JP5281362B2 - Photomask blank, photomask and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A photo-mask blank, a photo-mask and a method for manufacturing the same are provided to suppress the surface reflectance of the photo-mask using a light shielding layer based on a transition metal silicide. CONSTITUTION: A light-shielding film(10) is formed on a light-transmissive substrate(1). The light-shielding film is composed of a light-shielding layer and an anti-surface reflection layer. The light-shielding layer is based on transition metal silicide. More than 20 atomic% and less than 40 atomic % of transition metal is contained in the transition metal silicide. The thickness of the light-shielding layer is less than 40nm. The anti-surface reflection layer is based on a silicide compound which includes oxygen or nitrogen. The thickness of the anti-surface reflection layer is less than 20nm.

Description

本発明は、半導体デバイス等の製造において使用されるフォトマスクブランク、フォトマスク及びその製造方法等に関する。   The present invention relates to a photomask blank, a photomask, a manufacturing method thereof, and the like used in manufacturing a semiconductor device and the like.

半導体デバイス等の微細化は、性能、機能の向上(高速動作や低消費電力化等)や低コスト化をもたらす利点があり、微細化はますます加速されている。この微細化を支えているのがリソグラフィ技術であり、転写用マスクは、露光装置、レジスト材料とともにキー技術となっている。
近年、半導体デバイスの設計仕様でいうハーフピッチ(hp)45nm〜32nm世代の開発が進められている。これはArFエキシマレーザー露光光の波長193nmの1/4〜1/6に相当している。特にhp45nm以降の世代では従来の位相シフト法、斜入射照明法や瞳フィルター法などの超解像技術(Resolution Enhancement Technology:RET)と光近接効果補正(Optical Proximity Correction : OPC)技術の適用だけでは不十分となってきており、超高NA技術(液浸リソグラフィ)や二重露光法(ダブルパターニング)が必要となってきている。
Miniaturization of semiconductor devices and the like has an advantage of improving performance and functions (high-speed operation, low power consumption, etc.) and cost reduction, and miniaturization is increasingly accelerated. Lithography technology supports this miniaturization, and a transfer mask is a key technology along with an exposure apparatus and a resist material.
In recent years, development of half-pitch (hp) 45 nm to 32 nm generation, which is a design specification of semiconductor devices, has been advanced. This corresponds to ¼ to 6 of the wavelength 193 nm of ArF excimer laser exposure light. Especially in the generations after hp45nm, only application of conventional phase shift method, oblique incidence illumination method and pupil filter method such as super-resolution technology (Resolution Enhancement Technology: RET) and optical proximity effect correction (Optical Proximity Correction: OPC) technology. It has become insufficient, and ultra-high NA technology (immersion lithography) and double exposure method (double patterning) are becoming necessary.

通常、透明基板上に、遮光膜のパターンを有するフォトマスクを作成する場合、マスクパターンが形成されたレジスト膜をマスクとして遮光膜をドライエッチングすることでマスクパターンを転写する。この際、レジスト膜もエッチングされて消費される。マスクパターンを遮光膜に転写したときの解像性を向上させるには、ドライエッチングを行った後のレジスト膜が所定膜厚以上、残存する必要がある。しかし、レジスト膜の膜厚を厚くすると、レジストパターンの倒れの問題が発生するため、膜厚を厚くすることは望ましくない。遮光膜に転写したときの解像性を向上させるには、遮光膜の薄膜化が有効である。しかし、遮光膜を薄膜化すると、OD値(光学濃度)が減少してしまう。特許文献1では、遮光膜の薄膜化を図るため、クロム系材料よりも吸収係数が大きい遷移金属シリサイド材料を適用しており、特にドライエッチング加工性の点からモリブデンシリサイドが好ましいとしている。これにより、遮光膜の膜厚を従来よりも薄くすることはできている。   In general, when a photomask having a light shielding film pattern is formed on a transparent substrate, the mask pattern is transferred by dry etching the light shielding film using a resist film on which the mask pattern is formed as a mask. At this time, the resist film is also etched and consumed. In order to improve the resolution when the mask pattern is transferred to the light-shielding film, the resist film after dry etching needs to remain more than a predetermined thickness. However, if the thickness of the resist film is increased, a problem of resist pattern collapse occurs, so it is not desirable to increase the thickness. In order to improve the resolution when transferred to the light shielding film, it is effective to reduce the thickness of the light shielding film. However, when the light-shielding film is thinned, the OD value (optical density) decreases. In Patent Document 1, in order to reduce the thickness of the light shielding film, a transition metal silicide material having an absorption coefficient larger than that of a chromium-based material is applied, and molybdenum silicide is particularly preferable from the viewpoint of dry etching processability. Thereby, the film thickness of the light shielding film can be made thinner than before.

ところで、半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細パターンの形成には、開口数がNA>1の超高NA露光方法、例えば液浸露光を利用する必要がある。
液浸露光は、ウェハと露光装置の最下レンズとの間を液体で満たすことで、屈折率が1の空気の場合に比べて、液体の屈折率倍にNAを高められるため、解像度を向上できる露光方法である。開口数(NA:Numerical Aperture)は、NA=n×sinθで表される。θは露光装置の最下レンズの最も外側に入る光線と光軸とがなす角度、nはウェハと露光装置の最下レンズとの間における媒質の屈折率である。
しかし、開口数がNA>1の液浸露光方法を適用し、半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の微細なパターンの形成を行おうとした場合、期待した解像度やCD精度(リニアリティ含む)が得られない、という課題があることが判明した。
その原因としては、マスクパターンのパターン幅を露光波長より小さくしていくと、フォトマスクへの入射角度(基板の法線と入射光のなす角)が小さい場合(垂直入射に近い場合)フォトマスクから射出する±1次回折光の射出角度が大きくなり±1次回折光が有限の径のレンズに入射しなくなり解像しなくなる。これを避けるために、フォトマスクへの入射角度を大きくする(斜め入射にする)と、フォトマスクから射出する±1次回折光の射出角度が小さくなり、±1次回折光が有限の径のレンズに入射し、解像するようになる。
しかし、このようにフォトマスクへの入射角度を大きくしていくと、遮蔽効果(シャドーイング)という問題が発生し、解像度に悪影響を及ぼすものとなる。具体的には図13に示すように遮光パターンの側壁に対して露光光が斜め入射されると、遮光パターンの3次元的構造(特に高さ)から影ができる。この影によって、フォトマスク上のサイズが正確に転写されなくなり、また、光量が小さくなる(暗くなる)。
以上のように、ブランクから作製したフォトマスクを用いてウェハ等の転写対象物に対して転写する際においてもパターンの細線化の結果、パターンの側壁高さに起因する解像度の低下の課題が生じ、その解決手段として、転写パターンを薄膜化する必要性があり、このため遮光膜のさらなる薄膜化が必要性となる。
特願2007−78807号公報
By the way, in order to form a fine pattern having a DRAM half pitch (hp) of 45 nm or more in the semiconductor design rule, it is necessary to use an ultra-high NA exposure method having a numerical aperture of NA> 1, for example, immersion exposure.
In immersion exposure, by filling the space between the wafer and the lowermost lens of the exposure device with liquid, the NA can be increased to double the refractive index of the liquid compared to air with a refractive index of 1, so the resolution is improved. This exposure method can be used. A numerical aperture (NA) is expressed by NA = n × sin θ. θ is an angle formed by the light beam entering the outermost side of the lowermost lens of the exposure apparatus and the optical axis, and n is a refractive index of the medium between the wafer and the lowermost lens of the exposure apparatus.
However, when an immersion exposure method with a numerical aperture of NA> 1 is applied to form a fine pattern with a DRAM half pitch (hp) of 45 nm or more in the semiconductor design rule, the expected resolution and CD accuracy (including linearity) ) Cannot be obtained.
The cause is that when the pattern width of the mask pattern is made smaller than the exposure wavelength, the incident angle to the photomask (the angle between the normal of the substrate and the incident light) is small (close to normal incidence). The emission angle of the ± 1st order diffracted light exiting from the lens increases, and the ± 1st order diffracted light does not enter the lens with a finite diameter and is not resolved. In order to avoid this, when the incident angle to the photomask is increased (oblique incidence), the emission angle of the ± 1st order diffracted light emitted from the photomask is reduced, and the ± 1st order diffracted light is applied to a lens having a finite diameter. Incident light is resolved.
However, if the incident angle to the photomask is increased in this way, a problem of shielding effect (shadowing) occurs, which adversely affects the resolution. Specifically, as shown in FIG. 13, when the exposure light is obliquely incident on the side wall of the light shielding pattern, a shadow is formed from the three-dimensional structure (particularly the height) of the light shielding pattern. Due to this shadow, the size on the photomask is not accurately transferred, and the amount of light is reduced (darkened).
As described above, even when transferring to a transfer object such as a wafer using a photomask manufactured from a blank, the thinning of the pattern results in a problem of resolution reduction due to the height of the side wall of the pattern. As a solution, there is a need to reduce the thickness of the transfer pattern. For this reason, it is necessary to further reduce the thickness of the light shielding film.
Japanese Patent Application No. 2007-78807

本発明者らは、以下の目的の下、鋭意研究開発を進めた。
(1)レジスト膜厚200nm以下(概ねhp45nm以降)、更にはレジスト膜厚150nm以下(概ねhp32nm以降)をねらった世代の材料開発を目的とする。
(2)半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)45nm以降の世代、特にhp32−22nm世代に必要な超高NA技術やダブルパターニングに対応できる遮光膜の薄膜化(ひいては転写パターンの薄膜化)を目的とする。
(3)マスク上のパターンの解像性50nm以下を達成可能なフォトマスクブランクの提供を目的とする。
The inventors of the present invention have made extensive research and development for the following purposes.
(1) An object is to develop a material for a generation aiming at a resist film thickness of 200 nm or less (generally hp45 nm or more) and further a resist film thickness of 150 nm or less (generally hp32 nm or more).
(2) Thinning of the light-shielding film (and hence transfer pattern) that can handle the ultra-high NA technology and double patterning required for DRAM half-pitch (hp) 45 nm and later generations in semiconductor design rules, especially the hp32-22 nm generation Objective.
(3) An object is to provide a photomask blank capable of achieving a pattern resolution of 50 nm or less on the mask.

その結果、本発明者らは、遷移金属の含有量が20原子%以上、40原子%以下である金属シリサイドを主成分とする遮光層は、この範囲外の組成(遷移金属の含有量が20原子%未満、40原子%超)に対し、ArFエキシマレーザ露光光における遮光性が相対的に大きい遮光層が得られること、遮光層の厚さが40nm未満という従来よりも大幅に薄い層の厚さでも所定の遮光性(光学濃度)が得られることを見い出した。特に、モリブデンの含有量が20原子%以上、40原子%以下であるモリブデンシリサイド金属からなる遮光層は、図14に示すとおり、この範囲外の組成(モリブデンの含有量が20原子%未満、40原子%超)に対し、ArFエキシマレーザ露光光における遮光性が相対的に大きい遮光層が得られ、遮光層の薄膜化に対して顕著に効果があることを見出した。
上記所定組成の遮光層を用いると、以下の作用効果が得られる。
(1)遮光膜の薄膜化(転写パターンの薄膜化)によって次の作用効果が得られる。
1)マスク洗浄時のマスクパターン倒れ防止が図られる。
2)遮光膜の薄膜化によって、マスクパターンの側壁高さも低くなることから、特に側壁高さ方向のパターン精度が向上し、CD精度(特にリニアリティ)を高めることができる。
3)特に高NA(液浸)世代で使用されるフォトマスクに関しては、シャドーイング対策として、マスクパターンを薄くする(マスクパターンの側壁高さを低くする)必要があるが、その要求に応えられる。
As a result, the inventors of the present invention have a composition outside this range (the transition metal content is 20%), which is mainly composed of a metal silicide whose transition metal content is 20 atomic% or more and 40 atomic% or less. Less than 40% by atom), a light-shielding layer having a relatively large light-shielding property in ArF excimer laser exposure light is obtained, and the thickness of the light-shielding layer is less than 40 nm. It has been found that a predetermined light-shielding property (optical density) can be obtained. In particular, a light-shielding layer made of molybdenum silicide metal having a molybdenum content of 20 atomic% or more and 40 atomic% or less has a composition outside this range (the molybdenum content is less than 20 atomic%, 40%, as shown in FIG. It has been found that a light-shielding layer having a relatively large light-shielding property in ArF excimer laser exposure light is obtained, and that the effect of reducing the thickness of the light-shielding layer is remarkable.
When the light shielding layer having the predetermined composition is used, the following effects can be obtained.
(1) The following effects can be obtained by reducing the thickness of the light shielding film (thinning the transfer pattern).
1) Prevents mask pattern collapse during mask cleaning.
2) Since the side wall height of the mask pattern is reduced by reducing the thickness of the light shielding film, the pattern accuracy particularly in the side wall height direction can be improved, and the CD accuracy (particularly linearity) can be increased.
3) Especially for photomasks used in the high NA (immersion) generation, it is necessary to make the mask pattern thin (to reduce the side wall height of the mask pattern) as a countermeasure against shadowing, but this requirement can be met. .

ところで、上記のように、遮光性能を向上させるために遮光層の材料に上記所定組成の遷移金属シリサイドを主成分とした材料(特にモリブデンシリサイド金属)を適用した場合、上記所定組成の遷移金属シリサイドは、ArFエキシマレーザ露光光(波長193nm)に対する表面反射率が特に高い特性を有していることが判明した。
そこで、本発明者らは、上記所定組成の遷移金属シリサイドを主成分とした材料(特にモリブデンシリサイド金属)の遮光層を用いたフォトマスクにおいても、表面反射率を大幅に低減できる(例えば20%以下にできる)表面反射防止層について鋭意検討した。
その結果、表面反射防止層として適切な20nm以下の膜厚(表面反射防止層の膜厚をただ単に従来よりも厚くして表面反射率を下げるのでは、遮光層を薄膜化した意味がなくなる。)を前提に考えたときに、表面反射率が20%以下となるような表面反射防止層の屈折率n及び消衰係数kの組み合わせは容易に見い出すことができないことが判った。
特に、例えばMo10原子%以下のMoSiONを表面反射防止層とした場合にあっては、表面反射防止層として適切な20nm以下の膜厚を前提に考えたときに、表面反射率が20%以下となるような表面反射防止層の屈折率n及び消衰係数kの組み合わせは容易に見い出すことができないことが判った。
更に、表面反射防止層として適切な20nm以下の膜厚で、かつ表面反射率が20%以下となるような「表面反射防止層の膜厚とnとkの組み合わせ」の複数候補のうち最適な1つを選択する手法があれば便利である。
By the way, as described above, when a material (in particular, molybdenum silicide metal) containing the transition metal silicide having the predetermined composition as a main component is applied to the light shielding layer material in order to improve the light shielding performance, the transition metal silicide having the predetermined composition is used. Was found to have a particularly high surface reflectivity for ArF excimer laser exposure light (wavelength 193 nm).
Therefore, the present inventors can significantly reduce the surface reflectance (for example, 20%) even in a photomask using a light-shielding layer of a material (particularly molybdenum silicide metal) mainly composed of a transition metal silicide having the above predetermined composition. The surface antireflection layer (which can be made as follows) was studied earnestly.
As a result, a film thickness of 20 nm or less suitable as a surface antireflection layer (if the surface antireflection layer is simply made thicker than before to reduce the surface reflectance, there is no point in thinning the light shielding layer. It was found that a combination of the refractive index n and the extinction coefficient k of the surface antireflection layer such that the surface reflectance is 20% or less cannot be easily found.
In particular, for example, when MoSiON having Mo of 10 atomic% or less is used as the surface antireflection layer, the surface reflectance is 20% or less when the film thickness of 20 nm or less suitable as the surface antireflection layer is considered. It has been found that such a combination of the refractive index n and the extinction coefficient k of the surface antireflection layer cannot be easily found.
Furthermore, it is optimal among a plurality of candidates of “a combination of the thickness of the surface antireflection layer and n and k” such that the surface reflectance is 20% or less, which is appropriate for the surface antireflection layer. It is convenient if there is a method for selecting one.

本発明は、上記所定組成の遷移金属シリサイドを主成分とする材料からなる遮光層を用いたフォトマスクブランク及びフォトマスクにおいても、表面反射率を20%以下にできるフォトマスクブランク及びフォトマスクの提供を目的とする。   The present invention provides a photomask blank and a photomask that can have a surface reflectance of 20% or less even in a photomask blank and a photomask using a light-shielding layer made of a material mainly composed of a transition metal silicide having a predetermined composition. With the goal.

本発明者らは、上記所定組成の遷移金属シリサイドを主成分とした材料からなる遮光層を用いたフォトマスクブランク及びフォトマスクにおいて、この材料を選定したことに起因して遮光層の表面反射率が従来よりも高くなった場合においても、遮光膜の表面反射率を少なくとも20%以下に確保できるような表面反射防止層を検討した。同時に、遮光膜全体の薄膜化を実現するため、表面反射防止層の膜厚を少なくとも20nm以下とすることを検討した。その結果、表面反射防止層の表面で反射する反射光と、露光光が外から表面反射防止層内に透過して遮光層の表面で反射し、表面反射防止層内を透過して再度外に出ていく反射光との間で、高い干渉効果が得られるような特性を有する表面反射防止層の屈折率n、消衰係数k、膜厚の組み合わせを求めること、そして、その組み合わせの中から1つを選定すること、そして、その選定した屈折率n、消衰係数kを有する材料で、選定した膜厚で、遮光層の上面に表面反射防止層を形成することによって、表面反射防止層の膜厚を20nm以下であり、かつ遮光膜としての表面反射率を20%以下に抑制できることを見い出し、本願発明に至った。   The inventors of the present invention have selected the surface reflectance of the light shielding layer in the photomask blank and the photomask using the light shielding layer made of the material mainly composed of the transition metal silicide having the predetermined composition. The surface antireflection layer was examined so that the surface reflectance of the light-shielding film could be ensured to be at least 20% or less even when the value was higher than before. At the same time, in order to realize a reduction in the thickness of the entire light shielding film, it was examined that the thickness of the surface antireflection layer is at least 20 nm or less. As a result, the reflected light reflected on the surface of the surface antireflection layer and the exposure light are transmitted from the outside into the surface antireflection layer, reflected on the surface of the light shielding layer, and then transmitted through the surface antireflection layer and again outside. Obtaining a combination of the refractive index n, the extinction coefficient k, and the film thickness of the surface antireflection layer having such a characteristic that a high interference effect can be obtained with the outgoing reflected light, and from among the combinations A surface antireflection layer is formed by selecting one and forming a surface antireflection layer on the upper surface of the light shielding layer with a selected film thickness and a material having the selected refractive index n and extinction coefficient k. It was found that the film thickness was 20 nm or less, and the surface reflectance as a light-shielding film could be suppressed to 20% or less, leading to the present invention.

本発明は、以下の構成を有する。
(構成1)
波長200nm以下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る透光性基板上に遮光膜を備えたフォトマスクブランクであって、
前記遮光膜は、
遷移金属の含有量が20原子%以上、40原子%以下である遷移金属シリサイドを主成分とする材料からなり、層の厚さが40nm未満である遮光層と、
該遮光層の上に接して形成される表面反射防止層からなり、
前記表面反射防止層は、膜厚が20nm以下であり、かつ表面反射率が20%以下となるような屈折率n及び消衰係数k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)
前記表面反射防止層は、屈折率nが1.4以上3.0以下、消衰係数kが0より大きく1.3以下である
ことを特徴とする構成1記載のフォトマスクブランク。
(構成3)
前記表面反射防止層は、酸素、窒素のうち少なくとも一方を含むシリサイド化合物からなる
ことを特徴とする構成1または2のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
(構成4)
前記表面反射防止層は、さらにモリブデンを含有することを特徴とする構成3記載のフォトマスクブランク。
(構成5)
前記表面反射防止層は、モリブデンが0原子%超、10原子%以下含有している
ことを特徴とする構成4記載のフォトマスクブランク。
(構成6)
前記遷移金属シリサイドの遷移金属は、モリブデンである
ことを特徴とする構成1から5のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
(構成7)
前記遮光膜は、前記遮光層の下に接して形成される裏面反射防止層を備える
ことを特徴とする構成1から6のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
(構成8)
前記裏面反射防止層は、
酸素、窒素のうちの少なくとも一方を含むモリブデンシリサイド化合物からなる
ことを特徴とする構成7記載のフォトマスクブランク。
(構成9)
前記遮光膜の上に接して形成される膜であり、クロムを主成分とする材料からなるエッチングマスク膜を備える
ことを特徴とする構成1または8のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
(構成10)
前記エッチングマスク膜は、
窒化クロム、酸化クロム、窒化酸化クロム、酸化炭化窒化クロムのいずれかを主成分とする材料で形成されている
ことを特徴とする構成9記載のフォトマスクブランク。
(構成11)
構成1から10のいずれかに記載のフォトマスクブランクの製造方法であって、
遮光膜の表面反射率が20%以下であり、かつ表面反射防止層の膜厚が20nm以下である条件を満たす表面反射防止層の屈折率nおよび消衰係数kと膜厚との組み合わせを求め、求めた組み合わせの中から1つを選定し、遮光層の上面に表面反射防止層を、選定した組み合わせの屈折率nおよび消衰係数kを有する材料で、かつ選定した組み合わせの膜厚で形成する工程を有する
ことを特徴とするフォトマスクブランクの製造方法。
(構成12)
構成1から10のいずれかに記載のフォトマスクブランクを用いて作製されるフォトマスク。
(構成13)
構成1から構成10のいずれかに記載のフォトマスクブランクを用いるフオトマスクの製造方法。
The present invention has the following configuration.
(Configuration 1)
A photomask blank comprising a light-shielding film on a translucent substrate used for producing a photomask to which exposure light having a wavelength of 200 nm or less is applied,
The light shielding film is
A light shielding layer having a transition metal content of 20 atom% or more and 40 atom% or less and a transition metal silicide as a main component, and a layer thickness of less than 40 nm;
A surface antireflection layer formed on and in contact with the light shielding layer;
The photomask blank, wherein the surface antireflection layer is made of a material having a refractive index n and an extinction coefficient k such that the film thickness is 20 nm or less and the surface reflectance is 20% or less.
(Configuration 2)
The photomask blank according to Configuration 1, wherein the surface antireflection layer has a refractive index n of 1.4 or more and 3.0 or less, and an extinction coefficient k of greater than 0 and 1.3 or less.
(Configuration 3)
3. The photomask blank according to claim 1, wherein the surface antireflection layer is made of a silicide compound containing at least one of oxygen and nitrogen.
(Configuration 4)
The photomask blank according to Configuration 3, wherein the surface antireflection layer further contains molybdenum.
(Configuration 5)
The photomask blank according to Configuration 4, wherein the surface antireflection layer contains more than 0 atomic% and not more than 10 atomic% of molybdenum.
(Configuration 6)
6. The photomask blank according to any one of configurations 1 to 5, wherein the transition metal of the transition metal silicide is molybdenum.
(Configuration 7)
The photomask blank according to any one of Structures 1 to 6, wherein the light shielding film includes a back surface antireflection layer formed in contact with the light shielding layer.
(Configuration 8)
The back surface antireflection layer is
8. The photomask blank according to Configuration 7, comprising a molybdenum silicide compound containing at least one of oxygen and nitrogen.
(Configuration 9)
The photomask blank according to any one of Configurations 1 and 8, wherein the photomask blank is a film formed on and in contact with the light-shielding film, and includes an etching mask film made of a material containing chromium as a main component.
(Configuration 10)
The etching mask film is
10. The photomask blank according to Configuration 9, wherein the photomask blank is made of a material mainly containing any one of chromium nitride, chromium oxide, chromium nitride oxide, and chromium oxycarbonitride.
(Configuration 11)
A method for manufacturing a photomask blank according to any one of Configurations 1 to 10,
The combination of the refractive index n and extinction coefficient k of the surface antireflection layer satisfying the condition that the surface reflectance of the light shielding film is 20% or less and the film thickness of the surface antireflection layer is 20 nm or less is obtained. Then, one of the obtained combinations is selected, and a surface antireflection layer is formed on the upper surface of the light shielding layer with a material having the selected combination of refractive index n and extinction coefficient k, and with the selected combination of film thicknesses. The manufacturing method of the photomask blank characterized by including the process to do.
(Configuration 12)
A photomask manufactured using the photomask blank according to any one of Configurations 1 to 10.
(Configuration 13)
A photomask manufacturing method using the photomask blank according to any one of Configurations 1 to 10.

本発明によれば、上記所定組成の遷移金属シリサイドを主成分とする材料からなる遮光層を用いて遮光性を向上させた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であり、遮光層の遮光性を向上させたことに起因して、露光光に対する表面反射率が従来よりも高くなった場合において、高い干渉効果が得られる特性を有する表面反射防止層の屈折率n、消衰係数k、膜厚の組み合わせを求めることを行い、その組み合わせの中から1つを選定し、その選定した屈折率n、消衰係数kを有する材料で、選定した膜厚で表面反射防止層を形成することにより、薄い膜厚の遮光膜でも所定のODを確保でき、表面反射率を所望の値以下、例えば20%以下にできる。   According to the present invention, there are provided a photomask blank and a photomask having a light-shielding film whose light-shielding property is improved by using a light-shielding layer composed of a transition metal silicide having a predetermined composition as a main component. The refractive index n, the extinction coefficient k, and the film of the antireflection layer have the characteristics that a high interference effect can be obtained when the surface reflectance with respect to the exposure light is higher than that of the prior art By obtaining a combination of thicknesses, selecting one of the combinations, and forming a surface antireflection layer with a selected film thickness using a material having the selected refractive index n and extinction coefficient k Even with a thin light-shielding film, a predetermined OD can be ensured, and the surface reflectance can be reduced to a desired value, for example, 20% or less.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のフォトマスクブランクは、
波長200nm以下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る透光性基板上に遮光膜を備えたフォトマスクブランクであって、
前記遮光膜は、
遷移金属の含有量が20原子%以上、40原子%以下である遷移金属シリサイドを主成分とする材料からなり、層の厚さが40nm未満である遮光層と、
該遮光層の上に接して形成される表面反射防止層からなり、
前記表面反射防止層は、膜厚が20nm以下であり、かつ表面反射率が20%以下となるような屈折率n及び消衰係数kを有する材料からなる
ことを特徴とする(構成1)。
上記構成によれば、前記表面反射防止層は、膜厚が20nm以下であり、かつ表面反射率が20%以下となるような屈折率n及び消衰係数kを有する材料からなることとすることによって、上記所定組成の遷移金属シリサイドを主成分とする材料からなる遮光層を用いたフォトマスクブランク及びフォトマスクにおいても、表面反射率を20%以下にできるフォトマスクブランク及びフォトマスクを提供できる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The photomask blank of the present invention is
A photomask blank comprising a light-shielding film on a translucent substrate used for producing a photomask to which exposure light having a wavelength of 200 nm or less is applied,
The light shielding film is
A light shielding layer having a transition metal content of 20 atom% or more and 40 atom% or less and a transition metal silicide as a main component, and a layer thickness of less than 40 nm;
A surface antireflection layer formed on and in contact with the light shielding layer;
The surface antireflection layer is made of a material having a refractive index n and an extinction coefficient k such that the film thickness is 20 nm or less and the surface reflectance is 20% or less (Configuration 1).
According to the above configuration, the surface antireflection layer is made of a material having a refractive index n and an extinction coefficient k such that the film thickness is 20 nm or less and the surface reflectance is 20% or less. Thus, even in a photomask blank and a photomask using a light shielding layer made of a material containing transition metal silicide having a predetermined composition as a main component, a photomask blank and a photomask that can have a surface reflectance of 20% or less can be provided.

本発明は、例えば、下面の遷移金属シリサイドを主成分とする材料からなる遮光層の材料の複素屈折率(n,k)との関係において、表面反射率を所望の値以下にできる(例えば20%以下にできる)表面反射防止層の材料の複素屈折率(n,k)および膜厚を選定するものである。
本発明は、例えば、下面の遷移金属シリサイドを主成分とする材料からなる遮光層の材料の複素屈折率(n,k)との関係において、上記のように複素屈折率(n,k)および膜厚を選定しない場合の表面反射率(例えば25%〜40%程度)に対し、表面反射率を大幅に低減できる(例えば5%〜20%程度に低減できる)表面反射防止層の材料の複素屈折率(n,k)および膜厚を選定するものである。
また、本発明は、例えば、目標とする表面反射率を20%、15%、10%として表面反射防止層の材料の複素屈折率および膜厚を選定するものである。
また、本発明は、例えば、所定の範囲の表面反射率(例えば表面反射率が10%〜20%の範囲)となるような表面反射防止層の膜厚とnとkの組み合わせを求める(選定する)ものである。
また、本発明は、例えば、表面反射防止層として適切な20nm以下の膜厚で、かつ表面反射率が20%以下となるような「表面反射防止層の膜厚とnとkの組み合わせ」の複数候補のうち最適な1つを選択する手法を提供できる。例えば、表面反射防止層の膜厚をより薄くするためには、目標とする表面反射率が得られる条件(表面反射防止層)であれば、より消衰係数kが大きい方のものを選択した方が有利である。表面反射防止層である程度のODが得られるのであれば、遮光層の膜厚を少しでも薄くすることができるからである。
In the present invention, for example, in relation to the complex refractive index (n, k) of the material of the light shielding layer made of the material mainly composed of the transition metal silicide on the lower surface, the surface reflectance can be made a desired value or less (for example, 20 The complex refractive index (n, k) and film thickness of the material of the surface antireflection layer can be selected.
For example, the present invention relates to the complex refractive index (n, k) and the complex refractive index (n, k) as described above in relation to the complex refractive index (n, k) of the material of the light shielding layer made of the material mainly composed of the transition metal silicide on the lower surface. The surface reflection rate can be significantly reduced (for example, about 5% to 20% can be reduced) compared to the surface reflectance (for example, about 25% to 40%) when the film thickness is not selected. The refractive index (n, k) and film thickness are selected.
In the present invention, for example, the target surface reflectance is set to 20%, 15%, and 10%, and the complex refractive index and film thickness of the material of the surface antireflection layer are selected.
In addition, the present invention obtains a combination of the thickness and n and k of the surface antireflection layer such that the surface reflectance is within a predetermined range (for example, the surface reflectance is in the range of 10% to 20%) (selection). To do).
In addition, the present invention provides, for example, a “thickness of surface antireflection layer and a combination of n and k” that has a film thickness of 20 nm or less suitable as a surface antireflection layer and a surface reflectance of 20% or less. It is possible to provide a method for selecting an optimum one from a plurality of candidates. For example, in order to make the thickness of the surface antireflection layer thinner, the one having a larger extinction coefficient k was selected as long as the target surface reflectance was obtained (surface antireflection layer). Is more advantageous. This is because the film thickness of the light shielding layer can be made as small as possible if a certain degree of OD can be obtained with the surface antireflection layer.

本発明においては、所定の遮光層に対し、所定の膜厚以下(例えば、20nm以下)で、所望の表面反射率以下(例えば、20%以下等)とすることができる表面反射防止層の屈折率n、消衰係数kおよび膜厚の組み合わせを求め、その範囲をグラフ等で規定し、その範囲内の組み合わせの中から1つを選定し、使用する。
例えば、遮光膜の表面反射率が20%以下であり、かつ表面反射防止層の膜厚が20nm以下である条件を満たす表面反射防止層の屈折率n、消衰係数kおよび膜厚の組み合わせを求め、求めた組み合わせの中から1つを選定し、使用する。(構成11)
より具体的には、例えば、遮光層の材料を固定(このとき、遮光層のn,kが決定する)し次に、表面反射防止層の膜厚(例えば、図3の20nm)を固定し、表面反射防止層のn,kをそれぞれ段階的に変動(例えば、n=1.4,1.7,2.0,2.32,2.6,2,9の6段階、k=0,0.1,0.31,0.6,0.9,1.2,1.5の7段階。)させたときの表面反射率を光学シミュレーションで求める。求めたシミュレーションデータをもとに、屈折率nと消衰係数kをそれぞれ縦軸、横軸としたプロットエリア上に、その膜厚(20nm)において、所定の表面反射率以下(例えば、図3、図4では20%以下)となる屈折率nと消衰係数kの組み合わせをプロットし、屈折率nと消衰係数kの組み合わせの範囲を決定する。同様に、他の膜厚(例えば、図3の19nm,18nm,17nm,16nm,15nm、図4の14nm,13nm,12nm,11nm,10nm,9nm,8nm,7nm)について、それぞれ、所定の表面反射率(20%以下)の条件を満たす屈折率nと消衰係数kの組み合わせの範囲を決定する。
また、フォトマスクブランクとして、求められる表面反射率の上限(例えば、15%,10%等)に応じて、同様の方法で、表面反射防止層の膜厚毎の屈折率nと消衰係数kの組み合わせの範囲を決定する。
In the present invention, the refraction of the surface antireflection layer that can be less than a predetermined film thickness (for example, 20 nm or less) and less than a desired surface reflectance (for example, 20% or less) with respect to a predetermined light shielding layer. A combination of the rate n, the extinction coefficient k, and the film thickness is obtained, the range is defined by a graph or the like, and one of the combinations within the range is selected and used.
For example, a combination of the refractive index n, the extinction coefficient k, and the film thickness of the surface antireflection layer satisfying the condition that the surface reflectance of the light shielding film is 20% or less and the film thickness of the surface antireflection layer is 20 nm or less. Select and use one of the obtained combinations. (Configuration 11)
More specifically, for example, the material of the light shielding layer is fixed (in this case, n and k of the light shielding layer are determined), and then the thickness of the surface antireflection layer (for example, 20 nm in FIG. 3) is fixed. , N and k of the surface antireflection layer are changed stepwise (for example, n = 1.4, 1.7, 2.0, 2.32, 2.6, 2, 9), k = 0 , 0.1, 0.31, 0.6, 0.9, 1.2, 1.5)), the surface reflectance is obtained by optical simulation. Based on the obtained simulation data, on the plot area with the refractive index n and the extinction coefficient k as the vertical axis and the horizontal axis, respectively, the film thickness (20 nm) is below a predetermined surface reflectance (for example, FIG. 3). In FIG. 4, the combination of the refractive index n and the extinction coefficient k, which is 20% or less) is plotted, and the range of the combination of the refractive index n and the extinction coefficient k is determined. Similarly, for other film thicknesses (for example, 19 nm, 18 nm, 17 nm, 16 nm, and 15 nm in FIG. 3, 14 nm, 13 nm, 12 nm, 11 nm, 10 nm, 9 nm, 8 nm, and 7 nm in FIG. 4), predetermined surface reflections are performed. The range of the combination of the refractive index n and the extinction coefficient k that satisfies the condition of the refractive index (20% or less) is determined.
Further, according to the upper limit (for example, 15%, 10%, etc.) of the required surface reflectance as a photomask blank, the refractive index n and the extinction coefficient k for each film thickness of the surface antireflection layer are obtained in the same manner. Determine the range of combinations.

本発明では、上記のように、膜厚について14種(14段階)、屈折率nについて6種(6段階)、消衰係数kについて7種(7段階)によって、所定の条件を満たすものを特定し、さらに、遮光膜全体で所定値以上のODを確保すること等、遮光膜として必要な条件を満たすものでさらに特定し、実際の材料群の中から、前記の特定した条件に当てはまる光学特性(n,k等)を有する好ましい1種を選択し、使用する。このように、遮光膜全体の薄膜化、所定値以上のOD確保、露光光に対する低い表面反射率の実現等、本発明の技術的思想を用いずに、多くの条件に適する表面反射防止層を選定することは容易ではない。
なお、本発明では、光学シミュレーションを、膜厚について14段階、屈折率nについて6段階、消衰係数kについて7段階にそれぞれ変化させて行っているが、各段階数を増やしてやることで、材料の選定精度がより向上する。
In the present invention, as described above, 14 types (14 levels) for the film thickness, 6 types (6 levels) for the refractive index n, and 7 types (7 levels) for the extinction coefficient k satisfy the predetermined conditions. In addition, an optical material that satisfies the above-mentioned specified conditions from the actual material group is further specified by satisfying the necessary conditions for the light-shielding film, such as ensuring an OD of a predetermined value or more for the entire light-shielding film. A preferred one having properties (n, k, etc.) is selected and used. In this way, a surface antireflection layer suitable for many conditions is used without using the technical idea of the present invention, such as thinning of the entire light shielding film, ensuring an OD of a predetermined value or more, and realizing a low surface reflectance for exposure light. It is not easy to select.
In the present invention, the optical simulation is performed by changing the film thickness to 14 levels, the refractive index n to 6 levels, and the extinction coefficient k to 7 levels, but by increasing the number of stages, The material selection accuracy is further improved.

本発明において、表面反射防止層は、屈折率nが1.4以上3.0以下、消衰係数kが0より大きく1.4以下であることが好ましい。(構成2)
波長200nm以下の露光光(ArFエキシマレーザ露光光等)に対する表面反射率は20%以下とすることが望まれる。また、遮光膜の薄膜化の観点から、表面反射防止層の膜厚は20nm以下であることが望ましい。よって、表面反射防止層は、膜厚が20nm以下とした場合で、表面反射率が20%以下となるように制御できる特性を有する表面反射防止層の材料(表面反射防止層のnとkの組み合わせ)を選定することが好ましい。図3から図11の各グラフをもとに、上記の条件を満たす表面反射防止層の材料を検討すると、屈折率nが1.4以上3.0以下の範囲にある材料群では、条件を満たすものがあることがわかる。一方、消衰係数kは、0より大きく1.4以下の範囲にある材料群では、条件を満たすものがある。光学シミュレーション上では、消衰係数kが0であっても満たすが、実際の材料で波長200nm以下の露光光において、消衰係数kが0の材料はない。以上の検討によって、上記の表面反射防止層に適用する材料として好ましい屈折率nおよび消衰係数kの範囲が選定されている。
In the present invention, the surface antireflection layer preferably has a refractive index n of 1.4 or more and 3.0 or less and an extinction coefficient k of more than 0 and 1.4 or less. (Configuration 2)
It is desirable that the surface reflectance for exposure light (ArF excimer laser exposure light, etc.) having a wavelength of 200 nm or less is 20% or less. Further, from the viewpoint of reducing the thickness of the light shielding film, the thickness of the surface antireflection layer is desirably 20 nm or less. Therefore, the surface antireflection layer is a material of the surface antireflection layer having a characteristic that the surface reflectance can be controlled to be 20% or less when the film thickness is 20 nm or less (n and k of the surface antireflection layer). It is preferable to select a combination. Examining the material of the surface antireflection layer that satisfies the above conditions based on the graphs of FIGS. 3 to 11, the conditions are as follows in the material group in which the refractive index n is in the range of 1.4 to 3.0. You can see that there is something to satisfy. On the other hand, the material group having an extinction coefficient k that is greater than 0 and less than or equal to 1.4 satisfies the condition. In the optical simulation, even if the extinction coefficient k is 0, it is satisfied. However, there is no material having an extinction coefficient k of 0 for exposure light having a wavelength of 200 nm or less with an actual material. As a result of the above studies, preferable ranges of the refractive index n and the extinction coefficient k are selected as the material applied to the surface antireflection layer.

本発明において、フォトマスクブランク、そしてそのフォトマスクブランクから作製されるフォトマスクとしてより望まれる条件である波長200nm以下の露光光(ArFエキシマレーザ露光光等)に対する表面反射率は15%以下であり、膜厚が20nm以下であるという条件を満たす表面反射防止層を考慮した場合、図3から図11の各グラフから、このような条件を満たす材料の屈折率nと消衰係数kの組み合わせとしては、屈折率nが1.7以上3.0以下の範囲であり、消衰係数kが0より大きく1.2以下の範囲であるとよいことがわかる。
さらに、表面反射率は10%以下であり、膜厚が20nm以下であるいうより厳しい条件を満たす表面反射防止層を考慮した場合、図3から図11の各グラフから、このような条件を満たす材料の屈折率nと消衰係数kの組み合わせとしては、屈折率nが1.7以上3.0以下の範囲であり、消衰係数kが0より大きく1.0以下の範囲であるとよいことがわかる。
In the present invention, the surface reflectance with respect to exposure light (ArF excimer laser exposure light, etc.) having a wavelength of 200 nm or less, which is a more desirable condition for a photomask blank and a photomask produced from the photomask blank, is 15% or less. When the surface antireflection layer satisfying the condition that the film thickness is 20 nm or less is considered, from the graphs of FIGS. 3 to 11, as a combination of the refractive index n and the extinction coefficient k of the material satisfying such condition. The refractive index n is in the range of 1.7 to 3.0 and the extinction coefficient k is preferably in the range of greater than 0 and 1.2 or less.
Furthermore, when considering the surface antireflection layer that satisfies the stricter condition that the surface reflectance is 10% or less and the film thickness is 20 nm or less, such conditions are satisfied from each graph of FIGS. As a combination of the refractive index n and the extinction coefficient k of the material, the refractive index n is in the range of 1.7 or more and 3.0 or less, and the extinction coefficient k is preferably in the range of 0 to 1.0. I understand that.

本発明において、表面反射防止層の膜厚を20nm以下としているが、所定の表面反射率(20%以下)を満たし、遮光膜全体で所定値以上のODが確保可能であれば、好ましくは15nm以下であるとよい。より遮光膜の薄膜化が図れ、この条件を満たす遮光膜を有するフォトマスクブランクからフォトマスクを作製したときに、より高い転写精度を実現できるからである。図3から図11の各グラフから、このような条件を満たす材料の屈折率nと消衰係数kの組み合わせとしては、屈折率nが1.7以上3.0以下の範囲であり、消衰係数kが0より大きく1.4以下の範囲であるとよいことがわかる。
また、所定の表面反射率(20%以下)を満たし、遮光層でより高いODが確保可能であれば、表面反射防止層の膜厚を10nm以下とするとさらに望ましい。図3から図11の各グラフから、このような条件を満たす材料の屈折率nと消衰係数kの組み合わせとしては、屈折率nが1.8以上3.0以下の範囲であり、消衰係数kが0より大きく1.4以下の範囲であるとよいことがわかる。
In the present invention, the film thickness of the surface antireflection layer is 20 nm or less, but preferably 15 nm as long as a predetermined surface reflectance (20% or less) is satisfied and an OD of a predetermined value or more can be secured over the entire light shielding film. It may be the following. This is because the light-shielding film can be made thinner, and higher transfer accuracy can be realized when a photomask is produced from a photomask blank having a light-shielding film that satisfies this condition. From the graphs of FIGS. 3 to 11, the combination of the refractive index n and the extinction coefficient k of the material satisfying such a condition is such that the refractive index n is in the range of 1.7 to 3.0, and the extinction It can be seen that the coefficient k is preferably in the range of greater than 0 and less than or equal to 1.4.
Further, if the predetermined surface reflectance (20% or less) is satisfied and a higher OD can be secured in the light shielding layer, it is more desirable that the thickness of the surface antireflection layer is 10 nm or less. From the graphs of FIGS. 3 to 11, the combination of the refractive index n and the extinction coefficient k of the material satisfying such a condition is such that the refractive index n is in the range of 1.8 to 3.0, and the extinction It can be seen that the coefficient k is preferably in the range of greater than 0 and less than or equal to 1.4.

表面反射防止層は、光学シミュレーションから、膜厚が6nm以下であると、表面反射率が20%以下という条件を満たすことが困難であることが判明している。表面反射防止層の膜厚は、6nmより大きいことが望ましい。
遮光層に遷移金属シリサイドを含む材料を用いているが、適用可能な遷移金属としては、モリブデン、タンタル、タングステン、チタン、クロム、ハフニウム、ニッケル、バナジウム、ジルコニウム、ルテニウム、ロジウム等が挙げられ、シリコンにこれらの中から1種あるいは2種以上を添加するとよい。
From the optical simulation, it has been found that it is difficult for the surface antireflection layer to satisfy the condition that the surface reflectance is 20% or less when the film thickness is 6 nm or less. The thickness of the surface antireflection layer is desirably larger than 6 nm.
A material containing a transition metal silicide is used for the light shielding layer, but applicable transition metals include molybdenum, tantalum, tungsten, titanium, chromium, hafnium, nickel, vanadium, zirconium, ruthenium, rhodium, etc. One or more of these may be added to these.

本発明において、モリブデンシリサイド金属からなる遮光層とは、モリブデンとシリコンとで実質的に構成される遮光層(酸素や窒素などを実質的に含まない金属性の膜)のことをいう。この実質的に酸素や窒素を含まないとは、本発明の作用効果が得られる範囲(酸素、窒素ともに遮光層中の成分の各5at%未満)でこれらの元素を含む態様が含まれる。遮光性能の観点からは、本来、遮光層中に含まないことが好ましい。しかし、成膜プロセスの段階やフォトマスク製造プロセス等で不純物として混入することが多大にあるので、遮光性能の低下に実質的な影響を与えない範囲で許容している。
また、本発明において、モリブデンシリサイド金属からなる遮光層には、上記の特性、作用効果を損なわない範囲で、他の元素(炭素、ホウ素、ヘリウム、水素、アルゴン、キセノン等)を含んでも良い。
本発明において、遮光層は、層の厚さが30nmから40nm未満であることが望ましく、30nmから35nmであるとより望ましい。
In the present invention, the light shielding layer made of molybdenum silicide metal refers to a light shielding layer (a metallic film substantially free of oxygen, nitrogen, etc.) substantially composed of molybdenum and silicon. The term “substantially free of oxygen and nitrogen” includes a mode in which these elements are contained within a range in which the effect of the present invention can be obtained (both oxygen and nitrogen are less than 5 at% of each component in the light shielding layer). From the viewpoint of light shielding performance, it is preferably not originally contained in the light shielding layer. However, since it is often mixed as an impurity in the stage of the film formation process, the photomask manufacturing process, etc., it is allowed within a range that does not substantially affect the light shielding performance.
In the present invention, the light shielding layer made of molybdenum silicide metal may contain other elements (carbon, boron, helium, hydrogen, argon, xenon, etc.) as long as the above characteristics and effects are not impaired.
In the present invention, the light-shielding layer preferably has a thickness of 30 nm to less than 40 nm, and more preferably 30 nm to 35 nm.

本発明において、表面反射防止層の膜厚は、20nm以下である(構成1)。
遮光膜の薄膜化の観点から、遮光膜の一部を構成する表面反射防止層の膜厚は、20nm以下であることが必要だからである。
In the present invention, the thickness of the surface antireflection layer is 20 nm or less (Configuration 1).
This is because, from the viewpoint of reducing the thickness of the light shielding film, the thickness of the surface antireflection layer constituting a part of the light shielding film needs to be 20 nm or less.

本発明において、前記モリブデンシリサイドを含む遮光層は、モリブデンの含有量が20原子%以上、40原子%以下であるモリブデンシリサイド金属からなる(構成1)。
遮光膜の薄膜化(層の厚さが40nm未満)の観点から、遮光層には、所定以上のODを持たせる必要があることから、MoSi金属膜とし、Mo含有比率を20at%以上40at%以下とすることが必要だからである。
具体的には、図14に示すように、モリブデンの含有量が20原子%以上であると、ΔOD=0.082nm−1@193.4nm以上にできるので好ましい。
In the present invention, the light shielding layer containing molybdenum silicide is made of molybdenum silicide metal having a molybdenum content of 20 atomic% to 40 atomic% (Configuration 1).
From the viewpoint of reducing the thickness of the light-shielding film (the layer thickness is less than 40 nm), the light-shielding layer needs to have an OD of a predetermined value or more. Therefore, the MoSi metal film is used, and the Mo content ratio is 20 at% or more and 40 at%. This is because it is necessary to:
Specifically, as shown in FIG. 14, when the molybdenum content is 20 atomic% or more, ΔOD = 0.082 nm −1 @ 193.4 nm or more is preferable.

本発明のフォトマスクブランクにおいて、前記反射防止層の材料としては、例えば、モリブデン、クロム、タンタル、タングステン、チタン、ハフニウム、ニッケル、バナジウム、ジルコニウム、ルテニウム、ロジウム等の中から選ばれる1種あるいは2種以上の遷移金属を主成分とする酸化物、窒化物や、酸窒化物、炭化物や、これらの遷移金属とシリコン(Si)を含む遷移金属シリサイド材料や、これらの遷移金属シリサイド材料の酸化物、窒化物や、酸窒化物、炭化物や、前記遷移金属などが挙げられる。   In the photomask blank of the present invention, the material of the antireflection layer is, for example, one or two selected from molybdenum, chromium, tantalum, tungsten, titanium, hafnium, nickel, vanadium, zirconium, ruthenium, rhodium, and the like. Oxides, nitrides, oxynitrides, carbides, transition metal silicide materials containing these transition metals and silicon (Si), and oxides of these transition metal silicide materials , Nitrides, oxynitrides, carbides, transition metals and the like.

本発明のフォトマスクブランクは、前記反射防止層が、酸素、窒素のうち少なくとも一方を含むシリサイド化合物からなる場合に好適に適用される(構成3)。さらに、モリブデンを含有することが好ましい(構成4)。
遷移金属シリサイドの遮光層に対して、特に同じシリコンを含有する表面反射防止層とすることで、マスクパターン加工時の特性に優れた遮光膜とすることができ、さらにモリブデンを含有するモリブデンシリサイドとすることでさらに優れた加工特性とすることができる。
The photomask blank of the present invention is suitably applied when the antireflection layer is made of a silicide compound containing at least one of oxygen and nitrogen (Configuration 3). Furthermore, it is preferable to contain molybdenum (Configuration 4).
By using a surface antireflection layer containing the same silicon as the light shielding layer of the transition metal silicide, it is possible to obtain a light shielding film having excellent characteristics during mask pattern processing. By doing so, it is possible to obtain further excellent processing characteristics.

本発明のフォトマスクブランクは、
表面反射防止層にモリブデンが0原子%超、10原子%以下含有している場合に好適に適用される(構成5)。
上述したように、このような場合に、膜厚が20nm以下であり、かつ表面反射率が20%以下となるような表面反射防止層の屈折率n及び消衰係数kの組み合わせは容易に見い出すことができないからである。
The photomask blank of the present invention is
It is suitably applied when the surface antireflection layer contains molybdenum in an amount of more than 0 atomic% and not more than 10 atomic% (Configuration 5).
As described above, in such a case, a combination of the refractive index n and the extinction coefficient k of the surface antireflection layer such that the film thickness is 20 nm or less and the surface reflectance is 20% or less can be easily found. Because you can't.

また、本発明者は、Mo含有率が相対的に高い遮光層と、Mo含有率が相対的に低い反射防止層とを組み合わせることによって、光学特性においても耐薬品性においても要求を満たす遮光膜の層構成が作れることを見い出した。
上記構成3に係る発明によれば、以下の作用効果が得られる。
(1)反射防止層のMo含有率が上記所定の範囲内であると、次の作用効果が得られる。
1)上記所定の範囲外の組成に対して、相対的に、反射防止層の耐薬品性(洗浄耐性)に優れる。
2)上記所定の範囲外の組成に対して、相対的に、反射防止層の熱処理耐性に優れる。具体的には、Mo含有率が上記所定の範囲内である反射防止層は、加熱処理による白濁も生じず、表面反射率分布の悪化も起こらない。
In addition, the inventor combined a light shielding layer having a relatively high Mo content with an antireflection layer having a relatively low Mo content, thereby satisfying the requirements for both optical properties and chemical resistance. I found out that the layer structure can be made.
According to the invention according to Configuration 3, the following operational effects are obtained.
(1) When the Mo content of the antireflection layer is within the predetermined range, the following effects can be obtained.
1) The chemical resistance (cleaning resistance) of the antireflection layer is relatively excellent with respect to the composition outside the predetermined range.
2) The antireflection layer is relatively excellent in heat treatment resistance with respect to a composition outside the predetermined range. Specifically, the antireflection layer having a Mo content in the predetermined range does not cause white turbidity due to heat treatment, and does not cause deterioration of the surface reflectance distribution.

本発明のフォトマスクブランクは、
前記遮光膜は、前記遮光層の下に接して形成される裏面反射防止層を備える態様が含まれる(構成7)。
このような構成によって、遮光性膜の裏面側(透光性基板側)の反射防止が図られる。
The photomask blank of the present invention is
The light-shielding film includes an aspect including a back-surface antireflection layer formed under and in contact with the light-shielding layer (Configuration 7).
With such a configuration, it is possible to prevent reflection on the back side (translucent substrate side) of the light-shielding film.

本発明のフォトマスクブランクは、
前記裏面反射防止層は、
酸素、窒素のうちの少なくとも一方を含むモリブデンシリサイド化合物からなる態様が含まれる(構成8)。
このような構成によって、遮光性膜の裏面側(透光性基板側)の十分な反射防止が図られる。また、遮光性の高いモリブデンシリサイドを含有する裏面反射防止膜とすることで、遮光膜全体のOD確保により寄与することができる。
The photomask blank of the present invention is
The back surface antireflection layer is
An embodiment comprising a molybdenum silicide compound containing at least one of oxygen and nitrogen is included (Configuration 8).
With such a configuration, sufficient antireflection is achieved on the back side (translucent substrate side) of the light-shielding film. In addition, by using a back surface antireflection film containing molybdenum silicide having a high light shielding property, it is possible to contribute to securing the OD of the entire light shielding film.

本発明において、酸素、窒素のうちの少なくとも一方を含むモリブデンシリサイド化合物からなる表面反射防止層又は裏面反射防止層としては、MoSiON、MoSiO、MoSiN、MoSiOC、MoSiOCN等が挙げられる。これらのうちでも、耐薬品性、耐熱性の観点からはMoSiO、MoSiONが好ましく、ブランクス欠陥品質の観点からMoSiONが好ましい。   In the present invention, examples of the front-surface antireflection layer or back-surface antireflection layer made of a molybdenum silicide compound containing at least one of oxygen and nitrogen include MoSiON, MoSiO, MoSiN, MoSiOC, and MoSiOCN. Among these, MoSiO and MoSiON are preferable from the viewpoint of chemical resistance and heat resistance, and MoSiON is preferable from the viewpoint of blanks defect quality.

本発明において、表面反射防止層であるMoSiON、MoSiO、MoSiN、MoSiOC、MoSiOCN等では、Mo多くすると耐洗浄性、特にアルカリ(アンモニア水等)や温水に対する耐性が小さくなる。この観点からは、表面反射防止層であるMoSiON、MoSiO、MoSiN、MoSiOC、MoSiOCN等では、Mo極力減らすことが好ましい。
また、応力制御を目的として高温で加熱処理(アニール)する際、Moの含有率が高いと膜の表面が白く曇る(白濁する)現象が生じることがわかった。これは、MoOが表面に析出するためであると考えられる。このような現象を避ける観点からは、表面反射防止層であるMoSiON、MoSiO、MoSiN、MoSiOC、MoSiOCN等では、反射防止層中のMoの含有率は10at%未満であることが好ましい。しかし、Mo含有率が少なすぎる場合、DCスパッタリングの際の異常放電が顕著になり、欠陥発生頻度が高まる。よって、Moは正常にスパッタできる範囲で含有していることが望ましい。他の成膜技術によってはMoを含有せずに成膜可能な場合がある。
本発明において、反射防止層は、層の厚さが5nmから15nmであることが望ましい。
In the present invention, in the case of MoSiON, MoSiO, MoSiN, MoSiOC, MoSiOCN, etc., which are surface antireflection layers, if the amount of Mo is increased, the cleaning resistance, particularly resistance to alkali (ammonia water or the like) or hot water is reduced. From this point of view, MoSiON, MoSiO, MoSiN, MoSiOC, MoSiOCN, and the like, which are surface antireflection layers, are preferably reduced as much as possible.
Further, it was found that when heat treatment (annealing) was performed at a high temperature for the purpose of stress control, a high Mo content causes a phenomenon that the surface of the film becomes clouded white (clouded). This is considered to be because MoO precipitates on the surface. From the viewpoint of avoiding such a phenomenon, in the MoSiON, MoSiO, MoSiN, MoSiOC, MoSiOCN, etc. which are the surface antireflection layers, the Mo content in the antireflection layer is preferably less than 10 at%. However, when the Mo content is too low, abnormal discharge during DC sputtering becomes significant, and the frequency of occurrence of defects increases. Therefore, it is desirable that Mo is contained within a range where it can be sputtered normally. Depending on other film formation techniques, film formation may be possible without containing Mo.
In the present invention, the antireflection layer preferably has a thickness of 5 nm to 15 nm.

本発明において、MoSi遮光層は、Arガス圧とHeガス圧、加熱処理によって引張応力と圧縮応力を自在に制御可能である。例えば、MoSi遮光層の膜応力を引張応力となるよう制御することによって、反射防止層(例えばMoSiON)の圧縮応力と調和が取れる。つまり、遮光膜を構成する各層の応力を相殺でき、遮光膜の膜応力を極力低減できる(実質的にゼロにできる)。
これに対し、遮光層がMoSiNであると、MoSiNの膜応力が圧縮側であり、遮光層の応力調整が困難である。このため、反射防止層(例えばMoSiON)の圧縮応力と調和も取ることが困難である。
In the present invention, the MoSi light-shielding layer can freely control tensile stress and compressive stress by Ar gas pressure, He gas pressure, and heat treatment. For example, by controlling the film stress of the MoSi light shielding layer to be a tensile stress, it is possible to match the compressive stress of the antireflection layer (for example, MoSiON). That is, the stress of each layer constituting the light shielding film can be offset, and the film stress of the light shielding film can be reduced as much as possible (can be substantially zero).
On the other hand, when the light shielding layer is MoSiN, the film stress of MoSiN is on the compression side, and it is difficult to adjust the stress of the light shielding layer. For this reason, it is difficult to match the compressive stress of the antireflection layer (for example, MoSiON).

本発明において、前記遮光膜の上に接して形成される膜であり、クロムを主成分とする材料からなるエッチングマスク層を備えることが好ましい(構成9)。
レジストの薄膜化を図るためである。
In the present invention, it is preferable to include an etching mask layer that is formed on and in contact with the light-shielding film and is made of a material mainly composed of chromium (Configuration 9).
This is for reducing the thickness of the resist.

本発明において、前記エッチングマスク膜は、窒化クロム、酸化クロム、窒化酸化クロム、酸化炭化窒化クロムのいずれかを主成分とする材料で形成されていることが好ましい(構成10)。
エッチングマスク膜の下に接して形成されるモリブデンシリサイド化合物からなる反射防止層や遮光層等に対するエッチング選択性が高く、不要となったエッチングマスク膜を他の層にダメージを与えず除去可能だからである。
本発明において、前記エッチングマスク膜は、例えば、クロム単体や、クロムに酸素、窒素、炭素、水素からなる元素を少なくとも1種を含むもの(Crを含む材料)、などの材料を用いることができる。エッチングマスク膜の膜構造としては、上記膜材料からなる単層とすることが多いが、複数層構造とすることもできる。また、複数層構造では、異なる組成で段階的に形成した複数層構造や、連続的に組成が変化した膜構造とすることができる。
エッチングマスク層の材料としては、上記のうちでも、酸化炭化窒化クロム(CrOCN)が、応力の制御性(低応力膜を形成可能)の観点から、好ましい。
本発明において、前記エッチングマスク膜は、膜厚が、5nmから30nmであることが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the etching mask film is formed of a material mainly containing any one of chromium nitride, chromium oxide, chromium nitride oxide, and chromium oxycarbonitride (Configuration 10).
This is because the etching selectivity to the antireflection layer and the light shielding layer made of molybdenum silicide compound formed under the etching mask film is high and the unnecessary etching mask film can be removed without damaging other layers. is there.
In the present invention, for the etching mask film, for example, a material such as chromium alone or a material containing at least one element composed of oxygen, nitrogen, carbon, and hydrogen in chromium (a material containing Cr) can be used. . The film structure of the etching mask film is often a single layer made of the above film material, but may be a multi-layer structure. In addition, the multi-layer structure can be a multi-layer structure formed in stages with different compositions or a film structure in which the composition is continuously changed.
Of the above, chromium oxycarbonitride (CrOCN) is preferable as the material for the etching mask layer from the viewpoint of stress controllability (a low stress film can be formed).
In the present invention, the etching mask film preferably has a thickness of 5 nm to 30 nm.

本発明のフォトマスクは、上記本発明に係るフォトマスクブランクを用いて作製される(構成12)。
これにより、上記構成1〜10に記載したのと同様の効果が得られる。
The photomask of the present invention is produced using the photomask blank according to the present invention (Configuration 12).
Thereby, the effect similar to having described to the said structures 1-10 is acquired.

本発明のフォトマスクの製造方法は、上記本発明に係るフォトマスクブランクを用いる(構成13)。
これにより、上記構成1〜10に記載したのと同様の効果が得られる。
The method for producing a photomask of the present invention uses the photomask blank according to the present invention (Configuration 13).
Thereby, the effect similar to having described to the said structures 1-10 is acquired.

本発明において、モリブデン系薄膜や金属シリサイド系薄膜(表面反射防止膜)や、モリブデンシリサイド系薄膜(遮光膜)のドライエッチングには、例えば、SF、CF、C、CHF等のフッ素系ガス、これらとHe、H、N、Ar、C、O等の混合ガス、或いはCl、CHCl等の塩素系のガス又は、これらとHe、H、N、Ar、C等の混合ガスを用いることができる。 In the present invention, for dry etching of a molybdenum-based thin film, a metal silicide-based thin film (surface antireflection film), or a molybdenum silicide-based thin film (light-shielding film), for example, SF 6 , CF 4 , C 2 F 6 , CHF 3, etc. Fluorine-based gases, mixed gases such as He, H 2 , N 2 , Ar, C 2 H 4 , O 2 , chlorine-based gases such as Cl 2 , CH 2 Cl 2 , and these, and He, H 2, N 2, Ar, a mixed gas such as C 2 H 4 can be used.

本発明において、クロム系薄膜(エッチングマスク膜など)のドライエッチングには、塩素系ガス、又は、塩素系ガスと酸素ガスとを含む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好ましい。この理由は、クロムと酸素、窒素等の元素とを含む材料からなるクロム系薄膜に対しては、上記のドライエッチングガスを用いてドライエッチングを行うことにより、ドライエッチング速度を高めることができ、ドライエッチング時間の短縮化を図ることができ、断面形状の良好な遮光膜パターンを形成することができるからである。ドライエッチングガスに用いる塩素系ガスとしては、例えば、Cl2、SiCl4、HCl、CCl、CHCl等が挙げられる。 In the present invention, it is preferable to use a dry etching gas composed of a chlorine-based gas or a mixed gas containing a chlorine-based gas and an oxygen gas for the dry etching of a chromium-based thin film (such as an etching mask film). The reason for this is that for a chromium-based thin film made of a material containing chromium and an element such as oxygen and nitrogen, the dry etching rate can be increased by performing dry etching using the above dry etching gas, This is because the dry etching time can be shortened and a light-shielding film pattern having a good cross-sectional shape can be formed. The chlorine-based gas used for dry etching gas, for example, Cl 2, SiCl 4, HCl , CCl 4, CHCl 3 , and the like.

本発明において、基板としては、合成石英基板、CaF基板、ソーダライムガラス基板、無アルカリガラス基板、低熱膨張ガラス基板、アルミノシリケートガラス基板などが挙げられる。 In the present invention, examples of the substrate include a synthetic quartz substrate, a CaF 2 substrate, a soda lime glass substrate, a non-alkali glass substrate, a low thermal expansion glass substrate, and an aluminosilicate glass substrate.

本発明において、フォトマスクブランクには、位相シフト効果を使用しないバイナリ型フォトマスクブランク、レジスト膜付きマスクブランク、が含まれる。
本発明において、フォトマスクには、位相シフト効果を使用しないバイナリ型フォトマスク、位相シフト効果を使用する位相シフトマスクの中ではレベンソン型位相シフトマスク、エンハンサーマスクが含まれる。フォトマスクにはレチクルが含まれる。
本発明において、波長200nm以下の露光光が適用されるフォトマスクには、ArFエキシマレーザー露光用のフォトマスクが含まれる。
In the present invention, the photomask blank includes a binary photomask blank that does not use the phase shift effect and a mask blank with a resist film.
In the present invention, the photomask includes a binary photomask that does not use the phase shift effect, and a Levenson type phase shift mask and an enhancer mask among the phase shift masks that use the phase shift effect. The photomask includes a reticle.
In the present invention, the photomask to which exposure light having a wavelength of 200 nm or less is applied includes a photomask for ArF excimer laser exposure.

以下、本発明の実験例、実施例及び比較例を示す。なお、各実験例、実施例、比較例中の遮光膜やエッチング膜等の各膜は、成膜法としてスパッタリング法で行われ、スパッタ装置としてDCマグネトロンスパッタ装置を用いて成膜された。ただし、本発明を実施するにあたっては、特にこの成膜法や成膜装置に限定されるわけではなく、RFマグネトロンスパッタ装置等、他の方式のスパッタ装置を使用してもよい。   Hereinafter, experimental examples, examples, and comparative examples of the present invention will be described. In addition, each film | membrane, such as a light shielding film and an etching film in each experiment example, an Example, and a comparative example, was performed by sputtering method as a film-forming method, and was formed into a film using DC magnetron sputtering apparatus as a sputtering device. However, in carrying out the present invention, the film forming method and the film forming apparatus are not particularly limited, and other types of sputtering apparatuses such as an RF magnetron sputtering apparatus may be used.

(実施例1)
(光学シミュレーションおよび表面反射防止層の選定)
透光性基板1としてサイズ6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英基板を用い、透光性基板1上に、遮光膜の遮光層として適用するものと同一条件のMoSi膜(遮光層)を形成した。
詳しくは、Mo:Si=21:79(原子%比)のターゲットを用い、Arをスパッタリングガス圧0.1Paとし、DC電源の電力を2.0kWで、モリブデン及びシリコンからなる遮光層(Mo:21.0原子%、Si:79原子%)を35nmの膜厚で形成した。
次いで、光学式薄膜特性測定装置n&k1280(n&kテクノロジー社製)により、形成した遮光層の屈折率nおよび消衰係数kを測定した。この遮光層は、屈折率n:1.40、消衰係数k:3.12であり、高い遮光性能を有することが確認できた。
Example 1
(Optical simulation and selection of surface antireflection layer)
A synthetic quartz substrate having a size of 6 inches square and a thickness of 0.25 inches is used as the light-transmitting substrate 1, and a MoSi film (light-blocking layer) under the same conditions as those applied as the light-blocking layer of the light-blocking film on the light-transmitting substrate 1 is used. ) Was formed.
Specifically, using a target of Mo: Si = 21: 79 (atomic% ratio), Ar is set to a sputtering gas pressure of 0.1 Pa, the power of the DC power source is 2.0 kW, and a light shielding layer made of molybdenum and silicon (Mo: 21.0 atomic%, Si: 79 atomic%) was formed with a film thickness of 35 nm.
Subsequently, the refractive index n and extinction coefficient k of the formed light shielding layer were measured with an optical thin film property measuring apparatus n & k1280 (manufactured by n & k Technology). This light-shielding layer had a refractive index n of 1.40 and an extinction coefficient k of 3.12, and was confirmed to have high light-shielding performance.

次に、この測定した遮光層の屈折率nと消衰係数kを基に、遮光層の上面に形成する表面反射防止層を選定するための光学シミュレーションを行った。光学シミュレーションは、表面反射防止層の膜厚を20nm〜7nmまで1nmピッチで14段階に変化させることとし、各膜厚毎に屈折率n(n=1.4,1.7,2.0,2.32,2.6,2.9の6段階)、消衰係数k(k=0,0.1,0.31,0.6,0.9,1.2,1.5の7段階)を変動させ、それぞれのパラメータでの表面反射率を算出した。
そして、この光学シミュレーションの結果をもとに、表面反射率が20%以下の条件を満たす屈折率nと消衰係数kの組み合わせについて、屈折率nと消衰係数kをそれぞれ縦軸、横軸としたプロットエリア上に、プロットし、膜厚毎に諸条件を満たす屈折率nと消衰係数kの組み合わせの範囲を決定した(図3、図4)。
同様に、表面反射率が15%以下の条件を満たす屈折率nと消衰係数kの組み合わせについて、屈折率nと消衰係数kをそれぞれ縦軸、横軸としたプロットエリア上に、プロットし、膜厚毎に諸条件を満たす屈折率nと消衰係数kの組み合わせの範囲を決定した(図5、図6)。
同様に、表面反射率が10%以下の条件を満たす屈折率nと消衰係数kの組み合わせについて、屈折率nと消衰係数kをそれぞれ縦軸、横軸としたプロットエリア上に、プロットし、膜厚毎に諸条件を満たす屈折率nと消衰係数kの組み合わせの範囲を決定した(図7、図8)。
図3〜図8から、表面反射防止層として適切な20nm以下の膜厚を前提に考えたときに、表面反射率が20%以下となるような表面反射防止層の屈折率n及び消衰係数kの組み合わせは容易に見い出すことができないことがわかる。
図3から図8の各図面ではわかりやすいように、同じ膜厚および同じ屈折率nで組み合わせ可能な消衰係数kには上限と下限について、プロットし、消衰係数kの上限側と下限側で近似曲線を描いてある。これらの傾向から、各膜厚で組み合わせ可能な屈折率nと消衰係数kは、ある所定の環状エリアの中にあることがわかる。つまり、所望する表面反射率と表面反射防止膜の膜厚の条件が定まれば、その条件に当てはまる環状エリアの中にある屈折率nと消衰係数kの組み合わせの材料を選定すればよいことになる。
Next, based on the measured refractive index n and extinction coefficient k of the light shielding layer, an optical simulation for selecting a surface antireflection layer formed on the upper surface of the light shielding layer was performed. In the optical simulation, the film thickness of the surface antireflection layer is changed in 14 steps from 1 nm to 20 nm to 7 nm, and the refractive index n (n = 1.4, 1.7, 2.0, 2.32, 2.6, 2.9), extinction coefficient k (k = 0, 0.1, 0.31, 0.6, 0.9, 1.2, 1.5, 7) The surface reflectance was calculated for each parameter.
Based on the result of the optical simulation, the refractive index n and the extinction coefficient k are respectively plotted on the vertical axis and the horizontal axis for the combination of the refractive index n and the extinction coefficient k that satisfy the condition that the surface reflectance is 20% or less. The range of the combination of the refractive index n and the extinction coefficient k satisfying various conditions for each film thickness was determined (FIGS. 3 and 4).
Similarly, for the combination of the refractive index n and the extinction coefficient k satisfying the condition that the surface reflectivity is 15% or less, plot the refractive index n and the extinction coefficient k on the plot area with the vertical axis and the horizontal axis, respectively. The range of combinations of refractive index n and extinction coefficient k that satisfy various conditions for each film thickness was determined (FIGS. 5 and 6).
Similarly, for the combination of the refractive index n and the extinction coefficient k satisfying the condition that the surface reflectance is 10% or less, plot the refractive index n and the extinction coefficient k on the plot area with the vertical axis and the horizontal axis, respectively. The range of combinations of refractive index n and extinction coefficient k that satisfy various conditions for each film thickness was determined (FIGS. 7 and 8).
From FIG. 3 to FIG. 8, the refractive index n and extinction coefficient of the surface antireflection layer such that the surface reflectance is 20% or less when considering a film thickness of 20 nm or less suitable as a surface antireflection layer. It can be seen that the combination of k cannot be easily found.
For easy understanding in each of FIGS. 3 to 8, the extinction coefficient k that can be combined with the same film thickness and the same refractive index n is plotted with respect to the upper limit and the lower limit, and the upper limit side and the lower limit side of the extinction coefficient k are plotted. An approximate curve is drawn. From these tendencies, it can be seen that the refractive index n and extinction coefficient k that can be combined at each film thickness are within a certain annular area. In other words, if conditions for the desired surface reflectance and film thickness of the surface antireflection film are determined, a material having a combination of the refractive index n and the extinction coefficient k in the annular area that satisfies the conditions may be selected. become.

本発明では、前記表面反射防止層は、膜厚が20nm以下であり、かつ表面反射率が20%以下となるような屈折率n及び消衰係数kを有する材料からなる、ようにする。
より具体的には、この実施例1では、遮光膜のより薄膜化を図るため、表面反射防止層の膜厚を10nmとし、目標とする表面反射率も高い条件である15%以下となるような屈折率nと消衰係数kの組み合わせ(図6の膜厚10nmの環状エリアの領域から、n=2.32、k=0.31)を選択する。
In the present invention, the surface antireflection layer is made of a material having a refractive index n and an extinction coefficient k such that the film thickness is 20 nm or less and the surface reflectance is 20% or less.
More specifically, in Example 1, in order to reduce the thickness of the light shielding film, the thickness of the surface antireflection layer is set to 10 nm, and the target surface reflectance is set to 15% or less, which is a high condition. A combination of a refractive index n and an extinction coefficient k (n = 2.32, k = 0.31 from the 10 nm-thick annular area shown in FIG. 6) is selected.

(フォトマスクブランクの作製)
(遮光性膜の形成)
上記検討の結果、選定された遮光膜の構成で実際にフォトマスクブランクを作成した。透光性基板1としてサイズ6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英基板を用い、透光性基板1上に、遮光性膜10として、MoSiON膜11(裏面反射防止層)、MoSi(遮光層)12、MoSiON膜(表面反射防止層)13、をそれぞれ形成した(図1)。
詳しくは、Mo:Si=21:79(原子%比)のターゲットを用い、ArとOとNとHeをスパッタリングガス圧0.2Pa(ガス流量比 Ar:O:N:He=5:4:49:42)とし、DC電源の電力を3.0kWで、モリブデン、シリコン、酸素、窒素からなる膜(Mo:0.3原子%、Si:24.6原子%、O:22.5原子%、N:52.6原子%)(n:2.39、k:0.78)を7nmの膜厚で形成し、
次いで、Mo:Si=21:79(原子%比)のターゲットを用い、Arをスパッタリングガス圧0.1Paとし、DC電源の電力を2.0kWで、モリブデン及びシリコンからなる膜(Mo:21.0原子%、Si:79原子%)(n:1.40、k:3.19)を35nmの膜厚で形成し、
次いで、Mo:Si=4:96(原子%比)のターゲットを用い、ArとOとNとHeをスパッタリングガス圧0.2Pa(ガス流量比 Ar:O:N:He=5:4:49:42)とし、DC電源の電力を3.0kWで、モリブデン、シリコン、酸素、窒素からなる膜(n:2.32、k:0.31)を10nmの膜厚で形成した。
遮光性膜10の合計膜厚は52nmとした。遮光性膜10の光学濃度(OD)はArFエキシマレーザー露光光の波長193nmにおいて3であった。
次に、上記基板を450℃で30分間加熱処理(アニール処理)し、膜応力低減させた。
(Production of photomask blank)
(Formation of light-shielding film)
As a result of the above examination, a photomask blank was actually created with the selected light-shielding film configuration. A synthetic quartz substrate having a size of 6 inches square and a thickness of 0.25 inches is used as the light-transmitting substrate 1, and a MoSiON film 11 (back surface antireflection layer), MoSi (as a light-shielding film 10) is formed on the light-transmitting substrate 1. A light shielding layer 12 and a MoSiON film (surface antireflection layer) 13 were formed (FIG. 1).
Specifically, using a target of Mo: Si = 21: 79 (atomic% ratio), Ar, O 2 , N 2, and He were mixed with a sputtering gas pressure of 0.2 Pa (gas flow ratio Ar: O 2 : N 2 : He = 5: 4: 49: 42), the power of the DC power source is 3.0 kW, and a film made of molybdenum, silicon, oxygen, and nitrogen (Mo: 0.3 atomic%, Si: 24.6 atomic%, O: 22) 0.5 atomic%, N: 52.6 atomic%) (n: 2.39, k: 0.78) with a film thickness of 7 nm,
Next, using a target of Mo: Si = 21: 79 (atomic% ratio), Ar is set to a sputtering gas pressure of 0.1 Pa, DC power is 2.0 kW, and a film made of molybdenum and silicon (Mo: 21. 0 atomic%, Si: 79 atomic%) (n: 1.40, k: 3.19) with a film thickness of 35 nm,
Next, using a target of Mo: Si = 4: 96 (atomic% ratio), Ar, O 2 , N 2, and He were sputtered at a gas pressure of 0.2 Pa (gas flow ratio Ar: O 2 : N 2 : He = 5). : 4: 49: 42), the power of the DC power source was 3.0 kW, and a film made of molybdenum, silicon, oxygen, and nitrogen (n: 2.32, k: 0.31) was formed to a thickness of 10 nm. .
The total film thickness of the light-shielding film 10 was 52 nm. The optical density (OD) of the light-shielding film 10 was 3 at a wavelength of 193 nm of ArF excimer laser exposure light.
Next, the substrate was heat treated (annealed) at 450 ° C. for 30 minutes to reduce the film stress.

実施例1で得られた遮光膜は、膜厚が20nm以下(具体的には10nm)であり、かつ表面反射率が20%以下(具体的には12.6%)となるような屈折率n及び消衰係数kを有する材料からなる、ようにすることができる。
より具体的には、シミュレーション結果である図6に示すグラフに示すように、n、k、膜厚の組み合わせ(例えば10nm、n=2.32、k=0.31)を選択すると、膜厚が10nmで表面反射率が20%以下の遮光膜が得られる。
The light shielding film obtained in Example 1 has a refractive index such that the film thickness is 20 nm or less (specifically 10 nm) and the surface reflectance is 20% or less (specifically 12.6%). It can be made of a material having n and an extinction coefficient k.
More specifically, when a combination of n, k, and film thickness (for example, 10 nm, n = 2.32, k = 0.31) is selected as shown in the graph shown in FIG. Is obtained, a light-shielding film having a surface reflectance of 20% or less can be obtained.

(エッチングマスク膜の形成)
次に、遮光膜10上に、エッチングマスク膜20を形成した(図1)。具体的には、クロムターゲットを使用し、ArとCOとNとHeをスパッタリングガス圧0.2Pa(ガス流量比 Ar:CO:N:He=21:37:11:31)とし、DC電源の電力を1.8kW、電圧を334Vで、CrOCN膜(膜中のCr含有率:33原子%)を15nmの膜厚で形成した。このときCrOCN膜を前記MoSi遮光膜のアニール処理温度よりも低い温度でアニールすることにより、MoSi遮光膜の膜応力に影響を与えずCrOCN膜の応力を極力低く(好ましくは膜応力が実質ゼロ)なるよう調整した。
上記により、ArFエキシマレーザー露光用の遮光膜を形成したフォトマスクブランクを得た。
なお、薄膜の元素分析は、ラザフォード後方散乱分析法を用いた。
(Formation of etching mask film)
Next, an etching mask film 20 was formed on the light shielding film 10 (FIG. 1). Specifically, a chromium target is used, and Ar, CO 2 , N 2, and He are set to a sputtering gas pressure of 0.2 Pa (gas flow ratio Ar: CO 2 : N 2 : He = 21: 37: 11: 31). A CrOCN film (Cr content in the film: 33 atomic%) was formed with a film thickness of 15 nm at a power of 1.8 kW and a voltage of 334 V. At this time, by annealing the CrOCN film at a temperature lower than the annealing temperature of the MoSi light-shielding film, the stress of the CrOCN film is as low as possible without affecting the film stress of the MoSi light-shielding film (preferably substantially zero film stress). It adjusted so that it might become.
As described above, a photomask blank having a light shielding film for ArF excimer laser exposure was obtained.
For elemental analysis of the thin film, Rutherford backscattering analysis was used.

(フォトマスクの作製)
フォトマスクブランクのエッチングマスク膜20の上に、電子線描画(露光)用化学増幅型ポジレジスト50(PRL009:富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)をスピンコート法により膜厚が100nmとなるように塗布した(図1、図2(1))。
次に、レジスト膜50に対し、電子線描画装置を用いて所望のパターン(40nm、45nm、50nm、55nm、60nmのラインアンドスペース)の描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターン50aを形成した(図2(2))。
次に、レジストパターン50aをマスクとして、エッチングマスク膜20のドライエッチングを行った(図2(3))。ドライエッチングガスとして、ClとOの混合ガス(Cl:O=4:1)を用いた。
次いで、残留したレジストパターン50aを薬液により剥離除去した。
次いで、エッチングマスク膜パターン20aをマスクにして、遮光膜10を、SFとHeの混合ガスを用い、ドライエッチングを行い、遮光膜パターン10aを形成した(図2(4))。
次いで、エッチングマスク膜パターン20aを、ClとOの混合ガスでドライエッチングによって剥離し(図2(5))、所定の洗浄を施してフォトマスク100を得た。
(Production of photomask)
On the etching mask film 20 of the photomask blank, a chemically amplified positive resist 50 (PRL009: manufactured by Fuji Film Electronics Materials Co., Ltd.) for electron beam drawing (exposure) is applied by spin coating so that the film thickness becomes 100 nm. (FIG. 1, FIG. 2 (1)).
Next, after drawing a desired pattern (40 nm, 45 nm, 50 nm, 55 nm, and 60 nm line and space) on the resist film 50 using an electron beam drawing apparatus, the resist film 50 is developed with a predetermined developer and then resist is applied. A pattern 50a was formed (FIG. 2 (2)).
Next, dry etching of the etching mask film 20 was performed using the resist pattern 50a as a mask (FIG. 2 (3)). As a dry etching gas, a mixed gas of Cl 2 and O 2 (Cl 2 : O 2 = 4: 1) was used.
Next, the remaining resist pattern 50a was peeled off with a chemical solution.
Next, using the etching mask film pattern 20a as a mask, the light shielding film 10 was dry-etched using a mixed gas of SF 6 and He to form the light shielding film pattern 10a (FIG. 2 (4)).
Next, the etching mask film pattern 20a was peeled off by dry etching with a mixed gas of Cl 2 and O 2 (FIG. 2 (5)), and predetermined cleaning was performed to obtain a photomask 100.

(評価)
上記で得られたフォトマスクに対し、波長193nm〜800nmの光を照射したときの表面反射率(%R)、裏面反射率(%Rb)、OD(%T)について、分光光度計 U−4100(日立ハイテクノロジーズ社製)で測定したところ、図12のような結果が得られた。フォトマスクで使用するArF露光光(波長193nm)に対する特性(表面反射率 %R:12.8%、裏面反射率 %Rb:28.1%)であり、表面反射防止層の膜厚が10nmと非常に薄いにも関わらず、表面反射率を大幅に低減できていることがわかった。
(Evaluation)
A spectrophotometer U-4100 is used for the surface reflectance (% R), back surface reflectance (% Rb), and OD (% T) when the photomask obtained above is irradiated with light having a wavelength of 193 nm to 800 nm. When measured by (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), results as shown in FIG. 12 were obtained. The characteristics (surface reflectance% R: 12.8%, backside reflectance% Rb: 28.1%) with respect to ArF exposure light (wavelength 193 nm) used in the photomask, and the film thickness of the surface antireflection layer is 10 nm. Although it was very thin, it was found that the surface reflectance could be greatly reduced.

(実施例2)
(光学シミュレーションおよび表面反射防止層の選定)
透光性基板1としてサイズ6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英基板を用い、透光性基板1上に、遮光膜の遮光層として適用するものと同一条件のMoSi膜(遮光層)を形成した。
詳しくは、Mo:Si=21:79(原子%比)のターゲットを用い、ArとHeをスパッタリングガス圧0.3Pa(ガス流量比 Ar:He=20:120)とし、DC電源の電力を2.0kWで、モリブデン及びシリコンからなる遮光層(Mo:21.0原子%、Si:79原子%)を36nmの膜厚で形成した。
次いで、光学式薄膜特性測定装置n&k1280(n&kテクノロジー社製)により、形成した遮光層の屈折率nおよび消衰係数kを測定した。この遮光層は、屈折率n:2.42、消衰係数k:2.89であり、高い遮光性能を有することが確認できた。
(Example 2)
(Optical simulation and selection of surface antireflection layer)
A synthetic quartz substrate having a size of 6 inches square and a thickness of 0.25 inches is used as the light-transmitting substrate 1, and a MoSi film (light-blocking layer) under the same conditions as those applied as the light-blocking layer of the light-blocking film on the light-transmitting substrate 1 is used. ) Was formed.
Specifically, using a target of Mo: Si = 21: 79 (atomic% ratio), Ar and He are set to a sputtering gas pressure of 0.3 Pa (gas flow ratio Ar: He = 20: 120), and the power of the DC power source is 2 A light shielding layer (Mo: 21.0 atomic%, Si: 79 atomic%) made of molybdenum and silicon was formed at a thickness of 36 nm at 0.0 kW.
Subsequently, the refractive index n and extinction coefficient k of the formed light shielding layer were measured with an optical thin film property measuring apparatus n & k1280 (manufactured by n & k Technology). This light-shielding layer had a refractive index n: 2.42 and an extinction coefficient k: 2.89, and was confirmed to have high light-shielding performance.

次に、この測定した遮光層の屈折率nと消衰係数kを基に、遮光層の上面に形成する表面反射防止層を選定するための光学シミュレーションを行った。光学シミュレーションは、表面反射防止層の膜厚を20nm〜10nmまで7段階に変化させることとし、各膜厚毎に屈折率n(n=1.5,1.6,1.7,1.8,2.1,2.36,2.7,3.0の8段階)、消衰係数k(k=0,0.3,0.6,0.9,1.2,1.5,1.8の7段階)を変動させ、それぞれのパラメータでの表面反射率を算出した。
そして、この光学シミュレーションの結果をもとに、表面反射率が20%以下の条件を満たす屈折率nと消衰係数kの組み合わせについて、屈折率nと消衰係数kをそれぞれ縦軸、横軸としたプロットエリア上に、プロットし、膜厚毎に諸条件を満たす屈折率nと消衰係数kの組み合わせの範囲を決定した(図9)。
同様に、表面反射率が15%以下の条件を満たす屈折率nと消衰係数kの組み合わせについて、屈折率nと消衰係数kをそれぞれ縦軸、横軸としたプロットエリア上に、プロットし、膜厚毎に諸条件を満たす屈折率nと消衰係数kの組み合わせの範囲を決定した(図10)。
同様に、表面反射率が10%以下の条件を満たす屈折率nと消衰係数kの組み合わせについて、屈折率nと消衰係数kをそれぞれ縦軸、横軸としたプロットエリア上に、プロットし、膜厚毎に諸条件を満たす屈折率nと消衰係数kの組み合わせの範囲を決定した(図11)。
図9〜図11から、表面反射防止層として適切な20nm以下の膜厚を前提に考えたときに、表面反射率が20%以下となるような表面反射防止層の屈折率n及び消衰係数kの組み合わせは容易に見い出すことができないことがわかる。
この実施例2の遮光層に対する光学シミュレーションの結果、実施例1の遮光層と異なり、消衰係数kの下限値はないことが判明した。このため、図9から図11には、消衰係数kの下限値のプロットや近似曲線は記載していない。つまり、消衰係数kの上限値以下であればよいことになる。ただし、図9から図11の各図面からわかるように、実施例1の場合と比べて、適用可能な消衰係数kの上限が低く、同じ表面反射防止層の膜厚でも屈折率nによって、消衰係数kの組み合わせ可能な範囲にかなり差があることがわかる。
Next, based on the measured refractive index n and extinction coefficient k of the light shielding layer, an optical simulation for selecting a surface antireflection layer formed on the upper surface of the light shielding layer was performed. In the optical simulation, the film thickness of the surface antireflection layer is changed in 7 steps from 20 nm to 10 nm, and the refractive index n (n = 1.5, 1.6, 1.7, 1.8) for each film thickness. , 2.1, 2.36, 2.7, 3.0), extinction coefficient k (k = 0, 0.3, 0.6, 0.9, 1.2, 1.5, (7 steps of 1.8) were varied, and the surface reflectance at each parameter was calculated.
Based on the result of the optical simulation, the refractive index n and the extinction coefficient k are respectively plotted on the vertical axis and the horizontal axis for the combination of the refractive index n and the extinction coefficient k that satisfy the condition that the surface reflectance is 20% or less. In the plot area, the range of the combination of the refractive index n and the extinction coefficient k satisfying various conditions for each film thickness was determined (FIG. 9).
Similarly, for the combination of the refractive index n and the extinction coefficient k satisfying the condition that the surface reflectivity is 15% or less, plot the refractive index n and the extinction coefficient k on the plot area with the vertical axis and the horizontal axis, respectively. The combination range of the refractive index n and the extinction coefficient k satisfying various conditions for each film thickness was determined (FIG. 10).
Similarly, for the combination of the refractive index n and the extinction coefficient k satisfying the condition that the surface reflectance is 10% or less, plot the refractive index n and the extinction coefficient k on the plot area with the vertical axis and the horizontal axis, respectively. The range of combinations of refractive index n and extinction coefficient k that satisfy various conditions for each film thickness was determined (FIG. 11).
From FIG. 9 to FIG. 11, the refractive index n and extinction coefficient of the surface antireflection layer such that the surface reflectance is 20% or less when considering a film thickness of 20 nm or less suitable as a surface antireflection layer. It can be seen that the combination of k cannot be easily found.
As a result of optical simulation on the light shielding layer of Example 2, it was found that unlike the light shielding layer of Example 1, there was no lower limit value of the extinction coefficient k. For this reason, the lower limit plots and approximate curves of the extinction coefficient k are not shown in FIGS. That is, it is sufficient if it is not more than the upper limit value of the extinction coefficient k. However, as can be seen from each of FIGS. 9 to 11, the upper limit of the extinction coefficient k that can be applied is lower than in the case of Example 1, and even with the same surface antireflection layer thickness, depending on the refractive index n, It can be seen that there is a considerable difference in the range in which the extinction coefficient k can be combined.

本発明では、前記表面反射防止層は、膜厚が20nm以下であり、かつ表面反射率が20%以下となるような屈折率n及び消衰係数kを有する材料からなる、ようにする。
より具体的には、この実施例2においては、遮光膜のより薄膜化を図るため、表面反射防止層の膜厚を10nmとし、目標とする表面反射率を15%以下となるような屈折率nと消衰係数kの組み合わせ(図9の膜厚10nmの環状エリアの領域から、n=2.32、k=0.31)を選択する。
In the present invention, the surface antireflection layer is made of a material having a refractive index n and an extinction coefficient k such that the film thickness is 20 nm or less and the surface reflectance is 20% or less.
More specifically, in Example 2, in order to reduce the thickness of the light-shielding film, the refractive index is such that the thickness of the surface antireflection layer is 10 nm and the target surface reflectance is 15% or less. A combination of n and extinction coefficient k (n = 2.32, k = 0.31 from the area of the 10 nm-thick annular area in FIG. 9) is selected.

(フォトマスクブランクの作製)
(遮光性膜の形成)
上記検討の結果、選定された遮光膜の構成で実際にフォトマスクブランクを作成した。透光性基板1としてサイズ6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英基板を用い、透光性基板1上に、遮光性膜10として、MoSiON膜11(裏面反射防止層)、MoSi(遮光層)12、MoSiON膜(表面反射防止層)13、をそれぞれ形成した(図1)。
詳しくは、Mo:Si=21:79(原子%比)のターゲットを用い、ArとOとNとHeをスパッタリングガス圧0.2Pa(ガス流量比 Ar:O:N:He=5:4:49:42)とし、DC電源の電力を3.0kWで、モリブデン、シリコン、酸素、窒素からなる膜(Mo:0.3原子%、Si:24.6原子%、O:22.5原子%、N:52.6原子%)(n:2.39、k:0.78)を7nmの膜厚で形成し、
次いで、Mo:Si=21:79(原子%比)のターゲットを用い、ArとHeをスパッタリングガス圧0.3Pa(ガス流量比 Ar:He=20:120)とし、DC電源の電力を2.0kWで、モリブデン及びシリコンからなる遮光層(Mo:21.0原子%、Si:79原子%)(n:2.42、k:2.89)を36nmの膜厚で形成した。
次いで、Mo:Si=4:96(原子%比)のターゲットを用い、ArとOとNとHeをスパッタリングガス圧0.2Pa(ガス流量比 Ar:O:N:He=5:4:49:42)とし、DC電源の電力を3.0kWで、モリブデン、シリコン、酸素、窒素からなる膜(n:2.32、k:0.31)を10nmの膜厚で形成した。
遮光性膜10の合計膜厚は53nmとした。遮光性膜10の光学濃度(OD)はArFエキシマレーザー露光光の波長193nmにおいて3であった。
次に、上記基板を450℃で30分間加熱処理(アニール処理)し、膜応力低減させた。
(Production of photomask blank)
(Formation of light-shielding film)
As a result of the above examination, a photomask blank was actually created with the selected light-shielding film configuration. A synthetic quartz substrate having a size of 6 inches square and a thickness of 0.25 inches is used as the light-transmitting substrate 1, and a MoSiON film 11 (back surface antireflection layer), MoSi (as a light-shielding film 10) is formed on the light-transmitting substrate 1. A light shielding layer 12 and a MoSiON film (surface antireflection layer) 13 were formed (FIG. 1).
Specifically, using a target of Mo: Si = 21: 79 (atomic% ratio), Ar, O 2 , N 2, and He were mixed with a sputtering gas pressure of 0.2 Pa (gas flow ratio Ar: O 2 : N 2 : He = 5: 4: 49: 42), the power of the DC power source is 3.0 kW, and a film made of molybdenum, silicon, oxygen, and nitrogen (Mo: 0.3 atomic%, Si: 24.6 atomic%, O: 22) 0.5 atomic%, N: 52.6 atomic%) (n: 2.39, k: 0.78) with a film thickness of 7 nm,
Next, using a target of Mo: Si = 21: 79 (atomic% ratio), Ar and He are set to a sputtering gas pressure of 0.3 Pa (gas flow ratio Ar: He = 20: 120), and the power of the DC power source is 2. A light shielding layer (Mo: 21.0 atomic%, Si: 79 atomic%) (n: 2.42, k: 2.89) made of molybdenum and silicon was formed at a thickness of 36 nm at 0 kW.
Next, using a target of Mo: Si = 4: 96 (atomic% ratio), Ar, O 2 , N 2, and He were sputtered at a gas pressure of 0.2 Pa (gas flow ratio Ar: O 2 : N 2 : He = 5). : 4: 49: 42), the power of the DC power source was 3.0 kW, and a film made of molybdenum, silicon, oxygen, and nitrogen (n: 2.32, k: 0.31) was formed to a thickness of 10 nm. .
The total film thickness of the light-shielding film 10 was 53 nm. The optical density (OD) of the light-shielding film 10 was 3 at a wavelength of 193 nm of ArF excimer laser exposure light.
Next, the substrate was heat treated (annealed) at 450 ° C. for 30 minutes to reduce the film stress.

実施例1で得られた遮光膜は、膜厚が20nm以下(具体的には10nm)であり、かつ表面反射率が15%以下(具体的には13.4%)となるような屈折率n及び消衰係数kを有する材料からなる、ようにすることができる。
より具体的には、シミュレーション結果である図9に示すグラフに示すように、n、k、膜厚の組み合わせ(例えば10nm、n=2.32、k=0.31)を選択すると、膜厚が10nmで表面反射率が15%以下の遮光膜が得られる。
The light shielding film obtained in Example 1 has a refractive index such that the film thickness is 20 nm or less (specifically 10 nm) and the surface reflectance is 15% or less (specifically 13.4%). It can be made of a material having n and an extinction coefficient k.
More specifically, when a combination of n, k, and film thickness (for example, 10 nm, n = 2.32, k = 0.31) is selected as shown in the graph shown in FIG. Is obtained, a light-shielding film having a surface reflectance of 15% or less can be obtained.

(エッチングマスク膜の形成)
次に、実施例1と同じ条件で、遮光膜10上に、エッチングマスク膜20を形成した。
上記により、ArFエキシマレーザー露光用の遮光膜を形成したフォトマスクブランクを得た。
なお、薄膜の元素分析は、ラザフォード後方散乱分析法を用いた。
(Formation of etching mask film)
Next, an etching mask film 20 was formed on the light shielding film 10 under the same conditions as in Example 1.
As described above, a photomask blank having a light shielding film for ArF excimer laser exposure was obtained.
For elemental analysis of the thin film, Rutherford backscattering analysis was used.

(フォトマスクの作製)
この実施例2のフォトマスクブランクを用い、実施例1と同様の手順でフォトマスクを作製した。
(Production of photomask)
Using the photomask blank of Example 2, a photomask was produced in the same procedure as in Example 1.

(評価)
上記で得られたフォトマスクに対し、波長193nm〜800nmの光を照射したときの表面反射率(%R)、裏面反射率(%Rb)、OD(%T)について、分光光度計 U−4100(日立ハイテクノロジーズ社製)で測定したところ、図13のような結果が得られた。フォトマスクで使用するArF露光光(波長193nm)に対する特性(表面反射率 %R:13.6%、裏面反射率 %Rb:27.7%)であり、表面反射防止層の膜厚が10nmと非常に薄いにも関わらず、表面反射率を十分に低減できていることがわかった。
(Evaluation)
A spectrophotometer U-4100 is used for the surface reflectance (% R), back surface reflectance (% Rb), and OD (% T) when the photomask obtained above is irradiated with light having a wavelength of 193 nm to 800 nm. When measured with (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), results as shown in FIG. 13 were obtained. Characteristics (surface reflectance% R: 13.6%, back surface reflectance% Rb: 27.7%) with respect to ArF exposure light (wavelength 193 nm) used in the photomask, and the film thickness of the surface antireflection layer is 10 nm. Although it was very thin, it was found that the surface reflectance could be sufficiently reduced.

以上、本発明を実施例を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施例に記載の範囲には限定されない。上記実施例に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることは、当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using the Example, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said Example. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be made to the above-described embodiments. It is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

本発明の実施例1に係るフォトマスクブランクの一例を示す模式的断面である。It is a typical section showing an example of the photomask blank concerning Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係るフォトマスクの製造工程を説明するための模式的断面である。It is a typical section for explaining the manufacturing process of the photomask concerning Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1で求めた図であって、表面反射率を20%以下としたときの、膜厚毎(20nm〜15nm)で表面反射防止層として適用可能な屈折率nと消衰係数kの組み合わせの領域を示す図である。It is the figure calculated | required in Example 1 of this invention, Comprising: The refractive index n and extinction coefficient which can be applied as a surface reflection prevention layer for every film thickness (20 nm-15 nm) when surface reflectance is 20% or less It is a figure which shows the area | region of the combination of k. 本発明の実施例1で求めた図であって、表面反射率を20%以下としたときの、膜厚毎(14nm〜7nm)で表面反射防止層として適用可能な屈折率nと消衰係数kの組み合わせの領域を示す図である。It is the figure calculated | required in Example 1 of this invention, Comprising: The refractive index n and extinction coefficient which can be applied as a surface reflection prevention layer for every film thickness (14 nm-7 nm) when surface reflectance is 20% or less It is a figure which shows the area | region of the combination of k. 本発明の実施例1で求めた図であって、表面反射率を15%以下としたときの、膜厚毎(20nm〜15nm)で表面反射防止層として適用可能な屈折率nと消衰係数kの組み合わせの領域を示す図である。It is the figure calculated | required in Example 1 of this invention, Comprising: The refractive index n and extinction coefficient which can be applied as a surface reflection prevention layer for every film thickness (20 nm-15 nm) when surface reflectance is 15% or less It is a figure which shows the area | region of the combination of k. 本発明の実施例1で求めた図であって、表面反射率を15%以下としたときの、膜厚毎(14nm〜7nm)で表面反射防止層として適用可能な屈折率nと消衰係数kの組み合わせの領域を示す図である。It is the figure calculated | required in Example 1 of this invention, Comprising: The refractive index n and extinction coefficient which can be applied as a surface reflection prevention layer for every film thickness (14 nm-7 nm) when surface reflectance is 15% or less It is a figure which shows the area | region of the combination of k. 本発明の実施例1で求めた図であって、表面反射率を10%以下としたときの、膜厚毎(20nm〜15nm)で表面反射防止層として適用可能な屈折率nと消衰係数kの組み合わせの領域を示す図である。It is the figure calculated | required in Example 1 of this invention, Comprising: The refractive index n and extinction coefficient which can be applied as a surface reflection prevention layer for every film thickness (20 nm-15 nm) when surface reflectance is 10% or less It is a figure which shows the area | region of the combination of k. 本発明の実施例1で求めた図であって、表面反射率を10%以下としたときの、膜厚毎(14nm〜7nm)で表面反射防止層として適用可能な屈折率nと消衰係数kの組み合わせの領域を示す図である。It is the figure calculated | required in Example 1 of this invention, Comprising: The refractive index n and extinction coefficient which can be applied as a surface reflection prevention layer for every film thickness (14 nm-7 nm) when surface reflectance is 10% or less It is a figure which shows the area | region of the combination of k. 本発明の実施例2で求めた図であって、表面反射率を20%以下としたときの、膜厚毎で表面反射防止層として適用可能な屈折率nと消衰係数kの組み合わせの領域を示す図である。It is the figure calculated | required in Example 2 of this invention, Comprising: The area | region of the combination of the refractive index n and extinction coefficient k which can be applied as a surface reflection prevention layer for every film thickness when surface reflectance is 20% or less FIG. 本発明の実施例2で求めた図であって、表面反射率を15%以下としたときの、膜厚毎で表面反射防止層として適用可能な屈折率nと消衰係数kの組み合わせの領域を示す図である。It is the figure calculated | required in Example 2 of this invention, Comprising: The area | region of the combination of the refractive index n and extinction coefficient k which can be applied as a surface antireflection layer for every film thickness when a surface reflectance is 15% or less FIG. 本発明の実施例2で求めた図であって、表面反射率を10%以下としたときの、膜厚毎で表面反射防止層として適用可能な屈折率nと消衰係数kの組み合わせの領域を示す図である。It is the figure calculated | required in Example 2 of this invention, Comprising: The area | region of the combination of the refractive index n and extinction coefficient k which can be applied as a surface reflection prevention layer for every film thickness when surface reflectance is 10% or less FIG. 本発明の実施例1で得られた遮光膜の反射及び透過スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the reflection and transmission spectrum of the light shielding film obtained in Example 1 of this invention. 本発明の実施例2で得られた遮光膜の反射及び透過スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the reflection and transmission spectrum of the light shielding film obtained in Example 2 of this invention. モリブデンシリサイド金属からなる薄膜におけるモリブデン含有比率と単位膜厚当たりの光学濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the molybdenum content ratio in the thin film which consists of molybdenum silicide metals, and the optical density per unit film thickness.

符号の説明Explanation of symbols

1 透光性基板
10 遮光膜
11 裏面反射防止層
12 遮光層
13 表面反射防止層
20 エッチングマスク膜
50 レジスト膜
100 フォトマスク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Translucent substrate 10 Light shielding film 11 Back surface antireflection layer 12 Light shielding layer 13 Surface antireflection layer 20 Etching mask film 50 Resist film 100 Photomask

Claims (14)

波長200nm以下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る透光性基板上に遮光膜を備えたフォトマスクブランクであって、
前記遮光膜は、
遷移金属の含有量が21原子%以上、40原子%以下である遷移金属シリサイドを主成分とする材料からなり、層の厚さが40nm未満であり、単位膜厚当たりの光学濃度が0.082nm −1 以上である遮光層と、
該遮光層の上に接して形成される表面反射防止層からなり、
前記表面反射防止層は、遷移金属とシリコンを含み、膜厚が15nm以下であり、かつ前記露光光に対する表面反射率が20%以下となるような屈折率n及び消衰係数kを有する材料からなり、前記屈折率nが1.4以上3.0以下、前記消衰係数kが0より大きく1.4以下であることを特徴とするフォトマスクブランク。
A photomask blank comprising a light-shielding film on a translucent substrate used for producing a photomask to which exposure light having a wavelength of 200 nm or less is applied,
The light shielding film is
It is made of a material mainly composed of a transition metal silicide having a transition metal content of 21 atomic% or more and 40 atomic% or less, the layer thickness is less than 40 nm , and the optical density per unit film thickness is 0.082 nm. A light shielding layer that is −1 or more ;
A surface antireflection layer formed on and in contact with the light shielding layer;
The surface antireflection layer includes a transition metal and silicon, has a film thickness of 15 nm or less, and a material having a refractive index n and an extinction coefficient k such that the surface reflectance with respect to the exposure light is 20% or less. Do Ri, photomask blank, wherein the refractive index n of 1.4 to 3.0, the extinction coefficient k is 1.4 or less greater than 0.
前記遮光膜は、Mo含有率が相対的に高い前記遮光層と、Mo含有率が相対的に低い前記表面反射防止層との組み合わせであ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。 The photomask blank according to claim 1 , wherein the light shielding film is a combination of the light shielding layer having a relatively high Mo content and the surface antireflection layer having a relatively low Mo content . 前記表面反射防止層は、酸素、窒素のうち少なくとも一方を含むシリサイド化合物からなることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のフォトマスクブランク。   The photomask blank according to claim 1, wherein the surface antireflection layer is made of a silicide compound containing at least one of oxygen and nitrogen. 前記表面反射防止層は、さらにモリブデンを含有することを特徴とする請求項3記載のフォトマスクブランク。   4. The photomask blank according to claim 3, wherein the surface antireflection layer further contains molybdenum. 前記表面反射防止層は、モリブデンが0原子%超、10原子%以下含有してい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。   5. The photomask blank according to claim 4, wherein the surface antireflection layer contains molybdenum in an amount of more than 0 atomic% and not more than 10 atomic%. 前記遷移金属シリサイドの遷移金属は、モリブデン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。   The photomask blank according to any one of claims 1 to 5, wherein the transition metal of the transition metal silicide is molybdenum. 前記遮光膜は、前記遮光層の下に接して形成される裏面反射防止層を備え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。   The photomask blank according to any one of claims 1 to 6, wherein the light shielding film includes a back surface antireflection layer formed under and in contact with the light shielding layer. 前記裏面反射防止層は、酸素、窒素のうちの少なくとも一方を含むモリブデンシリサイド化合物からなることを特徴とする請求項7記載のフォトマスクブランク。   8. The photomask blank according to claim 7, wherein the back antireflection layer is made of a molybdenum silicide compound containing at least one of oxygen and nitrogen. 前記遮光膜の上に接して形成される膜であり、クロムを主成分とする材料からなるエッチングマスク膜を備え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。 The photomask blank according to any one of claims 1 to 8, further comprising an etching mask film formed on and in contact with the light-shielding film and made of a material containing chromium as a main component. 前記エッチングマスク膜は、窒化クロム、酸化クロム、窒化酸化クロム、酸化炭化窒化クロムのいずれか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9記載のフォトマスクブランク。   10. The photomask blank according to claim 9, wherein the etching mask film is made of a material mainly containing any one of chromium nitride, chromium oxide, chromium nitride oxide, and chromium oxycarbonitride. 前記遮光層は、Heガスを含むスパッタリングガスを用いスパッタリングにより成膜されてなることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載のフォトマスクブランク。The photomask blank according to any one of claims 1 to 10, wherein the light shielding layer is formed by sputtering using a sputtering gas containing He gas. 請求項1から11のいずれかに記載のフォトマスクブランクの製造方法であって、
遮光膜の表面反射率が20%以下であり、かつ表面反射防止層の膜厚が20nm以下である条件を満たす表面反射防止層の屈折率n、消衰係数kおよび膜厚の組み合わせを求め、
求めた組み合わせの中から1つを選定し、遮光層の上面に表面反射防止層を、選定した組み合わせの屈折率nおよび消衰係数kを有する材料で、かつその選定した組み合わせの膜厚で形成する工程を有する
ことを特徴とするフォトマスクブランクの製造方法。
It is a manufacturing method of the photomask blank in any one of Claim 1 to 11 ,
Obtaining a combination of the refractive index n, the extinction coefficient k, and the film thickness of the surface antireflection layer satisfying the condition that the surface reflectance of the light shielding film is 20% or less and the film thickness of the surface antireflection layer is 20 nm or less,
One of the obtained combinations is selected, and a surface antireflection layer is formed on the upper surface of the light shielding layer with a material having the selected combination of refractive index n and extinction coefficient k, and with the selected combination of film thicknesses. The manufacturing method of the photomask blank characterized by including the process to do.
請求項1から11のいずれかに記載のフォトマスクブランクを用いて作製されるフォトマスク。 Photomask fabricated using the photomask blank according to any one of claims 1 to 11. 請求項1から請求項11のいずれかに記載のフォトマスクブランクを用いるフオトマスクの製造方法。 A photomask manufacturing method using the photomask blank according to any one of claims 1 to 11 .
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