形態のマスクブランク１の構成を説明し、次にこのマスクブランク１を用いた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を説明する。
＜マスクブランク１＞
　図１は、本発明の第１実施形態のマスクブランク１の構成を示す断面図である。この図１に示すマスクブランク１は、透過型の転写用マスクの製造に用いられるものである。このマスクブランク１は、透光性基板１０における一方側の主表面Ｓ上に、この透光性基板１０側から順に、パターン形成用薄膜１１、第１ハードマスク膜１２、および第２ハードマスク膜１３を積層した構造を有する。また、マスクブランク１は、第２ハードマスク膜１３上に、必要に応じてレジスト膜１４を積層させた構成であってもよい。以下、マスクブランク１の主要構成部の詳細を説明する。
［透光性基板１０］
　第１実施形態における基板としての透光性基板１０は、リソグラフィーにおける露光工程で用いられる露光光に対して透過性が良好な材料からなる。露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）を用いる場合であれば、これに対して透過性を有する材料で構成されればよい。このような材料としては、合成石英ガラスが用いられるが、この他にも、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）、その他各種のガラス基板を用いることができる。特に、石英基板は、ＡｒＦエキシマレーザ光、またはそれよりも短波長の領域で透明性が高いので、本発明のマスクブランクに特に好適に用いることができる。
　なお、ここで言うリソグラフィーにおける露光工程とは、このマスクブランク１を用いて作製された透過型の転写用マスクを用いてのリソグラフィーにおける露光工程であり、以下において露光光とはこの露光工程で用いられる露光光であることとする。この露光光としては、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）、ｉ線光（波長：３６５ｎｍ）のいずれも適用可能であるが、露光工程におけるパターンの微細化の観点からは、ＡｒＦエキシマレーザ光を露光光に適用することが望ましい。このため、以下においてはＡｒＦエキシマレーザ光を露光光に適用した場合についての実施形態を説明する。
［パターン形成用薄膜１１］
　パターン形成用薄膜１１は、露光光に対する遮光膜である。このようなパターン形成用薄膜１１は、ケイ素および遷移金属から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有することができる。ここでは、一例として、パターン形成用薄膜１１は、ケイ素（Ｓｉ）を含有する材料で形成されていることとする。またパターン形成用薄膜１１は、ケイ素の他に、窒素（Ｎ）を含有する材料で形成されていることが好ましい。このようなパターン形成用薄膜１１は、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによってパターニングが可能であり、以下に説明するクロム（Ｃｒ）を含有する材料で形成された第１ハードマスク膜１２に対して十分なエッチング選択性を有したパターニングが可能である。
　またパターン形成用薄膜１１は、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによってパターニングが可能であれば、さらに、半金属元素、非金属元素、金属元素から選ばれる１以上の元素を含有していてもよい。
　このうち、半金属元素は、ケイ素に加え、いずれの半金属元素であってもよく、例えば、ホウ素（Ｂ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）が挙げられる。非金属元素は、窒素（Ｎ）に加え、いずれの非金属元素（ハロゲンおよび希ガスを含む）であってもよく、例えば、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、フッ素（Ｆ）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、およびキセノン（Ｘｅ）から選ばれる一以上の元素が挙げられる。金属元素は、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）、スズ（Ｓｎ）が例示される。
　またパターン形成用薄膜１１の膜厚は、特に制限されるものではないが、露光光に対する十分な遮光性を得るために、例えば２０ｎｍ以上とすることができる。これにより、パターン形成用薄膜１１をエッチングする際に、パターン形成用薄膜１１の遮光性を確保しつつ、第２ハードマスクパターン１３Ｐ（後述）を効率的に除去することができる。また、微細なパターンを高精度に形成するために、パターン形成用薄膜１１の膜厚は、７０ｎｍ以下であることが好ましく、６０ｎｍ以下であることがより好ましく、５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
［第１ハードマスク膜１２］
　第１ハードマスク膜１２は、フッ素系ガスを用いたパターン形成用薄膜１１のドライエッチングにおいて、十分なエッチング耐性を有する材料によって構成されることが好ましい。このような第１ハードマスク膜１２は、例えば、クロム（Ｃｒ）を含有する材料によって構成されることができる。クロム（Ｃｒ）を含有する材料によって構成された第１ハードマスク膜１２は、酸素を含有するガスを用いたドライエッチングによってパターニングが可能である。この第１ハードマスク膜１２を構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、および炭素のうち少なくとも１つを含有する材料が挙げられる。特に、第１ハードマスク膜１２は、クロムと、酸素および窒素のうちの少なくとも一方とを含有することが好ましく、例えばクロムと窒素とを含有する構成とすることができる。これにより、酸素を含有するガスをエッチャントとして、第１ハードマスク膜１２をエッチングする場合のエッチングレートを高めることができる。
　また、この第１ハードマスク膜１２は、ケイ素（Ｓｉ）を含有する材料で形成されたパターン形成用薄膜１１との間で十分なエッチング選択性を有しており、パターン形成用薄膜１１にほとんどまたは全くダメージを与えずに第１ハードマスク膜１２をエッチング除去することが可能である。
　さらに、この第１ハードマスク膜１２は、以下に説明するタンタル（Ｔａ）を含有する材料で形成された第２ハードマスク膜１３に対して十分なエッチング選択性を有しており、この第２ハードマスク膜１３をマスクとした第１ハードマスク膜１２のパターニングが可能である。
　以上のような第１ハードマスク膜１２は、微細パターン形成のために、例えば１５ｎｍ以下の膜厚を有することができる。また第１ハードマスク膜１２の膜厚は、以下に説明する第２ハードマスク膜１３の膜厚よりも厚いことが好ましい。
［第２ハードマスク膜１３］
　第２ハードマスク膜１３は、酸素含有ガスを用いた第１ハードマスク膜１２のドライエッチングにおいて、十分なエッチング耐性を有し、かつ膨潤する材料によって構成されることが好ましい。このような第２ハードマスク膜１３は、タンタル（Ｔａ）を含有する材料によって構成されることができる。すなわち、第２ハードマスク膜１３の材料は、タンタル（Ｔａ）を含有し、かつ、酸素含有ガス雰囲気下において、膨潤するものであればよい。この第２ハードマスク膜１３に含まれるタンタル（Ｔａ）を含有する材料は、酸素に対して不飽和なタンタル（Ｔａ）を含む。第２ハードマスク膜１３を構成する材料は、酸化が不完全なタンタル（Ｔａ）を含むとも言える。タンタル（Ｔａ）は、完全に酸化すると、安定な五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）となるため、酸化が不完全なタンタルとは、Ｔａ２Ｏ５結合以外の結合状態にあるタンタルを意味すると言える。
　これにより、酸素を含有するガスを用いた第１ハードマスク膜１２のドライエッチングにおいて、第２ハードマスク膜１３に含まれるタンタル（Ｔａ）が酸化し、第２ハードマスク膜１３が膨潤する。このような第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）の含有量に対する酸素の含有量の比率は、１．５以下であることが好ましい。これにより、タンタル（Ｔａ）の酸化による膨潤量を十分な値とすることができる。また、この膨潤量は第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）の含有量に対する酸素の含有量の比率を適宜調整することによって制御することができる。より具体的には、第２ハードマスク膜１３を成膜する際に、成膜条件（スパッタリングターゲットを構成する原子の組成比、スパッタリングガスの種類、ガス流量比など）を制御することにより、第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）の含有量に対する酸素の含有量の比率を所望の値となるように調整すればよい。なお、成膜装置には必ず個々に固有の特性があるため、上記の成膜条件は、用いる成膜装置それぞれに合わせて、調整する必要がある。また、タンタル（Ｔａ）および酸素（Ｏ）の含有量は、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）で測定することができる。
　また第２ハードマスク膜１３は、タンタル（Ｔａ）に加えて、タンタル（Ｔａ）の他の金属元素およびケイ素の少なくとも一方を含有してもよい。第２ハードマスク膜１３が、タンタル（Ｔａ）の他の金属元素およびケイ素の少なくとも一方を含有する場合であっても、第２ハードマスク膜１３は、タンタル（Ｔａ）、他の金属元素、およびケイ素のうち、タンタル（Ｔａ）を最も多く含有することが好ましい。第２ハードマスク１３は、好ましくは、酸素を除いて、タンタルを最も多く含有するとも言える。これにより、タンタル（Ｔａ）の酸化による膨潤量を十分な値とすることができる。
　また第２ハードマスク膜１３の膜厚は、第１ハードマスク膜１２の膜厚よりも薄いことが好ましい。このような第２ハードマスク膜１３の膜厚は、例えば１０ｎｍ以下である。第２ハードマスク膜１３の膜厚を薄く設定することで、第２ハードマスク膜１３のエッチングマスクとなるレジスト膜１４の膜厚を薄くでき、パターン形成用薄膜１１に形成するパターンを微細化できる。さらに、第２ハードマスク膜１３の膜厚を第１ハードマスク膜１２の膜厚よりも薄くすることによって、後述のように、第１ハードマスク膜１２をマスクとしてパターン形成用薄膜１１をエッチングする際に、第１ハードマスク膜１２を残存させたまま、第２ハードマスク膜１３を除去することができる。また第２ハードマスク膜１３の膜厚は、１ｎｍ以上である。これにより、酸素含有ガスを用いた第１ハードマスク膜１２のドライエッチングの際に、既にパターニングされている第２ハードマスク膜１３（第２ハードマスクパターン１３Ｐ）のエッチング側壁が、十分な大きさで膨潤する効果を得ることができる。第２ハードマスクパターン１３Ｐのエッチング側壁とは、第２ハードマスク膜１３がパターニングされている状態のマスクブランク１を断面視した場合における第２ハードマスクパターンの側壁を意味する。該断面視において、側壁と基板の主表面とがなす角度は、直角または略直角である。
［レジスト膜１４］
　レジスト膜１４は、マスクブランク１において、第２ハードマスク膜１３の表面に接して形成されていることが好ましい。レジスト膜１４は、例えば化学増幅型のポジレジストであるが、微細パターンの形成が可能であればこれに限定されることはない。なお、レジスト膜１４は、例えばレジスト膜１４のリソグラフィー処理による微細パターンの形成の観点および、形成されたレジストパターンのパターン倒れ防止の観点から、膜厚が８０ｎｍ以下であることがより好ましい。
＜転写用マスクの製造方法＞
　図２Ａ～図２Ｃは、本発明の第１実施形態のマスクブランク１を用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その１）である。また図３Ａ、図３Ｂは、本発明の第１実施形態のマスクブランク１を用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その２）である。以下、これらの図に基づいて、透過型の転写用マスクの製造方法を説明する。
　先ず、図１を用いて説明した構成のマスクブランク１を用意する。マスクブランク１がレジスト膜１４を有していないものであれば、第２ハードマスク膜１３の上部にレジスト膜１４を形成する。なお、マスクブランク１は、図１に示したように、レジスト膜１４を備えている場合もあり、この場合にはレジスト膜１４の成膜手順は不要である。
［工程（１）］
　図２Ａに示す工程（１）では、マスクブランク１のレジスト膜１４に対して、パターン形成用薄膜１１に形成すべきパターンを露光描画する。この露光描画には、電子線を用いることができる。その後、必要に応じて、レジスト膜１４に対してＰＥＢ（Ｐｏｓｔ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ　Ｂａｋｅ）処理、現像処理、ポストべーク処理等の所定の処理を行い、レジスト膜１４をパターニングする。パターニングされたレジスト膜１４は、スペースパターン１４ａを有し、このスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］は、例えば最小スペース幅であることとする。なお、本第１実施形態におけるスペースパターンとは、膜が部分的に除去されてなるパターンを指し、線状のパターンおよびホール形状のパターン（ホールパターン）を含む。また、スペースパターンは、抜きパターンとも呼ぶことができる。スペースパターンがホール形状である場合は、開口幅［Ｗ１４］は、ホールの径となる。以降の記載においても、同様である。
［工程（２）］
　図２Ｂに示す工程（２）では、パターニングされたレジスト膜１４をマスクとして、第２ハードマスク膜１３をエッチングする。この際、フッ素系ガスをエッチャントとして用いたドライエッチングにより、タンタル（Ｔａ）を含有する材料によって構成された第２ハードマスク膜１３をパターニングし、レジスト膜１４に形成されたパターンを第２ハードマスク膜１３に転写する。これにより、第２ハードマスク膜１３に第２ハードマスクパターン１３Ｐを形成する。
　ここで、フッ素系ガスをエッチャントとして用いたタンタル（Ｔａ）を含有する材料のドライエッチングは、異方性が高い。このため、第２ハードマスクパターン１３Ｐには、レジスト膜１４に形成された開口幅［Ｗ１４］のスペースパターン１４ａとほぼ同程度の開口幅［Ｗ１３］を有するスペースパターン１３ａが形成される。なお、この工程においては、第２ハードマスクパターン１３Ｐ上にレジスト膜１４が残る場合もある。この残存するレジスト膜１４は、酸素ガスやオゾンガスを用いたアッシング（灰化）により除去してもよく、後述するように、第１ハードマスク膜１２のエッチングの際に除去してもよい。
［工程（３）］
　図２Ｃに示す工程（３）では、第２ハードマスクパターン１３Ｐをマスクとして、第１ハードマスク膜１２をエッチングする。この際、第２ハードマスクパターン１３Ｐを膨潤させるためにも、酸素含有ガスをエッチャントとして用いる。このドライエッチングにより、第１ハードマスク膜１２をパターニングし、第１ハードマスクパターン１２Ｐを形成する。第１ハードマスク膜１２が、クロム（Ｃｒ）を含有する材料によって構成されている場合には、エッチャントとしてのガスは、酸素に加えて、さらに塩素ガスを含有することが好ましい。なお、第２ハードマスクパターン１３Ｐ上に残されたレジスト膜１４は、酸素を含有するエッチャントによって灰化して除去してもよい。
　このドライエッチングは、酸素および塩素含有ガスをエッチャントとして用いており、クロム（Ｃｒ）を含有する材料によって構成された第１ハードマスク膜１２のエッチングが、ウェットエッチングほどではないが、わずかに等方的に進む。
　ここで、このドライエッチングにおいては、第２ハードマスクパターン１３Ｐが酸素含有ガスに晒され、第２ハードマスクパターン１３Ｐに含まれるタンタル（Ｔａ）が酸化する。この酸化は、第２ハードマスクパターン１３Ｐの露出面から等方的に広がり、第２ハードマスクパターン１３Ｐの露出面が酸化部１３ｂで構成されたものとなる。このような酸化による膨潤により、第２ハードマスクパターン１３Ｐに形成されているスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３］は、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤によって縮小された開口幅［Ｗ１３’］となる。なお、上述のように、残存するレジスト膜１４を、酸素ガスやオゾンガスを用いたアッシング（灰化）により除去した場合には、このアッシングの段階においても、第２ハードマスクパターン１３Ｐに含まれるタンタル（Ｔａ）が酸化し、第２ハードマスクパターン１３Ｐが膨潤する。後述する第２実施形態も同様である。
　このため、工程（１）においてレジスト膜１４に形成したスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］よりも、小さい開口幅［Ｗ１３’］を有する第２ハードマスクパターン１３Ｐをマスクとして、第１ハードマスク膜１２の等方性を有するドライエッチングが進む。これにより、第１ハードマスク膜１２には、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤量に対応する量だけサイドエッチングが抑えられた微細な開口幅［Ｗ１２］のスペースパターン１２ａを有する第１ハードマスクパターン１２Ｐが形成される。
［工程（４）］
　図３Ａに示す工程（４）では、第１ハードマスクパターン１２Ｐをマスクとして、パターン形成用薄膜１１をエッチングする。この際、フッ素系ガスをエッチャントとして用いたドライエッチングにより、ケイ素（Ｓｉ）を含有する材料によって構成されたパターン形成用薄膜１１をパターニングし、第１ハードマスクパターン１２Ｐをパターン形成用薄膜１１に転写した薄膜パターン１１Ｐを形成する。なお、このパターン形成用薄膜１１をエッチングする間に、第１ハードマスクパターン１２Ｐ上に残された第２ハードマスクパターン１３Ｐは、酸化部１３ｂも含めてフッ素系ガスのエッチャントによってエッチング除去されることが好ましい。
　また、フッ素系ガスをエッチャントとして用いたケイ素（Ｓｉ）を含有する材料のドライエッチングは、異方性が高い。このため、ケイ素（Ｓｉ）を含有する材料で構成された薄膜パターン１１Ｐには、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成された開口幅［Ｗ１２］のスペースパターン１２ａとほぼ同程度に微細な開口幅［Ｗ１１］を有するスペースパターン１１ａが形成される。
［工程（５）］
　図３Ｂに示す工程（５）では、薄膜パターン１１Ｐ上の第１ハードマスクパターン１２Ｐを、エッチング除去する。この際、塩素含有ガスをエッチャントとして用いたドライエッチングにより、クロム（Ｃｒ）を含有する材料によって構成された第１ハードマスクパターン１２Ｐをエッチングする。この塩素含有ガスは、酸素をさらに含んでもよい。
　これにより、透光性基板１０上に、パターン形成用薄膜１１をパターニングしてなる薄膜パターン１１Ｐを遮光パターンとして設けた透過型の転写用マスク１００を得る。この転写用マスク１００に形成された薄膜パターン１１Ｐは、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤量に対応する量だけサイドエッチングが抑えられた微細な開口幅［Ｗ１１］を有するスペースパターン１１ａを有する。
　以上により、より微細なスペースパターン１１ａが形成された薄膜パターン１１Ｐを有する転写用マスク１００が得られる。
＜半導体デバイスの製造方法＞
　半導体デバイスの製造方法は、先に説明した転写用マスクの製造方法によって製造された透過型の転写用マスク１００を用い、半導体デバイス用の基板上のレジスト膜に対して薄膜パターン１１Ｐを露光転写することを特徴としている。このような半導体デバイスの製造方法は、次のように行う。
　先ず、半導体デバイスを形成する基板を用意する。この基板は、例えば半導体基板であってもよいし、半導体薄膜を有する基板であってもよいし、さらにこれらの上部に微細加工膜が成膜されたものであってもよい。用意した基板上にレジスト膜を成膜し、このレジスト膜に対して、転写用マスク１００を用いたパターン露光を行ない、転写用マスク１００に形成された薄膜パターン１１Ｐをレジスト膜に対して転写する。この際、露光光としては、先に説明したように、例えばＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）、ｉ線光（波長：３６５ｎｍ）のいずれも適用可能であるが、パターンの微細化の観点からは、ＡｒＦエキシマレーザ光を露光光に適用することが望ましい。
　以上の後、薄膜パターン１１Ｐが露光転写されたレジスト膜を現像処理してレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクにして基板の表層に対してエッチング加工を施したり不純物を導入する処理を行う。処理が終了した後には、レジストパターンを除去する。
　以上のようなリソグラフィー処理を、転写用マスク１００を交換しつつ基板上において繰り返し行い、さらに必要な加工処理を行うことにより、半導体デバイスを完成させる。
　以上のような半導体デバイスの製造においては、先に説明した転写用マスクの製造方法によって製造された微細なスペースパターン１１ａを有する転写用マスク１００を用いることにより、集積度の高い半導体デバイスを得ることができる。
≪第２実施形態≫
　先ず、図４に基づいて第２実施形態のマスクブランク２の構成を説明し、次にこのマスクブランク２を用いた転写用マスクの製造方法、および半導体装置の製造方法を説明する。
＜マスクブランク２＞
　図４は、本発明の第２実施形態のマスクブランク２の構成を示す断面図である。この図に示すマスクブランク２は、極端紫外線（ＥＵＶ：Extreme Ultra Violet、以下ＥＵＶ光と記す）を露光光とするＥＵＶリソグラフィー用の反射型の転写用マスク（以下、反射型マスクと記す）の原版である。このマスクブランク２は、基板２０における一方側の主表面Ｓ上に、この基板２０側から順に、多層反射膜２１、保護膜２２、パターン形成用薄膜１１’、第１ハードマスク膜１２、および第２ハードマスク膜１３を積層した構造である。また、マスクブランク２は、第２ハードマスク膜１３上に、必要に応じてレジスト膜１４を積層させた構成であってもよい。以下、マスクブランク２の主要構成部の詳細を説明する。
［基板２０］
　基板２０は、マスクブランク２の加工によって形成された反射型マスクを用いた露光（ＥＵＶ露光）時の発熱による転写パターンの歪みを防止するため、低膨張ガラスが好ましく用いられる。低膨張ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ２－ＴｉＯ２系ガラス、多成分系ガラスセラミックス等を用いることができる。なお、転写パターンとは、後述するパターン形成用薄膜１１’の加工によって形成されたパターンである。
［多層反射膜２１］
　多層反射膜２１は、基板２０の主表面Ｓにおいて、基板２０とパターン形成用薄膜１１’との間に配置された膜であり、露光光であるＥＵＶ光を高い反射率で反射する。この多層反射膜２１は、このマスクブランク２を用いて形成される反射型の転写用マスクにＥＵＶ光を反射する機能を付与するものであり、屈折率の異なる元素を主成分とする各層が周期的に積層された多層膜である。
　一般的には、高屈折率材料である軽元素またはその化合物の薄膜（高屈折率層）と、低屈折率材料である重元素またはその化合物の薄膜（低屈折率層）とが交互に４０から６０周期程度積層された多層膜が、多層反射膜２１として用いられる。例えば波長１３ｎｍから１４ｎｍのＥＵＶ光に対する多層反射膜２１としては、好ましくはＭｏ膜とＳｉ膜を交互に４０から６０周期程度積層したＭｏ／Ｓｉ周期積層膜が用いられる。なお、多層反射膜２１の最上層である高屈折率層をケイ素（Ｓｉ）で形成してもよい。
［保護膜２２］
　保護膜２２は、このマスクブランク２を加工してＥＵＶリソグラフィー用の反射型マスクを製造する際に、エッチングおよび洗浄から多層反射膜２１を保護するために設けられた膜である。この保護膜２２は、多層反射膜２１の上に、多層反射膜２１に接して、または他の膜を介して設けられ、単層構造であっても積層構造であってもよい。
　このような保護膜２２は、ルテニウム（Ｒｕ）を含有することが好ましい。保護膜２２の材料は、Ｒｕ金属単体でもよいし、ルテニウム（Ｒｕ）にチタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、ロジウム（Ｒｈ）、ホウ素（Ｂ）、ランタン（Ｌａ）、コバルト（Ｃｏ）、及びレニウム（Ｒｅ）などから選択される少なくとも１種の金属を含有したＲｕ合金であってよく、窒素を含んでいても構わない。一方、保護膜２２は、ケイ素（Ｓｉ）、ケイ素（Ｓｉ）および酸素（Ｏ）を含む材料、ケイ素（Ｓｉ）および窒素（Ｎ）を含む材料、ケイ素（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）および窒素（Ｎ）を含む材料などのケイ素系材料から選択した材料を使用することもできる。
［パターン形成用薄膜１１’］
　パターン形成用薄膜１１’は、露光光に対する光吸収膜である。このようなパターン形成用薄膜１１’は、タンタル（Ｔａ）を含有する材料によって構成することができる。またパターン形成用薄膜１１’は、単層構造であってもよいが、図示したような積層構造のものであってもよい。積層構造の場合、基板２０側から順に、第１薄膜１１－１、および第２薄膜１１－２の積層構造が例示される。パターン形成用薄膜１１’の材料は特に限定されるものではないが、第１薄膜１１－１および第２薄膜１１－２の材料は、例えば次のようなものとすることができる。
　第１薄膜１１－１は、露光光に対する光吸収性が良好であって、かつ保護膜２２に対して選択比が高いエッチングが可能な材料によって構成される。このような第１薄膜１１－１は、例えば少なくともタンタル（Ｔａ）と窒素（Ｎ）とを含む材料によって構成される。なお、反射型の転写用マスク用のマスクブランクにおいては、光吸収膜の結晶状態は、平滑性、平坦性の点から、アモルファス状又は微結晶の構造を有しているものが好ましい。タンタル（Ｔａ）にホウ素（Ｂ）、ケイ素（Ｓｉ）及び／又はゲルマニウム（Ｇｅ）等を加えることにより、アモルファス構造が容易に得られ、平滑性を向上させることができる。更に、タンタル（Ｔａ）に窒素（Ｎ）及び／又は酸素（Ｏ）を加えれば、酸化に対する耐性が向上するため、経時的な安定性を向上させることができる。これらのことから、第１薄膜１１－１は、例えば、ＴａＮ、ＴａＯＮ、ＴａＢＮ、ＴａＢＯＮ、ＴａＣＮ、ＴａＣＯＮ、ＴａＢＣＮあるいはＴａＢＯＣＮとすることができる。
　第２薄膜１１－２は、露光光に対する光吸収性が良好な材料であって、かつ第１ハードマスク膜１２に対して選択性が高いエッチングが可能な材料によって構成されることが好ましい。このような第２薄膜１１－２は、少なくともタンタル（Ｔａ）と酸素（Ｏ）とを含む材料によって構成されることができ、平滑性、平坦性の点も考慮すると、例えばＴａＢＯとすることができる。これにより、以下に説明するクロム（Ｃｒ）を含有する材料で形成された第１ハードマスク膜１２に対して十分なエッチング選択性を有したパターニングが可能である。
　なお、第１薄膜１１－１は、フッ素系ガスまたは実質的に酸素を含まない塩素系ガスを用いてドライエッチングすることができる。第２薄膜１１－２は、フッ素系ガスまたは実質的に酸素を含まない塩素系ガスを用いてドライエッチングすることができるが、よりエッチングレートの大きなフッ素系ガスでエッチングすることが好ましい。
　またパターン形成用薄膜１１’は、露光光（ＥＵＶ光）に対する十分な吸収性を得るために、例えば２０ｎｍ以上の膜厚を有することとする。また、シャドーイング効果を小さくするために、パターン形成用薄膜１１’の膜厚は、７０ｎｍ以下であることが好ましく、６０ｎｍ以下であることがより好ましく、５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
［第１ハードマスク膜１２］
　第１ハードマスク膜１２は、第１実施形態で図１を用いて説明したマスクブランク１の第１ハードマスク膜１２と同様のものである。すなわち、第１ハードマスク膜１２は、フッ素系ガスを用いたパターン形成用薄膜１１’のドライエッチングにおいて、十分なエッチング耐性を有する材料によって構成されることが好ましい。このような第１ハードマスク膜１２は、クロム（Ｃｒ）を含有する材料によって構成されることができ、例えばクロムに酸素、窒素、および炭素のうち少なくとも１つを含有する構成とすることができる。なお、第１ハードマスク膜１２のさらに詳しい構成について、第１実施形態の説明と重複する説明は省略する。
［第２ハードマスク膜１３］
　第２ハードマスク膜１３は、第１実施形態で図１を用いて説明したマスクブランク１の第２ハードマスク膜１３と同様のものである。すなわち、第２ハードマスク膜１３は、酸素含有ガスを用いた第１ハードマスク膜１２のドライエッチングにおいて、十分なエッチング耐性を有し、かつ膨潤する材料によって構成される。このような第２ハードマスク膜１３は、タンタル（Ｔａ）を含有する材料によって構成されることが好ましい。なお、第２ハードマスク膜１３のさらに詳しい構成について、第１実施形態の説明と重複する説明は省略する。
［レジスト膜１４］
　レジスト膜１４は、第１実施形態で図１を用いて説明したマスクブランク１のレジスト膜１４と同様のものであり、ここでの詳しい構成について、第１実施形態の説明と重複する説明は省略する。
＜転写用マスクの製造方法＞
　図５Ａ～図５Ｃは、本発明の第２実施形態のマスクブランク２を用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その１）である。また図６Ａ、図６Ｂは、本発明の第２実施形態のマスクブランク２を用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その２）である。これらの図に示す製造方法の手順は、基本的には第１実施形態において図２Ａ～図２Ｃおよび図３Ａ、図３Ｂを用いて説明した製造方法の手順と同様である。以下、これらの図に基づいて、反射型の転写用マスクの製造方法を説明する。
　先ず、図４を用いて説明した構成のマスクブランク２を用意する。マスクブランク２がレジスト膜１４を有していないものであれば、第２ハードマスク膜１３の上部にレジスト膜１４を形成する。なお、マスクブランク２は、図４に示したように、レジスト膜１４を備えている場合もあり、この場合にはレジスト膜１４の成膜手順は不要である。
［工程（１）～（３）］
　次に、図５Ａ～図５Ｃに示す工程（１）～工程（３）は、第１実施形態で図２Ａ～図２Ｃに示した工程（１）～工程（３）と同様の手順で実施するため、ここでの詳細な説明は省略する。
　なお、特に工程（３）においては、第２ハードマスクパターン１３Ｐをマスクとして、酸素含有ガスを用いた等方性を有するドライエッチングにより、クロム（Ｃｒ）を含有する第１ハードマスク膜１２をパターニングする。ここでのドライエッチングには、酸素に加えて、さらに塩素を含むガスを用いることが好ましい。
　このドライエッチングにおいては、第２ハードマスクパターン１３Ｐが酸素含有ガスに晒され、第２ハードマスクパターン１３Ｐに含まれるタンタル（Ｔａ）が酸化する。この酸化は、第２ハードマスクパターン１３Ｐの露出面から等方的に広がり、第２ハードマスクパターン１３Ｐの露出面が酸化部１３ｂで構成されたものとなる。このような酸化による膨潤により、第２ハードマスクパターン１３Ｐに形成されているスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３］は、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤によって縮小された開口幅［Ｗ１３’］となる。
　このため、図５Ａの工程（１）においてレジスト膜１４に形成したスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］よりも、小さい開口幅［Ｗ１３’］を有する第２ハードマスクパターン１３Ｐをマスクとして、第１ハードマスク膜１２の等方性を有するドライエッチングが進む。これにより、第１ハードマスク膜１２には、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤量に対応する量だけサイドエッチングが抑えられた微細な開口幅［Ｗ１２］のスペースパターン１２ａを有する第１ハードマスクパターン１２Ｐが形成される。
［工程（４）］
　図６Ａに示す工程（４）では、第１ハードマスクパターン１２Ｐをマスクとして、パターン形成用薄膜１１’における第２薄膜１１－２をエッチングする。この際、フッ素系ガスをエッチャントとして用いたドライエッチングにより、少なくともタンタル（Ｔａ）と酸素（Ｏ）とを含む材料によって構成された第２薄膜１１－２をパターニングし、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成されたパターンを、第２薄膜１１－２に転写する。なお、この第２薄膜１１－２をエッチングする間に、第１ハードマスクパターン１２Ｐ上に残された第２ハードマスクパターン１３Ｐは、酸化部１３ｂも含めてフッ素系ガスのエッチャントによってエッチング除去されることが好ましい。
　また、フッ素系ガスをエッチャントとして用いたタンタル（Ｔａ）を含有する材料のドライエッチングは異方性が高い。このため、少なくともタンタル（Ｔａ）と酸素（Ｏ）とを含む材料によって構成された第２薄膜１１－２には、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成された開口幅［Ｗ１２］のスペースパターン１２ａとほぼ同程度に微細な開口幅［Ｗ１１’］を有するスペースパターン１１ａ’が形成される。
［工程（５）］
　図６Ｂに示す工程（５）では、さらに、第１ハードマスクパターン１２Ｐをマスクとして、パターン形成用薄膜１１’における第１薄膜１１－１をエッチングする。この際、塩素ガスをエッチャントとして用いたドライエッチングにより、少なくともタンタル（Ｔａ）と窒素（Ｎ）とを含む材料によって構成された第１薄膜１１－１をパターニングし、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成されたパターンを、第１薄膜１１－１に転写する。なお、この第１薄膜１１－１をエッチングする間に、第２薄膜１１－２上に残された第１ハードマスクパターン１２Ｐは、塩素系ガスのエッチャントによってエッチング除去されることが好ましい。
　また、塩素系ガスをエッチャントとして用いたタンタル（Ｔａ）を含有する材料のドライエッチングは異方性が高い。このため、少なくともタンタル（Ｔａ）と窒素（Ｎ）とを含む材料によって構成された第１薄膜１１－１には、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成された開口幅［Ｗ１２］のスペースパターン１２ａとほぼ同程度に微細な開口幅［Ｗ１１’］を有するスペースパターン１１ａ’が形成される。
　また、塩素系ガスをエッチャントとして用いたドライエッチングにおいては、ルテニウム（Ｒｕ）を含有する保護膜２２がエッチングストッパとなり、多層反射膜２１が保護される。
　これにより、基板２０上に、多層反射膜２１および保護膜２２を介して、光吸収パターンとなる薄膜パターン１１Ｐ’を設けた反射型の転写用マスク２００を得る。この転写用マスク２００に形成された薄膜パターン１１Ｐ’は、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤量に対応する量だけサイドエッチングが抑えられた微細な開口幅［Ｗ１１’］を有するスペースパターン１１ａ’を有する。
　以上により、より微細なスペースパターン１１ａ’が形成された薄膜パターン１１Ｐ’を有する反射型の転写用マスク２００が得られる。
＜半導体デバイスの製造方法＞
　半導体デバイスの製造方法は、先に説明した転写用マスクの製造方法によって製造された反射型の転写用マスク２００を用い、半導体デバイス用の基板上のレジスト膜に対して薄膜パターン１１Ｐ’を露光転写することを特徴としている。このような半導体デバイスの製造方法は、次のように行う。
　先ず、半導体デバイスを形成する基板を用意する。この基板は、例えば半導体基板であってもよいし、半導体薄膜を有する基板であってもよいし、さらにこれらの上部に微細加工膜が成膜されたものであってもよい。用意した基板上にレジスト膜を成膜し、このレジスト膜に対して、転写用マスク２００を用いたパターン露光を行ない、転写用マスク２００に形成された薄膜パターン１１Ｐ’をレジスト膜に露光転写する。この際、露光光としてはＥＵＶ光を用い、転写用マスク２００で反射させた露光光（ＥＵＶ光）をレジスト膜に対して照射する。
　以上の後、薄膜パターン１１Ｐ’が露光転写されたレジスト膜を現像処理してレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクにして基板の表層に対してエッチング加工を施したり不純物を導入する処理を行う。処理が終了した後には、レジストパターンを除去する。
　以上のようなリソグラフィー処理を、転写用マスク２００を交換しつつ基板上において繰り返し行い、さらに必要な加工処理を行うことにより、半導体デバイスを完成させる。
　以上のような半導体デバイスの製造においては、先に説明した転写用マスクの製造方法によって製造された微細なスペースパターン１１ａ’を有する転写用マスク２００を用いることにより、集積度の高い半導体デバイスを得ることができる。
　次に、本発明を適用した実施例１～３と、これらの比較例１および比較例２とを説明する。これらの実施例および比較例に示す結果は、予め把握していた各エッチングガスに対するマスクブランクの各膜のエッチングレートおよび酸素ガス雰囲気下におけるタンタル含有膜（第２ハードマスク膜）の膨潤率に基づき、シミュレーションによって得たものである。図７は、実施例および比較例を説明する図である。図７は、実施例および比較例におけるマスクブランクの構成、およびこれらのマスクブランクの各膜に形成されたスペースパターンの開口幅を示す。以下、図７と共に、先の図１～図６Ａ、図６Ｂ、および他の図を参照しつつ、比較例、および実施例を説明する。
＜比較例１＞
［マスクブランクの作製］
　比較例１のマスクブランクとして、透過型の転写用マスクの製造に用いられるマスクブランクを、以下のようにして作製した。
　先ず、厚さが約６．３５ｍｍの合成石英ガラスからなる透光性基板１０上に、パターン形成用薄膜１１として、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）を６２ｎｍの膜厚でスパッタ成膜した。パターン形成用薄膜１１上に、第１ハードマスク膜１２として、窒化クロム（ＣｒＮｘ）を５ｎｍの膜厚でスパッタ成膜した。第１ハードマスク膜１２上に、第２ハードマスク膜１３を形成せず、レジスト膜１４として化学増幅型のポジレジストを６０ｎｍの膜厚で成膜したものを、比較例１のマスクブランクとした。
［転写用マスクの作製（図７および図８Ａ～図８Ｄ参照）］
　比較例１のマスクブランクを用いて透過型の転写用マスクを作製した。図８Ａ～図８Ｄは、比較例１の転写用マスクの製造方法を示す製造工程図である。以下、図８Ａ～図８Ｄに基づいて、比較例１のマスクブランクを用いた転写用マスクの作製手順を説明する。
　先ず、図８Ａの工程（１）に示すように、リソグラフィー処理により、レジスト膜１４に開口幅［Ｗ１４］＝３４ｎｍのスペースパターン１４ａを形成した。この開口幅［Ｗ１４］は、現時点においての透過型の転写用マスクの製造のためのリソグラフィー処理による最小スペース幅である。
　次に、図８Ｂの工程（２）に示すように、パターニングしたレジスト膜１４をマスクにして、第１ハードマスク膜１２をエッチングした。この際、酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、窒化クロム（ＣｒＮｘ）からなる第１ハードマスク膜１２をパターニングし、スペースパターン１２ａを有する第１ハードマスクパターン１２Ｐを形成した。このエッチングおいては、窒化クロム（ＣｒＮｘ）からなる第１ハードマスク膜１２が、等方的にエッチングされた。このため、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成されたスペースパターン１２ａの開口幅［Ｗ１２］は、レジスト膜１４の開口幅［Ｗ１４］よりも大きく、開口幅［Ｗ１２］＝３８ｎｍとなった。なお、第１ハードマスクパターン１２Ｐ上に残されたレジスト膜１４は、酸素を含有するエッチャントによって灰化して除去された。
　次いで、図８Ｃの工程（３）に示すように、第１ハードマスクパターン１２Ｐをマスクにして、パターン形成用薄膜１１をエッチングした。この際、フッ素系ガス（ＳＦ６＋Ｈｅ）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなるパターン形成用薄膜１１をパターニングし、スペースパターン１１ａを有する薄膜パターン１１Ｐを形成した。このエッチングおいては、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなるパターン形成用薄膜１１に対して、異方性エッチングが良好に行われた。このため、薄膜パターン１１Ｐに形成されたスペースパターン１１ａの開口幅［Ｗ１１］は、第１ハードマスク膜１２の開口幅［Ｗ１２］と同程度の大きさとなり、開口幅［Ｗ１１］＝４０ｎｍとなった。
　その後、図８Ｄの工程（４）に示すように、薄膜パターン１１Ｐ上に残った第１ハードマスクパターン１２Ｐを、酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）をエッチャントとして用いたドライエッチングによって除去した。これにより、透光性基板１０上に、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなる薄膜パターン１１Ｐを遮光パターンとした比較例１の転写用マスクを得た。
＜比較例２＞
［マスクブランクの作製（図１、図７参照）］
　比較例２のマスクブランク１として、透過型の転写用マスクの製造に用いられるマスクブランクを作製した。ここでは、比較例１のマスクブランクの製造手順において、第１ハードマスク膜１２を成膜した後、レジスト膜１４を成膜する前に、タンタル（Ｔａ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）及び酸素（Ｏ２）の混合ガス雰囲気での反応性スパッタリングを行い、第２ハードマスク膜１３として、酸化タンタル（ＴａＯｘ）を３ｎｍの膜厚でスパッタ成膜した。これにより、図１を用いて説明した構成を有する比較例２のマスクブランク１を作製した。この第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）の含有量に対する酸素（Ｏ）の含有量の比率Ｏ／Ｔａは、２．５であった。すなわち、第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）は酸素に対して飽和な状態にあった。第２ハードマスク膜１３は、実質的に五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）からなるものであったとも言える。
［転写用マスクの作製］
　比較例２のマスクブランク１を用いた透過型の転写用マスクの製造方法について説明する。比較例２における転写用マスクの製造方法の流れは、第２ハードマスク膜１３が膨潤しない点以外は、図２Ａ～図２Ｃ、図３Ａ、図３Ｂと同じであるため、図２Ａ～図２Ｃ、図３、図３Ｂを参照して説明を行う。
　まず、リソグラフィー処理により、レジスト膜１４に開口幅［Ｗ１４］＝３４ｎｍのスペースパターン１４ａを形成した。この開口幅［Ｗ１４］は、現時点においての透過型の転写用マスクの製造のためのリソグラフィー処理による最小スペース幅である。
　次に、パターニングしたレジスト膜１４をマスクにして、第２ハードマスク膜１３をエッチングした。この際、フッ素系ガス（ＳＦ６＋Ｈｅ）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、酸化タンタル（ＴａＯｘ）からなる第２ハードマスク膜１３をパターニングし、スペースパターン１３ａを有する第２ハードマスクパターン１３Ｐを形成した。このエッチングにおいては、酸化タンタル（ＴａＯｘ）からなる第２ハードマスク膜１３に対して、異方性エッチングが良好に行われた。このため、第２ハードマスクパターン１３Ｐに形成されたスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３］は、レジスト膜１４の開口幅［Ｗ１４］と同程度の大きさとなり、開口幅［Ｗ１３］＝３４ｎｍとなった。
　その後、第２ハードマスクパターン１３Ｐをマスクにして、第１ハードマスク膜１２をエッチングした。この際、酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、窒化クロム（ＣｒＮｘ）からなる第１ハードマスク膜１２をパターニングし、スペースパターン１２ａを有する第１ハードマスクパターン１２Ｐを形成した。
　このエッチングおいては、第２ハードマスクパターン１３Ｐが酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）に晒されても、第２ハードマスクパターン１３Ｐに含まれるタンタル（Ｔａ）は酸化されず、第２ハードマスクパターン１３Ｐが膨潤しなかった。したがって、第１ハードマスク膜１２をエッチングした後の、第２ハードマスクパターン１３Ｐのスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３］は、３４ｎｍのままとなった。
　また、このエッチングにおいては、窒化クロム（ＣｒＮｘ）からなる第１ハードマスク膜１２が、等方的にエッチングされた。このため、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成されたスペースパターン１２ａの開口幅［Ｗ１２］は、スペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３］よりも大きく、開口幅［Ｗ１２］＝３８ｎｍとなった。なお、第２ハードマスクパターン１３Ｐ上に残されたレジスト膜１４は、酸素を含有するエッチャントによって灰化して除去された。
　次いで、第１ハードマスクパターン１２Ｐをマスクにして、パターン形成用薄膜１１をエッチングした。この際、フッ素系ガス（ＳＦ６＋Ｈｅ）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなるパターン形成用薄膜１１をパターニングし、スペースパターン１１ａを有する薄膜パターン１１Ｐを形成した。このエッチングにおいては、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなるパターン形成用薄膜１１に対して、異方性エッチングが良好に行われた。このため、薄膜パターン１１Ｐに形成されたスペースパターン１１ａの開口幅［Ｗ１１］は、第１ハードマスクパターン１２Ｐにおけるスペースパターン１２ａの開口幅［Ｗ１２］と同程度の大きさとなり、開口幅［Ｗ１１］＝４０ｎｍとなった。
　その後、薄膜パターン１１Ｐ上に残った第１ハードマスクパターン１２Ｐを、酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）をエッチャントとして用いたドライエッチングによって除去した。これにより、透光性基板１０上に、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなる薄膜パターン１１Ｐを遮光パターンとして設けた比較例２の転写用マスク１００を得た。
＜実施例１＞
［マスクブランクの作製（図１、図７参照）］
　実施例１のマスクブランク１として、透過型の転写用マスクの製造に用いられるマスクブランクを作製した。ここでは、比較例１のマスクブランクの製造手順において、第１ハードマスク膜１２を成膜した後、レジスト膜１４を成膜する前に、タンタル（Ｔａ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）及び酸素（Ｏ２）の混合ガス雰囲気での反応性スパッタリングを行い、第２ハードマスク膜１３として、酸化タンタル（ＴａＯｘ）を３ｎｍの膜厚でスパッタ成膜した。これにより、図１を用いて説明した構成を有する実施例１のマスクブランク１を作製した。この第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）の含有量に対する酸素（Ｏ）の含有量の比率Ｏ／Ｔａは、１．３であり、第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）は酸素に対して不飽和なものであった。
［転写用マスクの作製（図２Ａ～図２Ｃおよび図３Ａ、図３Ｂ参照）］
　実施例１のマスクブランク１を用いた透過型の転写用マスクの製造方法を、図２Ａ～図２Ｃおよび図３Ａ、図３Ｂに基づいて説明する。
　先ず、図２Ａの工程（１）に示すように、リソグラフィー処理により、レジスト膜１４に開口幅［Ｗ１４］＝３４ｎｍのスペースパターン１４ａを形成した。この開口幅［Ｗ１４］は、現時点においての透過型の転写用マスクの製造のためのリソグラフィー処理による最小スペース幅である。
　次に、図２Ｂの工程（２）に示すように、パターニングしたレジスト膜１４をマスクにして、第２ハードマスク膜１３をエッチングした。この際、フッ素系ガス（ＳＦ６＋Ｈｅ）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、酸化タンタル（ＴａＯｘ）からなる第２ハードマスク膜１３をパターニングし、スペースパターン１３ａを有する第２ハードマスクパターン１３Ｐを形成した。このエッチングにおいては、酸化タンタル（ＴａＯｘ）からなる第２ハードマスク膜１３に対して、異方性エッチングが良好に行われた。このため、第２ハードマスクパターン１３Ｐに形成されたスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３］は、レジスト膜１４の開口幅［Ｗ１４］と同程度の大きさとなり、開口幅［Ｗ１３］＝３４ｎｍとなった。
　その後、図２Ｃの工程（３）に示すように、第２ハードマスクパターン１３Ｐをマスクにして、第１ハードマスク膜１２をエッチングした。この際、酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、窒化クロム（ＣｒＮｘ）からなる第１ハードマスク膜１２をパターニングし、スペースパターン１２ａを有する第１ハードマスクパターン１２Ｐを形成した。
　このエッチングにおいては、第２ハードマスクパターン１３Ｐが酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）に晒され、第２ハードマスクパターン１３Ｐに含まれるタンタル（Ｔａ）の酸化によって、第２ハードマスクパターン１３Ｐが膨潤した。すなわち、実施例１における第２ハードマスク膜１３が、酸素に対して不飽和なタンタルを含んでいた。そして、このタンタルの酸化により、第２ハードマスクパターン１３Ｐのスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３］は、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤によって縮小された開口幅［Ｗ１３’］＝３０ｎｍとなった。
　また、このエッチングにおいては、窒化クロム（ＣｒＮｘ）からなる第１ハードマスク膜１２が、等方的にエッチングされた。このため、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成されたスペースパターン１２ａの開口幅［Ｗ１２］は、縮小されたスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３’］よりも大きく、開口幅［Ｗ１２］＝３４ｎｍとなった。なお、第２ハードマスクパターン１３Ｐ上に残されたレジスト膜１４は、酸素を含有するエッチャントによって灰化して除去された。
　次いで、図３Ａの工程（４）に示すように、第１ハードマスクパターン１２Ｐをマスクにして、パターン形成用薄膜１１をエッチングした。この際、フッ素系ガス（ＳＦ６＋Ｈｅ）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなるパターン形成用薄膜１１をパターニングし、スペースパターン１１ａを有する薄膜パターン１１Ｐを形成した。このエッチングにおいては、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなるパターン形成用薄膜１１に対して、異方性エッチングが良好に行われた。このため、薄膜パターン１１Ｐに形成されたスペースパターン１１ａの開口幅［Ｗ１１］は、第１ハードマスクパターン１２Ｐにおけるスペースパターン１２ａの開口幅［Ｗ１２］と同程度の大きさとなり、開口幅［Ｗ１１］＝３６ｎｍとなった。
　その後、図３Ｂの工程（５）に示すように、薄膜パターン１１Ｐ上に残った第１ハードマスクパターン１２Ｐを、酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）をエッチャントとして用いたドライエッチングによって除去した。これにより、透光性基板１０上に、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなる薄膜パターン１１Ｐを遮光パターンとして設けた実施例１の転写用マスク１００を得た。
＜実施例２＞
［マスクブランクの作製（図１、図７参照）］
　実施例２のマスクブランク１として、透過型の転写用マスクの製造に用いられるマスクブランクを作製した。ここでは、比較例１のマスクブランクの製造手順において、第１ハードマスク膜１２を成膜した後、レジスト膜１４を成膜する前に、タンタル（Ｔａ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）及び窒素（Ｎ２）の混合ガス雰囲気での反応性スパッタリングを行い、第２ハードマスク膜１３として、窒化タンタル（ＴａＮｘ）を３ｎｍの膜厚でスパッタ成膜した。これにより、図１を用いて説明した構成を有する実施例２のマスクブランク１を作製した。この第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）の含有量に対する酸素（Ｏ）の含有量の比率Ｏ／Ｔａは０であり、第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）は酸素に対して不飽和であった。
［転写用マスクの作製（図２Ａ～図２Ｃおよび図３Ａ、図３Ｂ参照）］
　実施例２のマスクブランク１を用いて透過型の転写用マスクを作製した。ここでは、実施例１の転写用マスクの作製と同様の手順を実施し、透光性基板１０上に、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなるパターン形成用薄膜１１をパターニングしてなる薄膜パターン１１Ｐを有する実施例１の転写用マスク１００を得た。各工程で形成したスペースパターンの開口幅は、図７に合わせて示した。なお、本実施例２においても、第２ハードマスクパターン１３Ｐをマスクにして、第１ハードマスク膜１２をエッチングする際に、第２ハードマスクパターン１３Ｐに含まれるタンタル（Ｔａ）の酸化によって、第２ハードマスクパターン１３Ｐが膨潤した。すなわち、第２ハードマスク膜１３が、酸素に対して不飽和なタンタルを含んでいた。
＜実施例３＞
［マスクブランクの作製（図４、図７参照）］
　実施例３のマスクブランクとして、反射型の転写用マスクの製造に用いられるマスクブランク２を以下のようにして作製した。
　先ず、厚さが約６．３５ｍｍの低膨張ガラスからなる基板２０上に、多層反射膜２１と、多層反射膜２１の上にルテニウム－ニオブ合金（ＲｕＮｂ）からなる保護膜２２とを形成した。この多層反射膜２１および保護膜２２を下地膜とした。下地膜の合計膜厚は、２８９ｎｍとした。
　下地膜上に、パターン形成用薄膜１１’の第１薄膜１１－１として窒化タンタル（ＴａＮｘ）をスパッタ成膜し、次いで第２薄膜１１－２として酸化タンタル（ＴａＯｘ）をスパッタ成膜した。第１薄膜１１－１と第２薄膜１１－２の合計膜厚を６２ｎｍとした。
　パターン形成用薄膜１１’上に、第１ハードマスク膜１２として、酸化炭化窒化クロム（ＣｒＯＣＮ）を、６ｎｍの膜厚でスパッタ成膜した。さらに、タンタル（Ｔａ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）及び窒素（Ｎ２）の混合ガス雰囲気での反応性スパッタリングを行い、第１ハードマスク膜１２上に、窒化タンタル（ＴａＮｘ）からなる第２ハードマスク膜１３を、３ｎｍの膜厚でスパッタ成膜した。第２ハードマスク膜１３上に、レジスト膜１４として化学増幅型のポジレジストを４０ｎｍの膜厚で成膜することにより、実施例３のマスクブランク２を得た。なお、この第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）の含有量に対する酸素（Ｏ）の含有量の比率Ｏ／Ｔａは０であり、第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）は酸素に対して不飽和であった。
［転写用マスクの作製（図５Ａ～図５Ｃおよび図６Ａ、図６Ｂ参照）］
　実施例３のマスクブランク２を用いた反射型の転写用マスクの製造方法を、図５Ａ～図５Ｃおよび図６Ａ、図６Ｂに基づいて説明する。
　先ず、図５Ａの工程（１）に示すように、リソグラフィー処理により、レジスト膜１４に開口幅［Ｗ１４］＝２６ｎｍのスペースパターン１４ａを形成した。この開口幅［Ｗ１４］は、現時点においての反射型の転写用マスクの製造のためのリソグラフィー処理による最小スペース幅である。
　次に、図５Ｂの工程（２）に示すように、パターニングしたレジスト膜１４をマスクにして、第２ハードマスク膜１３をエッチングした。この際、フッ素系ガス（ＳＦ６＋Ｈｅ）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、窒化タンタル（ＴａＮｘ）からなる第２ハードマスク膜１３をパターニングし、スペースパターン１３ａを有する第２ハードマスクパターン１３Ｐを形成した。このエッチングおいては、窒化タンタル（ＴａＮｘ）からなる第２ハードマスク膜１３に対して、異方性エッチングが良好に行われた。このため、第２ハードマスクパターン１３Ｐに形成されたスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３］は、レジスト膜１４に形成されたスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］と同程度の大きさとなり、開口幅［Ｗ１３］＝２６ｎｍとなった。
　その後、図５Ｃの工程（３）に示すように、第２ハードマスクパターン１３Ｐをマスクにして、第１ハードマスク膜１２をエッチングした。この際、酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、酸化炭化窒化クロム（ＣｒＯＣＮ）からなる第１ハードマスク膜１２をパターニングし、スペースパターン１２ａを有する第１ハードマスクパターン１２Ｐを形成した。
　このエッチングにおいては、第２ハードマスクパターン１３Ｐが酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）に晒され、第２ハードマスクパターン１３Ｐに含まれるタンタル（Ｔａ）の酸化によって、第２ハードマスクパターン１３Ｐが膨潤した。すなわち、実施例３における第２ハードマスク膜１３が、酸素に対して不飽和なタンタルを含んでいた。そして、このタンタルの酸化により、第２ハードマスクパターン１３Ｐのスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３］は、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤によって縮小された開口幅［Ｗ１３’］＝２０ｎｍとなった。
　また、このエッチングにおいては、酸化炭化窒化クロム（ＣｒＯＣＮ）からなる第１ハードマスク膜１２が、等方的にエッチングされた。このため、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成されたスペースパターン１２ａの開口幅［Ｗ１２］は、縮小されたスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３’］よりも大きく、開口幅［Ｗ１２］＝２４ｎｍとなった。なお、第２ハードマスクパターン１３Ｐ上に残されたレジスト膜１４は、酸素を含有するエッチャントによって灰化して除去された。
　次いで、図６Ａの工程（４）に示すように、第１ハードマスクパターン１２Ｐをマスクにして、パターン形成用薄膜１１’の第２薄膜１１－２をエッチングした。この際、フッ素系ガス（ＳＦ６＋Ｈｅ）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、酸化タンタル（ＴａＯｘ）からなるパターン形成用薄膜１１’の第２薄膜１１－２をパターニングした。このエッチングおいては、酸化タンタル（ＴａＯｘ）からなる第２薄膜１１－２に対して、異方性エッチングが良好に行われた。また、この第２薄膜１１－２をエッチングする際に、酸化部１３ｂも含めて第２ハードマスクパターン１３Ｐは除去された。
　続けて図６Ｂの工程（５）に示すように、第１ハードマスクパターン１２Ｐをマスクにして、パターン形成用薄膜１１’の第１薄膜１１－１をエッチングした。この際、塩素ガス（Ｃｌ２）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、窒化タンタル（ＴａＮｘ）からなるパターン形成用薄膜１１’の第１薄膜１１－１をパターニングした。このエッチングおいては、窒化タンタル（ＴａＮｘ）からなる第１薄膜１１－１に対して、異方性エッチングが良好に行われた。
　これにより、パターン形成用薄膜１１’の第１薄膜１１－１と第２薄膜１１－２とをパターニングしてなる薄膜パターン１１Ｐ’を形成した。この薄膜パターン１１Ｐ’に形成されたスペースパターン１１ａ’の開口幅［Ｗ１１’］は、第１ハードマスク膜１２の開口幅［Ｗ１２］と同程度の大きさとなり、開口幅［Ｗ１１’］＝２６ｎｍとなった。なお、このエッチングにより、第１ハードマスクパターン１２Ｐは除去された。
　以上により、基板２０上に、窒化タンタル（ＴａＮｘ）と酸化タンタル（ＴａＯｘ）の積層構造からなるパターン形成用薄膜１１’をパターニングしてなる薄膜パターン１１Ｐ’を、光吸収パターンとして備えた実施例３の反射型の転写用マスク２００を得た。
＜実施例および比較例の評価結果＞
　図７に示すように、実施例１～３のマスクブランクを用いた転写用マスクの作製において、パターン形成用薄膜１１，１１’に形成された各スペースパターン１１ａ，１１ａ’の開口幅［Ｗ１１］、［Ｗ１１’］は、レジスト膜１４に形成したスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］と同程度であった。具体的には、レジスト膜１４に形成したスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］からの幅寸法の増加率が、実施例１では６％、実施例２および実施例３では０％であり、低い値に抑えられていた。なお、上述の幅寸法の増加率とは、上記開口幅［Ｗ１１］または上記開口幅［Ｗ１１’］から、上記開口幅［Ｗ１４］を減じた値を、［Ｗ１４］で除した値（（［Ｗ１１］－［Ｗ１４］）／［Ｗ１４］または（［Ｗ１１’］－［Ｗ１４］）／［Ｗ１４］）のことである。これに対し、比較例１のマスクブランクを用いた転写用マスクの作製において、パターン形成用薄膜１１に形成されたスペースパターン１１ａの開口幅［Ｗ１１］は、レジスト膜１４に形成したスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］よりも、６ｎｍも大きかった。すなわち、比較例１における幅寸法の増加率は、１８％と大きな値であった。また、比較例２も同様に、パターン形成用薄膜１１に形成されたスペースパターン１１ａの開口幅［Ｗ１１］は、レジスト膜１４に形成したスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］よりも、６ｎｍも大きく、上記幅寸法の増加率は、１８％であった。
　これにより、本発明を適用したマスクブランクは、パターン形成用薄膜に微細なスペースパターンを形成することが可能なものであることが確認された。
　さらに、実施例１と実施例２の比較により、第２ハードマスク膜１３に含まれるタンタル（Ｔａ）の酸化量が少ないほど、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤量が大きく、膨潤によって縮小された開口幅［Ｗ１３’］が、より小さくなる効果が確認された。また、第２ハードマスク膜１３に含まれるタンタル（Ｔａ）の酸化量によって、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤量の制御が可能であることが確認された。
　また、本発明を適用したマスクブランクを用いることにより、微細なパターンを有する転写用マスクを製造することが可能であり、このようにして製造した転写用マスクを用いて作製した半導体デバイスの高集積化を図ることが可能であることが確認された。
　１，２…マスクブランク
　１０…透光性基板
　１１，１１’…パターン形成用薄膜
　１１Ｐ，１１Ｐ’…薄膜パターン
　１２…第１ハードマスク膜
　１２Ｐ…第１ハードマスクパターン
　１３…第２ハードマスク膜
　１３Ｐ…第２ハードマスクパターン
　２０…基板
　１００，２００…転写用マスク

Claims (11)

  1. 　基板の主表面上に、パターン形成用薄膜、第１ハードマスク膜、第２ハードマスク膜がこの順に積層された構造を備えるマスクブランクであって、
    　前記パターン形成用薄膜は、ケイ素および遷移金属から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有し、
    　前記第１ハードマスク膜は、クロムを含有し、
    　前記第２ハードマスク膜は、タンタルを含有し、
    　前記第２ハードマスク膜のタンタルは、酸素に対して不飽和なタンタルを含み、
    　前記パターン形成用薄膜の膜厚は、２０ｎｍ以上であり、
    　前記第１ハードマスク膜の膜厚は、１５ｎｍ以下であり、
    　前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１０ｎｍ以下である
    　ことを特徴とするマスクブランク。
  2. 　基板の主表面上に、パターン形成用薄膜、第１ハードマスク膜、第２ハードマスク膜がこの順に積層された構造を備えるマスクブランクであって、
    　前記パターン形成用薄膜は、ケイ素および遷移金属から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有し、
    　前記第１ハードマスク膜は、クロムを含有し、
    　前記第２ハードマスク膜は、タンタルを含有するとともに、酸素含有ガス雰囲気下において、膨潤するものであり、
    　前記パターン形成用薄膜の膜厚は、２０ｎｍ以上であり、
    　前記第１ハードマスク膜の膜厚は、１５ｎｍ以下であり、
    　前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１０ｎｍ以下である
    　ことを特徴とするマスクブランク。
  3. 　前記第２ハードマスク膜のタンタルの含有量に対する酸素の含有量の比率は、１．５以下である
    　請求項１または２に記載のマスクブランク。
  4. 　前記第２ハードマスク膜は、金属元素およびケイ素のうち、タンタルを最も多く含有する
    　請求項１から３のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
  5. 　前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１ｎｍ以上である
    　請求項１から４のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
  6. 　前記第１ハードマスク膜は、クロムと、酸素および窒素の少なくとも一方を含有する
    　請求項１から５のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
  7. 　前記第１ハードマスク膜の膜厚は、前記第２ハードマスク膜の膜厚よりも厚い
    　請求項１から６のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
  8. 　前記パターン形成用薄膜は、タンタルを含有する光吸収膜であり、
    　前記基板と前記パターン形成用薄膜との間に、多層反射膜を有する
    　請求項１から７のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
  9. 　前記パターン形成用薄膜は、ケイ素を含有する遮光膜である
    　請求項１から８のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
  10. 　請求項１から９のうちの何れか１項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、
    　前記第２ハードマスク膜上に形成され且つパターンを有するレジスト膜をマスクとし、
    　ドライエッチングにより、前記第２ハードマスク膜に第２ハードマスクパターンを形成する工程と、
    　前記第２ハードマスクパターンをマスクとし、酸素を含むガスを用いたドライエッチングにより、前記第２ハードマスクパターンのエッチング側壁を酸化によって膨潤させると共に、前記第１ハードマスク膜に第１ハードマスクパターンを形成する工程と、
    　前記第１ハードマスクパターンをマスクとし、ドライエッチングにより、前記パターン形成用薄膜に薄膜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。
  11. 　請求項１０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前記薄膜パターンを半導体デバイス用の基板上のレジスト膜に対して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。
PCT/JP2022/043485 2021-12-23 2022-11-25 マスクブランク、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 WO2023120026A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020247018988A KR20240117557A (ko) 2021-12-23 2022-11-25 마스크 블랭크, 전사용 마스크의 제조 방법, 및 반도체 디바이스의 제조 방법

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-209071 2021-12-23
JP2021209071 2021-12-23
JP2022170315A JP2023094541A (ja) 2021-12-23 2022-10-25 マスクブランク、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
JP2022-170315 2022-10-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023120026A1 true WO2023120026A1 (ja) 2023-06-29

Family

ID=86902333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/043485 WO2023120026A1 (ja) 2021-12-23 2022-11-25 マスクブランク、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

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR20240117557A (ja)
TW (1) TW202338492A (ja)
WO (1) WO2023120026A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57161856A (en) * 1981-03-31 1982-10-05 Dainippon Printing Co Ltd Photomask
JP2009244793A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Hoya Corp フォトマスクブランク、フォトマスク及びその製造方法
JP2014002405A (ja) * 2013-08-14 2014-01-09 Hoya Corp 位相シフトマスクの製造方法
US20210333717A1 (en) * 2020-04-23 2021-10-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Extreme ultraviolet mask and method of manufacturing the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS566028U (ja) 1979-06-22 1981-01-20

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57161856A (en) * 1981-03-31 1982-10-05 Dainippon Printing Co Ltd Photomask
JP2009244793A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Hoya Corp フォトマスクブランク、フォトマスク及びその製造方法
JP2014002405A (ja) * 2013-08-14 2014-01-09 Hoya Corp 位相シフトマスクの製造方法
US20210333717A1 (en) * 2020-04-23 2021-10-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Extreme ultraviolet mask and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
TW202338492A (zh) 2023-10-01
KR20240117557A (ko) 2024-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10606164B2 (en) Mask blank, phase shift mask, and method for manufacturing semiconductor device
JP6271780B2 (ja) 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
JP6058757B1 (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
JP6084391B2 (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
WO2015146422A1 (ja) マスクブランク、位相シフトマスクの製造方法、位相シフトマスク、および半導体デバイスの製造方法
JP6526938B1 (ja) 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
JP6490786B2 (ja) 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
JP6821865B2 (ja) マスクブランク、転写用マスクおよび半導体デバイスの製造方法
JP6828221B2 (ja) マスクブランク、転写用マスクおよび半導体デバイスの製造方法
WO2023120026A1 (ja) マスクブランク、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
JP6608613B2 (ja) 位相シフトマスクブランク、位相シフトマスクの製造方法及び半導体装置の製造方法
JP2023094541A (ja) マスクブランク、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
JP6896694B2 (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
JPWO2020166475A1 (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
JP7558861B2 (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
JP7543116B2 (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
WO2021059890A1 (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

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22910744

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20247018988

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE