(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクであって、
前記フォトマスクブランクは、開口数が１より大きい露光方法が利用された露光装置に適用されるフォトマスクを作製するためのものであり、
前記遮光膜は、金属と珪素（Ｓｉ）を含み、該金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し６原子％未満であり、
前記遮光膜の屈折率及び消衰係数は、ｎ≦１かつｋ≧２．５の関係を満たすことを特徴とするフォトマスクブランク。
【請求項２】
前記金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し３原子％未満であることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクブランク。
【請求項３】
前記金属がモリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフォトマスクブランク。
【請求項４】
前記遮光膜は、前記金属と前記珪素（Ｓｉ）を含む遮光層と、該遮光層の上に形成した酸素と窒素の少なくともいずれか一方を含有するクロム系化合物からなる反射防止層を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載のフォトマスクブランク。
【請求項５】
前記遮光膜と前記透光性基板との間に裏面反射防止膜を有することを特徴とする請求項４に記載のフォトマスクブランク。
【請求項６】
前記遮光膜上に、レジスト膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一に記載のフォトマスクブランク。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一に記載のフォトマスクブランクを用い、前記遮光膜をドライエッチング処理によりパターニングする工程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８】
請求項１乃至６のいずれか一に記載のフォトマスクブランクを用いて作製されることを特徴とするフォトマスク。
【請求項９】
請求項８に記載のフォトマスクを使用して半導体基板にパターン転写を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハーフピッチ４５ｎｍ以下の高精度の微細パターンを形成するのに好適な遮光膜を備えたフォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体装置の製造工程では、フォトリソグラフィー法を用いて微細パターンの形成が行われている。また、この微細パターンの形成には通常何枚ものフォトマスクと呼ばれている基板が使用される。このフォトマスクは、一般に透光性のガラス基板上に、金属薄膜等からなる遮光性の微細パターンを設けたものであり、このフォトマスクの製造においてもフォトリソグラフィー法が用いられている。
【０００３】
フォトリソグラフィー法によるフォトマスクの製造には、ガラス基板等の透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクが用いられる。このフォトマスクブランクを用いたフォトマスクの製造は、フォトマスクブランク上に形成されたレジスト膜に対し、所望のパターン露光を施す露光工程と、所望のパターン露光に従って前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する現像工程と、レジストパターンに沿って前記遮光膜をエッチングするエッチング工程と、残存したレジストパターンを剥離除去する工程とを有して行われている。上記現像工程では、フォトマスクブランク上に形成されたレジスト膜に対し所望のパターン露光を施した後に現像液を供給して、現像液に可溶なレジスト膜の部位を溶解し、レジストパターンを形成する。また、上記エッチング工程では、このレジストパターンをマスクとして、たとえばドライエッチングによって、レジストパターンの形成されていない遮光膜が露出した部位を除去し、これにより所望のマスクパターンを透光性基板上に形成する。こうして、フォトマスクが出来上がる。
【０００４】
ところで、近年、半導体装置の製造において、回路パターンの微細化がますます必要となっている。したがって、フォトマスクにおいても微細パターンを高精度で形成することが要求されている。従来の遮光膜としてはクロム系化合物が多用されている。クロム系化合物は、主たる成分のクロムに例えば酸素や窒素等の元素を含有させることにより、遮光膜の膜応力や、遮光膜の表面反射率を調整することが可能である。フォトマスクに形成される遮光膜パターン（マスクパターン）を微細化するにあたっては、フォトマスクブランクにおけるレジスト膜の薄膜化と、フォトマスク製造の際のパターニング手法として、従来のウェットエッチングに替わってドライエッチング加工が必要になってきている。
【０００５】
しかし、レジスト膜の薄膜化とドライエッチング加工は、次のような技術的な問題が生じている。
上述のように、従来の遮光膜の材料としては、一般にクロム系の材料が用いられており、クロムのドライエッチング加工ではエッチングガスに塩素ガスと酸素ガスの混合ガスが用いられている。レジストパターンをマスクにして遮光膜をドライエッチングでパターニングする際、レジストは有機膜でありその主成分は炭素であるので、ドライエッチング環境である酸素プラズマに対して非常に弱い。それゆえ、遮光膜をドライエッチングでパターニングする間、その遮光膜上に形成されているレジストパターンは十分な膜厚で残っていなければならないが、単にレジスト膜厚を厚くすると、特に微細なパターンを形成する場合、アスペクト比が大きくなり、パターン倒れなどの問題が生じる。さらに、エッチングガスに塩素ガスと酸素ガスの混合ガスが用いたドライエッチングは、指向性に乏しく等方的にエッチングが進行するため、たとえば４５ｎｍハーフピッチ程度の微細パターンを高精度で形成する場合に不利である。
【０００６】
そこで、できるだけレジスト膜厚を薄く、且つ、より指向性のある異方性エッチングを可能とするために、遮光膜の材料として、モリブデンシリサイド系化合物（ＭｏＳｉ）を用い、さらに該化合物中のＭｏの比率を６〜２０原子％とする技術が提案されている（特許文献１）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−７８８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、このようなフォトマスクを使用して、露光装置（縮小投影露光装置）により半導体基板（シリコンウェハ）上にパターン転写を行い、半導体基板上にたとえば４５ｎｍハーフピッチ以下の微細パターンを高精度で形成するためには、露光装置の光学系に高開口数（高ＮＡ）（ＮＡ＞１）の露光方法、例えば高ＮＡレンズや液浸を利用することが好適である。しかしながら、このような高ＮＡの露光方法を利用した場合、焦点深度の影響により焦点位置のズレが生じ、かかるズレにより転写パターン精度や位置精度に悪影響を及ぼし、結果的にたとえば４５ｎｍハーフピッチ以下の微細パターンを高精度で半導体基板上に形成することができないという問題が生じる。
【０００９】
したがって、露光装置の光学系に高ＮＡの露光方法を利用する場合、焦点深度の影響により焦点位置がズレても、そのズレ（の影響）を許容できるようなフォトマスクを作製することが要求される。
そこで、本発明は、パターン転写時の露光装置に高ＮＡの露光方法を利用した場合の焦点深度による影響に対応でき、デバイス上にハーフピッチ４５ｎｍ以下の高精度の微細パターンを形成するのに好適な遮光膜を備えたフォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法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】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、モリブデンシリサイド等の金属シリサイド化合物で遮光膜を形成した場合、たとえばモリブデン等の金属の含有比率を最適化することにより、焦点深度の影響により焦点位置がズレても、そのズレ（の影響）をどの程度許容できるのかを示す特性値が大きくなることを見い出し、金属シリサイド化合物中の金属の含有比率を最適化する必要があるとの認識の下で鋭意検討を続けた結果、本発明を完成するに至ったものである。
【００１１】
すなわち、上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクであって、前記遮光膜は、金属と珪素（Ｓｉ）を含み、該金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し６原子％未満であることを特徴とするフォトマスクブランクである。
（構成２）前記金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し３原子％未満であることを特徴とする構成１に記載のフォトマスクブランクである。
（構成３）前記金属がモリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする構成１又は２に記載のフォトマスクブランクである。
（構成４）透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクであって、前記遮光膜は、実質的に珪素（Ｓｉ）からなることを特徴とするフォトマスクブランクである。
（構成５）前記遮光膜は、前記金属と前記珪素（Ｓｉ）を含む遮光層、または、実質的に前記珪素（Ｓｉ）からなる遮光層と、該遮光層の上に形成した酸素と窒素の少なくともいずれか一方を含有するクロム系化合物からなる反射防止層を有することを特徴とする構成１乃至４のいずれか一に記載のフォトマスクブランクである。
（構成６）前記遮光膜と前記透光性基板との間に裏面反射防止膜を有することを特徴とする構成５に記載のフォトマスクブランクである。
（構成７）構成１乃至６のいずれか一に記載のフォトマスクブランクを用い、前記遮光膜をドライエッチング処理によりパターニングする工程を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
【００１２】
構成１にあるように、本発明のフォトマスクブランクは、透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクであって、前記遮光膜は、金属と珪素（Ｓｉ）を含み、該金属の含有量を、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し６原子％未満としたものである。
このように、金属と珪素（Ｓｉ）を含む遮光膜に含まれる金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し６原子％未満であることにより、透光性基板上に上記遮光膜を形成したフォトマスクブランクを用いて作製したフォトマスクにおいて、露光装置に高ＮＡの露光方法を利用してパターン転写を行う場合に、焦点深度の影響により焦点位置がズレても、そのズレ（の影響）をどの程度許容できるのかを示す特性値（ExposureLatitude：以下「ＥＬ値」と呼ぶ。）を大きくすることができる。
【００１３】
したがって、パターン転写時の露光装置に高ＮＡの露光方法を利用した場合の焦点深度による影響に対応でき、デバイス上に例えばハーフピッチ４５ｎｍ以下の高精度の微細パターンを形成するのに好適な遮光膜を備えたフォトマスクブランク及びフォトマスクが得られる。
【００１４】
また、構成２にあるように、構成１における前記金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し３原子％未満であることが、本発明による作用効果をより好適に発揮させることができるので、特に好ましい。
また、構成３にあるように、前記金属がモリブデン（Ｍｏ）であることが好ましい。モリブデンシリサイド化合物におけるモリブデンの含有量を６原子％未満とすることにより、本発明による作用効果が好ましく得られるとともに、微細パターンを形成する上で望ましい平滑性の良好な遮光膜を形成することができる。
また、構成４にあるように、本発明のフォトマスクブランクは、透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクであって、前記遮光膜は、実質的に珪素（Ｓｉ）からなるものである。構成４の発明によっても、本発明による作用効果を好適に発揮させることができる。
【００１５】
また、構成５にあるように、前記遮光膜は、前記金属と前記珪素（Ｓｉ）を含む遮光層、または、実質的に前記珪素（Ｓｉ）からなる遮光層と、該遮光層の上に形成した酸素と窒素の少なくともいずれか一方を含有するクロム系化合物からなる反射防止層の積層構成とすることができ、露光光に対する表面反射率を低減できる。また、反射防止層と遮光層とはドライエッチング選択性を有するため、パターニングした反射防止層は、下の遮光層のパターニング時のエッチングマスクとなるので、遮光膜上のレジスト膜厚を低減しても、微細パターンを精度良く形成することができる。
また、構成６にあるように、前記遮光膜と前記透光性基板との間に裏面反射防止膜を有することができる。このように、裏面反射防止膜を有することにより、フォトマスクの裏面側における露光光反射を防止できるので、特に高ＮＡの露光方法を利用する露光装置によりパターン転写を行う場合に好適である。
【００１６】
また、構成７にあるように、構成１乃至６のいずれか一に記載のフォトマスクブランクを用い、該フォトマスクブランクの遮光膜をドライエッチング処理によりパターニングする工程を有するフォトマスクの製造方法によれば、上述のＥＬ値が大きく、したがってパターン転写時の露光装置に高ＮＡの露光方法を利用した場合の焦点深度による影響に対応でき、デバイス上に例えばハーフピッチ４５ｎｍ以下の高精度の微細パターンを形成するのに好適な遮光膜を備えたフォトマスクが得られる。
すなわち、本発明により得られるフォトマスクは、露光装置に高ＮＡの露光方法を利用した場合の焦点深度による影響に対応でき、デバイス上に高精度でハーフピッチ４５ｎｍ以下の微細パターン転写を行うのに好適である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、パターン転写時の露光装置に高ＮＡの露光方法を利用した場合の焦点深度による影響に対応できるフォトマスクを製造するのに好適な遮光膜を備えたフォトマスクブランクを提供することができる。したがって、このようなフォトマスクブランクを用いてフォトマスクを製造することにより、パターン転写時の露光装置に高ＮＡの露光方法を利用して、ハーフピッチ４５ｎｍ以下の微細パターンの転写を行う場合に良好な転写精度が得られるフォトマスクを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述する。
図１は本発明により得られるフォトマスクブランクの一実施の形態を示す断面図である。
図１のフォトマスクブランク１０は、透光性基板１上に遮光膜２を有するバイナリマスク用フォトマスクブランクの形態のものである。
本実施の形態の上記フォトマスクブランク１０は、前記遮光膜２上に形成されるレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理により、前記遮光膜２をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するドライエッチング処理用に好適なフォトマスクブランクである。
【００１９】
ここで、透光性基板１としては、ガラス基板が一般的である。ガラス基板は、平坦度及び平滑度に優れるため、フォトマスクを使用して半導体基板上へのパターン転写を行う場合、転写パターンの歪み等が生じないで高精度のパターン転写を行える。
【００２０】
上記フォトマスクブランク１０において、前記遮光膜２は、金属と珪素（Ｓｉ）を含み、該金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し６原子％未満としたものである。
このように、金属と珪素（Ｓｉ）を含む遮光膜に含まれる金属の含有量を、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し６原子％未満とすることにより、透光性基板上に上記遮光膜を形成したフォトマスクブランクを用いて作製したフォトマスクにおいて、露光装置に高ＮＡの露光方法を利用してパターン転写を行う場合に、焦点深度の影響により焦点位置がズレても、そのズレ（の影響）をどの程度許容できるのかを示す特性値（ExposureLatitude：ＥＬ値）を大きくすることができる。なお、Ｓｉの量が増えるにつれ、もしくは金属の量が減るにつれ、光学上の値、ｎやｋが小さくなる。また、ｎやｋが小さくなると、ＥＬ値が高くなる。ここでＥＬ値が本発明の効果を奏するために必要な好ましいｎとｋ値としては、ｎ≦１かつｋ≧２．５である。
【００２１】
したがって、パターン転写時の露光装置に高ＮＡの露光方法を利用した場合の焦点深度による影響に対応でき、デバイス上に例えばハーフピッチ４５ｎｍ以下の高精度の微細パターンを形成するのに好適な遮光膜を備えたフォトマスクブランクが得られる。このようなフォトマスクブランクを用いて製造するフォトマスクを使用することにより、パターン転写時の露光装置に高ＮＡの露光方法を利用して、ハーフピッチ４５ｎｍ以下の微細パターンの転写を行う場合に良好な転写精度が得られる。
【００２２】
本発明においては、上述の大きいＥＬ値を得るためには、遮光膜に含まれる金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し６原子％未満であればよい。また、本発明においては、遮光膜に含まれる金属の含有量が、金属と珪素（Ｓｉ）との合計に対し３原子％未満であることが特に好ましい。また、本発明においては、上記遮光膜が、実質的に珪素（Ｓｉ）からなるものであることも好ましい。
【００２３】
本発明においては、前記金属がモリブデン（Ｍｏ）であることが好ましい。モリブデンシリサイド化合物におけるモリブデンの含有量を６原子％未満とすることにより、本発明による作用効果が好ましく得られるとともに、モリブデンシリサイド化合物で遮光膜を形成することで、微細パターンを形成する上で望ましい平滑性の良好な遮光膜を形成することができるからである。
また、上記遮光膜２は、モリブデン等の金属と珪素の含有量が深さ方向で段階的又は連続的に異なる組成傾斜膜としても良い。
【００２４】
また、上記遮光膜２は、前記金属と珪素（Ｓｉ）を主たる構成成分として含む遮光層、または珪素（Ｓｉ）を主たる構成成分として含む遮光層と、該遮光層の上に形成した酸素と窒素の少なくともいずれか一方を含有するクロム系化合物からなる反射防止層を有する積層構成とすることができる。つまり、遮光膜２は、表層部（上層部）に反射防止層を含むものであってもよい。その場合、反射防止層としては、例えばＣｒＯ，ＣｒＣＯ，ＣｒＮ，ＣｒＮＯ，ＣｒＣＯＮ等の材質が好ましく挙げられる。反射防止層を設けることによって、露光波長における反射率を例えば２０％以下、好ましくは１５％以下に抑えることができるので、マスクパターンを被転写体に転写するときに、投影露光面との間での多重反射を抑制し、結像特性の低下を抑制することができる。さらに、フォトマスクブランクやフォトマスクの欠陥検査に用いる波長（例えば２５７ｎｍ、３６４ｎｍ、４８８ｎｍ等）に対する反射率を例えば３０％以下とすることが、欠陥を高精度で検出する上で望ましい。
【００２５】
また、クロム系の反射防止層を設けることにより、反射防止層と遮光層とはドライエッチング選択性を有するため、フォトマスク製造時に、まず遮光膜上のレジストパターンをマスクとして反射防止層をパターニングし、パターニングした反射防止層は、下の遮光層のパターニング時のエッチングマスクとなるので、遮光膜上のレジスト膜厚を低減することが可能であり、微細パターンを精度良く形成することができる。
【００２６】
なお、クロム系の反射防止層の場合、クロムに酸素又は窒素を含有させることにより、ドライエッチング速度を向上でき、また窒素の含有量により膜応力を調整することができる。反射防止層の膜応力は、フォトマスクブランクの平坦性を損わないように、金属と珪素（Ｓｉ）を含む遮光層の膜応力との兼ね合いで、適宜調整することが望ましい。
【００２７】
上記遮光膜２の形成方法は、特に制約する必要はないが、なかでもスパッタリング成膜法が好ましく挙げられる。スパッタリング成膜法によると、均一で膜厚の一定な膜を形成することが出来るので、本発明には好適である。透光性基板１上に、スパッタリング成膜法によって上記遮光膜２のうちの遮光層を成膜する場合、スパッタターゲットとしてモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）の混合ターゲットを用い、チャンバー内に導入するスパッタガスは、アルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスを用いる。また、クロム系の反射防止層を成膜する場合、スパッタターゲットとしてクロム（Ｃｒ）ターゲットを用い、チャンバー内に導入するスパッタガスは、アルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスに酸素、窒素等のガスを混合したものを用いる。アルゴンガス等の不活性ガスに酸素ガスなどを混合したスパッタガスを用いると、クロムに酸素を含む反射防止層を形成することができ、アルゴンガス等の不活性ガスに窒素ガスを混合したスパッタガスを用いると、クロムに窒素を含む反射防止層を形成することができ、またアルゴンガス等の不活性ガスに窒素ガスなどを混合したスパッタガスを用いると、クロムに窒素と酸素を含む反射防止層を形成することができる。
【００２８】
上記遮光膜２の膜厚は、露光光に対して光学濃度が２．５以上となるように設定されることが望ましい。具体的には、上記遮光膜２の膜厚は、９０ｎｍ以下であることが好ましい。その理由は、近年におけるサブミクロンレベルのパターンサイズへのパターンの微細化に対応するためには、膜厚が９０ｎｍを超えると、ドライエッチング時のパターンのマイクロローディング現象等によって、微細パターンの形成が困難となる場合が考えられるためである。膜厚をある程度薄くすることによって、パターンのアスペクト比（パターン幅に対するパターン深さの比）の低減を図ることができ、グローバルローディング現象及びマイクロローディング現象による線幅エラーを低減することができる。
【００２９】
また、本発明においては、前記遮光膜２と前記透光性基板１との間に裏面反射防止膜を形成することができる。このように、裏面反射防止膜を形成することにより、フォトマスクの裏面側における露光光反射を効果的に防止できるので、特に高ＮＡの露光方法を利用する露光装置によりパターン転写を行う場合に好適である。このような裏面反射防止膜の材料としては、本発明においては特に制約されるわけではないが、たとえば遮光膜２とのエッチング選択性などを考慮すると、例えばＭｏＳｉＯＮ等が好ましく挙げられる。
【００３０】
また、本発明のフォトマスクブランクとしては、後述する図２（ａ）にあるように、上記遮光膜２の上に、レジスト膜３を形成した形態であっても構わない。レジスト膜３の膜厚は、遮光膜のパターン精度（ＣＤ精度）を良好にするためには、できるだけ薄い方が好ましい。本実施の形態のような所謂バイナリマスク用フォトマスクブランクの場合、具体的には、レジスト膜３の膜厚は、１５０ｎｍ以下が好ましい。さらに好ましくは、１００ｎｍ以下とすることが望ましい。また、高い解像度を得るために、レジスト膜３の材料はレジスト感度の高い化学増幅型レジストが好ましい。
【００３１】
次に、図１に示すフォトマスクブランク１０を用いたフォトマスクの製造方法を説明する。
このフォトマスクブランク１０を用いたフォトマスクの製造方法は、フォトマスクブランク１０の遮光膜２を、ドライエッチングを用いてパターニングする工程を有し、具体的には、フォトマスクブランク１０上に形成されたレジスト膜に対し、所望のパターン描画を施す工程と、所望のパターン描画に従って前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンに従って前記遮光膜をドライエッチングする工程と、残存したレジストパターンを剥離除去する工程とを有する。
【００３２】
図２は、フォトマスクブランク１０を用いたフォトマスクの製造工程を順に示す断面図である。
図２（ａ）は、図１のフォトマスクブランク１０の遮光膜２上にレジスト膜３を形成した状態を示している。なお、レジスト材料としては、ポジ型レジスト材料でも、ネガ型レジスト材料でも用いることができる。
次に、図２（ｂ）は、フォトマスクブランク１０上に形成されたレジスト膜３に対し、所望の露光（パターン描画）を施す工程を示す。パターン描画は、電子線描画装置などを用いて行われる。上述のレジスト材料は、電子線又はレーザーに対応する感光性を有するものが使用される。
次に、図２（ｃ）は、所望のパターン描画に従ってレジスト膜３を現像してレジストパターン３ａを形成する工程を示す。該工程では、フォトマスクブランク１０上に形成したレジスト膜３に対し所望のパターン描画を施した後に現像液を供給して、現像液に可溶なレジスト膜の部位を溶解し、レジストパターン３ａを形成する。
【００３３】
次いで、図２（ｄ）は、上記レジストパターン３ａに沿って遮光膜２をエッチングする工程を示す。本発明のフォトマスクブランクはドライエッチングに好適であるため、エッチングはドライエッチングを用いることが好適である。該エッチング工程では、上記レジストパターン３ａをマスクとして、ドライエッチングによって、レジストパターン３ａの形成されていない遮光膜２が露出した部位を除去し、これにより所望の遮光膜パターン２ａ（マスクパターン）を透光性基板１上に形成する。
このドライエッチングには、金属と珪素（Ｓｉ）を含む遮光層に対しては、エッチングガスとしてフッ素系ガスを用いることができ、クロム系化合物を含む反射防止層に対しては、塩素系ガス、又は、塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスからなるドライエッチングガスを用いることができる。
【００３４】
図２（ｅ）は、残存したレジストパターン３ａを剥離除去することにより得られたフォトマスク２０を示す。
このように本発明のフォトマスクブランクを用いてフォトマスクを作製することにより、フォトマスク上に例えばデバイス上における４５ｎｍハーフピッチ以下相当の微細パターンを精度良く形成することができる。
また、ＥＬ値が大きく、露光装置に高ＮＡの露光方法を利用する場合、焦点深度の影響により焦点位置がズレても、そのズレ（の影響）を許容できるようなフォトマスクが得られる。すなわち、本発明により得られるフォトマスクは、露光装置に高ＮＡの露光方法を利用した場合の焦点深度による影響に対応でき、ハーフピッチ４５ｎｍ以下の微細パターンを被転写体上に高精度でパターン転写を行うのに好適である。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例により、本発明の実施の形態を更に具体的に説明する。併せて、実施例に対する比較例についても説明する。
（実施例１）
本実施例のフォトマスクブランクは、透光性基板上に、遮光膜と反射防止膜を形成したものである。
このフォトマスクブランクは、次のような方法で製造することができる。
【００３６】
主表面及び端面が精密研磨され、基板主表面の形状が凸形状に仕上げられた合成石英ガラスからなる透光性基板（大きさ１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、スパッタターゲットにモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝５：９５原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、モリブデンとシリコンを主たる構成要素とする遮光層を膜厚３５ｎｍに形成した。その後、５００℃、３時間で加熱処理を行なった。
【００３７】
次に、スパッタターゲットにクロムターゲットを使用し、アルゴンと窒素と酸素の混合ガス（Ａｒ：３０体積％、Ｎ２：３５体積％、Ｏ２：３５体積％）雰囲気中で反応性スパッタリングを行うことによって、クロムに酸素と窒素を含む反射防止層を膜厚２０ｎｍに形成した。このようにして、透光性基板上に総膜厚が５５ｎｍの遮光層及び反射防止層からなる遮光膜が形成されたフォトマスクブランクを製造した。
【００３８】
また、このフォトマスクブランクにおける遮光膜は、遮光層とその上の反射防止層との積層構造において、例えば露光波長１９３ｎｍにおける光学濃度が３．０以上であった。また、露光波長１９３ｎｍにおける反射率は１６％と低く抑えることができた。さらに、フォトマスクの欠陥検査波長である２５７ｎｍに対しては、１８％となり、検査する上でも問題とならない反射率となった。
【００３９】
次に、上記フォトマスクブランクに対し、遮光膜上に形成するレジスト膜の付着力向上のため、レジストの種類を考慮して１６０℃でのベーク処理を行った。次いで、上記フォトマスクブランク上に、化学増幅型レジストである電子線レジスト膜（富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製ＣＡＲ-ＦＥＰ１７１）を膜厚１５０ｎｍに形成した。レジスト膜の形成は、スピンナー（回転塗布装置）を用いて、回転塗布した。なお、上記レジスト膜を塗布後、１３０℃でのプリベーク処理を行った。
【００４０】
次にフォトマスクブランク上に形成されたレジスト膜に対し、電子線描画装置を用いて、デバイスにおける４５ｎｍハーフピッチに相当するパターン描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターンを形成した。
次に、上記レジストパターンに沿って、まず反射防止層のドライエッチングを行って反射防止層パターンを形成した。このときのドライエッチングガスとして、Ｃｌ２とＯ２の混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２＝４：１）を用いた。
【００４１】
次に、上述の反射防止層パターン及びレジストパターンをマスクに、遮光層のドライエッチングを行って遮光膜パターンを形成した。このときのドライエッチングガスとして、ＳＦ６とＨｅの混合ガスを用いた。
次に、残存するレジストパターンを剥離して、フォトマスクを得た。
形成した遮光膜のパターンのＣＤロス（ＣＤエラー）（設計線幅に対する実測線幅のずれ）は２０ｎｍと小さく、フォトマスク上の遮光膜パターンのパターン精度も設計通り良好であった。
【００４２】
以上のように得られた本実施例のフォトマスクのＥＬ値を、例えば、光学条件、λ＝１９３ｎｍ、ＮＡ＝１．３として、計算ソフト（例えばEM-suitesVer5）により求めた。
【００４３】
以上の方法により、本実施例のフォトマスクのＥＬ値を求めた結果、後述の比較例のフォトマスクのＥＬ値と比べると大きい値であった。ちなみに、ｎ≦１、ｋ≧２．５の範囲内にある。したがって、高ＮＡの露光方法を用いた露光装置により、このフォトマスクを使用して半導体基板上にパターン転写を行う場合、焦点深度の影響により焦点位置がズレても、そのズレ（の影響）を充分に許容でき、その結果、４５ｎｍハーフピッチ相当の微細パターンを設計通りに高精度で半導体基板上に形成することが可能である。
【００４４】
（実施例２）
実施例１と同じ合成石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、スパッタターゲットにモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝３：９７原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、モリブデンとシリコンを主たる構成要素とする遮光層を膜厚３３ｎｍに形成した。その後、５００℃、３時間で加熱処理を行った。
【００４５】
次に、上記遮光層上に、実施例１と同様にして反射防止層を形成し、フォトマスクブランクを作製した。
本実施例のフォトマスクブランクは、露光波長１９３ｎｍにおける光学濃度が３．０以上であった。また、この露光波長１９３ｎｍにおける反射率は１９％と低く抑えることができた。
【００４６】
このようにして得られたフォトマスクブランクを用いて、実施例１と同様にフォトマスクを作製した。
本実施例においても、形成した遮光膜のパターンのＣＤロス（ＣＤエラー）（設計線幅に対する実測線幅のずれ）は２０ｎｍと小さく、フォトマスク上の遮光膜パターンのパターン精度も設計通り良好であった。
【００４７】
本実施例のフォトマスクのＥＬ値を実施例１と同様にして求めた結果、高い値であった。この値は後述の比較例のフォトマスクのＥＬ値と比べると大きい値である。ちなみに、ｎ≦１、ｋ≧２．５の範囲内にある。したがって、高ＮＡの露光方法を用いた露光装置により、本実施例のフォトマスクを使用して半導体基板上にパターン転写を行う場合、焦点深度の影響により焦点位置がズレても、そのズレ（の影響）を充分に許容でき、その結果、４５ｎｍハーフピッチ相当の微細パターンを設計通りに高精度で半導体基板上に形成することが可能である。
【００４８】
（実施例３）
実施例１と同じ合成石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、スパッタターゲットにモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝５：９５原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と酸素と窒素の混合ガス（Ａｒ：１０体積％、Ｏ２：１０体積％、Ｎ２：８０体積％）雰囲気で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、モリブデンとシリコンに酸素及び窒素を含む裏面反射防止膜を膜厚１０ｎｍに形成した。
次に、上記裏面反射防止膜上に、実施例１と同様にして遮光層及び反射防止層を形成し、フォトマスクブランクを作製した。但し、本実施例の遮光層の膜厚は３５ｎｍ、反射防止層の膜厚は２０ｎｍとした。
【００４９】
本実施例のフォトマスクブランクは、露光波長１９３ｎｍにおける光学濃度が３．０以上であった。また、この露光波長１９３ｎｍにおける遮光膜表面（反射防止層表面）での反射率は１６％と低く抑えることができた。そして、フォトマスクブランクの裏面側での反射率も２５％と低く抑えることができ、特に高ＮＡの露光方法を用いた露光装置によるパターン転写を行う場合に好適である。
【００５０】
このようにして得られたフォトマスクブランクを用いて、実施例１と同様にフォトマスクを作製した。すなわち、フォトマスクブランク上に形成されたレジスト膜に対し、電子線描画装置を用いて、４５ｎｍハーフピッチ相当のパターン描画を行った後、現像してレジストパターンを形成した。次に、実施例１と同様に、上記レジストパターンに沿って、まず反射防止層のドライエッチングを行って反射防止層のパターンを形成した。
【００５１】
次に、上述の反射防止層パターン及びレジストパターンをマスクに、遮光層及び裏面反射防止膜のドライエッチングを行って遮光膜及び裏面反射防止膜のパターンを形成した。
次に、残存するレジストパターンを剥離して、フォトマスクを得た。
本実施例においても、形成した遮光膜のパターンのＣＤロス（ＣＤエラー）（設計線幅に対する実測線幅のずれ）は２０ｎｍと小さく、フォトマスク上の遮光膜パターンのパターン精度も設計通り良好であった。
【００５２】
本実施例のフォトマスクのＥＬ値を実施例１と同様にして求めた結果、高い値であった。この値は後述の比較例のフォトマスクのＥＬ値と比べると大きい値である。ちなみに、ｎ≦１、ｋ≧２．５の範囲内にある。したがって、高ＮＡの露光方法を用いた露光装置により、本実施例のフォトマスクを使用して半導体基板上にパターン転写を行う場合、焦点深度の影響により焦点位置がズレても、そのズレ（の影響）を充分に許容でき、その結果、４５ｎｍハーフピッチ相当の微細パターンを設計通りに高精度で半導体基板上に形成することが可能である。
【００５３】
（比較例１）
実施例１と同じ合成石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、スパッタターゲットにモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝７：９３原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、モリブデンとシリコンを主たる構成要素とする遮光層を膜厚４２ｎｍに形成した。
次に、上記遮光層上に、実施例１と同様にして反射防止層を形成し、フォトマスクブランクを作製した。但し、本比較例の反射防止層の膜厚は２０ｎｍとした。
【００５４】
本比較例のフォトマスクブランクは、露光波長１９３ｎｍにおける光学濃度が３．０以上であった。また、この露光波長１９３ｎｍにおける反射率は１４％と低く抑えることができた。
【００５５】
このようにして得られたフォトマスクブランクを用いて、実施例１と同様にフォトマスクを作製した。
遮光膜中のＭｏ含有量を７原子％とした本比較例のフォトマスクのＥＬ値を実施例１と同様にして求めた結果、低い値であった。この値は、遮光膜中のＭｏ含有量を６原子％未満とした上述の各実施例のフォトマスクのＥＬ値と比べると小さいため、このフォトマスクを使用して、高ＮＡの露光方法を用いた露光装置により半導体基板上へのパターン転写を行うと、光学系の焦点深度の影響を許容できず、４５ｎｍハーフピッチ相当の微細パターンを設計通りに高精度で半導体基板上に形成することが困難である。
【００５６】
（比較例２）
実施例１と同じ合成石英ガラスからなる透光性基板上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、スパッタターゲットにモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝７：９３原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）と窒素と酸素の混合ガス（Ａｒ：１０体積％、Ｎ２：８０体積％、Ｏ２：１０体積％）雰囲気で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、モリブデンとシリコンに酸素及び窒素を含む裏面反射防止膜を膜厚１０ｎｍに形成した。
【００５７】
次に、上記裏面反射防止膜上に、同じく枚葉式スパッタ装置を用いて、スパッタターゲットにモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との混合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝７：９３原子％）を用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気で、スパッタリング（ＤＣスパッタリング）により、モリブデンとシリコンを主たる構成要素とする遮光層を膜厚４２ｎｍに形成した。
次に、上記遮光層上に、実施例１と同様にして反射防止層を形成し、フォトマスクブランクを作製した。但し、本比較例の反射防止層の膜厚は２０ｎｍとした。
【００５８】
本比較例のフォトマスクブランクは、露光波長１９３ｎｍにおける光学濃度が３．０以上であった。また、この露光波長１９３ｎｍにおける反射率は１４％と低く抑えることができた。そして、フォトマスクブランクの裏面側での反射率も２２％と低く抑えることができた。
【００５９】
このようにして得られたフォトマスクブランクを用いて、実施例３と同様にフォトマスクを作製した。
本比較例のフォトマスクのＥＬ値を実施例１と同様にして求めた結果、低い値であった。この値は、遮光膜中のＭｏ含有量を６原子％未満とした上述の各実施例のフォトマスクのＥＬ値と比べると小さいため、このフォトマスクを使用して、高ＮＡの露光方法を用いた露光装置により半導体基板上へのパターン転写を行うと、光学系の焦点深度の影響を許容できず、４５ｎｍハーフピッチ相当の微細パターンを設計通りに高精度で半導体基板上に形成することが困難である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明のフォトマスクブランクの一実施の形態を示す断面図である。
【図２】フォトマスクブランクを用いたフォトマスクの製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  透光性基板
２  遮光膜
３  レジスト膜
２ａ  遮光膜のパターン
３ａ  レジストパターン
１０  フォトマスクブランク
２０  フォトマスク
【図１】
0005242110.tif 000002
【図２】
0005242110.tif 000003