(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、多層反射膜、吸収膜を備える反射型フォトマスクであって、
前記フォトマスクの表面が回路パターン領域と、前記回路パターン領域の外側の遮光領域
とを含む複数の領域に区分されており、
前記回路パターン領域では、前記基板上に前記多層反射膜と前記吸収膜がこの順に積層さ
れており、かつ、前記吸収膜が回路パターンを構成しており、
前記遮光領域では、前記基板表面が凹凸構造を有しており、
前記遮光領域における、波長２００〜４００ｎｍの入射光に対する平均反射率が４％以下
であり、
前記凹凸構造は、平面視で、ライン＆スペースパターン、ドットパターン、ホールパタ
ーンからなる群より選択される少なくとも１種類のパターンを含み、
前記凹凸構造に含まれる前記少なくとも１種類のパターンは、平面視で、少なくとも１
種類の周期構造を有し、
前記周期構造の少なくとも１つの周期は、前記凹凸構造に含まれる前記少なくとも１種
類のパターンがライン＆スペースパターンの場合には２０ｎｍ〜３０００ｎｍであり、前
記凹凸構造に含まれる前記少なくとも１種類のパターンがドットパターンまたはホールパターンの場合には２０ｎｍ〜４０００ｎｍであり、
前記凹凸構造の深さは、前記凹凸構造に含まれる前記少なくとも１種類のパターンがライン＆スペースパターンの場合には５７ｎｍ以上であり、前記凹凸構造に含まれる前記少なくとも１種類のパターンがドットパターンまたはホールパターンの場合には４２ｎｍ以上であることを特徴とする反射型フォトマスク。
【請求項２】
前記周期構造の周期は、前記凹凸構造に含まれる前記少なくとも１種類のパターンがラ
イン＆スペースパターンの場合には２０ｎｍ〜５００ｎｍと、５００ｎｍ〜３０００ｎｍ
の少なくとも２種類の周期を含み、前記凹凸構造に含まれる前記少なくとも１種類のパタ
ーンがドットパターンまたはホールパターンの場合には２０ｎｍ〜５００ｎｍと、
５００ｎｍ〜４０００ｎｍの少なくとも２種類の周期を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。
【請求項３】
前記凹凸構造の断面形状は、矩形状、もしくは傾斜した形状であることを特徴とする請
求項１、または２に記載の反射型フォトマスク。
【請求項４】
前記傾斜した形状は、台形状、ピラミッド状、逆ピラミッド状、半球状、放物線状、円
錐状、逆半球状、サインカーブ状、双曲線状からなる群より選択される少なくとも１種類
の形状を含むことを特徴とする請求項３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、リソグラフィ用の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における微細化の要求が高まっている。近年のフォトリソグラフィの露光光は波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光が主流であった。現在では、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ：極端紫外線）光と呼ばれる主に１５ｎｍ以下の波長領域の光（以下「ＥＵＶ光という」）、特には波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の適用が進められている。
【０００３】
ＥＵＶ光は、ほとんどの物質に対して非常に吸収され易い性質をもつため、ＥＵＶ露光に用いるフォトマスク（以下「ＥＵＶマスク」という）は、従来の透過型のフォトマスクとは異なり、反射型のフォトマスクとなる。ＥＵＶマスクは、例えば、ガラス基板上にモリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層を交互に積層した多層反射膜が形成され、その上に一般的にタンタル（Ｔａ）を主成分とする光吸収膜が形成され、この光吸収膜に回路パターンが形成されて構成される。
【０００４】
ＥＵＶマスクを用いたリソグラフィでは、一般に、ＥＵＶマスクへのＥＵＶ光の入射角度を６度程度傾斜させ、反射したＥＵＶ光を、被露光物であるウェハーに導き、ウェハー上に塗布された、ＥＵＶ光に感光性を有するレジストを感光させる。
【０００５】
前記のようにＥＵＶマスクに入射するＥＵＶ光の入射角度を傾斜させると、ＥＵＶマスク上の回路パターンでＥＵＶ光が反射する際、反射光の方向によっては、光吸収膜による回路パターンの一部が影となり、ウェハー上に照射されない現象（いわゆる射影効果）が生じることが知られている。そこで射影効果を抑制するために、回路パターンが形成される光吸収膜の厚みを薄くして、影の影響を低減する手法が用いられている。
【０００６】
しかし、光吸収膜を薄くすると、本来光吸収膜において必要な光の減衰量が不足するため、ウェハー上のレジストへ照射されるＥＵＶ光の反射光が必要以上に増加し、回路パターンの形成精度が劣化することが懸念される。加えて、実際の露光工程では、一枚のウェハーにチップが多面付けされることが多いため、隣接するチップ同士の境界領域におけるレジストへの露光量が増加することが、特に懸念される。すなわち、チップ同士の境界領域において多重露光が発生して、回路パターンの形成精度に影響を及ぼし、後工程で得られるチップの品質低下やスループット低下が生じてしまう。
【０００７】
そのため、上記のように光吸収膜を薄くする場合には、ウェハー上で隣接するチップ同士の境界領域となる、フォトマスクの回路パターンを囲む外周部の光吸収膜と多層反射膜を全て除去し、ガラス基板の表面まで掘り込んだ溝を形成する方法がある（特許文献１参照）。これは、上述した溝をＥＵＶ光の波長に対する遮光性の高い遮光領域とし、ＥＵＶ光の反射を抑制して隣接するチップ同士の境界領域における多重露光を抑制しようとするものである。
【０００８】
ところが、ＥＵＶ光を発生させる光源からは、１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ領域の光だけでなく、真空紫外線（ＶＵＶ；約２００ｎｍ以下）、深紫外線（ＤＵＶ；約３００ｎｍ以下）、紫外線（ＵＶ；約４００ｎｍ以下）、近赤外線（約８００ｎｍ付近）、さらには赤外領域（１０００ｎｍ以上）に亘る波長帯の光も放射される場合が多い。これらの波長帯
は、一般にアウトオブバンド（Ｏｕｔ  ｏｆ  Ｂａｎｄ）と呼ばれる。このように、ＥＵＶマスクには、ＥＵＶ光に伴ってアウトオブバンドの波長を有する光（以下「ＯＯＢ光」という）も入射する。
【０００９】
上述した従来のＥＵＶマスクの遮光領域では、ＥＵＶ光の遮光性は比較的高いものの、アウトオブバンド光の遮光性は比較的低い。そのため遮光領域において、光源から放射された光のうちＥＵＶ光の反射は殆ど抑えることができるが、ＯＯＢ光の一部は遮光領域で反射してウェハー上に照射される。そしてチップ同士の境界領域で、上述したような多重露光を生じさせてしまうという問題がある。ウェハー上で用いられるＥＵＶリソグラフィ用のレジストは、本来、ＫｒＦ光（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦ光（波長１９３ｎｍ）のリソグラフィ用レジストをベースに開発されているため、特に１００〜４００ｎｍの波長領域のＯＯＢ光に感光性が高くなっている。
【００１０】
そこで、こうした問題を解決するための技術を見てみると、特許文献２に記載の技術がある。これは、ガラス基板の多層反射膜とは反対面となる裏面に、微細構造のパターンを形成し、これによって、遮光領域に入射したＯＯＢ光がガラス基板の裏面に至った後、裏面導電膜で反射することを抑制するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−２１２２２０号公報
【特許文献２】特開２０１３−０７４１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明者らは、特許文献２に記載の技術を検証するため、遮光領域で反射してウェハーに照射されるＯＯＢ光の成分を調べたところ、基板の表（オモテ）面で反射する光の方が、基板の裏面で反射する光よりも支配的であることが判明した。従って遮光領域に入射したＯＯＢ光の反射率を低減するためには、基板の裏面で反射する反射光を抑制するだけでは十分でなく、基板の表面における反射光を抑制する必要があるとの結論に至った。
【００１３】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、多重露光の影響を低減するための遮光領域が形成された反射型フォトマスクにおいて、露光光の光源に含まれ、被露光物であるウェハーに到達してしまうアウトオブバンド光の反射率を、従来よりも低減することができる反射型フォトマスクを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、基板、多層反射膜、吸収膜を
備える反射型フォトマスクであって、
前記フォトマスクの表面が回路パターン領域と、前記回路パターン領域の外側の遮光領域
とを含む複数の領域に区分されており、
前記回路パターン領域では、前記基板上に前記多層反射膜と前記吸収膜がこの順に積層さ
れており、かつ、前記吸収膜が回路パターンを構成しており、
前記遮光領域では、前記基板表面が凹凸構造を有しており、
前記遮光領域における、波長２００〜４００ｎｍの入射光に対する平均反射率が４％以下
であり、
前記凹凸構造は、平面視で、ライン＆スペースパターン、ドットパターン、ホールパタ
ーンからなる群より選択される少なくとも１種類のパターンを含み、
前記凹凸構造に含まれる前記少なくとも１種類のパターンは、平面視で、少なくとも１
種類の周期構造を有し、
前記周期構造の少なくとも１つの周期は、前記凹凸構造に含まれる前記少なくとも１種
類のパターンがライン＆スペースパターンの場合には２０ｎｍ〜３０００ｎｍであり、前
記凹凸構造に含まれる前記少なくとも１種類のパターンがドットパターンまたはホールパターンの場合には２０ｎｍ〜４０００ｎｍであり、
前記凹凸構造の深さは、前記凹凸構造に含まれる前記少なくとも１種類のパターンがライン＆スペースパターンの場合には５７ｎｍ以上であり、前記凹凸構造に含まれる前記少なくとも１種類のパターンがドットパターンまたはホールパターンの場合には４２ｎｍ以上であることを特徴とする反射型フォトマスク。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記周期構造の周期は、前記凹凸構造に含まれる前記少なくとも１種類のパターンがライン＆スペースパターンの場合には２０ｎｍ〜５００ｎｍと、５００ｎｍ〜３０００ｎｍの少なくとも２種類の周期を含み、前記凹凸構造に含まれる前記少なくとも１種類のパターンがドットパターンまたはホールパターンの場合には２０ｎｍ〜５００ｎｍと、５００ｎｍ〜４０００ｎｍの少なくとも２種類の周期を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としたものである。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記凹凸構造の断面形状は、矩形状、もしくは傾斜した形状で
あることを特徴とする請求項１、または２に記載の反射型フォトマスクとしたものである。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記傾斜した形状は、台形状、ピラミッド状、逆ピラミッド
状、半球状、放物線状、円錐状、逆半球状、サインカーブ状、双曲線状からなる群より選
択される少なくとも１種類の形状を含むことを特徴とする請求項３に記載の反射型フォトマスクとしたものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、遮光領域が形成された反射型フォトマスクにおいて、遮光領域でのアウトオブバンド光の反射を、従来よりも抑制することができるため、ウェハー上へチップを多面付けする際、ＥＵＶ光だけでなく、アウトオブバンド光によるチップ同士の境界領域での多重露光を効果的に抑制できる。そして、高精度・高品質の回路パターンをウェハー上に転写することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る反射型フォトマスクの概略（ａ）平面図（ｂ）断面図。
【図２】本発明に係る（ａ）反射型フォトマスクの概略平面図（ｂ）〜（ｊ）は遮光領域の凹凸構造のパターンの例を示した概略平面図。
【図３】（ａ）〜（ｈ）本発明に係る反射型フォトマスクの遮光領域の凹凸構造の例を示した概略断面図。
【図４】実施例、及び比較例の反射型フォトマスクの作製工程（回路パターン形成まで）（ａ）反射型フォトマスクブランク（ｂ）レジスト塗布後（ｃ）描画後（ｄ）現像後（ｅ）ドライエッチング後（ｆ）レジスト剥離・洗浄・乾燥後。
【図５】実施例、及び比較例の反射型フォトマスクの作製工程（遮光領域の形成まで）（ａ）レジスト塗布後（ｂ）描画後（ｃ）現像後（ｄ）ドライエッチング後（ｅ）レジスト剥離・洗浄・乾燥後。
【図６】実施例の反射型フォトマスクの作製工程（遮光領域の凹凸構造の形成まで）（ａ）レジスト塗布後（ｂ）描画後（ｃ）現像後（ｄ）ドライエッチング後（ｅ）レジスト剥離・洗浄・乾燥後。
【図７】実施例１の遮光領域の凹凸構造の原子間力顕微鏡像（周期１μｍのライン＆スペースパターンの例）。
【図８】実施例１及び比較例の遮光領域のＯＯＢ光の分光反射率の測定結果（ライン＆スペースパターン）。
【図９】実施例２の遮光領域の凹凸構造の原子間力顕微鏡像（ａ）ドットアレイパターン（周期２８０ｎｍの例）（ｂ）ホールアレイパターン（周期２８０ｎｍの例）。
【図１０】実施例２（ドットアレイパターン）及び比較例の遮光領域のＯＯＢ光の分光反射率の測定結果。
【図１１】実施例２（ホールアレイパターン）及び比較例の遮光領域のＯＯＢ光の分光反射率の測定結果。
【図１２】実施例３（高いアスペクト比のドットアレイパターン）及び比較例の遮光領域のＯＯＢ光の分光反射率の測定結果。
【図１３】実施例１及び比較例の露光評価におけるチップコーナー部（４重露光部）でのレジスト寸法変動量（チップ中心部に対する変動量）とＯＯＢ光反射率との関係。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。尚、同一の構成要素については便宜上の理由がない限り同一の符号を付け、重複する説明は省略する。また、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
まず、本発明の反射型フォトマスクを特徴付ける構成要素から説明する。
【００２７】
（本発明の反射型フォトマスクの全体構成）
図１は本発明の反射型フォトマスク１０１の概略図である。本発明の反射型フォトマスク１０１は、波長５〜１５ｎｍの光、特に１３．５ｎｍのＥＵＶ光を露光光とするＥＵＶリソグラフィ用であり、その膜構造は、基板１１上に多層反射膜１２、保護膜１３、吸収膜１４が順次構成されており、基板１１の裏面には裏面導電膜１５を備えている。さらに本発明の反射型フォトマスクは、回路パターン領域１０を取り囲むように、凹凸構造３０を有する遮光領域２０を備えている。
【００２８】
遮光領域２０の幅は、ＥＵＶ露光機の構造（露光領域の設定精度）と半導体メーカーがウェハーへ露光する際のチップ配置の間隔に依存するが、通常は２ｍｍから５ｍｍ程度である。本発明においては、遮光領域の幅は限定しない。最低限必要な幅以上であれば充分な効果が得られるためである。
【００２９】
（本発明の反射型フォトマスクの遮光領域）
遮光領域２０は、吸収膜１４、保護膜１３、多層反射膜１２が完全に除去されており、遮光領域の底面には、基板１１が露出し、その表面に凹凸構造３０が形成されている。このように、ＥＵＶ光の反射を担っている多層反射膜１２が完全に除去されることで、ＥＵＶ光に対する遮光性が得られる。基板１１だけではＥＵＶ光は反射しない。
【００３０】
さらに、遮光領域の凹凸構造３０によって、プラズマ光源からＥＵＶ光に伴って放射される波長１００〜４００ｎｍのＯＯＢ光の反射を低減し、ウェハー上のレジストへの過剰な露光を抑制する機能を発現している。基板表面に凹凸構造３０が無い場合、ＯＯＢ光の反射率は５〜２０％程度であるが、凹凸構造を形成すれば、ＯＯＢ光の波長１００〜４００ｎｍの平均反射率は４％以下に低減することが出来、さらに効果的なパターン種、周期、深さ、断面形状を選択することにより２％以下が得られる。
【００３１】
図２に遮光領域の凹凸構造３０の例を示す。図２（ｂ）〜（ｊ）は、図２（ａ）の本発明の反射型フォトマスクの遮光領域の一部を拡大したものである。凹凸構造３０は、平面視で、ライン＆スペースパターン、ドットパターン、ホールパターンからなる群より選択される少なくとも１種類のパターンを含んでいることが好ましい。これらのパターンは周期性を持たせることが可能であるためである。本発明においては、図２（ｂ）と図２（ｅ）のようにパターンの向きは関係なく、また、ホールやドットの平面視形状も真円、正方形、三角形、あるいはそれらの形状がやや鈍ったパターンのいずれであっても一定の効果は得られる。
【００３２】
前記少なくとも１種類のパターンは、平面視で、少なくとも１種類の周期構造を有し、密に配置されていることが好ましい。周期は２０〜４０００ｎｍであれば、波長１００〜４００ｎｍのＯＯＢ光の反射を効果的に低減することが出来る。ＯＯＢ光の波長と概ね同等以下の周期の凹凸構造においては、断面視で線幅が徐々に変化し基板表面から深さ方向に徐々に屈折率が変化する錐状の構造（以下、モスアイ構造と呼ぶ）とすることで、基板表面で光を閉じ込める（低反射化する）効果が得られる。一方、ＯＯＢ光の波長と概ね同等以上の周期の凹凸構造においては、断面視で矩形形状であっても、反射する光の回折現象が発現し、正反射（０次回折光）が減少し、１次、２次、・・・の０次以外の回折光が増える。ウェハーへ到達する光は正反射のみであるため、ウェハーへ照射されるＯＯＢ光を低減する効果をもたらす。このように、モスアイ構造による低反射効果や回折現象による正反射成分の低減効果によって、本発明の反射型フォトマスクが実現できる。
【００３３】
周期が２０〜４０００ｎｍで、波長１００〜４００ｎｍのＯＯＢ光の低反射効果が高いことは、実験により得られた結果であるが、その中で具体的にどの程度の周期でパターンを形成するかは、ＥＵＶリソグラフィを使用する半導体製造者が任意に選択することができる。何故なら、ＥＵＶリソグラフィに使用するＥＵＶレジストは各社で異なり、使用するレジストによっては、ＯＯＢ光の中でも感光性の高い波長帯が異なるためである。
【００３４】
前述の凹凸構造の周期は、１種類でも効果は充分得られるが、例えば図２（ｊ）のように周期が２種類以上あっても良い。まず周期が１種類であっても効果が得られる理由は、上述したモスアイ構造による低反射効果や光の回折現象は単一波長のみに効果があるのではなく、比較的広い波長領域に効果をもたらすためである。例えば回折現象について言えば、ある一定の周期を持った凹凸構造にＯＯＢ光が当たった場合、１次や２次などの回折光の反射する角度は、ＯＯＢ光に含まれるそれぞれの波長によって異なるが、反射光の回折現象自体は、確実に発現する。従って、正反射の成分が減り、１次や２次などの回折光が増えることはＯＯＢ光の広い波長領域について言える現象である。
【００３５】
また、凹凸構造の周期が２種類以上あることによって、ＯＯＢ光の中で、特に反射率を下げたい波長が複数ある場合、それらの複数の波長に対して、それぞれ有効な周期を選択することができる。あるいは、モスアイ構造による低反射効果と回折現象の両者を強く発現させるために、２種類以上の周期を用いることも可能である。特に、２０〜５００ｎｍのうちの一周期と、５００〜４０００ｎｍのうちの一周期の２種類の周期を有する凹凸構造で充分な反射率の低減効果が得られる。
【００３６】
次に、本発明の反射型フォトマスクの遮光領域の凹凸構造の深さ（高さ）Ｄ（図３参照）について説明する。上述したモスアイ構造による低反射効果や回折現象による正反射成分の低減のためには、凹凸構造の深さＤは、基本的には深いほど良いが、比較的浅くても効果が得られることが実験により判明した。本発明の凹凸構造の深さＤは、反射率低減に一定の効果が見られるためには２５ｎｍ以上であることが好ましい。より充分に効果を得るには、５０ｎｍ以上であることが望ましい。
【００３７】
本発明の反射型フォトマスクの凹凸構造の断面形状は、矩形状、もしくは傾斜した形状である。断面形状の例を図３に示す。矩形状（ａ）、台形状（ｂ）、ピラミッド状（ｃ）、逆ピラミッド状（ｄ）、半球状（ｅ）、放物線状（ｆ）、円錐状（ｃ）、逆半球状（ｇ）、サインカーブ状（不図示）、双曲線状（不図示）からなる群より選択される少なくとも一種類の断面形状を含むことが好ましい。また、図３（ａ）（ｂ）（ｄ）や、図３（ｇ）のパターン周期Ｐを変えた（ｈ）のように、凹凸構造の凸部が平面になっていても良い。逆に凹凸構造の凹部が平面になっていても良い。
【００３８】
前記のような様々な断面形状の凹凸構造は、レジストを熱フローした後のドライエッチング、等方的な断面形状となるドライエッチング条件、多段ドライエッチング、連続的に条件を変える可変ドライエッチング、ウェットエッチングとの併用などの手法により形成することができる。
【００３９】
本実施形態に係る凹凸構造は、遮光領域の中の基板の露出した部分全体に形成されているが、本発明に係る凹凸構造はこれに限定されず、アウトオブバンド光の反射を抑制できる限り、基板の露出した部分の一部に形成される態様であってもよい。
【００４０】
（本発明に係るその他の事項）
本発明に係る反射型フォトマスクの製造方法は、上述した実施形態では、凹凸構造の形成にリソグラフィとドライエッチング法を用いて作製したが、この実施形態に限定されるものではない。例えば、リソグラフィに代わってナノインプリントや自己組織化単分子膜により形成したレジストパターンを用いても良く、ドライエッチングに代わってウェットエッチングを用いても良い。あるいは、従来型の遮光領域を形成し、露出した基板表面に対して、サンドブラストやプラズマ処理によって、表面を荒らす処理を行い、凹凸構造を形成しても良い。
【００４１】
凹凸構造を形成する順序についても、上記実施形態では、従来型の遮光領域を形成した後に、凹凸構造を形成する例を示したが、これに限らない。例えば、露光領域の回路パターン形成と同時、あるいは形成前に、後に遮光領域となる部分の吸収膜に凹凸構造を形成しておき、遮光領域を形成するためのエッチング（吸収膜、保護膜、多層反射膜の除去）によって、吸収膜の凹凸構造が、下地の基板表面へ転写されることで、基板の凹凸構造を形成する方法でも良い。
【００４２】
以下、本発明の反射型フォトマスクを構成するその他の要素について説明する。
【００４３】
基板１１の材料としては、遮光領域の基板１１の表面上に微細な凹凸構造を形成する加工に適した特性を備える材料が望ましい。例えば、石英(ＳｉＯ２)を主成分とし、酸化チタン（ＴｉＯ２)を含む材料等が挙げられる。上記加工技術としてリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いる場合、基板１１の材料には石英ガラスを用いるのが望ましい。
【００４４】
多層反射膜１２は、ＥＵＶ光を反射する膜であり、ＥＵＶ光に対する吸収（消衰係数）が小さく、且つ積層される膜間のＥＵＶ光での屈折率差が大きい材料が用いられる。多層反射膜１２は、例えば波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対して理論上７２％程度の反射率を達成できるように設計され、厚さ２〜３ｎｍのモリブデン（Ｍｏ）層と厚さ４〜５ｎｍのシリコン（Ｓｉ）層とを交互に４０〜５０ペア積層するように構成される。モリブデン（Ｍｏ）やシリコン（Ｓｉ）は、ＥＵＶ光に対する吸収（消衰係数）が小さいとともに、ＥＵＶ光に対する屈折率の差が大きいので、これらの界面での反射率を高く構成できる。
【００４５】
保護膜１３は、酸やアルカリによる洗浄耐性を有する材料である必要があり、例えば、厚さ２〜３ｎｍのルテニウム（Ｒｕ）あるいは厚さ１０ｎｍ程度のシリコン（Ｓｉ）を用いることができる。保護膜１３がルテニウム（Ｒｕ）により構成される場合、保護膜１３は、吸収膜１４の加工におけるストッパー層としての役割や、マスク洗浄における薬液に対する保護膜としての役割を果たす。なお、ルテニウム（Ｒｕ）からなる保護膜１３の下に位置する多層反射膜１２の最上層はＳｉ層となる。
【００４６】
保護膜１３がシリコン（Ｓｉ）により構成される場合は、吸収膜１４との間に、緩衝層（不図示）を設ける場合もある。その場合、緩衝層は、吸収膜１４のエッチングやパターン修正時に、保護膜１３を保護するために設けられ、例えば、クロムの窒素化合物（ＣｒＮ）により構成することが出来る。また保護膜１３は、単層構造でも積層構造でもよい。保護膜１３は、積層構造の場合には、保護膜１３の最上層がルテニウム（Ｒｕ）及びその酸化物、窒化物、酸窒化物、シリコン（Ｓｉ）及びその酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料で形成される。
【００４７】
吸収膜１４は、ＥＵＶ光を吸収する膜であり、単層構造でも２層構造でもよい。吸収膜１４が単層構造の場合、吸収膜１４は、例えば、ＥＵＶ光に対して吸収率の高いタンタル（Ｔａ）及びその酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料で一般的に形成される。具体的には、タンタル（Ｔａ）、タンタルホウ素窒化物（ＴａＢＮ）、タンタルシリコン（ＴａＳｉ）や、それらの酸化物（ＴａＯ、ＴａＢＯＮ、ＴａＳｉＯ）を用いることが出来る。吸収膜１４の膜厚は、通常５０〜７０ｎｍとされる。
【００４８】
吸収膜１４が２層構造の場合、上層として検査用である波長１９０〜２６０ｎｍの紫外光に対して反射防止機能を有するよう低反射層（不図示）を設けてもよい。低反射層としては、例えば、タンタル（Ｔａ）の酸化物、窒化物、酸窒化物やシリコン(Ｓｉ)の酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料を用いることができる。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。
【００４９】
裏面導電膜は、導電性があれば良く、一般的にクロム(Ｃｒ)またはタンタル(Ｔａ）のいずれかの金属もしくはその酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれか、または、導電性のあるその他の金属材料を含む材料で形成される。具体的にはＣｒＮが用いられることが多い。裏面導電膜の膜厚は、２０〜４００ｎｍとされる。
【００５０】
上述した多層反射膜１２、保護膜１３、吸収膜１４及び裏面導電膜は、スパッタリング法等を用いて成膜することができる。
【００５１】
本発明に係る反射型フォトマスクの反射層は、上記各実施形態に示した多層反射膜に限定されず、必要な高反射が得られれば単層であってもよい。また、本発明に係る反射型フォトマスクは、基板に裏面導電膜を設けない構成であってもよい。
【実施例】
【００５２】
以下、本発明の反射型フォトマスクの実施例を製造工程に即して説明し、ＯＯＢ光に対する反射率等を測定した結果を説明する。
【００５３】
＜実施例１＞
（使用した反射型フォトマスクブランク）
図４（ａ）は使用した反射型フォトマスクブランクである。反射型フォトマスクブランクには、基板１１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層とＳｉ層の４０ペアの多層反射膜１２が、その上に２．５ｎｍ厚のＲｕの保護膜１３が、更にその上に７０ｎｍ厚のＴａＳｉからなる吸収膜１４が、順次形成されている。裏面にも導電膜１５が形成されている。基板１１としては、石英(ＳｉＯ２)を用いた極低熱膨張性ガラス（Ｃｏｒｎｉｎｇ社製、屈折率１．４８０１〜１．４８９２）を用いている。
【００５４】
［凹凸構造マスクの作製工程］
（回路パターン形成まで）
反射型フォトマスクブランクに回路パターンを形成するため、まず、反射型フォトマスクブランク（図４（ａ））の表面に、ポジ型化学増幅レジスト（レジスト２１）（ＳＥＢＰ９０１２：富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ製）を１５０ｎｍの膜厚に塗布した（図４（ｂ））。次に電子線描画機（ＪＢＸ３０４０：日本電子製）によって、マスク中心の１０ｃｍ×１０ｃｍの領域に、線幅１００ｎｍの１：１のライン＆スペースパターンを描画（図４（ｃ））した後、１１０℃で１０分間のＰＥＢを行い、更にスプレー現像（ＳＦＧ３０００：シグマメルテック製）を行って、レジストパターンを形成した（（図４（ｄ））。
【００５５】
次に、ドライエッチング装置を用いて、ＣＦ４プラズマとＣｌ２プラズマにより、吸収膜１４をエッチング（図４（ｅ））した。その後、残ったレジストパターンを剥離・洗浄・乾燥し、吸収膜１４に回路パターンを有する反射型フォトマスクを作製した（図４（ｆ））。
【００５６】
（遮光領域の形成）
次に、上記、回路パターン付きの反射型フォトマスクのパターン面に、ｉ線レジスト（レジスト２２）を５００ｎｍの膜厚で塗布し（図５（ａ））、そこへｉ線描画機（ＡＬＴＡ３０００：アプライドマテリアル社製）により遮光領域となる部分を描画し（図５（ｂ））、現像（図５（ｃ））を行った。これにより、吸収膜１４上に遮光領域となる部分を開口させたレジストパターンを形成した。このときレジストパターンの開口幅は５ｍｍとし、この開口部の端から、予め１０ｃｍｘ１０ｃｍ領域に形成した回路パターン領域の端までの距離を３μｍとなるように形成した。
【００５７】
その後、ＣＨＦ３プラズマを用いた下記の条件で垂直性ドライエッチングにより、上記レジストパターン開口部の吸収膜１４、保護膜１３及び多層反射膜１２を選択的に除去し（図５（ｄ））、残ったレジストの剥離・洗浄・乾燥を行い、遮光領域２０を有する反射型フォトマスクを作製した（図５（ｅ））。
前記のドライエッチング条件は次の通りである。
ＣＨＦ３の流量：２０ｓｃｃｍ
ドライエッチング装置内の圧力：４ｍＴｏｒｒ
ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）パワー：３５０Ｗ
ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）パワー：２００Ｗ
処理時間：６分
【００５８】
以上、ここまでの工程は従来の反射型フォトマスクと同様である。
【００５９】
（凹凸構造の形成）
次に、前記の遮光領域を含む反射型フォトマスクの全面に、ネガ型化学増幅レジスト（レジスト２３）（ＦＥＮ２７１：富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ製）を４００ｎｍの膜厚で塗布した（図６（ａ））。次いで、遮光領域以外の全面を描画し、遮光領域内には周期２８０ｎｍ（０．２８μｍ）、１０００ｎｍ（１μｍ）、３０００ｎｍ（３μｍ）の３種類の１：１のライン＆スペースパターンを描画（図６（ｂ））した。その後、１１０℃で１０分間のＰＥＢ及びスプレー現像（ＳＦＧ３０００：シグマメルテック製）により、遮光領域内に前記レジスト２３のライン＆スペースパターンを形成した（図６（ｃ）。
【００６０】
次に、ドライエッチング装置を用いて、ＣＦ４プラズマにより基板１１の表面を６０秒の処理時間でエッチングし（図６（ｄ））、その後、残ったレジストを剥離、洗浄・乾燥し、遮光領域の基板表面に凹凸構造３０を有する本発明の反射型フォトマスクを作製した（図６（ｅ））。
【００６１】
＜比較例＞
上記の本発明の実施例１の反射型フォトマスクの製造工程のうちの遮光領域の形成（図５（ｅ））までと、同じ材料、同じ装置、同じ条件の工程により、図５（ｅ）の形態の従来の反射型フォトマスクを作製した。
【００６２】
（原子間力顕微鏡による測定）
実施例１で作製した本発明の反射型フォトマスクの凹凸構造のうち、１μｍライン＆スペースパターンについて原子間力顕微鏡にてパターンの断面形状とパターン深さを測定した。このときの観察像を図７に示す。パターン断面形状は、凹部の裾にやや丸みがあるが、図３（ａ）のような矩形状で、深さＤは５７ｎｍであった。
【００６３】
（ＯＯＢ光の反射率測定）
上記のように作製した、実施例１の遮光領域に凹凸構造を有する反射型フォトマスクと、比較例の反射型フォトマスクの両方について、波長２００〜４００ｎｍのＯＯＢ光の分光反射率測定を実施した結果を図８に示す。このように、基板表面にライン＆スペースの凹凸構造を有する実施例１の遮光領域の反射率は、凹凸構造の無い比較例と比べて、１／２〜１／４程度に低減していることを確認出来た。
【００６４】
＜実施例２＞
実施例２として、本発明の遮光領域に形成する凹凸構造が、周期２８０ｎｍ（０．２８μｍ）、１０００ｎｍ（１μｍ）、３０００ｎｍ（３μｍ）のドットアレイパターン、及びホールアレイパターンの場合ついて、反射型フォトマスクを作製した。反射型フォトマスクの作製手順及び作製条件については、ドットアレイパターンとホールアレイパターンを作製するための描画領域の変更以外は実施例１と同じである。
【００６５】
（原子間力顕微鏡による測定）
作製した凹凸構造（ドットアレイパターン及びホールアレイパターン）を原子間力顕微鏡にて観察し、パターン深さを測定したところ、いずれも深さは約４２ｎｍであった。このときの観察像を図９（ａ）、（ｂ）に示す。
【００６６】
（ＯＯＢ光の反射率測定）
実施例２の反射型フォトマスクについて、波長２００〜４００ｎｍのＯＯＢ光の分光反射率測定を実施した結果を図１０（ドットアレイパターン）、図１１（ホールアレイパターン）に示す。このように、基板表面にドットアレイパターンやホールアレイパターンを形成した場合においても、遮光領域の反射率は、凹凸構造の無い比較例と比べて、１／２〜１／４程度に低減していることを確認出来た。
【００６７】
＜実施例３＞
実施例３として、本発明の遮光領域に形成する凹凸構造が、実施例１や２と比べて高いアスペクト比を有する反射型フォトマスクを作製した。凹凸構造は実施例２と同様の２８０ｎｍ（０．２８μｍ）の周期をもつドットアレイパターンとした。
【００６８】
実施例３の作製手順及び作製条件は、回路パターン及び遮光領域を形成する工程（図５（ｅ））までは、実施例２の周期２８０ｎｍのドットアレイパターンと同じである。実施例３の凹凸構造を形成する工程（図６）では、ＣＦ４プラズマによる基板１１の表面のエッチング処理時間（図６（ｄ））を、実施例２の場合の１０倍である６００秒とした。
【００６９】
実施例３では、凹凸構造が高いアスペクト比となり、原子間力顕微鏡では深さを測定出来ないため、同様のサンプルを複数作製し、断裁して走査型電子顕微鏡にて断面を観察することで、ドットアレイの凹凸構造の深さ（高さ）を確認したところ、深さ４１１ｎｍであった。従って、パターンのアスペクト比は２．９（＝深さ４１１を、周期２８０ｎｍの半分の１４０で割った値）となった。尚、実施例２の周期２８０ｎｍのドットアレイパターンは、深さが４２ｎｍであったことから、アスペクト比は０．３である。
【００７０】
（ＯＯＢ光の反射率測定）
上記のようにして作製した、遮光領域に高いアスペクト比（凹凸の深い）のドットアレイパターンを有する実施例３の反射型フォトマスクについて、波長２００〜４００ｎｍのＯＯＢ光の分光反射率測定を実施した結果を図１２に示す。その結果、凹凸構造の無い比較例と比べて、１／１０〜１／２０程度と、大幅に低減していることを確認出来た。波長よりも狭いパターン幅（周期２８０ｎｍｘ１／２）と波長よりも深いパターン深さによって、光の閉じ込め効率が高くなったためと考えられる。
【００７１】
（露光評価）
次に実施例１で作成した本発明の反射型フォトマスク（周期３μｍ、１μｍ、２８０ｎｍの３種）、及び凹凸構造の無い比較例の反射型フォトマスクを用いて、ＥＵＶ露光機により、ウェハー上でチップを４面付けする露光評価を行い、重複する各チップのコーナー部（４重露光部）におけるレジストの寸法変動を調べた。４面付けの場合、チップのコーナー部には自らのパターン形成のための露光に加えて、余分に３回の多重露光（遮光領域から反射するＯＯＢ光から３回の照射）により４重露光を受け、寸法変動が最も大きくなりやすいコーナー部が存在する。露光機は、ＡＳＭＬ社のＮＸＥ３３００を用い、露光条件は、通常照明、ドーズ量３０ｍＪ／ｃｍ２で実施した。このときの各サンプルの、波長２００〜３００ｎｍのＯＯＢ光に対する平均反射率と、４重露光を受けるチップコーナー部のチップ中心部に対する寸法変動量を表１に示す。
【表１】
0006728748.tif 000002
【００７２】
表１の結果より、ＯＯＢ光の平均反射率が５．２％である比較例の反射型フォトマスクに対して、本発明の反射型フォトマスクでは、ＯＯＢ光の平均反射率が２．８％、２．０％、１．６％の３種類全てで、コーナー部の寸法変動量を低減できた。ＯＯＢ光の平均反射率と寸法変動量の関係をプロットしたグラフを図１３に示す。このようにＯＯＢ光の反射率が小さいほど、ウェハー上のチップコーナー部のレジストパターン寸法の変動が少なく、均一なレジストパターンが形成され、回路パターンの形成精度が向上することを確認した。
【符号の説明】
【００７３】
１０１  反射型フォトマスク
１１  基板
１２  多層反射膜
１３  保護膜
１４  吸収膜
１５  裏面導電膜
１０  回路パターン
２０  遮光領域
３０  凹凸構造
２１、２２、２３  レジスト
【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】
0006728748.tif 000007
【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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