JP2012008606A - フォトマスクブランクおよびフォトマスク並びにフォトマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】極めて微細なパターンを形成できるフォトマスクブランク及びそのフォトマスク
ブランクに微細パターンを形成したフォトマスクを提供する。
【解決手段】透明基板上に少なくとも２層からなる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、窒素を６２ａｔ％未満含有する窒化タンタルを主成分とする材
料であり、かつ酸素を実質的に含まない塩素系ガスでドライエッチング可能な材労で形成
される遮光層と、該遮光層の上層面に形成され、塩素系ガスで実質的にドライエッチング
されず、フッ素系ガスでドライエッチング可能である材料で形成される表面反射防止層と
を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、半導体製造過程における微細パターン転写の際等にマスクとして用
いられるフォトマスク及び一定の加工処理等を施すことによってフォトマスクに形成でき
る中間体としてのフォトマスクブランク、並びにフォトマスクの製造方法に関する。

一般に、半導体装置等の製造工程では、フォトリソグラフィ法を用いて微細パターンの
形成が行われており、このフォトリソグラフィ法を実施する際における微細パターン転写
工程においては、マスクとしてフォトマスクが用いられる。このフォトマスクは、一般的
には、中間体としてのフォトマスクブランクの遮光膜等に所望の微細パターンを形成する
ことによって得ている。それゆえ、中間体としてのフォトマスクブランクに形成された遮
光膜等の特性がほぼそのまま得られるフォトマスクの性能を左右することになる。このフ
ォトマスクブランクの遮光膜には、従来、Ｃｒが使用されるのが一般的であった。

ところで、近年、パターンの微細化がますます進んでおり、これに伴い、従来のレジス
ト膜厚であると、レジスト倒れなどの問題が起こっている。以下、この点を説明する。Ｃ
ｒを主成分とする遮光膜の場合、ＥＢ描画等によってレジスト膜に転写パターンを形成し
た後のエッチングには、ウェットエッチングとドライエッチングの両方が使用可能である
。しかし、ウェットエッチングの場合、エッチングの進行が等方性を有するため、近年の
パターンの微細化への対応が困難になってきており、異方性の傾向を有するドライエッチ
ングが主流となってきている。

Ｃｒを主成分とする遮光膜をドライエッチングする場合、エッチングガスとしては一般
に塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスを使用する。しかし、従来の有機性のレジスト膜は、
酸素ガスにエッチングやすい特性を有しており、Ｃｒを主成分とする遮光膜のエッチング
速度と比べて非常に早い。レジスト膜は、Ｃｒを主成分とする遮光膜のドライエッチング
によるパターンニングが完了するまで残存していなければならないため、Ｃｒを主成分と
する遮光膜の場合におけるレジスト膜の膜厚は、非常に厚くなってしまっていた（例えば
、Ｃｒを主成分とする遮光膜の膜厚の３倍）。

近年、パターンの微細化が著しく、ＥＢ描画等によって転写パターンを形成した後のレ
ジスト膜は、パターンが混み合った部分では、レジスト膜の幅に比べて高さが非常に高く
なってしまっており、現像時等にその不安定さから倒れてしまったり、剥離してしまった
りすることが発生している。このようなことが発生すると、Ｃｒを主成分とする遮光膜に
転写パターンが正しく形成されず、フォトマスクとして不適格なものになってしまう。こ
のため、レジストの薄膜化が至上命題となっていた。Ｃｒを主成分とする遮光膜の場合で
レジスト膜厚を薄くするには、遮光膜の方を薄くする必要があった。しかし、Ｃｒを主成
分とする遮光膜では、遮光性能が不十分になる限界の膜厚に達していた。

特許文献１には、Ｃｒに代わる遮光膜として使用する膜の１つとしてＴａを主成分とす
る金属膜が提案されている。この特許文献１では、光透過性基板上に、Ｔａ金属層、Ｔａ
窒化物とＴａ酸化物の混合層を順に積層した構成のマスクブランクが開示されている。ま
た、特許文献２では、Ｔａ金属膜は、ＡｒＦエキシマレーザー露光で用いられる波長１９
３ｎｍの光に対して、Ｃｒ金属膜以上の消耗係数（光吸収率）を有することが開示されて
いる。また、ＡｒＦ露光用フォトマスクの遮光膜としてＴａ金属膜を使用する場合、遮光
性の低下の観点から、窒素含有率を３０ａｔ％以下にすることが好ましいことが開示され
ている。

特開昭５７−１６１８５７号公報 特開２００６−７８８２５号公報

しかしながら、例えば、ＡｒＦ露光光による線幅７０ｎｍ以下の微細パターン露光を行
うためのフォトマスクを形成しようとした場合には、上記公知になっている従来のＴａを
主成分とする材料を用いて遮光膜を形成したフォトマスクブランクを用いただけでは、所
望の微細パターンを良好に形成できないことが判明した。

そこで、本願発明者は、まず、ＡｒＦ露光光による線幅７０ｎｍ以下の微細パターン露
光を行えるフォトマスクを形成できるフォトマスクブランクの遮光膜等に要求される条件
を検討した結果、次のことがわかった。
（ａ）レジストパターンの幅がレジスト厚みの１／３以下になると、レジストパターンの
倒れ、欠け等の問題が発生するので、そうならないように、レジストのパターン幅と厚み
との関係を設定する必要があること。
（ｂ）また、レジストは、遮光膜のエッチングが終了し、さらにパターン形状を調整する
追加エッチングが終了するまで、残存している必要があり、実用的には、パターンの幅に
よるエッチング速度の不均一性も考慮されるので、レジストの残量はエッチング前におけ
るレジスト膜厚の半分程度が好ましい。Ｃｒを主成分とした従来の遮光膜を用いた場合は
、一般的なエッチング条件において、レジストに対して０．５〜０．６倍のエッチング速
度を有するに過ぎないので、レジストの膜厚は２００ｎｍ程度が下限となっていた。それ
ゆえ、パターンの最小幅がおおむね７０ｎｍ未満になると、レジストパターンの倒れを防
止することが困難になっていたこと。

（ｃ）これに対して、Ｔａを主成分とする遮光膜は、レジストに対して１倍以上のエッチ
ング速度が得られるとともに、Ｃｒを主成分とする材料と同等以上の遮光性能を有するた
め、Ｃｒを主成分とした遮光膜を用いた場合と比較して、より薄いレジスト膜厚でエッチ
ング可能となり、より微細な遮光膜パターンの作製が実現可能であろうこと。
（ｄ）ここで、ＡｒＦ露光用マスクに要求される光学特性としては、第１に露光波長での
透過率が０．２％以下であること、第２に遮光膜表面の反射率が３０％未満であること、
第３に透明性基板上に遮光膜を形成した際、遮光膜を形成していない基板面から測定した
反射率（裏面反射率）が４０％未満であること、等があげられること。表面および裏面の
反射率が大きいと、露光時に有害な反射光発生（フレア、ゴースト等）の原因となること
があるからである。

次に、Ｔａを主成分とする膜によって、以上の条件を満たすことが可能かどうかを検討
した結果、以下のことがわかった。
（ｅ）まず、第１の光学特性である透過率は、遮光膜の厚みを調整することで制御可能で
ある。ただし、厚くすると、その分、レジスト膜も厚くしなければならなくなる。
（ｆ）第２の光学特性である表面反射率は、遮光膜を２層以上の多層構造とし、露光波長
にて透過性を有する反射防止膜を、Ｔａを主成分とする遮光層上に形成することで制御可
能であること。

そこで、裏面反射率制御について、以下のような検討を行った。
裏面反射率を制御するには、表面反射率の制御を応用し、遮光膜を３層以上として透明
性基板上に反射防止層を形成する方法が考えられる。しかし、マスクパターンの加工で用
いられるドライエッチング工程に関して、いくつかの制約が発生することがわかった。す
なわち、表面の反射防止層に適した光学特性を有する材料としては、タンタル系の酸化物
、窒化物、シリコン系の酸化物、窒化物、あるいは、特許文献２に記載されている、クロ
ム系の酸化物、窒化物等があげられる。
これらの材料のうち、タンタルの窒化物を表面反射防止層に用いた場合には、ＡｒＦ露
光光において十分な反射防止効果が得られない。十分な反射防止効果が得られるのは、酸
素を含んだタンタル系化合物もしくはシリコン系の酸化物、窒化物であるので、表面反射
防止層にタンタル系化合物を用いる場合には、タンタルの酸化物もしくはシリコン系の酸
化物、窒化物を用いる必要がある。

Ｔａを主成分とする遮光層は、酸素を含まない塩素ガスでドライエッチングすることに
より、大きなエッチング速度が得られる。しかし、表面が酸化すると、エッチング速度が
著しく低下するという特性がある。例えば、表面反射防止層にクロム系の材料を用いると
、この表面反射防止層のエッチングに酸素を含む塩素ガスを用いることになる。このため
、このエッチングのときのエッチングガスに含まれる酸素によって、Ｔａを主成分とする
遮光層のパターンを形成するエッチングすべき部分の表面が酸化させられ、遮光層のエッ
チングの際のエッチング速度を低下させることになる。よって、表面反射防止層にクロム
系の材料を用いることは問題がある。

このように、表面反射防止層としては、酸素を含まないガスでエッチングされる材料を
用いることが必要であるが、上記タンタル系の酸化物は、この条件も満たす。ただし、タ
ンタル系酸化物は、酸素を含まない塩素ガスを用いたトライエッチングでは大きなエッチ
ング速度が得られず、フッ素系ガスを用いないと大きなエッチング速度が得られないので
、フッ素系ガスをエッチングガスとして用いることが必要になる。したがって、Ｔａ系遮
光層上にタンタル酸化物層を表面反射防止層として形成してなる表面反射率を制御したＴ
ａ系遮光膜を、薄いレジスト膜厚でドライエッチングするには、フッ素系ガスを用いたエ
ッチングと塩素ガスを用いたエッチングを組み合わせた工程を行うことになる。

したがって、もし、裏面反射率を制御する手段として、上記表面反射防止層と同じ材料
を用いることにすると、エッチング工程がさらに一回増加する。これは工程の不確定性を
増加させるとともに、用いる装置の構成が複雑になり、製造コストを少なからず増大させ
ることになる。しかも、紫外光用マスクの透明性基板として一般的に用いられる合成石英
ガラスはフッ素系ガスでエッチングされるため、透明性基板上に形成される裏面反射防止
層をフッ素系ガスでエッチングすると、ガラスが荒らされるという現象が発生し、露光に
おいて悪影響を及ぼすことになる。

そこで、このようなエッチングガスを用いる必要がなく、裏面の反射防止効果の得られ
る材料を検討した結果、Ｔａ窒化物が最適であることが判明した。Ｔａ窒化物はＡｒＦ露
光光において、表面の反射防止膜としては十分な光学特性を有していないが、合成石英等
の透明性基板上に作製した裏面の反射防止層としては、十分な反射防止効果を示し、Ｔａ
窒化膜のＮ含有量を調整することで、裏面反射率を４０％未満にすることは十分可能であ
ることがわかった。また、Ｔａ窒化物は組成を適切に調整することで、遮光層として十分
な遮光性能を得られると同時に裏面反射防止層としても十分な反射性能を得られ、１層で
遮光層と裏面反射防止層としての機能を兼用できるため、裏面反射防止層を省略した２層
構造の遮光膜も実現できることがわかった。

そこで、Ｔａ窒化膜について種々実験したところ、Ｔａ窒化膜のＮ含有量は高いほど裏
面反射率を小さくできるが、Ｔａ窒化膜は過度に窒化させると、著しく表面粗さＲｍｓの
大きい多結晶膜となることが判明した。表面粗さが大きいと、微細パターン幅では、パタ
ーニングした後のパターンエッジ（側壁）部分が粗くなり、パターン転写の精度に悪影響
を与えてしまうことがわかった。その一方で、窒化が不十分であると、裏面の反射防止性
能が不十分になること、さらにはパターン形成工程およびマスクの長期使用において、パ
ターン側壁の酸化が予想されることが判明した。パターン側壁の酸化は、パターン寸法の
変化、応力発生による基板変形の原因となる。本願発明は、以上の解明結果に基づいてな
されたものであり、極めて微細なパターンを形成できるフォトマスクブランク及びそのフ
ォトマスクブランクに微細パターンを形成したフォトマスクを提供することを目的とする
。

上述の課題を解決するための手段として、第１の手段は、
ＡｒＦエキシマレーザーの露光光が適用されるフォトマスクを作製するために用いられ
、透明基板上に少なくとも２層からなる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、窒素を６２ａｔ％未満含有する窒化タンタルを主成分とする材料であり
、かつ、酸素を実質的に含まない塩素系ガスでドライエッチング可能な材料で形成される
遮光層と、該遮光層の上面に形成され、塩素系ガスで実質的にドライエッチングされず、
フッ素系ガスでドライエッチング可能である材料で形成される表面反射防止層とを有する
ことを特徴とするフォトマスクブランクである。
第２の手段は、
前記遮光層は、窒素を７ａｔ％以上含有する窒化タンタルを主成分とする材料からなる
ことを特徴とする第１の手段にかかるフォトマスクブランクである。
第３の手段は、
前記遮光膜は、膜厚が６５ｎｍ未満であること特徴とする第１の手段または第２の手段
のいずれかにかかるフォトマスクブランクである。
第４の手段は、
前記表面反射防止層は、酸化タンタルを主成分とする材料で形成されていることを特徴
とする第１の手段から第３の手段のいずれかにかかるフォトマスクブランクである。
第５の手段は、
前記反射防止層は、酸素を５０％以上含有する酸化タンタルを主成分とすることを特徴
とする第４の手段にかかるフォトマスクブランクである。
第６の手段は、
前記反射防止層は、膜厚が５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であることを特徴とする第１の手
段から第５の手段のいずれかに記載のフォトマスクブランクである。
第７の手段は、
前記遮光膜は、露光光に対する光透過率が０．２％以下、かつ裏面反射率が４０％未満
であることを特徴とする第１の手段から第６の手段のいずれかにかかるフォトマスクブラ
ンクである。
第８の手段は、
前記遮光膜は、屈折率ｎが１．６５より大きく２．４４より小さく、消衰係数ｋが１．
７０より大きく２．５０より小さい材料からなる遮光層と、屈折率ｎが２．２３以上２．
４２以下、消衰係数ｋが０．６３以上１．０９以下の材料からなる表面反射防止層との積
層構造であることを特徴とする第１の手段から第７の手段のいずれかにかかるフォトマス
クブランクである。
第９の手段は、
前記遮光層または表面反射防止層は、ホウ素を含む材料からなることを特徴とする第１
の手段から第８の手段のいずれかにかかるフォトマスクブランクである。
第１０の手段は、
第１の手段から第９の手段のいずれかのフォトマスクブランクの遮光膜に転写パターン
が形成されてなるフォトマスクである。
第１１の手段は、
第１の手段から第９の手段のいずれかのフォトマスクブランクの遮光膜に転写パターン
を形成してなるフォトマスクの製造方法であって、前記遮光膜上に形成された転写パター
ンを有するレジスト膜をエッチングマスクとして、酸素を実質的に含まないフッ素系ガス
で表面反射防止層をドライエッチングする工程と、該工程後、前記レジスト膜および／ま
たは表面反射防止層をエッチングマスクとして、酸素を実質的に含まない塩素系ガスで遮
光層をドライエッチングする工程とを有することを特徴とするフォトマスクの製造方法で
ある。

上記手段において、遮光層は、窒素を６２ａｔ％未満含有する窒化タンタルを主成分と
するものである。これにより、また、好ましくは、窒素を７ａｔ％以上含有するようにす
ると、遮光膜の裏面反射率を４０％未満に抑制することができる。
さらに、窒素を５１ａｔ％以下含有する窒化タンタルを主成分とする材料を遮光層に適
用するとより望ましい。なお、本願における窒化タンタルを主成分とする材料中の窒素含
有率は、ＸＰＳ分析（蛍光Ｘ線分析）での分析値をベースとしている。このため、他のＲ
ＢＳ分析等の他の分析法による分析値の窒素含有率とは若干異なる可能性がある。

上記手段において、表面反射防止層の材料として酸化タンタル（Ｔａ酸化物）を主成分
とする材料を選択した場合、酸素（Ｏ）の含有量が多いほど表面の反射防止効果に優れ、
酸素の含有量は５０％以上が適している。十分な反射防止効果が得られる表面反射防止層
の厚みは、下層の遮光層（窒化タンタルを主成分とする材料からなる層）の窒素（Ｎ）含
有量に依存し、露光にＡｒＦエキシマレーザー（波長 １９３ｎｍ）を用いる場合には５
〜２０ｎｍの範囲で調整する。より好ましくは、１０〜１７ｎｍの範囲で調整する。ケイ
素（Ｓｉ）の酸化物、窒化物を主成分とした材料を表面反射防止層に用いる場合には、窒
素（Ｎ）、酸素（Ｏ）の含有量を増やして消衰係数ｋが１．４以下、さらに好ましくは１
．２以下になるよう調整する。一般的に成膜方法であるＤＣスパッタリングにより反射防
止膜を形成する場合には、スパッタリングターゲットの導電性を確保し、成膜安定性及び
放電安定性を向上させる目的で、金属を添加してもよい。Ｓｉ系表面反射防止膜に適した
添加金属としてはモリブデン（Ｍｏ）があげられ、添加量は２０％未満が好ましい。遮光
層に用いるＴａ窒化物は、Ｎの含有量が多いほど裏面の反射防止効果に優れるが、Ｎの含
有量が多いほど遮光性が低下し、遮光膜の厚みが大きくなり、必要なレジスト膜厚も大き
くなるため、好ましくない。このため、遮光膜全体の膜厚は６５ｎｍ未満であることが好
ましい。また、遮光膜全体の膜厚を６５ｎｍ未満とするためには、消衰係数ｋが高い材料
で構成される遮光層の膜厚を４０ｎｍ以上とすることが望ましい。
Ｔａ窒化物の厚みは、遮光膜の透過率が所望の値になるように調整する。通常、ＡｒＦ
露光光の波長での光透過率が０．１％以下になるよう調整する場合が多い。しかし、露光
装置の仕様や転写対象物のレジスト膜の感度等、露光条件によっては、光透過率が０．１
％より高くても許容される場合があり、このような場合においては、ＡｒＦ露光光に対す
る光透過率が０．２％程度となるように遮光膜の膜厚を調整してもよい。

裏面の反射率を十分に低下させ、かつ薄い膜厚で十分な遮光性能を得るには、透明性基
板上に５〜１５ｎｍの範囲内で比較的Ｎ含有量の多いＴａ窒化物を主成分とする層を形成
し、続いて遮光膜の透過率が十分に低下する厚みで比較的Ｎ含有量の少ないＴａ窒化物を
主成分とする層を形成し、さらにＴａ酸化物を主成分とする反射防止層を形成すればよい
。この場合においてもＴａ窒化物を主成分とする層のＮ含有量は６２ａｔ％未満となるよ
うに調整する。また、２層のＴａ窒化物を主成分とする層の厚みは遮光膜全体の透過率が
０．１％になるように調整する。上記の３層構造において、中間の遮光層を、窒素（Ｎ）
を全く含まないＴａ金属の層とすると、遮光性能は高くなるが、Ｔａ金属は大気中で酸化
しやすいため、マスクパターン作製後に側壁が露出すると、時間とともに線幅が変化する
という問題がある。よって、層の構成にかかわらず、遮光層にタンタル（Ｔａ）を用いる
場合、Ｎを含有させるのが好ましい。

Ｔａ窒化物を主成分とする層には膜の平滑性を向上させるため、ホウ素（Ｂ），炭素（
Ｃ），ケイ素（Ｓｉ）等を加えてもよい。これらの元素はＴａ金属が有する遮光性能もし
くはエッチング性能を低下させるため、添加量は２０ａｔ％以下が好ましい。具体的には
Ｂ，Ｃを添加すると、Ｔａ窒化物を主成分とする層の遮光性能が低下する。Ｃ，Ｓｉを添
加すると、エッチング速度が低下する。反射防止層のＴａ酸化物の層にも同様に膜の平滑
性を向上させるため、Ｂを加えてもよい。Ｂは本発明の課題である反射防止性能やエッチ
ング特性に与える影響が小さい。膜の平滑性はパターン加工時のエッジラフネスに影響す
るといわれている。その他、遮光膜の表面粗さが大きいと、表面粗さ形状が欠陥として検
出されるようになるため、異物の検出感度を高くできないといった問題が発生し、フォト
マスクブランクの品質管理が困難となる。本発明に至る実験では欠陥検査機としてレーザ
ーテック社製 Ｍ１３５０を用いたが、表面粗さＲｍｓが０．８４ｎｍもある遮光膜では
、異物のない部分においても表面粗さが欠陥と誤認されて検出された。それゆえ、この欠
陥検査機を使用する場合、表面粗さによる検査感度の低下が発生しないよう、遮光膜表面
のＲｍｓ値を０．８４ｎｍ未満にする必要がある。他の欠陥検査機を使用する場合におい
ても、欠陥と誤認されないように、遮光膜の表面粗さＲｍｓをその欠陥検査機が欠陥と認
識するよりも小さくなるように窒素の含有比率を調整したり、Ｂ，Ｃ，Ｓｉ等を添加して
表面粗さを調整する必要がある。また、Ｔａ酸化物を主成分とする層をスパッタ成膜する
ときに添加するガスにはＯ_２の他ＣＯ_２、ＮＯ_２、ＮＯ等の酸素を含むガスを用いてもよ
い。その際、膜中にはＣ、Ｎが含まれる場合があるが、Ｃ、ＮはＴａ酸化層の反射防止性
能及びエッチング速度に対する影響が少ない。

また、遮光膜の遮光層を屈折率ｎが１．６５より大きく２．４４より小さく、消衰係数
ｋが１．７０より大きく２．５０より小さい材料で形成し、さらに、表面反射防止層を屈
折率ｎが２．２３以上２．４２以下、消衰係数ｋが０．６３以上１．０９以下の材料で形
成した積層構造とすることにより、遮光膜全体の膜厚が６５ｎｍ未満であっても、ＡｒＦ
エキシマレーザーの露光光に対する透過率が０．２％以下、表面反射率が３０％未満、裏
面反射率が４０％未満の全ての条件を満たすことができる。また、遮光層に、屈折率ｎが
１．８０以上２．３５以下、消衰係数ｋが１．８５以上２．３７以下の材料を選定すると
より望ましい。

上述の手段によれば、窒化タンタル（Ｔａ窒化物）を主成分とする遮光膜の遮光層にお
けるＮ含有比率を６２ａｔ％未満に調整し、さらに遮光層の上層に表面反射防止層を設け
ることにより、遮光膜全体の表面粗さを最適な範囲にすることができ、遮光層のタンタル
の酸化も塩素系ガスでエッチング可能な範囲で抑制できる。また、表面粗さの小さい遮光
膜であるので、パターンニング後の遮光膜のラインエッジラフネスを小さくすることがで
きる。また、同時に遮光性能も転写精度に悪影響を与えない範囲にできる。さらに、これ
らの効果により、細線化された転写パターンにおいても、高い精度でウェハに転写するこ
とが可能となる。さらに、遮光膜全体で、ＡｒＦ露光光（波長 １９３ｎｍ）に対する光
透過率が０．２％以下、表面反射率を３０％未満、裏面反射率が４０％未満とすることが
できる。さらに、遮光層を、酸素を実質的に含まない塩素系ガスでドライエッチング可能
とし、かつ表面反射防止層を、塩素系ガスで実質的にドライエッチングされず、フッ素系
ガスでドライエッチング可能としたことにより、表面反射防止層をハードマスクとして遮
光層を、酸素を実質的に含まない塩素系ガス（Ｃｌ_２，ＳｉＣｌ_４，ＣＨＣｌ_３，ＣＣｌ
_４等）でドライエッチングできる。これにより、レジスト膜は、表面反射防止層にフッ素
系ガス（ＣＦ_４，ＣＨＦ_３，ＳＦ_６，Ｃ_４Ｆ_８等）で転写パターンをドライエッチングす
る工程が完了するまで残存していればよく、レジスト膜の膜厚のさらなる薄膜化を図るこ
とが可能となる。特に、請求項２に記載のフォトマスクブランクにおいては、酸化タンタ
ル（Ｔａ酸化物）を主成分とする材料で表面反射防止層を形成したことから、遮光層と表
面反射防止層の成膜を同じスパッタターゲットを用い、スパッタ時にスパッタ装置に導入
するガスの種類を変えるだけで、スパッタ成膜室が１つであるスパッタ装置で２層を成膜
することができ、製造コストを大幅に低減させることができる。また、特に、請求項３に
記載のフォトマスクブランクにおいては、遮光層および／または表面反射防止層にホウ素
（Ｂ）を添加することにより、遮光膜全体の表面粗さを小さくすることができるので、欠
陥検査機によるフォトマスクブランクの膜面の欠陥を誤認識することなく、検査時間の短
縮が図れる効果がある。

本願発明の実施の形態にかかるフォトマスクブランクの構成を示す断面図である。 本願発明の実施の形態にかかるフォトマスクの構成を示す断面図である。 本願発明の実施の形態にかかるフォトマスクブランクからフォトマスクを製造するまでの過程を示す断面図である。 実施例５にかかるフォトマスクブランクの構成を示す断面図である。 実施例６にかかるフォトマスクブランクの構成を示す断面図である。 実施例７にかかるフォトマスクブランクの構成を示す断面図である。 Ｔａ窒化層の窒素含有量と表面粗さとの関係の測定結果をグラフにして示した図である。 Ｔａ窒化層の各窒素含有量ごとの表面粗さの表面の拡大写真を示す図である。 各Ｔａ窒化層に対してＸ線回折（ＸＲＤ）を行った分析スペクトルを示す図である。 Ｔａ窒化層のＮ含有量と自然酸化の度合いを調べた測定結果をグラフにして示す図である。

図１は本願発明の実施の形態にかかるフォトマスクブランクの構成を示す断面図、図２
は本願発明の実施の形態にかかるフォトマスクの構成を示す断面図、図３は本願発明の実
施の形態にかかるフォトマスクブランクからフォトマスクを製造するまでの過程を示す断
面図である。以下、これらの図面を参照にしながら、本願発明の実施の形態にかかるフォ
トマスクブランク及びフォトマスクを説明する。

図１に示されるように、本実施の形態にかかるフォトマスクブランクは、合成石英から
なるガラス基板１上に、厚さ４２．４ｎｍのＴａ窒化物を主成分とするＴａ窒化層（遮光
層）２が形成され、このＴａ窒化層２の上に、厚さ１１ｎｍのＴａ酸化物を主成分とする
Ｔａ酸化層（表面反射防止層）３が形成されてなるものである。なお、Ｔａ窒化層２とＴ
ａ酸化層３とで遮光膜３０を構成する。Ｔａ窒化層２の窒素（Ｎ）含有量は１６ａｔ％、
Ｔａ酸化層３の酸素（Ｏ）含有量は５８ａｔ％である。また、本実施の形態にかかるフォ
トマスクは、図２に示されるように、図１に示されるフォトマスクブランクの遮光膜３０
に、遮光膜３０を残存させた部分３０ａと、除去した部分３０ｂとから構成される微細パ
ターンを形成したものである。

次に、図３を参照にしながら本実施の形態にかかるフォトマスクブランク及びフォトマ
スクを製造した例を実施例として説明する。
（実施例１）
縦・横の寸法が、約１５２ｍｍ×１５２ｍｍで、厚さが６．３５ｍｍの合成石英からな
る基板１を、ＤＣマグネトロンスパッタ装置に導入する。スパッタ装置内を２×１０^−５
（Ｐａ）以下に排気した後、スパッタ装置内にＡｒとＮ_２の混合ガスを導入する。このと
き、Ａｒの流量は３８．５ｓｃｃｍ、Ｎ_２の流量は９ｓｃｃｍに調整した。スパッタリン
グターゲットにはＴａを用いた。ガスの流量が安定した後、ＤＣ電源の電力を１．５ｋＷ
に設定し、基板１上に厚み４２．４ｎｍのＴａ窒化層２を成膜した（図３（ａ）参照）。

次に、Ｔａ窒化層２を成膜した基板１をスパッタ装置内に保持したまま、流量５８ｓｃ
ｃｍのＡｒガスと、流量３２．５ｓｃｃｍのＯ_２ガスとを混合した混合ガスをスパッタ装
置内に導入し、続いてＤＣ電源の電力を０．７ｋＷに設定し、Ｔａ窒化層２上に厚み１１
ｎｍのＴａ酸化膜３を積層した（図３（ｂ）参照）。Ｔａ酸化層をＤＣマグネトロンスパ
ッタリングで成膜する際には、ターゲット上に酸化膜が堆積して成膜速度が低下する場合
がある。成膜速度の低下を抑制するには、ＤＣパルスユニットが有効であり、実施例では
アドバンスドエナジー社製 Ｓｐａｒｃ−ＬＥ Ｖ（アドバンスドエナジー社の商品名）
を用いている。

上記のように作製した遮光膜３０の膜面における反射率（表面反射率）は、ＡｒＦ露光
光（波長 １９３ｎｍ）において１９．６％であった。基板１の遮光膜を形成していない
面の反射率（裏面反射率）は、ＡｒＦ露光光において、３５．０％であった。また、Ａｒ
Ｆ露光光における光透過率は０．１％であった。屈折率ｎ、消衰係数ｋの値をｎ＆ｋテク
ノロジー社製の光学式薄膜特性測定装置であるｎ＆ｋ１２８０（ｎ＆ｋテクノロジー社の
商品名）で算出したところ、Ｔａ窒化層２のｎは屈折率２．００、消衰係数ｋは２．２２
であり、Ｔａ酸化層３の屈折率ｎは２．２３、消衰係数ｋは１．０９であった。同様にし
て作製した遮光膜３０についてＸＰＳ分析（蛍光Ｘ線分析）を行ったところ、Ｔａ窒化層
２のＮ含有量は１６ａｔ％であった。Ｔａ酸化層３のＯ含有量は５８ａｔ％であった。さ
らに、この遮光膜３０について、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて領域１μｍの表面粗
さ測定を行ったところ、表面粗さＲｍｓは０．２９ｎｍであった。なお、欠陥検査機 レ
ーザーテック社製 Ｍ１３５０（レーザーテック社の商品名）で欠陥検査を行ってみたと
ころ、欠陥を正常に識別できることが確認できた。

次に、Ｔａ窒化層２およびＴａ酸化層３を積層した基板１上に厚さ、１５０ｎｍの電子
線レジスト４を塗布し（図３（ｃ）参照）、電子線描画及び現像を行い、レジストパター
ンを形成した（図３（ｄ）参照）。

次に、フッ素系（ＣＨＦ_３）ガスを用いたドライエッチングを行い、Ｔａ酸化層３のパ
ターンを作製した（図３（ｅ）参照）。続いて、塩素系（Ｃｌ_２）ガスを用いたドライエ
ッチングを行いＴａ窒化層２のパターンを作製した。さらに，３０％の追加エッチングを
行い、基板１上に遮光膜のパターンを作製した（図３（ｆ）参照）。こうして作製した遮
光膜パターンについて、断面のＳＥＭ観察を行ったところ、電子線レジストは約８０ｎｍ
の厚みで残存していた。続いて、遮光膜パターン上のレジストを除去し、フォトマスクと
しての機能を有する遮光膜パターンを得た（図３（ｇ）参照）。

上記実施例１にかかるフォトマスクブランクの膜構成や製造の条件等をまとめて表１に
示す。

また、上記実施例１にかかるフォトマスクブランクの光学特性等をまとめて表２に示す
。

（実施例２）
実施例２にかかるフォトマスクブランク及びフォトマスクは、上述の実施例１の場合に
対して、製造の具体的条件が異なるだけで、製造の手順等は同一であるので、表３に、実
施例１と対比可能なように、具体的条件等を示し、詳細説明は省略する。

また、上記実施例２にかかるフォトマスクブランクの光学特性等をまとめて表４に示す
。なお、欠陥検査機 レーザーテック社製 Ｍ１３５０で欠陥検査を行ってみたところ、
欠陥を正常に識別できることが確認できた。

（実施例３）
実施例３にかかるフォトマスクブランク及びフォトマスクは、上述の実施例１、２の場
合に対して、製造の具体的条件が異なるだけで、製造の手順等は同一であるので、表５に
、実施例１、２と対比可能なように、具体的条件等を示し、詳細説明は省略する。

また、上記実施例３にかかるフォトマスクブランクの光学特性等をまとめて表６に示す
。なお、欠陥検査機 レーザーテック社製 Ｍ１３５０で欠陥検査を行ってみたところ、
欠陥を正常に識別できることが確認できた。

（実施例４）
実施例４にかかるフォトマスクブランク及びフォトマスクは、上述の実施例１、２、３
の場合に対して、製造の具体的条件が異なるだけで、製造の手順等は同一であるので、表
７に、実施例１、２、３と対比可能なように、具体的条件等を示し、詳細説明は省略する
。

また、上記実施例４にかかるフォトマスクブランクの光学特性等をまとめて表８に示す
。なお、欠陥検査機 レーザーテック社製 Ｍ１３５０で欠陥検査を行ってみたところ、
欠陥を正常に識別できることが確認できた。

（比較例１）
Ｔａ窒化層（遮光層）にＮを添加する効果を確認するため、窒素（Ｎ_２）ガスを添加し
ないスパッタ成膜により、基板上にＮを含有しないＴａ金属の遮光層を形成した以外は実
施例１と同様に遮光膜を作製し、比較例１とした。この比較例１について、遮光膜を形成
していない基板面の反射率を測定したところ、ＡｒＦ露光光における裏面の反射率は４４
．３％であり、フォトマスクとして使用するには不適切な値となった。また、この比較例
１のフォトマスクブランクにおいて、実施例１と同様の手順で転写パターンを有するフォ
トマスクを作製した後、大気中に放置しておくと、パターンエッジ部のＴａ金属の遮光層
が時間とともに酸化し始めた。これにより、パターンエッジ部のパターン幅が変化してパ
ターン精度が大幅に低下してしまい、比較例１のフォトマスクブランクは、フォトマスク
を作製するには適さないことが分かった。比較例の製造条件等を表９にまとめて示す。

また、上記比較例１にかかるフォトマスクブランクの光学特性等をまとめて表１０に示
す。

（比較例２）
基板１上に形成するＴａ窒化層２にＮを過剰に添加した影響を確認するため、基板１上
に形成するＴａ窒化層２をスパッタ成膜する際に、Ｎ_２ガスを大幅に増やしたこと以外は
実施例１と同様にして遮光膜を作製し、比較例２とした。この比較例２の遮光膜について
、ＡＦＭにより１μｍ角エリアの表面粗さを測定したところ、Ｒｍｓの値は０．８４ｎｍ
であり、実施例１と比較して著しく表面粗さが増加した。比較例２の遮光膜について、レ
ーザーテック社製 Ｍ１３５０を用いて欠陥検査を行ったところ、基板全面にわたって小
サイズの欠陥が観察された。観察された欠陥について、検査像を確認したところ、異物や
ピンホールは存在せず、表面粗さによる疑似欠陥であった。また、この比較例２のフォト
マスクブランクの遮光膜にパターンを形成してみたところ、パターン側壁部のエッジラフ
ネスが大きくなってしまい、パターン精度が低いフォトマスクとなってしまった。

上記比較例２に関する製造条件等を表１１にまとめて示す。

また、上記比較例２にかかるフォトマスクブランクの光学特性等をまとめて表１２に示
す。

（比較例３）
実施例１のＴａ窒化層（遮光層）２の表面に形成したＴａ酸化層（表面反射防止層）３
の反射防止効果を確認するために、Ｔａ酸化層のないＴａ窒化層のみの遮光膜を作製して
比較例３とした。この比較例３の膜表面の反射率を測定したところ、ＡｒＦ露光光におい
て４２．５％であり、フォトマスクとして不適切な値となった。比較例１の製造条件や膜
構成等を実施例と対比可能なように、表１３に示した。

また、上記比較例３にかかるフォトマスクブランクの光学特性等をまとめて表１４に示
す。

（比較例４）
比較例４は表面反射防止層３としてＴａ窒化物を主成分とする材料を用いた例であるが
、材料中のＮ量を十分に大きくしても、表面の反射率は３０％未満にならなかった。比較
例４の製造条件等を表１５にまとめて示す。

また、上記比較例４にかかるフォトマスクブランクの光学特性等をまとめて表１６に示
す。

（実施例５）
縦・横の寸法が、約１５２ｍｍ×１５２ｍｍで、厚さが６．３５ｍｍの合成石英からな
る基板１を、ＤＣマグネトロンスパッタ装置に導入する。スパッタ装置内を２×１０^−５
（Ｐａ）以下に排気した後、スパッタ装置内にキセノン（Ｘｅ）と窒素（Ｎ_２）の混合ガ
スを導入する。このとき、Ｘｅの流量は１１ｓｃｃｍ、Ｎ_２の流量は１５ｓｃｃｍに調整
した。スパッタリングターゲットにはＴａを用いた。ガスの流量が安定した後、ＤＣ電源
の電力を１．５ｋＷに設定し、基板１上に厚み４４．９ｎｍのＴａ窒化層（遮光層）２を
成膜した。

次に、Ｔａ窒化層２を成膜した基板１をスパッタ装置内に保持したまま、流量５８ｓｃ
ｃｍのアルゴン（Ａｒ）ガスと、流量３２．５ｓｃｃｍの酸素（Ｏ_２）ガスとを混合した
混合ガスをスパッタ装置内に導入し、続いてＤＣ電源の電力を０．７ｋＷに設定し、Ｔａ
窒化層２上に厚み１３ｎｍのＴａ酸化層（表面反射防止層）３を積層した。Ｔａ酸化層を
ＤＣマグネトロンスパッタリングで成膜する際には、ターゲット上に酸化膜が堆積して成
膜速度が低下する場合がある。成膜速度の低下を抑制するには、ＤＣパルスユニットが有
効であり、実施例ではアドバンスドエナジー社製 Ｓｐａｒｃ−ＬＥ Ｖを用いている。

上記のように作製した遮光膜３０の膜面における反射率（表面反射率）は、ＡｒＦ露光
光において１９．５％であった。基板１の遮光膜を形成していない面の反射率（裏面反射
率）は、ＡｒＦ露光光において、３０．３％であった。また、ＡｒＦ露光光における光透
過率は０．１％であった。屈折率ｎ、消衰係数ｋの値をｎ＆ｋテクノロジー社製 ｎ＆ｋ
１２８０で算出したところ、Ｔａ窒化層２のｎは屈折率２．１６、消衰係数ｋは２．０２
であり、Ｔａ酸化層３の屈折率ｎは２．２３、消衰係数ｋは１．０９であった。同様にし
て作製した遮光膜３０についてＸＰＳ分析を行ったところ、Ｔａ窒化層２のＮ含有量は３
１ａｔ％であった。Ｔａ酸化層３のＯ含有量は５８ａｔ％であった。さらに、この遮光膜
３０について、ＡＦＭを用いて領域１μｍの表面粗さ測定を行ったところ、表面粗さＲｍ
ｓは０．４９ｎｍであった。なお、欠陥検査機 レーザーテック社製 Ｍ１３５０で欠陥
検査を行ってみたところ、欠陥を正常に識別できることが確認できた。

上記実施例５にかかるフォトマスクブランクの膜構成や製造の条件等をまとめて表１７
に示す。

また、上記実施例５にかかるフォトマスクブランクの光学特性等をまとめて表１８に示
す。

（実施例６）
図４は実施例６にかかるフォトマスクブランクの構成を示す断面図である。以下、図４
を参照にしながら、実施例６にかかるフォトマスクブランクを説明する。実施例６にかか
るフォトマスクブランクは、合成石英からなるガラス基板１上に、厚さ１３ｎｍの第１の
Ｔａ窒化層２１が形成され、この第１のＴａ窒化層２１の上に、厚さ３２ｎｍの第２のＴ
ａ窒化層２２が形成され、この第２のＴａ窒化層２２の上に、厚さ１０ｎｍのＴａ酸化層
（表面反射防止層）３が形成されてなるものである。なお、第１のＴａ窒化層２１及び第
２のＴａ窒化層２２で遮光層２を形成し、Ｔａ酸化層３とで遮光膜３０を構成する。第１
のＴａ窒化層２１のＮ含有量は５１ａｔ％、第２のＴａ窒化層２２のＮ含有量は１６ａｔ
％、Ｔａ酸化層３のＯ含有量は５８ａｔ％である。

この実施例６にかかるフォトマスクブランクは、次のようにして製造される。実施例１
と同様に、約１５２ｍｍ角の外形、６．３５ｍｍの厚さで合成石英からなる基板１をＤＣ
マグネトロンスパッタ装置に導入する。スパッタ装置内を２×１０^−５（Ｐａ）以下に排
気した後、スパッタ装置内にＡｒとＮ_２の混合ガスを導入する。このとき、Ａｒの流量は
２０ｓｃｃｍ、Ｎ_２の流量は３５ｓｃｃｍに調整した。スパッタリングターゲットにはＴ
ａを用いた。ガスの流量が安定した後、ＤＣ電源の電力を１．５ｋＷに設定し、基板１上
に厚み１３ｎｍの第１のＴａ窒化層２１を成膜した。次に、第１のＴａ窒化層２１を成膜
した基板１をスパッタ装置内に保持したまま、流量３８．５ｓｃｃｍのＡｒと流量９ｓｃ
ｃｍのＮ_２との混合ガスをスパッタ装置内に導入し、続いてＤＣ電源の電力を１．５ｋＷ
に設定し、第１のＴａ窒化層２１上に、厚さ３２ｎｍの第２のＴａ窒化層２２を積層した
。

次に、第１のＴａ窒化層２１及び第２のＴａ窒化層２２を成膜した基板１をスパッタ装
置内に保持したまま、流量５８ｓｃｃｍのＡｒと流量３２．５ｓｃｃｍのＯ_２との混合ガ
スをスパッタ装置内に導入し、続いてＤＣ電源の電力を０．７ｋＷに設定し、第２のＴａ
窒化層２２上に、厚さ１０ｎｍのＴａ酸化層３を積層した。上記のように作製した３層構
造からなる遮光膜３０の膜面における反射率（表面反射率）は、ＡｒＦ露光光において２
０．６％であった。基板１の遮光膜を形成していない面の反射率（裏面反射率）は、Ａｒ
Ｆ露光光において、２５．２％であった。また、ＡｒＦ露光光における光透過率は０．１
％であった。

上記のようにして作製した遮光膜についてＸＰＳ分析を行ったところ、第１のＴａ窒化
層２１のＮ含有量は５１ａｔ％、第２のＴａ窒化層２２のＮ含有量は１６ａｔ％であった
。Ｔａ酸化層３のＯ含有量は５８ａｔ％であった。この遮光膜３０について、ＡＦＭを用
いて領域１μｍの表面粗さ測定を行ったところ、表面粗さＲｍｓは０．２６ｎｍであった
。なお、欠陥検査機 レーザーテック社製 Ｍ１３５０で欠陥検査を行ってみたところ、
欠陥を正常に識別できることが確認できた。

実施例６の製造条件等を表１９にまとめて示す。

また、上記実施例６にかかるフォトマスクブランクの光学特性等をまとめて表２０に示
す。

（実施例７）
図５は実施例７にかかるフォトマスクブランクの構成を示す断面図である。以下、図５
を参照にしながら、実施例７にかかるフォトマスクブランクを説明する。実施例７にかか
るフォトマスクブランクは、合成石英からなるガラス基板１上に、厚さ４５ｎｍのＴａ−
Ｂ−Ｎ層（遮光層）２６が形成され、このＴａ−Ｂ−Ｎ層２６の上に、厚さ１０ｎｍのＴ
ａ−Ｂ−Ｏ層（表面反射防止層）３６が形成されてなるものである。なお、Ｔａ−Ｂ−Ｎ
層２６のＮ含有量は１５ａｔ％、Ｔａ−Ｂ−Ｏ層３６のＯ含有量は５６ａｔ％である。

この実施例７にかかるフォトマスクブランクは、次のようにして製造される。実施例１
と同様に約１５２ｍｍ角の外形、６．３５ｍｍの厚さで合成石英からなる基板１をＤＣマ
グネトロンスパッタ装置に導入する。スパッタ装置内を２×１０^−５（Ｐａ）以下に排気
した後、スパッタ装置内にＡｒとＮ_２の混合ガスを導入する。このとき、Ａｒの流量は３
８．５ｓｃｃｍ、Ｎ_２の流量は９ｓｃｃｍに調整した。スパッタリングターゲットにはＴ
ａ−Ｂ合金（Ｔａ：Ｂ＝８０：２０ 原子比）を用いた。ガスの流量が安定した後、ＤＣ
電源の電力を１．５ｋＷに設定し、基板１上に厚み４５ｎｍのＴａ−Ｂ−Ｎ層２６を成膜
した。

次に、Ｔａ−Ｂ−Ｎ層２６を成膜した基板１をスパッタ装置内に保持したまま、Ａｒ流
量５８ｓｃｃｍとＯ_２流量３２．５ｓｃｃｍの混合ガスをスパッタ装置内に導入し、続い
てＤＣ電源の電力を０．７ｋＷに設定し、Ｔａ−Ｂ−Ｎ層２６上に厚さ１０ｎｍのＴａ−
Ｂ−Ｏ層３６を積層した。Ｔａ−Ｂ−Ｏ層３６をＤＣマグネトロンスパッタリングで成膜
する際には、Ｔａ酸化層と同様にターゲット上に酸化膜が堆積して成膜速度が低下する場
合がある。成膜速度の低下を抑制するには、ＤＣパルスユニットが有効であり、実施例で
はアドバンスドエナジー社製 Ｓｐａｒｃ−ｌｅ Ｖを用いている。

上記のように作製した遮光膜３０の膜面における反射率（表面反射率）は、ＡｒＦ露光
光において１８．８％であった。基板１の遮光膜を形成していない面の反射率（裏面反射
率）は、ＡｒＦ露光光において、３３．８％であった。また、ＡｒＦ露光光における光透
過率は０．１％であった。このようにして作製した遮光膜についてＸＰＳ分析を行ったと
ころ、Ｔａ−Ｂ−Ｎ層２６のＮ含有量は１５ａｔ％であった。Ｔａ−Ｂ−Ｏ層３６のＯ含
有量は５６％であった。この遮光膜について、ＡＦＭを用いて領域１μｍの表面粗さ測定
を行ったところ、表面粗さＲｍｓは０．２６ｎｍであった。なお、欠陥検査機 レーザー
テック社製 Ｍ１３５０で欠陥検査を行ってみたところ、欠陥を正常に識別できることが
確認できた。

実施例７の製造条件等を表２１にまとめて示す。

また、上記実施例７にかかるフォトマスクブランクの光学特性等をまとめて表２２に示
す。

（実施例８）
約１５２ｍｍ角の外形、６．３５ｍｍの厚さで合成石英からなる基板１をＤＣマグネト
ロンスパッタ装置に導入する。スパッタ装置内を２×１０^−５（Ｐａ）以下に排気した後
、スパッタ装置内にＸｅとＮ_２の混合ガスを導入する。このとき、Ｘｅの流量は１２．９
ｓｃｃｍ、Ｎ_２の流量は６ｓｃｃｍに調整した。スパッタリングターゲットにはＴａ−Ｂ
合金（Ｔａ：Ｂ＝８０：２０ 原子比）を用いた。ガスの流量が安定した後、ＤＣ電源の
電力を１．５ｋＷに設定し、基板１上に厚み４６．７ｎｍのＴａ−Ｂ−Ｎ層２６を成膜し
た。

次に、Ｔａ−Ｂ−Ｎ層２６を成膜した基板１をスパッタ装置内に保持したまま、Ａｒ流
量５８ｓｃｃｍとＯ_２流量３２．５ｓｃｃｍの混合ガスをスパッタ装置内に導入し、続い
てＤＣ電源の電力を０．７ｋＷに設定し、Ｔａ−Ｂ−Ｎ層２６上に厚さ１０ｎｍのＴａ−
Ｂ−Ｏ層３６を積層した。Ｔａ−Ｂ−Ｏ層３６をＤＣマグネトロンスパッタリングで成膜
する際には、Ｔａ酸化層と同様にターゲット上に酸化膜が堆積して成膜速度が低下する場
合がある。成膜速度の低下を抑制するには、ＤＣパルスユニットが有効であり、実施例で
はアドバンスドエナジー社製 Ｓｐａｒｃ−ｌｅ Ｖを用いている。

上記のように作製した遮光膜３０の膜面における反射率（表面反射率）は、ＡｒＦ露光
光において１８．１％であった。基板１の遮光膜を形成していない面の反射率（裏面反射
率）は、ＡｒＦ露光光において、３３．７％であった。また、ＡｒＦ露光光における光透
過率は０．１％であった。このようにして作製した遮光膜についてＸＰＳ分析を行ったと
ころ、Ｔａ−Ｂ−Ｎ層２６のＮ含有量は１５ａｔ％であった。Ｔａ−Ｂ−Ｏ層３６のＯ含
有量は５６ａｔ％であった。この遮光膜について、ＡＦＭを用いて領域１μｍの表面粗さ
測定を行ったところ、表面粗さＲｍｓは０．４２ｎｍであった。なお、欠陥検査機 レー
ザーテック社製 Ｍ１３５０で欠陥検査を行ってみたところ、欠陥を正常に識別できるこ
とが確認できた。

実施例８の製造条件等を表２３にまとめて示す。

また、上記実施例８にかかるフォトマスクブランクの光学特性等をまとめて表２０に示
す。

（実施例９）
図６は実施例９にかかるフォトマスクブランクの構成を示す断面図である。以下、図６
を参照にしながら、実施例９にかかるフォトマスクブランクを説明する。実施例９にかか
るフォトマスクブランクは、合成石英からなるガラス基板１上に、厚さ４５．７ｎｍのＴ
ａ窒化層（遮光層）２７が形成され、このＴａ窒化層２７の上に、厚さ１０ｎｍのＭｏ−
Ｓｉ−Ｎ層（表面反射防止層）３７が形成されてなるものである。なお、Ｔａ窒化層２７
のＮ含有量は１６ａｔ％、Ｍｏ−Ｓｉ−Ｎ層３７のＮ含有量は５７ａｔ％である。

この実施例９にかかるフォトマスクブランクは、次のようにして製造される。実施例１
と同様に、約１５２ｍｍ角の外形、６．３５ｍｍの厚さで合成石英からなる基板１をＤＣ
マグネトロンスパッタ装置に導入する。実施例９の遮光膜を作製するＤＣマグネトロンス
パッタ装置は、２つのスパッタ成膜室を有し、搬送ロボットを介して、真空中で異なる２
つのターゲットを使用した成膜が可能である。第１スパッタ成膜室内を２×１０^−５（Ｐ
ａ）以下に排気した後、ＡｒとＮ_２の混合ガスを導入する。このとき、Ａｒの流量は３８
．５ｓｃｃｍ、Ｎ_２の流量は９ｓｃｃｍに調整した。スパッタリングターゲットにはＴａ
を用いた。

ガスの流量が安定した後、ＤＣ電源の電力を１．５ｋＷに設定し、基板１上に厚み４２
．４ｎｍのＴａ窒化層２７を成膜した。次にＴａ窒化層２７を成膜した基板１を、真空に
保持したまま搬送ロボットにより第２スパッタ成膜室に移動する。第２スパッタ成膜室内
を２×１０^−５（Ｐａ）以下に排気した後、ＡｒとＮ_２の混合ガスを導入する。このとき
、Ａｒの流量は９ｓｃｃｍ、Ｎ_２の流量は３６ｓｃｃｍに調整した。スパッタリングター
ゲットにはＭｏ−Ｓｉ合金（Ｍｏ：Ｓｉ＝１０：９０ 原子比）を用いた。ガスの流量が
安定した後、ＤＣ電源の電力を１．８ｋＷに設定し、Ｔａ窒化層２７上に厚さ１０ｎｍの
Ｍｏ−Ｓｉ−Ｎ層３７を成膜した。

上記のように作製した遮光膜３０の膜面における反射率（表面反射率）は、ＡｒＦ露光
光において１０．２％であった。基板１の遮光膜を形成していない面の反射率（裏面反射
率）は、ＡｒＦ露光光において、３５．０％であった。また、ＡｒＦ露光光における光透
過率は０．１％であった。同様にして作製した評価用の遮光膜についてＸＰＳ分析を行っ
たところ、Ｔａ窒化層２７のＮ含有量は１６ａｔ％であった。Ｍｏ−Ｓｉ−Ｎ層３７のＮ
含有量は５７ａｔ％であった。評価用の遮光膜について、ＡＦＭを用いて領域１μｍの表
面粗さ測定を行ったところ、表面粗さＲｍｓは０．２８ｎｍであった。なお、欠陥検査機
レーザーテック社製 Ｍ１３５０で欠陥検査を行ってみたところ、欠陥を正常に識別で
きることが確認できた。

実施例９の製造条件等を表２５にまとめて示す。

また、上記実施例９にかかるフォトマスクブランクの光学特性等をまとめて表２６に示
す。

ここで、遮光膜３０の表面粗さが粗いと、微細パターン幅では、パターニングした後の
パターンエッジ（側壁）部分が粗くなり、パターン転写の精度に悪影響を与えてしまう。
この表面粗さは、Ｔａ窒化層の場合、Ｎ含有量に依存することがわかった。以下、Ｔａ窒
化層について、Ｎ含有量を変えたＴａ窒化層を種々作製し、それぞれの表面粗さＲｍｓを
測定した結果を示す。その際の条件は以下の通りである。
Ｔａ窒化層の厚さ：１００ｎｍ
測定装置：デジタルインスツルメント社製ＮｏｎｏＳｃｏｐｅ III
（デジタルインスツルメント社の商品名）
測定エリア：１μｍ角
測定データ数：２５６点×２５６点

測定結果を、表２７に示す。

図７はＴａ窒化層の窒素含有量と表面粗さとの関係の測定結果をグラフにして示した図
であり、図８はＴａ窒化層の各窒素含有量ごとの表面粗さの表面の拡大写真を示す図であ
る。また、図９は、各Ｔａ窒化層に対してＸ線回折（ＸＲＤ）を行った分析スペクトルを
示す図である。

また、エッチングによりＴａ窒化層がパターン側壁に露出した場合、自然酸化によって
パターン幅が変化することが予想される。この場合において、その自然酸化の度合いがＮ
含有量に依存することがわかった。以下に、Ｔａ窒化層のＮ含有量と自然酸化の度合いを
調べた測定結果を示す。測定の条件は以下の通りである。
測定方法：Ｘ線反射率測定
測定装置：株式会社リガク製 ＧＸＲ−３００

測定の結果は表２８のとおりであった。また、図１０はＴａ窒化層のＮ含有量と自然酸
化の度合いを調べた測定結果をグラフにして示す図である。この結果から、Ｎ含有量が多
いほど、酸化度合いが小さいことがわかる。

本発明にかかるフォトマスクは、例えば、半導体製造過程においてフォトリソグラフィ
法で微細パターン形成する際にマスクとして利用することができ、また、本発明にかかる
フォトマスクブランクは、一定の加工処理等を施すことによってフォトマスクに形成でき
る中間体としてのフォトマスクブランクとして利用することができる。

１ ガラス基板
２ 遮光層
３ 表面反射防止層
３０ 遮光膜

Claims (11)

1. ＡｒＦエキシマレーザーの露光光が適用されるフォトマスクを作製するために用いられ
   、透明基板上に少なくとも２層からなる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、窒素を６２ａｔ％未満含有する窒化タンタルを主成分とする材料であり
   、かつ、酸素を実質的に含まない塩素系ガスでドライエッチング可能な材料で形成される
   遮光層と、
   該遮光層の上面に形成され、塩素系ガスで実質的にドライエッチングされず、フッ素系
   ガスでドライエッチング可能である材料で形成される表面反射防止層とを有することを特
   徴とするフォトマスクブランク。
2. 前記遮光層は、窒素を７ａｔ％以上含有する窒化タンタルを主成分とする材料からなる
   ことを特徴とする請求項１記載のフォトマスクブランク。
3. 前記遮光膜は、膜厚が６５ｎｍ未満であること特徴とする請求項１または２のいずれか
   に記載のフォトマスクブランク。
4. 前記表面反射防止層は、酸化タンタルを主成分とする材料で形成されていることを特徴
   とする請求項１から３のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
5. 前記反射防止層は、酸素を５０％以上含有する酸化タンタルを主成分とすることを特徴
   とする請求項４記載のフォトマスクブランク。
6. 前記反射防止層は、膜厚が５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１
   から５のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
7. 前記遮光膜は、露光光に対する光透過率が０．２％以下、かつ裏面反射率が４０％未満
   であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
8. 前記遮光膜は、屈折率ｎが１．６５より大きく２．４４より小さく、消衰係数ｋが１．
   ７０より大きく２．５０より小さい材料からなる遮光層と、屈折率ｎが２．２３以上２．
   ４２以下、消衰係数ｋが０．６３以上１．０９以下の材料からなる表面反射防止層との積
   層構造であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のフォトマスクブランク
   。
9. 前記遮光層または表面反射防止層は、ホウ素を含む材料からなることを有することを特
   徴とする請求項１から８のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
10. 請求項１から９のいずれかに記載のフォトマスクブランクの遮光膜に転写パターンが形
    成されてなることを特徴とするフォトマスク。
11. 請求項１から９のいずれかに記載のフォトマスクブランクの遮光膜に転写パターンを形
    成してなるフォトマスクの製造方法であって、
    前記遮光膜上に形成された転写パターンを有するレジスト膜をエッチングマスクとして
    、酸素を実質的に含まないフッ素系ガスで表面反射防止層をドライエッチングする工程と
    、
    該工程後、前記レジスト膜および／または表面反射防止層をエッチングマスクとして、
    酸素を実質的に含まない塩素系ガスで遮光層をドライエッチングする工程とを有すること
    を特徴とするフォトマスクの製造方法。