知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特開2024-134733反射型マスクブランク、反射型マスクの製造方法、反射型マスク、および半導体装置の製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024134733
(43)【公開日】2024-10-04
(54)【発明の名称】反射型マスクブランク、反射型マスクの製造方法、反射型マスク、および半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
G03F 1/24 20120101AFI20240927BHJP
G03F 1/26 20120101ALI20240927BHJP
C23C 14/06 20060101ALI20240927BHJP
C23C 14/34 20060101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
G03F1/24
G03F1/26
C23C14/06 R
C23C14/34
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023045077
(22)【出願日】2023-03-22
(71)【出願人】
【識別番号】000113263
【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000925
【氏名又は名称】弁理士法人信友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】前田 仁
(72)【発明者】
【氏名】池邊 洋平
【テーマコード（参考）】
2H195
4K029
【Ｆターム（参考）】
2H195BA10
2H195BB03
2H195CA07
2H195CA12
2H195CA15
2H195CA16
2H195CA17
2H195CA22
2H195CA23
4K029AA09
4K029BA02
4K029BA07
4K029BA16
4K029BB02
4K029BC07
4K029BD09
4K029CA06
4K029DC03
4K029DC16
(57)【要約】
【課題】高い位相シフト効果と大きな露光マージンの両立を図ることで高精度な微細パターン転写を行うことが可能な反射型マスクの作製が可能な反射型マスクブランクを提供する。
【解決手段】基板と、前記基板上に形成された多層反射膜と、前記多層反射膜上に形成された薄膜と、を有し、前記薄膜は、第１層および第２層を含み、ＥＵＶ光に対する前記第１層の反射率は、２．５％より高く、前記ＥＵＶ光に対する前記第２層の反射率は、前記第１層の反射率よりも高いことを特徴とする反射型マスクブランクである。
【選択図】図１
【解決手段】基板と、前記基板上に形成された多層反射膜と、前記多層反射膜上に形成された薄膜と、を有し、前記薄膜は、第１層および第２層を含み、ＥＵＶ光に対する前記第１層の反射率は、２．５％より高く、前記ＥＵＶ光に対する前記第２層の反射率は、前記第１層の反射率よりも高いことを特徴とする反射型マスクブランクである。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板上に形成された多層反射膜と、
前記多層反射膜上に形成された薄膜と、を有し、
前記薄膜は、第１層および第２層を含み、
ＥＵＶ光に対する前記第１層の反射率は、２．５％より高く、
前記ＥＵＶ光に対する前記第２層の反射率は、前記第１層の反射率よりも高い
ことを特徴とする反射型マスクブランク。
前記基板上に形成された多層反射膜と、
前記多層反射膜上に形成された薄膜と、を有し、
前記薄膜は、第１層および第２層を含み、
ＥＵＶ光に対する前記第１層の反射率は、２．５％より高く、
前記ＥＵＶ光に対する前記第２層の反射率は、前記第１層の反射率よりも高い
ことを特徴とする反射型マスクブランク。
【請求項2】
ＥＵＶ光を照射した前記第１層から反射した第１の反射光と、前記ＥＵＶ光を照射した前記第２層から反射した第２の反射光との間の位相差は、３０度以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクブランク。
ことを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクブランク。
【請求項3】
ＥＵＶ光を照射した前記多層反射膜から反射した光を基準反射光としたとき、
前記基準反射光と、前記ＥＵＶ光を照射した前記第１層から反射した第１の反射光との間の位相差は１５０度以上であり、
前記基準反射光と、前記ＥＵＶ光を照射した前記第２層から反射した第２の反射光との間の位相差は１５０度以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクブランク。
前記基準反射光と、前記ＥＵＶ光を照射した前記第１層から反射した第１の反射光との間の位相差は１５０度以上であり、
前記基準反射光と、前記ＥＵＶ光を照射した前記第２層から反射した第２の反射光との間の位相差は１５０度以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクブランク。
【請求項4】
前記薄膜は、最も前記基板に近い側に設けられた最下層を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクブランク。
ことを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクブランク。
【請求項5】
前記第１層または前記第２層は、ルテニウム、タンタル、およびクロムのうち少なくとも１つを含む材料からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクブランク。
ことを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクブランク。
【請求項6】
前記第１層は、前記第２層上に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクブランク。
ことを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクブランク。
【請求項7】
前記薄膜上にエッチングマスク膜を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクブランク。
ことを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクブランク。
【請求項8】
前記エッチングマスク膜は、２つ以上の層を含む
ことを特徴とする請求項７に記載の反射型マスクブランク。
ことを特徴とする請求項７に記載の反射型マスクブランク。
【請求項9】
請求項７に記載の反射型マスクブランクを用いた反射型マスクの製造方法であって、
前記第１層および前記第２層のうち、より前記基板の近くに形成されている一方を下層とし、他方を上層としたとき
前記エッチングマスク膜をエッチングし、エッチングマスクパターンを形成する工程と、
前記エッチングマスクパターンをマスクにして、前記上層をエッチングし、第１上層パターンを形成する工程と、
前記第１上層パターンをマスクにして、前記下層をエッチングし、下層パターンを形成する工程と、
前記第１上層パターンをエッチングし、第２上層パターンを形成することにより転写パターンを形成する工程と、
を有することを特徴とする反射型マスクの製造方法。
前記第１層および前記第２層のうち、より前記基板の近くに形成されている一方を下層とし、他方を上層としたとき
前記エッチングマスク膜をエッチングし、エッチングマスクパターンを形成する工程と、
前記エッチングマスクパターンをマスクにして、前記上層をエッチングし、第１上層パターンを形成する工程と、
前記第１上層パターンをマスクにして、前記下層をエッチングし、下層パターンを形成する工程と、
前記第１上層パターンをエッチングし、第２上層パターンを形成することにより転写パターンを形成する工程と、
を有することを特徴とする反射型マスクの製造方法。
【請求項10】
前記薄膜は、前記下層の下に設けられた最下層を有し、
前記第２上層パターンを形成する工程において、あるいは前記第２上層パターンを形成する工程の後において、前記下層がエッチングされた領域の前記最下層を除去する
ことを特徴とする請求項９に記載の反射型マスクの製造方法。
前記第２上層パターンを形成する工程において、あるいは前記第２上層パターンを形成する工程の後において、前記下層がエッチングされた領域の前記最下層を除去する
ことを特徴とする請求項９に記載の反射型マスクの製造方法。
【請求項11】
基板と、
前記基板上に形成された多層反射膜と、
前記多層反射膜上に設けられ、かつ転写パターンが形成された薄膜と、を有し、
前記薄膜は、第１層および第２層を含み、
ＥＵＶ光に対する前記第１層の反射率は、２．５％より高く、
前記ＥＵＶ光に対する前記第２層の反射率は、前記第１層の反射率よりも高い
ことを特徴とする反射型マスク。
前記基板上に形成された多層反射膜と、
前記多層反射膜上に設けられ、かつ転写パターンが形成された薄膜と、を有し、
前記薄膜は、第１層および第２層を含み、
ＥＵＶ光に対する前記第１層の反射率は、２．５％より高く、
前記ＥＵＶ光に対する前記第２層の反射率は、前記第１層の反射率よりも高い
ことを特徴とする反射型マスク。
【請求項12】
ＥＵＶ光を照射した前記第１層から反射した第１の反射光と、前記ＥＵＶ光を照射した前記第２層から反射した第２の反射光との間の位相差は、３０度以下である
ことを特徴とする請求項１１に記載の反射型マスク。
ことを特徴とする請求項１１に記載の反射型マスク。
【請求項13】
ＥＵＶ光を照射した前記多層反射膜から反射した光を基準反射光としたとき、
前記基準反射光と前記ＥＵＶ光を照射した前記第１層から反射した第１の反射光との間の位相差は、１５０度以上であり、
前記基準反射光と前記ＥＵＶ光を照射した前記第２層から反射した第２の反射光との間の位相差は、１５０度以上である
ことを特徴とする請求項１１に記載の反射型マスク。
前記基準反射光と前記ＥＵＶ光を照射した前記第１層から反射した第１の反射光との間の位相差は、１５０度以上であり、
前記基準反射光と前記ＥＵＶ光を照射した前記第２層から反射した第２の反射光との間の位相差は、１５０度以上である
ことを特徴とする請求項１１に記載の反射型マスク。
【請求項14】
前記薄膜は、最も前記基板に近い側に設けられた最下層を有する
ことを特徴とする請求項１１に記載の反射型マスク。
ことを特徴とする請求項１１に記載の反射型マスク。
【請求項15】
前記第１層または前記第２層は、ルテニウム、タンタル、クロムのうち少なくとも１つを含む材料からなる
ことを特徴とする請求項１１に記載の反射型マスク。
ことを特徴とする請求項１１に記載の反射型マスク。
【請求項16】
前記第１層は、前記第２層上に形成されている
ことを特徴とする請求項１１に記載の反射型マスク。
ことを特徴とする請求項１１に記載の反射型マスク。
【請求項17】
前記第１層および前記第２層は、平面視で、それぞれ少なくとも部分的に露出している
ことを特徴とする請求項１１に記載の反射型マスク。
ことを特徴とする請求項１１に記載の反射型マスク。
【請求項18】
前記第２層の少なくとも一部が前記第１層に覆われてなる積層領域を有し、
平面視で、前記積層領域の外周において、前記第２層が露出している
ことを特徴とする請求項１１に記載の反射型マスク。
平面視で、前記積層領域の外周において、前記第２層が露出している
ことを特徴とする請求項１１に記載の反射型マスク。
【請求項19】
前記請求項１から８のいずれか一項に記載の反射型マスクブランクを用いて製造され、転写パターンを有する反射型マスク、請求項９または１０に記載の製造方法によって製造された反射型マスク、または請求項１１から１８のいずれか一項に記載の反射型マスクを用いて、半導体基板上に前記転写パターンを転写する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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、反射型マスクブランク、反射型マスクの製造方法、反射型マスク、および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置は、配線などのパターンを微細にし、パターン寸法やパターン位置の精度を高めるほど電気的特性および性能が上がり、また、集積度向上やチップサイズを低減できる。そのため、波長が１３．５ｎｍ近傍の極端紫外線（ＥＵＶ：Extreme Ultra Violet）を用いたＥＵＶリソグラフィーが開発され、このＥＵＶリソグラフィーに対して、より高精度な微細寸法パターンの転写性能が求められている。
【0003】
ＥＵＶリソグラフィーでは、ＥＵＶ光に対して透明な材料が少ないことから反射型マスクが用いられる。また、このような反射型マスクにおいても、位相シフト効果を有する位相シフト型の反射型マスクとすることで、転写パターンにおけるコントラストの向上と、これによる解像度の向上が期待できる。よって、微細寸法パターンを高精度に転写するには、下記特許文献１，２に記載されているように、位相シフト型の反射型マスクとすることが有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１０―０８０６５９号公報
【特許文献2】特開２００４―２０７５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、位相シフト型の反射型マスクを用いた露光においては、良好な位相シフト効果を得るための反射率が、パターンの種類に応じて異なることがある。転写されるパターンの種類（形状）やピッチ等によって、高い反射率が好ましい場合と、低い反射率が好ましい場合とがある。しかしながら、高い反射率を有する部分では、高い位相シフト効果を得ることができるが、露光マージンが小さくなる。このため、被転写体（半導体）基板上のレジストが感光すべきでない領域で感光するリスクが生じる。これに対し、低い反射率では、露光マージンが大きくなる一方、位相シフト効果が小さくなってしまう。
【0006】
このため、従来の位相シフトマスクを用いて、相対的に高い反射率が好ましいパターンの領域と、相対的に低い反射率が好ましいパターンの領域とを、被転写体基板上に形成するには、２つ以上の位相シフトマスクを用意する必要があった。またこのように、相対的に高い反射率を有する領域と、相対的に低い反射率を有する領域とを、どのように設定するかは、転写対象の半導体デバイスに応じて異なる。このため、マスクブランクは、転写対象に形成されるパターンの種類に対応して所望の反射率を有する領域を設定することのできる設計自由度の高いものであることが好ましい。
【0007】
そこで本発明は、高い位相シフト効果と大きな露光マージンの両立を図ることで高精度な微細パターン転写を行うことが可能な反射型マスクを提供すること、およびこの反射型マスクの作製が可能な反射型マスクブランクを提供すること、さらには１つのマスクで高い位相シフト効果と大きな露光マージンを同時に得ることができる反射型マスクの製造方法を提供すること、およびこの反射型マスクを用いることにより高性能でかつ高集積化を図ることが可能な半導体体装置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】
【0008】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
【0009】
（構成１）
基板と、
前記基板上に形成された多層反射膜と、
前記多層反射膜上に形成された薄膜と、を有し、
前記薄膜は、第１層および第２層を含み、
ＥＵＶ光に対する前記第１層の反射率は、２．５％より高く、
前記ＥＵＶ光に対する前記第２層の反射率は、前記第１層の反射率よりも高い
ことを特徴とする反射型マスクブランク。
基板と、
前記基板上に形成された多層反射膜と、
前記多層反射膜上に形成された薄膜と、を有し、
前記薄膜は、第１層および第２層を含み、
ＥＵＶ光に対する前記第１層の反射率は、２．５％より高く、
前記ＥＵＶ光に対する前記第２層の反射率は、前記第１層の反射率よりも高い
ことを特徴とする反射型マスクブランク。
【0010】
（構成２）
ＥＵＶ光を照射した前記第１層から反射した第１の反射光と、前記ＥＵＶ光を照射した前記第２層から反射した第２の反射光との間の位相差は、３０度以下である
ことを特徴とする構成１に記載の反射型マスクブランク。
ＥＵＶ光を照射した前記第１層から反射した第１の反射光と、前記ＥＵＶ光を照射した前記第２層から反射した第２の反射光との間の位相差は、３０度以下である
ことを特徴とする構成１に記載の反射型マスクブランク。
【0011】
（構成３）
ＥＵＶ光を照射した前記多層反射膜から反射した光を基準反射光としたとき、
前記基準反射光と、前記ＥＵＶ光を照射した前記第１層から反射した第１の反射光との間の位相差は１５０度以上であり、
前記基準反射光と、前記ＥＵＶ光を照射した前記第２層から反射した第２の反射光との間の位相差は１５０度以上である
ことを特徴とする構成１に記載の反射型マスクブランク。
ＥＵＶ光を照射した前記多層反射膜から反射した光を基準反射光としたとき、
前記基準反射光と、前記ＥＵＶ光を照射した前記第１層から反射した第１の反射光との間の位相差は１５０度以上であり、
前記基準反射光と、前記ＥＵＶ光を照射した前記第２層から反射した第２の反射光との間の位相差は１５０度以上である
ことを特徴とする構成１に記載の反射型マスクブランク。
【0012】
（構成４）
前記薄膜は、最も前記基板に近い側に設けられた最下層を有する
ことを特徴とする構成１に記載の反射型マスクブランク。
前記薄膜は、最も前記基板に近い側に設けられた最下層を有する
ことを特徴とする構成１に記載の反射型マスクブランク。
【0013】
（構成５）
前記第１層または前記第２層は、ルテニウム、タンタル、およびクロムのうち少なくとも１つを含む材料からなる
ことを特徴とする構成１に記載の反射型マスクブランク。
前記第１層または前記第２層は、ルテニウム、タンタル、およびクロムのうち少なくとも１つを含む材料からなる
ことを特徴とする構成１に記載の反射型マスクブランク。
【0014】
（構成６）
前記第１層は、前記第２層上に形成されている
ことを特徴とする構成１に記載の反射型マスクブランク。
前記第１層は、前記第２層上に形成されている
ことを特徴とする構成１に記載の反射型マスクブランク。
【0015】
（構成７）
前記薄膜上にエッチングマスク膜を有する
ことを特徴とする構成１に記載の反射型マスクブランク。
前記薄膜上にエッチングマスク膜を有する
ことを特徴とする構成１に記載の反射型マスクブランク。
【0016】
（構成８）
前記エッチングマスク膜は、２つ以上の層を含む
ことを特徴とする構成７に記載の反射型マスクブランク。
前記エッチングマスク膜は、２つ以上の層を含む
ことを特徴とする構成７に記載の反射型マスクブランク。
【0017】
（構成９）
構成７に記載の反射型マスクブランクを用いた反射型マスクの製造方法であって、
前記第１層および前記第２層のうち、より前記基板近くに形成されている一方を下層とし、他方を上層としたとき
前記エッチングマスク膜をエッチングし、エッチングマスクパターンを形成する工程と、
前記エッチングマスクパターンをマスクにして、前記上層をエッチングし、第１上層パターンを形成する工程と、
前記第１上層パターンをマスクにして、前記下層をエッチングし、下層パターンを形成する工程と、
前記第１上層パターンをエッチングし、第２上層パターンを形成することにより転写パターンを形成する工程と、
を有することを特徴とする反射型マスクの製造方法。
構成７に記載の反射型マスクブランクを用いた反射型マスクの製造方法であって、
前記第１層および前記第２層のうち、より前記基板近くに形成されている一方を下層とし、他方を上層としたとき
前記エッチングマスク膜をエッチングし、エッチングマスクパターンを形成する工程と、
前記エッチングマスクパターンをマスクにして、前記上層をエッチングし、第１上層パターンを形成する工程と、
前記第１上層パターンをマスクにして、前記下層をエッチングし、下層パターンを形成する工程と、
前記第１上層パターンをエッチングし、第２上層パターンを形成することにより転写パターンを形成する工程と、
を有することを特徴とする反射型マスクの製造方法。
【0018】
（構成１０）
前記薄膜は、前記下層の下に設けられた最下層を有し、
前記第２上層パターンを形成する工程において、あるいは前記第２上層パターンを形成する工程の後において、前記下層がエッチングされた領域の前記最下層を除去する
ことを特徴とする構成９に記載の反射型マスクの製造方法。
前記薄膜は、前記下層の下に設けられた最下層を有し、
前記第２上層パターンを形成する工程において、あるいは前記第２上層パターンを形成する工程の後において、前記下層がエッチングされた領域の前記最下層を除去する
ことを特徴とする構成９に記載の反射型マスクの製造方法。
【0019】
（構成１１）
基板と、
前記基板上に形成された多層反射膜と、
前記多層反射膜上に設けられ、かつ転写パターンが形成された薄膜と、を有し、
前記薄膜は、第１層および第２層を含み、
ＥＵＶ光に対する前記第１層の反射率は、２．５％より高く、
前記ＥＵＶ光に対する前記第２層の反射率は、前記第１層の反射率よりも高い
ことを特徴とする反射型マスク。
基板と、
前記基板上に形成された多層反射膜と、
前記多層反射膜上に設けられ、かつ転写パターンが形成された薄膜と、を有し、
前記薄膜は、第１層および第２層を含み、
ＥＵＶ光に対する前記第１層の反射率は、２．５％より高く、
前記ＥＵＶ光に対する前記第２層の反射率は、前記第１層の反射率よりも高い
ことを特徴とする反射型マスク。
【0020】
（構成１２）
ＥＵＶ光を照射した前記第１層から反射した第１の反射光と、前記ＥＵＶ光を照射した前記第２層から反射した第２の反射光との間の位相差は、３０度以下である
ことを特徴とする構成１１に記載の反射型マスク。
ＥＵＶ光を照射した前記第１層から反射した第１の反射光と、前記ＥＵＶ光を照射した前記第２層から反射した第２の反射光との間の位相差は、３０度以下である
ことを特徴とする構成１１に記載の反射型マスク。
【0021】
（構成１３）
ＥＵＶ光を照射した前記多層反射膜から反射した光を基準反射光としたとき、
前記基準反射光と前記ＥＵＶ光を照射した前記第１層から反射した第１の反射光との間の位相差は、１５０度以上であり、
前記基準反射光と前記ＥＵＶ光を照射した前記第２層から反射した第２の反射光との間の位相差は、１５０度以上である
ことを特徴とする構成１１に記載の反射型マスク。
ＥＵＶ光を照射した前記多層反射膜から反射した光を基準反射光としたとき、
前記基準反射光と前記ＥＵＶ光を照射した前記第１層から反射した第１の反射光との間の位相差は、１５０度以上であり、
前記基準反射光と前記ＥＵＶ光を照射した前記第２層から反射した第２の反射光との間の位相差は、１５０度以上である
ことを特徴とする構成１１に記載の反射型マスク。
【0022】
（構成１４）
前記薄膜は、最も前記基板に近い側に設けられた最下層を有する
ことを特徴とする構成１１に記載の反射型マスク。
前記薄膜は、最も前記基板に近い側に設けられた最下層を有する
ことを特徴とする構成１１に記載の反射型マスク。
【0023】
（構成１５）
前記第１層または前記第２層は、ルテニウム、タンタル、クロムのうち少なくとも１つを含む材料からなる
ことを特徴とする構成１１に記載の反射型マスク。
前記第１層または前記第２層は、ルテニウム、タンタル、クロムのうち少なくとも１つを含む材料からなる
ことを特徴とする構成１１に記載の反射型マスク。
【0024】
（構成１６）
前記第１層は、前記第２層上に形成されている
ことを特徴とする構成１１に記載の反射型マスク。
前記第１層は、前記第２層上に形成されている
ことを特徴とする構成１１に記載の反射型マスク。
【0025】
（構成１７）
前記第１層および前記第２層は、平面視で、それぞれ少なくとも部分的に露出している
ことを特徴とする構成１１に記載の反射型マスク。
前記第１層および前記第２層は、平面視で、それぞれ少なくとも部分的に露出している
ことを特徴とする構成１１に記載の反射型マスク。
【0026】
（構成１８）
前記第２層の少なくとも一部が前記第１層に覆われてなる積層領域を有し、
平面視で、前記積層領域の外周において、前記第２層が露出している
ことを特徴とする構成１１に記載の反射型マスク。
前記第２層の少なくとも一部が前記第１層に覆われてなる積層領域を有し、
平面視で、前記積層領域の外周において、前記第２層が露出している
ことを特徴とする構成１１に記載の反射型マスク。
【0027】
（構成１９）
前記構成１から８のいずれか一項に記載の反射型マスクブランクを用いて製造され、転写パターンを有する反射型マスク、構成９または１０に記載の製造方法によって製造された反射型マスク、または構成１１から１８のいずれか一項に記載の反射型マスクを用いて、半導体基板上に前記転写パターンを転写する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記構成１から８のいずれか一項に記載の反射型マスクブランクを用いて製造され、転写パターンを有する反射型マスク、構成９または１０に記載の製造方法によって製造された反射型マスク、または構成１１から１８のいずれか一項に記載の反射型マスクを用いて、半導体基板上に前記転写パターンを転写する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の効果】
【0028】
本発明により、高い位相シフト効果と大きな露光マージンの両立が図ることで高精度な微細パターン転写を行うことが可能な反射型マスクを提供すること、およびこの反射型マスクの作製が可能な反射型マスクブランクを提供すること、さらには１つのマスクで高い位相シフト効果と大きな露光マージンを同時に得ることができる反射型マスクの製造方法を提供すること、およびこの反射マスクを用いることにより高性能でかつ高集積化を図ることが可能な半導体体装置の製造方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】本発明の実施形態に係る反射型マスクブランクの構成を示す断面図である。
【図2】本発明の実施形態に係る反射型マスクの構成を示す断面図である。
【図3】本発明の実施形態に係る反射型マスクの構成を示す平面図である。
【図4】本発明の実施形態に係る反射型マスクの他の構成を示す断面図である。
【図5】本発明の実施形態に係る反射型マスクの製造方法の一例を示す断面工程図である。
【図6】実施例および比較例の薄膜の組成および薄膜の物性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
本明細書における反射率（絶対反射率および相対反射率）は、薄膜４０（第１層４１および第２層４２）あるいは多層反射膜２０（保護膜３０含む、以下同様）に対するＥＵＶ光の入射角が、反射型マスク１ａ、１ａ’あるいは反射型マスクブランク１から製造された反射型マスク１ａ、１ａ’を用いてパターン転写する際の露光で用いられるＥＵＶ光の照射対象に対する入射角と同じである場合の値を意味する。パターン転写する際のＥＵＶ光源の光は、照明光学系を介して、反射型マスク１ａ、１ａ’の主表面に垂直な面に対して、例えば６度から８度傾けた角度で反射型マスク１ａ、１ａ’に照射される。薄膜４０あるいは多層反射膜２０に対するＥＵＶ光の入射角は、特に限定されないが、例えば６度とすることができる。
【0031】
≪反射型マスクブランクおよび反射型マスク≫
図１は、本発明の実施形態に係る反射型マスクブランク１の構成を示す断面図である。この図に示す反射型マスクブランク１は、極端紫外線（ＥＵＶ：Extreme Ultra Violet、以下、ＥＵＶ光と記す）を露光光とするＥＵＶリソグラフィー用の反射型マスクの原版である。ＥＵＶ光とは、波長１３．５ｎｍの光を含む光（電磁波）であり、波長１３ｎｍから１４ｎｍの光、より具体的には、波長１３．５ｎｍの光とすることができる。本明細書において、光とは可視光だけでなく電磁波も含む。また図２は、本発明の実施形態に係る反射型マスク１ａの構成を示す断面図であって、図１に示した反射型マスクブランク１を加工して製造されたものである。この反射型マスク１ａは、ＥＵＶリソグラフィー用のものであって、位相シフト型のマスクである。
図１は、本発明の実施形態に係る反射型マスクブランク１の構成を示す断面図である。この図に示す反射型マスクブランク１は、極端紫外線（ＥＵＶ：Extreme Ultra Violet、以下、ＥＵＶ光と記す）を露光光とするＥＵＶリソグラフィー用の反射型マスクの原版である。ＥＵＶ光とは、波長１３．５ｎｍの光を含む光（電磁波）であり、波長１３ｎｍから１４ｎｍの光、より具体的には、波長１３．５ｎｍの光とすることができる。本明細書において、光とは可視光だけでなく電磁波も含む。また図２は、本発明の実施形態に係る反射型マスク１ａの構成を示す断面図であって、図１に示した反射型マスクブランク１を加工して製造されたものである。この反射型マスク１ａは、ＥＵＶリソグラフィー用のものであって、位相シフト型のマスクである。
【0032】
図１に示す反射型マスクブランク１は、基板１０と、基板１０の一方の主表面（第１主表面）上に基板１０側から順に積層された、多層反射膜２０、保護膜３０、および薄膜４０を有している。薄膜４０は、加工によって転写パターンが形成される膜である。また反射型マスクブランク１は、薄膜４０上に、必要に応じてエッチングマスク膜５０を設けた構成であってもよい。反射型マスクブランク１は、必要に応じて、エッチングマスク膜５０上に形成されたレジスト膜を含んでもよい。このエッチングマスク膜５０およびレジスト膜は、反射型マスク１ａの製造過程において除去される。
【0033】
また図２に示す反射型マスク１ａは、図１に示す反射型マスクブランク１における薄膜４０を転写パターン４０ａとしてパターニングしたものである。以下、反射型マスクブランク１および反射型マスク１ａを構成する各部の詳細を、図１および図２に基づいて説明する。
【0034】
＜基板１０＞
基板１０は、反射型マスク１ａを用いたＥＵＶ光［Ｈ１］による露光（ＥＵＶ露光）時に、発熱による転写パターン４０ａの歪みを防止するため、０±５ｐｐｂ／℃の範囲内の低熱膨張係数を有する素材が好ましく用いられる。このような素材としては、例えば、ＳｉＯ２－ＴｉＯ２系ガラス、多成分系ガラスセラミックス等を用いることができる。なお、転写パターン４０ａとは、上述したように薄膜４０の加工によって形成されたパターンである。
基板１０は、反射型マスク１ａを用いたＥＵＶ光［Ｈ１］による露光（ＥＵＶ露光）時に、発熱による転写パターン４０ａの歪みを防止するため、０±５ｐｐｂ／℃の範囲内の低熱膨張係数を有する素材が好ましく用いられる。このような素材としては、例えば、ＳｉＯ２－ＴｉＯ２系ガラス、多成分系ガラスセラミックス等を用いることができる。なお、転写パターン４０ａとは、上述したように薄膜４０の加工によって形成されたパターンである。
【0035】
また基板１０において、薄膜４０が設けられていない裏面は、露光装置に反射型マスク１ａをセットするときに静電チャックされる面であり、ここでの図示を省略した導電膜が設けられている。裏面とは、薄膜４０が設けられている第１主表面に対向する他方の主表面を指す。
【0036】
基板１０の転写パターン４０ａが形成される第１主表面は、少なくともパターン転写精度、位置精度を得る観点から高平坦度となるように表面加工されている。ＥＵＶ露光の場合、基板１０の第１主表面の１３２ｍｍ×１３２ｍｍの領域において、平坦度が０．１μｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは０．０５μｍ以下、特に好ましくは０．０３μｍ以下である。また、基板１０の裏面の１３２ｍｍ×１３２ｍｍの領域において、平坦度が０．１μｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは０．０５μｍ以下、特に好ましくは０．０３μｍ以下である。なお、反射型マスクブランク１における裏面の平坦度は、１４２ｍｍ×１４２ｍｍの領域において、平坦度が１μｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは０．５μｍ以下、特に好ましくは０．３μｍ以下である。なお、本明細書において、平坦度は、ＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ Ｉｎｄｉｃａｔｅｄ Ｒｅａｄｉｎｇ）で示される表面の反り（変形量）を表す値である。この値は、基板１０の表面を基準として最小二乗法で定められる平面を焦平面とし、この焦平面より上にある基板１０の表面の最も高い位置と、焦平面より下にある基板１０の表面の最も低い位置との高低差の絶対値である。
【0037】
また、基板１０の表面平滑度も高いことが好ましい。転写パターンである転写パターン４０ａが形成される第１主表面の表面粗さは、二乗平均平方根粗さ（ＲＭＳ）で０．１ｎｍ以下であることが好ましい。なお、表面平滑度は、原子間力顕微鏡で測定することができる。
【0038】
更に、基板１０は、その上に形成される膜（多層反射膜２０など）の膜応力による変形を防止するために、高い剛性を有しているものが好ましい。特に、６５ＧＰａ以上の高いヤング率を有しているものが好ましい。
【0039】
＜多層反射膜２０＞
多層反射膜２０は、基板１０の第１主表面上に形成され、露光光であるＥＵＶ光［Ｈ１］を高い反射率で反射する。この多層反射膜２０は、この反射型マスクブランク１を用いて形成される反射型マスク１ａにおいて、ＥＵＶ光［Ｈ１］を反射する機能を有するものであり、屈折率の異なる物質を主成分とする各層が周期的に積層された多層膜である。多層反射膜２０は、後述する表面層の上に、さらに保護膜３０を含むことができる。この場合、多層反射膜２０の反射光とは、保護膜３０を介して多層反射膜２０に入射した光が、保護膜３０を介して反射した光を指す。すなわち、反射型マスクブランク１あるいは反射型マスク１ａが保護膜３０を含む場合、基板１０上の多層反射膜２０上に保護膜３０が形成された状態における保護膜３０の表面からの反射光を、多層反射膜２０の反射光として測定する。
多層反射膜２０は、基板１０の第１主表面上に形成され、露光光であるＥＵＶ光［Ｈ１］を高い反射率で反射する。この多層反射膜２０は、この反射型マスクブランク１を用いて形成される反射型マスク１ａにおいて、ＥＵＶ光［Ｈ１］を反射する機能を有するものであり、屈折率の異なる物質を主成分とする各層が周期的に積層された多層膜である。多層反射膜２０は、後述する表面層の上に、さらに保護膜３０を含むことができる。この場合、多層反射膜２０の反射光とは、保護膜３０を介して多層反射膜２０に入射した光が、保護膜３０を介して反射した光を指す。すなわち、反射型マスクブランク１あるいは反射型マスク１ａが保護膜３０を含む場合、基板１０上の多層反射膜２０上に保護膜３０が形成された状態における保護膜３０の表面からの反射光を、多層反射膜２０の反射光として測定する。
【0040】
一般的には、高屈折率材料である軽元素またはその化合物の薄膜（高屈折率層）と、低屈折率材料である重元素またはその化合物の薄膜（低屈折率層）とが交互に３０から６０周期程度積層された多層膜が、多層反射膜２０として用いられる。
【0041】
多層反射膜２０を形成するために、基板１０上に高屈折率層と低屈折率層をこの順に複数周期積層してもよい。この場合、１つの（高屈折率層／低屈折率層）の積層構造が、１周期となる。多層反射膜２０を形成するために、基板１０上に低屈折率層と高屈折率層をこの順に複数周期積層してもよい。この場合、１つの（低屈折率層／高屈折率層）の積層構造が、１周期となる。
【0042】
なお、多層反射膜２０の最上層、すなわち多層反射膜２０の基板１０と反対側の表面層は、高屈折率層であることが好ましい。基板１０上に高屈折率層と低屈折率層をこの順に積層する場合は、最上層が低屈折率層となる。しかし、低屈折率層が多層反射膜２０の表面である場合、低屈折率層が容易に酸化されることで多層反射膜２０の表面の反射率が減少してしまう可能性がある。このため、その低屈折率層の上に高屈折率層を形成することが好ましい。一方、基板１０上に低屈折率層と高屈折率層をこの順に積層する場合は、最上層が高屈折率層となる。その場合は、最上層の高屈折率層が、多層反射膜２０の表面となる。
【0043】
本実施形態において、高屈折率層としては、ケイ素（Ｓｉ）を含む層が採用される。Ｓｉを含む材料としては、Ｓｉ単体の他に、Ｓｉに、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、および酸素（Ｏ）のうちの少なくとも１つを含むＳｉ化合物を用いることができる。多層反射膜２０用の高屈折率層として、Ｓｉを含む層を用いることにより、ＥＵＶ光［Ｈ１］の反射率に優れたＥＵＶリソグラフィー用の反射型マスク１ａが得られる。また、本実施形態において基板１０としてはガラス基板が好ましく用いられるが、Ｓｉはガラス基板との密着性においても優れているため、高屈折率層を構成する材料として好ましい。
【0044】
また、低屈折率層としては、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、および白金（Ｐｔ）から選ばれる金属単体、またはこれらの合金が用いられる。例えば波長１３ｎｍから１４ｎｍのＥＵＶ光［Ｈ１］に対する多層反射膜２０としては、好ましくはＭｏ膜とＳｉ膜を交互に３０から６０周期程度積層したＭｏ／Ｓｉ周期積層膜が用いられる。
【0045】
その他に、ＥＵＶ光［Ｈ１］の領域で使用される多層反射膜２０として、例えば、Ｒｕ／Ｓｉ周期多層膜、Ｍｏ／ベリリウム（Ｂｅ）周期多層膜、Ｍｏ化合物／Ｓｉ化合物周期多層膜、Ｓｉ／ニオブ（Ｎｂ）周期多層膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ周期多層膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ／Ｍｏ周期多層膜、Ｓｉ／Ｒｕ／Ｍｏ／Ｒｕ周期多層膜などを用いることができる。露光波長を考慮して、多層反射膜２０の材料を選択することができる。
【0046】
このような多層反射膜２０の反射率は、例えば６５％以上であることが好ましい。多層反射膜２０の反射率の上限は、例えば７３％であることが好ましい。なお、多層反射膜２０に含まれる層の厚みおよび周期は、ブラッグの法則を満たすように選択することができる。本明細書において、多層反射膜２０の反射率とは、基板１０上に多層反射膜２０が形成された状態での多層反射膜２０の表面からの反射率を意味する。多層反射膜２０が保護膜３０を含む場合、多層反射膜２０の反射率とは、基板１０上の多層反射膜２０上に保護膜３０が形成された状態での保護膜３０からの反射率を意味する。
【0047】
多層反射膜２０は、公知の方法によって形成できる。多層反射膜２０は、例えば、イオンビームスパッタ法により形成できる。
【0048】
例えば、多層反射膜２０がＭｏ／Ｓｉ多層膜である場合、イオンビームスパッタ法により、Ｓｉターゲットを用いて、厚さ４ｎｍ程度のＳｉ膜を基板１０の上に形成する。次に、Ｍｏターゲットを用いて、厚さ３ｎｍ程度のＭｏ膜を形成する。このような操作を繰り返すことによって、Ｍｏ／Ｓｉ膜が３０～６０周期積層した多層反射膜２０を形成することができる。このとき、多層反射膜２０の基板１０と反対側の表面層は、Ｓｉを含む層（Ｓｉ膜）とすることが好ましい。１周期のＭｏ／Ｓｉ膜の厚みは、７ｎｍとなる。
【0049】
＜保護膜３０＞
保護膜３０は、この反射型マスクブランク１を加工してＥＵＶリソグラフィー用の反射型マスク１ａを製造する際に、エッチングおよび洗浄から多層反射膜２０の表面層および表面層よりも下の層を保護するために設けられた膜である。この保護膜３０は、多層反射膜２０の表面層の上に、該表面層に接して、または他の膜を介して設けられる。また、保護膜３０は、反射型マスク１ａにおいて、電子線（ＥＢ）を用いて転写パターン４０ａの黒欠陥を修正する際に、多層反射膜２０を保護する役割も兼ね備えることができる。
保護膜３０は、この反射型マスクブランク１を加工してＥＵＶリソグラフィー用の反射型マスク１ａを製造する際に、エッチングおよび洗浄から多層反射膜２０の表面層および表面層よりも下の層を保護するために設けられた膜である。この保護膜３０は、多層反射膜２０の表面層の上に、該表面層に接して、または他の膜を介して設けられる。また、保護膜３０は、反射型マスク１ａにおいて、電子線（ＥＢ）を用いて転写パターン４０ａの黒欠陥を修正する際に、多層反射膜２０を保護する役割も兼ね備えることができる。
【0050】
ここで、図１および図２では、保護膜３０が１層の場合を示しているが、保護膜３０を２層以上の積層構造とすることもできる。保護膜３０は、薄膜４０をパターニングする際に使用するエッチャント、および洗浄液に対して耐性を有する材料で形成される。多層反射膜２０の上に保護膜３０が形成されていることにより、多層反射膜２０および保護膜３０を有する基板１０を用いて反射型マスク１ａを製造する際の、多層反射膜２０の表面へのダメージを抑制することができる。そのため、多層反射膜２０のＥＵＶ光［Ｈ１］に対する反射率特性が良好となる。以下では、保護膜３０が、１層の場合を例に説明する。
【0051】
本実施形態の反射型マスクブランク１では、保護膜３０の材料として、保護膜３０の上に形成される薄膜４０をパターニングするためのドライエッチングに用いられるエッチングガスに対して、耐性のある材料を選択することができる。保護膜３０の厚みは、保護膜３０が多層反射膜２０の表面層以下の層を保護する機能を果たすことができる限り、特に制限されないが、保護膜３０の厚みは、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。ＥＵＶ光の反射率の観点から、保護膜３０の厚みは、好ましくは、１．０ｎｍ～８．０ｎｍ、より好ましくは、１．５ｎｍ～６．０ｎｍである。
【0052】
薄膜４０が複数層を積層した構成である場合、薄膜４０の最下層をパターニングするためのエッチングガスに対して耐性のある材料が、保護膜３０の材料として用いられる。保護膜３０が複数層を積層した構成である場合、薄膜４０の最下層をパターニングするためのエッチングガスに対して耐性のある材料が、保護膜３０の最上層の材料として用いられる。
【0053】
保護膜３０の材料は、保護膜３０に対する薄膜４０の最下層のエッチング選択比（薄膜４０の最下層のエッチング速度／保護膜３０のエッチング速度）が１．５以上、好ましくは３以上となる材料であることが好ましい。
【0054】
例えば、薄膜４０の最下層が、ルテニウム（Ｒｕ）と、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）およびコバルト（Ｃｏ）のうち少なくとも１以上の元素とを含む金属を含む材料（所定のＲｕ系材料）や、ルテニウム（Ｒｕ）と、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）およびレニウム（Ｒｅ）のうち少なくとも１以上の元素とを含む金属を含む材料（所定のＲｕ系材料）からなる薄膜である場合には、塩素系ガスおよび酸素ガスの混合ガス、または酸素ガスを用いたドライエッチングガスにより、薄膜４０の最下層をエッチングすることができる。このエッチングガスに対して、耐性を有する保護膜３０の材料として、ケイ素（Ｓｉ）単体、ケイ素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）および／または窒素（Ｎ）を含む材料などのケイ素系材料を選択することができる。したがって、保護膜３０の表面に接する薄膜４０の最下層が、所定のＲｕ系材料からなる薄膜の場合には、保護膜３０は、上記ケイ素系材料からなることが好ましい。上記ケイ素系材料は、塩素系ガスおよび酸素ガスの混合ガス、または酸素ガスを用いたドライエッチングガスに対して耐性を有し、ケイ素系材料の酸素の含有量が多いほど、耐性は大きい。そのため、保護膜３０の材料は、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ、１≦ｘ≦２）であることがより好ましく、ｘが大きい方が更に好ましく、ＳｉＯ２であることが特に好ましい。
【0055】
また、保護膜３０の表面に接する薄膜４０の最下層が、タンタル（Ｔａ）を含む材料からなる薄膜である場合には、酸素ガスを含まないハロゲン系ガスを用いたドライエッチングにより、薄膜４０の最下層をエッチングすることができる。このエッチングガスに対して耐性を有する保護膜３０の材料として、ルテニウム（Ｒｕ）を主成分として含む材料を使用することができる。物質Ａを主成分として含むとは、物質Ａを５０原子％以上含むことを意味する。
【0056】
また、保護膜３０の表面に接する薄膜４０の最下層が、クロム（Ｃｒ）を含む材料からなる薄膜である場合には、酸素ガスを含まない塩素系ガス、または酸素ガスと塩素系ガスとの混合ガスのドライエッチングガスを用いたドライエッチングにより、薄膜４０の最下層をエッチングすることができる。このエッチングガスに対して耐性を有する保護膜３０の材料として、ルテニウム（Ｒｕ）を主成分として含む材料を使用することができる。
【0057】
薄膜４０の最下層が、タンタル（Ｔａ）またはクロム（Ｃｒ）を含む材料の場合に用いることのできる保護膜３０の材料は、上述のように、ルテニウムを主成分として含む材料であることができる。ルテニウムを主成分として含む材料の例として、具体的には、Ｒｕ金属単体、Ｒｕにチタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、ホウ素（Ｂ）、ランタン（Ｌａ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ロジウム（Ｒｈ）およびレニウム（Ｒｅ）から選択される少なくとも１種の金属を含有するＲｕ合金、Ｒｕ金属、および、Ｒｕ合金に窒素を含む材料を挙げることができる。
【0058】
Ｒｕ合金のＲｕ含有比率は、５０原子％以上１００原子％未満、好ましくは８０原子％以上１００原子％未満、更に好ましくは９５原子％以上１００原子％未満である。特に、Ｒｕ合金のＲｕ含有比率が９５原子％以上１００原子％未満の場合は、多層反射膜２０を構成する元素（ケイ素）の、保護膜３０への拡散を抑制することができる。また、ＥＵＶ光の反射率を十分確保しつつ、マスクの洗浄耐性を向上させることができる。さらに、保護膜３０は、薄膜４０をエッチング加工する時に、エッチングストッパーとして機能する。また、保護膜３０は、多層反射膜２０の経時変化を防止することができる。
【0059】
保護膜３０の材料として、Ｒｕを含む化合物、例えば、ＲｕＮｂ、ＲｕＮ、およびＲｕＴｉから選択される少なくとも１種を含む材料を用いることができる。また、保護膜３０の材料として、ＹとＯを含む化合物、例えば、Ｙ２Ｏ３を含む材料を用いることができる。また、保護膜３０の材料として、Ｃｒを含む化合物、例えば、ＣｒＮを含む材料を用いることができる。
【0060】
保護膜３０の材料は、上記材料に加えて、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、およびホウ素（Ｂ）から選ばれる少なくとも１種以上をさらに含んでもよい。
【0061】
保護膜３０の形成方法としては、公知の膜形成方法と同様のものを特に制限なく採用することができる。具体例としては、各種スパッタリング法、例えば、ＤＣスパッタリング法、ＲＦスパッタリング法、およびイオンビームスパッタリング法のほか、原子層堆積法（atomic layer deposition：ＡＬＤ）法などが挙げられる。
【0062】
＜薄膜４０および転写パターン４０ａ＞
薄膜４０は、ＥＵＶ光［Ｈ１］に対する位相シフト膜として用いられる膜であって、この反射型マスクブランク１を用いて構成される反射型マスク１ａにおける転写パターン４０ａ形成用の膜となる。転写パターン４０ａは、この薄膜４０をパターニングしてなる。
薄膜４０は、ＥＵＶ光［Ｈ１］に対する位相シフト膜として用いられる膜であって、この反射型マスクブランク１を用いて構成される反射型マスク１ａにおける転写パターン４０ａ形成用の膜となる。転写パターン４０ａは、この薄膜４０をパターニングしてなる。
【0063】
本実施形態において、この薄膜４０は、少なくとも第１層４１および第２層４２を含む。第１層４１および第２層４２は、それぞれが、ＥＵＶ光［Ｈ１］に対する位相シフト膜として機能する。このような第１層４１および第２層４２は、ＥＵＶ光［Ｈ１］を吸収しつつ、パターン転写に悪影響がないレベルで一部のＥＵＶ光［Ｈ１］を反射する。なお、薄膜４０は、第１層４１および第２層４２以外の膜を含んでいてもよく、例えば第１層４１および第２層４２よりも基板１０に近い側に設けられた最下層４３を有していてもよく、さらにここでの図示を省略した他の層を含んでいてもよい。以下、第１層４１および第２層４２の構成を説明する。
【0064】
［ＥＵＶ光［Ｈ１］に対する反射率（薄膜４０および転写パターン４０ａ）］
第１層４１および第２層４２は、ともにＥＵＶ光［Ｈ１］に対する位相シフト膜として機能する膜であることができる。
第１層４１および第２層４２は、ともにＥＵＶ光［Ｈ１］に対する位相シフト膜として機能する膜であることができる。
【0065】
そして、ＥＵＶ光［Ｈ１］に対する第１層４１からの絶対反射率［Ｒ１］および第２層４２からの絶対反射率［Ｒ２］は、２．５％よりも高く、より好ましくは３．０％以上である。また、ＥＵＶ光に対する第１層４１からの絶対反射率［Ｒ１］および第２層４２からの絶対反射率［Ｒ２］は、好ましくは２０％以下、より好ましくは１５％以下である。これにより、第１層４１および第２層４２のそれぞれが、位相シフト膜として機能し得る。
【0066】
ただし、第１層４１および第２層４２は、ＥＵＶ光［Ｈ１］に対する絶対反射率が異なる。ＥＵＶ光［Ｈ１］に対する絶対反射率については、第１層４１からの絶対反射率［Ｒ１］に対し、第２層４２からのＥＵＶ光［Ｈ１］の絶対反射率［Ｒ２］の方が高く、絶対反射率［Ｒ２］＞絶対反射率［Ｒ１］である。
【0067】
なお、本明細書において、第１層４１の絶対反射率（反射率）［Ｒ１］は、第１層４１が第２層４２を介さずに多層反射膜２０（および最下層）上に設けられている場合は、基板１０上に形成された多層反射膜２０（および最下層）上に第１層４１が形成された状態での第１層４１の表面からの絶対反射率を意味する。第１層４１が第２層４２を介して多層反射膜２０上に設けられている場合、第１層４１の絶対反射率（反射率）［Ｒ１］は、基板１０上の多層反射膜２０（および最下層）上に形成された第２層４２上に第１層４１が形成された状態での第１層４１の表面からの絶対反射率を意味する。後述する相対反射率も同様である。
【0068】
また、第２層４２の絶対反射率（反射率）［Ｒ２］は、第２層４２が第１層４１を介さずに多層反射膜２０（および最下層）上に設けられている場合は、基板１０上に形成された多層反射膜２０（および最下層）上に第２層４２が形成された状態での第２層４２の表面からの絶対反射率を意味し、第２層４２が第１層４１を介して多層反射膜２０（および最下層）上に設けられている場合は、基板１０上の多層反射膜２０（および最下層）上に形成された第１層４１上に第２層４２が形成された状態での第２層４２の表面からの絶対反射率を意味する。後述する相対反射率も同様である。
【0069】
絶対反射率とは、光（電磁波）の照射対象への入射強度に対する該照射対象からの反射強度を意味する。すなわち、膜または層の絶対反射率は、（対象の膜または層表面からの反射光の光量）／（対象の膜または層表面への入射光の光量）で算出される値である。絶対反射率の単位を％とする場合には、さらに１００を乗じる。なお、本明細書において単に反射率という場合には、特筆のない限り絶対反射率を意味する。
【0070】
さらに、ＥＵＶ光［Ｈ１］に対する多層反射膜２０からの反射率を基準とした場合、ＥＵＶ光に対する第１層４１からの相対反射率は、３％より大きいことが好ましく、４％以上であることがより好ましく、５％以上であることがさらに好ましく、８％以上であることがさらにより好ましい。これにより高い位相シフト効果を得ることができる。また、ＥＵＶ光に対する第１層４１からの相対反射率は、４０％以下であることが好ましく、３０％以下であることがより好ましく、２０％以下であることがさらに好ましい。これは、第２層４２に対しても同様である。これにより、パターン転写時の不要なレジスト膜の感光を抑制あるいは低減することができる。なお、相対反射率は、（対象の膜または層表面の絶対反射率）／（多層反射膜２０からの絶対反射率）で計算することができる。相対反射率の単位が％の場合は、さらに１００を乗じる。
【0071】
以上のような各反射率を有する第１層４１と第２層４２とは、基板１０の一方の主表面の上方において積層された膜であるが、これらの積層順は限定されることはない。例えば、第１層４１の上に、第２層４２が積層されている場合であっても、微細パターンを形成する場合の効果を得ることができる。ただし、ＥＵＶ光［Ｈ１］に対する反射率が相対的に高い第２層４２の上に、ＥＵＶ光［Ｈ１］に対する反射率が相対的に低い第１層４１が積層されていることにより、以降に説明するように微細パターンを形成する場合の効果をより高くすることができる。
【0072】
［反射光の位相差（薄膜４０および転写パターン４０ａ）］
第１層４１においてＥＵＶ光［Ｈ１］を反射させた第１の反射光［Ｒｆ１］と、第２層４２においてＥＵＶ光［Ｈ１］を反射させた第２の反射光［Ｒｆ２］との間の位相差は、３０度以下であることが好ましく、２０度以下であることがより好ましい。このようにすることで、より良好な位相シフト効果を得ることができる。
第１層４１においてＥＵＶ光［Ｈ１］を反射させた第１の反射光［Ｒｆ１］と、第２層４２においてＥＵＶ光［Ｈ１］を反射させた第２の反射光［Ｒｆ２］との間の位相差は、３０度以下であることが好ましく、２０度以下であることがより好ましい。このようにすることで、より良好な位相シフト効果を得ることができる。
【0073】
また、ＥＵＶ光［Ｈ１］を照射した多層反射膜２０から反射した反射光を基準反射光［Ｒｆ０］としたとき、基準反射光［Ｒｆ０］と、第１の反射光［Ｒｆ１］および第２の反射光［Ｒｆ２］との位相差は１５０度以上である。ここで、保護膜３０が多層反射膜２０の表面層上に設けられている場合は、保護膜３０を介してＥＵＶ光［Ｈ１］を照射した多層反射膜２０に入射して反射した反射光を基準反射光［Ｒｆ０］とする。また基準反射光［Ｒｆ０］に対する第１の反射光［Ｒｆ１］の位相差は、好ましくは１８０度以上、より好ましくは２００度以上、さらに好ましくは２１０度以上である。またその位相差は、好ましくは３００度以下、より好ましくは２８０度以下、さらに好ましくは２５０度以下、さらにより好ましくは２４０度以下である。基準反射光［Ｒｆ０］に対する第２の反射光［Ｒｆ２］の位相差も同様である。このような位相差とすることにより、この反射型マスク１ａを用いた露光において、高い位相シフト効果を得ることができる。ここで、基準反射光［Ｒｆ０］に対する第１の反射光［Ｒｆ１］の位相差と基準反射光［Ｒｆ０］に対する第２の反射光［Ｒｆ２］の位相差との差は、好ましくは３０度以内であり、より好ましくは２０度以内である。
【0074】
［材質（薄膜４０および転写パターン４０ａ）］
薄膜４０は、第１層４１および第２層４２のＥＵＶ光［Ｈ１］に対する反射率および位相差が上述した構成であれば、材質が限定されることはない。このような薄膜４０を構成する材料としては、例えばルテニウム（Ｒｕ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、ケイ素（Ｓｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、プラチナ（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、スズ（Ｓｎ）、バナジウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）、銅（Ｃｕ）、テルル（Ｔｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、アルミニウム（Ａｌ）から選ばれる１種以上を含む材料が挙げられる。また、これらに加えて、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、およびホウ素（Ｂ）から選ばれる少なくとも１種以上をさらに含んでもよい。
薄膜４０は、第１層４１および第２層４２のＥＵＶ光［Ｈ１］に対する反射率および位相差が上述した構成であれば、材質が限定されることはない。このような薄膜４０を構成する材料としては、例えばルテニウム（Ｒｕ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、ケイ素（Ｓｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、プラチナ（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、スズ（Ｓｎ）、バナジウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）、銅（Ｃｕ）、テルル（Ｔｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、アルミニウム（Ａｌ）から選ばれる１種以上を含む材料が挙げられる。また、これらに加えて、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、およびホウ素（Ｂ）から選ばれる少なくとも１種以上をさらに含んでもよい。
【0075】
以上のような薄膜４０を構成する材料の具体的な一例としては、ＨｆＡｌ材料、ＡｌＳｉ材料、ＲｕＮ材料、ＲｕＣｒ材料、ＲｕＰｔ材料、ＲｕＴａ材料、ＴａＮｂ材料、ＩｒＴａ材料、Ｃｒ材料、およびこれらの材料に加えて酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、およびホウ素（Ｂ）から選ばれる少なくとも１種以上をさらに含有する材料などが挙げられる。例えば、これらの材料から選択した１つを第１層４１とし、他の１つを第２層４２とすることができる。
【0076】
また第１層４１および第２層４２のうちの少なくとも一方は、ルテニウム（Ｒｕ）、タンタル（Ｔａ）、およびクロム（Ｃｒ）のうち少なくとも１つを含む材料からなることが好ましい。Ｒｕは、ＥＵＶ光に対する屈折率ｎや消衰係数ｋが小さいため、良好な位相シフト効果と比較的高い反射率を有する膜を薄い膜厚で形成することができる。したがって、シャドーイング効果を低減することもできる。また、ＴａおよびＣｒは、ＥＵＶ光の吸収係数が大きいため、比較的低い反射率を有する位相シフト膜を形成できる。したがって、パターン転写時に不要なレジスト膜の感光を低減または抑制することができる。また、消衰係数ｋが大きいと、位相シフト膜の膜厚を薄くすることができ、シャドーイング効果を低減することもできる。さらに、ＴａおよびＣｒは、塩素系ガスおよび／またはフッ素系ガスに対して高いエッチングレートを有し、容易にドライエッチングすることが可能である。このため、ＴａおよびＣｒは、加工性に優れた位相シフト膜を形成することができる。さらにＴａにＢやＳｉ、Ｇｅ等を加えることにより、アモルファス状の材料が容易に得られ、薄膜の平滑性を向上させることができる。また、ＴａにＮやＯを加えれば、薄膜の酸化に対する耐性が向上するため、経時的な安定性を向上させることができるという効果も得られる。
【0077】
また、第１層４１または第２層のいずれか一方は、Ａｌを含む材料からなることが好ましい。Ａｌを含む材料としては、例えば、ＨｆＡｌ材料およびＡｌＳｉ材料が挙げられる。例えば、ＨｆＡｌ材料が第１層４１または第２層のいずれかに用いられる場合、ＨｆＡｌ材料におけるＨｆおよびＡｌの合計含有量（原子％）に対するＨｆの含有量（原子％）の比率であるＨｆ／［Ｈｆ＋Ａｌ］は、０．４０以上であることが好ましい。これにより、ＨｆＡｌ材料の薬液洗浄に対する耐性を向上することができる。また、Ｈｆ／［Ｈｆ＋Ａｌ］は０．８６以下であることが好ましい。
【0078】
また、ＡｌＳｉ材料が第１層４１または第２層のいずれかに用いられる場合は、薬液洗浄に対する耐性の観点から、ＡｌＳｉ材料におけるＡｌおよびＳｉの合計含有量（原子％）に対するＳｉの含有量（原子％）の比率であるＳｉ／［Ａｌ＋Ｓｉ］が、０．２０以上であることが好ましい。これにより、ＡｌＳｉ材料の薬液洗浄に対する耐性を向上することができる。また、Ｓｉ／［Ａｌ＋Ｓｉ］は０．８０以下であることが好ましい。
【0079】
ＨｆＡｌ材料およびＡｌＳｉ材料は、いずれも酸素（Ｏ）を含むことが好ましい。ＨｆＡｌ材料およびＡｌＳｉ材料の酸素含有量は、いずれも６０原子％以上とすることが好ましい。これにより、ＨｆＡｌ材料またはＡｌＳｉ材料からなる薄膜の酸化に対する耐性が向上するため、経時的な安定性を向上させることができるという効果が得られる。また、ＨｆＡｌ材料およびＡｌＳｉ材料の酸素含有量は、７０原子％以下であることが好ましく、６６原子％以下であることがより好ましい。
【0080】
また、薄膜４０の第１層４１および第２層４２は、互いにエッチング選択性を有することが好ましい。つまり、第１層４１は、第２層４２をエッチングするためのエッチャントに対して、耐性を有することが好ましく、第２層４２は、第１層４１をエッチングするためのエッチャントに対して、耐性を有することが好ましい。
【0081】
例えば、第１層４１および第２層４２の何れか一方が、ルテニウム（Ｒｕ）と、クロム（Ｃｒ）、酸素（Ｏ）、および窒素（Ｎ）のうち少なくとも１以上の元素とを含む材料を用いて構成されている層であれば、塩素系ガスおよび酸素ガスの混合ガス、または酸素ガスを用いたドライエッチングガスにより、この層をエッチングすることができる。この場合、この混合ガスまたは酸素ガスに対して耐性を有する材料を用いて、第１層４１および第２層４２の何れか他方を構成する。このような耐性を有する材料としては、ＨｆＡｌ材料、ＡｌＳｉ材料、およびこれらに酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、およびホウ素（Ｂ）から選ばれる少なくとも１種以上をさらに含む材料が例示される。
【0082】
またこの場合、第１層４１および第２層４２の何れか他方の層は、酸素ガスを含まないハロゲン系ガス（塩素系ガス、フッ素系ガス等）を用いたドライエッチングガスにより、エッチングすることができる。この場合、第１層４１および第２層４２の何れか一方の層は、このハロゲン系ガスに対して耐性を有する。
【0083】
また、薄膜４０の第１層４１および第２層４２は、互いにエッチング選択性を有していなくてもよい。この場合、薄膜４０は、第１層４１と第２層４２との間に、エッチングストッパー層を有する構成であることが好ましい。
【0084】
エッチングストッパー層の材料は、第１層４１および第２層４２に対してエッチング選択性を有していればよい。このようなエッチングストッパー層の材質は、特に限定されることはなく、先に薄膜４０を構成する材料として例示した元素を含む材料の中からエッチング選択性を考慮した材料を選択して用いることができる。
【0085】
＜エッチングマスク膜５０＞
エッチングマスク膜５０は、必要に応じて、薄膜４０上に設けることができる。エッチングマスク膜５０は、単層であっても複数の膜を積層してなる積層膜でもよい。エッチングマスク膜５０が積層膜である場合、各層は、上下に設けられた他の層のそれぞれに対してエッチング選択性を有することが好ましい。
エッチングマスク膜５０は、必要に応じて、薄膜４０上に設けることができる。エッチングマスク膜５０は、単層であっても複数の膜を積層してなる積層膜でもよい。エッチングマスク膜５０が積層膜である場合、各層は、上下に設けられた他の層のそれぞれに対してエッチング選択性を有することが好ましい。
【0086】
エッチングマスク膜５０の材料は、薄膜４０の最も上に設けられた層（例えば図面上においては第１層４１）に対してエッチング選択性を有するものであればよい。このようなエッチングマスク膜の材質は、特に限定されることはなく、例えば、Ｃｒ、Ｔａ、Ｓｉから選ばれる１種以上を含む材料、これらの材料にＯ、Ｎ、Ｃ、Ｂから選ばれる１種以上をさらに含む材料が挙げられる。特に、Ｃｒを含む材料（Ｃｒ系材料）は、レジスト膜との密着性が高く、好ましい。Ｔａを含む材料（Ｔａ系材料）も同様に好ましい。
【0087】
エッチングマスク膜５０が２つ以上の層を含む積層膜である場合、好ましくは３層、より好ましくは４層の積層構成であることとする。エッチングマスク膜５０が積層膜である場合、Ｃｒを含む材料からなる層と、Ｔａを含む材料からなる層とを組み合わせることが好ましい。また、エッチングマスク膜５０が積層膜である場合は、最も薄膜４０の近くに形成される層を、エッチングレートの高い材料（ＣｒＯＣＮなど）とすることで、よりパターンの精度を向上させることができる。
【0088】
例えば、エッチングマスク膜５０が３層の場合は、エッチングマスク膜５０は、薄膜４０上に形成されたＣｒ系材料のエッチングマスク下層、エッチングマスク下層上のＴａ系材料からなるエッチングマスク中間層、およびエッチングマスク中間層上のＣｒ系材料からなるエッチングマスク上層を含むことができる。
【0089】
また、例えば、エッチングマスク膜５０が４層の場合は、エッチングマスク膜５０は、薄膜４０上に形成されたＣｒ系材料の最下層（エッチングマスク下層）、エッチングマスク下層上のＴａ系材料からなるエッチングマスク中間層、エッチングマスク中間層上のＣｒ系材料からなるエッチングマスク上層、およびエッチングマスク上層上のＴａ系材料からエッチングマスク最上層を含むことができる。
【0090】
このようにエッチングマスク膜５０が３層または４層の場合、エッチングマスク下層をエッチングレートが高い材料（ＣｒＯＣＮなど）によって構成し、かつ膜厚の小さいものとする。そして、エッチングマスク上層をエッチングレートが低い材料（例えばＣｒＯＣなど）によって構成し、かつエッチングマスク下層よりも膜厚の大きなものとすることが好ましい。これにより、エッチングマスク下層をエッチングする際に、エッチングマスク上層を残存させることができ、その後の第１層４１および第２層４２のエッチングにおいて必要となるエッチングマスク膜の膜厚を十分なものとすることが可能である。
【0091】
＜反射型マスク１ａの構造＞
反射型マスク１ａは、薄膜４０をパターニングしてなる転写パターン４０ａを有する。また反射型マスク１ａは、転写パターン４０ａが形成されたパターン領域とともに、転写パターン４０ａが形成されていない非パターン領域を有してもよい。非パターン領域は、転写パターン４０ａが形成されたパターン領域の周辺領域として設けられている。このような非パターン領域は、例えば、ここでの図示を省略した絶対反射率２．５％以下の膜（バイナリ膜）によって被覆された領域とすることができる。このバイナリ膜は、エッチングマスク膜５０と薄膜４０との間に別に設けてもよい。また、エッチングマスク膜５０が、絶対反射率２．５％以下のものであれば、エッチングマスク膜５０をバイナリ膜として用いてもよい。
反射型マスク１ａは、薄膜４０をパターニングしてなる転写パターン４０ａを有する。また反射型マスク１ａは、転写パターン４０ａが形成されたパターン領域とともに、転写パターン４０ａが形成されていない非パターン領域を有してもよい。非パターン領域は、転写パターン４０ａが形成されたパターン領域の周辺領域として設けられている。このような非パターン領域は、例えば、ここでの図示を省略した絶対反射率２．５％以下の膜（バイナリ膜）によって被覆された領域とすることができる。このバイナリ膜は、エッチングマスク膜５０と薄膜４０との間に別に設けてもよい。また、エッチングマスク膜５０が、絶対反射率２．５％以下のものであれば、エッチングマスク膜５０をバイナリ膜として用いてもよい。
【0092】
＜反射型マスク１ａにおける転写パターン４０ａの構成＞
図３は、本発明の実施形態に係る反射型マスク１ａの構成を示す平面図である。図２および図３に示す反射型マスク１ａは、薄膜４０をパターニングしてなる島状の転写パターン４０ａを有する。この転写パターン４０ａは、基板１０上に順に、最下層４３、第２層４２、および第１層４１が積層された薄膜４０をパターニングして形成されたものである。このような転写パターン４０ａは、第１層４１をパターニングして得られた第１層パターン（第２上層パターン）４１ａと、第２層４２をパターニングして得られた第２層パターン（下層パターン）４２ａと、最下層４３をパターニングして得られた最下層パターン４３ａとで構成されている。図２および図３においては、第２層パターン４２ａ（第２層４２）上に第１層パターン４１ａ（第１層４１）が形成されている構成を例示しているが、第１層パターン４１ａ上に第２層パターン４２ａが設けられていてもよい。この場合、第１層パターンが下層パターンとなり、第２層パターンが第２上層パターンとなる。以下も同様である。
図３は、本発明の実施形態に係る反射型マスク１ａの構成を示す平面図である。図２および図３に示す反射型マスク１ａは、薄膜４０をパターニングしてなる島状の転写パターン４０ａを有する。この転写パターン４０ａは、基板１０上に順に、最下層４３、第２層４２、および第１層４１が積層された薄膜４０をパターニングして形成されたものである。このような転写パターン４０ａは、第１層４１をパターニングして得られた第１層パターン（第２上層パターン）４１ａと、第２層４２をパターニングして得られた第２層パターン（下層パターン）４２ａと、最下層４３をパターニングして得られた最下層パターン４３ａとで構成されている。図２および図３においては、第２層パターン４２ａ（第２層４２）上に第１層パターン４１ａ（第１層４１）が形成されている構成を例示しているが、第１層パターン４１ａ上に第２層パターン４２ａが設けられていてもよい。この場合、第１層パターンが下層パターンとなり、第２層パターンが第２上層パターンとなる。以下も同様である。
【0093】
またこの転写パターン４０ａは、第２上層パターン４１ａの全周にわたって、下に配置されている下層パターン４２ａの外周縁部の表面が、平面視で、露出した状態となっている。このため、転写パターン４０ａの平面視的な形状は、第２上層パターン４１ａの全周が下層パターン４２ａで囲まれた状態となっている。また転写パターン４０ａの断面形状は、第２上層パターン４１ａの一段低い位置に、下層パターン４２ａが突出した階段形状となっている。なお、転写パターン４０ａの平面視において、第２上層パターン４１ａからの下層パターン４２ａの露出幅は、１０ｎｍ～４０ｎｍとすることができる。また、この反射型マスク１ａに対する露光光としてのＥＵＶ光［Ｈ１］の入射方向によって、該露出幅を位置に応じて異なる値としてもよい。
【0094】
これにより、反射型マスク１ａは、第１層４１および第２層４２が、平面視で、それぞれ少なくとも部分的に露出しており、第２層４２の少なくとも一部が第１層４１で覆われた積層領域を有し、積層領域の外周において、第２層４２が露出した構成となっている。なお、最下層パターン４３ａは、下層パターン４２ａと同じ平面形状を有することが好ましい。また、第１層４１と第２層４２との間に他の層が設けられている場合、該他の層はその上に位置する第２上層パターン４１ａと同じ平面形状を有することが好ましい。
【0095】
このような構成の反射型マスク１ａでは、平面視で、島状の転写パターン４０ａの外周縁、すなわち転写パターン４０ａの輪郭を構成する部分に、ＥＵＶ光［Ｈ１］に対する反射率が高い下層パターン４２ａを露出させた構成である。これにより、多層反射膜２０からの反射光［Ｒｆ０］に対する位相シフト効果の高いパターン露光が可能である。しかも、島状の転写パターン４０ａの中央部に、ＥＵＶ光［Ｈ１］に対する反射率が低い第２上層パターン４１ａを露出させた構成である。これにより、転写パターン４０ａ全体における反射光量が抑えられ、露光マージンを確保したパターン露光が可能である。この結果、位相シフト型の反射型マスク１ａにおける位相シフト効果を妨げることなく、露光マージンが大きく解像度の高いパターン露光を行うことが可能となる。
【0096】
なお、転写パターン４０ａがラインアンドスペースパターンである場合、平面視で、ラインパターンの長手方向に沿って、第２上層パターン４１ａの側周縁から下層パターン４２ａの外周縁を露出させた構成とすればよい。また、転写パターン４０ａは、ホールパターンであってもよい。この場合、平面視において、多層反射膜２０（保護膜３０含む）が露出してなるホール領域を囲むように下層パターン４２ａを形成し、下層パターン４２ａのホール領域に接する周縁部の表面を所定幅で露出させつつ、下層パターン４２ａを覆うように、第２上層パターン４１ａを形成すればよい。
【0097】
また図１に示した反射型マスクブランク１は、上述した第２層４２の上部に第１層４１を積層させた構成の薄膜４０を有する構成であることができる。これにより、薄膜４０の段階的なパターニングにより、図２および図３に示した反射型マスク１ａ、すなわち反射率が相対的に高い第２層４２で輪郭が構成され、反射率が相対的に低い第１層４１で中央部が構成された転写パターン４０ａを有する反射型マスク１ａを得ることができる。
【0098】
＜反射型マスク１ａ’の他の例＞
図４は、本発明の実施形態に係る反射型マスク１ａ’の他の構成を示す断面図である。図４に示す反射型マスク１ａ’は、図１に示した反射型マスクブランク１の薄膜４０をパターニングしてなる第１転写パターン４０ａ’および第２転写パターン４０ａ”を有する。
図４は、本発明の実施形態に係る反射型マスク１ａ’の他の構成を示す断面図である。図４に示す反射型マスク１ａ’は、図１に示した反射型マスクブランク１の薄膜４０をパターニングしてなる第１転写パターン４０ａ’および第２転写パターン４０ａ”を有する。
【0099】
第１転写パターン４０ａ’の平面視において、下層パターン４２ａは、第２上層パターン４１ａに覆われており、露出していない。すなわち、第１転写パターン４０ａ’は、第２上層パターン４１ａと、下層パターン４２ａと、最下層パターン４３ａとが、略同一の平面形状で積層された構成であることができる。一方、第２転写パターン４０ａ”は、下層パターン４２ａと最下層パターン４３ａとが、略同一形状で積層された構成である。この第２転写パターン４０ａ”は、第１層４１を含んでおらず、平面視において、表面に第２層４２のみが露出している。
【0100】
これにより、反射型マスク１ａ’は、第１層４１および第２層４２が、平面視で、それぞれ少なくとも部分的に露出した構成のものとなっている。
【0101】
このような構成の反射型マスク１ａ’では、ＥＵＶ光［Ｈ１］に対する反射率が高い下層パターン４２ａを露出させた第２転写パターン４０ａ”により、多層反射膜２０（保護膜３０を含む）からの反射光［Ｒｆ０］に対する位相シフト効果の高いパターン露光を可能とする。このような第２転写パターン４０ａ”は、第２転写パターン４０ａ”の寸法が非常に微細であり、十分な位相シフト効果を得るためには比較的高い反射率（例えば６％超）を有することが好ましい場合に特に有効である。またＥＵＶ光［Ｈ１］に対する反射率の低い第２上層パターン４１ａを露出させた第１転写パターン４０ａ’により、第１転写パターン４０ａ’からの反射光量を抑え、露光マージンを確保しつつ位相シフト効果を利用したパターン露光を可能とする。このような第１転写パターン４０ａ’は、第１転写パターン４０ａ’の寸法が、例えば比較的低い反射率（例えば６％程度）で十分な位相シフト効果を得ることができる程度の大きさである場合に特に有効である。この結果、１つの反射型マスク１ａにより、パターンの寸法に合わせて、高い位相シフト効果と大きな露光マージンを同時に得ることが可能となる。そして、転写されるパターンの種類（形状）やピッチ等によって、高い反射率が好ましい領域と、低い反射率が好ましい領域とが存在している場合であっても、１つの反射型マスク１ａのみを用いた露光によるパターン形成が可能となる。
【0102】
また図１に示した反射型マスクブランク１は、上述した第１層４１と第２層４２とを含む薄膜４０を有する構成であることにより、図４に示した反射型マスク１ａ’を作製することが可能である。また、この反射型マスクブランク１を用いることにより、位相シフトマスクを製造する際のプロセス（マスク製造プロセス）を複雑化させることなく、十分なマージンで高精度の微細なパターン転写を行うことのできる反射型マスク１ａ’を製造することができる。
【0103】
なお、図４に示す構成の反射型マスク１ａ’は、図１を用いて説明した反射型マスクブランク１を用いて形成されたものであるが、これと同等の反射型マスクは、第１層４１と第２層４２の積層順が逆の構成のものを用いても形成可能である。
【0104】
≪反射型マスクの製造方法≫
図５は、本発明の反射型マスクの製造方法の一例を示す製造工程図であって、図１に示した反射型マスクブランク１を用いて図２および図３に示した反射型マスク１ａを製造する手順を示す図である。以下、図５に基づいて反射型マスクの製造方法を説明する。
図５は、本発明の反射型マスクの製造方法の一例を示す製造工程図であって、図１に示した反射型マスクブランク１を用いて図２および図３に示した反射型マスク１ａを製造する手順を示す図である。以下、図５に基づいて反射型マスクの製造方法を説明する。
【0105】
先ず、図５（１）に示すように、反射型マスクブランク１を用意する。この反射型マスクブランク１は、図１を用いて説明した反射型マスクブランク１であり、第１層４１と第２層４２とを含む薄膜４０を有する。この薄膜４０は、第１層４１と第２層４２のうち、より基板１０の近くに形成されている一方を下層とし、他方を上層とした積層膜である。ここでは一例として、第２層４２を下層とし、第１層４１を上層としている。
【0106】
また、反射型マスクブランク１は、薄膜４０上にエッチングマスク膜５０が形成されたものであることができる。ただし、反射型マスクブランク１がエッチングマスク膜５０を有していないものであれば、必要に応じて薄膜４０上にエッチングマスク膜５０を成膜する。その後、エッチングマスク膜５０上に、例えばスピン塗布によってレジスト膜１０１を成膜する。なお、反射型マスクブランク１は、レジスト膜１０１を備えている場合もあり、この場合にはレジスト膜１０１の成膜手順は不要である。
【0107】
次に、図５（２）に示すように、レジスト膜１０１に対してリソグラフィー処理を施すことにより、レジスト膜１０１をパターニングしてなるレジストパターン１０１ａを形成する。このリソグラフィー処理においては、例えば電子線描画による露光と、現像処理、およびリンス処理を実施する。
【0108】
その後、レジストパターン１０１ａをマスクとしてエッチングマスク膜５０をエッチングし、エッチングマスクパターン５０ａを形成する。エッチングマスク膜５０をエッチングする際のガスは、エッチングマスク膜５０の材料に応じて適宜選択すればよい。例えば、エッチングマスク膜５０がＣｒ系材料からなるときは、塩素ガス（Ｃｌ２）と酸素ガス（Ｏ２）をエッチングガスとして用いることができる。また、例えば、エッチングマスク膜５０がＴａ系材料としてＴａＯ材料からなるときは、フッ素系ガスを用いて、エッチングマスク膜５０をエッチングすることができる。図示はしていないが、エッチングマスク膜５０が互いに異なる材料からなる複数の層を含む積層膜であるときは、各層の材料に応じてエッチングガスを変えて、エッチングマスク膜５０をエッチングすればよい。
【0109】
次に、図５（３）に示すように、エッチングマスクパターン５０ａ（およびレジストパターン１０１ａ）をマスクとして、薄膜４０の第１層４１をエッチングして第１上層パターン４１ａａを形成する。
【0110】
この際、第１層４１のエッチングガスは、第１層４１の材料に応じて、適宜選択することができる。例えば、第１層４１がＨｆＡｌ材料またはＡｌＳｉ材料からなる場合は塩素ガス（Ｃｌ２）と三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）の混合ガスをエッチングガスとして用いることができる。またこのエッチングにおいては、レジストパターン１０１ａも除去される。ＨｆＡｌ材料およびＡｌＳｉ材料は、さらに酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、およびホウ素（Ｂ）から選ばれる少なくとも１種以上をさらに含んでもよい。
【0111】
その後、図５（４）に示すように、エッチングマスクパターン５０ａおよび第１上層パターン４１ａａをマスクにして、薄膜４０の第２層４２をエッチングして下層パターン４２ａを形成する。この下層パターン４２ａは、薄膜４０の下層としての第２層４２をパターニングしてなる。
【0112】
この際、第２層４２のエッチングガスは、第２層４２の材料に応じて、適宜選択することができる。例えば、第２層４２が、ＲｕＮ材料、ＲｕＣｒ材料からなる場合には、塩素ガス（Ｃｌ２）と酸素ガス（Ｏ２）の混合ガスをエッチングガスとして用いることができる。第２層４２が、ＲｕＰｔ材料またはＲｕＴａ材料からなる場合は、例えばフッ素系ガスをエッチングガスとして用いることができる。ＲｕＣｒ材料、ＲｕＮ材料、ＲｕＰｔ材料、およびＲｕＴａ材料は、さらに酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、およびホウ素（Ｂ）から選ばれる少なくとも１種以上をさらに含有してもよい。
【0113】
次いで、図５（５）に示すように、第１上層パターン４１ａａが形成された基板１０の上方に、レジスト膜１０２を塗布成膜する。
【0114】
その後、図５（６）に示すように、レジスト膜１０２に対してリソグラフィー処理を施すことにより、レジスト膜１０２をパターニングしてなるレジストパターン１０２ａを形成する。ここでは、下層パターン４２ａよりも平面視的に一回り小さい形状のレジストパターン１０２ａを形成する。このリソグラフィー処理においては、例えば電子線描画による露光と、現像処理、およびリンス処理を実施する。なお、このリソグラフィー処理においては、最下層４３の材料に応じて、図示したように最下層４３上にレジスト膜１０２を残してもよいし、最下層４３上のレジスト膜１０２が除去されるように、電子線描画を実施してもよい。
【0115】
その後、レジストパターン１０２ａをマスクとして、第１上層パターン４１ａａをさらにエッチングし、下層パターン４２ａよりも一回り小さい平面形状の第２上層パターン４１ａを形成する。この第２上層パターン４１ａは、下層パターン４２ａよりも一回り小さい平面形状を有する。
【0116】
この第１上層パターン４１ａａのエッチングにおいては、図５（３）の工程と同様のエッチングガスを用いることができる。またこのエッチングにおいては、レジストパターン１０２ａも膜減りする。
【0117】
引き続き、図５（７）に示すように、基板１０の上方に残されたレジストパターン１０２ａ（およびレジスト膜１０２）を除去する。その後、下層パターン４２ａをマスクとして最下層４３をエッチングすることにより、下層パターン４２ａと同じ平面形状となるように最下層４３をパターニングし、最下層パターン４３ａを形成する。この際、最下層４３の材料に応じて、エッチングガスを適宜選択することができる。例えば、最下層４３が、ＴａＯＮを用いて構成されている場合であれば、フッ素系ガスをエッチングガスとして用いることができる。
【0118】
【0119】
なお、図４を用いて説明した反射型マスク１ａ’も、図５（１）から（５）に示した手順と同じ手順で、途中まで形成される。図５（５）より後の工程では、第２転写パターン４０ａ”に対応する領域の第１上層パターン４１ａａが露出するように、レジストパターン１０２ａを形成する。そして、露出した第１上層パターン４１ａａをエッチングした後、レジストパターン１０２ａ除去し、下層パターン４２ａをマスクにして最下層４３をエッチングすることによって、第１転写パターン４０ａ’および第２転写パターン４０ａ”を形成することができる。ただし、この反射型マスク１ａ’は、第１層４１と第２層４２の積層順が逆であってもよい。このため、図５（１）で用意する反射型マスクブランクは、第１層４１を下層とし、第２層４２を上層とした構成の薄膜４０を有するものであってもよい。
【実施例0120】
【0121】
実施例１～実施例３、および比較例においては、図１に示す層構造の反射型マスクブランク１の各層を、図６に示す材料で形成した。各実施例および比較例においては、一例として、第１層４１を上層とし、第２層４２を下層としたが、本発明はこれに限定されない。薄膜４０を構成する第１層４１および第２層４２は、材料および材料の組成比および膜厚により、ＥＵＶ光［Ｈ１］に対する反射率と、保護膜３を介した多層反射膜２０からの基準反射光［Ｒｆ０］に対する第１の反射光［Ｒｆ１］および第２の反射光［Ｒｆ２］の位相差を以下のように調整した。
【0122】
実施例１
ＳｉＯ２-ＴｉＯ２系のガラス基板（６インチ角、厚さが６．３５ｍｍ）を準備した。この基板の端面を面取り加工、及び研削加工し、更に酸化セリウム砥粒を含む研磨液で粗研磨処理した。これらの処理を終えた基板を両面研磨装置のキャリアにセットし、研磨液にコロイダルシリカ砥粒を含むアルカリ水溶液を用い、所定の研磨条件で精密研磨を行った。精密研磨終了後、基板に対し洗浄処理を行った。得られたガラス基板の主表面の表面粗さは、二乗平均平方根粗さ（Ｒｑ）で、０．１０ｎｍ以下であった。得られた基板の主表面の平坦度は、測定領域１３２ｍｍ×１３２ｍｍにおいて、３０ｎｍ以下であった。
ＳｉＯ２-ＴｉＯ２系のガラス基板（６インチ角、厚さが６．３５ｍｍ）を準備した。この基板の端面を面取り加工、及び研削加工し、更に酸化セリウム砥粒を含む研磨液で粗研磨処理した。これらの処理を終えた基板を両面研磨装置のキャリアにセットし、研磨液にコロイダルシリカ砥粒を含むアルカリ水溶液を用い、所定の研磨条件で精密研磨を行った。精密研磨終了後、基板に対し洗浄処理を行った。得られたガラス基板の主表面の表面粗さは、二乗平均平方根粗さ（Ｒｑ）で、０．１０ｎｍ以下であった。得られた基板の主表面の平坦度は、測定領域１３２ｍｍ×１３２ｍｍにおいて、３０ｎｍ以下であった。
【0123】
上記の基板の裏面に、以下の条件で、ＣｒＮからなる裏面導電膜をマグネトロンスパッタリング法により形成した。
（条件）：Ｃｒターゲット、Ａｒ＋Ｎ２ガス雰囲気、膜組成（Ｃｒ：９０原子％、Ｎ：１０原子％）、膜厚２０ｎｍ
（条件）：Ｃｒターゲット、Ａｒ＋Ｎ２ガス雰囲気、膜組成（Ｃｒ：９０原子％、Ｎ：１０原子％）、膜厚２０ｎｍ
【0124】
基板の裏面導電膜が形成された側と反対側の主表面上に、Ｍｏ膜／Ｓｉ膜を周期的に積層することで多層反射膜を形成した。具体的には、イオンビームスパッタリングにより、ＭｏターゲットとＳｉターゲットを使用し、Ａｒガス雰囲気で、基板上にＭｏ膜及びＳｉ膜を交互に積層した。Ｍｏ膜の厚みは、２．８ｎｍである。Ｓｉ膜の厚みは、４．２ｎｍである。１周期のＭｏ／Ｓｉ膜の厚みは、７．０ｎｍである。このようなＭｏ／Ｓｉ膜を、４０周期積層し、最後にＳｉ膜を４．０ｎｍの膜厚で成膜し、多層反射膜を形成した。
【0125】
多層反射膜の上に、Ｒｕを含む保護膜を形成した。具体的には、Ｒｕターゲットを使用し、Ａｒガス雰囲気にて、ＤＣスパッタリングにより、多層反射膜の上に、Ｒｕ膜からなる保護膜を形成した。保護膜の厚みは、３．５ｎｍであった。
【0126】
次に、ＤＣスパッタリングにより、保護膜の上に、最下層としてＴａＯＮ膜を形成した。ＴａＯＮ膜は、Ｔａターゲットを用いて、Ａｒガス、酸素ガスおよび窒素ガス雰囲気で成膜した。
【0127】
ＤＣスパッタリングにより、ＴａＯＮ膜からなる最下層上に、ＲｕＣｒＯＮ膜からなる第２層（下層）を形成した。ＲｕＣｒＯＮ膜は、ＲｕＣｒターゲットを用いて、Ａｒガス、酸素ガスおよび窒素雰囲気で成膜した。
【0128】
ＲＦスパッタリングにより、ＲｕＣｒＯＮ膜からなる第２層の上に、第１層（上層）としてＨｆＡｌＯ膜を形成した。ＨｆＡｌＯ膜は、Ａｌ２Ｏ３ターゲットとＨｆＯ２ターゲットを用いて、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気で成膜した。以上により、実施例１の反射型マスクブランクを得た。
【0129】
実施例２
実施例２は、ＲｕＣｒＯＮ膜からなる第２層（下層）の膜厚および第１層（上層）が実施例１のものとは異なる。
実施例２は、ＲｕＣｒＯＮ膜からなる第２層（下層）の膜厚および第１層（上層）が実施例１のものとは異なる。
【0130】
実施例１と同様に、基板に裏面導電膜、多層反射膜、保護膜およびＲｕＣｒＯＮ膜を成膜した。ただし、ＲｕＣｒＯＮ膜の膜厚は実施例１のものから変えた。
【0131】
ＲＦスパッタリングにより、ＲｕＣｒＯＮ膜からなる下層の上に、第１層（上層）としてＡｌＳｉＯ膜を形成した。ＡｌＳｉＯ膜は、Ａｌ２Ｏ３ターゲットとＳｉＯ２ターゲットを用いて、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気で成膜した。以上により、実施例２の反射型マスクブランクを得た。
【0132】
実施例３
実施例３では、ＲｕＣｒＯＮ膜からなる第２層（下層）の組成比および膜厚と第１層（上層）の膜厚を実施例１のものから変えた。
実施例３では、ＲｕＣｒＯＮ膜からなる第２層（下層）の組成比および膜厚と第１層（上層）の膜厚を実施例１のものから変えた。
【0133】
実施例１と同様に、基板に裏面導電膜、多層反射膜、保護膜を成膜した。さらに、実施例１におけるＲｕＣｒＯＮ膜成膜時のスパッタリングガスの流量比を調整し、下層として実施例３のＲｕＣｒＯＮ膜を成膜した。このＲｕＣｒＯＮ膜の膜厚も、実施例１のものから変えた。
【0134】
実施例１と同様に、ＲｕＣｒＯＮ膜からなる下層の上に、第１層（上層）としてＨｆＡｌＯ膜を形成した。ただし、このＨｆＡｌＯ膜の膜厚は実施例１のものから変えた。以上により、実施例３の反射型マスクブランクを得た。
【0135】
比較例
比較例は、薄膜が実施例１とは異なる。保護膜の上に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、ＴａＴｉＮ膜からなる第２層（下層）を形成した。ＴａＴｉＮ膜は、ＴａＴｉターゲットを用いて、ＡｒガスとＮ２ガスの雰囲気にて成膜した。
比較例は、薄膜が実施例１とは異なる。保護膜の上に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、ＴａＴｉＮ膜からなる第２層（下層）を形成した。ＴａＴｉＮ膜は、ＴａＴｉターゲットを用いて、ＡｒガスとＮ２ガスの雰囲気にて成膜した。
【0136】
ＴａＴｉＮ膜からなる下層の上に、Ｒｕを含む材料によって、第１層（上層）を形成した。具体的には、Ｒｕターゲットを使用し、Ａｒガス雰囲気にて、ＤＣスパッタリングでＲｕ膜を成膜した。以上により、比較例の反射型マスクブランク１を得た。
【0137】
実施例１～実施例３および比較例の反射型マスクブランク１を用い、図２および図３を用いて説明した島状の転写パターン４０ａを有する反射型マスク１ａを、図５を用いて説明した手順で作製した。ＨｆＡｌＯ膜およびＡｌＳｉＯ膜は、ＢＣｌ３ガスおよびＣｌ２ガスを用いて、エッチングした。Ｒｕ膜およびＲｕＣｒＯＮ膜は、は、Ｃｌ２ガスおよびＯ２ガスを用いてエッチングした。ＴａＴｉＮ膜は、Ｃｌ２ガスを用いてエッチングした。ＴａＯＮ膜は、フッ素ガスを用いてエッチングした。転写パターン４０ａは、下層パターン４２ａの平面形状において１辺が２００ｎｍ×２００ｎｍの矩形形状とした。転写パターン４０ａの平面視において、下層パターン４２ａの露出している幅は、２０ｎｍとした。
【0138】
実施例１～実施例３の反射型マスクブランク１において、薄膜４０を構成する第１層４１のＥＵＶ光［Ｈ１］に対する絶対反射率［Ｒ１］が、２．５％より高かった。また薄膜４０を構成する第２層４２のＥＵＶ光［Ｈ１］に対する絶対反射率［Ｒ２］が、第１層４１の絶対反射率［Ｒ１］よりも高かった。
【0139】
また、ＥＵＶ光［Ｈ１］を照射した多層反射膜２０（保護膜３０含む）からの基準反射光［Ｒｆ０］に対して、第１層４１からの第１反射光［Ｒｆ１］の位相差、および第２層４２からの第２反射光［Ｒｆ２］の位相差は、１５０度以上であった。また第１層４１と第２層４２からの各反射光の位相差は、３０度以下であった。
【0140】
これに対し、比較例の反射型マスクブランク１は、薄膜４０を構成する第１層４１は、ＥＵＶ光［Ｈ１］に対する絶対反射率［Ｒ１］が、１．７％であって、２．５％より低く、本発明の実施形態の範囲から外れていた。
【0141】
また、比較例の反射型マスクブランク１においては、第１層４１からの第１反射光［Ｒｆ１］と第２層４２からの第２反射光［Ｒｆ２］との位相差は、３７度であり、本発明の実施形態の好ましい範囲から外れていた。
【0142】
また、作製した各反射型マスク１ａを用いたＥＵＶ露光のシミュレーションを行った。その結果、実施例１～実施例３の各反射型マスク１ａを用いたＥＵＶ露光においては、高いコントラストを有する転写光学像が得られることが確認できた。また、第１層４１および第２層４２が積層した領域においては、相対的に絶対反射率が低くなっていた。このため、実施例１～３にかかる反射型マスク１ａを用いてパターン転写を行った場合に、被転写体（半導体）基板上のレジストが感光すべきでない領域で感光するリスクを十分に低減できることがわかった。すなわち、実施例１～３にかかる反射型マスク１ａでは、高い位相シフト効果と大きな露光マージンを両立できることがわかった。これにより、半導体装置の製造に対し、本発明の反射型マスク１ａを用いたＥＵＶ露光を適用することにより、微細な回路パターンを高精度に形成することが可能であり、半導体装置の高機能化および高集積化を図ることが可能であることがわかった。
【0143】
一方、比較例の反射型マスク１ａでは、第１層４１および第２層４２が積層した領域における絶対反射率が１．７％と低く、位相シフト効果を十分に得られなかった。このため、比較例の反射型マスク１ａを用いたＥＵＶ露光においては、得られる転写光学像のコントラストが不十分であった。これにより、半導体装置の製造に対し、本発明の範囲外の反射型マスク１ａを用いたＥＵＶ露光を適用しても、微細な回路パターンを高精度に形成することが困難であることがわかった。また、比較例では、第１層４１からの第１反射光［Ｒｆ１］と第２層４２からの第２反射光［Ｒｆ２］との位相差が実施例に比べて大きかった。このため、第１反射光［Ｒｆ１］と第２反射光［Ｒｆ２］との干渉により、転写パターン４０ａのエッジ近傍において、反射光量（強度）が低下し、位相シフト効果が十分に得られなかったことも要因であると考えられた。
【符号の説明】
【0144】
１…反射型マスクブランク
１ａ，１ａ’…反射型マスク
１０…基板
２０…多層反射膜
４０…薄膜
４０ａ，４０ａ’，４０ａ”…転写パターン
４１…第１層（上層）
４１ａ…第１層パターン（第２上層パターン）
４１ａａ…第１上層パターン
４２…第２層（下層）
４２ａ…第２層パターン（下層パターン）
４３…最下層
５０…エッチングマスク膜
５０ａ…エッチングマスクパターン
［Ｈ１］…ＥＵＶ光
［Ｒ１］…第１層の反射率
［Ｒ２］…第２層の反射率
［Ｒｆ１］…第１の反射光
［Ｒｆ２］…第２の反射光
［Ｒｆ０］…基準反射光
１ａ，１ａ’…反射型マスク
１０…基板
２０…多層反射膜
４０…薄膜
４０ａ，４０ａ’，４０ａ”…転写パターン
４１…第１層（上層）
４１ａ…第１層パターン（第２上層パターン）
４１ａａ…第１上層パターン
４２…第２層（下層）
４２ａ…第２層パターン（下層パターン）
４３…最下層
５０…エッチングマスク膜
５０ａ…エッチングマスクパターン
［Ｈ１］…ＥＵＶ光
［Ｒ１］…第１層の反射率
［Ｒ２］…第２層の反射率
［Ｒｆ１］…第１の反射光
［Ｒｆ２］…第２の反射光
［Ｒｆ０］…基準反射光
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】