(57)【要約】【課題】射影効果の抑制とマスクの寿命向上とを両立できるようにした反射型フォトマスクブランクス及び反射型フォトマスクを提供する。【解決手段】反射型フォトマスクブランクスは、基板と、基板上に設けられて入射した光を反射する反射部と、反射部上に設けられて入射した光を吸収する低反射部と、を備える。低反射部は少なくとも２層以上の積層構造である。低反射部の最表層はＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ：波長１３．５ｎｍ）光に対して屈折率ｎが０．９０以上、消衰係数ｋが０．０２以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられて入射した光を反射する反射部と、
前記反射部上に設けられて入射した光を吸収する低反射部と、を備え、
前記低反射部は少なくとも２層以上の積層構造であり、
前記低反射部の最表層はＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ：波長１３．５ｎｍ）光に対して屈折率ｎが０．９０以上、消衰係数ｋが０．０２以下である、反射型フォトマスクブランクス。
【請求項２】
前記最表層は、
珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との原子数比が１：１．５から１：２の割合の範囲内であり、かつ、前記珪素及び前記酸素の合計含有量が全体の５０原子％以上である化合物材料で構成されている、請求項１に記載の反射型フォトマスクブランクス。
【請求項３】
前記最表層を構成する化合物材料は、更にホウ素（Ｂ）、窒素（Ｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）から選ばれる１種以上の元素を含有する、請求項１又は２に記載の反射型フォトマスクブランクス。
【請求項４】
前記最表層の膜厚が１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である請求項１から３までのいずれか一項に記載の反射型フォトマスクブランクス。
【請求項５】
前記低反射部は、
前記最表層と前記反射部との間に設けられて入射した光を吸収する吸収層を有し、
前記吸収層は、
前記ＥＵＶ光に対して屈折率ｎが０．９５以下、消衰係数ｋが０．０６以上である化合物材料で構成されている、請求項１から４までのいずれか一項に記載の反射型フォトマスクブランクス。
【請求項６】
前記低反射部は、
前記最表層と前記反射部との間に設けられて入射した光を吸収する吸収層を有し、
前記吸収層は、
錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比が１：１から１：２の割合の範囲内であり、かつ、錫及び酸素の合計含有量が全体の７５原子％以上である化合物材料で構成されている、請求項１から４までのいずれか一項に記載の反射型フォトマスクブランクス。
【請求項７】
前記低反射部は、
前記最表層と前記反射部との間に設けられて入射した光を吸収する吸収層を有し、
前記吸収層は、
インジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比が１：１から１：１．５の割合の範囲内であり、かつ、インジウム及び酸素の合計含有量が全体の８０原子％以上である化合物材料で構成されている、請求項１から４までのいずれか一項に記載の反射型フォトマスクブランクス。
【請求項８】
前記吸収層を構成する化合物材料は、更にホウ素（Ｂ）、窒素（Ｎ）、珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）から選ばれる１種以上の元素を含有する、請求項５から７までのいずれか一項に記載の反射型フォトマスクブランクス。
【請求項９】
前記吸収層の膜厚は、１８ｎｍ以上４８ｎｍ以下である請求項５から８までのいずれか一項に記載の反射型フォトマスクブランクス。
【請求項１０】
前記低反射部は、前記反射部に対して光学濃度（ＯＤ値）が１．５以上である、請求項１から９までのいずれの一項に記載の反射型フォトマスクブランクス。
【請求項１１】
基板と、
前記基板上に設けられて入射した光を反射する反射部と、
前記反射部上に設けられて入射した光を吸収する低反射部と、を備え、
前記低反射部は少なくとも２層以上の積層構造であり、
前記低反射部の最表層はＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ：波長１３．５ｎｍ）光に対して屈折率ｎが０．９０以上、消衰係数ｋが０．０２以下である、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、反射型フォトマスクブランクス及び反射型フォトマスクに関する。
【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いては、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、半導体デバイスの製造プロセスにおいて、従来の波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光を用いた露光光源から、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）光を用いた露光光源に置き換わってきている。
【０００３】
ＥＵＶ光は波長が短いので、ほとんどの物質が高い光吸収性を持つ。このため、ＥＵＶ用のフォトマスクは、従来の透過型フォトマスクと異なり、反射型フォトマスクである（例えば、特許文献１、特許文献２）。特許文献１には、ＥＵＶリソグラフィに用いられる反射型露光マスクにおいて、下地基板上に２種類以上の材料層を周期的に積層させた多層膜を形成し、多層膜上に、窒化を含む金属膜からなるマスクパターン、又は窒化金属膜と金属膜の積層構造から成るマスクパターンを形成することが開示されている。特許文献２には、多層反射膜上に吸収体膜が設けられた反射型マスクが開示されている。吸収体膜は、位相制御膜と、高屈折率材料層と低屈折率材料層とを交互に積層した積層膜とで構成されている。
【０００４】
ＥＵＶリソグラフィは、上記の通り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、ＥＵＶ露光装置の光学系部材はレンズではなく、ミラーとなる。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ＥＵＶ光を入射し、マイナス６度の角度で反射する反射光を半導体基板上のレジスト膜に照射する手法が採用されている。このように、ＥＵＶリソグラフィでは、入射光の光軸をＥＵＶフォトマスクの垂直方向に対して傾斜させることから、ＥＵＶフォトマスクに吸収層パターンの影ができてしまい、吸収層パターンのレジスト膜への転写性能が悪化するという問題が生じてしまう。この影による転写性能の悪化は、射影効果と呼ばれる。
【０００５】
特許文献２では、位相制御膜及び低屈折率材料層として、ＥＵＶ光に対する消衰係数ｋが０．０３以上の膜を使用することで、従来よりも吸収体膜の厚さを薄くする（６０ｎｍ以下にする）ことが可能となり、射影効果を抑制できることが開示されている。また、特許文献３では、Ｔａを主成分とする吸収膜、もしくは位相シフト膜に対してＥＵＶ光に対する吸収性（消衰係数）が高い化合物材料を採用することで、膜厚を薄くし、射影効果を低減する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２３７１７４号公報
【特許文献２】特許第６４０８７９０号公報
【特許文献３】国際公開第２０１１／００４８５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
フォトマスクは、定期メンテナンスとして、酸性又はアルカリ性の洗浄液で洗浄される。また、ＥＵＶ露光装置では、コンタミネーションによるチャンバー内の汚染を防ぐため、反射型フォトマスクは水素ラジカル環境下に晒されてクリーニングされる。反射型フォトマスクにおいて、酸性又はアルカリ性の洗浄液を用いた洗浄や、水素ラジカルを用いたクリーニングが繰り返し行われると、吸収膜を含むパターンがエッチングされて膜減りする可能性がある。
【０００８】
反射型フォトマスクにおいて、吸収膜を含むパターンの厚さを薄くすることは射影効果の抑制に有効である。しかしながら、パターンの厚さが薄くなるほど、膜減りのマージンは小さくなる。本発明者は、反射型フォトマスクにおいて、射影効果の抑制を目的にパターンの厚さを薄くすると、パターンの膜減りのマージンが小さくなり、水素ラジカルを用いたクリーニング等が原因でマスクの寿命が短くなる可能性がある、という課題を発見した。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、射影効果の抑制とマスクの寿命向上とを両立できるようにした反射型フォトマスクブランクス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】
本発明の一態様に係る反射型フォトマスクブランクスは、基板と、前記基板上に設けられて入射した光を反射する反射部と、前記反射部上に設けられて入射した光を吸収する低反射部と、を備え、前記低反射部は少なくとも２層以上の積層構造であり、前記低反射部の最表層はＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ：波長１３．５ｎｍ）光に対して屈折率ｎが０．９０以上、消衰係数ｋが０．０２以下である。
本発明の一態様に係る反射型フォトマスクは、基板と、前記基板上に設けられて入射した光を反射する反射部と、前記反射部上に設けられて入射した光を吸収する低反射部と、を備え、前記低反射部は少なくとも２層以上の積層構造であり、前記低反射部の最表層はＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ：波長１３．５ｎｍ）光に対して屈折率ｎが０．９０以上、消衰係数ｋが０．０２以下である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、射影効果の抑制とマスクの寿命向上とを両立できるようにした反射型フォトマスクブランクス及び反射型フォトマスクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る反射型フォトマスクブランクスの構成例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る反射型フォトマスクの構成例を示す概略断面図である。
【図３】図３は、金属材料のＥＵＶ光（波長１３．５ｎｍ）に対する光学定数を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の実施例１に係る反射型フォトマスクブランクス１００の構造を示す概略断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施例１に係る反射型フォトマスク２００の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施例１に係る反射型フォトマスク２００の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施例１に係る反射型フォトマスク２００の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施例１に係る反射型フォトマスク２００の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施例１に係る反射型フォトマスクの低反射部パターン１８ａを示す平面図である。
【図１０】図１０は、水素ラジカル耐性を評価するための装置の構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明にかかわる反射型フォトマスクブランクス及び反射型フォトマスクについて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る反射型フォトマスクブランクス１０の構成例を示す概略断面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る反射型フォトマスク２０の構成例を示す概略断面図である。図２に示す反射型フォトマスク２０は、図１に示す反射型フォトマスクブランクス１０の低反射部８をパターニングして形成されるものである。
【００１４】
図１に示すように、反射型フォトマスクブランクス１０及び反射型フォトマスク２０は、基板１上に設けられた多層反射膜２と、多層反射膜２上に設けられたキャッピング層３とを備える。多層反射膜２及びキャッピング層３によって、反射部７が構成されている。また、反射型フォトマスクブランクス１０及び反射型フォトマスク２０は、反射部７上に設けられた低反射部８を備える。低反射部８は少なくとも２層以上の積層構造を有する。積層構造は、吸収層４と、吸収層４上に設けられた最表層５とを有する。最表層５は波長１３．５ｎｍのＥＵＶに対して屈折率ｎが０．９０以上、消衰係数ｋが０．０２以下  である。
【００１５】
（基板の構成例）
基板１には、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。基板１は、熱膨張率の小さい材料で構成されていればよく、これらに限定されるものではない。
【００１６】
（反射部の構成例）
多層反射膜２は、露光光であるＥＵＶ光（極端紫外光）を反射するもので、ＥＵＶ光に対する屈折率の大きく異なる材料の組み合わせで構成されている。例えば、多層反射膜２としては、モリブデン（Ｍｏ）と珪素（Ｓｉ）、又はモリブデン（Ｍｏ）とベリリウム（Ｂｅ）といった組み合わせの層が４０周期程度繰り返し積層されて構成されている。
【００１７】
キャッピング層３は、低反射部８をエッチングして低反射部パターン８ａを形成する際に、多層反射膜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。キャッピング層３は、吸収層４のエッチング条件に対して耐性を有する材質で構成されている。なお、反射型フォトマスクブランクス１０及び反射型フォトマスク２０において、キャッピング層３は無くてもよい。多層反射膜２の材質や吸収層４のエッチング条件により、多層反射膜２にダメージが生じない、又はダメージが生じたとしてもその影響が小さい場合は、キャッピング層３は無くてもよい。
【００１８】
また、図示しないが、反射型フォトマスクブランクス１０及び反射型フォトマスク２０は、基板１の裏面側に裏面導電膜を備えてもよい。基板１の裏面側とは、基板１において多層反射膜２が形成される面の反対側の面（以下、裏面）のことである。裏面導電膜は、静電チャックの原理を利用して反射型フォトマスク２０をＥＵＶ露光装置に固定するための膜である。
【００１９】
（低反射部の構成例）
反射型フォトマスクブランクス１０において、吸収層４と最表層５とを有する低反射部８は、パターンを形成するための加工が可能となっている。例えば、吸収層４は、酸化錫（ＳｎＯ）又は酸化インジウム（ＩｎＯ）で構成されている。酸化錫と酸化インジウムは、塩素系ガスにドライエッチング加工が可能である。また、最表層５は、酸化珪素（ＳｉＯ）で構成されている。酸化珪素はフッ素系ガスでドライエッチングが可能である。酸化珪素は塩素系のガスにはエッチングされにくいので、吸収層４を酸化錫又は酸化インジウムとし、最表層５を酸化珪素としたとき、最表層５は吸収層４に対するエッチングマスクとして働く。
【００２０】
また、酸性又はアルカリ性の洗浄液に対して高い耐性を持つ低反射部８でなければ、フォトマスクは長期の使用に耐えられない。通常、単体金属よりも酸化物、窒化物もしくは酸窒化物の方が、フォトマスクを洗浄する酸又はアルカリの洗浄液に対する耐性（以下、洗浄耐性）が高い。また、酸素比率の多い方が、洗浄耐性が高い。このため、吸収層４は、錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比が、１：１から１：２の割合の範囲内であり、かつ、錫及び酸素の合計含有量が全体の７５原子％以上である化合物材料で構成されていることが好ましい。もしくは、吸収層４は、インジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比が１：１から１：１．５の割合の範囲内で、かつインジウム及び酸素の合計含有量が全体の８０原子％以上である化合物材料で構成されていることが好ましい。また、最表層５は、十分な洗浄耐性を備えるため、珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との原子数比が１：１．５から１：２の割合の範囲内であり、かつ珪素及び酸素の合計含有量が全体の５０原子％以上である化合物材料で構成されていることが好ましい。
【００２１】
なお、本発明の実施形態では、８０℃の硫酸に１０分間浸漬したときの膜減り量が１ｎｍ以下であり、かつ、アンモニアと過酸化水素水と水とを質量比で１：１：２０の割合で混合した洗浄液の槽に５００Ｗのメガソニックを用いて１０分間浸漬したときの膜減り量が１ｎｍ以下である場合を、洗浄耐性が高いという。吸収層４及び最表層５を構成する各化合物材料がこの条件をそれぞれ満たすことで、洗浄耐性が高い低反射部パターン８ａを実現することができる。
【００２２】
吸収層４はキャッピング層３上にスパッタで形成されるが、吸収層パターンのラフネスや面内寸法の均一性、転写像の面内均一性を良好なものとするため、吸収層４の膜質は十分にアモルファスであることが好ましい。吸収層４の膜質をアモルファスにするため、吸収層４を構成する化合物材料は、ホウ素（Ｂ）、窒素（Ｎ）、珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）から選ばれる１種以上の元素を含有することが好ましく、これら１種以上の元素を組成比１０％未満で含有することがより好ましい。
【００２３】
最表層５は吸収層４上にスパッタで形成されるが、最表層パターンのラフネスや面内寸法の均一性、転写像の面内均一性を良好なものとするため、最表層５の膜質は十分にアモルファスであることが好ましい。最表層５の膜質をアモルファスにするため、最表層５を構成する化合物材料は、ホウ素（Ｂ）、窒素（Ｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）から選ばれる１種以上の元素を含有することが好ましく、これら１種以上の元素を組成比１０％未満で含有することがより好ましい。
【００２４】
ＥＵＶ露光装置では、反射型フォトマスク２０は水素ラジカル環境下に晒される。このため、最表層５は、水素ラジカル耐性の高い化合物材料で構成されていることが好ましい。例えば、最表層５は、上記の酸化珪素など、珪素を主材料とする化合物材料で構成されていることが好ましい。もしくは、最表層５は、遷移金属、ビスマス、珪素の少なくとも一つを主材料とする化合物材料で構成されていてもよい。遷移金属、ビスマス、珪素は、他の金属材料に比べて水素に対して反応性が小さく、且つ揮発性が小さい。これにより、低反射部８の水素ラジカル耐性を高めることができ、反射型フォトマスク２０を長期間の使用に耐えうるマスクとすることができる。
【００２５】
なお、本発明の実施形態では、チャンバー内に配置された一対の電極の電極間距離が１８ｍｍであり、チャンバー内に導入される水素Ｈ２の流量が１０１９ａｔ／（ｃｍ２ｓ）であり、４０ＭＨｚのＣＣＰ（Ｃａｐａｃｉｔｙｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：容量結合プラズマ）を使って電極間で水素が励起された水素ラジカル環境下での膜減り速さが０．１ｎｍ／ｓ以下である場合を、水素ラジカル耐性が高いという。最表層５を構成する化合物材料がこの条件を満たすことで、水素ラジカル耐性が高い低反射部パターン８ａを実現することができる。
【００２６】
ＥＵＶリソグラフィにおいて、ＥＵＶ光は、反射型フォトマスク２０の低反射部パターン８ａの側から斜めに入射し、反射部７で反射されてウェハ上のレジスト膜に入射する。ここで、反射型フォトマスク２０に入射するＥＵＶ光が低反射部パターン８ａの影を反射部７に作ると、レジスト膜への転写性能が悪化する（射影効果）。
【００２７】
上記射影効果を抑制するため、最表層５の主材料は、光路の妨げとならないよう、ＥＵＶ光に対する消衰係数ｋが小さい化合物材料であることが好ましい。例えば、射影効果による解像性の悪化を１０％以内に収めるため、最表層５の消衰係数ｋは０．０２以下であり、膜厚は２０ｎｍ以内であることが好ましい。
上記射影効果を抑制するため、吸収層４は、ＥＵＶ光に対して屈折率ｎが０．９５以下、消衰係数ｋが０．０６以上である化合物材料で構成されていることが好ましい。
【００２８】
図３は、金属材料のＥＵＶ光（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。上記の特許文献３に開示されているように、従来からタンタル（Ｔａ）を主成分とする吸収膜が用いられているが、ＴａのＥＵＶ光に対する消衰係数ｋは、０．０４１である。Ｔａより大きい消衰係数の化合物材料であれば、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、射影効果をさらに低減することができる。
【００２９】
上記のような光学定数（ｎｋ値）の組み合わせを満たす化合物材料としては、図３に示すように、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。
最表層５の主材料は、真空の１に近い屈折率の化合物材料であることが好ましい。これにより、最表層５の表面反射による解像性の悪化を抑制することができる。
【００３０】
低反射部８は、反射部７に対して光学濃度（ＯＤ値）が１．５以上であることが好ましい。すなわち、低反射部８は、反射部７に対してＯＤ値が１．５以上となる化合物材料と膜厚の組み合わせを有することが好ましい。ＯＤ値は、反射部７と低反射部８の光強度のコントラストを表す指標である。ＯＤ値が大きいほうがコントラストは良く、高い転写性能が得られる。ＯＤ値は、式（１）で示される。
ＯＤ＝−ｌｏｇ（Ｒａ／Ｒｍ）    ・・・（１）
式（１）において、Ｒａは低反射部８の反射率であり、Ｒｍは反射部７の反射率Ｒｍである。
【００３１】
上記のように、射影効果を抑制するためには、吸収層４の膜厚を薄くすることが効果的である。従来の吸収膜にはＴａを主成分とする化合物材料が適用されてきたが、ＯＤ値で１以上を得るには４０ｎｍ以上の膜厚が必要であり、ＯＤ値で２以上を得るには７０ｎｍ以上の膜厚が必要であった。Ｔａの消衰係数は０．０４１だが、消衰係数０．０６以上の化合物材料を吸収層４に適用すると、同じＯＤ値でも吸収層４の膜厚を薄くすることができる。例えば、消衰係数０．０６以上の化合物材料を吸収層４に適用すると、ベールの法則より、ＯＤ値で１以上を得るには２７ｎｍ以上の膜厚が必要となり、ＯＤ値で２以上を得るには４８ｎｍ以上の膜厚が必要となる。
吸収層４及び最表層５の膜厚について、一例を示す。吸収層４の膜厚は、例えば１８ｎｍ以上４８ｎｍ以下である。最表層５の膜厚は、例えば１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。吸収層４と最表層５とを有する低反射部８及び低反射部パターン８ａの膜厚は、例えば１９ｎｍ以上６８ｎｍ以下である。
【００３２】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る反射型フォトマスクブランクス１０及び反射型フォトマスク２０は、基板１と、基板１上に設けられて入射した光を反射する反射部７と、反射部上に設けられて入射した光を吸収する低反射部８と、を備える。低反射部８は少なくとも２層以上の積層構造である。低反射部８の最表層５はＥＵＶ光に対して屈折率ｎが０．９０以上、消衰係数ｋが０．０２以下である。例えば、最表層５は、珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）を原子数比が１：１．５から１：２の割合の範囲内で、珪素及び酸素の合計含有量が全体の５０％原子以上である化合物材料で構成されている。珪素（Ｓｉ）は、消衰係数ｋが０．００１８であり、屈折率ｎが０．９９９であり、上記の光学条件に当てはまる。
【００３３】
これによれば、最表層５は、ＥＵＶ光に対する消衰係数ｋが０．０２以下であるため、ＥＵＶ光の吸収を抑制することができる。最表層５から形成される最表層パターンは、入射光による影の形成が抑制されるため、射影効果を抑制することができる。
また、最表層５を構成する材料として、洗浄耐性が高く、かつ水素ラジカル耐性が高い材料を用いることができる。これにより、酸性又はアルカリ性の洗浄液を用いる洗浄工程や、水素ラジカルを用いるクリーニング工程で、低反射部パターン８ａの膜減りを抑制することができる。
【００３４】
さらに、最表層パターンは、入射光による影の形成を抑制することができるので、厚膜に形成することができる。最表層パターンを厚膜に形成することにより、上記の洗浄工程やクリーニング工程で、膜減りのマージンを大きくすることができる。最表層パターンの膜減りを抑制するとともに、膜減りのマージンを大きくすることができるので、マスクの寿命向上が可能である。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明の実施例に係る反射型フォトマスクブランクス及び反射型フォトマスクを、図と表とを用いて説明する。
（実施例１）
図４は、本発明の実施例１に係る反射型フォトマスクブランクス１００の構造を示す概略断面図である。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の上に、多層反射膜１２を形成した。多層反射膜１２は、珪素（Ｓｉ）とモリブデン（Ｍｏ）とを一対とする積層膜を４０枚積層することで形成した。多層反射膜１２の膜厚は２８０ｎｍであった。図４では、簡便のため、多層反射膜１２は、数対の積層膜で図示されている。
【００３６】
次に、多層反射膜１２上に、中間膜としてルテニウム（Ｒｕ）で形成されたキャッピング層１３を、膜厚が２．５ｎｍになるように成膜した。これにより、基板１１上には多層反射膜１２及びキャッピング層１３を有する反射部１７が形成された。キャッピング層１３の上に、酸化錫で形成された吸収層１４を膜厚が２６ｎｍになるよう成膜した。吸収層１４における錫と酸素の原子数比は、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）で測定したところ１：１．６であった。また、吸収層１４をＸＲＤ（Ｘ線回析装置）で測定したところ、わずかに結晶性が見られるものの、アモルファスであることがわかった。
【００３７】
次に、吸収層１４上に、酸化珪素で形成される最表層１５を膜厚が４ｎｍから２０ｎｍの範囲内になるよう成膜した。最表層１５における珪素と酸素の原子数比は、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）で測定したところ１：１．９であった。これにより、反射部１７上に、吸収層１４及び最表層１５を有する低反射部１８が形成された。次に、基板１１において多層反射膜１２が形成されていない側（即ち、裏面側）に裏面導電膜１６を１００ｎｍの厚さで成膜した。裏面導電膜１６は、窒化クロム（ＣｒＮ）で形成した。
基板１１上へのそれぞれの膜の成膜は、多元スパッタリング装置を用いた。各々の膜の膜厚は、スパッタリング時間で制御した。以上の工程を経て、反射型フォトマスクブランクス１００を作製した。
【００３８】
次に、反射型フォトマスクブランクス１００を用いて、反射型フォトマスク２００を作製方法する。図５から図８は、本発明の実施例１に係る反射型フォトマスク２００の製造方法を工程順に示す概略断面図である。図５に示すように、反射型フォトマスクブランクス１００に備えられた低反射部１８の上に、ポジ型化学増幅型レジスト（ＳＥＢＰ９０１２：信越化学工業社製）を１２０ｎｍの膜厚にスピンコートで成膜し、１１０度で１０分ベークし、レジスト膜１９を形成した。次いで、電子線描画機（ＪＢＸ３０３０：日本電子社製）によってレジスト膜１９に所定のパターンを描画した。その後、１１０度、１０分ベーク処理を施し、次いでスプレー現像（ＳＦＧ３０００：シグマメルテック社製）した。これにより、図６に示すように、レジストパターン１９ａを形成した。
【００３９】
次に、レジストパターン１９ａをエッチングマスクとして、フッ素系ガスを主体としたドライエッチングにより、最表層１５のパターニングを行った。これにより、図７に示すように最表層１５に最表層パターンを形成した。次に、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のパターニングを行い、吸収層パターンを形成した。これにより、図８に示すように低反射部パターン１８ａを形成した。次に、残ったレジストパターン１９ａ（図７参照）の剥離を行い、本実施例１による反射型フォトマスク２００を作製した。
実施例１において、低反射部１８に形成した低反射部パターン１８ａは、線幅６４ｎｍＬＳ（ラインアンドスペース）パターン、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いた吸収層４の膜厚測定用の線幅２００ｎｍＬＳパターン、ＥＵＶ反射率測定用の４ｍｍ角の低反射部除去部を含んでいる。
【００４０】
図９は、本発明の実施例１に係る反射型フォトマスクの低反射部パターン１８ａを示す平面図である。図９において、符号「ＷＬ」はＬＳパターンのライン幅を示し、符号「ＷＳ」はＬＳパターンのスペース幅を示し、符号「ＷＰ」はＬＳパターンの配置ピッチを示す。ＷＰ＝ＷＬ＋ＷＳの関係にある。また、符号「１８ａ−ｘ」は、低反射部パターン１８ａのうち、ｘ方向に延設されたＬＳパターンを示す。符号「１８ａ−ｙ」は、低反射部パターン１８ａのうち、ｙ方向に延設されたＬＳパターンを示す。実施例１では、ＷＬ＝６４ｎｍ、ＷＳ＝６４ｎｍであるＬＳパターン１８ａ−ｘ、１８ａ−ｙを形成した。
【００４１】
（実施例２）
吸収層１４を酸化インジウムで形成し、膜厚２６ｎｍになるよう成膜した。次に、吸収層１４上に、酸化珪素で形成される最表層１５を膜厚が４ｎｍから２０ｎｍの範囲内になるよう成膜した。インジウムと酸素の原子数比は、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）で測定したところ１：１．３であった。これ以外は実施例１と同様の方法で、反射型フォトマスクブランクス１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。
【００４２】
（比較例１）
吸収層を酸化錫で形成し、膜厚２６ｎｍになるよう成膜した。次に、吸収層上に、タンタル（Ｔａ）で形成される最表層を膜厚が４ｎｍから２０ｎｍの範囲内になるよう成膜した。これ以外は実施例１と同様の方法で、反射型フォトマスクブランクス及び反射型フォトマスクを作製した。
（比較例２）
吸収層を酸化錫で形成し、膜厚２６ｎｍになるよう成膜した。最表層は形成しなかった。これ以外は実施例１と同様の方法で、反射型フォトマスクブランクス及び反射型フォトマスクを作製した。
（比較例３）
吸収層をタンタル（Ｔａ）で形成し、膜厚４０ｎｍになるよう成膜した。最表層は形成しなかった。これ以外は実施例１と同様の方法で、反射型フォトマスクブランクス及び反射型フォトマスクを作製した。
【００４３】
（評価方法）
上記の実施例１、２及び比較例１から３において、膜厚は透過電子顕微鏡によって測定した。上記の実施例１、２及び比較例１から３において、作製した反射型フォトマスクの反射部の領域の反射率Ｒｍと低反射部の領域の反射率ＲａとをＥＵＶ光による反射率測定装置で測定した。反射率Ｒｍの測定は４ｍｍ角の吸収層除去部で行った。その測定結果から、上記の式（１）を用いてＯＤ値を算出した。
【００４４】
図１０に示す評価装置を用いて、実施例１、２及び比較例１から３で作製した反射型フォトマスクの水素ラジカル耐性を評価した。
図１０は、水素ラジカル耐性を評価するための装置の構成例を示す模式図である。図１０に示すように、評価装置は、チャンバー３００と、チャンバー３００に水素プラズマ３０５を発生させるプラズマ発生装置３１０と、を備える。チャンバー３００内には、下部電極３０１と、下部電極３０１と向かい合う上部電極３０２とが設けられている。下部電極３０１において、上部電極３０２と向かい合う面上に被評価物３０３が配置される。下部電極３０１と上部電極３０２との間（以下、電極間）の距離は１８ｍｍである。
【００４５】
下部電極３０１上に、被評価物３０３として、実施例１、２及び比較例１から３で作製した反射型フォトマスクを配置した。この状態で、チャンバー３００内に水素Ｈ２を流量１０１９ａｔ／（ｃｍ２ｓ）で導入し、導入した水素Ｈ２を４０ＭＨｚのＣＣＰを使い励起して、水素ラジカルを発生させた。実施例１、２及び比較例１から３で作製した反射型フォトマスクを水素ラジカルに晒して、水素ラジカル処理を行った。低反射部について、水素ラジカル処理前後での膜厚変化を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて確認した。膜厚変化の測定は、線幅２００ｎｍのＬＳパターンで行った。
【００４６】
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ウェハ上に実施例１、２及び比較例１から３で作製した反射型フォトマスクの低反射部パターンを転写露光した。露光量は、図９に示したｘ方向のＬＳパターン１８ａ−ｘが、設計通りの線幅１６．０ｎｍでレジスト膜に転写されるように調節した。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、解像性の確認を行った。
【００４７】
（評価結果）
評価結果を表１から５に示す。表１は、実施例１に係る３つの反射型フォトマスク２００の評価結果を示している。評価項目は、マスク特性と、マスクを用いてウェハ上に転写されたレジストパターンの線幅である。
【００４８】
【表１】
2020197606.tif 000003
【００４９】
表１に示すように、実施例１に係る３つの反射型フォトマスク２００は、吸収層１４が酸化錫（屈折率ｎが０．９４、消衰係数ｋが０．０７）で構成され、最表層１５が酸化珪素（屈折率ｎが０．９８、消衰係数ｋが０．０１）で構成された反射型フォトマスクである。吸収層１４の膜厚は２６ｎｍであり、最表層１５の膜厚は４ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍである。
【００５０】
表１に示すように、実施例１に係る３つの反射型フォトマスク２００の水素ラジカル耐性は、それぞれ０．０７ｎｍ／ｓであった。実施例１において、測定された水素ラジカル耐性の値は、判定の基準値である０．１ｎｍ以下であり、良好な結果であった。また、最表層１５の膜厚が４ｎｍのとき、ＯＤ値は１．８１と高い値であった。ｙ方向のＬＳパターン１８ａ−ｙ（図９参照）がレジスト膜に転写されて形成されたレジストパターンの、ｙ方向の線幅は１２．２ｎｍであった。最表層１５の膜厚を２０ｎｍまで厚くしたところ、ＯＤ値は向上したが、膜厚が厚くなったことによる射影効果が見られ、ｙ方向の線幅は１１．４ｎｍと悪化した。
表２は、実施例２に係る３つの反射型フォトマスク２００の評価結果を示している。評価項目は、マスク特性と、マスクを用いてウェハ上に転写されたレジストパターンの線幅である。
【００５１】
【表２】
2020197606.tif 000004
【００５２】
表２に示すように、実施例２に係る３つの反射型フォトマスク２００は、吸収層１４が酸化インジウム（屈折率ｎが０．９２、消衰係数ｋが０．０６７）で構成され、最表層１５が酸化珪素（屈折率ｎが０．９８、消衰係数ｋが０．０１）で構成されている。吸収層１４の膜厚は２６ｎｍであり、かつ、最表層１５の膜厚は４ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍである。
【００５３】
表２に示すように、実施例２に係る反射型フォトマスク２００の水素ラジカル耐性は、それぞれ０．０７ｎｍ／ｓであった。実施例２において、測定された水素ラジカル耐性の値は、判定の基準値である０．１ｎｍ以下であり、良好な結果であった。また、最表層１５の膜厚が４ｎｍのとき、ＯＤ値は１．６８で、実施例１の酸化錫には及ばない結果となった。最表層１５の膜厚を２０ｎｍまで厚くしたところ、ＯＤ値は向上したが、膜厚が厚くなったことによる射影効果が見られ、ｙ方向の線幅は１１．２ｎｍと悪化した。
表３は、比較例１に係る３つの反射型フォトマスクの評価結果を示している。評価項目は、マスク特性と、マスクを用いてウェハ上に転写されたレジストパターンの線幅である。
【００５４】
【表３】
2020197606.tif 000005
【００５５】
表３に示すように、比較例１に係る３つの反射型フォトマスクは、吸収層が酸化錫（屈折率ｎが０．９４、消衰係数ｋが０．０７）で構成され、最表層がタンタル（屈折率ｎが０．９４、消衰係数ｋが０．０４）で構成されている。吸収層の膜厚は２６ｎｍであり、最表層の膜厚は４ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍである。
表３に示すように、比較例１に係る反射型フォトマスクの水素ラジカル耐性は０．０ｎｍと良好であった。しかし、最表層の膜厚が４ｎｍと薄膜でも、射影効果が表れ、ｙ方向の線幅は１１．７ｎｍとなり、実施例１、２よりも悪化した結果となった。またＯＤ値も１．５６とコントラストの低下が見られ、実施例１、２よりも表面反射が強く転写性能が悪化した結果となった。最表層の膜厚を厚くするとＯＤ値は向上するが、射影効果が強く表れ、ｙ方向の線幅はさらに悪化した。
表４は、比較例２に係る１つの反射型フォトマスクの評価結果を示している。評価項目は、マスク特性と、マスクを用いてウェハ上に転写されたレジストパターンの線幅である。
【００５６】
【表４】
2020197606.tif 000006
【００５７】
表４に示すように、比較例２に係る反射型フォトマスクは、吸収層がタンタル（屈折率ｎが０．９４、消衰係数ｋが０．０４）で構成されている。吸収層の膜厚は、４０ｎｍである。吸収層が最表層を兼ねており、吸収層とは別の最表層はない。表４に示すように、比較例２に係る反射型フォトマスクの水素ラジカル耐性は０．０ｎｍ／ｓと良好で、ＯＤ値も１．９と良好な値だったが、膜厚による射影効果が大きく、ｙ方向のパターンは解像しなかった。
表５は、比較例３に係る１つの反射型フォトマスクの評価結果を示している。評価項目は、マスク特性と、マスクを用いてウェハ上に転写されたレジストパターンの線幅である。
【００５８】
【表５】
2020197606.tif 000007
【００５９】
表５に示すように、比較例２に係る反射型フォトマスクは、吸収層が酸化錫（屈折率ｎが０．９４、消衰係数ｋが０．０７）で構成されている。吸収層の膜厚は、２６ｎｍである。吸収層が最表層を兼ねており、吸収層とは別の最表層はない。表５に示すように、比較例３に係る反射型フォトマスクのＯＤ値は２．０１、ｙ方向の線幅は１３．０ｎｍで最も良い値となったが、水素ラジカル耐性が０．１４ｎｍ／ｓと最も悪い結果となった。
【００６０】
以上の評価結果から、吸収層１４が酸化錫で構成され、最表層１５が酸化珪素で構成された反射型フォトマスク２００は、ＯＤ値、水素ラジカル耐性が共に良好であり、射影効果を低減でき、長寿命で転写性能が高い、ということがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係る反射型フォトマスクブランクス及び反射型フォトマスクは、例えば、半導体集積回路などの製造工程に適用することができる。ＥＵＶ露光によって微細なパターンを形成する工程に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１、１１  基板
２、１２  多層反射膜
３、１３  キャッピング層
４、１４  吸収層
５、１５  最表層
７、１７  反射部
８、１８  低反射部
８ａ、１８ａ  低反射部パターン
１０、１００  反射型フォトマスクブランクス
１６  裏面導電膜
１８ａ−ｘ  ＬＳパターン
１８ａ−ｙ  ＬＳパターン
１９  レジスト膜
１９ａ  レジストパターン
２０、２００  反射型フォトマスク
３００  チャンバー
３０１  下部電極
３０２  上部電極
３０３  被評価物
３０５  水素プラズマ
３１０  プラズマ発生装置
【図１】
2020197606.tif 000008
【図２】
2020197606.tif 000009
【図３】
2020197606.tif 000010
【図４】
2020197606.tif 000011
【図５】
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【図６】
2020197606.tif 000013
【図７】
2020197606.tif 000014
【図８】
2020197606.tif 000015
【図９】
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【図１０】
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