(57)【要約】【課題】ＥＵＶ光露光反射率のみならず、パターン検査におけるＤＵＶ光露光反射率が十分に低く、十分な反射率コントラストが得られ、精度の高い検査及び精度の高いマスクパターン転写が可能な反射型フォトマスクを得る。【解決手段】基板上に、多層反射膜と、少なくともインジウムを含有する光吸収膜を有する光吸収層とを積層する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に設けられた多層反射膜と、該多層反射膜上に設けられ、インジウムを含有する光吸収膜を有する光吸収層とを具備することを特徴とする反射型フォトマスクブランク。
【請求項２】
前記光吸収層は、前記光吸収膜上に形成されたタンタルを含有する反射防止膜をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の反射型フォトマスクブランク。
【請求項３】
前記タンタルを含有する反射防止膜は、酸素、窒素、炭素、及び珪素からなる群から選択される少なくとも１種の元素をさらに含有することを特徴とする請求項２に記載の反射型フォトマスクブランク。
【請求項４】
前記光吸収膜上に、クロムを含有する反射防止膜をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の反射型フォトマスクブランク。
【請求項５】
前記クロムを含有する反射防止膜は、酸素、窒素、及び炭素からなる群から選択される少なくとも１種の元素をさらに含有することを特徴とする請求項４に記載の反射型フォトマスクブランク。
【請求項６】
前記多層反射膜と前記光吸収層との間に、炭素を主成分として含有するバッファー層をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の反射型フォトマスクブランク。
【請求項７】
前記バッファー層と前記多層反射膜との間に、タンタル及びクロムのうち少なくとも１つを主成分として含有するエッチングストッパー層をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の反射型フォトマスクブランク
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の反射型フォトマスクブランクの光吸収層がパターン加工されたことを特徴とする反射型フォトマスク。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の反射型フォトマスクブランクの光吸収層上に、フォトレジスト層を形成し、露光、現像することにより、所定のパターンに応じて該フォトレジスト層を部分的に除去し、該光吸収層の一部を露出させる工程、及び該フォトレジスト層を介して、該光吸収層をドライエッチングすることにより、該光吸収層をパターン加工する工程を具備する反射型フォトマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極端紫外光すなわちＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光、特に軟Ｘ線領域の波長を有する光によるフォトリソグラフィー法を用いた半導体装置の製造方法、そのための反射型フォトマスク、及びこれに用いられる反射型フォトマスクブランクに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体素子における高集積化に伴い、フォトリソグラフィー法によるＳｉ基板上への必要なパターン転写の微細化が加速している。
【０００３】
従来のランプ光源（波長３６５ｎｍ）やエキシマレーザー光源（波長２４８ｎｍ，１９３ｎｍ）を用いたフォトリソグラフィー法における光源の短波長化は露光限界に近づいてきたことから、特に１００ｎｍ以下の微細加工を可能にする新たなフォトリソグラフィー法の確立が急務となってきた。
【０００４】
このため、より短波長域のエキシマレーザー光であるＦ２レーザー光（波長１５７ｎｍ）によるフォトリソグラフィー法の開発が進められているが、通常、露光波長の半波長のサイズが実質的な現像限界であることから、この場合にも７０ｎｍ程度が限界であった。
【０００５】
そこで、近年、Ｆ２レーザー光よりも１桁以上短い１０ないし１５ｎｍの波長を有するＥＵＶ光（波長１３ｎｍ）を光源とするＥＵＶリソグラフィー法の開発が行われている。
【０００６】
ＥＵＶ光の波長領域における物質の屈折率が１よりわずかに小さい程度であることから、このＥＵＶリソグラフィー法では、従来の露光源で用いられるような屈折光学系が使用できず、反射光学系による露光が用いられる。また、ＥＵＶ光の波長域ではほとんどの物質が高い光吸収性を持つことから、パターン転写用フォトマスクとして、既存の透過型フォトマスクではなく、反射型フォトマスクが用いられる。このように、ＥＵＶリソグラフィー法では、露光に使用する光学系及びフォトマスクなどが、従来の露光技術とは顕著に異なる。
【０００７】
このＥＵＶリソグラフィー用の反射型フォトマスクは、平坦なＳｉ基板もしくは合成石英基板上にＥＵＶ波長域における反射率の大きなミラー（反射鏡）を設け、更にその上にＥＵＶ光に対して特に吸収性の高い重金属からなる光吸収層を、所望の露光パターンに応じてパターン加工して形成したものである。
【０００８】
ＥＵＶ光に対するミラー（反射鏡）は、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から構成される。反射型フォトマスクでは、多層反射膜表面が光吸収層パターンにより覆われた吸収領域と、光吸収層がなく、多層反射膜表面が露出した反射領域とのＥＵＶ露光反射率のコントラストにより、露光パターンのパターン転写を行う。
【０００９】
通常、光吸収層に形成されたパターンの検査は、波長１９０ｎｍ〜２６０ｎｍ程度のＤＵＶ（遠紫外）光をマスク表面に入射させ、その反射光を検出し、その反射率のコントラストを調べることにより行われる。
【００１０】
具体的には、光吸収層のパターン加工前に、多層反射膜の保護層として光吸収層直下に任意に設けられるバッファー層表面が反射領域となり、パターン加工された光吸収層表面からなる吸収領域との反射率のコントラストにより、光吸収層が設計通りにパターン形加工されているかどうかの第１段階目の検査がまず行われる。そこでは、本来エッチングされるべき光吸収層がエッチングされずにバッファー層上に残っている箇所（黒欠陥）や、本来エッチングされずにバッファー層上に残るべき光吸収層の一部がエッチングされた箇所（白欠陥）の検出を行う。なお、バッファー層は光吸収層をドライエッチングにより加工する際、及び光吸収層のパターン欠陥の修正処理を行なう際に多層膜を損傷して反射率が低下するのを防止する目的で形成される。バッファー層には、光吸収層のドライエッチングに対して耐性が高いこと、修正工程において耐性が高いこと、ならびに、不要なバッファー膜を除去する際に光吸収層の損傷が少ないことが要求される（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
この第１段階目の検査において検出された欠陥を修正した後、更にバッファー層の除去を行い、バッファー層直下の多層反射膜表面を露出させた後、光吸収層に形成されたパターンに対する第２段階目の最終検査が行われるが、この検査は、光吸収層表面からなる吸収領域と、多層反射膜表面からなる反射領域との反射率のコントラストを観測することにより行われる。尚、バッファー層の除去は行わなくても良い場合もあるが、多層反射膜表面にバッファー層の被覆膜があると多層反射膜の反射率を低下させる傾向があるため、バッファー層は除去される場合が多い。
【００１２】
先に述べた第１段階目、及び第２段階目のＤＵＶ検査光による光吸収層パターンの検査においては、それぞれ光吸収層が除去されたバッファー層表面と、光吸収層が除去されずに残った光吸収層表面、及びバッファー層が除去された多層反射膜表面と光吸収層表面とのＤＵＶ光反射率コントラストを観測することにより行われる。従って、検査精度をより向上させるためには、第１段階目の検査においては、バッファー層表面と光吸収層表面、第２段落目の検査においては多層反射膜表面と光吸収層表面において、それぞれＤＵＶ検査波長における反射率の差が大きいことが望まれる。
【００１３】
このような要求に対し、従来から用いられている透過型の低反射クロムマスクブランクと同様に、光吸収層の上にクロムやタンタルの酸化物や窒化物などを設けた多層光吸収層とすることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１４】
しかしながら、クロムやタンタルの酸化物層や窒化物層は、ＤＵＶ検査光での反射率は高くなるけれども、単体のクロム層やタンタル層と比較して、ＥＵＶ光での吸収係数が小さくなるため、吸収層に必要な膜厚が７０ｎｍ以上に厚くする必要があった。
【００１５】
また、ＥＵＶ光波長においては反射光学系による露光を用いるため、マスクに入射する光は、基板に対して垂直ではなく、例えば５ないし６度の入射角度で斜入射される。この影響により、例えば空間像が非対称になったり、Ｘ−Ｙ方向差が発生しやすい。このため光吸収層の膜厚はできる限り薄いことが望まれている。
【特許文献１】特開平７−３３３８２９号公報
【特許文献２】特開２００４−３９８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記事情を鑑みて得られたもので、露光パターンの転写時におけるＥＵＶ光露光反射率のみならず、光吸収層のパターン検査におけるＤＵＶ光露光反射率が十分に低く、反射領域に対して、十分な反射率コントラストが得られる光吸収層を有し、精度の高い検査及び精度の高いマスクパターン転写が可能な反射型フォトマスクを提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明は、マスクパターン転写時におけるＥＵＶ光露光反射率のみならず、光吸収層パターン検査におけるＤＵＶ光露光反射率が十分に低く、反射領域に対して、十分な反射率コントラストが得られる光吸収層を有し、精度の高い検査で、精度の高いパターン転写が可能な反射型フォトマスクを加工し得る反射型フォトマスクブランクを提供することを目的とする。
【００１８】
さらに、本発明は、マスクパターン転写時におけるＥＵＶ光露光反射率のみならず、光吸収層パターン検査におけるＤＵＶ光露光反射率が十分に低く、反射領域に対して、十分な反射率コントラストが得られる光吸収層を有し、精度の高い検査で、精度の高いパターン転写が可能な反射型フォトマスクおよびこれを加工し得る反射型フォトマスクブランク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】
【００１９】
本発明の反射型フォトマスクブランクは、基板と、該基板上に設けられた多層反射膜と、該多層反射膜上に設けられ、インジウムを含有する光吸収膜を有する光吸収層とを具備することを特徴とする。
【００２０】
本発明の反射型フォトマスクブランクは、その光吸収層が、光吸収膜上に形成されたタンタルを含有する反射防止膜をさらに含むことが好ましい。
【００２１】
本発明の反射型フォトマスクブランクは、タンタルを含有する反射防止膜が、酸素、窒素、炭素、及び珪素からなる群から選択される少なくとも１種の元素をさらに含有することが好ましい。
【００２２】
本発明の反射型フォトマスクブランクは、その光吸収膜上に、クロムを含有する反射防止膜をさらに含むことが好ましい。
【００２３】
本発明の反射型フォトマスクブランクは、そのクロムを含有する反射防止膜が、酸素、窒素、及び炭素からなる群から選択される少なくとも１種の元素をさらに含有することが好ましい。
【００２４】
本発明の反射型フォトマスクブランクは、その多層反射膜と光吸収層との間に、炭素を主成分として含有するバッファー層をさらに含むことが好ましい。
【００２５】
本発明の反射型フォトマスクブランクは、そのバッファー層と多層反射膜との間に、タンタル及びクロムのうち少なくとも１つを主成分として含有するエッチングストッパー層をさらに含むことが好ましい。
【００２６】
本発明の反射型フォトマスクは、上記反射型フォトマスクブランクの光吸収層がパターン加工されたことを特徴とする。
【００２７】
反射型フォトマスクの製造方法は、上記反射型フォトマスクブランクの光吸収層上に、フォトレジスト層を形成し、露光、現像することにより、所定のパターンに応じて該フォトレジスト層を部分的に除去し、該光吸収層の一部を露出させる工程、及び該フォトレジスト層を介して、該光吸収層をドライエッチングすることにより、該光吸収層をパターン加工する工程を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクに使用される光吸収層が、インジウムを含有することにより、ＥＵＶ光露光によるパターン転写露光時のみならずＤＵＶ光による検査露光時においても、反射領域に対し良好な反射率コントラストが得られ、反射型フォトマスクの検査精度およびそのパターン転写精度が良好となる。また、この反射型フォトマスクを用いてＥＵＶ光露光を行うことにより、精度の高い微細なパターンで半導体装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の反射型フォトマスクブランクは、基板と、基板上に設けられた多層反射膜と、多層反射膜上に設けられた光吸収層とを有し、この光吸収層は、インジウムを含有する。
【００３０】
反射型フォトマスクブランクは反射型フォトマスクを加工する前の製品であって、光吸収層は、転写される露光パターンに応じたパターン加工がなされていない。
【００３１】
図１は、本発明にかかる反射型フォトマスクブランクの一例の構成を表す概略断面図、及び図２は、本発明にかかる反射型フォトマスクの一例の構成を表す概略断面図を各々示す。
【００３２】
図１に示すように、本発明の反射型フォトマスクブランク１０は、基板１上に多層反射膜２、バッファー層３、及び光吸収膜４を順次積層した構造を有する。バッファー層３は任意に設けられ得る。また、多層反射膜２は多層積層されているけれども、簡略して単層で示している。
【００３３】
本発明の反射型フォトマスクは、光吸収層がパターン加工されていること以外は、上記反射型フォトマスクブランクと同様の構成を有する。
【００３４】
また、図２に示すように、本発明の反射型フォトマスク２０は、光吸収膜４の代わりに、パターン加工された光吸収膜４ａが設けられていること、及びバッファー層３の代わりにパターン加工されたバッファー層３ａが設けられていること以外は、図１と同様の構造を有する。反射型フォトマスク２０では、このパターン加工により、光吸収膜４が部分的に除去されて多層反射膜２表面の一部が露出された部分が反射領域Ｂ、除去されず残った光吸収層４表面が吸収領域Ａを構成している
本発明によれば、使用される光吸収層がインジウムを含有する光吸収膜を有することにより、光吸収層の吸収係数を大きくすることができる。また、これにより、光吸収層の膜厚を薄くすることができる。光吸収層の膜厚が薄くなると、寸法制御良くパターンを形成することができる。
【００３５】
また、本発明の反射型フォトマスクの製造方法は、上記反射型フォトマスクブランクを用いて上記反射型フォトマスクを得るための方法の一例であって、上記反射型フォトマスクブランクの光吸収層上に、フォトレジスト層を形成し、露光、現像することにより、所定のパターンに応じて該フォトレジスト層を部分的に除去し、光吸収層の一部を露出させる工程、及びフォトレジスト層を介して、光吸収層をドライエッチングすることにより、光吸収層をパターン加工する工程を具備する。
【００３６】
図３ないし図１２に、本発明の反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための図を示す。
【００３７】
基板としては、熱膨張係数の小さい材料で平坦度が良く、表面粗さが小さい材料が好ましく、例えば図３に示すように、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2ガラスを平坦に研磨して表面を清浄にしたガラス基板１を用意する。
【００３８】
次に、基板１の上にＤＣマグネトロンスパッタによりＭｏ２．８ｎｍとＳｉ４．２ｎｍを交互に約４０周期積層して、図４に示すように、波長１３〜１４ｎｍ領域のＥＵＶ光に対して反射率が最大となるような多層反射膜２を作製することができる。なお、この多層反射膜２は多層膜であるけれども、簡略のため、図中では単層で示している。
【００３９】
その後、図５に示すように、多層反射膜２上に、例えば炭素等のバッファ層３をＤＣマグネトロンスパッタにより例えば１５ｎｍ成膜することができる。
【００４０】
さらに、図６に示すように、バッファ層３上に、インジウムを含有する光吸収膜４として、例えばアルゴンと酸素を含む雰囲気で、インジウムをターゲットとしてＤＣマグネトロンスパッタにより酸化インジウムを例えば２７ｎｍ成膜することができる。あるいは、酸化インジウムをターゲットとして、アルゴンと酸素の混合雰囲気で、酸化インジウムを例えば２７ｎｍ成膜することができる。
【００４１】
光吸収膜４上には、図示しない反射防止膜を形成することができる。反射防止膜として、例えば酸化窒化タンタルをスパッタにより例えば１５ｎｍ成膜することができる。この場合には、光吸収膜４及び反射防止膜が光吸収層として機能し得る。
【００４２】
その後、光吸収膜４及び任意の反射防止膜を例えば電子線リソグラフィー技術によりパターン加工することができる。
【００４３】
まず、光吸収膜４または任意の反射防止膜上に、図７に示すように、電子線露光用レジスト塗布液を塗布し、べーキングを行うことにより、電子線露光用レジスト層５を形成する。
【００４４】
次に、レジスト層５に電子線描画装置により所望のパターンを描画し、例えば２．３８ａｔ％水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液等の現像液により、現像処理を行ない、図８に示すように、光吸収膜４及び任意の反射防止膜をエッチングするためのマスクとなるレジストパターン５ａを形成することができる。
【００４５】
反射防止膜を設けた場合、まず、レジストパターン５ａをマスクとして反射防止膜をドライエッチングによりエッチングすることができる。例えばタンタルと、窒素、酸素、炭素、珪素の中から選ばれる１つ以上の元素とを含む膜を反射防止膜とした場合、塩素を含むガス雰囲気下でエッチングすることができる。また、クロムと、窒素、酸素、炭素の中から選ばれる１つ以上の元素とを含む膜を反射防止膜とした場合、塩素と酸素を含むガス雰囲気下でエッチングすることができる。
【００４６】
塩素を含む雰囲気下でドライエッチングを行なった場合、反射防止膜のエッチングが進行し、下層のインジウムを含む層に到達するとエッチング速度は急速に低下する。インジウムを含む膜は塩素雰囲気下でもエッチングされるが、反応生成物である塩化インジウムの蒸気圧が非常に低いため、１５０℃以下の基板温度ではエッチング速度が非常に小さい。基板加熱を行なうことにより、インジウムを含む層を塩素ガス雰囲気下でエッチングすることもできるが、加熱することにより反射多層膜の層間の原子拡散が進行して反射率が変動することから、インジウムを含む吸収膜を塩素ガス雰囲気下でエッチングすることは好ましくない。一方、インジウムなどのIII族元素はメタンを含むガス雰囲気下でドライエッチングすることができる。メタンプラズマとの反応により揮発性物質を生成する元素は１２から１５族元素にほとんど限定されることから、反射防止膜、あるいはバッファー層及び光吸収膜間に任意に設けられるエッチングストッパー層に対し、非常に高い選択性が得られる。
【００４７】
例えば反射防止膜のエッチング後に、メタンを含む雰囲気下でドライエッチングすることにより、レジストおよび反射防止膜パターンの寸法変動が非常に小さい条件で、図９に示すように、インジウムを含む光吸収膜をエッチングすることができる。ただし、メタンを含む雰囲気下ではプラズマにより分解されたメタンが重合することにより、インジウムが露出している部分以外でポリマーの堆積が進行する。このポリマーは酸素ガス雰囲気のプロセスにより容易に除去することができる。また、メタンを含むプラズマと酸素を含むプラズマを交互に行うことができる。
【００４８】
さらにその後、図１０に示すように、ドライエッチング後に残留したレジスト層５ａおよび発生した堆積物を例えば酸素プラズマやレジスト剥離剤などにより除去できる。
【００４９】
レジスト除去後のＥＵＶマスクに、図１１に示すようにＤＵＶ光を照射して検査し、形成した光吸収層のパターンが設計通りに形成されているかを検査し、必要に応じて修正を行なうことができる。
【００５０】
修正処理が終了した後、マスクのバッファー膜３をエッチング除去し、パターン加工されたバッファー膜３ａとすることができる。バッファー膜３のエッチングはドライエッチングでもウェットエッチングでも良い。塩素系もしくはフッ素系のドライエッチングによるインジウムのエッチング速度は非常に低いことから、この工程による吸収膜のエッチングによる寸法変動は非常に小さい。このようにして、図１２に示すように、本発明に係る反射型フォトマスク３０が得られる。ここで、マスクのバッファー膜３をエッチング除去しない場合には、図２と同様の構成を有する反射型フォトマスクが得られる。
【００５１】
本発明に用いられる多層反射膜としては、ＥＵＶ光の波長で高い反射率を持たせるために、屈折率の異なる材料を多層に積層した膜を用いることができる。波長１３ｎｍ付近ＥＵＶ光を使用する場合、Ｍｏ層とＳｉ層の組み合わせを用いることができる。高い反射率を得るためには各層間の界面で急峻に屈折率が変化することが望まれる。多層膜の最上層はＭｏの方が反射率を高くできるが、表面に生成する酸化膜が不安定であることから、最上層にＳｉを形成し得る。
【００５２】
本発明に用いられる光吸収層は、少なくとも１層の光吸収膜を有する。
【００５３】
ここで使用される光吸収膜はマスク上にパターン加工され、露光プロセスにおいて光強度の小さい領域を形成するものをいう。光吸収膜としては、ＥＵＶ波長の光を吸収する能力の高い材料が使用され得る。吸収能力は露光に用いられる光の波長における光学定数で定まる。
【００５４】
本発明では、使用される光吸収膜がインジウムを含有する。
【００５５】
光吸収膜がインジウムを含有することにより、膜の消衰係数（光学定数の虚数部）が大きくなり、より小さい膜厚で吸収の大きい膜とすることができるという利点がある。
【００５６】
インジウム単体をスパッタリングにより成膜すると、結晶粒子が成長しやすく、パターンの粗さ（Ｌｉｎｅ  ｅｄｇｅ  ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）が大きくなったり、応力の経時変化が大きくなり、応力制御が困難となる傾向がある。また、インジウムは単体では融点が非常に低く、マスクパターンを形成するプロセスにおいて耐性が十分ではない。このため、本発明の光吸収層には、インジウムの他に、酸素、スズ、亜鉛、窒素、リン、及びアンチモンからなる群から選択される少なくとも１種の成分を添加することができる。例えばスズ、亜鉛等は、吸収係数が大きく、メチル化合物の蒸気圧が高いことから、これらの元素を添加すると、パターン加工時のドライエッチングをメタン含有ガスで行うと、選択的にエッチングされやすいという利点がある。また、例えば窒素、リン、アンチモンなどは、水素化合物の蒸気圧が高いことから、これらの元素を添加すると、メタンを用いたプラズマエッチングの速度が大きく、寸法を制御しやすいという利点がある。
【００５７】
本発明に用いられる光吸収膜は、ＥＵＶ光に対する反射率が０．６％未満であることが好ましい。反射率が小さいほど、コントラストが良くなり、良好なマスク像が得られる。０．６％を超えると、コントラストが不十分となり、露光プロセスにおいて解像度に悪影響を及ぼす傾向がある。
【００５８】
また、ＤＵＶ光に対する反射率が１０％未満であることが好ましい。反射率が低いほど、検査時のコントラストが大きくなるために、微小な欠陥の検出に対して有利となる傾向があり、１０％を超えると、逆にコントラストが低下し、欠陥の検出限界が低下する傾向がある。
【００５９】
例えばアンチモンインジウム膜を用いた場合、波長２５７ｎｍにおける光反射率は５２％である。
【００６０】
また、光吸収層の膜厚は、２０ｎｍないし１００ｎｍであることが好ましい。膜厚がこの範囲内であると、より寸法制御の良いパターンの形成が可能となる。２０ｎｍ未満であると、ＥＵＶ光及びＤＵＶ光による露光反射率が十分に低くならない傾向があり、１００ｎｍを超えると、パターン形成時の寸法変動量が大きく、正確なパターンを得るのが難しくなる傾向があり、また、マスクとして露光に使用する際に斜入射によりできる影の影響が大きくなる傾向がある。
【００６１】
また、本発明に用いられる光吸収層は、光吸収膜と、光吸収膜上に任意に設けられた反射防止膜を含み得る。
【００６２】
本発明に用いられる反射防止膜とは、光吸収膜のパターン上にあって、光吸収膜のパターン形成後の欠陥検査に用いる光の波長において反射率が低いものをいう。これを設けることによりＤＵＶ光波長を用いた欠陥検査におけるコントラストを高めることができる。
【００６３】
反射防止膜の材料として、フッ素または塩素を含む雰囲気下でドライエッチングの可能な材料を好適に用いることができる。例えばタンタルと、窒素、酸素、炭素、及び珪素の中から選ばれる１つ以上の元素とを含む膜、クロムと、窒素、酸素、及び炭素の中から選ばれる１つ以上の元素とを含む膜などをあげることができる。本発明に使用可能な反射防止膜は上記に限定されるものではなく、検査用のＤＵＶ光波長における光学特性から反射率の低いものを選択することができる。
【００６４】
反射防止膜として、好ましくは、主成分として、タンタル及びクロムのうち少なくとも１種を含有する膜を用いることができる。
【００６５】
タンタルを含有する反射防止膜は、適切な成膜条件を選択することにより、ＥＵＶ光に対する反射率が０．０８％ないし０．４％、及びＤＵＶ光に対する反射率が１％ないし８％と低く、かつインジウムを含有する光吸収膜をエッチングする際にエッチングマスクとして機能し得、光吸収膜のパターン加工を寸法精度良く形成することができる。
【００６６】
クロムを含有する反射防止膜は、ＥＵＶ光に対する反射率が０．１％ないし０．６％、及びＤＵＶ光に対する反射率が２％ないし８％と低く、かつインジウムを含有する光吸収膜をエッチングする際にエッチングマスクとして機能し得、光吸収膜のパターン加工を寸法精度良く形成することができる。
【００６７】
この主成分は、反射防止膜中に１０ａｔ％ないし６０ａｔ％含まれることが好ましい。１０ａｔ％未満であると、ＥＵＶ波長の光の吸収が小さく、膜厚を小さくする効果が小さくなる傾向があり、６０ａｔ％を超えると、金属性が高いためにＤＵＶ波長における反射率が高くなる傾向がある。
【００６８】
反射防止膜は、タンタルを主成分とするとき、酸素、窒素、炭素、及び珪素からなる群から選択される少なくとも１種の元素を副成分としてさらに含有することができる。
【００６９】
これらの副成分を含有する反射防止膜は、エッチングマスクとしての機能に加えて、ＤＵＶ波長領域の光を使用したパターン欠陥検査において良好なコントラストを得ることができる。
【００７０】
これらの副成分の含有量は、反射防止膜中４０ａｔ％ないし９０ａｔ％であることが好ましい。４０ａｔ％未満であると、タンタルの含有量が多すぎるために、反射防止効果が小さくなる傾向がある。９０ａｔ％を超えると、膜の化学的な安定性が低下する傾向があり、また、タンタルの含有量が少ないために膜厚を低下する効果が低くなる傾向がある。
【００７１】
反射防止膜は、クロムを主成分とするとき、酸素、窒素、及び炭素からなる群から選択される少なくとも１種の元素を副成分としてさらに含有することができる。
【００７２】
これらの副成分を含有する反射防止膜は、エッチングマスクとしての機能に加えて、ＤＵＶ波長領域の光を使用したパターン欠陥検査において良好なコントラストを得ることができる。
【００７３】
これらの副成分の含有量は、反射防止膜中５０ａｔ％ないし８０ａｔ％であることが好ましい。５０ａｔ％未満であると、クロム含有量が多いために、反射防止効果が低くなる傾向がある。８０ａｔ％を超えると、膜の化学的な安定性が低下し、吸収能力が低下することにより、膜厚を低減する効果が小さくなる傾向がある。
【００７４】
より好ましい反射防止膜としては、タンタルシリサイドをターゲットして、アルゴンと酸素と窒素ガスの雰囲気下でのＤＣスパッタリングにより形成される窒化タンタルを好適に用いることができる。
【００７５】
また、本発明では、光吸収層と反射防止膜との間に、バッファー層をさらに設けることができる。このバッファー層には、光吸収層のドライエッチングに対して耐性が高く、修正工程において耐性が高く、かつ修正工程後バッファー膜が除去される際に、光吸収層の損傷が少ない材料が使用され得る。また、光吸収層のドライエッチング後、バッファー膜が表面に露出した部分は、反射率が高い方が検査時のコントラストを大きくできる。バッファー膜の材料として吸収係数の大きい材料を用いた場合は、この露出した部分はエッチング除去され得る。一方、バッファー膜の材料として吸収係数の小さい材料を用いた場合は、除去せずに残し、反射多層膜の表面状態の経時変化などによる反射率の変動を防止する膜として機能させることもできる。
【００７６】
バッファー層の材料として、クロム、クロムの酸化物、窒化物、炭化物およびその混合物、酸化シリコン、炭素などを挙げる事ができる。
【００７７】
より好ましくは炭素を主成分として含有するバッファー層を用いることができる。
【００７８】
炭素を主成分として含有するバッファー層は、酸素プラズマにより除去することが可能なので、反射防止膜への損傷が少ない傾向がある。
【００７９】
バッファー層中の炭素の含有量は、７０ａｔ％ないし１００ａｔ％であることが好ましい。７０ａｔ％未満であると、化学的な安定性が不足し、洗浄時に膜厚が変動する傾向がある。
【００８０】
炭素を主成分として含有するバッファー層と多層反射膜との間に、タンタル及びクロムのうち少なくとも１つを主成分として含有するエッチングストッパー層をさらに設けることができる。
【００８１】
エッチングストッパー層を設けると、光吸収層をエッチングした後、光吸収層表面に残留するレジストおよび反応生成物等を酸素プラズマにより除去する際に、バッファー膜が損傷を受けることを防止することができる。
【００８２】
エッチングストッパー層の材料としては、反射防止膜とのエッチング選択比が大きい材料を選択することが望ましい。反射防止膜としてタンタルを含有する膜を用いた場合は、窒化クロムを好適に用いることができる。
【００８３】
なお、本発明を用いると、半導体装置の製造方法におけるＥＵＶリソグラフィーにおいて、精度の高いパターン転写が可能となることから、微細化されたパターンを有する半導体装置を製造することができる。
【００８４】
以下、実施例を示し、本発明をより詳細に説明する。
【００８５】
実施例１
図１３ないし図２５を用い、実施例１の反射型フォトマスクの製造工程について説明する。
【００８６】
基板１１として、図１３に示すように、６インチ×６インチ×０．２５インチの大きさの合成石英ガラス基板を用意した。
【００８７】
図１４に示すように、基板１１上に、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いてＭｏとＳｉのターゲットを交互に使用し、基板温度２５℃、アルゴン雰囲気で、２．８ｎｍの膜厚を有するＭｏ層、及び４．２ｎｍの膜厚を有するＳｉ層を１周期として４０周期積層し、２８０ｎｍの厚さを有する多層反射膜１２を形成した。多層反射膜１２の最上層はＳｉとした。この多層反射膜１２の波長２５７ｎｍにおける光反射率は６３％であった。
【００８８】
次に、図１５に示すように、多層反射膜１２上に、温度１５０℃で、プラズマＣＶＤ法によりアモルファスカーボン膜からなるバッファー層１３を１０ｎｍ成膜した。
【００８９】
さらに、図１６に示すように、バッファー層１３上に、クロムをターゲットとして、温度２５℃で、アルゴンと窒素を流量比２：１としたガス雰囲気下で、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより、窒化クロム膜を１５ｎｍ成膜し、レジスト剥離の際のエッチングストッパー層１７を形成した。
【００９０】
その後、図１７に示すように、エッチングストッパー層１７上に、インジウムとアンチモンをターゲットとして、アルゴンガス雰囲気下でのＤＣマグネトロンスパッタリングによりアンチモン化インジウムから成る光吸収膜１４を２７ｎｍの厚さに形成した。
【００９１】
さらに、アルゴンと酸素ガス雰囲気下で、タンタルとシリコンをターゲットとして、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより、エッチングストッパー層１４の上に、酸化タンタルシリサイドからなる反射防止膜１５を１８ｎｍ成膜することにより、図１８に示すように、ＥＵＶ光用反射型マスクブランク３０を得た。
【００９２】
上記マスクブランク３０に、電子線レジストＦＥＰ１７１（富士フイルムアーチ社製）を３００ｎｍの厚さにスピンコートし、ホットプレートにて１１０℃で１０分間ベーキングをおこない、図１９に示すように、レジスト層１６を形成した。
【００９３】
次いで、図２０に示すように、電子線描画装置を用いて、１０μＣ／ｃｍ2のドーズ量でパターンを描画した。描画後のブランクをホットプレートにて１１０℃で１０分間ベーキングをおこない、２．３８ｗｔ％の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で９０秒間現像し、純水でリンス後にスピン乾燥し、レジストパターン１６ａを得た。
【００９４】
続いて、図２１に示すように、レジストパターン１６ａをエッチングマスクとして、ＳＦ6ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、反射防止膜１５をエッチングして反射防止膜パターン１５ａを得た。
【００９５】
引き続き、図２２に示すように、レジストパターン１６ａ、及び反射防止膜１５ａパターンをエッチングマスクとして、メタンと水素のガス雰囲気下で反応性イオンエッチングを行ない、光吸収膜１４をパターン加工して、光吸収膜パターン１４ａを得た。このとき、エッチング終点は、インジウムの発光をモニタリングすることにより検知した。
【００９６】
さらに、図２３に示すように、酸素ガス雰囲気下でプラズマアッシングを行ない、残留したレジストパターン１６ａ、および反応性イオンエッチングの際に生成した図示しないメタンの重合生成物等を除去した。
【００９７】
この状態で、図２４に示すように、波長２５７ｎｍの検査用ＤＵＶ光を照射し、形成した光吸収層のパターンが設計通りに形成されているかを検査し、必要に応じて修正を行なった。
【００９８】
露光レジストパターン１６ａで保護されていた部分の反射防止膜１５ａの波長２５７ｎｍの検査光による露光反射率は１．６％であった。また、エッチングにより露出した窒化クロムからなるエッチングストッパー層１７の表面の反射率は３９．７％であった。
【００９９】
別途、反射防止膜１５を設けない以外は同様にして、基板上に、多層反射膜、バッファー層、エッチングストッパー層、光吸収層、及びレジスト層を形成し、光吸収層のエッチング及びレジストパターンの除去を行った。この場合の反射率は５４．７％であった。反射防止膜を設けたことにより波長２５７ｎｍの検査光のコントラストは、１６％から９２％に向上して検査に十分なコントラストが得られることを確認した。
【０１００】
検査、修正後、硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸の混合水溶液により、露出した窒化クロムからなるエッチングストッパー層１７をエッチング除去し、図２５に示すように、本発明に係る反射型ＥＵＶ用フォトマスク４０を得た。
【０１０１】
エッチング後に露出したアモルファスカーボンからなるバッファー層の波長２５７ｎｍにおける光の反射率は４６．８％であり、反射防止膜１５ａの完成後の最終検査においてもコントラストは６３％と十分な値が得られることを確認した。露光波長である１３．５ｎｍにおける光反射率は、反射防止膜部分で０．４６％、カーボンが露出した部分の反射率は５９．４％であった。したがって、露光波長における反射光学濃度は２．１と十分な値であった。
【０１０２】
なお、この反射光学濃度は、−ｌｏｇ｛（反射防止膜部分の反射率）／（バッファー層露出部の反射率）｝により求められる。
【０１０３】
比較例１
光吸収膜として、アンチモン化インジウムから成る膜の代わりに、タンタルとケイ素からなり、タンタルを上記反射防止膜より多く含有するタンタルシリサイド膜を、タンタルとケイ素をターゲットとしてアルゴン雰囲気でスパッタリングにより、２７ｎｍ成膜すること以外は、実施例１と同様にして反射型ＥＵＶ用フォトマスクを形成したところ、露光波長１３．５ｎｍにおける反射率は２．３％、カーボンが露出した部分の反射率は５９．４％であった。従って、露光波長における反射光学濃度は１．４であり、十分な値が得られなかった。光吸収膜の膜厚を変えることで反射率は変化し、この成膜条件で上記実施例１と同等の反射率０．４６％が得られる膜厚は、約４８ｎｍであり、上記実施例１の光吸収層の膜厚よりも約２０ｎｍ大きくする必要があった。
【０１０４】
また、波長２５７ｎｍの検査光による反射防止層の光反射率は２．０％であった。得られた反射型ＥＵＶ用フォトマスクについて、エッチング後に露出したアモルファスカーボンからなるバッファー層の波長２５７ｎｍにおける光反射率は４６．８％であり、反射防止膜の完成後の最終検査においてもコントラストは９２％となり、上記実施例とほぼ同等の値が得られた。
【０１０５】
比較例２
光吸収膜として、クロムと窒素からなる膜を、クロムをターゲットとして、アルゴンと窒素の雰囲気でスパッタリングすることにより２７ｎｍ成膜すること以外は実施例１と同様にして、反射型ＥＵＶ用フォトマスクを作成したところ、露光波長である１３．５ｎｍにおける反射率は２．４％、カーボンが露出した部分の反射率は５８．５％であった。したがって、露光波長における反射光学濃度は１．４であり、十分な値が得られなかった。光吸収層の膜厚を大きくすることにより、反射率は小さくなるが、上記実施例１に近い０．５２％の反射率が得られる膜厚は、約４９ｎｍであり、上記比較例１と同様に、上記実施例の光吸収層の膜厚よりも約２０ｎｍ大きくする必要があった。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明にかかるＥＵＶ光用反射型フォトマスクは、半導体素子、半導体装置及び電子回路装置等の製造工程で、ＥＵＶ光用レジストを用い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。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明にかかる反射型フォトマスクブランクの一例の構成を表す概略断面図
【図２】本発明にかかる反射型フォトマスクの一例の構成を表す概略断面図
【図３】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための図
【図４】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための図
【図５】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための図
【図６】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための図
【図７】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための図
【図８】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための図
【図９】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための図
【図１０】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための図
【図１１】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための図
【図１２】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための図
【図１３】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の他の一例を説明するための図
【図１４】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の他の一例を説明するための図
【図１５】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の他の一例を説明するための図
【図１６】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の他の一例を説明するための図
【図１７】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の他の一例を説明するための図
【図１８】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の他の一例を説明するための図
【図１９】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の他の一例を説明するための図
【図２０】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の他の一例を説明するための図
【図２１】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の他の一例を説明するための図
【図２２】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の他の一例を説明するための図
【図２３】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の他の一例を説明するための図
【図２４】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の他の一例を説明するための図
【図２５】本発明の反射型フォトマスクの製造工程の他の一例を説明するための図
【符号の説明】
【０１０８】
１，１１…基板、２，１２…ＥＵＶ反射多層膜、３，１３…バッファー層、４，１４…光吸収膜、１４ａ…吸収膜パターン、１５…反射防止膜、１５ａ…反射防止膜パターン、５，１６…レジスト層、５ａ，１６ａ…レジストパターン、１７…エッチングストッパー
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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