JP2020134577A - レーザ露光用フォトマスク及びフォトマスクブランクス - Google Patents

Abstract

【課題】高いエネルギー密度のレーザ光等が照射されたとしても性能が低下するのを抑制可能なレーザ露光用フォトマスク及びフォトマスクブランクスを提供する。【解決手段】レーザ露光用フォトマスクは、第１面及び当該第１面に対向する第２面を有する透明ガラス基板と、透明ガラス基板の第１面に設けられてなるマスクパターンとを備え、マスクパターンは、金属層及び誘電体層を少なくとも１層ずつ交互に積層してなる積層膜により構成される遮光部と、開口部とを含み、誘電体層は、下記式（１）で示される厚みｔ1を有する。式（１）中、λは「レーザの波長」を表し、ｍは「１以上の整数」を表し、ｎ1は「誘電体層を構成する誘電体の屈折率の実部」を表し、ｋ2は「金属層を構成する金属の屈折率の虚部」を表す。【選択図】図１

Description

本開示は、レーザ露光用フォトマスク及びフォトマスクブランクスに関する。

半導体素子の製造等において用いられる、配線パターン等を転写するためのフォトマスクは、配線パターン等に対応する遮光部及び開口部を含むマスクパターンを有する。配線パターン等の微細化、高集積化等に伴い、パターン形成に用いられるフォトリソグラフィ技術において、露光装置の光源として、高圧水銀灯のｇ線（４３６ｎｍ）やｉ線（３６５ｎｍ）に代えて、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）等が用いられ、露光装置の光源の短波長化が進行してきている。

これらの短波長の露光光源から出力される光は、高いエネルギー密度（例えば５ｍＪ／ｃｍ²程度）を有するため、露光雰囲気にオゾンを生じさせ、それによりフォトマスクの遮光部に含まれる遮光材料（Ｃｒ、ＭｏＳｉ等の金属系化合物）が徐々に酸化されてしまい、遮光部を構成する金属の酸化物による石英ガラスへのマイグレーションや、遮光部の寸法変化等が生じ、フォトマスクとしての性能が低下してしまう。このような問題を解決するために、従来、遮光部の表面に存在する金属を、硝酸（ＨＮＯ₃）等による処理に付することで強制的に不動態化させてなるフォトマスクが提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１１−７５８０８号公報

上記特許文献１に記載のフォトマスクによれば、ＡｒＦレーザ等が照射された場合であっても、Ｃｒ等により構成される遮光部の劣化が抑制され得る。近年、パターン形成等の手法として、フォトリソグラフィに限らず、ガラス基板やシリコン基板等に対してフォトマスクを介したレーザ照射による直接的な微細加工や改質が行われてきており、今後益々レーザ加工の利用が広まっていくものと予想される。

これらの用途に用いられるフォトマスクにおいては、従来の半導体素子の製造におけるリソグラフィ工程に比して格段に高いエネルギー密度（例えば２００ｍＪ／ｃｍ²程度）のＫｒＦエキシマレーザにて露光されるため、露光雰囲気におけるオゾンの発生、遮光部の光吸収に伴う高温化等が顕著になってしまうおそれがある。そのため、上記特許文献１に記載のフォトマスクにおいても、遮光部の形状変化、透明化等が生じてしまい、フォトマスクの性能（遮光部の反射率等）が低下してしまうおそれがある。

上記のような問題に鑑み、本開示は、高いエネルギー密度のレーザ光等が照射されたとしても性能が低下するのを抑制可能なレーザ露光用フォトマスク及びフォトマスクブランクスを提供することを一目的とする。

上記課題を解決するために、本開示の一実施形態として、レーザ露光用フォトマスクであって、第１面及び当該第１面に対向する第２面を有する透明ガラス基板と、前記透明ガラス基板の前記第１面に設けられてなるマスクパターンとを備え、前記マスクパターンは、金属層及び誘電体層を少なくとも１層ずつ交互に積層してなる積層膜により構成される遮光部と、開口部とを含み、前記誘電体層は、下記式（１）で示される厚みｔ₁を有するレーザ露光用フォトマスクが提供される。

式（１）中、λは「前記レーザの波長」を表し、ｍは「１以上の整数」を表し、ｎ₁は「前記誘電体層を構成する誘電体の屈折率の実部」を表し、ｋ₂は「前記金属層を構成する金属の屈折率の虚部」を表す。

前記誘電体層を構成する前記誘電体として、Ａｌ₂Ｏ₃を用いることができ、前記金属層を構成する材料として、アルミニウム（Ａｌ）を用いることができる。

前記積層膜は、前記金属層及び前記誘電体層を１層ずつ交互に積層してなるものであってもよく、前記誘電体層の厚みｔ₁を、３０ｎｍ〜８０ｎｍとすることができ、前記金属層の厚みｔ₂を、２０ｎｍ〜２００ｎｍとすることができる。

前記積層膜は、前記金属層及び前記誘電体層を２層ずつ交互に積層してなるものであってもよく、前記誘電体層の厚みｔ₁を、３０ｎｍ〜８０ｎｍとすることができ、前記積層膜を構成する複数の前記金属層の厚みの算術平均値ｔ₂を、１０ｎｍ〜５０ｎｍとすることができる。

本開示の一実施形態として、レーザ露光用フォトマスクを製造するために用いられるフォトマスクブランクスであって、第１面及び当該第１面に対向する第２面を有する透明ガラス基板と、前記透明ガラス基板の前記第１面側に設けられてなる遮光層とを備え、前記遮光層は、金属層及び誘電体層を少なくとも１層ずつ交互に積層してなる積層膜により構成され、前記誘電体層は、下記式（１）で示される厚みｔ₁を有するフォトマスクブランクスが提供される。

式（１）中、λは「前記レーザの波長」を表し、ｍは「１以上の整数」を表し、ｎ₁は「前記誘電体層を構成する誘電体の屈折率の実部」を表し、ｋ₂は「前記金属層を構成する金属の屈折率の虚部」を表す。

前記金属層を構成する材料として、アルミニウム（Ａｌ）を用いることができ、前記誘電体層を構成する前記誘電体として、Ａｌ₂Ｏ₃を用いることができる。

前記積層膜は、前記金属層及び前記誘電体層を１層ずつ交互に積層してなるものであってもよく、前記誘電体層の厚みｔ₁を、３０ｎｍ〜８０ｎｍとすることができ、前記金属層の厚みｔ₂を、２０ｎｍ〜２００ｎｍとすることができる。

前記積層膜は、前記金属層及び前記誘電体層を２層ずつ交互に積層してなるものであってもよく、前記誘電体層の厚みｔ₁を、３０ｎｍ〜８０ｎｍとすることができ、前記金属層の厚みｔ₂を、１０ｎｍ〜５０ｎｍとすることができる。

本発明によれば、高いエネルギー密度のレーザ光等が照射されたとしても性能が低下するのを抑制可能なレーザ露光用フォトマスク及びフォトマスクブランクスを提供することができる。

図１は、本開示の一実施形態に係るレーザ露光用フォトマスクの第１態様の概略構成を示す切断端面図である。 図２は、本開示の一実施形態に係るレーザ露光用フォトマスクの第２態様の概略構成を示す切断端面図である。 図３は、本開示の一実施形態に係るレーザ露光用フォトマスクの第２態様の他の態様の概略構成を示す切断端面図である。 図４は、本開示の一実施形態に係るレーザ露光用フォトマスク（第１態様）の製造方法の各工程を断面にて示す工程フロー図である。 図５は、本開示の一実施形態に係るレーザ露光用フォトマスク（第２態様）の製造方法の各工程を断面にて示す工程フロー図である。 図６（Ａ）及び（Ｂ）は、本開示の一実施形態に係るレーザ露光用フォトマスクの他の態様の概略構成を示す断面図である。 図７は、試験例２及び試験例３におけるシミュレーション結果を示すグラフである。 図８は、試験例４におけるシミュレーション結果を示すグラフである。 図９は、試験例２及び試験例６におけるシミュレーション結果を示すグラフである。 図１０は、試験例７におけるシミュレーション結果を示すグラフである。 図１１は、試験例８におけるシミュレーション結果を示すグラフである。 図１２は、試験例９におけるシミュレーション結果を示すグラフである。 図１３は、試験例１０におけるシミュレーション結果を示すグラフである。

本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
当該図面においては、理解を容易にするために、各部の形状、縮尺、縦横の寸法比等を、実物から変更したり、誇張したりして示している場合がある。本明細書等において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値のそれぞれを下限値及び上限値として含む範囲であることを意味する。本明細書等において、「フィルム」、「シート」、「板」等の用語は、呼称の相違に基づいて相互に区別されない。例えば、「板」は、「シート」、「フィルム」と一般に呼ばれ得るような部材をも含む概念である。

本実施形態に係るレーザ露光用フォトマスクについて説明する。図１及び図２は、それぞれ、本実施形態に係るレーザ露光用フォトマスクの第１態様及び第２態様の概略構成を示す断面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係るレーザ露光用フォトマスク１は、第１面２１及びそれに対向する第２面２２を有する透明ガラス基板２と、透明ガラス基板２の第１面２１上に設けられてなるマスクパターン３とを備える。本実施形態に係るレーザ露光用フォトマスク１は、被加工基材上に形成された感光性レジスト層にパターニングする用途に用いられるものであってもよいし、被加工基材に対してレーザを照射することで直接的に微細加工等を行う用途に用いられる、レーザ加工用マスクであってもよい。

透明ガラス基板２としては、特に限定されるものではなく、例えば、無アルカリガラス、石英ガラス、合成石英板等の可撓性を有しない透明なリジット材等を用いることができる。なお、本実施形態における透明ガラス基板２は、レーザ露光用フォトマスク１を介して照射される露光光により感光性レジストが感光し得る程度又は被加工基材に直接的に微細加工を施し得る程度に透明であればよい。透明ガラス基板２は、好ましくは露光光（ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）等）の８０％以上、より好ましくは９０％以上の透過率を有する。特に合成石英ガラスは、高いエネルギー密度のＫｒＦエキシマレーザの透過率が高く、透明ガラス基板２として好適に用いられ得る。

透明ガラス基板２の大きさは、本実施形態に係るレーザ露光用フォトマスク１を用いて製造しようとする物品の大きさや、当該物品の製造に用いられる露光装置における露光方式等により適宜設定され得る。例えば、本実施形態に係るレーザ露光用フォトマスク１が半導体素子の製造等に用いられるものである場合、透明ガラス基板２の大きさは、１２７ｍｍ×１２７ｍｍ〜２２８．６ｍｍ×２２８．６ｍｍ程度に設定することができる。

透明ガラス基板２の厚さは、特に限定されるものではないが、露光時にレーザ露光用フォトマスク１を撓ませることなく保持する必要があるため、透明ガラス基板２の大きさによって適宜設定することができ、例えば、０．５ｍｍ〜７ｍｍの範囲で設定され得る。

マスクパターン３は、露光光を遮光可能な遮光部３Ａと、露光光を透過可能な開口部３Ｂとを含む。露光光に対する遮光部３Ａの光学濃度（ＯＤ値）は、２．０以上であるのが好ましい。光学濃度（ＯＤ値）が２．０以上であることで、露光時に所望の部分において必要な遮光性を得ることができる。

遮光部３Ａは、誘電体層３１と金属層３２とを少なくとも１層ずつ交互に積層してなる積層膜により構成され、本実施形態においては誘電体層３１が透明ガラス基板２の第１面２１上に接している。当該遮光部３Ａを構成する積層膜における誘電体層３１及び金属層３２の積層数は、互いに１層ずつであってもよいし（図１参照）、互いに２層ずつであってもよい（図２参照）。すなわち、第１誘電体層３１１、第１金属層３２１、第２誘電体層３１２及び第２金属層３２２が透明ガラス基板２の第１面２１上にこの順に積層されていてもよい（図２参照）。また、当該積層数は、互いに３層ずつ以上であってもよい。

誘電体層３１は、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃等の誘電体により構成され得る。金属層３２を構成する材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）等が好適であるが、アルミニウム青銅（ＡｌＣｕ）、タングステン（Ｗ）等も用いられ得る。

誘電体層３１の厚みｔ₁は、露光光が照射されたときに金属層３２における露光光の吸収率が所定の数値以下（例えば、７．６％以下）となる厚みであればよく、具体的には、下記式（１）で示される範囲内である。

式（１）中、λは「露光光（レーザ）の波長」を表し、ｍは「１以上の整数」を表し、ｎ₁は「誘電体層３１を構成する誘電体の屈折率の実部」を表し、ｋ₂は「金属層３２を構成する金属の屈折率の虚部」を表す。

誘電体層３１の厚みｔ₁が上記式（１）で示される範囲内であることで、透明ガラス基板２の第２面２２側から照射された露光光が第１面２１と誘電体層３１との界面において反射した反射光と、誘電体層３１を透過した露光光が金属層３２にて反射した反射光とが、干渉して強めあう結果、露光光のうちの反射光のエネルギーの比率が増大し、遮光部３Ａを透過する光や、金属層３２に吸収される光のエネルギーの比率が低下する。そのため、遮光部３Ａの性能（反射率）の低下が抑制され得る。なお、式（１）におけるｍの値は、好ましくは２以下、より好ましくは１である。ｍの値が３以上であってよもいが、ｍの値が大きくなるほど製造上のデメリットが大きくなる傾向にある。

露光光としてＫｒＦエキシマレーザ（波長λ＝２４８ｎｍ）が用いられる場合、誘電体層３１の厚みｔ₁は、３０ｎｍ〜８０ｎｍであればよく、４０ｎｍ〜７５ｎｍであるのが好ましく、５０ｎｍ〜６０ｎｍであるのがより好ましい。誘電体層３１の厚みｔ₁が上記数値範囲から外れると、金属層３２における露光光の吸収率が高くなってしまい、遮光部３Ａの性能が経時的に劣化してしまうおそれがある。

金属層３２の厚みｔ₂は、本実施形態に係るレーザ露光用フォトマスク１における遮光部３Ａが所望の性能を発揮可能な程度に適宜設定されるものであって、例えば、露光光の透過率が所定の数値以下（例えば、１％以下）となる厚みであればよい。

露光光としてＫｒＦエキシマレーザ（波長λ＝２４８ｎｍ）が用いられ、遮光部３Ａが誘電体層３１と金属層３２とを１層ずつ積層してなる積層膜である場合（図１参照）、金属層３２の厚みｔ₂は、例えば、２０ｎｍ〜２００ｎｍであればよく、２５ｎｍ〜８０ｎｍであるのが好ましく、３０ｎｍ〜４０ｎｍであるのがより好ましい。金属層３２の厚みｔ₂が２０ｎｍ未満であると、露光光の透過率が大きくなってしまい、遮光部３Ａとしての所望の性能を得られなくなるおそれがある。金属層３２の厚みｔ₂が２００ｎｍを超えると、金属層３２を均一な厚みで、かつ緻密に形成するのが困難となるおそれがある。

露光光としてＫｒＦエキシマレーザ（波長λ＝２４８ｎｍ）が用いられ、遮光部３Ａが第１誘電体層３１１、第１金属層３２１、第２誘電体層３１２及び第２金属層３２２をこの順に積層してなる積層膜である場合（図２参照）、第１金属層３２１及び第２金属層３２２のそれぞれの厚みｔ₂₁，ｔ₂₂の算術平均値ｔ₂（＝(ｔ₂₁＋ｔ₂₂)／２）は、例えば、１０ｎｍ〜５０ｎｍであればよく、１５ｎｍ〜４０ｎｍであるのが好ましく、１８ｎｍ〜３０ｎｍであるのがより好ましい。第１金属層３２１及び第２金属層３２２の平均厚みｔ₂が１０ｎｍ未満であると、露光光の透過率が大きくなってしまい、遮光部３Ａとしての所望の性能を得られなくなるおそれがある。第１金属層３２１及び第２金属層３２２の平均厚みｔ₂が５０ｎｍを超えても、特に第１金属層３２１における露光光吸収率がほとんど変化しない。

図２に示す第２態様において、第１金属層３２１の厚みｔ₂₁と、第２金属層３２２の厚みｔ₂₂とは、互いに同一であるが、これに限定されるものではなく、第１金属層３２１の厚みｔ₂₁と、第２金属層３２２の厚みｔ₂₂とは、互いに異なっていてもよい（図３参照）。両者の厚みｔ₂₁，ｔ₂₂が互いに異なる場合、第１金属層３２１の厚みｔ₂₁が、第２金属層３２２の厚みｔ₂₂よりも薄いのが好ましい。第１金属層３２１及び第２金属層３２２が互いに同一の厚みを有すると（図２参照）、両者のうち、露光光源により近い第１金属層３２１の方が露光光源により遠い第２金属層３２２に比して露光光の吸収率が大きくなる。そのため、第１金属層３２１が、第２金属層３２２よりも先に経時的に劣化し、その結果として、レーザ露光用フォトマスク１の遮光部３Ａの遮光性能が低下してしまうおそれがある。しかしながら、第１金属層３２１の厚みｔ₂₁を第２金属層３２２の厚みｔ₂₂よりも薄くすることで、両者における露光光の吸収率の差異を小さくすることができ、第１金属層３２１の経時的な劣化を抑制することができる。

なお、図１〜図３に示すレーザ露光用フォトマスク１において、最上層にて露出する金属層３２、第２金属層３２２や、遮光部３Ａの側壁にて露出する金属層３２、第１金属層３２１、第２金属層３２２が酸化（自然酸化）するのを防止することを目的として、最上層にて露出する金属層３２、第２金属層３２２や遮光部３Ａの側壁を被覆する保護層（Ａｌ₂Ｏ₃等）が設けられていてもよい。また、当該保護層に代えて、最上層にて露出する金属層３２、第２金属層３２２や、遮光部３Ａの側壁にて露出する金属層３２、第１金属層３２１、第２金属層３２２の熱酸化（強制酸化）により、それらの金属層３２、第１金属層３２１、第２金属層３２２の露出する表層に酸化膜を形成してもよい。

開口部３Ｂの形状（平面視形状）は、特に限定されるものではなく、本実施形態に係るレーザ露光用フォトマスク１を用いて形成されるパターンの形状（平面視形状）等により適宜設定され得る。当該開口部３Ｂの形状としては、例えば、略円形状、略三角形状、正方形・長方形等の略方形状、略多角形状等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

開口部３Ｂの寸法もまた特に限定されるものではなく、本実施形態に係るレーザ露光用フォトマスク１を用いて形成されるパターンの寸法（レーザ露光用フォトマスク１を用いて製造される半導体素子のデザインルール）等により適宜設定され得る。例えば、開口部３Ｂの形状が略円形状である場合、当該開口部３Ｂの直径は１μｍ〜数ｍｍ程度であればよい。

上述した構成を有する本実施形態に係るレーザ露光用フォトマスク１によれば、マスクパターン３の遮光部３Ａを構成する誘電体層３１が所望の厚みを有することで、遮光部３Ａの遮光性能の低下を防止することができる。よって、特に高いエネルギー密度（例えば２００ｍＪ／ｃｍ²以上）のＫｒＦエキシマレーザ等が照射されたとしてもレーザ露光用フォトマスク１の性能の低下（金属層３２（第１金属層３２１及び第２金属層３２２）の高温化に伴う遮光部３Ａの反射率等の低下や、変形・寸法変動等）を抑制することができる。

〔フォトマスクの製造方法〕
上述した本実施形態に係るレーザ露光用フォトマスク１を製造する方法について説明する。図４及び図５は、本実施形態に係るレーザ露光用フォトマスクの製造方法の各工程を断面にて示す工程フロー図である。

＜マスクブランクス準備工程＞
第１面２１及びそれに対向する第２面２２を有する透明ガラス基板２を準備し、当該透明ガラス基板２の第１面２１上に誘電体膜３１Ｌ及び金属膜３２Ｌ、又は第１誘電体膜３１１Ｌ、第１金属膜３２１Ｌ、第２誘電体膜３１２Ｌ及び第２金属膜３２２Ｌをこの順で形成してフォトマスクブランクス１０を準備する。そして、フォトマスクブランクス１０の金属膜３２Ｌ又は第２金属膜３２２Ｌ上に感光性レジスト層８０を形成する（図４（Ａ），図５（Ａ）参照）。

誘電体膜３１Ｌ、第１誘電体膜３１１Ｌ及び第２誘電体膜３１２Ｌを構成する材料としては、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃等の誘電体が挙げられる。また、金属膜３２Ｌ、第１金属膜３２１Ｌ及び第２金属膜３２２Ｌを構成する材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）等が好適であるが、アルミニウム青銅（ＡｌＣｕ）、タングステン（Ｗ）等も用いられ得る。

誘電体膜３１Ｌ、第１誘電体膜３１１Ｌ及び第２誘電体膜３１２Ｌの厚みＴ₁は、作製されるレーザ露光用フォトマスク１に露光光が照射されたときに金属層３２における露光光の吸収率が所定の数値以下（例えば、７．６％以下）となる厚みであればよく、具体的には、下記式（２）で示される範囲内である。

式（２）中、λは「露光光（レーザ）の波長」を表し、ｍは「１以上の整数」を表し、ｎ₁’は「誘電体膜３１Ｌを構成する誘電体の屈折率の実部」を表し、ｋ₂’は「金属膜３２Ｌを構成する金属の屈折率の虚部」を表す。

露光光としてＫｒＦエキシマレーザ（波長λ＝２４８ｎｍ）が用いられる場合、誘電体膜３１Ｌ、第１誘電体膜３１１Ｌ及び第２誘電体膜３１２Ｌの厚みＴ₁は、３０ｎｍ〜８０ｎｍであればよく、４０ｎｍ〜７５ｎｍであるのが好ましく、５０ｎｍ〜６０ｎｍであるのがより好ましい。誘電体膜３１Ｌ、第１誘電体膜３１１Ｌ及び第２誘電体膜３１２Ｌの厚みＴ₁が上記数値範囲から外れると、作製されるレーザ露光用フォトマスク１の金属層３２における露光光の吸収率が高くなってしまい、遮光部３Ａの性能が経時的に劣化してしまうおそれがある。

金属膜３２Ｌ、第１金属膜３２１Ｌ及び第２金属膜３２２Ｌの厚みＴ₂，Ｔ₂₁，Ｔ₂₂は、作製されるレーザ露光用フォトマスク１における遮光部３Ａが所望の性能を発揮可能な程度に適宜設定されるものであって、例えば、露光光の透過率が所定の数値以下（例えば、１％以下）となる厚みであればよい。

作製されるレーザ露光用フォトマスク１が、露光光としてＫｒＦエキシマレーザ（波長λ＝２４８ｎｍ）を用いるものであり、その遮光部３Ａが誘電体層３１と金属層３２とを１層ずつ積層してなる積層膜である場合（図１参照）、金属膜３２Ｌの厚みＴ₂（図４（Ａ）参照）は、例えば、２０ｎｍ〜２００ｎｍであればよく、２５ｎｍ〜８０ｎｍであるのが好ましく、３０ｎｍ〜４０ｎｍであるのがより好ましい。金属膜３２Ｌの厚みＴ₂が２０ｎｍ未満であると、露光光の透過率が大きくなってしまい、遮光部３Ａとしての所望の性能を得られなくなるおそれがある。金属膜３２Ｌの厚みＴ₂が２００ｎｍを超えると、金属膜３２Ｌを均一な厚みで、かつ緻密に形成するのが困難となるおそれがある。

作製されるレーザ露光用フォトマスク１が、露光光としてＫｒＦエキシマレーザ（波長λ＝２４８ｎｍ）が用いられ、遮光部３Ａが第１誘電体層３１１、第１金属層３２１、第２誘電体層３１２及び第２金属層３２２をこの順で積層してなる積層膜である場合（図２参照）、第１金属膜３２１Ｌの厚みＴ₂₁及び第２金属膜３２２Ｌの厚みＴ₂₂（図５（Ａ）参照）の算術平均値Ｔ₂（＝(Ｔ₂₁＋Ｔ₂₂)／２）は、例えば、１０ｎｍ〜５０ｎｍであればよく、１５ｎｍ〜４０ｎｍであるのが好ましく、１８ｎｍ〜３０ｎｍであるのがより好ましい。第１金属膜３２１Ｌ及び第２金属膜３２２Ｌの厚みＴ₂₁，Ｔ₂₂の算術平均値Ｔ₂が１０ｎｍ未満であると、露光光の透過率が大きくなってしまい、遮光部３Ａとしての所望の性能を得ることができなくなるおそれがある。第１金属膜３２１Ｌ及び第２金属膜３２２Ｌの厚みＴ₂₁，Ｔ₂₂の算術平均値Ｔ₂が５０ｎｍを超えても、作製されるレーザ露光用フォトマスク１において享受される効果（露光光の吸収率を低減させる効果）が向上し難い。

第１金属膜３２１Ｌの厚みＴ₂₁と、第２金属膜３２２Ｌの厚みＴ₂₂とは、互いに同一であるが、これに限定されるものではなく、第１金属膜３２１Ｌの厚みＴ₂₁と、第２金属膜３２２Ｌの厚みＴ₂₂とは、互いに異なっていてもよい。両者の厚みＴ₂₁，Ｔ₂₂が互いに異なる場合、第１金属膜３２１Ｌの厚みＴ₂₁が、第２金属膜３２２Ｌの厚みＴ₂₂よりも薄いのが好ましい。第１金属膜３２１Ｌ及び第２金属膜３２２Ｌが互いに同一の厚みを有すると、作製されるレーザ露光用フォトマスク１の遮光部３Ａを構成する第１金属層３２１及び第２金属層３２２の互いの厚みが同一となる。この場合、露光光源により近い第１金属層３２１の方が露光光源により遠い第２金属層３２２に比して露光光の吸収率が大きくなる。そのため、第１金属層３２１が、第２金属層３２２よりも先に経時的に劣化し、その結果として、レーザ露光用フォトマスク１の遮光部３Ａの遮光性能が低下してしまうおそれがある。しかしながら、第１金属膜３２１Ｌの厚みＴ₂₁を第２金属膜３２２Ｌの厚みＴ₂₂よりも薄くしておくことで、作製されるレーザ露光用フォトマスク１においても第１金属層３２１の厚みｔ₂₁が第２金属層３２２の厚みｔ₂₂よりも薄くなる。その結果、両者における露光光の吸収率の差異を小さくすることができ、第１金属層３２１の経時的な劣化を抑制することができる。

透明ガラス基板２の第１面２１上に誘電体膜３１Ｌ、第１誘電体膜３１１Ｌ，第２誘電体膜３１２Ｌ、金属膜３２Ｌ、第１金属膜３２１Ｌ及び第２金属膜３２２Ｌを形成する方法としては、従来公知の方法を適用することができ、例えば、スパッタリング、真空蒸着、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ等が挙げられる。

感光性レジスト層８０を構成するレジスト材料としては、特に限定されるものではないが、電子線感応型ポジレジスト材料、電子線感応型ネガレジスト材料、紫外線感応型ポジレジスト材料、紫外線感応型ネガレジスト材料等を用いることができる。

感光性レジスト層８０の膜厚は、誘電体膜３１Ｌ、第１誘電体膜３１１Ｌ，第２誘電体膜３１２Ｌ、金属膜３２Ｌ、第１金属膜３２１Ｌ及び第２金属膜３２２Ｌをエッチングする際のマスクとして十分に機能し得る厚みである限りにおいて特に制限されるものではなく、例えば、５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度であればよい。

なお、感光性レジスト層８０と金属膜３２Ｌ又は第２金属膜３２２Ｌとの間にハードマスク層（図示省略）が設けられていてもよい。ハードマスク層が設けられていることで、レジストパターン８１（図４（Ｂ），図５（Ｂ）参照）をマスクとしたハードマスク層のエッチングにより形成されるハードマスクパターンを、誘電体膜３１Ｌ、第１誘電体膜３１１Ｌ，第２誘電体膜３１２Ｌ、金属膜３２Ｌ、第１金属膜３２１Ｌ及び第２金属膜３２２Ｌをエッチングする際のエッチングマスクとして利用することができる。このようなハードマスク層を構成する材料としては、誘電体膜３１Ｌ、第１誘電体膜３１１Ｌ，第２誘電体膜３１２Ｌ、金属膜３２Ｌ、第１金属膜３２１Ｌ及び第２金属膜３２２Ｌや感光性レジスト層８０を構成する材料とのエッチング選択比等を考慮して適宜設定すればよい。

＜レジストパターン形成工程＞
感光性レジスト層８０を所定のフォトマスクを介して露光・現像して、レジストパターン８１を形成する（図４（Ｂ），図５（Ｂ）参照）。レジストパターン８１の寸法は、本実施形態に係るレーザ露光用フォトマスク１の遮光部３Ａの寸法と実質的に同一であればよい。なお、レジストパターン８１は、当該レジストパターン８１に対応する凹凸パターンを有するインプリントモールドを用いたインプリント処理により形成されてもよいし、感光性レジスト層８０に対する電子線等の直描（直接描画）により形成されてもよい。レジストパターン８１をインプリント処理により形成する場合、感光性レジスト層８０に代えて、光（ＵＶ）硬化性樹脂等により構成されるレジスト層を形成すればよい。

＜エッチング工程＞
次に、上述のようにして形成したレジストパターン８１をエッチングマスクとして、所定のエッチングガス（例えば、塩素系のエッチングガス等）を用いて誘電体膜３１Ｌ、第１誘電体膜３１１Ｌ，第２誘電体膜３１２Ｌ、金属膜３２Ｌ、第１金属膜３２１Ｌ及び第２金属膜３２２Ｌをドライエッチングし、遮光部３Ａ及び開口部３Ｂを有するマスクパターン３を形成する（図４（Ｃ），図５（Ｃ）参照）。その後、残存するレジストパターン８１を剥離することで、レーザ露光用フォトマスク１を作製することができる（図４（Ｄ），図５（Ｄ）参照）。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

上記実施形態においては、透明ガラス基板２の第１面２１上に誘電体層３１又は第１誘電体層３１１が設けられているが、この態様に限定されるものではない。例えば、透明ガラス基板２の第１面２１上の遮光部３Ａは、金属層３２及び誘電体層３１、又は第１金属層３２１、第１誘電体層３１１、第２金属層３２２及び第２誘電体層３１２がこの順に積層されてなる積層膜であってもよい（図６（Ａ），（Ｂ）参照）。この態様において、透明ガラス基板２の第１面２１と金属層３２又は第１金属層３２１との間に、透明ガラス基板２の構成材料（例えば石英）と金属層３２又は第１金属層３２１の構成材料（例えばアルミニウム）との界面反応を防止するための保護層（Ａｌ₂Ｏ₃等）が設けられていてもよい。透明ガラス基板２の第１面２１と金属層３２又は第１金属層３２１とが接していると、高いエネルギー密度のＫｒＦエキシマレーザ等が照射されたときに、金属層３２又は第１金属層３２１が加熱され、例えば透明ガラス基板２を構成するＳｉＯ₂と金属層３２又は第１金属層３２１を構成するＡｌとの界面反応が起こってしまうおそれがある。このような界面反応が生じると、レーザ露光用フォトマスク１の性能を低下させてしまうおそれがある。しかしながら、透明ガラス基板２の第１面２１と金属層３２又は第１金属層３２１との間に保護層が設けられていることで、遮光部３Ａの反射率の低下、遮光部３Ａの変形・寸法変動等を抑制することができ、レーザ露光用フォトマスク１の性能の低下を防止することができる。この態様のレーザ露光用フォトマスク１においては、透明ガラス基板２の第１面２１側から第２面２２に向かって露光光としてのレーザ光を照射して用いられ得る。

以下、実施例等によりさらに詳細に説明するが、本開示は下記の実施例等に何ら限定されるものではない。

〔試験例１〕
Ａｌ₂Ｏ₃により構成される誘電体層及びＡｌにより構成される金属層をこの順に積層してなる積層膜を透明ガラス基板の第１面上に形成し、露光光としてのＫｒＦエキシマレーザ（波長λ＝２４８ｎｍ）を透明ガラス基板の第２面側から照射した場合において、金属層の露光光吸収率（％）をシミュレーションにより求めた。その結果として得られたコンター図（横軸：誘電体層の厚み，縦軸：金属層の厚み）から、露光光吸収率（％）が最も小さくなる誘電体層の厚みｔ₁は５５ｎｍであった。

〔試験例２〕
Ａｌにより構成される金属層を透明ガラス基板の第１面上に形成し、露光光としてのＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）を第２面側から照射した場合において、金属層の厚みｔ₂を変動させたときにおける金属層の露光光吸収率（％）をシミュレーションにより求めた。結果を図７に示す。

〔試験例３〕
Ａｌ₂Ｏ₃により構成される誘電体層（厚みｔ₁＝５５ｎｍ）及びＡｌにより構成される金属層をこの順に積層してなる積層膜を透明ガラス基板の第１面上に形成し、露光光としてのＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）を第２面側から照射した場合において、金属層の厚みｔ₂を変動させたときにおける金属層の露光光吸収率（％）をシミュレーションにより求めた。結果を図７にあわせて示す。

図７に示す結果から、試験例２のサンプルに比較して、試験例３のサンプルにおいては金属層の露光光吸収率（％）が低下していることが確認された。

〔試験例４〕
Ａｌ₂Ｏ₃により構成される誘電体層及びＡｌにより構成される金属層（厚みｔ₂＝３２ｎｍ，５０ｎｍ，１００ｎｍ）をこの順に積層してなる積層膜を透明ガラス基板の第１面上に形成し、露光光としてのＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）を第２面側から照射した場合において、誘電体層の厚みｔ₁を変動させたときにおける金属層の露光光吸収率（％）をシミュレーションにより求めた。結果を図８に示す。

図７及び図８に示す結果から、試験例４のサンプル（金属層の厚みｔ₂＝３２ｎｍ）において誘電体層の厚みを４４．４ｎｍ〜６５．８ｎｍとすることで、試験例２のサンプルにおける吸収率の最小値（７．６％）を実現可能であることが確認された。

また、図８に示す結果から、金属層の厚みｔ₂が３２ｎｍである場合、誘電体層が下記式（１）で示される厚みｔ₁を有することで、露光光吸収率を低減可能であることが理解された。

式（１）中、λは「露光光（レーザ）の波長」を表し、ｍは「１以上の整数」を表し、ｎ₁は「誘電体層を構成する誘電体の屈折率の実部」を表し、ｋ₂は「金属層を構成する金属の屈折率の虚部」を表す。

〔試験例５〕
Ａｌ₂Ｏ₃により構成される第１誘電体層、Ａｌにより構成される第１金属層、Ａｌ₂Ｏ₃により構成される第２誘電体層及びＡｌにより構成される第２金属層をこの順に積層してなる積層膜を透明ガラス基板の第１面上に形成し、露光光としてのＫｒＦエキシマレーザ（波長λ＝２４８ｎｍ）を透明ガラス基板の第２面側から照射した場合において、第１金属層の露光光吸収率（％）をシミュレーションにより求めた。その結果として得られたコンター図（横軸：誘電体層の厚み，縦軸：金属層の厚み）から、露光光吸収率（％）が最も小さくなる第１誘電体層及び第２誘電体層の厚みｔ₁は５４ｎｍであった。

〔試験例６〕
Ａｌ₂Ｏ₃により構成される第１誘電体層（厚みｔ₁＝５４ｎｍ）、Ａｌにより構成される第１金属層、Ａｌ₂Ｏ₃により構成される第２誘電体層（厚みｔ₁＝５４ｎｍ）及びＡｌにより構成される第２金属層をこの順に積層してなる積層膜を透明ガラス基板の第１面上に形成し、露光光としてのＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）を第２面側から照射した場合において、第１金属層及び第２金属層の厚みｔ₂₁，ｔ₂₂を変動させたときにおける第１金属層の露光光吸収率（％）をシミュレーションにより求めた。結果を図９に示す。

図９のグラフに、試験例２のサンプルの結果もあわせて示す。当該結果から、試験例２のサンプルに比較して、試験例６のサンプルにおいては金属層の露光光吸収率（％）が低下していることが確認された。

〔試験例７〕
Ａｌ₂Ｏ₃により構成される第１誘電体層、Ａｌにより構成される第１金属層、Ａｌ₂Ｏ₃により構成される第２誘電体層及びＡｌにより構成される第２金属層（第１金属層及び第２金属層の厚みｔ₂₁，ｔ₂₂＝１９ｎｍ，３０ｎｍ，５０ｎｍ，１００ｎｍ）をこの順に積層してなる積層膜を透明ガラス基板の第１面上に形成し、露光光としてのＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）を第２面側から照射した場合において、第１誘電体層及び第２誘電体層の厚みｔ₁を変動させたときにおける第１金属層の露光光吸収率（％）をシミュレーションにより求めた。結果を図１０に示す。

図９及び図１０に示す結果から、試験例７のサンプル（第１金属層及び第２金属層の厚みｔ₂₁，ｔ₂₂＝１９ｎｍ）において第１誘電体層及び第２誘電体層の厚みｔ₁を４８．１ｎｍ〜６６．８ｎｍとすることで、試験例２のサンプルにおける吸収率の最小値（７．６％）を実現可能であることが確認された。

また、図１０に示す結果から、第１誘電体層及び第２誘電体層が下記式（１）で示される厚みｔ₁を有することで、露光光吸収率を低減可能であることが理解された。

式（１）中、λは「露光光（レーザ）の波長」を表し、ｍは「１以上の整数」を表し、ｎ₁は「第１誘電体層及び第２誘電体層を構成する誘電体の屈折率の実部」を表し、ｋ₂は「第１金属層及び第２金属層を構成する金属の屈折率の虚部」を表す。

〔試験例８〕
Ａｌ₂Ｏ₃により構成される第１誘電体層、Ａｌにより構成される第１金属層、Ａｌ₂Ｏ₃により構成される第２誘電体層、Ａｌにより構成される第２金属層、Ａｌ₂Ｏ₃により構成される第３誘電体層、Ａｌにより構成される第３金属層、Ａｌ₂Ｏ₃により構成される第４誘電体層及びＡｌにより構成される第４金属層（第１〜第４金属層の厚みｔ₂₁，ｔ₂₂，ｔ₂₃，ｔ₂₄＝１２ｎｍ，２０ｎｍ，４０ｎｍ）をこの順に積層してなる積層膜を透明ガラス基板の第１面上に形成し、露光光としてのＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）を第２面側から照射した場合において、第１〜第４誘電体層の厚みｔ₁を変動させたときにおける第１金属層の露光光吸収率（％）をシミュレーションにより求めた。結果を図１１に示す。

〔試験例９〕
Ａｌ₂Ｏ₃により構成される誘電体層及びＡｌＣｕにより構成される金属層（厚みｔ₂＝４５．３ｎｍ，１００ｎｍ）をこの順に積層してなる積層膜を透明ガラス基板の第１面上に形成し、露光光としてのＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）を第２面側から照射した場合において、誘電体層の厚みｔ₁を変動させたときにおける金属層の露光光吸収率（％）をシミュレーションにより求めた。結果を図１２に示す。

〔試験例１０〕
Ａｌ₂Ｏ₃により構成される誘電体層及びＷにより構成される金属層（厚みｔ₂＝２５．６ｎｍ）をこの順に積層してなる積層膜を透明ガラス基板の第１面上に形成し、露光光としてのＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）を第２面側から照射した場合において、誘電体層の厚みｔ₁を変動させたときにおける金属層の露光光吸収率（％）をシミュレーションにより求めた。結果を図１３に示す。

１…レーザ露光用フォトマスク
２…透明ガラス基板
３…マスクパターン
３Ａ…遮光部
３１…誘電体層
３２…金属層
３Ｂ…開口部

Claims (18)

1. レーザ露光用フォトマスクであって、
   第１面及び当該第１面に対向する第２面を有する透明ガラス基板と、
   前記透明ガラス基板の前記第１面に設けられてなるマスクパターンと
   を備え、
   前記マスクパターンは、金属層及び誘電体層を少なくとも１層ずつ交互に積層してなる積層膜により構成される遮光部と、開口部とを含み、
   前記誘電体層は、下記式（１）で示される厚みｔ₁を有するレーザ露光用フォトマスク。
   

   

   式（１）中、λは「前記レーザの波長」を表し、ｍは「１以上の整数」を表し、ｎ₁は「前記誘電体層を構成する誘電体の屈折率の実部」を表し、ｋ₂は「前記金属層を構成する金属の屈折率の虚部」を表す。
2. 前記誘電体層を構成する前記誘電体が、Ａｌ₂Ｏ₃である請求項１に記載のレーザ露光用フォトマスク。
3. 前記金属層を構成する材料が、アルミニウム（Ａｌ）である請求項１又は２に記載のレーザ露光用フォトマスク。
4. 前記積層膜は、前記金属層及び前記誘電体層を１層ずつ交互に積層してなる請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ露光用フォトマスク。
5. 前記誘電体層の厚みｔ₁が、３０ｎｍ〜８０ｎｍである請求項４に記載のレーザ露光用フォトマスク。
6. 前記金属層の厚みｔ₂が、２０ｎｍ〜２００ｎｍである請求項４又は５に記載のレーザ露光用フォトマスク。
7. 前記積層膜は、前記金属層及び前記誘電体層を２層ずつ交互に積層してなる請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ露光用フォトマスク。
8. 前記誘電体層の厚みｔ₁が、３０ｎｍ〜８０ｎｍである請求項７に記載のレーザ露光用フォトマスク。
9. 前記積層膜を構成する複数の前記金属層の厚みの算術平均値ｔ₂が、１０ｎｍ〜５０ｎｍである請求項７又は８に記載のレーザ露光用フォトマスク。
10. レーザ露光用フォトマスクを製造するために用いられるフォトマスクブランクスであって、
    第１面及び当該第１面に対向する第２面を有する透明ガラス基板と、
    前記透明ガラス基板の前記第１面側に設けられてなる遮光層と
    を備え、
    前記遮光層は、金属層及び誘電体層を少なくとも１層ずつ交互に積層してなる積層膜により構成され、
    前記誘電体層は、下記式（１）で示される厚みｔ₁を有するフォトマスクブランクス。
    

    

    式（１）中、λは「前記レーザの波長」を表し、ｍは「１以上の整数」を表し、ｎ₁は「前記誘電体層を構成する誘電体の屈折率の実部」を表し、ｋ₂は「前記金属層を構成する金属の屈折率の虚部」を表す。
11. 前記金属層を構成する材料が、アルミニウム（Ａｌ）である請求項１０に記載のフォトマスクブランクス。
12. 前記誘電体層を構成する前記誘電体が、Ａｌ₂Ｏ₃である請求項１０又は１１に記載のフォトマスクブランクス。
13. 前記積層膜は、前記金属層及び前記誘電体層を１層ずつ交互に積層してなる請求項１０〜１２のいずれかに記載のフォトマスクブランクス。
14. 前記誘電体層の厚みｔ₁が、３０ｎｍ〜８０ｎｍである請求項１３に記載のフォトマスクブランクス。
15. 前記金属層の厚みｔ₂が、２０ｎｍ〜２００ｎｍである請求項１３又は１４に記載のフォトマスクブランクス。
16. 前記積層膜は、前記金属層及び前記誘電体層を２層ずつ交互に積層してなる請求項１０〜１２のいずれかに記載のフォトマスクブランクス。
17. 前記誘電体層の厚みｔ₁が、３０ｎｍ〜８０ｎｍである請求項１６に記載のフォトマスクブランクス。
18. 前記金属層の厚みｔ₂が、１０ｎｍ〜５０ｎｍである請求項１６又は１７に記載のフォトマスクブランクス。

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