半導体デバイスの製造方法
【課題】ＥＭＦバイアスが低減された遮光膜であり、転写マスク作製に係る様々な負荷が
大きく軽減される。さらに、重ね露光による漏れ光によって、ウェハ上のレジスト膜が露
光することを抑制できるだけの光学濃度を遮光膜に確保するという条件も同時に満たすこ
とができる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。
【解決手段】
ＡｒＦエキシマレーザーを光源とする露光光が用いられる露光装置にバイナリ型の転写用マスクをセットし、半導体ウェハ上のレジスト膜に対して転写パターンの露光転写を行う工程を有する半導体デバイスの製造方法であって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを備えた遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上であり、
前記遮光膜は、前記露光光に対する表面反射率が５０％未満であり、
前記遮光膜を透過した前記露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した前記露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴する半導体デバイスの製造方法。
大きく軽減される。さらに、重ね露光による漏れ光によって、ウェハ上のレジスト膜が露
光することを抑制できるだけの光学濃度を遮光膜に確保するという条件も同時に満たすこ
とができる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。
【解決手段】
ＡｒＦエキシマレーザーを光源とする露光光が用いられる露光装置にバイナリ型の転写用マスクをセットし、半導体ウェハ上のレジスト膜に対して転写パターンの露光転写を行う工程を有する半導体デバイスの製造方法であって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを備えた遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上であり、
前記遮光膜は、前記露光光に対する表面反射率が５０％未満であり、
前記遮光膜を透過した前記露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した前記露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴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、半導体デバイス等の製造において使用されるマスクブランク、転写用マスク
、転写用マスクの製造方法、および半導体デバイスの製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等の微細化は、性能、機能の向上（高速動作や低消費電力化等）や低コ
スト化をもたらす利点があり、微細化はますます加速されている。この微細化を支えてい
るのがリソグラフィ技術であり、転写用マスクは、露光装置、レジスト材料とともにキー
技術となっている。
近年、半導体デバイスの設計仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４５ｎｍ〜３２
ｎｍ世代の開発が進められている。これはＡｒＦエキシマレーザー露光光（以下、ＡｒＦ
露光光）の波長１９３ｎｍの約１／４〜１／６に相当している。特にｈｐ４５ｎｍ以降の
世代では従来の位相シフト法、斜入射照明法や瞳フィルター法などの超解像技術（Resolu
tion Enhancement Technology：RET）と光近接効果補正（Optical Proximity Correction
: OPC）技術の適用だけでは不十分となってきており、超高ＮＡ技術（液浸リソグラフィ
）が必要となってきている。
【０００３】
ところで、半導体製造に必要な回路パターンは、複数のフォトマスク（レチクル）パタ
ーンによって半導体ウェハに順次露光される。例えば、所定のレチクルがセットされた縮
小投影露光装置（露光装置）は、ウェハ上の被投影領域を次々とずらしながら繰り返しパ
ターンを投影露光する（ステップ・アンド・リピート方式）、または、レチクルとウェハ
を投影光学系に対して同期走査し、繰り返しパターンを投影露光する（ステップ・アンド
・スキャン方式）が主流となっている。これらにより、半導体ウェハ内に所定個数分の集
積回路チップ領域を形成する。
フォトマスク（レチクル）は、転写パターンを形成した領域と、その外周の領域と、を
有する。この外周領域、即ちフォトマスク（レチクル）における四つの辺に沿った周縁の
領域は、フォトマスク（レチクル）上の転写パターンをウェハ上の被投影領域を次々とず
らしながら順次露光する際に、集積回路チップの形成数を増やす目的で、互いの外周領域
が重なるようにして露光、転写される。通常、露光装置のマスクステージには、外周領域
への露光光の照射を遮光するための遮蔽板が設けられている。しかし、遮蔽板による露光
光の遮蔽では、位置精度の限界や光の回折現象の問題があり、外周領域へ露光光が漏れて
しまう（この光を漏れ光という。）ことが避けられない。この外周領域への漏れ光がフォ
トマスクを透過してしまうと、ウェハ上のレジストを感光させてしまう恐れがある。この
ような重ね露光によるウェハ上のレジスト感光を防ぐ目的で、フォトマスクの外周領域に
は遮光帯（遮光体の帯、遮光体リング）をマスク加工にて作製する。また、この外周領域
の遮光帯を形成する領域においては、重ね露光によるウェハ上のレジスト感光を抑制する
には、通常、ＯＤ値（光学濃度）が３以上あると望ましいとされており、少なくとも２．
８程度は必要とされている。
バイナリマスクの場合、遮光膜は、遮光膜の遮光性が高いため、転写パターン領域に遮
光膜パターンを形成すると共に、転写パターン領域の外周の領域に遮光帯を形成する役割
も有する。
【０００４】
遮光膜には、露光光に対する表面反射をある程度低くすることも必要とされている。こ
のため、遮光膜の構造は、遮光性能を確保するための層と表面反射率を低減させるための
層（表面反射防止層）の少なくとも2層の積層構造となっていることが一般的である。表
面反射防止層は、その特性上、遮光性能を上げることは難しく、遮光膜の薄膜化にはあま
り寄与できない層である。遮光膜の薄膜化には、これらの制約がある。
遮光膜を薄膜化すると、ＯＤ値（光学濃度）が減少してしまう。クロム系の遮光膜では
、一般に必要とされているＯＤ＝３ を達成するために、６０ｎｍ程度のトータルの膜厚
が最低限必要であり、大幅な薄膜化は困難である（例えば、特許文献１：特開２００７−
２４１１３６号公報の［０００５］欄参照）。
また、例えば、ＭｏＳｉ系材料の積層構造からなる遮光膜、例えば基板側からＭｏＳｉ
Ｎ主遮光層／ＭｏＳｉＯＮ反射防止層の積層構造からなる遮光膜等、を備えるいわゆるバ
イナリ型フォトマスクの場合においても、必要とされているＯＤ＝２．８を達成するため
に、通常６０ｎｍ程度のトータルの膜厚が最低限必要であり、大幅な薄膜化は困難である
（特許文献２：特開２００６−７８８２５号公報）。
【０００５】
一方、特許文献３（国際公開２００５／１２４４５４公報）には、光半透過膜を備える
マスクブランクが示されている。この光半透過膜は、所定の透過率だけ露光光を透過する
特性を有し、この特性に関しては従来のハーフトーン型位相シフト膜と概ね同様である。
しかし、この光半透過膜は、光半透過膜のある光半透過部を透過する露光光と光半透過膜
のない透光部を透過する露光光との間での位相差が小さい膜という特性も併せ持っている
。この特性は、従来のハーフトーン型位相シフト膜とは全く異なる。この光半透過膜を備
えるマスクブランクは、エンハンサマスクを作製するために使用されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２４１１３６号公報
【特許文献２】特開２００６−７８８２５号公報
【特許文献３】国際公開２００５／１２４４５４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、半導体デバイスの設計仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍ以
降の世代のバイナリ型マスクにおいては、ＡｒＦ露光光の波長１９３ｎｍよりも転写用マ
スク上の転写パターンの線幅の方が小さく、またこれに対応するための超解像技術を採用
していったことにより、転写パターン領域 （メインパターン領域）の遮光膜パターンの
膜厚が厚いと、電磁界（EMF : ElectroMagnetics Field）効果に起因するバイアス（パタ
ーン線幅等の補正量）が大きくなるという問題が生じてきている。電磁界（EMF）効果に
係るバイアスは、ウェハ上のレジストへの転写パターン線幅のＣＤ精度に大きな影響を与
える。このため、電磁界効果のシミュレーションを行い、ＥＭＦバイアスによる影響を抑
制するため、転写用マスクの作製に際し、転写用マスクに作製する転写パターンの補正を
行う必要がある。この転写パターンの補正計算は、EMFバイアスが大きいほど複雑化する
。また、補正後の転写パターンもEMFバイアスが大きいほど複雑化していき、転写マスク
作製に大きな負荷がかかる。EMFに起因するバイアスが大きくなることで、これらの新た
な課題が発生していた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
バイナリマスクのマスク設計における光学シミュレーションは、設計された転写パター
ンが被転写体（ウェハ上のレジスト等）に設計通りに露光転写されるために、追加配置す
べきOPCやSRAF等の補正パターンの形状やパターン線幅の補正量（バイアス量）等を算出
することを大きな目的としている。このマスク設計の光学シミュレーションにTMA（Thin
Mask Analysis）がある。TMAは、転写用マスクの遮光膜が、膜厚がゼロで所定の光学濃度
を有しているという理想上の膜として補正パターンの形状やパターン線幅の補正量を算出
するものである。理想上の膜で行う簡易的なシミュレーションであるため、シミュレーシ
ョンの計算負荷が小さいという大きなメリットがある。しかし、EMF効果については考慮
されていないシミュレーションであるため、EMF効果の影響が大きくなる近年の微細パタ
ーンでは、TMAのシミュレーション結果だけでは不十分であった。
【０００９】
本発明者らは、上記電磁界（EMF）効果の課題に関し、鋭意開発を行った。
まず、EMF効果の影響が小さい遮光膜であれば、TMAのシミュレーションを利用しやすく
なり、EMFバイアスの補正計算の負荷を小さくすることができるということに着目した。
さらに、EMF効果の影響の小さい遮光膜について研究した結果、バイナリ型転写用マス
クの場合においても、遮光膜のある遮光部を透過する露光光と遮光膜のない透光部を透過
する露光光との間での位相差（以下、この位相差のことを単に位相差という。）が関係す
ることが判明した。すなわち、遮光膜の位相差が小さくなっていくに従い、EMFバイアス
が低減することがシミュレーションによって明らかになったのである。
また、遮光膜の膜厚も関係していることが判明した。すなわち、遮光膜の膜厚が、５０
ｎｍ未満であると、EMFバイアスの影響を補正するための転写パターンの補正計算負荷が
小さくなり、転写マスク作製の負荷も小さくなる。さらに、遮光膜の膜厚が４７ｎｍ以下
であると、EMFバイアスがかなり低減できる。さらに、遮光膜の膜厚が４０ｎｍ以下であ
ると、より顕著な低減効果が得られることがシミュレーションによってそれぞれ判明した
。
遮光膜を構成する層のうち、表面反射防止層は、反射防止機能を持たせる必要があるた
め、酸素や窒素をある程度以上含有させる必要があり、必然的に屈折率が高くなる。この
ため、表面反射防止層は、遮光膜の位相差が大きくプラスになる方向に働く。また、表面
反射防止層は、反射防止機能を持たせるには、消衰係数ｋの小さい材料で形成する必要が
ある。そして、遮光層で遮光膜全体の遮光性能の大部分を確保しなければならないため、
遮光層は消衰係数ｋの大きい材料で形成する必要がある。
これらのことを考慮した結果、まず、遮光層は、屈折率ｎが小さく、かつ消衰係数ｋが
大きい材料を選定するに至った。このような特性を有する材料は、遷移金属シリサイドを
含み、材料の屈折率ｎを上げてしまうような、あるいは消衰係数ｋを下げてしまうような
他成分（特に、酸素や窒素）の含有量は１０原子％未満に制限された遷移金属シリサイド
系の材料であることを突き止めた。すなわち、遮光層を構成する材料に、遷移金属および
ケイ素の合計含有量が９０原子％以上の材料を選定した。
次に、遮光膜の全体膜厚が４５ｎｍ以下、かつ露光光に対する光学濃度が２．８以上、
かつ位相差が３０度以下の３つの条件を同時に満たす膜構成を検討した。遮光膜全体の膜
厚が４５ｎｍ以下であり、光学濃度の低い表面反射防止層との積層構造で光学濃度２．８
以上を確保するには、前記の材料で形成される遮光層は３０ｎｍの膜厚が少なくとも必要
であることを突き止めた。この膜厚の遮光層になると、遮光膜の位相差が小幅のマイナス
になる方向程度しか働かない。このため、表面反射防止層の膜厚を従来のような厚さにす
ると、遮光膜全体での位相差がプラス３０度を大きく超えてしまう。また、近年の露光装
置の進歩により、遮光膜からの表面反射が露光転写に与える影響が小さくなってきており
、従来よりも表面反射率が多少大きくても許容されやすい傾向がある。これらのことを考
慮し、遮光膜の表面反射率が５０％未満と緩く設定し、検討した結果、表面反射防止層の
膜厚は、選定した遮光層の材料であれば、３ｎｍ以上あれば、表面反射率を５０％未満に
することができることが判明した。また、表面反射防止層の膜厚が６ｎｍ以下であれば、
遮光膜全体での位相差を３０度以内に抑制できることも突き止めた。
以上の多方面からの検討結果を総合的に考慮し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明は、ＥＭＦバイアスが低減された遮光膜を有し、したがって転写マスク作製に係
る様々な負荷が大きく軽減され、しかも、転写用マスクとした際に、重ね露光による漏れ
光によって、ウェハ上のレジスト膜が露光することを抑制できるだけの光学濃度を遮光膜
に確保するという条件も同時に満たすことができるマスクブランク、転写用マスク、転写
用マスクの製造方法、および半導体デバイスの製造方法等の提供を目的とする。
【００１１】
本発明は、以下の構成を有する。
（構成１）
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いら
れ、透光性基板上に、転写パターンを形成するための遮光膜を有するマスクブランクであ
って、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する
光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からな
り、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
（構成２）
前記遮光層中の遷移金属の含有量を遷移金属とケイ素の合計含有量で除した比率が４２
％以下であることを特徴とする構成１記載のマスクブランク。
（構成３）
前記遮光層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする構成１または
２のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成４）
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いら
れ、透光性基板上に、転写パターンを形成するための遮光膜を有するマスクブランクであ
って、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する
光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、屈折率ｎが２．００未満、かつ消衰係数ｋが２．３７以上の材料からな
り、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
（構成５）
前記表面反射防止層は、屈折率ｎが２．００以上、かつ消衰係数ｋが１．００以下の材
料からなることを特徴とする構成１から４のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成６）
前記遮光層は、膜厚が４２ｎｍ以下であることを特徴とする構成１から５のいずれかに
記載のマスクブランク。
（構成７）
前記表面反射防止層は、遷移金属およびケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも
１つの元素を含有する材料、ケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を
含有する材料、又は、遷移金属に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有
する材料を主成分とすることを特徴とする構成１から６のいずれかに記載のマスクブラン
ク。
（構成８）
前記表面反射防止層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする構成
７に記載のマスクブランク。
（構成９）
構成１から８のいずれかに記載のマスクブランクにおける前記遮光膜を、エッチングに
よりパターニングするエッチング工程を有することを特徴とする転写用マスクの製造方法
。
（構成１０）
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する
光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からな
り、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする転写用マスク。
（構成１１）
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する
光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、屈折率ｎが２．００未満、かつ消衰係数ｋが２．３７以上の材料からな
り、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする転写用マスク。
（構成１２）
前記遮光膜に形成されている転写パターンには、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインア
ンドスペースパターンが含まれていることを特徴とする構成１０または１１のいずれかに
記載の転写用マスク。
（構成１３）
構成１０から１２のいずれかに記載の転写用マスクを用い、半導体ウェハ上に回路パタ
ーンを形成することを特徴する半導体デバイスの製造方法。
（構成１４）
半導体ウェハ上に形成される回路パターンには、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインア
ンドスペースパターンが含まれていることを特徴する構成１３に記載の半導体デバイスの
製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＥＭＦバイアスが低減された遮光膜を実現し提供することができ、こ
れにより転写マスク作製に係る様々な負荷が大きく軽減される。さらに、このＥＭＦバイ
アスが低減された遮光膜は、重ね露光による漏れ光によって、ウェハ上のレジスト膜が露
光することを抑制できるだけの光学濃度を前記遮光膜に確保するという条件も同時に満た
すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】位相差が異なる各遮光膜における転写パターンのフルピッチとＥＭＦバイアスとの関係を示すグラフである。
【図２】遮光膜の位相差とＥＭＦバイアスとの関係を示すグラフである。
【図３】表面反射防止層の膜厚と遮光膜の位相差との関係、および表面反射防止層の膜厚と露光光に対する表面反射率との関係を示すグラフである。
【図４】表面反射防止層の膜厚とＥＭＦバイアスとの関係を示すグラフである。
【図５】転写パターンのフルピッチが８０ｎｍの場合における、遮光層の屈折率ｎ、消衰係数ｋによるＥＭＦバイアスをバブルの大きさで示したグラフである。
【図６】転写パターンのフルピッチが１００ｎｍの場合における、遮光層の屈折率ｎ、消衰係数ｋによるＥＭＦバイアスをバブルの大きさで示したグラフである。
【図７】転写パターンのフルピッチが１２０ｎｍの場合における、遮光層の屈折率ｎ、消衰係数ｋによるＥＭＦバイアスをバブルの大きさで示したグラフである。
【図８】同じ屈折率ｎを有する遮光層について、遮光膜の膜厚とＥＭＦバイアスとの関係を示すグラフである。
【図９】遮光層の消衰係数ｋおよび膜厚と光学濃度との関係を示すグラフである。
【図１０】膜中のＭｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率と、膜の屈折率ｎおよび消衰係数ｋとの関係を示すグラフである。
【図１１】実施例１において上層膜厚と下層膜厚とをそれぞれ変化させたときに、トータル膜厚、トータル位相シフト、トータルＯＤ、表面反射率、がそれぞれどのように変化するのか、調べたグラフである。
【図１２】実施例２において上層膜厚と下層膜厚とをそれぞれ変化させたときに、トータル膜厚、トータル位相シフト、トータルＯＤ、表面反射率、がそれぞれどのように変化するのか、調べたグラフである。
【図１３】本発明のマスクブランクの一実施形態を示す模式的断面である。
【図１４】本発明の一実施例に係る転写用マスクの製造工程を説明するための模式的断面である。
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のマスクブランクは、
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いら
れ、透光性基板上に、転写パターンを形成するための遮光膜を有するマスクブランクであ
って、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する
光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からな
り、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする。
また、本発明のマスクブランクは、
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いら
れ、透光性基板上に、転写パターンを形成するための遮光膜を有するマスクブランクであ
って、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する
光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、屈折率ｎが２．００未満、かつ消衰係数ｋが２．３７以上の材料からな
り、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が３０度以下である。
上記の各構成によれば、ＥＭＦバイアスが低減された遮光膜を実現し提供することがで
き、これにより転写マスク作製に係る様々な負荷が大きく軽減される。さらに、このＥＭ
Ｆバイアスが低減された遮光膜は、重ね露光による漏れ光によって、ウェハ上のレジスト
膜が露光することを抑制できるだけの光学濃度（２．８以上）を前記遮光膜に確保すると
いう条件も同時に満たすことができる。
【００１５】
図１は、種々の位相差を有する遮光膜（ＯＤは２．８以上）に、種々のパターンピッチ
のラインアンドスペースパターン（転写パターン）を有する転写用マスクを作製して対象
物に露光転写した場合に生じるＥＭＦバイアスをシミュレーションで算出した結果である
。このシミュレーションでは、ＡｒＦ露光光の照明条件を輪帯照明（Annular Illuminati
on）に設定し算出している。なお、グラフ横軸のピッチは、露光転写された対象物（半導
体ウェハ上のレジスト膜等）に転写されるラインアンドスペースパターンのフルピッチで
ある。図１から、まず言えることは、いずれの位相差を有する遮光膜においても、ライン
アンドスペースパターンのフルピッチが小さくなるにつれてＥＭＦバイアスが大きくなっ
ていることである。特に、フルピッチが９０ｎｍと８０ｎｍとの間ではＥＭＦバイアスが
急激に上昇する。一方、位相差の小さい遮光膜であるほど、ＥＭＦバイアスが低減されて
いる。パターンのピッチの幅が小さくなるほど、そのＥＭＦバイアスの低減度合は顕著と
なっている。特に、フルピッチが９０ｎｍと８０ｎｍとの間でのＥＭＦバイアスの上昇度
合いが位相差の小さい遮光膜では、大きく改善されている。これらの結果から、遮光膜の
位相差を小さくすることが、ＥＭＦバイアスの低減に大きく寄与することは明らかである
。
【００１６】
位相差の小さい遮光膜を形成するには、屈折率の小さい材料を用いる必要がある。しか
し、遮光膜には、一般に、露光光に対する表面反射を抑制するための表面反射防止層が設
けられる。表面反射防止層の材料には、酸素や窒素を比較的多く含有する屈折率が大きい
材料が用いられる。そこで、以下に述べる条件で、遮光層と表面反射防止層の積層構造の
遮光膜について、転写パターンを有する転写用マスクを作製して対象物に露光転写した場
合に生じるＥＭＦバイアスのシミュレーションを行った。また、露光光に対する表面反射
率のシミュレーションも並行して行った。このシミュレーションでは、表面反射防止層の
材料を、ｎ＝２．３５、ｋ＝０．９９に固定し、表面反射防止層の膜厚を０〜２０ｎｍの
範囲で２ｎｍずつ変化させた。また、遮光層の材料は、条件１（ｎ＝１．５、ｋ＝２．６
６、膜厚＝４０ｎｍ）、条件２（ｎ＝１．５、ｋ＝２．１４、膜厚＝５０ｎｍ）、条件３
（ｎ＝２、ｋ＝２．５８、膜厚＝４０ｎｍ）、の３つの材料・膜厚の条件を選定し、それ
ぞれシミュレーションされた。遮光層の材料・膜厚は、遮光層だけで所定の光学濃度（Ｏ
Ｄ２．８以上）が確保できるものとした。転写用マスクを用いて、対象物に露光転写する
転写パターンは、フルピッチが８０ｎｍのラインアンドスペースパターンとした。よって
、転写用マスクの遮光膜に形成される転写パターンのスペース幅は、補正前の設計値で１
６０ｎｍとなる。ＡｒＦ露光光の照明条件は、輪帯照明（Annular Illumination）を用い
た。
【００１７】
図２は、シミュレーションした結果を用い、遮光膜全体での位相差とＥＭＦバイアスと
の関係で示したものである。図２から、いずれの遮光層の条件を用いた場合でも、遮光膜
全体での位相差が小さくなるほど、ＥＭＦバイアスが低減されることがわかる。図３は、
同じシミュレーション結果を用い、表面反射防止層の膜厚と遮光膜全体の位相差との関係
、および表面反射防止層の膜厚と露光光に対する表面反射率との関係を１つのグラフで示
したものである。図３から、いずれの遮光層の条件を用いた場合でも、表面反射防止層の
膜厚が薄くなるほど、遮光膜全体の位相差は小さくなることがわかる。図４は、同じシミ
ュレーション結果を用い、表面反射防止層の膜厚とＥＭＦバイアスとの関係で示したもの
である。条件３の遮光層を適用した遮光膜よりも、条件１の遮光層を用いた遮光膜の方が
、表面反射防止層の膜厚に関係なく、ＥＭＦバイアスが低減できている。この結果から、
遮光層には、屈折率ｎの小さい材料を用いた方がＥＭＦバイアスを低減できることがわか
る。条件２の遮光層は、条件１の遮光層と同じ屈折率ｎを有するが、屈折率ｎの高い条件
３の遮光層を用いた遮光膜の場合よりもＥＭＦバイアスが大きくなっている。条件２の遮
光層は、条件１や条件３の遮光層と比べて膜厚が１０ｎｍ厚くなっている。この結果から
、遮光層の膜厚は薄い方がＥＭＦバイアスを低減できることがわかる。条件２の遮光層の
膜厚が条件１の遮光層や条件３の遮光層と比べて厚いのは、条件２の遮光層の消衰係数ｋ
が低く、条件２の遮光層に他の条件の遮光層の場合とほぼ同じ所定の光学濃度を確保する
ためである。これらの結果から、遮光層の材料には、消衰係数ｋの大きい材料を選定する
必要がある。
【００１８】
さらに、遮光層の屈折率ｎ、消衰係数ｋの相違だけによるＥＭＦバイアスへの影響を検
証するシミュレーションを行った。シミュレーション条件として、まず遮光層の膜厚を４
４ｎｍに、表面反射防止層の膜厚を４ｎｍにそれぞれ固定した。表面反射防止層の材料は
、ｎ＝２．３５、ｋ＝０．９９に、膜厚を４ｎｍに固定した。ＡｒＦ露光光の照明条件は
、輪帯照明（Annular Illumination）を用いた。屈折率ｎ、消衰係数ｋが異なる７種類の
遮光層について、対象物に露光転写する転写パターンを、フルピッチが８０ｎｍ、１００
ｎｍ、１２０ｎｍの３種類のラインアンドスペースパターンでそれぞれシミュレーション
を行った。図５〜図７は、このシミュレーション結果をもとに、フルピッチが８０ｎｍ、
１００ｎｍ、１２０ｎｍのそれぞれについて、遮光層の屈折率ｎ、消衰係数ｋによるＥＭ
Ｆバイアスの相違をバブルの大きさで示したグラフである。バブルの大きさが大きいほど
ＥＭＦバイアスが大きいことを示している。これらの結果から、転写パターンのピッチに
関係なく、遮光層の屈折率ｎが小さいほど、消衰係数ｋが大きいほど、ＥＭＦバイアスが
小さくなることがわかる。
【００１９】
単純化した例でいうと、ラインアンドスペースパターンの場合、８０ｎｍのフルピッチ
のラインアンドスペースパターンではスペース幅が４０ｎｍとなる。ＥＭＦバイアスが４
０ｎｍの場合、露光転写を行ったときに対象物上でスペース部分がつぶれてしまうことに
なり、パターンが露光転写されていないことになる。転写対象物上に転写パターンが確実
に露光転写されることを考慮すると、ＥＭＦバイアスは、スペース幅の１／４以下に抑制
することが望ましい。図２のフルピッチ８０ｎｍのラインアンドスペースパターンでのシ
ミュレーション結果では、遮光層の屈折率ｎが２．００の条件３の場合や、遮光層の消衰
係数ｋが２．１４よりも大きい条件２の場合では、ＥＭＦバイアスが１０ｎｍ以下に抑制
することはできていない。また、遮光層の屈折率ｎが１．５０、消衰係数ｋが２．６６の
条件１の場合でも、遮光膜の位相差が３０度以下でなければ、ＥＭＦバイアスが１０ｎｍ
以下に抑制することはできていない。
【００２０】
遮光層の屈折率ｎが同じ１．５０の材料を用いた場合で、表面反射防止層の材料と膜厚
を固定して、それぞれＥＭＦバイアスについてシミュレーションを行った。対象物に露光
転写する転写パターンは、フルピッチが８０ｎｍ（スペース幅が４０ｎｍ）のラインアン
ドスペースパターンとした。ＡｒＦ露光光の照明条件は、輪帯照明（Annular Illuminati
on）を用いた。このシミュレーションの結果を図８に示す。図８の結果から、ＥＭＦバイ
アスを１０ｎｍ以下に抑制するには、低い屈折率ｎの材料を用いた遮光層を用いても、遮
光膜全体での膜厚を４５ｎｍ以下にする必要があることがわかる。
【００２１】
一方、図３および図４の結果から、遮光膜の位相差を３０度以下にすること、フルピッ
チが８０ｎｍのラインアンドスペースパターンの場合のＥＭＦバイアスを１０ｎｍ以下に
抑制することを満たすためには、表面反射防止層の膜厚を６ｎｍ以下にする必要があるこ
とが判明した。また、図３の結果から、遮光膜の露光光に対する表面反射率を５０％未満
抑制するには、表面反射防止層の膜厚は３ｎｍ以上とする必要があることもわかった。
【００２２】
遮光膜の全体膜厚は４５ｎｍ以下に、表面反射防止層の膜厚は３ｎｍ以上にする必要が
それぞれあることから、遮光層の膜厚は４２ｎｍ以下としなければならない。表面反射防
止層は、表面反射率を低減させる機能を持たせるには、消衰係数ｋの小さい材料である必
要がある。よって、遮光膜に求められる所定の光学濃度（ＯＤ）を基本的に遮光層のみで
満たすようにすることが望ましい。図９は、遮光層の消衰係数ｋを横軸に遮光層の膜厚を
縦軸にとり、所定のＯＤ（ＯＤ ２．８と３．０）の境界線を示したものである。遮光膜
は、少なくともＯＤ２．８以上であることが望まれる。遮光層の膜厚が上限の４２ｎｍで
ＯＤ２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．３７以上とする必要がある。また、Ｏ
Ｄ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．５４以上とする必要がある。一方、表面
反射防止層の膜厚を６ｎｍとする場合には、遮光層の膜厚の上限が３９ｎｍである必要が
ある。この場合、遮光層でＯＤ２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．５４以上と
する必要がある。また、ＯＤ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．７３以上とす
る必要がある。
【００２３】
遮光膜の全体膜厚は４４ｎｍ以下の場合、表面反射防止層の膜厚は３ｎｍ以上にする必
要があることから、遮光層の膜厚は４１ｎｍ以下としなければならない。この場合、ＯＤ
２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．４２以上とする必要がある。また、ＯＤ３
．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．５８以上とする必要がある。一方、表面反射
防止層の膜厚を６ｎｍとする場合には、遮光層の膜厚の上限が３８ｎｍである必要がある
。この場合、遮光層でＯＤ２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．６０以上とする
必要がある。また、ＯＤ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．８０以上とする必
要がある。
【００２４】
遮光膜の全体膜厚は４２ｎｍ以下の場合、表面反射防止層の膜厚は３ｎｍ以上にする必
要があることから、遮光層の膜厚は３９ｎｍ以下としなければならない。この場合、ＯＤ
２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．５４以上とする必要がある。また、ＯＤ３
．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．７３以上とする必要がある。一方、表面反射
防止層の膜厚を６ｎｍとする場合には、遮光層の膜厚の上限が３６ｎｍである必要がある
。この場合、遮光層でＯＤ２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．７５以上とする
必要がある。また、ＯＤ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．９４以上とする必
要がある。
【００２５】
遮光膜の全体膜厚は４０ｎｍ以下の場合、表面反射防止層の膜厚は３ｎｍ以上にする必
要があることから、遮光層の膜厚は３７ｎｍ以下としなければならない。この場合、ＯＤ
２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．６７以上とする必要がある。また、ＯＤ３
．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．８６以上とする必要がある。一方、表面反射
防止層の膜厚を６ｎｍとする場合には、遮光層の膜厚の上限が３４ｎｍである必要がある
。この場合、遮光層でＯＤ２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．９０以上とする
必要がある。また、ＯＤ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋを３．１０以上とする必
要がある。
【００２６】
遮光層の膜厚は、３０ｎｍ以上であることが望ましい。膜厚３０ｎｍでＯＤ２．８以上
を確保するには、消衰係数ｋが３．３０以上である材料を選定する必要がある。特に、Ｏ
Ｄ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋが３．５０以上の材料を選定する必要がある。
このような特性を有する材料は非常に限られており、３０ｎｍよりも薄くするためには、
それ以上の消衰係数ｋの材料を見出す必要があるが難しいためである。
【００２７】
遮光層の屈折率ｎであるが、前記の結果から、少なくとも２．００未満である必要があ
ることがわかる。遮光層の屈折率ｎは小さいほどＥＭＦバイアスを低減できることから、
１．８０以下が望まれ、１．６０以下でより好ましく、１．５０以下であると最適である
。以上の各種検討の結果から、遮光層を形成する材料は、屈折率ｎが２．００未満であり
、かつ消衰係数ｋが２．３７以上である必要がある。金属とケイ素を含有する材料、特に
遷移金属とケイ素を含有する材料は、このような光学特性を持たせることができる。ただ
し、遮光層の屈折率ｎを上昇させるような、あるいは消衰係数ｋを低下させるような元素
（特に、酸素、窒素、炭素、水素、不活性ガス（ヘリウム、アルゴン、キセノン））は極
力少なくする必要がある。これらの元素の合計含有量は１０原子％未満に制限する必要が
ある。よって、遮光層は、金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料、
特に、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料であることが望ま
しい。
【００２８】
上記のように、本発明は、バイナリマスク及びバイナリマスクブランクでは従来着目さ
れておらず制御もなされていない遮光膜全体での位相差を従前に比べ抑制することにより
、ＥＭＦバイアスを抑制しようとする発明である。
また、本発明は、表面反射防止層により生じる位相差が小さくなるよう設計することに
より、ＥＭＦバイアスを抑制しようとする発明である。
また、本発明は、表面反射防止層により生じる位相差を従前に比べ大きく抑制すること
により、ＥＭＦバイアスを抑制しようとする発明である。
また、本発明は、表面反射防止層の膜厚を従前に比べかなり小さくすることにより、Ｅ
ＭＦバイアスを抑制しようとする発明である。
【００２９】
本発明において、前記遮光膜全体での位相差は、図２の結果等から見ても、２５度以下
、さらには２０度以下であることが、ＥＭＦバイアスの抑制の観点から好ましい。
【００３０】
本発明において、前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなる。
本発明のマスクブランクは、例えば、図１３に示すように、透光性基板１上に、遮光層
１１および表面反射防止層１２の積層構造からなる遮光膜１０を備える。
本発明において、裏面反射防止層を有しない構造によって、より薄膜化を図ることは、
電磁界（EMF）効果の課題改善に有効である。
本発明において、前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層に加え、他の層（例えば
裏面反射防止層）を有する構造とすることができる。
【００３１】
本発明において、前記遮光層を構成する遷移金属（Ｍ）としては、モリブデン（Ｍｏ）
、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニ
ウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）、パラジウム（Ｐｂ）、鉄（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリ
ジウム（Ｉｒ）、プラチナ（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）の何れか一
つ又は二つ以上の合金等が挙げられる。
本発明において、前記表面反射防止層は、膜厚が６ｎｍ以下である必要がある。ＥＭＦ
バイアスのさらなる抑制の観点からは、膜厚が５ｎｍ以下、さらには４ｎｍ以下であるこ
とがより好ましい。
本発明において、前記表面反射防止層の屈折率ｎは、反射防止機能を持たせる観点から
、２．００以上である必要がある。さらに、屈折率ｎは、２．１０以上であることが好ま
しく、２．２０以上であることがさらに好ましい。
本発明において、前記表面反射防止層の消衰係数ｋは、反射防止機能を持たせる観点か
ら、１．００以下である必要がある。さらに、消衰係数ｋは、０．９０以下であることが
好ましく、０．８０以下であることがさらに好ましい。
なお、本発明において、前記表面反射防止層は、表面反射防止を目的として成膜によっ
て形成される層である。本発明において、前記表面反射防止層は、表面酸化処理によって
前記遮光膜の表面に成された皮膜のみの構成や、加熱処理によって前記遮光膜の表面に形
成された皮膜のみの構成、などは含まれない。
【００３２】
本発明において、前記遮光膜のＡｒＦ露光光に対する表面反射率としては、５０％未満
である必要があり、４５％以下であると好ましく、４０％以下であるとより好ましい。
【００３３】
本発明において、前記遮光層中の遷移金属の含有量を遷移金属とケイ素の合計含有量で
除した比率が４２％以下である。
本発明において、前記遮光層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることが好まし
い。
【００３４】
図１０は、遷移金属であるモリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）からなるモリブデンシ
リサイド膜について、膜中のモリブデンの含有量［原子％］をモリブデンとケイ素［原子
％］の合計含有量で除した比率（すなわち、膜中のモリブデンとケイ素の合計含有量を１
００としたときのモリブデンの含有量の比率を表したもの。以下「Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）
比率」という。）を変えた材料の屈折率ｎと消衰係数ｋを測定し、プロットしたグラフで
ある。消衰係数ｋは、ある程度まではＭｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率が増加するにつれて大き
くなるが、途中（３３％付近）で頭打ちになる傾向がある。これに対して、屈折率ｎは、
Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率が少なくとも５０％の範囲までは、増加するにつれて大きくな
る傾向がある。前記のとおり、遮光層に適用可能な材料は、屈折率ｎが２．００未満であ
る必要がある。遮光層の材料にモリブデンシリサイドを用いる場合、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ
）比率は、４２％以下である必要がある。遮光層の屈折率ｎを１．８０以下とする場合に
は、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、３５％以下とする必要がある。遮光層の屈折率ｎを１
．６０以下とする場合には、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、２７％以下とする必要がある
。遮光層の屈折率ｎを１．５０以下とする場合には、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、２３
％以下とする必要がある。なお、遮光層中に、遮光層の屈折率ｎを上げてしまうような元
素が１０原子％未満含有する場合、前記のＭｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率で屈折率ｎを下げる
必要がある。この場合、前記のＭｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率の各上限値を８％程度下げるこ
とが望ましい。
【００３５】
遮光層の消衰係数ｋについて考慮すると、図１０から、消衰係数ｋを２．７５以上とす
るには、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、２％以上である必要がある。消衰係数を２．８０
以上とするには、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、４％以上である必要がある。消衰係数を
２．８６以上とするには、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、６％以上である必要がある。消
衰係数を２．９０以上とするには、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、７％以上である必要が
ある。消衰係数を３．００以上とするには、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、１１％以上で
ある必要がある。消衰係数を３．１０以上とするには、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、１
６％以上である必要がある。ここでは、遷移金属シリサイドにモリブデンシリサイドを選
んで検証したが、他の遷移金属シリサイドについても概ね同様の傾向を示す。
【００３６】
本発明においては、前記表面反射防止層は、遷移金属（Ｍ）およびケイ素に、さらに酸
素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料、ケイ素に、さらに酸素、窒素のう
ち少なくとも１つの元素を含有する材料、又は、遷移金属（Ｍ）に、さらに酸素、窒素の
うち少なくとも１つの元素を含有する材料を主成分とすることが望ましい。表面反射防止
層を構成する遷移金属は、前記に列挙した遮光層で適用可能なものはそのまま適用できる
。遮光層が遷移金属とケイ素を含有する材料で形成されている場合においては、同じエッ
チングガスでドライエッチングが可能であり、エッチングレートの制御容易性も優れるた
めである。さらに遮光層を成膜するときに用いられるものと同じスパッタターゲットが適
用可能であると、成膜のスループットに優れ、より好ましい。
【００３７】
本発明においては、遷移金属（Ｍ）およびケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくと
も１つの元素を含有する材料を主成分とする前記表面反射防止層は、ＭＳｉＯ，ＭＳｉＮ
，ＭＳｉＯＮ，ＭＳｉＯＣ，ＭＳｉＣＮ，ＭＳｉＯＣＮ等で構成できる。
本発明においては、ケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有す
る材料を主成分とする前記表面反射防止層は、ＳｉＯ，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＳｉＯＣ，Ｓ
ｉＣＮ，ＳｉＯＣＮ等で構成できる。
本発明においては、遷移金属（Ｍ）に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素
を含有する材料を主成分とする前記表面反射防止層は、ＭＯ，ＭＮ，ＭＯＮ，ＭＯＣ，Ｍ
ＣＮ，ＭＯＣＮ等で構成できる。
前記表面反射防止層には、Ｔａを主成分とする材料（ＴａＯ，ＴａＯＮ，ＴａＢＯ，Ｔ
ａＢＯＮ等）が好ましい。
酸素を５０原子％以上含有するタンタルの酸化物からなる前記表面反射防止層は、反射
防止効果に優れるので好ましい。
【００３８】
本発明においては、前記表面反射防止層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であるこ
とが好ましい。
前記遮光層中の遷移金属がモリブデン（Ｍｏ）である場合に、前記遮光層と同じターゲ
ットを用いて前記表面反射防止層を成膜できるなどの利点があるからである。
【００３９】
本発明において、ＭｏとＳｉからなる前記遮光層は、スパッタ室内のガス圧、加熱処理
によって引張応力と圧縮応力を自在に制御可能である。例えば、ＭｏとＳｉからなる前記
遮光層の膜応力を引張応力となるよう制御することによって、前記表面反射防止層（例え
ばＭｏＳｉＯＮ）の圧縮応力と調和が取れる。つまり、前記遮光膜を構成する各層の応力
を相殺でき、前記遮光膜の膜応力を極力低減できる（実質的にゼロにできる）。
【００４０】
本発明において、前記表面反射防止層は、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＮ、Ｍ
ｏＳｉＯＣ、ＭｏＳｉＯＣＮ等が挙げられる。
【００４１】
本発明において、前記表面反射防止層であるＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＮ、
ＭｏＳｉＯＣ、ＭｏＳｉＯＣＮ等では、Ｍｏ多くすると耐洗浄性、特にアルカリ（アンモ
ニア水等）や温水に対する耐性が小さくなる。この観点からは、表面反射防止層であるＭ
ｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＣ、ＭｏＳｉＯＣＮ等では、Ｍｏ極力
減らすことが好ましい。
また、応力制御を目的として高温で加熱処理（アニール）する際、Ｍｏの含有量が多い
と膜の表面が白く曇る（白濁する）現象が生じることがわかった。これは、ＭｏＯが表面
に析出するためであると考えられる。このような現象を避ける観点からは、前記表面反射
防止層であるＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＣ、ＭｏＳｉＯＣＮ等
では、表面反射防止層中のＭｏの含有量は１０原子％未満であることが好ましい。しかし
、Ｍｏ含有量が少なすぎる場合、ＤＣスパッタリングの際の異常放電が顕著になり、欠陥
発生頻度が高まる。よって、Ｍｏは正常にスパッタできる範囲で含有していることが望ま
しい。他の成膜技術によってはＭｏを含有せずに成膜可能な場合がある。
【００４２】
本発明のマスクブランクは、シングル露光（Single Exposure）、ダブルパターニング
、ダブル露光に用いられるバイナリマスクブランクに適用できる。
なお、ダブルパターニングとは、ウェハに対するレジスト塗布、露光、現像、レジスト
剥離の一連の工程を２回行い、パターニングを行う方法をいう。つまり、ウェハ上のレジ
ストに対しては、従来のシングル露光と同じく、１回の転写パターンの露光が行われるも
のであり、漏れ光による重なり露光部分では最大４回分の露光となる。
ダブル露光（ＤＥ：Double Exposure）技術は、ウェハ上のレジスト膜に、１枚目の転
写用マスクによる転写パターンの露光を行った後、さらに同じレジスト膜に対して２枚目
の転写用マスクによる転写パターンの露光を行うものである。
【００４３】
本発明の転写用マスクの製造方法は、前記に記載したいずれかの構成のマスクブランク
における前記遮光膜を、エッチングによりパターニングするエッチング工程を有すること
を特徴とする。
また、本発明の転写用マスクは、
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する
光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からな
り、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする。
また、本発明の転写用マスクは、
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する
光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、屈折率ｎが２．００未満、かつ消衰係数ｋが２．３７以上の材料からな
り、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする。
さらに、本発明の転写用マスクは、前記遮光膜に形成されている転写パターンには、ハ
ーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンが含まれていることを特徴とす
る。 上記構成によれば、ＥＭＦバイアスが低減された遮光膜を有するマスクブランクを
用いることにより、転写マスク作製に係る様々な負荷が大きく軽減される。さらに、得ら
れた転写マスクは、重ね露光による漏れ光によって、ウェハ上のレジスト膜が露光するこ
とを抑制できるだけの光学濃度を遮光膜に確保するという条件も同時に満たすことができ
る。
なお、本発明の転写用マスクは、シングル露光、ダブルパターニング、ダブル露光に用
いられる転写マスクに適用できる。
【００４４】
本発明において、図１３に示すように、遮光膜１０上に、遮光膜１０に適用する材料に
対して高い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２０を設けた構成
とすることが望ましい。遮光膜１０に形成する転写パターンの線幅は、ラインアンドスペ
ースパターンの場合では、ハーフピッチで４０ｎｍと非常に微細である。このような微細
なパターンを有機系材料のレジスト膜１００に形成し、これをマスクとしてドライエッチ
ングで直接、遮光膜１０に転写パターンを形成しようとすると、レジスト膜１００の膜厚
が厚くなり過ぎて、パターン転写精度が大きく低下するという問題がある。レジスト膜１
００に形成された微細パターンを膜厚の薄いエッチングマスク膜２０にドライエッチング
で転写し、転写パターンが形成されたエッチングマスク膜２０をマスクとして、遮光膜１
０をドライエッチングしてパターン転写を行うと、遮光膜１０に高い精度で転写パターン
が形成できる。エッチングマスク膜に適用可能な材料としては、遮光膜がフッ素系ガスで
ドライエッチングされる場合においては、高いエッチング選択性を有するクロムを含有す
る材料が好適である。また、クロムを含有する材料は、通常、塩素系ガスと酸素の混合ガ
スによるドライエッチングされる。クロムを含有する材料が適用されたエッチングマスク
膜のドライエッチングのエッチングレートを向上させるには、クロムの含有量を４５原子
％以下とすることが望ましい。また、エッチングマスク膜中のクロムの含有量が４０原子
％以下であるとさらに望ましく、３５原子％以下であるとより好ましい。
【００４５】
本発明において、遷移金属とケイ素を含む薄膜や、遷移金属を含む薄膜のドライエッチ
ングには、例えば、ＳＦ６、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３等の弗素系ガス、これらとＨｅ
、Ｈ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｃ２Ｈ４、Ｏ２等の混合ガス、或いはＣｌ２、ＣＨ２Ｃｌ２等の塩
素系のガス又は、これらとＨｅ、Ｈ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｃ２Ｈ４等の混合ガスを用いること
ができる。
【００４６】
本発明において、レジストは化学増幅型レジストであること好ましい。高精度の加工に
適するためである。
本発明は、レジスト膜厚１００ｎｍ以下、レジスト膜厚７５ｎｍ以下、更にはレジスト
膜厚５０ｎｍをねらった世代のマスクブランクに適用する。
本発明において、レジストは電子線描画用のレジストであること好ましい。高精度の加
工に適するためである。
本発明は、電子線描画によりレジストパターンを形成する電子線描画用のマスクブラン
クに適用する。
【００４７】
本発明において、透光性基板としては、合成石英基板、ＣａＦ２基板、ソーダライムガ
ラス基板、無アルカリガラス基板、低熱膨張ガラス基板、アルミノシリケートガラス基板
などが挙げられる。
【００４８】
本発明において、マスクブランクには、マスクブランクや、レジスト膜付きマスクブラ
ンクが含まれる。
本発明において、転写マスクには、位相シフト効果を使用しないバイナリ型マスク、レ
チクルが含まれる。本発明においては、エンハンサマスク、位相シフトマスクは含まれな
い。
【００４９】
本発明の半導体デバイスの製造方法は、前記のいずれかの構成の転写用マスクを用い、
半導体ウェハ上に回路パターンを形成することを特徴する。
また、本発明の半導体デバイスの製造方法は、半導体ウェハ上に形成される回路パター
ンには、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンが含まれていること
を特徴する。
本発明の転写用マスクは、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースのパター
ン転写精度に優れており、この転写用マスクを用いて、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のライ
ンアンドスペースパターンを有する回路パターンを半導体ウェハ上に形成するのに最適で
ある。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明する。
（実施例１）
（マスクブランクの作製）
図１３に示すように、透光性基板１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合
成石英ガラス基板を用い、透光性基板１上に、遮光膜１０として、ＭｏＳｉＮ膜（遮光層
１１）、ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲッ
ト（Ｍｏ：Ｓｉ＝２１原子％：７９原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ２）の
混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、遮光層１１（
ＭｏＳｉＮ膜，Ｎ＝約５原子％）を３５ｎｍの膜厚で形成した。
次に、遮光層１１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ
：Ｓｉ＝４原子％：９６原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２
）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、表面反射
防止層１２（ＭｏＳｉＯＮ膜）を４ｎｍの膜厚で形成した。
遮光膜１０の合計膜厚は３９ｎｍとした。遮光膜１０の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキ
シマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．０３であった。
遮光膜１０は、表面反射率が４１．９％であった。透過率及び反射率の測定は、分光光
度計を用いて行った。
ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）は、屈折率ｎ：１．５０、消衰係数ｋ：３．０６、であっ
た。
ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）は、屈折率ｎ：２．２８、消衰係数ｋ：０．９
２、であった。
（成膜後加熱処理）
次に、上記基板を４５０℃で３０分間加熱処理（アニール処理）した。
（評価）
上記遮光膜１０に対して、上記遮光膜１０を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ
距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は
１３度であった。
【００５１】
実施例１において上層膜厚と下層膜厚とをそれぞれ変化させたときに、トータル膜厚、
トータル位相シフト量、トータルＯＤ、表面反射率、がそれぞれどのように変化するのか
、調べたグラフを図１１に示す。
図１１から、上層膜厚、下層膜厚、トータル膜厚、トータル位相シフト量、トータルＯ
Ｄ、表面反射率、を総合的に検討、考慮する必要があることがわかる。
【００５２】
実施例１のマスクブランクを用いて、ＡｒＦ露光光が適用され、半導体デバイスの設計
仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのラインアンドスペースパターン（Ｌ
＆Ｓ）を含む転写パターンを有するバイナリ転写マスクを作製するにあたり、ＥＭＦバイ
アスを調べるシミュレーションを行った。その結果、ＥＭＦバイアスは、輪帯照明（Annu
lar Illumination）の場合６．２ｎｍ、２極照明（Dipole Illumination）の場合−０．
３ｎｍであった。
【００５３】
（実施例２）
（マスクブランクの作製）
図１３に示すように、透光性基板１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合
成石英ガラス基板を用い、透光性基板１上に、遮光膜１０として、ＭｏＳｉＮ膜（遮光層
１１）、ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲッ
ト（Ｍｏ：Ｓｉ＝９．５原子％：８９．５原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気
で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、遮光層１１（ＭｏＳｉ膜）を３８ｎ
ｍの膜厚で形成した。
次に、遮光層１１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ
：Ｓｉ＝４原子％：９６原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２
）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、表面反射
防止層１２（ＭｏＳｉＯＮ膜）を４ｎｍの膜厚で形成した。
遮光膜１０の合計膜厚は４２ｎｍとした。遮光膜１０の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキ
シマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．０であった。
遮光膜１０は、表面反射率が３９．６％であった。透過率及び反射率の測定は、分光光
度計を用いて行った。
ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）は、屈折率ｎ：１．２４、消衰係数ｋ：２．７７、であっ
た。
ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）は、屈折率ｎ：２．２８、消衰係数ｋ：０．９
２、であった。
（成膜後加熱処理）
次に、上記基板を４５０℃で３０分間加熱処理（アニール処理）した。
（評価）
上記遮光膜１０に対して、上記遮光膜１０を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ
距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は
１．１度であった。
【００５４】
実施例２において上層膜厚と下層膜厚とをそれぞれ変化させたときに、トータル膜厚、
トータル位相シフト量、トータルＯＤ、表面反射率、がそれぞれどのように変化するのか
、調べたグラフを図１２に示す。
図１２から、上層膜厚、下層膜厚、トータル膜厚、トータル位相シフト量、トータルＯ
Ｄ、表面反射率、を総合的に検討、考慮する必要があることがわかる。
【００５５】
実施例２のマスクブランクを用いて、ＡｒＦ露光光が適用され、半導体デバイスの設計
仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンを有する
バイナリ転写マスクを作製するにあたり、ＥＭＦバイアスを調べるシミュレーションを行
った。その結果、ＥＭＦバイアスは、輪帯照明（Annular Illumination）の場合６．０ｎ
ｍ、２極照明（Dipole Illumination）の場合−０．５ｎｍであった。
【００５６】
（実施例３）
（マスクブランクの作製）
図１３に示すように、透光性基板１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合
成石英ガラス基板を用い、透光性基板１上に、遮光膜１０として、ＭｏＳｉＮ膜（遮光層
１１）、ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲッ
ト（Ｍｏ：Ｓｉ＝９．５原子％：８９．５原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気
で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、遮光層１１（ＭｏＳｉ膜）を３９ｎ
ｍの膜厚で形成した。
次に、遮光層１１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ
：Ｓｉ＝４原子％：９６原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２
）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、表面反射
防止層１２（ＭｏＳｉＯＮ膜）を６ｎｍの膜厚で形成した。
遮光膜１０の合計膜厚は４５ｎｍとした。遮光膜１０の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキ
シマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．０４であった。
遮光膜１０は、表面反射率が２９．８％であった。透過率及び反射率の測定は、分光光
度計を用いて行った。
ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）は、屈折率ｎ：１．２４、消衰係数ｋ：２．７７、であっ
た。
ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）は、屈折率ｎ：２．２８、消衰係数ｋ：０．９
２、であった。
（成膜後加熱処理）
次に、上記基板を４５０℃で３０分間加熱処理（アニール処理）した。
（評価）
上記遮光膜１０に対して、上記遮光膜１０を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ
距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は
９．５度であった。
【００５７】
実施例３のスクブランクを用いて、ＡｒＦ露光光が適用され、半導体デバイスの設計仕
様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンを有するバ
イナリ転写マスクを作製するにあたり、ＥＭＦバイアスを調べるシミュレーションを行っ
た。その結果、ＥＭＦバイアスは、輪帯照明（Annular Illumination）の場合７．４ｎｍ
、２極照明（Dipole Illumination）の場合−０．１ｎｍであった。
【００５８】
（比較例１）
（マスクブランクの作製）
図１３に示すように、透光性基板１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合
成石英ガラス基板を用い、透光性基板１上に、遮光膜１０として、ＭｏＳｉＮ膜（遮光層
１１）、ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲッ
ト（Ｍｏ：Ｓｉ＝２１原子％：７９原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ２）の
混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、遮光層１１（
ＭｏＳｉＮ膜）を５０ｎｍの膜厚で形成した。
次に、遮光層１１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ
：Ｓｉ＝４原子％：９６原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２
）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、表面反射
防止層１２（ＭｏＳｉＯＮ膜）を１０ｎｍの膜厚で形成した。
なお、上記各層の元素分析は、ラザフォード後方散乱分析法を用いた。
遮光膜１０の合計膜厚は６０ｎｍとした。遮光膜１０の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキ
シマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．０であった。
遮光膜１０は、表面反射率が２１．３％であった。透過率及び反射率の測定は、分光光
度計を用いて行った。
ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）は、屈折率ｎ：２．４２、消衰係数ｋ：１．９１、であっ
た。
ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）は、屈折率ｎ：２．３１、消衰係数ｋ：１．０
０、であった。
（成膜後加熱処理）
次に、上記基板を４５０℃で３０分間加熱処理（アニール処理）した。
（評価）
上記遮光膜１０に対して、上記遮光膜１０を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ
距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は
１４３度であった。
【００５９】
比較例１のマスクブランクを用いて、ＡｒＦ露光光が適用され、半導体デバイスの設計
仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンを有する
バイナリ転写マスクを作製するにあたり、ＥＭＦバイアスを調べるシミュレーションを行
った。その結果、ＥＭＦバイアスは、輪帯照明（Annular Illumination）の場合２３．８
ｎｍ、２極照明（Dipole Illumination）の場合４．０ｎｍであった。輪帯照明の場合、
ＥＭＦバイアスが２０ｎｍ以上となり、実効的なバイアス補正ができない。すなわち、比
較例１のマスクブランクでは、輪帯照明が適用される転写用マスクでは、ＤＲＡＭハーフ
ピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンを形成できないことがわかった。
【００６０】
（転写用マスクの作製）
上記実施例１〜３で得られたマスクブランク上に、エッチングマスク膜２０を形成した
。具体的には、遮光膜１０（表面反射防止層１２）上にクロムターゲットを用い、アルゴ
ン（Ａｒ）と二酸化炭素（ＣＯ２）と窒素（Ｎ２）とヘリウム（Ｈｅ）の混合ガス雰囲気
で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、エッチングマスク膜２０（ＣｒＯＣ
Ｎ膜，Ｃｒ：３５原子％）を１０ｎｍの膜厚で形成した。さらに、エッチングマスク膜２
０を遮光膜１０のアニール温度よりも低い温度でアニールすることにより、遮光膜１０の
膜応力に影響を与えずに、エッチングマスク膜２０の応力を極力小さく（好ましくは膜応
力が実質ゼロに）なるように調整した。
【００６１】
次に、レジスト膜１００として、電子線描画用化学増幅型ポジレジスト膜（富士フィル
ムエレクトロニクスマテリアルズ社製 ＰＲＬ００９）を、エッチングマスク膜２０上に
形成した（図１３および図１４（１）参照）。レジスト膜１００の形成は、スピンナー（
回転塗布装置）を用いて、回転塗布した。
次に、レジスト膜１００に対し、電子線描画装置を用いてＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ
）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンの描画を行った後、所定の現像液で現像してレジ
ストパターン１００ａを形成した（図１４（２）参照）。
次に、レジストパターン１００ａをマスクとして、エッチングマスク膜２０のドライエ
ッチングを行って、エッチングマスク膜パターン２０ａを形成した（図１４（３）参照）
。このとき、ＣｒＯＣＮからなるエッチングマスク膜２０のドライエッチングガスとして
、塩素と酸素の混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２＝４：１）を用いた。
【００６２】
次に、残存しているレジストパターン１００ａをアッシング処理等により剥離した（図
１４（４）参照）。
次に、上記エッチングマスク膜パターン２０ａをマスクとして、遮光膜１０のドライエ
ッチングを行って遮光膜パターン１０ａを形成した（図１４（５）参照）。このとき、Ｍ
ｏＳｉ系遮光膜１０（遮光層１１および表面反射防止層１２）のドライエッチングガスと
して、ＳＦ６とＨｅの混合ガスを用いた。
最後に、塩素と酸素の混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２＝４：１）を用いてエッチングマスク膜
パターン２０ａを除去し、バイナリ型転写用マスクを得た（図１４（６）参照）。
【００６３】
次に、上記実施例１〜３で得られたバイナリ型転写用マスクを用いて、転写対象物であ
る半導体ウェハ上のレジスト膜に対して、転写パターンを露光転写する工程を行った。露
光装置には、ＡｒＦエキシマレーザーを光源とする輪帯照明（Annular Illumination）が
用いられた液浸方式のものが用いられた。具体的には、露光装置のマスクステージに、実
施例１のバイナリ型転写用マスクをセットし、半導体ウェハ上のＡｒＦ液浸露光用のレジ
スト膜に対して、露光転写を行った。露光後のレジスト膜に対して、所定の現像処理を行
い、レジストパターンを形成した。さらに、レジストパターンを用いて、半導体ウェハ上
にＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む回路パターンを形成した。同様
に、実施例２、３のバイナリ型転写用マスクについても同様にして、別の半導体ウェハ上
のＡｒＦ液浸露光用のレジスト膜に対して、それぞれ同様の露光転写、処理を行い、半導
体ウェハ上にＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む回路パターンをそれ
ぞれ形成した。
【００６４】
得られた実施例１〜３の半導体ウェハ上の回路パターンを電子顕微鏡（ＴＥＭ）で確認
したところ、いずれの実施例で製造した回路パターンもＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４
０ｎｍのＬ＆Ｓの仕様を十分に満たしていた。すなわち、実施例１〜３のバイナリ型転写
用マスクは、輪帯照明（Annular Illumination）を光源とする露光方式であっても、半導
体ウェハ上にＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む回路パターンを転写
することが十分に可能であることが確認できた。
【００６５】
以上、本発明を実施形態や実施例を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実
施形態や実施例に記載の範囲には限定されない。上記実施形態や実施例に、多様な変更又
は改良を加えることが可能であることは、当業者に明らかである。その様な変更又は改良
を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明ら
かである。
【符号の説明】
【００６６】
１ 透光性基板
１００ レジスト膜
１０ 遮光膜
１１ 遮光層
１２ 表面反射防止層
２０ エッチングマスク膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス等の製造において使用されるマスクブランク、転写用マスク
、転写用マスクの製造方法、および半導体デバイスの製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等の微細化は、性能、機能の向上（高速動作や低消費電力化等）や低コ
スト化をもたらす利点があり、微細化はますます加速されている。この微細化を支えてい
るのがリソグラフィ技術であり、転写用マスクは、露光装置、レジスト材料とともにキー
技術となっている。
近年、半導体デバイスの設計仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４５ｎｍ〜３２
ｎｍ世代の開発が進められている。これはＡｒＦエキシマレーザー露光光（以下、ＡｒＦ
露光光）の波長１９３ｎｍの約１／４〜１／６に相当している。特にｈｐ４５ｎｍ以降の
世代では従来の位相シフト法、斜入射照明法や瞳フィルター法などの超解像技術（Resolu
tion Enhancement Technology：RET）と光近接効果補正（Optical Proximity Correction
: OPC）技術の適用だけでは不十分となってきており、超高ＮＡ技術（液浸リソグラフィ
）が必要となってきている。
【０００３】
ところで、半導体製造に必要な回路パターンは、複数のフォトマスク（レチクル）パタ
ーンによって半導体ウェハに順次露光される。例えば、所定のレチクルがセットされた縮
小投影露光装置（露光装置）は、ウェハ上の被投影領域を次々とずらしながら繰り返しパ
ターンを投影露光する（ステップ・アンド・リピート方式）、または、レチクルとウェハ
を投影光学系に対して同期走査し、繰り返しパターンを投影露光する（ステップ・アンド
・スキャン方式）が主流となっている。これらにより、半導体ウェハ内に所定個数分の集
積回路チップ領域を形成する。
フォトマスク（レチクル）は、転写パターンを形成した領域と、その外周の領域と、を
有する。この外周領域、即ちフォトマスク（レチクル）における四つの辺に沿った周縁の
領域は、フォトマスク（レチクル）上の転写パターンをウェハ上の被投影領域を次々とず
らしながら順次露光する際に、集積回路チップの形成数を増やす目的で、互いの外周領域
が重なるようにして露光、転写される。通常、露光装置のマスクステージには、外周領域
への露光光の照射を遮光するための遮蔽板が設けられている。しかし、遮蔽板による露光
光の遮蔽では、位置精度の限界や光の回折現象の問題があり、外周領域へ露光光が漏れて
しまう（この光を漏れ光という。）ことが避けられない。この外周領域への漏れ光がフォ
トマスクを透過してしまうと、ウェハ上のレジストを感光させてしまう恐れがある。この
ような重ね露光によるウェハ上のレジスト感光を防ぐ目的で、フォトマスクの外周領域に
は遮光帯（遮光体の帯、遮光体リング）をマスク加工にて作製する。また、この外周領域
の遮光帯を形成する領域においては、重ね露光によるウェハ上のレジスト感光を抑制する
には、通常、ＯＤ値（光学濃度）が３以上あると望ましいとされており、少なくとも２．
８程度は必要とされている。
バイナリマスクの場合、遮光膜は、遮光膜の遮光性が高いため、転写パターン領域に遮
光膜パターンを形成すると共に、転写パターン領域の外周の領域に遮光帯を形成する役割
も有する。
【０００４】
遮光膜には、露光光に対する表面反射をある程度低くすることも必要とされている。こ
のため、遮光膜の構造は、遮光性能を確保するための層と表面反射率を低減させるための
層（表面反射防止層）の少なくとも2層の積層構造となっていることが一般的である。表
面反射防止層は、その特性上、遮光性能を上げることは難しく、遮光膜の薄膜化にはあま
り寄与できない層である。遮光膜の薄膜化には、これらの制約がある。
遮光膜を薄膜化すると、ＯＤ値（光学濃度）が減少してしまう。クロム系の遮光膜では
、一般に必要とされているＯＤ＝３ を達成するために、６０ｎｍ程度のトータルの膜厚
が最低限必要であり、大幅な薄膜化は困難である（例えば、特許文献１：特開２００７−
２４１１３６号公報の［０００５］欄参照）。
また、例えば、ＭｏＳｉ系材料の積層構造からなる遮光膜、例えば基板側からＭｏＳｉ
Ｎ主遮光層／ＭｏＳｉＯＮ反射防止層の積層構造からなる遮光膜等、を備えるいわゆるバ
イナリ型フォトマスクの場合においても、必要とされているＯＤ＝２．８を達成するため
に、通常６０ｎｍ程度のトータルの膜厚が最低限必要であり、大幅な薄膜化は困難である
（特許文献２：特開２００６−７８８２５号公報）。
【０００５】
一方、特許文献３（国際公開２００５／１２４４５４公報）には、光半透過膜を備える
マスクブランクが示されている。この光半透過膜は、所定の透過率だけ露光光を透過する
特性を有し、この特性に関しては従来のハーフトーン型位相シフト膜と概ね同様である。
しかし、この光半透過膜は、光半透過膜のある光半透過部を透過する露光光と光半透過膜
のない透光部を透過する露光光との間での位相差が小さい膜という特性も併せ持っている
。この特性は、従来のハーフトーン型位相シフト膜とは全く異なる。この光半透過膜を備
えるマスクブランクは、エンハンサマスクを作製するために使用されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２４１１３６号公報
【特許文献２】特開２００６−７８８２５号公報
【特許文献３】国際公開２００５／１２４４５４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、半導体デバイスの設計仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍ以
降の世代のバイナリ型マスクにおいては、ＡｒＦ露光光の波長１９３ｎｍよりも転写用マ
スク上の転写パターンの線幅の方が小さく、またこれに対応するための超解像技術を採用
していったことにより、転写パターン領域 （メインパターン領域）の遮光膜パターンの
膜厚が厚いと、電磁界（EMF : ElectroMagnetics Field）効果に起因するバイアス（パタ
ーン線幅等の補正量）が大きくなるという問題が生じてきている。電磁界（EMF）効果に
係るバイアスは、ウェハ上のレジストへの転写パターン線幅のＣＤ精度に大きな影響を与
える。このため、電磁界効果のシミュレーションを行い、ＥＭＦバイアスによる影響を抑
制するため、転写用マスクの作製に際し、転写用マスクに作製する転写パターンの補正を
行う必要がある。この転写パターンの補正計算は、EMFバイアスが大きいほど複雑化する
。また、補正後の転写パターンもEMFバイアスが大きいほど複雑化していき、転写マスク
作製に大きな負荷がかかる。EMFに起因するバイアスが大きくなることで、これらの新た
な課題が発生していた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
バイナリマスクのマスク設計における光学シミュレーションは、設計された転写パター
ンが被転写体（ウェハ上のレジスト等）に設計通りに露光転写されるために、追加配置す
べきOPCやSRAF等の補正パターンの形状やパターン線幅の補正量（バイアス量）等を算出
することを大きな目的としている。このマスク設計の光学シミュレーションにTMA（Thin
Mask Analysis）がある。TMAは、転写用マスクの遮光膜が、膜厚がゼロで所定の光学濃度
を有しているという理想上の膜として補正パターンの形状やパターン線幅の補正量を算出
するものである。理想上の膜で行う簡易的なシミュレーションであるため、シミュレーシ
ョンの計算負荷が小さいという大きなメリットがある。しかし、EMF効果については考慮
されていないシミュレーションであるため、EMF効果の影響が大きくなる近年の微細パタ
ーンでは、TMAのシミュレーション結果だけでは不十分であった。
【０００９】
本発明者らは、上記電磁界（EMF）効果の課題に関し、鋭意開発を行った。
まず、EMF効果の影響が小さい遮光膜であれば、TMAのシミュレーションを利用しやすく
なり、EMFバイアスの補正計算の負荷を小さくすることができるということに着目した。
さらに、EMF効果の影響の小さい遮光膜について研究した結果、バイナリ型転写用マス
クの場合においても、遮光膜のある遮光部を透過する露光光と遮光膜のない透光部を透過
する露光光との間での位相差（以下、この位相差のことを単に位相差という。）が関係す
ることが判明した。すなわち、遮光膜の位相差が小さくなっていくに従い、EMFバイアス
が低減することがシミュレーションによって明らかになったのである。
また、遮光膜の膜厚も関係していることが判明した。すなわち、遮光膜の膜厚が、５０
ｎｍ未満であると、EMFバイアスの影響を補正するための転写パターンの補正計算負荷が
小さくなり、転写マスク作製の負荷も小さくなる。さらに、遮光膜の膜厚が４７ｎｍ以下
であると、EMFバイアスがかなり低減できる。さらに、遮光膜の膜厚が４０ｎｍ以下であ
ると、より顕著な低減効果が得られることがシミュレーションによってそれぞれ判明した
。
遮光膜を構成する層のうち、表面反射防止層は、反射防止機能を持たせる必要があるた
め、酸素や窒素をある程度以上含有させる必要があり、必然的に屈折率が高くなる。この
ため、表面反射防止層は、遮光膜の位相差が大きくプラスになる方向に働く。また、表面
反射防止層は、反射防止機能を持たせるには、消衰係数ｋの小さい材料で形成する必要が
ある。そして、遮光層で遮光膜全体の遮光性能の大部分を確保しなければならないため、
遮光層は消衰係数ｋの大きい材料で形成する必要がある。
これらのことを考慮した結果、まず、遮光層は、屈折率ｎが小さく、かつ消衰係数ｋが
大きい材料を選定するに至った。このような特性を有する材料は、遷移金属シリサイドを
含み、材料の屈折率ｎを上げてしまうような、あるいは消衰係数ｋを下げてしまうような
他成分（特に、酸素や窒素）の含有量は１０原子％未満に制限された遷移金属シリサイド
系の材料であることを突き止めた。すなわち、遮光層を構成する材料に、遷移金属および
ケイ素の合計含有量が９０原子％以上の材料を選定した。
次に、遮光膜の全体膜厚が４５ｎｍ以下、かつ露光光に対する光学濃度が２．８以上、
かつ位相差が３０度以下の３つの条件を同時に満たす膜構成を検討した。遮光膜全体の膜
厚が４５ｎｍ以下であり、光学濃度の低い表面反射防止層との積層構造で光学濃度２．８
以上を確保するには、前記の材料で形成される遮光層は３０ｎｍの膜厚が少なくとも必要
であることを突き止めた。この膜厚の遮光層になると、遮光膜の位相差が小幅のマイナス
になる方向程度しか働かない。このため、表面反射防止層の膜厚を従来のような厚さにす
ると、遮光膜全体での位相差がプラス３０度を大きく超えてしまう。また、近年の露光装
置の進歩により、遮光膜からの表面反射が露光転写に与える影響が小さくなってきており
、従来よりも表面反射率が多少大きくても許容されやすい傾向がある。これらのことを考
慮し、遮光膜の表面反射率が５０％未満と緩く設定し、検討した結果、表面反射防止層の
膜厚は、選定した遮光層の材料であれば、３ｎｍ以上あれば、表面反射率を５０％未満に
することができることが判明した。また、表面反射防止層の膜厚が６ｎｍ以下であれば、
遮光膜全体での位相差を３０度以内に抑制できることも突き止めた。
以上の多方面からの検討結果を総合的に考慮し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明は、ＥＭＦバイアスが低減された遮光膜を有し、したがって転写マスク作製に係
る様々な負荷が大きく軽減され、しかも、転写用マスクとした際に、重ね露光による漏れ
光によって、ウェハ上のレジスト膜が露光することを抑制できるだけの光学濃度を遮光膜
に確保するという条件も同時に満たすことができるマスクブランク、転写用マスク、転写
用マスクの製造方法、および半導体デバイスの製造方法等の提供を目的とする。
【００１１】
本発明は、以下の構成を有する。
（構成１）
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いら
れ、透光性基板上に、転写パターンを形成するための遮光膜を有するマスクブランクであ
って、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する
光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からな
り、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
（構成２）
前記遮光層中の遷移金属の含有量を遷移金属とケイ素の合計含有量で除した比率が４２
％以下であることを特徴とする構成１記載のマスクブランク。
（構成３）
前記遮光層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする構成１または
２のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成４）
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いら
れ、透光性基板上に、転写パターンを形成するための遮光膜を有するマスクブランクであ
って、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する
光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、屈折率ｎが２．００未満、かつ消衰係数ｋが２．３７以上の材料からな
り、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とするマスクブランク。
（構成５）
前記表面反射防止層は、屈折率ｎが２．００以上、かつ消衰係数ｋが１．００以下の材
料からなることを特徴とする構成１から４のいずれかに記載のマスクブランク。
（構成６）
前記遮光層は、膜厚が４２ｎｍ以下であることを特徴とする構成１から５のいずれかに
記載のマスクブランク。
（構成７）
前記表面反射防止層は、遷移金属およびケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも
１つの元素を含有する材料、ケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を
含有する材料、又は、遷移金属に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有
する材料を主成分とすることを特徴とする構成１から６のいずれかに記載のマスクブラン
ク。
（構成８）
前記表面反射防止層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする構成
７に記載のマスクブランク。
（構成９）
構成１から８のいずれかに記載のマスクブランクにおける前記遮光膜を、エッチングに
よりパターニングするエッチング工程を有することを特徴とする転写用マスクの製造方法
。
（構成１０）
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する
光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からな
り、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする転写用マスク。
（構成１１）
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する
光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、屈折率ｎが２．００未満、かつ消衰係数ｋが２．３７以上の材料からな
り、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする転写用マスク。
（構成１２）
前記遮光膜に形成されている転写パターンには、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインア
ンドスペースパターンが含まれていることを特徴とする構成１０または１１のいずれかに
記載の転写用マスク。
（構成１３）
構成１０から１２のいずれかに記載の転写用マスクを用い、半導体ウェハ上に回路パタ
ーンを形成することを特徴する半導体デバイスの製造方法。
（構成１４）
半導体ウェハ上に形成される回路パターンには、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインア
ンドスペースパターンが含まれていることを特徴する構成１３に記載の半導体デバイスの
製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＥＭＦバイアスが低減された遮光膜を実現し提供することができ、こ
れにより転写マスク作製に係る様々な負荷が大きく軽減される。さらに、このＥＭＦバイ
アスが低減された遮光膜は、重ね露光による漏れ光によって、ウェハ上のレジスト膜が露
光することを抑制できるだけの光学濃度を前記遮光膜に確保するという条件も同時に満た
すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】位相差が異なる各遮光膜における転写パターンのフルピッチとＥＭＦバイアスとの関係を示すグラフである。
【図２】遮光膜の位相差とＥＭＦバイアスとの関係を示すグラフである。
【図３】表面反射防止層の膜厚と遮光膜の位相差との関係、および表面反射防止層の膜厚と露光光に対する表面反射率との関係を示すグラフである。
【図４】表面反射防止層の膜厚とＥＭＦバイアスとの関係を示すグラフである。
【図５】転写パターンのフルピッチが８０ｎｍの場合における、遮光層の屈折率ｎ、消衰係数ｋによるＥＭＦバイアスをバブルの大きさで示したグラフである。
【図６】転写パターンのフルピッチが１００ｎｍの場合における、遮光層の屈折率ｎ、消衰係数ｋによるＥＭＦバイアスをバブルの大きさで示したグラフである。
【図７】転写パターンのフルピッチが１２０ｎｍの場合における、遮光層の屈折率ｎ、消衰係数ｋによるＥＭＦバイアスをバブルの大きさで示したグラフである。
【図８】同じ屈折率ｎを有する遮光層について、遮光膜の膜厚とＥＭＦバイアスとの関係を示すグラフである。
【図９】遮光層の消衰係数ｋおよび膜厚と光学濃度との関係を示すグラフである。
【図１０】膜中のＭｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率と、膜の屈折率ｎおよび消衰係数ｋとの関係を示すグラフである。
【図１１】実施例１において上層膜厚と下層膜厚とをそれぞれ変化させたときに、トータル膜厚、トータル位相シフト、トータルＯＤ、表面反射率、がそれぞれどのように変化するのか、調べたグラフである。
【図１２】実施例２において上層膜厚と下層膜厚とをそれぞれ変化させたときに、トータル膜厚、トータル位相シフト、トータルＯＤ、表面反射率、がそれぞれどのように変化するのか、調べたグラフである。
【図１３】本発明のマスクブランクの一実施形態を示す模式的断面である。
【図１４】本発明の一実施例に係る転写用マスクの製造工程を説明するための模式的断面である。
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のマスクブランクは、
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いら
れ、透光性基板上に、転写パターンを形成するための遮光膜を有するマスクブランクであ
って、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する
光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からな
り、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする。
また、本発明のマスクブランクは、
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型マスクを作成するために用いら
れ、透光性基板上に、転写パターンを形成するための遮光膜を有するマスクブランクであ
って、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する
光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、屈折率ｎが２．００未満、かつ消衰係数ｋが２．３７以上の材料からな
り、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が３０度以下である。
上記の各構成によれば、ＥＭＦバイアスが低減された遮光膜を実現し提供することがで
き、これにより転写マスク作製に係る様々な負荷が大きく軽減される。さらに、このＥＭ
Ｆバイアスが低減された遮光膜は、重ね露光による漏れ光によって、ウェハ上のレジスト
膜が露光することを抑制できるだけの光学濃度（２．８以上）を前記遮光膜に確保すると
いう条件も同時に満たすことができる。
【００１５】
図１は、種々の位相差を有する遮光膜（ＯＤは２．８以上）に、種々のパターンピッチ
のラインアンドスペースパターン（転写パターン）を有する転写用マスクを作製して対象
物に露光転写した場合に生じるＥＭＦバイアスをシミュレーションで算出した結果である
。このシミュレーションでは、ＡｒＦ露光光の照明条件を輪帯照明（Annular Illuminati
on）に設定し算出している。なお、グラフ横軸のピッチは、露光転写された対象物（半導
体ウェハ上のレジスト膜等）に転写されるラインアンドスペースパターンのフルピッチで
ある。図１から、まず言えることは、いずれの位相差を有する遮光膜においても、ライン
アンドスペースパターンのフルピッチが小さくなるにつれてＥＭＦバイアスが大きくなっ
ていることである。特に、フルピッチが９０ｎｍと８０ｎｍとの間ではＥＭＦバイアスが
急激に上昇する。一方、位相差の小さい遮光膜であるほど、ＥＭＦバイアスが低減されて
いる。パターンのピッチの幅が小さくなるほど、そのＥＭＦバイアスの低減度合は顕著と
なっている。特に、フルピッチが９０ｎｍと８０ｎｍとの間でのＥＭＦバイアスの上昇度
合いが位相差の小さい遮光膜では、大きく改善されている。これらの結果から、遮光膜の
位相差を小さくすることが、ＥＭＦバイアスの低減に大きく寄与することは明らかである
。
【００１６】
位相差の小さい遮光膜を形成するには、屈折率の小さい材料を用いる必要がある。しか
し、遮光膜には、一般に、露光光に対する表面反射を抑制するための表面反射防止層が設
けられる。表面反射防止層の材料には、酸素や窒素を比較的多く含有する屈折率が大きい
材料が用いられる。そこで、以下に述べる条件で、遮光層と表面反射防止層の積層構造の
遮光膜について、転写パターンを有する転写用マスクを作製して対象物に露光転写した場
合に生じるＥＭＦバイアスのシミュレーションを行った。また、露光光に対する表面反射
率のシミュレーションも並行して行った。このシミュレーションでは、表面反射防止層の
材料を、ｎ＝２．３５、ｋ＝０．９９に固定し、表面反射防止層の膜厚を０〜２０ｎｍの
範囲で２ｎｍずつ変化させた。また、遮光層の材料は、条件１（ｎ＝１．５、ｋ＝２．６
６、膜厚＝４０ｎｍ）、条件２（ｎ＝１．５、ｋ＝２．１４、膜厚＝５０ｎｍ）、条件３
（ｎ＝２、ｋ＝２．５８、膜厚＝４０ｎｍ）、の３つの材料・膜厚の条件を選定し、それ
ぞれシミュレーションされた。遮光層の材料・膜厚は、遮光層だけで所定の光学濃度（Ｏ
Ｄ２．８以上）が確保できるものとした。転写用マスクを用いて、対象物に露光転写する
転写パターンは、フルピッチが８０ｎｍのラインアンドスペースパターンとした。よって
、転写用マスクの遮光膜に形成される転写パターンのスペース幅は、補正前の設計値で１
６０ｎｍとなる。ＡｒＦ露光光の照明条件は、輪帯照明（Annular Illumination）を用い
た。
【００１７】
図２は、シミュレーションした結果を用い、遮光膜全体での位相差とＥＭＦバイアスと
の関係で示したものである。図２から、いずれの遮光層の条件を用いた場合でも、遮光膜
全体での位相差が小さくなるほど、ＥＭＦバイアスが低減されることがわかる。図３は、
同じシミュレーション結果を用い、表面反射防止層の膜厚と遮光膜全体の位相差との関係
、および表面反射防止層の膜厚と露光光に対する表面反射率との関係を１つのグラフで示
したものである。図３から、いずれの遮光層の条件を用いた場合でも、表面反射防止層の
膜厚が薄くなるほど、遮光膜全体の位相差は小さくなることがわかる。図４は、同じシミ
ュレーション結果を用い、表面反射防止層の膜厚とＥＭＦバイアスとの関係で示したもの
である。条件３の遮光層を適用した遮光膜よりも、条件１の遮光層を用いた遮光膜の方が
、表面反射防止層の膜厚に関係なく、ＥＭＦバイアスが低減できている。この結果から、
遮光層には、屈折率ｎの小さい材料を用いた方がＥＭＦバイアスを低減できることがわか
る。条件２の遮光層は、条件１の遮光層と同じ屈折率ｎを有するが、屈折率ｎの高い条件
３の遮光層を用いた遮光膜の場合よりもＥＭＦバイアスが大きくなっている。条件２の遮
光層は、条件１や条件３の遮光層と比べて膜厚が１０ｎｍ厚くなっている。この結果から
、遮光層の膜厚は薄い方がＥＭＦバイアスを低減できることがわかる。条件２の遮光層の
膜厚が条件１の遮光層や条件３の遮光層と比べて厚いのは、条件２の遮光層の消衰係数ｋ
が低く、条件２の遮光層に他の条件の遮光層の場合とほぼ同じ所定の光学濃度を確保する
ためである。これらの結果から、遮光層の材料には、消衰係数ｋの大きい材料を選定する
必要がある。
【００１８】
さらに、遮光層の屈折率ｎ、消衰係数ｋの相違だけによるＥＭＦバイアスへの影響を検
証するシミュレーションを行った。シミュレーション条件として、まず遮光層の膜厚を４
４ｎｍに、表面反射防止層の膜厚を４ｎｍにそれぞれ固定した。表面反射防止層の材料は
、ｎ＝２．３５、ｋ＝０．９９に、膜厚を４ｎｍに固定した。ＡｒＦ露光光の照明条件は
、輪帯照明（Annular Illumination）を用いた。屈折率ｎ、消衰係数ｋが異なる７種類の
遮光層について、対象物に露光転写する転写パターンを、フルピッチが８０ｎｍ、１００
ｎｍ、１２０ｎｍの３種類のラインアンドスペースパターンでそれぞれシミュレーション
を行った。図５〜図７は、このシミュレーション結果をもとに、フルピッチが８０ｎｍ、
１００ｎｍ、１２０ｎｍのそれぞれについて、遮光層の屈折率ｎ、消衰係数ｋによるＥＭ
Ｆバイアスの相違をバブルの大きさで示したグラフである。バブルの大きさが大きいほど
ＥＭＦバイアスが大きいことを示している。これらの結果から、転写パターンのピッチに
関係なく、遮光層の屈折率ｎが小さいほど、消衰係数ｋが大きいほど、ＥＭＦバイアスが
小さくなることがわかる。
【００１９】
単純化した例でいうと、ラインアンドスペースパターンの場合、８０ｎｍのフルピッチ
のラインアンドスペースパターンではスペース幅が４０ｎｍとなる。ＥＭＦバイアスが４
０ｎｍの場合、露光転写を行ったときに対象物上でスペース部分がつぶれてしまうことに
なり、パターンが露光転写されていないことになる。転写対象物上に転写パターンが確実
に露光転写されることを考慮すると、ＥＭＦバイアスは、スペース幅の１／４以下に抑制
することが望ましい。図２のフルピッチ８０ｎｍのラインアンドスペースパターンでのシ
ミュレーション結果では、遮光層の屈折率ｎが２．００の条件３の場合や、遮光層の消衰
係数ｋが２．１４よりも大きい条件２の場合では、ＥＭＦバイアスが１０ｎｍ以下に抑制
することはできていない。また、遮光層の屈折率ｎが１．５０、消衰係数ｋが２．６６の
条件１の場合でも、遮光膜の位相差が３０度以下でなければ、ＥＭＦバイアスが１０ｎｍ
以下に抑制することはできていない。
【００２０】
遮光層の屈折率ｎが同じ１．５０の材料を用いた場合で、表面反射防止層の材料と膜厚
を固定して、それぞれＥＭＦバイアスについてシミュレーションを行った。対象物に露光
転写する転写パターンは、フルピッチが８０ｎｍ（スペース幅が４０ｎｍ）のラインアン
ドスペースパターンとした。ＡｒＦ露光光の照明条件は、輪帯照明（Annular Illuminati
on）を用いた。このシミュレーションの結果を図８に示す。図８の結果から、ＥＭＦバイ
アスを１０ｎｍ以下に抑制するには、低い屈折率ｎの材料を用いた遮光層を用いても、遮
光膜全体での膜厚を４５ｎｍ以下にする必要があることがわかる。
【００２１】
一方、図３および図４の結果から、遮光膜の位相差を３０度以下にすること、フルピッ
チが８０ｎｍのラインアンドスペースパターンの場合のＥＭＦバイアスを１０ｎｍ以下に
抑制することを満たすためには、表面反射防止層の膜厚を６ｎｍ以下にする必要があるこ
とが判明した。また、図３の結果から、遮光膜の露光光に対する表面反射率を５０％未満
抑制するには、表面反射防止層の膜厚は３ｎｍ以上とする必要があることもわかった。
【００２２】
遮光膜の全体膜厚は４５ｎｍ以下に、表面反射防止層の膜厚は３ｎｍ以上にする必要が
それぞれあることから、遮光層の膜厚は４２ｎｍ以下としなければならない。表面反射防
止層は、表面反射率を低減させる機能を持たせるには、消衰係数ｋの小さい材料である必
要がある。よって、遮光膜に求められる所定の光学濃度（ＯＤ）を基本的に遮光層のみで
満たすようにすることが望ましい。図９は、遮光層の消衰係数ｋを横軸に遮光層の膜厚を
縦軸にとり、所定のＯＤ（ＯＤ ２．８と３．０）の境界線を示したものである。遮光膜
は、少なくともＯＤ２．８以上であることが望まれる。遮光層の膜厚が上限の４２ｎｍで
ＯＤ２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．３７以上とする必要がある。また、Ｏ
Ｄ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．５４以上とする必要がある。一方、表面
反射防止層の膜厚を６ｎｍとする場合には、遮光層の膜厚の上限が３９ｎｍである必要が
ある。この場合、遮光層でＯＤ２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．５４以上と
する必要がある。また、ＯＤ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．７３以上とす
る必要がある。
【００２３】
遮光膜の全体膜厚は４４ｎｍ以下の場合、表面反射防止層の膜厚は３ｎｍ以上にする必
要があることから、遮光層の膜厚は４１ｎｍ以下としなければならない。この場合、ＯＤ
２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．４２以上とする必要がある。また、ＯＤ３
．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．５８以上とする必要がある。一方、表面反射
防止層の膜厚を６ｎｍとする場合には、遮光層の膜厚の上限が３８ｎｍである必要がある
。この場合、遮光層でＯＤ２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．６０以上とする
必要がある。また、ＯＤ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．８０以上とする必
要がある。
【００２４】
遮光膜の全体膜厚は４２ｎｍ以下の場合、表面反射防止層の膜厚は３ｎｍ以上にする必
要があることから、遮光層の膜厚は３９ｎｍ以下としなければならない。この場合、ＯＤ
２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．５４以上とする必要がある。また、ＯＤ３
．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．７３以上とする必要がある。一方、表面反射
防止層の膜厚を６ｎｍとする場合には、遮光層の膜厚の上限が３６ｎｍである必要がある
。この場合、遮光層でＯＤ２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．７５以上とする
必要がある。また、ＯＤ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．９４以上とする必
要がある。
【００２５】
遮光膜の全体膜厚は４０ｎｍ以下の場合、表面反射防止層の膜厚は３ｎｍ以上にする必
要があることから、遮光層の膜厚は３７ｎｍ以下としなければならない。この場合、ＯＤ
２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．６７以上とする必要がある。また、ＯＤ３
．０以上を確保するには、消衰係数ｋを２．８６以上とする必要がある。一方、表面反射
防止層の膜厚を６ｎｍとする場合には、遮光層の膜厚の上限が３４ｎｍである必要がある
。この場合、遮光層でＯＤ２．８以上を確保するには、消衰係数ｋを２．９０以上とする
必要がある。また、ＯＤ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋを３．１０以上とする必
要がある。
【００２６】
遮光層の膜厚は、３０ｎｍ以上であることが望ましい。膜厚３０ｎｍでＯＤ２．８以上
を確保するには、消衰係数ｋが３．３０以上である材料を選定する必要がある。特に、Ｏ
Ｄ３．０以上を確保するには、消衰係数ｋが３．５０以上の材料を選定する必要がある。
このような特性を有する材料は非常に限られており、３０ｎｍよりも薄くするためには、
それ以上の消衰係数ｋの材料を見出す必要があるが難しいためである。
【００２７】
遮光層の屈折率ｎであるが、前記の結果から、少なくとも２．００未満である必要があ
ることがわかる。遮光層の屈折率ｎは小さいほどＥＭＦバイアスを低減できることから、
１．８０以下が望まれ、１．６０以下でより好ましく、１．５０以下であると最適である
。以上の各種検討の結果から、遮光層を形成する材料は、屈折率ｎが２．００未満であり
、かつ消衰係数ｋが２．３７以上である必要がある。金属とケイ素を含有する材料、特に
遷移金属とケイ素を含有する材料は、このような光学特性を持たせることができる。ただ
し、遮光層の屈折率ｎを上昇させるような、あるいは消衰係数ｋを低下させるような元素
（特に、酸素、窒素、炭素、水素、不活性ガス（ヘリウム、アルゴン、キセノン））は極
力少なくする必要がある。これらの元素の合計含有量は１０原子％未満に制限する必要が
ある。よって、遮光層は、金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料、
特に、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料であることが望ま
しい。
【００２８】
上記のように、本発明は、バイナリマスク及びバイナリマスクブランクでは従来着目さ
れておらず制御もなされていない遮光膜全体での位相差を従前に比べ抑制することにより
、ＥＭＦバイアスを抑制しようとする発明である。
また、本発明は、表面反射防止層により生じる位相差が小さくなるよう設計することに
より、ＥＭＦバイアスを抑制しようとする発明である。
また、本発明は、表面反射防止層により生じる位相差を従前に比べ大きく抑制すること
により、ＥＭＦバイアスを抑制しようとする発明である。
また、本発明は、表面反射防止層の膜厚を従前に比べかなり小さくすることにより、Ｅ
ＭＦバイアスを抑制しようとする発明である。
【００２９】
本発明において、前記遮光膜全体での位相差は、図２の結果等から見ても、２５度以下
、さらには２０度以下であることが、ＥＭＦバイアスの抑制の観点から好ましい。
【００３０】
本発明において、前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなる。
本発明のマスクブランクは、例えば、図１３に示すように、透光性基板１上に、遮光層
１１および表面反射防止層１２の積層構造からなる遮光膜１０を備える。
本発明において、裏面反射防止層を有しない構造によって、より薄膜化を図ることは、
電磁界（EMF）効果の課題改善に有効である。
本発明において、前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層に加え、他の層（例えば
裏面反射防止層）を有する構造とすることができる。
【００３１】
本発明において、前記遮光層を構成する遷移金属（Ｍ）としては、モリブデン（Ｍｏ）
、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニ
ウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）、パラジウム（Ｐｂ）、鉄（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリ
ジウム（Ｉｒ）、プラチナ（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）の何れか一
つ又は二つ以上の合金等が挙げられる。
本発明において、前記表面反射防止層は、膜厚が６ｎｍ以下である必要がある。ＥＭＦ
バイアスのさらなる抑制の観点からは、膜厚が５ｎｍ以下、さらには４ｎｍ以下であるこ
とがより好ましい。
本発明において、前記表面反射防止層の屈折率ｎは、反射防止機能を持たせる観点から
、２．００以上である必要がある。さらに、屈折率ｎは、２．１０以上であることが好ま
しく、２．２０以上であることがさらに好ましい。
本発明において、前記表面反射防止層の消衰係数ｋは、反射防止機能を持たせる観点か
ら、１．００以下である必要がある。さらに、消衰係数ｋは、０．９０以下であることが
好ましく、０．８０以下であることがさらに好ましい。
なお、本発明において、前記表面反射防止層は、表面反射防止を目的として成膜によっ
て形成される層である。本発明において、前記表面反射防止層は、表面酸化処理によって
前記遮光膜の表面に成された皮膜のみの構成や、加熱処理によって前記遮光膜の表面に形
成された皮膜のみの構成、などは含まれない。
【００３２】
本発明において、前記遮光膜のＡｒＦ露光光に対する表面反射率としては、５０％未満
である必要があり、４５％以下であると好ましく、４０％以下であるとより好ましい。
【００３３】
本発明において、前記遮光層中の遷移金属の含有量を遷移金属とケイ素の合計含有量で
除した比率が４２％以下である。
本発明において、前記遮光層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることが好まし
い。
【００３４】
図１０は、遷移金属であるモリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）からなるモリブデンシ
リサイド膜について、膜中のモリブデンの含有量［原子％］をモリブデンとケイ素［原子
％］の合計含有量で除した比率（すなわち、膜中のモリブデンとケイ素の合計含有量を１
００としたときのモリブデンの含有量の比率を表したもの。以下「Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）
比率」という。）を変えた材料の屈折率ｎと消衰係数ｋを測定し、プロットしたグラフで
ある。消衰係数ｋは、ある程度まではＭｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率が増加するにつれて大き
くなるが、途中（３３％付近）で頭打ちになる傾向がある。これに対して、屈折率ｎは、
Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率が少なくとも５０％の範囲までは、増加するにつれて大きくな
る傾向がある。前記のとおり、遮光層に適用可能な材料は、屈折率ｎが２．００未満であ
る必要がある。遮光層の材料にモリブデンシリサイドを用いる場合、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ
）比率は、４２％以下である必要がある。遮光層の屈折率ｎを１．８０以下とする場合に
は、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、３５％以下とする必要がある。遮光層の屈折率ｎを１
．６０以下とする場合には、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、２７％以下とする必要がある
。遮光層の屈折率ｎを１．５０以下とする場合には、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、２３
％以下とする必要がある。なお、遮光層中に、遮光層の屈折率ｎを上げてしまうような元
素が１０原子％未満含有する場合、前記のＭｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率で屈折率ｎを下げる
必要がある。この場合、前記のＭｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率の各上限値を８％程度下げるこ
とが望ましい。
【００３５】
遮光層の消衰係数ｋについて考慮すると、図１０から、消衰係数ｋを２．７５以上とす
るには、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、２％以上である必要がある。消衰係数を２．８０
以上とするには、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、４％以上である必要がある。消衰係数を
２．８６以上とするには、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、６％以上である必要がある。消
衰係数を２．９０以上とするには、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、７％以上である必要が
ある。消衰係数を３．００以上とするには、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、１１％以上で
ある必要がある。消衰係数を３．１０以上とするには、Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ）比率は、１
６％以上である必要がある。ここでは、遷移金属シリサイドにモリブデンシリサイドを選
んで検証したが、他の遷移金属シリサイドについても概ね同様の傾向を示す。
【００３６】
本発明においては、前記表面反射防止層は、遷移金属（Ｍ）およびケイ素に、さらに酸
素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料、ケイ素に、さらに酸素、窒素のう
ち少なくとも１つの元素を含有する材料、又は、遷移金属（Ｍ）に、さらに酸素、窒素の
うち少なくとも１つの元素を含有する材料を主成分とすることが望ましい。表面反射防止
層を構成する遷移金属は、前記に列挙した遮光層で適用可能なものはそのまま適用できる
。遮光層が遷移金属とケイ素を含有する材料で形成されている場合においては、同じエッ
チングガスでドライエッチングが可能であり、エッチングレートの制御容易性も優れるた
めである。さらに遮光層を成膜するときに用いられるものと同じスパッタターゲットが適
用可能であると、成膜のスループットに優れ、より好ましい。
【００３７】
本発明においては、遷移金属（Ｍ）およびケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくと
も１つの元素を含有する材料を主成分とする前記表面反射防止層は、ＭＳｉＯ，ＭＳｉＮ
，ＭＳｉＯＮ，ＭＳｉＯＣ，ＭＳｉＣＮ，ＭＳｉＯＣＮ等で構成できる。
本発明においては、ケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有す
る材料を主成分とする前記表面反射防止層は、ＳｉＯ，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＳｉＯＣ，Ｓ
ｉＣＮ，ＳｉＯＣＮ等で構成できる。
本発明においては、遷移金属（Ｍ）に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素
を含有する材料を主成分とする前記表面反射防止層は、ＭＯ，ＭＮ，ＭＯＮ，ＭＯＣ，Ｍ
ＣＮ，ＭＯＣＮ等で構成できる。
前記表面反射防止層には、Ｔａを主成分とする材料（ＴａＯ，ＴａＯＮ，ＴａＢＯ，Ｔ
ａＢＯＮ等）が好ましい。
酸素を５０原子％以上含有するタンタルの酸化物からなる前記表面反射防止層は、反射
防止効果に優れるので好ましい。
【００３８】
本発明においては、前記表面反射防止層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であるこ
とが好ましい。
前記遮光層中の遷移金属がモリブデン（Ｍｏ）である場合に、前記遮光層と同じターゲ
ットを用いて前記表面反射防止層を成膜できるなどの利点があるからである。
【００３９】
本発明において、ＭｏとＳｉからなる前記遮光層は、スパッタ室内のガス圧、加熱処理
によって引張応力と圧縮応力を自在に制御可能である。例えば、ＭｏとＳｉからなる前記
遮光層の膜応力を引張応力となるよう制御することによって、前記表面反射防止層（例え
ばＭｏＳｉＯＮ）の圧縮応力と調和が取れる。つまり、前記遮光膜を構成する各層の応力
を相殺でき、前記遮光膜の膜応力を極力低減できる（実質的にゼロにできる）。
【００４０】
本発明において、前記表面反射防止層は、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＮ、Ｍ
ｏＳｉＯＣ、ＭｏＳｉＯＣＮ等が挙げられる。
【００４１】
本発明において、前記表面反射防止層であるＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＮ、
ＭｏＳｉＯＣ、ＭｏＳｉＯＣＮ等では、Ｍｏ多くすると耐洗浄性、特にアルカリ（アンモ
ニア水等）や温水に対する耐性が小さくなる。この観点からは、表面反射防止層であるＭ
ｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＣ、ＭｏＳｉＯＣＮ等では、Ｍｏ極力
減らすことが好ましい。
また、応力制御を目的として高温で加熱処理（アニール）する際、Ｍｏの含有量が多い
と膜の表面が白く曇る（白濁する）現象が生じることがわかった。これは、ＭｏＯが表面
に析出するためであると考えられる。このような現象を避ける観点からは、前記表面反射
防止層であるＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＣ、ＭｏＳｉＯＣＮ等
では、表面反射防止層中のＭｏの含有量は１０原子％未満であることが好ましい。しかし
、Ｍｏ含有量が少なすぎる場合、ＤＣスパッタリングの際の異常放電が顕著になり、欠陥
発生頻度が高まる。よって、Ｍｏは正常にスパッタできる範囲で含有していることが望ま
しい。他の成膜技術によってはＭｏを含有せずに成膜可能な場合がある。
【００４２】
本発明のマスクブランクは、シングル露光（Single Exposure）、ダブルパターニング
、ダブル露光に用いられるバイナリマスクブランクに適用できる。
なお、ダブルパターニングとは、ウェハに対するレジスト塗布、露光、現像、レジスト
剥離の一連の工程を２回行い、パターニングを行う方法をいう。つまり、ウェハ上のレジ
ストに対しては、従来のシングル露光と同じく、１回の転写パターンの露光が行われるも
のであり、漏れ光による重なり露光部分では最大４回分の露光となる。
ダブル露光（ＤＥ：Double Exposure）技術は、ウェハ上のレジスト膜に、１枚目の転
写用マスクによる転写パターンの露光を行った後、さらに同じレジスト膜に対して２枚目
の転写用マスクによる転写パターンの露光を行うものである。
【００４３】
本発明の転写用マスクの製造方法は、前記に記載したいずれかの構成のマスクブランク
における前記遮光膜を、エッチングによりパターニングするエッチング工程を有すること
を特徴とする。
また、本発明の転写用マスクは、
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する
光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からな
り、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする。
また、本発明の転写用マスクは、
ＡｒＦエキシマレーザー露光光が適用されるバイナリ型の転写用マスクであって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に、転写パターンを有する遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する
光学濃度が２．８以上、かつ膜厚が４５ｎｍ以下であり、
前記遮光層は、屈折率ｎが２．００未満、かつ消衰係数ｋが２．３７以上の材料からな
り、膜厚が３０ｎｍ以上であり、
前記表面反射防止層は、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、
前記遮光膜を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光
光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴とする。
さらに、本発明の転写用マスクは、前記遮光膜に形成されている転写パターンには、ハ
ーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンが含まれていることを特徴とす
る。 上記構成によれば、ＥＭＦバイアスが低減された遮光膜を有するマスクブランクを
用いることにより、転写マスク作製に係る様々な負荷が大きく軽減される。さらに、得ら
れた転写マスクは、重ね露光による漏れ光によって、ウェハ上のレジスト膜が露光するこ
とを抑制できるだけの光学濃度を遮光膜に確保するという条件も同時に満たすことができ
る。
なお、本発明の転写用マスクは、シングル露光、ダブルパターニング、ダブル露光に用
いられる転写マスクに適用できる。
【００４４】
本発明において、図１３に示すように、遮光膜１０上に、遮光膜１０に適用する材料に
対して高い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２０を設けた構成
とすることが望ましい。遮光膜１０に形成する転写パターンの線幅は、ラインアンドスペ
ースパターンの場合では、ハーフピッチで４０ｎｍと非常に微細である。このような微細
なパターンを有機系材料のレジスト膜１００に形成し、これをマスクとしてドライエッチ
ングで直接、遮光膜１０に転写パターンを形成しようとすると、レジスト膜１００の膜厚
が厚くなり過ぎて、パターン転写精度が大きく低下するという問題がある。レジスト膜１
００に形成された微細パターンを膜厚の薄いエッチングマスク膜２０にドライエッチング
で転写し、転写パターンが形成されたエッチングマスク膜２０をマスクとして、遮光膜１
０をドライエッチングしてパターン転写を行うと、遮光膜１０に高い精度で転写パターン
が形成できる。エッチングマスク膜に適用可能な材料としては、遮光膜がフッ素系ガスで
ドライエッチングされる場合においては、高いエッチング選択性を有するクロムを含有す
る材料が好適である。また、クロムを含有する材料は、通常、塩素系ガスと酸素の混合ガ
スによるドライエッチングされる。クロムを含有する材料が適用されたエッチングマスク
膜のドライエッチングのエッチングレートを向上させるには、クロムの含有量を４５原子
％以下とすることが望ましい。また、エッチングマスク膜中のクロムの含有量が４０原子
％以下であるとさらに望ましく、３５原子％以下であるとより好ましい。
【００４５】
本発明において、遷移金属とケイ素を含む薄膜や、遷移金属を含む薄膜のドライエッチ
ングには、例えば、ＳＦ６、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３等の弗素系ガス、これらとＨｅ
、Ｈ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｃ２Ｈ４、Ｏ２等の混合ガス、或いはＣｌ２、ＣＨ２Ｃｌ２等の塩
素系のガス又は、これらとＨｅ、Ｈ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｃ２Ｈ４等の混合ガスを用いること
ができる。
【００４６】
本発明において、レジストは化学増幅型レジストであること好ましい。高精度の加工に
適するためである。
本発明は、レジスト膜厚１００ｎｍ以下、レジスト膜厚７５ｎｍ以下、更にはレジスト
膜厚５０ｎｍをねらった世代のマスクブランクに適用する。
本発明において、レジストは電子線描画用のレジストであること好ましい。高精度の加
工に適するためである。
本発明は、電子線描画によりレジストパターンを形成する電子線描画用のマスクブラン
クに適用する。
【００４７】
本発明において、透光性基板としては、合成石英基板、ＣａＦ２基板、ソーダライムガ
ラス基板、無アルカリガラス基板、低熱膨張ガラス基板、アルミノシリケートガラス基板
などが挙げられる。
【００４８】
本発明において、マスクブランクには、マスクブランクや、レジスト膜付きマスクブラ
ンクが含まれる。
本発明において、転写マスクには、位相シフト効果を使用しないバイナリ型マスク、レ
チクルが含まれる。本発明においては、エンハンサマスク、位相シフトマスクは含まれな
い。
【００４９】
本発明の半導体デバイスの製造方法は、前記のいずれかの構成の転写用マスクを用い、
半導体ウェハ上に回路パターンを形成することを特徴する。
また、本発明の半導体デバイスの製造方法は、半導体ウェハ上に形成される回路パター
ンには、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンが含まれていること
を特徴する。
本発明の転写用マスクは、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースのパター
ン転写精度に優れており、この転写用マスクを用いて、ハーフピッチ４０ｎｍ以下のライ
ンアンドスペースパターンを有する回路パターンを半導体ウェハ上に形成するのに最適で
ある。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明する。
（実施例１）
（マスクブランクの作製）
図１３に示すように、透光性基板１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合
成石英ガラス基板を用い、透光性基板１上に、遮光膜１０として、ＭｏＳｉＮ膜（遮光層
１１）、ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲッ
ト（Ｍｏ：Ｓｉ＝２１原子％：７９原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ２）の
混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、遮光層１１（
ＭｏＳｉＮ膜，Ｎ＝約５原子％）を３５ｎｍの膜厚で形成した。
次に、遮光層１１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ
：Ｓｉ＝４原子％：９６原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２
）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、表面反射
防止層１２（ＭｏＳｉＯＮ膜）を４ｎｍの膜厚で形成した。
遮光膜１０の合計膜厚は３９ｎｍとした。遮光膜１０の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキ
シマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．０３であった。
遮光膜１０は、表面反射率が４１．９％であった。透過率及び反射率の測定は、分光光
度計を用いて行った。
ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）は、屈折率ｎ：１．５０、消衰係数ｋ：３．０６、であっ
た。
ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）は、屈折率ｎ：２．２８、消衰係数ｋ：０．９
２、であった。
（成膜後加熱処理）
次に、上記基板を４５０℃で３０分間加熱処理（アニール処理）した。
（評価）
上記遮光膜１０に対して、上記遮光膜１０を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ
距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は
１３度であった。
【００５１】
実施例１において上層膜厚と下層膜厚とをそれぞれ変化させたときに、トータル膜厚、
トータル位相シフト量、トータルＯＤ、表面反射率、がそれぞれどのように変化するのか
、調べたグラフを図１１に示す。
図１１から、上層膜厚、下層膜厚、トータル膜厚、トータル位相シフト量、トータルＯ
Ｄ、表面反射率、を総合的に検討、考慮する必要があることがわかる。
【００５２】
実施例１のマスクブランクを用いて、ＡｒＦ露光光が適用され、半導体デバイスの設計
仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのラインアンドスペースパターン（Ｌ
＆Ｓ）を含む転写パターンを有するバイナリ転写マスクを作製するにあたり、ＥＭＦバイ
アスを調べるシミュレーションを行った。その結果、ＥＭＦバイアスは、輪帯照明（Annu
lar Illumination）の場合６．２ｎｍ、２極照明（Dipole Illumination）の場合−０．
３ｎｍであった。
【００５３】
（実施例２）
（マスクブランクの作製）
図１３に示すように、透光性基板１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合
成石英ガラス基板を用い、透光性基板１上に、遮光膜１０として、ＭｏＳｉＮ膜（遮光層
１１）、ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲッ
ト（Ｍｏ：Ｓｉ＝９．５原子％：８９．５原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気
で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、遮光層１１（ＭｏＳｉ膜）を３８ｎ
ｍの膜厚で形成した。
次に、遮光層１１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ
：Ｓｉ＝４原子％：９６原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２
）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、表面反射
防止層１２（ＭｏＳｉＯＮ膜）を４ｎｍの膜厚で形成した。
遮光膜１０の合計膜厚は４２ｎｍとした。遮光膜１０の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキ
シマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．０であった。
遮光膜１０は、表面反射率が３９．６％であった。透過率及び反射率の測定は、分光光
度計を用いて行った。
ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）は、屈折率ｎ：１．２４、消衰係数ｋ：２．７７、であっ
た。
ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）は、屈折率ｎ：２．２８、消衰係数ｋ：０．９
２、であった。
（成膜後加熱処理）
次に、上記基板を４５０℃で３０分間加熱処理（アニール処理）した。
（評価）
上記遮光膜１０に対して、上記遮光膜１０を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ
距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は
１．１度であった。
【００５４】
実施例２において上層膜厚と下層膜厚とをそれぞれ変化させたときに、トータル膜厚、
トータル位相シフト量、トータルＯＤ、表面反射率、がそれぞれどのように変化するのか
、調べたグラフを図１２に示す。
図１２から、上層膜厚、下層膜厚、トータル膜厚、トータル位相シフト量、トータルＯ
Ｄ、表面反射率、を総合的に検討、考慮する必要があることがわかる。
【００５５】
実施例２のマスクブランクを用いて、ＡｒＦ露光光が適用され、半導体デバイスの設計
仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンを有する
バイナリ転写マスクを作製するにあたり、ＥＭＦバイアスを調べるシミュレーションを行
った。その結果、ＥＭＦバイアスは、輪帯照明（Annular Illumination）の場合６．０ｎ
ｍ、２極照明（Dipole Illumination）の場合−０．５ｎｍであった。
【００５６】
（実施例３）
（マスクブランクの作製）
図１３に示すように、透光性基板１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合
成石英ガラス基板を用い、透光性基板１上に、遮光膜１０として、ＭｏＳｉＮ膜（遮光層
１１）、ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲッ
ト（Ｍｏ：Ｓｉ＝９．５原子％：８９．５原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気
で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、遮光層１１（ＭｏＳｉ膜）を３９ｎ
ｍの膜厚で形成した。
次に、遮光層１１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ
：Ｓｉ＝４原子％：９６原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２
）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、表面反射
防止層１２（ＭｏＳｉＯＮ膜）を６ｎｍの膜厚で形成した。
遮光膜１０の合計膜厚は４５ｎｍとした。遮光膜１０の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキ
シマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．０４であった。
遮光膜１０は、表面反射率が２９．８％であった。透過率及び反射率の測定は、分光光
度計を用いて行った。
ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）は、屈折率ｎ：１．２４、消衰係数ｋ：２．７７、であっ
た。
ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）は、屈折率ｎ：２．２８、消衰係数ｋ：０．９
２、であった。
（成膜後加熱処理）
次に、上記基板を４５０℃で３０分間加熱処理（アニール処理）した。
（評価）
上記遮光膜１０に対して、上記遮光膜１０を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ
距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は
９．５度であった。
【００５７】
実施例３のスクブランクを用いて、ＡｒＦ露光光が適用され、半導体デバイスの設計仕
様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンを有するバ
イナリ転写マスクを作製するにあたり、ＥＭＦバイアスを調べるシミュレーションを行っ
た。その結果、ＥＭＦバイアスは、輪帯照明（Annular Illumination）の場合７．４ｎｍ
、２極照明（Dipole Illumination）の場合−０．１ｎｍであった。
【００５８】
（比較例１）
（マスクブランクの作製）
図１３に示すように、透光性基板１としてサイズ６インチ角、厚さ０．２５インチの合
成石英ガラス基板を用い、透光性基板１上に、遮光膜１０として、ＭｏＳｉＮ膜（遮光層
１１）、ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）、をそれぞれ形成した。
具体的には、透光性基板１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲッ
ト（Ｍｏ：Ｓｉ＝２１原子％：７９原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ２）の
混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、遮光層１１（
ＭｏＳｉＮ膜）を５０ｎｍの膜厚で形成した。
次に、遮光層１１上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）の混合ターゲット（Ｍｏ
：Ｓｉ＝４原子％：９６原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２
）の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、表面反射
防止層１２（ＭｏＳｉＯＮ膜）を１０ｎｍの膜厚で形成した。
なお、上記各層の元素分析は、ラザフォード後方散乱分析法を用いた。
遮光膜１０の合計膜厚は６０ｎｍとした。遮光膜１０の光学濃度（ＯＤ）はＡｒＦエキ
シマレーザー露光光の波長１９３ｎｍにおいて３．０であった。
遮光膜１０は、表面反射率が２１．３％であった。透過率及び反射率の測定は、分光光
度計を用いて行った。
ＭｏＳｉＮ膜（遮光層１１）は、屈折率ｎ：２．４２、消衰係数ｋ：１．９１、であっ
た。
ＭｏＳｉＯＮ膜（表面反射防止層１２）は、屈折率ｎ：２．３１、消衰係数ｋ：１．０
０、であった。
（成膜後加熱処理）
次に、上記基板を４５０℃で３０分間加熱処理（アニール処理）した。
（評価）
上記遮光膜１０に対して、上記遮光膜１０を透過した露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ
距離だけ空気中を透過した露光光との間での位相差（位相角）を調べたところ、位相差は
１４３度であった。
【００５９】
比較例１のマスクブランクを用いて、ＡｒＦ露光光が適用され、半導体デバイスの設計
仕様でいうＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンを有する
バイナリ転写マスクを作製するにあたり、ＥＭＦバイアスを調べるシミュレーションを行
った。その結果、ＥＭＦバイアスは、輪帯照明（Annular Illumination）の場合２３．８
ｎｍ、２極照明（Dipole Illumination）の場合４．０ｎｍであった。輪帯照明の場合、
ＥＭＦバイアスが２０ｎｍ以上となり、実効的なバイアス補正ができない。すなわち、比
較例１のマスクブランクでは、輪帯照明が適用される転写用マスクでは、ＤＲＡＭハーフ
ピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンを形成できないことがわかった。
【００６０】
（転写用マスクの作製）
上記実施例１〜３で得られたマスクブランク上に、エッチングマスク膜２０を形成した
。具体的には、遮光膜１０（表面反射防止層１２）上にクロムターゲットを用い、アルゴ
ン（Ａｒ）と二酸化炭素（ＣＯ２）と窒素（Ｎ２）とヘリウム（Ｈｅ）の混合ガス雰囲気
で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、エッチングマスク膜２０（ＣｒＯＣ
Ｎ膜，Ｃｒ：３５原子％）を１０ｎｍの膜厚で形成した。さらに、エッチングマスク膜２
０を遮光膜１０のアニール温度よりも低い温度でアニールすることにより、遮光膜１０の
膜応力に影響を与えずに、エッチングマスク膜２０の応力を極力小さく（好ましくは膜応
力が実質ゼロに）なるように調整した。
【００６１】
次に、レジスト膜１００として、電子線描画用化学増幅型ポジレジスト膜（富士フィル
ムエレクトロニクスマテリアルズ社製 ＰＲＬ００９）を、エッチングマスク膜２０上に
形成した（図１３および図１４（１）参照）。レジスト膜１００の形成は、スピンナー（
回転塗布装置）を用いて、回転塗布した。
次に、レジスト膜１００に対し、電子線描画装置を用いてＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ
）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む転写パターンの描画を行った後、所定の現像液で現像してレジ
ストパターン１００ａを形成した（図１４（２）参照）。
次に、レジストパターン１００ａをマスクとして、エッチングマスク膜２０のドライエ
ッチングを行って、エッチングマスク膜パターン２０ａを形成した（図１４（３）参照）
。このとき、ＣｒＯＣＮからなるエッチングマスク膜２０のドライエッチングガスとして
、塩素と酸素の混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２＝４：１）を用いた。
【００６２】
次に、残存しているレジストパターン１００ａをアッシング処理等により剥離した（図
１４（４）参照）。
次に、上記エッチングマスク膜パターン２０ａをマスクとして、遮光膜１０のドライエ
ッチングを行って遮光膜パターン１０ａを形成した（図１４（５）参照）。このとき、Ｍ
ｏＳｉ系遮光膜１０（遮光層１１および表面反射防止層１２）のドライエッチングガスと
して、ＳＦ６とＨｅの混合ガスを用いた。
最後に、塩素と酸素の混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２＝４：１）を用いてエッチングマスク膜
パターン２０ａを除去し、バイナリ型転写用マスクを得た（図１４（６）参照）。
【００６３】
次に、上記実施例１〜３で得られたバイナリ型転写用マスクを用いて、転写対象物であ
る半導体ウェハ上のレジスト膜に対して、転写パターンを露光転写する工程を行った。露
光装置には、ＡｒＦエキシマレーザーを光源とする輪帯照明（Annular Illumination）が
用いられた液浸方式のものが用いられた。具体的には、露光装置のマスクステージに、実
施例１のバイナリ型転写用マスクをセットし、半導体ウェハ上のＡｒＦ液浸露光用のレジ
スト膜に対して、露光転写を行った。露光後のレジスト膜に対して、所定の現像処理を行
い、レジストパターンを形成した。さらに、レジストパターンを用いて、半導体ウェハ上
にＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む回路パターンを形成した。同様
に、実施例２、３のバイナリ型転写用マスクについても同様にして、別の半導体ウェハ上
のＡｒＦ液浸露光用のレジスト膜に対して、それぞれ同様の露光転写、処理を行い、半導
体ウェハ上にＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む回路パターンをそれ
ぞれ形成した。
【００６４】
得られた実施例１〜３の半導体ウェハ上の回路パターンを電子顕微鏡（ＴＥＭ）で確認
したところ、いずれの実施例で製造した回路パターンもＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４
０ｎｍのＬ＆Ｓの仕様を十分に満たしていた。すなわち、実施例１〜３のバイナリ型転写
用マスクは、輪帯照明（Annular Illumination）を光源とする露光方式であっても、半導
体ウェハ上にＤＲＡＭハーフピッチ（ｈｐ）４０ｎｍのＬ＆Ｓを含む回路パターンを転写
することが十分に可能であることが確認できた。
【００６５】
以上、本発明を実施形態や実施例を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実
施形態や実施例に記載の範囲には限定されない。上記実施形態や実施例に、多様な変更又
は改良を加えることが可能であることは、当業者に明らかである。その様な変更又は改良
を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明ら
かである。
【符号の説明】
【００６６】
１ 透光性基板
１００ レジスト膜
１０ 遮光膜
１１ 遮光層
１２ 表面反射防止層
２０ エッチングマスク膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡｒＦエキシマレーザーを光源とする露光光が用いられる露光装置にバイナリ型の転写用マスクをセットし、半導体ウェハ上のレジスト膜に対して転写パターンの露光転写を行う工程を有する半導体デバイスの製造方法であって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に転写パターンを備えた遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上であり、
前記遮光膜は、前記露光光に対する表面反射率が５０％未満であり、
前記遮光膜を透過した前記露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した前記露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴する半導体デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記転写用マスクは、前記遮光膜にハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンが含まれた転写パターンを備えることを特徴する請求項１記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記露光装置による半導体ウェハ上のレジスト膜に対する転写パターンの露光転写は、ＡｒＦエキシマレーザーを光源とする輪帯照明または２極照明の露光光が用いられる液浸方式で行われることを特徴する請求項１または２に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記半導体ウェハ上のレジスト膜は、ＡｒＦ液浸露光用のレジストを適用していることを特徴する請求項１から３のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記遮光層は、屈折率ｎが１．８０以下、かつ消衰係数ｋが２．３７以上である材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であることを特徴する請求項１から４のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記反射防止層は、屈折率ｎが２．００以上、かつ消衰係数ｋが１．００以下である材料からなり、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であることを特徴する請求項１から５のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素を含有する材料からなることを特徴する請求項１から６のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からなることを特徴する請求項７記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記遮光層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることを特徴する請求項８記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記遮光層中におけるモリブデンの含有量をモリブデンとケイ素の合計含有量で除した比率が、２％以上３５％以下であることを特徴する請求項９記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記反射防止層は、遷移金属およびケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料、ケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料、又は、遷移金属に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料からなることを特徴する請求項１から１０のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記反射防止層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることを特徴する請求項１１記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記反射防止層は、前記遮光層とは屈折率ｎおよび消衰係数ｋが異なるようにスパッタリング法で形成されたものであることを特徴する請求項１から１２のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１４】
前記転写パターンの露光転写を行う工程を行った後の前記半導体ウェハ上の前記レジスト膜に対し、現像処理を行ってレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンを用いて前記半導体ウェハ上にハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースを含む回路パターンを形成する工程とを有することを特徴する請求項１から１３のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１】
ＡｒＦエキシマレーザーを光源とする露光光が用いられる露光装置にバイナリ型の転写用マスクをセットし、半導体ウェハ上のレジスト膜に対して転写パターンの露光転写を行う工程を有する半導体デバイスの製造方法であって、
前記転写用マスクは、透光性基板上に転写パターンを備えた遮光膜を有してなり、
前記遮光膜は、遮光層および反射防止層の積層構造からなり、前記露光光に対する光学濃度が２．８以上であり、
前記遮光膜は、前記露光光に対する表面反射率が５０％未満であり、
前記遮光膜を透過した前記露光光と前記遮光膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した前記露光光との間での位相差が３０度以下である
ことを特徴する半導体デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記転写用マスクは、前記遮光膜にハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースパターンが含まれた転写パターンを備えることを特徴する請求項１記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記露光装置による半導体ウェハ上のレジスト膜に対する転写パターンの露光転写は、ＡｒＦエキシマレーザーを光源とする輪帯照明または２極照明の露光光が用いられる液浸方式で行われることを特徴する請求項１または２に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記半導体ウェハ上のレジスト膜は、ＡｒＦ液浸露光用のレジストを適用していることを特徴する請求項１から３のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記遮光層は、屈折率ｎが１．８０以下、かつ消衰係数ｋが２．３７以上である材料からなり、膜厚が３０ｎｍ以上であることを特徴する請求項１から４のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記反射防止層は、屈折率ｎが２．００以上、かつ消衰係数ｋが１．００以下である材料からなり、膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であることを特徴する請求項１から５のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素を含有する材料からなることを特徴する請求項１から６のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記遮光層は、遷移金属およびケイ素の合計含有量が９０原子％以上である材料からなることを特徴する請求項７記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記遮光層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることを特徴する請求項８記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記遮光層中におけるモリブデンの含有量をモリブデンとケイ素の合計含有量で除した比率が、２％以上３５％以下であることを特徴する請求項９記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記反射防止層は、遷移金属およびケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料、ケイ素に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料、又は、遷移金属に、さらに酸素、窒素のうち少なくとも１つの元素を含有する材料からなることを特徴する請求項１から１０のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記反射防止層中の遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）であることを特徴する請求項１１記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記反射防止層は、前記遮光層とは屈折率ｎおよび消衰係数ｋが異なるようにスパッタリング法で形成されたものであることを特徴する請求項１から１２のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１４】
前記転写パターンの露光転写を行う工程を行った後の前記半導体ウェハ上の前記レジスト膜に対し、現像処理を行ってレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンを用いて前記半導体ウェハ上にハーフピッチ４０ｎｍ以下のラインアンドスペースを含む回路パターンを形成する工程とを有することを特徴する請求項１から１３のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−６５０３６（Ｐ２０１３−６５０３６Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２６６０１５（Ｐ２０１２−２６６０１５）
【出願日】平成２４年１２月５日（２０１２．１２．５）
【分割の表示】特願２０１０−２２１６６１（Ｐ２０１０−２２１６６１）の分割
【原出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１２月５日（２０１２．１２．５）
【分割の表示】特願２０１０−２２１６６１（Ｐ２０１０−２２１６６１）の分割
【原出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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