(57)【要約】【課題】基板１上に、露光光の高反射領域となる多層膜２を有し、前記多層膜２上に低反射領域となる吸収性薄膜のパターン３を有する極限紫外線露光用マスクにおいて、ＤＵＶ露光による欠陥検査能力を向上するために、多層膜１とのＤＵＶ光反射率コントラクトを大きくできるよう吸収膜３’材料が規定されたＥＵＶ露光用マスクおよびそれを作製するためのブランク並びにそのマスクを用いたパターン形成方法を提供する。【解決手段】前記低反射部となる薄膜３’は、波長１５０ｎｍから３００ｎｍの紫外線に対する消衰係数が、０．２から１．０の範囲にあることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、露光光の高反射領域となる多層膜を有し、前記多層膜上に低反射領域となる吸収性薄膜のパターンを有する極限紫外線露光用マスクにおいて、前記低反射部となる薄膜は、波長１５０ｎｍから３００ｎｍの紫外線に対する消衰係数が、０．２から１．０の範囲にあることを特徴とする極限紫外線露光用マスク。
【請求項２】
前記多層膜は２種類の膜が交互に積層され、２種類の膜が、Ｍｏを主成分とする膜とＳｉを主成分とする膜であることを特徴とする、請求項１記載の極限紫外線露光用マスク。
【請求項３】
請求項１または２に記載の極限紫外線露光用マスクを、前記低反射領域となる吸収性薄膜のパターニングにより作製するための、基板上に、露光光の高反射領域となる前記多層膜が形成され、前記多層膜上の全面に低反射領域となる前記吸収性薄膜が形成されたことを特徴とする極限紫外線露光用マスクブランク。
【請求項４】
請求項１または２に記載の極限紫外線露光用マスクを露光装置に設置し、前記マスクを用いたリソグラフィ法による露光転写を行ない、パターン形成を行なうことを特徴とするパターン転写方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造プロセス中の、極限紫外線露光を用いたフォトリソグラフィ工程で使用される、極限紫外線露光用マスク、及びそのマスクを作製するためのブランク、並びにそのマスクを用いたパターン転写方法に関するものである。
【従来の技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化技術は常に進歩しており、微細化のためのフォトリソグラフィ技術に使用される光の波長は次第に短くなってきている。光源としては、現状、これまで使用されて来たＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）に切り替わりつつあり、さらにその次にはＦ２エキシマレーザ（波長１５７ｎｍ）の使用が提案され、このような遠紫外線（Ｄｅｅｐ  ＵＶ、以下ＤＵＶ）での開発が行われている。
【０００３】
しかしながら、Ｆ２エキシマレーザをもってしても、将来的な５０ｎｍ以下の線幅を有するデバイスを作製するためのリソグラフィ技術として適用するには、露光機やレジストの課題もあり、容易ではない。このため、エキシマレーザ光より波長が一桁以上短い（１０〜１５ｎｍ）極限紫外線（Ｅｘｔｒｅｍｅ  ＵＶ、以下ＥＵＶと略記）を用いた、ＥＵＶリソグラフィの研究開発が進められている。
【０００４】
ＥＵＶ露光では、上述のように波長が短いため、物質の屈折率がほとんど真空の値に近く、材料間の光吸収の差も小さい。このため、ＥＵＶ領域では従来の透過型の屈折光学系が組めず、反射光学系となり、従ってマスクも反射型マスクとなる。これまで開発されてきた一般的なＥＵＶマスクは、Ｓｉウェハーやガラス基板上に、例えばＭｏとＳｉからなる２層膜を４０層ほど積層した多層膜部分を高反射領域とし、その上に低反射領域（吸収領域）として金属性膜のパターンを形成した構造であった。高反射領域は、界面が急峻で、屈折率差が大きく、吸収がなるべく小さな２種類の膜を交互に積層し、隣接する２層から成る層対の厚さを露光波長の略２分の１として、２層膜を４０対程度成膜したものである。この結果、各層対からの僅かな反射成分が干渉して強め合い、直入射に近いＥＵＶ光に対して比較的高い反射率を得ることが可能となる。
【０００５】
【非特許文献１】
小川「ＥＵＶリソグラフィの反射型マスク用多層膜」（光技術コンタクト、  Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．５、２００１、日本オプトメカトロニクス協会）ｐ．２９２
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようなＥＵＶマスクもしくはブランクの欠陥検査においては、線幅が小さいため、ＤＵＶによる反射光が用いられる。そこで問題となるのは、ＤＵＶ光に対する多層膜部と吸収膜部の反射率の比、いわゆるコントラストである。
本発明では、ＤＵＶ露光による欠陥検査能力を向上するために、多層膜とのＤＵＶ光反射率比を大きくできるよう吸収膜材料が規定されたＥＵＶ露光用マスクおよびそれを作製するためのブランク並びにそのマスクを用いたパターン形成方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の発明は、基板上に、露光光の高反射領域となる多層膜を有し、前記多層膜上に低反射領域となる吸収性薄膜のパターンを有する極限紫外線露光用マスクにおいて、前記低反射部となる薄膜は、波長１５０ｎｍから３００ｎｍの紫外線に対する消衰係数が、０．２から１．０の範囲にあることを特徴とする極限紫外線露光用マスクとしたものである。
【０００８】
本発明の請求項２の発明は、前記多層膜は２種類の膜が交互に積層され、２種類の膜が、Ｍｏを主成分とする膜とＳｉを主成分とする膜であることを特徴とする、請求項１記載の極限紫外線露光用マスクとしたものである。
【０００９】
本発明の請求項３の発明は、請求項１または２に記載の極限紫外線露光用マスクを、前記吸収性薄膜のパターニングにより作製するための、基板上に、露光光の高反射領域となる前記多層膜が形成され、前記多層膜上の全面に低反射領域となる前記吸収性薄膜が形成されたことを特徴とする極限紫外線露光用マスクブランクとしたものである。
【００１０】
本発明の請求項４の発明は、請求項１または２に記載の極限紫外線露光用マスクを露光装置に設置し、前記マスクを用いたリソグラフィ法による露光転写を行ない、パターン形成を行なうことを特徴とするパターン転写方法としたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を用いて説明する。図１（ａ）は本発明のＥＵＶ露光用マスクの実施形態の例を断面で示した説明図であり、図１（ｂ）は、（ａ）の多層膜２の部分拡大図である。本発明のＥＵＶ露光用マスクは、基板上１に、露光光の高反射領域となる多層膜２を有し、前記多層膜２上に低反射領域となる吸収性薄膜のパターン３を有するＥＵＶ露光用マスクを前提とする。そして、低反射部となる吸収性薄膜は、波長１５０ｎｍから３００ｎｍの紫外線に対する消衰係数が、０．２から１．０の範囲にあることを特徴とする。
【００１２】
なお、ここで、吸収性薄膜のパターン３の下には、パターニングや欠陥修正の際に、高反射部となる多層膜２を保護する緩衝膜が存在することもある。さらに高反射領域となる多層膜２は、その最上層のみが「Ｃａｐｐｉｎｇ  Ｌａｙｅｒ」と呼ばれる厚めの膜である場合もあるが、いずれも本発明の効果に影響を与えないので図１では省略する。
【００１３】
また、図１（ｃ）（ｄ）は本発明のＥＵＶ露光用マスクブランクの実施形態の例を断面で示した説明図である。図１（ｃ）のブランクの吸収性薄膜３’をパターニングすることにより図１（ａ）のマスクが得られる。図１（ｄ）は図１（ｃ）のブランクにおいて、吸収性薄膜３’を形成する前の形態である。
以下、図１（ａ）のＥＵＶ露光用マスクについて、代表して説明を行う。
【００１４】
すなわち、低反射部となる吸収性薄膜は、波長１５０ｎｍから３００ｎｍの紫外線に対する消衰係数が、０．２から１．０の範囲にすることで、多層膜と吸収性薄膜の反射率比は極大になる。
このような構成にすることにより、反射率比が極大となることを以下に述べる。
【００１５】
図２は消衰係数に対して、反射率比を示したグラフである。横軸は吸収性薄膜の消衰係数ｋ、縦軸は反射率比Ｒ／Ｒ０（％）を表す。ここで、
Ｒ    ：吸収膜部の反射率
Ｒ０  ：多層膜部の反射率
なお、吸収膜は金属性膜であるので、ＤＵＶ光に対する屈折率（ｎ）は０．８から２．５の間にほとんどの場合含まれる。また、ＥＵＶ光に対する吸収性と微細加工性を確保するために、吸収膜の膜厚は５００Åから１０００Åが妥当である。
【００１６】
図２では、屈折率をパラメタとし（０．８、２．０）、検査光波長２５７ｎｍ、吸収膜膜厚１０００Åとして計算した場合のグラフである。同様に図３では、検査光波長２５７ｎｍ、吸収膜膜厚５００Å、図４では、検査光波長１９３ｎｍ、吸収膜膜厚１０００Å、図５では、検査光波長１９３ｎｍ、吸収膜膜厚５００Åとした場合である。
【００１７】
図から解るように、屈折率（ｎ）が０．８から２．０の範囲にあるほとんどの吸収膜において、Ｒ／ＲＯは極小値を一つ持ち、このとき反射率コントラストは極大になる。そのときｋはおおむね０．２から１．０の範囲にある。この関係は波長や膜厚を変更しても成り立っている。
【００１８】
また、多層膜２は２種類の膜を交互に積層し、そして２種類の膜を、Ｍｏを主成分とする膜とＳｉを主成分とする膜とする。これによって、界面が急峻で、屈折率差が大きく、各層対からの僅かな反射成分が干渉して強め合い、吸収がなるべく小さな多層膜とし、反射率を高めることができる。
【００１９】
本発明のＥＵＶマスクは、従来どおりのマスク作製プロセスに準拠して作製できる。すなわち、Ｓｉウェハーやガラス基板１上に、例えばＭｏとＳｉからなる多層膜を、通常のマグネトロンスパッタリング法やイオンビームスパッタリング法などにより、所望の層数の膜を積層して高反射領域２とする。その上に低反射（吸収）領域３’として、通常のマグネトロンスパッタリング法などにより薄膜を作製し、本発明のＥＵＶハーフトーンマスク用ブランクが完成する。
【００２０】
以下、通常のマスク作製プロセスに従って、薄膜のパターニングを行い、本発明のＥＵＶハーフトーンマスクを作製する。すなわち、前記ブランク上に電子線レジストを塗布し、ベーキングを行った後、通常の電子線描画を行い、現像してレジストパターンを形成する。その後、このレジストパターンをマスクにして、低反射用２層膜のドライエッチングを行った後、レジストを剥離して、本発明のハーフトーンマスクが完成する。
【００２１】
本発明によるフォトマスクを用いたパターン転写方法は、例えば、先ず被加工層を表面に形成した基板上にフォトレジスト層を設けたのち、本発明によるフォトマスクを介して反射した極限紫外線を選択的に照射する。
【００２２】
次いで、現像工程において不必要な部分のフォトレジスト層を除去し、基板上にエッチングレジスト層のパターンを形成させたのち、このエッチングレジスト層のパターンをマスクとして被加工層をエッチング処理し、次いで、エッチングレジスト層のパターンを除去することにより、フォトマスクパターンに忠実なパターンを基板上に転写する方法である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明では、以上のような構成、作用をもつから、吸収膜材料が多層膜とのＤＵＶ光反射率コントラクトを大きくでき、ＤＵＶ露光による欠陥検査能力を向上するＥＵＶ露光用マスクおよびそれを作製するためのブランク並びにそのマスクを用いたパターン形成方法とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明のＥＵＶ露光用マスクの実施形態の例を断面で示した説明図である。
（ｂ）は、（ａ）の多層膜２の部分拡大図である。
（ｃ）、（ｄ）は、本発明のＥＵＶ露光用マスクブランクの実施形態の例を断面で示した説明図である。
【図２】消衰係数に対して、反射率比を示したグラフである。
【図３】消衰係数に対して、反射率比を示した他のグラフである。
【図４】消衰係数に対して、反射率比を示したその他のグラフである。
【図５】消衰係数に対して、反射率比を示したその他のグラフである。
【符号の説明】
１…基板
２…高反射多層膜
３…低反射薄膜パターン
３’…低反射薄膜（吸収性薄膜）
【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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