【手続補正書】
【提出日】令和2年4月9日(2020.4.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板上に、転写パターンを形成するための遮光膜を備えたマスクブランクであって、
前記遮光膜は、ケイ素と窒素とからなる材料、または半金属元素および非金属元素から選ばれる１以上の元素とケイ素と窒素とからなる材料で形成され、
前記遮光膜の前記透光性基板との界面の近傍領域と前記遮光膜の前記透光性基板とは反対側の表層領域を除いた内部領域におけるＳｉ３Ｎ４結合の存在数を、Ｓｉ３Ｎ４結合、ＳｉａＮｂ結合（ただし、ｂ／［ａ＋ｂ］＜４／７）およびＳｉ−Ｓｉ結合の合計存在数で除した比率が０．０４以下であり、
前記遮光膜の前記内部領域におけるＳｉａＮｂ結合の存在数を、Ｓｉ３Ｎ４結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ−Ｓｉ結合の合計存在数で除した比率が０．１以上である
ことを特徴とするマスクブランク。
【請求項２】
前記遮光膜の前記表層領域を除いた領域は、酸素含有量が１０原子％以下であることを特徴とする請求項１記載のマスクブランク。
【請求項３】
前記遮光膜の前記内部領域は、ケイ素および窒素の合計含有量が９７原子％以上であることを特とする請求項１記載のマスクブランク。
【請求項４】
前記表層領域は、前記遮光膜における前記透光性基板とは反対側の表面から前記透光性基板側に向かって５ｎｍの深さまでの範囲にわたる領域であることを特徴とする請求項１からの３のいずれかに記載のマスクブランク。
【請求項５】
前記近傍領域は、前記透光性基板との界面から前記表層領域側に向かって５ｎｍの深さまでの範囲にわたる領域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】
前記遮光膜は、ケイ素、窒素および非金属元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】
前記表層領域は、前記遮光膜の表層領域を除いた領域よりも酸素含有量が多い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】
前記遮光膜は、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光に対する光学濃度が２．５以上であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のマスクブランク。
【請求項９】
前記遮光膜は、前記透光性基板の主表面に接して設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のマスクブランク。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載のマスクブランクを用いた転写用マスクの製造方法であって、ドライエッチングにより前記遮光膜に転写パターンを形成する工程を備えることを特徴とする転写用マスクの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の転写用マスクの製造方法により製造された転写用マスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
（構成２）
前記遮光膜の前記表層領域を除いた領域は、酸素含有量が１０原子％以下であることを特徴とする構成１記載のマスクブランク。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
また、これらのＸ線光電子分光分析の結果から、この遮光膜の内部領域の平均の組成は、Ｓｉ：Ｎ：Ｏ＝７５．５：２３．２：１．３（原子％比）であることがわかった。なお、このＸ線光電子分光分析では、Ｘ線にＡｌＫα線（１４８６．６ｅＶ）を用い、光電子の検出領域は、２００μｍφ、取り出し角度が４５ｄｅｇの条件で行った（以降の実施例２〜５、比較例１〜２も同様。）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
次に、このＥＢ欠陥修正後の実施例１の転写用マスク２００に対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒｌ  Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、設計仕様を十分に満たしていた。また、ＥＢ欠陥修正を行った部分の転写像は、それ以外の領域の転写像に比べてそん色のないものであった。この結果から、実施例１の転写用マスク２００に対し、遮光膜パターン２ａの黒欠陥部分に対してＥＢ欠陥修正を行った場合に、透光性基板１の表面荒れの発生を抑制でき、かつ遮光膜パターン２ａに自発性エッチングが発生することを抑制できるといえる。また、ＥＢ欠陥修正を行った後の実施例１の転写用マスク２００を露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写した場合でも、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。このため、実施例１の転写用マスクの製造方法で製造された転写用マスク２００は転写精度の高い転写用マスクとなるといえる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
また、実施例１と同様に、実施例２において取得した遮光膜の各深さのＳｉ２ｐナロースペクトルのうち、遮光膜の内部領域に該当する上記の所定深さ以外の深さの各Ｓｉ２ｐナロースペクトルに対して、同様の手順でＳｉ−Ｓｉ結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ３Ｎ４結合の存在数の比率を算出した。いずれの内部領域の深さのＳｉ−Ｓｉ結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ３Ｎ４結合の存在数の比率においても、上記の所定深さのＳｉ−Ｓｉ結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ３Ｎ４結合の存在数の比率と同様の傾向を有していた。また、いずれも、上述した存在数の比率に関する２つの条件を満たすものであった。
その後、実施例１と同様の手順で、透光性基板１上に、遮光膜２およびハードマスク膜３が積層した構造を備えるマスクブランク１００を製造した。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
このＥＢ欠陥修正後の実施例２の転写用マスク２００に対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒｌ  Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、設計仕様を十分に満たしていた。また、ＥＢ欠陥修正を行った部分の転写像は、それ以外の領域の転写像に比べてそん色のないものであった。この結果から、実施例２の転写用マスク２００に対し、遮光膜パターン２ａの黒欠陥部分に対してＥＢ欠陥修正を行った場合に、透光性基板１の表面荒れの発生を抑制でき、かつ遮光膜パターン２ａに自発性エッチングが発生することを抑制できるといえる。また、ＥＢ欠陥修正を行った後の実施例２の転写用マスク２００を露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写した場合でも、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。このため、実施例２の転写用マスクの製造方法で製造された転写用マスク２００は転写精度の高い転写用マスクとなるといえる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
また、実施例１と同様に、実施例３において取得した遮光膜の各深さのＳｉ２ｐナロースペクトルのうち、遮光膜の内部領域に該当する上記の所定深さ以外の深さの各Ｓｉ２ｐナロースペクトルに対して、同様の手順でＳｉ−Ｓｉ結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ３Ｎ４結合の存在数の比率を算出した。いずれの内部領域の深さのＳｉ−Ｓｉ結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ３Ｎ４結合の存在数の比率においても、上記の所定深さのＳｉ−Ｓｉ結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ３Ｎ４結合の存在数の比率と同様の傾向を有していた。また、いずれも、上述した存在数の比率に関する２つの条件を満たすものであった。
その後、実施例１と同様の手順で、透光性基板１上に、遮光膜２およびハードマスク膜３が積層した構造を備えるマスクブランク１００を製造した。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
このＥＢ欠陥修正後の実施例３の転写用マスク２００に対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒｌ  Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、設計仕様を十分に満たしていた。また、ＥＢ欠陥修正を行った部分の転写像は、それ以外の領域の転写像に比べてそん色のないものであった。この結果から、実施例３の転写用マスク２００に対し、遮光膜パターン２ａの黒欠陥部分に対してＥＢ欠陥修正を行った場合に、透光性基板１の表面荒れの発生を抑制でき、かつ遮光膜パターン２ａに自発性エッチングが発生することを抑制できるといえる。また、ＥＢ欠陥修正を行った後の実施例３の転写用マスク２００を露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス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。このため、実施例３の転写用マスクの製造方法で製造された転写用マスク２００は転写精度の高い転写用マスクとなるといえる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
また、実施例１と同様に、実施例４において取得した遮光膜の各深さのＳｉ２ｐナロースペクトルのうち、遮光膜の内部領域に該当する上記の所定深さ以外の深さの各Ｓｉ２ｐナロースペクトルに対して、同様の手順でＳｉ−Ｓｉ結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ３Ｎ４結合の存在数の比率を算出した。いずれの内部領域の深さのＳｉ−Ｓｉ結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ３Ｎ４結合の存在数の比率においても、上記の所定深さのＳｉ−Ｓｉ結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ３Ｎ４結合の存在数の比率と同様の傾向を有していた。また、いずれも、上述した存在数の比率に関する２つの条件を満たすものであった。
その後、実施例１と同様の手順で、透光性基板１上に、遮光膜２およびハードマスク膜３が積層した構造を備えるマスクブランク１００を製造した。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１２】
このＥＢ欠陥修正後の実施例４の転写用マスク２００に対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒｌ  Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、設計仕様を十分に満たしていた。また、ＥＢ欠陥修正を行った部分の転写像は、それ以外の領域の転写像に比べてそん色のないものであった。この結果から、実施例４の転写用マスク２００に対し、遮光膜パターン２ａの黒欠陥部分に対してＥＢ欠陥修正を行った場合に、透光性基板１の表面荒れの発生を抑制でき、かつ遮光膜パターン２ａに自発性エッチングが発生することを抑制できるといえる。また、ＥＢ欠陥修正を行った後の実施例４の転写用マスク２００を露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス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。このため、実施例４の転写用マスクの製造方法で製造された転写用マスク２００は転写精度の高い転写用マスクとなるといえる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１７】
また、実施例１と同様に、実施例５において取得した遮光膜の各深さのＳｉ２ｐナロースペクトルのうち、遮光膜の内部領域に該当する上記の所定深さ以外の深さの各Ｓｉ２ｐナロースペクトルに対して、同様の手順でＳｉ−Ｓｉ結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ３Ｎ４結合の存在数の比率を算出した。いずれの内部領域の深さのＳｉ−Ｓｉ結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ３Ｎ４結合の存在数の比率においても、上記の所定深さのＳｉ−Ｓｉ結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ３Ｎ４結合の存在数の比率と同様の傾向を有していた。また、いずれも、上述した存在数の比率に関する２つの条件を満たすものであった。
その後、実施例１と同様の手順で、透光性基板１上に、遮光膜２およびハードマスク膜３が積層した構造を備えるマスクブランク１００を製造した。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１９】
このＥＢ欠陥修正後の実施例５の転写用マスク２００に対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒｌ  Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、設計仕様を十分に満たしていた。また、ＥＢ欠陥修正を行った部分の転写像は、それ以外の領域の転写像に比べてそん色のないものであった。この結果から、実施例５の転写用マスク２００に対し、遮光膜パターン２ａの黒欠陥部分に対してＥＢ欠陥修正を行った場合に、透光性基板１の表面荒れの発生を抑制でき、かつ遮光膜パターン２ａに自発性エッチングが発生することを抑制できるといえる。また、ＥＢ欠陥修正を行った後の実施例５の転写用マスク２００を露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス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。このため、実施例５の転写用マスクの製造方法で製造された転写用マスク２００は転写精度の高い転写用マスクとなるといえる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２４】
また、実施例１と同様に、この比較例１において取得した遮光膜の各深さのＳｉ２ｐナロースペクトルのうち、遮光膜の内部領域に該当する上記の所定深さ以外の深さの各Ｓｉ２ｐナロースペクトルに対して、同様の手順でＳｉ−Ｓｉ結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ３Ｎ４結合の存在数の比率を算出した。いずれの内部領域の深さのＳｉ−Ｓｉ結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ３Ｎ４結合の存在数の比率においても、上記の所定深さのＳｉ−Ｓｉ結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ３Ｎ４結合の存在数の比率と同様の傾向を有していた。また、いずれも、Ｓｉ３Ｎ４結合の存在数を、Ｓｉ３Ｎ４結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ−Ｓｉ結合の合計存在数で除した比率が０．０４以下という条件を満たしてはいなかった。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２５】
これらのＸ線光電子分光分析の結果から、この遮光膜の内部領域の平均の組成は、Ｓｉ：Ｎ：Ｏ＝６８．２：２８．８：３．０（原子％比）であることがわかった。
その後、実施例１と同様の手順で、透光性基板上に、遮光膜およびハードマスク膜が積層した構造を備えるマスクブランクを製造した。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２７】
このＥＢ欠陥修正後の比較例１の転写用マスクに対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒｌ  Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、ＥＢ欠陥修正を行った部分以外でも、遮光膜にパターンを形成するときのドライエッチングでのエッチングレートの遅さに起因すると見られる遮光膜パターンのＣＤの低下が発生していた。さらに、ＥＢ欠陥修正を行った部分の転写像は、透光性基板の表面荒れの影響等に起因して転写不良が発生するレベルのものであった。この結果から、ＥＢ欠陥修正を行った後の比較例１の転写用マスクを露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写した場合、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンには、回路パターンの断線や短絡が発生することが予想される。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３２】
また、実施例１と同様に、この比較例２において取得した遮光膜の各深さのＳｉ２ｐナロースペクトルのうち、遮光膜の内部領域に該当する上記の所定深さ以外の深さの各Ｓｉ２ｐナロースペクトルに対して、同様の手順でＳｉ−Ｓｉ結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ３Ｎ４結合の存在数の比率を算出した。いずれの内部領域の深さのＳｉ−Ｓｉ結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ３Ｎ４結合の存在数の比率においても、上記の所定深さのＳｉ−Ｓｉ結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ３Ｎ４結合の存在数の比率と同様の傾向を有していた。また、いずれの箇所においても、ＳｉａＮｂ結合の存在数を、Ｓｉ３Ｎ４結合、ＳｉａＮｂ結合およびＳｉ−Ｓｉ結合の合計存在数で除した比率が０．１以上という条件を満たすものではなかった。
その後、実施例１と同様の手順で、透光性基板上に、遮光膜およびハードマスク膜が積層した構造を備えるマスクブランクを製造した。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３３】
［転写用マスクの製造］
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の転写用マスク（バイナリマスク）を製造した。
製造した比較例２の転写用マスクに対してマスク検査装置によってマスクパターンの検査を行ったところ、プログラム欠陥を配置していた箇所の遮光膜パターンに黒欠陥の存在が確認された。その黒欠陥部分に対してＥＢ欠陥修正を行ったところ、修正レートが速すぎてアンダーカットが発生していた。さらに、黒欠陥部分の周囲の遮光膜パターンの側壁がＥＢ欠陥修正時に供給される非励起状態のＸｅＦ２ガスが接触することによってエッチングされる現象、すなわち自発性エッチングが進んでいた。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３４】
このＥＢ欠陥修正後の比較例２の転写用マスクに対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒｌ  Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。このシミュレーションの露光転写像を検証したところ、ＥＢ欠陥修正を行った部分での透光性基板１の表面荒れは発生していなかった。しかし、ＥＢ欠陥修正を行った部分の周囲の転写像は、自発性エッチングの影響等に起因して転写不良が発生するレベルのものであった。この結果から、ＥＢ欠陥修正を行った後の比較例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、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写した場合、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンには、回路パターンの断線や短絡が発生することが予想される。