(57)【要約】【課題】リソグラフィーにおいて用いられる減衰性移相マスクブランク、及びかかるマスクブランクの製作方法を提供する。【解決手段】減衰性移相マスクを基板及び該基板の一面上に設けられた薄膜系から構成する。薄膜系には移相制御上層及び透過性制御上層を含んで成る移相層が含まれる。前記移相マスクは、ほぼ１８０°の移相性と２００ｎｍ以下の波長をもつ露出光下において少なくとも０．００１％の光透過性を備えるフォトマスクを製造でき、及び薄膜系には粒径が０．５μｍ以上の欠陥が必須的に皆無となるように構成する。【選択図】図１
2005084682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の一面上へ設けられた薄膜系から構成される、リソグラフィーにおいて用いる減衰性移相マスクであって、
前記薄膜系には、移相制御上層及び透過性制御上層を含んで成る移相層が含まれ、
前記移相マスクは、ほぼ１８０°の移相性及び２００ｎｍ以下の波長をもつ露出光下において少なくとも０．００１％の光透過性を備えるフォトマスクを製造でき、
前記薄膜系には粒径０．５μｍ以上の欠陥が必須的に皆無であることを特徴とする前記移相マスク。
【請求項２】
前記薄膜系が有する粒径０．３ないし０．５μｍの欠陥が多くても５０個であることを特徴とする請求項１項記載の移相マスク。
【請求項３】
前記薄膜系が有する粒径０．３ないし０．５μｍの欠陥が多くても２０個であることを特徴とする請求項１項記載の移相マスク。
【請求項４】
前記移相制御上層が実質的に移相マスクの透過性を変化させないことを特徴とする請求項１項記載の移相マスク。
【請求項５】
前記移相制御上層がＳｉの酸化物及びオキシ窒化物から選択される材料を含んで成ることを特徴とする請求項１項記載の移相マスク。
【請求項６】
前記移相制御上層が必須的にＳｉＯ２から成ることを特徴とする請求項１項記載の移相マスク。
【請求項７】
前記透過性制御上層が実質的に移相マスクの移相を変化させないことを特徴とする請求項１項記載の移相マスク。
【請求項８】
前記透過性制御上層が、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｙ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、これら金属の窒化物、及びこれら金属または窒化物の２種以上の混合物から選択される材料を含んで成ることを特徴とする請求項１項記載の移相マスク。
【請求項９】
前記透過性制御上層が必須的にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、及びこれら金属の窒化物から選択される材料１種から成ることを特徴とする請求項８項記載の移相マスクブランク。
【請求項１０】
リソグラフィーにおいて用いられ、及び基板と前記基板の一面上に設けられた薄膜系から構成される減衰型移相マスクの製作方法であって、前記薄膜系には移相制御上層及び透過性制御上層を含んで構成される移相層が含まれ、及び前記薄膜系には必須的に粒径０．５μｍ以上の欠陥が皆無であり、前記移相マスクはほぼ１８０°の移相性及び２００ｎｍ以下の波長をもつ露出光下において少なくとも０．００１％の光透過性を有するフォトマスクを製造でき、及び
前記製作方法は、基板を設ける工程と薄膜系を設ける工程を含んで構成され、
前記薄膜系を設ける工程には前記基板上へ透過性制御上層を形成する工程と、前記基板上へ移相制御上層を形成する工程が含まれることを特徴とする前記製作方法。
【請求項１１】
基板と前記基板の一面上に設けられた薄膜系を含んで構成される、リソグラフィーにおいて用いられる減衰性移相マスクであって、
前記薄膜系には、移相制御上層と透過性制御上層を含んで構成される移相層が含まれ、
前記移相マスクはほぼ１８０°の移相性及び２００ｎｍ以下の波長をもつ露出光下において少なくとも０．００１％の光透過性を備えるフォトマスクを製造でき、
前記移相マスクの移相にはその平均値から多くても約±５°の偏差があり、及び前記移相マスクの透過性にはその平均透過値から多くても約±５％の偏差があることを特徴とする前記移相マスク。
【請求項１２】
前記移相制御上層が実質的に移相マスクの透過性を変化させないことを特徴とする請求項１１項記載の移相マスク。
【請求項１３】
前記移相制御上層がＳｉの酸化物及びオキシ窒化物から選択される材料を含んで成ることを特徴とする請求項１１項記載の移相マスク。
【請求項１４】
前記移相制御上層が本質的にＳｉ０２からなることを特徴とする請求項１１項記載の移相マスク。
【請求項１５】
前記透過性制御上層が実質的に移相マスクの移相を変化させないことを特徴とする請求項１１項記載の移相マスク。
【請求項１６】
前記透過性制御上層がＭｇ、Ｓｉ、Ｙ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、これら金属の窒化物、及びこれら金属または窒化物の２種以上の混合物から選択される材料を含んで成ることを特徴とする請求項１項記載の移相マスク。
【請求項１７】
前記透過性制御上層が必須的にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、及びこれら金属の窒化物から選択される材料１種から成ることを特徴とする請求項１６項記載の移相マスクブランク。
【請求項１８】
基板と前記基板の一面上へ設けられた薄膜系を含んで構成される、リソグラフィーにおいて用いられる減衰型移相マスクの製作方法であって、前記薄膜系には移相制御上層と透過性制御上層を含んで構成される移相層が含まれ、前記移相マスクの移相にはその平均値から多くても約±５°の偏差があり、及び前記移相マスクの透過性にはその平均透過値から多くても約±５％の偏差があり、前記移相マスクはほぼ１８０°の移相性及び２００ｎｍ以下の波長をもつ露出光下において少なくとも０．００１％の光透過性を備えるフォトマスクを製造でき、
前記製作方法は基板を設ける工程と薄膜系を設ける工程を含んで構成され、
前記薄膜系を設ける工程には前記基板上へ透過性制御上層を形成する工程と、前記基板上へ移相制御上層を形成する工程が含まれることを特徴とする前記製作方法。
【請求項１９】
前記透過性制御上層はデュアルイオンビームスパッタリング、イオンビーム補助型沈着、イオンビームスパッタ沈着、ＲＦ整合回路、ＤＣ磁電管、ＡＣ磁電管、及びＲＦダイオードから選択される方法を用いたスパッタ沈着によって形成されることを特徴とする請求項１８項記載の方法。
【請求項２０】
前記移相制御上層はデュアルイオンビームスパッタリング、イオンビーム補助型沈着、イオンビームスパッタ沈着、ＲＦ整合回路網、ＤＣ磁電管、ＡＣ磁電管、及びＲＦダイオードから選択される方法を用いたスパッタ沈着によって形成されることを特徴とする請求項１８項記載の方法。
【請求項２１】
キセノンがスパッタリングガスとして用いられることを特徴とする請求項１８項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２００ｎｍ以下の露出波長についてリソグラフィーにおいて用いられる減衰性移相マスクブランク及びかかるマスクブランクの製作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィー手段の解像度、コントラスト及び焦点深度を通常のバイナリマスク技術によって達成可能なレベル以上にまで向上させる手段である移相マスクに対する関心が極めて高まっている。いくつかある移相技術の中でも、本願中に参照のため記載したＢｕｒｎ  Ｊ．Ｌｉｎ（ソリッドステート技術、１９９２年１月号４３頁）によって提唱された（埋め込み型）減衰性移相マスクが、製作容易性及びコスト低減の利点をもつことから広く受け入れられている。
【０００３】
減衰型移相マスクには数種の技術的変形が提案されている。第一の変形では、所望の移相を起こすため、石英基板中へエッチングによって結合された若干透明な層、例えば極めて薄いクロム層が基板に設けられている。しかしながら、このような層形成には層沈着及びエッチ加工の双方において高度な制御が要求される。他の変形では、基板上へ移相及び減衰特性を有する１または２以上の層を処理することによって移相マスクが設けられている。１層で１８０°の移相の他、さらに入射光の減衰を行う単層解決法が提案されている。このような単層解決法については、例えばＵＳ５，９４２，３５６、ＵＳ５，６３５，３１５、ＵＳ６，５０３，６４４、ＵＳ５，９３９，２２５、ＵＳ５，４７７，０５８及びＵＳ２００２／０１１９３７８Ａ１に記載がある。単層解決法はその構成が単純であること、従って調製が容易であることから選ばれている。しかしながら、単層解決法には透過性及び移相の別個な可変性の面で制限がある。特に、露出波長１９３ｎｍ用の高透過性減衰型移相マスクブランク及び露出波長１５７ｎｍ用の移相マスクブランクを得ることは不可である。単層解決法の他に、二層及び多層減衰性移相マスクブランクに関しても記載がある。多層マスクブランクに関しては、例えばＵＳ５，８９７，９７７及びＵＳ６，２７４，２８０に記載がある。ＵＳ５，８９７，９７７は、金属酸化物、金属窒化物、あるいはアルカリ土金属フッ化物等の光学的に透明な材料と、金属元素、金属酸化物あるいは金属窒化物等の光吸収性材料が交互に明瞭な層を形成して成る、４００ｎｍ未満の波長用の埋め込み型減衰性移相マスクブランク（ＥＡＰＳＭ）に関する。ＵＳ６，２７４，２８０は、必須的にＡｌ及びＳｉの酸化物から選択された酸化物から成る光学的に透明な材料の層と、必須的にＡｌ及びＳｉの酸化物から選択された酸化物から成る光吸収性材料の層が交互に接して明瞭な層を形成して成る、露出波長２００ｎｍ未満用のＥＡＰＳＭについて記載している。ＵＳ６，３９５，４３３には、１６０ｎｍ未満の露出波長のための移相マスクブランク用の単一及び多層解決法についても記載されている。その移相系には、少なくとも珪素、酸化ケイ素または窒化珪素を含む少なくとも１種の材料と、移相マスクブランクの透過性を減ずるための吸収性金属酸化物あるいは窒化物が含まれている。この引例では、多層に構成された各層が擬似的な単層として作用するように十分薄くなければならないことが強調されている。多層解決法は欠陥の修復ができないため、２００ｎｍ未満の露出波長に対する適性に劣る。
【０００４】
いくつかの特許公報において二層移相マスクブランクに関する言及が為されており、ＪＰ０４−０６８３５２Ａは検査及び補正が容易な高精度の移相マスクに関する。ＵＳ２００２／０１２２９９１Ａ１は珪素、酸素及び窒素から成る移相層を含む一層及び二層のハーフトーン移相マスクブランクについて記載している。任意的であるが、基板と移相層との間にエッチ停止層が設けられている。この移相層の透過性は移相層中の酸素と窒素の比を変えることによって調整される。この引例には、移相層中の窒素含量範囲が５原子％未満であるか、あるいは酸素の含量範囲が６０原子％を超えていると、膜の透過性が高くなりすぎてしまい、ハーフトーン移相層の機能が失われてしまうことが記載されている。ＵＳ５，４８２，７９９は、移相層に、ほぼ均質な材料から成る単層と、前記単層の膜と組み合わせて用いた場合に透過性の波長に対する依存度の低い透過性膜が含まれることを特徴とする二層移相マスクブランクに関する。このように移相系の他層が移相系の１層の光学的特性に依存することは、移相及び透過率を別々に整調できる移相系にとっては不利である。ＵＳ６，４５８，４９６は、二層移相系をもつ移相マスクブランクについて記載している。このマスクブランクは基板に対するエッチング選択比が向上されている。移相マスクブランクへの移相を行わせるための好ましい材料としてＴａＳｉＯが記載されている。
【０００５】
二層解決法に関連したいずれの引用文献も、沈着層中の欠陥あるいは２００ｎｍ以下の露出波長用の移相マスクブランク中の層の均質性に関する問題点については取り扱っていない。
【０００６】
フォトマスクの形状サイズを減ずる要求が増すにつれて、実質的に欠陥の無いフォトマスクブランクがより重要になっている。フォトマスクブランク上の欠陥は結果的にＩＣ装置の欠陥を起こすフォトマスク中のピンホール等の欠陥を生ずる可能性がある。形状サイズの減少によって、マスクブランク上の欠陥を防止することがより困難になっている。例えば節点が６５ｎｍ及び４５ｎｍ、（すなわちウェハー上の形状サイズがそれぞれ６５ｎｍ及び４５ｎｍ）である場合、フォトマスクは１００ｎｍの形状サイズをもつ構造がパターン化されるので、０．５μｍ以上の粒径をもつ表面欠陥は皆無でなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明は、容易かつ安定して生産可能であり、必要な光学的特性、薬品安定性、さらに表面に欠陥がなく均質に沈着された層を備えた２００ｎｍ以下の露出波長用の新規な移相マスクブラン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】
【０００８】
本発明の第一の態様は、基板と、前記基板の一面上に設けられ、かつ移相制御上層と透過制御上層を含んで成る薄膜系を含んで構成される、リソグラフィーにおいて用いられる減衰性移相マスクであって、
前記移相マスクは、ほぼ１８０°の移相性と、２００ｎｍ以下の波長をもつ露出光下において少なくとも０．００１％の光透過性を備えるフォトマスクを製造でき、
前記薄膜系には必須的に粒径０．５μｍ以上の欠陥が皆無であることを特徴とする前記移相マスクとして構成されている。
【０００９】
前記薄膜系が含む粒径０．３〜０．５μｍの範囲の欠陥数は、好ましくは多くても５０個まで、より好ましくは多くても２０個までである。
【００１０】
前記移相制御上層は、好ましくは実質的に前記移相層の透過性を減ずることはなく、及び好ましくはＳｉの酸化物及びオキシ窒化物混合物から選択した材料を含んで成る。さらに好ましくは、前記移相制御上層は必須的にＳｉＯ２から成る。
【００１１】
前記透過性制御上層は好ましくは実質的に移相層の移相を変化させず、及び好ましくはＭｇ、Ｓｉ、Ｙ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、これら金属元素の窒化物、及びこれら金属元素または窒化物の２以上の混合物から選択される材料を含んで成る。本発明の一実施態様では、前記透過性制御上層は必須的にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、またはこれら金属元素の窒化物から選択される材料１種から成る。
【００１２】
本発明の第二の態様は、リソグラフィーにおいて用いられる、基板と該基板の一面上に設けられた薄膜系から成る減衰型移相マスクの製作方法であって、前記薄膜系は移相制御上層と透過性制御上層から成る移相層を含み、前記薄膜系には粒径５μｍ以上の欠陥がほぼ皆無であり、前記移相マスクはほぼ１８０°の移相性及び２００ｎｍ以下の波長をもつ露出光下において少なくとも０．００１％の光透過性を備えるフォトマスクを製造ができることを特徴とし、
前記製作方法は、
基板を設ける工程と薄膜系を設ける工程を含んで構成され、
前記薄膜系を設ける工程には前記基板上へ透過性制御上層を形成する工程と、前記基板上へ移相制御上層を形成する工程が含まれることを特徴とする前記製作方法として構成されている。
【００１３】
前記透過性制御上層及び／または前記移相制御上層は、好ましくはデュアルイオンビームスパッタリング、イオンビーム補助型沈着、イオンビームスパッタ沈着、ＲＦ整合回路網、ＤＣ磁電管、ＡＣ磁電管、及びＲＦダイオードから選択される方法を用いたスパッタ沈着によって形成される。スパッタリングガスとしては、好ましくはキセノンを使用する。
【００１４】
本発明の第三の態様は、基板と、該基板の一面上に設けられた移相層薄膜系から構成される、リソグラフィーにおいて用いられる減衰性移相マスクであって、
前記薄膜系は移相制御上層及び透過性制御上層を含んで成る移相層を含んで構成され、
前記移相マスクは、ほぼ１８０°の移相性及び２００ｎｍ以下の波長をもつ露出光下において少なくとも０．００１％の光透過性を備えるフォトマスクを製造でき、
前記移相マスクの移相にはその平均値から多くて約±５°の偏差しかなく、前記移相マスクの透過性にはその平均透過値から多くて約±５％の偏差しかないことを特徴とする前記減衰性移相マスクとして構成されている。
【００１５】
前記移相制御上層は、好ましくは実質的に前記移相層の透過性を減ぜず、また好ましくはＳｉの酸化物及びオキシ窒化物混合物から選択される材料を含んで成る。さらに好ましくは、前記移相制御上層は必須的にＳｉＯ２から成る。
【００１６】
前記透過性制御上層は、好ましくは前記移相層の移相を変化させず、また好ましくはＭｇ、Ｓｉ、Ｙ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、これら金属元素の窒化物、及びこれら金属または窒化物の２種以上の混合物から選択される材料を含んで成る。本発明の一実施態様では、前記透過性制御上層は実質的にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、及びこれら金属の窒化物から選択される材料１種から成る。
【００１７】
本発明の第四の態様は、基板と、該基板の一面上に設けられた薄膜系から成る、リソグラフィーにおいて用いられる減衰型移相マスクの製作方法であって、前記薄膜系は移相制御上層と透過性制御上層を含んで成る移相層を含んで構成され、前記移相マスクの移相にはその平均値から多くても約±５°の偏差しかなく、及び前記移相マスクの透過性にはその平均透過値から多くても約±５％の偏差しかなく、前記移相マスクはほぼ１８０°の移相性及び２００ｎｍ以下の波長をもつ露出光下において約０．００１％の光透過性を備えるフォトマスクを製造でき、
前記製作方法は、
基板を設ける工程と薄膜系を設ける工程を含んで構成され、
前記薄膜系を設ける工程には前記基板上へ透過性制御上層を形成する工程と、前記基板上へ移相制御上層を形成する工程が含まれることを特徴とする前記製作方法として構成されている。
【００１８】
前記透過性制御上層及び／または前記移相制御上層は好ましくはデュアルイオンビームスパッタリング、イオンビーム補助型沈着、イオンビームスパッタ沈着、ＲＦ整合回路網、ＤＣ磁電管、ＡＣ磁電管、及びＲＦダイオードから選択される方法を用いたスパッタ沈着によって形成される。スパッタリングガスとしては、好ましくはキセノンを使用する。
【００１９】
本発明の上記及び他の目的、特徴、及び利点は、添付図面を参照しながら以下に記載された発明の詳細な説明及び本発明を検討することによって明らかとなる。
上記の記載全般及び以下に記載の詳細な説明は本発明の単なる例示であり、クレームに係る本発明の性質及び特徴の理解のため本発明の概観あるいは枠組みを提示することを意図したものであることが理解されなければならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
当該技術分野では公知であるように、「フォトマスクブランク」あるいは「マスクブランク」と、「フォトマスク」あるいは「マスク」は、後者の用語が構造化、あるいはパターン化、あるいは形状化された後のフォトマスクブランクを記述するために用いられる点で異なっている。本明細書ではかかる用語上の約定に常に従うようにしている一方において、当業者は本発明の実際面では、これら用語の相違について認識することはないであろう。従って、本明細書においては、用語「フォトマスクブランク」あるいは「マスクブランク」を最も広義に用いて、イメージ化されたフォトマスクブランクとイメージ化されていないフォトマスクブランクの双方を含めていることが理解されるべきである。
【００２１】
表現「ほぼ１８０°の移相性を備える」とは、構造体の境界部分において光を無効にして該境界でのコントラストを高めるのに十分な入射光の移相を移相マスクブランクが与えることを意味している。好ましくは１６０〜１９０°の移相性、より好ましくは１７０〜１８５°の移相性が備えられる。
【００２２】
本発明に係るマスクブランクは、２００ｎｍ未満の波長をもつ露出光下において少なくとも０．００１％、好ましくは少なくとも０．５％の透過性をもつ。
【００２３】
本発明に係る移相マスクまたはマスクブランクは、基板と該基板の一面上に設けられた薄膜系から構成される。前記薄膜系は少なくとも以下において述べる移相層を含むが、さらに抗反射層あるいは吸収層等の層も含んでいてもよい。前記吸収層として、例えばクロム層あるいはＴａＮ層を本発明に係る移相マスクブランクの移相層上へ設けることが可能である。
【００２４】
本発明は少なくとも二層の移相層をもつ減衰型移相マスクブランクに関する。前記移相層は基本的に少なくとも透過性制御上層と移相制御上層へ分離される。技術水準においては、二層系及び多層系においても、少なくとも一層は移相層の移相機能及び減衰機能双方に実質的に寄与している。しかしながら、本発明の発明者は、移相機能と減衰機能を実質的に少なくとも２つの別個の層へ分離することが、２００ｎｍ未満の露出波長用の減衰性移相マスクブランクにとって特に有利であることを見出した。前記上層の組成の変更を必要とせずに前記透過性制御上層の厚さを変えることによって、マスクブランクの透過性に関して、このような減衰型移相マスクブランクを容易に整調することが可能である。マスクブランクの移相は、前記移相上層の厚さを変えることによって実質的にマスクブランクの透過性を変化させることなく容易に整調することが可能である。マスクブランクの移相の整調はマスクブランクをエッチング加工へ適合させるためにしばしば必要となる。かかるエッチング加工中、基板はしばしば限定された深さまでエッチングされるので、前記移相系へさらなる移相が加えられる。マスクブランクをマスクブランク中へのかかるエッチングへ適合させるため、移相を正確に１８０°ではなく、エッチング方法に従って約１７５なし１８０°の範囲内の数値へ設定することが必要とされる場合がある。
【００２５】
技術水準によれば、例えばマスクブランクの透過性を整調するためには層の組成を変更しなければならないので、装置中へのガス流及び／またはターゲットは、層の沈着中に沈着方法の反復最適化を加えることを必要とするから、そのためコストのさらなる上昇を伴う。
そこで、本発明の減衰型移相マスクブランクは、基板と、マスクブランクの透過性を実質的に低下させない移相制御上層とマスクブランクの移相を実質的に変化させない透過性制御上層から成る移相層を含んで構成されている。
【００２６】
用語「実質的にマスクブランクの移相を変化させない」は、マスクブランクの移相が移相全体のうちの多くて１５°まで、好ましくは多くて約１０°まで、最も好ましくは多くて約５°までしか変化されないことを意味する。
【００２７】
技術水準においては、移相機能を備える殆どの層にはかなりの量の吸収性元素が含まれているため、これら層は移相マスクブランクの透過性を実質的に低下させている。本発明において用語「実質的にマスクブランクの透過性を低下させない」は、移相制御上層がマスクブランクの透過性をその透過性の多くて約１０％、好ましくは多くて約５％に当たる数値までしか低下させないことを意味している。
【００２８】
次に、本発明に従った減衰型移相マスクブランク及び減衰性移相マスクの好ましい構造について以下に説明する。
図１ａに示すように、本発明の好ましい実施態様に係るマスクは、基板１と、該基板上へ設けられた移相層２から構成される。移相層２は透過性制御上層３と移相制御上層４から構成されている。好ましくは、同じく図１ａに示すように、透過性制御上層３は基板１上に移相層の第一上層として設けられ、移相制御上層４は前記透過性制御上層上に前記移相層の第二上層として設けられる。しかしながら、本発明の別の実施態様において、前記移相制御上層を前記基板上の前記移相層の第一上層として設け、及び前記透過性制御上層を前記移相制御上層上へ前記移相層の第二上層として設けることも可能である。
【００２９】
図１ａに示した移相マスクブランクを、図１ｃに示したような、形状化され、あるいはパターン化され、あるいは構造化されたフォトマスクへ変換するためには、好ましくは２工程から成る方法が用いられる。マスクブランク上へフォトレジストを設ける等の技術水準において公知の撮像技術を用いて該フォトレジストを構造化するためには、まず前記移相層の前記第一上層、好ましくは前記した移相制御上層を第一エッチング剤を用いてパターン化する。第二段階として、前記移相層の第二上層、好ましくは透過性制御上層を第二エッチング剤を用いてパターン化する。
【００３０】
前記移相制御上層は好ましくはＳｉの酸化物及びオキシ窒化物及びそれらの混合物から選択される材料を含んで成る。
前記移相制御上層へ窒素を添加することにより、該移相制御上層の屈折率は純粋な二酸化珪素から成る層に対する屈折率よりも高くなる。しかしながら、二酸化珪素層中への窒素の添加は移相制御上層の薬品安定性を損なう可能性があるため、窒素の添加は好ましくは多くても約１０原子％、より好ましくは多くても約５原子％量とする。
前記移相制御上層には、Ｍｇ、Ｙ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びこれら金属の混合物から選択される少量の金属が含まれていてもよい。しかしながら、これら金属の混入は移相制御上層の透過性を低下させる傾向があるので、これら金属の混入量は好ましくは多くても５原子％に止める。さらに好ましくは、前記移相制御上層にはこれら金属が含まれない。さらに、上記したような金属を含む移相制御上層は、特に５原子％以上を含む場合、より欠陥レベルの高いマスクブランクを生じ易くなる傾向がある。上記金属を特に５原子％以上の割合で混入させることは、移相マスクブランクの薄膜系の欠陥レベルが低下する点からも好ましくない。
【００３１】
本発明の一実施態様においては、移相制御上層は必須的にＳｉＯ２から成る。
前記移相制御上層は、波長２００ｎｍ以下の範囲内の露出光下において約１８０°の移相を与えるように調整された厚さを有する。
【００３２】
定められた移相を得るために必要とされる移相制御上層の厚さは、前記移相上層を形成している材料の屈折率ｎ及び吸光係数ｋに依存している。一般法則として、屈折率の高い材料は、移相上層の沈着厚当たり、屈折率の低い材料よりもより大きい移相を生ずる。
【００３３】
前記移相制御上層が必須的にＳｉＯ２から成る場合であって、かつ高透過性減衰型の１９３ｎｍ用移相マスクブランクを製作する場合には、前記移相制御層の厚さは好ましくは少なくとも約１３０ｎｍ、より好ましくは少なくとも約１４５ｎｍ、及び多くても約１８０ｎｍ、より好ましくは多くても約１６０ｎｍである。減衰型の１５７ｎｍ用移相マスクブランクを製作する場合は、移相制御層の厚さは好ましくは少なくとも約９０ｎｍ、より好ましくは少なくとも１００ｎｍ、及び多くても１２０ｎｍ、より好ましくは多くても約１１０ｎｍである。
【００３４】
前記透過性制御上層は、不透明性の高い少なくとも１種の材料で形成され、好ましくはＭｇ、Ｓｉ、Ｙ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、これらの窒化物、及びこれら金属及び窒化物の２種以上の混合物から選択される材料を含んで成る。前記透過性制御上層は、より好ましくはＴａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＷから選択される材料を含んで成る。本発明の一実施態様では、前記透過性制御上層は、好ましくはＮｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｍｇ、及びこれら金属の窒化物及び２種以上の混合物から選択される少なくとも１種の材料から成る。ここで、材料１種とは、例えば一層のＴｉ、ＴａまたはＨｆ等の金属元素１種、あるいはＴａＮ、ＴｉＮまたはＨｆＮ等の金属窒化物１種を意味する。
【００３５】
前記透過性制御層は前記移相層の透過性を所望の数値へ調整するのに十分な厚さをもち、その厚さは本来的に前記透過性制御層の材料に依存する。この厚さは下記数式から算出できる。
ｄＴｃ  ＝  −１／α  ×  Ｉｎ（Ｔ／１００）
式中、Ｔは％値で表される所望の透過性、αλは露出波長λにおける吸収係数、及びｄＴｃは計算により求めた前記透過性制御層の厚さである。前記吸収係数αは下記数式において吸光係数ｋと相関している。
α  ＝  ４πｋλ／λ
【００３６】
本発明の好ましい実施態様においては、前記透過性制御層が基板上へ直接設けられ、この透過性制御層はエッチ停止機能をなし、すなわち石英基板とは異なるエッチング選択性を有する。そのため、石英基板中への移相マスクの過剰なエッチングを容易に防止することが可能である。本発明のこの実施態様においては、前記透過性制御上層の厚さは、好ましくは少なくとも約８ｎｍ、最も好ましくは少なくとも約１０ｎｍである。前記厚さが約８ｎｍよりも薄い場合、前記透過性制御上層のエッチング停止機能が不十分となる。
【００３７】
本発明のこの実施態様においては、前記透過性制御上層は、好ましくは前記移相制御上層とは異なるエッチング選択性を有する。前記移相制御層が含フッ素成分を用いてエッチングされる場合、前記透過性制御層は好ましくはＣｌ２、Ｃｌ２＋Ｏ２、ＣＣｌ４、ＣＨ２Ｃｌ２等の塩素ガスを用いた乾エッチング法、あるいは酸、またはアルカリ等を用いた湿エッチング法によってエッチングされる。しかしながら、好ましくは乾エッチング法が用いられる。含フッ素成分を用いる好ましいエッチング方法は、ＣＨＦ３、ＣＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６及びこれらの混合物等のフッ素系ガスを用いる反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）である。
【００３８】
本発明の第一の態様によれば、移相マスクあるいはマスクブランクの薄膜系には粒径が０．５μｍ以上の欠陥が皆無である。前記薄膜系の粒径０．３ないし０．５μｍの範囲内の欠陥数は、好ましくは多くても５０個、より好ましくは多くても２０個である。フォトマスク上の形状サイズが減少するにつれて、サイズが５００μｍ以上の欠陥の存在は問題となるため、かかる欠陥が存在してはならない。粒径が０．３ないし０．５μｍの範囲内である欠陥に関しては、多くの用途において、マスクブランク当たりの欠陥数が５０個までであれば許容可能である。
【００３９】
本発明の第三の態様によれば、本発明に係る移相マスクブランクは、マスクブランクのすべての位置における移相及び透過性という観点からは高い均質性を有している。特に、前記移相マスクブランクの移相のその移相平均値からの偏差は多くても±５°であり、また前記移相マスクブランクの透過性のその平均透過値からの偏差は多くても約±５％である。
【００４０】
本発明に係る移相マスクに用いる基板材料は、好ましくは高純度の溶融シリカ、フッ素でドーピングされた溶融シリカ（Ｆ−ＳｉＯ２）、フッ化カルシウム等から成る。
【００４１】
本発明はさらに、リソグラフィーにおいて用いられる、基板及び該基板の一面上に設けられた薄膜系を含んで構成される減衰性移相マスクであって、
前記薄膜系には移相制御上層と透過性制御上層を含んで成る移相層が含まれ、
前記移相マスクは、ほぼ１８０°の移相性及び２００ｎｍ以下の波長をもつ露出光下において少なくとも０．００１％の光透過性を備えるフォトマスクを製造でき、
前記移相制御上層は必須的にＳｉＯ２から成り、及び前記透過性制御上層は必須的にＴａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＷから選択される金属から成り、及び
前記移相制御上層の厚さ及び前記透過性制御上層の厚さは２００ｎｍ以下の露出波長において効率的に機能するように選択されていることを特徴とする前記減衰性移相マスクに関する。前記金属としては、好ましくはＴａが用いられる。前記露出波長は好ましくは１５７ｎｍまたは１９３ｎｍである。
【００４２】
本発明ではさらに、基板と、該基板の一面上に設けられ、かつ移相制御上層と透過性制御上層を含んで成る移相層を含む薄膜系から構成されるマスクブランク及び／またはフォトマスクを用いる工程を含む、２００ｎｍ以下の露出波長、好ましくは１５７ｎｍまたは１９３ｎｍの波長を用いるリソグラフィー方法であって、
前記移相マスクはほぼ１８０°の移相性及び２００ｎｍ以下の波長をもつ露出光下において少なくとも０．００１％の光透過性を備えるフォトマスクを製造でき、
前記移相制御上層は必須的にＳｉＯ２から成り、及び前記透過性制御上層は必須的にＴａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＷから選択される金属から成ることを特徴とする前記リソグラフィー方法が提供されている。好ましくは、前記移相制御上層の厚さ、及び前記透過性制御上層の厚さは２００ｎｍ以下の露出波長、特に１９３ｎｍあるいは１５７ｎｍの露出波長において効率的に機能できるように選択される。前記金属は好ましくはＴａである。
【００４３】
本発明はさらに、基板及び該基板の一面上へ薄膜系を設ける工程を含む、リソグラフィーにおいて用いる新規有用な移相マスクあるいはマスクブランクの製造方法であって、
前記薄膜系を設ける工程には、前記基板上へ透過性制御上層を形成する工程と前記基板上へ移相制御上層を形成する工程が含まれ、
前記マスクブランクがほぼ１８０°の移相性と２００ｎｍ以下の波長をもつ露出光下において少なくとも０．００１％の光透過性を備えるフォトマスクを製造できることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００４４】
前記透過性制御上層、及び／または前記移相制御層、及び／または１または２以上の他の層は、デュアルイオンビームスパッタリング、イオンビーム補助型沈着、イオンビームスパッタ沈着、ＲＦ整合回路網、ＤＣ磁電管、ＡＣ磁電管、及びＲＦダイオードから選択される方法を用いたスパッタ沈着によって形成される。
【００４５】
好ましい実施態様においては、前記移相層の上層双方及び任意な他の層の沈着は単一の小室から成る沈着装置中で超高度な真空状態を中断することなく行われる。特に前記移相層の上層双方についての沈着は、好ましくは真空状態を中断することなく行われる。そのため、表面欠陥を持つマスクブランクの欠陥除去は回避され、実質的に欠陥が皆無である移相マスクブランクを得ることが可能である。かかるスパッタリング技術は、例えば数種のターゲットからのスパッタリングを可能とするスパッタ器具を用いることによって実現可能である。これにより、密度が低く、及び／または層厚に関して高度に均質な層をもつ高品質の移相マスクを得ることができる。
【００４６】
スパッタリングターゲットとしては、元素を含むターゲット及び成分を含むターゲットを用いることができる。沈着層に金属または半金属の酸化物、窒化物あるいはオキシ窒化物が含まれている場合は、それら金属または半金属の酸化物、窒化物あるいはオキシ窒化物を前記ターゲットとして用いることができる。しかしながら、金属あるいは半金属から成るターゲットを用い、酸素及び／または窒素を活性スパッタリングガスとして導入することも可能である。ＳｉＯ２の沈着の場合は、好ましくはＳｉから成るターゲットを用いて酸素を活性ガスとして導入する。沈着層に窒素が含まれている場合は、好ましくは窒素を活性スパッタリングガスとして導入する。
【００４７】
前記スパッタリングガスとしては、好ましくはヘリウム、アルゴン、またはキセノン等の不活性ガスが用いられる。このような不活性ガスは、好ましくは酸素、窒素、酸化物、一酸化窒素、二酸化窒素、酸化二窒素、あるいはこれらの混合物等の活性ガスと混合して用いられる。活性ガスは、放出されたイオンと反応して沈着層の一部になり得るガスである。本発明の好ましい実施態様においては、前記移相制御層のスパッタリング処理中に不活性ガスと酸素の混合物が補助的スパッタリングガスとして用いられている。移相マスクブランクの層厚の均質性が高く、したがって移相及び／または透過性が備わっている場合は、好ましくは不活性スパッタリングガスとしてキセノンが用いられる。スパッタリングガスとしてキセノンが使用されると、均質性の高いスパッタ層が得られる。
【００４８】
図１３は、本発明の好ましい実施態様に従ってイオンビームスパッタリング（ＩＢＳ）あるいはイオンビーム沈着（ＩＢＤ）を用いてフォトマスクブランクを製造するための沈着装置１０の構成を示した概略図である。本装置１０はポンプシステムによって排気可能な真空室１２を有する。
【００４９】
沈着粒子源、より詳細にはイオン沈着源２０によって第一粒子あるいはイオンビーム２２が生成される。前記沈着イオン源２０は高周波（ＨＦ）イオン源であるが、他の形態のイオン源を用いることも可能である。スパッタガス２４が吸込口２６から沈着イオン源中へ引き入れられ、該沈着イオン源２０内部で誘導結合された電磁界によって加速される原子と電子間の衝突によってイオン化される。湾曲した３グリッド型イオン抽出装置を用いて前記第一イオンビーム２２からなる一次イオンを加速し、それらイオンをターゲット４０へ向かって集束させる。
前記一次イオンは沈着イオン源２０から抽出されてターゲットあるいはスパッタターゲット４０へぶつかることにより原子衝突の滝が生じ、ターゲットの原子が追い出される。このようなターゲットをスパッタリングあるいは気化させる方法はスパッタ法と呼ばれる。スパッタターゲット４０は沈着対象となる層に依存して選択されるが、例えばタンタル、チタン、シリコン、クロム、あるいは前記のいずれか他の金属を含むかあるいはそれら金属から成るターゲットである。前記沈着装置には、好ましくは、真空状態を中断することなく他のターゲットへスパッタ処理を変更できるように、化学組成の異なる複数の異なるスパッタターゲットが備え付けられる。前記スパッタ処理及び層の沈着は、好ましくは適当な真空中で行われる。
【００５０】
いくつかのパラメータを調整して前記一次イオンとターゲット原子間の運動量移動機能に影響を与えてレーザ品質を最適化することが可能である。この方法におけるパラメータとしては以下のものが挙げられる。
−  一次イオン質量
−  秒当たりの一次イオン数（すなわちイオン電流）
−  加速電圧によって規定される第一イオンビーム２２のエネルギー
−  第一イオンビームのターゲット垂線に対する入射角
−  ターゲットの密度及び純度。
【００５１】
ターゲット原子への運動量移動は、一次イオンの質量が該ターゲット原子の質量と等しい時に最大となる。希ガスは取り扱いが容易なため、好ましくはヘリウム、アルゴン、あるいはキセノンがスパッタガス２４として用いられる。スパッタリング中のキセノンの使用により沈着層の厚さの均質性が高まるため、好ましくはキセノンをスパッタガスとして用いる。
【００５２】
スパッタリング過程中に連続した運動量移動の結果としてターゲットを離れるスパッタリングされたイオン４２のエネルギー及び幾何学上の統計学的分布は前記した方法パラメータの少なくとも１つによって調整あるいは制御される。
特に、スパッタリングされた原子、この場合はクロム、の平均エネルギーは、前記第一イオンビーム２２のエネルギー及び／または入射角によって調整あるいは制御される。前記第一のイオンビーム２２のターゲットの垂線４４に対する入射角は該ターゲットを揺動させることによって調整される。
【００５３】
少なくともスパッタリングされたイオン４２の一部がターゲット４０から基板５０の方向へ発生する。スパッタリングされたイオン４２は、従来の基板５０上への蒸着、沈着、あるいは高度に安定かつ濃厚な層または膜の発達に伴うエネルギーよりもずっと大きなエネルギーを伴って基板５０へぶつかる。
【００５４】
基板５０は３軸型回転装置中に回転可能に取り付けられる。スパッタリングされたイオンの基板５０の垂線５４に対する平均入射角αは基板５０を第一軸を中心に旋回させることによって調整される。前記入射角の調整により、均質性、内部膜構造及び物理的パラメータ、特に膜応力を制御でき、その結果それらを向上させることができる。
さらに、第２回転軸を示す垂線５４に対して基板５０を垂直に回転させて沈着の均質性を向上させることが可能である。
前記基板は加えて第三軸を中心に回転あるいは旋回可能であるので、前記ビームの外へ該基板を移動させて、例えば沈着を行う直前に基板５０を清浄化することが可能である。
さらに、前記沈着装置１０には補助粒子源あるいは補助イオン源６０が含まれている。その操作原理は前記した沈着装置の原理と同様である。第二粒子またはイオンビーム６２は、例えば基板５０及び基板５０上へ沈着された膜の平坦化、制御、ドーピング、及び／またはその他の処理のため、基板５０の方へ向けられる。また、活性及び／または不活性ガスはガス吸込口６６から導入することが可能である。
【００５５】
前記第二イオンビーム６２は縦型３グリッド型抽出装置６８によって加速される。
前記第二イオンビーム６２は基板５０全体を実質的に覆って該基板の全面積への均質なイオン分配または処理を実現している。前記第二イオンビーム６２は特に、
−  膜を酸素、窒素、炭素、及び／または他のイオンでドーピングする、
−  基板を、沈着前に例えば酸素プラズマを用いて清浄化する、及び
−  膜を平坦化させることによって膜の中間面の品質を向上させる、
ために使用される。補助イオン源６０は、好ましくは酸素及び窒素等の活性ガスを装置へ導入するために用いられる。
【００５６】
個々の処理に基づいて、基板５０及び／または該基板５０上へ沈着された膜への前記第二イオンビーム６２の照射は、基板５０上への膜の沈着前、沈着と同時、あるいは沈着後に行うことが可能である。図１３からわかるように、基板５０は前記第二イオンビーム６２の軸６５に対して角度βだけ傾いている。
【００５７】
実験
前記及び以下に示す実施例において、温度はすべて摂氏への訂正なく示されているので注意されたい。
これら実施例には、上記及び以下において引用したすべての特許出願、特許及び刊行物における全開示が参照のため含まれている。
【００５８】
本発明に従ったマスクブランクの設計及び制作について以下に説明する。
沈着装置及びパラメータ
図１３に概略的に示したデュアルイオンビームスパッタリング器具を用いてすべての層へ沈着を行った。とりわけＶｅｅｃｏ  Ｎｅｘｕｓ  ＬＤＤイオンビーム沈着装置をすべての沈着において使用した。
【００５９】
表１は実施例及び比較例において用いた材料のスパッタリングに関する一般的沈着パラメータを示す。
【００６０】
【表１】
2005084682.tif 000003
【００６１】
楕円偏光測定器分散データ
前記ｎ値及びｋ値は、Ｗｏｏｌｌａｍ  ＶＡＳＥ  分光楕円偏光測定器を用いた波長１５７ｎｍ及び１９３ｎｍにおける測定を行って得た。典型例として、前記分光走査は５５°及び６５°で行った。測定器の形式適合性を向上させるため透過性データを取得した。
図２はＴａ、ＳｉＯ２、及びＳｉＴｉＯの分散曲線を示す。図２は、左から右へ順に、Ｔａ、ＳｉＯ２、及びＳｉＴｉＯの測定された単層分散曲線を示す。上の列の表は屈折率ｎを示し、下の列の表は吸光係数ｋを示す。
表２は、上記材料及びＦ−ＳｉＯ２基板のリソグラフィー波長１９３ｎｍ及び１５７ｎｍにおける分散値を示す。
【００６２】
【表２】
2005084682.tif 000004
【００６３】
これらの数値を以下における１９３ｎｍ及び１５７ｎｍ用の移相マスクブランクの膜設計に用いた。
【００６４】
膜設計及び透過性整調
上記表２の分散データを用いて以下の計算を行った。すべてのシミュレーションは、Ａ．Ｍａｃｌｅｏｄ著、「薄膜光学フィルター」第２版、１９８６年、Ｂｒｉｓｔｏｌ、Ａｄａｍ  Ｈｉｌｇｅｒに記載された数値計算用Ｍａｔｌａｂを用いる薄膜のための汎用の行列アルゴリズムに基づいて行った。これらのシミュレーション結果を図４に示す。
図４は減衰型の１５７ｎｍ（６％透過性）及び高透過性（２０％）１９３ｎｍ用移相マスクブランクの設計について説明する図である。実線は、波長１５７ｎｍについての移相上層の膜厚と透過性との相関である。破線は、波長１９３ｎｍ用移相マスクブランクの移相上層の膜厚の関数としての透過性である。膜厚ゼロは無被覆の基板である。基板上には薄いＴａ層（１９３ｎｍ用マスクブランクの場合は１１ｎｍ、１５７ｎｍ用マスクブランクの場合は２０ｎｍ）が設けられている。このグラフでは、移相マスクブランクの透過性制御上層として機能しているタンタル層の膜厚の増加とともに透過性が指数関数的に減少することが示されている。Ｔａの薄層上には、ＳｉＯ２層が移相制御上層（１９３ｎｍ用移相マスクブランクの場合は１５２ｎｍ、１５７ｎｍ用マスクブランクの場合は１０６ｎｍ）として設けられている。透過性制御上層の移相制御上層との中間面は細い縦線で示してある。誘電性ＳｉＯ２層は、中間面によって生じた平均透過値を取り巻く典型的な振幅を示している。空気との最終中間面において所望の透過値が得られる。このような移相制御上層は実質的に移相マスクブランクの透過性を変化させないが、生成される透過値に対しては僅かしか寄与しない。膜厚ゼロに対する透過値は１であるが、グラフをより解析し易くするためその上部が切断されて示されている。
【００６５】
図５は膜厚の関数としての移相を示した図である。膜厚ゼロは移相ゼロと一致している。タンタル層の移相は当初僅かに負の数値を取るが、その後僅かに上昇して中間面ではゼロに近い数値となる。従って、移相マスクブランクの全移相への寄与はごく僅かである。近似的には、前記誘電層は、干渉効果によって累積するので、膜厚の増加とともに移相角度の直線的増加を生ずる。空気との最終中間面においては、所望の移相角度である１８０°が得られる。
【００６６】
図４及び５は、移相マスクブランクが透過性及び移相角度の広く独立した制御を可能にすることを示している。個々の上層の厚さを別個に調整することにより、異なる波長及び透過性要求への適合が可能となる。
【００６７】
図６ａ及び６ｂは２つの移相系について透過性の整調特性を説明する図である。ｘ軸にＳｉＯ２の膜厚を取り、ｙ軸にタンタルの膜厚を取る。ほぼ垂直な実線は、１８０°の移相を生ずるＳｉＯ２層及びＴａ層の膜厚のすべての組み合わせを示している。ほぼ水平なグラフは、異なる上層厚に対応する異なる透過値を示している。線の振幅は干渉効果によって生ずるものである。このような振幅効果は透過性を相当量変化させる可能性がある。しかしながら、この効果によって移相制御上層の透過性が実質的に低下されることはなく、せいぜい透過性が実質的に高められるだけである。殆どの材料の２００ｎｍ以下の露出波長における透過性は極めて低いため、透過性を高める可能性がある前記した振幅等の影響はむしろ有益である。
上のグラフは、１９３ｎｍ用マスクブランク系についての透過性及び移相それぞれの膜厚との相関を示している。タンタル層の最小厚である１０ｎｍは確実にエッチングを停止するために想定された厚さである。この条件下で、透過性を２２％まで上げることが可能である。下のグラフは、１５７ｎｍ用マスクブランク系についての透過性及び移相それぞれの異なる膜厚との相関を示している。２８％の透過値を得ることが可能である。双方の波長について、減衰型高透過性移相マスクブランクを製造することが可能である。
【００６８】
実施例及び比較例
露出波長１９３ｎｍ用の高透過性減衰型移相マスクブランク及び露出波長１５７ｎｍ用の減衰性移相マスクブランクのための上記設計を用いてマスクブランクを製作した。表３はこれらマスクブランクの構造及び結果について示す。
【００６９】
【表３】
2005084682.tif 000005
【００７０】
レーザ耐久性
レーザ耐久性試験を１５７ｎｍ実用のＮｏｖａｔｕｂｅを備えるＬａｍｂｄａ  Ｐｈｙｓｉｋ  ＬＰＸ１２０を用いて実施した。試験中の反復率はパルス当たり約２ｍＪ／ｃｍ２の作用下で５０Ｈｚとした。ステンレススチールを用いて実験用小室を作り、内部空気を９９．９９９Ｎ２ガスで取り除き、照射期間中は１．０ｐｐｍ未満のＯ２レベルになるように維持した。透過性の測定はビームスプリッターを用いるデュアルビーム測定（主ビーム及び参照ビーム）によって実施した。レーザパルスを監視するエネルギー探測装置としてはＳｔａｒ  Ｔｅｃｈ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製作のモデルＰＶ１６Ｃを使用した。結果は、放射前後にＷｏｏｌｌａｍ楕円偏光測定器を用いて行った透過性測定を称賛する内容であった。
【００７１】
図３は現場でのＦ−ＳｉＯ２基板、Ｔａ及びＳｉＯ２各単層、及び製作完了のＴａ−ＳｉＯ２移相マスクブランクについての透過性測定結果を示した図である。透過性変化の殆どは放射開始直後に起こっている。これは表面の汚染を取り除いたためであると考えられる。現場での透過性測定ではノイズによるかなりの影響がある。そのため、Ｗｏｏｌｌａｍ楕円偏光測定器を用いる透過性測定を用いて透過性変化及びサンプルのレーザ安定性を測定した。結果を表４に示す。
【００７２】
【表４】
2005084682.tif 000006
【００７３】
表４は照射前後に楕円偏光測定器によって測定された透過性を示す。フッ素でドープされた溶融シリカ基板（Ｆ−ＳｉＯ２）の数値を用いて本測定方法の有効性を確認した。Ｗｏｏｌｌａｍ測定器による照射前数値は８３．８％を与え、この数値は現場における透過値（８４．８％）とよく一致した。一方、線量６ｋＪ／ｃｍ２の照射後のＷｏｏｌｌａｍ測定器による測定値は８４．４％を与えたが、この数値は現場における透過値（８６．７％）よりもかなり小さい数値であった。しかしながら、レーザによって誘導された透過性変化の殆どは表面の汚染（主として水）の除去によるものと考えられるため、サンプルを常態の実験環境下においた後直ぐに表面を再度汚染させて照射前の透過性に匹敵する数値を与える方法も考えられる。
Ｔａ及びＴａ−ＳｉＯ２に関して図３に示した現場における透過値にはかなりのノイズが認められる。このようなノイズは、装置の動力域の限界から小さな透過性範囲に設定した場合に典型的に見られる現象である。しかしながら、表に示されたように、線量５．８ｋＪ／ｃｍ２の照射後における透過性は６．３２％から６．５１％への変化であるので、Ｔａ−ＳｉＯ２のレーザ安定性は極めてよい。
【００７４】
耐薬品性
清浄化の透過性及び移相に対する影響はいずれの減衰性移相マスクブランクにとっても重要な特性である。マスクの清浄化によって移相及び透過性に大きな変化が起こってはならない。実施例に従った移相マスクブランクに対する清浄化の影響を試験するため、パターン化されたＴａ−ＳｉＯ２移相マスクブランク（実施例２）及びパターン化されたＴａ−ＳｉＯ２移相マスクブランク（比較例１）に対して一連の反復清浄化処理を行った。各プレートを硫酸過酸化物混合液を用いて９０°Cにおいて清浄化し、希釈アンモニアリンス液を用いてすすぎ落とした。次いでＭＰＭ１９３を用いて移相及び透過性を測定した。起こり得る元来の酸化物による影響を最小限にするため、次回の清浄化サイクル実施前に少なくとも１日間の時間を経過させた。各マスクに対して膜特徴付け試験に関するだけで４回の清浄化サイクルを行った。これら清浄化試験の結果を図７ａ及び７ｂに示す。
図７ａ及び７ｂに示した反復清浄化試験の結果によれば、複数回の清浄化によっても、移相に関しては最小の影響（清浄化毎のロス０．２５°未満）であり、透過性に関しては僅かな増加（清浄化毎の増加０．０８％未満）が起こるだけである。移相マスクブランクの双方とも清浄化に関しては条件を満たしている。
【００７５】
移相及び透過性の均質性
実施例を２つの異なる方法を用いて分析した。第一の方法はＮ＆Ｋ分光計を用いて厚さを適合させる方法である。分光計は測定された反射及び透過性データから所定の分光値を用いて膜厚を算出する。この方法は一般的に金属層よりも誘電層に関してより正確である。金属層について適合品質を向上させるため、分光適合をすれすれの入射Ｘ線反射率測定によって事前に測定した所定の膜厚を用いて実施した。図８ａ及び８ｂは、移相層がアルゴンをスパッタリングガスとして用いて沈着されている実施例２に従ったマスクブランクについての結果を示している。
図８ａは、１４０ｍｍ×１４０ｍｍの領域中において測定したタンタル層厚の輪郭平面図である。角部分を含んだ範囲／平均均質値は５．４％である。角部分を除いた同均質値は２．９％である。
図８ｂはＳｉＯ２層についての輪郭平面図である。ここでは角部分を含む範囲／平均均質値は６．５％である。角部分を除いた同均質値は３．２％である。
【００７６】
ＭＰＭ１９３による測定用マスクブランクの構造化後、ＭＰＭ１９３を用いて透過性及び移相均質性を測定した。図９ａ及び９ｂはその測定結果を示している。図９ａは測定された透過性の均質性を示した図である。その平均値は４．３％であり、３シグマは０．６％である。図９ｂは移相角度の均質性を示した図である。その平均値は１３７．５°であり、３シグマは３．６°である。図９ａ及び９ｂは、図８ａ及び８ｂに示した輪郭平面図と同様の回転対称分布を示している。透過性及び移相についての不均質性は膜厚の不均質性によって説明される。
【００７７】
膜の均質性はキセノンを用いたスパッタリングを行うことによって向上させることが可能である。図１０はそのようにして膜の均質性が向上された実施例２に従ったマスクブランクの輪郭平面図である。
【００７８】
ＳｉＯ２層の厚さの不均質は４倍向上される。角部分を含む範囲／平均値はここでは僅か１．４％である。この数値は直ぐにも±１．３°の移相均質性をもたらすものである。
【００７９】
欠陥レベルの測定
高解像度レーザスキャナー欠陥検査装置を用いて欠陥レベルを測定した。マスク両面の走査をレーザビームによってライン毎に行った。反射され及び透過された迷走光は２個の光電子増倍管を用いて検出した。ソフトウェアを用いて、測定された４信号から粒子のクラス、位置、及びサイズを算出した。その結果を位置マップ及びサイズについての棒グラフにして示した。前記マップでは、粒径は３つのクラス、すなわち約０．２ないし０．５μｍの粒子、０．５ないし１μの粒子、及び１μｍ以上の粒子に纏められている。またマップ中の点は約０．２ないし０．５μｍの粒子を示し、円及び四角形は粒径のより大きな粒子を示すものとした。
図１１及び１２は本発明の実施例２に従った移相マスクブランクの粒子レベルを示した図である。図１１は粒子マップを示し、図１２はサイズ分布を示す棒グラフである。粒径が０．３ないし０．５μｍである粒子の全粒子数は１４だけであり、粒径が０．５μｍを超える粒子は検出されていない。
比較例に従った移相マスクブランクには０．５ないし１μｍの範囲内の粒径をもつ粒子、さらには１μｍ以上の粒径をもつ粒子が見られた。マトリックス内部のタンタル元素が粒子の核として働いているためと推定される。
【００８０】
既述した本発明の実施例において用いた総称的あるいは特定の反応物及び／または操作条件を置き換えて上述した実施例を類似の効果を伴って反復することも可能である。
上述した説明に基づいて、当業者は容易に本発明の必須の特徴を見出し、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明へ種々の変形及び変更を加えて種々の用途及び条件へ適合させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明に従ったマスクブランク（１ａ）及びマスク（１ｃ）の概略断面図である。
【図２】Ｔａ、ＳｉＯ２及びＳｉＴｉＯそれぞれの分散曲線を示す図である。
【図３】本発明に従ったＦ−ＳｉＯ２基板、Ｆ−ＳｉＯ２上のＴａ単層、Ｆ−ＳｉＯ２基板上のＳｉＯ２単層、及び例示的移相マスクブランクのレーザ耐久性測定結果を示す図である。
【図４】本発明に従った例示的マスクブランクの透過性を、本発明の好ましい一実施態様に従った透過性制御上層及び移相制御上層の厚さの関数として表したシミュレーション図である。
【図５】本発明に従った２つの例示的マスクブランクの移相を、移相制御上層及び透過性制御上層の厚さの関数として表したシミュレーション図である。
【図６（ａ）】露出波長１９３ｎｍにおいて用いる透過性制御上層及び移相制御上層の厚さに依存する本発明に従った２つの例示的マスクブランクの透過性変化のシミュレーション図である。
【図６（ｂ）】露出波長１５７ｎｍにおいて用いる透過性制御上層及び移相制御上層の厚さに依存する本発明に従った例示的マスクブランクの透過性変化のシミュレーション図である。
【図７（ａ）】本発明に従った例示的マスクブランクの反復清浄化サイクル中における透過性変化を示す図である。
【図７（ｂ）】本発明に従った例示的マスクブランクの反復清浄化中における移相変化を示す図である。
【図８（ａ）】本発明に従った例示的マスクブランクの透過性制御上層の厚さの均質性を示す図である。
【図８（ｂ）】本発明に従った例示的マスクブランクの移相制御上層の厚さの均質性を示す図である。
【図９（ａ）】本発明に従った例示的移相マスクブランクの透過性の均質性を示す図である。
【図９（ｂ）】本発明に従った例示的移相マスクブランクの移相の均質性を示す図である。
【図１０】本発明に従った他の例示的マスクブランクの移相制御上層の厚さの均質性を示す図である。
【図１１】本発明に従った例示的マスクブランクの欠陥マップを示す図である。
【図１２】本発明に従った例示的マスクブランクの粒径ヒストグラムを示す図である。
【図１３】本発明に従ったマスクブランクの好ましい製作装置の概要図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図８（ａ）】
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【図８（ｂ）】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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