特許 7563992 反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスク

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスク

(51)【国際特許分類】

   G03F 1/24 20120101AFI20241001BHJP

   C23C 14/06 20060101ALI20241001BHJP

【ＦＩ】

G03F1/24

C23C14/06 R

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021003105

(22)【出願日】2021-01-12

(65)【公開番号】P2022108203

(43)【公開日】2022-07-25

【審査請求日】2024-01-05

(73)【特許権者】

【識別番号】522212882

【氏名又は名称】株式会社トッパンフォトマスク

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(74)【代理人】

【識別番号】100116012

【弁理士】

【氏名又は名称】宮坂 徹

(72)【発明者】

【氏名】中野 秀亮

(72)【発明者】

【氏名】合田 歩美

(72)【発明者】

【氏名】市川 顯二郎

(72)【発明者】

【氏名】山形 悠斗

【審査官】田中 秀直

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１９０９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０３８２１３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｆ １／００－１／８６

Ｃ２３Ｃ １４／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

極端紫外線を光源としたパターン転写用の反射型フォトマスクを作製するための反射型フォトマスクブランクであって、
基板と、
前記基板上に形成された多層膜を含む反射層と、
前記反射層の上に形成された吸収層と、を有し、
前記吸収層は、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）とを合計で５０原子％以上含有し、
前記吸収層におけるインジウム（Ｉｎ）に対する窒素（Ｎ）の原子数比（Ｎ／Ｉｎ）は、０．５以上１．５以下であり、
前記吸収層の層厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下である
反射型フォトマスクブランク。

【請求項2】

前記吸収層は、タンタル（Ｔａ）、プラチナ（Ｐｔ）、テルル（Ｔｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、モリブデン（Ｍｏ）、錫（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、ホウ素（Ｂ）、フッ素（Ｆ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）及び水素（Ｈ）からなる群から選択された１種以上の元素を更に含有する
請求項１に記載の反射型フォトマスクブランク。

【請求項3】

前記反射層と前記吸収層との間にキャッピング層を含む
請求項１又は２に記載の反射型フォトマスクブランク。

【請求項4】

極端紫外線を光源としたパターン転写用の反射型フォトマスクであって、
基板と、
前記基板上に形成された多層膜を含む反射層と、
前記反射層の上に形成された吸収パターン層と、を有し、
前記吸収パターン層は、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）とを合計で５０原子％以上含有し、
前記吸収パターン層におけるインジウム（Ｉｎ）に対する窒素（Ｎ）の原子数比（Ｎ／Ｉｎ）は、０．５以上１．５以下であり、
前記吸収パターン層の層厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下である
反射型フォトマスク。

【請求項5】

前記吸収パターン層は、タンタル（Ｔａ）、プラチナ（Ｐｔ）、テルル（Ｔｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、モリブデン（Ｍｏ）、錫（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、ホウ素（Ｂ）、フッ素（Ｆ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）及び水素（Ｈ）からなる群から選択された１種以上の元素を更に含有する
請求項４に記載の反射型フォトマスク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、紫外領域の光を光源としたリソグラフィで使用する反射型フォトマスク及びこれを作製するための反射型フォトマスクブランクに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体デバイスの微細化に伴い、フォトリソグラフィ技術の微細化に対する要求が高まっている。フォトリソグラフィにおける転写パターンの最小解像寸法は、露光光源の波長に大きく依存し、波長が短いほど最小解像寸法を小さくできる。このため、露光光源は、従来の波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光から、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ：極端紫外線）領域の光に置き換わってきている。

【0003】

ＥＵＶ領域の光は、ほとんどの物質で高い割合で吸収されるため、ＥＵＶ露光用のフォトマスク（ＥＵＶマスク）としては、反射型のフォトマスクが使用される（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、ガラス基板上に、モリブデン（Ｍｏ）層及びシリコン（Ｓｉ）層を交互に積層した多層反射膜からなる反射層を形成し、その上にタンタル（Ｔａ）を主成分とする光吸収層を形成し、この光吸収層にマスクパターンを形成することで得られるＥＵＶフォトマスクが開示されている。

【0004】

また、ＥＵＶリソグラフィは、前記のように、光の透過を利用する屈折光学系が使用できないことから、露光機の光学系部材もレンズではなく、反射型（ミラー）となる。このため、反射型フォトマスク（ＥＵＶマスク）への入射光と反射光が同軸上に設計できない問題があり、通常、ＥＵＶリソグラフィでは、光軸をＥＵＶフォトマスクの垂直方向から６度傾けて入射し、マイナス６度の角度で反射する反射光を半導体基板に導く手法が採用されている。

【0005】

このように、ＥＵＶリソグラフィではミラーを介し光軸を傾斜することから、ＥＵＶマスクに入射するＥＵＶ光がＥＵＶマスクのマスクパターン（パターン化された吸収層）の影をつくる、いわゆる「射影効果」が発生する可能性がある。

【0006】

現在のＥＵＶマスクブランクでは、光吸収層として層厚６０～９０ｎｍのタンタル（Ｔａ）を主成分とした膜が用いられている。このマスクブランクを用いて作製したＥＵＶマスクでパターン転写の露光を行った場合、ＥＵＶ光の入射方向とマスクパターンの向きとの関係によっては、マスクパターンの影となるエッジ部分で、コントラストの低下を引き起こす可能性がある。これに伴い、半導体基板上の転写パターンのラインエッジラフネスの増加や、線幅が狙った寸法に形成できないなどの問題が生じ、転写性能が悪化することがある。

【0007】

そこで、光吸収層をタンタル（Ｔａ）からＥＵＶ光に対する吸収性（消衰係数）が高い材料への変更が検討されている。しかしながら、反射型マスクブランクの光吸収層に用いられる材料によっては、ＥＵＶ露光時の熱に耐えられず、形成された転写パターン（マスクパターン）を安定的に維持できなくなり、結果として転写性が悪化する可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２０１１－１７６１６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、極端紫外領域の波長の光を光源としたパターニング転写用の反射型フォトマスクの射影効果を抑制または軽減でき、露光時の熱耐性を十分に有する反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマス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】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る反射型フォトマスクブランクは、極端紫外線を光源としたパターン転写用の反射型フォトマスクを作製するための反射型フォトマスクブランクであって、基板と、基板上に形成された多層膜を含む反射層と、反射層の上に形成された吸収層と、を有し、吸収層は、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）とを合計で５０原子％以上含有し、吸収層におけるインジウム（Ｉｎ）に対する窒素（Ｎ）の原子数比（Ｎ／Ｉｎ）は、０．５以上１．５以下であり、吸収層の層厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下であることを特徴とする。

【0011】

また、吸収層は、タンタル（Ｔａ）、プラチナ（Ｐｔ）、テルル（Ｔｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、モリブデン（Ｍｏ）、錫（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、ホウ素（Ｂ）、フッ素（Ｆ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）及び水素（Ｈ）からなる群から選択された１種以上の元素を更に含有してもよい。

【0012】

また、反射層と吸収層との間にキャッピング層を含むことを特徴とする。

【0013】

また、本発明の一態様に係る反射型フォトマスクは、極端紫外線を光源としたパターン転写用の反射型フォトマスクであって、基板と、基板上に形成された多層膜を含む反射層と、反射層の上に形成された吸収パターン層と、を有し、吸収パターン層は、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）とを合計で５０原子％以上含有し、吸収パターン層におけるインジウム（Ｉｎ）に対する窒素（Ｎ）の原子数比（Ｎ／Ｉｎ）は、０．５以上１．５以下であり、吸収パターン層の層厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下であることを特徴とする。

【0014】

また、吸収パターン層は、タンタル（Ｔａ）、プラチナ（Ｐｔ）、テルル（Ｔｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、モリブデン（Ｍｏ）、錫（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、ホウ素（Ｂ）、フッ素（Ｆ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）及び水素（Ｈ）からなる群から選択された１種以上の元素を更に含有してもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明の一態様によれば、極端紫外領域の波長の光を光源としたパターニングにおいて半導体基板への転写性能が向上し、且つ露光時の熱耐性を有する反射型フォトマスクが期待できる。つまり、本発明の一態様に係る反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクであれば、極端紫外領域の波長の光を光源としたパターニング転写用の反射型フォトマスクの射影効果を抑制または軽減し、且つＥＵＶ光照射にも十分に耐性を有する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態に係る反射型フォトマスクブランクの構造を示す概略断面図である。

【図2】実施形態に係る反射型フォトマスクの構造を示す概略断面図である。

【図3】ＥＵＶ光の波長における各種元素の光学定数を示すグラフである。

【図4】実施例に係る反射型フォトマスクブランクの構造を示す概略断面図である。

【図5】実施例に係る反射型フォトマスクの製造工程を示す概略断面図である。

【図6】実施例に係る反射型フォトマスクの製造工程を示す概略断面図である。

【図7】実施例に係る反射型フォトマスクの製造工程を示す概略断面図である。

【図8】実施例に係る反射型フォトマスクの製造工程を示す概略断面図である。

【図9】吸収層のマスクパターンの形状を示す概略平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明するが、本発明は以下に示す実施形態に限定されない。以下に示す実施形態では、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この限定は本発明の必須要件ではない。

【0018】

図１は、本発明の実施形態に係る反射型フォトマスクブランク１０の構造を示す概略断面図である。また、図２は、本発明の実施形態に係る反射型フォトマスク２０の構造を示す概略断面図である。ここで、図２に示す本発明の実施形態に係る反射型フォトマスク２０は、図１に示す本発明の実施形態に係る反射型フォトマスクブランク１０の吸収層４をパターニングして形成したものである。

【0019】

（全体構造）
図１に示すように、本発明の実施形態に係る反射型フォトマスクブランク１０は、基板１と、基板１上に形成された反射層２と、反射層２の上に形成されたキャッピング層３と、キャッピング層３の上に形成された吸収層４と、を備えている。

【0020】

（基板）
本発明の実施形態に係る基板１には、例えば、平坦なＳｉ基板や合成石英基板等を用いることができる。また、基板１には、チタンを添加した低熱膨張ガラスを用いることができるが、熱膨張率の小さい材料であれば、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0021】

（反射層）
本発明の実施形態に係る反射層２は、露光光であるＥＵＶ光（極端紫外光）を反射するものであればよく、ＥＵＶ光に対する屈折率の大きく異なる材料の組み合わせによる多層反射膜であってもよい。多層反射膜を含む反射層２は、例えば、Ｍｏ（モリブデン）とＳｉ（シリコン）、またはＭｏ（モリブデン）とＢｅ（ベリリウム）といった組み合わせの層を４０周期程度繰り返し積層することにより形成したものであってもよい。

【0022】

（キャッピング層）
本発明の実施形態に係るキャッピング層３は、吸収層４に転写パターン（マスクパターン）を形成する際に行われるドライエッチングに対して耐性を有する材質で形成されており、吸収層４をエッチングする際に、反射層２へのダメージを防ぐエッチングストッパとして機能するものである。キャッピング層３は、例えば、Ｒｕ（ルテニウム）で形成されている。ここで、反射層２の材質やエッチング条件により、キャッピング層３は形成されていなくてもかまわない。また、図示しないが、基板１の反射層２を形成していない面に裏面導電膜を形成することができる。裏面導電膜は、反射型フォトマスク２０を露光機に設置するときに静電チャックの原理を利用して固定するための膜である。

【0023】

（吸収層）
図２に示すように、反射型フォトマスクブランク１０の吸収層４の一部を除去することにより、即ち吸収層４をパターニングすることにより、反射型フォトマスク２０の吸収パターン（吸収パターン層）４１が形成される。ＥＵＶリソグラフィにおいて、ＥＵＶ光は斜めに入射し、反射層２で反射されるが、吸収パターン４１が光路の妨げとなる射影効果により、ウェハ（半導体基板）上への転写性能が悪化することがある。この転写性能の悪化は、ＥＵＶ光を吸収する吸収層４の厚さを薄くすることで低減される。吸収層４の厚さを薄くするためには、従来の材料よりＥＵＶ光に対する吸収性の高い材料、つまり波長１３．５ｎｍに対する消衰係数ｋの高い材料を適用することが好ましい。

【0024】

図３は、各金属材料のＥＵＶ光の波長１３．５ｎｍに対する光学定数を示すグラフである。図３の横軸は屈折率ｎを表し、縦軸は消衰係数ｋを示している。従来の吸収層４の主材料であるタンタル（Ｔａ）の消衰係数ｋは０．０４１である。それより大きい消衰係数ｋを有する化合物材料であれば、従来に比べて吸収層４の厚さを薄くすることが可能である。消衰係数ｋが０．０６以上であれば、吸収層４の厚さを十分に薄くすることが可能であり、射影効果を低減できる。

【0025】

上記のような光学定数（ｎｋ値）を満たす材料としては、図３に示すように、例えば、銀（Ａｇ）、プラチナ（Ｐｔ）、インジウム（Ｉｎ）、コバルト（Ｃｏ）、錫（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、テルル（Ｔｅ）がある。しかしながら、これらの金属材料は、元素のハロゲン化物の揮発性が低くドライエッチング性が悪いという問題を有している。このため、これらの金属材料で形成された吸収層を備える反射型フォトマスクブランクを作製したとしても、この吸収層に吸収層パターンをパターニングできず、その結果、この反射型フォトマスクブランクを反射型フォトマスクに加工が出来ないという問題が生じる。あるいは、これらの金属材料の融点が低いために反射型フォトマスク作製時やＥＵＶ露光時の熱に耐えられず、実用性に乏しい反射型フォトマスクとなってしまうという問題が生じる。

【0026】

上述の欠点を回避するため、本発明の反射型フォトマスクブランクおよび反射型フォトマスクの吸収層は、インジウムの窒化物であるＩｎＮを有している。Ｉｎ単体では、融点が１５７℃付近であり、反射型フォトマスク作製時やＥＵＶ露光時の熱の温度よりも低く、熱的安定性に問題がある。一方、酸化物ＩｎＯ膜の融点は、８００℃以上で十分に高いが、窒化物にすることによって１１００℃以上にできる。これにより、ＩｎＮ膜は、反射型フォトマスク作製時やＥＵＶ露光時の熱に充分な耐性を持つ。

【0027】

また、ＩｎＮ膜は、化学的に安定している一方で、塩素系ガスを用いたドライエッチングが可能であるため、反射型フォトマスクブランクを反射型フォトマスクに加工することが出来る。これは、Ｉｎと塩素（Ｃｌ）の化合物であるＩｎＣｌ３の揮発性が、図３に示すＩｎ以外の高吸収材料と比較して高いためである。

【0028】

吸収層４を形成するためのインジウム（Ｉｎ）及び窒素（Ｎ）を含む材料は、インジウム（Ｉｎ）に対する窒素（Ｎ）の原子数比（Ｎ／Ｉｎ）が０．５以上１．５以下であることが好ましい。吸収層４を構成する材料中のインジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比が０．５以上であることで、十分な耐熱性を付与することができる。
なお、インジウム（Ｉｎ）に対する窒素（Ｎ）の原子数比が１．５を超えた膜は成膜することができないことが確認できたので、これを上限とした。また、原子数比（Ｎ／Ｉｎ）は、１．０のときに化学量論的に安定となるため、０．７以上１．２以下の範囲内がより好ましく、０．８以上１．０以下の範囲内がさらに好ましい。

【0029】

また、吸収層４を構成する材料は、インジウム（Ｉｎ）及び窒素（Ｎ）を合計で５０原子％以上含有することが好ましい。これは、吸収層４にインジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）以外の成分が含まれていると、ＥＵＶ光吸収性と熱耐性が共に低下する可能性があるものの、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）以外の成分が５０原子％未満であれば、ＥＵＶ光吸収性と熱耐性の低下はごく僅かであり、ＥＵＶマスクの吸収層４としての性能の低下はほとんどないためである。

【0030】

インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）以外の材料として、例えば、Ｔａ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｂ、Ｆ、Ｏ、Ｃ、やＨが混合されていてもよい。つまり、吸収層４は、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）以外に、Ｔａ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｂ、Ｆ、Ｏ、Ｃ、及びＨからなる群から選択された１種以上の元素をさらに含有していてもよい。

【0031】

例えば、吸収層４にＴａ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｎｉを混合することで、ＥＵＶ光に対する高吸収性を確保しながら、膜（吸収層４）に導電性を付与することが可能となる。このため、波長１９０～２６０ｎｍのＤＵＶ（Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を用いたマスクパターン検査において、検査性を高くすることが可能となる。あるいは、吸収層４にＧａやＨｆ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｆを混合した場合、膜質をよりアモルファスにすることが可能となる。このため、ドライエッチング後の吸収層パターン（マスクパターン）のラフネスや面内寸法均一性、あるいは転写像の面内均一性を向上させることが可能となる。また、吸収層４にＴｉ、Ｗ、Ｓｉを混合した場合、洗浄への耐性を高めることが可能となる。

【0032】

また、吸収層４及び吸収パターン層４１における、Ｔａ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｂ、Ｆ、Ｏ、Ｃ及びＨからなる群から選択された１種以上の元素の含有量は、吸収層４を構成する合計原子数、或いは吸収パターン層４１を構成する合計原子数に対して、５原子％以上３５原子％以下の範囲内がより好ましく、１０原子％以上３０原子％以下の範囲内がさらに好ましい。

【0033】

なお、図１及び図２には単層の吸収層４を示したが、本発明の実施形態に係る吸収層４はこれに限定されるものではない。本発明の実施形態に係る吸収層４は、例えば、１層以上の吸収層、即ち複層の吸収層であってもよい。

【0034】

従来のＥＵＶ反射型フォトマスクの吸収層４には、上述のようにＴａを主成分とする化合物材料が適用されてきた。この場合、吸収層４と反射層２との光強度のコントラストを表す指標である光学濃度ＯＤ（式１）で１以上を得るには、吸収層４の膜厚は４０ｎｍ以上必要であり、ＯＤで２以上を得るには、吸収層４の膜厚は７０ｎｍ以上必要であった。Ｔａの消衰係数ｋは０．０４１だが、消衰係数ｋが０．０６以上のインジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）とを含む化合物材料を吸収層４に適用することで、ベールの法則より、少なくともＯＤが１以上であれば吸収層４の膜厚を１７ｎｍまで薄膜化することが可能であり、ＯＤが２以上であれば吸収層４の膜厚を４５ｎｍ以下にすることが可能である。ただし、吸収層４の膜厚が４５ｎｍを超えると、従来のＴａを主成分とした化合物材料で形成された膜厚６０ｎｍの吸収層４と射影効果が同程度となってしまう。
ＯＤ＝－ｌｏｇ（Ｒａ／Ｒｍ） ・・・（式１）

【0035】

そのため、本発明の実施形態に係る吸収層４の膜厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下であることが好ましい。つまり、吸収層４の膜厚が１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下の範囲内であると、Ｔａを主成分とした化合物材料で形成された従来の吸収層４に比べて、射影効果を十分に低減することができ、転写性能が向上する。なお、光学濃度（ＯＤ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）値は、吸収層４と反射層２のコントラストであり、ＯＤ値が１未満の場合には、十分なコントラストを得ることができず、転写性能が低下する傾向がある。
また、上述した「主成分」とは、吸収層全体の原子数に対して５０原子％以上含んでいる成分をいう。

【0036】

以下、本発明に係る反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクの実施例について説明する。

【0037】

［実施例１］
まず、反射型フォトマスクブランク１０の作製方法について、図４を用いて説明する。
実施例１では、まず、図４に示すように、低熱膨張特性を有する合成石英の基板１１を用意した。続いて、用意した基板１１上に、シリコン（Ｓｉ）とモリブデン（Ｍｏ）とを一対とする積層膜が４０枚積層されて形成された反射層１２を成膜した。また、反射層１２の層厚は２８０ｎｍとした。続いて、形成した反射層１２上に、中間膜として、キャッピング層１３を成膜した。キャッピング層１３の材料としては、ルテニウム（Ｒｕ）を採用した。また、キャッピング層１３の層厚は３．５ｎｍとした。

【0038】

続いて、キャッピング層１３上に、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）とを合計で１００原子％含む吸収層１４を成膜した。ここで、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）で測定した結果、吸収層１４のインジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）は１．０（＝１：１）であった。また、ＸＲＤ（Ｘ線回析装置）で測定した結果、吸収層１４の結晶性は、僅かに結晶性が見られるが、アモルファスであった。また、吸収層１４の層厚は３３ｎｍとした。続いて、基板１１の反射層１２が形成されている面と反対側の面に、窒化クロム（ＣｒＮ）で裏面導電膜１５を成膜した。裏面導電膜１５の層厚は、１００ｎｍとした。

【0039】

以上の手順で、実施例１の反射型フォトマスクブランク１００を作製した。
なお、基板１１上への各膜（反射層１２、キャッピング層１３、吸収層１４）の成膜（各層の形成）は、多元スパッタリング装置を用いて行った。各膜の層厚は、スパッタリング時間で制御した。吸収層１４は、反応性スパッタリング法により、スパッタリング中にチャンバーに導入する酸素の量を制御することで、Ｎ／Ｉｎ比が１．０になるように成膜した。

【0040】

次に、反射型フォトマスク２００の作製方法について、図５～図８を用いて説明する。
図５に示すように、まず、反射型フォトマスクブランク１００の吸収層１４上に、ポジ型化学増幅型レジスト（ＳＥＢＰ９０１２：信越化学社製）をスピンコートで塗布した。ポジ型化学増幅型レジストの層厚は１２０ｎｍとした。続いて、塗布したポジ型化学増幅型レジストを、１１０℃で１０分ベークして、レジスト膜１６を形成した。続いて、レジスト膜１６に、電子線描画機（ＪＢＸ３０３０：日本電子社製）を用いて、所定のパターンを描画した。続いて、１１０℃、１０分のプリベーク処理を行った後、スプレー現像機（ＳＦＧ３０００：シグマメルテック社製）を用いて現像処理を行った。これにより、図６に示すようにレジストパターン１６ａを形成した。

【0041】

続いて、レジストパターン１６ａをエッチングマスクとして、塩素系ガスを主体としたドライエッチングにより、吸収層１４にマスクパターンのパターニングを行った。これにより、図７に示すように、吸収層１４に吸収パターン（吸収パターン層）１４１を形成した。続いて、レジストパターン１６ａを剥離して、図８に示すように、実施例１の反射型フォトマスク２００を作製した。

【0042】

本実施例において、吸収層１４に形成した吸収パターン１４１は、転写評価用の反射型フォトマスク２００上で、線幅６４ｎｍＬＳ（ラインアンドスペース）パターン、ＡＦＭを用いた吸収層の膜厚測定用の線幅２００ｎｍＬＳパターン、ＥＵＶ反射率測定用の４ｍｍ角の吸収層除去部を含んでいる。本実施例では、ＥＵＶ照射による射影効果の影響が見えやすくなるように、線幅６４ｎｍＬＳパターンを、図９に示すように、ｘ方向とｙ方向それぞれに設計した。
なお、吸収層１４の層厚は、透過電子顕微鏡によって測定した。また、以下の実施例２～５及び比較例１～７においても同様に測定した。

【0043】

［実施例２］
実施例２では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が１．０となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の７０原子％、残りの３０原子％がＧａとなる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を３３ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、実施例２の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。

【0044】

［実施例３］
実施例３では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が１．０となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の７０原子％、残りの３０原子％がＴａとなる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を３３ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、実施例３の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。

【0045】

［実施例４］
実施例４では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が０．５となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の１００原子％となる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を３３ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、実施例４の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。

【0046】

［実施例５］
実施例５では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が１．５となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の１００原子％となる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を３３ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、実施例５の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。

【0047】

［比較例１］
比較例１では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が０となり、インジウム（Ｉｎ）の含有量が吸収層１４全体の１００原子％となる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を３３ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、比較例１の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。

【0048】

［比較例２］
比較例２では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が１．０となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の１００原子％となる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を５０ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、比較例２の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。

【0049】

［比較例３］
比較例３では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が１．０となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の３０原子％、残りの７０原子％がＴｅとなる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を２６ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、比較例３の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。

【0050】

［比較例４］
比較例４では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が１．０となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の４５原子％、残りの５５原子％がＴｅとなる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を２６ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、比較例４の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。

【0051】

［比較例５］
比較例４では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が０．４となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の１００原子％となる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を３３ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、比較例５の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。

【0052】

［比較例６］
比較例６では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が１．０となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の１００原子％となる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を１５ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、比較例６の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。

【0053】

［比較例７］
比較例７では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が１．０となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の１００原子％となる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を４７ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、比較例７の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。

【0054】

［既存］
上述の実施例１～５及び比較例１～７とは別に、従来のタンタル（Ｔａ）系吸収層を有する反射型フォトマスクブランク、及び反射型フォトマスク（以下「既存Ｔａ系マスク」とも呼ぶ）も作製した。反射型フォトマスクブランクは、実施例１～５及び比較例１～７と同様に、低熱膨張特性を有する合成石英の基板上に、モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層とが繰り返し積層されてなる反射層（繰り返し回数４０）と、層厚３．５ｎｍのルテニウム（Ｒｕ）からなるキャッピング層１３と、吸収層１４とを有する。ただし、吸収層１４は、層厚５８ｎｍのＴａＮ上に層厚２ｎｍのＴａＯを成膜したものとした。また、反射型フォトマスク（既存Ｔａ系マスク）は、実施例１～５及び比較例１～７と同様に、この反射型フォトマスクの吸収層１４にマスクパターンをパターニングを行ったものとした。

【0055】

以下、本実施例で評価した評価項目について説明する。
（ウェハ露光評価）
ＥＵＶ露光装置（ＮＸＥ３３００Ｂ：ＡＳＭＬ社製）を用いて、ＥＵＶポジ型化学増幅型レジストを塗布した半導体基板上に、実施例１～５及び比較例１～７の反射型フォトマスク２００のマスクパターンを転写露光した。露光量は、図９に示したｘ方向ＬＳパターンが設計通りに転写するように調節した。そして、電子線寸法測定機により転写されたレジストパターンの観察及び線幅測定を実施し、実施例１～５及び比較例１～７での反射型フォトマスク２００で、ＨＶバイアス値がどのように変化するかを、シミュレーションによって比較した。

【0056】

ＨＶバイアス値は、マスクパターンの向きに依存した転写パターンの線幅差、つまり、水平（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ：Ｈ）方向の線幅と垂直（Ｖｅｒｔｉｃａｌ：Ｖ）方向の線幅との差のことである。Ｈ方向の線幅は、入射光と反射光が作る面（以下、「入射面」と称する場合がある）に直交する線状パターンの線幅を示し、Ｖ方向の線幅は、入射面に平行な線状パターンの線幅を示している。つまり、Ｈ方向の線幅は、入射面に平行な方向の長さであり、Ｖ方向の線幅は、入射面に直交する方向の長さである。

【0057】

（熱耐性）
ＥＵＶ露光装置（ＮＸＥ３３００Ｂ：ＡＳＭＬ社製）を用いた露光前後に、反射型フォトマスク２００の吸収パターン層１４１の層厚と反射率Ｒａを測定し、ＥＵＶ露光前後で、吸収パターン層１４１の膜減りと反射率Ｒａの変化がないかを確認した。吸収パターン層１４１の膜減りと反射率Ｒａの変化とが確認されなかった場合に、「熱耐性」の欄に「〇」を記し、膜減りと反射率Ｒａの変化とが確認された場合に、長期的な使用が困難なため「熱耐性」の欄に「×」を記した。

【0058】

表１は、実施例１～５、比較例１～７及び既存Ｔａ系マスクのＨＶバイアス及び熱耐性を示す表である。

【表1】

表１において、各実施例及び各比較例のＨＶバイアスの比較を示す。表１によれば、既存Ｔａ系マスクを用いたＥＵＶ光による半導体基板への転写露光の結果、ｙ方向のパターン寸法は２０ｎｍでＨＶバイアス値８．６５ｎｍであった。これに対し、実施例１の反射型フォトマスク２００のＨＶバイアスは５．１３ｎｍとなり、実施例２の反射型フォトマスク２００のＨＶバイアスは４．１７ｎｍとなり、実施例３の反射型フォトマスク２００のＨＶバイアスは４．６１ｎｍとなり、実施例４の反射型フォトマスク２００のＨＶバイアスは５．１３ｎｍとなり、実施例５の反射型フォトマスク２００のＨＶバイアスは５．１３ｎｍとなった。また、比較例３の反射型フォトマスク２００のＨＶバイアスは５．０１ｎｍとなり、比較例４の反射型フォトマスク２００のＨＶバイアスは５．２５ｎｍとなり、比較例５の反射型フォトマスク２００のＨＶバイアスは５．１３ｎｍとなった。それゆえ既存Ｔａ系マスクと比較して、射影効果を抑制または軽減できることが確認できた。なお、比較例６の反射型フォトマスク２００の転写パターンはコントラスト不足によりラフネスが大きくなり、比較例１及び比較例２及び比較例７の反射型フォトマスク２００の転写パターンは解像しなかったため、ＨＶバイアスの評価を行えなかった。

【0059】

表１において、各実施例及び各比較例の熱耐性の比較を示す。表１では、既存Ｔａ系マスクを用いた場合には、膜減りと反射率Ｒａの変化はほとんど確認されなかった。同様に、実施例１～５及び比較例２及び比較例６及び比較例７の反射型フォトマスク２００を用いた場合にも、膜減りと反射率Ｒａの変化はほとんど確認されなかった。そのため、表１では、「既存」「実施例１」「実施例２」「実施例３」「実施例４」「実施例５」「比較例２」「比較例６」「比較例７」の「熱耐性」の欄には「○」「◎」を記した。それゆえ、既存Ｔａ系マスク以上の熱耐性を有することが確認できた。特に、実施例５の反射型フォトマスク２００は、膜減りと反射率Ｒａの変化が確認できないため、「◎」となった。これに対し、比較例１及び比較例３～５の反射型フォトマスク２００を用いた場合には、膜減りと反射率Ｒａの変化が確認された。そのため、「比較例１」「比較例３」「比較例４」「比較例５」の「熱耐性」の欄には「×」を記した。

【0060】

表１において、ＨＶバイアスと熱耐性の総合的評価を示す。表１では、ＨＶバイアス値が既存Ｔａ系マスクのＨＶバイアス値（８．６５）よりも低く、且つ熱耐性の欄が「○」又は「◎」である場合に、「判定」の欄に「○」を記した。また、ＨＶバイアス値が既存マスクのＨＶバイアス値（８．６５）よりも大きい場合、又は熱耐性の欄が「×」である場合に、「判定」の欄に「×」を記した。そのため、表１では、「実施例１」「実施例２」「実施例３」「実施例４」「実施例５」の「判定」の欄には、「○」を記した。これに対し、「比較例１」「比較例２」「比較例３」「比較例４」「比較例５」「比較例６」「比較例７」の「判定」の欄には、「×」を記した。なお、「既存」はＨＶバイアス値が８．６５であるため、「判定」の欄に「△」を記した。

【0061】

これにより、吸収パターン層１４１がインジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）とを合計で５０原子％以上含有し、吸収パターン層１４１におけるインジウム（Ｉｎ）に対する窒素（Ｎ）の原子数比（Ｎ／Ｉｎ）が０．５以上１．５以下であり、吸収パターン層１４１の層厚が１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下である反射型フォトマスク２００であれば、光学濃度ＯＤ値、熱耐性が共に良好であり、射影効果を低減でき、長寿命であり且つ転写性能が高くなるという結果となった。即ち、より転写性能に優れた反射型フォトマスク２００を得られることが確認できた。換言すると、上記実施形態に係る反射型フォトマスクブランク１００を用いることで、極端紫外領域の波長の光を光源としたパターニング転写用の反射型フォトマスクの射影効果を抑制または軽減でき、露光時の熱耐性を十分に有する反射型フォトマスク２００を作製できることが確認できた、と言える。

【産業上の利用可能性】

【0062】

本発明に係る反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクは、半導体集積回路などの製造工程において、ＥＵＶ露光によって微細なパターンを形成するために好適に用いることができる。

【符号の説明】

【0063】

１…基板、２…反射層、３…キャッピング層、４…吸収層、４１…吸収パターン（吸収パターン層）、１０…反射型フォトマスクブランク、２０…反射型フォトマスク、１１…基板、１２…反射層、１３…キャッピング層、１４…吸収層、１４１…吸収パターン（吸収パターン層）、１５…裏面導電膜、１６…レジスト膜、１６ａ…レジストパターン、１００…反射型フォトマスクブランク、２００…反射型フォトマスク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】