JP2002229183A - リソグラフィーマスクブランク及びその製造方法 - Google Patents

リソグラフィーマスクブランク及びその製造方法

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JP2002229183A JP2001329132A JP2001329132A JP2002229183A JP 2002229183 A JP2002229183 A JP 2002229183A JP 2001329132 A JP2001329132 A JP 2001329132A JP 2001329132 A JP2001329132 A JP 2001329132A JP 2002229183 A JP2002229183 A JP 2002229183A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の熱処理では実現できない高い応力緩和
効果と生産性を実現することができるマスクブランクの
製造方法等を提供する。 【解決手段】 マスクブランクの製造方法において、透
明基板１４上に少なくとも１層のレーザ光を吸収する性
質を有する光吸収膜を形成し、この光吸収膜を形成した
透明基板１４に前記光吸収膜が吸収を有する波長のレー
ザ光１２を照射することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等の製
造におけるリソグラフィー工程で用いられるフォトマス
ク等のリソグラフィーマスクを製造するためのマスクブ
ランク等に関し、特にＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエ
キシマレーザ、及びＦ2エキシマレーザに特に適したマ
スクブランク及びその製造方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体回路等の微細化にともない、リソ
グラフィーに用いる露光光源の短波長化、露光装置のレ
ンズの高ＮＡ化が進んでいるが、露光装置のレンズの高
ＮＡ化と焦点深度の確保は相反する関係にある。焦点深
度を確保するため、フォトマスクに要求される平坦度は
ますます厳しくなっており、近年においては０．３から
０．５μｍ以下が要求されている。フォトマスクの平坦
度は透明基板の曲げ強度や成膜前の基板の平坦度と回路
パターン等を形成する膜の内部応力に依存しており、こ
れらのうちで特に回路パターンを形成する膜の内部応力
が大きな問題となってきている。
【０００３】平坦度は、露光に使用する面の平均面に対
する最高点と最低点の差で定義され、光学干渉計を用い
て基板の形状を測定することにより求められる。ここ
で、内部応力の大きさは下記数式（１）で表すことがで
きる。 Ｅｂ2／［６（ν−１）ｒｄ］ （１） 数式（１）においてＥは基板のヤング率、ｂは基板の厚
さ、νは基板のポアソン比、ｒは基板の曲率半径の変化
分、ｄは薄膜の厚さである。
【０００４】フォトマスクに要求される平坦度を満たす
ために、回路パターンを形成する膜における内部応力の
大きさは、たとえば一辺の長さが６インチの正方形であ
り、厚みが０．２５インチである合成石英基板を用い、
回路パターンを形成する膜の厚みが７０ｎｍの場合に
は、５×１０8パスカル以下が適当である。回路パター
ンを形成する膜の内部応力は、フォトマスクを作製する
ための膜付き基板であるフォトマスクブランクの製造段
階で発生しており、フォトマスクの平坦度を良好にする
ためには、フォトマスクブランクの平坦度を良好にする
必要がある。
【０００５】回路パターンを形成する膜の応力は、成膜
段階で調整する方法と、成膜後に調整する方法がある。
膜の応力を成膜段階で調整する方法では、光学特性や薬
液耐性等のフォトマスクブランクに必要な性能確保と応
力の調整を両立させることが課題であり、特に内部応力
が圧縮応力である場合には成膜条件による応力の調整が
困難である場合が多い。回路パターンを形成する膜の圧
縮応力を低減する方法として、先に出願人は成膜後の熱
処理を利用したマスクブランクの製造方法を出願してい
る（特願２０００−２７７２１５号）。従来の熱処理方
法としては、先に出願した熱処理炉を用いる方法の他、
クリーンオーブンを用いる方法、ホットプレートを用い
る方法、ランプヒーターを用いる方法等が考えられる。
また、ハーフトーン型位相シフトマスクの半透明膜の成
膜後に水銀ランプ等の光源を用いて光照射、加熱、又は
酸化を行って半透明膜に露光光の照射に伴う半透明膜の
物性変動を防止するための安定化層を形成するというも
のが特開平７−１９４４５７に開示されている。さら
に、ハーフトーン型位相シフトマスクの半透明膜の成膜
後に真空中、希ガス中又は反応性雰囲気中にて光、熱、
電磁波、粒子線を照射する（光照射等の光源としては、
重水素ランプ、Ｘｅランプ、エキシマレーザ光源を単独
若しくはそれらの組合せを用いる）ことによって、半透
明膜の安定化を行う先行技術が特開平８−２２０７３１
に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
熱処理方法を用いてパターンを形成する膜の内部応力を
低減するには、回路パターンを形成する膜が形成された
透明基板を４００℃以上の高温にする必要があるため、
加熱、冷却時間が長くなり、生産性が悪化するという問
題があった。また、熱処理装置を用いた加熱には温度的
に限界があり、内部応力の低減効果も要求されるフォト
マスクの平坦度に対して不十分であった。また、上述の
ような安定化処理のための光照射では、膜の温度が十分
に上がらないため、内部応力低減効果が十分に得られな
い。
【０００７】本発明は上述した背景の下になされたもの
でり、応力改善に要する時間が格段に短く、かつ、内部
応力の低減効果が大きいマスクブランクの製造方法等の
提供を第一の目的とする。特に、従来の熱処理方法では
膜の内部応力が低減しにくい膜について、膜の内部応力
を改善することができ、しかも従来の熱処理と比較し
て、膜の内部応力の改善量が非常に大きいマスクブラン
クの製造方法等の提供を目的とする。さらに、薄膜の内
部応力の低減を図るとともに、薄膜の光学特性の向上を
図ることができるマスクブランクの製造方法等の提供を
目的とする。また、マスクブランク又はマスクの平坦度
が０．５ミクロン以下であるマスクブランク又はマスク
の提供を第二の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下の構成を有する。 （構成１） 透明基板上にマスクパターンを形成するた
めの膜を少なくとも有するリソグラフィーマスクブラン
クの製造方法において、前記方法は、少なくとも１層の
レーザ光を吸収する性質を有する光吸収膜を形成する工
程と、この光吸収膜を形成した透明基板に前記光吸収膜
が吸収を有する波長のレーザ光を照射して前記光吸収膜
を加熱することにより、前記光吸収膜の内部応力を低減
する工程を少なくとも含むことを特徴とするリソグラフ
ィーマスクブランクの製造方法。
【０００９】（構成２） 構成１に記載のリソグラフィ
ーマスクブランクが、透明基板上に所定強度の露光光を
減衰させる光半透過膜を少なくとも１層有する位相シフ
ト膜を形成したものであり、前記光吸収膜が前記光半透
過膜であることを特徴とする位相シフトマスクブランク
の製造方法。
【００１０】（構成３） 構成１に記載のリソグラフィ
ーマスクブランクが、透明基板上に少なくとも１層の遮
光膜を形成したものであり、前記光吸収膜が前記遮光膜
であることを特徴とするフォトマスクブランクの製造方
法。
【００１１】（構成４） 光吸収膜を形成した透明基板
の平坦度が０．５ミクロン以下となるようにレーザ光を
照射することを特徴とする構成１〜３のいずれかに記載
のマスクブランクの製造方法。
【００１２】（構成５） 構成１〜４のいずれかに記載
のマスクブランクの製造方法を用いて製造されたことを
特徴とするマスクブランク。
【００１３】（構成６） 構成５記載のマスクブランク
を用いて製造されたことを特徴とするマスク。
【００１４】
【作用】上記目的を達成するために、本発明において
は、光吸収膜形成後の透明基板にレーザ光を照射して光
吸収膜を加熱している。本発明における応力緩和効果は
熱処理に類似した効果によりもたらされていると考えら
れるが、本発明のレーザアニールは通常の熱処理と比較
して、膜が加熱されている時間が数十ｎｓ以下と極端に
短く、かつ光吸収膜の最大加熱温度が千℃相当以上と極
端に高いことが特徴である。上記特性により、従来の熱
処理では実現できない高い応力緩和効果と生産性を実現
することができる。そして、透明基板はレーザ光を透過
し、光吸収膜はレーザ光を吸収するため、十分な強度を
もつレーザ光を膜にダメージを与えない程度以下の短い
又は膜の熱が透明基板に伝導しない程度の短い時間照射
すると、光吸収膜は効率的に加熱されるが、透明基板は
はとんど加熱されない。光吸収膜の厚みは透明基板と比
較して十分に小さいため、レーザ光で加熱された光吸収
膜は、レーザ光照射終了後に加熱されていない透明基板
により速やかに冷却され、光吸収膜を形成した透明基板
はほとんど温度が上昇しない。上記の効果により、オー
ブンやホットプレートのように光吸収膜を形成した透明
基板全体を加熱する従来の熱処理と比較して、加熱、冷
却時間を非常に短くすることができ、生産性が格段に向
上する。レーザ光を照射する方法では光吸収膜のみが選
択的に加熱され、透明基板はレーザ照射による損傷を受
けにくい。したがって、レーザ光の強度を十分に大きく
することができ、光吸収膜を含む回路パターンを形成す
る膜の圧縮応力を十分に小さくすることができる。ま
た、従来の熱処理と比較して、圧縮応力の改善量が非常
に大きく、１０００℃以上の加熱、即ち熱処理装置では
現実的ではない温度相当の効果が得られる。上記で説明
したように、光吸収膜を形成した透明基板にレーザ光を
照射することで、圧縮応力を有する光吸収膜を短時間で
熱処理よりも大幅に引っ張り側へシフトさせることがで
き、要求されているフォトマスクの平坦度を短時間で容
易に達成することが可能である。
【００１５】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいては、透明基板上に少なくとも１層のレーザ光を吸
収する性質を有する光吸収膜を有していることが必要で
ある。つまり、光吸収膜は多層とすることができる。ま
た、レーザ光を吸収する性質を有する光吸収膜と、レー
ザ光を吸収する性質を有しない薄膜とを重ねて形成した
態様を含む。この場合、レーザ光を吸収する性質を有し
ない薄膜は、十分に薄いので、レーザ光を吸収する性質
を有する光吸収膜のレーザ照射による加熱を介して間接
的に十分に加熱される。この場合、レーザ光を吸収する
性質を有する光吸収膜は、透明基板側又は多層膜の最上
層側、あるいは多層膜におけるいずれかの中間層にあれ
ば、レーザ光を吸収することが可能である。レーザ光を
吸収する性質を有する光吸収膜としては、ハーフトーン
型位相シフトマスクにおける光半透過膜、バイナリマス
ク又はレベンソン型位相シフトマスクにおける遮光膜が
挙げられる。すなわち、レーザ光を吸収する性質を有す
る光吸収膜は、露光光源がＫｒＦエキシマレーザ、Ａｒ
Ｆエキシマレーザ、Ｆ2エキシマレーザ等のレーザ光源
である場合には、ハーフトーン型位相シフトマスクブラ
ンクにおける光半透過性位相シフト膜、あるいは、フォ
トマスクブランクにおける遮光膜として、そのまま単独
で機能する。光吸収膜が多層である場合や、光吸収膜と
レーザ光を吸収する性質を有しない薄膜とを重ねて形成
した態様の場合にあっては、これらの複数の膜がハーフ
トーン型位相シフトマスクブランクにおける光半透過性
位相シフト膜あるいはフォトマスクブランクにおける遮
光膜、すなわち、回路パターン等を形成する膜として機
能する。位相シフトマスクブランクにおける光半透過膜
として機能する光吸収膜としては、例えば、窒化もしく
は酸化窒化した金属及びシリコン（金属はＭｏ、Ｔｉ、
Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗなど）や、金属窒化物、金属
等が挙げられる。この場合、光吸収膜は、レーザ照射に
よる加熱を行う際のレーザ光を吸収する機能と、露光光
源であるレーザ光をある程度透過させる機能とを有す
る。位相シフトマスクブランクにおけるレーザ光を吸収
する性質を有しない薄膜としては、例えば、ＳｉＯ2、
Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＦ2、ＣｒＯx、ＣｒＦx等が
挙げられる。位相シフトマスクブランクに関しては、露
光光源であるレーザ光源と同じ波長で、レーザ照射によ
る加熱を行うことが好ましい。しかしながら、一般に、
ＫｒＦ、ＡｒＦ、Ｆ2エキシマレーザは高出力にした場
合に光学系のダメージが大きいため、比較的露光光源波
長に近いＸｅＣｌレーザ等の波長（３０８ｎｍ）が現実
的な波長である。フォトマスクブランクにおける遮光膜
として機能する光吸収膜としては、例えば、シリコン、
Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｕ、
Ｒｈ等が挙げられる。この場合、光吸収膜は、レーザ照
射による加熱を行う際のレーザ光を吸収する機能と、露
光光源であるレーザ光等を遮光する（レーザ光等に対す
る充分な光学濃度を有する）機能とを有する。フォトマ
スクブランクにおけるレーザ光を吸収する性質を有しな
い薄膜としては、例えば、Ｓｉ3Ｎ4、ＣｒＯx、ＣｒＦx
等が挙げられる。フォトマスクブランクに関しては、露
光光源であるレーザ光源と同じ波長で、レーザ照射によ
る加熱を行うことが好ましいが、より高い波長で処理を
行うことも可能である。なお、本発明における光吸収膜
としては、エッチングマスク層として用いるための薄膜
や、エッチングストッパー層として用いるための薄膜、
反射防止膜として用いるための薄膜、その他の目的で用
いるための薄膜のうち、レーザ光を吸収する材料のもの
も該当する。
【００１６】本発明において、位相シフトマスクブラン
クに関しては、位相シフトマスクとしての光学特性を満
たす光半透過膜を形成した透明基板全体を加熱する従来
の熱処理方法では光半透過膜の内部応力の低減効果が不
充分である場合に、高出力のレーザ光を短時間照射する
ことによって、光半透過膜を形成した透明基板全体を加
熱する従来の熱処理方法に比べ、効率的にかつ大幅に光
半透過膜の内部応力の低減を図ることができる。レーザ
光の出力は、膜にダメージ及び基板にダメージを与えな
い範囲内で高出力であることが好ましく、また、照射時
間についても高出力とすることで短時間（秒単位）で効
果は得られる。このレーザ光の出力は、露光に用いるレ
ーザ光に比べて高いことは言うまでもない。具体的に
は、従来の熱処理方法では光半透過膜の内部応力が低減
しにくい光半透過膜の内部応力をゼロ又はゼロ付近にす
ることが実現できる。ここで、従来の熱処理方法では光
半透過膜の内部応力が低減しにくい光半透過膜として
は、例えば、窒化もしくは酸化窒化した金属及びシリコ
ンやＳｉ3Ｎ4と金属窒化物を組み合わせた多層膜等が挙
げられる。本発明では、位相シフトマスクブランクに関
しては、レーザ光の波長及び強度を調整することによっ
て、光半透過膜の内部応力の低減を図るとともに、位相
シフトマスクとしての光学特性を満たす光半透過膜の光
学特性の向上を図ることができる。ここで、光半透過膜
の光学特性としては、例えば、露光光に対する所定の透
過率及び位相角、検査光に対する所定の透過率、耐薬品
性、レーザ照射耐性、等が挙げられる。尚、本発明者の
実験によると、レーザ照射により透過率及び位相角の変
化は、同レベルの応力改善効果が得られる熱処理を行っ
た場合に比べ少ないことが判明した。従って、レーザ照
射によって透過率及び位相角の変動を抑えつつ内部応力
のみ向上させることができる。レーザ光の波長に関して
は、光半透過膜の膜材料により異なるので一概に言えな
いが、１５７〜６３３ｎｍの範囲が好ましく、２４８〜
３０８ｎｍの範囲がより好ましい。レーザ光の強度に関
しても、光半透過膜の膜材料により異なるので一概に言
えないが、エネルギー密度が、１００ｍＪ／ｃｍ2〜５
００ｍＪ／ｃｍ2の範囲が好ましく、２００ｍＪ／ｃｍ2
〜４００ｍＪ／ｃｍ2の範囲がより好ましい。尚、この
ようなレーザ照射による加熱は真空中又は不活性ガス中
で行うことが好ましい。
【００１７】本発明において、フォトマスクブランクに
関しては、フォトマスクとしての光学特性を満たす遮光
膜を形成した透明基板全体を加熱する従来の熱処理方法
では遮光膜の内部応力の低減効果が不充分である場合
に、レーザ光を照射することによって、遮光膜を形成し
た透明基板全体を加熱する従来の熱処理方法に比べ、遮
光膜の内部応力の低減を図ることができる。具体的に
は、従来の熱処理方法では遮光膜の内部応力が低減しに
くい遮光膜の内部応力をゼロ又はゼロ付近にすることが
実現できる。ここで、従来の熱処理方法では遮光膜の内
部応力が低減しにくい遮光膜としては、例えば、Ｔａ、
Ｓｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ等が挙げられる。本発明では、フ
ォトマスクブランクに関しては、レーザ光の波長及び強
度を調整することによって、遮光膜の内部応力の低減を
図るとともに、フォトマスクとしての光学特性を満たす
遮光膜の光学特性の向上を図ることができる。ここで、
遮光膜の光学特性としては、例えば、光学濃度、耐薬品
性、レーザ照射耐性等が挙げられる。レーザ光の波長に
関しては、遮光膜の膜材料により異なるので一概に言え
ないが、１５７〜６３３ｎｍの範囲が好ましく、２４８
〜３０８ｎｍの範囲がより好ましい。レーザ光の強度に
関しても、遮光膜の膜材料により異なるので一概に言え
ないが、エネルギー密度が、５０ｍＪ／ｃｍ2〜５００
ｍＪ／ｃｍ2の範囲が好ましく、１００ｍＪ／ｃｍ2〜３
００ｍＪ／ｃｍ2の範囲がより好ましい。
【００１８】本発明では、光吸収膜が多層である場合、
それぞれ最適のレーザ光波長及びレーザ光強度で複数回
レーザ照射処理を行うことができる。
【００１９】本発明では、位相シフトマスクブランクに
関しては、レーザ光吸収膜を形成した透明基板のレーザ
照射後の平坦度が０．５ミクロン以下であることが好ま
しく、０．４ミクロン以下、０．３ミクロン以下、０．
２ミクロン以下、であることがさらに好ましい。本発明
では、フォトマスクブランクに関しては、レーザ光吸収
膜を形成した透明基板のレーザ照射後の平坦度が０．５
ミクロン以下であることが好ましく、０．４ミクロン以
下、０．３ミクロン以下、０．２ミクロン以下、である
ことがさらに好ましい。さらに本発明では、応力改善効
果が高く、平坦度改善量（処理前−処理後）が０．３μ
ｍ以上の応力の改善が非常に短時間（数秒単位）で行う
ことができる。さらに、熱処理では実現が困難である
０．８μｍ以上の平坦度改善量を短時間で実現すること
ができる。
【００２０】上述した位相シフトマスク及びその製造方
法において、透明基板は、使用する露光波長に対して透
明な基板であれば特に制限されない。透明基板として
は、例えば、石英基板、蛍石、その他各種ガラス基板
（例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガ
ラス、アルミノボロシリケートガラス等）の材料からな
る硬質基板などが挙げられる。
【００２１】また、ブランク上に形成された膜のパター
ン形成処理（パターンニング、マスク加工処理）は、一
連の周知のリソグラフィー（フォト、電子線）工程（レ
ジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト剥離、
洗浄など）によって行うことができ、特に制限されな
い。なお、パターン形成後に上述したレーザ照射処理を
行うことも可能である。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例についてさらに詳細に
説明する。図１に示すようなＤＣマグネトロンスパッタ
リング装置を用いて、種々のフォトマスクブランクを作
製した。このＤＣマグネトロンスパッタ装置は真空槽１
を有しており、この真空槽１の内部にマグネトロンカソ
ード２及び基板ホルダ３が配置されている。マグネトロ
ンカソード２にはバッキングプレート４に接着されたス
パッタリングターゲット５が装着されている。実施例で
は、バッキングプレート４に無酸素鋼を用い、スパッタ
リングターゲット５とバッキングプレート４の接着には
インジウムを用いている。バッキングプレート４は水冷
機構により直接または間接的に冷却されている。マグネ
トロンカソード２とバッキングプレート４及びスパッタ
リングターゲット５は電気的に結合されている。基板ホ
ルダ３には透明基板６が装着されている。真空槽１は排
気口７を介して真空ポンプにより排気されている。真空
槽内の雰囲気が形成する膜の特性に影響しない真空度ま
で達した後、ガス導入口８からガスを導入し、ＤＣ電源
９を用いてマグネトロンカソード２に負電圧を加え、ス
パッタリングを行う。ＤＣ電源９はアーク検出機能を持
ち、スパッタリング中の放電状態を監視できる。真空槽
１内部の圧力は圧力計１０によって測定されている。
【００２３】実施例１では、スパッタリングターゲット
５として、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との
混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝８：９２ｍｏｌ％）を用
い、アルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ2）との混合ガス雰囲
気（Ａｒ：Ｎ2＝１０％：９０％、圧力：１．５ｍＴｏ
ｒｒ）中で、反応性スパッタリングにより、透明基板上
に窒化されたモリブデン及びシリコン（ＭｏＳｉＮ）の
薄膜（膜厚約６７２オンク゛ストローム）を形成した。実施例１
で形成された薄膜は、ＡｒＦエキシマレーザの波長（１
９３ｎｍ）において５．５％の透過率と１８０°の位相
角を有しており、位相シフトマスクブランク用の光半透
過膜として最適な光学特性を有している。
【００２４】上記のようにして光半透過膜を形成した透
明基板について、図２に示すようなレーザアニール装置
を用いて真空中でレーザ光照射を行った。図２におい
て、レーザ発振器１１から発生したレーザ光１２はライ
ンビーム光学系１３を経て、光半透過膜を形成した透明
基板１４上において長軸幅が１５０ｍｍ、短軸幅が０．
５５０ｍｍのラインビームに成形される。実施例１では
レーザ光１２にＸｅＣｌエキシマレーザを用いており、
その波長は３０８ｎｍ、パルス周波数は２００Ｈｚ、光
半透過膜を形成した透明基板１４上において１パルスあ
たりのエネルギー密度は３００ｍＪ／ｃｍ2である。光
半透過膜を形成した透明基板１４はラインビーム短軸方
向への送り機構を有するステージに固定されており、１
パルスのレーザ光照射ごとに、ラインビーム短軸幅より
若干短い０．０５ｍｍの長さで図２の１５の方向に移動
する。このようにレーザ光照射とステージ移動を繰り返
すことで、図２の１６の領域に透明基板の薄膜が形成さ
れた側の面からレーザ光が照射される。このとき、光半
透過膜を形成した透明基板上においてラインビーム照射
のつなぎ目が均一に処理されるように、ステージの移動
距離とラインビーム短軸方向の形状を調整することが必
要である。また、ラインビーム長軸方向に沿ったレーザ
ビームのエネルギーの均一性及び各パルスのエネルギー
が重要である。
【００２５】実施例１で作製した光半透過膜はＸｅＣｌ
レーザの波長である３０８ｎｍにおいて吸収を有してお
り、ＸｅＣｌレーザ光照射により加熱されている。一
方、実施例１で透明基板として用いた合成石英はＸｅＣ
ｌレーザの波長である３０８ｎｍにおいて吸収を有しな
いため、ＸｅＣｌレーザ光照射により加熱されない。ま
た、実施例１で用いた透明基板の厚みは ６．３５ｍｍ
であり、光半透過膜の膜厚より十分大きいため、レーザ
光照射処理後においても、光半透過膜を形成した透明基
板の温度はほとんど上昇しなかった。したがって、レー
ザ光照射処理後の冷却は不要であった。実施例１の透明
基板（サイズ１５２ｍｍ×１５２ｍｍ×６．３５ｍｍ）
について光半透過膜形成前後の平坦度を測定したとこ
ろ、光半透過膜形成後の平坦度変化は凸側に０．９μｍ
であり、光半透過膜は大きな圧縮応力を有していたが、
ＸｅＣｌレーザ光照射後の光半透過膜形成前の透明基板
に対する平坦度変化は凸側に０．１μｍであり、光半透
過膜の圧縮応力が緩和されていた。尚、透明基板の平坦
度は、合成石英基板（サイズ１５２ｍｍ×１５２ｍｍ×
６．３５ｍｍ）の基板の端３ｍｍを除外した１４６ｍｍ
角の範囲について測定し、基板の平均面からの最高点と
最低点における高さの差で定義した。透明基板の平坦度
は、干渉計（ＴＲＯＰＥＬ社製：FlatMaster200）を用
いて測定した。実施例１に用いた透明基板の平坦度は光
半透過膜形成前において、０．２μｍの凸型形状であっ
たので、光半透過膜を形成した透明基板のレーザ光照射
後における平坦度は０．３μｍであった。また、アンモ
ニア過水（２９％ＮＨ3：３０％Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：
２：１０体積比、温度：２５℃）中に１２０分間浸漬し
た前後に１９３ｎｍにおける位相角を測定したところ、
光半透過膜形成後において３．８°であった位相角変化
量がＸｅＣｌレーザ照射後は２．３°に減少していた。
さらに、ＡｒＦエキシマレーザを総照射エネルギー３０
ｋＪ／ｃｍ2照射した前後に１９３ｎｍにおける透過率
変化を測定したところ、光半透過膜形成後において０．
４５％であった透過率変化量が、ＸｅＣｌレーザ光照射
後は０．１３％に減少していた。このように、ＸｅＣｌ
レーザ光を照射した光半透過膜は内部応力が小さく、優
れた耐久性を有していた。また、レーザ照射に要する時
間は基板１枚当たり１６秒、雰囲気置換、搬送にかかる
時間を４分としても基板１０枚当たり４３分であり、ス
ループットが格段に高かった。また、レーザ光照射後の
光半透過膜のＡｒＦエキシマレーザに対する透過率は６
％に向上していた。
【００２６】比較例１ 実施例１と同様の方法で光半透過膜を形成した透明基板
について、縦型炉に基板を１０枚セットし、２００℃及
び４００℃で、１〜２時間熱処理を行った。その結果、
光半透過膜形成前の透明基板に対する平坦度変化量は凸
側にそれぞれ０．７μｍ、０．５μｍであり内部応力の
低減効果は上記実施例より低かった。また、耐薬品性の
向上やレーザ照射耐性の向上は不充分であった。さら
に、スループットが基板１０枚当たり３〜４時間と格段
に低かった。
【００２７】比較例２ 実施例１と同様の方法で光半透過膜を形成した透明基板
について、図３に示すようなハロゲンランプアニール装
置を用い、真空中で４００℃での熱処理を２０分間行っ
た。比較例２の透明基板についてランプアニール処理前
後の平坦度を測定したところ、光半透過膜形成後（ラン
プアニール処理前）の平坦度は凸側に１．１μｍであ
り、光半透過膜は大きな圧縮応力を有していたが、ラン
プアニール後の平坦度は０．７μｍであり、光半透過膜
の圧縮応力が０．４μｍ緩和されていた（ランプアニー
ル処理による平坦度改善量が０．４μｍ）。さらに熱処
処理温度を２００℃、６００℃とした場合について同様
にランプアニール処理前後の平坦度の測定を行ったとこ
ろ、温度に対する基板平坦度改善量は表１のようになっ
た。
【００２８】比較例３ 実施例１と同様の方法で光半透過膜を形成した透明基板
について、図４に示すようなエキシマ紫外線照射装置
（波長１７２ｎｍ）にて、窒素雰囲気中３０分間の光処
理を行った。このときの光強度は約１０ｍＷ／ｃｍ2で
あった。比較例３の透明基板について光処理前後の平坦
度を測定したところ、光半透過膜形成後（光処理前）の
平坦度は凸側に１．１μｍであり、光半透過膜は大きな
圧縮応力を有していたが、光処理後の平坦度は１．１μ
ｍであり、光半透過膜の圧縮応力を緩和させることはで
きなかった。
【００２９】表１に上記実施例及び比較例の各処理方法
を用いて、厚みが６．３５ｍｍ、一辺の長さが１５２ｍ
ｍの正方形である石英基板上に形成した光半透過膜を各
種処理方式で処理した場合における、処理温度、処理時
間、平坦度改善量（処理前の平坦度−処理後の平坦度）
を示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】上記の結果より、本発明における応力緩和
効果は熱処理に類似した効果によりもたらされていると
考えられるが、従来の熱処理では実現できない高い応力
緩和効果と生産性を実現していることが判る。
【００３２】実施例２ 実施例２ではスパッタリングターゲットにシリコンを用
い、アルゴンガス雰囲気（圧力１．５ｍＴｏｒｒ）中で
のスパッタリングにより、透明基板上にＳｉの薄膜（膜
厚７００オンク゛ストローム）を形成した。実施例２で形成され
た薄膜は、ＡｒＦエキシマレーザの波長（１９３ｎｍ）
において光学濃度（Ｏ．Ｄ．）が３以上であり、フォト
マスクブランク用の遮光膜として最適な光学特性を有し
ている。上記のようにして遮光膜を形成した透明基板に
ついて、実施例１と同様の方法にてレーザ光照射を行っ
た。このとき、遮光膜を形成した透明基板上において、
レーザ光のエネルギー密度を２００ｍＪ／ｃｍ2に設定
した。実施例２の透明基板について実施例１と同様な方
法を用いて遮光膜形成前後の平坦度を測定したところ、
遮光膜形成後の平坦度変化は凸側に０．６μｍであり、
遮光膜は大きな圧縮応力を有していたが、ＸｅＣｌレー
ザ光照射後の遮光膜形成前の透明基板に対する平坦度変
化は凹側に０．１μｍ（凸側に−０．１μｍ）であり、
遮光膜の圧縮応力が緩和されていた。実施例２に用いた
透明基板の平坦度は光半透過膜形成前において、０．３
μｍの凸型形状であったので、光半透過膜を形成した透
明基板のレーザ光照射後における平坦度は０．２μｍで
あった。
【００３３】実施例３ 実施例３ではスパッタリングターゲットにシリコンを用
い、アルゴンと窒素との混合ガス雰囲気（Ａｒ：Ｎ2＝
１０：９０％、圧力１．０ｍＴｏｒｒ）中で、反応性ス
パッタリングにより、透明基板上に窒化されたシリコン
の薄膜（膜厚２９８オンク゛ストローム）を形成した。続いてタ
一ゲットをタンタルに変更し、アルゴンと窒素との混合
ガス雰囲気（Ａｒ：Ｎ2＝１０：９０％、圧力１．０ｍ
Ｔｏｒｒ）中で、反応性スパッタリングにより、透明基
板上に窒化されたタンタルの薄膜（膜厚５２オンク゛ストロー
ム）を形成した。続いてスパッタリングターゲットをシ
リコンに変更し、アルゴンと窒素との混合ガス雰囲気
（Ａｒ：Ｎ2＝１０：９０％、圧力１．５ｍＴｏｒｒ）
中で、反応性スパッタリングにより、透明基板上に窒化
されたシリコンの薄膜（膜厚５２オングストローム）を
形成した。続いて夕一ゲットをタンタルに変更し、アル
ゴンと窒素との混合ガス雰囲気（Ａｒ：Ｎ2＝１０：９
０％、圧力１．５ｍＴｏｒｒ）中で、反応性スパッタリ
ングにより、透明基板上に窒化されたタンタルの薄膜
（膜厚５２オンク゛ストローム）を形成した。実施例３の膜構成
は米国特許（ＵＳＰ５，９３９，２２７）に準拠してい
る。実施例３で作製された４層薄膜はＡｒＦエキシマレ
ーザの波長（１９３ｎｍ）において６％の透過率と１８
０°の位相角を有しており、位相シフトマスクブランク
用の光半透過膜として最適な光学特性を有している。
【００３４】上記のようにして遮光膜を形成した透明基
板について、実施例１と同様の方法にてレーザ光照射を
行った。このとき、遮光膜を形成した透明基板上におい
て、レーザ光のエネルギー密度を３５０ｍＪ／ｃｍ2に
設定した。実施例３の透明基板について実施例１と同様
な方法を用いて遮光膜形成前後の平坦度を測定したとこ
ろ、光半透過膜形成後の平坦度変化は凸側に１．３μｍ
であり、遮光膜は非常に大きな圧縮応力を有していた
が、ＸｅＣｌレーザ−光照射後の遮光膜形成前の透明基
板に対する平坦度変化は凸側に０．２μｍであり、遮光
膜の圧縮応力が大きく緩和されていた。実施例３に用い
た透明基板の平坦度は光半透過膜形成前において、０．
２μｍの凸型形状であったので、光半透過膜を形成した
透明基板のレーザ光照射後における平坦度は０．４μｍ
であった。また、レーザ光照射後の光半透過膜のＡｒＦ
エキシマレーザに対する透過率は６．６％に向上してい
た。
【００３５】なお、本発明の効果は上記の実施例に限ら
ず、透明基板上に少なくとも１層の光吸収膜を有するマ
スクブランクの製造方法において有効であることは、効
果の発生機構上明らかである。また、照射するレーザの
波長や強度は、光吸収膜の光学特性や必要とする応力改
善量により適宜変化させることもできる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明のマスクブラ
ンクの製造方法によれば、応力改善に要する時間が格段
に短く、かつ、内部応力の低減効果が大きい。特に、従
来の熱処理方法では膜の内部応力が低減しにくい膜につ
いて、膜の内部応力を改善することができ、しかも従来
の熱処理と比較して、膜の内部応力の改善量が非常に大
きい。さらに、薄膜の内部応力の低減を図るとともに、
薄膜の光学特性の向上を図ることができる。また、本発
明のマスクブランク又はマスクによれば、平坦度が０．
５ミクロン以下であるマスクブランク又はマスクを実現
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で使用したＤＣマグネトロンスパッタリ
ング装置の模式図である。
【図２】実施例で使用したレーザアニール装置の模式図
である。
【図３】比較例で使用したハロゲンランプアニール装置
の模式図である。
【図４】比較例で使用したエキシマ紫外線照射装置の模
式図である。
【符号の説明】 １真空槽 ２マグネトロンカソード ３基板ホルダ ４バッキングプレート ５スパッタリングターゲット ６透明基板 ６ａ透明基板を保持する部分 ７排気口 ８ガス導入口 ９ＤＣ電源 １０圧力計 １１レーザ発振器 １２レーザ光 １３ラインビーム光学系 １４透明基板 １５透明基板（ステージ）の移動方向 １６レーザ光が照射された領域

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 透明基板上にマスクパターンを形成する
    ための膜を少なくとも有するリソグラフィーマスクブラ
    ンクの製造方法において、 前記方法は、少なくとも１層のレーザ光を吸収する性質
    を有する光吸収膜を形成する工程と、この光吸収膜を形
    成した透明基板に前記光吸収膜が吸収を有する波長のレ
    ーザ光を照射して前記光吸収膜を加熱することにより、
    前記光吸収膜の内部応力を低減する工程を少なくとも含
    むことを特徴とするリソグラフィーマスクブランクの製
    造方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のリソグラフィーマスク
    ブランクが、透明基板上に所定強度の露光光を減衰させ
    る光半透過膜を少なくとも１層有する位相シフト膜を形
    成したものであり、前記光吸収膜が前記光半透過膜であ
    ることを特徴とする位相シフトマスクブランクの製造方
    法。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載のリソグラフィーマスク
    ブランクが、透明基板上に少なくとも１層の遮光膜を形
    成したものであり、前記光吸収膜が前記遮光膜であるこ
    とを特徴とするフォトマスクブランクの製造方法。
  4. 【請求項４】 光吸収膜を形成した透明基板の平坦度が
    ０．５ミクロン以下となるようにレーザ光を照射するこ
    とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマスク
    ブランクの製造方法。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載のマスク
    ブランクの製造方法を用いて製造されたことを特徴とす
    るマスクブランク。
  6. 【請求項６】 請求項５記載のマスクブランクを用いて
    製造されたことを特徴とするマスク。
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