(57)【要約】【課題】側壁の形状精度の良好にクロムを含有する材料からなる遮光膜をパターニングすることが可能なレベンソン型の位相シフトマスク用のマスクブランクを提供する。【解決手段】透光性基板上に、当該透光性基板側から順に遮光膜およびハードマスク膜を積層した構造を有するマスクブランクであって、前記ハードマスク膜は、ケイ素およびタンタルの少なくとも一方を含有する材料で形成され、前記遮光膜は、クロムを含有する材料で形成され、前記透光性基板側から順に下層、中間層および上層の３層を積層した構造を有し、前記上層は、クロムの含有量が前記遮光膜の中で最も少なく、前記中間層は、クロムの含有量が前記遮光膜の中で多く、かつインジウム、スズおよびモリブデンから選ばれる少なくとも１以上の金属元素を含有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板上に、当該透光性基板側から順に遮光膜およびハードマスク膜を積層した構造を有するマスクブランクであって、
前記ハードマスク膜は、ケイ素およびタンタルから選ばれる少なくとも１以上の元素を含有する材料で形成され、
前記遮光膜は、クロムを含有する材料で形成され、前記透光性基板側から順に下層、中間層および上層の３層を積層した構造を有し、
前記上層は、クロムの含有量が前記遮光膜の中で最も少なく、
前記中間層は、クロムの含有量が前記遮光膜の中で最も多く、かつインジウム、スズおよびモリブデンから選ばれる少なくとも１以上の金属元素を含有している
ことを特徴とするマスクブランク。
【請求項２】
前記上層および前記下層は、それぞれ前記金属元素の合計含有量が前記中間層よりも少ない、または前記金属元素を含有していない
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】
前記上層は、酸素の含有量が前記遮光膜の中で最も多い
こと特徴とする請求項１または２記載のマスクブランク。
【請求項４】
前記下層は、前記金属元素の合計含有量が前記中間層よりも少なく、
前記上層は、前記金属元素の合計含有量が前記遮光膜の中で最も少ない、または前記金属元素を含有していない
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のマスクブランク。
【請求項５】
前記中間層は、酸素の含有量が前記遮光膜の中で最も少ない、または酸素を含有していない
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】
前記ハードマスク膜は、ケイ素と酸素を含有す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】
前記遮光膜は、塩素系ガスと酸素ガスの混合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】
前記ハードマスク膜は、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】
請求項１から８のいずれかに記載のマスクブランクを用いる位相シフトマスクの製造方法であって、
前記ハードマスク膜上に形成された遮光パターンを有するレジスト膜をマスクとし、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記ハードマスク膜に遮光パターンを形成する工程と、
前記遮光パターンが形成されたハードマスク膜をマスクとし、塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスを用いたドライエッチングより、前記遮光膜に遮光パターンを形成する工程と、
前記遮光膜上に形成された掘込パターンを有するレジスト膜をマスクとし、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記透光性基板に掘込パターンを形成する工程と
を有す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１０】
一方の主表面側に掘込パターンが形成された透光性基板における前記一方の主表面上に、遮光パターンが形成された遮光膜を積層した構造を有する位相シフトマスクであって、
前記遮光膜は、クロムを含有する材料で形成され、前記透光性基板側から順に下層、中間層および上層の３層を積層した構造を有し、
前記上層は、クロムの含有量が前記遮光膜の中で最も少なく、
前記中間層は、クロムの含有量が前記遮光膜の中で最も多く、かつインジウム、スズおよびモリブデンから選ばれる少なくとも１以上の金属元素を含有している
ことを特徴とする位相シフトマスク。
【請求項１１】
前記上層および前記下層は、それぞれ前記金属元素の合計含有量が前記中間層よりも少ない、または前記金属元素を含有していない
ことを特徴とする請求項１０記載の位相シフトマスク。
【請求項１２】
前記上層は、酸素の含有量が前記遮光膜の中で最も多い
こと特徴とする請求項１０または１１記載の位相シフトマスク。
【請求項１３】
前記下層は、前記金属元素の合計含有量が前記中間層よりも少なく、
前記上層は、前記金属元素の合計含有量が前記遮光膜の中で最も少ない、または前記金属元素を含有していない
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の位相シフトマスク。
【請求項１４】
前記中間層は、酸素の含有量が前記遮光膜の中で最も少ない、または酸素を含有していない
ことを特徴とする請求項１０から１３のいずれかに記載の位相シフトマスク。
【請求項１５】
前記遮光膜は、塩素系ガスと酸素ガスの混合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
ことを特徴とする請求項１０から１４のいずれかに記載の位相シフトマスク。
【請求項１６】
請求項９に記載の位相シフトマスクの製造方法によって製造された位相シフトマスクを用い、リソグラフィー法により前記位相シフトマスクの転写パターンを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。
【請求項１７】
請求項１０から１５のいずれかに記載の位相シフトマスクを用い、リソグラフィー法により前記位相シフトマスクの転写パターンを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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘込レベンソン型の位相シフトマスク用のマスクブランク、このマスクブランクを用いた位相シフトマスク、および位相シフトマスクの製造方法、さらには半導体デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘込レベンソン型の位相シフトマスク用のマスクブランクとして、ガラス材料からなる透光性基板側から、クロム系化合物からなる遮光膜を積層した構成を有するものがある。このようなマスクブランクを用いて形成される位相シフトマスクにおいては、塩素系ガスと酸素の混合ガスによるドライエッチングによって遮光膜をパターニングして形成された遮光パターンと、フッ素系ガスによるドライエッチングによって透光性基板を掘り込んだ位相シフトパターンとによって転写用のパターンが構成される。
【０００３】
また、以上の掘込レベンソン型の位相シフトマスクのように、遮光膜が転写用のパターンの一部を構成する場合においては、この位相シフトマスクを用いた露光転写に用いられる露光光に対して、遮光膜の表側および裏側の反射率がともに低いことが求められている。そこで、低クロム組成の膜と、クロム金属膜と、低クロム組成の膜とをこの順に積層させることで、遮光膜の反射率を低下させ、かつ遮光性を確保する構成が提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
一方、クロム系化合物からなる遮光膜の光学特性を維持しつつ、ドライエッチングにおいてのエッチングレートを高めることを目的とし、クロム系材料にスズを含有させて遮光膜とする構成が提案されている。この場合、例えば反射防止機能を重視した層のみをクロムの含有量に対するスズの含有量を０．０１倍以上である膜としたり、逆に、遮光機能を重視した層のみをクロム含有量に対するスズの含有量を０．０１倍以上である膜とする等の態様が例示されている（下記特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３３４７０号公報
【特許文献２】特開２０１３−２３８７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
クロム系材料からなる遮光膜のドライエッチングでは、塩素系ガスと酸素ガスの混合ガス（酸素含有塩素系ガス）がエッチングガスとして用いられる。一般に、この酸素含有塩素系ガスをエッチングガスに用いるドライエッチングは、異方性エッチングの傾向が小さく、等方性エッチングの傾向が大きい。
【０００７】
一般に、ドライエッチングによって薄膜にパターンを形成する場合、エッチングが膜の厚さ方向へのみ進むように制御することは困難であり、薄膜に形成されるパターンの側壁方向にもエッチング（サイドエッチング）が進むことは避け難い。このサイドエッチングの進行を抑制するために、ドライエッチング時、基板の薄膜が形成されている主表面の反対側からバイアス電圧を掛け、エッチングガスが膜の厚さ方向により多く接触するように制御することがこれまでも行われている。フッ素系ガスのようにイオン性のプラズマになる傾向が大きいエッチングガスを用いるドライエッチング（イオン主体のドライエッチング）の場合、バイアス電圧を掛けることよるエッチング方向の制御性が高く（エッチングの異方性が高められ）、エッチングされる薄膜のサイドエッチング量を微小にできる。
【０００８】
一方、酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングの場合、酸素ガスはラジカル性のプラズマになる傾向が高いため、バイアス電圧を掛けることによるエッチング方向の制御の効果が小さい（エッチングの異方性を高めることが難しい。）。このため、酸素含有塩素系ガスを用いるドライエッチングによって、クロム系材料からなる遮光膜にパターンを形成する場合、サイドエッチング量が大きくなりやすかった。
【０００９】
有機系材料からなるレジストパターンをエッチングマスクとして、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングでクロム系材料の遮光膜をパターニングする場合、レジストパターンは、上方からエッチングされて減退していくが、パターンの側壁方向もエッチングされて減退する。このため、レジスト膜に形成するパターンの幅は、予めサイドエッチングによる減退量を見込んで形成している。それに加え、レジスト膜に形成するパターンの幅は、クロム系材料の遮光膜のサイドエッチング量も見込んで形成している。
【００１０】
近年、クロム系材料の遮光膜の上に、酸素含有塩素系ガスのドライエッチングに対してクロム系材料との間で十分なエッチング選択性を有する材料からなるハードマスクを設けたマスクブランクが用いられ始めている。このマスクブランクでは、レジストパターンをマスクとするドライエッチングによってハードマスク膜にパターンを形成する。そして、パターンを有するハードマスク膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスのドライエッチングを遮光膜に対して行い、遮光膜にパターンを形成する。このハードマスク膜は、フッ素系ガスのドライエッチングでパターニング可能な材料で形成されるのが一般的である。フッ素系ガスのドライエッチングは、イオン主体のエッチングであるため、異方性エッチングの傾向が大きい。位相シフトパターンが形成されたハードマスク膜におけるパターン側壁のサイドエッチング量は小さい。また、フッ素系ガスのドライエッチングの場合、レジストパターンのサイドエッチング量も小さくなる傾向がある。このため、クロム系材料の遮光膜についても、酸素含有塩素系ガスのドライエッチングにおけるサイドエッチング量が小さいことに対する要求が高まってきている。
【００１１】
このクロム系材料の遮光膜におけるサイドエッチングの問題を解決する手段として、酸素含有塩素系ガスのドライエッチングにおいて、酸素含有塩素系ガス中の塩素系ガスの混合比率を大幅に高めることが検討されている。塩素系ガスは、イオン性のプラズマになる傾向が大きいからである。塩素系ガスの比率を高めた酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングでは、クロム系材料の遮光膜のエッチングレートが低下することは避けられない。このクロム系材料の遮光膜のエッチングレートの低下を補うために、ドライエッチング時に掛けられるバイアス電圧を大幅に高くする（以下、塩素系ガスの比率を高めた酸素含有塩素系ガスを用い、かつ高いバイアス電圧を掛けた状態下で行われるドライエッチングのことを、酸素含有塩素系ガスの高バイアスエッチングという。）ことも検討されている。
【００１２】
この酸素含有塩素系ガスの高バイアスエッチングによるクロム系材料の遮光膜に対するエッチングレートは、従来のエッチング条件でのドライエッチングを行う場合と遜色ないレベルである。また、エッチング時に生じる遮光膜のサイドエッチング量も従来よりも小さくすることはできる。しかし、クロム系材料の遮光膜がそれぞれ組成の異なる材料からなる多層構造で形成されている場合、層間によるサイドエッチング量の差が顕著になってしまうことが本願発明者らの鋭意研究の結果、明らかとなった。具体的には、クロム系材料の薄膜中のクロム含有量が少なくなるにつれてサイドエッチング量が大きくなり、クロム系材料の薄膜中の酸素含有量が多くなるにつれてサイドエッチング量が大きくなることが判明した。
【００１３】
掘込レベンソン型の位相シフト膜に用いられる遮光膜の場合、遮光膜のみで露光光に対する所定の遮光性能（例えば、光学濃度ＯＤが２．８以上）を満たすことだけでなく、露光光に対する遮光膜の表面反射および透光性基板側から入射する露光光に対する遮光膜の裏面反射がともに低反射であることが求められる。さらに、遮光膜に対しては、厚さが薄いことも同時に求められている。遮光膜がこれらの条件を同時に満たすようにするには、遮光膜を透光性基板側から下層、中間層および上層がこの順に積層した３層構造とすることが好ましい。
【００１４】
すなわち、遮光膜の中間層に最もクロム含有量が多い材料を適用し、上層と下層にクロム含有量が少ない材料を適用する。一般に、露光光の反射率の条件は、表面側の方が裏面側よりも厳しい。この点を考慮すると、遮光膜の上層は、クロム含有量が３層の中で最も少なく、かつ３層の中で酸素を最も多く含有する材料で形成することになる。一方、裏面側の反射率の条件が比較的緩いこと、遮光膜の合計膜厚を薄くするためには中間層以外の層でも遮光性能を確保する必要があることから、遮光膜の下層は、クロム含有量を上層よりも多くし、酸素含有量を上層よりも少なくした材料で形成することが望まれていた。
【００１５】
しかし、このような透光性基板上に３層の積層構造からなるクロム系材料の遮光膜とハードマスク膜が積層したマスクブランクは大きな問題があることが判明した。このマスクブランクを用い、パターンが形成されたハードマスク膜をマスクとし、高バイアスエッチングによるドライエッチングで遮光膜をパターニングした場合、その遮光膜に形成されたパターン側壁の断面形状に大きな段差が生じてしまっていた。具体的には、クロム含有量の最も多い層である中間層は、ハードマスク膜のパターン側壁から見たパターン減退量（サイドエッチング量）は小さく、良好であった。これに対し、クロム含有量が最も少なく、酸素含有量が最も多い層である上層は、パターン側壁の減退量（サイドエッチング量）が非常に大きい状態となっていた。また、下層についても、上層ほど深刻ではないが、中間層に比べてパターン側壁の減退量（サイドエッチング量）が大きい状態となっていた。
【００１６】
そこで本発明は、透光性基板上にクロムを含有する材料で形成された遮光膜を有する構成において、酸素含有塩素系ガスをエッチングガスに用い、かつ高バイアスのエッチング条件によるドライエッチングによってこの遮光膜をパターニングした場合においても、パターンが形成された遮光膜の光学特性を維持しつつパターン側壁の形状精度を良好に保つことが可能な掘込レベンソン型の位相シフトマスク用の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ることにより精度良好に掘込パターンを形成することが可能な位相シフトマスクの製造方法を提供すること、さらにはこれによって得られた位相シフトマスク、および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】
【００１７】
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。
【００１８】
（構成１）
透光性基板上に、当該透光性基板側から順に遮光膜およびハードマスク膜を積層した構造を有するマスクブランクであって、
前記ハードマスク膜は、ケイ素およびタンタルから選ばれる少なくとも1以上の元素を含有する材料で形成され、
前記遮光膜は、クロムを含有する材料で形成され、前記透光性基板側から順に下層、中間層および上層の３層を積層した構造を有し、
前記上層は、クロムの含有量が前記遮光膜の中で最も少なく、
前記中間層は、クロムの含有量が前記遮光膜の中で最も多く、かつインジウム、スズおよびモリブデンから選ばれる少なくとも１以上の金属元素を含有している
ことを特徴とするマスクブランク。
【００１９】
（構成２）
前記上層および前記下層は、それぞれ前記金属元素の合計含有量が前記中間層よりも少ない、または前記金属元素を含有していない
ことを特徴とする構成１記載のマスクブランク。
【００２０】
（構成３）
前記上層は、酸素の含有量が前記遮光膜の中で最も多い
こと特徴とする構成１または２記載のマスクブランク。
【００２１】
（構成４）
前記下層は、前記金属元素の合計含有量が前記中間層よりも少なく、
前記上層は、前記金属元素の合計含有量が前記遮光膜の中で最も少ない、または前記金属元素を含有していない
ことを特徴とする構成１から３のいずれかに記載のマスクブランク。
【００２２】
（構成５）
前記中間層は、酸素の含有量が前記遮光膜の中で最も少ない、または酸素を含有していない
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。
【００２３】
（構成６）
前記ハードマスク膜は、ケイ素と酸素を含有する材料で形成されている
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。
【００２４】
（構成７）
前記遮光膜は、塩素系ガスと酸素ガスの混合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。
【００２５】
（構成８）
前記ハードマスク膜は、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る
ことを特徴とする構成１から７のいずれかに記載のマスクブランク。
【００２６】
（構成９）
構成１から８のいずれかに記載のマスクブランクを用いる位相シフトマスクの製造方法であって、
前記ハードマスク膜上に形成された遮光パターンを有するレジスト膜をマスクとし、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記ハードマスク膜に遮光パターンを形成する工程と、
前記遮光パターンが形成されたハードマスク膜をマスクとし、塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスを用いたドライエッチングより、前記遮光膜に遮光パターンを形成する工程と、
前記遮光膜上に形成された掘込パターンを有するレジスト膜をマスクとし、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記透光性基板に掘込パターンを形成する工程と
を有することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
【００２７】
（構成１０）
一方の主表面側に掘込パターンが形成された透光性基板における前記一方の主表面上に、遮光パターンが形成された遮光膜を積層した構造を有する位相シフトマスクであって、
前記遮光膜は、クロムを含有する材料で形成され、前記透光性基板側から順に下層、中間層および上層の３層を積層した構造を有し、
前記上層は、クロムの含有量が前記遮光膜の中で最も少なく、
前記中間層は、クロムの含有量が前記遮光膜の中で最も多く、かつインジウム、スズおよびモリブデンから選ばれる少なくとも１以上の金属元素を含有している
ことを特徴とする位相シフトマスク。
【００２８】
（構成１１）
前記上層および前記下層は、それぞれ前記金属元素の合計含有量が前記中間層よりも少ない、または前記金属元素を含有していない
ことを特徴とする構成１０記載の位相シフトマスク。
【００２９】
（構成１２）
前記上層は、酸素の含有量が前記遮光膜の中で最も多い
こと特徴とする構成１０または１１記載の位相シフトマスク。
【００３０】
（構成１３）
前記下層は、前記金属元素の合計含有量が前記中間層よりも少なく、
前記上層は、前記金属元素の合計含有量が前記遮光膜の中で最も少ない、または前記金属元素を含有していない
ことを特徴とする構成１０から１２のいずれかに記載の位相シフトマスク。
【００３１】
（構成１４）
前記中間層は、酸素の含有量が前記遮光膜の中で最も少ない、または酸素を含有していない
ことを特徴とする構成１０から１３のいずれかに記載の位相シフトマスク。
【００３２】
（構成１５）
前記遮光膜は、塩素系ガスと酸素ガスの混合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
ことを特徴とする構成１０から１４のいずれかに記載の位相シフトマスク。
【００３３】
（構成１６）
構成９に記載の位相シフトマスクの製造方法によって製造された位相シフトマスクを用い、リソグラフィー法により前記位相シフトマスクの転写パターンを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。
【００３４】
（構成１７）
構成１０から１５のいずれかに記載の位相シフトマスクを用い、リソグラフィー法により前記位相シフトマスクの転写パターンを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。
【発明の効果】
【００３５】
以上の構成を有する本発明によれば、透光性基板上にクロムを含有する材料で形成された遮光膜を有する構成において、酸素含有塩素系ガスをエッチングガスに用い、かつ高バイアスのエッチング条件によるドライエッチングによってこの遮光膜をパターニングした場合においても、パターンが形成された遮光膜の光学特性を維持しつつ側壁の形状精度を良好に保つことが可能な掘込レベンソン型の位相シフトマスク用のマスクブランクを得ることができる。またこれにより、このマスクブランクを用いて掘込パターンの形状精度が良好な掘込レベンソン型の位相シフトマスクを作製することが可能であり、さらにこの位相シフトマスクを用いた半導体デバイスの製造において精度良好にパターン形成を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】本発明の位相シフトマスクの製造方法を示す製造工程図（その１）である。
【図４】本発明の位相シフトマスクの製造方法を示す製造工程図（その２）である。
【図５】実施例１で形成されたパターンを示す断面図である。
【図６】実施例２で形成されたパターンを示す断面図である。
【図７】比較例で形成されたパターンを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明者らは、掘込レベンソン型の位相シフトマスクを製造するためのマスクブランクであり、透光性基板上に、その透光性基板側から遮光膜およびハードマスク膜が順に積層した構造を有し、その遮光膜が透光性基板側から下層、中間層および上層が積層した構造を備えるマスクブランクにおいて、酸素含有塩素系ガスによる高バイアスエッチングで遮光膜をパターニングしたときに、形成される遮光膜のパターン側壁の断面形状が良好になる遮光膜の構成について鋭意研究を行った。すなわち、遮光膜の各層間でのサイドエッチング量の差が小さく、遮光膜自体が所定の光学濃度と表面側および裏面側の反射率の条件を満たす遮光膜の構成を検討した。
【００３８】
従来の遮光膜における構成の場合、エッチング後の断面形状は、中間層、下層、上層の順にサイドエッチング量が大きくなる（パターンの減退が進んでいる）。まず、上層のサイドエッチング量が小さくなるように上層の組成を変えることを検討した。上層のサイドエッチング量を小さくするには、上層のクロムの含有量を増やすことや酸素の含有量を減らすことが有効である。しかし、上層は遮光膜の表面反射を低減する機能を持たせる必要があり、上層のクロム含有量を増やすことや酸素含有量を減らすことは、いずれも上層の露光光に対する透過率が下がることになり、表面反射率が上がる方向につながる。このため、上層のクロムの含有量を増やすことや酸素の含有量を減らすことには大きな制約があり、上層の組成を調整することによってサイドエッチング量を改善することは難しい。
【００３９】
一方、遮光膜の下層のサイドエッチング量を小さくすることを考える場合においても、下層のクロムの含有量を増やすことや酸素の含有量を減らすことが有効である。しかし、下層においても、上層の表面反射ほど厳しい制約はないが、遮光膜の裏面反射（基板側の反射率）を低減する機能を持たせる必要がある。
【００４０】
遮光膜に形成すべき遮光パターンは、面内でパターンの粗密差がある。遮光膜に対するドライエッチングを行った場合、エッチングが遮光膜の下面に達するまでの時間が比較的疎なパターンと比較的密なパターンとの間で差が生じる。この時間差が大きい場合、遮光膜の面内でエッチングによるパターニングが先に終わる領域と遮光膜がまだ残存しパターニングが終わっていない領域の２つの領域にわかれやすくなる。また、個別のパターンのエッチングの進行で見た場合でも、パターンの除去すべき部分の中央側が先に下面に到達する傾向がある。
【００４１】
これらのことから、パターン形成が未完了の領域のパターニングのためや、パターンの側壁の垂直性を高めるために追加のドライエッチング（オーバーエッチング）を行うことが一般的である。そして、このオーバーエッチング時間を短縮するためには、遮光膜の下層のエッチングレートを速くする必要がある。これらの事情から、下層のクロムの含有量を増やすことや酸素の含有量を減らすことには制約があり、下層の組成を調整することによってサイドエッチング量を改善することも難しい。
【００４２】
遮光膜の中間層における酸素含有塩素系ガスによる高バイアスエッチングでのエッチングレートを少し速くすると、遮光膜のパターニング後における中間層のサイドエッチング量が少し大きくなる。また、中間層のエッチングレートを少し速くすることで、遮光膜のパターニングに要する時間（エッチング時間）が短くなるため、上層がエッチングガスに晒される時間が短くなる。これにより、上層のサイドエッチングが抑制される。中間層のエッチングレートを速くするには、中間層のクロム含有量を減らすことや酸素含有量を増やすことが考えられる。しかし、これらのことを行うと中間層を構成する材料の消衰係数ｋが小さくなる（遮光性能が下がる）ことが避けられない。そうなると、中間層の厚さをこれまでよりも厚くして所定の光学濃度を確保する必要が生じる。結局、遮光膜のエッチングタイムを短縮することが難しくなる。
【００４３】
そこで、遮光膜にインジウム、スズおよびモリブデンから選ばれる1以上の金属元素（以下、これらの金属元素を「インジウム等金属元素」という。）を含有させることによって、酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングのエッチングレートを速くすることを考えた。具体的には、遮光膜を構成する３層の中で、エッチングレートが最も遅く、サイドエッチング量が最も小さい層である中間層に、最も多く前記のインジウム等金属元素を含有させることにした。これにより、中間層の酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングのエッチングレートを向上させつつ、中間層の遮光性能の低下を抑制することが可能となる。
【００４４】
また、遮光膜の上層は、遮光膜の表面反射を低くする必要があることからクロム含有量を３層の中で最も少なくする。この点は、これまでのクロム系材料からなる３層構造の遮光膜と基本的には変わらない。しかし、中間層に前記インジウム等金属元素を最も多く含有させることで、酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングに対するエッチングレートの３層間の関係がこれまでの遮光膜とは大きく変わる。具体的には、従来の遮光膜に比べて、中間層のエッチングレートの上昇度合いが、他の２層のエッチングレートの上層度合いよりも大きくなる。これにより、遮光膜をパターニングしたときのパターン側壁の断面形状において中間層の部分が相対的に突出する状態が低減される。また、遮光膜全体のエッチングレートが向上することによって、上層の側壁がエッチングガスに晒される時間が短縮され、上層のサイドエッチング量が低減される。また、オーバーエッチング時間も短縮されるため、下層の側壁がエッチングガスに晒される時間も短縮され、下層のサイドエッチング量も低減される。以上の相乗的な作用により、酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングで遮光膜をパターニングしたときのパターン側壁の断面形状が良好になることを本願発明者らは見出した。
【００４５】
以上の検討の結果として、本発明のマスクブランクにおいては、クロムを含有する材料で形成された遮光膜を、下層、中間層、上層の３層構造とし、上層におけるクロムの含有量を遮光膜の中で最も少なくし、中間層におけるクロムの含有量を遮光膜の中で最も多くしてインジウム、スズおよびモリブデンから選ばれる少なくとも１以上のインジウム等金属元素を含有させた構成としている。
【００４６】
以下、図面に基づいて、上述した本発明の詳細な構成を説明する。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。
【００４７】
≪第１実施形態のマスクブランク≫
図１は、本発明の第１実施形態のマスクブランク１の要部断面図である。この図に示すように、マスクブランク１は、透光性基板１０における一方の主表面Ｓ上に、主表面Ｓ側から順に遮光膜１１、およびハードマスク膜１３を積層した構造である。このうち、遮光膜１１は、透光性基板１０側から順に、下層１１ａ、中間層１１ｂ、および上層１１ｃの３層を積層した構造を有している。また、マスクブランク１は、ハードマスク膜１３上に、必要に応じてレジスト膜１５を積層させた構成であっても良い。以下、マスクブランク１の主要構成部の詳細を説明する。
【００４８】
＜透光性基板１０＞
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。光としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長：約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良い。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、合成石英ガラスを用いた石英基板は、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の透光性基板１０として好適に用いることができる。
【００４９】
尚、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位相シフト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、露光工程における位相シフト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。
【００５０】
＜遮光膜１１＞
遮光膜１１は、このマスクブランク１に形成される遮光パターンを構成する膜であり、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遮光性を有する膜である。このような遮光膜１１は、例えばＡｒＦエキシマレーザ光に対する光学濃度（ＯＤ）が２．８以上であり、好ましくは３．０以上であることとする。また、リソグラフィーにおける露光工程において、露光光の反射による露光転写の不具合を防止するため、両側主表面においての露光光の表面反射率が低く抑えられている。特に、露光装置の縮小光学系からの露光光の反射光が当たる、遮光膜における表面側（透光性基板から最も遠い側の表面）の反射率は、例えば２５％以下であることが望まれる。これは、遮光膜の表面と縮小光学系のレンズの間での多重反射で生じる迷光を抑制するためである。
【００５１】
一方、露光装置の投影光学系からの露光光が当たる、遮光膜における裏面側（透光性基板側の表面）の反射率は、例えば４０％未満（好ましくは、３５％以下）であることが望まれる。これは、透光性基板と遮光膜の裏面との界面と、透光性基板の投影光学系側の主表面との間での多重反射で生じる迷光を抑制するためである。また、遮光膜１１の膜厚は７０ｎｍ以下であることが好ましく、６５ｎｍ以下であるとより好ましく、６０ｎｍ以下であると特に好ましいい。
【００５２】
また遮光膜１１は、透光性基板１０に掘込パターンを形成する際に用いられるエッチングガス（フッ素系ガス）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。
【００５３】
このような遮光膜１１は、ここではクロム（Ｃｒ）を含有する材料で形成されており、クロム（Ｃｒ）の含有量が異なる下層１１ａ、中間層１１ｂ、および上層１１ｃの３層を積層した構造を有している。すなわち、遮光膜１１中におけるクロム（Ｃｒ）の含有量は、クロムの含有量が多い方から順に中間層１１ｂ、下層１１ａ、上層１１ｃとなっている。この遮光膜１１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、水素およびフッ素から選ばれる一以上の元素を含有する材料が挙げられる。
【００５４】
下層１１ａにおけるクロムの含有量は、３５原子％以上であることが求められ、４０原子％以上であると好ましく、４５原子％以上であるとより好ましい。また、下層１１ａにおけるクロムの含有量は、５５原子％以下であることが求められ、５０原子％以下であると好ましい。
【００５５】
さらにこの遮光膜１１には、光学濃度（ＯＤ）を維持しつつも、膜全体のエッチングレートの低下を抑制することを目的として、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、およびモリブデン（Ｍｏ）から選ばれる少なくとも1以上の金属元素（インジウム等金属元素）を含有していることとする。このインジウム等金属元素は、主に中間層１１ｂに含有されている。尚、この遮光膜１１は、ケイ素（Ｓｉ）の含有量を１０原子％以下とすることが好ましく、５原子％以下とするとより好ましく、ケイ素（Ｓｉ）を含有しないことが特に好ましい。遮光膜１１中のケイ素の含有量が多くなると酸素含有塩素系ガスを用いたエッチングレートが大きく低下するためである。
【００５６】
このような遮光膜１１は、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングによってパターニングが可能である。また、この遮光膜１１は、ケイ素（Ｓｉ）を含有する材料で形成されたハードマスク膜１３に対して十分なエッチング選択性を有しており、このハードマスク膜１３をマスクとした遮光膜１１のパターニングが可能である。
【００５７】
以上を考慮し、遮光膜１１を構成する下層１１ａ、中間層１１ｂ、および上層１１ｃは、それぞれ次のような構成となっている。
【００５８】
下層１１ａは、最も透光性基板１０側に設けられた層であり、遮光膜１１における透光性基板１０側（裏面側）の反射防止層として機能する。下層１１ａは、上層１１ｃよりも露光光の反射低減効果を小さくする代わりに、遮光膜１１が所定の光学濃度を有するために中間層１１ｂだけでは不十分な遮光性能を補う層としても機能するように組成や光学特性（屈折率ｎ、消衰係数ｋ）が調整されている。このような下層１１ａは、クロムの含有量が中間層１１ｂよりも少なく、上層１１ｃよりも多い。これにより、下層１１ａと透光性基板１０との界面においての露光光の反射が低減される。また、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッチングによって遮光膜１１をパターンエッチングして遮光パターンを形成する際に、遮光膜１１における下層１１ａのエッチングレートを中間層１１ｂのエッチングレートよりも速くすることができる。
【００５９】
また、下層１１ａは、上層１１ｃよりも消衰係数を高くするために、上層１１ｃよりもクロム含有量が多く、酸素含有量が少なくなっている。これにより、遮光膜１１のパターニング時における下層１１ａのサイドエッチング量を、上層１１ｃよりも小さくすることができる。
【００６０】
また下層１１ａには、クロムを含有する材料の他、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、およびモリブデン（Ｍｏ）から選ばれる少なくとも１以上の金属元素（インジウム等金属元素）を含有していても良いし、含有していなくても良い。インジウム等金属元素を含有している場合には、中間層１１ｂよりも合計含有量が少ないこととする。下層１１ａにインジウム等金属元素を含有させることにより、酸素含有塩素系ガスのドライエッチングにおけるエッチングレートを速められる。遮光膜に求められる裏面反射率の制限が比較的緩い（例えば、４０％以上、４５％以上等）場合、消衰係数ｋを下げる要因となる酸素等の含有量を減らしても、酸素含有塩素系ガスのドライエッチングにおけるエッチングレートの低下を抑制できる。
【００６１】
また、下層１１ａにインジウム等金属元素を含有させない（コンタミネーション等による混入は許容される程度の含有量であり、例えば、下層１１ａ中のインジウム等金属元素の含有量が１原子％以下の範囲で許容される。）ことにより、酸素含有塩素系ガスのドライエッチングにおけるエッチングレートの上昇を抑制することができる。遮光膜に求められる裏面反射率の制限が厳しい（例えば、３０％以下等）場合、裏面反射率を下げるために下層１１ａ中の酸素や窒素の含有量を増やしても、酸素含有塩素系ガスのドライエッチングにおけるエッチングレートの上昇を抑制でき、下層１１ａのサイドエッチング量の増加を抑制できる。
【００６２】
下層１１ａの厚さは、６０ｎｍ以下であることが求められ、５５ｎｍ以下であると好ましく、５０ｎｍ以下であるとより好ましい。下層１１ａの厚さが厚すぎると、遮光膜１１の全体での酸素含有塩素系ガスに対するエッチング時間が長くなる。その結果、上層１１ｃがエッチングガスに晒される時間が長くなり、上層１１ｃのサイドエッチング量が大きくなってしまう。下層１１ａの厚さは、２０ｎｍ以上であることが求められ、２５ｎｍ以上であると好ましく、３０ｎｍ以上であるとより好ましい。下層１１ａの厚さが薄すぎると、遮光膜１１に所定の光学濃度を持たせるために中間層１１ｂを厚くする必要が生じる。その結果、上層１１ｃがエッチングガスに晒される時間が長くなり、上層１１ｃのサイドエッチング量が大きくなってしまう。
【００６３】
中間層１１ｂは、遮光膜１１において遮光層として機能する層である。このような中間層１１ｂは、クロム（Ｃｒ）の含有量が遮光膜１１の中で最も多く、かつインジウム、スズおよびモリブデンから選ばれる少なくとも１以上の金属元素（インジウム等金属元素）を含有している層である。このような中間層１１ｂは、クロム（Ｃｒ）の含有量が遮光膜１１の中で最も多いことにより、露光光に対する遮光性が確保されている。またインジウム等金属元素を添加した構成であることにより、光学濃度（ＯＤ）を落とすことなくエッチングレートが速められる。このような中間層１１ｂにおけるインジウム等金属元素の合計含有量は、遮光膜１１の全体的な光学濃度（ＯＤ）を考慮して設定されるが、遮光膜１１全体にインジウム等金属元素が含有されている場合であれば、下層１１ａおよび上層１１ｃよりも大きいこととする。
【００６４】
また中間層１１ｂは、クロム（Ｃｒ）の含有量が遮光膜１１の中で最も多いことにより、酸素の含有量が前記遮光膜の中で最も少ない、または酸素を含有していない構成である。
【００６５】
中間層１１ｂにおけるクロムとインジウム等金属元素の合計含有量（Ｃｒ＋Ｍ）［原子％］に対するインジウム等金属元素の合計含有量Ｍ［原子％］の比率Ｍ／（Ｍ＋Ｃｒ）［％］は、５％以上であることが求められ、７％以上であると好ましく、１０％以上であるとより好ましい。酸素含有塩素系ガスのドライエッチングに対するエッチングレートの向上が得られるためである。一方、中間層１１ｂにおけるＭ／（Ｍ＋Ｃｒ）［％］は、５０％以下であることが求められ、３０％以下であると好ましく、２０％以下であるとより好ましい。インジウム等金属元素Ｍは、クロムに比べ、薬液洗浄や温水洗浄に対する耐性が低いためである。
【００６６】
中間層１１ｂにおけるクロムの含有量は、５５原子％よりも多いことが求められ、６０原子％以上であると好ましく、６５原子％以上であるとより好ましい。また、中間層１１ｂにおけるクロムの含有量は、８５原子％以下であることが求められ、８０原子％以下であると好ましく、７５％以下であるとより好ましい。
【００６７】
中間層１１ｂの厚さは、３０ｎｍ以下であることが求められ、２５ｎｍ以下であると好ましく、２０ｎｍ以下であるとより好ましい。中間層１１ｂの厚さは、５ｎｍ以上であることが求められ、１０ｎｍ以上であると好ましく、１５ｎｍ以上であるとより好ましい。
【００６８】
上層１１ｃは、遮光膜１１の最上層を構成する層であり、遮光膜１１における表面側（透光性基板１０とは反対側）の反射防止層として機能する。このような上層１１ｃは、クロムの含有量が遮光膜１１の中で最も少ない。また上層１１ｃは、酸素の含有量が遮光膜１１の中で最も多い。このような構成により、上層１１ｃは、遮光膜１１の最表面においての露光光の反射防止層として機能する。上層１１ｃにおけるクロムの含有量は、３０原子％以上であることが求められ、３５原子％以上であると好ましく、４０原子％以上であるとより好ましい。酸素含有塩素系ガスのドライエッチングに対するサイドエッチング量が大きくなり過ぎないようにするためである。また、上層１１ｃにおけるクロムの含有量は、５０原子％以下であることが求められ、４５原子％以下であると好ましい。上層１１ｃに十分な反射防止効果を持たせるためである。
【００６９】
この上層１１ｃには、クロムを含有する材料の他、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、およびモリブデン（Ｍｏ）から選ばれる少なくとも1以上の金属元素（インジウム等金属元素）を含有していても良いが、含有している場合には遮光膜１１の中で最も少ない合計含有量であることとし、含有していなくても良い。上層１１ｃにインジウム等金属元素を含有させないことにより、上層１１ｃを組成制御良好に形成することができる。またこのような上層１１ｃは、その膜厚が５ｎｍ以上であることが求められ、７ｎｍ以上であると好ましい。また、上層１１ｃは、２０ｎｍ以下であることが求められ、１５ｎｍ以下であると好ましい。
【００７０】
＜ハードマスク膜１３＞
ハードマスク膜１３は、遮光膜１１をエッチングする際に用いられるエッチングガスに対してエッチング耐性を有する材料で形成された膜である。このハードマスク膜１３は、遮光膜１１にパターンを形成するためのドライエッチングが終わるまでの間、エッチングマスクとして機能することができるだけの膜の厚さがあれば十分であり、基本的に光学特性の制限を受けない。このため、ハードマスク膜１３の厚さは遮光膜１１の厚さに比べて大幅に薄くすることができる。
【００７１】
ハードマスク膜１３の厚さは、２０ｎｍ以下であることが求められ、１５ｎｍ以下であると好ましく、１０ｎｍ以下であるとより好ましい。ハードマスク膜１３の厚さが厚すぎると、ハードマスク膜１３に遮光パターンを形成するドライエッチングにおいてマスクとなるレジスト膜の厚さが必要になってしまうためである。ハードマスク膜１３の厚さは、５ｎｍ以上であることが求められ、８ｎｍ以上であると好ましい。ハードマスク膜１３の厚さが薄すぎると、酸素含有塩素系ガスによる高バイアスエッチングの条件によっては、遮光膜１１に遮光パターンを形成するドライエッチングが終わる前に、ハードマスク膜１３のパターンが消失する恐れがあるためである。
【００７２】
そして、このハードマスク膜１３にパターンを形成するドライエッチングにおいてエッチングマスクとして用いる有機系材料のレジスト膜１５は、ハードマスク膜１３の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。このため、ハードマスク膜１３を設けていない従来の構成よりも、ハードマスク膜１３を設けたことによって大幅にレジスト膜１５の厚さを薄くすることができる。
【００７３】
このようなハードマスク膜１３は、ケイ素（Ｓｉ）を含有する材料やタンタル（Ｔａ）を含有する材料を用いることができる。ハードマスク膜１３に好適なケイ素（Ｓｉ）を含有する材料としては、ケイ素（Ｓｉ）に、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、ホウ素（Ｂ）および水素（Ｈ）から選らばれる１以上の元素を含有する材料が挙げられる。また、このほかのハードマスク膜１３に好適なケイ素（Ｓｉ）を含有する材料としては、ケイ素（Ｓｉ）および遷移金属に、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、ホウ素（Ｂ）および水素（Ｈ）から選らばれる１以上の元素を含有する材料が挙げられる。また、この遷移金属としては、例えば、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）が挙げられる。
【００７４】
一方、ハードマスク膜１３に好適なタンタル（Ｔａ）を含有する材料としては、タンタル（Ｔａ）に、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、ホウ素（Ｂ）および水素（Ｈ）から選らばれる１以上の元素を含有する材料が挙げられる。これらの中でも、タンタル（Ｔａ）に、酸素（Ｏ）を含有する材料が特に好ましい。このような材料の具体例としては、酸化タンタル（ＴａＯ）、酸化窒化タンタル（ＴａＯＮ）、ホウ化酸化タンタル（ＴａＢＯ）、ホウ化酸化窒化タンタル（ＴａＢＯＮ）等が挙げられる。
【００７５】
また、ハードマスク膜１３は、ケイ素（Ｓｉ）の他に、酸素（Ｏ）を含有する材料で形成されていることが好ましい。このようなハードマスク膜１３は、クロム（Ｃｒ）を含有する材料で形成された遮光膜１１との間で十分なエッチング選択性を有しており、遮光膜１１にほとんどダメージを与えずにハードマスク膜１３をエッチング除去することが可能である。
【００７６】
このようなハードマスク膜１３を構成する材料の具体例としては、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等が挙げられる。ハードマスク膜１３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１３の表面を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。
【００７７】
＜レジスト膜１５＞
本発明のマスクブランク１において、ハードマスク膜１３の表面に接して、有機系材料のレジスト膜１５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、遮光膜１１に形成すべき遮光パターンに、線幅が４０ｎｍのＳＲＡＦ（Sub-Resolution Assist Feature）が設けられることがある。しかし、この場合でも前述のようにハードマスク膜１３を設けたことによってレジスト膜１５の膜厚を抑えることができ、これによってこのレジスト膜１５で構成されたレジストパターンの断面アスペクト比を１：２．５と低くすることができる。したがって、レジスト膜１５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１５は、膜厚が８０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００７８】
＜マスクブランク１の製造手順＞
以上のような構成のマスクブランク１は、次のような手順で製造する。先ず、透光性基板１０を用意する。この透光性基板１０は、端面及び主表面Ｓが所定の表面粗さに研磨され、その後、所定の洗浄処理および乾燥処理を施されたものである。
【００７９】
次に、この透光性基板１０上に、スパッタ法よって遮光膜１１の下層１１ａ、中間層１１ｂ、上層１１ｃをこの順に成膜し、次いでスパッタ法によってハードマスク膜１３を成膜する。スパッタ法による各層の成膜においては、各層を構成する材料を所定の組成比で含有するスパッタリングターゲットおよびスパッタガスを用い、さらには必要に応じてアルゴン（Ａｒ）およびヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスをスパッタガスとして用いた成膜を行う。なお、遮光膜１１は、クロムターゲットとインジウム等金属元素を含有するターゲット（インジウム等金属元素のみのターゲットあるいはクロムとインジウム等金属元素の両方の元素からなるターゲット）２つのターゲットを用いる成膜方法を適用してもよい。
【００８０】
その後、このマスクブランク１がレジスト膜１５を有するものである場合には、ハードマスク膜１３の表面に対してＨＭＤＳ処理を施す。次いで、ハードマスク膜１３においてＨＭＤＳ処理された表面上に、スピンコート法のような塗布法によってレジスト膜１５を成膜し、マスクブランク１を完成させる。
【００８１】
≪第２実施形態のマスクブランク≫
図２は、本発明の第２実施形態のマスクブランク２の要部断面図である。この図に示すマスクブランク２が、第１実施形態のマスクブランクと異なるところは、遮光膜１１’の構成にあり、他の構成は第１実施形態と同様である。このため、ここでは遮光膜１１’の構成のみを説明し、重複する説明は省略する。
【００８２】
＜遮光膜１１’＞
第２実施形態のマスクブランク２における遮光膜１１’が、第１実施形態のマスクブランクにおける遮光膜と異なるところは、第１実施形態の遮光膜が３層構造であるのに対して、第２実施形態の遮光膜１１’が下層１１ａ’と上層１１ｃとの２層構造であるところにあり、光学濃度（ＯＤ）および他の構成は第１実施形態と同様である。このような２層の積層構造を有する遮光膜１１’は、第１実施形態の遮光膜と同様に、クロム（Ｃｒ）を含有する材料で形成され、さらにインジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、およびモリブデン（Ｍｏ）から選ばれる少なくとも１以上の金属元素（インジウム等金属元素）を含有している。
【００８３】
このうち下層１１ａ’は、図１に示した第１実施形態のマスクブランク１における下層１１ａと中間層１１ｂに対応する層であり、透光性基板１０側から上層１１ｃ側にかけて、クロム（Ｃｒ）の含有量が多くなるように組成傾斜している。下層１１ａ’の上層１１ｃ側は、クロムの含有量が上層１１ｃを含めた遮光膜１１における全ての層の中で最も多くなっている。それに加え、下層１１ａ’の少なくとも上層１１ｃ側は、インジウム、スズおよびモリブデンから選ばれる少なくとも１以上の金属元素（インジウム等金属元素）を含有している。これにより、遮光膜１１’全体の光学濃度（ＯＤ）の低下を抑制しつつエッチングレートを速めることができる。この下層１１ａ’の上層１１ｃ側領域におけるインジウム等金属元素の含有量は、遮光膜１１’の全体的な光学濃度（ＯＤ）を考慮して設定されるが、遮光膜１１’全体にインジウム等金属元素が含有されている場合であれば、最も大きい含有量であることとする。
【００８４】
この第２実施形態の遮光膜１１’の場合、第１実施形態の遮光膜１１に比べて、露光光に対する遮光膜１１‘の裏面側の反射率が高くなる。また、この第２実施形態の遮光膜１１’の場合、第１実施形態の遮光膜１１に比べて、ドライエッチングでパターンを形成したときにおける厚さ方向の側壁形状がよりなだらかになる。
【００８５】
下層１１ａ’の厚さは、６５ｎｍ以下であることが求められ、６０ｎｍ以下であると好ましく、５５ｎｍ以下であるとより好ましい。下層１１ａ’における透光性基板１０側領域のクロムの含有量は、３５原子％以上であることが求められ、４０原子％以上であると好ましく、４５原子％以上であるとより好ましい。また、下層１１ａ’における透光性基板１０側領域のクロムの含有量は、５５原子％以下であることが求められ、５０原子％以下であると好ましい。
【００８６】
下層１１ａ’における透光性基板１０側領域には、インジウム等金属元素を含有していても良いが、含有している場合には下層１１ａ’における上層１１ｃ側領域よりも少ない量であることとし、含有していなくても良い（ここでいう含有しないとは、コンタミネーション等による混入は許容される程度の含有量であり、例えば、下層１１ａ’における透光性基板１０側領域のインジウム等金属元素の含有量が１原子％以下の範囲で許容されることをいう。）。
【００８７】
下層１１ａ’の上層１１ｃ側領域におけるクロムとインジウム等金属元素の合計含有量（Ｃｒ＋Ｍ）［原子％］に対するインジウム等金属元素の合計含有量Ｍ［原子％］の比率Ｍ／（Ｍ＋Ｃｒ）［％］は、５％以上であることが求められ、７％以上であると好ましく、１０％以上であるとより好ましい。酸素含有塩素系ガスのドライエッチングに対するエッチングレートの向上が得られるためである。一方、下層１１ａ’の上層１１ｃ側領域におけるＭ／（Ｍ＋Ｃｒ）［％］は、５０％以下であることが求められ、３０％以下であると好ましく、２０％以下であるとより好ましい。インジウム等金属元素Ｍは、クロムに比べ、薬液洗浄や温水洗浄に対する耐性が低いためである。
【００８８】
下層１１ａ’の上層１３ｃ側領域におけるクロムの含有量は、５５原子％よりも多いことが求められ、６０原子％以上であると好ましく、６５原子％以上であるとより好ましい。また、下層１１ａ’の上層１１ｃ側領域におけるクロムの含有量は、８５原子％以下であることが求められ、８０原子％以下であると好ましく、７５％以下であるとより好ましい。
【００８９】
下層１１ａ’の上層１１ｃ側領域の厚さは、３０ｎｍ以下であることが求められ、２５ｎｍ以下であると好ましく、２０ｎｍ以下であるとより好ましい。下層１３ａ’の上層１３ｃ側領域の厚さは、５ｎｍ以上であることが求められ、１０ｎｍ以上であると好ましく、１５ｎｍ以上であるとより好ましい。
【００９０】
上層１１ｃは、第１実施形態と同様の構成であり、クロムの含有量が、遮光膜１１’の中で最も少ない。また、上層１１ｃは、酸素の含有量が遮光膜１１’の中で最も多い。このような上層１１ｃを設けたことにより、第１実施形態と同様に、上層１１ｃは、遮光膜１１’の反射防止層として機能する。上層１１ｃには、クロムを含有する材料の他、インジウム等金属元素を含有していても良いが、含有している場合には遮光膜１１の中で最も少ない合計含有量とすることが求められることは第１実施形態と同様である。
【００９１】
＜マスクブランク２の製造手順＞
以上のような構成のマスクブランク２の製造手順は、研磨後、洗浄処理および乾燥処理が施された透光性基板１０を準備する工程までは、第１実施形態と同様である。次に、透光性基板１０上に、スパッタ法によって下層１１ａ’を成膜する。このとき、下層１１ａ’の透光性基板１０側領域から上層１１ｃ側領域に向かってインジウム等金属元素の含有量が増加する組成傾斜膜となるように成膜装置を制御する。具体的には、まず、クロムターゲットとインジウム等金属元素を含有するターゲット（インジウム等金属元素のみのターゲットあるいはクロムとインジウム等金属元素の両方を元素からなるターゲット）の２つのターゲットが配置されたスパッタ室内の回転テーブルに、透光性基板１０を設置する。そして、スパッタ室内に、成膜ガスを導入し、さらに２つのターゲットの両方に電圧を印加し、透光性基板１０上に下層１１ａ’の透光性基板１０側領域をスパッタ成膜する。
【００９２】
なお、このスパッタ成膜では、下層１１ａ’における透光性基板１０側領域の成膜し始めから、下層１１ａ’における上層１１ｃ側領域の表面の成膜が終わるまでの間で、インジウム等金属元素を含有するターゲットの印加電圧を徐々に上げていく。これにより、下層１１ａ’は、透光性基板１０側から上層１１ｃ側に向かって、インジウム等金属元素の含有量が増加していく組成傾斜膜とすることができる。また、この下層１１ａ’のスパッタ成膜時、このスパッタ成膜の途上で、成膜ガスの希ガスと反応性ガスの流量を変える等の調整を行ってもよい。下層１１ａ’の成膜後、上層１１ｃとハードマスク膜１５をそれぞれ第１実施形態の場合と同様の手順で成膜する。また、このマスクブランク２がレジスト膜１５を有するものである場合には、第１実施形態の場合と同様の手順で塗布形成する。以上の手順により、マスクブランク２を製造する。
【００９３】
≪位相シフトマスクの製造方法および位相シフトマスク≫
本発明の位相シフトマスクの製造方法は、図１を用いて説明した第１実施形態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、または図２を用いて説明した第２実施形態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る。以下に、図３および図４に基づき、位相シフトマスクの製造方法を説明する。なお、図３および図４においては、図１を用いて説明した第１実施形態のマスクブランクを図示するが、これらの図３および図４を用いて説明する製造方法は、図２を用いて説明した第２実施形態のマスクブランクを用いた場合にも同様に適用される。
【００９４】
先ず、図３Ａに示すように、マスクブランク１におけるレジスト膜１５に対して、遮光膜１１に形成すべき遮光パターンを露光描画する。この際、透光性基板１０における中央部分を、位相シフトパターン形成領域（転写パターン形成領域）１０ａとし、ここに位相シフトパターンを構成する遮光パターンを露光描画する（本発明の位相シフトマスクでは、位相シフトパターンは遮光パターンと掘込パターンで構成される。）。また、位相シフトパターン形成領域１０ａの外周領域１０ｂには、アライメントパターンを構成する遮光パターンを露光描画する。この露光描画には、電子線が用いられる場合が多い。その後、レジスト膜１５に対してＰＥＢ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１５に遮光パターンおよびアライメントパターンを形成する。
【００９５】
次いで図３Ｂに示すように、遮光パターンおよびアライメントパターンが形成されたレジスト膜１５をマスクとして、フッ素系ガスを用いたハードマスク膜１３のドライエッチングを行い、ハードマスク膜１３に遮光パターンおよびアライメントパターンを形成する。しかる後、レジスト膜１５を除去する。なお、ここで、レジスト膜１５を除去せず残存させたまま、遮光膜１１のドライエッチングを行ってもよい。この場合でも、遮光膜１１のドライエッチングの途上でレジスト膜１５は消失する。
【００９６】
次に図３Ｃに示すように、遮光パターンおよびアライメントパターンが形成されたハードマスク膜１３をマスクとして、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガス（酸素含有塩素系ガス）を用いた遮光膜１１のドライエッチングを行い、クロムと共にインジウム、スズおよびモリブデンから選ばれる少なくとも１以上の金属元素（インジウム等金属元素）を含有する遮光膜１１をパターニングする。このときの酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングは、従来よりも塩素系ガスの混合比率の高いエッチングガスを用いる。遮光膜１１のドライエッチングにおける塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスの混合比率は、エッチング装置内でのガス流量比で、塩素系ガス：酸素ガス＝１０以上：１であることが好ましく、１５以上：１であるとより好ましく、２０以上：１であるとより好ましい。酸素含有塩素系ガスのドライエッチングの異方性を高めるためである。また、遮光膜１１のドライエッチングにおける塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスの混合比率は、エッチングチャンバー内でのガス流量比で、塩素系ガス：酸素ガス＝４０以下：１であることが好ましい。
【００９７】
また、この遮光膜１１に対する酸素含有塩素系ガスのドライエッチングでは、透光性基板の裏面側から掛けるバイアス電圧も従来よりも高くする。エッチング装置によって、バイアス電圧を高める効果に差はあるが、例えば、このバイアス電圧は、１５［Ｗ］以上であると好ましく、２０［Ｗ］以上であるとより好ましく、３０［Ｗ］以上であるとより好ましい。酸素含有塩素系ガスのドライエッチングの異方性を高めるためである。以上により、遮光膜１１で構成された遮光パターン１１ａａを形成する。この遮光パターン１１ａａは、位相シフトパターン形成領域１０ａに遮光パターンを備え、外周領域１０ｂに孔形状のアライメントパターン２０ｂを備える。
【００９８】
次に、図４Ｄに示すように、遮光パターン１１ａａが形成されたハードマスク膜１３上に、掘込パターンが形成されたレジスト膜３１を形成する。この際、先ず透光性基板１０上に、レジスト膜３１をスピン塗布法によって形成する。なお、このレジスト膜３１は、次工程である透光性基板１０に掘込パターンを形成する際に行われるフッ素系ガスを用いたドライエッチングの終了時において、ハードマスク膜１３上のレジスト膜３１およびハードマスク膜１３自体は消失するが、遮光パターン１１ａａのパターン間に充填されているレジスト膜３１は少なくとも透光性基板１０の主表面Ｓが露出しない程度に残存するような厚さで形成される。次に、塗布したレジスト膜３１に対してパターン露光を行い、さらに現像処理等の所定の処理を行う。これにより、レジスト膜３１の位相シフトパターン形成領域１０ａにおいて、透光性基板１０を露出させた掘込パターンを形成し、掘込パターンを有するレジスト膜３１を形成する。尚、ここでは、レジスト膜３１に形成された掘込パターンの開口が遮光パターン１１ａａの開口を完全に露出するように、リソグラフィーの合わせズレのマージンを取った開口幅でレジスト膜３１に掘込パターンを形成する。
【００９９】
次いで、図４Ｅに示すように、掘込パターンを有するレジスト膜３１および遮光パターン１１ａａが形成された遮光膜１１をマスクとして、フッ素系ガスを用いた透光性基板１０のドライエッチングを行う。これにより、透光性基板１０の一方の主表面Ｓ側における位相シフトパターン形成領域１０ａに、掘込パターン１０ａａを形成する。この掘込パターン１０ａａは、ここで得られる位相シフトマスクを用いたリソグラフィーおける露光工程で用いられる露光光に対して、位相を半周期ずらす程度の深さで形成される。例えばＡｒＦエキシマレーザ光を露光光に適用した場合であれば、掘込パターン１０ａａは、１７３ｎｍ程度の深さで形成されることとする。
【０１００】
また、このフッ素系ガスによるドライエッチングの途上で、レジスト膜３１は減膜していき、ハードマスク膜１３上のレジスト膜３１は全て消失する。さらに、ハードマスク膜１３もフッ素系ガスによるドライエッチングで消失する。これにより、位相シフトパターン形成領域１０ａに、遮光パターン１１ａａと、透光性基板１０に形成した掘込パターン１０ａａとで構成された位相シフトパターン２０ａを形成する。その後、残存するレジスト膜３１を除去する。
【０１０１】
以上により、図４Ｆに示すような位相シフトマスク３を得る。このようにして得られた位相シフトマスク３は、透光性基板１０における一方の主表面Ｓ側に掘込パターン１０ａａが形成され、この透光性基板１０における主表面Ｓ上に、遮光パターン１１ａａが形成された遮光膜１１を積層した構造を有するものとなる。掘込パターン１０ａａは、透光性基板１０における位相シフトパターン形成領域１０ａにおいて、遮光パターン１１ａａの開口底部から連続する状態で、透光性基板１０の主表面Ｓ側に形成されている。位相シフトパターン形成領域１０ａには、この掘込パターン１０ａａと遮光パターン１１ａａとからなる位相シフトパターン２０ａが配置された状態となる。また、外周領域１０ｂには、遮光膜１１を貫通する孔形状のアライメントパターン２０ｂが設けられた状態となる。
【０１０２】
尚、以上の製造工程中のドライエッチングで使用される塩素系ガスとしては、Ｃｌが含まれていれば特に制限はない。たとえば、塩素系ガスとして、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ２、ＣＨＣｌ３、ＣＨ２Ｃｌ２、ＣＣｌ４、ＢＣｌ３等があげられる。また、以上の製造工程中のドライエッチングで使用されるフッ素系ガスとしては、Ｆが含まれていれば特に制限はない。たとえば、フッ素系ガスとして、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６等があげられる。
【０１０３】
以上説明した位相シフトマスクの製造方法では、図１を用いて説明したマスクブランク１を用いて位相シフトマスクを製造している。このような位相シフトマスクの製造では、図３Ｃを用いて説明したクロムを含有する材料で構成された遮光膜１１のドライエッチング工程において、等方性エッチングの傾向を有する酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングが適用されている。しかし、この図３Ｃの工程における酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングは、酸素含有塩素系ガスの塩素系ガスの比率が高く、かつ高いバイアスを掛けるエッチング条件で行われている。反射防止機能を持たせるためにクロム含有量が少なく設定された上層１１ｃでは、エッチング時間が長引くほど、サイドエッチングが発生し易い状況となっている。
【０１０４】
しかしながら、遮光膜１１における中間層１１ｂは、遮光性を確保することを目的として遮光膜１１中においてクロム含有量が最も多く設定されているものの、インジウム、スズおよびモリブデンから選ばれる少なくとも1以上のインジウム等金属元素を含有した構成である。このため、クロム濃度の調整のみによって光学濃度（ＯＤ）を確保する構成の中間層と比較して、光学濃度（ＯＤ）を高く保ちつつもエッチングレートが速められた層となっている。
【０１０５】
これにより、遮光膜１１全体に対するエッチングレートが短縮化され、クロム含有量が少なく設定された上層１１ｃにおいてのサイドエッチングの進行を小さく抑えることができる。この結果、ハードマスク膜１３のパターン形状との乖離が少なく、上層１１ｃをパターニングすることができる。
【０１０６】
また、下層１１ａは、反射防止機能を持たせるために上層１１ｃほどではないが中間層１１ｂよりもクロム含有量が少なく設定されているためエッチングレートは速く保たれている。しかし、中間層１１ｂのエッチングレートが速められたことにより、遮光膜１１のパターニングにおいてのオーバーエッチング時間を短縮される。これにより、下層１１ａのサイドエッチングが低減される。以上のような効果が遮光膜１１の下層１１ａ、中間層１１ｂ、上層１１ｃに得られることによって、酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングによって形成される遮光膜１１のパターンの側壁形状が良好なものになる。
【０１０７】
≪半導体デバイスの製造方法≫
本発明の半導体デバイスの製造方法は、先に説明した位相シフトマスクまたは位相シフトマスクの製造方法によって製造された位相シフトマスク３を用い、基板上のレジスト膜に対して位相シフトマスクの転写パターン（位相シフトパターン）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。
【０１０８】
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良いし、半導体薄膜を有する基板であっても良いし、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良い。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、本発明の位相シフトマスク３を用いたパターン露光を行ない、位相シフトマスク３に形成された転写パターン（位相シフトパターン２０ａ）をレジスト膜に露光転写する。この際、露光光としては、掘込パターン１０ａａに対応する露光光を用いることとし、例えばここではＡｒＦエキシマレーザ光を用いる。
【０１０９】
以上の後、転写パターン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。
【０１１０】
以上のような処理を、転写用マスク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。
【０１１１】
以上のような半導体デバイスの製造においては、本発明の位相シフトマスクまたは位相シフトマスクの製造方法によって製造された位相シフトパターンの形状精度が良好な位相シフトマスクを用いたリソグラフィーが行われる。これにより、基板上に初期の設計仕様を十分に満たす精度のレジストパターンを形成することができる。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】
【０１１２】
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。
【０１１３】
≪実施例１≫
［マスクブランクの製造］
図１を用いて説明した構成に係る実施例１のマスクブランク１を以下のように製造した。先ず、一方の主表面Ｓ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１０を準備した。この透光性基板１０は、端面及び主表面Ｓが所定の表面粗さに研磨され、その後、所定の洗浄処理および乾燥処理を施されたものである。
【０１１４】
この透光性基板１０上に、遮光膜１１を下層１１ａ、中間層１１ｂ、上層１１ｃの順で形成した。具体的には、ＤＣスパッタリング装置内の基板ステージに透光性基板１０を載置し、スパッタリングターゲットとしてＣｒターゲットを用い、Ａｒ、ＣＯ２、Ｎ２及びＨｅの混合ガスをスパッタリングガスとしたＤＣスパッタリングにより、下層１１ａとしてＣｒＯＣＮ膜（膜組成  Ｃｒ：Ｏ：Ｃ：Ｎ＝４８：９：２７：１６  原子％比）を３８ｎｍの膜厚に成膜した。なお、ＣｒＯＣＮ膜の組成は、Ｘ線電子分光法による分析値である。以下、同様である。
【０１１５】
次に、透光性基板１０の下層１１ａ上に、スパッタリングターゲットとしてＣｒＩｎ混合ターゲット（Ｃｒ：Ｉｎ＝９０：１０  原子％比）を用い、Ａｒ、ＮＯ及びＨｅの混合ガスをスパッタリングガスとしたＤＣスパッタリングにより、中間層１１ｂとしてＣｒＩｎＯＮ膜（膜組成  Ｃｒ：Ｉｎ：Ｏ：Ｎ＝７７：９：８：６  原子％比）を１５ｎｍの膜厚に成膜した。
【０１１６】
次に、透光性基板１０の中間層１１ｂ上に、スパッタリングターゲットとしてＣｒターゲットを用い、Ａｒ、ＣＯ２、Ｎ２及びＨｅの混合ガスをスパッタリングガスとしたＤＣスパッタリングにより、上層１１ｃとしてＣｒＯＣＮ膜（膜組成  Ｃｒ：Ｏ：Ｃ：Ｎ＝３１：１６：３７：１６  原子％比）を１４ｎｍの膜厚に成膜した。
【０１１７】
透光性基板１０上に、下層１１ａ、中間層１１ｂ、および上層１１ｃをこの順にスパッタ成膜した後、これらの層からなる遮光膜１１について、ＡｒＦエキシマレーザ光の波長（約１９３ｎｍ）に対する光学濃度（ＯＤ）を測定したところ、光学濃度（ＯＤ）は３．０以上であった。この遮光膜１１について、ＡｒＦエキシマレーザ光の波長に対する上層１１ｃ側の反射率（表面反射率）を測定したところ、２２％であった。また、この遮光膜１１について、ＡｒＦエキシマレーザ光の波長に対する下層１１ａ側の反射率（裏面反射率）を測定したところ、２０％であった。
【０１１８】
さらにこの遮光膜１１について、露光装置の位置決めに用いられる波長８８０ｎｍの光に対する光透過率を測定したところ、光透過率は５０％以下であった。
【０１１９】
次に、遮光膜１１上にハードマスク膜１３を形成した。具体的には、ＤＣスパッタリング装置内の基板ステージに、遮光膜１１が形成された透光性基板１０を載置し、スパッタリングターゲットとしてＳｉターゲットを用い、Ａｒ、Ｎ２、Ｏ２及びＨｅの混合ガスをスパッタリングガスとしたＤＣスパッタリングにより、ハードマスク膜１３としてＳｉＯＮ膜（膜組成  Ｓｉ：Ｏ：Ｎ＝３７：４４：１９  原子％比）を１０ｎｍの膜厚に成膜した。
【０１２０】
以上のスパッタ成膜の後、ハードマスク膜１３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１３の表面に接して、電子線描画用化学増幅型レジスト（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製  ＰＲＬ００９）からなるレジスト膜１５を膜厚１００ｎｍで形成した。以上の手順により、透光性基板１０上に、３層構造の遮光膜１１、ハードマスク膜１３、およびレジスト膜１５をこの順に積層した構造を備えたマスクブランク１を製造した。
【０１２１】
［パターン形成］
作製した実施例１のマスクブランク１を用い、以下の手順で実施例１の位相シフトマスク３を作製した。先ず、図３Ａを参照し、レジスト膜１５に対して、ハードマスク膜１３に形成すべき遮光パターンを電子線描画し、その後所定の現像処理および洗浄処理を行い、遮光パターンとアライメントパターン（以下、これらのパターンをまとめて遮光パターン等という。）を形成した。
【０１２２】
次に、図３Ｂに示すように、遮光パターン等を有するレジスト膜１５をマスクとして、フッ素系ガス（ＣＦ４）を用いたハードマスク膜１３のドライエッチングを行い、ハードマスク膜１３に遮光パターン等を形成した。しかる後、レジスト膜１５を除去した。次に図３Ｃに示すように、遮光パターン等を有するハードマスク膜１３をマスクとして、塩素ガス（Ｃｌ２）と酸素ガス（Ｏ２）との混合ガス（ガス流量比  Ｃｌ２：Ｏ２＝２０：１）を用いた遮光膜１１のドライエッチング（バイアス電圧  ３０［Ｗ］）を行い、遮光パターン１１ａａを形成した。なお、このときの遮光膜１１の各層におけるドライエッチングのエッチングレートは、上層１１ｃのエッチングレートを１としたときの中間層１１ｂのエッチングレートの比率は、０．５であった。また、上層１１ｃのエッチングレートを１としたときの下層１１ａのエッチングレートの比率は、０．６であった。
【０１２３】
次に、図４Ｄに示すように、遮光パターン１１ａａが形成されたハードマスク膜１３上に、掘込パターンが形成されたレジスト膜３１を形成した。具体的には、スピン塗布法によって、ハードマスク膜１３の表面に接して、電子線描画用化学増幅型レジスト（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製  ＰＲＬ００９）からなるレジスト膜３１を膜厚５０ｎｍで形成した。尚、この膜厚はハードマスク膜１３上の膜厚である。次に、レジスト膜３１に対して掘込パターンを電子線描画し、所定の現像処理および洗浄処理を行い、掘込パターンを有するレジスト膜３１を形成した。このとき、レジスト膜３１に形成された掘込パターンの開口が遮光パターン１１ａａの開口を完全に露出するように、リソグラフィーの合わせズレのマージンを取った開口幅でレジスト膜３１に掘込パターンを形成した。
【０１２４】
その後、図４Ｅに示すように、掘込パターンを有するレジスト膜３１および遮光膜パターン１１ａａが形成された遮光膜１１をマスクとして、フッ素系ガス（ＣＦ４）を用いた透光性基板１０のドライエッチングを行う。これにより、透光性基板１０の一方の主表面Ｓ側における位相シフトパターン形成領域１０ａに、掘込パターン１０ａａが１７３ｎｍの深さで形成された。また、このフッ素系ガスによるドライエッチングの途上で、レジスト膜３１は減膜していき、ハードマスク膜１３上のレジスト膜３１は全て消失した。さらに、ハードマスク膜１３もフッ素系ガスによるドライエッチングで除去された。そして、残存するレジスト膜３１を除去し、洗浄等の処理を行い、位相シフトマスク３を得た。
【０１２５】
［遮光パターン１１ａａの評価］
以上の手順を得て作製された実施例１の位相シフトマスク３において、遮光パターン１１ａａの断面形状を確認した。この結果、図５に示すように、遮光パターン１１ａａの上層１１ｃおよび下層１１ａにおけるエッチング側壁の著しい減退は見られなかった（サイドエッチング量は小さかった）。また、遮光パターン１１ａａの断面は、パターニングされたハードマスク膜１３の寸法に対する減退は小さかった。
【０１２６】
［掘込パターン１０ａａの評価］
レジスト膜３１と遮光パターン１１ａａとをマスクとした透光性基板１０のエッチングによって形成した掘込パターン１０ａａについて、その形状を評価したところ、パターニングされたハードマスク膜の平面形状に対して乖離の少ないパターン形状が得られていることが確認された。
【０１２７】
また、この実施例１の位相シフトマスク３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。この結果から、この実施例１の位相シフトマスク３を露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したとしても、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンは高精度で形成できるといえる。
【０１２８】
≪実施例２≫
［マスクブランクの製造］
図２を用いて説明した第２実施形態のマスクブランク２に係る実施例２のマスクブランクを実施例１のマスクブランクと同様の手順で作製した。ただし、遮光膜１１’のスパッタ成膜に関しては、成膜室内にクロム（Ｃｒ）ターゲットとインジウム（Ｉｎ）ターゲットの２つのターゲットが設けられ、かつその２つのターゲットに同時に電圧を印加することが可能なＤＣスパッタリング方式の枚葉式成膜装置を用いた。下層１１ａ’は、クロムターゲットにのみ電圧を印加した状態で下層の１１ａ’のスパッタ成膜を開始し、徐々にインジウムターゲットに印加する電圧を上げていく方法で行われた。なお、このときのスパッタガスには、アルゴン、ヘリウム、窒素および二酸化炭素の混合ガスが用いられた。これにより、下層１１ａ’は、透光性基板１０側（組成  Ｃｒ：Ｏ：Ｃ：Ｎ＝４７：１１：２８：１４  原子％比）から上層１１ｃ側（組成  Ｃｒ：Ｉｎ：Ｏ：Ｃ：Ｎ＝７３：１０：５：８：４  原子％比）にかけて組成傾斜する層構造に成膜された。
【０１２９】
また、遮光膜１１’の上層１１ｃ（ＣｒＯＣＮ膜  膜組成  Ｃｒ：Ｏ：Ｃ：Ｎ＝３１：１６：３７：１６  原子％比）は、クロムターゲットのみ電圧を印加し、スパッタガスにアルゴン、ヘリウム、窒素および二酸化炭素の混合ガスを用いたスパッタ成膜によって行われた。
【０１３０】
透光性基板１０上に、下層１１ａ’および上層１１ｃをこの順にスパッタ成膜した後、これらの層からなる遮光膜１１’について、ＡｒＦエキシマレーザ光の波長（約１９３ｎｍ）に対する光学濃度（ＯＤ）を測定したところ、光学濃度（ＯＤ）は３．０以上であった。この遮光膜１１’について、ＡｒＦエキシマレーザ光の波長に対する上層１１ｃ側の反射率（表面反射率）を測定したところ、２０％であった。また、この遮光膜１１’について、ＡｒＦエキシマレーザ光の波長に対する下層１１ａ側の反射率（裏面反射率）を測定したところ、３１％であった。
【０１３１】
さらにこの遮光膜１１’について、露光装置の位置決めに用いられる波長８８０ｎｍの光に対する光透過率を測定したところ、光透過率は５０％以下であった。
【０１３２】
［パターン形成］
作製した実施例２のマスクブランク２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３’を作製した。なお、このときの遮光膜１１’の各層におけるドライエッチングのエッチングレートは、上層１１ｃのエッチングレートを１としたときの下層１１ａ’のエッチングレートの比率は、０．６であった。
【０１３３】
［遮光パターン１１ａａ’の評価］
以上の手順を得て作製された実施例２の位相シフトマスク３’において、遮光パターン１１ａａ’の断面形状を確認した。この結果、図６に示すように、遮光パターン１１ａａ’の上層１１ｃおよび下層１１ａ’におけるエッチング側壁の著しい減退は見られなかった（サイドエッチング量は小さかった）。また、遮光パターン１１ａａ’の断面は、パターニングされたハードマスク膜１３の寸法に対する減退は小さかった。
【０１３４】
［掘込パターン１０ａａの評価］
レジスト膜３１と遮光パターン１１ａａ’とをマスクとした透光性基板１０のエッチングによって形成した掘込パターン１０ａａについて、その形状を評価したところ、パターニングされたハードマスク膜の平面形状に対して乖離の少ないパターン形状が得られていることが確認された。
【０１３５】
また、この実施例２の位相シフトマスク３’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。この結果から、この実施例２の位相シフトマスク３’を露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したとしても、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンは高精度で形成できるといえる。
【０１３６】
≪実施例３≫
［マスクブランクの製造］
図１を用いて説明した第１実施形態のマスクブランク１に係る別の実施例として、実施例３のマスクブランクを実施例１のマスクブランクと同様の手順で作製した。ただし、遮光膜１１の中間層１１ｂに関しては、スパッタリングターゲットとしてＣｒＳｎ混合ターゲット（Ｃｒ：Ｓｎ＝９０：１０  原子％比）を用い、Ａｒ、ＮＯ及びＨｅの混合ガスをスパッタリングガスとしたＤＣスパッタリングにより、中間層１１ｂとしてＣｒＳｎＯＮ膜（膜組成  Ｃｒ：Ｓｎ：Ｏ：Ｎ＝７５：１０：８：７  原子％比）を１５ｎｍの膜厚に成膜した。
【０１３７】
透光性基板１０上に、下層１１ａ、中間層１１ｂ、および上層１１ｃをこの順にスパッタ成膜した後、これらの層からなる遮光膜１１について、ＡｒＦエキシマレーザ光の波長（約１９３ｎｍ）に対する光学濃度（ＯＤ）を測定したところ、光学濃度（ＯＤ）は３．０以上であった。この遮光膜１１’について、ＡｒＦエキシマレーザ光の波長に対する上層１１ｃ側の反射率（表面反射率）を測定したところ、２１％であった。また、この遮光膜１１について、ＡｒＦエキシマレーザ光の波長に対する下層１１ａ側の反射率（裏面反射率）を測定したところ、２０％であった。
【０１３８】
さらにこの遮光膜１１について、露光装置の位置決めに用いられる波長８８０ｎｍの光に対する光透過率を測定したところ、光透過率は５０％以下であった。
【０１３９】
［パターン形成］
作製した実施例３のマスクブランク１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３を作製した。なお、このときの遮光膜１１の各層におけるドライエッチングのエッチングレートは、上層１１ｃのエッチングレートを１としたときの中間層１１ｂのエッチングレートの比率は、０．５であった。また、上層１１ｃのエッチングレートを１としたときの下層１１ａのエッチングレートの比率は、０．６であった。
【０１４０】
［遮光パターン１１ａａの評価］
以上の手順を得て作製された実施例３の位相シフトマスク３において、遮光パターン１１ａａの断面形状を確認した。この結果、図５に示すように、遮光パターン１１ａａの上層１１ｃおよび下層１１ａにおけるエッチング側壁の著しい減退は見られなかった（サイドエッチング量は小さかった）。また、遮光パターン１１ａａの断面は、パターニングされたハードマスク膜１３の寸法に対する減退は小さかった。
【０１４１】
［掘込パターン１０ａａの評価］
レジスト膜３１と遮光パターン１１ａａとをマスクとした透光性基板１０のエッチングによって形成した掘込パターン１０ａａについて、その形状を評価したところ、パターニングされたハードマスク膜の平面形状に対して乖離の少ないパターン形状が得られていることが確認された。
【０１４２】
また、この実施例３の位相シフトマスク３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。この結果から、この実施例３の位相シフトマスク３を露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したとしても、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンは高精度で形成できるといえる。
【０１４３】
≪実施例４≫
［マスクブランクの製造］
図２を用いて説明した第２実施形態のマスクブランク２に係る別の実施例として、実施例４のマスクブランクを実施例２のマスクブランクと同様の手順で作製した。ただし、遮光膜１１’の下層１１ａ’のスパッタ成膜に関しては、成膜室内にクロム（Ｃｒ）ターゲットとスズ（Ｓｎ）ターゲットの２つのターゲットが設けられ、かつその２つのターゲットに同時に電圧を印加することが可能なＤＣスパッタリング方式の枚葉式成膜装置を用いた。下層１１ａ’は、クロムターゲットにのみ電圧を印加した状態で下層の１１ａ’のスパッタ成膜を開始し、徐々にスズターゲットに印加する電圧を上げていく方法で行われた。なお、このときのスパッタガスには、アルゴン、ヘリウム、窒素および二酸化炭素の混合ガスが用いられた。これにより、下層１１ａ’は、透光性基板１０側（組成  Ｃｒ：Ｏ：Ｃ：Ｎ＝４７：１２：２７：１４  原子％比）から上層１１ｃ側（組成  Ｃｒ：Ｓｎ：Ｏ：Ｃ：Ｎ＝７１：１１：６：８：４  原子％比）にかけて組成傾斜する層構造に成膜された。
【０１４４】
透光性基板１０上に、下層１１ａ’および上層１１ｃをこの順にスパッタ成膜した後、これらの層からなる遮光膜１１’について、ＡｒＦエキシマレーザ光の波長（約１９３ｎｍ）に対する光学濃度（ＯＤ）を測定したところ、光学濃度（ＯＤ）は３．０以上であった。この遮光膜１１’について、ＡｒＦエキシマレーザ光の波長に対する上層１１ｃ側の反射率（表面反射率）を測定したところ、２１％であった。また、この遮光膜１１’について、ＡｒＦエキシマレーザ光の波長に対する下層１１ａ側の反射率（裏面反射率）を測定したところ、２９％であった。
【０１４５】
さらにこの遮光膜１１’について、露光装置の位置決めに用いられる波長８８０ｎｍの光に対する光透過率を測定したところ、光透過率は５０％以下であった。
【０１４６】
［パターン形成］
作製した実施例４のマスクブランク２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３’を作製した。なお、このときの遮光膜１１’の各層におけるドライエッチングのエッチングレートは、上層１１ｃのエッチングレートを１としたときの下層１１ａ’のエッチングレートの比率は、０．６であった。
【０１４７】
［遮光パターン１１ａａ’の評価］
以上の手順を得て作製された実施例４の位相シフトマスク３’において、遮光パターン１１ａａ’の断面形状を確認した。この結果、図６に示すように、遮光パターン１１ａａ’の上層１１ｃおよび下層１１ａ’におけるエッチング側壁の著しい減退は見られなかった（サイドエッチング量は小さかった）。また、遮光パターン１１ａａ’の断面は、パターニングされたハードマスク膜１３の寸法に対する減退は小さかった。
【０１４８】
［掘込パターン１０ａａの評価］
レジスト膜３１と遮光パターン１１ａａ’とをマスクとした透光性基板１０のエッチングによって形成した掘込パターン１０ａａについて、その形状を評価したところ、パターニングされたハードマスク膜の平面形状に対して乖離の少ないパターン形状が得られていることが確認された。
【０１４９】
また、この実施例４の位相シフトマスク３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。この結果から、この実施例４の位相シフトマスク３を露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバイス上のレジスト膜に露光転写したとしても、最終的に半導体デバイス上に形成される回路パターンは高精度で形成できるといえる。
【０１５０】
≪比較例≫
［マスクブランクの製造］
実施例１の作製手順において、３層構造の遮光膜における中間層をＣｒＮ膜（膜組成  Ｃｒ：Ｎ＝８５：１５  原子％比）で１７ｎｍの膜厚に変更したこと以外は、実施例１と同様の手順でマスクブランクを作製した。
【０１５１】
尚、透光性基板上に遮光膜をスパッタ成膜した後、遮光膜について、ＡｒＦエキシマレーザ光の波長（約１９３ｎｍ）に対する光学濃度（ＯＤ）を測定したところ、光学濃度（ＯＤ）は３．０以上であった。また、この遮光膜について、ＡｒＦエキシマレーザ光の波長に対する上層側の反射率（表面反射率）を測定したところ、２５％であった。また、この遮光膜について、ＡｒＦエキシマレーザ光の波長に対する上層側の反射率（裏面反射率）を測定したところ、２２％であった。
【０１５２】
また遮光膜上に、ハードマスク膜をスパッタ成膜する前に、露光装置の位置決めに用いられる波長８８０ｎｍの光に対する遮光膜の光透過率を測定したところ、光透過率は５０％以下であった。
【０１５３】
［パターンの形成］
作製したマスクブランクを用い、実施例１と同様の手順で遮光パターンおよび掘込パターンを形成した。
【０１５４】
［遮光パターンの評価（透光性基板エッチング前）］
実施例１と同様に遮光パターンの断面形状を確認した。この結果、図７に示すように、遮光パターン５０ａａの断面形状は、上層５０ｃにおいて特にハードマスク膜１３側のエッチング側壁の減退が大きく、下層５０ａにおいても透光性基板１０側の減退が見られた。
【０１５５】
［掘込パターン１０ａａの評価］
レジスト膜３１と遮光パターン５０ａａとをマスクとした透光性基板１０のエッチングによって形成した掘込パターンについて、その形状を評価したところ、パターニングされたハードマスク膜１３の寸法に対する減退量が大きく、開口幅が広がっていた。
【０１５６】
また、この比較例の位相シフトマスクに対し、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、転写不良が確認された。遮光パターン５０ａａのパターン側壁形状の垂直性が悪く、ラインエッジラフネスも悪いことが転写不良の発生要因と推察される。この結果から、この比較例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不良箇所が発生してしまうといえる。
【符号の説明】
【０１５７】
１，２…マスクブランク、３，３’…位相シフトマスク、１０…透光性基板、１０ａａ…掘込パターン、１１，１１’…遮光膜、１１ａ，１１ａ’…下層、１１ｂ…中間層、１１ｃ…上層、１１ａａ，１１ａａ’…遮光パターン、１３…ハードマスク膜、１５…レジスト膜、Ｓ…主表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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