(57)【要約】  窒化ケイ素材料からなる単層の位相シフト膜では実現が困難な２０％以上の透過率を有する位相シフト膜を、透光性基板側から順に配置された低透過層と高透過層とからなる１組の積層構造を２組以上有する構造により実現し、そのような位相シフト膜を備えたマスクブランクを提供する。  透光性基板上に位相シフト膜を備えたマスクブランクであって、位相シフト膜はＡｒＦエキシマレーザーの露光光を２０％以上の透過率で透過させる機能を有し、位相シフト膜は低透過層と高透過層とからなる１組の積層構造を２組以上有し、低透過層は窒化ケイ素系材料で形成され、高透過層は酸化ケイ素系材料で形成され、最上に設けられている高透過層の厚さは最上以外に設けられている高透過層の厚さよりも厚く、低透過層の厚さは最上以外に設けられている高透過層の厚さよりも厚い。
2018037864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板上に、位相シフト膜を備えたマスクブランクであって、
前記位相シフト膜は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光を２０％以上の透過率で透過させる機能を有し、
前記位相シフト膜は、前記透光性基板側から順に配置された低透過層と高透過層とからなる１組の積層構造を２組以上有する構造を含み、
前記低透過層は、ケイ素及び窒素を含有し、窒素の含有量が５０原子％以上である材料で形成されており、
前記高透過層は、ケイ素及び酸素を含有し、酸素の含有量が５０原子％以上である材料で形成されており、
最上に設けられている前記高透過層の厚さは、最上以外に設けられている前記高透過層の厚さよりも厚く、
前記低透過層の厚さは、最上以外に設けられている前記高透過層の厚さよりも厚い
ことを特徴とするマスクブランク。
【請求項２】
透光性基板上に、位相シフト膜を備えたマスクブランクであって、
前記位相シフト膜は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光を２０％以上の透過率で透過させる機能を有し、
前記位相シフト膜は、前記透光性基板側から順に配置された低透過層と高透過層とからなる１組の積層構造を２組以上有する構造を含み、
前記低透過層は、ケイ素及び窒素を含有する材料で形成されており、
前記高透過層は、ケイ素及び酸素を含有する材料で形成されており、
前記低透過層は、前記高透過層よりも窒素の含有量が多く、
前記高透過層は、前記低透過層よりも酸素の含有量が多く、
最上に設けられている前記高透過層の厚さは、最上以外に設けられている前記高透過層の厚さよりも厚く、
前記低透過層の厚さは、最上以外に設けられている前記高透過層の厚さよりも厚い
ことを特徴とするマスクブランク。
【請求項３】
前記低透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料、または半金属元素及び非金属元素から選ばれる１以上の元素とケイ素と窒素とからなる材料で形成されており、
前記高透過層は、ケイ素及び酸素からなる材料、または半金属元素及び非金属元素から選ばれる１以上の元素とケイ素と酸素とからなる材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のマスクブランク。
【請求項４】
前記低透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料で形成されており、
前記高透過層は、ケイ素及び酸素からなる材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のマスクブランク。
【請求項５】
前記低透過層は、前記露光光の波長における屈折率ｎが２．０以上であり、かつ前記露光光の波長における消衰係数ｋが０．２以上であり、
前記高透過層は、前記露光光の波長における屈折率ｎが２．０未満であり、かつ前記露光光の波長における消衰係数ｋが０．１以下である
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のマスクブランク。
【請求項６】
前記低透過層の厚さは、３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のマスクブランク。
【請求項７】
前記位相シフト膜上に、遮光膜を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のマスクブランク。
【請求項８】
透光性基板上に、転写パターンを有する位相シフト膜を備えた位相シフトマスクであって、
前記位相シフト膜は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光を２０％以上の透過率で透過させる機能を有し、
前記位相シフト膜は、前記透光性基板側から順に配置された低透過層と高透過層とからなる１組の積層構造を２組以上有する構造を含み、
前記低透過層は、ケイ素及び窒素を含有し、窒素の含有量が５０原子％以上である材料で形成されており、
前記高透過層は、ケイ素及び酸素を含有し、酸素の含有量が５０原子％以上である材料で形成されており、
最上に設けられている前記高透過層の厚さは、最上以外に設けられている前記高透過層の厚さよりも厚く、
前記低透過層の厚さは、最上以外に設けられている前記高透過層の厚さよりも厚い
ことを特徴とする位相シフトマスク。
【請求項９】
透光性基板上に、転写パターンを有する位相シフト膜を備えた位相シフトマスクであって、
前記位相シフト膜は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光を２０％以上の透過率で透過させる機能を有し、
前記位相シフト膜は、前記透光性基板側から順に配置された低透過層と高透過層とからなる１組の積層構造を２組以上有する構造を含み、
前記低透過層は、ケイ素及び窒素を含有する材料で形成されており、
前記高透過層は、ケイ素及び酸素を含有する材料で形成されており、
前記低透過層は、前記高透過層よりも窒素の含有量が多く、
前記高透過層は、前記低透過層よりも酸素の含有量が多く、
最上に設けられている前記高透過層の厚さは、最上以外に設けられている前記高透過層の厚さよりも厚く、
前記低透過層の厚さは、最上以外に設けられている前記高透過層の厚さよりも厚い
ことを特徴とする位相シフトマスク。
【請求項１０】
前記低透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料、または半金属元素及び非金属元素から選ばれる１以上の元素とケイ素と窒素とからなる材料で形成されており、
前記高透過層は、ケイ素及び酸素からなる材料、または半金属元素及び非金属元素から選ばれる１以上の元素とケイ素と酸素とからなる材料で形成されている
ことを特徴とする請求項８または９に記載の位相シフトマスク。
【請求項１１】
前記低透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料で形成されており、
前記高透過層は、ケイ素及び酸素からなる材料で形成されている
ことを特徴とする請求項８または９に記載の位相シフトマスク。
【請求項１２】
前記低透過層は、前記露光光の波長における屈折率ｎが２．０以上であり、かつ前記露光光の波長における消衰係数ｋが０．２以上であり、
前記高透過層は、前記露光光の波長における屈折率ｎが２．０未満であり、かつ前記露光光の波長における消衰係数ｋが０．１以下である
ことを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の位相シフトマスク。
【請求項１３】
前記低透過層の厚さは、３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項８から１２のいずれかに記載の位相シフトマスク。
【請求項１４】
前記位相シフト膜上に、遮光帯を含むパターンを有する遮光膜を備えることを特徴とする請求項８から１３のいずれかに記載の位相シフトマスク。
【請求項１５】
請求項７記載のマスクブランクを用いた位相シフトマスクの製造方法であって、
ドライエッチングにより前記遮光膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンを有する遮光膜をマスクとするドライエッチングにより前記位相シフト膜に転写パターンを形成する工程と、
遮光帯を含むパターンを有するレジスト膜をマスクとするドライエッチングにより前記遮光膜に遮光帯を含むパターンを形成する工程と
を備えることを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
【請求項１６】
請求項１４記載の位相シフトマスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の位相シフトマスクの製造方法により製造された位相シフトマスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクブランク、そのマスクブランクを用いて製造された位相シフトマスク及びその製造方法、並びに、上記の位相シフトマスクを用いた半導体デバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程では、フォトリソグラフィー法を用いて微細パターンが形成される。微細パターンを形成する際、転写用マスクが用いられる。近年、半導体装置の微細化の要求にともない、転写用マスクの一つとしてハーフトーン型位相シフトマスクが用いられている。また、半導体装置の微細化にあたり、フォトリソグラフィーで使用される露光光源の波長の短波長化が必要とされており、露光光源にＡｒＦエキシマレーザーが適用されることが増えてきている。【０００３】
ハーフトーン型位相シフトマスクには、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）系材料からなる位相シフト膜が広く用いられる。しかし、モリブデンシリサイド系材料からなる位相シフト膜は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光（波長１９３ｎｍ）に対する耐性（いわゆるＡｒＦ耐光性）が低いということが判明している。【０００４】
また、近年、ハーフトーン型位相シフトマスクのコントラストを高めるために、位相シフト膜の透過率を高くすることが検討されている。特許文献１には、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光に対する耐性が高く、かつ、透過率が高い位相シフト膜として、窒化ケイ素材料（すなわち、ケイ素及び窒素からなる材料）からなる単層の位相シフト膜または酸化窒化ケイ素材料（すなわち、ケイ素、窒素及び酸素からなる材料）からなる単層の位相シフト膜が開示されている。【０００５】
一方、特許文献２には、透光性基板側から順に配置された窒化ケイ素層と酸化ケイ素層とからなる２層構造の位相シフト膜を備えるハーフトーン型位相シフトマスクが開示されている。また、特許文献３には、透光性基板側から順に配置された窒化ケイ素層と酸化ケイ素層とからなる１組の積層構造を複数組有する多層構造の位相シフト膜を備えるハーフトーン型位相シフトマスクが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１１１２４６号公報
【特許文献２】特開平７−１３４３９２号公報
【特許文献３】特表２００２−５３５７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されているような窒化ケイ素材料からなる単層の位相シフト膜の場合、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光（以下、ＡｒＦ露光光という。）に対する透過率は１８％程度までしか上げることができない。窒化ケイ素に酸素を導入すると、透過率を高くすることができる。しかし、酸化窒化ケイ素材料からなる単層の位相シフト膜を用いると、ドライエッチングによる位相シフト膜のパターニング時に、酸化ケイ素を主成分とする材料で形成された透光性基板とのエッチング選択性が小さくなるという問題がある。また、ＥＢ欠陥修正時、透光性基板との修正レート比が小さくなるという問題もある。なお、ＥＢ欠陥修正は、ＸｅＦ２等の非励起状態のフッ素系ガスを薄膜パターンの黒欠陥部分に供給しつつ、その黒欠陥部分に電子線を照射することで、その黒欠陥部分を揮発性のフッ化物に変化させて除去する技術である。【０００８】
酸化窒化ケイ素材料からなる単層の位相シフト膜を用いる場合の問題点は、特許文献２に開示されているような、透光性基板側から順に配置された窒化ケイ素層（低透過層）と酸化ケイ素層（高透過層）とからなる２層構造の位相シフト膜とすることにより解消することができる。このような２層構造によって位相シフト膜を構成する場合、窒化ケイ素層及び酸化ケイ素層のそれぞれの屈折率ｎ及び消衰係数ｋに基づいて窒化ケイ素層及び酸化ケイ素層のそれぞれの厚さを最適化することにより、ＡｒＦ露光光に対して、所定の位相差を確保しつつ、窒化ケイ素材料からなる単層の位相シフト膜では実現が困難な２０％以上の透過率を実現することができる。しかし、窒化ケイ素層と酸化ケイ素層との２層構造により位相シフト膜を構成する場合、窒化ケイ素層及び酸化ケイ素層のそれぞれの厚さが厚い（特に、酸化ケイ素層の厚さが厚い）ため、ドライエッチングによる位相シフト膜のパターニング時に、パターン側壁の段差が大きくなりやすいという問題がある。【０００９】
上記の２層構造の位相シフト膜を用いる場合の問題点は、特許文献３に開示されているような、透光性基板側から順に配置された窒化ケイ素層（低透過層）と酸化ケイ素層（高透過層）とからなる１組の積層構造を複数組有する多層構造の位相シフト膜とすることにより解消することができる。この特許文献３の位相シフト膜では、窒化ケイ素層の厚さが複数組のそれぞれで同じであり、また、酸化ケイ素層の厚さが複数組のそれぞれで同じである。しかし、この特許文献３で開示されている位相シフト膜の具体的な構成は、波長１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザーを露光光源として用いる場合に適したものであり、ＡｒＦエキシマレーザーを露光光源として用いる位相シフト膜には適さない構成である。【００１０】
本発明者らは、透光性基板側から順に配置された窒化ケイ素系材料からなる低透過層と酸化ケイ素系材料からなる高透過層とからなる１組の積層構造を複数組有する多層構造の位相シフト膜であり、かつＡｒＦエキシマレーザーを露光光源とする場合に好適な位相シフト膜の構成について検討した。最初に、透光性基板側から順に配置された窒化ケイ素系材料からなる低透過層と酸化ケイ素系材料からなる高透過層とからなる２層構造を有し、ＡｒＦエキシマレーザーを露光光源として用いる位相シフト膜について、シミュレーションによって、低透過層及び高透過層のそれぞれの最適な厚さを求めた。シミュレーションは、位相シフト膜のＡｒＦ露光光に対する位相差が１７７±０．５度の範囲に入り、位相シフト膜のＡｒＦ露光光に対する透過率が３０±２％の範囲に入るように行った（以下、単に透過率と表記されている場合、ＡｒＦ露光光に対する透過率のことをいい、単に位相差と表記されている場合、ＡｒＦ露光光に対する位相差のことをいう。）。また、シミュレーションは、ＡｒＦ露光光の波長に対する低透過層の屈折率ｎが２．５８、消衰係数ｋが０．３６であり、ＡｒＦ露光光の波長に対する高透過層の屈折率ｎが１．５９、消衰係数ｋが０．００である条件で行った（以下、単に屈折率ｎと表記されている場合、ＡｒＦ露光光に対する屈折率ｎのことをいい、単に消衰係数ｋと表記されている場合、ＡｒＦ露光光に対する消衰係数ｋのことをいう。）。【００１１】
次に、透光性基板側から順に配置された低透過層と高透過層とからなる１組の積層構造を２組有する４層構造の位相シフト膜を形成した。この４層構造の位相シフト膜では、低透過層の厚さが各組で同じであり、また、高透過層の厚さが各組で同じである。各組に配置された低透過層の合計厚さが、上記のシミュレーションで求められた低透過層の厚さと同等であり、また、各組に配置された高透過層の合計厚さが、上記のシミュレーションで求められた高透過層の厚さと同等である。すなわち、上記のシミュレーションで求められた低透過層の厚さが各組に均等に配分され、また、上記のシミュレーションで求められた高透過層の厚さが各組に均等に配分されている。また、各組に配置された低透過層の屈折率ｎは２．５８、消衰係数ｋは０．３６であり、各組に配置された高透過層の屈折率ｎは１．５９、消衰係数ｋは０．００であった。このような高透過層の厚さが各組に均等に配分されている４層構造の位相シフト膜の光学特性を測定したところ、位相シフト膜の透過率が、シミュレーション条件である３０±２％の範囲から大きく低下するという問題が生じることが判明した。また、位相シフト膜の位相差が、シミュレーション条件である１７７±０．５度の範囲外になるという問題が生じることが判明した。【００１２】
このため、本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、窒化ケイ素材料からなる単層の位相シフト膜では実現が困難な２０％以上の透過率を有する位相シフト膜を、透光性基板側から順に配置された低透過層と高透過層とからなる１組の積層構造を２組以上有する構造により実現し、そのような位相シフト膜を備えたマスクブランクを提供することを目的とする。また、本発明は、このマスクブランクを用いて製造される位相シフトマスクを提供することを目的とする。さらに、本発明は、このような位相シフトマスクを製造する方法を提供することを目的とする。加えて、本発明は、このような位相シフト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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の課題を達成するため、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）
透光性基板上に、位相シフト膜を備えたマスクブランクであって、
前記位相シフト膜は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光を２０％以上の透過率で透過させる機能を有し、
前記位相シフト膜は、前記透光性基板側から順に配置された低透過層と高透過層とからなる１組の積層構造を２組以上有する構造を含み、
前記低透過層は、ケイ素及び窒素を含有し、窒素の含有量が５０原子％以上である材料で形成されており、
前記高透過層は、ケイ素及び酸素を含有し、酸素の含有量が５０原子％以上である材料で形成されており、
最上に設けられている前記高透過層の厚さは、最上以外に設けられている前記高透過層の厚さよりも厚く、
前記低透過層の厚さは、最上以外に設けられている前記高透過層の厚さよりも厚い
ことを特徴とするマスクブランク。【００１４】
（構成２）
透光性基板上に、位相シフト膜を備えたマスクブランクであって、
前記位相シフト膜は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光を２０％以上の透過率で透過させる機能を有し、
前記位相シフト膜は、前記透光性基板側から順に配置された低透過層と高透過層とからなる１組の積層構造を２組以上有する構造を含み、
前記低透過層は、ケイ素及び窒素を含有する材料で形成されており、
前記高透過層は、ケイ素及び酸素を含有する材料で形成されており、
前記低透過層は、前記高透過層よりも窒素の含有量が多く、
前記高透過層は、前記低透過層よりも酸素の含有量が多く、
最上に設けられている前記高透過層の厚さは、最上以外に設けられている前記高透過層の厚さよりも厚く、
前記低透過層の厚さは、最上以外に設けられている前記高透過層の厚さよりも厚い
ことを特徴とするマスクブランク。【００１５】
（構成３）
前記低透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料、または半金属元素及び非金属元素から選ばれる１以上の元素とケイ素と窒素とからなる材料で形成されており、
前記高透過層は、ケイ素及び酸素からなる材料、または半金属元素及び非金属元素から選ばれる１以上の元素とケイ素と酸素とからなる材料で形成されている
ことを特徴とする構成１または２に記載のマスクブランク。【００１６】
（構成４）
前記低透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料で形成されており、
前記高透過層は、ケイ素及び酸素からなる材料で形成されている
ことを特徴とする構成１または２に記載のマスクブランク。【００１７】
（構成５）
前記低透過層は、前記露光光の波長における屈折率ｎが２．０以上であり、かつ前記露光光の波長における消衰係数ｋが０．２以上であり、
前記高透過層は、前記露光光の波長における屈折率ｎが２．０未満であり、かつ前記露光光の波長における消衰係数ｋが０．１以下である
ことを特徴とする構成１から４のいずれかに記載のマスクブランク。【００１８】
（構成６）
前記低透過層の厚さは、３０ｎｍ以下であることを特徴とする構成１から５のいずれかに記載のマスクブランク。【００１９】
（構成７）
前記位相シフト膜上に、遮光膜を備えることを特徴とする構成１から６のいずれかに記載のマスクブランク。【００２０】
（構成８）
透光性基板上に、転写パターンを有する位相シフト膜を備えた位相シフトマスクであって、
前記位相シフト膜は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光を２０％以上の透過率で透過させる機能を有し、
前記位相シフト膜は、前記透光性基板側から順に配置された低透過層と高透過層とからなる１組の積層構造を２組以上有する構造を含み、
前記低透過層は、ケイ素及び窒素を含有し、窒素の含有量が５０原子％以上である材料で形成されており、
前記高透過層は、ケイ素及び酸素を含有し、酸素の含有量が５０原子％以上である材料で形成されており、
最上に設けられている前記高透過層の厚さは、最上以外に設けられている前記高透過層の厚さよりも厚く、
前記低透過層の厚さは、最上以外に設けられている前記高透過層の厚さよりも厚い
ことを特徴とする位相シフトマスク。【００２１】
（構成９）
透光性基板上に、転写パターンを有する位相シフト膜を備えた位相シフトマスクであって、
前記位相シフト膜は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光を２０％以上の透過率で透過させる機能を有し、
前記位相シフト膜は、前記透光性基板側から順に配置された低透過層と高透過層とからなる１組の積層構造を２組以上有する構造を含み、
前記低透過層は、ケイ素及び窒素を含有する材料で形成されており、
前記高透過層は、ケイ素及び酸素を含有する材料で形成されており、
前記低透過層は、前記高透過層よりも窒素の含有量が多く、
前記高透過層は、前記低透過層よりも酸素の含有量が多く、
最上に設けられている前記高透過層の厚さは、最上以外に設けられている前記高透過層の厚さよりも厚く、
前記低透過層の厚さは、最上以外に設けられている前記高透過層の厚さよりも厚い
ことを特徴とする位相シフトマスク。【００２２】
（構成１０）
前記低透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料、または半金属元素及び非金属元素から選ばれる１以上の元素とケイ素と窒素とからなる材料で形成されており、
前記高透過層は、ケイ素及び酸素からなる材料、または半金属元素及び非金属元素から選ばれる１以上の元素とケイ素と酸素とからなる材料で形成されている
ことを特徴とする構成８または９に記載の位相シフトマスク。【００２３】
（構成１１）
前記低透過層は、ケイ素及び窒素からなる材料で形成されており、
前記高透過層は、ケイ素及び酸素からなる材料で形成されている
ことを特徴とする構成８または９に記載の位相シフトマスク。【００２４】
（構成１２）
前記低透過層は、前記露光光の波長における屈折率ｎが２．０以上であり、かつ前記露光光の波長における消衰係数ｋが０．２以上であり、
前記高透過層は、前記露光光の波長における屈折率ｎが２．０未満であり、かつ前記露光光の波長における消衰係数ｋが０．１以下である
ことを特徴とする構成８から１１のいずれかに記載の位相シフトマスク。【００２５】
（構成１３）
前記低透過層の厚さは、３０ｎｍ以下であることを特徴とする構成８から１２のいずれかに記載の位相シフトマスク。【００２６】
（構成１４）
前記位相シフト膜上に、遮光帯を含むパターンを有する遮光膜を備えることを特徴とする構成８から１３のいずれかに記載の位相シフトマスク。【００２７】
（構成１５）
構成７記載のマスクブランクを用いた位相シフトマスクの製造方法であって、
ドライエッチングにより前記遮光膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンを有する遮光膜をマスクとするドライエッチングにより前記位相シフト膜に転写パターンを形成する工程と、
遮光帯を含むパターンを有するレジスト膜をマスクとするドライエッチングにより前記遮光膜に遮光帯を含むパターンを形成する工程と
を備えることを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。【００２８】
（構成１６）
構成１４記載の位相シフトマスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。【００２９】
（構成１７）
構成１５記載の位相シフトマスクの製造方法により製造された位相シフトマスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のマスクブランクは、位相シフト膜がＡｒＦエキシマレーザーの露光光を２０％以上の透過率で透過させる機能を有し、位相シフト膜が透光性基板側から順に配置された低透過層と高透過層とからなる１組の積層構造を２組以上有する構造を含み、低透過層がケイ素及び窒素を含有し窒素の含有量が５０原子％以上である材料で形成されており、高透過層がケイ素及び酸素を含有し酸素の含有量が５０原子％以上である材料で形成されており、最上に設けられている高透過層の厚さが最上以外に設けられている高透過層の厚さよりも厚く、低透過層の厚さが最上以外に設けられている高透過層の厚さよりも厚いことを特徴とする。このようなマスクブランクとすることにより、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光に対する位相シフト膜の透過率を、窒化ケイ素材料からなる単層の位相シフト膜では実現が困難な２０％以上にすることができる。位相シフト膜の透過率を２０％以上にすることにより、位相シフト膜に転写パターンを形成し、その転写パターンを半導体基板上のレジスト膜に露光転写する際に、転写パターンの境界での位相シフト効果が顕著になり、転写像のコントラストを高くすることができる。【００３１】
また、本発明のマスクブランクは、位相シフト膜がＡｒＦエキシマレーザーの露光光を２０％以上の透過率で透過させる機能を有し、位相シフト膜が透光性基板側から順に配置された低透過層と高透過層とからなる１組の積層構造を２組以上有する構造を含み、低透過層がケイ素及び窒素を含有する材料で形成されており、高透過層がケイ素及び酸素を含有する材料で形成されており、低透過層が高透過層よりも窒素の含有量が多く、高透過層が低透過層よりも酸素の含有量が多く、最上に設けられている高透過層の厚さが最上以外に設けられている高透過層の厚さよりも厚く、低透過層の厚さが最上以外に設けられている高透過層の厚さよりも厚いことを特徴とする。このようなマスクブランクとすることにより、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光に対する位相シフト膜の透過率を、窒化ケイ素材料からなる単層の位相シフト膜では実現が困難な２０％以上にすることができる。位相シフト膜の透過率を２０％以上にすることにより、位相シフト膜に転写パターンを形成し、その転写パターンを半導体基板上のレジスト膜に露光転写する際に、転写パターンの境界での位相シフト効果が顕著になり、転写像のコントラストを高くすることができる。【００３２】
また、本発明の位相シフトマスクは、転写パターンを有する位相シフト膜が上記の本発明の各マスクブランクの位相シフト膜と同様の構成としていることを特徴としている。このような位相シフトマスクとすることにより、転写パターンを半導体基板上のレジスト膜に露光転写する際に、転写パターンの境界での位相シフト効果が顕著になり、転写像のコントラストを高くすることができる。このため、本発明の各位相シフトマスクは転写精度の高い位相シフトマスクとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態におけるマスクブランクの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態における転写用マスクの製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
先ず、本発明の完成に至った経緯を述べる。
本発明者らは、窒化ケイ素材料からなる単層の位相シフト膜では実現が困難な２０％以上の透過率を実現するために、窒化ケイ素系材料からなる低透過層を、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光に対して透過率の高い酸化ケイ素系材料からなる高透過層と組み合わせて位相シフト膜を構成することを試みた。
【００３５】
そこで、最初に、透光性基板側から順に配置された窒化ケイ素系材料からなる低透過層と酸化ケイ素系材料からなる高透過層とからなる２層構造の位相シフト膜について、シミュレーションによって、低透過層及び高透過層のそれぞれの最適な厚さを求めた。シミュレーションにおいて、目標とする位相差（以下、目標位相差という。）を１７７±０．５度の範囲とし、目標とする透過率（以下、目標透過率という。）を３０±２％の範囲とした。また、シミュレーションは、低透過層の屈折率ｎが２．５８、消衰係数ｋが０．３６であり、高透過層の屈折率ｎが１．５９、消衰係数ｋが０．００である条件で行った。
【００３６】
このような２層構造の位相シフト膜では、ドライエッチングによる位相シフト膜のパターニング時に、パターン側壁の段差が大きくなりやすいという問題を避けることができない。このため、透光性基板側から順に配置された窒化ケイ素系材料からなる低透過層と酸化ケイ素系材料からなる高透過層とからなる１組の積層構造を複数有する多層構造の位相シフト膜について検討した。なお、低透過層と高透過層とを逆に配置する場合、位相シフト膜にパターンを形成するときに行われるフッ素系ガスによるドライエッチングにおいて、透光性基板に接する高透過層と透光性基板との間でエッチング選択性が得られにくくなるという問題が生じることがある。
【００３７】
次に、透光性基板側から順に配置された窒化ケイ素系材料からなる低透過層と酸化ケイ素系材料からなる高透過層とからなる１組の積層構造を２組有する４層構造の位相シフト膜を形成した。この４層構造の位相シフト膜では、低透過層の厚さが各組で同じであり、また、高透過層の厚さが各組で同じであった。各組に配置された低透過層の合計厚さが、上記のシミュレーションで求められた低透過層の厚さと同等であり、また、各組に配置された高透過層の合計厚さが、上記のシミュレーションで求められた高透過層の厚さと同等であった。すなわち、上記のシミュレーションで求められた低透過層の厚さが各組に均等に配分され、また、上記のシミュレーションで求められた高透過層の厚さが各組に均等に配分されていた。また、各組に配置された低透過層の屈折率ｎは２．５８、消衰係数ｋは０．３６であり、各組に配置された高透過層の屈折率ｎは１．５９であり、消衰係数ｋは０．００であった。なお、ここで「同等」とは、差異が製造上の誤差範囲内である場合を意味する。
このような高透過層の厚さが各組に均等に配分されている位相シフト膜（以下、均等配分型の位相シフト膜という。）の光学特性を測定したところ、位相シフト膜の透過率が、シミュレーション時の目標透過率である３０±２％の範囲から大きく低下することが判明した。また、位相シフト膜の位相差が、シミュレーション時の目標屈折率である１７７±０．５度の範囲外になることが判明した。
【００３８】
本発明者は、この問題点を解消するために、各組に配置された高透過層の合計厚さが、上記のシミュレーションで求められた高透過層の厚さと同等であるという条件下で、最上に設けられている高透過層の厚さが、最上以外に設けられている高透過層（すなわち、低透過層に挟まれている高透過層）の厚さと異なる４層構造の位相シフト膜を形成した。ただし、各組に配置された低透過層の厚さは、均等配分型の位相シフト膜と同等であった。なお、ここで「同等」とは、差異が製造上の誤差範囲内である場合を意味する。
その結果、最上に設けられている高透過層の厚さが、最上以外に設けられている高透過層の厚さよりも厚く、低透過層の厚さが、最上以外に設けられている高透過層の厚さよりも厚い位相シフト膜（以下、最上層厚膜型の位相シフト膜という。）の場合、位相シフト膜の透過率を、シミュレーション時の目標透過率である３０±２％の範囲とし、位相シフト膜の位相差を、シミュレーション時の目標位相差である１７７±０．５度の範囲とすることができることが判明した。
【００３９】
次に、透光性基板側から順に配置された窒化ケイ素系材料からなる低透過層と酸化ケイ素系材料からなる高透過層とからなる１組の積層構造を４組有する８層構造の位相シフト膜を、高透過層の厚さが各組に均等に配分されている場合（均等配分型）と、最上に設けられている高透過層の厚さが最上以外に設けられている高透過層の厚さよりも厚い場合（最上層厚膜型）について形成した。
その結果、４層構造の位相シフト膜の場合と同様に、均等配分型の位相シフト膜の透過率が、シミュレーション時の目標透過率である３０±２％の範囲から大きく低下し、均等配分型の位相シフト膜の位相差が、シミュレーション時の目標位相差である１７７±０．５度の範囲外になることが判明した。また、４層構造の位相シフト膜の場合と同様に、最上層厚膜型の位相シフト膜の透過率を、シミュレーション時の目標透過率である３０±２％の範囲とし、最上層厚膜型の位相シフト膜の位相差をシミュレーション時の目標位相差である１７７±０．５度の範囲とすることができることが判明した。
【００４０】
この結果をさらに検討するために、目標透過率が３０±２％の範囲の場合と同様に、目標透過率が２２±２％の範囲、３３±２％の範囲、及び３６±２％の範囲のそれぞれの場合について、シミュレーションを行った後、４層構造の均等配分型の位相シフト膜、４層構造の最上層厚膜型の位相シフト膜、８層構造の均等配分型の位相シフト膜、及び８層構造の最上層厚膜型の位相シフト膜を形成した。
その結果、いずれの目標透過率の場合でも、４層構造及び８層構造のそれぞれの場合について、均等配分型の位相シフト膜の透過率が、シミュレーション時の目標透過率の範囲から大きく低下することが判明した。また、均等配分型の位相シフト膜の位相差については、ほとんどの目標透過率の場合において、４層構造及び８層構造のそれぞれの場合について、目標位相差である１７７±０．５度の範囲外になることが判明した。また、最上層厚膜型の位相シフト膜の透過率を、シミュレーション時の目標透過率の範囲とし、最上層厚膜型の位相シフト膜の位相差をシミュレーション時の目標位相差である１７７±０．５度の範囲とすることができることが判明した。
【００４１】
以上の結果を踏まえ、本発明者らは、透光性基板側から順に配置された低透過層と高透過層とからなる１組の積層構造を２組以上有する構造の位相シフト膜において、最上に設けられている高透過層の厚さを、最上以外に設けられている低透過層の厚さよりも厚くし、低透過層の厚さを、最上以外に設けられている高透過層の厚さよりも厚くことにより、透過率を２０％以上にすることができる場合があるという結論に至った。
【００４２】
なお、上記の均等配分型の位相シフト膜の透過率が、シミュレーション時の目標透過率の範囲から大きく低下し、位相差が、シミュレーション時の目標位相差である１７７±０．５度の範囲外になる理由は、位相シフト膜を構成する低透過層と高透過層とを各組に均等に配分したことによる多重反射の影響によると推察される。すなわち、均等配分型の位相シフト膜の方が最上層厚膜型の位相シフト膜よりも２つの低透過層に挟まれた高透過層の厚さが厚くなるが、これに起因して高透過層内を多重反射する一部の露光光と、高透過層内を多重反射せずに通過する露光光との間の位相差が大きくなり、干渉効果によって位相シフト膜を透過する露光光の減衰が大きくなることに起因するものと推察される。ただし、この推察は、出願時点における本発明者らの推測に基づくものであり、本発明の範囲を何ら制限するものではない。
【００４３】
次に、本発明の各実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るマスクブランク１００の構成を示す断面図である。
【００４４】
本発明のマスクブランク１００は、透光性基板１上に、位相シフト膜２を備えたマスクブランクであって、位相シフト膜２は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光を２０％以上の透過率で透過させる機能を有し、位相シフト膜２は、透光性基板１側から順に配置された低透過層２１と高透過層２２とからなる１組の積層構造を２組以上有する構造を含み、低透過層２１は、ケイ素及び窒素を含有し、窒素の含有量が５０原子％以上である材料で形成され、高透過層２２は、ケイ素及び酸素を含有し、酸素の含有量が５０原子％以上である材料で形成され、最上に設けられている高透過層２２の厚さは、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さよりも厚く、低透過層２１の厚さは、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さよりも厚いことを特徴とする。
【００４５】
また、本発明のマスクブランク１００は、透光性基板１上に、位相シフト膜２を備えたマスクブランクであって、位相シフト膜２は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光を２０％以上の透過率で透過させる機能を有し、位相シフト膜２は、透光性基板１側から順に配置された低透過層２１と高透過層２２とからなる１組の積層構造を２組以上有する構造を含み、低透過層２１は、ケイ素及び窒素を含有する材料で形成され、高透過層２２は、ケイ素及び酸素を含有する材料で形成され、低透過層２１は、高透過層２２よりも窒素の含有量が多く、高透過層２２は、低透過層２１よりも酸素の含有量が多く、最上に設けられている高透過層２２の厚さは、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さよりも厚く、低透過層２１の厚さは、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さよりも厚いことを特徴とする。
【００４６】
低透過層２１の厚さは、各組で同じであっても異なっていてもよい。また、低透過層２１の組成も、各組で同じであっても異なっていてもよい。また、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さは、各組で同じであっても異なっていてもよい。また、最上に設けられている高透過層２２の組成は、最上以外に設けられている高透過層２２の組成と同じであっても異なっていてもよい。また、最上以外に設けられている高透過層２２の組成は、各組で同じであっても異なっていてもよい。
【００４７】
図１に示すマスクブランク１００は、透光性基板１上に、位相シフト膜２、遮光膜３及びハードマスク膜４がこの順に積層された構造を有する。
【００４８】
透光性基板１は、合成石英ガラス、石英ガラス、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、低熱膨張ガラス（ＳｉＯ２−ＴｉＯ２ガラス等）などで形成することができる。これらの中でも、合成石英ガラスは、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光に対する透過率が高く、マスクブランクの透光性基板を形成する材料として特に好ましい。
【００４９】
位相シフト膜２は、ＡｒＦ露光光を２０％以上の透過率で透過させる機能を有する。半導体基板（ウェハ）上のレジスト膜に対する露光・現像プロセスにＮＴＤ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｔｏｎｅ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）に用いられるブライトフィールドマスク（パターン開口率が高い転写用マスク）が用いられる。ブライトフィールドの位相シフトマスクでは、位相シフト膜の透過率が従来（６％程度）よりも高い方が透光部を透過した光の０次光と１次光のバランスがよくなり、レジスト膜上でのパターン解像性が向上する。位相シフト膜を透過した露光光が０次光に干渉して光強度を減衰させる効果がより大きくなるためである。また、位相シフト膜２は、ＡｒＦ露光光に対する透過率が３６％以下であることが好ましい。透過率が３６％を超えると、位相シフト膜の全体の厚さが厚くなってしまう。
【００５０】
位相シフト膜２は、適切な位相シフト効果を得るために、透過したＡｒＦ露光光に対して、この位相シフト膜２の厚さと同じ距離だけ空気中を通過したＡｒＦ露光光との間で所定の位相差を生じさせる機能を有する。その位相差は、１５０度以上２００度以下の範囲であることが好ましい。位相シフト膜２における位相差の下限値は、１６０度以上であるとより好ましく、１７０度以上であるとさらに好ましい。一方、位相シフト膜２における位相差の上限値は、１９０度以下であるとより好ましく、１８０度以下であるとさらに好ましい。
【００５１】
本発明の位相シフト膜２は、透光性基板１側から順に配置された低透過層２１と高透過層２２とからなる１組の積層構造を２組以上有する構造を含む。図１の位相シフト膜２は、透光性基板１側から低透過層２１と高透過層２２とがこの順に積層された１組の積層構造を２組備えるものである。
【００５２】
ケイ素系膜はＡｒＦ露光光に対する屈折率ｎが非常に小さく、ＡｒＦ露光光に対する消衰係数ｋが大きい。ケイ素系膜中の窒素含有量が多くなるに従い、屈折率ｎが大きくなっていき、消衰係数ｋが小さくなっていく傾向がある。このため、位相シフト膜２に求められる透過率を確保しつつ、より薄い厚さで求められる位相差を確保するために、低透過層２１は、ケイ素及び窒素を含有し、後述の高透過層２２よりも窒素含有量が多い材料、または窒素の含有量が５０原子％以上である材料（以下、これらの材料を総称して窒化ケイ素系材料という。）で形成される。低透過層２１の窒素含有量は、５２原子％以上であると好ましい。また、低透過層２１の窒素含有量は、５７原子％以下であると好ましく、５５原子％以下であるとより好ましい。
【００５３】
例えば、低透過層２１は、ケイ素及び窒素からなる材料、またはケイ素及び窒素からなる材料に半金属元素及び非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料（すなわち、半金属元素及び非金属元素から選ばれる１以上の元素とケイ素と窒素とからなる材料）で形成される。
低透過層２１は、ＡｒＦ露光光に対する耐光性が低下する要因となり得る遷移金属を含有しない。また、低透過層２１は、遷移金属を除く金属元素も、ＡｒＦ露光光に対する耐光性が低下する要因となり得る可能性を否定できないため、含有しないことが望ましい。
低透過層２１は、ケイ素に加え、いずれの半金属元素を含有してもよい。この半金属元素の中でも、ホウ素、ゲルマニウム、アンチモン及びテルルから選ばれる１以上の元素を低透過層２１に含有させる場合、スパッタリングターゲットとして用いるケイ素の導電性を高めることが期待できるため、好ましい。
【００５４】
低透過層２１は、窒素に加え、いずれの非金属元素を含有してもよい。ここで、非金属元素とは、狭義の非金属元素（炭素、酸素、リン、硫黄、セレン、水素）、ハロゲン（フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等）及び貴ガスを含むものをいう。この非金属元素の中でも、炭素、フッ素及び水素から選ばれる１以上の元素を含有することが好ましい。低透過層２１は、酸素の含有量を１０原子％以下に抑えることが好ましく、５原子％以下とすることがより好ましく、積極的に酸素を含有しない（ＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）等による組成分析を行ったときに検出下限値以下。）ことがさらに好ましい。窒化ケイ素系材料膜に酸素を含有させると、消衰係数ｋが大きく低下する傾向があり、位相シフト膜２の全体の厚さが厚くなってしまう。また、透光性基板１は、合成石英ガラス等の酸化ケイ素を主成分とする材料で形成されていることが一般的である。低透過層２１が透光性基板１の表面に接して配置される場合、その層が酸素を含有すると、酸素を含む窒化ケイ素系材料膜の組成と透光性基板の組成との差が小さくなり、位相シフト膜２にパターンを形成するときに行われるフッ素系ガスによるドライエッチングにおいて、透光性基板１に接する低透過層２１と透光性基板１との間でエッチング選択性が得られにくくなるという問題が生じることがある。
【００５５】
低透過層２１は、貴ガスを含有してもよい。貴ガスは、反応性スパッタリングで薄膜を成膜する際に成膜室内に存在することによって成膜速度を大きくし、生産性を向上させることができる元素である。この貴ガスがプラズマ化し、ターゲットに衝突することでターゲットからターゲット構成元素が飛び出し、途中、反応性ガスを取りこみつつ、透光性基板１上に積層されて薄膜が形成される。このターゲット構成元素がターゲットから飛び出し、透光性基板に付着するまでの間に成膜室中の貴ガスがわずかに取り込まれる。この反応性スパッタリングで必要とされる貴ガスとして好ましいものとしては、アルゴン、クリプトン、キセノンが挙げられる。また、薄膜の応力を緩和するために、原子量の小さいヘリウム、ネオンを薄膜に積極的に取りこませることができる。
【００５６】
低透過層２１は、ケイ素及び窒素からなる材料で形成することが好ましい。なお、貴ガスは、薄膜に対してＲＢＳ（Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ  Ｂａｃｋ−Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）やＸＰＳのような組成分析を行っても検出することが困難な元素である。このため、前記のケイ素及び窒素からなる材料には、貴ガスを含有する材料も包含しているとみなすことができる。
【００５７】
ケイ素系膜はＡｒＦ露光光に対する屈折率ｎが非常に小さく、ＡｒＦ露光光に対する消衰係数ｋが大きい。ケイ素系膜中の酸素含有量が多くなるに従い、窒素を含有する場合ほど顕著ではないが屈折率ｎが大きくなっていく傾向がある。また、ケイ素系膜中の酸素含有量が多くなるに従い、窒素を含有する場合よりも顕著に消衰係数ｋが小さくなっていく傾向がある。このため、位相シフト膜２に求められる透過率を確保しつつ、より薄い厚さで求められる位相差を確保するために、高透過層２２は、ケイ素及び酸素を含有し、低透過層２１よりも酸素含有量が多い材料、または酸素の含有量が５０原子％以上である材料（以下、これらの材料を総称して酸化ケイ素系材料という。）で形成される。高透過層２２の酸素含有量は、５２原子％以上であると好ましい。また、高透過層２２の酸素含有量は、６７原子％以下であると好ましく、６５原子％以下であるとより好ましい。
【００５８】
例えば、高透過層２２は、ケイ素及び酸素からなる材料、またはケイ素及び酸素からなる材料に半金属元素及び非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料（すなわち、半金属元素及び非金属元素から選ばれる１以上の元素とケイ素と酸素とからなる材料）で形成される。
高透過層２２は、ＡｒＦ露光光に対する透過率が低下する要因となり、かつＡｒＦ露光光に対する耐光性が低下する要因となり得る遷移金属を含有しない。また、高透過層２２は、遷移金属を除く金属元素も、ＡｒＦ露光光に対する透過率が低下する要因となり、かつＡｒＦ露光光に対する耐光性が低下する要因となり得る可能性を否定できないため、含有しないことが望ましい。
【００５９】
高透過層２２は、ケイ素に加え、いずれの半金属元素を含有してもよい。この半金属元素の中でも、ホウ素、ゲルマニウム、アンチモン及びテルルから選ばれる１以上の元素を高透過層２２に含有させる場合、スパッタリングターゲットとして用いるケイ素の導電性を高めることが期待できるため、好ましい。
高透過層２２は、酸素に加え、いずれの非金属元素を含有してもよい。ここで、非金属元素とは、狭義の非金属元素（窒素、炭素、リン、硫黄、セレン、水素）、ハロゲン（フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等）及び貴ガスを含むものをいう。この非金属元素の中でも、炭素、フッ素及び水素から選ばれる１以上の元素を含有することが好ましい。
【００６０】
高透過層２２は、貴ガスを含有してもよい。貴ガスは、スパッタリングで薄膜を成膜する際に成膜室内に存在することによって成膜速度を大きくし、生産性を向上させることができる元素である。このスパッタリングで必要とされる貴ガスとして好ましいものとしては、アルゴン、クリプトン、キセノンが挙げられる。また、薄膜の応力を緩和するために、原子量の小さいヘリウム、ネオンを薄膜に積極的に取りこませることができる。
【００６１】
高透過層２２は、ケイ素及び酸素からなる材料で形成することが好ましい。なお、貴ガスは、薄膜に対してＲＢＳやＸＰＳのような組成分析を行っても検出することが困難な元素である。このため、前記のケイ素及び酸素からなる材料には、貴ガスを含有する材料も包含しているとみなすことができる。
【００６２】
位相シフト膜２における低透過層２１と高透過層２２とからなる積層構造の組数は、２組（合計４層）以上である。その積層構造の組数は、１０組（合計２０層）以下であると好ましく、９組（合計１８層）以下であるとより好ましく、８組（合計１６層）以下であるとさらに好ましい。１０組を超える積層構造で、所定の透過率と位相差の位相シフト膜２を設計すると、低透過層２１の厚さが薄くなり、安定して成膜することが困難になる。
【００６３】
最上に設けられている高透過層２２の厚さは、最上以外に設けられている高透過層２２（すなわち、低透過層２１に挟まれている高透過層２２）の厚さよりも厚い。また、低透過層２１の厚さは、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さよりも厚い。最上に設けられている高透過層２２の厚さが、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さ以下であったり、低透過層２１の厚さが、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さ以下であったりする場合、そのような位相シフト膜２は求められる透過率と位相差が得られなくなる。最上の高透過層２２の厚さは、５ｎｍ以上であると好ましく、７ｎｍ以上であるとより好ましい。また、最上の高透過層２２の厚さは、６０ｎｍ以下であると好ましい。
【００６４】
低透過層２１の厚さは、３０ｎｍ以下であると好ましく、２５ｎｍ以下であるとより好ましい。低透過層２１の厚さが３０ｎｍを超えると、ドライエッチングによる位相シフト膜のパターニング時に、パターン側壁に段差が生じやすくなる。また、低透過層２１の厚さは、５ｎｍ以上であると好ましく、６ｎｍ以上であるとより好ましい。低透過層２１の厚さが５ｎｍ未満であると、低透過層２１が１０層以下であることから低透過層２１の合計膜厚が薄くなる。この場合、低透過層２１で確保される位相差が小さくなるため、最上の高透過層２２の膜厚を大幅に厚くしなければ所定の位相差を確保できなくなる恐れがある。
【００６５】
最上以外に設けられている高透過層２２の厚さは、４ｎｍ以下であると好ましく、３ｎｍ以下であるとより好ましい。最上以外に設けられている高透過層２２の厚さが４ｎｍを超えると、ドライエッチングによる位相シフト膜のパターニング時に、パターン側壁に段差が生じやすくなる。また、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さは、１ｎｍ以上であると好ましく、１．５ｎｍ以上であるとより好ましい。最上以外に設けられている高透過層２２の厚さが１ｎｍ未満であると、最上以外に設けられている高透過層２２を安定して成膜することが困難になる。
【００６６】
各低透過層２１の厚さは同じでなくてもよいが、各低透過層２１間の厚さの差は小さいことが好ましい。各低透過層２１の間における厚さの差は２０％の範囲内であることが好ましく、１０％の範囲内であるとより好ましく、５％の範囲内であるとさらに好ましい。一方、最上以外に設けられている各高透過層２２の厚さは、最上の高透過層２２の厚さより薄いという条件を満たせば、同じでなくてもよいが、最上以外に設けられている各高透過層２２の間における厚さの差は小さいことが好ましい。各高透過層２２の間における厚さの差は４０％の範囲内であることが好ましく、３０％の範囲内であるとより好ましく、２０％の範囲内であるとさらに好ましい。なお、この場合、最上以外に設けられている各高透過層２２のうち、最も厚い高透過層２２よりも、最上に設けられた高透過層の厚さが厚いことが求められる。
【００６７】
低透過層２１は、ＡｒＦ露光光に対する屈折率ｎが２．０以上であると好ましく、２．２以上であるとより好ましく、２．４以上であるとさらに好ましい。低透過層２１は、ＡｒＦ露光光に対する屈折率ｎが２．７以下であると好ましく、２．６以下であるとより好ましい。また、低透過層２１は、ＡｒＦ露光光に対する消衰係数ｋが０．２以上であると好ましい。高透過層２２は、ＡｒＦ露光光に対する屈折率ｎが２．０未満であると好ましく、１．９以下であるとより好ましく、１．８以下であるとさらに好ましい。高透過層２２は、ＡｒＦ露光光に対する屈折率ｎが１．４以上であると好ましく、１．５以上であるとより好ましい。また、高透過層２２は、ＡｒＦ露光光に対する消衰係数ｋが０．１以下であると好ましい。高透過層２２は、ＡｒＦ露光光に対する消衰係数ｋが０以上であると好ましい。透光性基板側から順に配置された低透過層と高透過層とからなる１組の積層構造を２組以上有する構造で位相シフト膜２を構成した場合に、低透過層２１及び高透過層２２が、それぞれ上記の屈折率ｎと消衰係数ｋの範囲にあると、位相シフト膜２として求められる光学特性であるＡｒＦ露光光に対する所定の位相差と所定の透過率とを満たし易い。
【００６８】
薄膜の屈折率ｎ及び消衰係数ｋは、その薄膜の組成だけで決まるものではない。その薄膜の膜密度及び結晶状態なども、屈折率ｎ及び消衰係数ｋを左右する要素である。このため、スパッタリングで薄膜を成膜するときの諸条件を調整して、その薄膜が所定の屈折率ｎ及び消衰係数ｋとなるように成膜する。低透過層２１を、上記の屈折率ｎ及び消衰係数ｋの範囲にするには、反応性スパッタリングで成膜する際に、貴ガスと反応性ガスの混合ガスの比率を調整することだけに限られない。反応性スパッタリングで成膜する際における成膜室内の圧力、ターゲットに印加する電力、ターゲットと透光性基板との間の距離等の位置関係など多岐にわたる。また、これらの成膜条件は成膜装置に固有のものであり、形成される薄膜が所定の屈折率ｎ及び消衰係数ｋになるように適宜調整されるものである。
【００６９】
透光性基板１は、合成石英ガラス等の酸化ケイ素を主成分とする材料で形成されることが一般的である。また、窒化ケイ素系材料からなる低透過層２１を含む位相シフト膜２にドライエッチングでパターンを形成する際、酸化ケイ素を主成分とする材料に対してドライエッチングのエッチングレートが比較的小さいＳＦ６のようなフッ素系ガスが用いられるのが一般的である。本発明の位相シフト膜２では、透光性基板１側から低透過層２１と高透過層２２とをこの順に配置しているため、位相シフト膜にパターンを形成するときに行われるフッ素系ガスによるドライエッチングにおいて、透光性基板１に接する低透過層２１と透光性基板１との間でエッチング選択性が得られる。
【００７０】
ＥＢ欠陥修正では、黒欠陥部分に対して電子線を照射したときに、照射を受けた部分から放出されるオージェ電子、２次電子、特性Ｘ線、後方散乱電子の少なくともいずれか１つを検出し、その変化を見ることで修正の終点を検出している。例えば、電子線の照射を受けた部分から放出されるオージェ電子を検出する場合には、オージェ電子分光法（ＡＥＳ）によって、主に材料組成の変化を見ている。また、２次電子を検出する場合には、ＳＥＭ像から主に表面形状の変化を見ている。さらに、特性Ｘ線を検出する場合には、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）や波長分散Ｘ線分光法（ＷＤＸ）によって、主に材料組成の変化を見ている。後方散乱電子を検出する場合には、電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）によって、主に材料の組成や結晶状態の変化を見ている。
透光性基板１は、合成石英ガラス等の酸化ケイ素を主成分とする材料で形成されていることが一般的である。本発明の位相シフト膜２では、透光性基板側から低透過層２１と高透過層２２とをこの順に配置しているため、位相シフト膜２と透光性基板１との間での終点検出では、修正の進行に伴う窒素の検出強度の低下から酸素の検出強度の上昇への変化を見て判定することができる。
【００７１】
低透過層２１及び高透過層２２は、スパッタリングによって形成される。ＤＣスパッタリング、ＲＦスパッタリング及びイオンビームスパッタリングなどのいずれのスパッタリングも適用可能である。導電性が低いターゲット（ケイ素ターゲット、半金属元素を含有しないあるいは含有量の少ないケイ素化合物ターゲットなど）を用いる場合においては、ＲＦスパッタリングやイオンビームスパッタリングを適用することが好ましい。成膜レートを考慮すると、ＲＦスパッタリングを適用することがより好ましい。
【００７２】
マスクブランク１００を製造する方法は、ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素及び非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、窒素系ガスと貴ガスを含むスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによって、低透過層２１を形成する低透過層形成工程と、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）ターゲットまたは二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）に半金属元素及び非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、貴ガスを含むスパッタリングガス中でのスパッタリングによって、高透過層２２を形成する高透過層形成工程と、を有することが好ましい。高透過層２２は、ケイ素ターゲットまたはケイ素に半金属元素及び非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料からなるターゲットを用い、酸素ガスと貴ガスを含むスパッタリングガス中での反応性スパッタリングによっても形成することができる。
【００７３】
低透過層２１は、窒素の含有量が５０原子％以上である材料で形成される場合、低透過層形成工程で使用されるスパッタリングガスは、成膜が不安定になる傾向を有する遷移モードとなる窒素ガスの混合比率の範囲よりも多い窒素ガスの混合比率、いわゆるポイズンモード（反応モード）に選定されることができる。
【００７４】
低透過層形成工程で用いられる窒素系ガスは、窒素を含有するガスであればいずれのガスも適用可能である。上記の通り、低透過層２１は、酸素含有量を低く抑えることが好ましいため、酸素を含有しない窒素系ガスを適用することが好ましく、窒素ガス（Ｎ２ガス）を適用することがより好ましい。
低透過層形成工程及び高透過層形成工程で用いられる貴ガスは、いずれの貴ガスも適用可能である。この貴ガスとして好ましいものとしては、アルゴン、クリプトン、キセノンが挙げられる。また、薄膜の応力を緩和するために、原子量の小さいヘリウム、ネオンを薄膜に積極的に取りこませることができる。
【００７５】
マスクブランク１００において、位相シフト膜２上に遮光膜３を備えることが好ましい。一般に、位相シフトマスク２００（図２参照）では、転写パターンが形成される領域（転写パターン形成領域）の外周領域は、所定値以上の光学濃度（ＯＤ）を確保することが求められている。露光装置を用いて半導体基板上のレジスト膜に露光転写した際に外周領域を透過した露光光による影響をレジスト膜が受けないようにするためである。位相シフトマスク２００の外周領域では、光学濃度が２．０よりも大きいことが少なくとも求められている。上記の通り、位相シフト膜２は所定の透過率で露光光を透過する機能を有しており、位相シフト膜２だけでは上記の光学濃度を確保することは困難である。このため、マスクブランク１００を製造する段階で位相シフト膜２の上に、不足する光学濃度を確保するために遮光膜３を積層しておくことが望まれる。このようなマスクブランク１００の構成とすることで、位相シフト膜２を製造する途上で、位相シフト効果を使用する領域（基本的に転写パターン形成領域）の遮光膜３を除去すれば、外周領域に上記の光学濃度が確保された位相シフトマスク２００を製造することができる。なお、マスクブランク１００は、位相シフト膜２と遮光膜３の積層構造における光学濃度が２．５以上であると好ましく、２．８以上であるとより好ましい。また、遮光膜３の薄膜化のため、位相シフト膜２と遮光膜３の積層構造における光学濃度は４．０以下であることが好ましい。
【００７６】
遮光膜３は、単層構造及び２層以上の積層構造のいずれも適用可能である。また、単層構造の遮光膜３及び２層以上の積層構造の遮光膜３の各層は、膜または層の厚さ方向でほぼ同じ組成である構成であってもよく、層の厚さ方向で組成傾斜した構成であってもよい。
【００７７】
遮光膜３は、位相シフト膜２との間に別の膜を介さない場合においては、位相シフト膜２にパターンを形成する際に用いられるエッチングガスに対して十分なエッチング選択性を有する材料を適用する必要がある。この場合、遮光膜３は、クロムを含有する材料で形成することが好ましい。この遮光膜３を形成するクロムを含有する材料としては、クロム金属のほか、クロムに酸素、窒素、炭素、ホウ素及びフッ素から選ばれる１以上の元素を含有する材料が挙げられる。
【００７８】
一般に、クロム系材料は、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスでエッチングされるが、クロム金属はこのエッチングガスに対するエッチングレートがあまり高くない。塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスのエッチングガスに対するエッチングレートを高める点を考慮すると、遮光膜３を形成する材料としては、クロムに酸素、窒素、炭素、ホウ素及びフッ素から選ばれる１以上の元素を含有する材料を用いることが好ましい。また、遮光膜３を形成するクロムを含有する材料に、インジウム、モリブデン及びスズのうち１以上の元素を含有させてもよい。インジウム、モリブデン及びスズのうち１以上の元素を含有させることで、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスに対するエッチングレートをより高くすることができる。
【００７９】
一方、マスクブランク１００において、遮光膜３と位相シフト膜２との間に別の膜を介する構成とする場合においては、前記のクロムを含有する材料でその別の膜（エッチングストッパ兼エッチングマスク膜）を形成し、ケイ素を含有する材料で遮光膜３を形成する構成とすることが好ましい。クロムを含有する材料は、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスによってエッチングされるが、有機系材料で形成されるレジスト膜は、この混合ガスでエッチングされやすい。ケイ素を含有する材料は、一般にフッ素系ガスや塩素系ガスでエッチングされる。これらのエッチングガスは基本的に酸素を含有しないため、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスによってエッチングする場合よりも、有機系材料で形成されるレジスト膜の減膜量が低減できる。このため、レジスト膜の膜厚を低減することができる。
【００８０】
遮光膜３を形成するケイ素を含有する材料には、遷移金属を含有させてもよく、遷移金属以外の金属元素を含有させてもよい。これは、このマスクブランク１００から位相シフトマスク２００を作製した場合、遮光膜３で形成されるパターンは、基本的に外周領域の遮光帯を含むパターンであり、転写パターン形成領域に比べてＡｒＦ露光光が照射される積算量が少ないことや、この遮光膜３が微細パターンで残っていることは稀であり、ＡｒＦ耐光性が低くても実質的な問題は生じにくいためである。また、遮光膜３に遷移金属を含有させると、含有させない場合に比べて遮光性能が大きく向上し、遮光膜の厚さを薄くすることが可能となるためである。遮光膜３に含有させる遷移金属としては、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニッケル（Ｎｉ）、バナジウム（Ｖ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニオブ（Ｎｂ）、パラジウム（Ｐｄ）等のいずれか１つの金属またはこれらの金属の合金が挙げられる。
【００８１】
一方、遮光膜３を形成するケイ素を含有する材料として、ケイ素及び窒素からなる材料、またはケイ素及び窒素からなる材料に半金属元素及び非金属元素から選ばれる１以上の元素を含有する材料を適用してもよい。
【００８２】
上記の位相シフト膜２に積層して遮光膜３を備えるマスクブランク１００において、遮光膜３の上に遮光膜３をエッチングするときに用いられるエッチングガスに対してエッチング選択性を有する材料で形成されたハードマスク膜４をさらに積層させた構成とするとより好ましい。遮光膜３は、所定の光学濃度を確保する機能が必須であるため、その厚さを低減するには限界がある。ハードマスク膜４は、その直下の遮光膜３にパターンを形成するドライエッチングが終わるまでの間、エッチングマスクとして機能することができるだけの膜の厚さがあれば十分であり、基本的に光学的な制限を受けない。このため、ハードマスク膜４の厚さは遮光膜３の厚さに比べて大幅に薄くすることができる。そして、有機系材料のレジスト膜は、このハードマスク膜４にパターンを形成するドライエッチングが終わるまでの間、エッチングマスクとして機能するだけの膜の厚さがあれば十分であるので、従来よりも大幅にレジスト膜の厚さを薄くすることができる。
【００８３】
このハードマスク膜４は、遮光膜３がクロムを含有する材料で形成されている場合は、前記のケイ素を含有する材料で形成されることが好ましい。なお、この場合のハードマスク膜４は、有機系材料のレジスト膜との密着性が低い傾向があるため、ハードマスク膜４の表面にＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）処理を施し、表面の密着性を向上させることが好ましい。なお、この場合のハードマスク膜４は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等で形成されることがより好ましい。また、遮光膜３がクロムを含有する材料で形成されている場合におけるハードマスク膜４の材料として、前記のほか、タンタルを含有する材料も適用可能である。この場合におけるタンタルを含有する材料としては、タンタル金属のほか、タンタルに窒素、酸素、ホウ素及び炭素から選ばれる１以上の元素を含有させた材料などが挙げられる。その材料として、たとえば、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＯＮ、ＴａＢＮ、ＴａＢＯＮ、ＴａＣＮ、ＴａＣＯＮ、ＴａＢＣＮ、ＴａＢＯＣＮなどが挙げられる。一方、このハードマスク膜４は、遮光膜３がケイ素を含有する材料で形成されている場合は、上記のクロムを含有する材料で形成されることが好ましい。
【００８４】
マスクブランク１００において、透光性基板１と位相シフト膜２との間に、透光性基板１及び位相シフト膜２ともにエッチング選択性を有する材料（上記のクロムを含有する材料、たとえば、Ｃｒ、ＣｒＮ、ＣｒＣ、ＣｒＯ、ＣｒＯＮ、ＣｒＣ等）からなるエッチングストッパー膜を形成してよい。なお、このエッチングストッパー膜はアルミニウムを含有する材料で形成してもよい。
【００８５】
マスクブランク１００において、上記ハードマスク膜４の表面に接して、有機系材料のレジスト膜が１００ｎｍ以下の膜厚で形成されていることが好ましい。ＤＲＡＭ  ｈｐ３２ｎｍ世代に対応する微細パターンの場合、ハードマスク膜４に形成すべき転写パターン（位相シフトパターン）に、線幅が４０ｎｍのＳＲＡＦ（Ｓｕｂ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ａｓｓｉｓｔ  Ｆｅａｔｕｒｅ）が設けられることがある。しかし、この場合でも、レジストパターンの断面アスペクト比が１：２．５と低くすることができるので、レジスト膜の現像時、リンス時等にレジストパターンが倒壊や脱離することを抑制することができる。なお、レジスト膜は、膜厚が８０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００８６】
図２に、本発明の実施形態であるマスクブランク１００から位相シフトマスク２００を製造する工程の断面模式図を示す。
【００８７】
本発明の位相シフトマスク２００は、透光性基板１上に、転写パターンを有する位相シフト膜２（位相シフトパターン２ａ）を備えた位相シフトマスクであって、位相シフト膜２は、ＡｒＦ露光光を２０％以上の透過率で透過させる機能を有し、位相シフト膜２は、透光性基板１側から順に配置された低透過層２１と高透過層２２とからなる１組の積層構造を２組以上有する構造を含み、低透過層２１は、ケイ素及び窒素を含有し、窒素の含有量が５０原子％以上である材料で形成され、高透過層２２は、ケイ素及び酸素を含有し、酸素の含有量が５０原子％以上である材料で形成され、最上に設けられている高透過層２２の厚さは、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さよりも厚く、低透過層２１の厚さは、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さよりも厚いことを特徴とする。
【００８８】
また、本発明の位相シフトマスク２００は、透光性基板１上に、転写パターンを有する位相シフト膜２（位相シフトパターン２ａ）を備えた位相シフトマスクであって、位相シフト膜２は、ＡｒＦ露光光を２０％以上の透過率で透過させる機能を有し、位相シフト膜２は、透光性基板１側から順に配置された低透過層２１と高透過層２２とからなる１組の積層構造を２組以上有する構造を含み、低透過層２１は、ケイ素及び窒素を含有する材料で形成され、高透過層２２は、ケイ素及び酸素を含有する材料で形成され、低透過層２１は、高透過層２２よりも窒素の含有量が多く、高透過層２２は、低透過層２１よりも酸素の含有量が多く、最上に設けられている高透過層２２の厚さは、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さよりも厚く、低透過層２１の厚さは、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さよりも厚いことを特徴とする。
【００８９】
この位相シフトマスク２００は、マスクブランク１００と同様の技術的特徴を有している。位相シフトマスク２００における透光性基板１、位相シフト膜２の低透過層２１及び高透過層２２、並びに遮光膜３に関する事項については、マスクブランク１００と同様である。
【００９０】
また、本発明の位相シフトマスク２００の製造方法は、上記のマスクブランク１００を用いるものであって、ドライエッチングにより遮光膜３に転写パターンを形成する工程と、転写パターンを有する遮光膜３（遮光パターン３ａ）をマスクとするドライエッチングにより位相シフト膜２に転写パターンを形成する工程と、遮光帯を含むパターンを有するレジスト膜（レジストパターン６ｂ）をマスクとするドライエッチングにより遮光膜３（遮光パターン３ａ）に遮光帯を含むパターン（遮光パターン３ｂ）を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００９１】
このような位相シフトマスク２００は、転写パターンを半導体基板上のレジスト膜に露光転写する際に、転写パターンの境界での位相シフト効果が顕著になり、転写像のコントラストを高くすることができる。
【００９２】
このため、ＡｒＦエキシマレーザーを露光光源として用いる露光装置のマスクステージに、位相シフトマスク２００をセットし、半導体基板上のレジスト膜に位相シフトパターン２ａを露光転写する際も、半導体基板上のレジスト膜に設計仕様を十分に満たす精度でパターンを転写することができる。例えば、ＮＴＤ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｔｏｎｅ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）によって、コンタクトホールのような微細なパターンも、半導体基板上のレジスト膜に容易に転写することができる。
【００９３】
以下、図２に示す製造工程にしたがって、位相シフトマスク２００の製造方法の一例を説明する。なお、この例では、遮光膜３にはクロムを含有する材料を適用し、ハードマスク膜４にはケイ素を含有する材料を適用している。
【００９４】
まず、マスクブランク１００におけるハードマスク膜４に接して、レジスト膜をスピン塗布法によって形成する。次に、レジスト膜に対して、位相シフト膜２に形成すべき転写パターン（位相シフトパターン）である第１のパターンを露光描画し、さらに現像処理等の所定の処理を行い、位相シフトパターンを有する第１のレジストパターン５ａを形成する（図２（ａ）参照）。続いて、第１のレジストパターン５ａをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングを行い、ハードマスク膜４に第１のパターン（ハードマスクパターン４ａ）を形成する（図２（ｂ）参照）。
【００９５】
次に、第１のレジストパターン５ａを除去してから、ハードマスクパターン４ａをマスクとして、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いたドライエッチングを行い、遮光膜３に第１のパターン（遮光パターン３ａ）を形成する（図２（ｃ）参照）。続いて、遮光パターン３ａをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングを行い、位相シフト膜２に第１のパターン（位相シフトパターン２ａ）を形成し、かつ同時にハードマスクパターン４ａも除去する（図２（ｄ）参照）。
【００９６】
次に、マスクブランク１００上にレジスト膜をスピン塗布法によって形成する。次に、レジスト膜に対して、遮光膜３に形成すべき遮光帯を含むパターン（遮光パターン）である第２のパターンを露光描画し、さらに現像処理等の所定の処理を行い、遮光パターンを有する第２のレジストパターン６ｂを形成する。続いて、第２のレジストパターン６ｂをマスクとして、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いたドライエッチングを行い、遮光膜３に第２のパターン（遮光パターン３ｂ）を形成する（図２（ｅ）参照）。さらに、第２のレジストパターン６ｂを除去し、洗浄等の所定の処理を経て、位相シフトマスク２００を得る（図２（ｆ）参照）。得られた位相シフトマスク２００は、位相シフトパターン２ａのパターン側壁に段差が少ない良好なものである。
【００９７】
上記のドライエッチングで使用される塩素系ガスとしては、Ｃｌが含まれていれば特に制限はない。たとえば、塩素系ガスとして、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ２、ＣＨＣｌ３、ＣＨ２Ｃｌ２、ＣＣｌ４、ＢＣｌ３等が挙げられる。また、上記のドライエッチングで使用されるフッ素系ガスとしては、Ｆが含まれていれば特に制限はない。たとえば、フッ素系ガスとして、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６等が挙げられる。特に、Ｃを含まないフッ素系ガスは、ガラス材料の透光性基板１に対するエッチングレートが比較的低いため、透光性基板１へのダメージをより小さくすることができる。
【００９８】
さらに、本発明の半導体デバイスの製造方法は、前記の位相シフトマスク２００または前記のマスクブランク１００を用いて製造された位相シフトマスク２００を用い、半導体基板上のレジスト膜にパターンを露光転写することを特徴とする。
【００９９】
本発明の位相シフトマスク２００やマスクブランク１００は、上記の通りの効果を有するため、ＡｒＦエキシマレーザーを露光光源として用いる露光装置のマスクステージに、位相シフトマスク２００をセットし、半導体基板上のレジスト膜に位相シフトパターン２ａを露光転写する際も、半導体基板上のレジスト膜に設計仕様を十分に満たす精度でパターンを転写することができる。例えば、ＮＴＤによって、コンタクトホールのような微細なパターンも、半導体基板上のレジスト膜に容易に転写することができる。このため、このレジスト膜のパターンをマスクとして、下層膜をドライエッチングして回路パターンを形成した場合、精度不足に起因する配線短絡や断線のない高精度の回路パターンを形成することができる。
【実施例】
【０１００】
以下、実施例により、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。
（シミュレーション）
先ず、透光性基板側から順に配置された窒化ケイ素系材料からなる低透過層と酸化ケイ素系材料からなる高透過層とからなる２層構造の位相シフト膜について、シミュレーションによって、低透過層及び高透過層のそれぞれの最適な厚さを求めた。シミュレーションにおいて、目標位相差を１７７±０．５度の範囲とした。また、シミュレーションにおいて、目標透過率を２２±２％、３０±２％、及び３６±２％のそれぞれの範囲とした。また、シミュレーションは、低透過層の屈折率ｎが２．５８、消衰係数ｋが０．３６であり、高透過層の屈折率ｎが１．５９、消衰係数ｋが０．００である条件で行った。また、シミュレーションは、ＡｒＦ露光光が位相シフト膜に垂直入射する条件で行った。【０１０１】
目標透過率を２２±２％の範囲としてシミュレーションを行ったとき、実際のシミュレーションでの透過率は２１．８％であり、位相差は１７７．０度であった。シミュレーションで求められた低透過層の厚さは５８．５ｎｍであり、高透過層の厚さは１１．０ｎｍであった。
目標透過率を３０±２％の範囲としてシミュレーションを行ったとき、実際のシミュレーションでの透過率は２９．１％であり、位相差は１７７．１度であった。シミュレーションで求められた低透過層の厚さは５２．０ｎｍであり、高透過層の厚さは２５．５ｎｍであった。
目標透過率を３６±２％の範囲としてシミュレーションを行ったとき、実際のシミュレーションでの透過率は３６．０％であり、位相差は１７６．９度であった。シミュレーションで求められた低透過層の厚さは３８．０ｎｍであり、高透過層の厚さは６１．０ｎｍであった。【０１０２】
（実施例１）
実施例１は、位相シフト膜２が低透過層２１と高透過層２２とからなる積層構造を２組有する構造であり、目標透過率が２２±２％である場合について説明する。【０１０３】
［マスクブランクの製造］
主表面の寸法が約１５２ｍｍ×約１５２ｍｍで、厚さが約６．２５ｍｍの合成石英ガラスからなる透光性基板１を準備した。この透光性基板１は、端面及び主表面が所定の表面粗さに研磨され、その後、所定の洗浄処理及び乾燥処理を施されたものであった。【０１０４】
次に、枚葉式ＲＦスパッタ装置内に透光性基板１を設置し、ケイ素（Ｓｉ）ターゲットを用い、クリプトン（Ｋｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）及び窒素（Ｎ２）の混合ガス（流量比  Ｋｒ：Ｈｅ：Ｎ２＝１：１０：３、圧力＝０．０９Ｐａ）をスパッタリングガスとし、ＲＦ電源の電力を２．８ｋＷとし、反応性スパッタリング（ＲＦスパッタリング）により、透光性基板１上に、ケイ素及び窒素からなる低透過層２１（Ｓｉ：Ｎ＝４４原子％：５６原子％）を２９．３ｎｍの厚さで形成した。別の透光性基板の主表面に対して、同条件で低透過層２１のみを形成し、分光エリプソメーター（Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ社製  Ｍ−２０００Ｄ）を用いてこの低透過層２１の光学特性を測定したところ、波長１９３ｎｍにおける屈折率ｎが２．５８、消衰係数ｋが０．３６であった。成膜後の低透過層２１の厚さは、例えば、Ｘ線反射率法（ＸＲＲ）を用いた測定装置（例えば、ＧＸＲ−３００  リガク社製）で確認することができる。その他の膜厚も同様に確認することができる。【０１０５】
なお、この低透過層２１を成膜する際に用いた条件は、その使用した枚葉式ＲＦスパッタ装置で事前に、スパッタリングガスにおけるＫｒガス、Ｈｅガス及びＮ２ガスの混合ガス中のＮ２ガスの流量比と、成膜速度との関係を検証し、ポイズンモード（反応モード）の領域で安定的に成膜できる流量比等の成膜条件を選定している。また、低透過層２１の組成は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）による測定によって得られた結果である。以下、他の膜に関しても同様である。【０１０６】
次に、枚葉式ＲＦスパッタ装置内に、低透過層２１が積層された透光性基板１を設置し、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）ガス（圧力＝０．０３Ｐａ）をスパッタリングガスとし、ＲＦ電源の電力を１．５ｋＷとし、ＲＦスパッタリングにより低透過層２１上に、ケイ素及び酸素からなる高透過層２２（Ｓｉ：Ｏ＝３４原子％：６６原子％）を１．５ｎｍの厚さで形成した。別の透光性基板の主表面に対して、同条件で高透過層２２のみを形成し、分光エリプソメーター（Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ社製  Ｍ−２０００Ｄ）を用いてこの高透過層２２の光学特性を測定したところ、波長１９３ｎｍにおける屈折率ｎが１．５９、消衰係数ｋが０．００であった。【０１０７】
次に、枚葉式ＲＦスパッタ装置内に、低透過層２１と高透過層２２とがこの順に積層された透光性基板１を設置し、上記低透過層２１の成膜と同条件で、高透過層２２上に低透過層２１を２９．３ｎｍの厚さで形成した。成膜した低透過層２１の組成と光学特性は、上記の低透過層２１と同様である。【０１０８】
次に、枚葉式ＲＦスパッタ装置内に、低透過層２１と高透過層２２と低透過層２１とがこの順に積層された透光性基板１を設置し、上記高透過層２２の成膜と同条件で、低透過層２１上に高透過層２２を９．５ｎｍの厚さで形成した。成膜した高透過層２２の組成と光学特性は、上記の高透過層２２と同様である。【０１０９】
以上の手順により、透光性基板１上に、低透過層２１と高透過層２２がこの順に積層された１組の積層構造を２組備え、最上に設けられている高透過層２２の厚さが、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さよりも厚く、低透過層２１の厚さが、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さよりも厚い位相シフト膜２を、合計膜厚６９．６ｎｍで形成した。【０１１０】
次に、この位相シフト膜２が形成された透光性基板１に対し、大気中において加熱温度５００℃、処理時間１時間の条件で加熱処理を行った。加熱処理後の位相シフト膜２に対し、位相シフト量測定装置（レーザーテック社製  ＭＰＭ−１９３）でＡｒＦエキシマレーザーの光の波長（約１９３ｎｍ）における透過率及び位相差を測定したところ、透過率は２１．０％、位相差は１７６．８度であった。【０１１１】
次に、枚葉式ＤＣスパッタ装置内に加熱処理後の位相シフト膜２が形成された透光性基板１を設置し、クロム（Ｃｒ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、及びヘリウム（Ｈｅ）の混合ガスをスパッタリングガスとし、ＤＣ電源の電力を１．８ｋＷとし、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、位相シフト膜２の表面に接して、ＣｒＯＣからなる遮光膜３（Ｃｒ：７１原子％、Ｏ：１５原子％、Ｃ：１４原子％）を５６ｎｍの厚さで形成した。【０１１２】
この位相シフト膜２及び遮光膜３が積層された透光性基板１に対し、分光光度計（アジレントテクノロジー社製  Ｃａｒｙ４０００）を用い、位相シフト膜２と遮光膜３の積層構造のＡｒＦエキシマレーザーの光の波長（約１９３ｎｍ）における光学濃度を測定したところ、３．０以上であることが確認できた。【０１１３】
さらに、枚葉式ＲＦスパッタ装置内に、位相シフト膜２及び遮光膜３が積層された透光性基板１を設置し、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）ガス（圧力＝０．０３Ｐａ）をスパッタリングガスとし、ＲＦ電源の電力を１．５ｋＷとし、ＲＦスパッタリングにより遮光膜３上に、ケイ素及び酸素からなるハードマスク膜４を５ｎｍの厚さで形成した。【０１１４】
以上の手順により、透光性基板１上に、４層構造の位相シフト膜２、遮光膜３及びハードマスク膜４が積層された構造を備える実施例１のマスクブランク１００を製造した。【０１１５】
［位相シフトマスクの製造］
次に、この実施例１のマスクブランク１００を用い、以下の手順で実施例１の位相シフトマスク２００を作製した。【０１１６】
最初に、ハードマスク膜４の表面にＨＭＤＳ処理を施した。続いて、スピン塗布法によって、ハードマスク膜４の表面に接して、電子線描画用化学増幅型レジストからなるレジスト膜を膜厚８０ｎｍで形成した。次に、このレジスト膜に対して、位相シフト膜２に形成すべき位相シフトパターンである第１のパターンを電子線描画し、所定の現像処理及び洗浄処理を行い、第１のパターンを有する第１のレジストパターン５ａを形成した（図２（ａ）参照）。【０１１７】
次に、第１のレジストパターン５ａをマスクとし、ＣＦ４ガスを用いたドライエッチングを行い、ハードマスク膜４に第１のパターン（ハードマスクパターン４ａ）を形成した（図２（ｂ）参照）。【０１１８】
次に、第１のレジストパターン５ａを除去した。続いて、ハードマスクパターン４ａをマスクとし、塩素と酸素との混合ガス（ガス流量比  Ｃｌ２：Ｏ２＝１３：１）を用いたドライエッチングを行い、遮光膜３に第１のパターン（遮光パターン３ａ）を形成した（図２（ｃ）参照）。【０１１９】
次に、遮光パターン３ａをマスクとし、フッ素系ガス（ＳＦ６とＨｅの混合ガス）を用いたドライエッチングを行い、位相シフト膜２に第１のパターン（位相シフトパターン２ａ）を形成し、かつ同時にハードマスクパターン４ａを除去した（図２（ｄ）参照）。【０１２０】
次に、遮光パターン３ａ上に、スピン塗布法によって、電子線描画用化学増幅型レジストからなるレジスト膜を膜厚１５０ｎｍで形成した。次に、レジスト膜に対して、遮光膜３に形成すべき遮光帯を含むパターン（遮光パターン）である第２のパターンを露光描画し、さらに現像処理等の所定の処理を行い、遮光パターンを有する第２のレジストパターン６ｂを形成した。続いて、第２のレジストパターン６ｂをマスクとして、塩素と酸素との混合ガス（ガス流量比  Ｃｌ２：Ｏ２＝４：１）を用いたドライエッチングを行い、遮光膜３に第２のパターン（遮光パターン３ｂ）を形成した（図２（ｅ）参照）。さらに、第２のレジストパターン６ｂを除去し、洗浄等の所定の処理を経て、位相シフトマスク２００を得た（図２（ｆ）参照）。得られた位相シフトマスク２００は、位相シフトパターン２ａのパターン側壁に段差が少ない良好なものであった。【０１２１】
実施例１の位相シフトマスク２００に対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒｌ  Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体基板上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。【０１２２】
このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、設計仕様を十分に満たしていた。この結果から、実施例１の位相シフトマスク２００を露光装置のマスクステージにセットし、半導体基板上のレジスト膜に露光転写した場合でも、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンは高精度で形成できるといえる。【０１２３】
（比較例１）
比較例１は、位相シフト膜が低透過層と高透過層とからなる積層構造を２組有する構造であり、目標透過率が２２±２％である場合について説明する。
［マスクブランクの製造］
比較例１のマスクブランクは、位相シフト膜を変更した以外は、実施例１のマスクブランク１００と同様の手順で製造された。具体的には、比較例１の位相シフト膜では、低透過層の厚さを２９．３ｎｍに、最上に設けられている高透過層の厚さと最上以外に設けられている高透過層の厚さを共に５．５ｎｍにした。すなわち、透光性基板上に、低透過層と高透過層とがこの順に積層された１組の積層構造を２組備え、低透過層の厚さが各組で同じであり、高透過層の厚さも各組で同じである位相シフト膜を、合計膜厚６９．６ｎｍで形成した。【０１２４】
この比較例１の場合においても、実施例１の場合と同様に、位相シフト膜が形成された透光性基板に対し加熱処理を行った。加熱処理後の位相シフト膜に対し、実施例１の場合と同様に、ＡｒＦエキシマレーザーの光の波長（約１９３ｎｍ）における透過率及び位相差を測定したところ、透過率は１９．０％、位相差は１７６．５度であった。比較例１の位相シフト膜の透過率は目標透過率の範囲から大きく低下した。【０１２５】
以上の手順により、透光性基板上に、４層構造の位相シフト膜、遮光膜及びハードマスク膜が積層された構造を備える比較例１のマスクブランクを製造した。【０１２６】
［位相シフトマスクの製造］
次に、この比較例１のマスクブランクを用い、実施例１と同様の手順で、比較例１の位相シフトマスクを製造した。【０１２７】
比較例１の位相シフトマスクに対し、実施例１の場合と同様に、波長１９３ｎｍの露光光で半導体基板上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。【０１２８】
このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、比較例１の位相シフト膜の透過率は目標透過率の範囲から大きく低下したため、微細なパターンの箇所について、実施例１と比較にして転写像のコントラストが不十分な場合が見られた。この結果から、比較例１の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージにセットし、半導体基板上のレジスト膜に露光転写した場合、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンには、回路パターンの断線や短絡が発生する恐れがあることが予想される。【０１２９】
（実施例２）
実施例２は、位相シフト膜２が低透過層２１と高透過層２２とからなる積層構造を２組有する構造であり、目標透過率が３０±２％である場合について説明する。【０１３０】
［マスクブランクの製造］
実施例２のマスクブランク１００は、位相シフト膜２と遮光膜３を変更した以外は、実施例１のマスクブランク１００と同様の手順で製造された。具体的には、実施例２の位相シフト膜２では、低透過層２１の厚さを２６．０ｎｍに、最上に設けられている高透過層２２の厚さを２４．０ｎｍに、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さを１．５ｎｍにした。すなわち、透光性基板１上に、低透過層２１と高透過層２２がこの順に積層された１組の積層構造を２組備え、最上に設けられている高透過層２２の厚さが、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さよりも厚く、低透過層２１の厚さが、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さよりも厚い位相シフト膜２を、合計膜厚７７．５ｎｍで形成した。【０１３１】
この実施例２の場合においても、実施例１の場合と同様に、位相シフト膜２が形成された透光性基板１に対し加熱処理を行った。加熱処理後の位相シフト膜２に対し、実施例１の場合と同様に、ＡｒＦエキシマレーザーの光の波長（約１９３ｎｍ）における透過率及び位相差を測定したところ、透過率は２８．１％、位相差は１７６．５度であった。【０１３２】
また、この実施例２では、遮光膜３の厚さを５８ｎｍに変更した。この実施例２の位相シフト膜２及び遮光膜３が積層された透光性基板１に対し、分光光度計（アジレントテクノロジー社製  Ｃａｒｙ４０００）を用い、位相シフト膜２と遮光膜３の積層構造のＡｒＦエキシマレーザーの光の波長（約１９３ｎｍ）における光学濃度を測定したところ、３．０以上であることが確認できた。【０１３３】
以上の手順により、透光性基板１上に、４層構造の位相シフト膜２、遮光膜３及びハードマスク膜４が積層された構造を備える実施例２のマスクブランク１００を製造した。【０１３４】
［位相シフトマスクの製造］
次に、この実施例２のマスクブランク１００を用い、実施例１と同様の手順で、実施例２の位相シフトマスク２００を製造した。【０１３５】
実施例２の位相シフトマスク２００に対し、実施例１の場合と同様に、波長１９３ｎｍの露光光で半導体基板上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。【０１３６】
このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、設計仕様を十分に満たしていた。この結果から、実施例２の位相シフトマスク２００を露光装置のマスクステージにセットし、半導体基板上のレジスト膜に露光転写した場合でも、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンは高精度で形成できるといえる。【０１３７】
（比較例２）
比較例２は、位相シフト膜が低透過層と高透過層とからなる積層構造を２組有する構造であり、目標透過率が３０±２％である場合について説明する。
［マスクブランクの製造］
比較例２のマスクブランクは、位相シフト膜を変更した以外は、実施例２のマスクブランク１００と同様の手順で製造された。具体的には、比較例２の位相シフト膜では、低透過層の厚さを２６．０ｎｍに、最上に設けられている高透過層の厚さと最上以外に設けられている高透過層の厚さを共に１２．８ｎｍにした。すなわち、透光性基板上に、低透過層と高透過層がこの順に積層された１組の積層構造を２組備え、低透過層の厚さが各組で同じであり、高透過層の厚さも各組で同じである位相シフト膜を、合計膜厚７７．６ｎｍで形成した。【０１３８】
この比較例２の場合においても、実施例１の場合と同様に、位相シフト膜が形成された透光性基板に対し加熱処理を行った。加熱処理後の位相シフト膜に対し、実施例１の場合と同様に、ＡｒＦエキシマレーザーの光の波長（約１９３ｎｍ）における透過率及び位相差を測定したところ、透過率は２０．７％、位相差は１６９．７度であった。比較例２の位相シフト膜の透過率は目標透過率の範囲から大きく低下し、位相差も目標位相差の範囲から大きく外れた。【０１３９】
以上の手順により、透光性基板上に、４層構造の位相シフト膜、遮光膜及びハードマスク膜が積層された構造を備える比較例２のマスクブランクを製造した。【０１４０】
［位相シフトマスクの製造］
次に、この比較例２のマスクブランクを用い、実施例１と同様の手順で、比較例２の位相シフトマスクを製造した。【０１４１】
比較例２の位相シフトマスクに対し、実施例１の場合と同様に、波長１９３ｎｍの露光光で半導体基板上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。【０１４２】
このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、比較例２の位相シフト膜の透過率は目標透過率の範囲から大きく低下し、位相差も目標位相差の範囲から大きく外れたため、微細なパターンの箇所について、実施例２と比較にして転写像のコントラストが不十分な場合が見られた。この結果から、比較例２の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージにセットし、半導体基板上のレジスト膜に露光転写した場合、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンには、回路パターンの断線や短絡が発生する恐れがあることが予想される。【０１４３】
（実施例３）
実施例３は、位相シフト膜２が低透過層２１と高透過層２２とからなる積層構造を４組有する構造であり、目標透過率が３０±２％である場合について説明する。【０１４４】
［マスクブランクの製造］
実施例３のマスクブランク１００は、位相シフト膜２を変更した以外は、実施例２のマスクブランク１００と同様の手順で製造された。具体的には、実施例３の位相シフト膜２では、低透過層２１と高透過層２２とからなる積層構造を４組にし、低透過層２１の厚さを１３．０ｎｍに、最上に設けられている高透過層２２の厚さを２２．５ｎｍに、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さを１．０ｎｍにした。すなわち、透光性基板１上に、低透過層２１と高透過層２２がこの順に積層された１組の積層構造を４組備え、最上に設けられている高透過層２２の厚さが、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さよりも厚く、低透過層２１の厚さが、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さよりも厚い位相シフト膜２を、合計膜厚７７．５ｎｍで形成した。【０１４５】
この実施例３の場合においても、実施例１の場合と同様に、位相シフト膜２が形成された透光性基板１に対し加熱処理を行った。加熱処理後の位相シフト膜２に対し、実施例１の場合と同様に、ＡｒＦエキシマレーザーの光の波長（約１９３ｎｍ）における透過率及び位相差を測定したところ、透過率は２８．０％、位相差は１７７．０度であった。【０１４６】
以上の手順により、透光性基板１上に、８層構造の位相シフト膜２、遮光膜３及びハードマスク膜４が積層された構造を備える実施例３のマスクブランク１００を製造した。【０１４７】
［位相シフトマスクの製造］
次に、この実施例３のマスクブランク１００を用い、実施例１と同様の手順で、実施例３の位相シフトマスク２００を製造した。【０１４８】
実施例３の位相シフトマスク２００に対し、実施例１の場合と同様に、波長１９３ｎｍの露光光で半導体基板上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。【０１４９】
このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、設計仕様を十分に満たしていた。この結果から、実施例３の位相シフトマスク２００を露光装置のマスクステージにセットし、半導体基板上のレジスト膜に露光転写した場合でも、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンは高精度で形成できるといえる。【０１５０】
（比較例３）
比較例３は、位相シフト膜が低透過層と高透過層とからなる積層構造を４組有する構造であり、目標透過率が３０±２％である場合について説明する。
［マスクブランクの製造］
比較例３のマスクブランクは、位相シフト膜を変更した以外は、実施例２のマスクブランク１００と同様の手順で製造された。具体的には、比較例３の位相シフト膜では、低透過層と高透過層とからなる積層構造を４組にし、低透過層の厚さを１３．０ｎｍに、最上に設けられている高透過層の厚さと最上以外に設けられている高透過層の厚さを共に６．４ｎｍにした。すなわち、透光性基板上に、低透過層と高透過層がこの順に積層された１組の積層構造を４組備え、低透過層の厚さが各組で同じであり、高透過層の厚さも各組で同じである位相シフト膜を、合計膜厚７７．６ｎｍで形成した。【０１５１】
この比較例３の場合においても、実施例１の場合と同様に、位相シフト膜が形成された透光性基板に対し加熱処理を行った。加熱処理後の位相シフト膜に対し、実施例１の場合と同様に、ＡｒＦエキシマレーザーの光の波長（約１９３ｎｍ）における透過率及び位相差を測定したところ、透過率は２２．０％、位相差は１８３．６度であった。比較例３の位相シフト膜の透過率は目標透過率の範囲から大きく低下し、位相差も目標位相差の範囲から大きく外れた。【０１５２】
以上の手順により、透光性基板上に、８層構造の位相シフト膜、遮光膜及びハードマスク膜が積層された構造を備える比較例３のマスクブランクを製造した。【０１５３】
［位相シフトマスクの製造］
次に、この比較例３のマスクブランクを用い、実施例１と同様の手順で、比較例３の位相シフトマスクを製造した。【０１５４】
比較例３の位相シフトマスクに対し、実施例１の場合と同様に、波長１９３ｎｍの露光光で半導体基板上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。【０１５５】
このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、比較例３の位相シフト膜の透過率は目標透過率の範囲から大きく低下し、位相差も目標位相差の範囲から大きく外れたため、微細なパターンの箇所について、実施例３と比較にして転写像のコントラストが不十分な場合が見られた。この結果から、比較例３の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージにセットし、半導体基板上のレジスト膜に露光転写した場合、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンには、回路パターンの断線や短絡が発生する恐れがあることが予想される。【０１５６】
（実施例４）
実施例４は、位相シフト膜２が低透過層２１と高透過層２２とからなる積層構造を２組有する構造であり、目標透過率が３６±２％である場合について説明する。【０１５７】
［マスクブランクの製造］
実施例４のマスクブランク１００は、位相シフト膜２と遮光膜３を変更した以外は、実施例１のマスクブランク１００と同様の手順で製造された。具体的には、実施例４の位相シフト膜２では、低透過層２１の厚さを１９．０ｎｍに、最上に設けられている高透過層２２の厚さを５９．０ｎｍに、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さを１．０ｎｍにした。すなわち、透光性基板１上に、低透過層２１と高透過層２２がこの順に積層された１組の積層構造を２組備え、最上に設けられている高透過層２２の厚さが、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さよりも厚く、低透過層２１の厚さが、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さよりも厚い位相シフト膜２を、合計膜厚９８．０ｎｍで形成した。【０１５８】
この実施例４の場合においても、実施例１の場合と同様に、位相シフト膜２が形成された透光性基板１に対し加熱処理を行った。加熱処理後の位相シフト膜２に対し、実施例１の場合と同様に、ＡｒＦエキシマレーザーの光の波長（約１９３ｎｍ）における透過率及び位相差を測定したところ、透過率は３５．０％、位相差が１７７．４度であった。【０１５９】
また、この実施例４では、遮光膜３の厚さを６０ｎｍに変更した。この実施例４の位相シフト膜２及び遮光膜３が積層された透光性基板１に対し、分光光度計（アジレントテクノロジー社製  Ｃａｒｙ４０００）を用い、位相シフト膜２と遮光膜３の積層構造のＡｒＦエキシマレーザーの光の波長（約１９３ｎｍ）における光学濃度を測定したところ、３．０以上であることが確認できた。【０１６０】
以上の手順により、透光性基板１上に、４層構造の位相シフト膜２、遮光膜３及びハードマスク膜４が積層された構造を備える実施例４のマスクブランク１００を製造した。【０１６１】
［位相シフトマスクの製造］
次に、この実施例４のマスクブランク１００を用い、実施例１と同様の手順で、実施例４の位相シフトマスク２００を製造した。【０１６２】
実施例４の位相シフトマスク２００に対し、実施例１の場合と同様に、波長１９３ｎｍの露光光で半導体基板上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。【０１６３】
このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、設計仕様を十分に満たしていた。この結果から、実施例４の位相シフトマスク２００を露光装置のマスクステージにセットし、半導体基板上のレジスト膜に露光転写した場合でも、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンは高精度で形成できるといえる。【０１６４】
（比較例４）
比較例４は、位相シフト膜が低透過層と高透過層とからなる積層構造を２組有する構造であり、目標透過率が３６±２％である場合について説明する。
［マスクブランクの製造］
比較例４のマスクブランクは、位相シフト膜を変更した以外は、実施例４のマスクブランク１００と同様の手順で製造された。具体的には、比較例４の位相シフト膜では、低透過層の厚さを１９．０ｎｍに、最上に設けられている高透過層の厚さと最上以外に設けられている高透過層の厚さを共に３０．５ｎｍにした。すなわち、透光性基板上に、低透過層と高透過層がこの順に積層された１組の積層構造を２組備え、低透過層の厚さが各組で同じであり、高透過層の厚さも各組で同じである位相シフト膜を、合計膜厚９９．０ｎｍで形成した。【０１６５】
この比較例４の場合においても、実施例１の場合と同様に、位相シフト膜が形成された透光性基板に対し加熱処理を行った。加熱処理後の位相シフト膜に対し、実施例１の場合と同様に、ＡｒＦエキシマレーザーの光の波長（約１９３ｎｍ）における透過率及び位相差を測定したところ、透過率は２８．９％、位相差が１７０．０度であった。比較例４の位相シフト膜の透過率は目標透過率の範囲から大きく低下し、位相差も目標位相差の範囲から大きく外れた。【０１６６】
以上の手順により、透光性基板上に、４層構造の位相シフト膜、遮光膜及びハードマスク膜が積層された構造を備える比較例４のマスクブランクを製造した。【０１６７】
［位相シフトマスクの製造］
次に、この比較例４のマスクブランクを用い、実施例１と同様の手順で、比較例４の位相シフトマスクを製造した。【０１６８】
比較例４の位相シフトマスクに対し、実施例１の場合と同様に、波長１９３ｎｍの露光光で半導体基板上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。【０１６９】
このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、比較例４の位相シフト膜の透過率は目標透過率の範囲から大きく低下し、位相差も目標位相差の範囲から大きく外れたため、微細なパターンの箇所について、実施例４と比較して転写像のコントラストが不十分な場合が見られた。この結果から、比較例４の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージにセットし、半導体基板上のレジスト膜に露光転写した場合、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンには、回路パターンの断線や短絡が発生する恐れがあることが予想される。【０１７０】
（実施例５）
実施例５は、位相シフト膜２が低透過層２１と高透過層２２とからなる積層構造を４組有する構造であり、目標透過率が３６±２％である場合について説明する。【０１７１】
［マスクブランクの製造］
実施例５のマスクブランク１００は、位相シフト膜２を変更した以外は、実施例４のマスクブランク１００と同様の手順で製造された。具体的には、実施例５の位相シフト膜２では、低透過層２１と高透過層２２とからなる積層構造を４組にし、低透過層２１の厚さを９．４ｎｍに、最上に設けられている高透過層２２の厚さを５７．０ｎｍに、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さを１．０ｎｍにした。すなわち、透光性基板１上に、低透過層２１と高透過層２２がこの順に積層された１組の積層構造を２組備え、最上に設けられている高透過層２２の厚さが、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さよりも厚く、低透過層２１の厚さが、最上以外に設けられている高透過層２２の厚さよりも厚い位相シフト膜２を、合計膜厚９７．６ｎｍで形成した。【０１７２】
この実施例４の場合においても、実施例１の場合と同様に、位相シフト膜２が形成された透光性基板１に対し加熱処理を行った。加熱処理後の位相シフト膜２に対し、実施例１の場合と同様に、ＡｒＦエキシマレーザーの光の波長（約１９３ｎｍ）における透過率及び位相差を測定したところ、透過率は３５．２％、位相差は１７７．３度であった。【０１７３】
以上の手順により、透光性基板１上に、８層構造の位相シフト膜２、遮光膜３及びハードマスク膜４が積層された構造を備える実施例５のマスクブランク１００を製造した。【０１７４】
［位相シフトマスクの製造］
次に、この実施例５のマスクブランク１００を用い、実施例１と同様の手順で、実施例５の位相シフトマスク２００を製造した。【０１７５】
実施例５の位相シフトマスク２００に対し、実施例１の場合と同様に、波長１９３ｎｍの露光光で半導体基板上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。【０１７６】
このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、設計仕様を十分に満たしていた。この結果から、実施例５の位相シフトマスク２００を露光装置のマスクステージにセットし、半導体基板上のレジスト膜に露光転写した場合でも、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンは高精度で形成できるといえる。【０１７７】
（比較例５）
比較例５は、位相シフト膜が低透過層と高透過層とからなる積層構造を４組有する構造であり、目標透過率が３６±２％である場合について説明する。
［マスクブランクの製造］
比較例５のマスクブランクは、位相シフト膜を変更した以外は、実施例４のマスクブランク１００と同様の手順で製造された。具体的には、比較例５の位相シフト膜では、低透過層と高透過層とからなる積層構造を４組にし、低透過層の厚さを９．５ｎｍに、最上に設けられている高透過層の厚さと最上以外に設けられている高透過層の厚さを共に１５．２ｎｍにした。すなわち、透光性基板上に、低透過層と高透過層がこの順に積層された１組の積層構造を４組備え、低透過層の厚さが各組で同じであり、高透過層の厚さも各組で同じである位相シフト膜を、合計膜厚９８．８ｎｍで形成した。【０１７８】
この比較例５の場合においても、実施例１の場合と同様に、位相シフト膜が形成された透光性基板に対し加熱処理を行った。加熱処理後の位相シフト膜に対し、実施例１の場合と同様に、ＡｒＦエキシマレーザーの光の波長（約１９３ｎｍ）における透過率及び位相差を測定したところ、透過率は２７．１％、位相差は１８８．２度であった。比較例５の位相シフト膜の透過率は目標透過率の範囲から大きく低下し、位相差も目標位相差の範囲から大きく外れた。【０１７９】
以上の手順により、透光性基板上に、８層構造の位相シフト膜、遮光膜及びハードマスク膜が積層された構造を備える比較例５のマスクブランクを製造した。【０１８０】
［位相シフトマスクの製造］
次に、この比較例５のマスクブランクを用い、実施例１と同様の手順で、比較例５の位相シフトマスクを製造した。【０１８１】
比較例５の位相シフトマスクに対し、実施例１の場合と同様に、波長１９３ｎｍの露光光で半導体基板上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。【０１８２】
このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、比較例５の位相シフト膜の透過率は目標透過率の範囲から大きく低下し、位相差も目標位相差の範囲から大きく外れたため、微細なパターンの箇所について、実施例５と比較して転写像のコントラストが不十分な場合が見られた。この結果から、比較例５の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージにセットし、半導体基板上のレジスト膜に露光転写した場合、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンには、回路パターンの断線や短絡が発生する恐れがあることが予想される。
【符号の説明】
【０１８３】
１  透光性基板
２  位相シフト膜
２ａ  位相シフトパターン
２１  低透過層
２２  高透過層
３  遮光膜
３ａ，３ｂ  遮光パターン
４  ハードマスク膜
４ａ  ハードマスクパターン
５ａ  第１のレジストパターン
６ｂ  第２のレジストパターン
１００  マスクブランク
２００  位相シフトマスク
【図１】
2018037864.tif 000003
【図２】
2018037864.tif 000004
【国際調査報告】
2018037864.tif 000005
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2018037864.tif 000007
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