JP4907688B2 - フォトマスクブランク及びフォトマスク、並びにフォトマスクを用いたパターン転写方法 - Google Patents

フォトマスクブランク及びフォトマスク、並びにフォトマスクを用いたパターン転写方法 Download PDF

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Description

本発明は、半導体集積回路や液晶表示装置等の製造において使用されるフォトマスク、及びその原板であるフォトマスクブランク、並びにそのフォトマスクを用いたパターン転写方法に関する。
半導体集積回路や液晶表示装置等の製造の際、微細加工プロセスにおいてフォトマスクを用いたフォトリソグラフィー法が使用されている。このフォトマスクは、透光性基板上に遮光膜パターンを有するものが、バイナリマスクと呼ばれるフォトマスクの一般的な構成である。また、近年においては、より高精度なパターン露光を実現するために、位相シフトマスクと呼ばれるフォトマスクがある。位相シフトマスクとしては、現在実用化されているハーフトーン型位相シフトマスクは、透光性基板上に、半透光性位相シフト膜パターンを有し、転写パターンを有する転写領域の外周部の非転写領域、場合によっては転写領域内の位相シフト効果に影響しない部分の半透光性位相シフト膜上に、遮光性膜を配置したものが知られている。他に、遮光性膜パターンを配置した透光性基板の所望の部分を彫り込んで所望の位相シフト効果を得る、所謂レベンソン型位相シフトマスクについても、実用化の試みが進みつつある。
これらフォトマスクをステッパ等の露光装置に使用する際、フォトマスクの反射率が高い場合、ステッパの投影系レンズや被転写体とフォトマスクの間で相互に光反射が生じ、結果として多重反射の影響によりパターンの転写精度が低下してしまうことから、フォトマスクの表面反射率を（場合によっては裏面反射率も）は低い方がよいとされている。そのため、フォトマスクにおいて、透光性基板上に形成される遮光膜等の薄膜は、反射率の低いものが要求され、薄膜自体の反射率が高いものについては、反射防止膜を備える必要がある。例えば、現在主流のクロム系材料からなる遮光膜においては、遮光性クロム上に、酸化クロムからなる反射防止膜を有するのが一般的である（例えば、非特許文献１参照）。
しかしながら、近年における半導体集積回路の高集積化等に伴ない、フォトマスク表面と被転写基板間の多重反射の影響によるパターン転写精度の低下は、より深刻化するとの見方もあり、そのために、フォトマスクの表面反射率をさらに低減する必要性が出てきている。反射防止膜は、周知のように、反射防止膜の表裏面の反射光が干渉作用によって弱め合うことを利用して反射率を低減させるものであるが、従来の酸化クロムからなる反射防止膜は、露光波長において光吸収が生じるため、反射防止膜裏面の反射光が低減してしまい、反射防止効果が充分に得られなくなるという問題があった。
また、半導体集積回路の高集積化等によるフォトマスクのパターンの微細化と寸法精度の向上などの要求に対応するため、露光光源は、現行のＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８nm）から、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、Ｆ2エキシマレーザ（１５７ｎｍ）へと短波長化してきているが、上記した酸化クロムからなる反射防止膜は、短い波長ほど光吸収が生じるため、露光波長が短波長化するほど、上述の反射防止効果が充分に得られないという問題が顕著となる。
さらに、フォトマスクやフォトマスクブランクの欠陥や異物等の検査装置、フォトマスクを製造する際のレーザ描画装置の等に用いられる光の波長に対しても、反射率の低減が求められる場合があるが、これらの波長も短波長化する傾向にあるため、所望の低い反射率特性を得るのが、困難になりつつあるという問題がある。
田辺功、竹花洋一、法元盛久共著「フォトマスク技術のはなし」工業調査会、１９９６年８月２０日、８０−８１頁
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、所望の波長、特にＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、Ｆ2エキシマレーザ（１５７ｎｍ）等の近年の露光波長の短波長化に対応した露光波長に対し、低い反射率が得られるフォトマスクおよびその原板であるフォトマスクブランク、およびそのフォトマスクを用いたパターン転写方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。
（構成１） 透光性基板上に、金属を主成分とする一層又は多層の遮光膜を有するフォトマスクブランクであって、前記フォトマスクブランクは、２００ｎｍ以下の露光波長に供されるフォトマスクを製造するために用いられ、記遮光膜上に、シリコンと、酸素及び／又は窒素とを少なくとも含む反射防止膜を有し、前記遮光膜は、前記反射防止膜に対してエッチング耐性を有する材料からなることを特徴とするフォトマスクブランク。
（構成２） 前記遮光膜は、塩素系ガスを用いたドライエッチングが可能な材料からなり、前記反射防止膜は、フッ素系ガスを用いたドライエッチングが可能な材料からな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） 前記遮光膜における金属がクロム、タンタル、タングステン、又はこれら金属と他の金属との合金、あるいは、前記金属又は合金に、酸素、窒素、炭素、ホウ素又は水素を一種又は二種以上含む材料から選択され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） 前記反射防止膜は、モリブデンを含むことを特徴とする構成１〜３から選ばれる一項に記載のフォトマスクブランク。
（構成５） 前記遮光膜と前記反射防止膜との間に、前記反射防止膜に対してエッチング耐性を有する材料からなる反射率低減膜を有することを特徴とする構成１〜４から選ばれる一項に記載のフォトマスクブランク。
（構成６） 前記遮光膜と前記反射防止膜との間に、前記反射防止膜を構成する材料の屈折率よりも小さい屈折率を有する材料からなる反射率低減膜を有することを特徴とする構成１〜５から選ばれる一項に記載のフォトマスクブランク。
（構成７） 前記遮光膜と前記反射防止膜との間に、前記反射防止膜を構成する材料の屈折率よりも小さい屈折率を有する材料からなる反射率低減膜を有し、１５０〜３００ｎｍの波長帯域に亘って表面反射率が１５％以下であることを特徴とする構成１〜５から選ばれる一項に記載のフォトマスクブランク。
（構成８） 前記遮光膜と前記反射防止膜との間に、前記反射防止膜を構成する材料の屈折率よりも小さい屈折率を有する材料からなる反射率低減膜を有し、１５０〜２５０ｎｍの波長帯域に亘って表面反射率が１０％以下であることを特徴とする構成１〜５から選ばれる一項に記載のフォトマスクブランク。
（構成９） 前記遮光膜と前記反射防止膜との間に、前記遮光膜を構成する材料の屈折率よりも大きく前記反射防止膜を構成する材料の屈折率よりも小さい屈折率を有する材料からなる反射率低減膜を有することを特徴とする構成１〜８から選ばれる一項に記載のフォトマスクブランク。
（構成１０） 前記反射率低減膜は、クロムを含むことを特徴とする構成５〜９から選ばれる一項に記載のフォトマスクブランク。
（構成１１） 前記反射防止膜の透過率は、２００ｎｍ以下の波長に対して７０％以上であり、前記反射率低減膜の透過率よりも高いことを特徴とする構成５〜１０のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
（構成１２） 構成１〜１１のいずれかに記載のフォトマスクブランクを用いて製造されたことを特徴とするフォトマスク。
（構成１３） 構成１２に記載のフォトマスクを用いてパターン転写を行うことを特徴とするパターン転写方法。
本発明によれば、金属を主成分とする一層又は多層の前記遮光膜上に、シリコンと、酸素及び／又は窒素を少なくとも含む反射防止膜を有する構成とすることによって、短波長光で露光をする際に生じる表面の反射を効果的に抑制することが可能で、充分な遮光性能を有する反射防止膜付遮光膜を有するフォトマスクブランク及びフォトマスクの提供が実現される。
実施例で作製したフォトマスクブランクを示す断面図である。 実施例で作製したフォトマスクを示す断面図である。 実施例におけるフォトマスクブランクの製造方法を説明するための図である。 実施例におけるフォトマスクの製造方法を説明するための図である。 本発明の実施例１、比較例１で作製したフォトマスクブランクの反射率特性を示す図である。 本発明の実施例２および実施例３、比較例２で作製したフォトマスクブランクの反射率の特性を示す図である。 実施例４で作製したフォトマスクブランクの反射率特性を示す図である。
本発明は、透光性基板上に、金属を主成分とする一層又は多層の遮光膜を有するフォトマスクブランクであって、前記遮光膜上に、シリコンと、酸素及び／又は窒素を少なくとも含む反射防止膜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。
本発明によれば、金属を主成分とする一層又は多層の遮光膜を有するフォトマスクブランクの反射防止膜として、シリコンと、酸素及び／又は窒素を少なくとも含む材料、即ち、通常用いられる露光波長や、フォトマスク及びフォトマスクブランクの各種検査波長（例えば、波長２５７nm、２６６nm、３６５nm、４８８nm、６７８nm等）、フォトマスクの描画波長を含む１５０〜７００ｎｍの波長域において、従来の酸化クロムに対して光透過性が高い材料を用いるために、光学膜厚を調整することによって、反射防止膜の表裏面の反射光の干渉作用によって十分に光を弱め合うことができ、その結果低い反射率（例えば、反射率１０％以下、好ましくは５％以下）のフォトマスクブランクを得ることができる。尚、反射防止膜は、所望の波長において、透過率が７０％以上であることが好ましく、８０％以上とすることがさらに好ましい。
本発明は、ＡｒＦエキシマレーザの波長：１９３ｎｍ、Ｆ2エキシマレーザの波長：１５７ｎｍ等の露光波長を含む、１５０〜２００ｎｍの光に対する反射防止効果を得るのに、特に有用である。これは、２００ｎｍ以下のＡｒＦエキシマレーザ、Ｆ2エキシマレーザなどの露光波長に対しては現行のクロム化合物から成る反射防止膜では十分な反射防止効果が得られないからである。
本発明において、前記反射防止膜は、シリコンと、酸素及び／又は窒素とを少なくとも含む材料は、さらに少なくとも１種類以上の金属元素を含んでもよい。その場合、金属を多く含むと透過率が小さくなってしまうため、金属は、２０ａｔ％以下とすることが好ましく、さらには１５ａｔ％とすることが好ましい。
また、本発明において、前記遮光膜は、金属を主成分とするため、充分な遮光性及びパターンの加工性能も良好な遮光膜とすることができる。このような遮光膜材料としては、クロム、タンタル、タングステン、又はこれら金属と他の金属との合金、あるいは、前記金属又は合金に、酸素、窒素、炭素、ホウ素又は水素を一種又は二種以上含む材料が挙げられる。尚、従来のバイナリマスクに用いられる、クロム単体、又はクロムに酸素、窒素、炭素、又は水素を一種又は二種以上含む材料とすることにより、既存のフォトマスクブランクの製造や、フォトマスクの製造におけるパターン形成方法を用いることができるという利点があるため、好ましい。
この場合、フォトマスクの製造におけるパターン形成の際の遮光膜の材料のエッチングに対して、反射防止膜の材料が耐性があるような遮光膜材料とすることによって、反射防止膜を遮光膜のエッチングマスクとして用いることができ、遮光膜のエッチング加工性を向上させることができる。具体的には、本発明における反射防止膜の材料であるシリコンと酸素及び／又は窒素を含む材料は、フッ素系ガスを用いたドライエッチングが行われる。一方、遮光膜の材料として挙げられるクロム系材料は、一般的に、塩素系ガスを用いたドライエッチング又は塩素系エッチング液（硝酸第２セリウムアンモニウム＋過塩素酸）を用いたウェットエッチング、タンタル系材料においても塩素系ガスを用いたドライエッチングが可能である。ここで、塩素系ガスとは、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＨＣｌ、これらの混合ガス又はこれらに添加ガスとしてＯ２又は希ガス（Ｈｅ，Ａｒ，Ｘｅ）を含むもの等が挙げられる。また、フッ素系ガスとは、ＣｘＦｙ（例えば、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６）、ＣＨＦ３、これらの混合ガス又はこれらに添加ガスとしてＯ２又は希ガス（Ｈｅ，Ａｒ，Ｘｅ）を含むもの等が挙げられる。そして、これらの材料系は、お互いのエッチングに対してエッチング選択性が高いことが知られている。従って、まず反射防止膜をエッチングした後、反射防止膜パターンをマスクとして遮光膜をエッチングすることによって、従来のレジストパターンをマスクとしてエッチングする場合よりも、パターン加工性が向上させることができる。
さらに、フォトマスク製造等のプロセスにおいて、フォトマスクの反射率特性は、特定波長のみ低下しているよりも、少なくとも特定波長付近で全体的に低減していることが好ましい場合がある。これは、所望の露光波長で所定の反射率低減効果が得られても、その付近で反射率が急峻に上昇し、所定の反射率を超えてしまう場合、成膜の際に生じる設計膜厚からのずれ、膜組成の変動や、マスクに加工する際に生じる膜減りなどに起因して、設計反射率からの大きなずれ（反射率の急峻な上昇）が生じ、設計反射率からのずれが規格外のものは不良品となるため生産性が低下してしまうという問題が生じる恐れがあるからである。また、フォトマスク製造等のプロセスにおいて、フォトマスクの反射率特性は、特定波長付近でだけ低下しているよりも、広範囲の波長帯域に亘りブロード化して低減していることが好ましい場合がある。これは、露光波長、フォトマスクの検査に用いる検査装置の検査波長、フォトマスクの製造に用いるレーザ描画装置のレーザ波長が、それぞれ異なり、検査波長やレーザ描画装置のレーザ波長においても、反射率が高いと問題となる場合があるからである。そのため、本発明においては、前記遮光膜と前記反射防止膜との間に、前記遮光膜を構成する材料の屈折率よりも大きく前記反射防止膜を構成する材料の屈折率よりも小さい屈折率を有する材料からなる反射率低減膜を有することが好ましい。このような構成とすることによって、広範囲の波長帯域に亘り表面反射率をブロード化しかつ低下（全体的に低下）させたフォトマスクブランクが提供される。
また、反射防止膜が、所望の露光波長の付近（例えば所望の露光波長を中心として±５０ｎｍの波長範囲（好ましくは±３６ｎｍの波長範囲）で反射率が急峻に上昇し、所定の反射率（例えば１５％）を超えてしまうような膜であっても、前記反射防止膜の下に、前記反射率低減膜を設けることにより、前記所望の露光波長付近において急峻に上昇する反射率を補助的に低減させる効果（具体的には前記所望の露光波長付近において所定以下の反射率、例えば前記１５％以下の反射率に低減させる効果）を有する。つまり、この反射率低減膜は、反射防止膜によって所望の露光波長付近において基本的に低減された反射率をさらに低減させる効果も有する。尚、この反射率低減膜は、ある程度反射率が低減される光学膜厚に設定されており、かつ、この反射率低減膜よりも反射防止膜の方が、低反射率が要求される所望の波長において、光透過率が高いものである。
上記した、広範囲の波長帯域に亘り表面反射率をブロード化しかつ低下（全体的に低下）させたフォトマスクブランクとしては、具体的には、１５０ｎｍ〜３００ｎｍの波長帯域に亘って表面反射率が１５％以下とすることが、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、又はＦ2エキシマレーザなどにより得られる露光光のみでなく、製造プロセス等における検査光にも対応することが可能であり、マスクの生産性を向上することが可能となることから好ましい。さらに、１５０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長帯域に亘って表面反射率が１０％以下とすることで、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、又はＦ2エキシマレーザにより得られるすべての露光光に１つの膜構成、もしくはきわめて類似した膜構成で対応することが可能となり、その結果コストを大幅に削減することが可能となる。
ここで、上記反射率低減膜の材料としては、酸素を含む金属が挙げられ、例えば、従来のフォトマスクブランクの反射防止膜として用いられている酸素を含むクロムが挙げられる。
本発明において、前記遮光膜、前記反射率低減膜および前記反射防止膜は、それぞれ単層および多層でもよく、また均一な組成の膜、膜厚方向で順次組成変調する組成傾斜膜、のいずれでも良い。
本発明においては、前記透光性基板と前記遮光膜との間に、さらに反射防止膜を有しても良い。この構成により、露光の際に生じるマスク裏面側（透光性基板側）での多重反射の影響を、より効果的に抑制することが可能となる。
本発明において、フォトマスクブランクは、その作製方法は限定されない。インライン型、枚葉式、バッチ式などのスパッタ装置を用いて作製可能であり、膜の形成を透光性基板上の全ての膜を同一の装置で、あるいは複数の装置を組み合わせて形成することができるのは勿論である。
また、本発明における遮光膜は、位相シフトマスクに用いられる遮光膜であってもよい。即ち、本発明は、前記透光性基板と前記遮光膜との間に、位相シフト層を有することもできる 前記位相シフト層は、露光光に対して、透明な材料、あるいは半透明な材料のいずれでも良い。
なお、位相シフト層が半透明な材料から構成されるハーフトーン型位相シフトマスクブランクにおける遮光膜は、半透明位相シフト層と合わせて所望の遮光効果を発揮するように、膜組成および膜厚が構成されてなる。
本発明のフォトマスクブランクを用いて製造されたフォトマスクの製造方法は、ドライエッチング法やウェットエッチング法など、特に限定されない。
前記フォトマスクを用いてパターン転写を行うことにより、短波長光を用いて露光を行う場合においても、ステッパの投影系レンズや被転写体とフォトマスクの間の多重反射の影響を大幅に抑制することができ、パターンを高精度に転写することが可能（パターンの転写不良を低減することが可能）となる。
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
第１図はフォトマスクブランクを示す断面図、第２図はフォトマスクを示す断面図、第３図はフォトマスクブランクの製造方法を説明するための図、第４図はフォトマスクの製造方法を説明するための図である。また、第５図〜第７図は、実施例・比較例で得られたフォトマスクブランクの反射率特性を示す図である。
図１に示すように、実施例１に係るフォトマスクブランク１では、透光性基板２として、両主表面及び端面が精密研磨された６インチ×６インチ×０．２５インチの石英ガラス基板を用いている。
透光性基板２の上には、遮光膜３として５００オングストロームのＣｒ膜が、反射率低減膜４として１８０オングストロームのＣｒＯ（クロム、及び酸素を含むことを意味し、それらの含有率を規定するものではない。以下、同様。）膜が、反射防止膜６として１００オングストロームのＭｏＳｉＯＮ膜が形成されている。
図２は、実施例１に係るによるフォトマスクを示す断面図である。このフォトマスク１１は、図１のフォトマスクブランク１の上層部から順に、前記反射防止膜６、前記反射率低減膜４、前記遮光膜３を順次パターニングすることにより形成したものである。
以下、図３を参照してフォトマスクブランク１の製造方法について説明する。
まず、透光性基板２として、両主表面及び端面が精密研磨された６インチ×６インチ×０．２５インチの石英ガラス基板を用い、枚葉式スパッタ装置により、Ｃｒターゲットを用いて、Ａｒガス雰囲気中（圧力：０．０９［Ｐａ］）で、図３（ａ）に示すように、遮光膜３として膜厚５００オングストロームのＣｒ膜を形成した。
次いで、Ｃｒターゲットを用い、ＡｒとＯ2の混合ガス雰囲気（Ａｒ：７０体積％、Ｏ２：３０体積％、圧力：０．１４［Ｐａ］）中で反応性スパッタリングにより、図３（ｂ）に示すように、反射率低減膜４として膜厚１８０オングストロームのＣｒＯ膜（Ｃｒが４０原子％、Ｏが６０原子％）を形成した。
次いで、ＭｏＳｉ（Ｍｏ：１０原子％、Ｓｉ：９０原子％）ターゲットを用い、ＡｒとＮ２とＯ２の混合ガス雰囲気（Ａｒ：２５体積％、Ｎ２：６５体積％、Ｏ２：１０体積％、圧力：０．１４［Ｐａ］）中で反応性スパッタリングにより、図３（ｃ）に示すように、反射防止膜６として膜厚１００オングストロームのＭｏＳｉＯＮ膜を形成した。しかる後、スクラブ洗浄を行ってフォトマスクブランク１を得た。
ここで、反射防止膜として用いた１００オングストロームのＭｏＳｉＯＮ膜の透過率は、２４８ｎｍにおいて９１．７％、１９３ｎｍにおいて８６．７％であり、反射率低減膜として用いた１８０オングストロームのＣｒＯ膜の透過率は、２４８ｎｍにおいて３４．６％、１９３ｎｍにおいて２３．０％であった（ただし、ここでは厚さ６．３５ｍｍの石英基板の透過率を含む）。すなわち、ＫｒＦエキシマレーザ及びＡｒＦエキシマレーザにより得られる露光光のいずれの波長においても、反射防止膜は反射率低減膜よりも高い光透過性を有している。
得られたフォトマスクブランク１の反射率は、図５に示すように、１５０ｎｍ〜３００ｎｍの広範囲な波長帯域において、１０％未満であった。
これらの透過率および反射率の測定には、分光計器社製真空紫外分光器（ＶＵ２１０）およびｎ＆ｋＩｎｃ．製ｎ＆ｋアナライザー１２８０を用いた。
次に、図４を参照してフォトマスク１１の製造方法について説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、反射防止膜６の上に、レジスト７を塗布した。次いで、パターン露光及び現像により、図４（ｂ）に示すように、レジストパターン７を形成した。
次いで、レジストパターンをマスクとして、図４（ｃ）に示すようにＣＦ４とＯ２の混合ガスをエッチングガスとするドライエッチングで、露出している反射防止膜６としてのＭｏＳｉＯＮを除去し、続いて、Ｃｌ２とＯ２の混合ガスをエッチングガスとするドライエッチングで、露出している反射率低減膜４としてのＣｒＯ膜、遮光膜３としてのＣｒ膜を順次除去した。
しかる後、酸素プラズマや硫酸を用いて通常の方法でレジスト７を剥離し、図４（ｄ）に示すように、所望のパターンを有するフォトマスク１１を得た。得られたフォトマスク１１におけるマスクパターンの位置精度を測定したところ、設定値と変わらず極めて良好であった。
なお、実施例１では、枚葉式スパッタ装置を用いた反応性スパッタ方法による成膜を例として説明したが、スパッタ装置は特に限定されない。例えばインライン式スパッタ装置を用いた反応性スパッタ、真空チャンバ内にスパッタリングターゲットを配置し、反応性スパッタリング方法によりバッチ式で成膜する方法などに適用できる。
また、実施例１では、ＣＦ4とＯ2の混合ガスおよびＣｌ2とＯ2の混合ガスを用いてドライエッチングを行ったが、用いるガスの種類は適宜決定することができる。例えば、全ての膜に塩素系ガスあるいは塩素と酸素を含むガスを用いる方法、あるいは反射防止膜をフッ素系ガスあるいはフッ素と酸素を含むガスでドライエッチング後、反射率低減膜および遮光膜を塩素を含むガスあるいは塩素と酸素を含むガスでエッチングすることが可能である。また、ウエットエッチング法を用いることも可能である。
まず、石英基板の主表面及び端面（側面）を精密研磨して得た６インチ×６インチ×０．２５インチの透光性基板２を用い、インライン式スパッタ装置にて、Ｃｒターゲットを用いて、ＡｒとＣＨ4の混合ガス雰囲気（Ａｒ：９６．５体積％、ＣＨ４：３．５体積％、圧力：０．３［Ｐａ］）中で反応性スパッタリングにより、遮光膜（層）３としてＣｒＣ膜を形成した。
次いで、同じくインライン式スパッタ装置にて、Ｃｒターゲットを用い、ＡｒとＮＯの混合ガス雰囲気（Ａｒ：８７．５体積％、ＮＯ：１２．５体積％、圧力：０．３［Ｐａ］）中で反応性スパッタリングにより、遮光膜（層）の上部に反射率低減膜（層）４としてＣｒＯＮ膜を形成した。ここで、ＣｒＯＮ膜の形成はＣｒＣ膜の形成と連続的に行い、ＣｒＯＮ膜とＣｒＣ膜の膜厚は、合計８００オングストロームであった。これは、遮光膜（層）と反射率低減膜（層）との境界は明確ではないが実質的には遮光膜（層）と反射率低減膜（層）との積層であると実質的に認識できる場合に該当する。
次いで、枚葉式スパッタ装置により、Ｓｉターゲットを用い、ＡｒとＮ2の混合ガス雰囲気（Ａｒ：５０体積％、Ｎ2：５０体積％、圧力：０．１４［Ｐａ］）中で反応性スパッタリングにより、反射防止膜６として膜厚５０オングストロームのＳｉＮ膜を形成した。しかる後、スクラブ洗浄を行ってフォトマスクブランク１を得た。
ここで、反射防止膜として用いた５０オングストロームのＳｉＮ膜の透過率は、２４８ｎｍにおいて９１．８％、１９３ｎｍにおいて８４．８％であった（ただし、ここでは厚さ６．３５ｍｍの石英基板の透過率を含む）。
得られたフォトマスクブランク１の反射率を測定したところ、図６に示すように、１５０ｎｍ〜３００ｎｍの広範囲な波長帯域において、１０％未満であった。
まず、透光性基板２として、両主表面及び端面が精密研磨された６インチ×６インチ×０．２５インチの石英ガラス基板を用いて、遮光膜３としてＣｒＣ膜（層）、反射率低減膜（層）４としてＣｒＯＮ膜を連続的に形成するところまでは、実施例２と同様である。
次いで、枚葉式スパッタ装置により、ＭｏＳｉ（Ｍｏ：１０原子％、Ｓｉ：９０原子％）ターゲットを用い、ＡｒとＮ2とＯ2の混合ガス雰囲気（Ａｒ：２５体積％、Ｎ2 ６５体積％、Ｏ2：１０体積％、圧力：０．１３［Ｐａ］）中で反応性スパッタリングにより、反射防止膜６として膜厚１００オングストロームのＭｏＳｉＯＮ膜を形成した。しかる後、スクラブ洗浄を行ってフォトマスクブランク１を得た。
ここで、反射防止膜として用いた１００オングストロームのＭｏＳｉＯＮ膜の透過率は、実施例１と同様で２４８ｎｍにおいて９１．７％、１９３ｎｍにおいて８６．７％であった（ただし、ここでは厚さ６．３５ｍｍの石英基板の透過率を含む）。
得られたフォトマスクブランク１の反射率を測定したところ、図６に示すように、１５０ｎｍ〜３００ｎｍの広範囲な波長帯域において、１０％未満であった。
以下に、比較例１、比較例２、及び参考例１について説明する。比較例１及び比較例２は、従来用いられているフォトマスクブランクであり、すなわち、第１乃至第３実施例のフォトマスクブランクから本発明の必須構成である「反射防止膜」が欠落している構成である。
［比較例１］
透光性基板２として、両主表面及び端面が精密研磨された６インチ×６インチ×０．２５インチの石英ガラス基板を用いて、実施例１と同様の手順で遮光層３として膜厚５００オングストロームのＣｒ膜、反射率低減膜４として膜厚１８０オングストロームのＣｒＯ膜を形成し、しかる後、スクラブ洗浄を行ってフォトマスクブランク１を得た。つまり、比較例２は、実施例１のフォトマスクブランクから本発明の必須構成である「反射防止膜６」が欠落した構成である。
得られたフォトマスクブランク１の反射率は、図５に示すように、１５０ｎｍ〜３００ｎｍの波長帯域において、１０％超であった。
［比較例２］
透光性基板２として、両主表面及び端面が精密研磨された６インチ×６インチ×０．２５インチの石英ガラス基板を用いて、実施例２および実施例３と同様の手順で遮光膜（層）３としてＣｒＣ膜、反射率低減膜（層）４としてＣｒＯＮ膜を合計８００オングストロームとなるように連続的に形成し、しかる後、スクラブ洗浄を行ってフォトマスクブランク１を得た。つまり、比較例２は、実施例２および実施例３のフォトマスクブランクから本発明の必須構成である「反射防止膜６」が欠落した構成である。
得られたフォトマスクブランク１の反射率は、図６に示すように、１５０ｎｍ〜３００ｎｍの波長帯域において、１０％超であった。
透光性基板２として、両主表面及び端面が精密研磨された６インチ×６インチ×０．２５インチの石英ガラス基板を用いて、実施例１と同様に、遮光膜３として膜厚５００オングストロームのＣｒ膜を形成し、その上に直接反射防止膜６として膜厚６０オングストロームのＳｉＮx膜を形成し、しかる後、スクラブ洗浄を行ってフォトマスクブランク１を得た。つまり、実施例４は、実施例１のフォトマスクブランクから「反射率低減膜４」が欠落した構成である。
得られたフォトマスクブランク１の反射率は、図７に示すように、所望の露光波長（この場合はＦ2エキシマレーザの波長：１５７ｎｍ）で所定の反射率（ここでは約４％）が得られる。但し、実施例１に比べると、反射率が急峻に上昇してしまうことが判る。
なお、図７はＦ2エキシマレーザの波長に対する反射率の低減を図った場合の例であるが、ＡｒＦエキシマレーザの波長：１９３ｎｍに対する反射率の低減を図った場合においても図７と同様の傾向にある。また、Ｓｉ系の反射防止膜／金属遮光膜の場合、これらの材料によらず図７と同様の傾向にある。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
例えば、露光波長に応じて、フッ素ドープ石英ガラス基板、フッ化カルシウム基板等を、石英ガラス基板に代えて用いることができる。
１：フォトマスクブランク
２：透光性基板
３：遮光膜
４：反射率低減膜
６：反射防止膜
７：レジスト
１１：フォトマスク

Claims (16)

  1. 透光性基板上に、金属を主成分とする一層又は多層の遮光膜を有するフォトマスクブランクであって、
    前記フォトマスクブランクは、２００ｎｍ以下の露光波長に供されるフォトマスクを製造するために用いられ、
    前記遮光膜上に、シリコンと、酸素及び／又は窒素とを少なくとも含む反射防止膜を有し、
    前記遮光膜は、前記遮光膜の材料のエッチングに対して前記反射防止膜の材料が耐性があるような材料とすることを特徴とするフォトマスクブランク。
  2. 前記遮光膜は、塩素系ガスを用いたドライエッチングが可能な材料からなり、前記反射防止膜は、フッ素系ガスを用いたドライエッチングが可能な材料からな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. 前記遮光膜における金属がタンタル又はこの金属と他の金属との合金、あるいは、前記金属又は合金に、酸素、窒素、炭素、ホウ素又は水素を一種又は二種以上含む材料から選択され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. 前記遮光膜における金属がクロム又はこの金属と他の金属との合金、あるいは、前記金属又は合金に、酸素、窒素、炭素、ホウ素又は水素を一種又は二種以上含む材料から選択され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。
  5. 前記遮光膜における金属がタングステン又はこの金属と他の金属との合金、あるいは、前記金属又は合金に、酸素、窒素、炭素、ホウ素又は水素を一種又は二種以上含む材料から選択され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。
  6. 前記反射防止膜は、金属を含むことを特徴とする請求項１〜５から選ばれる一項に記載のフォトマスクブランク。
  7. 前記遮光膜と前記反射防止膜との間に、前記反射防止膜に対してエッチング耐性を有する材料からなる反射率低減膜を有することを特徴とする請求項１〜６から選ばれる一項に記載のフォトマスクブランク。
  8. 前記遮光膜と前記反射防止膜との間に、前記反射防止膜を構成する材料の屈折率よりも小さい屈折率を有する材料からなる反射率低減膜を有することを特徴とする請求項１〜７から選ばれる一項に記載のフォトマスクブランク。
  9. 前記遮光膜と前記反射防止膜との間に、前記反射防止膜を構成する材料の屈折率よりも小さい屈折率を有する材料からなる反射率低減膜を有し、
    １５０〜３００ｎｍの波長帯域に亘って表面反射率が１５％以下であることを特徴とする請求項１〜７から選ばれる一項に記載のフォトマスクブランク。
  10. 前記遮光膜と前記反射防止膜との間に、前記反射防止膜を構成する材料の屈折率よりも小さい屈折率を有する材料からなる反射率低減膜を有し、
    １５０〜２５０ｎｍの波長帯域に亘って表面反射率が１０％以下であることを特徴とする請求項１〜７から選ばれる一項に記載のフォトマスクブランク。
  11. 前記遮光膜と前記反射防止膜との間に、前記遮光膜を構成する材料の屈折率よりも大きく前記反射防止膜を構成する材料の屈折率よりも小さい屈折率を有する材料からなる反射率低減膜を有することを特徴とする請求項１〜１０から選ばれる一項に記載のフォトマスクブランク。
  12. 前記反射率低減膜は、クロムを含むことを特徴とする請求項７〜１１から選ばれる一項に記載のフォトマスクブランク。
  13. 前記反射防止膜の透過率は、２００ｎｍ以下の波長に対して７０％以上であり、前記反射率低減膜の透過率よりも高いことを特徴とする請求項７〜１２のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
  14. 前記透光性基板と前記遮光膜との間に、位相シフト層を有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
  15. 請求項１〜１４のいずれかに記載のフォトマスクブランクを用いて製造されたことを特徴とするフォトマスク。
  16. 請求項１５に記載のフォトマスクを用いてパターン転写を行うことを特徴とするパターン転写方法。
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