(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
基板と、
前記基板の表面に形成されたＥＵＶ光を反射する多層反射層と、
前記多層反射層の上に形成された前記多層反射層の保護層と、
前記保護層の上に形成された前記ＥＵＶ光を吸収する吸収層
とを備え、前記吸収層に形成された回路パターン領域を取り巻く外周部の少なくとも一部に、前記吸収層と前記保護層と前記多層反射層とが異方性ドライエッチングによりエッチング除去されて形成された溝部を有し、この溝部の側壁部に、ＥＵＶ光を吸収するタンタル薄膜が形成されてなり、
前記タンタル薄膜の膜厚Ｄが、式（１）で表される７．４ｎｍ以上の値であることを特徴とする反射型マスク。
Ｄ＝ｄ×ｔａｎθ・・・（１）
ただし、θ：ＥＵＶ光の入射角、ｄ：吸収層の膜厚、とする。
【請求項２】
前記タンタル薄膜のＥＵＶ光に対する光学濃度が２．０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。
【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及び反射型マスク、反射型マスクブランクの製造方法に関し、特に極端紫外線（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ；以下「ＥＵＶ」と表記する。）を光源とするＥＵＶリソグラフィを用いた半導体製造装置などに利用される反射型マスクおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（ＥＵＶリソグラフィの説明）
近年、半導体デバイスの微細化に伴い、波長が１３．５ｎｍ近傍のＥＵＶを光源に用いたＥＵＶリソグラフィが提案されている。ＥＵＶリソグラフィは光源波長が短く光吸収性が非常に高いため、真空中で行われる必要がある。またＥＵＶの波長領域においては、ほとんどの物質の屈折率は１よりもわずかに小さい値である。このため、ＥＵＶリソグラフィにおいては従来から用いられてきた透過型の屈折光学系を使用することができず、反射光学系となる。従って、原版となるフォトマスク（以下、マスクと呼ぶ）も、従来の透過型のマスクは使用できないため、反射型のマスクとする必要がある。
【０００３】
（ＥＵＶマスクとブランク構造の説明）
このような反射型マスクの元となる反射型マスクブランクは、低熱膨張基板の上に、露光光源波長に対して高い反射率を示す多層反射層と、露光光源波長の吸収層とが順次形成されており、更に基板の裏面には露光機内における静電チャックのための裏面導電膜が形成されている。また、多層反射層と、吸収層の間に緩衝層を有する構造を持つＥＵＶマスクもある。反射形マスクブランクから反射形マスクへ加工する際には、ＥＢ（電子線）リソグラフィとエッチング技術とにより吸収層を部分的に除去し、緩衝層を有する構造の場合はこれも同じく除去し、吸収部と反射部とからなる回路パターンを形成する。このように作製された反射型マスクによって反射された光像が反射光学系を経て半導体基板上に転写される。
【０００４】
（ＥＵＶマスクの吸収層の膜厚と反射率の説明）
反射光学系を用いた露光方法では、マスク面に対して垂直方向から所定角度傾いた入射角（通常６°）で照射されるため、吸収層の膜厚が厚い場合、パターン自身の影が生じてしまい、この影となった部分における反射強度は、影になっていない部分よりも小さいため、コントラストが低下し、転写パターンには、エッジ部のぼやけや設計寸法からのずれが生じてしまう。これはシャドーイングと呼ばれ、反射マスクの原理的課題の一つである。
【０００５】
このようなパターンエッジ部のぼやけや設計寸法からのずれを防ぐためには、吸収層の膜厚は小さくし、パターンの高さを低くすることが有効であるが、吸収層の膜厚が小さくなると、吸収層における遮光性が低下し、転写コントラストが低下し、転写パターンの精度低下となる。つまり吸収層を薄くし過ぎると転写パターンの精度を保つための必要なコントラストが得られなくなってしまう。つまり、吸収層の膜厚は厚すぎても薄すぎても問題になるので、現在は概ね５０〜９０ｎｍの間になっており、ＥＵＶ光（極端紫外光）の吸収層での反射率は０．５〜２％程度である。
【０００６】
（隣接するチップの多重露光の説明）
一方、反射型マスクを用いて半導体基板上に転写回路パターンを形成する際、一枚の半導体基板上には複数の回路パターンのチップが形成される。隣接するチップ間において、チップ外周部が重なる領域が存在する場合がある。これはウェハ１枚あたりに取れるチップを出来るだけ増加したいという生産性向上のために、チップを高密度に配置するためである。この場合、この領域については複数回（最大で４回）に渡り露光（多重露光）されることになる。この転写パターンのチップ外周部はマスク上でも外周部であり、通常、吸収層の部分である。しかしながら、上述したように吸収層上でのＥＵＶ光の反射率は、０．５〜２％程度あるために、多重露光によりチップ外周部が感光してしまう問題があった。このため、マスク上のチップ外周部に通常の吸収層よりもＥＵＶ光の遮光性の高い領域（以下、遮光枠と呼ぶ）を設ける必要性が出てきた。
【０００７】
このような問題を解決するために、反射型マスクの吸収層から多層反射層までを掘り込んだ溝を形成することで多層反射層の反射率を低下させることにより、露光光源波長に対する遮光性の高い遮光枠を設けた反射型マスクが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
しかしながら、吸収層と多層反射層を単に掘り込んだだけの遮光枠では、次のような問題が生じる。これについて図を用いて詳しく説明する。図８の遮光枠１０の大部分はＥＵＶ反射率をほぼゼロにすることが出来るが、遮光枠のエッジ付近のＥＵＶ反射光３０３、３０４の反射率は、遮光枠を形成する前よりも逆に高くなってしまう問題が発生する。何故なら、多層反射層２を単に掘り込む方法では、ＥＵＶ反射率の低減に貢献していた吸収層４も除去する必要があるため、遮光枠のエッジ付近では、ＥＵＶ光の入射と反射の行程で、吸収層４を１回しか通らない場合が発生するためである。例えば、遮光枠領域側から斜め入射されたＥＵＶ入射光３００は、吸収層を通らずに多層反射層側壁から入り、多層反射層で反射されたＥＵＶ光が１度だけ吸収層を通り、ウェハ側に漏れたり（図８の３０４）、また、斜め入射されたＥＵＶ入射光３００が最初に吸収層を通っても、遮光枠のエッジ付近では、多層反射層で反射されたＥＵＶ入射光３００の一部が多層反射層側壁を抜けてウェハ側に漏れる（図８の３０３）ためである。つまり、ＥＵＶ反射率を低下させるための遮光枠１０によって、遮光枠のエッジ部分では、逆にＥＵＶ反射光の漏れが生じ、ＥＵＶ反射率を上げてしまう問題を発生させ、遮光性能の低下を招いてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２１２２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、遮光性能の高い遮光枠を有する反射型マスクおよびその製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するための手段として、本発明の請求項１は、
少なくとも、
基板と、
前記基板の表面に形成されたＥＵＶ光を反射する多層反射層と、
前記多層反射層の上に形成された前記多層反射層の保護層と、
前記保護層の上に形成された前記ＥＵＶ光を吸収する吸収層
とを備え、前記吸収層に形成された回路パターン領域を取り巻く外周部の少なくとも一部に、前記吸収層と前記保護層と前記多層反射層とが異方性ドライエッチングによりエッチング除去されて形成された溝部を有し、この溝部の側壁部に、ＥＵＶ光を吸収するタンタル薄膜が形成されてなり、
前記タンタル薄膜の膜厚Ｄが、式（１）で表される７．４ｎｍ以上の値であることを特徴とする反射型マスクである。
Ｄ＝ｄ×ｔａｎθ・・・（１）
ただし、θ：ＥＵＶ光の入射角、ｄ：吸収層の膜厚、とする。
【００１２】
また、請求項２は、
前記タンタル薄膜のＥＵＶ光に対する光学濃度が２．０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である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、多層反射層を除去し遮光枠を形成したＥＵＶマスクにおいて、遮光枠のエッジ付近でのＥＵＶ光の反射率を１％以下にまで低減できるため、高い遮光性能を有する反射型マスクが可能となり、高い精度の転写パターンを形成できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、本発明の反射型マスクの構造の一例を示す概略断面図、（ｃ）は本発明の反射型マスクの一例を示す概略平面図。
【図２】本発明の実施例１の反射型マスクの作製工程（パターン形成まで）を示す概略断面図。
【図３】本発明の実施例１の反射型マスク（パターン形成まで）を示す概略平面図。
【図４】本発明の実施例１の反射型マスクの作製工程（遮光枠形成）を示す概略断面図で、（ａ）はパターン形成された状態、（ｂ）はレジストを塗布した状態、（ｃ）はレジストをパターン化した状態、（ｄ）は吸収層をエッチング除去した状態、（ｅ）は保護層と多層反射層をエッチング除去した状態、（ｆ）は側壁吸収膜を全面に形成した状況、（ｇ）はレジストを剥離除去した状態、をそれぞれ示している。
【図５】本発明の実施例１の反射型マスクを示す概略図で、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図、をそれぞれ示している。
【図６】（ａ）は、従来の反射型マスクの一例を示す概略断面図、（ｂ）はその遮光枠のエッジ部のＥＵＶ反射率のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図７】（ａ）は、本発明における実施例１の反射型マスクの概略断面図、（ｂ）は、その遮光枠のエッジ部のＥＵＶ反射率のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図８】従来の反射型マスクの遮光枠構造とそのＥＵＶ反射光の状況を説明する概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（本発明の反射型マスクの構成）  
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。  
【００１９】
まず、本発明の反射型マスクの構成について説明する。図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の反射型マスクの構造の一例を示す概略断面図で、図１（ｃ）は、図１（ａ）及び（ｂ）を上から見た概略平面図である。
【００２０】
図１（ａ）及び（ｂ）に示す本発明の反射型マスク１０１は、基板１の表面に、多層反射層２、保護層３、吸収層４が順次形成されている。基板１の裏面には裏面導電膜５が形成された構造となっている。保護層３と吸収層４の間には、緩衝層が有る場合もある。緩衝層は、吸収層４のマスクパターン修正時に、下地の保護層３にダメージを与えないために設けられる層である。
【００２１】
本発明の反射型マスク１０１は、吸収層４が加工されたパターン領域１０と、その外周部の少なくともその一部に吸収層４、保護層３、多層反射層２、（緩衝層がある場合は緩衝層も）が異方性ドライエッチングでエッチング除去されて形成された溝部である遮光枠１１を有する。
【００２２】
本発明の反射型マスク１０１は、図１（ａ）に示すように、遮光枠１１の多層反射層２、保護層３、吸収層４がエッチング除去されて露出した溝部である遮光枠の側壁部にＥＵＶ光を吸収する薄膜である側壁吸収膜６を有する。
【００２３】
本発明の反射型マスク１０１は、図１（ｂ）に示すように、遮光枠１１の側壁及び底面に側壁吸収膜６を有する構造であっても良い。
【００２４】
図１（ａ）及び（ｂ）に示す吸収層４は、その材料がタンタルの場合、７０ｎｍの膜厚で、スパッタリング法などの比較的密度が高い薄膜が形成できる成膜法で作製した場合、ＥＵＶ光領域での光学濃度（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ、ＯＤ）の値が、光学的な遮光性が十分である２．０（ＯＤ値２．０）程度となることがわかっている。側壁にタンタル薄膜を付けて側壁からの漏光を十分に遮光する場合、図１（ａ）及び（ｂ）に示す側壁吸収膜６の膜厚Ａは、ｔａｎ（入射角）×７０（ｎｍ）で表わされる。６°入射のＥＵＶ光における側壁吸収膜６の膜厚Ａは、７．４ｎｍとなる。つまり側壁吸収膜６の膜厚Ａは、材料がタンタルの場合、少なくとも７．４ｎｍ以上であれば、光学濃度が２．０以上となり遮光することができる。
次に、更に本発明の反射型マスクの構成について詳細に説明する。
【００２５】
この条件を満たした本発明の反射型マスク１０１では、その構造によって、６°入射のＥＵＶ露光における遮光枠のエッジ付近でのＥＵＶ反射光に漏れが生じることはない。
【００２６】
（本発明の反射型マスクの構成の詳細：多層反射層、保護層、緩衝層）
図１（ａ）及び（ｂ）の多層反射層２は、ＥＵＶ光に対して６０％程度の反射率を達成できるように設計されており、基板からＭｏとＳｉがこの順に交互に４０〜５０ペア積層した積層膜で、さらに吸収層４を除いた場合の最上層に位置する保護層３は、２〜３ｎｍ厚のルテニウム（Ｒｕ）あるいは厚さ１０ｎｍ程度のシリコン（Ｓｉ）で構成されている。Ｒｕ層の下に隣接する層はＳｉ層である。ＭｏやＳｉが使われている理由は、ＥＵＶ光に対する吸収（消衰係数）が小さく、且つＭｏとＳｉのＥＵＶ光での屈折率差が大きいために、ＳｉとＭｏの界面での反射率を高く出来るためである。保護層３がＲｕの場合は、吸収層４の加工時におけるストッパーやマスク洗浄時の薬液に対する保護層としての役割を果たしている。一方、保護層３がＳｉの場合は、吸収層４との間に、緩衝層を挿入する場合もある。緩衝層は、吸収層４のエッチングやパターン修正時に、緩衝層の下に隣接する多層反射層２の最上層であるＳｉ層を保護するために設けられており、クロム（Ｃｒ）の窒素化合物で構成されている。
【００２７】
（本発明の反射型マスクの構成の詳細：吸収層）
図１（ａ）及び（ｂ）の吸収層４は、ＥＵＶ光に対して吸収率の高いタンタル（Ｔａ）の窒素化合物で構成されている。他の材料として、タンタルホウ素窒化物、タンタルシリコン、タンタル（Ｔａ）や、それらの酸化物等でも良い。
【００２８】
図１（ａ）及び（ｂ）の吸収層４は、その上層に波長１９０〜２６０ｎｍの紫外光に対して反射防止機能を有する低反射層を設けた２層構造から成る吸収層であっても良い。低反射層は、マスクの欠陥検査機の検査波長に対して、コントラストを高くし、検査性を向上させるためのものである。
【００２９】
（本発明の反射型マスクの構成の詳細：裏面導電膜）
図１（ａ）及び（ｂ）の裏面導電膜５は、一般にはＣｒＮで構成されているが、導電性材料からなる材料であれば良い。また、図１（ａ）及び（ｂ）では裏面導電膜５を有するかたちで記載したが、裏面導電膜５を有さない反射型マスクブランク及び反射型マスクとしても良い。
【００３０】
（本発明の反射型マスクの構成の詳細：多層反射層の掘り込み）
本発明の反射型マスク１０１の遮光枠１１の形成方法について説明する。まずフォトリソグラフィもしくは電子線リソグラフィによって、遮光枠部のみが開口したレジストパターンを形成する。次に、フッ素系もしくは塩素系ガス（あるいはその両方）を用いたドライエッチングによって、レジストパターンの開口部の吸収層４と保護層３を除去する。次いで、多層反射層２を、フッ素系ガスもしくは塩素系ガスもしくはその両方を用いたドライエッチングによって、除去する。
【００３１】
ドライエッチングによって、多層反射層２を除去する際に、フッ素系ガスもしくは塩素系ガスもしくはその両方を用いるのは、多層反射層２の材料であるＭｏとＳｉがそれぞれ異なるドライエッチング性を有することに由来する。用いるフッ素系ガスとしては、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、ＣＨＦ３、ＳＦ６、ＣｌＦ３、Ｃｌ２、ＨＣｌ等が挙げられる。
【００３２】
本発明の反射型マスク１０１においては、パターン領域１０のパターン形成が、遮光枠１１の形成後であっても、遮光枠１１の形成前であっても構わない。
【００３３】
このようにして、多層反射層２を除去し遮光枠１１を形成したＥＵＶマスクにおいて、遮光枠１１のエッジ付近でのＥＵＶ光の反射率を１％以下にまで低減できるため、高い遮光性能を有する反射型マスクを得ることができる。
【００３４】
ＥＵＶ露光機内では、ＥＵＶ光がマスク面を円弧状にスキャンするため、場所によっては６°より大きい入射角になる場合があるが、その場合も遮光枠１１のエッジ付近でのＥＵＶ光の漏れの大部分を低減できるため、本発明の効果は大きい。
【実施例１】
【００３５】
以下、本発明の反射型マスクの製造方法の実施例を用いて更に具体的に説明する。
図２（ａ）に示したような反射型マスクブランク２０１を用意した。これは、基板１の上に、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対して反射率が６４％程度となるように設計されたＭｏとＳｉの４０ペアの多層反射層２と、２．５ｎｍ厚のＲｕの保護層３と、更にその上に７０ｎｍ厚のタンタルシリサイドからなる吸収層４が、順次形成されたものである。  
【００３６】
このマスクブランクに対し、ポジ型化学増幅レジスト９（ＦＥＰ１７１：富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）を３００ｎｍの膜厚で塗布し（図２（ｂ））、電子線描画機（ＪＢＸ９０００：日本電子社製）によって描画後、１１０℃、１０分のＰＥＢ（Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ）およびスプレー現像処理を処理装置ＳＦＧ３０００（シグマメルテック社製）により一括処理し、レジスト部分にレジストパターンを形成した（図２（ｃ））。
【００３７】
次いで、ドライエッチング装置（ＳＬＲ、伯東社製）およびフッ素系または塩素系のドライエッチングガスを用いて、吸収層４をエッチングし（図２（ｄ））、レジスト剥離洗浄することで、図２（ｅ）に示す評価パターンを有する反射型マスク２１１を作製した。このようにして作製した反射型マスク２１１の概略平面図を図３に示す。
評価パターンは、寸法２００ｎｍの１：１のライン＆スペースパターンをマスク中心に配置した。パターン領域の大きさは、１０ｃｍ×１０ｃｍとした。
【００３８】
次いで、上述の評価パターンを有する反射型マスク２１１のパターン領域１０に対して、遮光枠を形成する工程を図４に示した手順に従って実施した。まず反射型マスク２１１（図４（ａ））にｉ線レジスト２９を５００ｎｍの膜厚で塗布し（図４（ｂ））、そこへｉ線描画機（ＡＬＴＡ３０００：アプライドマテリアル社製）により遮光枠のパターンを描画し、現像を行うことにより、後に遮光枠となる領域を抜いたレジストパターンを形成した（図４（ｃ））。このときレジストパターンの開口幅は５ｍｍとし、マスク中心部の１０ｃｍ×１０ｃｍのメインパターン領域の外周端から３ｍｍの距離だけ隔てた位置に、外周を取り囲む形で配置した。
【００３９】
次いで、ドライエッチング装置（ＳＬＲ、伯東社製）を用いてＣＨＦ３プラズマ（ドライエッチング装置内の圧力５０ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）パワー５００Ｗ、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）パワー２０００Ｗ、ＣＨＦ３：流量２０ｓｃｃｍ、処理時間６分、これらは、以下の表記で同じ。）により、上記レジストの開口部の吸収層４と多層反射層２とを異方性ドライエッチング条件でエッチング除去し、図４（ｄ）と（ｅ）に示すような断面形状を得た。
【００４０】
次いで、１３．５ｎｍ近傍のＥＵＶ光に対して吸収率の高いタンタルナイトライドから成る薄膜をスパッタリング装置により、図４（ｆ）に示すように、ドライエッチングで形成した溝の内壁面と底部およびレジスト表面に形成した。このとき、遮光枠内の多層反射層の側壁に形成される側壁吸収膜の膜厚を７．４ｎｍとなるようにスパッタリング条件を設定した。
【００４１】
最後に、硫酸系の剥離液とアンモニア過酸化水素水により、レジスト剥離・洗浄を実施し、ドライエッチングで残ったレジストを除去した（図４（ｇ））。図５（ａ）と（ｂ）に本実施例１で作製した反射型マスク１０１を示す。
【００４２】
このようにして作製した遮光枠１１の一部を断裁して、電子顕微鏡にて断面観察したところ、約８ｎｍ程度の吸収層が、多層反射層の側壁及び底面に形成されていることを確認した。
【実施例２】
【００４３】
実施例１にて作製した本発明の反射型マスク１０１の遮光枠１１のエッジ部と、従来の反射型マスクの遮光枠のエッジ部のＥＵＶ反射率を数値計算によりシミュレーションした。このときの膜構造モデルは、Ｔａ吸収層７０ｎｍ、Ｒｕ保護層２．５ｎｍ、多層反射層はＭｏ層２．８３ｎｍ、Ｓｉ層４．１３ｎｍの膜厚とし、Ｍｏ／Ｓｉは４０ペア、Ｔａ側壁吸収膜７．４ｎｍとした。また、ＥＵＶ光（波長１３．５ｎｍ）に対する各材料の光学常数（屈折率、消衰係数）から各材料および各界面の透過率、各界面および遮光枠側面反射率を計算し、最終的にマスクから返ってくるＥＵＶ光を算出した。
【００４４】
従来の反射型マスクの遮光枠のエッジ部のＥＵＶ反射率を図６に、実施例１にて作製した本発明の反射型マスクの遮光枠のエッジ部のＥＵＶ反射率を図７に示す。どちらのグラフも横軸は多層反射層側面からの距離を、縦軸はＥＵＶ反射率を示している。その結果、従来の反射型マスクの遮光枠のエッジ部では、最大６％を超える反射率の領域が発生するのに対し（図６（ｂ））、実施例１の遮光枠１１のエッジ部では、吸収膜の反射率（約１％）より高くなることは無かった。
【００４５】
このように、遮光性能の高い遮光枠を有する反射型マスクを作製することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、反射型マスク等に有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１  基板
２  多層反射層
３  保護層
４  吸収層
５  裏面導電膜
６  側壁吸収膜
９  レジスト
１０  パターン領域
１１  遮光枠
２９  レジスト
１０１  本発明の反射型マスク
２０１  反射型マスクブランク
２１１  パターン領域に回路パターンが形成された反射型マスク
３００  ＥＵＶ入射光
３０１  吸収層部でのＥＵＶ反射光
３０２  遮光枠内部でのＥＵＶ反射光
３０３  遮光枠のエッジ部でのＥＵＶ反射光
３０４  遮光枠のエッジ部でのＥＵＶ反射光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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