JP2008275934A - フォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターン転写時の露光装置に高ＮＡの露光方法を利用した場合の焦点深度による影響に対応でき、ハーフピッチ４５ｎｍ以降の微細パターンを精度良くパターン転写するのに好適な遮光膜を備えたフォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】透光性基板１上に遮光膜２を有するフォトマスクブランク１０であって、前記遮光膜２は、金属と珪素（Ｓｉ）を含み、該金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し２０原子％を超える量である。また、このフォトマスクブランク１０における上記遮光膜２をドライエッチング処理によりパターニングすることにより、フォトマスクを製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハーフピッチ４５ｎｍ以降の高精度の微細パターンを形成するのに好適な遮光膜を備えたフォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法に関する。

一般に、半導体装置の製造工程では、フォトリソグラフィー法を用いて微細パターンの形成が行われている。また、この微細パターンの形成には通常何枚ものフォトマスクと呼ばれている基板が使用される。このフォトマスクは、一般に透光性のガラス基板上に、金属薄膜等からなる遮光性の微細パターンを設けたものであり、このフォトマスクの製造においてもフォトリソグラフィー法が用いられている。

フォトリソグラフィー法によるフォトマスクの製造には、ガラス基板等の透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクが用いられる。このフォトマスクブランクを用いたフォトマスクの製造は、フォトマスクブランク上に形成されたレジスト膜に対し、所望のパターン露光を施す露光工程と、所望のパターン露光に従って前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する現像工程と、レジストパターンに沿って前記遮光膜をエッチングするエッチング工程と、残存したレジストパターンを剥離除去する工程とを有して行われている。上記現像工程では、フォトマスクブランク上に形成されたレジスト膜に対し所望のパターン露光を施した後に現像液を供給して、現像液に可溶なレジスト膜の部位を溶解し、レジストパターンを形成する。また、上記エッチング工程では、このレジストパターンをマスクとして、たとえばドライエッチングによって、レジストパターンの形成されていない遮光膜が露出した部位を除去し、これにより所望のマスクパターンを透光性基板上に形成する。こうして、フォトマスクが出来上がる。

ところで、近年、半導体装置の製造において、回路パターンの微細化がますます必要となっている。したがって、フォトマスクにおいても微細パターンを高精度で形成することが要求されている。従来の遮光膜としてはクロム系化合物が多用されている。クロム系化合物は、主たる成分のクロムに例えば酸素や窒素等の元素を含有させることにより、遮光膜の膜応力や、遮光膜の表面反射率を調整することが可能である。フォトマスクに形成される遮光膜パターン（マスクパターン）を微細化するにあたっては、フォトマスクブランクにおけるレジスト膜の薄膜化と、フォトマスク製造の際のパターニング手法として、従来のウェットエッチングに替わってドライエッチング加工が必要になってきている。

しかし、レジスト膜の薄膜化とドライエッチング加工は、次のような技術的な問題が生じている。
上述のように、従来の遮光膜の材料としては、一般にクロム系の材料が用いられており、クロムのドライエッチング加工ではエッチングガスに塩素ガスと酸素ガスの混合ガスが用いられている。レジストパターンをマスクにして遮光膜をドライエッチングでパターニングする際、レジストは有機膜でありその主成分は炭素であるので、ドライエッチング環境である酸素プラズマに対して非常に弱い。それゆえ、遮光膜をドライエッチングでパターニングする間、その遮光膜上に形成されているレジストパターンは十分な膜厚で残っていなければならないが、単にレジスト膜厚を厚くすると、特に微細なパターンを形成する場合、アスペクト比が大きくなり、パターン倒れなどの問題が生じる。さらに、エッチングガスに塩素ガスと酸素ガスの混合ガスが用いたドライエッチングは、指向性に乏しく等方的にエッチングが進行するため、たとえば４５ｎｍハーフピッチ程度の微細パターンを高精度で形成する場合に不利である。

そこで、できるだけレジスト膜厚を薄く、且つ、より指向性のある異方性エッチングを可能とするために、遮光膜の材料として、モリブデンシリサイド系化合物（ＭｏＳｉ）を用い、さらに該化合物中のＭｏの比率を６〜２０原子％とする技術が提案されている（特許文献１）。

特開２００６−７８８０７号公報

ところで、このようなフォトマスクを使用して、露光装置（縮小投影露光装置）により半導体基板（シリコンウェハ）上にパターン転写を行い、半導体基板上にたとえば４５ｎｍハーフピッチ以下の微細パターンを高精度で形成するためには、露光装置の光学系に高開口数（高ＮＡ）（ＮＡ＞１）の露光方法、例えば高ＮＡレンズや液浸を利用することが好適である。しかしながら、このような高ＮＡの露光方法を利用した場合、フォトマスクの平坦性（フラットネス）が悪いと、焦点深度の影響により焦点位置のズレが生じ、かかるズレにより転写パターン精度や位置精度に悪影響を及ぼし、結果的にたとえば４５ｎｍハーフピッチ以下の微細パターンを高精度で半導体基板上に形成することができないという問題が生じる。

したがって、露光装置の光学系に高ＮＡの露光方法を利用する場合、焦点深度の影響により焦点位置がズレても、そのズレ（の影響）を許容できるような平坦性の良好なフォトマスクを形成することが要求される。
そこで、本発明は、パターン転写時の露光装置に高ＮＡの露光方法を利用した場合の焦点深度による影響に対応でき、ハーフピッチ４５ｎｍ以降の高精度の微細パターンを形成するのに好適な遮光膜を備えたフォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、モリブデンシリサイド等の金属シリサイド化合物で遮光膜を形成した場合、たとえばモリブデン等の金属の含有比率が少ないと、遮光膜の膜応力（圧縮）が大きくなり、その結果、基板上に遮光膜を形成したフォトマスクブランクの平坦度が悪くなり、ひいてはかかるフォトマスクブランクを用いて平坦性の良好なフォトマスクを作製することが困難であることを見い出し、金属シリサイド化合物中の金属の含有比率を最適化する必要があるとの認識の下で、さらに鋭意検討を続けた結果、本発明を完成するに至ったものである。

すなわち、上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクであって、前記遮光膜は、金属と珪素（Ｓｉ）を含み、該金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し２０原子％を超える量であることを特徴とするフォトマスクブランク。
（構成２）前記金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し２０原子％超８０原子％以下であることを特徴とする構成１に記載のフォトマスクブランク。
（構成３）前記金属がモリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする構成１又は２に記載のフォトマスクブランク。
（構成４）前記遮光膜は、前記金属と前記珪素（Ｓｉ）を含む遮光層と、該遮光層の上に形成した酸素と窒素の少なくともいずれか一方を含有するクロム系化合物からなる反射防止層を有することを特徴とする構成１乃至３のいずれか一に記載のフォトマスクブランク。
（構成５）前記遮光膜と前記透光性基板との間に裏面反射防止膜を有することを特徴とする構成４に記載のフォトマスクブランク。
（構成６）平坦度が、０．１７５μｍ以下であることを特徴とする構成１乃至５のいずれか一に記載のフォトマスクブランク。
（構成７）構成１乃至６のいずれか一に記載のフォトマスクブランクにおける前記遮光膜を、ドライエッチング処理によりパターニングする工程を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。

構成１にあるように、本発明のフォトマスクブランクは、透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクであって、前記遮光膜は、金属と珪素（Ｓｉ）を含み、該金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し２０原子％を超える量としたものである。
このように、金属と珪素（Ｓｉ）を含む遮光膜に含まれる金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し２０原子％を超える量であることにより、透光性基板上に上記遮光膜を形成したフォトマスクブランクの平坦度を向上させることができ、たとえば０．１７５μｍ程度の平坦度を得ることが可能である。したがって、このように平坦度の良好なフォトマスクブランクを用いてフォトマスクを作製することにより、フォトマスク上に例えばデバイスにおける４５ｎｍハーフピッチ以下に相当する微細パターンを精度良く形成することができ、しかも平坦性の良好なフォトマスクとすることができる。
したがって、露光装置に高ＮＡの露光方法を利用する場合、焦点深度の影響により焦点位置がズレても、そのズレ（の影響）を許容できるような平坦性の良好なフォトマスクが得られる。

また、構成２にあるように、構成１における前記金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し２０原子％超８０原子％以下であることが、本発明による作用効果をより好適に発揮させることができるので、特に好ましい。
また、構成３にあるように、前記金属がモリブデン（Ｍｏ）であることが好ましい。モリブデンシリサイド化合物におけるモリブデンの含有量を所定量よりも多く含むことにより、本発明による作用効果が好ましく得られるとともに、微細パターンを形成する上で望ましい平滑性の良好な遮光膜を形成することができる。

また、構成４にあるように、前記遮光膜は、前記金属と前記珪素（Ｓｉ）を含む遮光層と、該遮光層の上に形成した酸素と窒素の少なくともいずれか一方を含有するクロム系化合物からなる反射防止層の積層構成とすることができ、露光光に対する表面反射率を低減できる。また、反射防止層と遮光層とはドライエッチング選択性を有するため、パターニングした反射防止層は、下の遮光層のパターニング時のエッチングマスクとなるので、遮光膜上のレジスト膜厚を低減しても、微細パターンを精度良く形成することができる。
また、構成５にあるように、前記遮光膜と前記透光性基板との間に裏面反射防止膜を有することができる。このように、裏面反射防止膜を有することにより、フォトマスクの裏面側における露光光反射を防止できるので、特に高ＮＡの露光方法を利用する露光装置によりパターン転写を行う場合に好適である。

また、本発明によれば、構成６のように、フォトマスクブランクの平坦度を、０．１７５μｍ以下とすることが可能であり、例えば４５ｎｍハーフピッチ相当の微細パターンをマスクブランクに形成する上で好ましい平坦度を持ったフォトマスクブランクが得られる。

また、構成７にあるように、構成１乃至６のいずれか一に記載のフォトマスクブランクにおける前記遮光膜を、ドライエッチング処理によりパターニングする工程を有するフォトマスクの製造方法によれば、フォトマスク上に例えば４５ｎｍハーフピッチ以下相当の微細パターンを精度良く形成することができ、しかも平坦性の良好なフォトマスクとすることができる。したがって、露光装置に高ＮＡの露光方法を利用する場合、焦点深度の影響により焦点位置がズレても、そのズレ（の影響）を許容できるような平坦性の良好なフォトマスクが得られる。すなわち、本発明により得られるフォトマスクは、露光装置に高ＮＡの露光方法を利用した場合の焦点深度による影響に対応でき、ハーフピッチ４５ｎｍ以降の微細パターンを高精度でパターン転写を行うのに好適である。

本発明によれば、パターン転写時の露光装置に高ＮＡの露光方法を利用した場合の焦点深度による影響に対応できるフォトマスクを製造するのに好適な遮光膜を備えたフォトマスクブランクを提供することができる。したがって、このようなフォトマスクブランクを用いてフォトマスクを製造することにより、ハーフピッチ４５ｎｍ以降の微細パターンのパターン転写を行う場合に良好なパターン転写精度が得られるフォトマスクを提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述する。
図１は本発明により得られるフォトマスクブランクの一実施の形態を示す断面図である。
図１のフォトマスクブランク１０は、透光性基板１上に遮光膜２を有するバイナリマスク用フォトマスクブランクの形態のものである。
本実施の形態の上記フォトマスクブランク１０は、前記遮光膜２上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、前記遮光膜２をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用に好適なフォトマスクブランクである。

ここで、透光性基板１としては、ガラス基板が一般的である。ガラス基板は、平坦度及び平滑度に優れるため、フォトマスクを使用して半導体基板上へのパターン転写を行う場合、転写パターンの歪み等が生じないで高精度のパターン転写を行える。

上記フォトマスクブランク１０において、前記遮光膜２は、金属と珪素（Ｓｉ）を含み、該金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し２０原子％を超える量としたものである。
このように、金属と珪素（Ｓｉ）を含む遮光膜に含まれる金属の含有量を、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し２０原子％を超える量とすることにより、遮光膜の膜応力を好ましく低減できるので、透光性基板上に上記遮光膜を形成したフォトマスクブランクの平坦度を向上させることができる。本発明のフォトマスクブランクは、例えば４５ｎｍハーフピッチ以下相当の微細パターン形成、及びパターン転写を行う上で好適な、例えば０．１７５μｍ程度の平坦度を得ることが可能である。
したがって、このような平坦度の良好なフォトマスクブランクを用いてフォトマスクを作製することにより、フォトマスク上に例えばデバイスにおける４５ｎｍハーフピッチ以下に相当する微細パターンを精度良く形成することができ、しかも平坦性の良好なフォトマスクとすることができる。

本発明においては、遮光膜の膜応力を好適に低減させる上で、遮光膜に含まれる金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し２０原子％を超える量であればよい。但し、上記金属の種類にもよるが、例えば金属がモリブデン（Ｍｏ）の場合、含有比率が高くなると、多結晶化傾向にあり、またパターン荒れが発生しやすくなる。したがって、本発明においては、遮光膜に含まれる金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し２０原子％超８０原子％以下であることが好ましく、さらに好ましくは、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し２５原子％以上４０原子％以下である。

本発明においては、前記金属がモリブデン（Ｍｏ）であることが好ましい。モリブデンシリサイド化合物におけるモリブデンの含有量を所定量よりも多く含むことにより、本発明による作用効果が好ましく得られるとともに、モリブデンシリサイド化合物で遮光膜を形成することで、微細パターンを形成する上で望ましい平滑性の良好な遮光膜を形成することができるからである。
また、上記遮光膜２は、モリブデン等の金属と珪素の含有量が深さ方向で段階的に異なる組成傾斜膜としても良い。

また、上記遮光膜２は、前記金属と珪素（Ｓｉ）を主たる構成成分として含む遮光層と、該遮光層の上に形成した酸素と窒素の少なくともいずれか一方を含有するクロム系化合物からなる反射防止層を有する積層構成とすることができる。つまり、遮光膜２は、表層部（上層部）に反射防止層を含むものであってもよい。その場合、反射防止層としては、例えばＣｒＯ，ＣｒＣＯ，ＣｒＮ，ＣｒＮＯ，ＣｒＣＯＮ等の材質が好ましく挙げられる。反射防止層を設けることによって、露光波長における反射率を例えば２０％以下、好ましくは１５％以下に抑えることができるので、マスクパターンを被転写体に転写するときに、投影露光面との間での多重反射を抑制し、結像特性の低下を抑制することができる。さらに、フォトマスクブランクやフォトマスクの欠陥検査に用いる波長（例えば２５７ｎｍ、３６４ｎｍ、４８８ｎｍ等）に対する反射率を例えば３０％以下とすることが、欠陥を高精度で検出する上で望ましい。

また、クロム系の反射防止層を設けることにより、反射防止層と遮光層とはドライエッチング選択性を有するため、フォトマスク製造時に、まず遮光膜上のレジストパターンをマスクとして反射防止層をパターニングし、パターニングした反射防止層は、下の遮光層のパターニング時のエッチングマスクとなるので、遮光膜上のレジスト膜厚を低減することが可能であり、微細パターンを精度良く形成することができる。

なお、クロム系の反射防止層の場合、クロムに酸素又は窒素を含有させることにより、ドライエッチング速度を向上でき、また窒素の含有量により膜応力を調整することができる。従って、反射防止層の膜応力は、フォトマスクブランクの平坦性を損わないように、金属と珪素（Ｓｉ）を含む遮光層の膜応力との兼ね合いで、適宜調整することが望ましい。

上記遮光膜２の形成方法は、特に制約する必要はないが、なかでもスパッタリング成膜法が好ましく挙げられる。スパッタリング成膜法によると、均一で膜厚の一定な膜を形成することが出来るので、本発明には好適である。透光性基板１上に、スパッタリング成膜法によって上記遮光膜２のうちの遮光層を成膜する場合、スパッタターゲットとしてモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）の混合ターゲットを用い、チャンバー内に導入するスパッタガスは、アルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスを用いる。また、クロム系の反射防止層を成膜する場合、スパッタターゲットとしてクロム（Ｃｒ）ターゲットを用い、チャンバー内に導入するスパッタガスは、アルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスに酸素、窒素等のガスを混合したものを用いる。アルゴンガス等の不活性ガスに酸素ガスなどを混合したスパッタガスを用いると、クロムに酸素を含む反射防止層を形成することができ、アルゴンガス等の不活性ガスに窒素ガスを混合したスパッタガスを用いると、クロムに窒素を含む反射防止層を形成することができ、またアルゴンガス等の不活性ガスに窒素ガスなどを混合したスパッタガスを用いると、クロムに窒素と酸素を含む反射防止層を形成することができる。

上記遮光膜２の膜厚は、露光光に対して光学濃度が２．５以上となるように設定されることが望ましい。具体的には、上記遮光膜２の膜厚は、９０ｎｍ以下であることが好ましい。その理由は、近年におけるサブミクロンレベルのパターンサイズへのパターンの微細化に対応するためには、膜厚が９０ｎｍを超えると、ドライエッチング時のパターンのマイクロローディング現象等によって、微細パターンの形成が困難となる場合が考えられるためである。膜厚をある程度薄くすることによって、パターンのアスペクト比（パターン幅に対するパターン深さの比）の低減を図ることができ、グローバルローディング現象及びマイクロローディング現象による線幅エラーを低減することができる。

また、本発明においては、前記遮光膜２と前記透光性基板１との間に裏面反射防止膜を形成することができる。このように、裏面反射防止膜を形成することにより、フォトマスクの裏面側における露光光反射を効果的に防止できるので、特に高ＮＡの露光方法を利用する露光装置によりパターン転写を行う場合に好適である。このような裏面反射防止膜の材料としては、本発明においては特に制約されるわけではないが、たとえば遮光膜２とのエッチング選択性などを考慮すると、例えばＭｏＳｉＯＮ等が好ましく挙げられる。

また、本発明のフォトマスクブランクとしては、後述する図２（ａ）にあるように、上記遮光膜２の上に、レジスト膜３を形成した形態であっても構わない。レジスト膜３の膜厚は、遮光膜のパターン精度（ＣＤ精度）を良好にするためには、できるだけ薄い方が好ましい。本実施の形態のような所謂バイナリマスク用フォトマスクブランクの場合、具体的には、レジスト膜３の膜厚は、１５０ｎｍ以下が好ましい。さらに好ましくは、１００ｎｍ以下とすることが望ましい。また、高い解像度を得るために、レジスト膜３の材料はレジスト感度の高い化学増幅型レジストが好ましい。

次に、図１に示すフォトマスクブランク１０を用いたフォトマスクの製造方法を説明する。
このフォトマスクブランク１０を用いたフォトマスクの製造方法は、フォトマスクブランク１０の遮光膜２を、ドライエッチングを用いてパターニングする工程を有し、具体的には、フォトマスクブランク１０上に形成されたレジスト膜に対し、所望のパターン描画を施す工程と、所望のパターン描画に従って前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンに従って前記遮光膜をドライエッチングする工程と、残存したレジストパターンを剥離除去する工程とを有する。

図２は、フォトマスクブランク１０を用いたフォトマスクの製造工程を順に示す断面図である。
図２（ａ）は、図１のフォトマスクブランク１０の遮光膜２上にレジスト膜３を形成した状態を示している。なお、レジスト材料としては、ポジ型レジスト材料でも、ネガ型レジスト材料でも用いることができる。
次に、図２（ｂ）は、フォトマスクブランク１０上に形成されたレジスト膜３に対し、所望の露光（パターン描画）を施す工程を示す。パターン描画は、電子線描画装置などを用いて行われる。上述のレジスト材料は、電子線又はレーザーに対応する感光性を有するものが使用される。
次に、図２（ｃ）は、所望のパターン描画に従ってレジスト膜３を現像してレジストパターン３ａを形成する工程を示す。該工程では、フォトマスクブランク１０上に形成したレジスト膜３に対し所望のパターン描画を施した後に現像液を供給して、現像液に可溶なレジスト膜の部位を溶解し、レジストパターン３ａを形成する。

次いで、図２（ｄ）は、上記レジストパターン３ａに沿って遮光膜２をエッチングする工程を示す。本発明のフォトマスクブランクはドライエッチングに好適であるため、エッチングはドライエッチングを用いることが好適である。該エッチング工程では、上記レジストパターン３ａをマスクとして、ドライエッチングによって、レジストパターン３ａの形成されていない遮光膜２が露出した部位を除去し、これにより所望の遮光膜パターン２ａ（マスクパターン）を透光性基板１上に形成する。
このドライエッチングには、金属と珪素（Ｓｉ）を含む遮光層に対しては、エッチングガスとしてフッ素系ガスを用いることができ、クロム系化合物を含む反射防止層に対しては、塩素系ガス、又は、塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスからなるドライエッチングガスを用いることができる。

図２（ｅ）は、残存したレジストパターン３ａを剥離除去することにより得られたフォトマスク２０を示す。
このように平坦性の良好なフォトマスクブランクを用いてフォトマスクを作製することにより、フォトマスク上に例えば４５ｎｍハーフピッチ以下相当の微細パターンを精度良く形成することができ、しかも平坦性の良好なフォトマスクとすることができる。
したがって、露光装置に高ＮＡの露光方法を利用する場合、焦点深度の影響により焦点位置がズレても、そのズレ（の影響）を許容できるような平坦性の良好なフォトマスクが得られる。すなわち、本発明により得られるフォトマスクは、露光装置に高ＮＡの露光方法を利用した場合の焦点深度による影響に対応でき、ハーフピッチ４５ｎｍ以下の微細パターンを被転写体上に高精度でパターン転写を行うのに好適である。

以下、実施例により、本発明の実施の形態を更に具体的に説明する。併せて、実施例に対する比較例についても説明する。
（実施例１）
本実施例のフォトマスクブランクは、透光性基板上に、遮光膜と反射防止膜を形成したものである。
このフォトマスクブランクは、次のような方法で製造することができる。

主表面及び端面が精密研磨され、平坦度０．１１μｍ、基板主表面の形状が凸形状に仕上げられた合成石英ガラスからなる透光性基板（大きさ１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、スパッタターゲットにモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝２５：７５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、モリブデンとシリコンを主たる構成要素とする遮光層を膜厚３５ｎｍに形成した。その後、５００℃、３時間で加熱処理を行なった。この遮光層を形成した基板の平坦度は、０．１４μｍ、基板主表面の形状が凸形状であった。なお、ここで平坦度とは、透光性基板主表面の表面側に任意に設けた基準面から主表面面内における表面形状の最大高さと最小高さの差（測定面から最小自乗法で算出される仮想絶対平面（焦平面）に対する測定面の最大値と最小値の差）をいう。平坦度の測定は、１４２ｍｍ×１４２ｍｍの矩形領域を、平坦度測定機（トロペル社製）により行なった（以下同様である）。

次に、スパッタターゲットにクロムターゲットを使用し、アルゴンと窒素と酸素の混合ガス（Ａｒ：３０体積％、Ｎ_２：３５体積％、Ｏ_２：３５体積％）雰囲気中で反応性スパッタリングを行うことによって、クロムに酸素と窒素を含む反射防止層を膜厚２０ｎｍに形成した。このようにして、透光性基板上に総膜厚が５５ｎｍの遮光層及び反射防止層からなる遮光膜が形成されたフォトマスクブランクを製造した。なお、このフォトマスクブランク（遮光膜までを形成した基板）の平坦度は、０．１６μｍ、基板主表面の形状は凸形状となった。

また、このフォトマスクブランクにおける遮光膜は、遮光層とその上の反射防止層との積層構造において、例えば露光波長１９３ｎｍにおける光学濃度が３．０以上であった。また、露光波長１９３ｎｍにおける反射率は１６％と低く抑えることができた。さらに、フォトマスクの欠陥検査波長である２５７ｎｍに対しては、１８％となり、検査する上でも問題とならない反射率となった。

次に、上記フォトマスクブランクに対し、遮光膜上に形成するレジスト膜の付着力向上のため、レジストの種類を考慮して１６０℃でのベーク処理を行った。次いで、上記フォトマスクブランク上に、化学増幅型レジストである電子線レジスト膜（富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製ＣＡＲ-ＦＥＰ１７１）を膜厚１５０ｎｍに形成した。レジスト膜の形成は、スピンナー（回転塗布装置）を用いて、回転塗布した。なお、上記レジスト膜を塗布後、１３０℃でのプリベーク処理を行った。

次にフォトマスクブランク上に形成されたレジスト膜に対し、電子線描画装置を用いて、デバイスにおける４５ｎｍハーフピッチに相当するパターン描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターンを形成した。
次に、上記レジストパターンに沿って、まず反射防止層のドライエッチングを行って反射防止層パターンを形成した。このときのドライエッチングガスとして、Ｃｌ_２とＯ_２の混合ガス（Ｃｌ_２：Ｏ_２＝４：１）を用いた。

次に、上述の反射防止層パターン及びレジストパターンをマスクに、遮光層のドライエッチングを行って遮光膜パターンを形成した。このときのドライエッチングガスとして、ＳＦ_６とＨｅの混合ガスを用いた。
次に、残存するレジストパターンを剥離して、フォトマスクを得た。

上記遮光膜のパターニング時にフォトマスクブランクの平坦度が良好であったことから、形成した遮光膜のパターンのＣＤロス（ＣＤエラー）（設計線幅に対する実測線幅のずれ）は２０ｎｍと小さく、フォトマスク上の遮光膜パターンのパターン精度も設計通り良好であった。したがって、高ＮＡの露光方法を用いた露光装置により、このフォトマスクを使用して半導体基板上にパターン転写を行うと、４５ｎｍハーフピッチ相当の微細パターンを設計通りに高精度で半導体基板上に形成することができる。

（実施例２）
実施例１と同じ平坦度０．１１μｍ、基板主表面の形状が凸形状に仕上げられた合成石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、スパッタターゲットにモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝４０：６０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、モリブデンとシリコンを主たる構成要素とする遮光層を膜厚３３ｎｍに形成した。その後、５００℃、３時間で加熱処理を行った。この遮光層を形成した基板の平坦度は、０．１２μｍ、基板主表面の形状が凸形状であった。

次に、上記遮光層上に、実施例１と同様にして反射防止層を形成し、フォトマスクブランクを作製した。
本実施例のフォトマスクブランクは、露光波長１９３ｎｍにおける光学濃度が３．０以上であった。また、この露光波長１９３ｎｍにおける反射率は１９％と低く抑えることができた。なお本実施例のフォトマスクブランクの平坦度は０．１４μｍ、基板主表面の形状が凸形状であった。

このようにして得られたフォトマスクブランクを用いて、実施例１と同様にフォトマスクを作製した。
本実施例においても、フォトマスクブランクの平坦度が良好であったことから、形成した遮光膜のパターンのＣＤロス（ＣＤエラー）（設計線幅に対する実測線幅のずれ）は２０ｎｍと小さく、フォトマスク上の遮光膜パターンのパターン精度も設計通り良好であった。したがって、高ＮＡの露光方法を用いた露光装置により、このフォトマスクを使用して半導体基板上にパターン転写を行うと、４５ｎｍハーフピッチの微細パターンを設計通りに高精度で半導体基板上に形成することができる。

（実施例３）
実施例１と同じ平坦度０．１１μｍ、基板主表面の形状が凸形状に仕上げられた合成石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、スパッタターゲットにモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝２５：７５原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素と窒素の混合ガス（Ａｒ：１０体積％、Ｏ_２：１０体積％、Ｎ_２：８０体積％）雰囲気で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、モリブデンとシリコンに酸素及び窒素を含む裏面反射防止膜を膜厚１０ｎｍに形成した。
次に、上記裏面反射防止膜上に、実施例１と同様にして遮光層及び反射防止層を形成し、フォトマスクブランクを作製した。但し、本実施例の遮光層の膜厚は３５ｎｍ、反射防止層の膜厚は２０ｎｍとした。

本実施例のフォトマスクブランクは、露光波長１９３ｎｍにおける光学濃度が３．０以上であった。また、この露光波長１９３ｎｍにおける遮光膜表面（反射防止層表面）での反射率は１６％と低く抑えることができた。そして、フォトマスクブランクの裏面側での反射率も２５％と低く抑えることができ、特に高ＮＡの露光方法を用いた露光装置によるパターン転写を行う場合に好適である。なお本実施例のフォトマスクブランクの平坦度は０．１７μｍ、基板主表面の形状が凸形状であった。

このようにして得られたフォトマスクブランクを用いて、実施例１と同様にフォトマスクを作製した。すなわち、フォトマスクブランク上に形成されたレジスト膜に対し、電子線描画装置を用いて、４５ｎｍハーフピッチ相当のパターン描画を行った後、現像してレジストパターンを形成した。次に、実施例１と同様に、上記レジストパターンに沿って、まず反射防止層のドライエッチングを行って反射防止層のパターンを形成した。

次に、上述の反射防止層パターン及びレジストパターンをマスクに、遮光層及び裏面反射防止膜のドライエッチングを行って遮光膜及び裏面反射防止膜のパターンを形成した。
次に、残存するレジストパターンを剥離して、フォトマスクを得た。

本実施例においても、フォトマスクブランクの平坦度が良好であったことから、形成した遮光膜のパターンのＣＤロス（ＣＤエラー）（設計線幅に対する実測線幅のずれ）は２０ｎｍと小さく、フォトマスク上の遮光膜パターンのパターン精度も設計通り良好であった。したがって、高ＮＡの露光方法を用いた露光装置により、このフォトマスクを使用して半導体基板上にパターン転写を行うと、４５ｎｍハーフピッチの微細パターンを設計通りに高精度で半導体基板上に形成することができる。

（比較例１）
実施例１と同じ平坦度０．１１μｍ、基板主表面の形状が凸形状に仕上げられた合成石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、スパッタターゲットにモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝７：９３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、モリブデンとシリコンを主たる構成要素とする遮光層を膜厚４２ｎｍに形成した。
次に、上記遮光層上に、実施例１と同様にして反射防止層を形成し、フォトマスクブランクを作製した。但し、本比較例の反射防止層の膜厚は２０ｎｍとした。

本比較例のフォトマスクブランクは、露光波長１９３ｎｍにおける光学濃度が３．０以上であった。また、この露光波長１９３ｎｍにおける反射率は１４％と低く抑えることができた。また、本比較例のフォトマスクブランクの平坦度は、０．５９μｍ、基板主表面の形状が凸形状であった。

このようにして得られたフォトマスクブランクを用いて、実施例１と同様にフォトマスクを作製した。
本比較例においては、フォトマスクブランクの平坦度が０．５９μｍとあまり良好でなかったことから、このフォトマスクブランクを用いて作製したフォトマスクの平坦性も悪く、そのため、このフォトマスクを使用して、高ＮＡの露光方法を用いた露光装置により半導体基板上へのパターン転写を行うと、光学系の焦点深度の影響を許容できず、４５ｎｍハーフピッチ相当の微細パターンを設計通りに高精度で半導体基板上に形成することが困難である。

（比較例２）
実施例１と同じ平坦度０．１１μｍ、基板主表面の形状が凸形状に仕上げられた合成石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、スパッタターゲットにモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝７：９３原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と窒素と酸素の混合ガス（Ａｒ：１０体積％、Ｎ_２：８０体積％、Ｏ_２：１０体積％）雰囲気で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、モリブデンとシリコンに酸素及び窒素を含む裏面反射防止膜を膜厚１０ｎｍに形成した。

次に、上記裏面反射防止膜上に、同じく枚葉式スパッタ装置を用いて、スパッタターゲットにモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝７：９３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、モリブデンとシリコンを主たる構成要素とする遮光層を膜厚４２ｎｍに形成した。
次に、上記遮光層上に、実施例１と同様にして反射防止層を形成し、フォトマスクブランクを作製した。但し、本比較例の反射防止層の膜厚は２０ｎｍとした。

本比較例のフォトマスクブランクは、露光波長１９３ｎｍにおける光学濃度が３．０以上であった。また、この露光波長１９３ｎｍにおける反射率は１４％と低く抑えることができた。そして、フォトマスクブランクの裏面側での反射率も２２％と低く抑えることができた。また、本比較例のフォトマスクブランクの平坦度は０．６１μｍ、基板主表面の形状が凸形状であった。

このようにして得られたフォトマスクブランクを用いて、実施例３と同様にフォトマスクを作製した。
本比較例においては、フォトマスクブランクの平坦度が０．６１μｍとあまり良好でなかったことから、このフォトマスクブランクを用いて作製したフォトマスクの平坦性も悪く、そのため、このフォトマスクを使用して、高ＮＡの露光方法を用いた露光装置により半導体基板上へのパターン転写を行うと、光学系の焦点深度の影響を許容できず、４５ｎｍハーフピッチ相当の微細パターンを設計通りに高精度で半導体基板上に形成することが困難である。

本発明のフォトマスクブランクの一実施の形態を示す断面図である。 フォトマスクブランクを用いたフォトマスクの製造工程を示す断面図である。

符号の説明

１ 透光性基板
２ 遮光膜
３ レジスト膜
２ａ 遮光膜のパターン
３ａ レジストパターン
１０ フォトマスクブランク
２０ フォトマスク

Claims (7)

1. 透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクであって、
   前記遮光膜は、金属と珪素（Ｓｉ）を含み、該金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し２０原子％を超える量であることを特徴とするフォトマスクブランク。
2. 前記金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し２０原子％超８０原子％以下であることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクブランク。
3. 前記金属がモリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフォトマスクブランク。
4. 前記遮光膜は、前記金属と前記珪素（Ｓｉ）を含む遮光層と、該遮光層の上に形成した酸素と窒素の少なくともいずれか一方を含有するクロム系化合物からなる反射防止層を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載のフォトマスクブランク。
5. 前記遮光膜と前記透光性基板との間に裏面反射防止膜を有することを特徴とする請求項４に記載のフォトマスクブランク。
6. 平坦度が、０．１７５μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載のフォトマスクブランク。
7. 請求項１乃至６のいずれか一に記載のフォトマスクブランクにおける前記遮光膜を、ドライエッチング処理によりパターニングする工程を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
   

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