特許7573344マスクブランク、転写用マスクの製造方法、及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】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-17
(45)【発行日】2024-10-25
(54)【発明の名称】マスクブランク、転写用マスクの製造方法、及び半導体デバイスの製造方法
(51)【国際特許分類】
G03F 1/80 20120101AFI20241018BHJP
G03F 1/32 20120101ALI20241018BHJP
G03F 1/54 20120101ALI20241018BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20241018BHJP
G01N 23/227 20180101ALN20241018BHJP
【ＦＩ】
G03F1/80
G03F1/32
G03F1/54
H01L21/302 105A
G01N23/227
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2023111188
(22)【出願日】2023-07-06
(62)【分割の表示】P 2019050514の分割
【原出願日】2019-03-18
(65)【公開番号】P2023145473
(43)【公開日】2023-10-11
【審査請求日】2023-07-06
(73)【特許権者】
【識別番号】000113263
【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103676
【弁理士】
【氏名又は名称】藤村 康夫
(72)【発明者】
【氏名】宍戸 博明
(72)【発明者】
【氏名】大久保 亮
(72)【発明者】
【氏名】野澤 順
【審査官】今井 彰
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－２３２１９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０３５５４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１６７０５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／０７７９１５（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｆ １／２０－１／８６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に、パターン形成用薄膜と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、前記ハードマスク膜は、ケイ素と酸素を含有する材料からなり、
前記ハードマスク膜をＸ線光電子分光法で分析して得られるＮ１ｓのナロースペクトルの最大ピークが検出下限値以下であり、
前記ハードマスク膜をＸ線光電子分光法で分析して得られるＯ１ｓナロースペクトルが５３２ｅＶ以上の結合エネルギーで最大ピークを有し、
前記ハードマスク膜をＸ線光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロースペクトルが１０３ｅＶ以上１０３．５ｅＶ以下の結合エネルギーで最大ピークを有する
ことを特徴とするマスクブランク。
【請求項2】
前記ハードマスク膜の表面をＸ線光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロースペクトルで最大ピークとなる結合エネルギーと、前記ハードマスク膜の内部をＸ線光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロースペクトルで最大ピークとなる結合エネルギーとの差が０．２ｅＶ以下であることを特徴とする請求項１に記載のマスクブランク。
【請求項3】
前記ハードマスク膜の表面をＸ線光電子分光法で分析して得られるＯ１ｓのナロースペクトルで最大ピークとなる結合エネルギーと、前記ハードマスク膜の内部をＸ線光電子分光法で分析して得られるＯ１ｓのナロースペクトルで最大ピークとなる結合エネルギーとの差が０．１ｅＶ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のマスクブランク。
【請求項4】
前記ハードマスク膜は、ケイ素と酸素の含有比率（原子％）が、Ｓｉ：Ｏ＝１：２未満であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のマスクブランク。
【請求項5】
前記ハードマスク膜は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＯ１ｓのナロースペクトルが５３３ｅＶ未満の結合エネルギーで最大ピークを有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のマスクブランク。
【請求項6】
前記ハードマスク膜は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロースペクトルが９７ｅＶ以上１００ｅＶ以下の結合エネルギーの範囲でピークを有さないことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のマスクブランク。
【請求項7】
前記ハードマスク膜は、酸素の含有量が６０原子％以上であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のマスクブランク。
【請求項8】
前記ハードマスク膜は、ケイ素と酸素とからなる材料、または窒素を除く非金属元素および半金属元素から選ばれる１以上の元素とケイ素と酸素とからなる材料で形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか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、クロム、タンタルおよびニッケルから選ばれる１以上の元素を含有する材料からなることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のマスクブランク。
【請求項10】
前記パターン形成用薄膜は、遮光膜であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のマスクブランク。
【請求項11】
前記基板と前記遮光膜の間に位相シフト膜を備えることを特徴とする請求項１０記載のマスクブランク。
【請求項12】
前記パターン形成用薄膜は、吸収体膜であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のマスクブランク。
【請求項13】
請求項１から１２のいずれか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、前記ハードマスク膜上に形成された転写パターンを有するレジスト膜をマスクとし、エッチングにより、前記ハードマスク膜に転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンが形成されたハードマスク膜をマスクとし、エッチングにより、前記パターン形成用薄膜に転写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14】
請求項１３に記載の転写用マスクの製造方法によって製造した転写用マスクを用い、半導体デバイスを形成する基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マスクブランク、このマスクブランクを用いる転写用マスクの製造方法、及
び、このマスクブランクから製造された転写用マスクを用いる半導体デバイスの製造方法
に関する。
び、このマスクブランクから製造された転写用マスクを用いる半導体デバイスの製造方法
に関する。
【背景技術】
【0002】
ハーフトーン型の位相シフトマスクのマスクブランクとして、透光性基板上に金属シリ
サイド系材料からなるハーフトーン位相シフト膜、クロム系材料からなる遮光膜、無機系
材料からなるエッチングマスク膜（ハードマスク膜）が積層された構造を有するマスクブ
ランクが以前より知られている（例えば、特許文献１参照）。このマスクブランクを用い
て位相シフトマスクを製造する場合、先ず、マスクブランクの表面に形成したレジストパ
ターンをマスクとしてフッ素系ガスによるドライエッチングでエッチングマスク膜をパタ
ーニングし、次にエッチングマスク膜をマスクとして塩素と酸素の混合ガスによるドライ
エッチングで遮光膜をパターニングし、さらに遮光膜のパターンをマスクとしてフッ素系
ガスによるドライエッチングで位相シフト膜をパターニングする。
サイド系材料からなるハーフトーン位相シフト膜、クロム系材料からなる遮光膜、無機系
材料からなるエッチングマスク膜（ハードマスク膜）が積層された構造を有するマスクブ
ランクが以前より知られている（例えば、特許文献１参照）。このマスクブランクを用い
て位相シフトマスクを製造する場合、先ず、マスクブランクの表面に形成したレジストパ
ターンをマスクとしてフッ素系ガスによるドライエッチングでエッチングマスク膜をパタ
ーニングし、次にエッチングマスク膜をマスクとして塩素と酸素の混合ガスによるドライ
エッチングで遮光膜をパターニングし、さらに遮光膜のパターンをマスクとしてフッ素系
ガスによるドライエッチングで位相シフト膜をパターニングする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２００４／０９０６３５号公報
【文献】特許第６１５８４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載されているようなマスクブランクにおいて、クロム系化合物からなる
遮光膜は、位相シフト膜を透過した露光光を所定以下の光量に低下させる遮光性能を備え
ることが求められる。このマスクブランクから位相シフトマスクを作製する際、遮光膜に
遮光帯を含むパターンが形成される。そして、位相シフト膜と遮光膜の積層構造で所定の
光学濃度を満たすことが求められる。同時に、この遮光膜には、位相シフト膜をフッ素系
ガスのドライエッチングによってパターニングして位相シフトパターンを形成するときに
エッチングマスクとして機能することが求められる。位相シフトマスクの完成段階では、
遮光膜には遮光パターン等の比較的疎なパターンが形成されるのが一般的である。しかし
、マスクブランクから位相シフトマスクを製造する途上において、遮光膜は位相シフト膜
に微細な転写パターンである位相シフトパターンを形成するときにエッチングマスクとし
て機能する必要がある。このため、遮光膜においても微細パターンを高い寸法精度で形成
できることが望まれる。
遮光膜は、位相シフト膜を透過した露光光を所定以下の光量に低下させる遮光性能を備え
ることが求められる。このマスクブランクから位相シフトマスクを作製する際、遮光膜に
遮光帯を含むパターンが形成される。そして、位相シフト膜と遮光膜の積層構造で所定の
光学濃度を満たすことが求められる。同時に、この遮光膜には、位相シフト膜をフッ素系
ガスのドライエッチングによってパターニングして位相シフトパターンを形成するときに
エッチングマスクとして機能することが求められる。位相シフトマスクの完成段階では、
遮光膜には遮光パターン等の比較的疎なパターンが形成されるのが一般的である。しかし
、マスクブランクから位相シフトマスクを製造する途上において、遮光膜は位相シフト膜
に微細な転写パターンである位相シフトパターンを形成するときにエッチングマスクとし
て機能する必要がある。このため、遮光膜においても微細パターンを高い寸法精度で形成
できることが望まれる。
【0005】
クロム系材料からなる遮光膜のドライエッチングでは、塩素系ガスと酸素ガスとの混合
ガス（酸素含有塩素系ガス）がエッチングガスとして用いられる。一般に、この酸素含有
塩素系ガスをエッチングガスに用いるドライエッチングは、異方性エッチングの傾向が小
さく、等方性エッチングの傾向が大きい。
ガス（酸素含有塩素系ガス）がエッチングガスとして用いられる。一般に、この酸素含有
塩素系ガスをエッチングガスに用いるドライエッチングは、異方性エッチングの傾向が小
さく、等方性エッチングの傾向が大きい。
【0006】
一般に、ドライエッチングによって薄膜にパターンを形成する場合、エッチングが膜の
厚さ方向のみならず、薄膜に形成されるパターンの側壁方向へのエッチング、いわゆるサ
イドエッチングが進む。このサイドエッチングの進行を抑制するために、ドライエッチン
グの際、基板の薄膜が形成されている主表面の反対側からバイアス電圧を掛け、エッチン
グガスが膜の厚さ方向により多く接触するように制御することがこれまでも行われている
。フッ素系ガスのようにイオン性のプラズマになる傾向が大きいエッチングガスを用いる
イオン主体のドライエッチングの場合には、バイアス電圧を掛けることよるエッチング方
向の制御性が高く、エッチングの異方性が高められるため、エッチングされる薄膜のサイ
ドエッチング量を微小にできる。
厚さ方向のみならず、薄膜に形成されるパターンの側壁方向へのエッチング、いわゆるサ
イドエッチングが進む。このサイドエッチングの進行を抑制するために、ドライエッチン
グの際、基板の薄膜が形成されている主表面の反対側からバイアス電圧を掛け、エッチン
グガスが膜の厚さ方向により多く接触するように制御することがこれまでも行われている
。フッ素系ガスのようにイオン性のプラズマになる傾向が大きいエッチングガスを用いる
イオン主体のドライエッチングの場合には、バイアス電圧を掛けることよるエッチング方
向の制御性が高く、エッチングの異方性が高められるため、エッチングされる薄膜のサイ
ドエッチング量を微小にできる。
【0007】
一方、酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングの場合、酸素ガスはラジカル性のプ
ラズマになる傾向が高いため、バイアス電圧を掛けることによるエッチング方向の制御の
効果が小さく、エッチングの異方性を高めることが難しい。このため、酸素含有塩素系ガ
スを用いるドライエッチングによって、クロム系材料からなる遮光膜にパターンを形成す
る場合、サイドエッチング量が大きくなりやすい。
ラズマになる傾向が高いため、バイアス電圧を掛けることによるエッチング方向の制御の
効果が小さく、エッチングの異方性を高めることが難しい。このため、酸素含有塩素系ガ
スを用いるドライエッチングによって、クロム系材料からなる遮光膜にパターンを形成す
る場合、サイドエッチング量が大きくなりやすい。
【0008】
有機系材料からなるレジストパターンをエッチングマスクとして、酸素含有塩素系ガス
を用いたドライエッチングでクロム系材料の遮光膜をパターニングする場合、レジストパ
ターンは、上方からエッチングされて減退していく。このとき、パターンの側壁方向もエ
ッチングされて減退する。このため、レジスト膜に形成するパターンの幅は、予めサイド
エッチングによる減退量を見込んで設計されている。さらに、レジスト膜に形成するパタ
ーンの幅は、クロム系材料の遮光膜のサイドエッチング量も見込んで設計されている。
を用いたドライエッチングでクロム系材料の遮光膜をパターニングする場合、レジストパ
ターンは、上方からエッチングされて減退していく。このとき、パターンの側壁方向もエ
ッチングされて減退する。このため、レジスト膜に形成するパターンの幅は、予めサイド
エッチングによる減退量を見込んで設計されている。さらに、レジスト膜に形成するパタ
ーンの幅は、クロム系材料の遮光膜のサイドエッチング量も見込んで設計されている。
【0009】
近年、クロム系材料の遮光膜の上に、酸素含有塩素系ガスのドライエッチングに対し、
クロム系材料との間で十分なエッチング選択性を有する材料からなる、エッチングマスク
膜（ハードマスク膜）を設けたマスクブランクが用いられ始めている。このマスクブラン
クでは、レジストパターンをマスクとするドライエッチングによってハードマスク膜にパ
ターンを形成する。そして、パターンが形成されたハードマスク膜をマスクとし、酸素含
有塩素系ガスのドライエッチングを遮光膜に対して行い、遮光膜にパターンを形成する。
このハードマスク膜は、フッ素系ガスのドライエッチングでパターニング可能な材料で形
成されるのが一般的である。フッ素系ガスのドライエッチングは、イオン主体のエッチン
グであるため、異方性エッチングの傾向が大きい。このため、位相シフトパターンが形成
されたハードマスク膜におけるパターン側壁のサイドエッチング量は小さい。また、フッ
素系ガスのドライエッチングの場合、ハードマスク膜にパターンを形成するためのレジス
トパターンにおいても、サイドエッチング量が小さくなる傾向がある。このため、クロム
系材料の遮光膜についても、酸素含有塩素系ガスのドライエッチングにおけるサイドエッ
チング量が小さいことが望まれる。
クロム系材料との間で十分なエッチング選択性を有する材料からなる、エッチングマスク
膜（ハードマスク膜）を設けたマスクブランクが用いられ始めている。このマスクブラン
クでは、レジストパターンをマスクとするドライエッチングによってハードマスク膜にパ
ターンを形成する。そして、パターンが形成されたハードマスク膜をマスクとし、酸素含
有塩素系ガスのドライエッチングを遮光膜に対して行い、遮光膜にパターンを形成する。
このハードマスク膜は、フッ素系ガスのドライエッチングでパターニング可能な材料で形
成されるのが一般的である。フッ素系ガスのドライエッチングは、イオン主体のエッチン
グであるため、異方性エッチングの傾向が大きい。このため、位相シフトパターンが形成
されたハードマスク膜におけるパターン側壁のサイドエッチング量は小さい。また、フッ
素系ガスのドライエッチングの場合、ハードマスク膜にパターンを形成するためのレジス
トパターンにおいても、サイドエッチング量が小さくなる傾向がある。このため、クロム
系材料の遮光膜についても、酸素含有塩素系ガスのドライエッチングにおけるサイドエッ
チング量が小さいことが望まれる。
【0010】
このクロム系材料の遮光膜におけるサイドエッチング量を小さくする手段として、酸素
含有塩素系ガスのドライエッチングにおいて、酸素含有塩素系ガス中の塩素系ガスの混合
比率を大幅に高めることが検討されている。塩素系ガスは、イオン性のプラズマになる傾
向が大きいからである。塩素系ガスの比率を高めた酸素含有塩素系ガスを用いたドライエ
ッチングでは、クロム系材料の遮光膜のエッチングレートが低下することは避けられない
。このクロム系材料の遮光膜のエッチングレートの低下を補うために、ドライエッチング
時に掛けられるバイアス電圧を大幅に高くする（以下、塩素系ガスの比率を高めた酸素含
有塩素系ガスを用い、かつ高いバイアス電圧を掛けた状態下で行われるドライエッチング
のことを、「酸素含有塩素系ガスの高バイアスエッチング」という。）ことも検討されて
いる。
含有塩素系ガスのドライエッチングにおいて、酸素含有塩素系ガス中の塩素系ガスの混合
比率を大幅に高めることが検討されている。塩素系ガスは、イオン性のプラズマになる傾
向が大きいからである。塩素系ガスの比率を高めた酸素含有塩素系ガスを用いたドライエ
ッチングでは、クロム系材料の遮光膜のエッチングレートが低下することは避けられない
。このクロム系材料の遮光膜のエッチングレートの低下を補うために、ドライエッチング
時に掛けられるバイアス電圧を大幅に高くする（以下、塩素系ガスの比率を高めた酸素含
有塩素系ガスを用い、かつ高いバイアス電圧を掛けた状態下で行われるドライエッチング
のことを、「酸素含有塩素系ガスの高バイアスエッチング」という。）ことも検討されて
いる。
【0011】
この酸素含有塩素系ガスの高バイアスエッチングによるクロム系材料の遮光膜に対する
エッチングレートは、従来のエッチング条件でのドライエッチングを行う場合と遜色ない
レベルである。エッチング時に生じる遮光膜のサイドエッチング量も従来よりも小さくす
ることができる。
エッチングレートは、従来のエッチング条件でのドライエッチングを行う場合と遜色ない
レベルである。エッチング時に生じる遮光膜のサイドエッチング量も従来よりも小さくす
ることができる。
【0012】
さらに、クロム系材料の遮光膜における結合や組成を検討し調整等することによって、
転写パターンが形成されたハードマスク膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスをエッチン
グガスに用い、かつ高バイアスエッチング条件で遮光膜をパターニングした場合、形成さ
れた遮光膜のパターンのサイドエッチング量を大幅に低減することができ、この結果位相
シフト膜に精度よく微細なパターンを形成することができる（特許文献２）。
転写パターンが形成されたハードマスク膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスをエッチン
グガスに用い、かつ高バイアスエッチング条件で遮光膜をパターニングした場合、形成さ
れた遮光膜のパターンのサイドエッチング量を大幅に低減することができ、この結果位相
シフト膜に精度よく微細なパターンを形成することができる（特許文献２）。
【0013】
しかし、位相シフト膜に形成すべきパターンのさらなる微細化が求められており、その
ためには上述した遮光膜のパターンのサイドエッチング量を大幅に低減する等の技術のみ
では十分ではない。また、遮光膜等のパターン形成用薄膜に形成すべきパターンやハード
マスク膜に形成すべきパターンのさらなる微細化およびパターン品質の向上が求められて
いる。これらのことは、パターン形成用薄膜である遮光膜を有するバイナリマスクや、パ
ターン形成用薄膜である吸収体膜を有する反射型マスクにおいても同様である。
ためには上述した遮光膜のパターンのサイドエッチング量を大幅に低減する等の技術のみ
では十分ではない。また、遮光膜等のパターン形成用薄膜に形成すべきパターンやハード
マスク膜に形成すべきパターンのさらなる微細化およびパターン品質の向上が求められて
いる。これらのことは、パターン形成用薄膜である遮光膜を有するバイナリマスクや、パ
ターン形成用薄膜である吸収体膜を有する反射型マスクにおいても同様である。
【0014】
上述した問題の解決のため、本発明では、基板上に、遮光膜等のパターン形成用薄膜と
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に関し、遮光膜等のパタ
ーン形成用薄膜に形成すべきパターンやハードマスク膜に形成すべきパターンのさらなる
微細化およびパターン品質の向上が可能なマスクブランクを提供する。特に、本発明は、
高バイアスエッチング条件に適した優れた性能を有するハードマスク膜を有し、パターン
形成用薄膜に形成すべきパターンのさらなる微細化およびパターン品質の向上が可能なマ
スクブランクを提供する。また、本発明は、このマスクブランクを用いることにより、パ
ターン形成用薄膜に精度よく微細なパターンを形成することが可能な転写用マスクの製造
方法を提供する。さらに、その転写用マスクを用いる半導体デバイスの製造方法を提供す
る。
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に関し、遮光膜等のパタ
ーン形成用薄膜に形成すべきパターンやハードマスク膜に形成すべきパターンのさらなる
微細化およびパターン品質の向上が可能なマスクブランクを提供する。特に、本発明は、
高バイアスエッチング条件に適した優れた性能を有するハードマスク膜を有し、パターン
形成用薄膜に形成すべきパターンのさらなる微細化およびパターン品質の向上が可能なマ
スクブランクを提供する。また、本発明は、このマスクブランクを用いることにより、パ
ターン形成用薄膜に精度よく微細なパターンを形成することが可能な転写用マスクの製造
方法を提供する。さらに、その転写用マスクを用いる半導体デバイスの製造方法を提供す
る。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明は上記の課題を解決する手段として、以下の構成を有する。
【0016】
（構成１）
基板上に、パターン形成用薄膜と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、
前記ハードマスク膜は、ケイ素と酸素を含有する材料からなり、
前記ハードマスク膜は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロースペク
トルが１０３ｅＶ以上の結合エネルギーで最大ピークを有し、
前記ハードマスク膜は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＮ１ｓのナロースペクト
ルの最大ピークが検出下限値以下であり、
前記ハードマスク膜は、ケイ素と酸素の含有比率（原子％）が、Ｓｉ：Ｏ＝１：２未満
である
ことを特徴とするマスクブランク。
基板上に、パターン形成用薄膜と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、
前記ハードマスク膜は、ケイ素と酸素を含有する材料からなり、
前記ハードマスク膜は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロースペク
トルが１０３ｅＶ以上の結合エネルギーで最大ピークを有し、
前記ハードマスク膜は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＮ１ｓのナロースペクト
ルの最大ピークが検出下限値以下であり、
前記ハードマスク膜は、ケイ素と酸素の含有比率（原子％）が、Ｓｉ：Ｏ＝１：２未満
である
ことを特徴とするマスクブランク。
【0017】
（構成２）
前記ハードマスク膜は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＯ１ｓのナロースペクト
ルが５３２ｅＶ以上の結合エネルギーで最大ピークを有することを特徴とする請求項１記
載のマスクブランク。
（構成３）
前記ハードマスク膜は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＯ１ｓのナロースペクト
ルが５３３ｅＶ未満の結合エネルギーで最大ピークを有することを特徴とする請求項１ま
たは２に記載のマスクブランク。
前記ハードマスク膜は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＯ１ｓのナロースペクト
ルが５３２ｅＶ以上の結合エネルギーで最大ピークを有することを特徴とする請求項１記
載のマスクブランク。
（構成３）
前記ハードマスク膜は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＯ１ｓのナロースペクト
ルが５３３ｅＶ未満の結合エネルギーで最大ピークを有することを特徴とする請求項１ま
たは２に記載のマスクブランク。
【0018】
（構成４）
前記ハードマスク膜の表面をＸ線光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロース
ペクトルで最大ピークとなる結合エネルギーと、前記ハードマスク膜の内部をＸ線光電子
分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロースペクトルで最大ピークとなる結合エネルギ
ーとの差が０．２ｅＶ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のマ
スクブランク。
（構成５）
前記ハードマスク膜の表面をＸ線光電子分光法で分析して得られるＯ１ｓのナロースペ
クトルで最大ピークとなる結合エネルギーと、前記ハードマスク膜の内部をＸ線光電子分
光法で分析して得られるＯ１ｓのナロースペクトルで最大ピークとなる結合エネルギーと
の差が０．１ｅＶ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のマスク
ブランク。
前記ハードマスク膜の表面をＸ線光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロース
ペクトルで最大ピークとなる結合エネルギーと、前記ハードマスク膜の内部をＸ線光電子
分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロースペクトルで最大ピークとなる結合エネルギ
ーとの差が０．２ｅＶ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のマ
スクブランク。
（構成５）
前記ハードマスク膜の表面をＸ線光電子分光法で分析して得られるＯ１ｓのナロースペ
クトルで最大ピークとなる結合エネルギーと、前記ハードマスク膜の内部をＸ線光電子分
光法で分析して得られるＯ１ｓのナロースペクトルで最大ピークとなる結合エネルギーと
の差が０．１ｅＶ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のマスク
ブランク。
【0019】
（構成６）
前記ハードマスク膜は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロースペク
トルが９７ｅＶ以上１００ｅＶ以下の結合エネルギーの範囲でピークを有さないことを特
徴とする請求項１から５のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成７）
前記ハードマスク膜は、酸素の含有量が６０原子％以上であることを特徴とする請求項
１から６のいずれかに記載のマスクブランク。
前記ハードマスク膜は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロースペク
トルが９７ｅＶ以上１００ｅＶ以下の結合エネルギーの範囲でピークを有さないことを特
徴とする請求項１から５のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成７）
前記ハードマスク膜は、酸素の含有量が６０原子％以上であることを特徴とする請求項
１から６のいずれかに記載のマスクブランク。
【0020】
（構成８）
前記ハードマスク膜は、ケイ素と酸素とからなる材料、または窒素を除く非金属元素お
よび半金属元素から選ばれる１以上の元素とケイ素と酸素とからなる材料で形成されてい
ることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成９）
前記パターン形成用薄膜は、クロム、タンタルおよびニッケルから選ばれる１以上の元
素を含有する材料からなることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のマスクブ
ランク。
前記ハードマスク膜は、ケイ素と酸素とからなる材料、または窒素を除く非金属元素お
よび半金属元素から選ばれる１以上の元素とケイ素と酸素とからなる材料で形成されてい
ることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成９）
前記パターン形成用薄膜は、クロム、タンタルおよびニッケルから選ばれる１以上の元
素を含有する材料からなることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のマスクブ
ランク。
【0021】
（構成１０）
前記パターン形成用薄膜は、遮光膜であることを特徴とする請求項１から９のいずれか
に記載のマスクブランク。
（構成１１）
前記基板と前記遮光膜の間に位相シフト膜を備えることを特徴とする請求項１０記載の
マスクブランク。
（構成１２）
前記パターン形成用薄膜は、吸収体膜であることを特徴とする請求項１から９のいずれ
かに記載のマスクブランク。
前記パターン形成用薄膜は、遮光膜であることを特徴とする請求項１から９のいずれか
に記載のマスクブランク。
（構成１１）
前記基板と前記遮光膜の間に位相シフト膜を備えることを特徴とする請求項１０記載の
マスクブランク。
（構成１２）
前記パターン形成用薄膜は、吸収体膜であることを特徴とする請求項１から９のいずれ
かに記載のマスクブランク。
【0022】
（構成１３）
請求項１から１２のいずれか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、
前記ハードマスク膜上に形成された転写パターンを有するレジスト膜をマスクとし、フ
ッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記ハードマスク膜に転写パターンを形成
する工程と、
前記転写パターンが形成されたハードマスク膜をマスクとし、塩素を含有するガスを用
いたドライエッチングにより、前記パターン形成用薄膜に転写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１から１２のいずれか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、
前記ハードマスク膜上に形成された転写パターンを有するレジスト膜をマスクとし、フ
ッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記ハードマスク膜に転写パターンを形成
する工程と、
前記転写パターンが形成されたハードマスク膜をマスクとし、塩素を含有するガスを用
いたドライエッチングにより、前記パターン形成用薄膜に転写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。
【0023】
（構成１４）
前記塩素を含有するガスを用いたドライエッチングは、塩素系ガスの比率を高めた酸素
含有塩素系ガスを用い、かつ高いバイアス電圧を掛けた状態下で行われるドライエッチン
グであることを特徴とする請求項１３記載の転写用マスクの製造方法。
（構成１５）
前記塩素を含有するガスを用いたドライエッチングは、酸素含有しない塩素系ガスを用
い、かつ高いバイアス電圧を掛けた状態下で行われるドライエッチングであることを特徴
とする請求項１３記載の転写用マスクの製造方法。
前記塩素を含有するガスを用いたドライエッチングは、塩素系ガスの比率を高めた酸素
含有塩素系ガスを用い、かつ高いバイアス電圧を掛けた状態下で行われるドライエッチン
グであることを特徴とする請求項１３記載の転写用マスクの製造方法。
（構成１５）
前記塩素を含有するガスを用いたドライエッチングは、酸素含有しない塩素系ガスを用
い、かつ高いバイアス電圧を掛けた状態下で行われるドライエッチングであることを特徴
とする請求項１３記載の転写用マスクの製造方法。
【0024】
（構成１６）
請求項１３から１５のいずれかに記載の転写用マスクの製造方法によって製造した転写
用マスクを用い、半導体デバイスを形成する基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転
写する工程を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
請求項１３から１５のいずれかに記載の転写用マスクの製造方法によって製造した転写
用マスクを用い、半導体デバイスを形成する基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転
写する工程を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の効果】
【0025】
以上の構成を有する本発明のマスクブランクによれば、基板上に、遮光膜等のパターン
形成用薄膜と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に関し、遮
光膜等のパターン形成用薄膜に形成すべきパターンやハードマスク膜に形成すべきパター
ンのさらなる微細化およびパターン品質の向上が可能なマスクブランクを提供できる。特
に、本発明は、高バイアスエッチング条件に適した優れた性能を有するハードマスク膜を
有し、パターン形成用薄膜に形成すべきパターンのさらなる微細化およびパターン品質の
向上が可能なマスクブランクを提供できる。また、本発明は、このマスクブランクを用い
ることにより、パターン形成用薄膜に精度よく微細なパターンを形成することが可能な転
写用マスクの製造方法を提供できる。さらに、その転写用マスクを用いる半導体デバイス
の製造方法を提供できる。
形成用薄膜と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に関し、遮
光膜等のパターン形成用薄膜に形成すべきパターンやハードマスク膜に形成すべきパター
ンのさらなる微細化およびパターン品質の向上が可能なマスクブランクを提供できる。特
に、本発明は、高バイアスエッチング条件に適した優れた性能を有するハードマスク膜を
有し、パターン形成用薄膜に形成すべきパターンのさらなる微細化およびパターン品質の
向上が可能なマスクブランクを提供できる。また、本発明は、このマスクブランクを用い
ることにより、パターン形成用薄膜に精度よく微細なパターンを形成することが可能な転
写用マスクの製造方法を提供できる。さらに、その転写用マスクを用いる半導体デバイス
の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】マスクブランクの実施形態の断面概略図である。
【図2】位相シフトマスクの製造工程を示す断面概略図である。
【図3】実施例１に係るマスクブランクに対し、ＸＰＳ分析（深さ方向化学結合状態分析）を行った結果（Ｓｉ２ｐナロースペクトル）を示す図である。
【図4】実施例１に係るマスクブランクに対し、ＸＰＳ分析（深さ方向化学結合状態分析）を行った結果（Ｎ１ｓナロースペクトル）を示す図である。
【図5】実施例１に係るマスクブランクに対し、ＸＰＳ分析（深さ方向化学結合状態分析）を行った結果（Ｏ１ｓナロースペクトル）を示す図である。
【図6】反射型マスクブランクの実施形態の断面概略図である。
【図7】反射型マスクの製造工程を示す断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、本発明の各実施の形態について説明するが、まず本発明に至った経緯について説
明する。
本発明者は、ハードマスク膜に形成されるパターンのさらなる微細化およびパターン品
質の向上について研究した。その結果、以下のことが判明した。
第１に、ケイ素と酸素を含有する材料からなるハードマスク膜は、ケイ素（Ｓｉ）と酸
素（Ｏ）の含有比率（原子％）が、Ｓｉ：Ｏ＝１：２未満である（酸素欠損しているＳｉ
Ｏ２膜である）＜条件１＞と、Ｓｉ：Ｏ＝１：２である（酸素欠損していないＳｉＯ２膜
である）場合に比べ、フッ素系ガスに対するエッチングレートが大きく、ハードマスク膜
が速くきれいにエッチング加工できることがわかった。
明する。
本発明者は、ハードマスク膜に形成されるパターンのさらなる微細化およびパターン品
質の向上について研究した。その結果、以下のことが判明した。
第１に、ケイ素と酸素を含有する材料からなるハードマスク膜は、ケイ素（Ｓｉ）と酸
素（Ｏ）の含有比率（原子％）が、Ｓｉ：Ｏ＝１：２未満である（酸素欠損しているＳｉ
Ｏ２膜である）＜条件１＞と、Ｓｉ：Ｏ＝１：２である（酸素欠損していないＳｉＯ２膜
である）場合に比べ、フッ素系ガスに対するエッチングレートが大きく、ハードマスク膜
が速くきれいにエッチング加工できることがわかった。
【0028】
第２に、ケイ素と酸素を含有する材料からなるハードマスク膜は、酸化度の低いＳｉ－
Ｏ結合の存在比率が高い場合、あるいは酸素と結合していないケイ素の結合（Ｓｉ－Ｓｉ
結合）の存在比率が高い場合、酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングの耐性が大き
く低下することが判明した。このドライエッチングの耐性が低下すると、微細パターンが
形成されたハードマスク膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングで
パターン形成用薄膜（遮光膜等）をパターニングする途上で、ハードマスク膜の微細パタ
ーンのエッジ形状が悪化していく現象や、微細パターンの側壁のサイドエッチングが進行
する現象が顕著になる。この場合、ハードマスク膜に微細なパターンを高精度に形成され
ていても、そのハードマスク膜のパターンをマスクとするドライエッチングをパターン形
成用薄膜に対して行っているときに、ハードマスク膜のパターン形状が悪化していく現象
が生じる。これに起因して、パターン形成用薄膜に微細なパターンを精度よく形成するこ
とができないという問題が生じてしまう。
Ｏ結合の存在比率が高い場合、あるいは酸素と結合していないケイ素の結合（Ｓｉ－Ｓｉ
結合）の存在比率が高い場合、酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングの耐性が大き
く低下することが判明した。このドライエッチングの耐性が低下すると、微細パターンが
形成されたハードマスク膜をマスクとし、酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングで
パターン形成用薄膜（遮光膜等）をパターニングする途上で、ハードマスク膜の微細パタ
ーンのエッジ形状が悪化していく現象や、微細パターンの側壁のサイドエッチングが進行
する現象が顕著になる。この場合、ハードマスク膜に微細なパターンを高精度に形成され
ていても、そのハードマスク膜のパターンをマスクとするドライエッチングをパターン形
成用薄膜に対して行っているときに、ハードマスク膜のパターン形状が悪化していく現象
が生じる。これに起因して、パターン形成用薄膜に微細なパターンを精度よく形成するこ
とができないという問題が生じてしまう。
【0029】
このハードマスク膜の酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングに対する耐性の低下
は、高バイアスエッチング条件の場合に顕著であった。一般に、薄膜をドライエッチング
する際には、化学反応によるエッチングと物理的作用によるエッチングの両方が行われる
。化学反応によるエッチングは、プラズマ状態のエッチングガスが薄膜の表面に接触し、
薄膜中のケイ素または金属元素と結合して低沸点の化合物（例えばＳｉＦ４、ＣｒＯ２Ｃ
ｌ２等）を生成して昇華するプロセスで行われる。化学反応によるエッチングでは、他の
元素（例えば、Ｏ、Ｎ等）と結合状態にあるケイ素または金属元素に対しその結合を断ち
切らせて低沸点の化合物を生成する。これに対し、物理的なエッチングは、バイアス電圧
によって加速されたエッチングガス中のイオン性のプラズマが薄膜の表面に衝突すること
（この現象を「イオン衝撃」ともいう。）で、薄膜表面のケイ素または金属元素を含む各
元素を物理的にはじき飛ばし（このとき元素間の結合が断ち切られる。）、そのケイ素ま
たは金属元素と低沸点の化合物を生成して昇華するプロセスで行われる。
は、高バイアスエッチング条件の場合に顕著であった。一般に、薄膜をドライエッチング
する際には、化学反応によるエッチングと物理的作用によるエッチングの両方が行われる
。化学反応によるエッチングは、プラズマ状態のエッチングガスが薄膜の表面に接触し、
薄膜中のケイ素または金属元素と結合して低沸点の化合物（例えばＳｉＦ４、ＣｒＯ２Ｃ
ｌ２等）を生成して昇華するプロセスで行われる。化学反応によるエッチングでは、他の
元素（例えば、Ｏ、Ｎ等）と結合状態にあるケイ素または金属元素に対しその結合を断ち
切らせて低沸点の化合物を生成する。これに対し、物理的なエッチングは、バイアス電圧
によって加速されたエッチングガス中のイオン性のプラズマが薄膜の表面に衝突すること
（この現象を「イオン衝撃」ともいう。）で、薄膜表面のケイ素または金属元素を含む各
元素を物理的にはじき飛ばし（このとき元素間の結合が断ち切られる。）、そのケイ素ま
たは金属元素と低沸点の化合物を生成して昇華するプロセスで行われる。
【0030】
高バイアスエッチングは、通常条件のドライエッチングに比べて物理的作用によるドラ
イエッチングを高めたものである。物理的作用によるエッチングは、膜厚方向へのエッチ
ングに対して大きく寄与するが、パターンの側壁方向へのエッチングにはあまり寄与しな
い。これに対し、化学反応によるエッチングは、膜厚方向へのエッチング及びパターンの
側壁方向へのエッチング（サイドエッチング）のいずれにも寄与するものである。
イエッチングを高めたものである。物理的作用によるエッチングは、膜厚方向へのエッチ
ングに対して大きく寄与するが、パターンの側壁方向へのエッチングにはあまり寄与しな
い。これに対し、化学反応によるエッチングは、膜厚方向へのエッチング及びパターンの
側壁方向へのエッチング（サイドエッチング）のいずれにも寄与するものである。
【0031】
上述の酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングに対するハードマスク膜の耐性が低
下する問題を解消するには、ハードマスク膜を酸化度の低いＳｉ－Ｏ結合の存在比率が低
い、あるいはＳｉ－Ｓｉ結合の存在比率が低い材料で形成する必要がある。さらになる研
究の結果、ハードマスク膜を構成する材料の結合の存在比率を測る指標としてＸ線光電子
分光法（ＸＰＳ：X-ray Photoelectron Spectroscopy）で分析して得られるＳｉ２ｐナロ
ースペクトルを用いればよいという考えに至った。具体的には、ハードマスク膜を、その
ハードマスク膜に対してＸ線光電子分光法で分析したときに得られるＳｉ２ｐナロースペ
クトルが１０３ｅＶ以上の結合エネルギーで最大ピークを有するように調整すればよい＜
条件２＞ということが分かった。このようなＳｉ２ｐナロースペクトルが得られるハード
マスク膜は、ケイ素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）の含有比率（原子％）が、Ｓｉ：Ｏ＝１：２未
満であっても、酸化度の低いＳｉ－Ｏ結合の存在比率が低い、あるいは酸素と結合してい
ないケイ素の結合（Ｓｉ－Ｓｉ結合）の存在比率が低いといえる。
下する問題を解消するには、ハードマスク膜を酸化度の低いＳｉ－Ｏ結合の存在比率が低
い、あるいはＳｉ－Ｓｉ結合の存在比率が低い材料で形成する必要がある。さらになる研
究の結果、ハードマスク膜を構成する材料の結合の存在比率を測る指標としてＸ線光電子
分光法（ＸＰＳ：X-ray Photoelectron Spectroscopy）で分析して得られるＳｉ２ｐナロ
ースペクトルを用いればよいという考えに至った。具体的には、ハードマスク膜を、その
ハードマスク膜に対してＸ線光電子分光法で分析したときに得られるＳｉ２ｐナロースペ
クトルが１０３ｅＶ以上の結合エネルギーで最大ピークを有するように調整すればよい＜
条件２＞ということが分かった。このようなＳｉ２ｐナロースペクトルが得られるハード
マスク膜は、ケイ素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）の含有比率（原子％）が、Ｓｉ：Ｏ＝１：２未
満であっても、酸化度の低いＳｉ－Ｏ結合の存在比率が低い、あるいは酸素と結合してい
ないケイ素の結合（Ｓｉ－Ｓｉ結合）の存在比率が低いといえる。
【0032】
ケイ素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）とは、様々な結合形態を取りうる。たとえば、１つのケイ
素（Ｓｉ）に１つの酸素が結合する形態、１つのケイ素（Ｓｉ）に２つの酸素が結合する
形態、１つのケイ素（Ｓｉ）に３つの酸素が結合する形態、１つのケイ素（Ｓｉ）に４つ
の酸素が結合する形態などが挙げられる。また、ケイ素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）と水素（Ｈ
）とは、様々な結合形態を取りうる。たとえば、１つのケイ素（Ｓｉ）に３つの酸素（Ｏ
）と１つの水素（Ｈ）が結合する形態、１つのケイ素（Ｓｉ）に１つの酸素（Ｏ）と１つ
の水素（Ｈ）が結合する形態、１つのケイ素（Ｓｉ）に２つの酸素（Ｏ）と１つの水素（
Ｈ）が結合する形態などが挙げられる。このため、ハードマスク膜の組成を特定すること
で、膜内部の各構成元素の結合形態を特定することは難しい。
素（Ｓｉ）に１つの酸素が結合する形態、１つのケイ素（Ｓｉ）に２つの酸素が結合する
形態、１つのケイ素（Ｓｉ）に３つの酸素が結合する形態、１つのケイ素（Ｓｉ）に４つ
の酸素が結合する形態などが挙げられる。また、ケイ素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）と水素（Ｈ
）とは、様々な結合形態を取りうる。たとえば、１つのケイ素（Ｓｉ）に３つの酸素（Ｏ
）と１つの水素（Ｈ）が結合する形態、１つのケイ素（Ｓｉ）に１つの酸素（Ｏ）と１つ
の水素（Ｈ）が結合する形態、１つのケイ素（Ｓｉ）に２つの酸素（Ｏ）と１つの水素（
Ｈ）が結合する形態などが挙げられる。このため、ハードマスク膜の組成を特定すること
で、膜内部の各構成元素の結合形態を特定することは難しい。
【0033】
一方、窒化ケイ素膜に対してＸ線光電子分光法で分析を行って得られるＳｉ２ｐナロー
スペクトルが最大ピークとなる結合エネルギーとなる位置は、酸化ケイ素膜に対してＸ線
光電子分光法で分析を行って得られるＳｉ２ｐナロースペクトルで最大ピークの結合エネ
ルギーとなる位置と比較的近い。このため、ケイ素と酸素を含有する材料からなるハード
マスク膜が窒素を含有していると、そのハードマスク膜が酸化度の低いＳｉ－Ｏ結合の存
在比率が高い、あるいはＳｉ－Ｓｉ結合の存在比率が高い場合であっても、Ｓｉ－Ｎ結合
の存在によって、Ｓｉ２ｐナロースペクトルの最大ピークが１０３ｅＶ以上の結合エネル
ギーの位置になることがある。これでは、Ｓｉ２ｐナロースペクトルの最大ピークの結合
エネルギーの位置を指標として使用できない。
スペクトルが最大ピークとなる結合エネルギーとなる位置は、酸化ケイ素膜に対してＸ線
光電子分光法で分析を行って得られるＳｉ２ｐナロースペクトルで最大ピークの結合エネ
ルギーとなる位置と比較的近い。このため、ケイ素と酸素を含有する材料からなるハード
マスク膜が窒素を含有していると、そのハードマスク膜が酸化度の低いＳｉ－Ｏ結合の存
在比率が高い、あるいはＳｉ－Ｓｉ結合の存在比率が高い場合であっても、Ｓｉ－Ｎ結合
の存在によって、Ｓｉ２ｐナロースペクトルの最大ピークが１０３ｅＶ以上の結合エネル
ギーの位置になることがある。これでは、Ｓｉ２ｐナロースペクトルの最大ピークの結合
エネルギーの位置を指標として使用できない。
【0034】
この問題を考慮した結果、ハードマスク膜に対してＸ線光電子分光法で分析を行って得
られるＮ１ｓナロースペクトルの最大ピークが検出下限値以下であれば＜条件３＞、ハー
ドマスク膜の窒素の有無によってＳｉ２ｐナロースペクトルの最大ピークとなる結合エネ
ルギーの位置には影響を与えることがないという結論にいたった。
られるＮ１ｓナロースペクトルの最大ピークが検出下限値以下であれば＜条件３＞、ハー
ドマスク膜の窒素の有無によってＳｉ２ｐナロースペクトルの最大ピークとなる結合エネ
ルギーの位置には影響を与えることがないという結論にいたった。
【0035】
以上の鋭意検討の結果、ケイ素と酸素を含有するハードマスク膜が上記の３つの条件、
すなわち、＜条件１＞ケイ素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）の含有比率（原子％）が、Ｓｉ：Ｏ＝
１：２未満であること、＜条件２＞Ｘ線光電子分光法で分析したときに得られるＳｉ２ｐ
ナロースペクトルが１０３ｅＶ以上の結合エネルギーで最大ピークを有すること、＜条件
３＞Ｎ１ｓナロースペクトルの最大ピークが検出下限値以下であること、を全て満たすも
のであれば、パターン形成用薄膜に形成すべきパターンやハードマスク膜に形成すべきパ
ターンのさらなる微細化およびパターン品質の向上が可能という結論に至った。
すなわち、＜条件１＞ケイ素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）の含有比率（原子％）が、Ｓｉ：Ｏ＝
１：２未満であること、＜条件２＞Ｘ線光電子分光法で分析したときに得られるＳｉ２ｐ
ナロースペクトルが１０３ｅＶ以上の結合エネルギーで最大ピークを有すること、＜条件
３＞Ｎ１ｓナロースペクトルの最大ピークが検出下限値以下であること、を全て満たすも
のであれば、パターン形成用薄膜に形成すべきパターンやハードマスク膜に形成すべきパ
ターンのさらなる微細化およびパターン品質の向上が可能という結論に至った。
【0036】
このようなハードマスク膜は、エッチング時間が短くてすむ分、レジストを薄くできる
。また、レジストを薄くできる分だけ、より微細なレジストパターンの倒れを防止でき、
より微細なレジストパターンの形成を実現できる。さらに、上記のように、ハードマスク
膜が速くエッチング加工できる。これにより、ハードマスク膜のパターンの側壁ラフネス
およびラインエッジラフネスが小さく、きれい（平滑）な側壁を有するハードマスク膜の
パターンを形成できる。その結果、ハードマスク膜のパターン品質を向上できる。
。また、レジストを薄くできる分だけ、より微細なレジストパターンの倒れを防止でき、
より微細なレジストパターンの形成を実現できる。さらに、上記のように、ハードマスク
膜が速くエッチング加工できる。これにより、ハードマスク膜のパターンの側壁ラフネス
およびラインエッジラフネスが小さく、きれい（平滑）な側壁を有するハードマスク膜の
パターンを形成できる。その結果、ハードマスク膜のパターン品質を向上できる。
【0037】
なお、ある膜のエッチングレートが増大すると、その膜をパターニングするときのエッ
チングタイムが短くなる。その膜をパターニングするときのエッチングタイムが短くなる
と、その膜の側壁がエッチングガスに晒される時間が短くなり、サイドエッチング量が減
少することにつながる。
また、ある膜のエッチングレートが速くなる場合、膜厚方向のエッチングタイムが短縮
され、ある膜の側壁がエッチングガスに晒される時間が短くなる。これにより、側壁ラフ
ネスが小さく、きれい（平滑）な側壁を有するパターンを形成できる。
チングタイムが短くなる。その膜をパターニングするときのエッチングタイムが短くなる
と、その膜の側壁がエッチングガスに晒される時間が短くなり、サイドエッチング量が減
少することにつながる。
また、ある膜のエッチングレートが速くなる場合、膜厚方向のエッチングタイムが短縮
され、ある膜の側壁がエッチングガスに晒される時間が短くなる。これにより、側壁ラフ
ネスが小さく、きれい（平滑）な側壁を有するパターンを形成できる。
【0038】
上記の効果および状態を得るためには、ケイ素と酸素を含有する材料からなるハードマ
スク膜は、酸素の含有量は、６６．５原子％以下であると好ましく、６６．０原子％以下
であるとより好ましく、６５．５原子％以下であるとさらに好ましい。酸素の含有量が多
すぎると、上記の効果および状態が得られにくい。
スク膜は、酸素の含有量は、６６．５原子％以下であると好ましく、６６．０原子％以下
であるとより好ましく、６５．５原子％以下であるとさらに好ましい。酸素の含有量が多
すぎると、上記の効果および状態が得られにくい。
【0039】
上記第１、第２および第３の三つの効果および状態を得るためには、ケイ素と酸素を含
有する材料からなるハードマスク膜の酸素の含有量は、６０原子％以上であると好ましく
、６２原子％以上であるとより好ましく、６４原子％以上であるとさらに好ましい。酸素
の含有量が少なすぎると、上記の効果および状態が得られにくい。
有する材料からなるハードマスク膜の酸素の含有量は、６０原子％以上であると好ましく
、６２原子％以上であるとより好ましく、６４原子％以上であるとさらに好ましい。酸素
の含有量が少なすぎると、上記の効果および状態が得られにくい。
【0040】
上記の効果および状態を得るためには、ケイ素と酸素を含有する材料からなるハードマ
スク膜のケイ素の含有量は、３０原子％以上であると好ましく、３１原子％以上であると
より好ましく、３２原子％以上であるとさらに好ましい。ケイ素の含有量が少なすぎると
、上記の効果および状態が得られにくい。
また、上記の効果および状態を得るためには、ケイ素と酸素を含有する材料からなるハ
ードマスク膜は、ケイ素の含有量は、４０原子％以下であると好ましく、３９原子％以下
であるとより好ましく、３８原子％以下であるとさらに好ましい。ケイ素の含有量が多す
ぎると、上記の効果および状態が得られにくい。
スク膜のケイ素の含有量は、３０原子％以上であると好ましく、３１原子％以上であると
より好ましく、３２原子％以上であるとさらに好ましい。ケイ素の含有量が少なすぎると
、上記の効果および状態が得られにくい。
また、上記の効果および状態を得るためには、ケイ素と酸素を含有する材料からなるハ
ードマスク膜は、ケイ素の含有量は、４０原子％以下であると好ましく、３９原子％以下
であるとより好ましく、３８原子％以下であるとさらに好ましい。ケイ素の含有量が多す
ぎると、上記の効果および状態が得られにくい。
【0041】
ケイ素と酸素を含有する材料からなるハードマスク膜は、ケイ素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）
の含有比率（原子％）が、Ｓｉ：Ｏ＝１：２未満である（酸素欠損しているＳｉＯ２膜で
ある）場合、酸素欠損部分は、例えば、高真空状態でもなお成膜室内に存在する元素、例
えば、Ｎ、Ｃ等の原子がわずかに入ると考えられる。
の含有比率（原子％）が、Ｓｉ：Ｏ＝１：２未満である（酸素欠損しているＳｉＯ２膜で
ある）場合、酸素欠損部分は、例えば、高真空状態でもなお成膜室内に存在する元素、例
えば、Ｎ、Ｃ等の原子がわずかに入ると考えられる。
【0042】
なお、薄膜の特性（エッチング速度やパターン品質（エッチング加工品質・加工精度、
側壁ラフネス、ラインエッジラフネス）などの特性を含む）は、その薄膜の組成だけで決
まるものではない。その薄膜の膜密度や結晶状態なども薄膜の特性を左右する要素である
。このため、スパッタリングで薄膜を成膜するときの諸条件を調整して、その薄膜が所定
の特性となるように成膜する。例えば、薄膜を成膜する際における成膜室内の圧力、スパ
ッタターゲットに印加する電力、ターゲットと被成膜基板との間の距離等の位置関係など
多岐に渡る諸条件を調整して、その薄膜が所定の特性となるように成膜する。また、これ
らの成膜条件は成膜装置に固有のものであり、その薄膜が所定の特性となるように適宜調
整されるものである。
薄膜を反応性スパッタリングで成膜する場合、貴ガスと反応性ガス（酸素ガス）の混合
ガスの比率を調整することが有効であるが、それだけに限られることではない。
側壁ラフネス、ラインエッジラフネス）などの特性を含む）は、その薄膜の組成だけで決
まるものではない。その薄膜の膜密度や結晶状態なども薄膜の特性を左右する要素である
。このため、スパッタリングで薄膜を成膜するときの諸条件を調整して、その薄膜が所定
の特性となるように成膜する。例えば、薄膜を成膜する際における成膜室内の圧力、スパ
ッタターゲットに印加する電力、ターゲットと被成膜基板との間の距離等の位置関係など
多岐に渡る諸条件を調整して、その薄膜が所定の特性となるように成膜する。また、これ
らの成膜条件は成膜装置に固有のものであり、その薄膜が所定の特性となるように適宜調
整されるものである。
薄膜を反応性スパッタリングで成膜する場合、貴ガスと反応性ガス（酸素ガス）の混合
ガスの比率を調整することが有効であるが、それだけに限られることではない。
【0043】
酸素欠損しているＳｉＯ２膜の形成方法としては、例えば、ＳｉＯ２ターゲットを用い
てスパッタ法で成膜する方法が挙げられる。
酸素欠損していないＳｉＯ２膜の形成方法としては、例えば、Ｓｉターゲットを用い、
Ｏ２ガスを用いてスパッタ法で成膜する方法が挙げられる。
てスパッタ法で成膜する方法が挙げられる。
酸素欠損していないＳｉＯ２膜の形成方法としては、例えば、Ｓｉターゲットを用い、
Ｏ２ガスを用いてスパッタ法で成膜する方法が挙げられる。
【0044】
上記の効果および状態を得るためには、少なくとも、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ：X-ra
y Photoelectron Spectroscopy）で分析して得られるＳｉ２ｐナロースペクトルが１０３
．５ｅＶ以下の間の結合エネルギーで最大ピークを有すること、が好ましい。このことは
、ハードマスク膜が、高酸化のＳｉ－Ｏ結合だけでなく、低酸化のＳｉ－Ｏ結合やＳｉ－
Ｓｉ結合も存在していることを意味している。
y Photoelectron Spectroscopy）で分析して得られるＳｉ２ｐナロースペクトルが１０３
．５ｅＶ以下の間の結合エネルギーで最大ピークを有すること、が好ましい。このことは
、ハードマスク膜が、高酸化のＳｉ－Ｏ結合だけでなく、低酸化のＳｉ－Ｏ結合やＳｉ－
Ｓｉ結合も存在していることを意味している。
【0045】
上記の条件に加え、ハードマスク膜をＸ線光電子分光法で分析して得られるＯ１ｓナロ
ースペクトルが５３２ｅＶ以上の間の結合エネルギーで最大ピークを有することが好まし
い。このことは、ハードマスク膜中に高酸化のＳｉ－Ｏ結合等の高酸化物が多く存在する
ことを意味している。上記の条件に加え、ハードマスク膜をＸ線光電子分光法で分析して
得られるＯ１ｓナロースペクトルが５３３ｅＶ未満の間の結合エネルギーで最大ピークを
有することが好ましい。このことは、ハードマスク膜に低酸化のＳｉ－Ｏ結合等の低酸化
物が存在していることを意味している。
ースペクトルが５３２ｅＶ以上の間の結合エネルギーで最大ピークを有することが好まし
い。このことは、ハードマスク膜中に高酸化のＳｉ－Ｏ結合等の高酸化物が多く存在する
ことを意味している。上記の条件に加え、ハードマスク膜をＸ線光電子分光法で分析して
得られるＯ１ｓナロースペクトルが５３３ｅＶ未満の間の結合エネルギーで最大ピークを
有することが好ましい。このことは、ハードマスク膜に低酸化のＳｉ－Ｏ結合等の低酸化
物が存在していることを意味している。
【0046】
ケイ素と酸素を含有する材料からなるハードマスク膜は、Ｘ線光電子分光法で分析して
得られるＳｉ２ｐナロースペクトルが９７ｅＶ以上１００ｅＶ以下の結合エネルギーの範
囲でピークを有さないこと（検出限界値以下である。）ことが好ましい。ハードマスク膜
のＳｉ２ｐナロースペクトルが９７ｅＶ以上１００ｅＶ以下の結合エネルギーの範囲でピ
ークを有する場合、ハードマスク膜にＳｉ－Ｓｉ結合が一定以上の比率で存在することに
なり、好ましくない。
得られるＳｉ２ｐナロースペクトルが９７ｅＶ以上１００ｅＶ以下の結合エネルギーの範
囲でピークを有さないこと（検出限界値以下である。）ことが好ましい。ハードマスク膜
のＳｉ２ｐナロースペクトルが９７ｅＶ以上１００ｅＶ以下の結合エネルギーの範囲でピ
ークを有する場合、ハードマスク膜にＳｉ－Ｓｉ結合が一定以上の比率で存在することに
なり、好ましくない。
【0047】
なお、ケイ素と酸素を含有する材料からなるハードマスク膜は、Ｓｉ－Ｓｉ結合を積極
的に有している（例えば、Ｓｉ－Ｓｉ結合の面積強度はＳｉ－Ｏ結合の面積強度の半分以
上から同程度あり、Ｓｉ－Ｏ結合とＳｉ－Ｓｉ結合の双方がかなりの割合で存在している
）場合、ハードマスク膜は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロースペ
クトルが１０３ｅＶ未満の結合エネルギーで最大ピークを有し、かつ、９７ｅＶ以上１０
０ｅＶ以下の間の結合エネルギーでＳｉ－Ｓｉ結合の最大ピークを有している。
的に有している（例えば、Ｓｉ－Ｓｉ結合の面積強度はＳｉ－Ｏ結合の面積強度の半分以
上から同程度あり、Ｓｉ－Ｏ結合とＳｉ－Ｓｉ結合の双方がかなりの割合で存在している
）場合、ハードマスク膜は、Ｘ線光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロースペ
クトルが１０３ｅＶ未満の結合エネルギーで最大ピークを有し、かつ、９７ｅＶ以上１０
０ｅＶ以下の間の結合エネルギーでＳｉ－Ｓｉ結合の最大ピークを有している。
【0048】
ケイ素と酸素を含有する材料からなるハードマスク膜は、ハードマスク膜の表面をＸ線
光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロースペクトルで最大ピークとなる結合エ
ネルギーと、前記ハードマスク膜の内部をＸ線光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐ
のナロースペクトルで最大ピークとなる結合エネルギーとの差が０．２ｅＶ以下であるこ
とが好ましい。また、ケイ素と酸素を含有する材料からなるハードマスク膜は、ハードマ
スク膜の表面をＸ線光電子分光法で分析して得られるＯ１ｓのナロースペクトルで最大ピ
ークとなる結合エネルギーと、前記ハードマスク膜の内部をＸ線光電子分光法で分析して
得られるＯ１ｓのナロースペクトルで最大ピークとなる結合エネルギーとの差が０．１ｅ
Ｖ以下であることが好ましい。ハードマスク膜のＳｉ２ｐのナロースペクトルおよびＯ１
ｓのナロースペクトルのいずれにおいても、膜の厚さ方向（深さ方向）で結合エネルギー
がより小さい（好ましくは実質同じ）であることが、ハードマスク膜のエッチング加工時
に高い制御性を得るためには、好ましい。
光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐのナロースペクトルで最大ピークとなる結合エ
ネルギーと、前記ハードマスク膜の内部をＸ線光電子分光法で分析して得られるＳｉ２ｐ
のナロースペクトルで最大ピークとなる結合エネルギーとの差が０．２ｅＶ以下であるこ
とが好ましい。また、ケイ素と酸素を含有する材料からなるハードマスク膜は、ハードマ
スク膜の表面をＸ線光電子分光法で分析して得られるＯ１ｓのナロースペクトルで最大ピ
ークとなる結合エネルギーと、前記ハードマスク膜の内部をＸ線光電子分光法で分析して
得られるＯ１ｓのナロースペクトルで最大ピークとなる結合エネルギーとの差が０．１ｅ
Ｖ以下であることが好ましい。ハードマスク膜のＳｉ２ｐのナロースペクトルおよびＯ１
ｓのナロースペクトルのいずれにおいても、膜の厚さ方向（深さ方向）で結合エネルギー
がより小さい（好ましくは実質同じ）であることが、ハードマスク膜のエッチング加工時
に高い制御性を得るためには、好ましい。
【0049】
以下、図面に基づいて、上述した本発明の詳細な構成を説明する。なお、各図において
同様の構成要素には同一の符号を付して説明を行う。
同様の構成要素には同一の符号を付して説明を行う。
【0050】
＜第１の実施形態＞
［マスクブランクとその製造］
〈マスクブランク〉
図１に、マスクブランクの第１の実施形態の概略構成を示す。図１に示すマスクブラン
ク１００は、透光性基板１における一方の主表面上に、位相シフト膜２、遮光膜３（パタ
ーン形成用薄膜）、及び、ハードマスク膜４がこの順に積層された構成である。また、マ
スクブランク１００は、ハードマスク膜４上に、必要に応じてレジスト膜を積層させた構
成であってもよい。以下、マスクブランク１００の主要構成部の詳細を説明する。
［マスクブランクとその製造］
〈マスクブランク〉
図１に、マスクブランクの第１の実施形態の概略構成を示す。図１に示すマスクブラン
ク１００は、透光性基板１における一方の主表面上に、位相シフト膜２、遮光膜３（パタ
ーン形成用薄膜）、及び、ハードマスク膜４がこの順に積層された構成である。また、マ
スクブランク１００は、ハードマスク膜４上に、必要に応じてレジスト膜を積層させた構
成であってもよい。以下、マスクブランク１００の主要構成部の詳細を説明する。
【0051】
［透光性基板］
透光性基板１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。このような材料としては、合成石英ガラス、アルミノシリケート
ガラス、ソーダライムガラス、低熱膨張ガラス（ＳｉＯ２－ＴｉＯ２ガラス等）、その他
各種のガラス基板を用いることができる。特に、合成石英ガラスを用いた基板は、ＡｒＦ
エキシマレーザー光（波長：約１９３ｎｍ）に対する透過性が高いので、マスクブランク
１００の透光性基板１として好適に用いることができる。
透光性基板１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。このような材料としては、合成石英ガラス、アルミノシリケート
ガラス、ソーダライムガラス、低熱膨張ガラス（ＳｉＯ２－ＴｉＯ２ガラス等）、その他
各種のガラス基板を用いることができる。特に、合成石英ガラスを用いた基板は、ＡｒＦ
エキシマレーザー光（波長：約１９３ｎｍ）に対する透過性が高いので、マスクブランク
１００の透光性基板１として好適に用いることができる。
【0052】
尚、ここで言うリソグラフィーにおける露光工程とは、このマスクブランク１００を用
いて作製された位相シフトマスクを用いて行なわれる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エキシマレーザー光（波長：１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレー
ザー光（波長：２４８ｎｍ）、ｉ線光（波長：３６５ｎｍ）のいずれも適用可能であるが
、露光工程における位相シフトパターンの微細化の観点からは、ＡｒＦエキシマレーザー
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
ー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。
いて作製された位相シフトマスクを用いて行なわれる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エキシマレーザー光（波長：１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレー
ザー光（波長：２４８ｎｍ）、ｉ線光（波長：３６５ｎｍ）のいずれも適用可能であるが
、露光工程における位相シフトパターンの微細化の観点からは、ＡｒＦエキシマレーザー
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
ー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。
【0053】
［位相シフト膜］
位相シフト膜２は、露光転写工程で用いられる露光光に対して所定の透過率を有し、か
つ位相シフト膜２を透過した露光光と、位相シフト膜２の厚さと同じ距離だけ大気中を透
過した露光光とが、所定の位相差となるような光学特性を有する。
位相シフト膜２は、露光転写工程で用いられる露光光に対して所定の透過率を有し、か
つ位相シフト膜２を透過した露光光と、位相シフト膜２の厚さと同じ距離だけ大気中を透
過した露光光とが、所定の位相差となるような光学特性を有する。
【0054】
このような位相シフト膜２は、ここではケイ素（Ｓｉ）を含有する材料で形成されてい
ることとする。また位相シフト膜２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。このような位相シフト膜２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、後述の遮光膜３を構成するＣｒＯＣＮ膜
等に対して、十分なエッチング選択性を有する材料を用いる。
ることとする。また位相シフト膜２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。このような位相シフト膜２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、後述の遮光膜３を構成するＣｒＯＣＮ膜
等に対して、十分なエッチング選択性を有する材料を用いる。
【0055】
また位相シフト膜２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。
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い。非金属
元素は、窒素に加え、いずれの非金属元素であってもよく、例えば酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ
）、フッ素（Ｆ）及び水素（Ｈ）から選ばれる一以上の元素を含有させると好ましい。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（Ｓ
ｎ）、ホウ素（Ｂ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）が例示される。
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。
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い。非金属
元素は、窒素に加え、いずれの非金属元素であってもよく、例えば酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ
）、フッ素（Ｆ）及び水素（Ｈ）から選ばれる一以上の元素を含有させると好ましい。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（Ｓ
ｎ）、ホウ素（Ｂ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）が例示される。
【0056】
このような位相シフト膜２は、例えばＭｏＳｉＮで構成され、露光光（例えばＡｒＦエ
キシマレーザー光）に対する所定の位相差（例えば、１４０［ｄｅｇ］～１９０［ｄｅｇ
］、好ましくは１５０［ｄｅｇ］～１８０［ｄｅｇ］）と所定の透過率（例えば、１％～
３０％）を満たすように、位相シフト膜２の屈折率ｎ、消衰係数ｋ及び膜厚がそれぞれ選
定され、その屈折率ｎ及び消衰係数ｋとなるように膜材料の組成や膜の成膜条件が調整さ
れている。
キシマレーザー光）に対する所定の位相差（例えば、１４０［ｄｅｇ］～１９０［ｄｅｇ
］、好ましくは１５０［ｄｅｇ］～１８０［ｄｅｇ］）と所定の透過率（例えば、１％～
３０％）を満たすように、位相シフト膜２の屈折率ｎ、消衰係数ｋ及び膜厚がそれぞれ選
定され、その屈折率ｎ及び消衰係数ｋとなるように膜材料の組成や膜の成膜条件が調整さ
れている。
【0057】
［遮光膜］
遮光膜３は、クロムおよびタンタルから選ばれる少なくとも１以上の元素を含有する材
料からなることが好ましい。遮光膜３の膜構造は、単層構造および２層以上の積層構造の
いずれでもよい。積層構造の場合は、露光光あるいは欠陥検査を行うときの検査光に対し
て反射率低減を行う反射低減効果をもたせることができる。また、単層構造の遮光膜およ
び２層以上の積層構造の遮光膜の各層は、膜または層の厚さ方向でほぼ同じ組成である構
成であっても、層の厚さ方向で組成傾斜した構成であってもよい。クロムおよびタンタル
から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有する膜は、塩素系ガスと酸素ガスの混合ガス
（酸素含有塩素系ガス）、実質的に酸素ガスを含まない塩素系ガスを用いるドライエッチ
ングでパターイングができる膜である。
遮光膜３は、クロムおよびタンタルから選ばれる少なくとも１以上の元素を含有する材
料からなることが好ましい。遮光膜３の膜構造は、単層構造および２層以上の積層構造の
いずれでもよい。積層構造の場合は、露光光あるいは欠陥検査を行うときの検査光に対し
て反射率低減を行う反射低減効果をもたせることができる。また、単層構造の遮光膜およ
び２層以上の積層構造の遮光膜の各層は、膜または層の厚さ方向でほぼ同じ組成である構
成であっても、層の厚さ方向で組成傾斜した構成であってもよい。クロムおよびタンタル
から選ばれる少なくとも１以上の元素を含有する膜は、塩素系ガスと酸素ガスの混合ガス
（酸素含有塩素系ガス）、実質的に酸素ガスを含まない塩素系ガスを用いるドライエッチ
ングでパターイングができる膜である。
【0058】
遮光膜３は、クロムを含有する材料で形成することが好ましい。遮光膜３を形成するク
ロムを含有する材料としては、クロム金属の他、クロム（Ｃｒ）に酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ
）、炭素（Ｃ）、ホウ素（Ｂ）およびフッ素（Ｆ）から選ばれる１つ以上の元素を含有す
る材料が挙げられる。一般に、クロム系材料は、酸素含有塩素系ガスでエッチングされる
が、クロム金属はこのエッチングガスに対するエッチングレートがあまり高くない。酸素
含有塩素系ガスのエッチングガスに対するエッチングレートを高める点を考慮すると、遮
光膜３を形成する材料としては、クロムに酸素、窒素、炭素、ホウ素およびフッ素から選
ばれる１つ以上の元素を含有する材料が好ましい。また、遮光膜３を形成するクロムを含
有する材料にモリブデン（Ｍｏ）、インジウム（Ｉｎ）およびスズ（Ｓｎ）のうち１つ以
上の元素を含有させてもよい。モリブデン、インジウムおよびスズのうち１つ以上の元素
を含有させることで、酸素含有塩素系ガスに対するエッチングレートをより速くすること
ができる。なお、クロムを含有する材料で遮光膜３を形成した場合は、ケイ素の含有量は
、５原子％以下であることが好ましく、３原子％以下であるとより好ましく、実質的に含
有していないとさらに好ましい。ケイ素を含有すると酸素含有塩素系ガスに対するエッチ
ングレートが低下し、遮光膜３のドライエッチング上好ましくないからである。
ロムを含有する材料としては、クロム金属の他、クロム（Ｃｒ）に酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ
）、炭素（Ｃ）、ホウ素（Ｂ）およびフッ素（Ｆ）から選ばれる１つ以上の元素を含有す
る材料が挙げられる。一般に、クロム系材料は、酸素含有塩素系ガスでエッチングされる
が、クロム金属はこのエッチングガスに対するエッチングレートがあまり高くない。酸素
含有塩素系ガスのエッチングガスに対するエッチングレートを高める点を考慮すると、遮
光膜３を形成する材料としては、クロムに酸素、窒素、炭素、ホウ素およびフッ素から選
ばれる１つ以上の元素を含有する材料が好ましい。また、遮光膜３を形成するクロムを含
有する材料にモリブデン（Ｍｏ）、インジウム（Ｉｎ）およびスズ（Ｓｎ）のうち１つ以
上の元素を含有させてもよい。モリブデン、インジウムおよびスズのうち１つ以上の元素
を含有させることで、酸素含有塩素系ガスに対するエッチングレートをより速くすること
ができる。なお、クロムを含有する材料で遮光膜３を形成した場合は、ケイ素の含有量は
、５原子％以下であることが好ましく、３原子％以下であるとより好ましく、実質的に含
有していないとさらに好ましい。ケイ素を含有すると酸素含有塩素系ガスに対するエッチ
ングレートが低下し、遮光膜３のドライエッチング上好ましくないからである。
【0059】
また、遮光膜３がタンタルを含有する材料の場合は、タンタル金属の他、タンタルに窒
素、酸素、ホウ素および炭素から選ばれる１つ以上の元素を含有させた材料などが挙げら
れる。例えば、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＯ、ＴａＯＮ、ＴａＢＮ、ＴａＢＯ、ＴａＢＯＮ、Ｔ
ａＣＮ、ＴａＣＯ、ＴａＣＯＮ、ＴａＢＣＮ、ＴａＢＯＣＮ等が挙げられる。また、遮光
膜３の遮光層としてＴａやＴａＮを用いる場合は、ＴａやＴａＮは露光光に対して反射率
が高いため、その遮光層の上にＴａＯなどからなる反射防止層を設けた積層構造とするこ
とが望ましい。なお、タンタルを含有する材料で遮光膜３を形成した場合は、タンタル含
有材料へのケイ素の含有量は、５原子％以下であることが好ましく、３原子％以下である
とより好ましく、実質的に含有していないとさらに好ましい。なお、遮光膜３を上記のタ
ンタルを含有する材料で形成し、その遮光膜３がハードマスク膜４をマスクとするドライ
エッチングでパターニングされる場合、エッチングガスには、酸素を含まない塩素系ガス
が用いられる。
素、酸素、ホウ素および炭素から選ばれる１つ以上の元素を含有させた材料などが挙げら
れる。例えば、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＯ、ＴａＯＮ、ＴａＢＮ、ＴａＢＯ、ＴａＢＯＮ、Ｔ
ａＣＮ、ＴａＣＯ、ＴａＣＯＮ、ＴａＢＣＮ、ＴａＢＯＣＮ等が挙げられる。また、遮光
膜３の遮光層としてＴａやＴａＮを用いる場合は、ＴａやＴａＮは露光光に対して反射率
が高いため、その遮光層の上にＴａＯなどからなる反射防止層を設けた積層構造とするこ
とが望ましい。なお、タンタルを含有する材料で遮光膜３を形成した場合は、タンタル含
有材料へのケイ素の含有量は、５原子％以下であることが好ましく、３原子％以下である
とより好ましく、実質的に含有していないとさらに好ましい。なお、遮光膜３を上記のタ
ンタルを含有する材料で形成し、その遮光膜３がハードマスク膜４をマスクとするドライ
エッチングでパターニングされる場合、エッチングガスには、酸素を含まない塩素系ガス
が用いられる。
【0060】
遮光膜３は、アモルファス構造あるいは微結晶構造であることが、表面粗さ、および形
成された遮光パターンのラインエッジラフネス（ＬＥＲ：Line Edge Roughness）を低減
する上で好ましい。
成された遮光パターンのラインエッジラフネス（ＬＥＲ：Line Edge Roughness）を低減
する上で好ましい。
【0061】
遮光膜３は、スパッタリングにより形成することが好ましく、ＤＣスパッタリング、Ｒ
Ｆスパッタリングおよびイオンビームスパッタリングなどのいずれのスパッタリング法も
適用可能である。またマグネトロンスパッタリング方式であっても、デュアル（Dual）マ
グネトロン方式であっても、コンベンショナル方式であってもよい。スパッタリングで遮
光膜３を形成することにより、遮光膜３をアモルファスあるいは微結晶構造の膜にするこ
とができる。なお、成膜装置はインライン型でも枚葉型でも構わない。
Ｆスパッタリングおよびイオンビームスパッタリングなどのいずれのスパッタリング法も
適用可能である。またマグネトロンスパッタリング方式であっても、デュアル（Dual）マ
グネトロン方式であっても、コンベンショナル方式であってもよい。スパッタリングで遮
光膜３を形成することにより、遮光膜３をアモルファスあるいは微結晶構造の膜にするこ
とができる。なお、成膜装置はインライン型でも枚葉型でも構わない。
【0062】
遮光膜３は、位相シフト膜２との積層構造で、露光光に対して２．０よりも大きい光学
濃度（ＯＤ）を確保することが求められる。光学濃度は２．８以上であると好ましく、３
．０以上であるとより好ましい。
濃度（ＯＤ）を確保することが求められる。光学濃度は２．８以上であると好ましく、３
．０以上であるとより好ましい。
【0063】
［ハードマスク膜］
ハードマスク膜４は、ケイ素と酸素とからなる材料、または窒素を除く非金属元素およ
び半金属元素から選ばれる１以上の元素とケイ素と酸素とからなる材料で形成されている
。この場合のハードマスク膜４には、いずれの半金属元素を含有してもよい。この半金属
元素の中でも、ホウ素、ゲルマニウム、アンチモンおよびテルルから選ばれる１以上の元
素を含有させると、ハードマスク膜４をスパッタリング法で成膜するときにターゲットと
して用いるケイ素の導電性を高めることが期待できるため、好ましい。非金属元素として
は、炭素（Ｃ）、フッ素（Ｆ）および水素（Ｈ）を挙げることができる。
ハードマスク膜４は、ケイ素と酸素とからなる材料、または窒素を除く非金属元素およ
び半金属元素から選ばれる１以上の元素とケイ素と酸素とからなる材料で形成されている
。この場合のハードマスク膜４には、いずれの半金属元素を含有してもよい。この半金属
元素の中でも、ホウ素、ゲルマニウム、アンチモンおよびテルルから選ばれる１以上の元
素を含有させると、ハードマスク膜４をスパッタリング法で成膜するときにターゲットと
して用いるケイ素の導電性を高めることが期待できるため、好ましい。非金属元素として
は、炭素（Ｃ）、フッ素（Ｆ）および水素（Ｈ）を挙げることができる。
【0064】
ハードマスク膜４は、遮光膜３の表面に接して設けられている。ハードマスク膜４は、
遮光膜３をエッチングする際に用いられるエッチングガスに対してエッチング選択性を有
する材料で形成された膜である。このハードマスク膜４は、遮光膜３にパターンを形成す
るためのドライエッチングが終わるまでの間、エッチングマスクとして機能することがで
きるだけの膜の厚さがあれば十分であり、基本的に光学特性の制限を受けない。このため
、ハードマスク膜４の厚さは遮光膜３の厚さに比べて大幅に薄くすることができる。
遮光膜３をエッチングする際に用いられるエッチングガスに対してエッチング選択性を有
する材料で形成された膜である。このハードマスク膜４は、遮光膜３にパターンを形成す
るためのドライエッチングが終わるまでの間、エッチングマスクとして機能することがで
きるだけの膜の厚さがあれば十分であり、基本的に光学特性の制限を受けない。このため
、ハードマスク膜４の厚さは遮光膜３の厚さに比べて大幅に薄くすることができる。
【0065】
ハードマスク膜４の厚さは、２０ｎｍ以下であることが求められ、１５ｎｍ以下である
と好ましく、１０ｎｍ以下であるとより好ましい。ハードマスク膜４の厚さが厚すぎると
、ハードマスク膜４に遮光パターンを形成するドライエッチングにおいてエッチングマス
クとなるレジスト膜の厚さが必要になってしまうためである。ハードマスク膜４の厚さは
、２ｎｍ以上であることが求められ、３ｎｍ以上であると好ましい。ハードマスク膜４の
厚さが薄すぎると、酸素含有塩素系ガスによる高バイアスエッチングの条件によっては、
遮光膜３に遮光パターンを形成するドライエッチングが終わる前に、ハードマスク膜４の
パターンが消失する恐れがあるためである。
と好ましく、１０ｎｍ以下であるとより好ましい。ハードマスク膜４の厚さが厚すぎると
、ハードマスク膜４に遮光パターンを形成するドライエッチングにおいてエッチングマス
クとなるレジスト膜の厚さが必要になってしまうためである。ハードマスク膜４の厚さは
、２ｎｍ以上であることが求められ、３ｎｍ以上であると好ましい。ハードマスク膜４の
厚さが薄すぎると、酸素含有塩素系ガスによる高バイアスエッチングの条件によっては、
遮光膜３に遮光パターンを形成するドライエッチングが終わる前に、ハードマスク膜４の
パターンが消失する恐れがあるためである。
【0066】
そして、このハードマスク膜４にパターンを形成するフッ素系ガスによるドライエッチ
ングにおいてエッチングマスクとして用いる有機系材料のレジスト膜は、ハードマスク膜
４のドライエッチングが終わるまでの間、エッチングマスクとして機能するだけの膜の厚
さがあれば十分である。このため、ハードマスク膜４を設けていない構成よりも、ハード
マスク膜４を設けたことによって大幅にレジスト膜の厚さを薄くすることができる。
ングにおいてエッチングマスクとして用いる有機系材料のレジスト膜は、ハードマスク膜
４のドライエッチングが終わるまでの間、エッチングマスクとして機能するだけの膜の厚
さがあれば十分である。このため、ハードマスク膜４を設けていない構成よりも、ハード
マスク膜４を設けたことによって大幅にレジスト膜の厚さを薄くすることができる。
【0067】
ハードマスク膜４は、ケイ素と酸素を含有する材料で形成される場合、有機系材料のレ
ジスト膜との密着性が低い傾向があるため、ハードマスク膜４の表面をＨＭＤＳ（Hexame
thyldisilazane）処理（または同等の処理を単独もしくはＨＭＤＳ処理と併用で）を施し
、表面の密着性を向上させることが好ましい。
ジスト膜との密着性が低い傾向があるため、ハードマスク膜４の表面をＨＭＤＳ（Hexame
thyldisilazane）処理（または同等の処理を単独もしくはＨＭＤＳ処理と併用で）を施し
、表面の密着性を向上させることが好ましい。
【0068】
ハードマスク膜４は、アモルファス構造あるいは微結晶構造であることが、表面粗さ、
および形成された遮光パターンのラインエッジラフネス（ＬＥＲ：Line Edge Roughness
）を低減する上で好ましい。
および形成された遮光パターンのラインエッジラフネス（ＬＥＲ：Line Edge Roughness
）を低減する上で好ましい。
【0069】
ハードマスク膜４は、スパッタリングにより形成することが好ましく、ＤＣスパッタリ
ング、ＲＦスパッタリングおよびイオンビームスパッタリングなどのいずれのスパッタリ
ング法も適用可能である。またマグネトロンスパッタリング方式であっても、デュアル（
Dual）マグネトロン方式であっても、コンベンショナル方式であってもよい。スパッタリ
ングでハードマスク膜４を形成することにより、ハードマスク膜４をアモルファスあるい
は微結晶構造の膜にすることができる。なお、成膜装置はインライン型でも枚葉型でも構
わない。
ターゲットの材料は、ケイ素が主成分であればよく、ケイ素単体からなるターゲットや
、ケイ素と酸素を含むターゲット、ＳｉＯ２ターゲット等を用いることができる。
ング、ＲＦスパッタリングおよびイオンビームスパッタリングなどのいずれのスパッタリ
ング法も適用可能である。またマグネトロンスパッタリング方式であっても、デュアル（
Dual）マグネトロン方式であっても、コンベンショナル方式であってもよい。スパッタリ
ングでハードマスク膜４を形成することにより、ハードマスク膜４をアモルファスあるい
は微結晶構造の膜にすることができる。なお、成膜装置はインライン型でも枚葉型でも構
わない。
ターゲットの材料は、ケイ素が主成分であればよく、ケイ素単体からなるターゲットや
、ケイ素と酸素を含むターゲット、ＳｉＯ２ターゲット等を用いることができる。
【0070】
［レジスト膜］
マスクブランク１００において、ハードマスク膜４の表面に接して、有機系材料のレジ
スト膜が１００ｎｍ以下の膜厚で形成されていることが好ましい。ＤＲＡＭ ｈｐ３２ｎ
ｍ世代に対応する微細パターンの場合、遮光膜３に形成すべき遮光パターンに、線幅が４
０ｎｍのＳＲＡＦ（Sub-Resolution Assist Feature）が設けられることがある。しかし
、この場合でも上述のようにハードマスク膜４を設けたことによってレジスト膜の膜厚を
抑えることができ、これによってこのレジスト膜で構成されたレジストパターンの断面ア
スペクト比を１：２．５と低くすることができる。したがって、レジスト膜の現像時、リ
ンス時等にレジストパターンが倒壊や脱離することを抑制することができる。なお、レジ
スト膜は、膜厚が８０ｎｍ以下であることがより好ましい。レジスト膜は、電子線描画露
光用のレジストであると好ましく、さらにそのレジストが化学増幅型であるとより好まし
い。
マスクブランク１００において、ハードマスク膜４の表面に接して、有機系材料のレジ
スト膜が１００ｎｍ以下の膜厚で形成されていることが好ましい。ＤＲＡＭ ｈｐ３２ｎ
ｍ世代に対応する微細パターンの場合、遮光膜３に形成すべき遮光パターンに、線幅が４
０ｎｍのＳＲＡＦ（Sub-Resolution Assist Feature）が設けられることがある。しかし
、この場合でも上述のようにハードマスク膜４を設けたことによってレジスト膜の膜厚を
抑えることができ、これによってこのレジスト膜で構成されたレジストパターンの断面ア
スペクト比を１：２．５と低くすることができる。したがって、レジスト膜の現像時、リ
ンス時等にレジストパターンが倒壊や脱離することを抑制することができる。なお、レジ
スト膜は、膜厚が８０ｎｍ以下であることがより好ましい。レジスト膜は、電子線描画露
光用のレジストであると好ましく、さらにそのレジストが化学増幅型であるとより好まし
い。
【0071】
［マスクブランクの製造手順］
以上の構成のマスクブランク１００は、次のような手順で製造する。先ず、透光性基板
１を用意する。この透光性基板１は、端面及び主表面が所定の表面粗さ（例えば、一辺が
１μｍの四角形の内側領域内において自乗平均平方根粗さＲｑが０．２ｎｍ以下）に研磨
され、その後、所定の洗浄処理及び乾燥処理を施されたものである。
以上の構成のマスクブランク１００は、次のような手順で製造する。先ず、透光性基板
１を用意する。この透光性基板１は、端面及び主表面が所定の表面粗さ（例えば、一辺が
１μｍの四角形の内側領域内において自乗平均平方根粗さＲｑが０．２ｎｍ以下）に研磨
され、その後、所定の洗浄処理及び乾燥処理を施されたものである。
【0072】
次に、この透光性基板１上に、スパッタリング法によって位相シフト膜２を成膜する。
位相シフト膜２を成膜した後には、所定の加熱温度でのアニール処理を行う。次に、位相
シフト膜２上に、スパッタリング法によって上記の遮光膜３を成膜する。そして、遮光膜
３上にスパッタリング法によって、上記のハードマスク膜４を成膜する。スパッタリング
法による各層の成膜においては、各層を構成する材料を所定の組成比で含有するスパッタ
リングターゲット及びスパッタリングガスを用いる。さらに必要に応じて希ガスと反応性
ガスとの混合ガスをスパッタリングガスとして用いた成膜を行う。この後、このマスクブ
ランク１００がレジスト膜を有するものである場合には、必要に応じてハードマスク膜４
の表面に対してＨＭＤＳ（Hexamethyldisilazane）処理を施す。そして、ＨＭＤＳ処理が
されたハードマスク膜４の表面上に、スピンコート法等の塗布法によってレジスト膜を形
成し、マスクブランク１００を完成させる。
位相シフト膜２を成膜した後には、所定の加熱温度でのアニール処理を行う。次に、位相
シフト膜２上に、スパッタリング法によって上記の遮光膜３を成膜する。そして、遮光膜
３上にスパッタリング法によって、上記のハードマスク膜４を成膜する。スパッタリング
法による各層の成膜においては、各層を構成する材料を所定の組成比で含有するスパッタ
リングターゲット及びスパッタリングガスを用いる。さらに必要に応じて希ガスと反応性
ガスとの混合ガスをスパッタリングガスとして用いた成膜を行う。この後、このマスクブ
ランク１００がレジスト膜を有するものである場合には、必要に応じてハードマスク膜４
の表面に対してＨＭＤＳ（Hexamethyldisilazane）処理を施す。そして、ＨＭＤＳ処理が
されたハードマスク膜４の表面上に、スピンコート法等の塗布法によってレジスト膜を形
成し、マスクブランク１００を完成させる。
【0073】
【0074】
先ず、マスクブランク１００のハードマスク膜４上にレジスト膜をスピン塗布法によっ
て形成する。次に、そのレジスト膜に対して、位相シフト膜２に形成すべき第１のパター
ン（位相シフトパターン）を電子線で露光描画する。その後、レジスト膜に対してＰＥＢ
処理、現像処理、ポストベーク処理等の所定の処理を行い、レジスト膜に第１のパターン
（レジストパターン５ａ）を形成する（図２（ａ）参照）。
て形成する。次に、そのレジスト膜に対して、位相シフト膜２に形成すべき第１のパター
ン（位相シフトパターン）を電子線で露光描画する。その後、レジスト膜に対してＰＥＢ
処理、現像処理、ポストベーク処理等の所定の処理を行い、レジスト膜に第１のパターン
（レジストパターン５ａ）を形成する（図２（ａ）参照）。
【0075】
次に、レジストパターン５ａをマスクとして、フッ素系ガスを用いてハードマスク膜４
のドライエッチングを行い、ハードマスク膜４に第１のパターン（ハードマスクパターン
４ａ）を形成する（図２（ｂ）参照）。この後、レジストパターン５ａを除去する。なお
、ここで、レジストパターン５ａを除去せず残存させたまま、遮光膜３のドライエッチン
グを行ってもよい。この場合では、遮光膜３のドライエッチングの際にレジストパターン
５ａが消失する。
のドライエッチングを行い、ハードマスク膜４に第１のパターン（ハードマスクパターン
４ａ）を形成する（図２（ｂ）参照）。この後、レジストパターン５ａを除去する。なお
、ここで、レジストパターン５ａを除去せず残存させたまま、遮光膜３のドライエッチン
グを行ってもよい。この場合では、遮光膜３のドライエッチングの際にレジストパターン
５ａが消失する。
【0076】
次に、ハードマスクパターン４ａをマスクとして、酸素含有塩素系ガスを用いた高バイ
アスエッチングを行い、遮光膜３に第１のパターン（遮光パターン３ａ）を形成する（図
２（ｃ）参照）。遮光膜３に対する酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングは、従来
よりも塩素系ガスの混合比率の高いエッチングガスを用いる。遮光膜３のドライエッチン
グにおける酸素含有塩素系ガスの混合比率は、エッチング装置内（チャンバー内）でのガ
ス流量比で、塩素系ガス：酸素ガス＝１０以上：１であることが好ましく、１５以上：１
であるとより好ましく、２０以上：１であるとより好ましい。塩素系ガスの混合比率の高
いエッチングガスを用いることにより、ドライエッチングの異方性を高めることができる
。また、遮光膜３のドライエッチングにおいて、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスの混
合比率は、エッチングチャンバー内でのガス流量比で、塩素系ガス：酸素ガス＝４０以下
：１であることが好ましい。
アスエッチングを行い、遮光膜３に第１のパターン（遮光パターン３ａ）を形成する（図
２（ｃ）参照）。遮光膜３に対する酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングは、従来
よりも塩素系ガスの混合比率の高いエッチングガスを用いる。遮光膜３のドライエッチン
グにおける酸素含有塩素系ガスの混合比率は、エッチング装置内（チャンバー内）でのガ
ス流量比で、塩素系ガス：酸素ガス＝１０以上：１であることが好ましく、１５以上：１
であるとより好ましく、２０以上：１であるとより好ましい。塩素系ガスの混合比率の高
いエッチングガスを用いることにより、ドライエッチングの異方性を高めることができる
。また、遮光膜３のドライエッチングにおいて、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスの混
合比率は、エッチングチャンバー内でのガス流量比で、塩素系ガス：酸素ガス＝４０以下
：１であることが好ましい。
【0077】
また、この遮光膜３に対する酸素含有塩素系ガスのドライエッチングでは、透光性基板
１の裏面側から掛けるバイアス電圧も従来よりも高くする。エッチング装置によって、バ
イアス電圧を高める効果に差はあるが、例えば、このバイアス電圧を印加したときの電力
［Ｗ］は、１５［Ｗ］以上であると好ましく、２０［Ｗ］以上であるとより好ましく、３
０［Ｗ］以上であるとさらに好ましい。バイアス電圧を高めることにより、酸素含有塩素
系ガスのドライエッチングの異方性を高めることができる。
１の裏面側から掛けるバイアス電圧も従来よりも高くする。エッチング装置によって、バ
イアス電圧を高める効果に差はあるが、例えば、このバイアス電圧を印加したときの電力
［Ｗ］は、１５［Ｗ］以上であると好ましく、２０［Ｗ］以上であるとより好ましく、３
０［Ｗ］以上であるとさらに好ましい。バイアス電圧を高めることにより、酸素含有塩素
系ガスのドライエッチングの異方性を高めることができる。
【0078】
続いて、遮光パターン３ａをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングを
行い、位相シフト膜２に第１のパターン（位相シフトパターン２ａ）を形成し、かつハー
ドマスクパターン４ａを除去する（図２（ｄ）参照）。
次に、遮光パターン３ａ上にレジスト膜をスピン塗布法によって形成する。そのレジス
ト膜に対して、遮光膜３に形成すべき第２のパターン（遮光パターン）を電子線で露光描
画する。その後、現像処理等の所定の処理を行い、第２のパターン（遮光パターン）を有
するレジスト膜（レジストパターン６ｂ）を形成する（図２（ｅ）参照）。
行い、位相シフト膜２に第１のパターン（位相シフトパターン２ａ）を形成し、かつハー
ドマスクパターン４ａを除去する（図２（ｄ）参照）。
次に、遮光パターン３ａ上にレジスト膜をスピン塗布法によって形成する。そのレジス
ト膜に対して、遮光膜３に形成すべき第２のパターン（遮光パターン）を電子線で露光描
画する。その後、現像処理等の所定の処理を行い、第２のパターン（遮光パターン）を有
するレジスト膜（レジストパターン６ｂ）を形成する（図２（ｅ）参照）。
【0079】
次に、レジストパターン６ｂをマスクとして、酸素含有塩素系ガスを用いたドライエッ
チングを行い、遮光膜３に第２のパターン（遮光パターン３ｂ）を形成する（図２（ｆ）
参照）。なお、このときの遮光膜３のドライエッチングは、酸素含有塩素系ガスの混合比
率及びバイアス電圧について従来の条件で行ってもよい。
さらに、レジストパターン６ｂを除去し、洗浄等の所定の処理を経て、位相シフトマス
ク２００を得る（図２（ｇ）参照）。
チングを行い、遮光膜３に第２のパターン（遮光パターン３ｂ）を形成する（図２（ｆ）
参照）。なお、このときの遮光膜３のドライエッチングは、酸素含有塩素系ガスの混合比
率及びバイアス電圧について従来の条件で行ってもよい。
さらに、レジストパターン６ｂを除去し、洗浄等の所定の処理を経て、位相シフトマス
ク２００を得る（図２（ｇ）参照）。
【0080】
なお、上記の製造工程中のドライエッチングで使用される塩素系ガスとしては、Ｃｌが
含まれていれば特に制限はない。たとえば、塩素系ガスとして、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ２、Ｃ
ＨＣｌ３、ＣＨ２Ｃｌ２、ＣＣｌ４、ＢＣｌ３等があげられる。また、上記の製造工程中
のドライエッチングで使用されるフッ素系ガスとしては、Ｆが含まれていれば特に制限は
ない。たとえば、フッ素系ガスとして、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６
等があげられる。特に、Ｃを含まないフッ素系ガスは、ガラス基板に対するエッチングレ
ートが比較的低いため、ガラス基板へのダメージをより小さくすることができる。
含まれていれば特に制限はない。たとえば、塩素系ガスとして、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ２、Ｃ
ＨＣｌ３、ＣＨ２Ｃｌ２、ＣＣｌ４、ＢＣｌ３等があげられる。また、上記の製造工程中
のドライエッチングで使用されるフッ素系ガスとしては、Ｆが含まれていれば特に制限は
ない。たとえば、フッ素系ガスとして、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６
等があげられる。特に、Ｃを含まないフッ素系ガスは、ガラス基板に対するエッチングレ
ートが比較的低いため、ガラス基板へのダメージをより小さくすることができる。
【0081】
以上の工程により製造された位相シフトマスク２００は、透光性基板１上に、透光性基
板１側から順に位相シフトパターン２ａ、及び遮光パターン３ｂが積層された構成を有す
る。
板１側から順に位相シフトパターン２ａ、及び遮光パターン３ｂが積層された構成を有す
る。
【0082】
以上、説明した位相シフトマスクの製造方法では、図１を用いて説明したマスクブラン
ク１００を用いて位相シフトマスク２００を製造している。このような位相シフトマスク
の製造では、遮光膜３に位相シフトパターン（位相シフト膜２に形成すべき微細パターン
）を形成するドライエッチングの工程である図２（ｃ）の工程において、等方性エッチン
グの傾向を有する酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングを適用している。さらに、
この図２（ｃ）の工程における酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングは、酸素含有
塩素系ガスの塩素系ガスの比率が高く、かつ高いバイアスを掛けるエッチング条件で行う
。これにより、遮光膜３のドライエッチング工程において、エッチングレートの低下を抑
制しつつ、エッチングの異方性の傾向を高めることが可能となる。これにより、遮光膜３
に位相シフトパターンを形成するときのサイドエッチングが低減される。
これに加え、本発明では、高バイアスエッチング条件に適した優れた性能を有するハー
ドマスク膜４を適用することによって、ハードマスク膜４に形成すべきパターンのさらな
る微細化およびパターン品質の向上が可能となり、この結果、遮光膜３に形成すべきパタ
ーンのさらなる微細化およびパターン品質の向上が可能となる。
ク１００を用いて位相シフトマスク２００を製造している。このような位相シフトマスク
の製造では、遮光膜３に位相シフトパターン（位相シフト膜２に形成すべき微細パターン
）を形成するドライエッチングの工程である図２（ｃ）の工程において、等方性エッチン
グの傾向を有する酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングを適用している。さらに、
この図２（ｃ）の工程における酸素含有塩素系ガスによるドライエッチングは、酸素含有
塩素系ガスの塩素系ガスの比率が高く、かつ高いバイアスを掛けるエッチング条件で行う
。これにより、遮光膜３のドライエッチング工程において、エッチングレートの低下を抑
制しつつ、エッチングの異方性の傾向を高めることが可能となる。これにより、遮光膜３
に位相シフトパターンを形成するときのサイドエッチングが低減される。
これに加え、本発明では、高バイアスエッチング条件に適した優れた性能を有するハー
ドマスク膜４を適用することによって、ハードマスク膜４に形成すべきパターンのさらな
る微細化およびパターン品質の向上が可能となり、この結果、遮光膜３に形成すべきパタ
ーンのさらなる微細化およびパターン品質の向上が可能となる。
【0083】
そして、遮光膜３のサイドエッチングが低減され、かつ、遮光膜３に形成すべきパター
ンのさらなる微細化およびパターン品質の向上が図られ高精度に形成された位相シフトパ
ターンを有する遮光パターン３ａをエッチングマスクとし、位相シフト膜２をフッ素系ガ
スでドライエッチングすることにより、位相シフトパターン２ａを高精度に形成すること
ができる。以上の作用により、パターン精度が良好な位相シフトマスク２００を作製する
ことができる。
ンのさらなる微細化およびパターン品質の向上が図られ高精度に形成された位相シフトパ
ターンを有する遮光パターン３ａをエッチングマスクとし、位相シフト膜２をフッ素系ガ
スでドライエッチングすることにより、位相シフトパターン２ａを高精度に形成すること
ができる。以上の作用により、パターン精度が良好な位相シフトマスク２００を作製する
ことができる。
【0084】
〈半導体デバイスの製造方法〉
次に、上述の製造方法により作製された位相シフトマスクを用いる半導体デバイスの製
造方法について説明する。半導体デバイスの製造方法は、上述の製造方法によって製造さ
れたハーフトーン型の位相シフトマスク２００を用いて、基板上のレジスト膜に対して位
相シフトマスク２００の転写パターン（位相シフトパターン２ａ）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。
次に、上述の製造方法により作製された位相シフトマスクを用いる半導体デバイスの製
造方法について説明する。半導体デバイスの製造方法は、上述の製造方法によって製造さ
れたハーフトーン型の位相シフトマスク２００を用いて、基板上のレジスト膜に対して位
相シフトマスク２００の転写パターン（位相シフトパターン２ａ）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
工膜が成膜されていてもよい。そして、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、上述の製造方法によって製造されたハーフトーン型の位相シフトマスク
２００を用いてパターン露光を行う。これにより、位相シフトマスク２００に形成された
転写パターンをレジスト膜に露光転写する。この際、露光光としては、転写パターンを構
成する位相シフト膜２に対応する露光光を用いることとし、例えばここではＡｒＦエキシ
マレーザー光を用いる。
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
工膜が成膜されていてもよい。そして、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、上述の製造方法によって製造されたハーフトーン型の位相シフトマスク
２００を用いてパターン露光を行う。これにより、位相シフトマスク２００に形成された
転写パターンをレジスト膜に露光転写する。この際、露光光としては、転写パターンを構
成する位相シフト膜２に対応する露光光を用いることとし、例えばここではＡｒＦエキシ
マレーザー光を用いる。
【0086】
さらに、転写パターンが露光転写されたレジスト膜を現像処理してレジストパターンを
形成したり、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等を行う。処理が終了した後には、レジストパターンを
除去する。以上のような処理を、転写用マスクを交換しつつ基板上において繰り返し行い
、さらに必要な加工処理を行うことにより、半導体デバイスを完成させる。
形成したり、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等を行う。処理が終了した後には、レジストパターンを
除去する。以上のような処理を、転写用マスクを交換しつつ基板上において繰り返し行い
、さらに必要な加工処理を行うことにより、半導体デバイスを完成させる。
【0087】
以上のような半導体デバイスの製造においては、上述の製造方法によって製造されたハ
ーフトーン型の位相シフトマスクを用いることにより、基板上に初期の設計仕様を十分に
満たす精度のレジストパターンを形成することができる。このため、このレジスト膜のパ
ターンをマスクとして、レジスト膜下の下層膜をドライエッチングして回路パターンを形
成した場合、精度不足に起因する配線短絡や断線のない高精度の回路パターンを形成する
ことができる。
ーフトーン型の位相シフトマスクを用いることにより、基板上に初期の設計仕様を十分に
満たす精度のレジストパターンを形成することができる。このため、このレジスト膜のパ
ターンをマスクとして、レジスト膜下の下層膜をドライエッチングして回路パターンを形
成した場合、精度不足に起因する配線短絡や断線のない高精度の回路パターンを形成する
ことができる。
【0088】
＜第２の実施形態＞
［マスクブランクとその製造］
本発明の第２の実施形態に係るマスクブランクは、パターン形成用薄膜が遮光膜である
バイナリマスク（転写用マスク）を製造するために用いられるマスクブランクである。但
し、この第２の実施形態に関わる係るマスクブランクは、掘込レベンソン型位相シフトマ
スク、あるいはＣＰＬ（Chromeless Phase Lithography）マスクを製造するためのマスク
ブランクとしても用いることができる。
本発明の第２の実施形態に係るマスクブランクは、第１の実施形態に係るマスクブラン
クにおける位相シフト膜２を除いた態様である。ただし、この第２の実施形態に係る遮光
膜３は、その遮光膜３のみで、第１の実施形態の位相シフト膜２と遮光膜３の積層構造で
求められていた光学濃度（ＯＤ）を満たすことが求められる。本発明の第２の実施形態に
係るマスクブランクの製造方法は、第１の実施形態に係るマスクブランクにおける位相シ
フト膜２の製造工程および加工工程（エッチング工程）を除いた態様である。
本発明の第２の実施形態に係るマスクブランクにおいて、基板１、遮光膜３、及び、ハ
ードマスク膜４等のすべての構成は、上記第１の実施形態に係るマスクブランクで記載し
たすべての構成と同様である。
［マスクブランクとその製造］
本発明の第２の実施形態に係るマスクブランクは、パターン形成用薄膜が遮光膜である
バイナリマスク（転写用マスク）を製造するために用いられるマスクブランクである。但
し、この第２の実施形態に関わる係るマスクブランクは、掘込レベンソン型位相シフトマ
スク、あるいはＣＰＬ（Chromeless Phase Lithography）マスクを製造するためのマスク
ブランクとしても用いることができる。
本発明の第２の実施形態に係るマスクブランクは、第１の実施形態に係るマスクブラン
クにおける位相シフト膜２を除いた態様である。ただし、この第２の実施形態に係る遮光
膜３は、その遮光膜３のみで、第１の実施形態の位相シフト膜２と遮光膜３の積層構造で
求められていた光学濃度（ＯＤ）を満たすことが求められる。本発明の第２の実施形態に
係るマスクブランクの製造方法は、第１の実施形態に係るマスクブランクにおける位相シ
フト膜２の製造工程および加工工程（エッチング工程）を除いた態様である。
本発明の第２の実施形態に係るマスクブランクにおいて、基板１、遮光膜３、及び、ハ
ードマスク膜４等のすべての構成は、上記第１の実施形態に係るマスクブランクで記載し
たすべての構成と同様である。
【0089】
＜第３の実施形態＞
［マスクブランクとその製造］
本発明の第３の実施形態に係るマスクブランクは、パターン形成用薄膜が吸収体膜（位
相シフト機能を有する場合を含む）である反射型マスク（転写用マスク）を製造するため
に用いられるマスクブランクである。
［マスクブランクとその製造］
本発明の第３の実施形態に係るマスクブランクは、パターン形成用薄膜が吸収体膜（位
相シフト機能を有する場合を含む）である反射型マスク（転写用マスク）を製造するため
に用いられるマスクブランクである。
【0090】
図６は、本発明の第３の実施形態に係る反射型マスクブランクの構成を説明するための
模式図である。図６に示されるように、反射型マスクブランク３００は、基板１１と、多
層反射膜１２と、保護膜１３と、ＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光を吸収する吸収体膜
１４と、ハードマスク膜（エッチング用ハードマスク即ちエッチングマスク）１５とを有
し、これらがこの順で積層される。多層反射膜１２は、第１主表面（表面）側に形成され
、露光光であるＥＵＶ光を反射する。保護膜１３は、多層反射膜１２を保護するために設
けられる。保護膜１３は、後述する吸収体膜１４をパターニングする際に使用するエッチ
ャント、及び洗浄液に対して耐性を有する材料で形成される。ハードマスク膜１５は、吸
収体膜１４をエッチングする際のマスクとなる。また、基板１１の第２主表面（裏面）側
には、通常、静電チャック用の裏面導電膜１６が形成される。
模式図である。図６に示されるように、反射型マスクブランク３００は、基板１１と、多
層反射膜１２と、保護膜１３と、ＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光を吸収する吸収体膜
１４と、ハードマスク膜（エッチング用ハードマスク即ちエッチングマスク）１５とを有
し、これらがこの順で積層される。多層反射膜１２は、第１主表面（表面）側に形成され
、露光光であるＥＵＶ光を反射する。保護膜１３は、多層反射膜１２を保護するために設
けられる。保護膜１３は、後述する吸収体膜１４をパターニングする際に使用するエッチ
ャント、及び洗浄液に対して耐性を有する材料で形成される。ハードマスク膜１５は、吸
収体膜１４をエッチングする際のマスクとなる。また、基板１１の第２主表面（裏面）側
には、通常、静電チャック用の裏面導電膜１６が形成される。
【0091】
以下、各層ごとに説明をする。
【0092】
［基板］
基板１１としては、ＥＵＶ光による露光時の熱による吸収体パターンの歪みを防止する
ため、０±５ｐｐｂ／℃の範囲内の低熱膨張係数を有するものが好ましく用いられる。こ
の範囲の低熱膨張係数を有する素材として、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。
基板１１としては、ＥＵＶ光による露光時の熱による吸収体パターンの歪みを防止する
ため、０±５ｐｐｂ／℃の範囲内の低熱膨張係数を有するものが好ましく用いられる。こ
の範囲の低熱膨張係数を有する素材として、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。
【0093】
［多層反射膜］
多層反射膜１２は、後述する反射型マスク４００において、ＥＵＶ光を反射する機能を
付与するものである。多層反射膜１２は、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の構成を有する。
多層反射膜１２は、後述する反射型マスク４００において、ＥＵＶ光を反射する機能を
付与するものである。多層反射膜１２は、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の構成を有する。
【0094】
一般的に、多層反射膜１２として、高屈折率材料である軽元素又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又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用いられる。多層膜は、基板１１側から高
屈折率層と低屈折率層をこの順に積層した高屈折率層／低屈折率層の積層構造を１周期と
して複数周期積層してもよいし、基板１１側から低屈折率層と高屈折率層をこの順に積層
した低屈折率層／高屈折率層の積層構造を１周期として複数周期積層してもよい。なお、
多層反射膜１２の最表面の層（即ち多層反射膜１２の基板１１と反対側の表面層）は、高
屈折率層であることが好ましい。上述の多層膜において、基板１１に、高屈折率層と低屈
折率層をこの順に積層した積層構造（高屈折率層／低屈折率層）を１周期として複数周期
積層する場合、最上層が低屈折率層となる。多層反射膜１２の最表面の低屈折率層は、容
易に酸化されてしまうので、多層反射膜１２の反射率が減少する。反射率の減少を避ける
ため、最上層の低屈折率層上に、高屈折率層を更に形成して多層反射膜１２とすることが
好ましい。一方、上述の多層膜において、基板１１に、低屈折率層と高屈折率層をこの順
に積層した積層構造（低屈折率層／高屈折率層）を１周期として、複数周期積層する場合
は、最上層が高屈折率層となる。この場合には、高屈折率層を更に形成する必要がない。
高屈折率層）と、低屈折率材料である重元素又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用いられる。多層膜は、基板１１側から高
屈折率層と低屈折率層をこの順に積層した高屈折率層／低屈折率層の積層構造を１周期と
して複数周期積層してもよいし、基板１１側から低屈折率層と高屈折率層をこの順に積層
した低屈折率層／高屈折率層の積層構造を１周期として複数周期積層してもよい。なお、
多層反射膜１２の最表面の層（即ち多層反射膜１２の基板１１と反対側の表面層）は、高
屈折率層であることが好ましい。上述の多層膜において、基板１１に、高屈折率層と低屈
折率層をこの順に積層した積層構造（高屈折率層／低屈折率層）を１周期として複数周期
積層する場合、最上層が低屈折率層となる。多層反射膜１２の最表面の低屈折率層は、容
易に酸化されてしまうので、多層反射膜１２の反射率が減少する。反射率の減少を避ける
ため、最上層の低屈折率層上に、高屈折率層を更に形成して多層反射膜１２とすることが
好ましい。一方、上述の多層膜において、基板１１に、低屈折率層と高屈折率層をこの順
に積層した積層構造（低屈折率層／高屈折率層）を１周期として、複数周期積層する場合
は、最上層が高屈折率層となる。この場合には、高屈折率層を更に形成する必要がない。
【0095】
本実施形態において、高屈折率層としては、ケイ素（Ｓｉ）を含む層が採用される。Ｓ
ｉを含む材料としては、Ｓｉ単体の他に、Ｓｉに、ボロン（Ｂ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ
）、及び／又は酸素（Ｏ）を含むＳｉ化合物を用いることができる。Ｓｉを含む層を高屈
折率層として使用することによって、ＥＵＶ光の反射率に優れたＥＵＶリソグラフィー用
反射型マスク４００が得られる。また、本実施形態において、基板１１としてはガラス基
板が好ましく用いられる。Ｓｉはガラス基板との密着性においても優れている。また、低
屈折率層としては、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、及び
白金（Ｐｔ）から選ばれる金属単体、又はこれらの合金が用いられる。例えば波長１３ｎ
ｍから１４ｎｍのＥＵＶ光に対する多層反射膜１２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１２の最上層である高屈折率層をケイ素（Ｓｉ）で形成し、当該最上層（Ｓｉ）と
Ｒｕ系保護膜１３との間に、ケイ素と酸素とを含むケイ素酸化物層を形成することができ
る。ケイ素酸化物層を形成することにより、反射型マスク４００の洗浄耐性を向上させる
ことができる。
ｉを含む材料としては、Ｓｉ単体の他に、Ｓｉに、ボロン（Ｂ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ
）、及び／又は酸素（Ｏ）を含むＳｉ化合物を用いることができる。Ｓｉを含む層を高屈
折率層として使用することによって、ＥＵＶ光の反射率に優れたＥＵＶリソグラフィー用
反射型マスク４００が得られる。また、本実施形態において、基板１１としてはガラス基
板が好ましく用いられる。Ｓｉはガラス基板との密着性においても優れている。また、低
屈折率層としては、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、及び
白金（Ｐｔ）から選ばれる金属単体、又はこれらの合金が用いられる。例えば波長１３ｎ
ｍから１４ｎｍのＥＵＶ光に対する多層反射膜１２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１２の最上層である高屈折率層をケイ素（Ｓｉ）で形成し、当該最上層（Ｓｉ）と
Ｒｕ系保護膜１３との間に、ケイ素と酸素とを含むケイ素酸化物層を形成することができ
る。ケイ素酸化物層を形成することにより、反射型マスク４００の洗浄耐性を向上させる
ことができる。
【0096】
多層反射膜１２の形成方法は当該技術分野において公知である。例えばイオンビームス
パッタリング法により、多層反射膜１２の各層を成膜することができる。上述したＭｏ／
Ｓｉ周期多層膜の場合、例えばイオンビームスパッタリング法により、先ずＳｉターゲッ
トを用いて厚さ４ｎｍ程度のＳｉ膜を基板１１上に成膜し、その後Ｍｏターゲットを用い
て厚さ３ｎｍ程度のＭｏ膜を成膜する。このＳｉ膜／Ｍｏ膜を１周期として、４０から６
０周期積層することにより、多層反射膜１２を形成する。なお、多層反射膜１２の最表面
の層はＳｉ層であることが好ましい。
パッタリング法により、多層反射膜１２の各層を成膜することができる。上述したＭｏ／
Ｓｉ周期多層膜の場合、例えばイオンビームスパッタリング法により、先ずＳｉターゲッ
トを用いて厚さ４ｎｍ程度のＳｉ膜を基板１１上に成膜し、その後Ｍｏターゲットを用い
て厚さ３ｎｍ程度のＭｏ膜を成膜する。このＳｉ膜／Ｍｏ膜を１周期として、４０から６
０周期積層することにより、多層反射膜１２を形成する。なお、多層反射膜１２の最表面
の層はＳｉ層であることが好ましい。
【0097】
［保護膜］
保護膜１３は、後述する反射型マスク４００の製造工程におけるドライエッチング及び
洗浄から多層反射膜１２を保護するために、多層反射膜１２の上に形成される。また、電
子線（ＥＢ）を用いた位相シフトパターンの黒欠陥修正の際に、保護膜１３によって多層
反射膜１２を保護することができる。保護膜１３を、単層あるいは２層以上の多層の積層
構造とすることができる。例えば、保護膜１３の最下層と最上層を、Ｒｕを含有する物質
からなる層とし、最下層と最上層との間に、Ｒｕ以外の金属、若しくは合金を介在させた
構造とすることができる。保護膜１３の材料としては、ルテニウムを主成分として含む材
料、例えばＲｕ金属単体、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）、ホウ素（Ｂ）、ランタン（Ｌａ）、コバ
ルト（Ｃｏ）、レニウム（Ｒｅ）などの金属を含有したＲｕ合金を用いることができる。
また、これらの保護膜１３の材料は、窒素を更に含むことができる。これらの材料の中で
、特にＴｉを含有したＲｕ系保護膜を用いることが好ましい。Ｔｉを含有したＲｕ系保護
膜を用いる場合には、多層反射膜１２の表面からＲｕ系保護膜への多層反射膜構成元素で
あるケイ素の拡散が小さくなる。そのため、マスク洗浄時の表面荒れが少なくなり、膜は
がれも起こしにくくなるという特徴がある。表面荒れの低減は、ＥＵＶ露光光に対する反
射率低下防止に直結する。そのため、表面荒れの低減は、ＥＵＶ露光の露光効率改善、及
びスループット向上のために重要である。
保護膜１３は、後述する反射型マスク４００の製造工程におけるドライエッチング及び
洗浄から多層反射膜１２を保護するために、多層反射膜１２の上に形成される。また、電
子線（ＥＢ）を用いた位相シフトパターンの黒欠陥修正の際に、保護膜１３によって多層
反射膜１２を保護することができる。保護膜１３を、単層あるいは２層以上の多層の積層
構造とすることができる。例えば、保護膜１３の最下層と最上層を、Ｒｕを含有する物質
からなる層とし、最下層と最上層との間に、Ｒｕ以外の金属、若しくは合金を介在させた
構造とすることができる。保護膜１３の材料としては、ルテニウムを主成分として含む材
料、例えばＲｕ金属単体、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）、ホウ素（Ｂ）、ランタン（Ｌａ）、コバ
ルト（Ｃｏ）、レニウム（Ｒｅ）などの金属を含有したＲｕ合金を用いることができる。
また、これらの保護膜１３の材料は、窒素を更に含むことができる。これらの材料の中で
、特にＴｉを含有したＲｕ系保護膜を用いることが好ましい。Ｔｉを含有したＲｕ系保護
膜を用いる場合には、多層反射膜１２の表面からＲｕ系保護膜への多層反射膜構成元素で
あるケイ素の拡散が小さくなる。そのため、マスク洗浄時の表面荒れが少なくなり、膜は
がれも起こしにくくなるという特徴がある。表面荒れの低減は、ＥＵＶ露光光に対する反
射率低下防止に直結する。そのため、表面荒れの低減は、ＥＵＶ露光の露光効率改善、及
びスループット向上のために重要である。
【0098】
保護膜１３の厚さは、その保護膜１３としての機能を果たすことができる限り特に制限
されない。ＥＵＶ光の反射率の観点から、保護膜１３の厚さは、好ましくは、１．０ｎｍ
から８．０ｎｍ、より好ましくは、１．５ｎｍから６．０ｎｍである。
されない。ＥＵＶ光の反射率の観点から、保護膜１３の厚さは、好ましくは、１．０ｎｍ
から８．０ｎｍ、より好ましくは、１．５ｎｍから６．０ｎｍである。
【0099】
保護膜１３の形成方法として、公知の膜形成方法を特に制限なく採用することができる
。保護膜１３の形成方法の具体例として、スパッタリング法及びイオンビームスパッタリ
ング法が挙げられる。
。保護膜１３の形成方法の具体例として、スパッタリング法及びイオンビームスパッタリ
ング法が挙げられる。
【0100】
［吸収体膜］
保護膜１３の上に、ＥＵＶ光を吸収するための吸収体膜１４が形成される。吸収体膜１
４の材料としては、ＥＵＶ光を吸収する機能を有し、酸素含有塩素系ガス、あるいは酸素
ガスを含まない塩素系ガスを用いるドライエッチングにより加工が可能な材料を用いる。
酸素含有塩素系ガスを用いるドライエッチングで吸収体膜１４をパターニングする場合に
好適な材料としては、例えば、第１の実施形態の遮光膜３を形成する材料で用いられたク
ロム（Ｃｒ）を含有する材料が挙げられる。一方、酸素を含まない塩素系ガスを用いるド
ライエッチングで吸収体膜１４をパターニングする場合に好適な材料としては、例えば、
タンタル（Ｔａ）を含有する材料、ニッケル（Ｎｉ）を含有する材料、コバルト（Ｃｏ）
を含有する材料が挙げられる。
保護膜１３の上に、ＥＵＶ光を吸収するための吸収体膜１４が形成される。吸収体膜１
４の材料としては、ＥＵＶ光を吸収する機能を有し、酸素含有塩素系ガス、あるいは酸素
ガスを含まない塩素系ガスを用いるドライエッチングにより加工が可能な材料を用いる。
酸素含有塩素系ガスを用いるドライエッチングで吸収体膜１４をパターニングする場合に
好適な材料としては、例えば、第１の実施形態の遮光膜３を形成する材料で用いられたク
ロム（Ｃｒ）を含有する材料が挙げられる。一方、酸素を含まない塩素系ガスを用いるド
ライエッチングで吸収体膜１４をパターニングする場合に好適な材料としては、例えば、
タンタル（Ｔａ）を含有する材料、ニッケル（Ｎｉ）を含有する材料、コバルト（Ｃｏ）
を含有する材料が挙げられる。
【0101】
吸収体膜１４を形成するタンタル（Ｔａ）を含有する材料としては、タンタル金属の他
、タンタルに窒素、酸素、ホウ素および炭素から選ばれる１つ以上の元素を含有させたＴ
ａ系材料が挙げられる。例えば、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＯ、ＴａＯＮ、ＴａＢＮ、ＴａＢＯ
、ＴａＢＯＮ、ＴａＣＮ、ＴａＣＯ、ＴａＣＯＮ、ＴａＢＣＮ、ＴａＢＯＣＮ等が挙げら
れる。このほか、吸収体膜１４を形成する材料として、タンタル（Ｔａ）及びチタン（Ｔ
ｉ）を含むＴａＴｉ系材料も適用可能である。そのようなＴａＴｉ系材料としては、Ｔａ
Ｔｉ合金、並びに、該ＴａＴｉ合金に酸素、窒素、炭素及びホウ素のうち少なくとも一つ
を含有したＴａＴｉ化合物が挙げられる。ＴａＴｉ化合物としては、例えば、ＴａＴｉＮ
、ＴａＴｉＯ、ＴａＴｉＯＮ、ＴａＴｉＣＯＮ、ＴａＴｉＢ、ＴａＴｉＢＮ、ＴａＴｉＢ
Ｏ、ＴａＴｉＢＯＮ、及びＴａＴｉＢＣＯＮなどが挙げられる。
、タンタルに窒素、酸素、ホウ素および炭素から選ばれる１つ以上の元素を含有させたＴ
ａ系材料が挙げられる。例えば、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＯ、ＴａＯＮ、ＴａＢＮ、ＴａＢＯ
、ＴａＢＯＮ、ＴａＣＮ、ＴａＣＯ、ＴａＣＯＮ、ＴａＢＣＮ、ＴａＢＯＣＮ等が挙げら
れる。このほか、吸収体膜１４を形成する材料として、タンタル（Ｔａ）及びチタン（Ｔ
ｉ）を含むＴａＴｉ系材料も適用可能である。そのようなＴａＴｉ系材料としては、Ｔａ
Ｔｉ合金、並びに、該ＴａＴｉ合金に酸素、窒素、炭素及びホウ素のうち少なくとも一つ
を含有したＴａＴｉ化合物が挙げられる。ＴａＴｉ化合物としては、例えば、ＴａＴｉＮ
、ＴａＴｉＯ、ＴａＴｉＯＮ、ＴａＴｉＣＯＮ、ＴａＴｉＢ、ＴａＴｉＢＮ、ＴａＴｉＢ
Ｏ、ＴａＴｉＢＯＮ、及びＴａＴｉＢＣＯＮなどが挙げられる。
【0102】
吸収体膜１４を形成するニッケル（Ｎｉ）を含有する材料として、ニッケル（Ｎｉ）単
体又はＮｉを主成分として含むニッケル化合物を用いる。ＮｉはＴａに比べてＥＵＶ光の
消衰係数が大きく、塩素（Ｃｌ）系ガスでドライエッチングすることが可能な材料である
。Ｎｉの１３．５ｎｍにおける屈折率ｎは約０．９４８、消衰係数ｋは約０．０７３であ
る。これに対して、従来の吸収体膜の材料の例であるＴａＢＮの場合、屈折率ｎは約０．
９４９、消衰係数ｋは約０．０３０である。
体又はＮｉを主成分として含むニッケル化合物を用いる。ＮｉはＴａに比べてＥＵＶ光の
消衰係数が大きく、塩素（Ｃｌ）系ガスでドライエッチングすることが可能な材料である
。Ｎｉの１３．５ｎｍにおける屈折率ｎは約０．９４８、消衰係数ｋは約０．０７３であ
る。これに対して、従来の吸収体膜の材料の例であるＴａＢＮの場合、屈折率ｎは約０．
９４９、消衰係数ｋは約０．０３０である。
【0103】
ニッケル化合物としては、ニッケルに、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素
（Ｏ）、リン（Ｐ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウ
ム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、テルル（Ｔｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ
）及びタングステン（Ｗ）を添加した化合物が挙げられる。ニッケルに、これらの元素を
添加することにより、エッチング速度を速めて加工性を向上させること、及び／又は洗浄
耐性を向上させることができる。これらのニッケル化合物のＮｉ含有比率は５０原子％以
上１００原子％未満であることが好ましく、８０原子％以上１００原子％未満であること
がより好ましい。
（Ｏ）、リン（Ｐ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウ
ム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、テルル（Ｔｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ
）及びタングステン（Ｗ）を添加した化合物が挙げられる。ニッケルに、これらの元素を
添加することにより、エッチング速度を速めて加工性を向上させること、及び／又は洗浄
耐性を向上させることができる。これらのニッケル化合物のＮｉ含有比率は５０原子％以
上１００原子％未満であることが好ましく、８０原子％以上１００原子％未満であること
がより好ましい。
【0104】
一方、吸収体膜１４をコバルト（Ｃｏ）及び／又はニッケル（Ｎｉ）を含む構成とする
ことにより、消衰係数ｋを０．０３５以上とすることができ、吸収体膜の薄膜化が可能と
なる。また、吸収体膜１４をアモルファス金属とすることにより、エッチング速度を速め
たり、パターン形状を良好にしたり加工特性を向上させることが可能となる。このアモル
ファス金属としては、コバルト（Ｃｏ）及びニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも１以上の
元素に、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ジ
ルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、イットリウム（Ｙ）及びリン（Ｐ）のうち少
なくとも１以上の元素（Ｘ）を添加したものが挙げられる。
ことにより、消衰係数ｋを０．０３５以上とすることができ、吸収体膜の薄膜化が可能と
なる。また、吸収体膜１４をアモルファス金属とすることにより、エッチング速度を速め
たり、パターン形状を良好にしたり加工特性を向上させることが可能となる。このアモル
ファス金属としては、コバルト（Ｃｏ）及びニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも１以上の
元素に、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ジ
ルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、イットリウム（Ｙ）及びリン（Ｐ）のうち少
なくとも１以上の元素（Ｘ）を添加したものが挙げられる。
【0105】
上述の吸収体膜１４は、公知の方法、例えばＤＣスパッタリング法、又はＲＦスパッタ
リング法などのマグネトロンスパッタリング法により形成することができる。
リング法などのマグネトロンスパッタリング法により形成することができる。
【0106】
吸収体膜１４は、バイナリー型の反射型マスクブランク３００のための、ＥＵＶ光の吸
収を目的とした吸収体膜１４であることができる。また、吸収体膜１４は、位相シフト型
の反射型マスクブランク３００のための、ＥＵＶ光の位相差を考慮した位相シフト機能を
有する吸収体膜１４であることができる。
収を目的とした吸収体膜１４であることができる。また、吸収体膜１４は、位相シフト型
の反射型マスクブランク３００のための、ＥＵＶ光の位相差を考慮した位相シフト機能を
有する吸収体膜１４であることができる。
【0107】
ＥＵＶ光の吸収を目的とした吸収体膜１４の場合、吸収体膜１４に対するＥＵＶ光の反
射率が２％以下となるように、膜厚が設定される。
射率が２％以下となるように、膜厚が設定される。
【0108】
位相シフト機能を有する吸収体膜１４の場合、吸収体膜１４が形成されている部分では
、ＥＵＶ光を吸収して減光しつつパターン転写に悪影響がないレベルで一部の光を反射さ
せる。一方、吸収体膜１４が形成されていないフィールド部からの反射光は、保護膜１３
を介して多層反射膜１２から反射される。位相シフト機能を有する吸収体膜１４により、
吸収体膜１４が形成されている部分と、フィールド部からの反射光との間で、所望の位相
差を形成することができる。吸収体膜１４は、吸収体膜１４からの反射光と多層反射膜１
２（フィールド部）からの反射光との位相差が１６０°から２００°となるように形成さ
れる。１８０°近傍の反転した位相差の光同士がパターンエッジ部で干渉し合うことによ
り、投影光学像の像コントラストが向上する。その像コントラストの向上にともなって解
像度が上がり、露光量裕度、焦点裕度等の露光に関する各種裕度が拡がる。パターン及び
露光条件にもよるが、一般的には、この位相シフト効果を十分得るための反射率の目安は
、絶対反射率で１％以上、多層反射膜１２（保護膜１３付き）に対する反射比で２％以上
である。
、ＥＵＶ光を吸収して減光しつつパターン転写に悪影響がないレベルで一部の光を反射さ
せる。一方、吸収体膜１４が形成されていないフィールド部からの反射光は、保護膜１３
を介して多層反射膜１２から反射される。位相シフト機能を有する吸収体膜１４により、
吸収体膜１４が形成されている部分と、フィールド部からの反射光との間で、所望の位相
差を形成することができる。吸収体膜１４は、吸収体膜１４からの反射光と多層反射膜１
２（フィールド部）からの反射光との位相差が１６０°から２００°となるように形成さ
れる。１８０°近傍の反転した位相差の光同士がパターンエッジ部で干渉し合うことによ
り、投影光学像の像コントラストが向上する。その像コントラストの向上にともなって解
像度が上がり、露光量裕度、焦点裕度等の露光に関する各種裕度が拡がる。パターン及び
露光条件にもよるが、一般的には、この位相シフト効果を十分得るための反射率の目安は
、絶対反射率で１％以上、多層反射膜１２（保護膜１３付き）に対する反射比で２％以上
である。
【0109】
吸収体膜１４は単層の膜であることができる。また、吸収体膜１４は２層以上の複数の
膜からなる多層膜であることができる。吸収体膜１４が単層膜の場合は、マスクブランク
製造時の工程数を削減できて生産効率が上がるという特徴がある。吸収体膜１４が多層膜
の場合には、上層膜が、光を用いたマスクパターン検査時の反射防止膜になるように、そ
の光学定数と膜厚を適当に設定する。このことにより、光を用いたマスクパターン検査時
の検査感度が向上する。このように、多層膜の吸収体膜１４を用いることによって、吸収
体膜１４に様々な機能を付加させることが可能となる。吸収体膜１４が位相シフト機能を
有する吸収体膜１４の場合には、多層膜の吸収体膜１４を用いることによって、光学面で
の調整の範囲が拡がり、所望の反射率が得やすくなる。また、 多層膜の吸収体膜１４の
一部（最上層）として、後述する本発明のハードマスク膜１５を用いる態様とすることも
できる。
膜からなる多層膜であることができる。吸収体膜１４が単層膜の場合は、マスクブランク
製造時の工程数を削減できて生産効率が上がるという特徴がある。吸収体膜１４が多層膜
の場合には、上層膜が、光を用いたマスクパターン検査時の反射防止膜になるように、そ
の光学定数と膜厚を適当に設定する。このことにより、光を用いたマスクパターン検査時
の検査感度が向上する。このように、多層膜の吸収体膜１４を用いることによって、吸収
体膜１４に様々な機能を付加させることが可能となる。吸収体膜１４が位相シフト機能を
有する吸収体膜１４の場合には、多層膜の吸収体膜１４を用いることによって、光学面で
の調整の範囲が拡がり、所望の反射率が得やすくなる。また、 多層膜の吸収体膜１４の
一部（最上層）として、後述する本発明のハードマスク膜１５を用いる態様とすることも
できる。
【0110】
ニッケル化合物の吸収体膜１４の表面には、酸化層を形成することが好ましい。ニッケ
ル化合物の酸化層を形成することにより、得られる反射型マスク４００の吸収体パターン
１４ａの洗浄耐性を向上させることができる。酸化層の厚さは、１．０ｎｍ以上が好まし
く、１．５ｎｍ以上がより好ましい。また、酸化層の厚さは、５ｎｍ以下が好ましく、３
ｎｍ以下がより好ましい。Ｎｉ酸化層の厚さが１．０ｎｍ未満の場合には薄すぎて効果が
期待できず、５ｎｍを超えるとマスク検査光に対する表面反射率に与える影響が大きくな
り、所定の表面反射率を得るための制御が難しくなる。
ル化合物の酸化層を形成することにより、得られる反射型マスク４００の吸収体パターン
１４ａの洗浄耐性を向上させることができる。酸化層の厚さは、１．０ｎｍ以上が好まし
く、１．５ｎｍ以上がより好ましい。また、酸化層の厚さは、５ｎｍ以下が好ましく、３
ｎｍ以下がより好ましい。Ｎｉ酸化層の厚さが１．０ｎｍ未満の場合には薄すぎて効果が
期待できず、５ｎｍを超えるとマスク検査光に対する表面反射率に与える影響が大きくな
り、所定の表面反射率を得るための制御が難しくなる。
【0111】
酸化層の形成方法は、吸収体膜が成膜された後のマスクブランクに対して、温水処理、
オゾン水処理、酸素を含有する気体中での加熱処理、酸素を含有する気体中での紫外線照
射処理及びＯ２プラズマ処理等を行うことなどが挙げられる。
オゾン水処理、酸素を含有する気体中での加熱処理、酸素を含有する気体中での紫外線照
射処理及びＯ２プラズマ処理等を行うことなどが挙げられる。
【0112】
［ハードマスク膜］
吸収体膜１４上にはハードマスク膜１５が形成される。ハードマスク膜１５の材料、膜
厚等のすべて内容は、上記第１の実施形態で説明したハードマスク膜４の材料、膜厚等の
すべて内容と同様である。
吸収体膜１４上にはハードマスク膜１５が形成される。ハードマスク膜１５の材料、膜
厚等のすべて内容は、上記第１の実施形態で説明したハードマスク膜４の材料、膜厚等の
すべて内容と同様である。
【0113】
なお、ＮｉはＴａに比べて塩素系ガスのドライエッチング速度が遅い。そのため、Ｎｉ
を含む材料からなる吸収体膜１４上に直接レジスト膜１１を形成しようとすると、レジス
ト膜１１を厚くしなければならず、微細なパターンを形成することが難しい。一方、吸収
体膜１４上にＳｉを含む材料からなるハードマスク膜１５を形成することにより、レジス
ト膜１１の厚さを厚くすることなく、吸収体膜１４のエッチングを行うことが可能となる
。したがって、ハードマスク膜１５を用いることにより、微細な吸収体パターン４ａを形
成できる。
これに加え、本発明に係るケイ素と酸素を含む材料からなるハードマスク膜１５は従来
に比べより性能に優れる。本発明では、高バイアスエッチング条件に適した優れた性能を
有するハードマスク１５膜を適用することによって、ハードマスク膜１５に形成すべきパ
ターンのさらなる微細化およびパターン品質の向上が可能となり、この結果、吸収体膜１
４に形成すべきパターンやのさらなる微細化およびパターン品質の向上が可能となる。
を含む材料からなる吸収体膜１４上に直接レジスト膜１１を形成しようとすると、レジス
ト膜１１を厚くしなければならず、微細なパターンを形成することが難しい。一方、吸収
体膜１４上にＳｉを含む材料からなるハードマスク膜１５を形成することにより、レジス
ト膜１１の厚さを厚くすることなく、吸収体膜１４のエッチングを行うことが可能となる
。したがって、ハードマスク膜１５を用いることにより、微細な吸収体パターン４ａを形
成できる。
これに加え、本発明に係るケイ素と酸素を含む材料からなるハードマスク膜１５は従来
に比べより性能に優れる。本発明では、高バイアスエッチング条件に適した優れた性能を
有するハードマスク１５膜を適用することによって、ハードマスク膜１５に形成すべきパ
ターンのさらなる微細化およびパターン品質の向上が可能となり、この結果、吸収体膜１
４に形成すべきパターンやのさらなる微細化およびパターン品質の向上が可能となる。
【0114】
ハードマスク膜１５の膜厚は、転写パターンを精度よく吸収体膜１４に形成するエッチ
ングマスクとしての機能を得る観点から、２ｎｍ以上であることが望ましい。また、ハー
ドマスク膜１５の膜厚は、レジスト膜１７の膜厚を薄くする観点から、２０ｎｍ以下が望
ましく、１５ｎｍ以下であることがより望ましい。
ングマスクとしての機能を得る観点から、２ｎｍ以上であることが望ましい。また、ハー
ドマスク膜１５の膜厚は、レジスト膜１７の膜厚を薄くする観点から、２０ｎｍ以下が望
ましく、１５ｎｍ以下であることがより望ましい。
【0115】
［裏面導電膜］
基板１１の第２主表面（裏面）側（多層反射膜１２形成面の反対側）には、一般的に、
静電チャック用の裏面導電膜１６が形成される。静電チャック用の裏面導電膜１６に求め
られる電気的特性は通常１００Ω／ｓｑｕａｒｅ以下である。裏面導電膜１６は、例えば
マグネトロンスパッタリング法又はイオンビームスパッタリング法により、クロム、タン
タル等の金属及び合金のターゲットを使用して形成することができる。代表的な裏面導電
膜１６の材料は、光透過型マスクブランクなどのマスクブランク製造でよく用いられるＣ
ｒＮ及びＣｒである。裏面導電膜１６の厚さは、静電チャック用としての機能を満足する
限り特に限定されないが、通常１０ｎｍから２００ｎｍである。また、この裏面導電膜１
６はマスクブランク３００の第２主表面側の応力調整も兼ね備えている。裏面導電膜１６
は、第１主表面側に形成された各種膜からの応力とバランスをとって、平坦な反射型マス
クブランク３００が得られるように調整されている。
基板１１の第２主表面（裏面）側（多層反射膜１２形成面の反対側）には、一般的に、
静電チャック用の裏面導電膜１６が形成される。静電チャック用の裏面導電膜１６に求め
られる電気的特性は通常１００Ω／ｓｑｕａｒｅ以下である。裏面導電膜１６は、例えば
マグネトロンスパッタリング法又はイオンビームスパッタリング法により、クロム、タン
タル等の金属及び合金のターゲットを使用して形成することができる。代表的な裏面導電
膜１６の材料は、光透過型マスクブランクなどのマスクブランク製造でよく用いられるＣ
ｒＮ及びＣｒである。裏面導電膜１６の厚さは、静電チャック用としての機能を満足する
限り特に限定されないが、通常１０ｎｍから２００ｎｍである。また、この裏面導電膜１
６はマスクブランク３００の第２主表面側の応力調整も兼ね備えている。裏面導電膜１６
は、第１主表面側に形成された各種膜からの応力とバランスをとって、平坦な反射型マス
クブランク３００が得られるように調整されている。
【0116】
〈反射型マスク及びその製造方法〉
本実施形態の反射型マスクブランク３００を使用して、反射型マスク４００を製造する
ことができる。
本実施形態の反射型マスクブランク３００を使用して、反射型マスク４００を製造する
ことができる。
【0117】
反射型マスクブランク３００を準備して、その第１主表面のハードマスク膜１５の上に
、レジスト膜１７を形成する（反射型マスクブランク３００としてレジスト膜１７を備え
ている場合は不要）（図７（ａ））。
次に、このレジスト膜１７に所望のパターンを描画（露光）し、更に現像、リンスする
ことによって、所定のレジストパターン１７ａを形成する（図７（ｂ））。
、レジスト膜１７を形成する（反射型マスクブランク３００としてレジスト膜１７を備え
ている場合は不要）（図７（ａ））。
次に、このレジスト膜１７に所望のパターンを描画（露光）し、更に現像、リンスする
ことによって、所定のレジストパターン１７ａを形成する（図７（ｂ））。
【0118】
このレジストパターン１７ａをマスクとしてハードマスク膜１５をエッチングしてエッ
チングマスクパターン１５ａを形成する（図７（ｃ））。
次に、レジストパターン１７ａをアッシング及びレジスト剥離液などで除去する。その
後、エッチングマスクパターン１５ａをマスクにしてドライエッチングを行うことにより
、吸収体膜１４がエッチングされ、吸収体パターン１４ａが形成される（図７（ｄ））。
その後、エッチングマスクパターン１５ａをドライエッチングによって除去する（図７
（ｅ））。最後に、酸性及び／又はアルカリ性の水溶液を用いたウェット洗浄を行う。
チングマスクパターン１５ａを形成する（図７（ｃ））。
次に、レジストパターン１７ａをアッシング及びレジスト剥離液などで除去する。その
後、エッチングマスクパターン１５ａをマスクにしてドライエッチングを行うことにより
、吸収体膜１４がエッチングされ、吸収体パターン１４ａが形成される（図７（ｄ））。
その後、エッチングマスクパターン１５ａをドライエッチングによって除去する（図７
（ｅ））。最後に、酸性及び／又はアルカリ性の水溶液を用いたウェット洗浄を行う。
【0119】
ハードマスク膜１５がケイ素（Ｓｉ）を含む材料からなる場合は、ハードマスク膜１５
のパターンの形成、及びエッチングマスクパターン１５ａの除去のためのエッチングガス
としては、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＨ２Ｆ２、
ＣＨ３Ｆ、Ｃ３Ｆ８、ＳＦ６及びＦ２等のフッ素系ガス、並びにフッ素系ガスと、Ｈｅ、
Ｈ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｃ２Ｈ４及びＯ２等との混合ガス（これらを総称して「フッ素含有ガ
ス」という。）を挙げることができる。
のパターンの形成、及びエッチングマスクパターン１５ａの除去のためのエッチングガス
としては、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＨ２Ｆ２、
ＣＨ３Ｆ、Ｃ３Ｆ８、ＳＦ６及びＦ２等のフッ素系ガス、並びにフッ素系ガスと、Ｈｅ、
Ｈ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｃ２Ｈ４及びＯ２等との混合ガス（これらを総称して「フッ素含有ガ
ス」という。）を挙げることができる。
【0120】
吸収体膜１４のエッチングガスとしては、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４、ＣＨＣｌ３及びＣＣｌ
４等の塩素系のガス、塩素系ガス及びＨｅを所定の割合で含む混合ガス、並びに塩素系ガ
ス及びＡｒを所定の割合で含む混合ガス等を挙げることができる。吸収体膜１４のエッチ
ングにおいて、エッチングガスに実質的に酸素が含まれていないので、Ｒｕ系保護膜に表
面荒れが生じることがない。本明細書において、「エッチングガスに実質的に酸素が含ま
れていない」とは、エッチングガス中の酸素の含有量が５原子％以下であることを意味す
る。
４等の塩素系のガス、塩素系ガス及びＨｅを所定の割合で含む混合ガス、並びに塩素系ガ
ス及びＡｒを所定の割合で含む混合ガス等を挙げることができる。吸収体膜１４のエッチ
ングにおいて、エッチングガスに実質的に酸素が含まれていないので、Ｒｕ系保護膜に表
面荒れが生じることがない。本明細書において、「エッチングガスに実質的に酸素が含ま
れていない」とは、エッチングガス中の酸素の含有量が５原子％以下であることを意味す
る。
【0121】
なお、エッチングマスクパターン１５ａの形成直後にレジストパターン１７ａを除去せ
ず、レジストパターン１７ａ付きエッチングマスクパターン１５ａをマスクとして吸収体
膜１４をエッチングする方法もある。この場合は、吸収体膜１４をエッチングする際にレ
ジストパターン１７ａが自動的に除去され、工程が簡略化されるという特徴がある。一方
、レジストパターン１７ａが除去されたエッチングマスクパターン１５ａをマスクとして
吸収体膜１４をエッチングする方法では、エッチングの途中に消失するレジストからの有
機生成物（アウトガス）の変化ということがなく、安定したエッチングができるという特
徴がある。
ず、レジストパターン１７ａ付きエッチングマスクパターン１５ａをマスクとして吸収体
膜１４をエッチングする方法もある。この場合は、吸収体膜１４をエッチングする際にレ
ジストパターン１７ａが自動的に除去され、工程が簡略化されるという特徴がある。一方
、レジストパターン１７ａが除去されたエッチングマスクパターン１５ａをマスクとして
吸収体膜１４をエッチングする方法では、エッチングの途中に消失するレジストからの有
機生成物（アウトガス）の変化ということがなく、安定したエッチングができるという特
徴がある。
【0122】
以上の工程により、シャドーイング効果が少なく、且つ側壁ラフネスの少ない高精度微
細パターンを有する反射型マスク４００が得られる。
細パターンを有する反射型マスク４００が得られる。
【0123】
〈半導体装置の製造方法〉
本実施形態の反射型マスク４００を使用してＥＵＶ露光を行うことにより、半導体デバ
イスを形成する基板上に、反射型マスク４００上の吸収体パターン１４ａに基づく所望の
転写パターン形成することができる。
本実施形態の反射型マスク４００を使用してＥＵＶ露光を行うことにより、半導体デバ
イスを形成する基板上に、反射型マスク４００上の吸収体パターン１４ａに基づく所望の
転写パターン形成することができる。
【実施例】
【0124】
以下、実施例により、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。
【0125】
〈実施例１〉
［マスクブランクの製造］
図１を参照し、主表面の寸法が約１５２ｍｍ×約１５２ｍｍで、厚さが約６．３５ｍｍ
の合成石英ガラスからなる透光性基板１を準備した。この透光性基板１は、端面及び主表
面が所定の表面粗さ（Ｒｑで０．２ｎｍ以下）に研磨され、その後、所定の洗浄処理及び
乾燥処理が施されている。
［マスクブランクの製造］
図１を参照し、主表面の寸法が約１５２ｍｍ×約１５２ｍｍで、厚さが約６．３５ｍｍ
の合成石英ガラスからなる透光性基板１を準備した。この透光性基板１は、端面及び主表
面が所定の表面粗さ（Ｒｑで０．２ｎｍ以下）に研磨され、その後、所定の洗浄処理及び
乾燥処理が施されている。
【0126】
次に、枚葉式ＤＣスパッタリング装置内に透光性基板１を設置し、モリブデン（Ｍｏ）
とケイ素（Ｓｉ）との混合焼結ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝１１原子％：８９原子％）を用
い、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）及びヘリウム（Ｈｅ）の混合ガスをスパッタリング
ガスとする反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、透光性基板１上に、モ
リブデン、ケイ素及び窒素からなる位相シフト膜２を６９ｎｍの厚さで形成した。
とケイ素（Ｓｉ）との混合焼結ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝１１原子％：８９原子％）を用
い、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）及びヘリウム（Ｈｅ）の混合ガスをスパッタリング
ガスとする反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、透光性基板１上に、モ
リブデン、ケイ素及び窒素からなる位相シフト膜２を６９ｎｍの厚さで形成した。
【0127】
次に、この位相シフト膜２が形成された透光性基板１に対して、位相シフト膜２の膜応
力を低減するため、及び表層に酸化層を形成するための加熱処理を行った。具体的には、
加熱炉（電気炉）を用いて、大気中で加熱温度を４５０℃、加熱時間を１時間として、加
熱処理を行った。位相シフト量測定装置（レーザーテック社製 ＭＰＭ１９３）を用いて
、加熱処理後の位相シフト膜２の波長１９３ｎｍの光に対する透過率と位相差を測定した
ところ、透過率が６．０％、位相差が１７７．０度（ｄｅｇ）であった。
力を低減するため、及び表層に酸化層を形成するための加熱処理を行った。具体的には、
加熱炉（電気炉）を用いて、大気中で加熱温度を４５０℃、加熱時間を１時間として、加
熱処理を行った。位相シフト量測定装置（レーザーテック社製 ＭＰＭ１９３）を用いて
、加熱処理後の位相シフト膜２の波長１９３ｎｍの光に対する透過率と位相差を測定した
ところ、透過率が６．０％、位相差が１７７．０度（ｄｅｇ）であった。
【0128】
次に、枚葉式ＤＣスパッタリング装置内に位相シフト膜２が形成された透光性基板１を
設置し、クロム（Ｃｒ）ターゲットを用いて、アルゴン（Ａｒ）、二酸化炭素（ＣＯ２）
、窒素（Ｎ２）及びヘリウム（Ｈｅ）の混合ガス雰囲気での反応性スパッタリング（ＤＣ
スパッタリング）を行った。これにより、位相シフト膜２に接して、クロム、酸素、炭素
及び窒素からなる遮光膜（ＣｒＯＣＮ膜）３を４３ｎｍの膜厚で形成した。
設置し、クロム（Ｃｒ）ターゲットを用いて、アルゴン（Ａｒ）、二酸化炭素（ＣＯ２）
、窒素（Ｎ２）及びヘリウム（Ｈｅ）の混合ガス雰囲気での反応性スパッタリング（ＤＣ
スパッタリング）を行った。これにより、位相シフト膜２に接して、クロム、酸素、炭素
及び窒素からなる遮光膜（ＣｒＯＣＮ膜）３を４３ｎｍの膜厚で形成した。
【0129】
次に、上記遮光膜（ＣｒＯＣＮ膜）３が形成された透光性基板１に対して、加熱処理を
施した。具体的には、ホットプレートを用いて、大気中で加熱温度を２８０℃、加熱時間
を５分として、加熱処理を行った。加熱処理後、位相シフト膜２及び遮光膜３が積層され
た透光性基板１に対し、分光光度計（アジレントテクノロジー社製 Ｃａｒｙ４０００）
を用い、位相シフト膜２と遮光膜３の積層構造のＡｒＦエキシマレーザーの光の波長（約
１９３ｎｍ）における光学濃度を測定したところ、３．０以上であることが確認できた。
施した。具体的には、ホットプレートを用いて、大気中で加熱温度を２８０℃、加熱時間
を５分として、加熱処理を行った。加熱処理後、位相シフト膜２及び遮光膜３が積層され
た透光性基板１に対し、分光光度計（アジレントテクノロジー社製 Ｃａｒｙ４０００）
を用い、位相シフト膜２と遮光膜３の積層構造のＡｒＦエキシマレーザーの光の波長（約
１９３ｎｍ）における光学濃度を測定したところ、３．０以上であることが確認できた。
【0130】
次に、枚葉式ＲＦスパッタリング装置内に、位相シフト膜２及び遮光膜３が積層された
透光性基板１を設置し、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）
ガス（圧力０．０３Ｐａ）をスパッタリングガスとし、ＲＦ電源の電力を１．５ｋＷとし
て、ＲＦスパッタリングにより遮光膜３の上に、ケイ素及び酸素からなるハードマスク膜
４を１５ｎｍの厚さで形成した。さらに所定の洗浄処理を施し、実施例１のマスクブラン
ク１００を製造した。
透光性基板１を設置し、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）
ガス（圧力０．０３Ｐａ）をスパッタリングガスとし、ＲＦ電源の電力を１．５ｋＷとし
て、ＲＦスパッタリングにより遮光膜３の上に、ケイ素及び酸素からなるハードマスク膜
４を１５ｎｍの厚さで形成した。さらに所定の洗浄処理を施し、実施例１のマスクブラン
ク１００を製造した。
【0131】
このケイ素及び酸素からなるハードマスク膜４は、後述するように、フッ素系ガスに対
するエッチングレートが大きく、ハードマスク膜が速くきれいにエッチング加工できるこ
とがわかった。
このケイ素及び酸素からなるハードマスク膜４は、膜の密度が相対的に低くなる（低密
度になる）傾向を有し、ケイ素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）の含有比率（原子％）が、Ｓｉ：Ｏ
＝１：２未満である（酸素欠損しているＳｉＯ２膜である）ことがわかった。
するエッチングレートが大きく、ハードマスク膜が速くきれいにエッチング加工できるこ
とがわかった。
このケイ素及び酸素からなるハードマスク膜４は、膜の密度が相対的に低くなる（低密
度になる）傾向を有し、ケイ素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）の含有比率（原子％）が、Ｓｉ：Ｏ
＝１：２未満である（酸素欠損しているＳｉＯ２膜である）ことがわかった。
【0132】
別の透光性基板１の主表面上に同条件で位相シフト膜２、遮光膜３及びハードマスク膜
４を形成したマスクブランク１００を準備した。そのマスクブランク１００に対し、Ｘ線
光電子分光法（ＸＰＳ，ＲＢＳ補正有り）で分析を行った。この結果、ハードマスク膜４
の各構成元素の含有量は、平均値でＳｉ：３５原子％、Ｏ：６５原子％であることがわか
った。
４を形成したマスクブランク１００を準備した。そのマスクブランク１００に対し、Ｘ線
光電子分光法（ＸＰＳ，ＲＢＳ補正有り）で分析を行った。この結果、ハードマスク膜４
の各構成元素の含有量は、平均値でＳｉ：３５原子％、Ｏ：６５原子％であることがわか
った。
【0133】
また、この実施例１の透光性基板１、位相シフト膜２、遮光膜３及びハードマスク膜４
に対するＸ線光電子分光法での分析結果として得られた、Ｓｉ２ｐナロースペクトルの深
さ方向化学結合状態分析の結果を図３に、Ｎ１ｓナロースペクトルの深さ方向化学結合状
態分析の結果を図４に、Ｏ１ｓナロースペクトルの深さ方向化学結合状態分析の結果を図
５に、それぞれ示す。
に対するＸ線光電子分光法での分析結果として得られた、Ｓｉ２ｐナロースペクトルの深
さ方向化学結合状態分析の結果を図３に、Ｎ１ｓナロースペクトルの深さ方向化学結合状
態分析の結果を図４に、Ｏ１ｓナロースペクトルの深さ方向化学結合状態分析の結果を図
５に、それぞれ示す。
【0134】
ハードマスク膜４に対するＸ線光電子分光法での分析では、マスクブランク１００（ハ
ードマスク膜４）の表面に向かってＸ線を照射してハードマスク膜４から放出される光電
子のエネルギー分布を測定し、Ａｒガススパッタリングでハードマスク膜４を所定時間だ
け掘り込み、掘り込んだ領域のハードマスク膜４の表面に対してＸ線を照射してハードマ
スク膜４から放出される光電子のエネルギー分布を測定するというステップを繰り返すこ
とで、ハードマスク膜４、遮光膜３、位相シフト膜２及び透光性基板１の順に膜厚方向の
分析を行う。なお、このＸ線光電子分光法での分析では、Ｘ線源に単色化Ａｌ（１４８６
．６ｅＶ）を用い、光電子の検出領域は１００μｍφ、検出深さが約４～５ｎｍ（取り出
し角４５ｄｅｇ）の条件で行った（以降の他の実施例及び比較例とも同様。）。
ードマスク膜４）の表面に向かってＸ線を照射してハードマスク膜４から放出される光電
子のエネルギー分布を測定し、Ａｒガススパッタリングでハードマスク膜４を所定時間だ
け掘り込み、掘り込んだ領域のハードマスク膜４の表面に対してＸ線を照射してハードマ
スク膜４から放出される光電子のエネルギー分布を測定するというステップを繰り返すこ
とで、ハードマスク膜４、遮光膜３、位相シフト膜２及び透光性基板１の順に膜厚方向の
分析を行う。なお、このＸ線光電子分光法での分析では、Ｘ線源に単色化Ａｌ（１４８６
．６ｅＶ）を用い、光電子の検出領域は１００μｍφ、検出深さが約４～５ｎｍ（取り出
し角４５ｄｅｇ）の条件で行った（以降の他の実施例及び比較例とも同様。）。
【0135】
図３～図５における各深さ方向化学結合状態分析では、Ａｒガススパッタリングをする
前（スパッタリング時間：０ｍｉｎ）におけるハードマスク膜４の最表面の分析結果が「
０．００ｍｉｎのプロット」に、ハードマスク膜４の最表面から１．００ｍｉｎだけＡｒ
ガススパッタリングで掘り込んだ後におけるハードマスク膜４の厚さ方向の位置での分析
結果が「１．００ｍｉｎのプロット」に、それぞれ示されている。
前（スパッタリング時間：０ｍｉｎ）におけるハードマスク膜４の最表面の分析結果が「
０．００ｍｉｎのプロット」に、ハードマスク膜４の最表面から１．００ｍｉｎだけＡｒ
ガススパッタリングで掘り込んだ後におけるハードマスク膜４の厚さ方向の位置での分析
結果が「１．００ｍｉｎのプロット」に、それぞれ示されている。
【0136】
図３～図５における各深さ方向化学結合状態分析では、ハードマスク膜４の最表面から
４．００ｍｉｎだけＡｒガススパッタリングで掘り込んだ後における遮光膜３の厚さ方向
の位置での分析結果が「４．００ｍｉｎのプロット」に示されている。また、ハードマス
ク膜４の最表面から９．００ｍｉｎだけＡｒガススパッタリングで掘り込んだ後における
遮光膜３の厚さ方向の位置での分析結果が「９．００ｍｉｎのプロット」に示されている
。また、ハードマスク膜４の最表面から１４．００ｍｉｎだけＡｒガススパッタリングで
掘り込んだ後における遮光膜３の厚さ方向の位置での分析結果が「１４．００ｍｉｎのプ
ロット」に示されている。
４．００ｍｉｎだけＡｒガススパッタリングで掘り込んだ後における遮光膜３の厚さ方向
の位置での分析結果が「４．００ｍｉｎのプロット」に示されている。また、ハードマス
ク膜４の最表面から９．００ｍｉｎだけＡｒガススパッタリングで掘り込んだ後における
遮光膜３の厚さ方向の位置での分析結果が「９．００ｍｉｎのプロット」に示されている
。また、ハードマスク膜４の最表面から１４．００ｍｉｎだけＡｒガススパッタリングで
掘り込んだ後における遮光膜３の厚さ方向の位置での分析結果が「１４．００ｍｉｎのプ
ロット」に示されている。
【0137】
図３～図５における各深さ方向化学結合状態分析では、ハードマスク膜４の最表面から
１９．００ｍｉｎだけＡｒガススパッタリングで掘り込んだ後における位相シフト膜２の
厚さ方向の位置での分析結果が「１９．００ｍｉｎのプロット」に示されている。ハード
マスク膜４の最表面から２４．００ｍｉｎだけＡｒガススパッタリングで掘り込んだ後に
おける位相シフト膜２の厚さ方向の位置での分析結果が「２４．００ｍｉｎのプロット」
に示されている。ハードマスク膜４の最表面から３０．００ｍｉｎだけＡｒガススパッタ
リングで掘り込んだ後における位相シフト膜２の厚さ方向の位置での分析結果が「３０．
００ｍｉｎのプロット」に示されている。ハードマスク膜４の最表面から４４．００ｍｉ
ｎだけＡｒガススパッタリングで掘り込んだ後における透光性基板１の厚さ方向の位置で
の分析結果が「４４．００ｍｉｎのプロット」に示されている。
１９．００ｍｉｎだけＡｒガススパッタリングで掘り込んだ後における位相シフト膜２の
厚さ方向の位置での分析結果が「１９．００ｍｉｎのプロット」に示されている。ハード
マスク膜４の最表面から２４．００ｍｉｎだけＡｒガススパッタリングで掘り込んだ後に
おける位相シフト膜２の厚さ方向の位置での分析結果が「２４．００ｍｉｎのプロット」
に示されている。ハードマスク膜４の最表面から３０．００ｍｉｎだけＡｒガススパッタ
リングで掘り込んだ後における位相シフト膜２の厚さ方向の位置での分析結果が「３０．
００ｍｉｎのプロット」に示されている。ハードマスク膜４の最表面から４４．００ｍｉ
ｎだけＡｒガススパッタリングで掘り込んだ後における透光性基板１の厚さ方向の位置で
の分析結果が「４４．００ｍｉｎのプロット」に示されている。
【0138】
図３～図５の各ナロースペクトルにおけるグラフの縦軸のスケールは同じではない。図
３のＳｉ２ｐナロースペクトルの中で「９．００ｍｉｎのプロット」と「１４．００ｍｉ
ｎのプロット」の各ナロースペクトルは、ほかのプロットのＳｉ２ｐナロースペクトルに
比べて縦軸のスケールを大きく拡大している。すなわち、図３のＳｉ２ｐナロースペクト
ルの「９．００ｍｉｎのプロット」と「１４．００ｍｉｎのプロット」の各ナロースペク
トルにおける振動の波は、ピークの存在が表れているのではなく、ノイズが表れているだ
けである。この結果は、遮光膜３の各Ｓｉ２ｐナロースペクトルに対応する厚さ方向の位
置では、ケイ素の含有量が検出下限値以下であることを示している。
３のＳｉ２ｐナロースペクトルの中で「９．００ｍｉｎのプロット」と「１４．００ｍｉ
ｎのプロット」の各ナロースペクトルは、ほかのプロットのＳｉ２ｐナロースペクトルに
比べて縦軸のスケールを大きく拡大している。すなわち、図３のＳｉ２ｐナロースペクト
ルの「９．００ｍｉｎのプロット」と「１４．００ｍｉｎのプロット」の各ナロースペク
トルにおける振動の波は、ピークの存在が表れているのではなく、ノイズが表れているだ
けである。この結果は、遮光膜３の各Ｓｉ２ｐナロースペクトルに対応する厚さ方向の位
置では、ケイ素の含有量が検出下限値以下であることを示している。
【0139】
図４のＮ１ｓナロースペクトルの中で「０．００ｍｉｎのプロット」、「１．００ｍｉ
ｎのプロット」および「４４．００ｍｉｎのプロット」の各ナロースペクトルも、ほかの
プロットのＮ１ｓナロースペクトルに比べて縦軸のスケールを大きく拡大している。すな
わち、図３のＮ１ｓナロースペクトルの「０．００ｍｉｎのプロット」、「１．００ｍｉ
ｎのプロット」および「４４．００ｍｉｎのプロット」の各ナロースペクトルにおける振
動の波は、ピークの存在が表れているのではなく、ノイズが表れているだけである（すな
わち、検出下限値以下である。）。この結果は、ハードマスク膜４および透光性基板１の
各Ｎ１ｓナロースペクトルに対応する厚さ方向の位置では、窒素の含有量が検出下限値以
下であることを示している。
ｎのプロット」および「４４．００ｍｉｎのプロット」の各ナロースペクトルも、ほかの
プロットのＮ１ｓナロースペクトルに比べて縦軸のスケールを大きく拡大している。すな
わち、図３のＮ１ｓナロースペクトルの「０．００ｍｉｎのプロット」、「１．００ｍｉ
ｎのプロット」および「４４．００ｍｉｎのプロット」の各ナロースペクトルにおける振
動の波は、ピークの存在が表れているのではなく、ノイズが表れているだけである（すな
わち、検出下限値以下である。）。この結果は、ハードマスク膜４および透光性基板１の
各Ｎ１ｓナロースペクトルに対応する厚さ方向の位置では、窒素の含有量が検出下限値以
下であることを示している。
【0140】
図３の「４．００ｍｉｎのプロット」のＳｉ２ｐナロースペクトルも、「０．００ｍｉ
ｎのプロット」と「１．００ｍｉｎのプロット」の各ナロースペクトルに比べて縦軸のス
ケールを拡大している。すなわち、「４．００ｍｉｎのプロット」のＳｉ２ｐナロースペ
クトルには、わずかにピークが検出されていることを示している。この結果は、「４．０
０ｍｉｎのプロット」に対応する遮光膜４の厚さ方向の位置では、その上に存在していた
ハードマスク膜５の影響をわずかに受けてピークが検出されたものと思われる。
ｎのプロット」と「１．００ｍｉｎのプロット」の各ナロースペクトルに比べて縦軸のス
ケールを拡大している。すなわち、「４．００ｍｉｎのプロット」のＳｉ２ｐナロースペ
クトルには、わずかにピークが検出されていることを示している。この結果は、「４．０
０ｍｉｎのプロット」に対応する遮光膜４の厚さ方向の位置では、その上に存在していた
ハードマスク膜５の影響をわずかに受けてピークが検出されたものと思われる。
【0141】
なお、遮光膜３の最表面から１．００ｍｉｎだけＡｒガススパッタリングで掘り込んだ
後におけるハードマスク膜４の厚さ方向の位置での分析結果は、ハードマスク膜４の表層
部を除いた部分の測定結果である。
後におけるハードマスク膜４の厚さ方向の位置での分析結果は、ハードマスク膜４の表層
部を除いた部分の測定結果である。
【0142】
図３のＳｉ２ｐナロースペクトルの結果から、この実施例１のハードマスク膜４は、１
０３～１０３．５ｅＶの間の結合エネルギー（１０３．４ｅＶ）で最大ピークを有してい
ることがわかる。この結果は、Ｓｉ－Ｏ結合が一定比率以上で存在していること（酸化度
の高いＳｉ―Ｏ結合が主体であること）を意味しており、酸化度の低いＳｉ－Ｏ結合やＳ
ｉ－Ｓｉ結合の存在比率が低いことを意味している。
０３～１０３．５ｅＶの間の結合エネルギー（１０３．４ｅＶ）で最大ピークを有してい
ることがわかる。この結果は、Ｓｉ－Ｏ結合が一定比率以上で存在していること（酸化度
の高いＳｉ―Ｏ結合が主体であること）を意味しており、酸化度の低いＳｉ－Ｏ結合やＳ
ｉ－Ｓｉ結合の存在比率が低いことを意味している。
【0143】
図３のハードマスク膜４のＳｉ２ｐナロースペクトル（「０．００ｍｉｎのプロット」
と「１．００ｍｉｎのプロット」の各ナロースペクトル）のそれぞれ結果から、この実施
例１のハードマスク膜４は、９７～１００ｅＶの間の結合エネルギーで波形が実質的に平
坦であり、ピークを有していない（検出下限値以下である。）ことがわかった。この結果
は、ハードマスク膜４からＳｉ－Ｓｉ結合が検出されなかったことを意味している。
と「１．００ｍｉｎのプロット」の各ナロースペクトル）のそれぞれ結果から、この実施
例１のハードマスク膜４は、９７～１００ｅＶの間の結合エネルギーで波形が実質的に平
坦であり、ピークを有していない（検出下限値以下である。）ことがわかった。この結果
は、ハードマスク膜４からＳｉ－Ｓｉ結合が検出されなかったことを意味している。
【0144】
図３のＳｉ２ｐナロースペクトルの結果から、この実施例１のハードマスク膜４は、最
表面（０．００ｍｉｎ）の最大ピーク位置と、膜内部（１．００ｍｉｎ）の最大ピーク位
置との間で、０．２ｅＶ弱の差に収まっていることがわかる。この差が相対的に小さいこ
とは、ハードマスク膜のエッチング加工時に高い制御性を得るためには、好ましいことが
わかった。
表面（０．００ｍｉｎ）の最大ピーク位置と、膜内部（１．００ｍｉｎ）の最大ピーク位
置との間で、０．２ｅＶ弱の差に収まっていることがわかる。この差が相対的に小さいこ
とは、ハードマスク膜のエッチング加工時に高い制御性を得るためには、好ましいことが
わかった。
【0145】
図４のＮ１ｓナロースペクトルの結果から、この実施例１のハードマスク膜４は、最大
ピークが検出下限値以下であることがわかった。この結果は、実施例１のハードマスク膜
４からＳｉ－Ｎ結合を含め、窒素と結合した原子が検出されなかったことを意味している
。以上のように、この実施例１のハードマスク膜４は、以下の３つの条件を同時に満たす
材料で形成されていることがわかった。すなわち、ケイ素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）の含有比
率が、Ｓｉ：Ｏ＝１：２未満（１：１．８６）であり、条件１を満たす。Ｓｉ２ｐナロー
スペクトルが１０３～１０３．５ｅＶの間の結合エネルギー（１０３．４ｅＶ）で最大ピ
ークを有し、条件２を満たす。さらに、Ｎ１ｓナロースペクトルの最大ピークが検出下限
値以下であり、条件３を満たす。
ピークが検出下限値以下であることがわかった。この結果は、実施例１のハードマスク膜
４からＳｉ－Ｎ結合を含め、窒素と結合した原子が検出されなかったことを意味している
。以上のように、この実施例１のハードマスク膜４は、以下の３つの条件を同時に満たす
材料で形成されていることがわかった。すなわち、ケイ素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）の含有比
率が、Ｓｉ：Ｏ＝１：２未満（１：１．８６）であり、条件１を満たす。Ｓｉ２ｐナロー
スペクトルが１０３～１０３．５ｅＶの間の結合エネルギー（１０３．４ｅＶ）で最大ピ
ークを有し、条件２を満たす。さらに、Ｎ１ｓナロースペクトルの最大ピークが検出下限
値以下であり、条件３を満たす。
【0146】
図５のＯ１ｓナロースペクトルの結果から、この実施例１のハードマスク膜４は、５３
２～５３３ｅＶの間の結合エネルギーで最大ピークを有していることがわかる。このこと
は、高酸化物（酸化度の高いＳｉ－Ｏ結合）が一定比率以上で存在していること（ＳｉＯ
２が主体であること）を意味している。
また、図５のＯ１ｓナロースペクトルの結果から、この実施例１のハードマスク膜４は
、最表面（０．００ｍｉｎ）の最大ピーク位置と、膜内部（１．００ｍｉｎ）の最大ピー
ク位置との間で、差はほとんどない（０．０５ｅＶ未満）ことがわかる。この差が相対的
に小さいことは、ハードマスク膜のエッチング加工時に高い制御性を得るためには、好ま
しいことがわかった。
２～５３３ｅＶの間の結合エネルギーで最大ピークを有していることがわかる。このこと
は、高酸化物（酸化度の高いＳｉ－Ｏ結合）が一定比率以上で存在していること（ＳｉＯ
２が主体であること）を意味している。
また、図５のＯ１ｓナロースペクトルの結果から、この実施例１のハードマスク膜４は
、最表面（０．００ｍｉｎ）の最大ピーク位置と、膜内部（１．００ｍｉｎ）の最大ピー
ク位置との間で、差はほとんどない（０．０５ｅＶ未満）ことがわかる。この差が相対的
に小さいことは、ハードマスク膜のエッチング加工時に高い制御性を得るためには、好ま
しいことがわかった。
【0147】
［位相シフトマスクの製造］
次に、この実施例１のマスクブランク１００を用い、以下の手順で実施例１のハーフト
ーン型の位相シフトマスク２００を製造した。最初に、ハードマスク膜４の表面にＨＭＤ
Ｓ処理を施した。
次に、この実施例１のマスクブランク１００を用い、以下の手順で実施例１のハーフト
ーン型の位相シフトマスク２００を製造した。最初に、ハードマスク膜４の表面にＨＭＤ
Ｓ処理を施した。
【0148】
続いて、スピン塗布法によって、ハードマスク膜４の表面に接して、電子線描画用化学
増幅型レジストからなるレジスト膜を膜厚７０ｎｍ（従来は８０ｎｍ）で形成した。次に
、このレジスト膜に対して、位相シフト膜２に形成すべき位相シフトパターンである第１
のパターンを電子線描画し、所定の現像処理及び洗浄処理を行い、第１のパターンを有す
るレジストパターン５ａを形成した（図２（ａ）参照）。この第１のパターンは、光半透
過膜２に形成すべき微細なパターン（線幅３５ｎｍ以下（従来は４０ｎｍ以下）のＳＲＡ
Ｆパターン等）を含むパターン（位相シフトパターン）である。ハードマスク膜４上に形
成されたレジストパターン５ａは、レジストパターンの倒れが認められない良好なもので
あった。
増幅型レジストからなるレジスト膜を膜厚７０ｎｍ（従来は８０ｎｍ）で形成した。次に
、このレジスト膜に対して、位相シフト膜２に形成すべき位相シフトパターンである第１
のパターンを電子線描画し、所定の現像処理及び洗浄処理を行い、第１のパターンを有す
るレジストパターン５ａを形成した（図２（ａ）参照）。この第１のパターンは、光半透
過膜２に形成すべき微細なパターン（線幅３５ｎｍ以下（従来は４０ｎｍ以下）のＳＲＡ
Ｆパターン等）を含むパターン（位相シフトパターン）である。ハードマスク膜４上に形
成されたレジストパターン５ａは、レジストパターンの倒れが認められない良好なもので
あった。
【0149】
【0150】
このとき、ケイ素及び酸素からなるハードマスク膜４は、フッ素系ガスに対するエッチ
ングレートが大きく、ハードマスク膜が速く高精度にエッチング加工できることがわかっ
た。
ハードマスク膜４のエッチングレートは、ハードマスク膜４の膜厚およびエッチングタ
イムから算出した結果、後述する比較例１のハードマスク膜４に比べフッ素系ガスに対す
るエッチングレートが相対的に大きかった。
また、ハードマスクパターン４ａを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測したところ、側
壁の断面は滑らかであった。
ングレートが大きく、ハードマスク膜が速く高精度にエッチング加工できることがわかっ
た。
ハードマスク膜４のエッチングレートは、ハードマスク膜４の膜厚およびエッチングタ
イムから算出した結果、後述する比較例１のハードマスク膜４に比べフッ素系ガスに対す
るエッチングレートが相対的に大きかった。
また、ハードマスクパターン４ａを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測したところ、側
壁の断面は滑らかであった。
【0151】
次に、レジストパターン５ａを除去した。続いて、ハードマスクパターン４ａをマスク
とし、塩素ガス（Ｃｌ２）と酸素ガス（Ｏ２）の混合ガス（ガス流量比 Ｃｌ２：Ｏ２＝
１３：１）を用いたドライエッチング（バイアス電圧を印加したときの電力が５０［Ｗ］
の高バイアスエッチング）を行い、遮光膜３に第１のパターン（遮光パターン３ａ）を形
成した（図２（ｃ）参照）。なお、遮光膜３のエッチング時間（トータルエッチングタイ
ム）は、遮光膜３のエッチング開始から位相シフト膜２の表面が最初に露出するまでの時
間（ジャストエッチングタイム）の１．５倍の時間とした。すなわち、ジャストエッチン
グタイムの５０％の時間（オーバーエッチングタイム）だけ追加でオーバーエッチングを
行った。このオーバーエッチングを行うことで、遮光膜３のパターン側壁の垂直性を高め
ることが可能となる。
とし、塩素ガス（Ｃｌ２）と酸素ガス（Ｏ２）の混合ガス（ガス流量比 Ｃｌ２：Ｏ２＝
１３：１）を用いたドライエッチング（バイアス電圧を印加したときの電力が５０［Ｗ］
の高バイアスエッチング）を行い、遮光膜３に第１のパターン（遮光パターン３ａ）を形
成した（図２（ｃ）参照）。なお、遮光膜３のエッチング時間（トータルエッチングタイ
ム）は、遮光膜３のエッチング開始から位相シフト膜２の表面が最初に露出するまでの時
間（ジャストエッチングタイム）の１．５倍の時間とした。すなわち、ジャストエッチン
グタイムの５０％の時間（オーバーエッチングタイム）だけ追加でオーバーエッチングを
行った。このオーバーエッチングを行うことで、遮光膜３のパターン側壁の垂直性を高め
ることが可能となる。
【0152】
なお、オーバーエッチング終了後のハードマスクパターン４ａを走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）で観測したところ、パターンの側壁と表面（パターンの底面と対向する側の面（パ
ターンの上面））の間のエッジはシャープ（角が丸まっていない）であった。また、ハー
ドマスクパターン４ａの側壁の断面は滑らかであった。
ＥＭ）で観測したところ、パターンの側壁と表面（パターンの底面と対向する側の面（パ
ターンの上面））の間のエッジはシャープ（角が丸まっていない）であった。また、ハー
ドマスクパターン４ａの側壁の断面は滑らかであった。
【0153】
次に、遮光パターン３ａをマスクとし、フッ素系ガス（ＳＦ６＋Ｈｅ）を用いたドライ
エッチングを行い、位相シフト膜２に第１のパターン（位相シフトパターン２ａ）を形成
し、かつ同時にハードマスクパターン４ａを除去した（図２（ｄ）参照）。
エッチングを行い、位相シフト膜２に第１のパターン（位相シフトパターン２ａ）を形成
し、かつ同時にハードマスクパターン４ａを除去した（図２（ｄ）参照）。
【0154】
次に、遮光パターン３ａ上に、スピン塗布法によって、電子線描画用化学増幅型レジス
トからなるレジスト膜を膜厚１５０ｎｍで形成した。次に、レジスト膜に対して、遮光膜
に形成すべきパターン（遮光帯パターンを含むパターン）である第２のパターンを露光描
画し、さらに現像処理等の所定の処理を行い、遮光パターンを有するレジストパターン６
ｂを形成した（図２（ｅ）参照）。
続いて、レジストパターン６ｂをマスクとして、塩素ガス（Ｃｌ２）と酸素ガス（Ｏ２
）の混合ガス（ガス流量比 Ｃｌ２：Ｏ２＝４：１）を用いたドライエッチングを行い、
遮光膜３に第２のパターン（遮光パターン３ｂ）を形成した（図２（ｆ）参照）。
さらに、レジストパターン６ｂを除去し、洗浄等の所定の処理を経て、位相シフトマス
ク２００を得た（図２（ｇ）参照）。
トからなるレジスト膜を膜厚１５０ｎｍで形成した。次に、レジスト膜に対して、遮光膜
に形成すべきパターン（遮光帯パターンを含むパターン）である第２のパターンを露光描
画し、さらに現像処理等の所定の処理を行い、遮光パターンを有するレジストパターン６
ｂを形成した（図２（ｅ）参照）。
続いて、レジストパターン６ｂをマスクとして、塩素ガス（Ｃｌ２）と酸素ガス（Ｏ２
）の混合ガス（ガス流量比 Ｃｌ２：Ｏ２＝４：１）を用いたドライエッチングを行い、
遮光膜３に第２のパターン（遮光パターン３ｂ）を形成した（図２（ｆ）参照）。
さらに、レジストパターン６ｂを除去し、洗浄等の所定の処理を経て、位相シフトマス
ク２００を得た（図２（ｇ）参照）。
【0155】
製造された転写用マスク２００（ハーフトーン型位相シフトマスク）に対してマスク欠
陥検査装置で欠陥検査を行ったところ、位相シフトパターン２ａのＣＤ精度およびライン
エッジラフネスがともに要求されたレベルを満たしていることが確認された。
陥検査装置で欠陥検査を行ったところ、位相シフトパターン２ａのＣＤ精度およびライン
エッジラフネスがともに要求されたレベルを満たしていることが確認された。
【0156】
［パターン転写性能の評価］
以上の手順を得て作製された位相シフトマスク２００に対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒ
ｌ Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体デバイス上のレジスト
膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。このシミュレーショ
ンの露光転写像を検証したところ、設計仕様を十分に満たしていた。この結果から、この
実施例１の位相シフトマスク２００を露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバ
イス上のレジスト膜に露光転写したとしても、最終的に半導体デバイス上に形成される回
路パターンは高精度で形成できるといえる。
以上の手順を得て作製された位相シフトマスク２００に対し、ＡＩＭＳ１９３（Ｃａｒ
ｌ Ｚｅｉｓｓ社製）を用いて、波長１９３ｎｍの露光光で半導体デバイス上のレジスト
膜に露光転写したときにおける転写像のシミュレーションを行った。このシミュレーショ
ンの露光転写像を検証したところ、設計仕様を十分に満たしていた。この結果から、この
実施例１の位相シフトマスク２００を露光装置のマスクステージにセットし、半導体デバ
イス上のレジスト膜に露光転写したとしても、最終的に半導体デバイス上に形成される回
路パターンは高精度で形成できるといえる。
【0157】
〈比較例１〉
［マスクブランクの製造］
比較例１は、ハードマスク膜４をケイ素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）の含有比率（原子％）が
、Ｓｉ：Ｏ＝１：２である（酸素欠損していないＳｉＯ２膜である）として、マスクブラ
ンクの製造および転写用マスクの製造を行ったものであり、ハードマスク膜４の特性とそ
の成膜方法以外は実施例１と同じである。以下、実施例１と相違する箇所について説明す
る。
［マスクブランクの製造］
比較例１は、ハードマスク膜４をケイ素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）の含有比率（原子％）が
、Ｓｉ：Ｏ＝１：２である（酸素欠損していないＳｉＯ２膜である）として、マスクブラ
ンクの製造および転写用マスクの製造を行ったものであり、ハードマスク膜４の特性とそ
の成膜方法以外は実施例１と同じである。以下、実施例１と相違する箇所について説明す
る。
【0158】
実施例１と同様の手順で遮光膜３まで形成した後、ケイ素（Ｓｉ）ターゲットを用い、
アルゴン（Ａｒ）ガス及び酸素（Ｏ２）ガスをスパッタリングガスとして、ＲＦスパッタ
リングを行うことにより、遮光膜３の上に厚さ１５ｎｍのケイ素及び酸素からなるハード
マスク膜４を形成した。形成したハードマスク膜の組成は、Ｓｉ：Ｏ＝１：２（原子％比
）であった。この組成はＸＰＳにより測定した。
アルゴン（Ａｒ）ガス及び酸素（Ｏ２）ガスをスパッタリングガスとして、ＲＦスパッタ
リングを行うことにより、遮光膜３の上に厚さ１５ｎｍのケイ素及び酸素からなるハード
マスク膜４を形成した。形成したハードマスク膜の組成は、Ｓｉ：Ｏ＝１：２（原子％比
）であった。この組成はＸＰＳにより測定した。
【0159】
このハードマスク膜４は、後述するように、フッ素系ガスに対するエッチングレートが
実施例１に比べ小さく、ハードマスク膜が速くきれいにエッチング加工できるとは言えな
いことがわかった。
このハードマスク膜４は、膜の密度が相対的に高くなる（高密度になる）傾向を有し、
ケイ素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）の含有比率（原子％）が、Ｓｉ：Ｏ＝１：２である（酸素欠
損していないＳｉＯ２膜である）ことがわかった。
実施例１に比べ小さく、ハードマスク膜が速くきれいにエッチング加工できるとは言えな
いことがわかった。
このハードマスク膜４は、膜の密度が相対的に高くなる（高密度になる）傾向を有し、
ケイ素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）の含有比率（原子％）が、Ｓｉ：Ｏ＝１：２である（酸素欠
損していないＳｉＯ２膜である）ことがわかった。
【0160】
実施例１と同様の手順でこの比較例１のマスクブランクのＳｉ２ｐナロースペクトル、
Ｎ１ｓナロースペクトルおよびＯ１ｓナロースペクトルをそれぞれ取得した。Ｓｉ２ｐナ
ロースペクトルの結果（図示せず）から、この比較例１のハードマスク膜４は、１０３．
５ｅＶを超える結合エネルギー（１０３．８ｅＶ）で最大ピークを有していることがわか
った。この結果は、Ｓｉ－Ｏ結合の存在比率が非常に高いことを意味している。また、Ｓ
ｉ２ｐナロースペクトル（図示せず）の結果から、この比較例１のハードマスク膜４は、
９７～１００ｅＶの間の結合エネルギーで波形が実質的に平坦であり、ピークを有してい
ない（検出下限値以下である。）ことがわかった。この結果は、ハードマスク膜４からＳ
ｉ－Ｓｉ結合が検出されなかったことを意味している。
Ｎ１ｓナロースペクトルおよびＯ１ｓナロースペクトルをそれぞれ取得した。Ｓｉ２ｐナ
ロースペクトルの結果（図示せず）から、この比較例１のハードマスク膜４は、１０３．
５ｅＶを超える結合エネルギー（１０３．８ｅＶ）で最大ピークを有していることがわか
った。この結果は、Ｓｉ－Ｏ結合の存在比率が非常に高いことを意味している。また、Ｓ
ｉ２ｐナロースペクトル（図示せず）の結果から、この比較例１のハードマスク膜４は、
９７～１００ｅＶの間の結合エネルギーで波形が実質的に平坦であり、ピークを有してい
ない（検出下限値以下である。）ことがわかった。この結果は、ハードマスク膜４からＳ
ｉ－Ｓｉ結合が検出されなかったことを意味している。
【0161】
Ｎ１ｓナロースペクトルの結果（図示せず）から、この比較例１のハードマスク膜４は
、最大ピークが検出下限値以下であることがわかった。この結果は、比較例１のハードマ
スク膜４ではＳｉ－Ｎ結合を含め、窒素と結合した原子の存在比率が検出されなかったこ
とを意味している。以上のように、この比較例１のハードマスク膜４は、ケイ素（Ｓｉ）
と酸素（Ｏ）の含有比率が、Ｓｉ：Ｏ＝１：２であり、条件１を満たさず、Ｓｉ２ｐナロ
ースペクトルが１０３．５ｅＶを超える結合エネルギー（１０３．８ｅＶ）で最大ピーク
を有し、条件２も満たさないものであった。この比較例１のハードマスク膜４は、Ｎ１ｓ
ナロースペクトルの最大ピークが検出下限値以下であり、条件３のみ満たすものであった
。
、最大ピークが検出下限値以下であることがわかった。この結果は、比較例１のハードマ
スク膜４ではＳｉ－Ｎ結合を含め、窒素と結合した原子の存在比率が検出されなかったこ
とを意味している。以上のように、この比較例１のハードマスク膜４は、ケイ素（Ｓｉ）
と酸素（Ｏ）の含有比率が、Ｓｉ：Ｏ＝１：２であり、条件１を満たさず、Ｓｉ２ｐナロ
ースペクトルが１０３．５ｅＶを超える結合エネルギー（１０３．８ｅＶ）で最大ピーク
を有し、条件２も満たさないものであった。この比較例１のハードマスク膜４は、Ｎ１ｓ
ナロースペクトルの最大ピークが検出下限値以下であり、条件３のみ満たすものであった
。
【0162】
Ｏ１ｓナロースペクトルの結果（図示せず）から、この比較例１のハードマスク膜４は
、５３２～５３３ｅＶの間の結合エネルギーで最大ピークを有していることがわかった。
この結果は、高酸化物（Ｓｉ－Ｏ結合）が少なくとも一定比率以上存在していること（Ｓ
ｉＯ２が主体であること）を意味している。
、５３２～５３３ｅＶの間の結合エネルギーで最大ピークを有していることがわかった。
この結果は、高酸化物（Ｓｉ－Ｏ結合）が少なくとも一定比率以上存在していること（Ｓ
ｉＯ２が主体であること）を意味している。
【0163】
［位相シフトマスクの製造］
次に、この比較例１のマスクブランク１００を用い、実施例１と同様にしてハーフトー
ン型の位相シフトマスク２００を製造した。最初に、ハードマスク膜４の表面にＨＭＤＳ
処理を施した。
次に、この比較例１のマスクブランク１００を用い、実施例１と同様にしてハーフトー
ン型の位相シフトマスク２００を製造した。最初に、ハードマスク膜４の表面にＨＭＤＳ
処理を施した。
【0164】
次に、実施例１と同様にして、第１のパターンを有するレジストパターン５ａを形成し
た（図２（ａ）参照）。
た（図２（ａ）参照）。
【0165】
【0166】
このとき、ハードマスク膜４は、フッ素系ガスに対するエッチングレートが実施例１に
比べ小さく、ハードマスク膜が速く高精度にエッチング加工できるとは言えないことがわ
かった。
ハードマスク膜４のエッチングレートは、ハードマスク膜４の膜厚およびエッチングタ
イムから算出した結果、前述した実施例１のハードマスク膜４に比べフッ素系ガスに対す
るエッチングレートが相対的に小さかった。
また、ハードマスクパターン４ａを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測したところ、側
壁の断面は実施例１比べ滑らかではなかった。
比べ小さく、ハードマスク膜が速く高精度にエッチング加工できるとは言えないことがわ
かった。
ハードマスク膜４のエッチングレートは、ハードマスク膜４の膜厚およびエッチングタ
イムから算出した結果、前述した実施例１のハードマスク膜４に比べフッ素系ガスに対す
るエッチングレートが相対的に小さかった。
また、ハードマスクパターン４ａを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測したところ、側
壁の断面は実施例１比べ滑らかではなかった。
【0167】
次に、レジストパターン５ａを除去した。続いて、ハードマスクパターン４ａをマスク
とし、塩素ガス（Ｃｌ２）と酸素ガス（Ｏ２）の混合ガス（ガス流量比 Ｃｌ２：Ｏ２＝
１３：１）を用いたドライエッチング（バイアス電圧を印加したときの電力が５０［Ｗ］
の高バイアスエッチング）を行い、遮光膜３に第１のパターン（遮光パターン３ａ）を形
成した（図２（ｃ）参照）。このとき、実施例１と同様にオーバーエッチングを行った。
とし、塩素ガス（Ｃｌ２）と酸素ガス（Ｏ２）の混合ガス（ガス流量比 Ｃｌ２：Ｏ２＝
１３：１）を用いたドライエッチング（バイアス電圧を印加したときの電力が５０［Ｗ］
の高バイアスエッチング）を行い、遮光膜３に第１のパターン（遮光パターン３ａ）を形
成した（図２（ｃ）参照）。このとき、実施例１と同様にオーバーエッチングを行った。
【0168】
なお、オーバーエッチング終了後のハードマスクパターン４ａを走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）で観測したところ、パターンの側壁と表面都の間のエッジはシャープ（角が丸まっ
ていない）であった。また、ハードマスクパターン４ａの側壁の断面は滑らかではなかっ
た。
ＥＭ）で観測したところ、パターンの側壁と表面都の間のエッジはシャープ（角が丸まっ
ていない）であった。また、ハードマスクパターン４ａの側壁の断面は滑らかではなかっ
た。
【0169】
その後、実施例１と同じ条件で実施例１と同様の手順を経て、転写用マスク２００（ハ
ーフトーン型位相シフトマスク）を製造した。
製造された比較例１の転写用マスク２００（ハーフトーン型位相シフトマスク）に対し
てマスク欠陥検査装置で欠陥検査を行ったところ、位相シフトパターン２ａのＣＤ精度お
よびラインエッジラフネスがともに要求されたレベルを満たせていないことが判明した。
ーフトーン型位相シフトマスク）を製造した。
製造された比較例１の転写用マスク２００（ハーフトーン型位相シフトマスク）に対し
てマスク欠陥検査装置で欠陥検査を行ったところ、位相シフトパターン２ａのＣＤ精度お
よびラインエッジラフネスがともに要求されたレベルを満たせていないことが判明した。
【0170】
〈比較例２〉
［マスクブランクの製造］
比較例２は、ハードマスク膜４を、Ｓｉ－Ｓｉ結合の存在比率が比較的高い材料で形成
して、マスクブランクの製造および転写用マスクの製造を行ったものであり、ハードマス
ク膜４の特性とその成膜方法以外は実施例１と同じである。以下、実施例１と相違する箇
所について説明する。
［マスクブランクの製造］
比較例２は、ハードマスク膜４を、Ｓｉ－Ｓｉ結合の存在比率が比較的高い材料で形成
して、マスクブランクの製造および転写用マスクの製造を行ったものであり、ハードマス
ク膜４の特性とその成膜方法以外は実施例１と同じである。以下、実施例１と相違する箇
所について説明する。
【0171】
実施例１と同様の手順で遮光膜３まで形成した後、ケイ素（Ｓｉ）のターゲットを用い
、酸素（Ｏ２）とアルゴン（Ａｒ）ガスをスパッタリングガスとして、スパッタリングを
行うことにより、遮光膜３の上に厚さ１５ｎｍのＳｉＯ２膜からなるハードマスク膜４を
形成した。この比較例２のハードマスク膜４の組成は、Ｓｉ：Ｏ＝３８．５：６１．５（
原子％比）であった。この組成はＸＰＳにより測定した。
、酸素（Ｏ２）とアルゴン（Ａｒ）ガスをスパッタリングガスとして、スパッタリングを
行うことにより、遮光膜３の上に厚さ１５ｎｍのＳｉＯ２膜からなるハードマスク膜４を
形成した。この比較例２のハードマスク膜４の組成は、Ｓｉ：Ｏ＝３８．５：６１．５（
原子％比）であった。この組成はＸＰＳにより測定した。
【0172】
実施例１と同様の手順でこの比較例２のマスクブランクのＳｉ２ｐナロースペクトル、
Ｎ１ｓナロースペクトルおよびＯ１ｓナロースペクトルをそれぞれ取得した。このＳｉ２
ｐナロースペクトルの結果（図示せず）から、この比較例２のハードマスク膜４は、９７
ｅＶ～１００ｅＶの間の結合エネルギー（９９．２ｅＶ）と、１０３ｅＶ未満の結合エネ
ルギー（１０２．７ｅＶ）でそれぞれピークを有していることがわかった。
Ｎ１ｓナロースペクトルおよびＯ１ｓナロースペクトルをそれぞれ取得した。このＳｉ２
ｐナロースペクトルの結果（図示せず）から、この比較例２のハードマスク膜４は、９７
ｅＶ～１００ｅＶの間の結合エネルギー（９９．２ｅＶ）と、１０３ｅＶ未満の結合エネ
ルギー（１０２．７ｅＶ）でそれぞれピークを有していることがわかった。
【0173】
さらに、この比較例２のハードマスク膜４は、Ｓｉ２ｐのナロースペクトルにおいて、
Ｓｉ－Ｓｉ結合の面積強度はＳｉ－Ｏ結合の面積強度の半分以上から同程度あり、Ｓｉ－
Ｏ結合とＳｉ－Ｓｉ結合の双方がかなりの割合で存在しているものであることもわかった
。
Ｓｉ－Ｓｉ結合の面積強度はＳｉ－Ｏ結合の面積強度の半分以上から同程度あり、Ｓｉ－
Ｏ結合とＳｉ－Ｓｉ結合の双方がかなりの割合で存在しているものであることもわかった
。
【0174】
［位相シフトマスクの製造］
次に、この比較例１のマスクブランク１００を用い、実施例１と同様にしてハーフトー
ン型の位相シフトマスク２００を製造した。最初に、ハードマスク膜４の表面にＨＭＤＳ
処理を施した。
次に、この比較例１のマスクブランク１００を用い、実施例１と同様にしてハーフトー
ン型の位相シフトマスク２００を製造した。最初に、ハードマスク膜４の表面にＨＭＤＳ
処理を施した。
【0175】
次に、実施例１と同様にして、第１のパターンを有するレジストパターン５ａを形成し
た（図２（ａ）参照）。
た（図２（ａ）参照）。
【0176】
【0177】
このとき、ハードマスク膜４は、フッ素系ガスに対するエッチングレートが実施例１の
ハードマスク膜４よりも大きかった。このため、ハードマスク膜４が速く高精度にエッチ
ング加工できることがわかった。
ハードマスク膜４よりも大きかった。このため、ハードマスク膜４が速く高精度にエッチ
ング加工できることがわかった。
【0178】
次に、レジストパターン５ａを除去した。続いて、ハードマスクパターン４ａをマスク
とし、塩素ガス（Ｃｌ２）と酸素ガス（Ｏ２）の混合ガス（ガス流量比 Ｃｌ２：Ｏ２＝
１３：１）を用いたドライエッチング（バイアス電圧を印加したときの電力が５０［Ｗ］
の高バイアスエッチング）を行い、遮光膜３に第１のパターン（遮光パターン３ａ）を形
成した（図２（ｃ）参照）。このとき、実施例１と同様にオーバーエッチングを行った。
とし、塩素ガス（Ｃｌ２）と酸素ガス（Ｏ２）の混合ガス（ガス流量比 Ｃｌ２：Ｏ２＝
１３：１）を用いたドライエッチング（バイアス電圧を印加したときの電力が５０［Ｗ］
の高バイアスエッチング）を行い、遮光膜３に第１のパターン（遮光パターン３ａ）を形
成した（図２（ｃ）参照）。このとき、実施例１と同様にオーバーエッチングを行った。
【0179】
なお、オーバーエッチング終了後のハードマスクパターン４ａを走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）で観測したところ、パターンの側壁と表面の間のエッジは角が丸まっていた。また
、ハードマスクパターン４ａの側壁の断面は滑らかではなかった。このように、ハードマ
スクとしての機能が大きく下がる（塩素系ガスに対するエッチング耐性が大きく低下する
、特に高バイアスエッチング条件でさらにエッチング耐性が大きく低下する）傾向にある
ことがわかった。このため、このハードマスクパターン４ａをマスクとするドライエッチ
ングで加工された遮光パターン３ａは、ＣＤ精度およびラインエッジラフネスは悪化して
いた。さらに、この遮光パターン３ａをマスクとするドライエッチングで加工された位相
シフトパターン２ａも、ＣＤ精度およびラインエッジラフネスは悪化していた。
ＥＭ）で観測したところ、パターンの側壁と表面の間のエッジは角が丸まっていた。また
、ハードマスクパターン４ａの側壁の断面は滑らかではなかった。このように、ハードマ
スクとしての機能が大きく下がる（塩素系ガスに対するエッチング耐性が大きく低下する
、特に高バイアスエッチング条件でさらにエッチング耐性が大きく低下する）傾向にある
ことがわかった。このため、このハードマスクパターン４ａをマスクとするドライエッチ
ングで加工された遮光パターン３ａは、ＣＤ精度およびラインエッジラフネスは悪化して
いた。さらに、この遮光パターン３ａをマスクとするドライエッチングで加工された位相
シフトパターン２ａも、ＣＤ精度およびラインエッジラフネスは悪化していた。
【0180】
その後、実施例１と同じ条件で実施例１と同様の手順を経て、転写用マスク２００（ハ
ーフトーン型位相シフトマスク）を製造した。
製造された比較例２の転写用マスク２００（ハーフトーン型位相シフトマスク）に対し
てマスク欠陥検査を行ったところ、位相シフトパターン２ａのＣＤ精度およびラインエッ
ジラフネスがともに要求されたレベルを満たせていないことが判明した。
ーフトーン型位相シフトマスク）を製造した。
製造された比較例２の転写用マスク２００（ハーフトーン型位相シフトマスク）に対し
てマスク欠陥検査を行ったところ、位相シフトパターン２ａのＣＤ精度およびラインエッ
ジラフネスがともに要求されたレベルを満たせていないことが判明した。
【符号の説明】
【0181】
１ 透光性基板
２ 位相シフト膜
２ａ 位相シフトパターン
３ 遮光膜
３ａ，３ｂ 遮光パターン
４ ハードマスク膜
４ａ ハードマスクパターン
５ａ レジストパターン
６ｂ レジストパターン
１１ 基板
１２ 多層反射膜
１３ 保護膜
１４ 吸収体膜（位相シフト膜）
１５ ハードマスク膜
１６ 裏面導電膜
１００ マスクブランク
２００ 位相シフトマスク
３００ 反射型マスクブランク
４００ 反射型マスク
２ 位相シフト膜
２ａ 位相シフトパターン
３ 遮光膜
３ａ，３ｂ 遮光パターン
４ ハードマスク膜
４ａ ハードマスクパターン
５ａ レジストパターン
６ｂ レジストパターン
１１ 基板
１２ 多層反射膜
１３ 保護膜
１４ 吸収体膜（位相シフト膜）
１５ ハードマスク膜
１６ 裏面導電膜
１００ マスクブランク
２００ 位相シフトマスク
３００ 反射型マスクブランク
４００ 反射型マスク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】