JP6524614B2 - マスクブランクス、ネガ型レジスト膜付きマスクブランクス、位相シフトマスク、およびそれを用いるパターン形成体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子の製造に用いられるマスクブランクス、位相シフトマスク、およびそれを用いるパターン形成体の製造方法に関し、より詳しくは、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ露光光を用いた高ＮＡ露光装置を使用して、マスクパターンをウエハに転写する場合に、フォトリソグラフィにおいて、転写特性を優れたものとし、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性、および洗浄耐性を高くすることができるマスクブランクス、ネガ型レジスト膜付きマスクブランクス、位相シフトマスク、およびそれを用いるパターン形成体の製造方法に関する。

フォトリソグラフィに用いられる位相シフトマスクにおける解像度向上策としては、光を透過させる部分と光を半透過させる部分とで構成されたハーフトーン型位相シフトマスクが知られている。そして、このようなハーフトーン型位相シフトマスクの代表例として、光半透過膜にＭｏＳｉ膜が使用された光透過率６％のハーフトーン型位相シフトマスクが知られている。

そして、ハーフトーン型位相シフトマスクにおいては、ウエハに形成する配線のピッチが微細となると、光を半透過させる部分を構成する光半透過膜としては、配線をウエハに転写する時の特性として、ＥＭＦバイアスおよびＯＰＣバイアスがより少なく、露光量裕度およびフォーカス裕度（ＥＬ−ＤＯＦ）がより大きい特性を有するものが求められている。

また、ハーフトーン型位相シフトマスクの場合、位相効果によるパターン境界部分の光の干渉により、干渉した部分で光強度はゼロとなり、転写像のコントラストを向上させることができるが、１５％以上の高い光透過率の場合、この位相効果がより顕著となり、転写像のコントラストをより向上させることができると期待されている。

そして、ハーフトーン型位相シフトマスクにおいては、光半透過膜の光透過率を目的の範囲にするために、光半透過膜に金属を含有させることによって、その光透過率の調整が行われている（特許文献１、２、３、および４）。

しかしながら、金属を含有する光半透過膜から構成される従来のハーフトーン型位相シフトマスクにおいては、光半透過膜が金属を含有することを原因として、ＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性、および洗浄耐性に問題が生じることが知られている。例えば、光半透過膜に含有される金属としては、特許文献１および２の実施例にも記載されているように、Ｍｏが使用されることが多い。そして、Ｍｏが使用される場合には、ＭｏへのＡｒＦエキシマレーザ露光光の長時間照射の結果として、湿度雰囲気により、水分が発生し、ＭｏＳｉ膜が発生した水分により酸化し、珪素（Ｓｉ）の酸化膜が成長することによって、パターン寸法が変化するという現象が生じるレーザ照射耐性の問題が知られている。また、この場合には、ハーフトーン型位相シフトマスクの洗浄工程において、このような現象が同様に生じる洗浄耐性の問題も知られている。

一方、このようなＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性および洗浄耐性の問題を回避するために、金属を含有しない光半透過膜からハーフトーン型位相シフトマスクを構成しようとする場合には、光半透過膜が形成された部分の光透過率が大きくなり過ぎてしまうことになる（特許文献５および６）。

この結果、例えば、特許文献５においては、金属を含有しない位相調整膜（光半透過膜）のみでは、光透過率が大きすぎるために、金属を含有しない位相調整膜（光半透過膜）とそれとは別の金属を含有する光透過率調整膜を積層することによって、ハーフトーン型位相シフトマスクを構成する必要がある。

特開２００３−３２２９４８号公報 特開２００９−２１７２８２号公報 特開２００５−２８４２１３号公報 特開２０１０−９０３８号公報 特開２００２−３５１０４９号公報 特開２００８−３１００９１号公報

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、フォトリソグラフィにおいて、転写特性を優れたものとし、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性、および洗浄耐性を高くすることを主目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクを製造するために用いられるマスクブランクスであって、透明基板と、上記透明基板上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）からなる層、およびＳｉ_ｚＮ_１−ｚ（ｚは、０＜ｚ＜１を満足する）からなる層が順不同に積層されて構成される光半透過膜と、を有し、上記光半透過膜は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３％〜４０％の範囲内であり、膜厚が５０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲内であることを特徴とするマスクブランクスを提供する。

本発明によれば、上記マスクブランクスにおいては、上記光半透過膜は、特に、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層および上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層が積層されて構成されることによって、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚ単体からなる光半透過膜もしくはＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ単体からなる光半透過膜と比較して、膜厚および光透過率の実現可能な範囲が広くなる。このため、上記マスクブランクスから形成された位相シフトマスクを用い、パターンの境界において、位相効果による光の干渉により光強度をゼロにして、転写像のコントラストを向上させて、パターン形成体を製造する場合、上記光半透過膜を高い光透過率を有するものにすることにより、その位相効果をより顕著にすることができる。さらに、上記光半透過膜は、金属を含有しないために、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が長時間照射されても、珪素（Ｓｉ）の酸化膜が成長することはなく、パターン寸法(Critical Dimension)が変化することを防止することができる。同様に、位相シフトマスクの洗浄工程においても、パターン寸法が変化することを防止することができる。したがって、フォトリソグラフィにおいて、転写特性を優れたものとし、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性、および洗浄耐性を高くすることができる。

また、上記発明においては、上記光半透過膜は、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層、および上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層が、上記透明基板側からこの順で積層されて構成されることが好ましい。上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚ（ｚは、０＜ｚ＜１を満足する）は、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）よりも、上記透明基板を構成するＳｉＯ_２等の材料とのエッチング選択比が高いために、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層が上記透明基板上に直接積層された方が、上記光半透過膜をエッチングすることが容易になるからである。

また、上記発明においては、上記光半透過膜は、上記透明基板上に直接形成されたことが好ましい。エッチングバリア層を上記透明基板および上記光半透過膜の間に有しないことにより、エッチングプロセスを複数回行う必要がなくなるために、エッチングプロセスが複雑とはならず、エッチングバリア層のエッチングが困難であるために、上記光半透過膜や上記透明基板の形状が悪くなったり、上記光半透過膜の形状の均一性が悪くなったりすることを防止することができるからである。

また、上記発明においては、上記光半透過膜上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、上記光半透過膜と合わせて所望の光学濃度（ＯＤ値）となるよう調整した、遮光膜をさらに有することが好ましい。これにより、上記遮光膜をさらに有することによって、大きい面積を有する光半透過膜パターンがある場合には、そのようなパターンを透過する露光光によって、転写像が不鮮明になる問題を回避する効果をより顕著に得ることができるからである。

また、上記発明においては、上記遮光膜は、上記光半透過膜上に形成され、上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能およびＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層を含む単層構造を有することが好ましい。これにより、より少ない工程で、必要な機能を備えた位相シフトマスクを得ることが出来るからである。

また、上記発明においては、上記遮光膜は、上記光半透過膜上に形成され、上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能およびＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層と、上記光吸収層上に形成され、上記光吸収層に対するエッチングマスク機能を有するハードマスク層と、を含む２層構造を有することが好ましい。これにより、上記ハードマスク層をエッチングして形成したパターンを、上記光吸収層をエッチングする時のレジストパターンの代わりに用いることができるからである。この結果、上記遮光膜の微細なパターンを形成し易くなるからである。

また、上記発明においては、上記遮光膜は、上記光半透過膜上に形成され、上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するエッチングバリア層と、上記エッチングバリア層上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層と、上記光吸収層上に形成され、上記光吸収層に対するエッチングマスク機能を有するハードマスク層と、を含む３層構造を有することが好ましい。これにより、上記ハードマスク層をエッチングして形成したパターンを、上記光吸収層をエッチングする時のレジストパターンの代わりに用いることができるからである。この結果、上記遮光膜の微細なパターンを形成し易くなるからである。そして、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する層の材料の選択の幅が広がり、上記遮光膜の膜厚をより薄くすることができるからである。また、上記光吸収層および上記エッチングバリア層を互いに異なる反応性エッチングガスでそれぞれエッチングすることができるので、上記エッチングバリア層を、上記光吸収層をエッチングする時に上記光半透過膜にダメージが与えられることを好適に防止する上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するものにすることができるからである。

また、上記発明においては、上記光吸収層が、珪素（Ｓｉ）単体から構成されることが好ましい。これにより、上記ハードマスク層をエッチングする時に上記光吸収層にダメージが与えられることを防止できるからである。また、珪素（Ｓｉ）単体は消衰係数が高いので、上記光吸収層が珪素（Ｓｉ）単体から構成されることによって、上記遮光膜の膜厚をより薄くできるからである。

また、上記発明においては、上記遮光膜は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、上記光半透過膜と合わせて３．０以上となるよう調整したものであることが好ましい。これにより、露光時に所望の部分に対して必要な遮光性を得ることができるからである。

また、本発明においては、上記マスクブランクスと、上記マスクブランクス上に形成されたネガ型レジスト膜と、を有することを特徴とするネガ型レジスト膜付きマスクブランクスを提供する。

本発明によれば、より短い時間で後述するネガ型の位相シフトマスクを製造することができる。

また、本発明においては、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクであって、透明基板と、上記透明基板上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）からなる層、およびＳｉ_ｚＮ_１−ｚ（ｚは、０＜ｚ＜１を満足する）からなる層が順不同に積層されて構成される光半透過膜パターンと、を有し、上記光半透過膜パターンは、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３％〜４０％の範囲内であり、膜厚が５０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲内であることを特徴とする位相シフトマスクを提供する。

本発明によれば、上記位相シフトマスクを用い、パターンの境界において、位相効果による光の干渉により光強度をゼロにして、転写像のコントラストを向上させて、パターン形成体を製造する場合、上記光半透過膜パターンを高い光透過率を有するものにすることにより、その位相効果をより顕著にすることができる。また、上記光半透過膜パターンは、金属を含有しないために、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が長時間照射されても、珪素（Ｓｉ）の酸化膜が成長することはなく、パターン寸法が変化することを防止することができる。同様に、位相シフトマスクの洗浄工程においても、パターン寸法が変化することを防止することができる。したがって、フォトリソグラフィにおいて、転写特性を優れたものとし、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性、および洗浄耐性を高くすることができる。

また、上記発明においては、上記光半透過膜パターンは、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層、および上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層が、上記透明基板側からこの順で積層されて構成されることが好ましい。上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚ（ｚは、０＜ｚ＜１を満足する）は、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）よりも、上記透明基板を構成するＳｉＯ_２等の材料とのエッチング選択比が高いために、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層が上記透明基板上に直接積層された方が、上記光半透過膜をエッチングすることが容易になるからである。

また、上記発明においては、上記光半透過膜パターンは、上記透明基板上に直接形成されたことが好ましい。エッチングバリア層を上記透明基板および上記光半透過膜パターンの間に有しないことにより、エッチングプロセスを複数回行う必要がなくなるために、エッチングプロセスが複雑とはならず、エッチングバリア層のエッチングが困難であるために、上記光半透過膜や上記透明基板の形状が悪くなったり、上記光半透過膜の形状の均一性が悪くなったりすることを防止することができるからである。

また、上記発明においては、上記光半透過膜パターン上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、上記光半透過膜パターンと合わせて所望の光学濃度（ＯＤ値）となるよう調整した、遮光膜パターンをさらに有することが好ましい。これにより、上記遮光膜パターンをさらに有することによって、大きい面積を有する光半透過膜パターンがある場合には、そのようなパターンを透過する露光光によって、転写像が不鮮明になる問題を回避する効果をより顕著に得ることができるからである。

また、上記発明においては、上記遮光膜パターンは、上記光半透過膜パターン上に形成され、上記光半透過膜パターンに対するエッチングバリア機能およびＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層パターンを含む単層構造を有することが好ましい。これにより、上述した２層構造を有する遮光膜において、上記ハードマスク層をエッチングして形成したパターンを、上記光吸収層をエッチングする時のレジストパターンの代わりに用いることによって、上記遮光膜パターンを形成することができるからである。この結果、上記遮光膜パターンの微細なパターンを形成し易くなるからである。

また、上記発明においては、上記遮光膜パターンは、上記光半透過膜パターン上に形成され、上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するエッチングバリア層パターンと、上記エッチングバリア層パターン上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層パターンと、を含む２層構造を有することが好ましい。これにより、上述した３層構造を有する遮光膜において、上記ハードマスク層をエッチングして形成したパターンを、上記光吸収層をエッチングする時のレジストパターンの代わりに用いることによって、上記遮光膜パターンを形成することができるからである。この結果、上記遮光膜パターンの微細なパターンを形成し易くなるからである。そして、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する層の材料の選択の幅が広がり、上記遮光膜パターンの膜厚をより薄くすることができるからである。また、上記光吸収層パターンおよび上記エッチングバリア層パターンを互いに異なる反応性エッチングガスでそれぞれエッチングすることができるので、上記エッチングバリア層を、上記光吸収層をエッチングする時に上記光半透過膜にダメージが与えられることを好適に防止する上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するものにすることができるからである。

また、上記発明においては、上記光吸収層パターンが、珪素（Ｓｉ）単体から構成されることが好ましい。これにより、上記ハードマスク層をエッチングする時に上記光吸収層にダメージが与えられることを防止できるからである。また、珪素（Ｓｉ）単体は消衰係数が高いので、上記光吸収層が珪素（Ｓｉ）単体から構成されることによって、上記遮光膜の膜厚をより薄くできるからである。

また、上記発明においては、上記遮光膜パターンは、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、上記光半透過膜パターンと合わせて３．０以上となるよう調整したものであることが好ましい。これにより、露光時に所望の部分に必要な遮光性を得ることができるからである。

また、本発明においては、上記マスクブランクスから形成された位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法であって、上記位相シフトマスクを用いて、ネガティブトーン現像によって、レジストパターンを形成する工程を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法を提供する。

本発明によれば、上記光半透過膜は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３％〜４０％の範囲内であり、従来よりも光透過率の実現可能な範囲が広くなる。このため、ネガティブトーン現像（Negative tone development）においては、コンタクトホールのような微細なパターンに対応する部分の遮光部のエッジにおける位相効果をより大きくすることができる。これにより、ネガティブトーン現像（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を従来よりも容易にウエハに転写することができる。

本発明においては、フォトリソグラフィにおいて、転写特性を優れたものとし、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性、および洗浄耐性を高くすることができるという効果を奏する。

本発明のマスクブランクスの一例を示す概略断面図である。 本発明のマスクブランクスの他の例を示す概略断面図である。 本発明のマスクブランクスの他の例を示す概略断面図である。 本発明のマスクブランクスの他の例を示す概略断面図である。 本発明のマスクブランクスの他の例を示す概略断面図である。 本発明のネガ型レジスト膜付きマスクブランクスの一例を示す概略断面図である。 本発明の位相シフトマスクの一例を示す概略断面図である。 本発明の位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法の一例を示す概略工程図である。 光透過率に対応するＯＰＣバイアス値のシミュレーションの結果を表したグラフを示した図である。 位相シフトマスクにおけるＨＯＬＥ ｐｉｔｃｈ １８０ｎｍのパターン転写時のフォーカス裕度および露光裕度の関係を、シミュレーションの結果にて表したグラフを示した図である。 位相シフトマスクにおけるＨＯＬＥ ｐｉｔｃｈ ２４０ｎｍのパターン転写時のフォーカス裕度および露光裕度の関係を、シミュレーションの結果にて表したグラフを示した図である。 位相シフトマスクにおけるＨＯＬＥ ｐｉｔｃｈ ３００ｎｍのパターン転写時のフォーカス裕度および露光裕度の関係を、シミュレーションの結果にて表したグラフを示した図である。 光半透過膜の光透過率が６％〜３８％である位相シフトマスクを想定して計算した、ウェハ転写空間光学像のコントラストを表したグラフを示した図である。 光半透過膜の光透過率が６％〜３８％である位相シフトマスクを想定して計算した、ＯＰＣバイアスを表したグラフを示した図である。

以下、本発明のマスクブランクス、ネガ型レジスト膜付きマスクブランクス、位相シフトマスク、およびそれを用いるパターン形成体の製造方法について詳細に説明する。

Ａ．マスクブランクス
本発明のマスクブランクスは、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクを製造するために用いられるマスクブランクスであって、透明基板と、上記透明基板上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）からなる層、およびＳｉ_ｚＮ_１−ｚ（ｚは、０＜ｚ＜１を満足する）からなる層が順不同に積層されて構成される光半透過膜と、を有し、上記光半透過膜は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３％〜４０％の範囲内であり、膜厚が５０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲内であることを特徴とするものである。

図１は、本発明のマスクブランクスの一例を示す概略断面図である。図１に示されるマスクブランクス１００は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクを製造するために用いられるマスクブランクスである。図１に示されるマスクブランクス１００は、透明基板１０１と、透明基板１０１上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）からなる層１０２ａ、およびＳｉ_ｚＮ_１−ｚ（ｚは、０＜ｚ＜１を満足する）からなる層１０２ｂが積層されて構成される光半透過膜１０２と、を有する。光半透過膜１０２は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３％〜４０％の範囲内であり、膜厚が５０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲内である。

本発明のマスクブランクスは、上記光半透過膜が、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率として、３％〜４０％の広い範囲の光透過率を実現する。このため、本発明のマスクブランクスから形成された位相シフトマスクを用い、パターンの境界において、位相効果による光の干渉により光強度をゼロにして、転写像のコントラストを向上させて、パターン形成体を製造する場合において、上記光半透過膜を高い光透過率を有するものにすることにより、その位相効果をより顕著にすることができる。また、上記光半透過膜は、金属を含有しないために、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が長時間照射されても、珪素（Ｓｉ）の酸化膜が成長することはなく、パターン寸法が変化することを防止することができる。同様に、位相シフトマスクの洗浄工程においても、パターン寸法が変化することを防止することができる。したがって、本発明によれば、フォトリソグラフィにおいて、転写特性を優れたものとし、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性、および洗浄耐性を高くすることができる。

また、上記光半透過膜が、５０ｎｍ〜７０ｎｍの広い範囲の膜厚を実現する。このため、従来の光半透過膜の膜厚よりも薄くすることができるため、エッチングにより半透過膜パターンを形成するのが容易になる。そして、エッチングに要する時間が短くて済むため、後述するように、透明基板にダメージが与えられることを防止するエッチングバリア層を、透明基板および光半透過膜の間に有しなかったとしても、エッチングにより光半透過膜パターンを形成する時に、透明基板にダメージが与えられることを十分に回避することができる。

さらに、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ単体からなる層は、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚ単体からなる層と比較して、酸素が含有されているため、光透過率が高くなる傾向にある点では優れているものの、消衰係数および屈折率が小さくなるために膜厚が厚くなる点では劣っている。上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚ単体からなる層は、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ単体からなる層と比較して、消衰係数および屈折率が大きくなるために膜厚が薄くなる点では優れているものの、光透過率が低くなる点では劣っている。このため、本発明のマスクブランクスにおいては、上記光半透過膜は、特に、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚ単体からなる光半透過膜もしくはＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ単体からなる光半透過膜と比較して、膜厚および光透過率の実現可能な範囲が広くなる。

以下、本発明のマスクブランクスについて、マスクブランクスの部材と、マスクブランクスの構成とに分けて説明する。

１．マスクブランクスの部材
まず、本発明のマスクブランクスの部材について説明する。本発明のマスクブランクスは、透明基板と光半透過膜とを少なくとも有する。

（１）光半透過膜
本発明における光半透過膜は、後述する透明基板上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）からなる層、およびＳｉ_ｚＮ_１−ｚ（ｚは、０＜ｚ＜１を満足する）からなる層が順不同に積層されて構成されるものであり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３％〜４０％の範囲内であり、膜厚が５０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲内であるものである。

（ａ）Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層
本発明におけるＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）からなる層は、特に限定されるものではないが、上記Ｓｉの組成比ｘおよび上記Ｎの組成比ｙが、０．１≦ｘ≦０．６、０．０５≦ｙ≦０．６、および０.１５≦ｘ＋ｙ≦０．９を満足するものが好ましく、中でも、０．２５≦ｘ≦０．５５、０．１≦ｙ≦０．５、および０．２５≦ｘ＋ｙ≦０．６を満足するものが好ましく、特に、０．３５≦ｘ≦０．４５、０．２≦ｙ≦０．５、および０．３≦ｘ＋ｙ≦０．６を満足するものが好ましい。

ｘ、ｙ、およびｘ＋ｙが、上記範囲よりもそれぞれ小さいと、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層の光透過率が十分に高くならず、上記光半透過膜は、全体として、光透過率が高くならないからである。また、ｘ、ｙ、およびｘ＋ｙが、上記範囲よりもそれぞれ大きいと、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層の消衰係数および屈折率が小さくなり過ぎるために上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層の膜厚が厚くなり過ぎてしまい、上記光半透過膜は、全体として、膜厚が薄くならないからである。また、ｘが上記範囲よりも小さく、ｙが上記範囲よりも大きいと、膜の構造が不安定になるおそれがあるからである。

また、上記Ｓｉの組成比ｘ、上記Ｏの組成比１−ｘ−ｙ、および上記Ｎの組成比ｙの調整は、後述するように、スパッタリング法等の従来公知の成膜方法により、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層を成膜する場合において、使用する装置、使用する材料、成膜条件等を適宜選択することによって行うことができる。例えば、後述する実施例に記載されているように、平行平板型ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、上記透明基板上に上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層をスパッタリングにより成膜する場合には、ターゲット、ターゲットと上記透明基板との距離（ＴＳ距離）、ガス流量比、ガス圧、投入電力（パワー）等を適宜選択することによって行うことができる。また、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層および後述するＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層の膜厚は、上記スパッタリング等の処理時間等を制御することにより、調整することが出来る。

また、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層は、特に限定されるものではないが、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長において高い光透過率を得るには、消衰係数が、０．２〜０．８の範囲内であるものが好ましく、中でも、０．２〜０．４の範囲内であるものが好ましく、特に、０．２〜０．３の範囲内であるものが好ましい。

上記範囲に満たないと、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層の消衰係数が小さ過ぎるので、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層の光透過率が高くなり過ぎるために、上記光半透過膜は、全体として、光透過率が高くなり過ぎるからである。また、上記範囲を超えると、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層の消衰係数が大き過ぎるので、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層の光透過率が低くなり過ぎるために、上記光半透過膜は、全体として、光透過率が高くならないからである。

また、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層の上記消衰係数の値の調整は、上記Ｓｉの組成比ｘ、上記Ｏの組成比１−ｘ−ｙ、および上記Ｎの組成比ｙを調整することによって行うことができる。

また、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層の上記消衰係数はジェー・エー・ウーラム社製エリプソメーターＶＵＶ−ＶＡＳＥで測定し、算出することができる。

さらに、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層は、特に限定されるものではないが、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長において適切な膜厚の範囲内で所望の逆位相効果を得るには、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が、１．５〜２．５の範囲内であるものが好ましく、中でも、２．３〜２．５の範囲内であるものが好ましく、特に、２．４〜２．５の範囲内であるものが好ましい。上記範囲に満たないと、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層の屈折率が小さ過ぎるので、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層の膜厚が厚くなり過ぎるために、上記光半透過膜は、全体として、膜厚が薄くならないからである。

また、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層の上記屈折率の値の調整は、上記Ｓｉの組成比ｘ、上記Ｏの組成比１−ｘ−ｙ、および上記Ｎの組成比ｙを調整することによって行うことができる。

また、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層の上記屈折率はジェー・エー・ウーラム社製エリプソメーターＶＵＶ−ＶＡＳＥで測定し、算出することができる。また、上記屈折率の測定は、分光光度計で測定した反射率曲線からシミュレーションを用いて算出する方法で行うことができる。

また、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層のＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率の値の調整は、上記Ｓｉの組成比ｘ、上記Ｏの組成比１−ｘ−ｙ、および上記Ｎの組成比ｙ、ならびに上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層の膜厚を調整することによって行うことができる。

（ｂ）Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層
本発明におけるＳｉ_ｚＮ_１−ｚ（ｚは、０＜ｚ＜１を満足する）からなる層は、特に限定されるものではないが、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長において高い光透過率を得るには、上記Ｓｉの組成比ｚが、０．３５≦ｚ≦０．６を満足するものが好ましく、中でも、０．３５≦ｚ≦０．５５を満足するものが好ましく、特に、０．３５≦ｚ≦０．５０を満足するものが好ましい。

ｚが、上記範囲よりも小さいと、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層の膜の構造が、化学的に不安定となるからである。また、ｚが、上記範囲よりも大きいと、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層の光透過率が小さくなり過ぎるために所望の位相効果が得られないからである。

また、上記Ｓｉの組成比ｚ、および上記Ｎの組成比１−ｚの調整は、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層と同様に、後述するように、スパッタリング法等の従来公知の成膜方法により、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層を成膜する場合において、使用する装置、使用する材料、成膜条件等を適宜選択することによって行うことができる。例えば、後述する実施例に記載されているように、平行平板型ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層上に上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層をスパッタリングにより成膜する場合には、ターゲット、ターゲットと上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層との距離（ＴＳ距離）、ガス流量比、ガス圧、投入電力（パワー）等を適宜選択することによって行うことができる。また、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層の膜厚は、上記スパッタリング等の処理時間等を制御することにより、調整することが出来る。

また、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層は、特に限定されるものではないが、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長において高い光透過率を得るには、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における消衰係数が、０．２〜０．４５の範囲内であるものが好ましく、中でも、０．２〜０．４の範囲内であるものが好ましく、特に、０．２〜０．３５の範囲内であるものが好ましい。

上記範囲に満たないと、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層の消衰係数が小さ過ぎるので、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層の光透過率が高くなり過ぎるために、上記光半透過膜は、全体として、光透過率が高くなり過ぎるからである。このため、上記光半透過膜の遮光性が必要以上に下がり、本発明のマスクブランクスから形成される位相シフトマスクの遮光部の遮光効果が不十分となるので、所望するパターンの転写特性に問題が生じるからである。また、上記範囲に満たないと、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層の消衰係数および屈折率が小さくなり過ぎるため、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長において所定の位相差を得るために必要な膜厚が厚くなってしまうからである。また、上記範囲を超えると、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層の消衰係数が大き過ぎるので、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層の光透過率が低くなり過ぎるために、上記光半透過膜は、全体として、光透過率が高くならず、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における所望の位相シフト効果が得られなくなってしまうからである。

また、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層の上記消衰係数の値の調整は、上記Ｓｉの組成比ｚ、および上記Ｎの組成比１−ｚを調整することによって行うことができる。

また、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層の上記消衰係数はジェー・エー・ウーラム社製エリプソメーターＶＵＶ−ＶＡＳＥで測定し、算出することができる。

さらに、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層は、特に限定されるものではないが、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長において適切な膜厚の範囲内で所望の逆位相効果を得るには、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が、２．３〜２．７の範囲内であるものが好ましく、中でも、２．５〜２．７の範囲内であるものが好ましく、特に、２．６〜２．７の範囲内であるものが好ましい。上記範囲に満たないと、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層の屈折率が小さ過ぎるので、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層の所望の位相差を得るための膜厚が厚くなり過ぎるために、上記光半透過膜は、全体として、膜厚が薄くならないからである。

また、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層の上記屈折率の値の調整は、上記Ｓｉの組成比ｚ、および上記Ｎの組成比１−ｚを調整することによって行うことができる。

また、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層の上記屈折率はジェー・エー・ウーラム社製エリプソメーターＶＵＶ−ＶＡＳＥで測定し、算出することができる。また、上記屈折率の測定は、分光光度計で測定した反射率曲線からシミュレーションを用いて算出する方法で行うことができる。

また、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層のＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率の値の調整は、上記Ｓｉの組成比ｚ、および上記Ｎの組成比１−ｚ、ならびに上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層の膜厚を調整することによって行うことができる。

（ｃ）光半透過膜
本発明における光半透過膜は、上記光透過率については、上記光透過率が３％〜４０％の範囲内のものであれば、特に限定されるものではないが、中でも、上記光透過率が、１８％〜４０％の範囲内であるものが好ましく、特に、上記光透過率が、２０％〜４０％の範囲内であるものが好ましい。上記範囲に満たないと、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における所望の位相シフト効果が得られなくなるからであり、上記範囲を超えると、上記光半透過膜の遮光性が必要以上に下がり、本発明のマスクブランクスから形成される位相シフトマスクの遮光部の遮光効果が不十分となるので、所望するパターンの転写特性に問題が生じるからである。

また、上記光半透過膜の上記光透過率、および上記透明基板のみを通過する波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ露光光と、上記透明基板および上記光半透過膜を通過する当該レーザ露光光との位相差等は、位相シフト量測定機（レーザーテック社製、ＭＰＭ１９３）等を用いることで測定することができる。

また、上記光半透過膜は、上記膜厚については、上記膜厚が５０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲内のものであれば、特に限定されるものではないが、中でも、上記光半透過膜の膜厚が、５０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内であるものが好ましく、特に、上記光半透過膜の膜厚が、５０ｎｍ〜５５ｎｍの範囲内であるものが好ましい。これにより、従来の光半透過膜の膜厚よりも薄いため、エッチングにより光半透過膜パターンを形成するのが容易になるからである。そして、エッチングに要する時間が短くて済むため、透明基板にダメージが与えられることを防止するエッチングバリア層を、透明基板および光半透過膜の間に有しなかったとしても、エッチングにより光半透過膜パターンを形成する時に、透明基板にダメージが与えられることを十分に回避することができるからである。また、上記光半透過膜の膜厚がより薄い方が、上記光半透過膜から形成される後述する光半透過膜パターンにおいてパターン倒れ等の欠陥が発生することを抑制できるからであり、または上記光半透過膜の加工や光半透過膜パターンの修正をし易いからである。

また、上記光半透過膜は、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層、および上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層が順不同に積層されて構成され、上記光半透過膜の光透過率および上記光半透過膜の膜厚がそれぞれ上記範囲であるものであれば、特に限定されるものではない。上記光半透過膜としては、例えば、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層、および上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層が順不同に積層されてなる２層構造を有するものの他、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層、および上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層が順不同に積層されて構成された３層以上の複数層構造を有するもの等が挙げられる。

そして、上記光半透過膜が、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層、および上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層が積層されて構成されるものである場合には、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層、および上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層が、後述する透明基板上に積層される順番は、特に限定されるものではなく、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層、および上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層が、上記透明基板側からこの順で積層される順番でも、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層、および上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層が、上記透明基板側からこの順で積層される順番でも、どちらでもよい。しかしながら、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層、および上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層が、上記透明基板側からこの順で積層される順番が好ましい。上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚ（ｚは、０＜ｚ＜１を満足する）は、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）よりも、上記透明基板を構成するＳｉＯ_２等の材料とのエッチング選択比が高いために、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層が上記透明基板上に直接積層された方が、上記光半透過膜をエッチングすることが容易になるからである。

さらに、上記光半透過膜は、特に限定されるものではないが、上記透明基板のみを通過する波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ露光光と、上記透明基板および光半透過膜を通過する当該レーザ露光光との位相差が、１６０°〜２００°の範囲内であるものが好ましく、中でも、１７０°〜１９０°の範囲内であるものが好ましく、特に、１７７°であるものが好ましい。本発明のマスクブランクスから光半透過膜をエッチングすることにより位相シフトマスクを形成する時に、光半透過膜がエッチングされる部分において、透明基板がエッチングされて掘り込み部が形成されたとしても、位相シフトマスクにおいて、掘り込み部が形成された透過領域を通過する波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ露光光と、光半透過膜が残っている半透過領域を通過する当該レーザとの位相差を１８０°にすることができるからである。これにより、ハーフトーン型の位相シフトマスクを作製することができるからである。

（２）透明基板
本発明における透明基板としては、特に限定されるものではないが、例えば、露光光を高透過率で透過する光学研磨された合成石英ガラス、蛍石、フッ化カルシウム等を挙げることができ、中でも、通常、多用されており品質が安定し、短波長の露光光の透過率の高い合成石英ガラスが好ましい。

（３）遮光膜
本発明のマスクブランクスとしては、上記半透過膜および透明基板を有するものであれば、特に膜構成、材質、ＡｒＦエキシマーレーザー露光光の波長における光学濃度(ＯＤ値)など、限定されるものではないが、上記光半透過膜上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、上記光半透過膜と合わせて所望の光学濃度（ＯＤ値）となるよう調整した、遮光膜をさらに有することが好ましい。

図２は、本発明のマスクブランクスの他の例を示す概略断面図である。図２に示されるマスクブランクス１００は、透明基板１０１と、透明基板１０１上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）からなる層１０２ａ、およびＳｉ_ｚＮ_１−ｚ（ｚは、０＜ｚ＜１を満足する）からなる層１０２ｂが積層されて構成される光半透過膜１０２と、光半透過膜１０２上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、光半透過膜１０２と合わせて３．０以上となるような、単層構造の遮光膜１０３を有する。そして、遮光膜１０３が、反射防止機能、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能、および上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能の全て機能を有している。具体的には、遮光膜１０３に含まれる光吸収層は、光半透過膜１０２に対するエッチングバリア機能および光吸収機能を有している、また、本発明のマスクブランクスから形成される位相シフトマスクにおいて、外枠の遮光エリアには、反射防止機能が必要とされるが、遮光膜１０３に含まれる光吸収層の最表面は、遮光エリアに遮光膜として残り、反射防止機能を有している。

マスクブランクスから形成される位相シフトマスクにおいては、大きい面積を有する光半透過膜パターンがある場合には、そのようなパターンを透過する露光光によって、転写像が不鮮明になる問題が生じることがある。そして、位相シフトマスにおいては、大きい面積を有する光半透過膜パターン上に遮光膜パターンを形成することにより、そのようなパターンを透過する不要な露光光を遮光することによって、このような問題を解消するようにしている。そして、本発明のマスクブランクスのように、光半透過膜の光透過率が３％〜４０％の範囲内であり、一般的な光透過率の６％よりも特に大きい値になり得る場合には、上述したような問題がより顕著に生じることになる。したがって、本発明によれば、上記遮光部をさらに有することによって、このような問題を回避する効果をより顕著に得ることができる。

上記遮光膜としては、上記光半透過膜上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、上記光半透過膜と合わせて所望の光学濃度（ＯＤ値）となるよう調整した、露光光を吸収する光吸収機能を有するものであれば特に限定されるものではない。上記遮光膜としては、マスクパターンをウエハに転写する時に位相シフトマスクとレンズ間での多重反射を防止する反射防止機能、および上記遮光膜をエッチングする時に上記光半透過膜にダメージが与えられることを好適に防止する上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するものが好ましい。中でも、描画時に電子線によって帯電するのを防止する導電機能を有するものが好ましい。

本発明のマスクブランクスにおいては、図２に示されるマスクブランクス１００のように、上記遮光膜は、上記光半透過膜上に形成され、上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能およびＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層を含む単層構造を有することが好ましい。これにより、より少ない工程で、必要な機能を備えたマスクを得ることが出来るからである。

図２に示されるマスクブランクス１００のように、上記遮光膜が単層構造を有する場合には、上記遮光膜の材料は、特に限定されるものではないが、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ等を挙げることができる。中でも、Ｃｒ等が好ましい。上記遮光膜をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスの種類が、上記光半透過膜をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスと異なるものとなるため、上記遮光膜が上述したエッチングバリア機能を有することが期待できるからである。

また、上記遮光膜が上記単層構造を有する場合には、上記遮光膜の厚さは、その材料の種類により異なるものであり、特に限定されるものではないが、３０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲内であることが好ましい。Ａｒ−Ｆエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度(ＯＤ値)が、上記光半透過膜と合わせて３．０以上となる膜厚とするには、上記遮光膜の材料がいずれの場合も、上記膜厚が必要となるからである。

また、上記遮光膜の上記光半透過膜と合わせた光学濃度（ＯＤ値）は大塚電子社製ＭＣＰＤ３０００、上記遮光膜の反射率は大塚電子社製ＭＣＰＤ７０００で測定し、算出することができる。

図３は、本発明のマスクブランクスの他の例を示す概略断面図である。図３に示されるマスクブランクス１００は、遮光膜１０３が、光半透過膜１０２上に形成された光吸収層１０３ａと、光吸収層１０３ａ上に形成されたハードマスク層１０３ｂと、を含む２層構造を有する。そして、光吸収層１０３ａが、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能および光半透過膜１０２に対するエッチングバリア機能の双方の機能を有している。また、ハードマスク層１０３ｂが、光吸収層１０３ａに対するエッチングバリア機能を有している。

本発明のマスクブランクスにおいては、図３に示されるマスクブランクス１００のように、上記遮光膜が、上記光半透過膜上に形成され、上述した光半透過膜に対するエッチングバリア機能およびＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層と、上記光吸収層上に形成され、上述した光吸収層に対するエッチングマスク機能を有するハードマスク層と、を含む２層構造を有することが好ましい。これにより、上記ハードマスク層をエッチングして形成したパターンを、上記光吸収層をエッチングする時のレジストパターンの代わりに用いることができるため、レジスト膜厚を薄くすることができる。これにより、上記遮光膜の微細なパターンを形成し易くなるからである。

より具体的には、図２に示されるマスクブランクス１００のように、上記遮光膜が単層構造を有する場合には、上記単層構造の遮光膜は厚いために、厚いレジストパターンで遮光膜をエッチングして、遮光膜パターンを形成することになる。このため、レジストパターンのアスペクト比の関係から、遮光膜の微細なパターンを形成することは困難である。一方、図３に示されるマスクブランクス１００のように、上記遮光膜が図３に示されるような２層構造を有する場合には、上記ハードマスク層は上記単層構造の遮光膜よりも薄いために、上記単層構造の遮光膜のエッチングに用いたものよりも薄いレジストパターンで、上記ハードマスク層をエッチングして、ハードマスク層パターンを形成することができる。そして、そのパターンを、上記光吸収層をエッチングする時のレジストパターンの代わりに用いることができる。よって、遮光膜パターンを形成するために必要となるレジスト膜厚を薄くすることができる。これにより、上記単層構造の遮光膜よりも、上記遮光膜の微細なパターンを形成し易くなるからである。

上記遮光膜が上記２層構造を有する場合には、上記ハードマスク層は、特に限定されるものではないが、上述した導電機能を有していてもよい。また、上記遮光膜が上記２層構造を有する場合には、上記ハードマスク層の材料は、上述した光吸収層に対するエッチングマスク機能を有するものであれば、特に限定されるものではないが、Ｓｉ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯ_２、ＭｏＳｉ、Ｃｒ、ＣｒＯ、ＣｒＯＮ等を挙げることができる。中でも、Ｓｉ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ_２、ＭｏＳｉ等が好ましい。上記光吸収層の材料にＣｒを含む材料を使用した場合、上記光吸収層をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスの種類が、上記ハードマスク層をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスと異なるものとなるため、上記ハードマスク層をエッチングする時に上記光吸収層にダメージが与えられることを防止できるからである。

上記遮光膜が上記２層構造を有する場合には、上記光吸収層の材料は、上述した光半透過膜に対するエッチングバリア機能およびＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有するものであれば、特に限定されるものではないが、Ｃｒ、ＣｒＮ、ＣｒＯＮ、ＣｒＯ、Ｓｉ、ＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＭｏＳｉ等を挙げることができる。中でも、Ｃｒが好ましい。上記光吸収層をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスの種類が、上記ハードマスク層をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスと異なるものとなるため、上記ハードマスク層をエッチングする時に上記光吸収層にダメージが与えられることを防止できるからである。また、Ｃｒは消衰係数が高いので、より薄い膜厚の上記遮光膜によって、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）を、上記光半透過膜と合わせて所望の光学濃度（ＯＤ値）に調整することができるからである。

また、上記遮光膜が上記２層構造を有する場合には、上記ハードマスク層の厚さは、その材料の種類により異なるものであり、特に限定されるものではないが、２ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内、中でも２ｎｍ〜７ｎｍの範囲内、特に２ｎｍ〜５ｎｍの範囲内であることが好ましい。膜厚が薄いほうが精度良く加工することができるからである。また、上記遮光膜が上記２層構造を有する場合には、上記光吸収層の厚さは、その材料の種類により異なるものであり、特に限定されるものではないが、３０ｎｍ〜８０nｍの範囲内、中でも３０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲内、特に３０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記遮光膜のＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）を上記光半透過膜と合わせて３．０以上にし易く、かつ上記遮光膜をエッチングし易い膜厚だからである。

図４は、本発明のマスクブランクスの他の例を示す概略断面図である。図４に示されるマスクブランクス１００は、遮光膜１０３が、光半透過膜１０２上に形成されたエッチングバリア層１０３ｃと、エッチングバリア層１０３ｃ上に形成された光吸収層１０３ａと、光吸収層１０３ａ上に形成されたハードマスク層１０３ｂと、を含む３層構造を有する。そして、エッチングバリア層１０３ｃが光半透過膜１０２に対するエッチングバリア機能を有し、光吸収層１０３ａがＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有し、ハードマスク層１０３ｂが光吸収層１０３aに対するエッチングバリア機能を有している。

図５は、本発明のマスクブランクスの他の例を示す概略断面図である。図５に示されるマスクブランクス１００は、遮光膜１０３が、光半透過膜１０２上に形成されたエッチングバリア層１０３ｃと、エッチングバリア層１０３ｃ上に形成された光吸収層１０３ａと、光吸収層１０３ａ上に形成されたハードマスク層１０３ｂと、を含む３層構造を有する。そして、エッチングバリア層１０３ｃが光半透過膜１０２に対するエッチングバリア機能を有し、光吸収層１０３ａがＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有し、ハードマスク層１０３ｂが光吸収層１０３ａに対するエッチングバリア機能を有している。

本発明のマスクブランクスにおいては、図４および図５に示されるマスクブランクス１００のように、上記遮光膜が、上記光半透過膜上に形成され、上述した光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するエッチングバリア層と、上記エッチングバリア層上に形成され、上述したＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層と、上記光吸収層上に形成され、上述した光吸収層に対するエッチングマスク機能を有するハードマスク層と、を含む３層構造を有することが好ましい。これにより、上記ハードマスク層をエッチングして形成したパターンを、上記遮光膜が上記２層構造を有する場合と同様に、上記光吸収層をエッチングする時のレジストパターンの代わりに用いることができるからである。この結果、上記遮光膜の微細なパターンを形成し易くなるからである。

本発明のマスクブランクスにおいては、上記遮光膜が、上記３層構造を有することが好ましい。ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する層として、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）からなる層、およびＳｉ_ｚＮ_１−ｚ（ｚは、０＜ｚ＜１を満足する）からなる層が積層されて構成される光半透過膜と反応性の高いエッチングガスでエッチング可能な材料からなる光吸収層を用いることができるからである。これにより、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する層の材料の選択の幅が広がり、上記遮光膜の膜厚をより薄くすることができるからである。また、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する層および上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有する層を、それぞれが互いに異なる材料からなる上記光吸収層および上記エッチングバリア層にそれぞれすることができるからである。これにより、上記光吸収層および上記エッチングバリア層を互いに異なるエッチングガスでそれぞれエッチングすることができるので、上記エッチングバリア層を、上記光吸収層をエッチングする時に上記光半透過膜にダメージが与えられることを好適に防止する上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するものにすることができるからである。

例えば、図４に示されるマスクブランクス１００においては、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する層として、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）からなる層、およびＳｉ_ｚＮ_１−ｚ（ｚは、０＜ｚ＜１を満足する）からなる層が積層されて構成される光半透過膜と反応性の高いエッチングガスでエッチング可能な材料であるＭｏＳｉからなる光吸収層１０３ａを用いることができる。また、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する層および上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有する層を、ＭｏＳｉからなる光吸収層１０３ａおよびＣｒからなるエッチングバリア層１０３ｃにそれぞれすることができる。これにより、光吸収層１０３ａおよびエッチングバリア層１０３ｃを互いに異なるフッ素系ガスおよび塩素系ガスでそれぞれエッチングすることができる。このため、エッチングバリア層１０３ｃを、光吸収層１０３ａをエッチングする時に光半透過膜１０２にダメージが与えられることを好適に防止する上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するものとしてとして用いることができる。

また、図５に示されるマスクブランクス１００においては、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する層として、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）からなる層、およびＳｉ_ｚＮ_１−ｚ（ｚは、０＜ｚ＜１を満足する）からなる層が積層されて構成される光半透過膜と反応性の高いエッチングガスでエッチング可能な材料であるＳｉからなる光吸収層１０３ａを用いることができる。また、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する層および上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有する層を、Ｓｉからなる光吸収層１０３ａおよびＣｒからなるエッチングバリア層１０３ｃにそれぞれすることができる。これにより、光吸収層１０３ａおよびエッチングバリア層１０３ｃを互いに異なるフッ素系ガスおよび塩素系ガスでそれぞれエッチングすることができる。このため、エッチングバリア層１０３ｃを、光吸収層１０３ａをエッチングする時に光半透過膜１０２にダメージが与えられることを好適に防止するエッチングバリア機能を有するものとして用いることができる。

上記遮光膜が上記３層構造を有する場合には、上記ハードマスク層は、特に限定されるものではないが、上述した導電機能を有していてもよい。また、上記遮光膜が上記３層構造を有する場合には、上記ハードマスク層の材料は、上述した光吸収層に対するエッチングマスク機能を有するものであれば、特に限定されるものではないが、Ｃｒ、ＣｒＮ、ＣｒＯＮ、ＣｒＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ等を挙げることができる。中でも、Ｃｒを主成分とするものが好ましい。上記光吸収層をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスの種類が、上記ハードマスク層をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスと異なるものとなるため、上記ハードマスク層をエッチングする時に上記光吸収層にダメージが与えられることを防止できるからである。

また、上記遮光膜が上記３層構造を有する場合には、上記光吸収層の材料は、上述した光吸収機能を有するものであれば、特に限定されるものではないが、ＭｏＳｉ等の金属および珪素（Ｓｉ）を含む材料、またはＷ、Ｔａ等の金属もしくは珪素（Ｓｉ）の単体を挙げることができる。中でも、珪素（Ｓｉ）が特に好ましい。上記光吸収層をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスの種類が、上記ハードマスク層をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスと異なるものとなるため、上記ハードマスク層をエッチングする時に上記光吸収層にダメージが与えられることを防止できるからである。また、珪素（Ｓｉ）単体は消衰係数が高いので、上記光吸収層が珪素（Ｓｉ）単体から構成されることによって、上記遮光膜の膜厚をより薄くできるからである。

また、上記遮光膜が上記３層構造を有する場合には、上記エッチングバリア層の材料は、上述したエッチングバリア機能を有するものであれば、特に限定されるものではないが、Ｃｒ、ＣｒＮ、ＣｒＯＮ、ＣｒＯ等を挙げることができる。上記エッチングバリア層をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスの種類が、上記光吸収層をエッチングする時に使用する反応性エッチングガスと異なるものとなるため、上記光吸収層をエッチングする時に上記エッチングバリア層にダメージが与えられることを防止できるからである。例えば、フッ素系ガスによって上記光吸収層をエッチングする時に、上記エッチングバリア層にダメージが与えられることを防止でき、塩素系ガスによって上記エッチングバリア層をエッチングすることができる。

また、上記遮光膜が上記３層構造を有する場合には、上記ハードマスク層の厚さは、その材料の種類により異なるものであり、特に限定されるものではないが、２ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内、中でも２ｎｍ〜７ｎｍの範囲内、特に２ｎｍ〜５ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記光吸収層に対するエッチングマスク機能にとって、最低限必要な膜厚であり、かつレジスト膜厚を薄くして、上記遮光膜の微細なパターンを形成し易くすることができる膜厚であるからである。

また、上記遮光膜が上記３層構造を有する場合には、上記光吸収層の厚さは、その材料の種類により異なるものであり、特に限定されるものではないが、２０ｎｍ〜７０nｍの範囲内、中でも２０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内、特に３０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記遮光膜のＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）を上記光半透過膜と合わせて３．０以上にし易く、かつ上記遮光膜をエッチングし易い膜厚だからである。また、上記光吸収層がＳｉ単体から構成される場合、ＭｏＳｉから構成される場合と比較し、Ｓｉは消衰係数が高いので、上記遮光膜の膜厚をより薄くできる。

さらに、上記遮光膜が上記３層構造を有する場合には、上記エッチングバリア層の厚さは、その材料の種類により異なるものであり、特に限定されるものではないが、２ｎｍ〜６ｎｍの範囲内、特に２ｎｍ〜４ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記エッチングバリア層が上述したエッチングバリア機能を有するために充分な厚さだからである。

さらに、上記遮光膜としては、特に限定されるものではないが、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、上記光半透過膜と合わせて３．０以上となるよう調整したものが好ましい。これにより、露光時に所望の部分に対して必要な遮光性を得ることができるからである。

（４）その他の部材
本発明のマスクブランクスとしては、上記半透過膜および透明基板を有するものであれば、特に限定されるものではなく、他にも必要な部材を適宜加えることができる。

２．マスクブランクスの構成
次に、本発明のマスクブランクスの構成ついて説明する。本発明のマスクブランクスは、上記光半透過膜が、上記透明基板上に形成されているものである。以下、本発明のマスクブランクスの構成および製造方法について説明する。

（１）マスクブランクスの構成
上記マスクブランクスは、特に限定されるものではないが、上記光半透過膜は、上記透明基板上に直接形成されたものが好ましい。

本発明における光半透過膜のように、光透過率が大きい光半透過膜においては、その屈折率が小さくなる傾向がある。このため、ハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、適切な位相シフトを実現するために、このような光半透過膜が形成された部分と露光光が透過する部分との間に１８０°の位相差を形成しようとすると、その光半透過膜の膜厚を厚くする必要があった（特許文献１および２）。そして、光半透過膜の膜厚を厚くする場合においては、光半透過膜をエッチングする時に、透明基板にダメージを与えないように、透明基板上にエッチングバリア層を形成することがある（特許文献１および２）。エッチングバリア層としては、光半透過膜とのエッチング選択性を上げるため、光半透過膜のエッチング種（例えば、ＣＦ_４、ＳＦ_６、ＣＨＦ_３ガス等）ではエッチングされない層を形成する。しかしながら、このようなエッチングバリア層を形成する場合において、例えば、特許文献１においては、実施例からわかるように、Ｔａ−Ｈｆ膜を形成し、Ｃｌ系のガスでエッチングするため、エッチングプロセスが複数回となり複雑となる上、Ｃｌ系のガスでエッチングし難く、形状およびマスク面内の寸法均一性が悪くなるといった問題があった。また、特許文献２においては、エッチングバリア層を、Ｚｒ、Ｈｆとする構造も記載されているが、同様に、エッチングプロセスが複数回必要となり、エッチングし難いことによる同様の問題があった。

しかしながら、本発明によれば、上記光半透過膜が、従来の光半透過膜の膜厚よりも薄いため、エッチングにより半透過膜パターンを形成するのが容易になる。これにより、エッチングに要する時間が短くて済むため、上記エッチングバリア層を上記透明基板および上記光半透過膜の間に有しなかったとしても、エッチングにより半透過膜パターンを形成する時に、上記透明基板にダメージが与えられることを十分に回避することができる。このため、上記マスクブランクスは、上記光半透過膜が、上記透明基板上に直接形成されたものとなる。これにより、上述のように、上記エッチングバリア層を形成する必要はないから、エッチングプロセスを複数回行う必要がなくなるために、エッチングプロセスが複雑とはならず、上記エッチングバリア層のエッチングが困難であるために、上記光半透過膜や上記透明基板の形状が悪くなったり、上記光半透過膜の形状の均一性が悪くなったりすることを防止することができるからである。

（２）マスクブランクスの製造方法
本発明のマスクブランクスの製造方法は、所望のマスクブランクスを得ることができる方法であれば特に限定されるものではない。本発明のマスクブランクスの製造方法の一例においては、まず、上記透明基板を準備する。次に、上記透明基板上に、スパッタリング法等の従来公知の成膜方法により、上記光半透過膜を形成する。次に、上記光半透過膜上に、スパッタリング法等の従来公知の成膜方法により、上記遮光膜を形成する。上記遮光膜が上記２層構造を有する場合には、上記光半透過膜上にスパッタリング法等の従来公知の成膜方法により上記光吸収層を形成した後に、上記光吸収層上にスパッタリング法等の従来公知の成膜方法により上記ハードマスク層を形成する。上記遮光膜が上記３層構造を有する場合には、上記光半透過膜上にスパッタリング法等の従来公知の成膜方法により上記エッチングバリア層を形成して、上記エッチングバリア層上にスパッタリング法等の従来公知の成膜方法により上記光吸収層を形成した後に、上記光吸収層上にスパッタリング法等の従来公知の成膜方法により上記ハードマスク層を形成する。これにより、本発明のマスクブランクスが得られる。

Ｂ． ネガ型レジスト膜付きマスクブランクス
次に、本発明のネガ型レジスト膜付きマスクブランクスについて説明する。本発明のネガ型レジスト膜付きマスクブランクスは、上述したマスクブランクスと、上記マスクブランクス上に形成されたネガ型レジスト膜と、を有することを特徴とするものである。

図６は、本発明のネガ型レジスト膜付きマスクブランクスの一例を示す概略断面図である。図６に示されるネガ型レジスト膜付きマスクブランクス１１０は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクを製造するために用いられるネガ型レジスト膜付きマスクブランクスである。ネガ型レジスト膜付きマスクブランクス１１０は、上述したマスクブランクス１００と、マスクブランクス１００上に形成されたネガ型レジスト膜１１１と、を有する。

後述する「Ｄ．パターン形成体の製造方法」の項目に記載の通り、光半透過膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクを使用して、コンタクトホールやライン等の微細パターンをウエハに転写する場合には、ネガティブトーン現像（Negative tone development）によって、サイドローブ現象を簡単に回避して、コンタクトホールやライン等の微細パターンをウエハに転写することができる。

そして、ネガティブトーン現像（Negative tone development）によって、コンタクトホールやライン等の微細パターンをウエハに転写する場合には、ハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、コンタクトホールやライン等の微細パターンに対応する光半透過膜から構成される凸状の微細パターンを形成する必要がある。

本発明によれば、上記ネガ型レジスト膜のパターンを用いて光半透過膜をエッチングすることにより、上記光半透過膜から構成される凸状の微細パターンを形成することによって、後述するネガ型の位相シフトマスクを製造することができる。このため、後述するネガ型の位相シフトマスクを製造する場合に、上記ネガ型レジスト膜付きマスクブランクスにおけるネガ型レジスト膜において露光する範囲は、上記光半透過膜から構成される凸状の微細パターンに対応する非常に狭い範囲となる。よって、より短い時間で後述するネガ型の位相シフトマスクを製造することができる。

本発明のネガ型レジスト膜付きマスクブランクスは、上述したマスクブランクスと、上記マスクブランクス上に形成されたネガ型レジスト膜と、を有する。本発明におけるマスクブランクスについては、上記「Ａ．マスクブランクス」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。

一方、本発明におけるネガ型レジスト膜を形成するのに用いるネガ型レジスト組成物としては、特に限定されるものではないが、例えば、信越化学工業株式会社製 SEBN1637、 SEBN1702、および SEBN2014、ならびに住友化学株式会社製 NEB-22等を挙げることができる。中でも、信越化学工業株式会社製 SEBN2014等であることが好ましい。微細パターンを形成するのに適しているからである。

また、上記ネガ型レジスト膜の膜厚は、特に限定されるものではないが、５０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。中でも、８０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましい。マスク上にパターンを形成する際、十分なエッチングバリア機能を有しつつ、微細なパターンを形成することができるからである。

さらに、上記ネガ型レジスト膜を形成する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、スピンコートによる塗布等を挙げることができる。

Ｃ．位相シフトマスク
次に、本発明の位相シフトマスクについて説明する。本発明の位相シフトマスクは、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクであって、透明基板と、上記透明基板上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）からなる層、およびＳｉ_ｚＮ_１−ｚ（ｚは、０＜ｚ＜１を満足する）からなる層が順不同に積層されて構成される光半透過膜パターンと、を有し、上記光半透過膜パターンは、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３％〜４０％の範囲内であり、膜厚が５０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲内であることを特徴とするものである。

図７は、本発明の位相シフトマスクの一例を示す概略断面図である。図７に示される位相シフトマスク２００は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクである。図７に示される位相シフトマスク２００は、透明基板２０１と、透明基板２０１上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）からなる層２０２ａ、およびＳｉ_ｚＮ_１−ｚ（ｚは、０＜ｚ＜１を満足する）からなる層２０２ｂが積層されて構成される光半透過膜パターン２０２と、を有する。光半透過膜パターン２０２は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３％〜４０％の範囲内であり、膜厚が５０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲内である。

本発明の位相シフトマスクは、上記光半透過膜パターンが、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率として、３％〜４０％の広い範囲の光透過率を実現する。このため、本発明の位相シフトマスクを用い、パターンの境界において、位相効果による光の干渉により光強度をゼロにして、転写像のコントラストを向上させて、パターン形成体を製造する場合、上記光半透過膜パターンを高い光透過率を有するものにすることにより、その位相効果をより顕著にすることができる。また、上記光半透過膜パターンは、金属を含有しないために、ＡｒＦエキシマレーザ露光光が長時間照射されても、珪素（Ｓｉ）の酸化膜が成長することはなく、パターン寸法が変化することを防止することができる。同様に、位相シフトマスクの洗浄工程においても、パターン寸法が変化することを防止することができる。したがって、本発明によれば、フォトリソグラフィにおいて、転写特性を優れたものとし、かつＡｒＦエキシマレーザ露光光照射耐性、および洗浄耐性を高くすることができる。

また、上記光半透過膜パターンが、５０ｎｍ〜７０ｎｍの広い範囲の膜厚を実現する。このため、従来の光半透過膜パターンの膜厚よりも薄くすることができるため、エッチングにより半透過膜パターンを形成するのが容易になるからである。そして、エッチングに要する時間が短くて済むため、後述するように、透明基板にダメージが与えられることを防止するエッチングバリア層を、透明基板および光半透過膜パターンの間に有しなかったとしても、エッチングにより半透過膜パターンを形成する時に、透明基板にダメージが与えられることを十分に回避することができるからである。

さらに、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ単体からなる層は、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚ単体からなる層と比較して、酸素が含有されているため、光透過率が高くなる傾向にある点では優れているものの、消衰係数および屈折率が小さくなるために膜厚が厚くなる点では劣っている。上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚ単体からなる層は、上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ単体からなる層と比較して、消衰係数および屈折率が大きくなるために膜厚が薄くなる点では優れているものの、光透過率が低くなる点では劣っている。このため、本発明の位相シフトマスクにおいては、上記光半透過膜パターンは、特に、上記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚ単体からなる光半透過膜パターンもしくは上記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ単体からなる光半透過膜パターンと比較して、膜厚および光透過率の実現可能な範囲が広くなる。

以下、本発明の位相シフトマスクについて、位相シフトマスクの部材と、位相シフトマスクの構成とに分けて説明する。

１．位相シフトマスクの部材
まず、本発明の位相シフトマスクの部材について説明する。本発明の位相シフトマスクは、透明基板と光半透過膜パターンとを少なくとも有する。

（１）光半透過膜パターン
本発明における光半透過膜パターンは、後述する透明基板上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）からなる層、およびＳｉ_ｚＮ_１−ｚ（ｚは、０＜ｚ＜１を満足する）からなる層が積層されて構成されるものである。

本発明における光半透過膜パターンの構成は、パターン状に形成されている点を除いて、上記「Ａ．マスクブランクス １．マスクブランクスの部材 （１）光半透過膜」の項に記載の本発明における光半透過膜の構成と同様である。このため、ここでの説明は省略する。

（２）透明基板
本発明における透明基板の構成は、上記「Ａ．マスクブランクス １．マスクブランクスの部材 （２）透明基板」の項に記載の本発明における透明基板の構成と同様である。このため、ここでの説明は省略する。

（３）遮光膜パターン
本発明の位相シフトマスクとしては、上記透明基板と光半透過膜パターンを有するものであれば、特に膜構成、材質、ＡｒＦエキシマーレーザー露光光の波長における光学濃度(ＯＤ値)など、限定されるものではないが、上記光半透過膜パターン上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、上記光半透過膜パターンと合わせて所望の光学濃度（ＯＤ値）となるよう調整した、遮光膜パターンをさらに有するものが好ましい。

上記遮光膜パターンとしては、上記光半透過膜パターン上に形成され、上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能および光吸収機能を有する光吸収層パターンを含む単層構造を有するものが好ましい。これにより、上述した２層構造を有する遮光膜において、上記ハードマスク層をエッチングして形成したパターンを、上記光吸収層をエッチングする時のレジストパターンの代わりに用いることによって、上記遮光膜パターンを形成することができるからである。この結果、上記遮光膜パターンの微細なパターンを形成し易くなるからである。

また、上記遮光膜パターンとしては、上記光半透過膜パターン上に形成され、上記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するエッチングバリア層パターンと、上記エッチングバリア層パターン上に形成され、光吸収機能を有する光吸収層パターンと、を含む２層構造を有するものが好ましい。これにより、上述した３層構造を有する遮光膜において、上記ハードマスク層をエッチングして形成したパターンを、上記光吸収層をエッチングする時のレジストパターンの代わりに用いることによって、上記遮光膜パターンを形成することができるからである。この結果、上記遮光膜パターンの微細なパターンを形成し易くなるからである。そして、光吸収機能を有する層の材料の選択の幅が広がり、上記遮光膜パターンの膜厚をより薄くすることができるからである。また、上記光吸収層パターンおよび上記エッチングバリア層パターンを互いに異なる反応性エッチングガスでそれぞれエッチングすることができるので、上記エッチングバリア層を、上記光吸収層をエッチングする時に上記光半透過膜にダメージが与えられることを好適に防止するエッチングバリア機能を有するものにすることができるからである。

本発明における遮光膜パターンの構成は、上述した点およびパターン状に形成されている点を除いて、上記「Ａ．マスクブランクス １．マスクブランクスの部材 （３）遮光膜」の項に記載の本発明における遮光膜の構成と同様である。このため、ここでの説明は省略する。

（４）その他の部材
本発明の位相シフトマスクとしては、上記半透過膜パターンおよび透明基板を有するものであれば、特に限定されるものではなく、他にも必要な部材を適宜加えることができる。

本発明におけるその他の部材は、記「Ａ．マスクブランクス １．マスクブランクスの部材 （４）その他の部材」の項に記載の本発明におけるその他の部材と同様である。このため、ここでの説明は省略する。

２．位相シフトマスクの構成
次に、本発明の位相シフトマスクの構成ついて説明する。本発明の位相シフトマスクは、上記光半透過膜パターンが、上記透明基板上に形成されているものである。以下、本発明の位相シフトマスクの構成および製造方法について説明する。

位相シフトマスクの構成
本発明の位相シフトマスクの構成は、上記「Ａ．マスクブランクス ２．マスクブランクスの構成 （１）マスクブランクスの構成」の項に記載の本発明のマスクブランクスの構成と同様である。このため、ここでの説明は省略する。

（２）位相シフトマスクの製造方法
本発明の位相シフトマスクの製造方法は、所望の位相シフトマスクを得ることができる方法であれば特に限定されるものではない。位相シフトマスクの製造方法の一例においては、まず、本発明のマスクブランクスとして、上記遮光膜を有するマスクブランクスを準備する。次に、上記遮光膜上に電子線レジストを塗布し、電子線描画装置によってパターン露光し、レジスト専用の現像液により現像し、所望形状のレジストパターンを形成する。次に、当該所望形状のレジストパターンをマスクとして、ドライエッチング装置によって、所望のガスを用い、上記遮光膜をドライエッチングして、上記遮光膜を後述する光半透過膜パターンの形状に加工する。次に、後述する光半透過膜パターンの形状に加工された遮光膜をマスクとして、上記光半透過膜をドライエッチングして、光半透過膜パターンを形成する。次に、上記光半透過膜パターンの形状に加工された遮光膜上に電子線レジストを塗布し、電子線描画装置によって、パターン露光し、レジスト専用の現像液により現像し、所望形状のレジストパターンを形成する。次に、当該所望形状のレジストパターンをマスクとしてドライエッチング装置によって、所望のガスを用い、上記光半透過膜パターンの形状に加工された遮光膜をドライエッチングして、遮光膜パターンを形成する。これにより、本発明の位相シフトマスクが得られる。

Ｄ．パターン形成体の製造方法
次に、本発明のパターン形成体の製造方法について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法は、本発明のマスクブランクスから形成された位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法であって、上記位相シフトマスクを用いて、ネガティブトーン現像によって、レジストパターンを形成する工程を有することを特徴とするものである。

図８は、本発明の位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法の一例を示す概略工程図である。本発明の位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法は、まず、被加工基板３０１上に直接又は中間介在層３０２を介してポジ型レジスト組成物を塗布してレジスト膜３０３を形成する（図８（ａ））。次に、本発明のマスクブランクスから形成された、透明基板２０１と光半透過膜パターン２０２とを有する位相シフトマスク２００を用いて、レジスト膜３０３を露光する（図８（ｂ））。次に、有機溶剤によって、露光されたレジスト膜３０３を現像することにより、レジスト膜３０３の未露光部分３０３ａを溶解して除去したレジストパターン４０３を形成する（図８（ｃ））。これにより、位相シフトマスク２００を用いて、ネガティブトーン現像によって、レジストパターン４０３を形成する。

ポジティブトーン現像（Positive tone development）によって、光半透過膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクを使用して、例えば、コンタクトホールをウェハに転写する場合、コンタクトホールのエッジは、位相効果によりシャープに形成することができる。しかしながら、コンタクトホールのエッジから距離が離れるにしたがって、位相効果が小さくなる。このため、光半透過膜において露光光が遮光されるべき部分でも露光光が透過することにより、コンタクトホールが形成される部分以外のレジスト膜が感光してしまうサイドローブ現象が生じることがある。そして、このようなサイドローブ現象を防止する方法としては、光半透過膜上において、露光光が遮光されるべき部分では露光光が透過することがないように、遮光膜を設ける方法がある。しかしながら、この方法においては、コンタクトホールのエッジにおける位相効果を維持しつつサイドローブ現象を防止するには、コンタクトホールのエッジから所定の距離の位置に遮光膜を配置する必要がある。具体的には、光近接効果補正（ＯＰＣ処理）を行った上で一定のルールに基づき遮光膜を正確な位置に配置する必要がある。このため、複雑なデータ処理を行う必要があり、ハーフトーン型位相シフトマスクを製造するのが容易ではなかった。

一方、ネガティブトーン現像（Negative tone development）によって、光半透過膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクを使用して、例えば、コンタクトホールをウェハに転写する場合、露光光が照射される部分のレジスト組成物が溶解しにくくなる。このため、ハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、コンタクトホールに対応する部分は、光半透過膜から構成される露光光を遮光する遮光部となる。そして、その遮光部のサイズは、ウェハ上のサイズで、数十ｎｍしかない。したがって、コンタクトホールに対応する部分の遮光部においては、露光光が透過しても、エッジにおける位相効果によって露光光が干渉して打ち消し合う結果、露光光の強度がゼロとなる。よって、その遮光部によって露光光が遮光されるべき部分のレジスト組成物が、露光されることはない。このため、上述したようなサイドローブ現象を簡単に回避して、コンタクトホールをウェハに転写することができるハーフトーン型位相シフトマスクを容易に製造することができる。

本発明によれば、上記光半透過膜は、光透過率が３％〜４０％の範囲内であり、従来よりも光透過率の実現可能な範囲が広くなる。このため、ネガティブトーン現像（Negative tone development）においては、コンタクトホールのような微細なパターンに対応する部分の遮光部のエッジにおける位相効果をより大きくすることができる。これにより、ネガティブトーン現像（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を従来よりも容易にウエハに転写することができる。

本発明において、レジストパターンを形成するのに用いるレジスト組成物は、ネガティブトーン現像（Negative tone development）によって、レジストパターンを形成することができるものであれば、特に限定されるものではない。レジストパターンを形成するのに用いるレジスト組成物としては、ポジ型レジスト組成物およびネガ型レジスト組成物のどちらでもよいが、ポジ型レジスト組成物が好ましい。ポジ型レジスト組成物の方が、ネガ型レジスト組成物よりも、解像性が高いからである。

また、ポジ型レジスト組成物としては、特に限定されるものではないが、例えば、東京応化工業（株）製TOK 6063等を挙げることができる。

さらに、ポジ型レジスト組成物用いる場合には、ポジ型レジスト組成物を有機溶剤現像することにより、露光部分を有機溶剤と反応させてその溶解速度を低下させて、未露光部分を溶解して除去することによって、レジストパターンを形成する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下、実施例および比較例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。

［実施例１］
まず、光学研磨した６インチ角、０．２５インチ厚の透明な合成石英基板（透明基板）上に、平行平板型ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、光半透過膜を構成するＳｉ_ｚＮ_１−ｚ（ｚは、０＜ｚ＜１を満足する）からなる層を、ターゲットには珪素（Ｓｉ）を用い、窒素ガス流入条件を調整することによって、Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚの組成比が所望の比率となるような成膜条件でスパッタリングにより成膜する。

次に、Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層上に、平行平板型ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、光半透過膜を構成するＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）からなる層を、ターゲットには珪素（Ｓｉ）を用い、窒素ガス、酸素ガス流入条件を調整することによって、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙの組成比が所望の比率となるような成膜条件でスパッタリングにより成膜する。

なお、成膜したＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層、およびＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層の組成比はＸ線光電子分光分析装置（ＸＰＳ：Ｘｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、アルバック・ファイ社製Ｑｕａｎｔｕｍ２０００）を用いてＡｌ２ｐの光電子束縛エネルギーのスペクトル解析より求められる。

これにより、Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層およびＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層が、透明基板側（Ｑｚ側）からこの順で積層されて構成され、Ｑｚ側層がＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層であり、真空側層がＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層である光半透過膜であって、Ａｒ−Ｆエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３０．２％であり、全体の膜厚が５９ｎｍである光半透過膜を得ることができる。

次に、光半透過膜上に、平行平板型ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。ターゲットにはＣｒを用い、成膜条件を調整することで、所望組成の遮光膜を成膜する。これにより、Ａｒ−Ｆエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、光半透過膜と合わせて所望の光学濃度（ＯＤ値）となるよう調整した、遮光膜を得ることができる。

次に、遮光膜上に電子線レジストを塗布し、電子線描画装置によってパターン露光し、レジスト専用の現像液により現像し、所望形状のレジストパターンを形成する。次に、当該所望形状のレジストパターンをマスクとして、ドライエッチング装置によって、塩素系ガスを用い、遮光膜をドライエッチングして、遮光膜を後述する光半透過膜パターンの形状に加工する。

次に、後述する光半透過膜パターンの形状に加工された遮光膜をマスクとして、ドライエッチング装置によって、フッ素系ガスを用い、光半透過膜をドライエッチングして、光半透過膜パターンを形成する。次に、光半透過膜パターンの形状に加工された遮光膜上に電子線レジストを塗布し、電子線描画装置によって、パターン露光し、レジスト専用の現像液により現像し、所望形状のレジストパターンを形成する。次に、当該所望形状のレジストパターンをマスクとしてドライエッチング装置によって塩素系ガスを用い、半透過膜パターンの形状に加工された遮光膜をドライエッチングして、遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

［実施例２］
まず、実施例１と同様に、光半透過膜を形成する。これにより、Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層およびＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層が透明基板側（Ｑｚ側）からこの順で積層されて構成され、Ｑｚ側層がＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層であり、真空側層がＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層である光半透過膜であって、Ａｒ−Ｆエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３５．７％であり、全体の膜厚が６０ｎｍである光半透過膜を得ることができる。

次に、実施例１と同様に、光半透過膜上に、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。次に、実施例１と同様に、光半透過膜パターンおよび遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

［実施例３］
まず、実施例１と同様に、光半透過膜を形成する。これにより、Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層およびＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層が透明基板側（Ｑｚ側）からこの順で積層されて構成され、Ｑｚ側層がＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層であり、真空側層がＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層である光半透過膜であって、Ａｒ−Ｆエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３５．２％であり、全体の膜厚が６０ｎｍである光半透過膜を得ることができる。

次に、実施例１と同様に、光半透過膜上に、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。次に、実施例１と同様に、光半透過膜パターンおよび遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

［実施例４］
まず、実施例１と同様に、光半透過膜を形成する。これにより、Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層およびＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層が透明基板側（Ｑｚ側）からこの順で積層されて構成され、Ｑｚ側層がＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層であり、真空側層がＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層である光半透過膜であって、Ａｒ−Ｆエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が５．４％であり、全体の膜厚が６０ｎｍである光半透過膜を得ることができる。

次に、実施例１と同様に、光半透過膜上に、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。次に、実施例１と同様に、光半透過膜パターンおよび遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

［実施例５］
まず、実施例１と同様に、光半透過膜を形成する。これにより、Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層およびＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層が透明基板側（Ｑｚ側）からこの順で積層されて構成され、Ｑｚ側層がＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層であり、真空側層がＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層である光半透過膜であって、Ａｒ−Ｆエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が５．３％であり、全体の膜厚が６０ｎｍである光半透過膜を得ることができる。

次に、実施例１と同様に、光半透過膜上に、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。次に、実施例１と同様に、光半透過膜パターンおよび遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

［実施例６］
まず、実施例１と同様に、光半透過膜を形成する。これにより、Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層およびＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層が透明基板側（Ｑｚ側）からこの順で積層されて構成され、Ｑｚ側層がＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層であり、真空側層がＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層である光半透過膜であって、Ａｒ−Ｆエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３５．７％であり、全体の膜厚が５７ｎｍである光半透過膜を得ることができる。

次に、実施例１と同様に、光半透過膜上に、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。次に、実施例１と同様に、光半透過膜パターンおよび遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

［実施例７］
まず、実施例１と同様に、光半透過膜を形成する。これにより、Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層およびＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層が透明基板側（Ｑｚ側）からこの順で積層されて構成され、Ｑｚ側層がＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層であり、真空側層がＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層である光半透過膜であって、Ａｒ−Ｆエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３．８％であり、全体の膜厚が６７ｎｍである光半透過膜を得ることができる。

次に、実施例１と同様に、光半透過膜上に、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。次に、実施例１と同様に、光半透過膜パターンおよび遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

［実施例８］
まず、実施例１と同様に、光半透過膜を形成する。これにより、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層およびＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層が透明基板側（Ｑｚ側）からこの順で積層されて構成され、Ｑｚ側層がＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層であり、真空側層がＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層である光半透過膜であって、Ａｒ−Ｆエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３２．５％であり、全体の膜厚が５８ｎｍである光半透過膜を得ることができる。

次に、実施例１と同様に、光半透過膜上に、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。次に、実施例１と同様に、光半透過膜パターンおよび遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

［実施例９］
まず、実施例１と同様に、光半透過膜を形成する。これにより、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層およびＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層が透明基板側（Ｑｚ側）からこの順で積層されて構成され、Ｑｚ側層がＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層であり、真空側層がＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層である光半透過膜であって、Ａｒ−Ｆエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３．７％であり、全体の膜厚が６７ｎｍである光半透過膜を得ることができる。

次に、実施例１と同様に、光半透過膜上に、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。次に、実施例１と同様に、光半透過膜パターンおよび遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

［実施例１０］
まず、実施例１と同様に、光半透過膜を形成する。これにより、Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層およびＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層が透明基板側（Ｑｚ側）からこの順で積層されて構成され、Ｑｚ側層がＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層であり、真空側層がＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層である光半透過膜であって、Ａｒ−Ｆエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３６．４％であり、全体の膜厚が５３ｎｍである光半透過膜を得ることができる。

次に、実施例１と同様に、光半透過膜上に、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。次に、実施例１と同様に、光半透過膜パターンおよび遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

［実施例１１］
まず、実施例１と同様に、光半透過膜を形成する。これにより、Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層およびＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層が透明基板側（Ｑｚ側）からこの順で積層されて構成され、Ｑｚ側層がＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層であり、真空側層がＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層である光半透過膜であって、Ａｒ−Ｆエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３．３％であり、全体の膜厚が７０ｎｍである光半透過膜を得ることができる。

次に、実施例１と同様に、光半透過膜上に、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。次に、実施例１と同様に、光半透過膜パターンおよび遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

［実施例１２］
まず、実施例１と同様に、光半透過膜を形成する。これにより、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層およびＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層が透明基板側（Ｑｚ側）からこの順で積層されて構成され、Ｑｚ側層がＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層であり、真空側層がＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層である光半透過膜であって、Ａｒ−Ｆエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３３％であり、全体の膜厚が５６ｎｍである光半透過膜を得ることができる。

次に、実施例１と同様に、光半透過膜上に、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。次に、実施例１と同様に、光半透過膜パターンおよび遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

［実施例１３］
まず、実施例１と同様に、光半透過膜を形成する。これにより、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層およびＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層が透明基板側（Ｑｚ側）からこの順で積層されて構成され、Ｑｚ側層がＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層であり、真空側層がＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層である光半透過膜であって、Ａｒ−Ｆエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が３．２％であり、全体の膜厚が７０ｎｍである光半透過膜を得ることができる。

次に、実施例１と同様に、光半透過膜上に、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。次に、実施例１と同様に、光半透過膜パターンおよび遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

［比較例１］
まず、光学研磨した６インチ角、０．２５インチ厚の透明な合成石英基板（透明基板）上に、平行平板型ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、光半透過膜を、ターゲットにはＭｏ、珪素（Ｓｉ）を用い、ガス流入条件を調整することによって、組成比が所望の比率となるような成膜条件でスパッタリングにより成膜する。

これにより、Ａｒ−Ｆエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が６％であり、膜厚が６８ｎｍである光半透過膜を得ることができる。

次に、実施例１と同様に、光半透過膜上に、遮光膜をスパッタリングにより成膜する。これにより、マスクブランクスを作製できる。次に、実施例１と同様に、光半透過膜パターンおよび遮光膜パターンを形成する。これにより、位相シフトマスクを作製できる。

なお、上記実施例１〜１３においては、遮光膜がＣｒ系単体の膜であることを前提としたが、図３および図４のように、遮光膜が２層または３層といった複数の膜である場合は、それぞれの膜をエッチングするように適宜エッチングガス、エッチング条件等を選択することにより上記同様の位相シフトマスクを作製できる。

［評価１］
実施例１〜１３および比較例１の位相シフトマスクを作製することができる。この場合には、それらの位相シフトマスクが有する光半透過膜を構成する各層の材質および組成等を適切に選択して、下記の表１に示した屈折率（n）および消衰係数（k）を有するＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層およびＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層が積層されて構成される実施例１〜１３の光半透過膜、下記の表１に示した屈折率（n）および消衰係数（k）を有する比較例１の光半透過膜を成膜する。下記の表１には、実施例１〜１３の光半透過膜におけるＱｚ側層および真空側層を示した。

また、実施例１の光半透過膜を構成するＳｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層およびＳｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層の膜厚、ならびに比較例１の光半透過膜の膜厚を、それぞれ、下記の表１に示した膜厚（d）とする。下記の表１に示した膜厚（d）は、透明基板において光半透過膜が削除された透過領域を通過する波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ露光光と、光半透過膜が残っている半透過領域を通過する当該ＡｒＦエキシマレーザ露光光との間において、所望の位相差を得るとともに、実施例１の光半透過膜および比較例１の光半透過膜の所望の光透過率を得るために、選択された膜厚である。下記の表１には、実施例１〜１３および比較例１について、上記透過領域を通過する波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ露光光と、上記半透過領域を通過する当該ＡｒＦエキシマレーザ露光光との間において得られる位相差を、示した。

さらに、下記の表１に示した屈折率（n）および消衰係数（k）、ならびに光半透過膜を構成する各層の膜厚（d）から、実施例１〜１３の光半透過膜および比較例１の光半透過膜の光透過率（trans）を計算により求めた結果を、下記の表１に示した。なお、比較例１の位相シフトマスクの露光裕度の最大値（max EL）およびフォーカス裕度の最大値（max DoF）を計算により求めると、露光裕度の最大値（max EL）が7.69％となり、フォーカス裕度の最大値（max DoF）が0.047 μｍとなる。光透過率（trans）、露光裕度の最大値（max EL）、およびフォーカス裕度の最大値（max DoF）は、下記のシミュレーション評価条件によって、Panoramic社製 EM-Suite を使用して計算することによって求められる。

＜シミュレーション評価条件＞
・NA： 1.35
・sigma： c-quad 0.95/0.80-30deg
・polarization：X/Y
・Target： 60nm HOLE (NTD)
・Pitch: 180, 240, 300nm

［評価２］
図９は、光透過率に対応するＯＰＣバイアス値のシミュレーションの結果を表したグラフを示した図である。図９においては、ＨＯＬＥ ｐｉｔｃｈが１８０ｎｍ、２４０ｎｍ、および３００ｎｍの位相シフトマスクについて、それぞれ、横軸を光半透過膜の光透過率、縦軸をＯＰＣバイアス値とするグラフを示した。

図９から、１ｘ ｎｏｄｅに適当な照明系において、光半透過膜の光透過率が３０％である位相シフトマスクのＯＰＣバイアス値が、光半透過膜の光透過率が６％である位相シフトマスクよりも小さいことが分かる。また、光半透過膜の光透過率が高いほどＯＰＣバイアス値が小さくなることが分かる。これらのことから、実施例１の光半透過膜の光透過率が３０．２％である位相シフトマスクのＯＰＣバイアス値が、比較例１の光半透過膜の光透過率が６％である位相シフトマスクよりも小さいと推察される。

［評価３］
図１０−１〜図１０−３は、位相シフトマスクにおけるパターン転写時のフォーカス裕度および露光裕度の関係を、シミュレーションの結果にて表したグラフを示した図である。図１０−１〜図１０−３においては、ＨＯＬＥ ｐｉｔｃｈが１８０ｎｍ、２４０ｎｍ、および３００ｎｍの位相シフトマスクについて、それぞれ、横軸をフォーカス裕度（ＤｏＦ：Ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）、縦軸を露光裕度（ＥＬ：Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｌａｔｉｔｕｄｅ）とするグラフを示した。また、図１０−１〜図１０−３においては、光半透過膜の光透過率が３％、６％、１５％、２０％、２５％、３０％、および３８％である位相シフトマスクについて、グラフを示した。さらに、ＤｏＦが０ｎｍの場合におけるＥＬ（％）を表２に、ＥＬが１０％の場合におけるＤｏＦ（ｎｍ）を表３に示した。

図１０−１、表２、および表３から、ピッチが１８０ｎｍの場合には、ＤｏＦが０ｎｍの場合におけるＥＬは、光透過率３０％の計算結果の方が、光透過率６％の計算結果よりも３７％程度大きく、ＥＬが１０％の場合におけるＤｏＦは、光透過率３０％の計算結果の方が、光透過率６％の計算結果よりも３７％程度大きいことが分かる。また、図１０−２、表２、および表３から、ピッチが２４０ｎｍの場合においても、ＤｏＦが０ｎｍの場合におけるＥＬは、光透過率３０％の計算結果の方が、光透過率６％の計算結果よりも４２％大きく、ＥＬが１０％の場合におけるＤｏＦは、光透過率３０％の計算結果の方が、光透過率６％の計算結果よりも３１％大きいことが分かる。さらに、図１０−３、表２、および表３から、ピッチが３００ｎｍの場合においても、ＤｏＦが０ｎｍの場合におけるＥＬは、光透過率３０％の計算結果の方が、光透過率６％の計算結果よりも４２％大きく、ＥＬが１０％の場合におけるＤｏＦは、光透過率３０％の計算結果の方が、光透過率６％の計算結果よりも４０％大きいことが分かる。

したがって、光透過率３０％の計算結果の方が、光透過率６％の計算結果よりもＤｏＦおよびＥＬの両方が高いことが分かる。また、光半透過膜の光透過率が高いほど、ＤｏＦおよびＥＬの両方が高くなることが分かる。これらのことから、実施例１の光半透過膜の光透過率が３０．２％である位相シフトマスクのＤｏＦおよびＥＬの両方が、比較例１の光半透過膜の光透過率が６％である位相シフトマスクよりも高いと推察される。

［評価４］
図１１は、光半透過膜の光透過率が６％〜３８％である位相シフトマスクを想定して計算した、ウェハ転写空間光学像のコントラストを表したグラフを示した図である。図１１においては、横軸をウェハに形成されるパターンのピッチ、縦軸を画像コントラストとするグラフを示した。図１１においては、光半透過膜の光透過率が３％、６％、１５％、２０％、２５％、３０％、および３８％である位相シフトマスクを想定して計算した、ウェハ転写空間光学像のコントラストを表したグラフを示した。

図１１から、ウェハに形成されるパターンのピッチのそれぞれにおいて、光透過率３０％の計算結果の方が、光透過率６％の計算結果よりも画像コントラストが大きいことが分かる。また、ウェハに形成されるパターンのピッチのそれぞれにおいて、光半透過膜の光透過率がより高い位相シフトマスクほど、画像コントラストが大きいことが分かる。つまり、画像コントラストが大きいので、露光量が変化(空間像でスライスレベルが変化)しても、ウェハに形成されるパターン寸法の変化量が少なくて済むこと（ＥＬが大きいこと）が示されている。これらのことから、ウェハに形成されるパターンのピッチのそれぞれにおいて、実施例１の光半透過膜の光透過率が３０．２％である位相シフトマスクの方が、比較例１の光半透過膜の光透過率が６％である位相シフトマスクよりも画像コントラストが大きいと推察される。

［評価５］
図１２は、光半透過膜の光透過率が６％〜３８％である位相シフトマスクを想定して計算した、ＯＰＣバイアスを表したグラフを示した図である。図１２においては、横軸をウェハに形成されるパターンのピッチ、縦軸をＯＰＣバイアスを伴う位相シフトマスクのパターン寸法（ＣＤ）とするグラフを示した。図１２においては、光半透過膜の光透過率が３％、６％、１５％、２０％、２５％、３０％、および３８％である位相シフトマスクを想定して計算した、ＯＰＣバイアスを表したグラフを示した。

図１２から、ウェハに形成されるパターンのピッチのそれぞれにおいて、光半透過膜の光透過率がより高い位相シフトマスクほど、ＯＰＣバイアスを伴うマスクのパターン寸法が小さいことが分かる。特に、ウェハに形成されるパターンのピッチのそれぞれにおいて、光半透過膜の光透過率が３０％である位相シフトマスクの方が、光半透過膜の光透過率が６％である位相シフトマスクよりもＯＰＣバイアスを伴うマスクのパターン寸法が小さいことが分かる。つまり、ＯＰＣバイアスが小さいために、より微細なパターンをウェハに形成することができるようになるので、ウェハに形成するパターンの設計における自由度が高くなることが示されている。また、これらのことから、ウェハに形成されるパターンのピッチのそれぞれにおいて、実施例１の光半透過膜の光透過率が３０．２％である位相シフトマスクの方が、比較例１の光半透過膜の光透過率が６％である位相シフトマスクよりもＯＰＣバイアスを伴うマスクのパターン寸法が小さいと推察される。

１００・・・マスクブランクス、 １０１・・・透明基板、 １０２・・・光半透過膜、 １０２ａ・・・Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層、 １０２ｂ・・・Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層、 １０３・・・遮光膜、 １１０・・・ネガ型レジスト膜付きマスクブランクス、 ２００・・・位相シフトマスク、 ２０１・・・透明基板、 ２０２・・・光半透過膜パターン

Claims (19)

1. ＡｒＦエキシマレーザ露光光が適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクを製造するために用いられるマスクブランクスであって、
   透明基板と、前記透明基板上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）からなり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．４〜２．５の範囲内である層、およびＳｉ_ｚＮ_１−ｚ（ｚは、０＜ｚ＜１を満足する）からなり、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における屈折率が２．５〜２．７の範囲内である層が順不同に積層されて構成される光半透過膜と、を有し、
   前記光半透過膜は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が５．３％〜３６．４％の範囲内であり、膜厚が５０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内であることを特徴とするマスクブランクス。
2. 前記光半透過膜は、前記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層、および前記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層が、前記透明基板側からこの順で積層されて構成されることを特徴とする請求項１に記載のマスクブランクス。
3. 前記光半透過膜は、前記透明基板上に直接形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマスクブランクス。
4. 前記光半透過膜上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、前記光半透過膜と合わせて所望の光学濃度（ＯＤ値）となるよう調整した、遮光膜をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載のマスクブランクス。
5. 前記遮光膜は、前記光半透過膜上に形成され、前記光半透過膜に対するエッチングバリア機能およびＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層を含む単層構造を有することを特徴とする請求項４に記載のマスクブランクス。
6. 前記遮光膜は、前記光半透過膜上に形成され、前記光半透過膜に対するエッチングバリア機能およびＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層と、前記光吸収層上に形成され、前記光吸収層に対するエッチングマスク機能を有するハードマスク層と、を含む２層構造を有することを特徴とする請求項４に記載のマスクブランクス。
7. 前記遮光膜は、前記光半透過膜上に形成され、前記光半透過膜に対するエッチングバリア機能を有するエッチングバリア層と、前記エッチングバリア層上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層と、前記光吸収層上に形成され、前記光吸収層に対するエッチングマスク機能を有するハードマスク層と、を含む３層構造を有することを特徴とする請求項４に記載のマスクブランクス。
8. 前記光吸収層が、珪素（Ｓｉ）単体から構成されることを特徴とする請求項７に記載のマスクブランクス。
9. 前記遮光膜は、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度(ＯＤ値)が、前記光半透過膜と合わせて３．０以上となるよう調整したものであることを特徴とする請求項４から請求項８までのいずれかの請求項に記載のマスクブランクス。
10. 請求項１から請求項９までのいずれかの請求項に記載のマスクブランクスと、前記マスクブランクス上に形成されたネガ型レジスト膜と、を有することを特徴とするネガ型レジスト膜付きマスクブランクス。
11. ＡｒＦエキシマレーザ露光光が適用されるハーフトーン型の位相シフトマスクであって、
    透明基板と、前記透明基板上に形成され、Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙ（ｘおよびｙは、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、および０＜ｘ＋ｙ＜１を満足する）からなり、屈折率ｎが２．４〜２．５の範囲内である層、およびＳｉ_ｚＮ_１−ｚ（ｚは、０＜ｚ＜１を満足する）からなり、屈折率ｎが２．５〜２．７の範囲内である層が順不同に積層されて構成される光半透過膜パターンと、を有し、
    前記光半透過膜パターンは、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光透過率が５．３％〜３６．４％の範囲内であり、膜厚が５０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内であることを特徴とする位相シフトマスク。
12. 前記光半透過膜パターンは、前記Ｓｉ_ｚＮ_１−ｚからなる層、および前記Ｓｉ_ｘＯ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ_ｙからなる層が、前記透明基板側からこの順で積層されて構成されることを特徴とする請求項１１に記載の位相シフトマスク。
13. 前記光半透過膜パターンは、前記透明基板上に直接形成されたことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の位相シフトマスク。
14. 前記光半透過膜パターン上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度（ＯＤ値）が、前記光半透過膜パターンと合わせて所望の光学濃度（ＯＤ値）となるよう調整した、遮光膜パターンをさらに有することを特徴とする請求項１１から請求項１３までのいずれかの請求項に記載の位相シフトマスク。
15. 前記遮光膜パターンは、前記光半透過膜パターン上に形成され、前記光半透過膜パターンに対するエッチングバリア機能およびＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層パターンを含む単層構造を有することを特徴とする請求項１４に記載の位相シフトマスク。
16. 前記遮光膜パターンは、前記光半透過膜パターン上に形成され、前記光半透過膜パターンに対するエッチングバリア機能を有するエッチングバリア層パターンと、前記エッチングバリア層パターン上に形成され、ＡｒＦエキシマレーザ露光光に対する光吸収機能を有する光吸収層パターンと、を含む２層構造を有することを特徴とする請求項１４に記載の位相シフトマスク。
17. 前記光吸収層パターンが、珪素（Ｓｉ）単体から構成されることを特徴とする請求項１６に記載の位相シフトマスク。
18. 前記遮光膜パターンは、ＡｒＦエキシマレーザ露光光の波長における光学濃度(ＯＤ値)が、前記光半透過膜パターンと合わせて３．０以上となるよう調整したものであることを特徴とする請求項１４から請求項１７までのいずれかの請求項に記載の位相シフトマスク。
19. 請求項１から請求項９までのいずれかの請求項に記載のマスクブランクスから形成された位相シフトマスクを用いるパターン形成体の製造方法であって、
    前記位相シフトマスクを用いて、ネガティブトーン現像によって、レジストパターンを形成する工程を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法。