特開2023-94541マスクブランク、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
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023094541
(43)【公開日】2023-07-05
(54)【発明の名称】マスクブランク、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
(51)【国際特許分類】
G03F 1/58 20120101AFI20230628BHJP
G03F 1/50 20120101ALI20230628BHJP
【ＦＩ】
G03F1/58
G03F1/50
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022170315
(22)【出願日】2022-10-25
(31)【優先権主張番号】P 2021209071
(32)【優先日】2021-12-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000113263
【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000925
【氏名又は名称】弁理士法人信友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】野澤 順
(72)【発明者】
【氏名】堀込 康隆
【テーマコード（参考）】
2H195
【Ｆターム（参考）】
2H195BA06
2H195BA07
2H195BA10
2H195BB25
2H195BC24
2H195CA22
(57)【要約】
【課題】パターン形成用薄膜に微細なスペースパターンを形成することが可能なマスクブランクを提供する。
【解決手段】基板の主表面上に、パターン形成用薄膜、第１ハードマスク膜、第２ハードマスク膜がこの順に積層した構造を備えるマスクブランクであって、前記パターン形成用薄膜は、ケイ素および遷移金属から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有し、前記第１ハードマスク膜は、クロムを含有し、前記第２ハードマスク膜は、タンタルを含有し、前記第２ハードマスク膜のタンタルは、酸素に対して不飽和なタンタルを含み、前記パターン形成用薄膜の膜厚は、２０ｎｍ以上であり、前記第１ハードマスク膜の膜厚は、１５ｎｍ以下であり、前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１０ｎｍ以下であることを特徴とするマスクブランクである。
【選択図】図１
【解決手段】基板の主表面上に、パターン形成用薄膜、第１ハードマスク膜、第２ハードマスク膜がこの順に積層した構造を備えるマスクブランクであって、前記パターン形成用薄膜は、ケイ素および遷移金属から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有し、前記第１ハードマスク膜は、クロムを含有し、前記第２ハードマスク膜は、タンタルを含有し、前記第２ハードマスク膜のタンタルは、酸素に対して不飽和なタンタルを含み、前記パターン形成用薄膜の膜厚は、２０ｎｍ以上であり、前記第１ハードマスク膜の膜厚は、１５ｎｍ以下であり、前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１０ｎｍ以下であることを特徴とするマスクブランクである。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板の主表面上に、パターン形成用薄膜、第１ハードマスク膜、第２ハードマスク膜がこの順に積層した構造を備えるマスクブランクであって、
前記パターン形成用薄膜は、ケイ素および遷移金属から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有し、
前記第１ハードマスク膜は、クロムを含有し、
前記第２ハードマスク膜は、タンタルを含有し、
前記第２ハードマスク膜のタンタルは、酸素に対して不飽和なタンタルを含み、
前記パターン形成用薄膜の膜厚は、２０ｎｍ以上であり、
前記第１ハードマスク膜の膜厚は、１５ｎｍ以下であり、
前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１０ｎｍ以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
前記パターン形成用薄膜は、ケイ素および遷移金属から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有し、
前記第１ハードマスク膜は、クロムを含有し、
前記第２ハードマスク膜は、タンタルを含有し、
前記第２ハードマスク膜のタンタルは、酸素に対して不飽和なタンタルを含み、
前記パターン形成用薄膜の膜厚は、２０ｎｍ以上であり、
前記第１ハードマスク膜の膜厚は、１５ｎｍ以下であり、
前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１０ｎｍ以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
【請求項2】
基板の主表面上に、パターン形成用薄膜、第１ハードマスク膜、第２ハードマスク膜がこの順に積層した構造を備えるマスクブランクであって、
前記パターン形成用薄膜は、ケイ素および遷移金属から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有し、
前記第１ハードマスク膜は、クロムを含有し、
前記第２ハードマスク膜は、タンタルを含有するとともに、酸素含有ガス雰囲気下において、膨潤するものであり、
前記パターン形成用薄膜の膜厚は、２０ｎｍ以上であり、
前記第１ハードマスク膜の膜厚は、１５ｎｍ以下であり、
前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１０ｎｍ以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
前記パターン形成用薄膜は、ケイ素および遷移金属から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有し、
前記第１ハードマスク膜は、クロムを含有し、
前記第２ハードマスク膜は、タンタルを含有するとともに、酸素含有ガス雰囲気下において、膨潤するものであり、
前記パターン形成用薄膜の膜厚は、２０ｎｍ以上であり、
前記第１ハードマスク膜の膜厚は、１５ｎｍ以下であり、
前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１０ｎｍ以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
【請求項3】
前記第２ハードマスク膜のタンタルの含有量に対する酸素の含有量の比率は、１．５以下である
請求項１または２に記載のマスクブランク。
請求項１または２に記載のマスクブランク。
【請求項4】
前記第２ハードマスク膜は、金属元素およびケイ素のうち、タンタルを最も多く含有する
請求項１から３のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
請求項１から３のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
【請求項5】
前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１ｎｍ以上である
請求項１から４のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
請求項１から４のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
【請求項6】
前記第１ハードマスク膜は、クロムと、酸素および窒素の少なくとも一方を含有する
請求項１から５のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
請求項１から５のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
【請求項7】
前記第１ハードマスク膜の膜厚は、前記第２ハードマスク膜の膜厚よりも厚い
請求項１から６のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
請求項１から６のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
【請求項8】
前記パターン形成用薄膜は、タンタルを含有する光吸収膜であり、
前記基板と前記パターン形成用薄膜との間に、多層反射膜を有する
請求項１から７のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
前記基板と前記パターン形成用薄膜との間に、多層反射膜を有する
請求項１から７のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
【請求項9】
前記パターン形成用薄膜は、ケイ素を含有する遮光膜である
請求項１から８のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
請求項１から８のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
【請求項10】
請求項１から９のうちの何れか１項に記載のマスクブランクを用いる転写用マスクの製造方法であって、
前記第２ハードマスク膜上に形成され且つパターンを有するレジスト膜をマスクとし、
ドライエッチングにより、前記第２ハードマスク膜に第２ハードマスクパターンを形成する工程と、
前記第２ハードマスクパターンをマスクとし、酸素を含むガスを用いたドライエッチングにより、前記第２ハードマスクパターンのエッチング側壁を酸化によって膨潤させると共に、前記第１ハードマスク膜に第１ハードマスクパターンを形成する工程と、
前記第１ハードマスクパターンをマスクとし、ドライエッチングにより、前記パターン形成用薄膜に薄膜パターンを形成する工程と
を有することを特徴とする転写用マスクの製造方法。
前記第２ハードマスク膜上に形成され且つパターンを有するレジスト膜をマスクとし、
ドライエッチングにより、前記第２ハードマスク膜に第２ハードマスクパターンを形成する工程と、
前記第２ハードマスクパターンをマスクとし、酸素を含むガスを用いたドライエッチングにより、前記第２ハードマスクパターンのエッチング側壁を酸化によって膨潤させると共に、前記第１ハードマスク膜に第１ハードマスクパターンを形成する工程と、
前記第１ハードマスクパターンをマスクとし、ドライエッチングにより、前記パターン形成用薄膜に薄膜パターンを形成する工程と
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11】
請求項１０に記載の転写用マスクの製造方法によって製造された転写用マスクを用い、
リソグラフィー法により前記転写用マスクの前記薄膜パターンを半導体デバイス用の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。
リソグラフィー法により前記転写用マスクの前記薄膜パターンを半導体デバイス用の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、マスクブランク、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に関する。
【背景技術】
【0002】
転写用マスクの製造に用いるマスクブランクについては、転写用マスクに形成するパターンの微細化を目的として、ハードマスク膜を設けた構成とする技術が知られている。例えば、下記特許文献１には、「透光性基板上に、順次、遮光膜、エッチングマスク膜（ハードマスク膜）が形成されたフォトマスクブランクであって、遮光膜が、少なくとも、遷移金属シリサイドを含む遮光層と、この遮光層の上に形成され、酸素、窒素のうち少なくとも一方を含むタンタル化合物を主成分とする表面反射防止層と、を備え、エッチングマスク膜は、酸素、窒素のうち少なくとも一方を含むクロム化合物からなる」構成が記載されている。またこれにより、「クロム化合物からなるエッチングマスク膜をパターン加工する際に、エッチングマスク膜をドライエッチングするエッチングガスである酸素を含む塩素系ガスに対し、表面反射防止層を形成するタンタル化合物は遷移金属シリサイドに比べて高い耐性を有する。このため、エッチングマスク膜の加工断面側壁をほぼ垂直に立ち上がるようにオーバーエッチングを行うことが可能」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第５６０６０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、ハードマスク膜（エッチングマスク膜）を構成するクロム化合物は、酸素を含む塩素系ガスに対して等方性を有してエッチングされる。このため、レジスト膜をマスクにしたエッチングにおいて、クロム化合物からなるハードマスク膜（エッチングマスク膜）をパターニングする際には、エッチング側壁（加工断面側壁）が後退し、ハードマスク膜に形成されるパターンの開口幅（開口寸法）が拡大することは免れない。これは、パターニングされたハードマスク膜をマスクとしたエッチングによってパターン形成用薄膜に形成されるパターンの微細化を阻害する要因となり得る。さらに、このパターン形成用薄膜を備えた転写用マスクを用いて作製される半導体デバイスの高集積化を妨げる要因ともなり得る。
【0005】
そこで本発明は、パターン形成用薄膜に微細なパターンを形成することが可能なマスクブランクおよび転写用マスクの製造方法を提供すること、およびこの転写用マスクの製造方法によって作製された転写用マスクを用いた半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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。
【0007】
（構成１）
基板の主表面上に、パターン形成用薄膜、第１ハードマスク膜、第２ハードマスク膜がこの順に積層した構造を備えるマスクブランクであって、
前記パターン形成用薄膜は、ケイ素および遷移金属から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有し、
前記第１ハードマスク膜は、クロムを含有し、
前記第２ハードマスク膜は、タンタルを含有し、
前記第２ハードマスク膜のタンタルは、酸素に対して不飽和なタンタルを含み、
前記パターン形成用薄膜の膜厚は、２０ｎｍ以上であり、
前記第１ハードマスク膜の膜厚は、１５ｎｍ以下であり、
前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１０ｎｍ以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
基板の主表面上に、パターン形成用薄膜、第１ハードマスク膜、第２ハードマスク膜がこの順に積層した構造を備えるマスクブランクであって、
前記パターン形成用薄膜は、ケイ素および遷移金属から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有し、
前記第１ハードマスク膜は、クロムを含有し、
前記第２ハードマスク膜は、タンタルを含有し、
前記第２ハードマスク膜のタンタルは、酸素に対して不飽和なタンタルを含み、
前記パターン形成用薄膜の膜厚は、２０ｎｍ以上であり、
前記第１ハードマスク膜の膜厚は、１５ｎｍ以下であり、
前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１０ｎｍ以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
【0008】
（構成２）
基板の主表面上に、パターン形成用薄膜、第１ハードマスク膜、第２ハードマスク膜がこの順に積層した構造を備えるマスクブランクであって、
前記パターン形成用薄膜は、ケイ素および遷移金属から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有し、
前記第１ハードマスク膜は、クロムを含有し、
前記第２ハードマスク膜は、タンタルを含有するとともに、酸素含有ガス雰囲気下において、膨潤するものであり、
前記パターン形成用薄膜の膜厚は、２０ｎｍ以上であり、
前記第１ハードマスク膜の膜厚は、１５ｎｍ以下であり、
前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１０ｎｍ以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
基板の主表面上に、パターン形成用薄膜、第１ハードマスク膜、第２ハードマスク膜がこの順に積層した構造を備えるマスクブランクであって、
前記パターン形成用薄膜は、ケイ素および遷移金属から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有し、
前記第１ハードマスク膜は、クロムを含有し、
前記第２ハードマスク膜は、タンタルを含有するとともに、酸素含有ガス雰囲気下において、膨潤するものであり、
前記パターン形成用薄膜の膜厚は、２０ｎｍ以上であり、
前記第１ハードマスク膜の膜厚は、１５ｎｍ以下であり、
前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１０ｎｍ以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
【0009】
（構成３）
前記第２ハードマスク膜のタンタルの含有量に対する酸素の含有量の比率は、１．５以下である
構成１または２に記載のマスクブランク。
前記第２ハードマスク膜のタンタルの含有量に対する酸素の含有量の比率は、１．５以下である
構成１または２に記載のマスクブランク。
【0010】
（構成４）
前記第２ハードマスク膜は、金属元素およびケイ素のうち、 タンタルを最も多く含有する
構成１から３のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
前記第２ハードマスク膜は、金属元素およびケイ素のうち、 タンタルを最も多く含有する
構成１から３のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
【0011】
（構成５）
前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１ｎｍ以上である
構成１から４のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
前記第２ハードマスク膜の膜厚は、１ｎｍ以上である
構成１から４のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
【0012】
（構成６）
前記第１ハードマスク膜は、クロムと、酸素および窒素の少なくとも一方を含有する
構成１から５のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
前記第１ハードマスク膜は、クロムと、酸素および窒素の少なくとも一方を含有する
構成１から５のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
【0013】
（構成７）
前記第１ハードマスク膜の膜厚は、前記第２ハードマスク膜の膜厚よりも厚い
構成１から６のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
前記第１ハードマスク膜の膜厚は、前記第２ハードマスク膜の膜厚よりも厚い
構成１から６のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
【0014】
（構成８）
前記パターン形成用薄膜は、タンタルを含有する光吸収膜であり、
前記基板と前記パターン形成用薄膜との間に、多層反射膜を有する
構成１から７のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
前記パターン形成用薄膜は、タンタルを含有する光吸収膜であり、
前記基板と前記パターン形成用薄膜との間に、多層反射膜を有する
構成１から７のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
【0015】
（構成９）
前記パターン形成用薄膜は、ケイ素を含有する遮光膜である
構成１から８のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
前記パターン形成用薄膜は、ケイ素を含有する遮光膜である
構成１から８のうちの何れか１項に記載のマスクブランク。
【0016】
（構成１０）
構成１から９のうちの何れか１項に記載のマスクブランクを用いる転写用マスクの製造方法であって、
前記第２ハードマスク膜上に形成され且つパターンを有するレジスト膜をマスクとし、ドライエッチングにより、前記第２ハードマスク膜に第２ハードマスクパターンを形成する工程と、
前記第２ハードマスクパターンをマスクとし、酸素を含むガスを用いたドライエッチングにより、前記第２ハードマスクパターンのエッチング側壁を酸化によって膨潤させると共に、前記第１ハードマスク膜に第１ハードマスクパターンを形成する工程と、
前記第１ハードマスクパターンをマスクとし、ドライエッチングにより、前記パターン形成用薄膜に薄膜パターンを形成する工程と
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１から９のうちの何れか１項に記載のマスクブランクを用いる転写用マスクの製造方法であって、
前記第２ハードマスク膜上に形成され且つパターンを有するレジスト膜をマスクとし、ドライエッチングにより、前記第２ハードマスク膜に第２ハードマスクパターンを形成する工程と、
前記第２ハードマスクパターンをマスクとし、酸素を含むガスを用いたドライエッチングにより、前記第２ハードマスクパターンのエッチング側壁を酸化によって膨潤させると共に、前記第１ハードマスク膜に第１ハードマスクパターンを形成する工程と、
前記第１ハードマスクパターンをマスクとし、ドライエッチングにより、前記パターン形成用薄膜に薄膜パターンを形成する工程と
を有することを特徴とする転写用マスクの製造方法。
【0017】
（構成１１）
構成１０に記載の転写用マスクの製造方法によって製造された転写用マスクを用い、リソグラフィー法により前記転写用マスクの前記薄膜パターンを半導体デバイス用の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。
構成１０に記載の転写用マスクの製造方法によって製造された転写用マスクを用い、リソグラフィー法により前記転写用マスクの前記薄膜パターンを半導体デバイス用の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】
【0018】
本発明によれば、パターン形成用薄膜に微細なパターンを形成することが可能なマスクブランクおよび転写用マスクの製造方法を提供すること、およびこの転写用マスクの製造方法によって作製された転写用マスクを用いた半導体デバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【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１実施形態のマスクブランクを用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その１）である。
【図3】本発明の第１実施形態のマスクブランクを用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その２）である。
【図4】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5】本発明の第２実施形態のマスクブランクを用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その１）である。
【図6】本発明の第２実施形態のマスクブランクを用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その２）である。
【図7】実施例および比較例を説明する図である。
【図8】比較例の転写用マスクの製造方法を示す製造工程図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、図面に基づいて、本発明を適用した各実施の形態を説明する。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。
【0021】
≪第１実施形態≫
先ず、図１に基づいて第１実施形態のマスクブランク１の構成を説明し、次にこのマスクブランク１を用いた転写用マスクの製造方法、および半導体装置の製造方法を説明する。
＜マスクブランク１＞
図１は、本発明の第１実施形態のマスクブランク１の構成を示す断面図である。この図に示すマスクブランク１は、透過型の転写用マスクの製造に用いられるものである。このマスクブランク１は、透光性基板１０における一方側の主表面Ｓ上に、この透光性基板１０側から順に、パターン形成用薄膜１１、第１ハードマスク膜１２、および第２ハードマスク膜１３を積層した構造を有する。また、マスクブランク１は、第２ハードマスク膜１３上に、必要に応じてレジスト膜１４を積層させた構成であってもよい。以下、マスクブランク１の主要構成部の詳細を説明する。
先ず、図１に基づいて第１実施形態のマスクブランク１の構成を説明し、次にこのマスクブランク１を用いた転写用マスクの製造方法、および半導体装置の製造方法を説明する。
＜マスクブランク１＞
図１は、本発明の第１実施形態のマスクブランク１の構成を示す断面図である。この図に示すマスクブランク１は、透過型の転写用マスクの製造に用いられるものである。このマスクブランク１は、透光性基板１０における一方側の主表面Ｓ上に、この透光性基板１０側から順に、パターン形成用薄膜１１、第１ハードマスク膜１２、および第２ハードマスク膜１３を積層した構造を有する。また、マスクブランク１は、第２ハードマスク膜１３上に、必要に応じてレジスト膜１４を積層させた構成であってもよい。以下、マスクブランク１の主要構成部の詳細を説明する。
【0022】
［透光性基板１０］
第１実施形態における基板としての透光性基板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。露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長：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よい。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、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に特に好適に用いることができる。
第１実施形態における基板としての透光性基板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。露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長：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よい。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、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に特に好適に用いることができる。
【0023】
なお、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透過型の転写用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。
【0024】
［パターン形成用薄膜１１］
パターン形成用薄膜１１は、露光光に対する遮光膜である。このようなパターン形成用薄膜１１は、ケイ素および遷移金属から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有することができる。ここでは、一例として、パターン形成用薄膜１１は、ケイ素（Ｓｉ）を含有する材料で形成されていることとする。またパターン形成用薄膜１１は、ケイ素の他に、窒素（Ｎ）を含有する材料で形成されていることが好ましい。このようなパターン形成用薄膜１１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り、以下に説明するクロム（Ｃｒ）を含有する材料で形成された第１ハードマスク膜１２に対して十分なエッチング選択性を有したパターニングが可能である。
パターン形成用薄膜１１は、露光光に対する遮光膜である。このようなパターン形成用薄膜１１は、ケイ素および遷移金属から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有することができる。ここでは、一例として、パターン形成用薄膜１１は、ケイ素（Ｓｉ）を含有する材料で形成されていることとする。またパターン形成用薄膜１１は、ケイ素の他に、窒素（Ｎ）を含有する材料で形成されていることが好ましい。このようなパターン形成用薄膜１１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り、以下に説明するクロム（Ｃｒ）を含有する材料で形成された第１ハードマスク膜１２に対して十分なエッチング選択性を有したパターニングが可能である。
【0025】
またパターン形成用薄膜１１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れば、さらに、半金属元素、非金属元素、金属元素から選ばれる１以上の元素を含有していてもよい。
【0026】
このうち、半金属元素は、ケイ素に加え、いずれの半金属元素であってもよく、例えば、ホウ素（Ｂ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）が挙げられる。非金属元素は、窒素（Ｎ）に加え、いずれの非金属元素（ハロゲンおよび希ガスを含む）であってもよく、例えば、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、フッ素（Ｆ）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、およびキセノン（Ｘｅ）から選ばれる一以上の元素が挙げられる。金属元素は、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）が例示される。
【0027】
またパターン形成用薄膜１１の膜厚は、特に制限されるものではないが、露光光に対する十分な遮光性を得るために、例えば２０ｎｍ以上とすることができる。これにより、パターン形成用薄膜１１をエッチングする際に、パターン形成用薄膜１１の遮光性を確保しつつ、第２ハードマスクパターン１３Ｐ（後述）を効率的に除去することができる。また、微細なパターンを高精度に形成するために、パターン形成用薄膜１１の膜厚は、７０ｎｍ以下であることが好ましく、６０ｎｍ以下であることがより好ましく、５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【0028】
［第１ハードマスク膜１２］
第１ハードマスク膜１２は、フッ素系ガスを用いたパターン形成用薄膜１１のドライエッチングにおいて、十分なエッチング耐性を有する材料によって構成されることが好ましい。このような第１ハードマスク膜１２は、例えば、クロム（Ｃｒ）を含有する材料によって構成されることができる。クロム（Ｃｒ）を含有する材料によって構成された第１ハードマスク膜１２は、酸素を含有する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。この第１ハードマスク膜１２を構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、および炭素のうち少なくとも１つを含有する材料が挙げられる。特に、クロムと、酸素および窒素のうちの少なくとも一方とを含有することが好ましく、例えばクロムと窒素とを含有する構成とすることができる。これにより、酸素を含有するガスをエッチャントとして、第１ハードマスク膜１２をエッチングする場合のエッチングレートを高めることができる。
第１ハードマスク膜１２は、フッ素系ガスを用いたパターン形成用薄膜１１のドライエッチングにおいて、十分なエッチング耐性を有する材料によって構成されることが好ましい。このような第１ハードマスク膜１２は、例えば、クロム（Ｃｒ）を含有する材料によって構成されることができる。クロム（Ｃｒ）を含有する材料によって構成された第１ハードマスク膜１２は、酸素を含有する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。この第１ハードマスク膜１２を構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、および炭素のうち少なくとも１つを含有する材料が挙げられる。特に、クロムと、酸素および窒素のうちの少なくとも一方とを含有することが好ましく、例えばクロムと窒素とを含有する構成とすることができる。これにより、酸素を含有するガスをエッチャントとして、第１ハードマスク膜１２をエッチングする場合のエッチングレートを高めることができる。
【0029】
また、この第１ハードマスク膜１２は、ケイ素（Ｓｉ）を含有する材料で形成されたパターン形成用薄膜１１との間で十分なエッチング選択性を有しており、パターン形成用薄膜１１にほとんどまたは全くダメージを与えずに第１ハードマスク膜１２をエッチング除去することが可能である。
【0030】
さらに、この第１ハードマスク膜１２は、以下に説明するタンタル（Ｔａ）を含有する材料で形成された第２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、この第２ハードマスク膜１３をマスクとした第１ハードマスク膜１２のパターニングが可能である。
【0031】
以上のような第１ハードマスク膜１２は、微細パターン形成のために、例えば１５ｎｍ以下の膜厚を有することができる。また第１ハードマスク膜１２の膜厚は、以下に説明する第２ハードマスク膜１３の膜厚よりも厚いことが好ましい。
【0032】
［第２ハードマスク膜１３］
第２ハードマスク膜１３は、酸素含有ガスを用いた第１ハードマスク膜１２のドライエッチングにおいて、十分なエッチング耐性を有し、かつ膨潤する材料によって構成されることが好ましい。このような第２ハードマスク膜１３は、タンタル（Ｔａ）を含有する材料によって構成されることができる。すなわち、第２ハードマスク膜１３の材料は、タンタル（Ｔａ）を含有し、かつ、酸素含有ガス雰囲気下において、膨潤するものであればよい。この第２ハードマスク膜１３に含まれるタンタル（Ｔａ）を含有する材料は、酸素に対して不飽和なタンタル（Ｔａ）を含む。第２ハードマスク膜１３を構成する材料は、酸化が不完全なタンタル（Ｔａ）を含むとも言える。タンタル（Ｔａ）は、完全に酸化すると、安定な五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）となるため、酸化が不完全なタンタルとは、Ｔａ２Ｏ５結合以外の結合状態にあるタンタルを意味すると言える。
第２ハードマスク膜１３は、酸素含有ガスを用いた第１ハードマスク膜１２のドライエッチングにおいて、十分なエッチング耐性を有し、かつ膨潤する材料によって構成されることが好ましい。このような第２ハードマスク膜１３は、タンタル（Ｔａ）を含有する材料によって構成されることができる。すなわち、第２ハードマスク膜１３の材料は、タンタル（Ｔａ）を含有し、かつ、酸素含有ガス雰囲気下において、膨潤するものであればよい。この第２ハードマスク膜１３に含まれるタンタル（Ｔａ）を含有する材料は、酸素に対して不飽和なタンタル（Ｔａ）を含む。第２ハードマスク膜１３を構成する材料は、酸化が不完全なタンタル（Ｔａ）を含むとも言える。タンタル（Ｔａ）は、完全に酸化すると、安定な五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）となるため、酸化が不完全なタンタルとは、Ｔａ２Ｏ５結合以外の結合状態にあるタンタルを意味すると言える。
【0033】
これにより、酸素を含有するガスを用いた第１ハードマスク膜１２のドライエッチングにおいて、第２ハードマスク膜１３に含まれるタンタル（Ｔａ）が酸化し、第２ハードマスク膜１３が膨潤する。このような第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）の含有量に対する酸素の含有量の比率は、１．５以下であることが好ましい。これにより、タンタル（Ｔａ）の酸化による膨潤量を十分な値とすることができる。また、この膨潤量は第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）の含有量に対する酸素の含有量の比率を適宜調整することによって制御することができる。より具体的には、第２ハードマスク膜１３を成膜する際に、成膜条件（スパッタリングターゲットを構成する原子の組成比、スパッタリングガスの種類、ガス流量比など）を制御することにより、第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）の含有量に対する酸素の含有量の比率を所望の値となるように調整すればよい。なお、成膜装置には必ず個々に固有の特性があるため、上記の成膜条件は、用いる成膜装置それぞれに合わせて、調整する必要がある。また、タンタル（Ｔａ）および酸素（Ｏ）の含有量は、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）で測定することができる。
【0034】
また第２ハードマスク膜１３は、タンタル（Ｔａ）の他の金属元素およびケイ素の少なくとも一方を含有してもよい。第２ハードマスク膜１３が、タンタル（Ｔａ）の他の金属元素およびケイ素の少なくとも一方を含有する場合であっても、第２ハードマスク膜１３は、タンタル（Ｔａ）、他の金属元素、およびケイ素のうち、タンタル（Ｔａ）を最も多く含有することが好ましい。第２ハードマスク１３は、好ましくは、酸素を除いて、タンタルを最も多く含有するとも言える。これにより、タンタル（Ｔａ）の酸化による膨潤量を十分な値とすることができる。
【0035】
また第２ハードマスク膜１３の膜厚は、第１ハードマスク膜１２の膜厚よりも薄いことが好ましい。このような第２ハードマスク膜１３の膜厚は、例えば１０ｎｍ以下である。
第２ハードマスク膜１３の膜厚を薄く設定することで、第２ハードマスク膜１３のエッチングマスクとなるレジスト膜１４の膜厚を薄くでき、パターン形成用薄膜１１に形成するパターンを微細化できる。さらに、第２ハードマスク膜１３の膜厚を第１ハードマスク膜１２の膜厚よりも薄くすることによって、後述のように、第１ハードマスク膜１２をマスクとしてパターン形成用薄膜１１をエッチングする際に、第１ハードマスク膜１２を残存させたまま、第２ハードマスク膜１３を除去することができる。また第２ハードマスク膜１３の膜厚は、１ｎｍ以上である。これにより、酸素含有ガスを用いた第１ハードマスク膜１２のドライエッチングの際に、既にパターニングされている第２ハードマスク膜１３（第２ハードマスクパターン１３Ｐ）のエッチング側壁が、十分な大きさで膨潤する効果を得ることができる。第２ハードマスクパターン１３Ｐのエッチング側壁とは、第２ハードマスク膜１３がパターニングされている状態のマスクブランク１を断面視した場合における第２ハードマスクパターンの側壁を意味する。該断面視において、側壁と基板の主表面とがなす角度は、直角または略直角である。
第２ハードマスク膜１３の膜厚を薄く設定することで、第２ハードマスク膜１３のエッチングマスクとなるレジスト膜１４の膜厚を薄くでき、パターン形成用薄膜１１に形成するパターンを微細化できる。さらに、第２ハードマスク膜１３の膜厚を第１ハードマスク膜１２の膜厚よりも薄くすることによって、後述のように、第１ハードマスク膜１２をマスクとしてパターン形成用薄膜１１をエッチングする際に、第１ハードマスク膜１２を残存させたまま、第２ハードマスク膜１３を除去することができる。また第２ハードマスク膜１３の膜厚は、１ｎｍ以上である。これにより、酸素含有ガスを用いた第１ハードマスク膜１２のドライエッチングの際に、既にパターニングされている第２ハードマスク膜１３（第２ハードマスクパターン１３Ｐ）のエッチング側壁が、十分な大きさで膨潤する効果を得ることができる。第２ハードマスクパターン１３Ｐのエッチング側壁とは、第２ハードマスク膜１３がパターニングされている状態のマスクブランク１を断面視した場合における第２ハードマスクパターンの側壁を意味する。該断面視において、側壁と基板の主表面とがなす角度は、直角または略直角である。
【0036】
［レジスト膜１４］
レジスト膜１４は、マスクブランク１において、第２ハードマスク膜１３の表面に接して形成されていることが好ましい。レジスト膜１４は、例えば化学増幅型のポジレジストであるが、微細パターンの形成が可能であればこれに限定されることはない。なお、レジスト膜１４は、例えばレジスト膜１４のリソグラフィー処理による微細パターンの形成の観点および、形成されたレジストパターンのパターン倒れ防止の観点から、膜厚が８０ｎｍ以下であることがより好ましい。
レジスト膜１４は、マスクブランク１において、第２ハードマスク膜１３の表面に接して形成されていることが好ましい。レジスト膜１４は、例えば化学増幅型のポジレジストであるが、微細パターンの形成が可能であればこれに限定されることはない。なお、レジスト膜１４は、例えばレジスト膜１４のリソグラフィー処理による微細パターンの形成の観点および、形成されたレジストパターンのパターン倒れ防止の観点から、膜厚が８０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【0037】
＜転写用マスクの製造方法＞
図２は、本発明の第１実施形態のマスクブランク１を用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その１）である。また図３は、本発明の第１実施形態のマスクブランク１を用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その２）である。以下、これらの図に基づいて、透過型の転写用マスクの製造方法を説明する。
図２は、本発明の第１実施形態のマスクブランク１を用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その１）である。また図３は、本発明の第１実施形態のマスクブランク１を用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その２）である。以下、これらの図に基づいて、透過型の転写用マスクの製造方法を説明する。
【0038】
先ず、図１を用いて説明した構成のマスクブランク１を用意する。マスクブランク１がレジスト膜１４を有していないものであれば、第２ハードマスク膜１３の上部にレジスト膜１４を形成する。なお、マスクブランク１は、図１に示したように、レジスト膜１４を備えている場合もあり、この場合にはレジスト膜１４の成膜手順は不要である。
【0039】
［工程（１）］
図２に示す工程（１）では、マスクブランク１のレジスト膜１４に対して、パターン形成用薄膜１１に形成すべきパターンを露光描画する。この露光描画には、電子線を用いることができる。その後、必要に応じて、レジスト膜１４に対してＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）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１４をパターニングする。パターニングされたレジスト膜１４は、スペースパターン１４ａを有し、このスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］は、例えば最小スペース幅であることとする。なお、本実施形態におけるスペースパターンとは、膜が部分的に除去されてなるパターンを指し、線状のパターンおよびホール形状のパターン（ホールパターン）を含む。また、スペースパターンは、抜きパターンとも呼ぶことができる。スペースパターンがホール形状である場合は、開口幅［Ｗ１４］は、ホールの径となる。以降の記載においても、同様である。
図２に示す工程（１）では、マスクブランク１のレジスト膜１４に対して、パターン形成用薄膜１１に形成すべきパターンを露光描画する。この露光描画には、電子線を用いることができる。その後、必要に応じて、レジスト膜１４に対してＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）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１４をパターニングする。パターニングされたレジスト膜１４は、スペースパターン１４ａを有し、このスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］は、例えば最小スペース幅であることとする。なお、本実施形態におけるスペースパターンとは、膜が部分的に除去されてなるパターンを指し、線状のパターンおよびホール形状のパターン（ホールパターン）を含む。また、スペースパターンは、抜きパターンとも呼ぶことができる。スペースパターンがホール形状である場合は、開口幅［Ｗ１４］は、ホールの径となる。以降の記載においても、同様である。
【0040】
［工程（２）］
図２に示す工程（２）では、パターニングされたレジスト膜１４をマスクとして、第２ハードマスク膜１３をエッチングする。この際、フッ素系ガスをエッチャントとして用いたドライエッチングにより、タンタル（Ｔａ）を含有する材料によって構成された第２ハードマスク膜１３をパターニングし、レジスト膜１４に形成されたパターンを第２ハードマスク膜１３に転写する。これにより、第２ハードマスク膜１３に第２ハードマスクパターン１３Ｐを形成する。
図２に示す工程（２）では、パターニングされたレジスト膜１４をマスクとして、第２ハードマスク膜１３をエッチングする。この際、フッ素系ガスをエッチャントとして用いたドライエッチングにより、タンタル（Ｔａ）を含有する材料によって構成された第２ハードマスク膜１３をパターニングし、レジスト膜１４に形成されたパターンを第２ハードマスク膜１３に転写する。これにより、第２ハードマスク膜１３に第２ハードマスクパターン１３Ｐを形成する。
【0041】
ここで、フッ素系ガスをエッチャントとして用いたタンタル（Ｔａ）を含有する材料のドライエッチングは、異方性が高い。このため、第２ハードマスクパターン１３Ｐには、レジスト膜１４に形成された開口幅［Ｗ１４］のスペースパターン１４ａと、ほぼ同程度の開口幅［Ｗ１３］を有するスペースパターン１３ａが形成される。なお、この工程においては、第２ハードマスクパターン１３Ｐ上にレジスト膜１４が残る場合もある。この残存するレジスト膜１４は、酸素ガスやオゾンガスを用いたアッシング（灰化）により除去してもよく、後述するように、第１ハードマスク膜１２のエッチングの際に除去してもよい。
【0042】
［工程（３）］
図２に示す工程（３）では、第２ハードマスクパターン１３Ｐをマスクとして、第１ハードマスク膜１２をエッチングする。この際、第２ハードマスクパターン１３Ｐを膨潤させるためにも、酸素含有ガスをエッチャントとして用いる。このドライエッチングにより、第１ハードマスク膜１２をパターニングし、第１ハードマスクパターン１２Ｐを形成する。第１ハードマスク膜１２が、クロム（Ｃｒ）を含有する材料によって構成されている場合には、エッチャントとしてのガスは、酸素に加えて、さらに塩素ガスを含有することが好ましい。なお、第２ハードマスクパターン１３Ｐ上に残されたレジスト膜１４は、酸素を含有するエッチャントによって灰化して除去してもよい。
図２に示す工程（３）では、第２ハードマスクパターン１３Ｐをマスクとして、第１ハードマスク膜１２をエッチングする。この際、第２ハードマスクパターン１３Ｐを膨潤させるためにも、酸素含有ガスをエッチャントとして用いる。このドライエッチングにより、第１ハードマスク膜１２をパターニングし、第１ハードマスクパターン１２Ｐを形成する。第１ハードマスク膜１２が、クロム（Ｃｒ）を含有する材料によって構成されている場合には、エッチャントとしてのガスは、酸素に加えて、さらに塩素ガスを含有することが好ましい。なお、第２ハードマスクパターン１３Ｐ上に残されたレジスト膜１４は、酸素を含有するエッチャントによって灰化して除去してもよい。
【0043】
このドライエッチングは、酸素および塩素含有ガスをエッチャントとして用いており、クロム（Ｃｒ）を含有する材料によって構成された第１ハードマスク膜１２のエッチングが、ウェットエッチングほどではないが、わずかに等方的に進む。
【0044】
ここで、このドライエッチングにおいては、第２ハードマスクパターン１３Ｐが酸素含有ガスに晒され、第２ハードマスクパターン１３Ｐに含まれるタンタル（Ｔａ）が酸化する。この酸化は、第２ハードマスクパターン１３Ｐの露出面から等方的に広がり、第２ハードマスクパターン１３Ｐの露出面が酸化部１３ｂで構成されたものとなる。このような酸化による膨潤により、第２ハードマスクパターン１３Ｐに形成されているスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３］は、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤によって縮小された開口幅［Ｗ１３’］となる。なお、上述のように、残存するレジスト膜１４を、酸素ガスやオゾンガスを用いたアッシング（灰化）により除去した場合には、このアッシングの段階においても、第２ハードマスクパターン１３Ｐに含まれるタンタル（Ｔａ）が酸化し、第２ハードマスクパターン１３Ｐが膨潤する。第２実施形態も同様である。
【0045】
このため、工程（１）においてレジスト膜１４に形成したスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］よりも、小さい開口幅［Ｗ１３’］を有する第２ハードマスクパターン１３Ｐをマスクとして、第１ハードマスク膜１２の等方性を有するドライエッチングが進む。これにより、第１ハードマスク膜１２には、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤量に対応する量だけサイドエッチングが抑えられた微細な開口幅［Ｗ１２］のスペースパターン１２ａを有する第１ハードマスクパターン１２Ｐが形成される。
【0046】
［工程（４）］
図３に示す工程（４）では、第１ハードマスクパターン１２Ｐをマスクとして、パターン形成用薄膜１１をエッチングする。この際、フッ素系ガスをエッチャントとして用いたドライエッチングにより、ケイ素（Ｓｉ）を含有する材料によって構成されたパターン形成用薄膜１１をパターニングし、第１ハードマスクパターン１２Ｐをパターン形成用薄膜１１に転写した薄膜パターン１１Ｐを形成する。なお、このパターン形成用薄膜１１をエッチングする間に、第１ハードマスクパターン１２Ｐ上に残された第２ハードマスクパターン１３Ｐは、酸化部１３ｂも含めてフッ素系ガスのエッチャントによってエッチング除去されることが好ましい。
図３に示す工程（４）では、第１ハードマスクパターン１２Ｐをマスクとして、パターン形成用薄膜１１をエッチングする。この際、フッ素系ガスをエッチャントとして用いたドライエッチングにより、ケイ素（Ｓｉ）を含有する材料によって構成されたパターン形成用薄膜１１をパターニングし、第１ハードマスクパターン１２Ｐをパターン形成用薄膜１１に転写した薄膜パターン１１Ｐを形成する。なお、このパターン形成用薄膜１１をエッチングする間に、第１ハードマスクパターン１２Ｐ上に残された第２ハードマスクパターン１３Ｐは、酸化部１３ｂも含めてフッ素系ガスのエッチャントによってエッチング除去されることが好ましい。
【0047】
また、フッ素系ガスをエッチャントとして用いたケイ素（Ｓｉ）を含有する材料のドライエッチングは、異方性が高い。このため、ケイ素（Ｓｉ）を含有する材料で構成された薄膜パターン１１Ｐには、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成された開口幅［Ｗ１２］のスペースパターン１２ａと、ほぼ同程度に微細な開口幅［Ｗ１１］を有するスペースパターン１１ａが形成される。
【0048】
［工程（５）］
図３に示す工程（５）では、薄膜パターン１１Ｐ上の第１ハードマスクパターン１２Ｐを、エッチング除去する。この際、塩素含有ガスをエッチャントとして用いたドライエッチングにより、クロム（Ｃｒ）を含有する材料によって構成された第１ハードマスクパターン１２Ｐをエッチングする。この塩素含有ガスは、酸素をさらに含んでもよい。
図３に示す工程（５）では、薄膜パターン１１Ｐ上の第１ハードマスクパターン１２Ｐを、エッチング除去する。この際、塩素含有ガスをエッチャントとして用いたドライエッチングにより、クロム（Ｃｒ）を含有する材料によって構成された第１ハードマスクパターン１２Ｐをエッチングする。この塩素含有ガスは、酸素をさらに含んでもよい。
【0049】
これにより、透光性基板１０上に、パターン形成用薄膜１１をパターニングしてなる薄膜パターン１１Ｐを遮光パターンとして設けた透過型の転写用マスク１００を得る。この転写用マスク１００に形成された薄膜パターン１１Ｐは、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤量に対応する量だけサイドエッチングが抑えられた微細な開口幅［Ｗ１１］を有するスペースパターン１１ａを有する。
【0050】
以上により、より微細なスペースパターン１１ａが形成された薄膜パターン１１Ｐを有する転写用マスク１００が得られる。
【0051】
＜半導体デバイスの製造方法＞
半導体デバイスの製造方法は、先に説明した転写用マスクの製造方法によって製造された透過型の転写用マスク１００を用い、半導体デバイス用の基板上のレジスト膜に対して薄膜パターン１１Ｐ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。
半導体デバイスの製造方法は、先に説明した転写用マスクの製造方法によって製造された透過型の転写用マスク１００を用い、半導体デバイス用の基板上のレジスト膜に対して薄膜パターン１１Ｐ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。
【0052】
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よいし、半導体薄膜を有する基板であってもよいし、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よい。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、転写用マスク１００を用いたパターン露光を行ない、転写用マスク１００に形成された薄膜パターン１１Ｐをレジスト膜に対してパターン転写する。この際、露光光としては、先に説明したように、例えば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、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。
【0053】
以上の後、薄膜パターン１１Ｐ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。
【0054】
以上のようなリソグラフィー処理を、転写用マスク１００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。
【0055】
以上のような半導体デバイスの製造においては、先に説明した転写用マスクの製造方法によって製造された微細なスペースパターン１１ａを有する転写用マスク１００を用いることにより、集積度の高い半導体デバイスを得ることができる。
【0056】
≪第２実施形態≫
先ず、図４に基づいて第２実施形態のマスクブランク２の構成を説明し、次にこのマスクブランク２を用いた転写用マスクの製造方法、および半導体装置の製造方法を説明する。
先ず、図４に基づいて第２実施形態のマスクブランク２の構成を説明し、次にこのマスクブランク２を用いた転写用マスクの製造方法、および半導体装置の製造方法を説明する。
【0057】
＜マスクブランク２＞
図４は、本発明の第２実施形態のマスクブランク２の構成を示す断面図である。この図に示すマスクブランク２は、極端紫外線（ＥＵＶ：Extreme Ultra Violet、以下ＥＵＶ光と記す）を露光光とするＥＵＶリソグラフィー用の反射型の転写用マスク（以下、反射型マスクと記す）の原版である。このマスクブランク２は、基板２０における一方側の主表面Ｓ上に、この基板２０側から順に、多層反射膜２１、保護膜２２、パターン形成用薄膜１１’、第１ハードマスク膜１２、および第２ハードマスク膜１３を積層した構造である。また、マスクブランク２は、第２ハードマスク膜１３上に、必要に応じてレジスト膜１４を積層させた構成であってもよい。以下、マスクブランク２の主要構成部の詳細を説明する。
図４は、本発明の第２実施形態のマスクブランク２の構成を示す断面図である。この図に示すマスクブランク２は、極端紫外線（ＥＵＶ：Extreme Ultra Violet、以下ＥＵＶ光と記す）を露光光とするＥＵＶリソグラフィー用の反射型の転写用マスク（以下、反射型マスクと記す）の原版である。このマスクブランク２は、基板２０における一方側の主表面Ｓ上に、この基板２０側から順に、多層反射膜２１、保護膜２２、パターン形成用薄膜１１’、第１ハードマスク膜１２、および第２ハードマスク膜１３を積層した構造である。また、マスクブランク２は、第２ハードマスク膜１３上に、必要に応じてレジスト膜１４を積層させた構成であってもよい。以下、マスクブランク２の主要構成部の詳細を説明する。
【0058】
［基板２０］
基板２０は、マスクブランク２の加工によって形成された反射型マスクを用いた露光（ＥＵＶ露光）時の発熱による転写パターンの歪みを防止するため、低膨張ガラスが好ましく用いられる。低膨張ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ２－ＴｉＯ２系ガラス、多成分系ガラスセラミックス等を用いることができる。なお、転写パターンとは、後述するパターン形成用薄膜１１’の加工によって形成されたパターンである。
基板２０は、マスクブランク２の加工によって形成された反射型マスクを用いた露光（ＥＵＶ露光）時の発熱による転写パターンの歪みを防止するため、低膨張ガラスが好ましく用いられる。低膨張ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ２－ＴｉＯ２系ガラス、多成分系ガラスセラミックス等を用いることができる。なお、転写パターンとは、後述するパターン形成用薄膜１１’の加工によって形成されたパターンである。
【0059】
［多層反射膜２１］
多層反射膜２１は、基板２０の主表面Ｓにおいて、基板２０とパターン形成用薄膜１１’との間に配置された膜であり、露光光であるＥＵＶ光を高い反射率で反射する。この多層反射膜２１は、このマスクブランク２を用いて形成される反射型の転写用マスクにＥＵＶ光を反射する機能を付与するものであり、屈折率の異なる元素を主成分とする各層が周期的に積層された多層膜である。
多層反射膜２１は、基板２０の主表面Ｓにおいて、基板２０とパターン形成用薄膜１１’との間に配置された膜であり、露光光であるＥＵＶ光を高い反射率で反射する。この多層反射膜２１は、このマスクブランク２を用いて形成される反射型の転写用マスクにＥＵＶ光を反射する機能を付与するものであり、屈折率の異なる元素を主成分とする各層が周期的に積層された多層膜である。
【0060】
一般的には、高屈折率材料である軽元素またはその化合物の薄膜（高屈折率層）と、低屈折率材料である重元素またはその化合物の薄膜（低屈折率層）とが交互に４０から６０周期程度積層された多層膜が、多層反射膜２１として用いられる。例えば波長１３ｎｍから１４ｎｍのＥＵＶ光に対する多層反射膜２１としては、好ましくはＭｏ膜とＳｉ膜を交互に４０から６０周期程度積層したＭｏ／Ｓｉ周期積層膜が用いられる。なお、多層反射膜２１の最上層である高屈折率層をケイ素（Ｓｉ）で形成してもよい。
【0061】
［保護膜２２］
保護膜２２は、このマスクブランク２を加工してＥＵＶリソグラフィー用の反射型マスクを製造する際に、エッチングおよび洗浄から多層反射膜２１を保護するために設けられた膜である。この保護膜２２は、多層反射膜２１の上に、多層反射膜２１に接してまたは他の膜を介して設けられ、単層構造であっても積層構造であってもよい。
保護膜２２は、このマスクブランク２を加工してＥＵＶリソグラフィー用の反射型マスクを製造する際に、エッチングおよび洗浄から多層反射膜２１を保護するために設けられた膜である。この保護膜２２は、多層反射膜２１の上に、多層反射膜２１に接してまたは他の膜を介して設けられ、単層構造であっても積層構造であってもよい。
【0062】
このような保護膜２２は、ルテニウム（Ｒｕ）を含有することが好ましい。保護膜２２の材料は、Ｒｕ金属単体でもよいし、ルテニウム（Ｒｕ）にチタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、ロジウム（Ｒｈ）、ホウ素（Ｂ）、ランタン（Ｌａ）、コバルト（Ｃｏ）、及びレニウム（Ｒｅ）などから選択される少なくとも１種の金属を含有したＲｕ合金であってよく、窒素を含んでいても構わない。一方、保護膜２２は、ケイ素（Ｓｉ）、ケイ素（Ｓｉ）および酸素（Ｏ）を含む材料、ケイ素（Ｓｉ）および窒素（Ｎ）を含む材料、ケイ素（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）および窒素（Ｎ）を含む材料などのケイ素系材料から選択した材料を使用することもできる。
【0063】
［パターン形成用薄膜１１’］
パターン形成用薄膜１１’は、露光光に対する光吸収膜である。このようなパターン形成用薄膜１１’は、タンタル（Ｔａ）を含有する材料によって構成することができる。またパターン形成用薄膜１１’は、単層構造であってもよいが、図示したような積層構造のものであってもよい。この場合、基板２０側から順に、第１薄膜１１－１、および第２薄膜１１－２の積層構造が例示される。パターン形成用薄膜１１’の材料は特に限定されるものではないが、第１薄膜１１－１および第２薄膜１１－２の材料は、例えば次のようなものとすることができる。
パターン形成用薄膜１１’は、露光光に対する光吸収膜である。このようなパターン形成用薄膜１１’は、タンタル（Ｔａ）を含有する材料によって構成することができる。またパターン形成用薄膜１１’は、単層構造であってもよいが、図示したような積層構造のものであってもよい。この場合、基板２０側から順に、第１薄膜１１－１、および第２薄膜１１－２の積層構造が例示される。パターン形成用薄膜１１’の材料は特に限定されるものではないが、第１薄膜１１－１および第２薄膜１１－２の材料は、例えば次のようなものとすることができる。
【0064】
第１薄膜１１－１は、露光光に対する光吸収性が良好であって、かつ保護膜２２に対して選択比が高いエッチングが可能な材料によって構成される。このような第１薄膜１１－１は、例えば少なくともタンタル（Ｔａ）と窒素（Ｎ）とを含む材料によって構成される。なお、反射型の転写用マスク用のマスクブランクにおいては、光吸収膜の結晶状態は、平滑性、平坦性の点から、アモルファス状又は微結晶の構造を有しているものが好ましい。タンタル（Ｔａ）にホウ素（Ｂ）、ケイ素（Ｓｉ）及び／又はゲルマニウム（Ｇｅ）等を加えることにより、アモルファス構造が容易に得られ、平滑性を向上させることができる。更に、Ｔａに窒素（Ｎ）及び／又は酸素（Ｏ）を加えれば、酸化に対する耐性が向上するため、経時的な安定性を向上させることができる。これらのことから、第１薄膜１１－１は、例えば、ＴａＮ、ＴａＯＮ、ＴａＢＮ、ＴａＢＯＮ、ＴａＣＮ、ＴａＣＯＮ、ＴａＢＣＮあるいはＴａＢＯＣＮとすることができる。
【0065】
また、第２薄膜１１－２は、露光光に対する光吸収性が良好な材料であって、かつ第１ハードマスク膜１２に対して選択性が高いエッチングが可能な材料によって構成されることが好ましい。このような第２薄膜１１－２は、少なくともタンタル（Ｔａ）と酸素（Ｏ）とを含む材料によって構成されることができ、平滑性、平坦性の点も考慮すると、例えばＴａＢＯとすることができる。これにより、以下に説明するクロム（Ｃｒ）を含有する材料で形成された第１ハードマスク膜１２に対して十分なエッチング選択性を有したパターニングが可能である。
【0066】
なお、第１薄膜１１－１は、フッ素系ガスまたは実質的に酸素を含まない塩素系ガスを用いてドライエッチングすることができる。第２薄膜１１－２は、フッ素系ガスまたは実質的に酸素を含まない塩素系ガスを用いてドライエッチングすることができるが、よりエッチングレートの大きなフッ素系ガスでエッチングすることが好ましい。
【0067】
またパターン形成用薄膜１１’は、露光光（ＥＵＶ光）に対する十分な吸収性を得るために、例えば２０ｎｍ以上の膜厚を有することとする。また、シャドーイング効果を小さくするために、パターン形成用薄膜１１’の膜厚は、７０ｎｍ以下であることが好ましく、６０ｎｍ以下であることがより好ましく、５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【0068】
［第１ハードマスク膜１２］
第１ハードマスク膜１２は、第１実施形態で図１を用いて説明したマスクブランク１の第１ハードマスク膜１２と同様のものである。すなわち、第１ハードマスク膜１２は、フッ素系ガスを用いたパターン形成用薄膜１１’のドライエッチングにおいて、十分なエッチング耐性を有する材料によって構成されることが好ましい。このような第１ハードマスク膜１２は、クロム（Ｃｒ）を含有する材料によって構成されることができ、例えばクロムに酸素、窒素、および炭素のうち少なくとも１つを含有する構成とすることができる。なお、第１ハードマスク膜１２についての、さらに詳しい構成についての重複する説明は省略する。
第１ハードマスク膜１２は、第１実施形態で図１を用いて説明したマスクブランク１の第１ハードマスク膜１２と同様のものである。すなわち、第１ハードマスク膜１２は、フッ素系ガスを用いたパターン形成用薄膜１１’のドライエッチングにおいて、十分なエッチング耐性を有する材料によって構成されることが好ましい。このような第１ハードマスク膜１２は、クロム（Ｃｒ）を含有する材料によって構成されることができ、例えばクロムに酸素、窒素、および炭素のうち少なくとも１つを含有する構成とすることができる。なお、第１ハードマスク膜１２についての、さらに詳しい構成についての重複する説明は省略する。
【0069】
［第２ハードマスク膜１３］
第２ハードマスク膜１３は、第１実施形態で図１を用いて説明したマスクブランク１の第２ハードマスク膜１３と同様のものである。すなわち、第２ハードマスク膜１３は、酸素含有ガスを用いた第１ハードマスク膜１２のドライエッチングにおいて、十分なエッチング耐性を有し、かつ膨潤する材料によって構成される。このような第２ハードマスク膜１３は、タンタル（Ｔａ）を含有する材料によって構成されることが好ましい。なお、第２ハードマスク膜１３についての、さらに詳しい構成についての重複する説明は省略する。
第２ハードマスク膜１３は、第１実施形態で図１を用いて説明したマスクブランク１の第２ハードマスク膜１３と同様のものである。すなわち、第２ハードマスク膜１３は、酸素含有ガスを用いた第１ハードマスク膜１２のドライエッチングにおいて、十分なエッチング耐性を有し、かつ膨潤する材料によって構成される。このような第２ハードマスク膜１３は、タンタル（Ｔａ）を含有する材料によって構成されることが好ましい。なお、第２ハードマスク膜１３についての、さらに詳しい構成についての重複する説明は省略する。
【0070】
［レジスト膜１４］
レジスト膜１４は、第１実施形態で図１を用いて説明したマスクブランク１のレジスト膜１４と同様のものであり、ここでの詳しい構成についての重複する説明は省略する。
レジスト膜１４は、第１実施形態で図１を用いて説明したマスクブランク１のレジスト膜１４と同様のものであり、ここでの詳しい構成についての重複する説明は省略する。
【0071】
＜転写用マスクの製造方法＞
図５は、本発明の第２実施形態のマスクブランク２を用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その１）である。また図６は、本発明の第２実施形態のマスクブランク２を用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その２）である。これらの図に示す製造方法の手順は、基本的には第１実施形態において図２および図３を用いて説明した製造方法の手順と同様である。以下、これらの図に基づいて、反射型の転写用マスクの製造方法を説明する。
図５は、本発明の第２実施形態のマスクブランク２を用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その１）である。また図６は、本発明の第２実施形態のマスクブランク２を用いた転写用マスクの製造方法を示す製造工程図（その２）である。これらの図に示す製造方法の手順は、基本的には第１実施形態において図２および図３を用いて説明した製造方法の手順と同様である。以下、これらの図に基づいて、反射型の転写用マスクの製造方法を説明する。
【0072】
先ず、図４を用いて説明した構成のマスクブランク２を用意する。マスクブランク２がレジスト膜１４を有していないものであれば、第２ハードマスク膜１３の上部にレジスト膜１４を形成する。なお、マスクブランク２は、図４に示したように、レジスト膜１４を備えている場合もあり、この場合にはレジスト膜１４の成膜手順は不要である。
【0073】
【0074】
なお、特に工程（３）においては、第２ハードマスクパターン１３Ｐをマスクとして、酸素含有ガスを用いた等方性を有するドライエッチングにより、クロム（Ｃｒ）を含有する第１ハードマスク膜１２をパターニングする。ここでのドライエッチングには、酸素に加えて、さらに塩素を含むガスを用いることが好ましい。
【0075】
このドライエッチングにおいては、第２ハードマスクパターン１３Ｐが酸素含有ガスに晒され、第２ハードマスクパターン１３Ｐに含まれるタンタル（Ｔａ）が酸化する。この酸化は、第２ハードマスクパターン１３Ｐの露出面から等方的に広がり、第２ハードマスクパターン１３Ｐの露出面が酸化部１３ｂで構成されたものとなる。このような酸化による膨潤により、第２ハードマスクパターン１３Ｐに形成されているスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３］は、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤によって縮小された開口幅［Ｗ１３’］となる。
【0076】
このため、図５の工程（１）においてレジスト膜１４に形成したスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］よりも、小さい開口幅［Ｗ１３’］を有する第２ハードマスクパターン１３Ｐをマスクとして、第１ハードマスク膜１２の等方性を有するドライエッチングが進む。これにより、第１ハードマスク膜１２には、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤量に対応する量だけサイドエッチングが抑えられた微細な開口幅［Ｗ１２］のスペースパターン１２ａを有する第１ハードマスクパターン１２Ｐが形成される。
【0077】
［工程（４）］
図６に示す工程（４）では、第１ハードマスクパターン１２Ｐをマスクとして、パターン形成用薄膜１１’における第２薄膜１１－２をエッチングする。この際、フッ素系ガスをエッチャントとして用いたドライエッチングにより、少なくともタンタル（Ｔａ）と酸素（Ｏ）とを含む材料によって構成された第２薄膜１１－２をパターニングし、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成されたパターンを、第２薄膜１１－２に転写する。なお、この第２薄膜１１－２をエッチングする間に、第１ハードマスクパターン１２Ｐ上に残された第２ハードマスクパターン１３Ｐは、酸化部１３ｂも含めてフッ素系ガスのエッチャントによってエッチング除去されることが好ましい。
図６に示す工程（４）では、第１ハードマスクパターン１２Ｐをマスクとして、パターン形成用薄膜１１’における第２薄膜１１－２をエッチングする。この際、フッ素系ガスをエッチャントとして用いたドライエッチングにより、少なくともタンタル（Ｔａ）と酸素（Ｏ）とを含む材料によって構成された第２薄膜１１－２をパターニングし、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成されたパターンを、第２薄膜１１－２に転写する。なお、この第２薄膜１１－２をエッチングする間に、第１ハードマスクパターン１２Ｐ上に残された第２ハードマスクパターン１３Ｐは、酸化部１３ｂも含めてフッ素系ガスのエッチャントによってエッチング除去されることが好ましい。
【0078】
また、フッ素系ガスをエッチャントとして用いたタンタル（Ｔａ）を含有する材料のドライエッチングは異方性が高い。このため、少なくともタンタル（Ｔａ）と酸素（Ｏ）とを含む材料によって構成された第２薄膜１１－２には、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成された開口幅［Ｗ１２］のスペースパターン１２ａと、ほぼ同程度に微細な開口幅［Ｗ１１’］を有するスペースパターン１１ａ’が形成される。
【0079】
［工程（５）］
図６に示す工程（５）では、さらに、第１ハードマスクパターン１２Ｐをマスクとして、パターン形成用薄膜１１’における第１薄膜１１－１をエッチングする。この際、塩素ガスをエッチャントとして用いたドライエッチングにより、少なくともタンタル（Ｔａ）と窒素（Ｎ）とを含む材料によって構成された第１薄膜１１－１をパターニングし、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成されたパターンを、第１薄膜１１－１に転写する。なお、この第１薄膜１１－１をエッチングする間に、第２薄膜１１－２上に残された第１ハードマスクパターン１２Ｐは、塩素系ガスのエッチャントによってエッチング除去されることが好ましい。
図６に示す工程（５）では、さらに、第１ハードマスクパターン１２Ｐをマスクとして、パターン形成用薄膜１１’における第１薄膜１１－１をエッチングする。この際、塩素ガスをエッチャントとして用いたドライエッチングにより、少なくともタンタル（Ｔａ）と窒素（Ｎ）とを含む材料によって構成された第１薄膜１１－１をパターニングし、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成されたパターンを、第１薄膜１１－１に転写する。なお、この第１薄膜１１－１をエッチングする間に、第２薄膜１１－２上に残された第１ハードマスクパターン１２Ｐは、塩素系ガスのエッチャントによってエッチング除去されることが好ましい。
【0080】
また、塩素系ガスをエッチャントとして用いたタンタル（Ｔａ）を含有する材料のドライエッチングは異方性が高い。このため、少なくともタンタル（Ｔａ）と窒素（Ｎ）とを含む材料によって構成された第１薄膜１１－１には、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成された開口幅［Ｗ１２］のスペースパターン１２ａと、ほぼ同程度に微細な開口幅［Ｗ１１’］を有するスペースパターン１１ａ’が形成される。
【0081】
また、塩素系ガスをエッチャントとして用いたドライエッチングにおいては、ルテニウム（Ｒｕ）を含有する保護膜２２がエッチングストッパとなり、多層反射膜２１が保護される。
【0082】
これにより、基板２０上に、多層反射膜２１および保護膜２２を介して、光吸収パターンとなる薄膜パターン１１Ｐ’を設けた反射型の転写用マスク２００を得る。この転写用マスク２００に形成された薄膜パターン１１Ｐ’は、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤量に対応する量だけサイドエッチングが抑えられた微細な開口幅［Ｗ１１’］を有するスペースパターン１１ａ’を有する。
【0083】
以上により、より微細なスペースパターン１１ａ’が形成された薄膜パターン１１Ｐ’を有する反射型の転写用マスク２００が得られる。
【0084】
＜半導体デバイスの製造方法＞
半導体デバイスの製造方法は、先に説明した転写用マスクの製造方法によって製造された反射型の転写用マスク２００を用い、半導体デバイス用の基板上のレジスト膜に対して薄膜パターン１１Ｐ’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。
半導体デバイスの製造方法は、先に説明した転写用マスクの製造方法によって製造された反射型の転写用マスク２００を用い、半導体デバイス用の基板上のレジスト膜に対して薄膜パターン１１Ｐ’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。
【0085】
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よいし、半導体薄膜を有する基板であってもよいし、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よい。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、転写用マスク２００を用いたパターン露光を行ない、転写用マスク２００に形成された薄膜パターン１１Ｐ’をレジスト膜に露光転写する。この際、露光光としてはＥＵＶ光を用い、転写用マスク２００で反射させた露光光（ＥＵＶ光）をレジスト膜に対して照射する。
【0086】
以上の後、薄膜パターン１１Ｐ’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。
【0087】
以上のようなリソグラフィー処理を、転写用マスク２００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。
【0088】
以上のような半導体デバイスの製造においては、先に説明した転写用マスクの製造方法によって製造された微細なスペースパターン１１ａ’を有する転写用マスク２００を用いることにより、集積度の高い半導体デバイスを得ることができる。
【実施例0089】
次に、本発明を適用した実施例１－３と、これらの比較例１および比較例２とを説明する。これらの実施例および比較例に示す結果は、予め把握していた各エッチングガスに対するそれぞれの膜のエッチングレートおよび酸素ガス雰囲気下におけるタンタル含有膜（第２ハードマスク膜）の膨潤率に基づき、シミュレーションによって得たものである。図７は、実施例および比較例を説明する図である。図７は、実施例および比較例におけるマスクブランクの構成、およびこれらのマスクブランクの各膜に形成されたスペースパターンの開口幅を示す。以下、図７と共に、先の図１～図６、および他の図を参照しつつ、比較例、および実施例を説明する。
【0090】
＜比較例１＞
［マスクブランクの作製］
比較例１のマスクブランクとして、透過型の転写用マスクの製造に用いられるマスクブランクを、以下のようにして作製した。
［マスクブランクの作製］
比較例１のマスクブランクとして、透過型の転写用マスクの製造に用いられるマスクブランクを、以下のようにして作製した。
【0091】
先ず、厚さが約６．３５ｍｍの合成石英ガラスからなる透光性基板１０上に、パターン形成用薄膜１１として、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）を６２ｎｍの膜厚でスパッタ成膜した。パターン形成用薄膜１１上に、第１ハードマスク膜１２として、窒化クロム（ＣｒＮｘ）を５ｎｍの膜厚でスパッタ成膜した。第１ハードマスク膜１２上に、第２ハードマスク膜１３を形成せず、レジスト膜１４として化学増幅型のポジレジストを６０ｎｍの膜厚で成膜したものを、比較例１のマスクブランクとした。
【0092】
［転写用マスクの作製（図７および図８参照）］
比較例１のマスクブランクを用いて透過型の転写用マスクを作製した。図８は、比較例１の転写用マスクの製造方法を示す製造工程図である。以下、図８に基づいて、比較例１のマスクブランクを用いた転写用マスクの作製手順を説明する。
比較例１のマスクブランクを用いて透過型の転写用マスクを作製した。図８は、比較例１の転写用マスクの製造方法を示す製造工程図である。以下、図８に基づいて、比較例１のマスクブランクを用いた転写用マスクの作製手順を説明する。
【0093】
先ず、図８の工程（１）に示すように、リソグラフィー処理により、レジスト膜１４に開口幅［Ｗ１４］＝３４ｎｍのスペースパターン１４ａを形成した。この開口幅［Ｗ１４］は、現時点においての透過型の転写用マスクの製造のためのリソグラフィー処理による最小スペース幅である。
【0094】
次に、図８の工程（２）に示すように、パターニングしたレジスト膜１４をマスクにして、第１ハードマスク膜１２をエッチングした。この際、酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、窒化クロム（ＣｒＮｘ）からなる第１ハードマスク膜１２をパターニングし、スペースパターン１２ａを有する第１ハードマスクパターン１２Ｐを形成した。このエッチングおいては、窒化クロム（ＣｒＮｘ）からなる第１ハードマスク膜１２が、等方的にエッチングされた。このため、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成されたスペースパターン１２ａの開口幅［Ｗ１２］は、レジスト膜１４の開口幅［Ｗ１４］よりも大きく、開口幅［Ｗ１２］＝３８ｎｍとなった。なお、第１ハードマスクパターン１２Ｐ上に残されたレジスト膜１４は、酸素を含有するエッチャントによって灰化して除去された。
【0095】
次いで、図８の工程（３）に示すように、第１ハードマスクパターン１２Ｐをマスクにして、パターン形成用薄膜１１をエッチングした。この際、フッ素系ガス（ＳＦ６＋Ｈｅ）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなるパターン形成用薄膜１１をパターニングし、スペースパターン１１ａを有する薄膜パターン１１Ｐを形成した。このエッチングおいては、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなるパターン形成用薄膜１１が、異方性良好にエッチングされた。このため、薄膜パターン１１Ｐに形成されたスペースパターン１１ａの開口幅［Ｗ１１］は、第１ハードマスク膜１２の開口幅［Ｗ１２］と同程度の大きさとなり、開口幅［Ｗ１１］＝４０ｎｍとなった。
【0096】
その後、図８の工程（４）に示すように、薄膜パターン１１Ｐ上に残った第１ハードマスクパターン１２Ｐを、酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）をエッチャントとして用いたドライエッチングによって除去した。これにより、透光性基板１０上に、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなる薄膜パターン１１Ｐを遮光パターンとした比較例１の転写用マスクを得た。
【0097】
＜比較例２＞
［マスクブランクの作製（図１、図７参照）］
比較例２のマスクブランク１として、透過型の転写用マスクの製造に用いられるマスクブランクを作製した。ここでは、比較例１のマスクブランクの製造手順において、第１ハードマスク膜１２を成膜した後、レジスト膜１４を成膜する前に、タンタル（Ｔａ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）及び酸素（Ｏ２）の混合ガス雰囲気での反応性スパッタリングを行い、第２ハードマスク膜１３として、酸化タンタル（ＴａＯｘ）を３ｎｍの膜厚でスパッタ成膜した。これにより、図１を用いて説明した構成を有する比較例２のマスクブランク１を作製した。この第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）の含有量に対する酸素（Ｏ）の含有量の比率Ｏ／Ｔａは、２．５であった。すなわち、第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）は酸素に対して飽和な状態にあった。第２ハードマスク膜１３は、実質的に五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）からなるものであったとも言える。
［マスクブランクの作製（図１、図７参照）］
比較例２のマスクブランク１として、透過型の転写用マスクの製造に用いられるマスクブランクを作製した。ここでは、比較例１のマスクブランクの製造手順において、第１ハードマスク膜１２を成膜した後、レジスト膜１４を成膜する前に、タンタル（Ｔａ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）及び酸素（Ｏ２）の混合ガス雰囲気での反応性スパッタリングを行い、第２ハードマスク膜１３として、酸化タンタル（ＴａＯｘ）を３ｎｍの膜厚でスパッタ成膜した。これにより、図１を用いて説明した構成を有する比較例２のマスクブランク１を作製した。この第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）の含有量に対する酸素（Ｏ）の含有量の比率Ｏ／Ｔａは、２．５であった。すなわち、第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）は酸素に対して飽和な状態にあった。第２ハードマスク膜１３は、実質的に五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）からなるものであったとも言える。
【0098】
［転写用マスクの作製］
比較例２のマスクブランク１を用いた透過型の転写用マスクの製造方法について説明する。比較例２における転写用マスクの製造方法の流れは、第２ハードマスク膜１３が膨潤しない点以外は、図２、図３と同じであるため、図２、図３を参照して説明を行う。
比較例２のマスクブランク１を用いた透過型の転写用マスクの製造方法について説明する。比較例２における転写用マスクの製造方法の流れは、第２ハードマスク膜１３が膨潤しない点以外は、図２、図３と同じであるため、図２、図３を参照して説明を行う。
【0099】
まず、リソグラフィー処理により、レジスト膜１４に開口幅［Ｗ１４］＝３４ｎｍのスペースパターン１４ａを形成した。この開口幅［Ｗ１４］は、現時点においての透過型の転写用マスクの製造のためのリソグラフィー処理による最小スペース幅である。
【0100】
次に、パターニングしたレジスト膜１４をマスクにして、第２ハードマスク膜１３をエッチングした。この際、フッ素系ガス（ＳＦ６＋Ｈｅ）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、酸化タンタル（ＴａＯｘ）からなる第２ハードマスク膜１３をパターニングし、スペースパターン１３ａを有する第２ハードマスクパターン１３Ｐを形成した。このエッチングにおいては、酸化タンタル（ＴａＯｘ）からなる第２ハードマスク膜１３が、異方性良好にエッチングされた。このため、第２ハードマスクパターン１３Ｐに形成されたスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３］は、レジスト膜１４の開口幅［Ｗ１４］と同程度の大きさとなり、開口幅［Ｗ１３］＝３４ｎｍとなった。
【0101】
その後、第２ハードマスクパターン１３Ｐをマスクにして、第１ハードマスク膜１２をエッチングした。この際、酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、窒化クロム（ＣｒＮｘ）からなる第１ハードマスク膜１２をパターニングし、スペースパターン１２ａを有する第１ハードマスクパターン１２Ｐを形成した。
【0102】
このエッチングおいては、第２ハードマスクパターン１３Ｐが酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）に晒されても、第２ハードマスクパターン１３Ｐに含まれるタンタル（Ｔａ）は酸化されず、第２ハードマスクパターン１３Ｐが膨潤しなかった。したがって、第１ハードマスク膜１２をエッチングした後の、第２ハードマスクパターン１３Ｐのスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３］は、３４ｎｍのままとなった。
【0103】
また、このエッチングにおいては、窒化クロム（ＣｒＮｘ）からなる第１ハードマスク膜１２が、等方的にエッチングされた。このため、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成されたスペースパターン１２ａの開口幅［Ｗ１２］は、スペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３］よりも大きく、開口幅［Ｗ１２］＝３８ｎｍとなった。なお、第２ハードマスクパターン１３Ｐ上に残されたレジスト膜１４は、酸素を含有するエッチャントによって灰化して除去された。
【0104】
次いで、第１ハードマスクパターン１２Ｐをマスクにして、パターン形成用薄膜１１をエッチングした。この際、フッ素系ガス（ＳＦ６＋Ｈｅ）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなるパターン形成用薄膜１１をパターニングし、スペースパターン１１ａを有する薄膜パターン１１Ｐを形成した。このエッチングにおいては、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなるパターン形成用薄膜１１が、異方性良好にエッチングされた。このため、薄膜パターン１１Ｐに形成されたスペースパターン１１ａの開口幅［Ｗ１１］は、第１ハードマスクパターン１２Ｐにおけるスペースパターン１２ａの開口幅［Ｗ１２］と同程度の大きさとなり、開口幅［Ｗ１１］＝４０ｎｍとなった。
【0105】
その後、薄膜パターン１１Ｐ上に残った第１ハードマスクパターン１２Ｐを、酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）をエッチャントとして用いたドライエッチングによって除去した。これにより、透光性基板１０上に、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなる薄膜パターン１１Ｐを遮光パターンとして設けた比較例２の転写用マスク１００を得た。
【0106】
＜実施例１＞
［マスクブランクの作製（図１、図７参照）］
実施例１のマスクブランク１として、透過型の転写用マスクの製造に用いられるマスクブランクを作製した。ここでは、比較例１のマスクブランクの製造手順において、第１ハードマスク膜１２を成膜した後、レジスト膜１４を成膜する前に、タンタル（Ｔａ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）及び酸素（Ｏ２）の混合ガス雰囲気での反応性スパッタリングを行い、第２ハードマスク膜１３として、酸化タンタル（ＴａＯｘ）を３ｎｍの膜厚でスパッタ成膜した。これにより、図１を用いて説明した構成を有する実施例１のマスクブランク１を作製した。この第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）の含有量に対する酸素（Ｏ）の含有量の比率Ｏ／Ｔａは、１．３であり、第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）は酸素に対して不飽和なものであった。
［マスクブランクの作製（図１、図７参照）］
実施例１のマスクブランク１として、透過型の転写用マスクの製造に用いられるマスクブランクを作製した。ここでは、比較例１のマスクブランクの製造手順において、第１ハードマスク膜１２を成膜した後、レジスト膜１４を成膜する前に、タンタル（Ｔａ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）及び酸素（Ｏ２）の混合ガス雰囲気での反応性スパッタリングを行い、第２ハードマスク膜１３として、酸化タンタル（ＴａＯｘ）を３ｎｍの膜厚でスパッタ成膜した。これにより、図１を用いて説明した構成を有する実施例１のマスクブランク１を作製した。この第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）の含有量に対する酸素（Ｏ）の含有量の比率Ｏ／Ｔａは、１．３であり、第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）は酸素に対して不飽和なものであった。
【0107】
【0108】
先ず、図２の工程（１）に示すように、リソグラフィー処理により、レジスト膜１４に開口幅［Ｗ１４］＝３４ｎｍのスペースパターン１４ａを形成した。この開口幅［Ｗ１４］は、現時点においての透過型の転写用マスクの製造のためのリソグラフィー処理による最小スペース幅である。
【0109】
次に、図２の工程（２）に示すように、パターニングしたレジスト膜１４をマスクにして、第２ハードマスク膜１３をエッチングした。この際、フッ素系ガス（ＳＦ６＋Ｈｅ）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、酸化タンタル（ＴａＯｘ）からなる第２ハードマスク膜１３をパターニングし、スペースパターン１３ａを有する第２ハードマスクパターン１３Ｐを形成した。このエッチングにおいては、酸化タンタル（ＴａＯｘ）からなる第２ハードマスク膜１３が、異方性良好にエッチングされた。このため、第２ハードマスクパターン１３Ｐに形成されたスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３］は、レジスト膜１４の開口幅［Ｗ１４］と同程度の大きさとなり、開口幅［Ｗ１３］＝３４ｎｍとなった。
【0110】
その後、図２の工程（３）に示すように、第２ハードマスクパターン１３Ｐをマスクにして、第１ハードマスク膜１２をエッチングした。この際、酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、窒化クロム（ＣｒＮｘ）からなる第１ハードマスク膜１２をパターニングし、スペースパターン１２ａを有する第１ハードマスクパターン１２Ｐを形成した。
【0111】
このエッチングにおいては、第２ハードマスクパターン１３Ｐが酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）に晒され、第２ハードマスクパターン１３Ｐに含まれるタンタル（Ｔａ）の酸化によって、第２ハードマスクパターン１３Ｐが膨潤した。すなわち、実施例１における第２ハードマスク膜１３が、酸素に対して不飽和なタンタルを含んでいた。そして、このタンタルの酸化により、第２ハードマスクパターン１３Ｐのスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３］は、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤によって縮小された開口幅［Ｗ１３’］＝３０ｎｍとなった。
【0112】
また、このエッチングにおいては、窒化クロム（ＣｒＮｘ）からなる第１ハードマスク膜１２が、等方的にエッチングされた。このため、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成されたスペースパターン１２ａの開口幅［Ｗ１２］は、縮小されたスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３’］よりも大きく、開口幅［Ｗ１２］＝３４ｎｍとなった。なお、第２ハードマスクパターン１３Ｐ上に残されたレジスト膜１４は、酸素を含有するエッチャントによって灰化して除去された。
【0113】
次いで、図３の工程（４）に示すように、第１ハードマスクパターン１２Ｐをマスクにして、パターン形成用薄膜１１をエッチングした。この際、フッ素系ガス（ＳＦ６＋Ｈｅ）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなるパターン形成用薄膜１１をパターニングし、スペースパターン１１ａを有する薄膜パターン１１Ｐを形成した。このエッチングにおいては、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなるパターン形成用薄膜１１が、異方性良好にエッチングされた。このため、薄膜パターン１１Ｐに形成されたスペースパターン１１ａの開口幅［Ｗ１１］は、第１ハードマスクパターン１２Ｐにおけるスペースパターン１２ａの開口幅［Ｗ１２］と同程度の大きさとなり、開口幅［Ｗ１１］＝３６ｎｍとなった。
【0114】
その後、図３の工程（５）に示すように、薄膜パターン１１Ｐ上に残った第１ハードマスクパターン１２Ｐを、酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）をエッチャントとして用いたドライエッチングによって除去した。これにより、透光性基板１０上に、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなる薄膜パターン１１Ｐを遮光パターンとして設けた実施例１の転写用マスク１００を得た。
【0115】
＜実施例２＞
［マスクブランクの作製（図１、図７参照）］
実施例２のマスクブランク１として、透過型の転写用マスクの製造に用いられるマスクブランクを作製した。ここでは、比較例１のマスクブランクの製造手順において、第１ハードマスク膜１２を成膜した後、レジスト膜１４を成膜する前に、タンタル（Ｔａ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）及び窒素（Ｎ２）の混合ガス雰囲気での反応性スパッタリングを行い、第２ハードマスク膜１３として、窒化タンタル（ＴａＮｘ）を３ｎｍの膜厚でスパッタ成膜した。これにより、図１を用いて説明した構成を有する実施例２のマスクブランク１を作製した。この第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）の含有量に対する酸素（Ｏ）の含有量の比率Ｏ／Ｔａは０であり、第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）は酸素に対して不飽和であった。
［マスクブランクの作製（図１、図７参照）］
実施例２のマスクブランク１として、透過型の転写用マスクの製造に用いられるマスクブランクを作製した。ここでは、比較例１のマスクブランクの製造手順において、第１ハードマスク膜１２を成膜した後、レジスト膜１４を成膜する前に、タンタル（Ｔａ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）及び窒素（Ｎ２）の混合ガス雰囲気での反応性スパッタリングを行い、第２ハードマスク膜１３として、窒化タンタル（ＴａＮｘ）を３ｎｍの膜厚でスパッタ成膜した。これにより、図１を用いて説明した構成を有する実施例２のマスクブランク１を作製した。この第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）の含有量に対する酸素（Ｏ）の含有量の比率Ｏ／Ｔａは０であり、第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）は酸素に対して不飽和であった。
【0116】
［転写用マスクの作製（図２および図３参照）］
実施例２のマスクブランク１を用いて透過型の転写用マスクを作製した。ここでは、実施例１の転写用マスクの作製と同様の手順を実施し、透光性基板１０上に、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなるパターン形成用薄膜１１をパターニングしてなる薄膜パターン１１Ｐを有する実施例１の転写用マスク１００を得た。各工程で形成したスペースパターンの開口幅は、図７に合わせて示した。なお、本実施例２においても、第２ハードマスクパターン１３Ｐをマスクにして、第１ハードマスク膜１２をエッチングする際に、第２ハードマスクパターン１３Ｐに含まれるタンタル（Ｔａ）の酸化によって、第２ハードマスクパターン１３Ｐが膨潤した。すなわち、第２ハードマスク膜１３が、酸素に対して不飽和なタンタルを含んでいた。
実施例２のマスクブランク１を用いて透過型の転写用マスクを作製した。ここでは、実施例１の転写用マスクの作製と同様の手順を実施し、透光性基板１０上に、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなるパターン形成用薄膜１１をパターニングしてなる薄膜パターン１１Ｐを有する実施例１の転写用マスク１００を得た。各工程で形成したスペースパターンの開口幅は、図７に合わせて示した。なお、本実施例２においても、第２ハードマスクパターン１３Ｐをマスクにして、第１ハードマスク膜１２をエッチングする際に、第２ハードマスクパターン１３Ｐに含まれるタンタル（Ｔａ）の酸化によって、第２ハードマスクパターン１３Ｐが膨潤した。すなわち、第２ハードマスク膜１３が、酸素に対して不飽和なタンタルを含んでいた。
【0117】
【0118】
先ず、厚さが約６．３５ｍｍの低膨張ガラスからなる基板２０上に、多層反射膜２１と、多層反射膜２１の上にルテニウム－ニオブ合金（ＲｕＮｂ）からなる保護膜２２とを形成した。この多層反射膜２１および保護膜２２を下地膜とした。下地膜の合計膜厚は、２８９ｎｍとした。
【0119】
下地膜上に、パターン形成用薄膜１１’の第１薄膜１１－１として窒化タンタル（ＴａＮｘ）をスパッタ成膜し、次いで第２薄膜１１－２として酸化タンタル（ＴａＯｘ）をスパッタ成膜した。パターン形成用薄膜１１’の合計膜厚を６２ｎｍとした。
【0120】
パターン形成用薄膜１１’上に、第１ハードマスク膜１２として、酸化炭化窒化クロム（ＣｒＯＣＮ）を、６ｎｍの膜厚でスパッタ成膜した。さらに、タンタル（Ｔａ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）及び窒素（Ｎ２）の混合ガス雰囲気での反応性スパッタリングを行い、第１ハードマスク膜１２上に、窒化タンタル（ＴａＮｘ）からなる第２ハードマスク膜１３を、３ｎｍの膜厚でスパッタ成膜した。第２ハードマスク膜１３上に、レジスト膜１４として化学増幅型のポジレジストを４０ｎｍの膜厚で成膜することにより、実施例３のマスクブランク２を得た。なお、この第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）の含有量に対する酸素（Ｏ）の含有量の比率Ｏ／Ｔａは０であり、第２ハードマスク膜１３のタンタル（Ｔａ）は酸素に対して不飽和であった。
【0121】
【0122】
先ず、図５の工程（１）に示すように、リソグラフィー処理により、レジスト膜１４に開口幅［Ｗ１４］＝２６ｎｍのスペースパターン１４ａを形成した。この開口幅［Ｗ１４］は、現時点においての反射型の転写用マスクの製造のためのリソグラフィー処理による最小スペース幅である。
【0123】
次に、図５の工程（２）に示すように、パターニングしたレジスト膜１４をマスクにして、第２ハードマスク膜１３をエッチングした。この際、フッ素系ガス（ＳＦ６＋Ｈｅ）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、窒化タンタル（ＴａＮｘ）からなる第２ハードマスク膜１３をパターニングし、スペースパターン１３ａを有する第２ハードマスクパターン１３Ｐを形成した。このエッチングおいては、窒化タンタル（ＴａＮｘ）からなる第２ハードマスク膜１３が、異方性良好にエッチングされた。
このため、第２ハードマスクパターン１３Ｐに形成されたスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３］は、レジスト膜１４に形成されたスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］と同程度の大きさとなり、開口幅［Ｗ１３］＝２６ｎｍとなった。
このため、第２ハードマスクパターン１３Ｐに形成されたスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３］は、レジスト膜１４に形成されたスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］と同程度の大きさとなり、開口幅［Ｗ１３］＝２６ｎｍとなった。
【0124】
その後、図５の工程（３）に示すように、第２ハードマスクパターン１３Ｐをマスクにして、第１ハードマスク膜１２をエッチングした。この際、酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、酸化炭化窒化クロム（ＣｒＯＣＮ）からなる第１ハードマスク膜１２をパターニングし、スペースパターン１２ａを有する第１ハードマスクパターン１２Ｐを形成した。
【0125】
このエッチングにおいては、第２ハードマスクパターン１３Ｐが酸素含有塩素ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）に晒され、第２ハードマスクパターン１３Ｐに含まれるタンタル（Ｔａ）の酸化によって、第２ハードマスクパターン１３Ｐが膨潤した。すなわち、実施例３における第２ハードマスク膜１３が、酸素に対して不飽和なタンタルを含んでいた。そして、このタンタルの酸化により、第２ハードマスクパターン１３Ｐのスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３］は、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤によって縮小された開口幅［Ｗ１３’］＝２０ｎｍとなった。
【0126】
また、このエッチングにおいては、酸化炭化窒化クロム（ＣｒＯＣＮ）からなる第１ハードマスク膜１２が、等方的にエッチングされた。このため、第１ハードマスクパターン１２Ｐに形成されたスペースパターン１２ａの開口幅［Ｗ１２］は、縮小されたスペースパターン１３ａの開口幅［Ｗ１３’］よりも大きく、開口幅［Ｗ１２］＝２４ｎｍとなった。なお、第２ハードマスクパターン１３Ｐ上に残されたレジスト膜１４は、酸素を含有するエッチャントによって灰化して除去された。
【0127】
次いで、図６の工程（４）に示すように、第１ハードマスクパターン１２Ｐをマスクにして、パターン形成用薄膜１１’の第２薄膜１１－２をエッチングした。この際、フッ素系ガス（ＳＦ６＋Ｈｅ）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、酸化タンタル（ＴａＯｘ）からなるパターン形成用薄膜１１’の第２薄膜１１－２をパターニングした。このエッチングおいては、酸化タンタル（ＴａＯｘ）からなる第２薄膜１１－２が、異方性良好にエッチングされた。また、この第２薄膜１１－２をエッチングする際に、酸化部１３ｂも含めて第２ハードマスクパターン１３Ｐは除去された。
【0128】
続けて図６の工程（５）に示すように、第１ハードマスクパターン１２Ｐをマスクにして、パターン形成用薄膜１１’の第１薄膜１１－１をエッチングした。この際、塩素ガス（Ｃｌ２）をエッチャントとして用いたドライエッチングにより、窒化タンタル（ＴａＮｘ）からなるパターン形成用薄膜１１’の第１薄膜１１－１をパターニングした。このエッチングおいては、窒化タンタル（ＴａＮｘ）からなる第１薄膜１１－１が、異方性良好にエッチングされた。
【0129】
これにより、パターン形成用薄膜１１’の第１薄膜１１－１と第２薄膜１１－２とをパターニングしてなる薄膜パターン１１Ｐ’を形成した。この薄膜パターン１１Ｐ’に形成されたスペースパターン１１ａ’の開口幅［Ｗ１１’］は、第１ハードマスク膜１２の開口幅［Ｗ１２］と同程度の大きさとなり、開口幅［Ｗ１１’］＝２６ｎｍとなった。なお、このエッチングにより、第１ハードマスクパターン１２Ｐは除去された。
【0130】
以上により、基板２０上に、窒化タンタル（ＴａＮｘ）と酸化タンタル（ＴａＯｘ）の積層構造からなるパターン形成用薄膜１１’をパターニングしてなる薄膜パターン１１Ｐ’を、光吸収パターンとして備えた実施例３の反射型の転写用マスク２００を得た。
【0131】
＜実施例および比較例の評価結果＞
図７に示すように、実施例１～３のマスクブランクを用いた転写用マスクの作製において、パターン形成用薄膜１１，１１’に形成された各スペースパターン１１ａ，１１ａ’の開口幅［Ｗ１１］、［Ｗ１１’］は、レジスト膜１４に形成したスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］と同程度であった。具体的には、レジスト膜１４に形成したスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］からの幅寸法の増加率が、実施例１では６％、実施例２および実施例３では０％であり、低い値に抑えられていた。なお、上述の幅寸法の増加率とは、上記開口幅［Ｗ１１］または上記開口幅［Ｗ１１’］から、上記開口幅［Ｗ１４］を減じた値を、［Ｗ１４］で除した値（（［Ｗ１１］－［Ｗ１４］）／［Ｗ１４］または（［Ｗ１１’］－［Ｗ１４］）／［Ｗ１４］）のことである。これに対し、比較例１のマスクブランクを用いた転写用マスクの作製において、パターン形成用薄膜１１に形成されたスペースパターン１１ａの開口幅［Ｗ１１］は、レジスト膜１４に形成したスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］よりも、６ｎｍも大きかった。すなわち、比較例１における幅寸法の増加率は、１８％と大きな値であった。また、比較例２も同様に、パターン形成用薄膜１１に形成されたスペースパターン１１ａの開口幅［Ｗ１１］は、レジスト膜１４に形成したスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］よりも、６ｎｍも大きく、上記幅寸法の増加率は、１８％であった。
図７に示すように、実施例１～３のマスクブランクを用いた転写用マスクの作製において、パターン形成用薄膜１１，１１’に形成された各スペースパターン１１ａ，１１ａ’の開口幅［Ｗ１１］、［Ｗ１１’］は、レジスト膜１４に形成したスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］と同程度であった。具体的には、レジスト膜１４に形成したスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］からの幅寸法の増加率が、実施例１では６％、実施例２および実施例３では０％であり、低い値に抑えられていた。なお、上述の幅寸法の増加率とは、上記開口幅［Ｗ１１］または上記開口幅［Ｗ１１’］から、上記開口幅［Ｗ１４］を減じた値を、［Ｗ１４］で除した値（（［Ｗ１１］－［Ｗ１４］）／［Ｗ１４］または（［Ｗ１１’］－［Ｗ１４］）／［Ｗ１４］）のことである。これに対し、比較例１のマスクブランクを用いた転写用マスクの作製において、パターン形成用薄膜１１に形成されたスペースパターン１１ａの開口幅［Ｗ１１］は、レジスト膜１４に形成したスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］よりも、６ｎｍも大きかった。すなわち、比較例１における幅寸法の増加率は、１８％と大きな値であった。また、比較例２も同様に、パターン形成用薄膜１１に形成されたスペースパターン１１ａの開口幅［Ｗ１１］は、レジスト膜１４に形成したスペースパターン１４ａの開口幅［Ｗ１４］よりも、６ｎｍも大きく、上記幅寸法の増加率は、１８％であった。
【0132】
これにより、本発明を適用したマスクブランクは、パターン形成用薄膜に微細なスペースパターンを形成することが可能なものであることが確認された。
【0133】
さらに、実施例１と実施例２の比較により、第２ハードマスク膜１３に含まれるタンタル（Ｔａ）の酸化量が少ないほど、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤量が大きく、膨潤によって縮小された開口幅［Ｗ１３’］が、より小さくなる効果が確認された。また、第２ハードマスク膜１３に含まれるタンタル（Ｔａ）の酸化量によって、第２ハードマスクパターン１３Ｐの膨潤量の制御が可能であることが確認された。
【0134】
また、本発明を適用したマスクブランクを用いることにより、微細なパターンを有する転写用マスクを製造することが可能であり、このようにして製造した転写用マスクを用いて作製した半導体デバイスの高集積化を図ることが可能であることが確認された。
【符号の説明】
【0135】
１，２…マスクブランク
１０…透光性基板
１１，１１’…パターン形成用薄膜
１１Ｐ，１１Ｐ’…薄膜パターン
１２…第１ハードマスク膜
１２Ｐ…第１ハードマスクパターン
１３…第２ハードマスク膜
１３Ｐ…第２ハードマスクパターン
２０…基板
１００，２００…転写用マスク
１０…透光性基板
１１，１１’…パターン形成用薄膜
１１Ｐ，１１Ｐ’…薄膜パターン
１２…第１ハードマスク膜
１２Ｐ…第１ハードマスクパターン
１３…第２ハードマスク膜
１３Ｐ…第２ハードマスクパターン
２０…基板
１００，２００…転写用マスク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】