(57)【要約】      （修正有）【課題】小さな又は微細な構造を備えたフォトマスクの製造に適した極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィー用マスクブランクの作製方法及びそのマスクブランクを提供する。【解決手段】表面と裏面を有する基板１１を設ける工程と、フォトリソグラフィープロセスに使用されるＥＵＶ光を吸収するために、基板の表面にイオンビームスパッタリングにより窒化タンタル（ＴａＮ）からなる膜１５を沈積する工程と、基板の裏面にイオンビームスパッタリングにより導電膜１６を沈積する工程とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と裏面を有する基板を設ける工程と；
フォトリソグラフィープロセスに使用されるＥＵＶ光を吸収するために前記基板の前記表面に窒化タンタル（ＴａＮ）からなる膜を沈積する工程と；
前記基板の前記裏面に導電膜を沈積する工程とを有するＥＵＶフォトリソグラフィー用マスクブランクの作製方法。
【請求項２】
前記基板の前記表面に窒化タンタル（ＴａＮ）を有する前記膜を沈積する前記工程がイオンビームスパッタリングにより前記膜を沈積する工程からなり、前記イオンビームスパッタリングの工程が真空チャンバー内でイオンの粒子ビームをターゲットに向ける工程からなり、前記ターゲットが少なくともタンタルからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
イオンの粒子ビームを前記ターゲットに向ける前記工程が、キセノン（Ｘｅ）イオンの粒子ビームを前記ターゲットに向ける工程からなる、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記イオンビームスパッタリングの工程が、前記キセノン（Ｘｅ）イオンの粒子ビームを前記ターゲットに向けながら、前記真空チャンバー内で窒素ガスの存在下で実施される、請求項２又は請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記基板の前記裏面上の前記導電膜が導電金属のイオンビームスパッタリングを使用して沈積される、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記イオンビームスパッタリングの工程は、前記膜を沈積後、前記基板の山から谷までの曲がりによって測定して、前記膜に生じる応力が６×６平方インチ基板で、２．６ミクロンより良好であるように行われる、請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記イオンビームスパッタリングの工程は、前記膜を沈積後、前記基板の山から谷までの曲がりによって測定して、前記膜に生じる応力が６×６平方インチ基板で、１．５６ミクロンより良好であるように行われる、請求項２ないし請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記イオンビームスパッタリングの工程は、０．２ミクロンＰＳＬより大きなサイズの前記膜内欠陥の欠陥レベルが２００ｎｍ以下の限度で平方センチ当たり０．０３５欠陥より小さく、より好ましくは、１５０ｎｍ以下の限度で平方センチ当たり０．００１欠陥、最も好ましくは、５０ｎｍ以下の限度で平方センチ当たり０．００１欠陥であるように行われる、請求項２ないし請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記イオンビームスパッタリングの工程は、極紫外線波長で、好ましくは１３．５ｎｍの波長で前記膜の吸収が９７％より良好に、好ましくは９９％より良好に、そして最も好ましくは９９．５％より良好であるように行われる、請求項２ないし請求項８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
１５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の光学検査波長で反射防止性のある反射防止膜を前記膜に沈積する工程をさらに有する、請求項２ないし請求項９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記反射防止膜がＴａＯＮである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記膜上へ前記反射防止膜を沈積する前記工程が、前記イオンの粒子ビームを前記ターゲットに向けながら、前記真空チャンバー内で酸素ガスの存在下で行われる、請求項１０又は請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記反射防止膜の厚さ対前記膜の厚さの比率が０．１２〜０．４の範囲内にある、請求項１１又は請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記反射防止膜を前記膜に沈積する工程が、３６５ｎｍの光学検査波長で反射率のばらつきが０．０６％（３σ）より小さく、好ましくは０．０５％（３σ）より小さく、最も好ましくは０．０４％（３σ）より小さくなるように行われる、請求項１１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
表面と裏面を有する基板と；
ＥＵＶフォトリソグラフィーに使用される前記表面の反射性多層系と；から構成されるＥＵＶフォトリソグラフィー用マスクブランクであって、前記マスクブランクがさらに、
ＥＵＶフォトリソグラフィーに使用される光を少なくとも減衰させるため、前記表面に沈積される窒化タンタル（ＴａＮ）を有する少なくとも１つの膜と；
前記基板の前記裏面に沈積される導電膜とを備えている、マスクブランク。
【請求項１６】
窒化タンタル（ＴａＮ）を有する前記膜が真空チャンバー内でイオンの粒子ビームをターゲットに向ける工程を有するイオンビームスパッタリングで沈積され、前記ターゲットが少なくともタンタル（Ｔａ）からなる、請求項１５に記載のマスクブランク。
【請求項１７】
窒化タンタル（ＴａＮ）を有する前記膜がキセノン（Ｘｅ）イオンの粒子ビームを前記ターゲットに向けることことによって沈積される、請求項１６に記載のマスクブランク。
【請求項１８】
前記イオンビームスパッタリングが、前記キセノン（Ｘｅ）イオンの粒子ビームを前記ターゲットに向けながら前記真空チャンバー内で窒素ガスの存在下で行われる、請求項１６又は請求項１７に記載のマスクブランク。
【請求項１９】
前記膜を沈積後、前記基板の山から谷までの曲がりによって測定して、前記膜に生じた応力が６×６平方インチの基板で２．６ミクロンより良好である、請求項１５ないし請求項１８のいずれか１項に記載のマスクブランク。
【請求項２０】
前記膜を沈積後、前記基板の山から谷までの曲がりによって測定して、前記膜に生じた応力が６×６平方インチの基板で１．５６ミクロンより良好である、請求項１５ないし請求項１９のいずれか１項に記載のマスクブランク。
【請求項２１】
０．２ミクロンＰＳＬより大きなサイズの前記膜内欠陥の欠陥レベルが、２００ｎｍ以下の限度で平方センチ当たり０．０３５欠陥より小さく、より好ましくは、１５０ｎｍ以下の限度で平方センチ当たり０．００１欠陥、最も好ましくは、５０ｎｍ以下の限度で平方センチ当たり０．００１欠陥である、請求項１５ないし請求項２０のいずれか１項に記載のマスクブランク。
【請求項２２】
極紫外線波長で、好ましくは１３．５ｎｍの波長で前記膜の吸収が９７％より良好であり、好ましくは９９％より良好であり、そして最も好ましくは９９．５％より良好である、請求項１５ないし請求項２１のいずれか１項に記載のマスクブランク。
【請求項２３】
反射防止膜が窒化タンタル（ＴａＮ）を有する前記膜に設けられ、前記反射防止膜が１５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の光学検査波長で反射防止性のある、請求項１５ないし請求項２２のいずれか１項に記載のマスクブランク。
【請求項２４】
前記反射防止膜がＴａＯＮである、請求項２３に記載のマスクブランク。
【請求項２５】
前記膜上の前記反射防止膜が、前記イオンの粒子ビームを前記ターゲットに向けながら、前記真空チャンバー内で酸素ガスの存在下で沈積される、請求項２４に記載のマスクブランク。
【請求項２６】
前記反射防止膜の厚さ対前記膜の厚さの比率が０．１２〜０．４の範囲内にある、請求項２３ないし請求項２５のいずれか1項に記載のマスクブランク。
【請求項２７】
前記反射防止膜の３６５ｎｍの光学検査波長での反射率のばらつきが、０．０６％（３σ）より小さく、好ましくは０．０５％（３σ）より小さく、最も好ましくは０．０４％（３σ）より小さい、請求項２３ないし請求項２６のいずれか１項に記載のマスクブランク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概略的にはマスクブランク及びＥＵＶフォトリソグラフィー用マスクブランクの作製方法に関する。特に、本発明は低コストで作製できると共に、容易な取り扱いと高品質露光の可能性を提供するマスクブランクに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記種類のマスクブランクは、フォトリソグラフィーに使用されるフォトマスクの作製用基板として広く使用されている。半導体、集積回路及びマイクロ電気機械装置（ＭＥＭ）の製造において、小さな構造と高密度構造に対する要求がこれまで益々増大しているため、ウエハーに関して受け入れられる欠陥密度と欠陥サイズが小さくなっている。そのため、フォトマスクに対して、従って、そのようなフォトマスク作製用マスクブランクに対する品質要求も、特に欠陥密度や最大サイズに関して増大している。
当業者に周知のように、この出願の意味でのフォトマスクは、３つのグループ、すなわち、バイナリーフォトマスク、移相フォトマスク及び極紫外線（ＥＵＶ）フォトマスクに細分化することができる。
【０００３】
多くのフォトリソグラフィーの利用において、フォトリソグラフィープロセスに使用される波長を吸収するのに適した吸収層がフォトマスクに沈積される。例えば、バイナリーフォトマスクは不透明又は非透過性材料の層あるいは膜から構成されている。この層はフォトリソグラフィープロセスに使用される波長で有効な反射防止膜で被覆してもよい。この層は、ウエハー又は半導体基板に沈積されたフォトレジスト層に集積回路を露光するのに適したバイナリーマスクを製造するような方法でパターン化される。
フォトリソグラフィーに使用される波長が減少するにつれて、吸収材層、特に、短い波長で、特にＥＵＶスペクトル範囲（１３〜１４ｎｍ）で適する反射防止吸収材層を設ける必要性がある。そのような吸収材層には、現在及びこれからのフォトリソグラフィープロセスの要求に十分な品質が備えられる必要がある。
【０００４】
ＥＵＶフォトリソグラフィー用のフォトマスクブランクは、高い歩留りを達成するために高品質で沈積される必要のある種々の層からなっている。同時に、ＥＵＶフォトリソグラフィーは、処理のためにフォトマスクを機械的に取り扱うことで生じる摩耗等を低いか、あるいはゼロで、フォトマスクを容易に取り扱える必要がある。当業者には周知のように、摩耗等のような影響が、露光される基板に対しフォトマスクの劣化や欠陥を引起こす。従って、容易に作製可能であり、同時にＥＵＶ放射での基板露光時に信頼性のある取り扱いと高い歩留りを確保するＥＵＶフォトリソグラフィー用のフォトマスクブランクを提供する必要性がある。
【０００５】
関連技術
ＥＰ３４６８２８Ｂ１は、Ｘ線リソグラフィー用のＸ線吸収材とスパッタリングによるその吸収材の作製方法を開示している。このＸ線吸収膜は、ベース材料としてタンタル（Ｔａ）、その他、添加剤元素として全量でＸ線吸収膜材料の０．５〜１０重量％の該元素、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、珪素（Ｓｉ）及びモリブデン（Ｍｏ）の内の１種又は２種以上から構成されている。ＥＰ３４６８２８Ｂ１によれば、ベース材料としてのタンタル（Ｔａ）のＸ線吸収膜は、上記１種又は２種以上の添加元素が限定量でベース材料に添加された場合、スパッタ膜内の応力がかなり減少している。タングステン又は金等の他の重金属はこの応力減少効果を示さなかった。添加元素として窒素の使用はＥＰ３４６８２８Ｂ１には開示されていない。さらに、ＥＰ３４６８２８Ｂ１が開示した技術はＥＵＶフォトリソグラフィー用のフォトマスクの作製には適していない。
【０００６】
１９８８年４月６日に公開された日本特許公開公報第６３０７６３２５Ａの要約はＸ線リソグラフィー用マスクとしてのＸ線吸収材膜として窒化タンタル（ＴａＮ）の使用を開示している。窒化タンタル膜は低温で基板にスパッタリングされる。従って、この窒化タンタル膜は非晶質状態で沈積される。スパッタリングに使用されるターゲットは純粋なタンタルあるいは窒化タンタルから構成することができる。吸収材層はイオンビームスパッタリングによって沈積されない。
【０００７】
ＷＯ  ９８／５４３７７は、引張りにおいて、又は圧縮において、あるいは半導体相互接続構造用の特に低い応力を有するようにタンタル膜及び窒化タンタル膜を応力調整する方法を開示している。応力調整は、タンタル膜あるいは窒化タンタル膜を沈積するためにイオン金属プラズマ（ＩＭＰ）スパッタリング沈積を使用することで達成される。
【０００８】
ＷＯ  ０２／１８６５３Ａ２は、低ｋ絶縁膜で使用される窒素が多い窒化タンタル（ＴａＮ）膜を沈積する方法を開示している。そのような膜は、半導体の隣接金属膜間、ライン間及び他の導電性装備間の干渉やクロストークを防止するのに特に導電性装備間に配置された絶縁材料の全体厚みを薄くする必要がある場合、有効である。ターゲットは、該ターゲットをスパッタリングする前にそしてスパッタリングターゲット材料を基板上に配する前に、窒素の多い雰囲気にさらされる。その後、膜内が所定の窒素濃度になるように、処理時にＮ２の流量が制御される。ＷＯ  ０２／１８６５３Ａ２は、フォトマスクブランクの作製に関連していない。
【０００９】
ＵＳ６，１１０，５９８は、液晶ディスプレー（ＬＣＤ）の結線や電極としての窒化タンタル膜の使用に関する。
日本特許２０００／３５３６５８の要約はＸ線マスクとそのＸ線マスクの作製方法を開示している。そのＸ線マスクは、窒化タンタルから形成されたベース材料層に沈積されたタンタル合金からなる吸収材パターンからなっている。該タンタル層はその電子エレクトロン共鳴周波数で励起されたプラズマを使用するスパッタリング方法で形成される。
【００１０】
ＵＳ２００４／００４１１０２Ａ１はＥＵＶ反射マスクの表面の凹凸を補償するための方法と形態を開示している。該表面の凹凸が測定され、補償方法のパラメータが計算される。凹凸を補償するため、イオンビームがマスクの裏面に向けられる。イオンビームの放射線量は計算されるパラメータに従って調節される。イオンビーム照射では、基板の格子構造が裏面の位置でのドーピングにより局部的に影響を受ける。また、マスク基板用低熱膨張材料の使用と、マスクを裏側から保持又はチャック留めする静電チャックの使用を可能にする基板の裏面への導電層の沈積を開示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、小さな又は微細な構造を備えたフォトマスクの製造に適した極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィー用マスクブランクの作製方法を提供することである。
本発明の他の目的は、マスクブランクの表面に沈積された吸収材膜に、特に低い応力しか生じないＥＵＶリソグラフィー用マスクブランクの作製方法を提供することである。
本発明のさらなる他の目的は、特に低欠陥密度及び／又は特に良好な均質性を有するＥＵＶリソグラフィー用マスクブランクの作製方法を提供することである。
【００１２】
本発明のさらなる他の目的は、フォトリソグラフィーに使用されるＵＶ又はＥＵＶ放射線の良好な吸収と；装備サイズ、パターン転写、エッチング選択性、エッチング歪み又はＣＤ均一性等の良好なドライエッチング特性と；光学検査波長、特に光学検査波長の近紫外線スペクトル範囲での良好な反射率とを確保するＥＵＶリソグラフィー用マスクブランクの作製方法を提供することである。
本発明のさらなる他の目的は、滑らかに、確実に処理できると同時にフォトリソグラフィープロセスで使用された時に高い歩留りを確保するＥＵＶリソグラフィー用マスクブランクを提供することである。
本発明のさらなる他の目的は、小さなあるいは微細な構造を備えたフォトマスクの製造のためのＥＵＶリソグラフィー用に適したマスクブランクを提供することである。
本発明のさらなる他の目的は、表面に沈積された吸収材膜に、特に低い応力しか生じないＥＵＶリソグラフィー用マスクブランクを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明の第１態様によれば、表面と裏面を有する基板を設ける工程と；フォトリソグラフィープロセスに使用される極紫外線（ＥＵＶ）光を吸収するために前記基板の前記表面に窒化タンタル（ＴａＮ）からなる膜を沈積する工程と；前記基板の前記裏面に導電膜を沈積する工程とを有する極紫外線（ＥＵＶ）フォトリソグラフィー用マスクブランクの作製方法が提供されている。
【００１４】
本発明によれば、ＴａＮ層がＥＵＶフォトリソグラフィーで高コントラスト比及び高歩留りを可能にするＥＵＶ光の高い吸収を確保する。同時に、裏面の導電膜により、マスクブランクが裏面で、そして静電保持装置（静電チャック）により、広い領域にわたり確実に保持可能となる。静電保持装置が基板の後ろ側の広い領域と接触できるため、低保持力しか必要ない。これらの結果として摩耗が殆どなくなり、従って、フォトマスク取り扱い時あるいはフォトリソグラフィープロセス工程時に汚染の危険が低くなる。さらに、この発明に係るマスクブランクを非常に静かに保持し取り扱うことができる。静電保持装置に、及び／又はマスクブランクの裏面に印加された電位を有利に制御し、かつ静かにスイッチのオンオフすることができる。これにより、力がマスクブランクに急激にかかるのがかなり防止することが可能になり、このことが本発明によれば更に摩耗を殆どなくし、粒子生成も低くすることになる。例えばマスクブランクが湾曲しているか引張り力がかかっていれば、応力を下げるために、マスクブランクと静電保持装置との間の広い接触領域を、マスクブランクを真直ぐに引くように使用することができる。
【００１５】
本発明の他の態様によれば、前記基板の前記表面に窒化タンタル（ＴａＮ）からなる前記膜を沈積する工程が、イオンビームスパッタリングにより前記膜を沈積する工程からなり、前記イオンビームスパッタリング工程は真空チャンバー内でイオンの粒子ビームをターゲットに向け、前記ターゲットが少なくともタンタルからなる。本発明によれば、イオンビームスパッタリング（ＩＢＳ）又はイオンビーム沈積（ＩＢＤ）が、驚くほどに信頼性があり、コスト効果のあるやり方で高品質マスクブランクとフォトマスクの作製を可能にする。イオンビームスパッタリング又はイオンビーム沈積（ＩＢＤ）で製造された膜は、スパッタリングプロセスで生じる運動量の移行で可能となる高沈積エネルギーのために非常に安定性がある。本発明によれば、沈積エネルギーは好適には＞１ｅＶ、より好適には＞１０ｅＶ、さらに好適には＞１００ｅＶ、なお、さらに好適には＞５００ｅＶである。さらに、イオンビーム沈積は高度な再現性がある。
【００１６】
益々小さな構造をフォトマスクに設けるという絶え間ない要求のために、フォトリソグラフィーに使用された露光波長がより短い波長になる傾向があり、それと共に、フォトマスクブランクに対する品質要求が、なお、かなり増大している。
この点で、低欠陥密度がフォトマスクブランクの重要なパラメータである。フォトマスクブランクの作製プロセスにより、特に粒子、液体あるいは気体により欠陥が生じる。そのような欠陥は、不都合なことに層の付着ロスを局部的にあるいは全体のフォトマスクブランクに亘り引起こすことがある。フォトマスクブランクが、露光され、現像され、エッチングされ、フォトレジストから浄化され、その後、多数のクリーニング工程にかけられると、低付着性の位置がフォトマスクの欠陥を発生させることがある。スパッタリング膜の有利に高い付着性のために、本発明によれば欠陥レベルを実質的に減少させることができる。欠陥はまた、フォトマスクの取り扱い及び／保持時に、摩耗や他の機械的影響によっても生じることがある。基板の裏面への導電膜のために、本発明に係るフォトマスクを摩耗や他の機械的影響による欠陥発生のリスク無しで非常に静かに保持及び／又は取り扱いをすることができる。
【００１７】
本発明によれば、イオンビームスパッタリングの場合、イオンの粒子ビームを真空チャンバー内のターゲットに向けることができ、そのターゲットが少なくともタンタル（Ｔａ）からなり、より好適には高純度タンタルからなっている。それにより、ターゲットからスパッタリングされている材料あるいは粒子、例えば原子又は小さなクラスターが、ターゲットから基板に向けて出て、それにより層又は膜が基板上であるいはあるいは基板で既に成長した他の層又は膜上で成長する。その利用可能性により、本発明によれば希ガス、例えばキセノン（Ｘｅ）あるいはアルゴン（Ａｒ）が材料又は粒子をターゲットからスパッタリングするためターゲットに向けられる。発明者の実験により、希ガスをイオンビームスパッタリングに使用した場合、低応力のスパッタリング窒化タンタルを本発明により得ることができることが分かった。
【００１８】
本発明の重要な好ましい態様によれば、キセノン（Ｘｅ）イオンの粒子ビームが材料又は粒子をスパッタリングするためターゲットに向けられる。キセノンイオンは、その運動量が高くもあり、効率が良い。発明者の実験で、キセノン（Ｘｅ）イオンをイオンビームスパッタリングに使用した場合、驚くべきことに低応力のスパッタリング窒化タンタルを本発明により得ることができることが分かった。さらに、そのような層は非常に均質で低欠陥レベルを示した。
前記希ガスイオンの粒子ビームを前記ターゲットに向けながら、前記真空チャンバー内で窒素ガスの存在下でイオンビームスパッタリングを実施することができる。真空チャンバー内に窒素原子があると高純度タンタルからなるターゲットの使用が可能となり、同時に窒化タンタル（ＴａＮ）層の組成を、真空チャンバー内で窒素の流量と濃度を適切に調節することにより調節することができる。
【００１９】
また、希ガスイオンの粒子ビームをターゲットに向けながら、真空チャンバー内で酸素ガスの存在下でイオンビームスパッタリングを実施することができる。これにより光学反射率ニーズに合わせるように、反射防止層内でドーピングガスの濃度をある範囲内で変えることができる。さらに、これによりＴａＮ膜の場合と同じ沈積パラメータで膜をスパッタリングしないことが可能となる。
前記膜を沈積した後、前記基板の山から谷までの曲がりで測定される前記膜に生じる応力が６×６平方インチの基板で２．６ミクロンより良好であるようにイオンビームスパッタリングを実施することができる。そのような低応力は、アルゴンイオンの粒子ビームをタンタルターゲットに向けた時に容易に得ることができる。
【００２０】
前記膜を沈積した後、前記基板の山から谷までの曲がりで測定される前記膜に生じる応力が６×６平方インチの基板で１．５６ミクロンより良好であるようにイオンビームスパッタリングを実施することができる。そのような低応力は、キセノンイオンの粒子ビームをタンタルターゲットに向けた時に容易に得ることができる。
０．２ミクロンＰＳＬ（ポリスチレンラテックス球）より大きなサイズの前記膜内欠陥の欠陥レベルが、２００ｎｍ以下の限界で平方センチ当たり０．０３５欠陥、より好ましくは１５０ｎｍ以下の限界で平方センチ当たり０．００１欠陥最も好ましくは５０ｎｍ以下の限界で平方センチ当たり０．００１欠陥となるように、イオンビームスパッタリングを実施することができる。
【００２１】
本発明の他の態様によれば、前記窒化タンタル層のイオンビームスパッタリングは、極紫外線波長で、好ましくは１３．５ｎｍの波長で前記膜の吸収が９７％より良好に、好ましくは９９％より良好に、最も好ましくは９９．５％より良好となるように実施することができる。
本発明の他の態様によれば、反射防止膜を窒化タンタル膜に沈積することができ、前記反射防止膜は近紫外線検査範囲の光学検査波長で反射防止性がある。ＥＵＶスペクトル範囲の波長で光ビームを作り、処理することは困難でコストがかかるが、近ＵＶスペクトル範囲の波長の光ビームは、容易に、しかもコスト効果があるように発生させられ、かつ処理することができる。従って、本発明に係るフォトマスクブランクの光学検査を、検査に、より適した光学波長で容易に実施することができる。反射防止膜は、１５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の光学検査波長で、最も好適には３６５ｎｍの範囲の光学検査波長で好適に有効である。
【００２２】
反射防止膜をＴａＯＮとすることができる。そのような被膜は、イオンの粒子ビームを前記ターゲットに向けながら真空チャンバー内で酸素ガス及び窒素ガスの存在下でイオンビームスパッタリングを実施すれば、窒化タンタル膜に容易にスパッタリングすることができる。ＴａＯＮ膜のイオンビームスパッタリングはＴａＮ膜のイオンビームスパッタリングに使用される条件と同じ条件下に加え真空チャンバー内にさらなる酸素ガスの存在下で好適に実施される。このようにして、ＴａＯＮ膜を、真空チャンバー内で酸素及び窒素ガスの濃度あるいは流量を調節することで容易に調節することができる。
反射防止層の厚さと窒化タンタル膜の厚さの比率を変えることで、光学検査波長、特に近ＵＶスペクトル範囲の光学検査波長での反射防止層の反射率を調節することができる。この目的のため、上記比率を０．１２〜０．４の範囲に入れることができる。
窒化タンタル膜上の反射防止膜を、３６５ｎｍの光学検査波長の反射率のばらつきが６％（３σ）より小さく、好ましくは５％（３σ）より小さく、最も好ましくは４％（３σ）より小さくなるようにして導くことができる。
【００２３】
本発明によれば、基板は、熱膨張係数が極端に低い材料から構成することができる。当業者に周知のように、熱膨張係数（ＣＴＥ）の温度依存性の零交差を、フォトリソグラフィー露光に使用されるフォトリソグラフィー装置での使用時に予想される温度に対応するように、基板の材料組成及び／又は温度パラメータを変えることによって容易に調節することができる。そのような予想作動温度は２０℃〜４０℃の温度範囲内とすることができる。このＣＴＥは１９℃〜２５℃の温度範囲内で約５ｐｐｂ／Ｋより小さいのが最も好ましい。
本発明の他の態様によれば、フォトリソグラフィー用、特にＥＵＶフォトリソグラフィー用のマスクブランクが提供されている。そのようなマスクブランクは上記方法及び技術の何れかを使用して提供される。
上記及び他の利点、特徴及び解決すべき課題は本願を添付図面と共に検討すれば、当業者に、より明確になるだろう。
【発明を実施するために最良の形態】
【００２４】
本発明に係るフォトマスクブランク１０は、図１を参照して以下図示し、説明するように、イオンビームスパッタリング（ＩＢＳ）又はイオンビーム沈積（ＩＢＤ）で作製される。本発明に係るフォトマスクブランクを作製する方法と装置を開示するために、２００３年２月１３日に提出された出願人の同時係属ＵＳ特許出願第１０／３６７，５３９号を参照する。
本発明に使用されるイオンビーム沈積装置は第１イオンビームをイオン沈積ソースが作り出す真空チャンバーを備えている。スパッタリングガスが沈積イオンソースに導かれ、誘導結合電磁界で加速される電子との原子衝突によって内部でイオン化される。次に、第１イオンビームは高純度タンタル（Ｔａ）からなるターゲットに投影されるか向けられる。それにより原子衝突のカスケードを発生させてターゲット原子をターゲットの表面から飛び出させる。ターゲットをスパッタリングあるいは蒸発させるこのプロセスはスパッタリングプロセスと呼ばれる。
【００２５】
一次イオンとターゲットイオンとの間の運動量の移行を左右する種々のパラメータを調節して層の品質を最適化することができる。幾つかの好ましいパラメータは以下の通りである。
−一次イオンの質量
−一次イオンのイオン電流
−加速電圧により規定される第１イオンビームのエネルギー
−ターゲット面への垂線に対する第１イオンビームの入射角
−ターゲットの密度及び純度
ターゲット原子への運動量移行は、一次イオンの質量がターゲット原子の質量に等しい場合に最も有効である。本発明によれば、アルゴン（Ａｒ）又はキセノン（Ｘｅ）等の希ガスイオンがスパッタリングガスとして好適に使用される。キセノンガスがスパッタリングガスとして最も好適に使用される。
【００２６】
ターゲットの相対的方向、基板及びイオンビーム等の幾つかのパラメータが第１イオンビームやスパッタリングイオンの入射エネルギー及び／又は入射角度を調節又は制御するために使用することができる。スパッタリングイオンが従来の蒸着の場合より大分高いエネルギーで基板に当たると、非常に安定で高密度の層又は膜の沈積が本発明により可能となる。
さらに、本発明に係るフォトマスクブランクをイオンスパッタリングするための装置が、基板に向けられる第２粒子又はイオンビームを作り出すために、例えば、基板及び／又は該基板に沈積された膜の平坦化、状態調節、ドーピング、及び／又はさらなる処理のための利用粒子ソースを備えている。特に第２イオンビームは、
−酸素又は窒素でタンタル膜をドープするため、
−例えば、沈積前に酸素プラズマで基板を清浄化するため、
−膜を平坦化することによって膜の界面品質を改善するため、
それぞれ使用される。
【００２７】
ＥＵＶフォトマスクブランク（実施例１）
図１は本発明に係るＥＵＶフォトマスクブランク１０の典型的な層又は膜装置の概略断面図である。フォトマスクブランク１０は典型的に低い熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料の基板１１を備えている。このＣＴＥは１９℃〜２５℃の温度範囲で約５ｐｐｂ／Ｋより小さいのが好ましいが、フォトリソグラフィー露光時に存在する他の条件に容易に調節することができる。図１を参照すると、基板１１が表面と裏面を有している。
基板１１の表面には、例えばモリブデン（Ｍｏ）と珪素（Ｓｉ）の４０の二層又は交互膜からなる高反射多層スタック１２が設けられている。各層対又は膜対は６．８ｎｍの厚さを有し、モリブデン分が４０％であり、結果としてＭｏ／Ｓｉ多層スタック１２の全体の厚さが２７２ｎｎになる。この多層スタック１２はＥＵＶミラーとなり、該多層スタック１２の上面に沈積され該多層スタック１２を汚染から保護する１１ｎｍの珪素キャップ層又は膜１３で保護される。
【００２８】
この珪素キャップ層１３の上面には６０ｎｍの厚さを有するＳｉＯ２バッファー層１４が沈積される。さらに、このバッファー層１４の上面には、窒化タンタルの吸収材層１５が、フォトリソグラフィー露光に使用されるＥＵＶ光を吸収するために沈積されている。とりわけ、バッファー層１４は、吸収材層１５（ＴａＮ／ＴａＯＮ）修復時のキャップ層１３のオーバーエッチングを防止することができる。構築化され又はパターン化されたフォトマスクを設けるために、フォトマスクブランク１０の吸収層１５が当業者には明らかなようにパターン化される。
図１を参照すれば、導電膜１６が基板１１の裏面に設けられている。基板の裏面に導電膜が設けられるため、マスクブランクは静電保持装置を使用しながらマスクブランクを保持し、取り扱うことができる。マスクブランクの裏側の導電膜により、例えば輸送又は取り扱い時にマスクブランクからの静電荷をより有効な方法で防止あるいは解消することができる。
【００２９】
原則的に、基板の裏面のコーティングに適した十分な金属処理品質を提供する全ての金属処理技術が可能である。イオンビーム利用蒸着、とくにイオンビーム利用スパッタリングが特に適していることが分かった。このコーティング技術では、イオンビームがターゲットに向けられ、その材料は真空中に剥離する。ターゲットはコーティングされる基板に近接して配置され、該基板はスパッタリングで分離されたターゲット物質でコーティングされる。このコーティング法が比較的複雑で高価であっても、施された層は特に均質で欠陥が無いためコーティングマスク又はマスクブランクに特に適していることが分かった。イオンビーム利用蒸着は１種の金属又は、２種又は３種以上の金属又は誘電体の混合物を塗布するために使用することができる。金属や誘電体のイオンビーム利用蒸着の詳細については、タイトルが「フォトマスクブランク、フォトマスク、マスクブランクとフォトマスクの方法及び装置、フォトマスクブランクの作製方法及び装置」で提出日が２００３年２月１３日のこの出願人の同時係属ＵＳ特許出願第１０／３６７，５３９号を参照。
【００３０】
このように基板の裏面に施された導電膜は、２００４年４月１６日に提出された出願人の同時係属ＵＳ特許出願Ｎｏ．１０／８２５，６１８、「ＥＵＶリソグラフィー用マスクブランク及びその作製方法」と２００３年４月１６日に提出された出願人のドイツ特許出願Ｎｏ．１０３１７７９２．２−５１に詳細に記載されたように、特に摩耗と抵抗に関して幾つかの有利な特性が特徴となっている。特に、基板の裏面の導電膜は以下の特性により特徴付けることができる。すなわち、その特性は、
−ＤＩＮ５８１９６−５（ドイツ工業規格）関する導電膜の布による耐磨耗性が少なくともカテゴリー２に入る；
−ＤＩＮ５８１９６−４（ドイツ工業規格）関する消しゴムによる導電膜の耐磨耗性が少なくともカテゴリー２に入る；
−ＤＩＮ５８１９６−６（ドイツ工業規格）による導電膜の粘着テープ試験粘着強度が略０％の分離に相当する。
−約１００ｎｍの層厚さに関し、導電膜の抵抗率が少なくとも約１０−７Ωｃｍ、より好ましくは少なくとも約１０−６Ωｃｍ、またさらに好ましくは少なくとも約１０−５Ωｃｍであることである。
【００３１】
実施例１の沈積（蒸着）パラメータ
キセノン（Ｘｅ）は、キセノンイオンビームのエネルギーは１５００ｋＶで２００ｍＡのスパッタリングガスとして使用される。５０ｎｍの厚さの底部タンタル層に３０ｓｃｃｍの窒素流量の窒素ドープした。このタンタル層の上面には２０ｎｍの厚いＴａＯＮが蒸着した。この層に３０ｓｃｃｍの窒素流量を使用する窒素と１５ｓｃｃｍの酸素流量を使用する酸素をドープした。
【００３２】
実施例１の測定結果
図４ｂは、キセノン（Ｘｅ）イオンを使用してイオンビームスパッタリング（ＩＢＳ）の場合に、窒化タンタルを蒸着後、基板の山から谷までの曲がりで測定された、実施例１による窒化タンタル（ＴａＮ）膜で生じた応力の３次元プロットを示している。山から谷までの曲がりが、６×６平方インチのフォトマスクブランクの場合、約１．５６ミクロンである。当業者に知られているのように、フォトマスクブランク曲がりの値をＭｐａの単位に変えることができる。
この窒化タンタル吸収材層は、１００％オーバーエッチングで殆ど０のエッチングバイアスという高いエッチング選択性を示した。１００ｎｍ未満の特徴を達成できれば、ＣＤ均一性が１０ｎｍ未満であった。図３は、近紫外線スペクトル範囲の２つの異なった光学検査波長で反射測定値の結果を実施例１によるフォトマスクブランクの二次元プロットで示す。３６５ｎｍの光学検査波長で、ＴａＯＮ反射防止膜の反射率のばらつきが０．０４％（３σ）未満であり、２５７ｎｍの光学検査波長で、ＴａＯＮ反射防止膜の反射率のばらつきが０．０３％（３σ）未満である。
【００３３】
３６５ｎｍの光学検査波長で、５．４％の反射率を１．７１のＴａＯＮ反射防止膜の光学密度（ＯＤ）で測定された。２５７ｎｍの光学検査波長で、１９．７％の反射率を２．３２のＴａＯＮ反射防止膜の光学密度（ＯＤ）で測定された。また、１９３ｎｍの光学検査波長で、２６．１％の反射率を３．４６のＴａＯＮ反射防止膜の光学密度（ＯＤ）で測定された。
厚さ均一性がこの層では非常に高い。ＵＶ波長の反射率低下を真空チャンバー内の窒素流量を低下させることで決定することができる。
パターン化ＴａＮ吸収材層が５５ｎｍの厚さで沈積された状態で、１３．５ｎｍの波長で図１に示された高反射多層スタックのＥＵＶ反射率が９９．４％である。ＴａＮ吸収材層のＥＵＶ反射率は１３．２ｎｍの波長で約０．６％であり、１４ｎｍの波長で０．１１％と、連続的に増大する。
【００３４】
３６個のサンプルのうち３個（８．３％）が０．５ミクロン以上の欠陥がなにも無かった。３６個のサンプルのうち６個（１６．６％）が０．８ミクロン以上の欠陥がなにも無かった。６×６平方インチフォトマスクブランクで、平方センチ当たり０．０３５個欠陥の平均欠陥レベル又は密度に相当する０．２ミクロンＰＳＬ（ポリスチレンラテックス球）より大きなサイズ６個の欠陥のみが生じた。当業者には周知のように、ポリスチレンラテックス球は、表面粒子の方向を校正するためにどのブランク又は基板の上面にも沈積される。従って、ＰＳＬ相当サイズがそのような方向校正手段に対応する。
【００３５】
比較実施例２
比較実施例では、アルゴン（Ａｒ）を、エネルギー１５００ｋＶの第１イオンビーム及び電流２００ｍＡを用いてスパッタリングガスとして使用する。５０ｎｍの厚さの底部タンタル層を３０ｓｃｃｍの窒素流量の窒素でドープした。そのタンタル層の上面には２０ｎｍ厚さのＴａＯＮ層が沈積された。この層に３０ｓｃｃｍの窒素流量を使用する窒素でそして１５ｓｃｃｍの酸素流量を使用する酸素で  ドープした。従って、Ｘｅイオンに代わるＡｒイオンを使用する以外は、ＴａＮ層及びＴａＯＮ層をイオンビームスパッタリングするために同じパラメータが使用された。
【００３６】
実施例２の測定結果
図４ａは、アルゴン（Ａｒ）イオンを使用してイオンビームスパッタリング（ＩＢＳ）の場合に、窒化タンタルを蒸着後、基板の山から谷までの曲がりで測定された、実施例２による窒化タンタル（ＴａＮ）膜に生じた応力の３次元プロットを示している。山から谷までの曲がりが、６×６平方インチのフォトマスクブランクの場合、約２．６２ミクロンである。従って、同じプロセスパラメータの場合、窒化タンタル吸収材層内に生じた同じ応力は、アルゴンイオンをイオンビームスパッタリングのスパッタリングガスとして使用した時に、実質的に高くなる。
上記明細書を検討している当業者には明らかになるように、上記記載に照らして多くの改良や改造が可能となるだろう。従って、特許請求の範囲は最も広い可能な方法で解釈されるべきで、かつ、改良や改造が上記特許請求の範囲やこの明細書に開示された技術的教示でカバーされる限り、請求された全てのそのような改良や改造が特許請求の範囲で保護されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係るＥＵＶフォトマスクブランクの概略断面図を示す。
【図２】図１に係る吸収材層の拡大断面図を示す。
【図３】近紫外線スペクトル範囲の光学検査波長での反射測定の結果を図１に係るフォトマスクブランクの二次元プロットで示す。
【図４（ａ）】アルゴン（Ａｒ）イオンを使用するイオンビームスパッタリング（ＩＢＳ）の場合、窒化タンタル（ＴａＮ）蒸着後、基板の山から谷までの曲がりで測定した図１に係る窒化タンタル膜に生じる応力の三次元プロットを示す。
【図４（ｂ）】キセノン（Ｘｅ）イオンを使用するイオンビームスパッタリング（ＩＢＳ）の場合、窒化タンタル（ＴａＮ）蒸着後、基板の山から谷までの曲がりで測定した図１に係る窒化タンタル膜に生じる応力の三次元プロットを示す。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ・・・  マスクブランク
１１  ・・・  基板
１２  ・・・  高反射多層スタック
１３  ・・・  キャップ層
１４  ・・・  バッファー層
１５  ・・・  吸収材層
１５ａ  ・・・  ＴａＮ吸収材層
１５ｂ  ・・・  ＴａＯＮ反射防止膜
１６  ・・・  基板の裏面の導電膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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