(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いられ、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有するマスクブランクであって、
前記遮光膜は、下層および上層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上であり、
前記下層は、窒素を含有する材料からなり、屈折率ｎが２．０未満、かつ消衰係数ｋが２．０以上であり、膜厚が３３ｎｍ以上であり、
前記上層は、酸素を含有する材料からなり、屈折率ｎが２．３以下、かつ消衰係数ｋが１．３以上であり、かつ膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が６０度以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
【請求項２】
前記上層は、酸素の含有量が５０原子％以上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】
前記上層は、消衰係数ｋが２．０未満であることを特徴とする請求項１または２に記載のマスクブランク。
【請求項４】
前記遮光膜は、露光光に対する表面反射率が４０％以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のマスクブランク。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のマスクブランクにおける前記遮光膜を、エッチングによりパターニングするエッチング工程を有することを特徴とする転写用マスクの製造方法。
【請求項６】
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有し、
前記遮光膜は、下層および上層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上であり、
前記下層は、窒素を含有する材料からなり、屈折率ｎが２．０未満、かつ消衰係数ｋが２．０以上であり、膜厚が３３ｎｍ以上であり、
前記上層は、酸素を含有する材料からなり、屈折率ｎが２．３以下、かつ消衰係数ｋが１．３以上であり、かつ膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差が６０度以下である
ことを特徴とする転写用マスク。
【請求項７】
前記上層は、酸素の含有量が５０原子％以上であることを特徴とする請求項６記載の転写用マスク。
【請求項８】
前記上層は、消衰係数ｋが２．０未満であることを特徴とする請求項６または７に記載の転写用マスク。
【請求項９】
前記遮光膜は、露光光に対する表面反射率が４０％以下であることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の転写用マスク。
【請求項１０】
前記遮光膜に形成されている転写パターンには、ハーフピッチ４５ｎｍ以降のラインアンドスペースパターンが含まれていることを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載の転写用マスク。
【請求項１１】
請求項６から１０のいずれかに記載の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ことを特徴する半導体デバイスの製造方法。
【請求項１２】
半導体基板上のレジスト膜に転写される転写パターンには、ハーフピッチ４５ｎｍ以降のラインアンドスペースパターンが含まれていることを特徴する請求項１１記載の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、半導体デバイス等の製造において使用されるマスクブランク、転写用マスク
、転写用マスクの製造方法、および半導体デバイスの製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等の微細化は、性能、機能の向上（高速動作や低消費電力化等）や低コ
スト化をもたらす利点があり、微細化はますます加速されている。この微細化を支えてい
るのがリソグラフィ技術であり、転写用マスクは、露光装置、レジスト材料とともにキー
技術となっている。
近年、半導体デバイスの設計仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４５ｎｍ〜３２
ｎｍ世代の開発が進められている。これはＡｒＦエキシマレーザー露光光（以下、ＡｒＦ
露光光）の波長１９３ｎｍの１／４〜１／６に相当している。特にｈｐ４５ｎｍ以降の世
代では従来の位相シフト法、斜入射照明法や瞳フィルター法などの超解像技術（Resoluti
on Enhancement Technology：RET）と光近接効果補正（Optical Proximity Correction :
OPC）技術の適用だけでは不十分となってきており、超高ＮＡ技術（液浸リソグラフィ）
が必要となってきている。
【０００３】
ところで、半導体製造に必要な回路パターンは、複数の転写用マスク（レチクル）パタ
ーンによって半導体ウェハに順次露光される。例えば、所定のレチクルがセットされた縮
小投影露光装置（露光装置）は、ウェハ上の被投影領域を次々とずらしながら繰り返しパ
ターンを投影露光する（ステップ・アンド・リピート方式）、または、レチクルとウェハ
を投影光学系に対して同期走査し、繰り返しパターンを投影露光する（ステップ・アンド
・スキャン方式）が主流となっている。これらにより、半導体ウェハ内に所定個数分の集
積回路チップ領域を形成する。
転写用マスク（レチクル）は、転写パターンを形成した領域と、その外周の領域と、を
有する。この外周領域、即ち転写用マスク（レチクル）における四つの辺に沿った周縁の
領域は、転写用マスク（レチクル）上の転写パターンをウェハ上の被投影領域を次々とず
らしながら順次露光する際に、集積回路チップの形成数を増やす目的で、互いの外周領域
が重なるようにして露光、転写される。通常、露光装置のマスクステージには、外周領域
への露光光の照射を遮光するための遮蔽板が設けられている。しかし、遮蔽板による露光
光の遮蔽では、位置精度の限界や光の回折現象の問題があり、外周領域へ露光光が漏れて
しまう（この光を漏れ光という。）ことが避けられない。この外周領域への漏れ光が転写
用マスクを透過してしまうと、ウェハ上のレジストを感光させてしまう恐れがある。この
ような重ね露光によるウェハ上のレジスト感光を防ぐ目的で、転写用マスクの外周領域に
は遮光帯（遮光体の帯、遮光体リング）をマスク加工にて作製する。また、この外周領域
の遮光帯を形成する領域においては、重ね露光によるウェハ上のレジスト感光を抑制する
には、通常、ＯＤ値（光学濃度）が３以上あると望ましいとされており、少なくとも２．
８程度は必要とされている。
バイナリマスクの場合、遮光膜は、遮光膜の遮光性が高いため、転写パターン領域に遮
光膜パターンを形成すると共に、転写パターン領域の外周の領域に遮光帯を形成する役割
も有する。
【０００４】
遮光膜には、露光光に対する表面反射をある程度低くすることも必要とされている。こ
のため、遮光膜の構造は、遮光性能を確保するための層と表面反射率を低減させるための
層（表面反射防止層）の少なくとも２層の積層構造となっていることが一般的である。表
面反射防止層は、その特性上、遮光性能を上げることは難しく、遮光膜の薄膜化にはあま
り寄与できない層である。遮光膜の薄膜化には、これらの制約がある。
遮光膜を薄膜化すると、ＯＤ値（光学濃度）が減少してしまう。クロム系の遮光膜では
、一般に必要とされているＯＤ＝３を達成するために、６０ｎｍ程度のトータルの膜厚が
最低限必要であり、大幅な薄膜化は困難である（例えば、特許文献１：特開２００７−２
４１１３６号公報の［０００５］欄参照）。
特許文献２（特開２００９−２３０１１２号公報）では、タンタル系材料の積層構造か
らなる遮光膜、例えば基板側からＴａＮ層／ＴａＯ層の積層構造からなる遮光膜を備える
バイナリマスクブランクが示されている。タンタル系材料はクロム系材料に比べて遮光性
能が高く、膜厚が６０ｎｍ未満でも、一般に必要とされているＯＤ＝３を達成することが
可能である。
【０００５】
一方、特許文献３（国際公開２００５／１２４４５４公報）には、光半透過膜を備える
マスクブランクが示されている。この光半透過膜は、所定の透過率だけ露光光を透過する
特性を有し、この特性に関しては従来のハーフトーン型位相シフト膜と概ね同様である。
しかし、この光半透過膜は、光半透過膜のある光半透過部を透過する露光光と光半透過膜
のない透光部を透過する露光光との間での位相差が小さい膜という特性も併せ持っている
。この特性は、従来のハーフトーン型位相シフト膜とは全く異なる。この光半透過膜を備
えるマスクブランクは、エンハンサマスクを作製するために使用されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２４１１３６号公報
【特許文献２】特開２００９−２３０１１２号公報
【特許文献３】国際公開２００５／１２４４５４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、半導体デバイスの設計仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４５ｎｍ以
降の世代のバイナリ型マスクにおいては、ＡｒＦ露光光の波長１９３ｎｍよりも転写用マ
スク上の転写パターンの線幅の方が小さく、またこれに対応するための超解像技術を採用
していったことにより、転写パターン領域（メインパターン領域）の遮光膜パターンの膜
厚が厚いと、電磁界（ＥＭＦ: ElectroMagnetics Field）効果に起因するバイアスが大き
くなるという問題が生じてきている。電磁界（ＥＭＦ）効果に係るバイアスは、ウェハ上
のレジストへの転写パターン線幅のＣＤ精度に大きな影響を与える。このため、電磁界効
果のシミュレーションを行い、ＥＭＦバイアスによる影響を抑制するため、転写用マスク
に作製する転写パターンの補正を行う必要がある。この転写パターンの補正計算は、ＥＭ
Ｆバイアスが大きいほど複雑化する。また、補正後の転写パターンもＥＭＦバイアスが大
きいほど複雑化していき、転写マスク作製に大きな負荷がかかる。ＥＭＦに起因するバイ
アスが大きくなることで、これらの新たな課題が発生していた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
バイナリマスクのマスク設計における光学シミュレーションは、設計された転写パター
ンが被転写体（ウェハ上のレジスト等）に設計通りに露光転写されるために、追加配置す
べきＯＰＣやＳＲＡＦ等の補正パターンの形状やパターン線幅の補正量（バイアス量）等
を算出することを大きな目的としている。このマスク設計の光学シミュレーションにＴＭ
Ａ（Thin Mask Analysis）がある。ＴＭＡは、転写用マスクの遮光膜が、膜厚がゼロで所
定の光学濃度を有しているという理想上の膜として補正パターンの形状やパターン線幅の
補正量を算出するものである。理想上の膜で行う簡易的なシミュレーションであるため、
シミュレーションの計算負荷が小さいという大きなメリットがある。しかし、ＥＭＦ効果
については考慮されていないシミュレーションであるため、ＥＭＦ効果の影響が大きくな
る近年の微細パターンでは、ＴＭＡのシミュレーション結果だけでは不十分であった。な
お、ＥＭＦバイアスとは、ＥＭＦ効果を考慮した光学シミュレーションで算出したバイア
ス量から、ＴＭＡで算出したバイアス量を差し引いて算出できる。
【０００９】
本発明者らは、上記電磁界（ＥＭＦ）効果の課題に関し、鋭意開発を行った。
まず、ＥＭＦ効果の影響が小さい遮光膜であれば、ＴＭＡのシミュレーションを利用し
やすくなり、ＥＭＦバイアスの補正計算の負荷を小さくすることができるということに着
目した。
さらに、ＥＭＦ効果の影響の小さい遮光膜について研究した結果、バイナリ型転写用マ
スクの場合においても、遮光膜のある遮光部を透過する露光光と遮光膜のない透光部を透
過する露光光との間での位相差（以下、この位相差のことを単に位相差という。）が関係
することが判明した。すなわち、遮光膜の位相差が小さくなっていくに従い、ＥＭＦバイ
アスが低減することがシミュレーションによって明らかになったのである。
遮光膜を構成する層のうち、表面反射防止層は、反射防止機能を持たせる必要があるた
め、酸素や窒素をある程度以上含有させる必要があり、必然的に屈折率が高くなる。この
ため、表面反射防止層は、遮光膜の位相差が大きくプラスになる方向に働く。また、表面
反射防止層は、反射防止機能を持たせるには、ある程度、消衰係数ｋの小さい材料で形成
する必要がある。そして、遮光層で遮光膜全体の遮光性能の大部分を確保しなければなら
ないため、遮光層は消衰係数kの大きい材料で形成する必要がある。
【００１０】
これらのことを考慮した結果、まず、遮光層は、屈折率ｎが小さく、かつ消衰係数ｋが
大きい材料を選定するに至った。このような特性を有する材料としては、酸素や窒素の含
有量が比較的少ない遷移金属シリサイドが挙げられる。近年、ヘイズの発生等の転写用マ
スクの寿命が短かった要因が次第に排除されつつあり、転写用マスクの使用寿命を延ばす
ことが重要となってきている。転写用マスクの使用寿命をさらに延ばすには、ＡｒＦエキ
シマレーザーが継続して照射され続けたときの耐性（以下、ＡｒＦ耐光性という。）が高
い材料を遮光膜に使用する必要がある。遷移金属シリサイド系の材料は、ＡｒＦ耐光性が
比較的低く、この点が問題となっている。一方、タンタル系材料は、遷移金属シリサイド
系材料ほど屈折率ｎを小さくすることは難しいが、消衰係数ｋは比較的高く、何よりもＡ
ｒＦ耐光性に優れた材料である。
タンタル系材料を使用し、かつＥＭＦバイアスが小さい遮光膜について、鋭意研究した
結果、透光性基板側から、タンタルと窒素を含有する下層とタンタルと酸素を含有する上
層の積層構造の遮光膜において、遮光膜の位相差を６０度以下であると、その遮光膜に形
成する転写パターン（ライン＆スペースパターン）のピッチが転写対象物上（半導体ウェ
ハ上のレジスト膜上）で９０ｎｍであっても、ＥＭＦバイアスが１０ｎｍ以下に抑制でき
、非常に有効であることを突き止めた。
また、透光性基板側から、タンタルと窒素を含有する下層とタンタルと酸素を含有する
上層の積層構造の遮光膜で、光学濃度が２．８以上かつ位相差が６０度以下とするには、
下層の膜厚が少なくとも３３ｎｍ以上とする必要があることを突き止めた。
さらに、近年の露光装置の進歩により、遮光膜からの表面反射が露光転写に与える影響
が小さくなってきており、従来よりも表面反射率が多少大きくても許容されやすい傾向が
ある。これらのことを考慮し、遮光膜の表面反射率が４０％以下と緩く設定し、検討した
結果、上層の膜厚は、タンタルと窒素を含有する下層との積層構造の場合、３ｎｍ以上あ
れば、表面反射率を４０％以下に抑制することができることを突き止めた。
以上の多方面からの検討結果を総合的に考慮し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
本発明は、タンタル系材料で形成された遮光膜であって、かつＥＭＦバイアスが十分に
低減されていることにより、転写マスク作製に係る様々な負荷を大きく軽減することがで
き、かつ転写用マスクを作製したときにＡｒＦ露光光に対する耐光性を高めることができ
るマスクブランク、転写用マスク、これらの製造方法等の提供を目的とする。本発明は、
さらに、重ね露光による漏れ光によって、ウェハ上のレジスト膜が露光することを抑制で
きるだけの光学濃度を遮光膜に確保するという条件も同時に満たすことができるマスクブ
ランク、転写用マスク、これらの製造方法等の提供を目的とする。
【００１２】
本発明は、以下の構成を有する。
（構成１）
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いら
れ、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有するマスクブランクであ
って、
前記遮光膜は、下層および上層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２
．８以上であり、
前記下層は、タンタルに窒素を含有する材料からなり、膜厚が３３ｎｍ以上であり、
前記上層は、タンタルに酸素を含有する材料からなり、膜厚が３ｎｍ以上であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が６０度以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
（構成２）
前記下層は、屈折率ｎが２．０未満、かつ消衰係数ｋが２．０以上であることを特徴と
する構成１記載のマスクブランク。
（構成３）
前記上層は、消衰係数ｋが１．３以上であることを特徴とする構成１または２のいずれ
かに記載のマスクブランク。
（構成４）
構成１から３のいずれかに記載のマスクブランクにおける前記遮光膜を、エッチングに
よりパターニングするエッチング工程を有することを特徴とする転写用マスクの製造方法
。
（構成５）
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有し、
前記遮光膜は、下層および上層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２
．８以上であり、
前記下層は、タンタルに窒素を含有する材料からなり、膜厚が３３ｎｍ以上であり、
前記上層は、タンタルに酸素を含有する材料からなり、膜厚が３ｎｍ以上であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が６０度以下である
ことを特徴とする転写用マスク。
（構成６）
前記下層は、屈折率ｎが２．０未満、かつ消衰係数ｋが２．０以上であることを特徴と
する構成５記載の転写用マスク。
（構成７）
前記上層は、消衰係数ｋが１．３以上であることを特徴とする構成５または６のいずれ
かに記載の転写用マスク。
（構成８）
前記遮光膜に形成されている転写パターンには、ハーフピッチ４５ｎｍ以降のラインア
ンドスペースパターンが含まれていることを特徴とする構成５から７のいずれかに記載の
転写用マスク。
（構成９）
構成５から８のいずれかに記載の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ことを特徴する半導体デバイスの製造方法。
（構成１０）
半導体基板上のレジスト膜に転写される転写パターンには、ハーフピッチ４５ｎｍ以降
のラインアンドスペースパターンが含まれていることを特徴する構成９に記載の半導体デ
バイスの製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、タンタル系材料で形成された遮光膜であって、かつＥＭＦバイアスが
十分に低減されていることにより、転写マスク作製に係る様々な負荷が大きく軽減するこ
とができ、かつ転写用マスクを作製したときにＡｒＦ露光光に対する耐光性を高めること
ができる。本発明によれば、さらに、重ね露光による漏れ光によって、ウェハ上のレジス
ト膜が露光することを抑制できるだけの光学濃度を遮光膜に確保するという条件も同時に
満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】位相差が異なる複数の遮光膜における転写パターンのフルピッチとＥＭＦバイアスとの関係を示すグラフである。
【図２】実施例１において上層膜厚と下層膜厚とをそれぞれ変化させたときに、トータル位相シフト、トータルＯＤ、表面反射率、がそれぞれどのように変化するのか、調べたグラフである。
【図３】実施例２において上層膜厚と下層膜厚とをそれぞれ変化させたときに、トータル位相シフト、トータルＯＤ、表面反射率、がそれぞれどのように変化するのか、調べたグラフである。
【図４】上層の膜厚とＥＭＦバイアスとの関係を示すグラフである。
【図５】本発明のマスクブランクの一実施形態を示す模式的断面図である。
【図６】本発明の一実施例に係る転写用マスクの製造工程を説明するための模式的断面図である。
【００１５】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のマスクブランクは、
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いら
れ、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有するマスクブランクであ
って、
前記遮光膜は、下層および上層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２
．８以上であり、
前記下層は、タンタルに窒素を含有する材料からなり、膜厚が３３ｎｍ以上であり、
前記上層は、タンタルに酸素を含有する材料からなり、膜厚が３ｎｍ以上であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が６０度以下である
ことを特徴とする（構成１）。
また、本発明の転写用マスクは、
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有し、
前記遮光膜は、下層および上層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２
．８以上であり、
前記下層は、タンタルに窒素を含有する材料からなり、膜厚が３３ｎｍ以上であり、
前記上層は、タンタルに酸素を含有する材料からなり、膜厚が３ｎｍ以上であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が６０度以下である
ことを特徴とする（構成５）。
上記の各構成によれば、タンタル系材料で形成された遮光膜であって、かつＥＭＦバイ
アスが十分に低減されていることにより、転写マスク作製に係る様々な負荷を大きく軽減
することができ、かつ転写用マスクを作製したときにＡｒＦ露光光に対する耐光性を高め
ることができる。本発明によれば、さらに、重ね露光による漏れ光によって、ウェハ上の
レジスト膜が露光することを抑制できるだけの光学濃度を遮光膜に確保するという条件も
同時に満たすことができる。
【００１６】
図１は、下層（遮光層）および上層（表面反射防止層）の積層構造からなり、種々の位
相差を有する遮光膜（ＯＤは２．８以上）に、種々のパターンピッチのラインアンドスペ
ースパターン（転写パターン）を有する転写用マスクを作製して対象物に露光転写した場
合に生じるＥＭＦバイアスをシミュレーションで算出した結果である。このシミュレーシ
ョンでは、ＡｒＦ露光光の照明条件を輪帯照明（Annular Illumination）に設定し算出し
ている。なお、グラフ横軸のピッチは、露光転写された対象物（半導体ウェハ上のレジス
ト膜等）に転写されるラインアンドスペースパターンのフルピッチである。
図１から、まず言えることは、いずれの位相差を有する遮光膜においても、ラインアン
ドスペースパターンのフルピッチが小さくなるにつれてＥＭＦバイアスが大きくなってい
ることである。特に、フルピッチが１２０ｎｍと１１０ｎｍとの間ではＥＭＦバイアスが
急激に上昇する。このため、位相差が６０度超（例えば、約７４．２度（図１から推測）
、８１度、１４２度）の遮光膜の場合、フルピッチ１１０ｎｍに対応するＥＭＦバイアス
が１０．０ｎｍを超えてしまう。これに対し、位相差が６０度以下（例えば６０度、４６
度、１３度）の遮光膜の場合、フルピッチ１１０ｎｍ〜９０ｎｍに対応するＥＭＦバイア
スを１０．０ｎｍ以下に抑えることができ、非常に有効である。
また、位相差の小さい遮光膜であるほど、ＥＭＦバイアスが低減されている。
さらに、パターンのピッチの幅が小さくなるほど、位相差の大きい遮光膜のＥＭＦバイ
アスに対して位相差の小さい遮光膜のＥＭＦバイアスは、ＥＭＦバイアスの低減度合は大
きくなっている。特に、フルピッチが１００ｎｍと９０ｎｍとの間で、位相差の小さい遮
光膜では、位相差の大きい遮光膜に対してＥＭＦバイアスが相対的に大きく改善されてい
る。これを言い換えると、フルピッチが１００ｎｍと９０ｎｍとの間では位相差の異なる
各遮光膜間のＥＭＦバイアスの差が拡大する。例えば、フルピッチが１００ｎｍと９０ｎ
ｍとの間では、位相差が１３度（最小）と１４２度（最大）である遮光膜間のＥＭＦバイ
アスの差（最大値−最小値）は、約９．３ｎｍから約１２．３ｎｍに拡大する。
上述した結果から、遮光膜の位相差を小さくすることが、ＥＭＦバイアスの低減に大き
く寄与することは明らかである。
【００１７】
単純化した例でいうと、ラインアンドスペースパターンの場合、９０ｎｍのフルピッチ
のラインアンドスペースパターンではスペース幅が４５ｎｍとなる。ＥＭＦバイアスが４
５ｍの場合、露光転写を行ったときに対象物上でスペース部分がつぶれてしまうことにな
り、パターンが露光転写されていないことになる。転写対象物上に転写パターンが確実に
露光転写されることを考慮すると、ＥＭＦバイアスは、スペース幅の約１／４以下（約１
０ｎｍ以下）に抑制することが望ましい。図１のフルピッチ９０ｎｍのラインアンドスペ
ースパターンでのシミュレーション結果では、遮光膜の位相差が６０度以下でなければ、
ＥＭＦバイアスが１０ｎｍ以下に抑制することはできていない。
【００１８】
位相差の小さい遮光膜を形成するには、屈折率の小さい材料を用いる必要がある。しか
し、遮光膜には、一般に、露光光に対する表面反射を抑制するための表面反射防止層が設
けられる。表面反射防止層の材料には、酸素や窒素を比較的多く含有する屈折率が大きい
材料が用いられる。そこで、以下に述べる条件で、タンタルに窒素を含有する材料からな
る下層（遮光層）とタンタルに酸素を含有する材料からなる上層（表面反射防止層）の積
層構造からなる遮光膜について、上層膜厚と下層膜厚とをそれぞれ変化させたときに、ト
ータル位相シフト量（Φ）、トータルＯＤ、表面反射率、がそれぞれどのように変化する
のか、調べたグラフを図２、図３に示す。
このシミュレーションでは、上層の材料を、ｎ＝２．３０、ｋ＝１．３２に固定し、上
層の膜厚を０〜２０ｎｍの範囲で変化させた。また、下層の材料は、条件１（ｎ＝１．６
４、ｋ＝２．１４）、条件２（ｎ＝１．９１、ｋ＝２．４３）にそれぞれ固定し、下層の
膜厚を２０〜５０ｎｍの範囲でそれぞれ変化させた。
上述したように、遮光膜の位相差が６０度以下であると、その遮光膜に形成する転写パ
ターン（ライン＆スペースパターン）のフルピッチが転写対象物上（半導体ウェハ上のレ
ジスト膜上）で９０ｎｍであっても、ＥＭＦバイアスを１０ｎｍ以下に抑制でき、非常に
有効である。
図２、図３から（特に図２から）、光学濃度が２．８以上かつ位相差が６０度以下とす
るには、下層の膜厚が少なくとも３３ｎｍ以上とする必要があることがわかる。
上述したように、近年の露光装置の進歩により、遮光膜からの表面反射が露光転写に与
える影響が小さくなってきており、従来よりも表面反射率が多少大きくても許容されやす
い傾向がある。
これらのことを考慮し、遮光膜の表面反射率を４０％以下と緩く設定した場合、図２、
図３から、上層の膜厚は、（タンタルと窒素を含有する下層との積層構造の場合、）３ｎ
ｍ以上あれば、表面反射率を４０％以下に抑制することができることがわかる。
【００１９】
本発明において、前記下層（遮光層）は、屈折率ｎが２．０未満、かつ消衰係数ｋが２
．０以上であることが望ましい（構成２、６）。
本発明において、前記下層（遮光層）の屈折率ｎは、遮光層の屈折率ｎが小さいほどＥ
ＭＦバイアスを低減できることから、１．９０以下が望まれ、１．８０以下でより好まし
く、１．７０以下であると最適である（図２、図３参照）。
本発明において、前記下層（遮光層）の消衰係数ｋは、光学濃度を良好に持たせる観点
およびＥＭＦバイアスを小さくする観点から、２．０以上であることが望ましい。さらに
、消衰係数ｋは、２．１以上であることが好ましく、２．２以上、２．３以上、さらには
２．４以上であることがさらに好ましい（図２、図３参照）。
【００２０】
図４は、下層と上層の積層構造の遮光膜について、下層の条件を固定し、上層の膜厚を
変えたときのＥＭＦバイアスをシミュレーションした結果である。このシミュレーション
では、上層の材料を、ｎ＝２．３５、ｋ＝０．９９に固定し、上層の膜厚を０〜１６ｎｍ
の範囲で２ｎｍずつ変化させた。また、下層の材料は、条件１（ｎ＝１．５０、ｋ＝２．
６６、膜厚ｄ＝４０ｎｍ）、条件２（ｎ＝１．５０、ｋ＝２．１４、膜厚ｄ＝５０ｎｍ）
とした。下層の材料と膜厚は、下層のみでも所定の光学濃度（ＯＤ２．８以上）が確保で
きるものとした。転写用マスクを用いて、対象物に露光転写する転写パターンは、フルピ
ッチが８０ｎｍのラインアンドスペースパターンとした。ＡｒＦ露光光の照明条件は、輪
帯照明（Annular Illumination）とした。この結果から、上層の膜厚が厚くなるほど、Ｅ
ＭＦバイアスが大きくなっていくことがわかる。また、下層の消衰係数ｋが大きくなる（
下層の膜厚が薄くなる）ほど、ＥＭＦバイアスが小さくなることもわかる。
【００２１】
本発明において、前記下層（遮光層）は、例えば、図２、図３から、膜厚が５０ｎｍ以
下であることが好ましい。ＥＭＦバイアスのさらなる抑制の観点からは、膜厚が４８ｎｍ
以下、さらには４６ｎｍ以下、４４ｎｍ以下、４３ｎｍ以下、４２ｎｍ以下、４１ｎｍ以
下であることがより好ましい（図２、図３参照）。
【００２２】
本発明において、前記上層（表面反射防止層）は、消衰係数ｋが１．３以上であること
が望ましい（構成３，７）。
反射防止機能が良好に発揮される範囲であれば、上層の消衰係数ｋを高めた方が、遮光
膜全体で求められる所定の光学濃度を確保するために必要となる下層の膜厚をより薄くす
ることができるからである。
本発明において、前記上層（表面反射防止層）の消衰係数ｋは、反射防止機能を良好に
持たせる観点から、２．０未満であることが望ましい。さらに、消衰係数ｋは、１．７以
下であることが好ましく、１．５以下であることがさらに好ましい。
図２、図３、図４から、上層（表面反射防止層）の膜厚が薄くなるほど、遮光膜全体の
位相差は小さくなる。
本発明において、前記上層（表面反射防止層）の屈折率ｎは、反射防止機能を良好に持
たせる観点から、２．００以上であることが望ましい。さらに、屈折率ｎは、２．１０以
上、さらには、２．２０以上であることが好ましい。また、上層の屈折率ｎは、ＥＭＦバ
イアスのさらなる抑制の観点からは、２．５０以下、さらには、２．４０以下、２．３０
以下であることが好ましい。（図２、図３参照）。
本発明において、前記上層（表面反射防止層）は、例えば、図２、図３から、膜厚が１
５ｎｍ以下であることが好ましい。ＥＭＦバイアスのさらなる抑制の観点からは、膜厚が
１０ｎｍ以下、さらには６ｎｍ以下、５ｎｍ以下、４ｎｍ以下、であることがより好まし
い。
なお、本発明において、前記上層（表面反射防止層）は、表面反射防止を目的として成
膜によって形成される層である。本発明において、前記上層（表面反射防止層）は、表面
酸化処理によって前記遮光膜の表面に形成された皮膜のみの構成や、加熱処理によって前
記遮光膜の表面に形成された皮膜のみの構成、などは含まれない。
【００２３】
本発明において、前記遮光膜全体での位相差は、図１、図２、図３の結果等から見ても
、６０度（［ｄｅｇ］、［°］）以下、さらには５０度以下、４０度以下、３０度以下で
あることが、ＥＭＦバイアスの抑制の観点から好ましい。
【００２４】
本発明において、前記遮光膜のＡｒＦ露光光に対する表面反射率としては、４０％以下
であることが望ましく、３５％以下であるとより好ましく、３０％以下であるとさらに好
ましい。
遮光膜のＡｒＦ露光光に対する表面反射率が４０％を超えると、遮光膜からの表面反射
が露光転写に与える影響が大きくなるので好ましくない。
【００２５】
上記のように、本発明は、バイナリマスク及びバイナリマスクブランクでは従来着目さ
れておらず制御もなされていない遮光膜全体での位相差を従前に比べ抑制することにより
、ＥＭＦバイアスを抑制しようとする発明である。
また、本発明は、上層（表面反射防止層）により生じる位相差が小さくなるよう設計す
ることにより、ＥＭＦバイアスを抑制しようとする発明である。
また、本発明は、上層により生じる位相差を従前に比べ大きく抑制することにより、Ｅ
ＭＦバイアスを抑制しようとする発明である。
また、本発明は、上層の膜厚を従前に比べかなり小さくすることにより、ＥＭＦバイア
スを抑制しようとする発明である。
【００２６】
本発明において、前記遮光膜は、下層（遮光層）および上層（表面反射防止層）の積層
構造からなる。
本発明のマスクブランクは、例えば、図５に示すように、透光性基板１１上に、下層（
遮光層）１３および上層（表面反射防止層）１４の積層構造からなる遮光膜１２を備える
。
本発明において、裏面反射防止層を有しない構造によって、より薄膜化を図ることは、
電磁界（EMF）効果の課題改善に有効である。
【００２７】
本発明においては、遮光膜は、少なくとも２層で構成され、タンタルに窒素を含有する
材料からなる下層（遮光層）と、下層の上に接して形成され、タンタルに酸素を含有する
材料からなる上層（表面反射防止層）と、からなる。
タンタルに窒素を含有する材料としては、例えば、ＴａＮ、ＴａＯＮ、ＴａＣＮ、Ｔａ
ＢＯＮ、ＴａＢＮ、ＴａＢＣＮ、等が挙げられる。
下層の屈折率ｎを上昇させるような、あるいは消衰係数ｋを低下させるような元素（特
に、酸素、窒素、炭素、水素、不活性ガス（ヘリウム、アルゴン、キセノン））は極力少
なくすることが望ましい。なお、諸特性が大きく変わらない範囲であれば、これらのタン
タルに窒素を含有する材料に、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ等の金属を含有させて
もよい。
下層のタンタルを窒化させることによって、転写マスク作製後の遮光膜の転写パターン
側壁の酸化防止が図れる。また、ＡｒＦ露光光に対する裏面反射率（透光性基板と下層と
の界面での反射率）を低減することができる。反面、高い遮光性能を確保するためには、
できる限り窒素の含有量を低くすることが望まれる。これらの点を考慮すると、下層中の
窒素含有量は、１原子％以上２０原子％以下が好ましく、５原子％以上１５原子％以下で
あるとより好ましい。
【００２８】
タンタルに酸素を含有する材料としては、例えば、ＴａＯ、ＴａＯＮ、ＴａＢＯ、Ｔａ
ＢＯＮ等が挙げられる。なお、諸特性が大きく変わらない範囲であれば、これらのタンタ
ルに酸素を含有する材料に、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ等の金属を含有させても
よい。
酸素を５０原子％以上含有するタンタルの酸化物からなる表面反射防止層（上層）は、
反射防止効果に優れるので好ましい。また、上層を形成する材料中の酸素含有量は、５５
原子％以上であるとより好ましく、６０原子％以上であるとさらに好ましい。
【００２９】
本発明において、前記上層および下層は、スパッタ法によって成膜されることが好まし
い。下層および上層のような薄膜の屈折率ｎや消衰係数ｋにする方法としては、その薄膜
を形成する材料の組成を調整することがまず挙げられる。例えば、材料中の酸素含有量を
増加させるにつれて、消衰係数ｋは低下する傾向があり、材料中の窒素含有量を増加させ
るにつれて、屈折率ｎは上昇し、消衰係数ｋは低下する傾向がある。しかし、薄膜を形成
する材料の組成だけで屈折率ｎや消衰係数ｋが決まるものではない。スパッタターゲット
に印加する電力を調整することや、スパッタ成膜時におけるスパッタ室内の成膜ガス圧力
を調節することなどによっても、屈折率ｎや消衰係数ｋを調整することができるためであ
る。本発明の上層および下層は、これらの方法を複合的に用いて、所望の屈折率ｎおよび
消衰係数ｋを有するように調整されているものである。
【００３０】
本発明において、マスクブランクには、マスクブランクや、レジスト膜付きマスクブラ
ンクが含まれる。
本発明において、転写マスクには、位相シフト効果を使用しないバイナリ型マスク、レ
チクルが含まれ、基板に掘り込み部を形成して位相シフト効果を生じさせる掘り込みレベ
ンソン型位相シフトマスクも含まれる。本発明においては、エンハンサマスク、位相シフ
トマスクは含まれない。
【００３１】
本発明のマスクブランクは、シングル露光（Single Exposure）、ダブルパターニング
、ダブル露光に用いられるバイナリマスクブランクに適用できる。
なお、ダブルパターニングとは、ウェハに対するレジスト塗布、露光、現像、レジスト
剥離の一連の工程を２回行い、パターニングを行う方法をいう。つまり、ウェハ上のレジ
ストに対しては、従来のシングル露光と同じく、１回の転写パターンの露光が行われるも
のであり、漏れ光による重なり露光部分では最大４回分の露光となる。
ダブル露光（ＤＥ：Double Exposure）技術は、ウェハ上のレジスト膜に、１枚目の転
写用マスクによる転写パターンの露光を行った後、さらに同じレジスト膜に対して２枚目
の転写用マスクによる転写パターンの露光を行うものである。
【００３２】
本発明において、レジストは化学増幅型レジストであることが好ましい。高精度の加工
に適するためである。
本発明は、レジスト膜厚１００ｎｍ以下、レジスト膜厚７５ｎｍ以下、更にはレジスト
膜厚５０ｎｍをねらった世代のマスクブランクに適用できる。
本発明において、レジストは電子線描画用のレジストであることが好ましい。高精度の
加工に適するためである。
本発明は、電子線描画によりレジストパターンを形成する電子線描画用のマスクブラン
クに適用できる。
【００３３】
本発明において、透光性基板としては、合成石英基板、ＣａＦ２基板、ソーダライムガ
ラス基板、無アルカリガラス基板、低熱膨張ガラス基板、アルミノシリケートガラス基板
などが挙げられる。
【００３４】
本発明の転写用マスクの製造方法は、前記に記載したいずれかの構成のマスクブランク
における前記遮光膜を、エッチングによりパターニングするエッチング工程を有すること
を特徴とする（構成４）。
また、本発明の転写用マスクは、前記遮光膜に形成されている転写パターンには、ハー
フピッチ４５ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンが含まれていることを特徴とする
（構成８）。
上記本発明の転写用マスクによれば、ＥＭＦバイアスが低減された遮光膜を有するマス
クブランクを用いることにより、転写マスク作製に係る様々な負荷が大きく軽減される。
さらに、本発明の転写マスクは、重ね露光による漏れ光によって、ウェハ上のレジスト膜
が露光することを抑制できるだけの光学濃度を遮光膜に確保するという条件も同時に満た
すことができる。
なお、本発明の転写用マスクは、シングル露光、ダブルパターニング、ダブル露光に用
いられる転写マスクに適用できる。
【００３５】
本発明の半導体デバイスの製造方法は、前記のいずれかの構成の転写用マスクを用い、
半導体基板（半導体デバイスの作製に用いる基板、例えば半導体ウエハ等）上のレジスト
膜に転写パターンを露光転写することを特徴する（構成９）。
また、本発明の半導体デバイスの製造方法は、半導体ウェハ上に形成される回路パター
ンには、ハーフピッチ４５ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンが含まれていること
を特徴する（構成１０）。
本発明の転写用マスクは、ハーフピッチ４５ｎｍ以下のラインアンドスペースのパター
ン転写精度に優れており、この転写用マスクを用いて、ハーフピッチ４５ｎｍ以下のライ
ンアンドスペースパターンを有する回路パターンを半導体ウェハ上に形成するのに最適で
ある。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明する。
（実施例１）
（マスクブランクの製造）
図５に示すように、透光性基板１１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合
成石英ガラス基板を用い、透光性基板１１上に、遮光膜１２として、ＴａＮ膜（下層：遮
光層１３）、ＴａＯ膜（上層：表面反射防止層１４）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１１上に、Ｔａターゲットを用い、キセノン（Ｘｅ）と窒素（
Ｎ２）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、下層
（ＴａＮ膜）１３を４２．５ｎｍの膜厚で形成した。
次に、下層１３上に、Ｔａターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）の混合
ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、上層（ＴａＯ膜）
１４を５．５ｎｍの膜厚で形成した。
【００３７】
（評価）
遮光膜１２の合計膜厚は４８ｎｍとした。遮光膜１２の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキ
シマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．０２であった。
遮光膜１２は、波長１９３ｎｍにおいて表面反射率が３０．５％であり、裏面反射率が
３８．８％であった。光学濃度（透過率）及び反射率の測定は、分光光度計を用いて行っ
た。
ＴａＮ膜（下層１３）は、屈折率ｎ：１．６４、消衰係数ｋ：２．１４、であった。
ＴａＯ膜（上層１４）は、屈折率ｎ：２．３０、消衰係数ｋ：１．３２、であった。
上記遮光膜１２に対して、上記遮光膜１２を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ
距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は
４９度であった。
【００３８】
実施例１のマスクブランクを用いて、ＡｒＦ露光光が適用され、半導体デバイスの設計
仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４５ｎｍのラインアンドスペースパターン（Ｌ
＆Ｓ）を含む転写パターンを有するバイナリ転写マスクを作製するにあたり、ＥＭＦバイ
アスを調べるシミュレーションを行った。その結果、ＥＭＦバイアスは、輪帯照明（Annu
lar Illumination）の場合７．８５ｎｍであった。
【００３９】
実施例１において上層１４の膜厚と下層１３の膜厚とをそれぞれ変化させたときに、遮
光膜１２全体のトータル位相シフト量（Φ）、トータルＯＤ、表面反射率、がそれぞれど
のように変化するのか、調べたグラフを図２に示す。
図２から、上層膜厚、下層膜厚、トータル膜厚、トータル位相シフト量、トータルＯＤ
、表面反射率、を総合的に検討、考慮する必要があることがわかる。
また、図２から、例えば、遮光膜の光学濃度が２．８以上、遮光膜の位相差が６０度以
下、かつ、遮光膜の表面反射率が４０％以下、の条件を満たした上で、遮光膜の位相差を
相対的に小さくできる上層膜厚および下層膜厚（これらの和からトータル膜厚が算出でき
る）を容易に導き出すことができ、非常に有用である。
また、図２から、例えば、遮光膜の位相差が最小となり（例えば約３０度）、したがっ
て、ＥＭＦバイアスが最小となるときの、上層膜厚、下層膜厚、トータル膜厚、トータル
位相シフト量、トータルＯＤ、表面反射率を容易に導き出すことができ、非常に有用であ
る。
【００４０】
（比較例１）
（マスクブランクの製造）
図５に示すように、透光性基板１１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合
成石英ガラス基板を用い、透光性基板１１上に、遮光膜１２として、ＴａＮ膜（下層：遮
光層１３）、ＴａＯ膜（上層：表面反射防止層１４）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１１上に、Ｔａターゲットを用い、キセノン（Ｘｅ）と窒素（
Ｎ２）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、下層
（ＴａＮ膜）１３を４４ｎｍの膜厚で形成した。
次に、下層１３上に、Ｔａターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）の混合
ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、上層（ＴａＯ膜）
１４を１５ｎｍの膜厚で形成した。
【００４１】
（評価）
遮光膜１２の合計膜厚は５９ｎｍとした。遮光膜１２の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキ
シマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．５４であった。
遮光膜１２は、波長１９３ｎｍにおいて表面反射率が２１．６％であった。光学濃度（
透過率）及び反射率の測定は、分光光度計を用いて行った。
ＴａＮ膜（下層１３）は、屈折率ｎ：１．６４、消衰係数ｋ：２．１４、であった。
ＴａＯ膜（上層１４）は、屈折率ｎ：２．３０、消衰係数ｋ：１．３２、であった。
上記遮光膜１２に対して、上記遮光膜１２を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ
距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は
７１度であった。
【００４２】
比較例１のマスクブランクを用いて、ＡｒＦ露光光が適用され、半導体デバイスの設計
仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４５ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンを有する
バイナリ転写マスクを作製するにあたり、ＥＭＦバイアスを調べるシミュレーションを行
った。その結果、ＥＭＦバイアスは、輪帯照明（Annular Illumination）の場合１５．５
ｎｍであった。輪帯照明の場合、ＥＭＦバイアスが１０ｎｍより大きくなり、実効的なバ
イアス補正がより複雑になる。バイアス補正に係るシミュレーション時間が掛り、また、
遮光膜１２に形成しなければならない補正パターンの形状がより微細化し、複雑化する。
すなわち、比較例１のマスクブランクでは、輪帯照明が適用される転写用マスクでは、Ｄ
ＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４５ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンの形成は難しくなる。
【００４３】
（実施例２）
（マスクブランクの製造）
図５に示すように、透光性基板１１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合
成石英ガラス基板を用い、透光性基板１１上に、遮光膜１２として、ＴａＮ膜（下層：遮
光層１３）、ＴａＯ膜（上層：表面反射防止層１４）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１１上に、Ｔａターゲットを用い、キセノン（Ｘｅ）と窒素（
Ｎ２）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、下層
（ＴａＮ膜）１３を４２．０ｎｍの膜厚で形成した。
次に、下層１３上に、Ｔａターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）の混合
ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、上層（ＴａＯ膜）
１４を３．０ｎｍの膜厚で形成した。
【００４４】
（評価）
遮光膜１２の合計膜厚は４５ｎｍとした。遮光膜１２の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキ
シマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．０１であった。
遮光膜１２は、波長１９３ｎｍにおいて表面反射率が３８．２％であった。光学濃度（
透過率）及び反射率の測定は、分光光度計を用いて行った。
ＴａＮ膜（下層１３）は、屈折率ｎ：１．９１、消衰係数ｋ：２．４３、であった。
ＴａＯ膜（上層１４）は、屈折率ｎ：２．３０、消衰係数ｋ：１．３２、であった。
上記遮光膜１２に対して、上記遮光膜１２を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ
距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は
５８度であった。
【００４５】
実施例２のマスクブランクを用いて、ＡｒＦ露光光が適用され、半導体デバイスの設計
仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４５ｎｍのラインアンドスペースパターン（Ｌ
＆Ｓ）を含む転写パターンを有するバイナリ転写マスクを作製するにあたり、ＥＭＦバイ
アスを調べるシミュレーションを行った。その結果、ＥＭＦバイアスは、輪帯照明（Annu
lar Illumination）の場合７．９８ｎｍであった。
【００４６】
実施例２において上層１４の膜厚と下層１３の膜厚とをそれぞれ変化させたときに、遮
光膜１２全体のトータル位相シフト量（Φ）、トータルＯＤ、表面反射率、がそれぞれど
のように変化するのか、調べたグラフを図３に示す。
図３から、上層膜厚、下層膜厚、トータル膜厚、トータル位相シフト量、トータルＯＤ
、表面反射率、を総合的に検討、考慮する必要があることがわかる。
また、図３から、例えば、遮光膜の光学濃度が２．８以上、遮光膜の位相差が６０度以
下、かつ、遮光膜の表面反射率が４０％以下、の条件を満たした上で、遮光膜の位相差を
相対的に小さくできる上層膜厚および下層膜厚（これらの和からトータル膜厚が算出でき
る）を容易に導き出すことができ、非常に有用である。
また、図３から、例えば、遮光膜の位相差が最小となり（約５２度）、したがって、Ｅ
ＭＦバイアスが最小となるときの、上層膜厚、下層膜厚、トータル膜厚、トータル位相シ
フト量、トータルＯＤ、表面反射率を容易に導き出すことができ、非常に有用である。
なお、図２と図３の比較から、図２では、遮光膜の光学濃度が２．８以上、遮光膜の位
相差が６０度以下、かつ、遮光膜の表面反射率が４０％以下、の条件を満たす上層膜厚お
よび下層膜厚の範囲が図３に比べ広く、上層膜厚および下層膜厚を変化させることによっ
て、トータル位相シフト量、トータルＯＤ、表面反射率を総合的に調整でき、有用である
。
【００４７】
（比較例２）
（マスクブランクの製造）
図５に示すように、透光性基板１１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合
成石英ガラス基板を用い、透光性基板１１上に、遮光膜１２として、ＴａＮ膜（下層：遮
光層１３）、ＴａＯ膜（上層：表面反射防止層１４）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１１上に、Ｔａターゲットを用い、キセノン（Ｘｅ）と窒素（
Ｎ２）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、下層
（ＴａＮ膜）１３を４４ｎｍの膜厚で形成した。
次に、下層１３上に、Ｔａターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）の混合
ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、上層（ＴａＯ膜）
１４を９ｎｍの膜厚で形成した。
遮光膜１２の合計膜厚は５３ｎｍとした。遮光膜１２の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキ
シマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．３６であった。
【００４８】
（評価）
遮光膜１２は、波長１９３ｎｍにおいて表面反射率が２５．４％であった。光学濃度（
透過率）及び反射率の測定は、分光光度計を用いて行った。
ＴａＮ膜（下層１３）は、屈折率ｎ：１．９１、消衰係数ｋ：２．４３、であった。
ＴａＯ膜（上層１４）は、屈折率ｎ：２．３０、消衰係数ｋ：１．３２、であった。
上記遮光膜１２に対して、上記遮光膜１２を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ
距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は
７９度であった。
【００４９】
比較例２のマスクブランクを用いて、ＡｒＦ露光光が適用され、半導体デバイスの設計
仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４５ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンを有する
バイナリ転写マスクを作製するにあたり、ＥＭＦバイアスを調べるシミュレーションを行
った。その結果、ＥＭＦバイアスは、輪帯照明（Annular Illumination）の場合１２．５
ｎｍであった。輪帯照明の場合、ＥＭＦバイアスが１０ｎｍより大きくなり、実効的なバ
イアス補正がより複雑になる。バイアス補正に係るシミュレーション時間が掛り、また、
遮光膜１２に形成しなければならない補正パターンの形状がより微細化し、複雑化する。
すなわち、比較例２のマスクブランクでは、輪帯照明が適用される転写用マスクでは、Ｄ
ＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４５ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンの形成は難しくなる。
【００５０】
（転写用マスクの作製）
次に、前記のＴａ系遮光膜マスクブランクを用いた転写用マスクの作製について説明す
る。
図６（ａ）に示すように、遮光膜１２の上にレジスト膜（電子線描画用化学増幅型レジ
スト  ＰＲＬ００９：富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）２３をスピンコ
ートにより塗布する。
次に、図６（ｂ）および（ｃ）に示すように、レジスト膜２３に対して、所望のパター
ンを露光した後、所定の現像液で現像してレジストパターン２３ａを形成する。
次に、図６（ｄ）に示すように、上記レジストパターン２３ａをマスクとして、遮光膜
１２について、上層１４に対してはフッ素系ガス（ＣＨＦ３等）を用いたドライエッチン
グを行い（このとき、下層１３の表面も多少エッチングされる。）、下層１３に対しては
塩素ガス（Ｃｌ２等）を用いたドライエッチングを行い、遮光膜パターン１２ａを形成す
る。
最後に、図６（ｅ）に示すように、残存するレジストパターンを剥離して転写用マスク
２０を得る。
【００５１】
本発明の転写マスクは、遮光膜がタンタル系材料からなるので、遮光膜がモリブデンシ
リサイド系材料からなる場合に比べ、ＡｒＦエキシマレーザーが適用される露光光に対し
て、耐久性がある。従って、マスク寸法変化が小さく、寿命が長く高い信頼性を得ること
ができる。
【００５２】
次に、上記実施例１、２で得られたバイナリ型転写用マスクを用いて、転写対象物であ
る半導体ウェハ上のレジスト膜に対して、転写パターンを露光転写する工程を行った。露
光装置には、ＡｒＦエキシマレーザーを光源とする輪帯照明（Annular Illumination）が
用いられた液浸方式のものが用いられた。具体的には、露光装置のマスクステージに、実
施例１のバイナリ型転写用マスクをセットし、半導体ウェハ上のＡｒＦ液浸露光用のレジ
スト膜に対して、露光転写を行った。露光後のレジスト膜に対して、所定の現像処理を行
い、レジストパターンを形成した。さらに、レジストパターンを用いて、半導体ウェハ上
にＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４５ｎｍのＬ＆Ｓを含む回路パターンを形成した。同様
に、実施例２のバイナリ型転写用マスクについても同様にして、別の半導体ウェハ上のＡ
ｒＦ液浸露光用のレジスト膜に対して、それぞれ同様の露光転写、処理を行い、半導体ウ
ェハ上にＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４５ｎｍのＬ＆Ｓを含む回路パターンをそれぞれ
形成した。
【００５３】
得られた実施例１、２の半導体ウェハ上の回路パターンを電子顕微鏡（ＴＥＭ）で確認
したところ、いずれの実施例で製造した回路パターンもＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４
５ｎｍのＬ＆Ｓの仕様を十分に満たしていた。すなわち、実施例１、２のバイナリ型転写
用マスクは、輪帯照明（Annular Illumination）を光源とする露光方式であっても、半導
体ウェハ上にＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４５ｎｍのＬ＆Ｓを含む回路パターンを転写
することが十分に可能であることが確認できた。
【００５４】
以上、本発明を実施形態や実施例を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実
施形態や実施例に記載の範囲には限定されない。上記実施形態や実施例に、多様な変更又
は改良を加えることが可能であることは、当業者に明らかである。その様な変更又は改良
を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明ら
かである。
【符号の説明】
【００５５】
１１  透光性基板
１２  遮光膜
１２ａ  遮光膜パターン
１３  下層（遮光層）
１４  上層（表面反射防止層）
２０  転写用マスク
２３  レジスト膜
２３ａ  レジストパターン
【図１】
0006321125.tif 000002
【図２】
0006321125.tif 000003
【図３】
0006321125.tif 000004
【図４】
0006321125.tif 000005
【図５】
0006321125.tif 000006
【図６】
0006321125.tif 000007