フォトマスクブランク、フォトマスク、反射型マスクブランクおよび反射型マスク並びにこれらの製造方法
【課題】極めて微細なパターンを形成できるフォトマスクブランク及びそのフォトマスクブランクに微細パターンを形成したフォトマスクを提供する。
【解決手段】透明基板上に、少なくとも２層からなる薄膜を有するフォトマスクブランクであって、前記薄膜は、タンタル、窒素、およびキセノンを含む材料からなる第１の層と、該第１の層の上面に積層されるタンタル、酸素、およびアルゴンを含む材料からなる第２の層とを有することを特徴とする。
【解決手段】透明基板上に、少なくとも２層からなる薄膜を有するフォトマスクブランクであって、前記薄膜は、タンタル、窒素、およびキセノンを含む材料からなる第１の層と、該第１の層の上面に積層されるタンタル、酸素、およびアルゴンを含む材料からなる第２の層とを有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体製造過程における微細パターン転写の際等にマスクとして用いられるフォトマスクを製造する際に中間体として用いられるフォトマスクブランクおよびフォトマスク並びにこれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体装置等の製造工程では、フォトリソグラフィ法を用いて微細パターンの形成が行われており、このフォトリソグラフィ法を実施する際における微細パターン転写工程においては、マスクとしてフォトマスクが用いられる。このフォトマスクは、一般的には、中間体としてのフォトマスクブランクの遮光膜等に所望の微細パターンを形成することによって得ている。それゆえ、中間体としてのフォトマスクブランクに形成された遮光膜等の特性が、ほぼそのまま、得られるフォトマスクの性能を左右することになる。このフォトマスクブランクの遮光膜には、従来、Ｃｒが使用されるのが一般的であった。
【０００３】
ところで、近年、パターンの微細化がますます進んでおり、これに伴い、従来のレジスト膜厚であると、レジスト倒れなどの問題が起こっている。Ｃｒ（クロム）を主成分とする遮光膜の場合、ＥＢ描画等によってレジスト膜に転写パターンを形成した後のエッチングには、ウェットエッチングとドライエッチングの両方が使用可能である。しかし、ウェットエッチングの場合、エッチングの進行が等方性の傾向を有するため、近年のパターンの微細化への対応が困難になってきており、異方性の傾向を有するドライエッチングが主流となってきている。
【０００４】
Ｃｒを主成分とする遮光膜をドライエッチングする場合、エッチングガスとしては一般に塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスを使用する。しかし、従来の有機性のレジスト膜は、酸素ガスにエッチングされやすい特性を有しており、Ｃｒを主成分とする遮光膜のエッチング速度と比べて非常に早い。レジスト膜は、Ｃｒを主成分とする遮光膜のドライエッチングによるパターンニングが完了するまで残存していなければならないため、Ｃｒを主成分とする遮光膜の場合におけるレジスト膜の膜厚は、非常に厚くなってしまっていた（例えば、Ｃｒを主成分とする遮光膜の膜厚の３倍）。
【０００５】
近年、パターンの微細化が著しく、ＥＢ描画等によって転写パターンを形成した後のレジスト膜は、パターンが混み合った部分では、レジスト膜の幅に比べて高さ（レジスト膜の厚さ方向）が非常に高くなってしまっており、現像時等にその不安定さから倒れてしまったり、剥離してしまったりすることが発生している。このようなことが発生すると、Ｃｒを主成分とする遮光膜に転写パターンが正しく形成されず、フォトマスクとして不適格なものになってしまう。このため、レジストの薄膜化が至上命題となっていた。Ｃｒを主成分とする遮光膜の場合でレジスト膜厚を薄くするには、遮光膜の方を薄くする必要があった。しかし、Ｃｒを主成分とする遮光膜では、遮光性能が不十分になる限界の膜厚に達していた。
【０００６】
特許文献１には、Ｃｒに代わる遮光膜として使用する膜の１つとしてＴａ（タンタル）を主成分とする金属膜が提案されている。この特許文献１では、光透過性基板上に、Ｔａ金属層、Ｔａ窒化物とＴａ酸化物の混合層を順に積層した構成のマスクブランクが開示されている。また、特許文献２には、基板上に、酸化度の低い金属酸化物と窒化度の低い金属窒化物との混合層、その上に酸化度の高い金属酸化物と窒化度の高い金属窒化物との混合層が順に積層した構成のマスクブランクが開示されており、この構成に適用可能な金属成分の１つとしてＴａ（タンタル）が提案されている。
【０００７】
他方、従来より、遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいては、遮光膜が有する膜応力によって、ガラス基板が変形することは知られていた。このガラス基板に変形が生じたフォトマスクブランクを使用すると、遮光膜に転写パターンを形成してフォトマスクを作製し、露光装置で使用する際、パターンを転写する先のウェハ等で焦点ずれ等の光学的不具合を生じさせてしまう要因となる。パターン幅が比較的大きい場合においては、この焦点ずれは無視できる範囲内であった。しかし、近年のパターンの微細化が進んだことにより、焦点ずれが問題となってきており、その原因である膜応力を低減する種々の製造方法が提案されている。
【０００８】
また、特許文献３では、遮光膜であるＣｒ系材料膜が設けられたフォトマスクブランクにおいて、Ｃｒ系材料膜が有する引張応力を低減する製造方法が提案されている。ここでは、スパッタリングによってガラス基板上にＣｒ系材料膜を成膜する際、ターゲットに印加する単位スパッタリング面積当たりの電力を５Ｗ／ｃｍ２以上で行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５７−１６１８５７号公報
【特許文献２】特開昭５８−３１３３６号公報
【特許文献３】特開２００６−１９５２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
Ｔａは、ＡｒＦエキシマレーザー（波長 １９３ｎｍ）の露光（以下、ＡｒＦ露光という。）においてＣｒ以上の高い遮光性を有しており、しかも酸素ガスを実質的に含まないエッチングガスでドライエッチング可能な材料として注目され始めている。Ｔａ金属あるいは酸化物以外のＴａ化合物は、塩素系ガス、フッ素系ガスのみでドライエッチング可能であるという利点を有している。また、Ｔａ酸化物の場合、塩素系ガスではエッチング速度が非常に遅く、実質的なドライエッチングはできないが、フッ素ガスでは実質的なドライエッチングが可能である。Ｔａ金属あるいはＴａ化合物は、酸素ガスを実質的に含まないエッチングガスでドライエッチングできるため、ドライエッチング時のレジスト膜の消費量を大幅に低減（Ｔａ系遮光膜の膜厚と同等程度のレジスト膜の膜厚で可能）できる。これにより、ＥＢ描画等によって転写パターンを形成した後のレジスト膜のレジスト膜の幅に対する高さ（レジスト膜の厚さ方向）もＣｒ膜の場合に比べて大幅に低くでき、レジスト倒れや欠け等の問題も解消できる。
【００１１】
しかし、Ｔａ金属は、大気中では非常に酸化しやすい材料であり、これを遮光膜に使用する場合に問題となる。前記の通り、Ｔａ酸化物（タンタル酸化物）は、フッ素系ガスでのみドライエッチング可能であるが、フッ素系ガスは、石英ガラス等のガラス材料に対してもドライエッチングしてしまう特性を有している。このため、ＡｒＦ露光用のフォトマスクブランクで広く使用されている石英ガラスの透明基板上にＴａ酸化物の遮光膜を成膜してフォトマスクブランクを作製した場合、遮光膜上にレジスト膜を塗布し、ＥＢ描画等行ってレジスト膜に転写パターンを形成した後、これをパターンとしてフッ素系ガスでＴａ酸化物の遮光膜をドライエッチングすると、Ｔａ酸化物にはパターンが精度良く転写されるが、フッ素ガスで透明基板まで掘り込んでしまったり、透明基板の表面を荒らしてしまったりして、光学的特性に悪影響を与えてしまう問題があった。
【００１２】
一方、Ｔａ金属は、窒化されてＴａ窒化物（タンタル窒化物）となることで酸化が抑制される特性を有している。しかし、窒化するだけでは酸化を完全に抑制することは難しい。また、遮光膜に求められる性能として、転写パターンが形成されたフォトマスクにおいて、ＡｒＦ露光光等で露光された際、遮光膜表面で光が表面反射する表面反射率を所定値以下（３０％未満）に低減しなければならない。通常、光透過型のフォトマスクブランクにおけるＣｒ遮光膜の場合、遮光性能の高い遮光層としてのＣｒ膜の上層に表面反射防止層としてＣｒ酸化層を積層する。また、近年、液浸露光等の開口数がＮＡ＞１の高ＮＡ（Ｈｙｐｅｒ−ＮＡ）露光技術が用いられ始めている。このような高ＮＡ露光技術では、フォトマスクへの露光の際、フォトマスクの透明基板の裏面（透明基板の遮光膜が成膜されていない面）側からのＡｒＦ露光光の入射角度（透明基板裏面の垂線となす角度）が大きくなることから、透明基板の裏面側から入射して透明基板の表面と遮光膜の裏面との界面で反射した反射光が透明基板の裏面で再反射される。そして、その再反射された光が遮光膜の除去された部分の透明基板の表面から出ていった場合、フレア（Ｆｌａｒｅ）や露光量超過エラー（Ｄｏｓｅ Ｅｒｒｏｒ）等、レジスト膜等の露光対象物へのパターン転写に悪影響を与えることがある。このため、透明基板と遮光層との間に裏面反射防止層を設ける場合が多い。また、裏面反射防止層の反射光の反射率（裏面反射率）は、通常４０％未満に低減する必要がある。Ｃｒ遮光膜の場合は、透明基板とＣｒ膜の遮光層との間に裏面反射防止層としてＣｒ窒化層を入れる場合が多い。
【００１３】
以上のことを鑑み、本願発明者が研究した結果、Ｔａ遮光膜の場合、透明基板上に遮光性能の高い遮光層と裏面反射防止層を兼ねたＴａ窒化層を成膜し、その上層に表面反射防止層とＴａ窒化層の酸化防止層を兼ねた役割としてＴａ酸化層を成膜する積層構造とすることが好ましいということがわかった。
【００１４】
前記の通り、従来より、遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいては、遮光膜が有する膜応力によって、ガラス基板が変形することに起因する問題については知られていたが、Ｔａを主成分とする遮光膜の場合においても例外ではない。Ｔａ窒化層は、窒素が侵入型化合物であることに起因して内部の圧縮応力が高くなる傾向があるほかに、Ｔａが、従来遮光膜として使用されている元素（Ｃｒ：原子量 ５２．００，Ｍｏ：原子量 ９５．９４）よりも重い（Ｔａ：原子量 １８０．９）ことに起因し、スパッタターゲットから飛び出したＴａ粒子が、透明基板上面に衝突して成膜される際の運動エネルギーが大きいことから、成膜された遮光層のＴａ窒化層内部の圧縮応力がより増大してしまう傾向がある。
【００１５】
一方、Ｔａ酸化物は、内部の引張応力が高くなる傾向がある。しかし、同様にスパッタターゲットから飛び出したＴａ粒子が透明基板上面に衝突して成膜される際の運動エネルギーが大きいことから、成膜された表面反射防止層のＴａ酸化層に圧縮する方向の力が与えられ、それにより内部の引張応力が小さくなる傾向がある。通常、内部に圧縮応力を有する金属窒化物の層の上層に内部に引張応力を有する金属酸化物の層を積層した場合、圧縮応力と引張応力のバランスで相殺させることが可能であり、各層の成膜時のスパッタ装置内の圧力を調整したり、特許文献２記載のように、スパッタ装置に供給する電力を調整をすることで応力を相殺して、透明基板の変形量を小さくすることは可能であった。
【００１６】
しかし、Ｔａ窒化物とＴａ酸化物の積層構造の遮光膜の場合、Ｔａ窒化物の内部圧縮応力が、Ｔａ酸化物の内部引張応力に比べて非常に大きく、従来の方法では、遮光膜全体の内部応力を相殺することは困難であり、問題となっていた。本願発明は、Ｔａを主成分とする遮光膜が有する内部応力のアンバランスに起因してガラス基板が変形したフォトマスクブランクに、転写パターンを形成したフォトマスクを作製してウェハ等のパターン転写対象物に対して露光した際、焦点ずれ等の光学的不具合が発生する問題を解決するものであって、極めて微細なパターンを精度良く形成できるフォトマスクブランク及びそのフォトマスクブランクに微細パターンを形成したフォトマスクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述の課題を解決するための手段として第１の手段は、基板上に、多層反射膜と少なくとも２層からなる吸収体膜とを有する反射型マスクブランクであって、前記吸収体膜は、タンタル窒化物を主成分とし、キセノンを含む材料からなる吸収体層と、該吸収体層の上面に積層されるタンタル酸化物を主成分とし、アルゴンを含む材料からなる表面反射防止層とを有することを特徴とする反射型マスクブランクである。
【００１８】
第２の手段は、前記吸収体層または表面反射防止層は、ホウ素を含む材料からなることを特徴とする第１の手段にかかる反射型マスクブランクである。また、第３の手段は、第１または第２のいずれかの手段にかかる反射型マスクブランクの吸収体膜に転写パターンが形成されていることを特徴とする反射型マスクである。
【００１９】
第４の手段は、多層反射膜を備える基板の多層反射膜上に、タンタルあるいはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタターゲットを使用し、キセノンガスと窒素系ガスの混合ガスをスパッタガスとして用いたスパッタリングによって、タンタル窒化物を主成分とする材料からなる吸収体層を形成する吸収体層形成工程と、前記吸収体層形成工程で形成した吸収体層の上面に、タンタルあるいはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタターゲットを使用し、アルゴンガスと酸素系ガスの混合ガスをスパッタガスとして用いたスパッタリングによって、タンタル酸化物を主成分とする材料からなる表面反射防止層を形成する表面反射防止層形成工程とを有することを特徴とする反射型マスクブランクの製造方法である。
【００２０】
第５の手段は、前記タンタルを主成分とする材料からなるスパッタターゲットは、タンタルとホウ素の焼結体であることを特徴とする第４の手段にかかる反射型マスクブランクの製造方法である。また、第６の手段は、第１または第２のいずれかの手段にかかる反射型マスクブランクの吸収体膜に転写パターンを形成してなる反射型マスクの製造方法であって、前記吸収体膜上に形成された転写パターンを有するレジスト膜をエッチングマスクとして、酸素を実質的に含まないフッ素系ガスで表面反射防止層をドライエッチングする工程と、該工程後、前記レジスト膜および表面反射防止層のうち少なくともいずれかをエッチングマスクとして、酸素を実質的に含まない塩素系ガスで吸収体層をドライエッチングする工程とを有することを特徴とする反射型マスクの製造方法である。
【発明の効果】
【００２１】
透明基板上にＴａ窒化物を主成分とする遮光層とＴａ酸化物を主成分とする表面反射防止層とを有する遮光膜を備えるフォトマスクブランクを製造する場合において、透明基板上にＴａ窒化物を主成分とする遮光層を成膜する際に、スパッタ装置内の雰囲気ガスとして、ＸｅガスとＮ系ガス（窒素系ガス）の混合ガスを用いることによって、スパッタ装置内のＴａ金属またはＴａ化合物のスパッタターゲットから飛び出したＴａ粒子が、原子量の大きいＸｅ原子に衝突して運動エネルギーを損失し、速度を低下させた状態で透明基板上に衝突させることができる。これによって、Ｔａ粒子の衝突時にＴａ窒化物を主成分とする遮光層に与える圧縮力を低減することができ、遮光層内部の圧縮応力を大幅に低減させることができる。
【００２２】
一方、遮光層上にＴａ酸化物を主成分とする表面反射防止層を成膜する際、スパッタ装置内の雰囲気ガスとして、従来からスパッタ時の希ガスとして広く使用されているＸｅガスよりも原子量の小さいＡｒガスとＯ系ガス（酸素系ガス）の混合ガスを用いる。これによって、スパッタ装置内における、Ｔａ金属またはＴａ化合物からなるスパッタターゲットから飛び出したＴａ粒子が原子量の小さいＡｒ原子に衝突しても、運動エネルギーの損失はＸｅ原子に衝突する場合に比べて大幅に小さくなる。そのため、速度があまり低下していない状態のままで透明基板上に衝突させることができる。これによって、Ｔａ粒子の衝突時にＴａ酸化物を主成分とする遮光層に大きな圧縮力を付与することができ、遮光層内部の引張応力を低減させることができる。
【００２３】
そして、圧縮応力が大幅に低減されたＴａ窒化物を主成分とする遮光層と、引張応力が従来の金属酸化層の場合と同様に低減されたＴａ酸化層を主成分とする表面反射防止層とを積層した構造とすることにより、遮光膜全体として強い圧縮応力を有していたものが、２つの層の応力によって上手く相殺されて、遮光膜の内部応力が大幅に低減できるという効果がある。これによって、ガラス基板が変形したフォトマスクブランクに転写パターンを形成してフォトマスクを作製すると、ウェハ等の転写対象物に露光する際に焦点ずれ等が生じてしまうという光学的不具合が発生せず、近年の微細パターン露光で要求される精度を満たすマスクブランクを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本願発明の実施の形態にかかるフォトマスクブランクの構成を示す断面図である。
【図２】本願発明の実施の形態にかかるフォトマスクの構成を示す断面図である。
【図３】本願発明の実施の形態にかかるフォトマスクブランクからフォトマスクを製造するまでの過程を示す断面図である。
【図４】本願発明の実施例２にかかるフォトマスクブランクの構成を示す断面図である。
【図５】本願発明の実施例３にかかる反射型フォトマスクブランクの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は本願発明の実施の形態にかかるフォトマスクブランクの構成を示す断面図、図２は本願発明の実施の形態にかかるフォトマスクの構成を示す断面図、図３は本願発明の実施の形態にかかるフォトマスクブランクからフォトマスクを製造するまでの過程を示す断面図である。以下、これらの図面を参照にしながら、本願発明の実施の形態にかかるフォトマスクブランク及びフォトマスクを説明する。
【００２６】
図１に示されるように、本実施の形態にかかるフォトマスクブランクは、合成石英からなるガラス基板１上に、遮光層として、厚さ４４．９ｎｍのＴａ窒化物を主成分とするＴａ窒化層２が形成され、このＴａ窒化層２の上に、表面反射防止層として、厚さ１３ｎｍのＴａ酸化物を主成分とするＴａ酸化層３が形成されてなるものである。なお、Ｔａ窒化層２とＴａ酸化層３とで遮光膜３０を構成する。Ｔａ窒化層２のＮ含有量は３１ａｔ％、Ｔａ酸化層３のＯ含有量は５８ａｔ％である。遮光膜３０をこのような構成とすることにより、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光に対する表面反射率を３０％未満に、かつ裏面反射率を４０％未満とすることができている。また、本実施の形態にかかるフォトマスクは、図２に示されるように、図１に示されるフォトマスクブランクの遮光膜３０に、遮光膜３０を残存させた部分３０ａと、除去した部分３０ｂとから構成される微細パターンを形成したものである。
【００２７】
次に、図３を参照しながら本実施の形態にかかるフォトマスクブランク及びフォトマスクを製造した例を実施例として説明する。
（実施例１）
縦・横の寸法が、約１５２ｍｍ×１５２ｍｍで、厚さが６．３５ｍｍの合成石英からなる基板１を、ＤＣマグネトロンスパッタ装置に導入する。スパッタ装置内を２×１０−５（Ｐａ）以下に排気した後、スパッタ装置内にＸｅとＮ２の混合ガス（スパッタガス）を導入する。このとき、Ｘｅの流量は１１ｓｃｃｍ、Ｎ２の流量は１５ｓｃｃｍに調整した。スパッタリングターゲットにはＴａを用いた。ガスの流量が安定した後、ＤＣ電源の電力を１．５ｋＷに設定し、基板１上に厚み４４．９ｎｍのＴａ窒化層２を成膜した（図３（ａ）参照）。
【００２８】
次に、Ｔａ窒化層２を成膜した基板１をスパッタ装置内に保持したまま、流量５８ｓｃｃｍのＡｒガスと、流量３２．５ｓｃｃｍのＯ２ガスとを混合した混合ガス（スパッタガス）をスパッタ装置内に導入し、続いてＤＣ電源の電力を０．７ｋＷに設定し、Ｔａ窒化層２上に厚み１３ｎｍのＴａ酸化膜３を積層した（図３（ｂ）参照）。Ｔａ酸化層をＤＣマグネトロンスパッタリングで成膜する際には、ターゲット上に酸化膜が堆積して成膜速度が低下する場合がある。成膜速度の低下を抑制するには、ＤＣパルスユニットが有効であり、実施例ではアドバンスドエナジー社製 Ｓｐａｒｃ−ＬＥ Ｖ（アドバンスドエナジー社の商品名）を用いている。
【００２９】
製作したフォトマスクブランクの遮光膜３０の膜面における反射率（表面反射率）は、ＡｒＦ露光（波長１９３ｎｍ）において１９．５％であった。基板１の遮光膜を形成していない面の反射率（裏面反射率）は、ＡｒＦ露光において、３０．３％であった。また、ＡｒＦ露光における光透過率は０．１％であった。屈折率ｎ、消衰係数ｋの値を、ｎ＆ｋテクノロジー社製 の光学式薄膜特性測定装置であるｎ＆ｋ１２８０（ｎ＆ｋテクノロジー社の商品名）で算出したところ、Ｔａ窒化層２の屈折率ｎは２．１６、消衰係数ｋは２．０２であり、Ｔａ酸化層３の屈折率ｎは２．２３、消衰係数ｋは１．０９であった。同様にして作製した遮光膜３０についてＸＰＳ分析（蛍光Ｘ線分析）を行ったところ、Ｔａ窒化層２のＮ含有量は３１ａｔ％であり、Ｘｅ含有量は、約０．４ａｔ％であった。また、Ｔａ酸化層３のＯ含有量は５８ａｔ％であった。さらに、ＲＢＳ分析（ラザフォード後方散乱分析）を行ったところ、Ｔａ酸化層３中のＡｒ含有量は、約２ａｔ％であった。さらに、この遮光膜３０について、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて領域１μｍの表面粗さ測定を行ったところ、表面粗さＲｍｓは０．４９ｎｍであった。なお、欠陥検査機 レーザーテック社製 Ｍ１３５０（レーザーテック社の商品名）で欠陥検査を行ってみたところ、欠陥を正常に識別できることが確認できた。
【００３０】
上記実施例１にかかるフォトマスクブランクの膜構成や製造の条件等をまとめて表１に示す。
【表１】
【００３１】
また、上記実施例１にかかるフォトマスクブランクの光学特性等をまとめて表２に示す。
【表２】
【００３２】
上記のように作製したフォトマスクブランクについて、遮光膜３０の成膜前後における基板１の断面方向の変形量を測定した。なお、測定は、基板１の変形量は、約１５２ｍｍ角基板の外周部分を除いた１４２ｍｍ角内のエリアで行った。その結果、基板１は遮光膜３０を成膜することによって、基板上面が凸方向に０．０２μｍ変形していた。
【００３３】
次に、Ｔａ窒化層２およびＴａ酸化層３を積層した基板１上に厚さ、１５０ｎｍの電子線レジスト４を塗布し（図３（ｃ）参照）、電子線描画及び現像を行い、レジストパターンを形成した（図３（ｄ）参照）。なお、図３（ｄ）において、符号４ａが、現像後のレジスト残存部であり、符号４ｂがレジスト除去部であって、レジスト残存部４ａとレジスト除去部４ｂとでレジストパターンが構成されている。
【００３４】
次に、ＣＨＦ３ガスを用いたドライエッチングを行い、Ｔａ酸化層３のパターンを作製した（図３（ｅ）参照）。なお、図３（ｅ）において、符号３ａがＴａ酸化層３のパターンにおけるＴａ酸化層の残存部である。続いて、Ｃｌ２ガスを用いたドライエッチングを行いＴａ窒化層２のパターンを作製した。さらに，３０％の追加エッチングを行い、基板１上に遮光膜のパターンを作製した（図３（ｆ）参照）。なお、図３（ｆ）において、符号２ａがＴａ窒化層２のパターンにおけるＴａ窒化層の残存部である。こうして作製した遮光膜パターンについて、断面のＳＥＭ観察を行ったところ、電子線レジストは約８０ｎｍの厚みで残存していた。続いて、遮光膜パターン上のレジストを除去し、フォトマスクとしての機能を有する遮光膜パターンを得た（図３（ｇ）参照）。この作製したフォトマスクを露光装置にセットし、レジストが塗布されたウェハへのパターン転写を行ってみたところ、焦点ずれ等に起因するウェハのレジスト上の設計パターンからの転写パターンずれ量は、ハーフピッチ３２ｎｍ以下の微細パターン露光で要求される精度を満たしており、実施例１のフォトマスクブランクはハーフピッチ３２ｎｍ以下の微細パターン露光において十分な性能を有していることがわかった。
【００３５】
（比較例１）
実施例１におけるＴａ窒化層２のスパッタ成膜時、スパッタ時導入ガスにＸｅガスとＮ２ガスの混合ガスを使用した効果を確認するため、従来の製法であるＡｒガスとＮ２ガスの混合ガスとからなるスパッタ時導入ガスを使用してＴａ窒化層２をスパッタ成膜した以外は、実施例１と同様に遮光膜を作製し、比較例１とした。
【００３６】
スパッタ装置内を２×１０−５（Ｐａ）以下に排気した後、スパッタ装置内にＡｒとＮ２の混合ガス（スパッタガス）を導入する。このとき、Ａｒの流量は３０ｓｃｃｍ、Ｎ２の流量は２０ｓｃｃｍに調整した。スパッタリングターゲットにはＴａを用いた。ガスの流量が安定した後、ＤＣ電源の電力を１．５ｋＷに設定し、基板１上に厚さ４４．２ｎｍのＴａ窒化層２を成膜した。次に、Ｔａ窒化層２を成膜した基板１をスパッタ装置内に保持したまま、実施例１と同じ条件で、Ｔａ窒化層２上に厚さ１３ｎｍのＴａ酸化層３を積層した。
【００３７】
製作したフォトマスクブランクの遮光膜３０の膜面における反射率（表面反射率）は、ＡｒＦ露光において１９．６％であった。基板１の遮光膜を形成していない面の反射率（裏面反射率）は、ＡｒＦ露光において、３０．４％であった。また、ＡｒＦ露光における光透過率は０．１％であった。屈折率ｎ、消衰係数ｋの値を上述のｎ＆ｋテクノロジー社製ｎ＆ｋ１２８０（ｎ＆ｋテクノロジー社の商品名）で算出したところ、Ｔａ窒化層２の屈折率ｎは２．２０、消衰係数ｋは２．０５であり、Ｔａ酸化層３の屈折率ｎは２．２３、消衰係数ｋは１．０９であった。同様にして作製した遮光膜３０についてＸＰＳ分析を行ったところ、Ｔａ窒化層２のＮ含有量は３２ａｔ％であった。Ｔａ酸化層３のＯ含有量は５８ａｔ％であった。さらに、この遮光膜３０について、ＡＦＭを用いて領域１μｍの表面粗さ測定を行ったところ、表面粗さＲｍｓは０．２８ｎｍであった。なお、欠陥検査機 レーザーテック社製 Ｍ１３５０（レーザーテック社の商品名）で欠陥検査を行ってみたところ、欠陥を正常に識別できることが確認できた。比較例１の製造条件等を表３にまとめて示す。
【表３】
【００３８】
また、上記比較例１にかかるフォトマスクブランクの光学特性等をまとめて表４に示す。
【表４】
【００３９】
上記のように作製したフォトマスクブランクについて、遮光膜３０の成膜前後における基板１の断面方向の変形量を実施例１と同様に測定した。その結果、基板１は遮光膜３０を成膜することによって、基板上面が凸方向に０．５６μｍと大幅に変形していた。
【００４０】
次に、実施例１と同様の遮光膜パターンを形成してフォトマスクを作製し、この作製したフォトマスクを露光装置のセットし、レジストが塗布されたウェハへのパターン転写を行ってみた。その結果、基板の大幅な変形による焦点ずれ等に起因してウェハのレジスト上の設計パターンから転写パターンが大きくずれてしまっており、ハーフピッチ３２ｎｍ以下の微細パターン露光で要求される精度を満たすことはできなかった。
【００４１】
一般に、膜応力は成膜スパッタ時のスパッタ装置内の圧力によっても変化することが知られている。ここで、Ｔａ窒化層のスパッタ成膜時において、導入ガスの希ガスにＡｒガスを使用する場合とＸｅガスを使用する場合のそれぞれについて、スパッタ時の導入ガスの流量を変化させ（これにより、スパッタ装置内の圧力が変化する）、ガラス基板（実施例１および比較例と同じ材質の石英ガラス基板を使用）の変形量との関係について検証を行った。なお、今回の検証では、Ｔａ窒化層の膜応力のガラス基板への影響を主として調べるため、ガラス基板上にＴａ窒化層のみを成膜することとし、Ｔａ酸化層は成膜していない。
【００４２】
まず、比較例１のＴａ窒化層のスパッタ時にＡｒとＮ２の混合ガス（スパッタガス）を用いる場合の検証を行った。Ａｒガスの導入流量を変化させたほかは、比較例１と同様の条件（Ｎ２ガスの導入流量は２０ｓｃｃｍと一定とした。）でＴａ窒化層のスパッタ成膜を行った。その結果を表５に示す。
【表５】
【００４３】
表５中の基板変形方向とは、ガラス基板上面側を基準とした凹凸を示している。また、スパッタ装置の仕様上、膜厚を一定の厚さにすることは困難であることから、基板変形量を膜厚で除した単位膜厚あたりの基板変形量に変換して、成膜圧力（成膜時のスパッタ装置内圧力）との関係を示した。表５中のＡｒガス流量３０ｓｃｃｍの成膜条件は、比較例１の成膜条件と同じである。つまり、比較例１では、Ｔａ窒化層は、ガラス基板を凸方向に０．６５μｍ変形させる圧縮応力を有していたことになる。比較例１では、Ｔａ窒化層の上にＴａ酸化層を積層した結果、ガラス基板が凸方向に０．５６μｍ変形していたことから、比較例１の成膜条件によって成膜された１３ｎｍの膜厚のＴａ酸化層は、Ｔａ窒化層の圧縮応力に反して、ガラス基板を０．０９μｍ（単位膜厚当たり基板変形量 ０．００６９μｍ／ｎｍ）凹方向に戻すだけの引張応力を有していることになる。この検証の結果、Ａｒガスのスパッタ装置への導入流量を調整しても、Ｔａ酸化層の有する引張応力では、Ｔａ窒化層の有する圧縮応力を打ち消して、ガラス基板の変形量をハーフピッチ３２ｎｍ以下の微細パターン露光で要求される精度を満たすだけ低減させることは困難ということがわかった。
【００４４】
次に、実施例１のＴａ窒化層のスパッタ時にＸｅとＮ２の混合ガスを用いる場合の検証を行った。Ｘｅガスの導入流量を変化させたほかは、実施例１と同様の条件（Ｎ２ガスの導入流量は１５ｓｃｃｍと一定とした。）でＴａ窒化層のスパッタ成膜を行った。その結果を表６に示す。
【表６】
【００４５】
表６中のＸｅガス流量１１ｓｃｃｍの成膜条件は、実施例１の成膜条件と同じである。表５の結果を比較すると明らかであるが、Ｘｅガスを使用することによって、Ｔａ窒化層がガラス基板を変形させる圧縮応力が大幅に低減できていることがわかる。また、実施例１では、Ｔａ窒化層は、ガラス基板を凸方向に０．１１μｍ変形させる圧縮応力を有していたことになる。実施例１では、Ｔａ窒化層の上にＴａ酸化層を積層した結果、ガラス基板が凸方向に０．０２μｍ変形していたことから、実施例１の成膜条件によって成膜された１３ｎｍの膜厚のＴａ酸化層は、Ｔａ窒化層の圧縮応力に反して、ガラス基板を０．０９μｍ（単位膜厚当たり基板変形量０．００６９μｍ／ｎｍ）凹方向に戻すだけの引張応力を有していることになる。この検証の結果、スパッタ時導入ガス（スパッタガス）の希ガスにＸｅガスを使用することによって、Ｔａ窒化層の圧縮応力を大幅に低減できることのほか、Ｘｅガスのスパッタ装置への導入流量を調整することによって、Ｔａ酸化層の有する引張応力とバランスを取ることで、さらにガラス基板の変形量を小さくでき、ハーフピッチ３２ｎｍ以下の微細パターン露光で要求される精度を満たすだけのマスクブランクを作製することができることがわかった。
【００４６】
（実施例２）
図４は実施例２にかかるフォトマスクブランクを示す断面図である。図４に示されるように、実施例２にかかるフォトマスクブランクは、合成石英からなるガラス基板１上に、遮光層として、厚さ４６．７ｎｍのＴａ−Ｂ−Ｎ層２１が形成され、このＴａ−Ｂ−Ｎ層２１の上に、表面反射防止層として、厚さ１０ｎｍのＴａ−Ｂ−Ｏ層３１が形成されてなるものである。なお、Ｔａ−Ｂ−Ｎ層２１とＴａ−Ｂ−Ｏ層３１とによって遮光膜３３を構成するものである。ここで、Ｔａ−Ｂ−Ｎ層２１のＮ含有量は１５ａｔ％、Ｔａ−Ｂ−Ｏ層３１のＯ含有量は５８ａｔ％である。
【００４７】
この実施例２にかかるフォトマスクブランクは、次のようにして製造される。実施例１と同様に約１５２ｍｍ角の外形、６．３５ｍｍの厚さで合成石英からなる基板１をＤＣマグネトロンスパッタ装置に導入する。スパッタ装置内を２×１０−５（Ｐａ）以下に排気した後、スパッタ装置内にＸｅとＮ２の混合ガス（スパッタガス）を導入する。このとき、Ｘｅの流量は１２．９ｓｃｃｍ、Ｎ２の流量は６ｓｃｃｍに調整した。スパッタリングターゲットにはＴａ−Ｂ合金（Ｔａ：Ｂ＝８０：２０ 原子比）を用いた。ガスの流量が安定した後、ＤＣ電源の電力を１．５ｋＷに設定し、基板１上に厚さ４６．７ｎｍのＴａ−Ｂ−Ｎ層２１を成膜した。
【００４８】
次に、Ｔａ−Ｂ−Ｎ層２１を成膜した基板をスパッタ装置内に保持したまま、Ａｒ流量５８ｓｃｃｍとＯ２流量３２．５ｓｃｃｍの混合ガスをスパッタ装置内に導入し、続いてＤＣ電源の電力を０．７ｋＷに設定し、Ｔａ−Ｂ−Ｎ層２１上に厚さ１０ｎｍのＴａ−Ｂ−Ｏ層３１を積層した。Ｔａ−Ｂ−Ｏ層３１をＤＣマグネトロンスパッタリングで成膜する際には、Ｔａ酸化層と同様にターゲット上に酸化膜が堆積して成膜速度が低下する場合がある。成膜速度の低下を抑制するには、ＤＣパルスユニットが有効であり、本実施例でもアドバンスドエナジー社製 Ｓｐａｒｃ−ＬＥ Ｖ（アドバンスドエナジー社の商品名）を用いている。
【００４９】
上記のように作製した遮光膜の膜面における反射率（表面反射率）は、ＡｒＦ露光において１８．１％であった。基板の遮光膜を形成していない面の反射率（裏面反射率）は、ＡｒＦ露光において、３３．７％であった。また、ＡｒＦ露光における光透過率は０．１％であった。このようにして作製した遮光膜についてＸＰＳ分析を行ったところ、Ｔａ−Ｂ−Ｎ層２１のＮ含有量は１５ａｔ％であり、Ｘｅ含有量は、約０．３ａｔ％であった。また、Ｔａ−Ｂ−Ｏ層３１のＯ含有量は５８ａｔ％であった。さらに、ＲＢＳ分析（ラザフォード後方散乱分析）を行ったところ、Ｔａ−Ｂ−Ｏ層３１中のＡｒ含有量は、約１ａｔ％であった。この遮光膜について、ＡＦＭを用いて領域１μｍの表面粗さ測定を行ったところ、表面粗さＲｍｓは０．４２ｎｍであった。
【００５０】
実施例２の製造条件や特性等を表７にまとめて示す。
【表７】
【００５１】
また、上記実施例２にかかるフォトマスクブランクの光学特性等をまとめて表８に示す。
【表８】
【００５２】
上記のように作製したフォトマスクブランクについて、遮光膜３３の成膜前後における基板１の断面方向の変形量を測定した。なお、測定は、基板１の変形量は、約１５２ｍｍ角基板の外周部分を除いた１４２ｍｍ角内のエリアで行った。その結果、基板１は遮光膜３３を成膜することによって、基板上面が凸方向に０．０１μｍ変形していた。
【００５３】
次に、実施例１と同様の遮光膜パターンを形成してフォトマスクを作製し、この作製したフォトマスクを露光装置にセットし、レジストが塗布されたウェハへのパターン転写を行ってみた。その結果、焦点ずれ等に起因するウェハのレジスト上の設計パターンからの転写パターンずれ量は、ハーフピッチ３２ｎｍ以下の微細パターン露光で要求される精度を満たしており、実施例２のフォトマスクブランクはハーフピッチ３２ｎｍ以下の微細パターン露光において十分な性能を有していることがわかった。
【００５４】
（実施例３）
図５は、実施例３にかかる反射型マスクブランクの構成を示す断面図である。反射型マスクブランクは、特に、極短紫外（Ｅｘｔｒｅｍｅ ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ，ＥＵＶ 波長 約１３ｎｍ）光を用いたＥＵＶリソグラフィで使用される反射型マスクを作製するためのマスクブランクである。反射型マスクブランクは、基板１０上に、多層反射膜１１、中間膜１２、吸収体膜（遮光膜）１３が順に積層して形成されている。多層反射膜１１は、ＥＵＶ光を高反射率で反射させる膜であり、相対的に屈折率の高い物質と、相対的に屈折率の低い物質が数ｎｍオーダーで交互に積層された構造のものが通常使用されている。多層反射膜１１には、ＭｏとＳｉを交互に４０周期程度積層したＭｏ／Ｓｉ周期多層反射膜が広く用いられているほか、Ｒｕ／Ｓｉ周期多層反射膜、Ｍｏ／Ｂｅ周期多層反射膜、Ｍｏ化合物／Ｓｉ化合物周期多層反射膜、Ｓｉ／Ｎｂ周期多層反射膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ周期多層反射膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ／Ｍｏ周期多層反射膜、Ｓｉ／Ｒｕ／Ｍｏ／Ｒｕ周期多層反射膜などがある。
【００５５】
中間膜１２は、吸収体膜に転写パターンをエッチングする際のエッチングストッパーの役割を有するものであり、Ｃｒを主な金属成分とする材料の膜が一般的である。特に、ＣｒＮは、結晶構造がアモルファスであって、転写パターンをエッチングした時のエッジラフネスが小さくできるため好適である。また、中間膜１２に代えて、あるいは多層反射膜１１と中間膜１２との間に、吸収体膜に転写パターンをエッチングする際のエッチングストッパーを有するＲｕを主成分とする保護膜を設けてもよい。この保護膜は、ＥＵＶ光に対する透過率が高いため、中間膜１２とは異なり、転写パターン部分をエッチングする必要は特にない。この保護膜に適用可能な材料としては、Ｒｕ金属、ＲｕＮｂ合金、ＲｕＺｒ合金、あるいはそれらの化合物等がある。
【００５６】
吸収体膜１３は、ＥＵＶ光を吸収する役割を有するものであり、Ｔａを主な金属成分とする材料を使用する場合が多い。このような構成の反射型マスクブランクの吸収体膜１３と中間膜１２にレジストパターンをマスクにしてドライエッチングして転写パターンを形成することにより、転写パターンを有する反射型マスクが作製される。そして、ＥＵＶ露光装置の所定箇所に取り付けてＥＵＶ光を照射すると、エッチングされて多層反射膜１１が露出した部分ではＥＵＶ光を反射し、吸収体膜１３が残存している部分ではＥＵＶ光は吸収されることで、転写パターンが露光対象物であるウェハ上のレジスト等に転写されるようになっている。
【００５７】
一般に、反射型マスクブランクの吸収体膜１３および中間膜１２に転写パターンを形成して反射型マスクを作製した後、転写パターンの精度を調べる検査を行う。検査には、波長１９０ｎｍ〜２６０ｎｍ程度の深紫外光を照射して、反射コントラストを観察することにより行われる。吸収体膜１３の表面反射率が高いと、多層反射膜１１の表面との間の反射コントラスト差が取りにくくなってしまい、検査が良好に行えない。このため、吸収体膜１３は、中間膜１２側から順に、ＥＵＶ光の吸収率の高い材料を用いた吸収体層（遮光層）１４、および、検査光（深紫外線）の露光における反射率が低い材料を用いた表面反射防止層１５が積層される２層構造としている。Ｔａを主な金属成分とする材料を吸収体層１４に用いる場合、吸収体層１４にはＴａ窒化物、表面反射防止層１５には、Ｔａ酸化物が好適である。
【００５８】
この反射型マスクブランクにおいても、従来のＡｒＦ露光で用いるマスクブランクの場合と同様、吸収体膜１３のＴａ窒化物の吸収体層１４とＴａ酸化物の表面反射防止層１５とからなる２層構造における膜応力が多層反射膜や基板１０の変形に影響するという問題が発生していた。そして、本発明の技術的思想は、反射型マスクブランクの吸収体膜１３にも同様に適用できる。
【００５９】
以下、図５を参照しながら、実施例３にかかる反射型マスクブランクの製造方法を説明する。実施例３にかかる反射型マスクブランクは、縦・横の寸法が、約１５２ｍｍ×１５２ｍｍで、厚さが６．３５ｍｍのＳｉＯ２−ＴｉＯ２ガラスを基板１０として用いた。最初に、基板１０上に多層反射膜１１をイオンビームスパッタ法で成膜する。基板１０をＭｏターゲットとＳｉターゲットを備えたイオンビームスパッタリング装置内に設置し、ＳｉターゲットとＭｏターゲットに交互にイオンビームを照射し、Ｓｉ膜（４．２ｎｍ）／Ｍｏ膜（２．８ｎｍ）の１周期を４０周期積層させ、最後にＳｉ膜を４．２ｎｍ成膜して多層反射膜１１を成膜した。次に、多層反射膜１１の上面にＣｒ窒化物の中間層１２をＤＣマグネトロンスパッタ装置で１５ｎｍの厚さで成膜した。成膜には、Ｃｒターゲットを用い、スパッタ導入ガス（スパッタガス）として、Ｎを１０ａｔ％添加したＡｒを用いて行った。
【００６０】
中間層１２上面に、Ｔａ−Ｂ−Ｎ（タンタルホウ素合金の窒化物）の吸収体層１４を、ＤＣマグネトロン装置で成膜した。スパッタ装置内を２×１０−５（Ｐａ）以下に排気した後、スパッタ装置内にＸｅとＮ２の混合ガス（スパッタガス）を導入した。このとき、Ｘｅの流量は、１２．９ｓｃｃｍ、Ｎ２の流量は、６ｓｃｃｍに調整した。スパッタリングターゲットには、Ｔａ−Ｂ合金（Ｔａ：Ｂ＝８０：２０ 原子比）を用いた。ガスの流量が安定した後、ＤＣ電源の電力を１．５ｋＷに設定し、中間層１２上面に厚さ５０ｎｍで成膜した。
【００６１】
続いて、基板１０をスパッタ装置内に保持したまま、Ａｒ流量５８ｓｃｃｍとＯ２流量３２．５ｓｃｃｍの混合ガス（スパッタガス）をスパッタ装置内に導入し、ＤＣ電源の電力を０．７ｋＷに設定し、吸収体層１４の上に厚さ１５ｎｍのＴａ−Ｂ−Ｏの表面反射防止層１５を成膜した。Ｔａ−Ｂ−Ｏ（タンタルホウ素合金の酸化物）の表面反射防止層１５をＤＣマグネトロンスパッタリングで成膜する際には、ターゲット上に酸化膜が堆積して成膜速度が低下する場合がある。成膜速度の低下を抑制するには、ＤＣパルスユニットが有効であり、本実施例でもアドバンスドエナジー社製 Ｓｐａｒｃ−ＬＥ Ｖ（アドバンスドエナジー社の商品名）を用いている。
【００６２】
製作した反射型フォトマスクブランクは、吸収体層１４、表面反射防止層１５ともにアモルファスの結晶状態であった。また、作製した吸収体膜１３についてＸＰＳ分析を行ったところ、Ｔａ−Ｂ−Ｎの吸収体層１４のＮ含有量は１５ａｔ％であり、Ｘｅ含有量は、約０．３ａｔ％であった。また、Ｔａ−Ｂ−Ｏの表面反射防止層１５のＯ含有量は５６ａｔ％であった。さらに、ＲＢＳ分析（ラザフォード後方散乱分析）を行ったところ、Ｔａ−Ｂ−Ｏの表面反射防止層層１５中のＡｒ含有量は、約０．１ａｔ％であった。さらに、この吸収体膜１３について、ＡＦＭを用いて領域１μｍの表面粗さ測定を行ったところ、表面粗さＲｍｓは０．４２ｎｍであった。
【００６３】
実施例３の吸収体膜１３の製造条件を表９にまとめて示す。
【表９】
【００６４】
上記のように作製したフォトマスクブランクについて、吸収体膜１３の成膜前後における基板１０の断面方向の変形量を測定した。なお、測定は、基板１０の変形量は、約１５２ｍｍ角基板の外周部分を除いた１４２ｍｍ角内のエリアで行った。その結果、基板１は遮光膜３０を成膜することによって、基板上面が凸方向に０．０１μｍ変形していた。
【００６５】
次に、基板１０上に厚さ１５０ｎｍの電子線レジストを塗布し、実施例２と同様のエッチングプロセスを用いて、吸収体膜１３にパターンを転写した。続いて、Ｃｒ窒化物の中間層１２をＣｌ２ガスとＯ２ガスの混合ガスを用いてドライエッチングを行い、パターンを転写した。この作製した反射型フォトマスクをＥＵＶ露光装置にセットし、レジストが塗布されたウェハへのパターン転写を行ってみたところ、焦点ずれ等に起因するウェハのレジスト上の設計パターンからの転写パターンずれ量は、ハーフピッチ３２ｎｍ以下の微細パターン露光で要求される精度を満たしており、実施例３の反射型マスクブランクはハーフピッチ３２ｎｍ以下の微細パターン露光において十分な性能を有していることがわかった。なお、この実施例３において、中間膜１２に代えて保護膜を適用する場合、例えばＲｕＮｂ合金を適用する場合には、ＲｕＮｂターゲットを用い、２．５ｎｍの膜厚で成膜するとよい。
【００６６】
ＡｒＦエキシマレーザー露光光を適用するフォトマスクブランクにおいて、遮光膜の全体膜厚をより薄膜としつつ、裏面反射率を低減するため、遮光層と透明基板との間にさらに裏面反射防止層を設けた３層構造としてもよい。この場合、裏面反射防止層は、タンタル窒化物（ＴａＮ）を主成分とすることが望ましい。このとき、遮光膜は、ＴａＯを主成分として引張応力を有する表面反射防止層、ＴａＮを主成分として圧縮応力を有する遮光層、ＴａＮを主成分として圧縮応力を有する裏面反射防止層の３層構造となるので、ＴａＮを主成分とする２層についてはＸｅガスをスパッタ時の希ガスに用い、成膜条件を調整することで３層の膜応力を調整し、出来上がったフォトマスクブランクの基板変形量を許容範囲内になるようにすることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明にかかるフォトマスクは、例えば、半導体製造過程においてフォトリソグラフィ法で微細パターン形成する際にマスクとして利用することができ、また、本発明にかかるフォトマスクブランクは、一定の加工処理等を施すことによってフォトマスクに形成できる中間体としてのフォトマスクブランクとして利用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１ ガラス基板
２ 遮光層
３ 反射防止層
３０ 遮光膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体製造過程における微細パターン転写の際等にマスクとして用いられるフォトマスクを製造する際に中間体として用いられるフォトマスクブランクおよびフォトマスク並びにこれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体装置等の製造工程では、フォトリソグラフィ法を用いて微細パターンの形成が行われており、このフォトリソグラフィ法を実施する際における微細パターン転写工程においては、マスクとしてフォトマスクが用いられる。このフォトマスクは、一般的には、中間体としてのフォトマスクブランクの遮光膜等に所望の微細パターンを形成することによって得ている。それゆえ、中間体としてのフォトマスクブランクに形成された遮光膜等の特性が、ほぼそのまま、得られるフォトマスクの性能を左右することになる。このフォトマスクブランクの遮光膜には、従来、Ｃｒが使用されるのが一般的であった。
【０００３】
ところで、近年、パターンの微細化がますます進んでおり、これに伴い、従来のレジスト膜厚であると、レジスト倒れなどの問題が起こっている。Ｃｒ（クロム）を主成分とする遮光膜の場合、ＥＢ描画等によってレジスト膜に転写パターンを形成した後のエッチングには、ウェットエッチングとドライエッチングの両方が使用可能である。しかし、ウェットエッチングの場合、エッチングの進行が等方性の傾向を有するため、近年のパターンの微細化への対応が困難になってきており、異方性の傾向を有するドライエッチングが主流となってきている。
【０００４】
Ｃｒを主成分とする遮光膜をドライエッチングする場合、エッチングガスとしては一般に塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスを使用する。しかし、従来の有機性のレジスト膜は、酸素ガスにエッチングされやすい特性を有しており、Ｃｒを主成分とする遮光膜のエッチング速度と比べて非常に早い。レジスト膜は、Ｃｒを主成分とする遮光膜のドライエッチングによるパターンニングが完了するまで残存していなければならないため、Ｃｒを主成分とする遮光膜の場合におけるレジスト膜の膜厚は、非常に厚くなってしまっていた（例えば、Ｃｒを主成分とする遮光膜の膜厚の３倍）。
【０００５】
近年、パターンの微細化が著しく、ＥＢ描画等によって転写パターンを形成した後のレジスト膜は、パターンが混み合った部分では、レジスト膜の幅に比べて高さ（レジスト膜の厚さ方向）が非常に高くなってしまっており、現像時等にその不安定さから倒れてしまったり、剥離してしまったりすることが発生している。このようなことが発生すると、Ｃｒを主成分とする遮光膜に転写パターンが正しく形成されず、フォトマスクとして不適格なものになってしまう。このため、レジストの薄膜化が至上命題となっていた。Ｃｒを主成分とする遮光膜の場合でレジスト膜厚を薄くするには、遮光膜の方を薄くする必要があった。しかし、Ｃｒを主成分とする遮光膜では、遮光性能が不十分になる限界の膜厚に達していた。
【０００６】
特許文献１には、Ｃｒに代わる遮光膜として使用する膜の１つとしてＴａ（タンタル）を主成分とする金属膜が提案されている。この特許文献１では、光透過性基板上に、Ｔａ金属層、Ｔａ窒化物とＴａ酸化物の混合層を順に積層した構成のマスクブランクが開示されている。また、特許文献２には、基板上に、酸化度の低い金属酸化物と窒化度の低い金属窒化物との混合層、その上に酸化度の高い金属酸化物と窒化度の高い金属窒化物との混合層が順に積層した構成のマスクブランクが開示されており、この構成に適用可能な金属成分の１つとしてＴａ（タンタル）が提案されている。
【０００７】
他方、従来より、遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいては、遮光膜が有する膜応力によって、ガラス基板が変形することは知られていた。このガラス基板に変形が生じたフォトマスクブランクを使用すると、遮光膜に転写パターンを形成してフォトマスクを作製し、露光装置で使用する際、パターンを転写する先のウェハ等で焦点ずれ等の光学的不具合を生じさせてしまう要因となる。パターン幅が比較的大きい場合においては、この焦点ずれは無視できる範囲内であった。しかし、近年のパターンの微細化が進んだことにより、焦点ずれが問題となってきており、その原因である膜応力を低減する種々の製造方法が提案されている。
【０００８】
また、特許文献３では、遮光膜であるＣｒ系材料膜が設けられたフォトマスクブランクにおいて、Ｃｒ系材料膜が有する引張応力を低減する製造方法が提案されている。ここでは、スパッタリングによってガラス基板上にＣｒ系材料膜を成膜する際、ターゲットに印加する単位スパッタリング面積当たりの電力を５Ｗ／ｃｍ２以上で行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５７−１６１８５７号公報
【特許文献２】特開昭５８−３１３３６号公報
【特許文献３】特開２００６−１９５２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
Ｔａは、ＡｒＦエキシマレーザー（波長 １９３ｎｍ）の露光（以下、ＡｒＦ露光という。）においてＣｒ以上の高い遮光性を有しており、しかも酸素ガスを実質的に含まないエッチングガスでドライエッチング可能な材料として注目され始めている。Ｔａ金属あるいは酸化物以外のＴａ化合物は、塩素系ガス、フッ素系ガスのみでドライエッチング可能であるという利点を有している。また、Ｔａ酸化物の場合、塩素系ガスではエッチング速度が非常に遅く、実質的なドライエッチングはできないが、フッ素ガスでは実質的なドライエッチングが可能である。Ｔａ金属あるいはＴａ化合物は、酸素ガスを実質的に含まないエッチングガスでドライエッチングできるため、ドライエッチング時のレジスト膜の消費量を大幅に低減（Ｔａ系遮光膜の膜厚と同等程度のレジスト膜の膜厚で可能）できる。これにより、ＥＢ描画等によって転写パターンを形成した後のレジスト膜のレジスト膜の幅に対する高さ（レジスト膜の厚さ方向）もＣｒ膜の場合に比べて大幅に低くでき、レジスト倒れや欠け等の問題も解消できる。
【００１１】
しかし、Ｔａ金属は、大気中では非常に酸化しやすい材料であり、これを遮光膜に使用する場合に問題となる。前記の通り、Ｔａ酸化物（タンタル酸化物）は、フッ素系ガスでのみドライエッチング可能であるが、フッ素系ガスは、石英ガラス等のガラス材料に対してもドライエッチングしてしまう特性を有している。このため、ＡｒＦ露光用のフォトマスクブランクで広く使用されている石英ガラスの透明基板上にＴａ酸化物の遮光膜を成膜してフォトマスクブランクを作製した場合、遮光膜上にレジスト膜を塗布し、ＥＢ描画等行ってレジスト膜に転写パターンを形成した後、これをパターンとしてフッ素系ガスでＴａ酸化物の遮光膜をドライエッチングすると、Ｔａ酸化物にはパターンが精度良く転写されるが、フッ素ガスで透明基板まで掘り込んでしまったり、透明基板の表面を荒らしてしまったりして、光学的特性に悪影響を与えてしまう問題があった。
【００１２】
一方、Ｔａ金属は、窒化されてＴａ窒化物（タンタル窒化物）となることで酸化が抑制される特性を有している。しかし、窒化するだけでは酸化を完全に抑制することは難しい。また、遮光膜に求められる性能として、転写パターンが形成されたフォトマスクにおいて、ＡｒＦ露光光等で露光された際、遮光膜表面で光が表面反射する表面反射率を所定値以下（３０％未満）に低減しなければならない。通常、光透過型のフォトマスクブランクにおけるＣｒ遮光膜の場合、遮光性能の高い遮光層としてのＣｒ膜の上層に表面反射防止層としてＣｒ酸化層を積層する。また、近年、液浸露光等の開口数がＮＡ＞１の高ＮＡ（Ｈｙｐｅｒ−ＮＡ）露光技術が用いられ始めている。このような高ＮＡ露光技術では、フォトマスクへの露光の際、フォトマスクの透明基板の裏面（透明基板の遮光膜が成膜されていない面）側からのＡｒＦ露光光の入射角度（透明基板裏面の垂線となす角度）が大きくなることから、透明基板の裏面側から入射して透明基板の表面と遮光膜の裏面との界面で反射した反射光が透明基板の裏面で再反射される。そして、その再反射された光が遮光膜の除去された部分の透明基板の表面から出ていった場合、フレア（Ｆｌａｒｅ）や露光量超過エラー（Ｄｏｓｅ Ｅｒｒｏｒ）等、レジスト膜等の露光対象物へのパターン転写に悪影響を与えることがある。このため、透明基板と遮光層との間に裏面反射防止層を設ける場合が多い。また、裏面反射防止層の反射光の反射率（裏面反射率）は、通常４０％未満に低減する必要がある。Ｃｒ遮光膜の場合は、透明基板とＣｒ膜の遮光層との間に裏面反射防止層としてＣｒ窒化層を入れる場合が多い。
【００１３】
以上のことを鑑み、本願発明者が研究した結果、Ｔａ遮光膜の場合、透明基板上に遮光性能の高い遮光層と裏面反射防止層を兼ねたＴａ窒化層を成膜し、その上層に表面反射防止層とＴａ窒化層の酸化防止層を兼ねた役割としてＴａ酸化層を成膜する積層構造とすることが好ましいということがわかった。
【００１４】
前記の通り、従来より、遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいては、遮光膜が有する膜応力によって、ガラス基板が変形することに起因する問題については知られていたが、Ｔａを主成分とする遮光膜の場合においても例外ではない。Ｔａ窒化層は、窒素が侵入型化合物であることに起因して内部の圧縮応力が高くなる傾向があるほかに、Ｔａが、従来遮光膜として使用されている元素（Ｃｒ：原子量 ５２．００，Ｍｏ：原子量 ９５．９４）よりも重い（Ｔａ：原子量 １８０．９）ことに起因し、スパッタターゲットから飛び出したＴａ粒子が、透明基板上面に衝突して成膜される際の運動エネルギーが大きいことから、成膜された遮光層のＴａ窒化層内部の圧縮応力がより増大してしまう傾向がある。
【００１５】
一方、Ｔａ酸化物は、内部の引張応力が高くなる傾向がある。しかし、同様にスパッタターゲットから飛び出したＴａ粒子が透明基板上面に衝突して成膜される際の運動エネルギーが大きいことから、成膜された表面反射防止層のＴａ酸化層に圧縮する方向の力が与えられ、それにより内部の引張応力が小さくなる傾向がある。通常、内部に圧縮応力を有する金属窒化物の層の上層に内部に引張応力を有する金属酸化物の層を積層した場合、圧縮応力と引張応力のバランスで相殺させることが可能であり、各層の成膜時のスパッタ装置内の圧力を調整したり、特許文献２記載のように、スパッタ装置に供給する電力を調整をすることで応力を相殺して、透明基板の変形量を小さくすることは可能であった。
【００１６】
しかし、Ｔａ窒化物とＴａ酸化物の積層構造の遮光膜の場合、Ｔａ窒化物の内部圧縮応力が、Ｔａ酸化物の内部引張応力に比べて非常に大きく、従来の方法では、遮光膜全体の内部応力を相殺することは困難であり、問題となっていた。本願発明は、Ｔａを主成分とする遮光膜が有する内部応力のアンバランスに起因してガラス基板が変形したフォトマスクブランクに、転写パターンを形成したフォトマスクを作製してウェハ等のパターン転写対象物に対して露光した際、焦点ずれ等の光学的不具合が発生する問題を解決するものであって、極めて微細なパターンを精度良く形成できるフォトマスクブランク及びそのフォトマスクブランクに微細パターンを形成したフォトマスクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述の課題を解決するための手段として第１の手段は、基板上に、多層反射膜と少なくとも２層からなる吸収体膜とを有する反射型マスクブランクであって、前記吸収体膜は、タンタル窒化物を主成分とし、キセノンを含む材料からなる吸収体層と、該吸収体層の上面に積層されるタンタル酸化物を主成分とし、アルゴンを含む材料からなる表面反射防止層とを有することを特徴とする反射型マスクブランクである。
【００１８】
第２の手段は、前記吸収体層または表面反射防止層は、ホウ素を含む材料からなることを特徴とする第１の手段にかかる反射型マスクブランクである。また、第３の手段は、第１または第２のいずれかの手段にかかる反射型マスクブランクの吸収体膜に転写パターンが形成されていることを特徴とする反射型マスクである。
【００１９】
第４の手段は、多層反射膜を備える基板の多層反射膜上に、タンタルあるいはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタターゲットを使用し、キセノンガスと窒素系ガスの混合ガスをスパッタガスとして用いたスパッタリングによって、タンタル窒化物を主成分とする材料からなる吸収体層を形成する吸収体層形成工程と、前記吸収体層形成工程で形成した吸収体層の上面に、タンタルあるいはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタターゲットを使用し、アルゴンガスと酸素系ガスの混合ガスをスパッタガスとして用いたスパッタリングによって、タンタル酸化物を主成分とする材料からなる表面反射防止層を形成する表面反射防止層形成工程とを有することを特徴とする反射型マスクブランクの製造方法である。
【００２０】
第５の手段は、前記タンタルを主成分とする材料からなるスパッタターゲットは、タンタルとホウ素の焼結体であることを特徴とする第４の手段にかかる反射型マスクブランクの製造方法である。また、第６の手段は、第１または第２のいずれかの手段にかかる反射型マスクブランクの吸収体膜に転写パターンを形成してなる反射型マスクの製造方法であって、前記吸収体膜上に形成された転写パターンを有するレジスト膜をエッチングマスクとして、酸素を実質的に含まないフッ素系ガスで表面反射防止層をドライエッチングする工程と、該工程後、前記レジスト膜および表面反射防止層のうち少なくともいずれかをエッチングマスクとして、酸素を実質的に含まない塩素系ガスで吸収体層をドライエッチングする工程とを有することを特徴とする反射型マスクの製造方法である。
【発明の効果】
【００２１】
透明基板上にＴａ窒化物を主成分とする遮光層とＴａ酸化物を主成分とする表面反射防止層とを有する遮光膜を備えるフォトマスクブランクを製造する場合において、透明基板上にＴａ窒化物を主成分とする遮光層を成膜する際に、スパッタ装置内の雰囲気ガスとして、ＸｅガスとＮ系ガス（窒素系ガス）の混合ガスを用いることによって、スパッタ装置内のＴａ金属またはＴａ化合物のスパッタターゲットから飛び出したＴａ粒子が、原子量の大きいＸｅ原子に衝突して運動エネルギーを損失し、速度を低下させた状態で透明基板上に衝突させることができる。これによって、Ｔａ粒子の衝突時にＴａ窒化物を主成分とする遮光層に与える圧縮力を低減することができ、遮光層内部の圧縮応力を大幅に低減させることができる。
【００２２】
一方、遮光層上にＴａ酸化物を主成分とする表面反射防止層を成膜する際、スパッタ装置内の雰囲気ガスとして、従来からスパッタ時の希ガスとして広く使用されているＸｅガスよりも原子量の小さいＡｒガスとＯ系ガス（酸素系ガス）の混合ガスを用いる。これによって、スパッタ装置内における、Ｔａ金属またはＴａ化合物からなるスパッタターゲットから飛び出したＴａ粒子が原子量の小さいＡｒ原子に衝突しても、運動エネルギーの損失はＸｅ原子に衝突する場合に比べて大幅に小さくなる。そのため、速度があまり低下していない状態のままで透明基板上に衝突させることができる。これによって、Ｔａ粒子の衝突時にＴａ酸化物を主成分とする遮光層に大きな圧縮力を付与することができ、遮光層内部の引張応力を低減させることができる。
【００２３】
そして、圧縮応力が大幅に低減されたＴａ窒化物を主成分とする遮光層と、引張応力が従来の金属酸化層の場合と同様に低減されたＴａ酸化層を主成分とする表面反射防止層とを積層した構造とすることにより、遮光膜全体として強い圧縮応力を有していたものが、２つの層の応力によって上手く相殺されて、遮光膜の内部応力が大幅に低減できるという効果がある。これによって、ガラス基板が変形したフォトマスクブランクに転写パターンを形成してフォトマスクを作製すると、ウェハ等の転写対象物に露光する際に焦点ずれ等が生じてしまうという光学的不具合が発生せず、近年の微細パターン露光で要求される精度を満たすマスクブランクを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本願発明の実施の形態にかかるフォトマスクブランクの構成を示す断面図である。
【図２】本願発明の実施の形態にかかるフォトマスクの構成を示す断面図である。
【図３】本願発明の実施の形態にかかるフォトマスクブランクからフォトマスクを製造するまでの過程を示す断面図である。
【図４】本願発明の実施例２にかかるフォトマスクブランクの構成を示す断面図である。
【図５】本願発明の実施例３にかかる反射型フォトマスクブランクの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は本願発明の実施の形態にかかるフォトマスクブランクの構成を示す断面図、図２は本願発明の実施の形態にかかるフォトマスクの構成を示す断面図、図３は本願発明の実施の形態にかかるフォトマスクブランクからフォトマスクを製造するまでの過程を示す断面図である。以下、これらの図面を参照にしながら、本願発明の実施の形態にかかるフォトマスクブランク及びフォトマスクを説明する。
【００２６】
図１に示されるように、本実施の形態にかかるフォトマスクブランクは、合成石英からなるガラス基板１上に、遮光層として、厚さ４４．９ｎｍのＴａ窒化物を主成分とするＴａ窒化層２が形成され、このＴａ窒化層２の上に、表面反射防止層として、厚さ１３ｎｍのＴａ酸化物を主成分とするＴａ酸化層３が形成されてなるものである。なお、Ｔａ窒化層２とＴａ酸化層３とで遮光膜３０を構成する。Ｔａ窒化層２のＮ含有量は３１ａｔ％、Ｔａ酸化層３のＯ含有量は５８ａｔ％である。遮光膜３０をこのような構成とすることにより、ＡｒＦエキシマレーザーの露光光に対する表面反射率を３０％未満に、かつ裏面反射率を４０％未満とすることができている。また、本実施の形態にかかるフォトマスクは、図２に示されるように、図１に示されるフォトマスクブランクの遮光膜３０に、遮光膜３０を残存させた部分３０ａと、除去した部分３０ｂとから構成される微細パターンを形成したものである。
【００２７】
次に、図３を参照しながら本実施の形態にかかるフォトマスクブランク及びフォトマスクを製造した例を実施例として説明する。
（実施例１）
縦・横の寸法が、約１５２ｍｍ×１５２ｍｍで、厚さが６．３５ｍｍの合成石英からなる基板１を、ＤＣマグネトロンスパッタ装置に導入する。スパッタ装置内を２×１０−５（Ｐａ）以下に排気した後、スパッタ装置内にＸｅとＮ２の混合ガス（スパッタガス）を導入する。このとき、Ｘｅの流量は１１ｓｃｃｍ、Ｎ２の流量は１５ｓｃｃｍに調整した。スパッタリングターゲットにはＴａを用いた。ガスの流量が安定した後、ＤＣ電源の電力を１．５ｋＷに設定し、基板１上に厚み４４．９ｎｍのＴａ窒化層２を成膜した（図３（ａ）参照）。
【００２８】
次に、Ｔａ窒化層２を成膜した基板１をスパッタ装置内に保持したまま、流量５８ｓｃｃｍのＡｒガスと、流量３２．５ｓｃｃｍのＯ２ガスとを混合した混合ガス（スパッタガス）をスパッタ装置内に導入し、続いてＤＣ電源の電力を０．７ｋＷに設定し、Ｔａ窒化層２上に厚み１３ｎｍのＴａ酸化膜３を積層した（図３（ｂ）参照）。Ｔａ酸化層をＤＣマグネトロンスパッタリングで成膜する際には、ターゲット上に酸化膜が堆積して成膜速度が低下する場合がある。成膜速度の低下を抑制するには、ＤＣパルスユニットが有効であり、実施例ではアドバンスドエナジー社製 Ｓｐａｒｃ−ＬＥ Ｖ（アドバンスドエナジー社の商品名）を用いている。
【００２９】
製作したフォトマスクブランクの遮光膜３０の膜面における反射率（表面反射率）は、ＡｒＦ露光（波長１９３ｎｍ）において１９．５％であった。基板１の遮光膜を形成していない面の反射率（裏面反射率）は、ＡｒＦ露光において、３０．３％であった。また、ＡｒＦ露光における光透過率は０．１％であった。屈折率ｎ、消衰係数ｋの値を、ｎ＆ｋテクノロジー社製 の光学式薄膜特性測定装置であるｎ＆ｋ１２８０（ｎ＆ｋテクノロジー社の商品名）で算出したところ、Ｔａ窒化層２の屈折率ｎは２．１６、消衰係数ｋは２．０２であり、Ｔａ酸化層３の屈折率ｎは２．２３、消衰係数ｋは１．０９であった。同様にして作製した遮光膜３０についてＸＰＳ分析（蛍光Ｘ線分析）を行ったところ、Ｔａ窒化層２のＮ含有量は３１ａｔ％であり、Ｘｅ含有量は、約０．４ａｔ％であった。また、Ｔａ酸化層３のＯ含有量は５８ａｔ％であった。さらに、ＲＢＳ分析（ラザフォード後方散乱分析）を行ったところ、Ｔａ酸化層３中のＡｒ含有量は、約２ａｔ％であった。さらに、この遮光膜３０について、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて領域１μｍの表面粗さ測定を行ったところ、表面粗さＲｍｓは０．４９ｎｍであった。なお、欠陥検査機 レーザーテック社製 Ｍ１３５０（レーザーテック社の商品名）で欠陥検査を行ってみたところ、欠陥を正常に識別できることが確認できた。
【００３０】
上記実施例１にかかるフォトマスクブランクの膜構成や製造の条件等をまとめて表１に示す。
【表１】
【００３１】
また、上記実施例１にかかるフォトマスクブランクの光学特性等をまとめて表２に示す。
【表２】
【００３２】
上記のように作製したフォトマスクブランクについて、遮光膜３０の成膜前後における基板１の断面方向の変形量を測定した。なお、測定は、基板１の変形量は、約１５２ｍｍ角基板の外周部分を除いた１４２ｍｍ角内のエリアで行った。その結果、基板１は遮光膜３０を成膜することによって、基板上面が凸方向に０．０２μｍ変形していた。
【００３３】
次に、Ｔａ窒化層２およびＴａ酸化層３を積層した基板１上に厚さ、１５０ｎｍの電子線レジスト４を塗布し（図３（ｃ）参照）、電子線描画及び現像を行い、レジストパターンを形成した（図３（ｄ）参照）。なお、図３（ｄ）において、符号４ａが、現像後のレジスト残存部であり、符号４ｂがレジスト除去部であって、レジスト残存部４ａとレジスト除去部４ｂとでレジストパターンが構成されている。
【００３４】
次に、ＣＨＦ３ガスを用いたドライエッチングを行い、Ｔａ酸化層３のパターンを作製した（図３（ｅ）参照）。なお、図３（ｅ）において、符号３ａがＴａ酸化層３のパターンにおけるＴａ酸化層の残存部である。続いて、Ｃｌ２ガスを用いたドライエッチングを行いＴａ窒化層２のパターンを作製した。さらに，３０％の追加エッチングを行い、基板１上に遮光膜のパターンを作製した（図３（ｆ）参照）。なお、図３（ｆ）において、符号２ａがＴａ窒化層２のパターンにおけるＴａ窒化層の残存部である。こうして作製した遮光膜パターンについて、断面のＳＥＭ観察を行ったところ、電子線レジストは約８０ｎｍの厚みで残存していた。続いて、遮光膜パターン上のレジストを除去し、フォトマスクとしての機能を有する遮光膜パターンを得た（図３（ｇ）参照）。この作製したフォトマスクを露光装置にセットし、レジストが塗布されたウェハへのパターン転写を行ってみたところ、焦点ずれ等に起因するウェハのレジスト上の設計パターンからの転写パターンずれ量は、ハーフピッチ３２ｎｍ以下の微細パターン露光で要求される精度を満たしており、実施例１のフォトマスクブランクはハーフピッチ３２ｎｍ以下の微細パターン露光において十分な性能を有していることがわかった。
【００３５】
（比較例１）
実施例１におけるＴａ窒化層２のスパッタ成膜時、スパッタ時導入ガスにＸｅガスとＮ２ガスの混合ガスを使用した効果を確認するため、従来の製法であるＡｒガスとＮ２ガスの混合ガスとからなるスパッタ時導入ガスを使用してＴａ窒化層２をスパッタ成膜した以外は、実施例１と同様に遮光膜を作製し、比較例１とした。
【００３６】
スパッタ装置内を２×１０−５（Ｐａ）以下に排気した後、スパッタ装置内にＡｒとＮ２の混合ガス（スパッタガス）を導入する。このとき、Ａｒの流量は３０ｓｃｃｍ、Ｎ２の流量は２０ｓｃｃｍに調整した。スパッタリングターゲットにはＴａを用いた。ガスの流量が安定した後、ＤＣ電源の電力を１．５ｋＷに設定し、基板１上に厚さ４４．２ｎｍのＴａ窒化層２を成膜した。次に、Ｔａ窒化層２を成膜した基板１をスパッタ装置内に保持したまま、実施例１と同じ条件で、Ｔａ窒化層２上に厚さ１３ｎｍのＴａ酸化層３を積層した。
【００３７】
製作したフォトマスクブランクの遮光膜３０の膜面における反射率（表面反射率）は、ＡｒＦ露光において１９．６％であった。基板１の遮光膜を形成していない面の反射率（裏面反射率）は、ＡｒＦ露光において、３０．４％であった。また、ＡｒＦ露光における光透過率は０．１％であった。屈折率ｎ、消衰係数ｋの値を上述のｎ＆ｋテクノロジー社製ｎ＆ｋ１２８０（ｎ＆ｋテクノロジー社の商品名）で算出したところ、Ｔａ窒化層２の屈折率ｎは２．２０、消衰係数ｋは２．０５であり、Ｔａ酸化層３の屈折率ｎは２．２３、消衰係数ｋは１．０９であった。同様にして作製した遮光膜３０についてＸＰＳ分析を行ったところ、Ｔａ窒化層２のＮ含有量は３２ａｔ％であった。Ｔａ酸化層３のＯ含有量は５８ａｔ％であった。さらに、この遮光膜３０について、ＡＦＭを用いて領域１μｍの表面粗さ測定を行ったところ、表面粗さＲｍｓは０．２８ｎｍであった。なお、欠陥検査機 レーザーテック社製 Ｍ１３５０（レーザーテック社の商品名）で欠陥検査を行ってみたところ、欠陥を正常に識別できることが確認できた。比較例１の製造条件等を表３にまとめて示す。
【表３】
【００３８】
また、上記比較例１にかかるフォトマスクブランクの光学特性等をまとめて表４に示す。
【表４】
【００３９】
上記のように作製したフォトマスクブランクについて、遮光膜３０の成膜前後における基板１の断面方向の変形量を実施例１と同様に測定した。その結果、基板１は遮光膜３０を成膜することによって、基板上面が凸方向に０．５６μｍと大幅に変形していた。
【００４０】
次に、実施例１と同様の遮光膜パターンを形成してフォトマスクを作製し、この作製したフォトマスクを露光装置のセットし、レジストが塗布されたウェハへのパターン転写を行ってみた。その結果、基板の大幅な変形による焦点ずれ等に起因してウェハのレジスト上の設計パターンから転写パターンが大きくずれてしまっており、ハーフピッチ３２ｎｍ以下の微細パターン露光で要求される精度を満たすことはできなかった。
【００４１】
一般に、膜応力は成膜スパッタ時のスパッタ装置内の圧力によっても変化することが知られている。ここで、Ｔａ窒化層のスパッタ成膜時において、導入ガスの希ガスにＡｒガスを使用する場合とＸｅガスを使用する場合のそれぞれについて、スパッタ時の導入ガスの流量を変化させ（これにより、スパッタ装置内の圧力が変化する）、ガラス基板（実施例１および比較例と同じ材質の石英ガラス基板を使用）の変形量との関係について検証を行った。なお、今回の検証では、Ｔａ窒化層の膜応力のガラス基板への影響を主として調べるため、ガラス基板上にＴａ窒化層のみを成膜することとし、Ｔａ酸化層は成膜していない。
【００４２】
まず、比較例１のＴａ窒化層のスパッタ時にＡｒとＮ２の混合ガス（スパッタガス）を用いる場合の検証を行った。Ａｒガスの導入流量を変化させたほかは、比較例１と同様の条件（Ｎ２ガスの導入流量は２０ｓｃｃｍと一定とした。）でＴａ窒化層のスパッタ成膜を行った。その結果を表５に示す。
【表５】
【００４３】
表５中の基板変形方向とは、ガラス基板上面側を基準とした凹凸を示している。また、スパッタ装置の仕様上、膜厚を一定の厚さにすることは困難であることから、基板変形量を膜厚で除した単位膜厚あたりの基板変形量に変換して、成膜圧力（成膜時のスパッタ装置内圧力）との関係を示した。表５中のＡｒガス流量３０ｓｃｃｍの成膜条件は、比較例１の成膜条件と同じである。つまり、比較例１では、Ｔａ窒化層は、ガラス基板を凸方向に０．６５μｍ変形させる圧縮応力を有していたことになる。比較例１では、Ｔａ窒化層の上にＴａ酸化層を積層した結果、ガラス基板が凸方向に０．５６μｍ変形していたことから、比較例１の成膜条件によって成膜された１３ｎｍの膜厚のＴａ酸化層は、Ｔａ窒化層の圧縮応力に反して、ガラス基板を０．０９μｍ（単位膜厚当たり基板変形量 ０．００６９μｍ／ｎｍ）凹方向に戻すだけの引張応力を有していることになる。この検証の結果、Ａｒガスのスパッタ装置への導入流量を調整しても、Ｔａ酸化層の有する引張応力では、Ｔａ窒化層の有する圧縮応力を打ち消して、ガラス基板の変形量をハーフピッチ３２ｎｍ以下の微細パターン露光で要求される精度を満たすだけ低減させることは困難ということがわかった。
【００４４】
次に、実施例１のＴａ窒化層のスパッタ時にＸｅとＮ２の混合ガスを用いる場合の検証を行った。Ｘｅガスの導入流量を変化させたほかは、実施例１と同様の条件（Ｎ２ガスの導入流量は１５ｓｃｃｍと一定とした。）でＴａ窒化層のスパッタ成膜を行った。その結果を表６に示す。
【表６】
【００４５】
表６中のＸｅガス流量１１ｓｃｃｍの成膜条件は、実施例１の成膜条件と同じである。表５の結果を比較すると明らかであるが、Ｘｅガスを使用することによって、Ｔａ窒化層がガラス基板を変形させる圧縮応力が大幅に低減できていることがわかる。また、実施例１では、Ｔａ窒化層は、ガラス基板を凸方向に０．１１μｍ変形させる圧縮応力を有していたことになる。実施例１では、Ｔａ窒化層の上にＴａ酸化層を積層した結果、ガラス基板が凸方向に０．０２μｍ変形していたことから、実施例１の成膜条件によって成膜された１３ｎｍの膜厚のＴａ酸化層は、Ｔａ窒化層の圧縮応力に反して、ガラス基板を０．０９μｍ（単位膜厚当たり基板変形量０．００６９μｍ／ｎｍ）凹方向に戻すだけの引張応力を有していることになる。この検証の結果、スパッタ時導入ガス（スパッタガス）の希ガスにＸｅガスを使用することによって、Ｔａ窒化層の圧縮応力を大幅に低減できることのほか、Ｘｅガスのスパッタ装置への導入流量を調整することによって、Ｔａ酸化層の有する引張応力とバランスを取ることで、さらにガラス基板の変形量を小さくでき、ハーフピッチ３２ｎｍ以下の微細パターン露光で要求される精度を満たすだけのマスクブランクを作製することができることがわかった。
【００４６】
（実施例２）
図４は実施例２にかかるフォトマスクブランクを示す断面図である。図４に示されるように、実施例２にかかるフォトマスクブランクは、合成石英からなるガラス基板１上に、遮光層として、厚さ４６．７ｎｍのＴａ−Ｂ−Ｎ層２１が形成され、このＴａ−Ｂ−Ｎ層２１の上に、表面反射防止層として、厚さ１０ｎｍのＴａ−Ｂ−Ｏ層３１が形成されてなるものである。なお、Ｔａ−Ｂ−Ｎ層２１とＴａ−Ｂ−Ｏ層３１とによって遮光膜３３を構成するものである。ここで、Ｔａ−Ｂ−Ｎ層２１のＮ含有量は１５ａｔ％、Ｔａ−Ｂ−Ｏ層３１のＯ含有量は５８ａｔ％である。
【００４７】
この実施例２にかかるフォトマスクブランクは、次のようにして製造される。実施例１と同様に約１５２ｍｍ角の外形、６．３５ｍｍの厚さで合成石英からなる基板１をＤＣマグネトロンスパッタ装置に導入する。スパッタ装置内を２×１０−５（Ｐａ）以下に排気した後、スパッタ装置内にＸｅとＮ２の混合ガス（スパッタガス）を導入する。このとき、Ｘｅの流量は１２．９ｓｃｃｍ、Ｎ２の流量は６ｓｃｃｍに調整した。スパッタリングターゲットにはＴａ−Ｂ合金（Ｔａ：Ｂ＝８０：２０ 原子比）を用いた。ガスの流量が安定した後、ＤＣ電源の電力を１．５ｋＷに設定し、基板１上に厚さ４６．７ｎｍのＴａ−Ｂ−Ｎ層２１を成膜した。
【００４８】
次に、Ｔａ−Ｂ−Ｎ層２１を成膜した基板をスパッタ装置内に保持したまま、Ａｒ流量５８ｓｃｃｍとＯ２流量３２．５ｓｃｃｍの混合ガスをスパッタ装置内に導入し、続いてＤＣ電源の電力を０．７ｋＷに設定し、Ｔａ−Ｂ−Ｎ層２１上に厚さ１０ｎｍのＴａ−Ｂ−Ｏ層３１を積層した。Ｔａ−Ｂ−Ｏ層３１をＤＣマグネトロンスパッタリングで成膜する際には、Ｔａ酸化層と同様にターゲット上に酸化膜が堆積して成膜速度が低下する場合がある。成膜速度の低下を抑制するには、ＤＣパルスユニットが有効であり、本実施例でもアドバンスドエナジー社製 Ｓｐａｒｃ−ＬＥ Ｖ（アドバンスドエナジー社の商品名）を用いている。
【００４９】
上記のように作製した遮光膜の膜面における反射率（表面反射率）は、ＡｒＦ露光において１８．１％であった。基板の遮光膜を形成していない面の反射率（裏面反射率）は、ＡｒＦ露光において、３３．７％であった。また、ＡｒＦ露光における光透過率は０．１％であった。このようにして作製した遮光膜についてＸＰＳ分析を行ったところ、Ｔａ−Ｂ−Ｎ層２１のＮ含有量は１５ａｔ％であり、Ｘｅ含有量は、約０．３ａｔ％であった。また、Ｔａ−Ｂ−Ｏ層３１のＯ含有量は５８ａｔ％であった。さらに、ＲＢＳ分析（ラザフォード後方散乱分析）を行ったところ、Ｔａ−Ｂ−Ｏ層３１中のＡｒ含有量は、約１ａｔ％であった。この遮光膜について、ＡＦＭを用いて領域１μｍの表面粗さ測定を行ったところ、表面粗さＲｍｓは０．４２ｎｍであった。
【００５０】
実施例２の製造条件や特性等を表７にまとめて示す。
【表７】
【００５１】
また、上記実施例２にかかるフォトマスクブランクの光学特性等をまとめて表８に示す。
【表８】
【００５２】
上記のように作製したフォトマスクブランクについて、遮光膜３３の成膜前後における基板１の断面方向の変形量を測定した。なお、測定は、基板１の変形量は、約１５２ｍｍ角基板の外周部分を除いた１４２ｍｍ角内のエリアで行った。その結果、基板１は遮光膜３３を成膜することによって、基板上面が凸方向に０．０１μｍ変形していた。
【００５３】
次に、実施例１と同様の遮光膜パターンを形成してフォトマスクを作製し、この作製したフォトマスクを露光装置にセットし、レジストが塗布されたウェハへのパターン転写を行ってみた。その結果、焦点ずれ等に起因するウェハのレジスト上の設計パターンからの転写パターンずれ量は、ハーフピッチ３２ｎｍ以下の微細パターン露光で要求される精度を満たしており、実施例２のフォトマスクブランクはハーフピッチ３２ｎｍ以下の微細パターン露光において十分な性能を有していることがわかった。
【００５４】
（実施例３）
図５は、実施例３にかかる反射型マスクブランクの構成を示す断面図である。反射型マスクブランクは、特に、極短紫外（Ｅｘｔｒｅｍｅ ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ，ＥＵＶ 波長 約１３ｎｍ）光を用いたＥＵＶリソグラフィで使用される反射型マスクを作製するためのマスクブランクである。反射型マスクブランクは、基板１０上に、多層反射膜１１、中間膜１２、吸収体膜（遮光膜）１３が順に積層して形成されている。多層反射膜１１は、ＥＵＶ光を高反射率で反射させる膜であり、相対的に屈折率の高い物質と、相対的に屈折率の低い物質が数ｎｍオーダーで交互に積層された構造のものが通常使用されている。多層反射膜１１には、ＭｏとＳｉを交互に４０周期程度積層したＭｏ／Ｓｉ周期多層反射膜が広く用いられているほか、Ｒｕ／Ｓｉ周期多層反射膜、Ｍｏ／Ｂｅ周期多層反射膜、Ｍｏ化合物／Ｓｉ化合物周期多層反射膜、Ｓｉ／Ｎｂ周期多層反射膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ周期多層反射膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ／Ｍｏ周期多層反射膜、Ｓｉ／Ｒｕ／Ｍｏ／Ｒｕ周期多層反射膜などがある。
【００５５】
中間膜１２は、吸収体膜に転写パターンをエッチングする際のエッチングストッパーの役割を有するものであり、Ｃｒを主な金属成分とする材料の膜が一般的である。特に、ＣｒＮは、結晶構造がアモルファスであって、転写パターンをエッチングした時のエッジラフネスが小さくできるため好適である。また、中間膜１２に代えて、あるいは多層反射膜１１と中間膜１２との間に、吸収体膜に転写パターンをエッチングする際のエッチングストッパーを有するＲｕを主成分とする保護膜を設けてもよい。この保護膜は、ＥＵＶ光に対する透過率が高いため、中間膜１２とは異なり、転写パターン部分をエッチングする必要は特にない。この保護膜に適用可能な材料としては、Ｒｕ金属、ＲｕＮｂ合金、ＲｕＺｒ合金、あるいはそれらの化合物等がある。
【００５６】
吸収体膜１３は、ＥＵＶ光を吸収する役割を有するものであり、Ｔａを主な金属成分とする材料を使用する場合が多い。このような構成の反射型マスクブランクの吸収体膜１３と中間膜１２にレジストパターンをマスクにしてドライエッチングして転写パターンを形成することにより、転写パターンを有する反射型マスクが作製される。そして、ＥＵＶ露光装置の所定箇所に取り付けてＥＵＶ光を照射すると、エッチングされて多層反射膜１１が露出した部分ではＥＵＶ光を反射し、吸収体膜１３が残存している部分ではＥＵＶ光は吸収されることで、転写パターンが露光対象物であるウェハ上のレジスト等に転写されるようになっている。
【００５７】
一般に、反射型マスクブランクの吸収体膜１３および中間膜１２に転写パターンを形成して反射型マスクを作製した後、転写パターンの精度を調べる検査を行う。検査には、波長１９０ｎｍ〜２６０ｎｍ程度の深紫外光を照射して、反射コントラストを観察することにより行われる。吸収体膜１３の表面反射率が高いと、多層反射膜１１の表面との間の反射コントラスト差が取りにくくなってしまい、検査が良好に行えない。このため、吸収体膜１３は、中間膜１２側から順に、ＥＵＶ光の吸収率の高い材料を用いた吸収体層（遮光層）１４、および、検査光（深紫外線）の露光における反射率が低い材料を用いた表面反射防止層１５が積層される２層構造としている。Ｔａを主な金属成分とする材料を吸収体層１４に用いる場合、吸収体層１４にはＴａ窒化物、表面反射防止層１５には、Ｔａ酸化物が好適である。
【００５８】
この反射型マスクブランクにおいても、従来のＡｒＦ露光で用いるマスクブランクの場合と同様、吸収体膜１３のＴａ窒化物の吸収体層１４とＴａ酸化物の表面反射防止層１５とからなる２層構造における膜応力が多層反射膜や基板１０の変形に影響するという問題が発生していた。そして、本発明の技術的思想は、反射型マスクブランクの吸収体膜１３にも同様に適用できる。
【００５９】
以下、図５を参照しながら、実施例３にかかる反射型マスクブランクの製造方法を説明する。実施例３にかかる反射型マスクブランクは、縦・横の寸法が、約１５２ｍｍ×１５２ｍｍで、厚さが６．３５ｍｍのＳｉＯ２−ＴｉＯ２ガラスを基板１０として用いた。最初に、基板１０上に多層反射膜１１をイオンビームスパッタ法で成膜する。基板１０をＭｏターゲットとＳｉターゲットを備えたイオンビームスパッタリング装置内に設置し、ＳｉターゲットとＭｏターゲットに交互にイオンビームを照射し、Ｓｉ膜（４．２ｎｍ）／Ｍｏ膜（２．８ｎｍ）の１周期を４０周期積層させ、最後にＳｉ膜を４．２ｎｍ成膜して多層反射膜１１を成膜した。次に、多層反射膜１１の上面にＣｒ窒化物の中間層１２をＤＣマグネトロンスパッタ装置で１５ｎｍの厚さで成膜した。成膜には、Ｃｒターゲットを用い、スパッタ導入ガス（スパッタガス）として、Ｎを１０ａｔ％添加したＡｒを用いて行った。
【００６０】
中間層１２上面に、Ｔａ−Ｂ−Ｎ（タンタルホウ素合金の窒化物）の吸収体層１４を、ＤＣマグネトロン装置で成膜した。スパッタ装置内を２×１０−５（Ｐａ）以下に排気した後、スパッタ装置内にＸｅとＮ２の混合ガス（スパッタガス）を導入した。このとき、Ｘｅの流量は、１２．９ｓｃｃｍ、Ｎ２の流量は、６ｓｃｃｍに調整した。スパッタリングターゲットには、Ｔａ−Ｂ合金（Ｔａ：Ｂ＝８０：２０ 原子比）を用いた。ガスの流量が安定した後、ＤＣ電源の電力を１．５ｋＷに設定し、中間層１２上面に厚さ５０ｎｍで成膜した。
【００６１】
続いて、基板１０をスパッタ装置内に保持したまま、Ａｒ流量５８ｓｃｃｍとＯ２流量３２．５ｓｃｃｍの混合ガス（スパッタガス）をスパッタ装置内に導入し、ＤＣ電源の電力を０．７ｋＷに設定し、吸収体層１４の上に厚さ１５ｎｍのＴａ−Ｂ−Ｏの表面反射防止層１５を成膜した。Ｔａ−Ｂ−Ｏ（タンタルホウ素合金の酸化物）の表面反射防止層１５をＤＣマグネトロンスパッタリングで成膜する際には、ターゲット上に酸化膜が堆積して成膜速度が低下する場合がある。成膜速度の低下を抑制するには、ＤＣパルスユニットが有効であり、本実施例でもアドバンスドエナジー社製 Ｓｐａｒｃ−ＬＥ Ｖ（アドバンスドエナジー社の商品名）を用いている。
【００６２】
製作した反射型フォトマスクブランクは、吸収体層１４、表面反射防止層１５ともにアモルファスの結晶状態であった。また、作製した吸収体膜１３についてＸＰＳ分析を行ったところ、Ｔａ−Ｂ−Ｎの吸収体層１４のＮ含有量は１５ａｔ％であり、Ｘｅ含有量は、約０．３ａｔ％であった。また、Ｔａ−Ｂ−Ｏの表面反射防止層１５のＯ含有量は５６ａｔ％であった。さらに、ＲＢＳ分析（ラザフォード後方散乱分析）を行ったところ、Ｔａ−Ｂ−Ｏの表面反射防止層層１５中のＡｒ含有量は、約０．１ａｔ％であった。さらに、この吸収体膜１３について、ＡＦＭを用いて領域１μｍの表面粗さ測定を行ったところ、表面粗さＲｍｓは０．４２ｎｍであった。
【００６３】
実施例３の吸収体膜１３の製造条件を表９にまとめて示す。
【表９】
【００６４】
上記のように作製したフォトマスクブランクについて、吸収体膜１３の成膜前後における基板１０の断面方向の変形量を測定した。なお、測定は、基板１０の変形量は、約１５２ｍｍ角基板の外周部分を除いた１４２ｍｍ角内のエリアで行った。その結果、基板１は遮光膜３０を成膜することによって、基板上面が凸方向に０．０１μｍ変形していた。
【００６５】
次に、基板１０上に厚さ１５０ｎｍの電子線レジストを塗布し、実施例２と同様のエッチングプロセスを用いて、吸収体膜１３にパターンを転写した。続いて、Ｃｒ窒化物の中間層１２をＣｌ２ガスとＯ２ガスの混合ガスを用いてドライエッチングを行い、パターンを転写した。この作製した反射型フォトマスクをＥＵＶ露光装置にセットし、レジストが塗布されたウェハへのパターン転写を行ってみたところ、焦点ずれ等に起因するウェハのレジスト上の設計パターンからの転写パターンずれ量は、ハーフピッチ３２ｎｍ以下の微細パターン露光で要求される精度を満たしており、実施例３の反射型マスクブランクはハーフピッチ３２ｎｍ以下の微細パターン露光において十分な性能を有していることがわかった。なお、この実施例３において、中間膜１２に代えて保護膜を適用する場合、例えばＲｕＮｂ合金を適用する場合には、ＲｕＮｂターゲットを用い、２．５ｎｍの膜厚で成膜するとよい。
【００６６】
ＡｒＦエキシマレーザー露光光を適用するフォトマスクブランクにおいて、遮光膜の全体膜厚をより薄膜としつつ、裏面反射率を低減するため、遮光層と透明基板との間にさらに裏面反射防止層を設けた３層構造としてもよい。この場合、裏面反射防止層は、タンタル窒化物（ＴａＮ）を主成分とすることが望ましい。このとき、遮光膜は、ＴａＯを主成分として引張応力を有する表面反射防止層、ＴａＮを主成分として圧縮応力を有する遮光層、ＴａＮを主成分として圧縮応力を有する裏面反射防止層の３層構造となるので、ＴａＮを主成分とする２層についてはＸｅガスをスパッタ時の希ガスに用い、成膜条件を調整することで３層の膜応力を調整し、出来上がったフォトマスクブランクの基板変形量を許容範囲内になるようにすることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明にかかるフォトマスクは、例えば、半導体製造過程においてフォトリソグラフィ法で微細パターン形成する際にマスクとして利用することができ、また、本発明にかかるフォトマスクブランクは、一定の加工処理等を施すことによってフォトマスクに形成できる中間体としてのフォトマスクブランクとして利用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１ ガラス基板
２ 遮光層
３ 反射防止層
３０ 遮光膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、少なくとも２層からなる薄膜を有するフォトマスクブランクであって、
前記薄膜は、タンタル、窒素、およびキセノンを含む材料からなる第１の層と、
該第１の層の上面に積層されるタンタル、酸素、およびアルゴンを含む材料からなる第２の層とを有することを特徴とするフォトマスクブランク。
【請求項２】
前記第１の層または前記第２の層は、ホウ素を含む材料からなることを特徴とする請求項１記載のフォトマスクブランク。
【請求項３】
前記第１の層は、窒化タンタルを主成分とし、キセノンを含む材料からなり、前記第２の層は、酸化タンタルを主成分とし、アルゴンを含む材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載のフォトマスクブランク。
【請求項４】
前記第１の層は、タンタルまたはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタリングターゲットを使用し、キセノンガスと窒素系ガスの混合ガスをスパッタリングガスとして用いたスパッタリングによって形成されたものであり、
前記第２の層は、タンタルまたはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタリングターゲットを使用し、アルゴンガスと酸素系ガスの混合ガスをスパッタリングガスとして用いたスパッタリングによって形成されたものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のフォトマスクブランクの薄膜に転写パターンが形成されていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項６】
透明基板表面に、タンタルあるいはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタターゲットを使用し、キセノンガスと窒素系ガスの混合ガスをスパッタガスとして用いたスパッタリングによって、タンタル窒化物を主成分とする材料からなる第１の層を形成する工程と、
前記第１の層の上面に、タンタルあるいはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタターゲットを使用し、アルゴンガスと酸素系ガスの混合ガスをスパッタガスとして用いたスパッタリングによって、タンタル酸化物を主成分とする材料からなる第２の層を形成する工程と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。
【請求項７】
前記タンタルを主成分とする材料からなるスパッタターゲットは、タンタルとホウ素の焼結体であることを特徴とする請求項６記載のフォトマスクブランクの製造方法。
【請求項８】
請求項１から４いずれかに記載のフォトマスクブランクの薄膜に転写パターンを形成してなるフォトマスクの製造方法であって、
前記薄膜上に形成された転写パターンを有するレジスト膜をエッチングマスクとして、酸素を実質的に含まないフッ素系ガスで前記第２の層をドライエッチングする工程と、
該工程後、前記レジスト膜および前記第２の層のうち少なくともいずれかをエッチングマスクとして、酸素を実質的に含まない塩素系ガスで前記第１の層をドライエッチングする工程とを有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項９】
基板上に多層反射膜と少なくとも２層からなる薄膜とを有する反射型マスクブランクであって、
前記薄膜は、タンタル、窒素、およびキセノンを含む材料からなる第１の層と、該第１の層の上面に積層されるタンタル、酸素、およびアルゴンを含む材料からなる第２の層とを有することを特徴とする反射型マスクブランク。
【請求項１０】
前記第１の層または前記第２の層は、ホウ素を含む材料からなることを特徴とする請求項９記載の反射型マスクブランク。
【請求項１１】
前記第１の層は、窒化タンタルを主成分とし、キセノンを含む材料からなり、前記第２の層は、酸化タンタルを主成分とし、アルゴンを含む材料からなることを特徴とする請求項９または１０に記載の反射型マスクブランク。
【請求項１２】
前記第１の層は、タンタルまたはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタリングターゲットを使用し、キセノンガスと窒素系ガスの混合ガスをスパッタリングガスとして用いたスパッタリングによって形成されたものであり、
前記第２の層は、タンタルまたはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタリングターゲットを使用し、アルゴンガスと酸素系ガスの混合ガスをスパッタリングガスとして用いたスパッタリングによって形成されたものであることを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載の反射型マスクブランク。
【請求項１３】
請求項９から１２のいずれかに記載の反射型マスクブランクの前記薄膜に転写パターンが形成されていることを特徴とする反射型マスク。
【請求項１４】
多層反射膜を備える基板の多層反射膜上に、タンタルあるいはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタターゲットを使用し、キセノンガスと窒素系ガスの混合ガスをスパッタガスとして用いたスパッタリングによって、タンタル窒化物を主成分とする材料からなる第１の層を形成する工程と、
前記第１の層の上面に、タンタルあるいはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタターゲットを使用し、アルゴンガスと酸素系ガスの混合ガスをスパッタガスとして用いたスパッタリングによって、タンタル酸化物を主成分とする材料からなる第２の層を形成する工程とを有することを特徴とする反射型マスクブランクの製造方法。
【請求項１５】
前記タンタルを主成分とする材料からなるスパッタターゲットは、タンタルとホウ素の焼結体であることを特徴とする請求項１４記載の反射型マスクブランクの製造方法。
【請求項１６】
請求項９から１２のいずれかに記載の反射型マスクブランクの薄膜に転写パターンを形成してなる反射型マスクの製造方法であって、
前記薄膜上に形成された転写パターンを有するレジスト膜をエッチングマスクとして、酸素を実質的に含まないフッ素系ガスで前記第２の層をドライエッチングする工程と、
該工程後、前記レジスト膜および前記第２の層のうち少なくともいずれかをエッチングマスクとして、酸素を実質的に含まない塩素系ガスで前記第１の層をドライエッチングする工程とを有することを特徴とする反射型マスクの製造方法。
【請求項１】
透明基板上に、少なくとも２層からなる薄膜を有するフォトマスクブランクであって、
前記薄膜は、タンタル、窒素、およびキセノンを含む材料からなる第１の層と、
該第１の層の上面に積層されるタンタル、酸素、およびアルゴンを含む材料からなる第２の層とを有することを特徴とするフォトマスクブランク。
【請求項２】
前記第１の層または前記第２の層は、ホウ素を含む材料からなることを特徴とする請求項１記載のフォトマスクブランク。
【請求項３】
前記第１の層は、窒化タンタルを主成分とし、キセノンを含む材料からなり、前記第２の層は、酸化タンタルを主成分とし、アルゴンを含む材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載のフォトマスクブランク。
【請求項４】
前記第１の層は、タンタルまたはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタリングターゲットを使用し、キセノンガスと窒素系ガスの混合ガスをスパッタリングガスとして用いたスパッタリングによって形成されたものであり、
前記第２の層は、タンタルまたはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタリングターゲットを使用し、アルゴンガスと酸素系ガスの混合ガスをスパッタリングガスとして用いたスパッタリングによって形成されたものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のフォトマスクブランク。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のフォトマスクブランクの薄膜に転写パターンが形成されていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項６】
透明基板表面に、タンタルあるいはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタターゲットを使用し、キセノンガスと窒素系ガスの混合ガスをスパッタガスとして用いたスパッタリングによって、タンタル窒化物を主成分とする材料からなる第１の層を形成する工程と、
前記第１の層の上面に、タンタルあるいはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタターゲットを使用し、アルゴンガスと酸素系ガスの混合ガスをスパッタガスとして用いたスパッタリングによって、タンタル酸化物を主成分とする材料からなる第２の層を形成する工程と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。
【請求項７】
前記タンタルを主成分とする材料からなるスパッタターゲットは、タンタルとホウ素の焼結体であることを特徴とする請求項６記載のフォトマスクブランクの製造方法。
【請求項８】
請求項１から４いずれかに記載のフォトマスクブランクの薄膜に転写パターンを形成してなるフォトマスクの製造方法であって、
前記薄膜上に形成された転写パターンを有するレジスト膜をエッチングマスクとして、酸素を実質的に含まないフッ素系ガスで前記第２の層をドライエッチングする工程と、
該工程後、前記レジスト膜および前記第２の層のうち少なくともいずれかをエッチングマスクとして、酸素を実質的に含まない塩素系ガスで前記第１の層をドライエッチングする工程とを有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項９】
基板上に多層反射膜と少なくとも２層からなる薄膜とを有する反射型マスクブランクであって、
前記薄膜は、タンタル、窒素、およびキセノンを含む材料からなる第１の層と、該第１の層の上面に積層されるタンタル、酸素、およびアルゴンを含む材料からなる第２の層とを有することを特徴とする反射型マスクブランク。
【請求項１０】
前記第１の層または前記第２の層は、ホウ素を含む材料からなることを特徴とする請求項９記載の反射型マスクブランク。
【請求項１１】
前記第１の層は、窒化タンタルを主成分とし、キセノンを含む材料からなり、前記第２の層は、酸化タンタルを主成分とし、アルゴンを含む材料からなることを特徴とする請求項９または１０に記載の反射型マスクブランク。
【請求項１２】
前記第１の層は、タンタルまたはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタリングターゲットを使用し、キセノンガスと窒素系ガスの混合ガスをスパッタリングガスとして用いたスパッタリングによって形成されたものであり、
前記第２の層は、タンタルまたはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタリングターゲットを使用し、アルゴンガスと酸素系ガスの混合ガスをスパッタリングガスとして用いたスパッタリングによって形成されたものであることを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載の反射型マスクブランク。
【請求項１３】
請求項９から１２のいずれかに記載の反射型マスクブランクの前記薄膜に転写パターンが形成されていることを特徴とする反射型マスク。
【請求項１４】
多層反射膜を備える基板の多層反射膜上に、タンタルあるいはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタターゲットを使用し、キセノンガスと窒素系ガスの混合ガスをスパッタガスとして用いたスパッタリングによって、タンタル窒化物を主成分とする材料からなる第１の層を形成する工程と、
前記第１の層の上面に、タンタルあるいはタンタルを主成分とする材料からなるスパッタターゲットを使用し、アルゴンガスと酸素系ガスの混合ガスをスパッタガスとして用いたスパッタリングによって、タンタル酸化物を主成分とする材料からなる第２の層を形成する工程とを有することを特徴とする反射型マスクブランクの製造方法。
【請求項１５】
前記タンタルを主成分とする材料からなるスパッタターゲットは、タンタルとホウ素の焼結体であることを特徴とする請求項１４記載の反射型マスクブランクの製造方法。
【請求項１６】
請求項９から１２のいずれかに記載の反射型マスクブランクの薄膜に転写パターンを形成してなる反射型マスクの製造方法であって、
前記薄膜上に形成された転写パターンを有するレジスト膜をエッチングマスクとして、酸素を実質的に含まないフッ素系ガスで前記第２の層をドライエッチングする工程と、
該工程後、前記レジスト膜および前記第２の層のうち少なくともいずれかをエッチングマスクとして、酸素を実質的に含まない塩素系ガスで前記第１の層をドライエッチングする工程とを有することを特徴とする反射型マスクの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２０８５０５（Ｐ２０１２−２０８５０５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１２３５１２（Ｐ２０１２−１２３５１２）
【出願日】平成２４年５月３０日（２０１２．５．３０）
【分割の表示】特願２０１０−３５６７０（Ｐ２０１０−３５６７０）の分割
【原出願日】平成２１年１月２７日（２００９．１．２７）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月３０日（２０１２．５．３０）
【分割の表示】特願２０１０−３５６７０（Ｐ２０１０−３５６７０）の分割
【原出願日】平成２１年１月２７日（２００９．１．２７）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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