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Title:
PHOTOMASK BLANK AND METHOD FOR MANUFACTURING PHOTOMASK
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/044645
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided is a photomask blank, which can cope with influence of focal point depth when a high NA exposure method is employed in an exposure apparatus for pattern transfer and has a light blocking film suitable for forming a highly accurate fine pattern at a half pitch of 45nm or less on a device. A method for manufacturing a photomask is also provided. A photomask blank (10) is provided with a light blocking film (2) on a light transmitting substrate (1). The light blocking film (2) includes a metal and silicon (Si), and the content of the metal is 6 atom% or less to the total of the metal and the silicon (Si). The photomask is manufactured by patterning the light blocking film (2) in the photomask blank (10) by dry etching.

Inventors:
HOSOYA MORIO (JP)
NOZAWA OSAMU (JP)
SUZUKI TOSHIYUKI (JP)
KOMINATO ATSUSHI (JP)
OKUBO YASUSHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/067094
Publication Date:
April 09, 2009
Filing Date:
September 22, 2008
Export Citation:
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Assignee:
HOYA CORP (JP)
HOSOYA MORIO (JP)
NOZAWA OSAMU (JP)
SUZUKI TOSHIYUKI (JP)
KOMINATO ATSUSHI (JP)
OKUBO YASUSHI (JP)
International Classes:
G03F1/46; G03F1/50; G03F1/54; H01L21/027
Foreign References:
JP2006078807A2006-03-23
JP2005292162A2005-10-20
JP2008052120A2008-03-06
Attorney, Agent or Firm:
IKEDA, Noriyasu et al. (2-2 Uchisaiwaicho 1-chome,Chiyoda-k, Tokyo 11, JP)
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Claims:
 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。
 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。
 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。
 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。
 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請求項1乃至4のいずれか一に記載のフォトマスクブランク。
 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5に記載のフォトマスクブランク。
 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。
Description:
フォトマスクブランク及びフォ マスクの製造方法

 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。

 一般に、半導体装置の製造工程では、フ トリソグラフィー法を用いて微細パターン 形成が行われている。また、この微細パタ ンの形成には通常何枚ものフォトマスクと ばれている基板が使用される。このフォト スクは、一般に透光性のガラス基板上に、 属薄膜等からなる遮光性の微細パターンを けたものであり、このフォトマスクの製造 おいてもフォトリソグラフィー法が用いら ている。

 フォトリソグラフィー法によるフォトマ クの製造には、ガラス基板等の透光性基板 に遮光膜を有するフォトマスクブランクが いられる。このフォトマスクブランクを用 たフォトマスクの製造は、フォトマスクブ ンク上に形成されたレジスト膜に対し、所 のパターン露光を施す露光工程と、所望の ターン露光に従って前記レジスト膜を現像 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 チングするエッチング工程と、残存したレ ストパターンを剥離除去する工程とを有し 行われている。上記現像工程では、フォト スクブランク上に形成されたレジスト膜に し所望のパターン露光を施した後に現像液 供給して、現像液に可溶なレジスト膜の部 を溶解し、レジストパターンを形成する。 た、上記エッチング工程では、このレジス パターンをマスクとして、たとえばドライ ッチングによって、レジストパターンの形 されていない遮光膜が露出した部位を除去 、これにより所望のマスクパターンを透光 基板上に形成する。こうして、フォトマス が出来上がる。

 ところで、近年、半導体装置の製造にお て、回路パターンの微細化がますます必要 なっている。したがって、フォトマスクに いても微細パターンを高精度で形成するこ が要求されている。従来の遮光膜としては ロム系化合物が多用されている。クロム系 合物は、主たる成分のクロムに例えば酸素 窒素等の元素を含有させることにより、遮 膜の膜応力や、遮光膜の表面反射率を調整 ることが可能である。フォトマスクに形成 れる遮光膜パターン(マスクパターン)を微 化するにあたっては、フォトマスクブラン におけるレジスト膜の薄膜化と、フォトマ ク製造の際のパターニング手法として、従 のウェットエッチングに替わってドライエ チング加工が必要になってきている。

 しかし、レジスト膜の薄膜化とドライエ チング加工は、次のような技術的な問題が じている。

 上述のように、従来の遮光膜の材料とし は、一般にクロム系の材料が用いられてお 、クロムのドライエッチング加工ではエッ ングガスに塩素ガスと酸素ガスの混合ガス 用いられている。レジストパターンをマス にして遮光膜をドライエッチングでパター ングする際、レジストは有機膜でありその 成分は炭素であるので、ドライエッチング 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 ーニングする間、その遮光膜上に形成され いるレジストパターンは十分な膜厚で残っ いなければならないが、単にレジスト膜厚 厚くすると、特に微細なパターンを形成す 場合、アスペクト比が大きくなり、パター 倒れなどの問題が生じる。さらに、エッチ グガスに塩素ガスと酸素ガスの混合ガスが いたドライエッチングは、指向性に乏しく 方的にエッチングが進行するため、たとえ 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。

 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 可能とするために、遮光膜の材料として、 リブデンシリサイド系化合物(MoSi)を用い、 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1参照)。

特開2006-78807号公報

 ところで、このようなフォトマスクを使 して、露光装置(縮小投影露光装置)により 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 ッチ以下の微細パターンを高精度で形成す ためには、露光装置の光学系に高開口数(高N A)(NA>1)の露光方法、例えば高NAレンズや液 を利用することが好適である。しかしなが 、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 で半導体基板上に形成することができない いう問題が生じる。

 したがって、露光装置の光学系に高NAの 光方法を利用する場合、焦点深度の影響に 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 装置に高NAの露光方法を利用した場合の焦 深度による影響に対応でき、デバイス上に ーフピッチ45nm以下の高精度の微細パターン 形成するのに好適な遮光膜を備えたフォト スクブランク及びフォトマスクの製造方法 提供することを目的とする。

 本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意 討した結果、モリブデンシリサイド等の金 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 適化することにより、焦点深度の影響によ 焦点位置がズレても、そのズレ(の影響)を の程度許容できるのかを示す特性値が大き なることを見い出し、金属シリサイド化合 中の金属の含有比率を最適化する必要があ との認識の下で鋭意検討を続けた結果、本 明を完成するに至ったものである。

 すなわち、上記課題を解決するため、本 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、 属と珪素(Si)との合計に対し6原子%未満であ ことを特徴とするフォトマスクブランクで 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 ある。

(構成3)前記金属がモリブデン(Mo)であるこ 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 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 (Si)からなる遮光層と、該遮光層の上に形成 た酸素と窒素の少なくともいずれか一方を 有するクロム系化合物からなる反射防止層 有することを特徴とする構成1乃至4のいず 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 トマスクブランクを用い、前記遮光膜をド イエッチング処理によりパターニングする 程を有することを特徴とするフォトマスク 製造方法である。

 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 を、金属と珪素(Si)との合計に対し6原子%未 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) 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 してパターン転写を行う場合に、焦点深度 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 値(Exposure Latitude:以下「EL値」と呼ぶ。)を大 きくすることができる。

 したがって、パターン転写時の露光装置 高NAの露光方法を利用した場合の焦点深度 よる影響に対応でき、デバイス上に例えば ーフピッチ45nm以下の高精度の微細パターン 形成するのに好適な遮光膜を備えたフォト スクブランク及びフォトマスクが得られる

 また、構成2にあるように、構成1におけ 前記金属の含有量が、金属と珪素(Si)との合 に対し3原子%未満であることが、本発明に る作用効果をより好適に発揮させることが 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 ンシリサイド化合物におけるモリブデンの 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 ある。構成4の発明によっても、本発明によ 作用効果を好適に発揮させることができる

 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 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 ともいずれか一方を含有するクロム系化合 からなる反射防止層の積層構成とすること でき、露光光に対する表面反射率を低減で る。また、反射防止層と遮光層とはドライ ッチング選択性を有するため、パターニン した反射防止層は、下の遮光層のパターニ グ時のエッチングマスクとなるので、遮光 上のレジスト膜厚を低減しても、微細パタ 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 パターン転写を行う場合に好適である。

 また、構成7にあるように、構成1乃至6の ずれか一に記載のフォトマスクブランクを い、該フォトマスクブランクの遮光膜をド イエッチング処理によりパターニングする 程を有するフォトマスクの製造方法によれ 、上述のEL値が大きく、したがってパター 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 度の微細パターンを形成するのに好適な遮 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 スクは、露光装置に高NAの露光方法を利用 た場合の焦点深度による影響に対応でき、 バイス上に高精度でハーフピッチ45nm以下の 細パターン転写を行うのに好適である。

 本発明によれば、パターン転写時の露光 置に高NAの露光方法を利用した場合の焦点 度による影響に対応できるフォトマスクを 造するのに好適な遮光膜を備えたフォトマ クブランクを提供することができる。した って、このようなフォトマスクブランクを いてフォトマスクを製造することにより、 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 ンの転写を行う場合に良好な転写精度が得 れるフォトマスクを提供することができる

図1は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は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

 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

 以下、図面を参照して、本発明の実施の 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 板1上に遮光膜2を有するバイナリマスク用 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 10は、前記遮光膜2上に形成されるレジスト ターンをマスクにしてドライエッチング処 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。

 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。

 上記フォトマスクブランク10において、 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 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) 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 してパターン転写を行う場合に、焦点深度 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 値(Exposure Latitude: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 金属の量が減るにつれ、光学上の値、nやk 小さくなる。また、nやkが小さくなると、EL が高くなる。ここでEL値が本発明の効果を 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。

 したがって、パターン転写時の露光装置 高NAの露光方法を利用した場合の焦点深度 よる影響に対応でき、デバイス上に例えば ーフピッチ45nm以下の高精度の微細パターン 形成するのに好適な遮光膜を備えたフォト スクブランクが得られる。このようなフォ マスクブランクを用いて製造するフォトマ クを使用することにより、パターン転写時 露光装置に高NAの露光方法を利用して、ハ フピッチ45nm以下の微細パターンの転写を行 場合に良好な転写精度が得られる。

 本発明においては、上述の大きいEL値を るためには、遮光膜に含まれる金属の含有 が、金属と珪素(Si)との合計に対し6原子%未 であればよい。また、本発明においては、 光膜に含まれる金属の含有量が、金属と珪 (Si)との合計に対し3原子%未満であることが に好ましい。また、本発明においては、上 遮光膜が、実質的に珪素(Si)からなるもので ることも好ましい。

 本発明においては、前記金属がモリブデ (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 用効果が好ましく得られるとともに、モリ デンシリサイド化合物で遮光膜を形成する とで、微細パターンを形成する上で望まし 平滑性の良好な遮光膜を形成することがで 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。

 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 珪素(Si)を主たる構成成分として含む遮光層 、該遮光層の上に形成した酸素と窒素の少 くともいずれか一方を含有するクロム系化 物からなる反射防止層を有する積層構成と 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 よい。その場合、反射防止層としては、例 ばCrO,CrCO,CrN,CrNO,CrCON等の材質が好ましく挙 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、 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 、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。 らに、フォトマスクブランクやフォトマス 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。

 また、クロム系の反射防止層を設けるこ により、反射防止層と遮光層とはドライエ チング選択性を有するため、フォトマスク 造時に、まず遮光膜上のレジストパターン 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 のパターニング時のエッチングマスクとな ので、遮光膜上のレジスト膜厚を低減する とが可能であり、微細パターンを精度良く 成することができる。

 なお、クロム系の反射防止層の場合、ク 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 の含有量により膜応力を調整することがで る。反射防止層の膜応力は、フォトマスク ランクの平坦性を損わないように、金属と 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。

 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 によって上記遮光膜2のうちの遮光層を成膜 る場合、スパッタターゲットとしてモリブ ン(Mo)とシリコン(Si)の混合ターゲットを用 、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 スを用いる。また、クロム系の反射防止層 成膜する場合、スパッタターゲットとして ロム(Cr)ターゲットを用い、チャンバー内に 入するスパッタガスは、アルゴンガスやヘ ウムガスなどの不活性ガスに酸素、窒素等 ガスを混合したものを用いる。アルゴンガ 等の不活性ガスに酸素ガスなどを混合した パッタガスを用いると、クロムに酸素を含 反射防止層を形成することができ、アルゴ ガス等の不活性ガスに窒素ガスを混合した パッタガスを用いると、クロムに窒素を含 反射防止層を形成することができ、またア ゴンガス等の不活性ガスに窒素ガスなどを 合したスパッタガスを用いると、クロムに 素と酸素を含む反射防止層を形成すること できる。

 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 は、90nm以下であることが好ましい。その理 は、近年におけるサブミクロンレベルのパ ーンサイズへのパターンの微細化に対応す 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 深さの比)の低減を図ることができ、グロー ルローディング現象及びマイクロローディ グ現象による線幅エラーを低減することが きる。

 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 成することができる。このように、裏面反 防止膜を形成することにより、フォトマス の裏面側における露光光反射を効果的に防 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 ング選択性などを考慮すると、例えばMoSiON が好ましく挙げられる。

 また、本発明のフォトマスクブランクと 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 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 には、できるだけ薄い方が好ましい。本実 の形態のような所謂バイナリマスク用フォ マスクブランクの場合、具体的には、レジ ト膜3の膜厚は、150nm以下が好ましい。さら 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 ジストが好ましい。

 次に、図1に示すフォトマスクブランク10 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 トマスクの製造方法は、フォトマスクブラ ク10の遮光膜2を、ドライエッチングを用い 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。

 図2は、フォトマスクブランク10を用いた ォトマスクの製造工程を順に示す断面図で 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 ている。なお、レジスト材料としては、ポ 型レジスト材料でも、ネガ型レジスト材料 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 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 描画は、電子線描画装置などを用いて行わ る。上述のレジスト材料は、電子線又はレ ザーに対応する感光性を有するものが使用 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 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 。

 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 って、レジストパターン3aの形成されてい い遮光膜2が露出した部位を除去し、これに 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。

 図2(e)は、残存したレジストパターン3aを 離除去することにより得られたフォトマス 20を示す。

 このように本発明のフォトマスクブラン を用いてフォトマスクを作製することによ 、フォトマスク上に例えばデバイス上にお 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 容できるようなフォトマスクが得られる。 なわち、本発明により得られるフォトマス は、露光装置に高NAの露光方法を利用した 合の焦点深度による影響に対応でき、ハー ピッチ45nm以下の微細パターンを被転写体上 高精度でパターン転写を行うのに好適であ 。

 以下、実施例により、本発明の実施の形 を更に具体的に説明する。併せて、実施例 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 基板上に、遮光膜と反射防止膜を形成した のである。

 このフォトマスクブランクは、次のよう 方法で製造することができる。

 主表面及び端面が精密研磨され、基板主 面の形状が凸形状に仕上げられた合成石英 ラスからなる透光性基板(大きさ152mm×152mm) に、枚葉式スパッタ装置を用いて、スパッ 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 ゴン(Ar)ガス雰囲気で、スパッタリング(DCス 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 成した。その後、500℃、3時間で加熱処理を なった。

 次に、スパッタターゲットにクロムターゲ トを使用し、アルゴンと窒素と酸素の混合 ス(Ar:30体積%、N 2 :35体積%、O 2 :35体積%)雰囲気中で反応性スパッタリングを うことによって、クロムに酸素と窒素を含 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 及び反射防止層からなる遮光膜が形成され フォトマスクブランクを製造した。

 また、このフォトマスクブランクにおけ 遮光膜は、遮光層とその上の反射防止層と 積層構造において、例えば露光波長193nmに ける光学濃度が3.0以上であった。また、露 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 する上でも問題とならない反射率となった

 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 のため、レジストの種類を考慮して160℃で ベーク処理を行った。次いで、上記フォト スクブランク上に、化学増幅型レジストで 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150n mに形成した。レジスト膜の形成は、スピン 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。

 次にフォトマスクブランク上に形成され レジスト膜に対し、電子線描画装置を用い 、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 反射防止層のドライエッチングを行って反 防止層パターンを形成した。このときのド イエッチングガスとして、Cl 2 とO 2 の混合ガス(Cl 2 :O 2 =4:1)を用いた。

 次に、上述の反射防止層パターン及びレジ トパターンをマスクに、遮光層のドライエ 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、S F 6 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 、フォトマスクを得た。形成した遮光膜の 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 ーンのパターン精度も設計通り良好であっ 。

 以上のように得られた本実施例のフォト 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。

 以上の方法により、本実施例のフォトマ クのEL値を求めた結果、後述の比較例のフ 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 より、このフォトマスクを使用して半導体 板上にパターン転写を行う場合、焦点深度 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 フピッチ相当の微細パターンを設計通りに 精度で半導体基板上に形成することが可能 ある。

(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 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 グ(DCスパッタリング)により、モリブデンと リコンを主たる構成要素とする遮光層を膜 33nmに形成した。その後、500℃、3時間で加 処理を行った。

 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。

 本実施例のフォトマスクブランクは、露 波長193nmにおける光学濃度が3.0以上であっ 。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。

 このようにして得られたフォトマスクブ 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 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 上の遮光膜パターンのパターン精度も設計 り良好であった。

 本実施例のフォトマスクのEL値を実施例1 同様にして求めた結果、高い値であった。 の値は後述の比較例のフォトマスクのEL値 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 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。

(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 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:1 0体積%、O 2 :10体積%、N 2 :80体積%)雰囲気で、スパッタリング(DCスパッ 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 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 膜厚は20nmとした。

 本実施例のフォトマスクブランクは、露 波長193nmにおける光学濃度が3.0以上であっ 。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 ることができた。そして、フォトマスクブ ンクの裏面側での反射率も25%と低く抑える とができ、特に高NAの露光方法を用いた露 装置によるパターン転写を行う場合に好適 ある。

 このようにして得られたフォトマスクブ 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 パターン描画を行った後、現像してレジス パターンを形成した。次に、実施例1と同様 、上記レジストパターンに沿って、まず反 防止層のドライエッチングを行って反射防 層のパターンを形成した。

 次に、上述の反射防止層パターン及びレ ストパターンをマスクに、遮光層及び裏面 射防止膜のドライエッチングを行って遮光 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 て、フォトマスクを得た。本実施例におい も、形成した遮光膜のパターンのCDロス(CD ラー)(設計線幅に対する実測線幅のずれ)は20 nmと小さく、フォトマスク上の遮光膜パター のパターン精度も設計通り良好であった。

 本実施例のフォトマスクのEL値を実施例1 同様にして求めた結果、高い値であった。 の値は後述の比較例のフォトマスクのEL値 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 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。

(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 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 グ(DCスパッタリング)により、モリブデンと リコンを主たる構成要素とする遮光層を膜 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。

 本比較例のフォトマスクブランクは、露 波長193nmにおける光学濃度が3.0以上であっ 。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。

 このようにして得られたフォトマスクブ 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 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 板上へのパターン転写を行うと、光学系の 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。

(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 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:1 0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 デンとシリコンに酸素及び窒素を含む裏面 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、同じく 葉式スパッタ装置を用いて、スパッタター ットにモリブデン(Mo)とシリコン(Si)との混 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 る構成要素とする遮光層を膜厚42nmに形成し 。

 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。

 本比較例のフォトマスクブランクは、露 波長193nmにおける光学濃度が3.0以上であっ 。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。

 このようにして得られたフォトマスクブ 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 同様にして求めた結果、低い値であった。 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 べると小さいため、このフォトマスクを使 して、高NAの露光方法を用いた露光装置に 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 ーフピッチ相当の微細パターンを設計通り 高精度で半導体基板上に形成することが困 である。