JP2009122566A - 低反射型フォトマスクブランクスおよびフォトマスク - Google Patents

Abstract

【課題】非クロム系材料による単層の遮光膜で、かつ、露光波長において低反射率を示し、パターンのエッチング加工性に優れ、ハーフピッチ４５ｎｍ以降のリソグラフィ技術に適した低反射型のフォトマスクブランクスおよびフォトマスクを提供する。
【解決手段】透明基板上に露光光に対して低反射の遮光膜が形成されたフォトマスクブランクスにおいて、前記遮光膜が膜厚１２０ｎｍ以下の非クロム系の単層の遮光膜よりなり、前記露光光の波長が１９３ｎｍのときの前記遮光膜の光学濃度が３以上で、表面反射率が２０％以下であって、前記遮光膜の屈折率をｎ、消衰係数をｋとしたとき、ｎ、ｋが０．８７≦ｎ≦２．００、０．８８≦ｋ≦１．１２の範囲にあることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの高密度集積回路の製造に用いられるフォトマスクおよびそのフォトマスクを製造するためのフォトマスクブランクスに関し、特に、高ＮＡ露光装置を使用し、露光波長とほぼ同程度のサイズのマスクパターンをウェハ上に転写するとき、ウェハ上のパターンのハーフピッチが４５ｎｍ以降の先端リソグラフィ技術に用いられる低反射型のフォトマスクブランクスおよびフォトマスクに関する。

ＩＣ、ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体集積回路は、フォトマスク（以下、マスクとも称する）を使用したいわゆるリソグラフィ工程を繰り返すことによって製造される。パターニング前のフォトマスク基板はフォトマスクブランクス（以下、ブランクスとも称する）として知られており、バイナリ型フォトマスクブランクスは透明基板、クロム（Ｃｒ）を主成分とする遮光膜からなる構造が実用化されている。高精度な半導体集積回路を実現するために、フォトマスクブランクスは低欠陥、エッチング制御性を向上させるための膜組成・膜構造、低応力、並びに露光波長に対する低反射率化といった性能が要求される。これらの要求を満たすためにクロムを主成分とするフォトマスクブランクスにおいては、各種の膜組成、層構造、並びに成膜方法が提案・実用化されている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。

しかしながらフォトマスクに要求されるスペックは年々厳しくなってきており、例えばＩＴＲＳロードマップ２００６年アップデートによると、ＤＲＡＭ６５ｎｍハーフピッチで要求されるマスクのＣＤ ユニフォーミティ、リニアリティはそれぞれ３ｎｍ、１０ｎｍとなっており（非特許文献１参照）、マスク材料からの見直しが再検討されている（特許文献４参照）。

上記のフォトマスクにおいては、通常、露光光におけるフォトマスク表面の反射率を低くした低反射型のフォトマスクが求められている。ステッパなどの露光装置でフォトマスクを使用する場合、フォトマスクのパターン部の表面反射率が高いと、ステッパの投影系レンズや被転写体とフォトマスクの間で相互に光反射が生じ、結果として多重反射の影響によりパターンの転写精度が低下してしまうという問題があった。

上記の多重反射の問題を解決し、露光光に対するフォトマスクのパターン部表面の低反射化を図るために、透明基板上の遮光膜上に低反射膜を積層させるとなると、基板上に少なくとも２層以上の複数層の薄膜を設けたフォトマスクブランクスが必要となる。ところが、複数層の薄膜からなるブランクスをエッチングしてパターン形成する場合、各層を構成する薄膜の組成や結晶構造が異なるため、一般的に、各層の薄膜の最適なエッチング条件が異なる。従って、単一条件で全層のエッチングを試みると各層でエッチングシフト量が異なり、パターンの断面形状に段差が生じてしまう問題が発生する。また各層でエッチング条件を調節する工程を適応したとしても、各層のエッチングプロセスにおいて全層のエッチング選択比を考慮する必要があり、エッチングのプロセスマージンが小さくなってしまいエッチングパターン形成が難しくなるという問題が生じていた。

上記の問題に対して、単層の低反射型の遮光膜を形成したフォトマスクブランクスが提案され、遮光膜に単層の低反射型の酸化窒化クロムを用いたフォトマスクブランクスがある（特許文献５参照）。
特開昭６１−２７２７４６号公報 特開平２−２４２２５２号公報 特開平４−９８４７号公報 特開２００６−１４６１５２号公報 特開平４−１２５６４３号公報 Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏａｄｍａｐ Ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ２００６ Ｕｐｄａｔｅ，Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ，ｐ．９，半導体技術ロードマップ専門委員会（２００６）

しかしながら、上記の酸化窒化クロムなどのクロム系材料を遮光膜に用いたフォトマスクブランクスは、ドライエッチング時のローディング効果の影響が大きくてマスクパターンの寸法シフトが許容しがたいレベルになりつつあり、さらに、クロム系材料は酸素含有塩素ガスでドライエッチングするために、高解像に有効なレジストの薄膜化が困難であるという問題があった。ローディング効果とは、ドライエッチングする被エッチング膜のエッチング面積の大小により、エッチングレートや選択比などのエッチング特性が変化し、その結果、マスク面内の寸法シフト量が変化してＣＤ精度にばらつきを生じる現象である。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、非クロム系材料により単層の遮光膜で、かつ、露光波長において低反射率を示し、パターンのエッチング加工性に優れ、ハーフピッチ４５ｎｍ以降のリソグラフィ技術に適した低反射型のフォトマスクブランクスおよびフォトマスクを提供することである。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係るフォトマスクブランクスは、透明基板上に露光光に対して低反射の遮光膜が形成されたフォトマスクブランクスにおいて、 前記遮光膜が膜厚１２０ｎｍ以下の非クロム系の単層の遮光膜よりなり、前記露光光の波長が１９３ｎｍのときの前記遮光膜の光学濃度が３以上で、表面反射率が２０％以下であって、前記遮光膜の屈折率をｎ、消衰係数をｋとしたとき、ｎ、ｋが０．８７≦ｎ≦２．０、０．８８≦ｋ≦１．１２の範囲にあることを特徴とするものである。

請求項２の発明に係るフォトマスクブランクスは、請求項１に記載のフォトマスクブランクスにおいて、前記遮光膜が膜厚１００ｎｍ以下の非クロム系の単層の遮光膜よりなり、前記露光光の波長が１９３ｎｍのときの前記遮光膜の光学濃度が３以上で、表面反射率が２０％以下であって、前記遮光膜の屈折率をｎ、消衰係数をｋとしたとき、ｎ、ｋが１．２５≦ｎ≦１．８９、１．０５≦ｋ≦１．１２の範囲にあることを特徴とするものである。

請求項３の発明に係るフォトマスクブランクスは、請求項１に記載のフォトマスクブランクスにおいて、前記遮光膜が膜厚１２０ｎｍ以下の非クロム系の単層の遮光膜よりなり、前記露光光の波長が１９３ｎｍのときの前記遮光膜の光学濃度が３以上で、表面反射率が１５％以下であって、前記遮光膜の屈折率をｎ、消衰係数をｋとしたとき、ｎ、ｋが１．２２≦ｎ≦１．５８、０．８８≦ｋ≦０．９１の範囲にあることを特徴とするものである。

請求項４の発明に係るフォトマスクブランクスは、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のフォトマスクブランクスにおいて、前記遮光膜が、アルミニウム、シリコン、ハフニウム、インジウムから選択された１種または２種以上の金属元素の窒化物、酸化物もしくは酸化窒化物のいずれかの化合物に、該化合物を構成する金属元素を添加させた混合物であることを特徴とするものである。

請求項５の発明に係るフォトマスクブランクスは、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のフォトマスクブランクスにおいて、前記遮光膜が、アルミニウム、シリコン、ハフニウム、インジウムから選択された１種または２種以上の金属元素の窒化物、酸化物、酸化窒化物のいずれか１種もしくは２種以上の化合物に、該化合物を構成する金属元素以外の金属元素を添加させた混合物であることを特徴とするものである。

請求項６の発明に係るフォトマスクは、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のフォトマスクブランクスを用いて製造したことを特徴とするものである。

本発明のフォトマスクブランクスによれば、遮光膜の反射率を決定するファクターである屈折率、消衰係数、膜厚の最適化を行うことにより、透明基板と単層の遮光膜からなる低反射型のフォトマスクブランクスが得られ、露光波長１９３ｎｍにおいて光学濃度（ＯＤ）３、膜厚１００ｎｍ以下をターゲットとした場合、反射率２０％程度までは単層膜でも低反射化が可能となる。遮光膜を非クロム系材料の単層で低反射化させるため、遮光膜のエッチング条件は単一ステップでよく、大きなプロセスマージンが得られ、ローディング効果が低減され高精度のマスクパターン形成が可能となる。

本発明のフォトマスクによれば、非クロム系材料の単層膜で高い光学濃度の高精度の低反射パターンを形成することができ、フォトマスクの透明基板は露光波長に対して十分に厚いため、裏面側の反射も低反射としたフォトマスクを得ることが可能となり、ハーフピッチ４５ｎｍ以降の半導体用リソグラフィ技術に適したフォトマスクを提供し得る。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る低反射型単層のフォトマスクブランクスおよびフォトマスクについて詳細に説明する。

本発明において、露光光としては現在最も使用されているＡｒＦエキシマレーザの波長１９３ｎｍを対象とし、フォトマスクブランクスの望ましい仕様として、露光波長１９３ｎｍにおいて単層の遮光膜の光学濃度（ＯＤ）は３以上、膜厚は１２０ｎｍ以下、より好ましくは１００ｎｍ以下とし、遮光膜の表面の反射率は２０％以下、より好ましくは１５％以下に設定した。本発明において、単層とは同一化学組成で構成される一層の薄膜層を意味するものであり、単層薄膜層の深さ方向で若干の組成比の変動があっても本発明の単層に含まれるものである。

上記設定したフォトマスクブランクスの仕様数値の根拠は、遮光膜の光学濃度は３未満であると、マスク露光において遮光性が不十分になるおそれがあるからである。遮光膜の膜厚はマスクパターンの高解像化を考慮した場合、できるだけ薄膜であることが好ましいが、実用化されているＣｒ系バイナリーマスクの膜厚を基に１２０ｎｍ以下とした。遮光膜の反射率は２０％を超えると多重反射の影響が大きくなってくるからである。

なお、マスク検査の観点からは、透明基板に対してマスクパターン部のコントラスが要求されており、反射光を用いるマスク検査の場合、合成石英基板などの基板材料の反射率は非常に低い（１９３ｎｍで４％程度）ので、パターン部は少なくとも５％を超える一定の反射率を確保する必要がある。従来、マスク検査で用いる検査光の波長としては露光波長より長波長が用いられていたが、ＡｒＦエキシマレーザ露光技術が延命されている状況の中でマスク検査性能の向上が図られており、１９９ｎｍ、２５７ｎｍなどのほぼ露光波長に近い短波長の光がマスク検査に使用されはじめており、マスク検査においては露光波長付近で反射率をある程度確保する必要性も生じている。本発明の遮光膜表面の反射率２０％以下、より好ましくは１５％以下のフォトマスクブランクスによるパターン部は、短波長の検査光に対して基板とのコントラストを十分に確保することが可能である。

図１および図２は、合成石英基板などの透明基板上に露光光に対して単層の低反射の遮光膜が形成されたフォトマスクブランクスにおいて、遮光膜の屈折率をｎ、消衰係数をｋとしたとき、露光光の波長１９３ｎｍにおける光学濃度（ＯＤ）３を得るために必要な遮光膜の膜厚（ｎｍ）を示すシミュレーション結果（図１）、およびその時の遮光膜表面の反射率（％）のシミュレーション結果（図２）である。上記のシミュレーションはジェー・エー・ウーラム社製エリプソメーターＶＵＶ−ＶＡＳＥの解析ソフトＷＶＡＳＥ Ｖｅｒｓｉｏｎ ３．４３２で行っている。図１および図２の結果に基づいて、以下の単層の低反射型の遮光膜が形成されたフォトマスクブランクスの最良の実施形態における遮光膜の光学定数（屈折率ｎ、消衰係数ｋ）の範囲を求めた。

（第１の実施形態）
図３は、本発明の第１の実施形態のフォトマスクブランクスの仕様を満たす光学定数を示す図である。透明基板上に露光光に対して単層の低反射の遮光膜が形成されたフォトマスクブランクスにおいて、露光光の波長１９３ｎｍにおける光学濃度（ＯＤ）３を得るために必要な単層の低反射遮光膜の膜厚１２０ｎｍ以下、表面反射率２０％以下を仕様とした場合、遮光膜の屈折率ｎ、消衰係数ｋが上記の仕様を満たす取り得る値の範囲は、図３に示す太線で囲まれた領域である。図３は、横軸に屈折率ｎ、縦軸に消衰係数ｋをとり、図中の直線が膜厚、弧状線が反射率を示しており、図３の太線で囲まれた領域の下面は膜厚（直線）で定義され、上面は反射率（弧状線）で定義されている。

図３より、０．８７≦ｎ≦２．００、０．８８≦ｋ≦１．１２が本実施形態の仕様が許容できる光学定数の範囲となる。本実施形態は、比較的広い範囲から光学定数を設定することが可能となる。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態のフォトマスクブランクスの仕様を満たす光学定数を示す図である。透明基板上に露光光に対して単層の低反射の遮光膜が形成されたフォトマスクブランクスにおいて、露光光の波長１９３ｎｍにおける光学濃度（ＯＤ）３を得るために必要な単層の低反射遮光膜の膜厚１００ｎｍ以下、表面反射率２０％以下を仕様とした場合、遮光膜の屈折率ｎ、消衰係数ｋが上記の仕様を満たす取り得る値の範囲は、図４に示す太線で囲まれた範囲である。図４は、図３と同様に、図中の直線が膜厚、弧状線が反射率を示し、図４の太線で囲まれた領域の下面は膜厚で定義され、上面は反射率で定義されている。

図４より、１．２５≦ｎ≦１．８９、１．０５≦ｋ≦１．１２が本実施形態の仕様が許容できる光学定数の範囲となる。本実施形態は、遮光膜の膜厚を１００ｎｍ以下とすることにより微細パターン形成に有利となるが、取り得る光学定数の値はかなり限定されてくる。

（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態のフォトマスクブランクスの仕様を満たす光学定数を示す図である。透明基板上に露光光に対して単層の低反射の遮光膜が形成されたフォトマスクブランクスにおいて、露光光の波長１９３ｎｍにおける光学濃度（ＯＤ）３を得るために必要な単層の低反射遮光膜の膜厚１００ｎｍ以下、表面反射率１５％以下を仕様とした場合、遮光膜の屈折率ｎ、消衰係数ｋが上記の仕様を満たす取り得る値の範囲は、図５に示す太線で囲まれた範囲である。図５は、図３と同様に、図中の直線が膜厚、弧状線が反射率を示し、図５の太線で囲まれた領域の下面は膜厚で定義され、上面は反射率で定義されている。

図５より、１．２２≦ｎ≦１．５８、０．８８≦ｋ≦０．９１が本実施形態の許容できる光学定数の範囲となる。本実施形態は、反射率を１５％以下とすることによりウェハ転写時の多重反射の影響はかなり低減されるが、取り得る光学定数の値は相当に限定されてくる。

（ブランクス構成要素）
次に、本発明の第１の実施形態、第２の実施形態および第３の実施形態のフォトマスクブランクスを構成する各要素について述べる。

（透明基板）
本発明のフォトマスクブランクスにおいて、透明基板としては、露光光を高透過率で透過する光学研磨された合成石英ガラス、蛍石、フッ化カルシウムなどを用いることができるが、通常、多用されており品質が安定し、短波長の露光光の透過率の高い合成石英ガラスがより好ましい。

（遮光膜）
本発明のフォトマスクブランクスにおいて、単層の低反射型の遮光膜は、アルミニウム、シリコン、ハフニウム、インジウムから選択された１種または２種以上の金属元素の窒化物、酸化物もしくは酸化窒化物のいずれかの化合物に、該化合物を構成する金属元素を添加させた混合物が用いられる。混合物を構成する化合物としては、具体的には、窒化化合物として窒化アルミニウム、窒化シリコン、窒化ハフニウム、窒化インジウムが挙げられ、酸化化合物として酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化ハフニウム、酸化インジウムが挙げられ、酸化窒化化合物として酸化窒化アルミニウム、酸化窒化シリコン、酸化窒化ハフニウム、酸化窒化インジウムが挙げられる。添加する金属は遮光膜中の含有率が２０原子％〜６０原子％程度の範囲で添加して用いられ、上記の化合物にその化合物を構成する金属を添加した混合物よりなる遮光膜は、例えば、ターゲットに各々の化合物を構成する金属を用い、スパッタガスとして窒化化合物を成膜する場合にはＡｒ／Ｎ₂ガス、酸化化合物を成膜する場合にはＡｒ／Ｏ₂ガス、酸化窒化化合物を成膜する場合にはＡｒ／Ｎ₂／Ｏ₂ガスを用い、上記の化合物をスパッタリング法などにより成膜するときに同時に化合物を構成する金属を成膜して形成することで作製することができる。

また、本発明のフォトマスクブランクスにおいて、単層の低反射型の遮光膜は、アルミニウム、シリコン、ハフニウム、インジウムから選択された１種または２種以上の金属元素の窒化物、酸化物、酸化窒化物のいずれか１種もしくは２種以上の化合物に、該化合物を構成する金属元素以外の金属元素を添加させた混合物であってもよい。添加する金属は遮光膜中の含有率が２０原子％〜６０原子％程度の範囲で添加して用いられ、上記の化合物にその化合物を構成する金属元素以外の金属を添加した混合物よりなる遮光膜は、例えば、上記の化合物をスパッタリング法などにより成膜するときに同時に化合物を構成する金属元素以外の金属を成膜して混合物として形成することで作製することが可能である。上記の遮光膜としては、例えば、酸化アルミニウムにシリコンを添加した混合物による薄膜、酸化シリコンにタンタルを添加した混合物による薄膜、あるいは酸化シリコンと酸化アルミニウムにタンタルを添加した混合物による薄膜などが例示できる。
以下、実施例により本発明の好ましい形態についてさらに詳しく説明する。

（実施例１）
第１の実施形態の例として、光学研磨した６インチ角、０．２５インチ厚の透明な合成石英基板を洗浄し、スパッタリング装置内でこの石英基板をセットしたトレイの搬送速度を調節しながら、下記の条件で成膜し、石英基板の一主面上に膜厚１０５ｎｍの単層の窒化アルミニウム（ＡｌＮｘ）膜を有するフォトマスクブランクスを以下の条件で形成した。波長１９３ｎｍにおける光学定数を測定したところ、屈折率：１．１４、消衰係数：１．０４であり、光学濃度：３．０、反射率は１９．４％であった。ＡｌＮｘ膜中の金属Ａｌの添加量は５８ａｔｍ％であった。なお、成膜した遮光膜の組成比はＸ線光電子分光分析装置（ＸＰＳ：Ｘｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、アルバック・ファイ社製Ｑｕａｎｔｕｍ２０００）を用いてＡｌ２ｐの光電子束縛エネルギーのスペクトル解析より求め、遮光膜の光学定数および膜厚はジェー・エー・ウーラム社製エリプソメーターＶＵＶ−ＶＡＳＥより、光学濃度は大塚電子社製ＭＣＰＤ３０００、反射率は大塚電子社製ＭＣＰＤ７０００で測定した。

＜遮光膜のスパッタリング成膜条件＞
装置：平行平板型ＤＣマグネトロンスパッタリング装置
スパッタターゲット：アルミニウム
ガスおよび流量：Ａｒ／Ｎ₂ ４０／１０ｓｃｃｍ
圧力：９ｍＴｏｒｒ
カソードパワー：１．５ｋＷ

次に、上記のブランクス上に日本ゼオン(株)製電子線レジストＺＥＰ５２０Ａを膜厚１００ｎｍで塗布し、プリベーク後、電子線描画装置にてパターン露光し、日本ゼオン製ＺＥＮ−Ｎ５０により現像し、所望形状のレジストパターンを形成した。

次に、上記のレジストパターンをマスクとして、ドライエッチング装置によりレジストパターンから露出している単層の遮光膜を下記条件によりドライエッチングし、パターニングした。酸素非含有塩素系ガスでドライエッチングを行ったため、遮光膜のエッチングレートがレジストのエッチングレートと比較して３倍早く、１００ｎｍのレジスト膜厚で問題なく遮光膜のパターニングができた。最後にレジストをＯ₂プラズマでアッシングして除去し、膜厚１０５ｎｍ、波長１９３ｎｍのときの光学濃度が３．０、表面反射率１９．４％の単層の低反射型のＡｌＮｘ遮光膜パターンよりなる第１の実施形態のＡｒＦエキシマレーザ用フォトマスクを得た。

＜遮光膜のドライエッチング条件＞
装置：高密度プラズマドライエッチング装置
エッチングガス：ＢＣｌ₃／Ｃｌ₂ ５０／１０ｓｃｃｍ
圧力：３ｍＴｏｒｒ
ＩＣＰパワー：９５０Ｗ
バイアスパワー：３０Ｗ

（実施例２）
第２の実施形態の例として、光学研磨した６インチ角、０．２５インチ厚の透明な合成石英基板を洗浄し、スパッタリング装置内でこの石英基板をセットしたトレイの搬送速度を調節しながら、下記の条件で成膜し、石英基板の一主面上に膜厚９８ｎｍの単層の窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜を有するフォトマスクブランクスを以下の条件で形成した。波長１９３ｎｍにおける光学定数を測定したところ、屈折率：１．８５、消衰係数：１．０９であり、光学濃度：３．１、反射率は１９．６％であった。ＳｉＮｘ膜中のアモルファスＳｉの添加量は４４ａｔｍ％であった。なお、成膜した遮光膜の組成比はＸ線光電子分光分析装置を用いてＳｉ２ｐの光電子束縛エネルギーのスペクトル解析より求め、光学定数および膜厚はジェー・エー・ウーラム社製エリプソメーターＶＵＶ−ＶＡＳＥより、光学濃度は大塚電子社製ＭＣＰＤ３０００、反射率は大塚電子社製ＭＣＰＤ７０００で測定した。

装置：平行平板型ＤＣマグネトロンスパッタリング装置
スパッタターゲット：単結晶シリコン(ボロンドープ)
ガスおよび流量：Ａｒ／Ｎ₂ ３０／２０ｓｃｃｍ
圧力：９ｍＴｏｒｒ
カソードパワー：１．５ｋＷ

次に、上記のブランクス上に日本ゼオン(株)製電子線レジストＺＥＰ５２０Ａを膜厚２５０ｎｍで塗布し、プリベーク後、電子線描画装置にてパターン露光し、日本ゼオン製ＺＥＮ−Ｎ５０により現像し、所望形状のレジストパターンを形成した。

次に、上記のレジストパターンをマスクとして、ドライエッチング装置によりレジストパターンから露出している単層の遮光膜を下記条件によりドライエッチングし、パターニングし、最後にレジストをＯ₂プラズマでアッシングして除去し、膜厚９８ｎｍ、波長１９３ｎｍのときの光学濃度が３．１、表面反射率１９．６％の単層の低反射型のＳｉＮｘ遮光膜パターンよりなる第２の実施形態のＡｒＦエキシマレーザ用フォトマスクを得た。

＜遮光膜のドライエッチング条件＞
装置：高密度プラズマドライエッチング装置
エッチングガス：ＣＦ₄ ５０ｓｃｃｍ
圧力：３ｍＴｏｒｒ
ＩＣＰパワー：５００Ｗ
バイアスパワー：３０Ｗ

（実施例３）
第３の実施形態の例として、実施例１と同様にして、光学研磨した６インチ角、０．２５インチ厚の透明な合成石英基板上に膜厚１１８ｎｍの単層のＳｉＯＮ膜を有する膜厚１１８ｎｍの波長１９３ｎｍにおける光学定数を測定したところ、屈折率：１．５３、消衰係数：０．９０であり、光学濃度：３．０、反射率は１４．９％であった。なお、遮光膜の光学定数および膜厚は実施例１と同じ測定器を用いた。

＜遮光膜のスパッタリング成膜条件＞
装置：平行平板型ＤＣマグネトロンスパッタリング装置
スパッタターゲット：単結晶シリコン(ボロンドープ)
ガスおよび流量：Ａｒ／Ｎ₂／Ｏ₂ ３０／１６／４ｓｃｃｍ
圧力：９ｍＴｏｒｒ
カソードパワー：１．５ｋＷ

次に、実施例２と同様にして、上記のブランクスをパターン加工し、膜厚１１８ｎｍ、波長１９３ｎｍのときの光学濃度が３．０、表面反射率１４．９％の単層の低反射型のＳｉＯＮ遮光膜パターンよりなる第３の実施形態のＡｒＦエキシマレーザ用フォトマスクを得た。

（実施例４）
光学研磨した６インチ角、０．２５インチ厚の透明な合成石英基板上に、Ａｌ₂Ｏ₃膜に金属Ａｌを添加した混合物による膜厚１１８ｎｍの単層の遮光膜を有するフォトマスクブランクスを、Ａｒ／Ｏ₂ガスを用いて形成した。波長１９３ｎｍにおける光学定数を測定したところ、屈折率：０．８７、消衰係数：０．９３であり、光学濃度：３．０、反射率は２０．０％であった。Ａｌ₂Ｏ₃膜中の金属Ａｌの添加量は５８ａｔｍ％であった。なお、遮光膜の組成比、遮光膜の光学定数および膜厚は実施例１と同じ測定器を用いた。

次に、実施例１と同様にして、上記のブランクスをパターン加工し、膜厚１１８ｎｍ、波長１９３ｎｍのときの光学濃度が３．０、表面反射率２０．０％の単層の金属Ａｌ添加Ａｌ₂Ｏ₃膜よりなる低反射型の遮光膜パターンを有するＡｒＦエキシマレーザ用フォトマスクを得た。

（実施例５）
光学研磨した６インチ角、０．２５インチ厚の透明な合成石英基板を洗浄し、２元同時スパッタリング装置にこの石英基板をセットし、下記の条件で石英基板の一主面上に膜厚１００ｎｍの単層の酸化アルミとシリコンの混合膜を有するフォトマスクブランクスを以下の条件で形成した。波長１９３ｎｍにおける光学定数を測定したところ、屈折率：１．３０、消衰係数：１．０６であり、光学濃度：３．０、反射率は１８．９％であった。混合膜中のアモルファスＳｉの添加量は５０ａｔｍ％であった。なお、成膜した遮光膜の組成比はＸ線光電子分光分析装置を用いてＡｌ２ｐ及びＳｉ２ｐの光電子束縛エネルギーのスペクトル解析より求め、光学定数および膜厚はジェー・エー・ウーラム社製エリプソメーターＶＵＶ−ＶＡＳＥより、光学濃度は大塚電子社製ＭＣＰＤ３０００、反射率は大塚電子社製ＭＣＰＤ７０００で測定した。

＜遮光膜のスパッタリング成膜条件＞
装置：２元同時マグネトロンスパッタリング装置
スパッタターゲット：単結晶シリコン(ボロンドープ)及びアルミナターゲット
ガスおよび流量：Ａｒ ５０ｓｃｃｍ
圧力：２ｍＴｏｒｒ
カソードパワー：Ｓｉ／Ａｌ２Ｏ３ ０．２ｋＷ（ＤＣ）／２ｋＷ（ＲＦ）

次に、上記のブランクス上に日本ゼオン(株)製電子線レジストＺＥＰ５２０Ａを膜厚４００ｎｍで塗布し、プリベーク後、電子線描画装置にてパターン露光し、日本ゼオン製ＺＥＮ−Ｎ５０により現像し、所望形状のレジストパターンを形成した。

次に、上記のレジストパターンをマスクとして、ドライエッチング装置によりレジストパターンから露出している単層の遮光膜を下記条件によりドライエッチングし、パターニングし、最後にレジストをＯ₂プラズマでアッシングして除去し、膜厚１００ｎｍ、波長１９３ｎｍのときの光学濃度が３．０、表面反射率１８．９％の単層の低反射型の酸化アルミとシリコン混合遮光膜パターンよりなるＡｒＦエキシマレーザ用フォトマスクを得た。

＜遮光膜のドライエッチング条件＞
装置：高密度プラズマドライエッチング装置
エッチングガス：ＢＣｌ₃／Ｃｌ₂ ５０／１０ｓｃｃｍ
圧力：３ｍＴｏｒｒ
ＩＣＰパワー：９５０Ｗ
バイアスパワー：７０Ｗ

（実施例６）
光学研磨した６インチ角、０．２５インチ厚の透明な合成石英基板を洗浄し、２元同時スパッタリング装置にこの石英基板をセットし、下記の条件で石英基板の一主面上に膜厚１１６ｎｍの単層の酸化シリコンとタンタルの混合膜を有するフォトマスクブランクスを以下の条件で形成した。波長１９３ｎｍにおける光学定数を測定したところ、屈折率：１．４１、消衰係数：０．９４であり、光学濃度：３．１、反射率は１５．７％であった。混合膜中のタンタルの添加量は６１ａｔｍ％であった。なお、成膜した遮光膜の組成比はＸ線光電子分光分析装置を用いてＡｌ２ｐ及びＴａ４ｄの光電子束縛エネルギーのスペクトル解析より求め、光学定数および膜厚はジェー・エー・ウーラム社製エリプソメーターＶＵＶ−ＶＡＳＥより、光学濃度は大塚電子社製ＭＣＰＤ３０００、反射率は大塚電子社製ＭＣＰＤ７０００で測定した。

＜遮光膜のスパッタリング成膜条件＞
装置：２元同時マグネトロンスパッタリング装置
スパッタターゲット：タンタル及びＳｉＯ₂ターゲット
ガスおよび流量：Ａｒ ５０ｓｃｃｍ
圧力：４ｍＴｏｒｒ
カソードパワー：Ｔａ／ＳｉＯ２ ０．４ｋＷ（ＤＣ）／２ｋＷ（ＲＦ）

次に、上記のブランクス上に日本ゼオン(株)製電子線レジストＺＥＰ５２０Ａを膜厚４００ｎｍで塗布し、プリベーク後、電子線描画装置にてパターン露光し、日本ゼオン製ＺＥＮ−Ｎ５０により現像し、所望形状のレジストパターンを形成した。

次に、上記のレジストパターンをマスクとして、ドライエッチング装置によりレジストパターンから露出している単層の遮光膜を下記条件によりドライエッチングし、パターニングし、最後にレジストをＯ₂プラズマでアッシングして除去し、膜厚１１６ｎｍ、波長１９３ｎｍのときの光学濃度が３．１、表面反射率１５．７％の単層の低反射型の酸化シリコンとタンタル混合遮光膜パターンよりなるＡｒＦエキシマレーザ用フォトマスクを得た。

＜遮光膜のドライエッチング条件＞
装置：高密度プラズマドライエッチング装置
エッチングガス：ＣＦ₄ ５０ｓｃｃｍ
圧力：６ｍＴｏｒｒ
ＩＣＰパワー：８００Ｗ
バイアスパワー：９０Ｗ

本発明の露光光の波長１９３ｎｍにおける光学濃度３を得るために必要な遮光膜の膜厚を示すシミュレーション結果である。 本発明の露光光の波長１９３ｎｍにおける光学濃度３を得るために必要な遮光膜表面の反射率のシミュレーション結果である。 本発明の第１の実施形態のフォトマスクブランクスの仕様を満たす光学定数を示す図である。 本発明の第２の実施形態のフォトマスクブランクスの仕様を満たす光学定数を示す図である。 本発明の第３の実施形態のフォトマスクブランクスの仕様を満たす光学定数を示す図である。

Claims (6)

1. 透明基板上に露光光に対して低反射の遮光膜が形成されたフォトマスクブランクスにおいて、
   前記遮光膜が膜厚１２０ｎｍ以下の非クロム系の単層の遮光膜よりなり、前記露光光の波長が１９３ｎｍのときの前記遮光膜の光学濃度が３以上で、表面反射率が２０％以下であって、前記遮光膜の屈折率をｎ、消衰係数をｋとしたとき、ｎ、ｋが０．８７≦ｎ≦２．００、０．８８≦ｋ≦１．１２の範囲にあることを特徴とするフォトマスクブランクス。
2. 請求項１に記載のフォトマスクブランクスにおいて、
   前記遮光膜が膜厚１００ｎｍ以下の非クロム系の単層の遮光膜よりなり、前記露光光の波長が１９３ｎｍのときの前記遮光膜の光学濃度が３以上で、表面反射率が２０％以下であって、前記遮光膜の屈折率をｎ、消衰係数をｋとしたとき、ｎ、ｋが１．２５≦ｎ≦１．８９、１．０５≦ｋ≦１．１２の範囲にあることを特徴とするフォトマスクブランクス。
3. 請求項１に記載のフォトマスクブランクスにおいて、
   前記遮光膜が膜厚１２０ｎｍ以下の非クロム系の単層の遮光膜よりなり、前記露光光の波長が１９３ｎｍのときの前記遮光膜の光学濃度が３以上で、表面反射率が１５％以下であって、前記遮光膜の屈折率をｎ、消衰係数をｋとしたとき、ｎ、ｋが１．２２≦ｎ≦１．５８、０．８８≦ｋ≦０．９１の範囲にあることを特徴とするフォトマスクブランクス。
4. 前記遮光膜が、アルミニウム、シリコン、ハフニウム、インジウムから選択された１種または２種以上の金属元素の窒化物、酸化物もしくは酸化窒化物のいずれかの化合物に、該化合物を構成する金属元素を添加させた混合物であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のフォトマスクブランクス。
5. 前記遮光膜が、アルミニウム、シリコン、ハフニウム、インジウムから選択された１種または２種以上の金属元素の窒化物、酸化物、酸化窒化物のいずれか１種もしくは２種以上の化合物に、該化合物を構成する金属元素以外の金属元素を添加させた混合物であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のフォトマスクブランクス。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のフォトマスクブランクスを用いて製造したことを特徴とするフォトマスク。

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