(57)【要約】【課題】アライメントマークを備えたレベンソン型の反射型位相シフトマスクの製造方法において、アライメントマークの作成が容易で、露光光の反射率を低下させず、パターンの位置精度の高い高品質で製造コストを抑えた製造方法を提供する。  【解決手段】基板上に多層反射膜を形成する前に、基板をエッチングして所定の位置に基板の凹部または凸部よりなるアライメントマークを設ける工程と、前記アライメントマークを基準にして、基板の所定の位置に位相シフト手段用の凹部または凸部の段差領域を設ける工程を含み、前記段差領域の多層反射膜面から反射した反射光が、前記段差領域を設けていない多層反射膜面から反射した反射光との間で１８０度の位相差を生じるように凹部または凸部の段差を設定したことを特徴とする。【選択図】  図１
2012124196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に形成されたＥＵＶ光を反射する多層反射膜と、前記多層反射膜上に形成されたＥＵＶ光を吸収する吸収体層とを有し、前記吸収体層は前記吸収体層を部分的に除去して被転写体に対する転写パターンとなる吸収体パターンが形成された領域を有するＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法であって、
前記基板上に前記多層反射膜を形成する前に、前記基板に電子線描画により第１のレジストパターンを形成し、前記基板をエッチングして所定の位置に前記基板の凹部または凸部よりなるアライメントマークを設ける工程と、
前記アライメントマークを基準にして、電子線描画により第２のレジストパターンを形成し、前記基板の所定の位置に位相シフト手段用の凹部または凸部の段差領域を設ける工程を含み、
前記段差領域の前記多層反射膜面から反射した前記ＥＵＶ光の反射光が、前記段差領域を設けていない前記多層反射膜面から反射した反射光との間で１８０度の位相差を生じるように凹部または凸部の段差を設定したことを特徴とするＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法。
【請求項２】
前記基板に電子線描画により第１のレジストパターンを形成する工程において、
前記基板上にハードマスク層を形成してから、第１のレジスト層を形成し、該第１のレジスト層を電子線描画してアライメントマーク用の前記第１のレジストパターンを形成し、前記第１のレジストパターンをマスクにして前記ハードマスク層をエッチングしてアライメントマーク用のハードマスクパターンを形成した後、前記第１のレジストパターンを剥離し、前記アライメントマーク用のハードマスクパターンをマスクにして前記基板をエッチングして所定の位置に前記基板の凹部または凸部よりなるアライメントマークを設けることを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載のＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法において、前記アライメントマークを形成した後に、前記ハードマスクパターン上に第２のレジスト層を形成し、該第２のレジスト層を電子線描画して位相シフト手段用の前記第２のレジストパターンを形成し、前記第２のレジストパターンをマスクにして前記ハードマスクパターンをエッチングして位相シフト手段用のハードマスクパターンを形成し、前記位相シフト手段用のハードマスクパターンをマスクにして前記基板をエッチングして所定の位置に位相シフト手段用の前記基板の凹部または凸部の段差領域を設け、次いで前記第２のレジストパターンおよび前記ハードマスクパターンを除去することを特徴とするＥＵＶ露光用反射型位相シフ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、ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの高密度集積回路の製造に用いられる極端紫外光（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ：以後、ＥＵＶと記す。）を用いてマスクパターンをウェハ上に転写するためのＥＵＶ露光用の反射型マスクの製造方法に関し、特にレベンソン型の反射型位相シフトマスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの微細化に伴い、現在、ＡｒＦエキシマレーザを用いた光学式の投影露光装置により、フォトマスクを用いてウェハ上にパターン転写する露光方法が行なわれている。これらの光学式の投影露光装置による露光方法では、いずれ解像限界に達するため、電子線描画装置による直描技術やインプリントリソグラフィ技術あるいはＥＵＶ露光技術のような新しいパターン形成方法が提案されている。
【０００３】
これらの新しいリソグラフィ技術の中で、ＥＵＶ露光技術は、エキシマレーザよりもさらに短波長の波長１３．５ｎｍ程度のＥＵＶ光を用い、通常１／４程度に縮小して露光する技術で、紫外線露光の短波長化の極限と見なされており、半導体デバイス用のリソグラフィ技術として注目されている。ＥＵＶ露光においては、短波長のために屈折光学系が使用できないので、反射光学系が用いられ、マスクとしては反射型マスクが提案されている。
【０００４】
ＥＵＶ露光用の反射型マスクは、基板と、基板上に設けられた多層膜構造でＥＵＶ光を反射する反射層と、反射層上に設けられたＥＵＶ光を吸収する吸収体層とを少なくとも設け、吸収体層によりマスクパターンを形成した構造となっている。反射型マスクに入射したＥＵＶ光は、反射層では反射され、吸収体層では吸収され、反射されたＥＵＶ光によりウェハ上に縮小転写パターンが形成される。
【０００５】
ＥＵＶ露光技術においても、ＥＵＶ露光によるパターンの転写解像性をさらに向上させるために、従来の紫外線やエキシマレーザ露光で用いられている位相シフトマスクの原理を、反射光学系を用いたＥＵＶ露光にも適用する開発が進められている。反射型位相シフトマスクとして、局所的に露光光の位相を変化させ、位相を変えた光と位相の変わっていない光との干渉を利用して解像力を向上させる提案がされている。
【０００６】
局所的に露光光の位相を１８０度変えるレベンソン型の反射型位相シフトマスクは、反射型位相シフトマスクの中でもより高い解像力が期待でき、いくつかの提案がなされている。
【０００７】
例えば、図６は、レベンソン型の反射型位相シフトマスクの第一の例であり、反射膜積層型とも言える構成で、基板５上に露光光の高反射部となる第１の多層膜１−（１）と第１の保護膜２−（１）を形成し、その上に別の高反射部となる第２の多層膜１−（２）と第２の保護膜２−（２）、及び第１の保護膜と第２の多層膜の間に形成された中間膜３よりなるパターンが形成された反射膜積層型の反射型位相シフトマスクであり、中間膜３の厚さが、高反射部と別の高反射部との反射率が略等しくなり、位相差が１８０度となる厚さであるマスクである（特許文献1参照。）。
【０００８】
また、図７は、レベンソン型の反射型位相シフトマスクの第二の例であり、反射膜掘り込み型とも言える構成で、基板上の多層反射膜を局所的にｈ＝λ／４（１−ｎ）の深さにまでエッチングする反射膜掘り込み型の反射型位相シフトマスクである。ｎは多層膜の平均屈折率、ｈは多層膜のエッチング深さ、λは露光光の波長である（特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１７９５５３号公報
【特許文献２】ＵＳ６８７５５４３  Ｂ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載されるような反射膜積層型の反射型位相シフトマスクは、数十層の薄膜からなる反射膜が２つ必要となるためマスクブランクの構造が非常に複雑となり、マスク作製時の工程数が多くなり、マスク製造コストが増大し製造歩留りも低下するという問題があった。さらに、中間膜が露光光を吸収することにより、ＥＵＶ光の反射率の低下が大きくなってしまいマスク品質を低下させるだけではなく、ＥＵＶ露光時でのスループットを大きく低下させるというという問題があった。また、第１の多層膜とパターン状に形成された第２の多層膜とを正確に位置合わせするのが難しいという問題があった。
【００１１】
また、特許文献２に記載されるような反射膜掘り込み型の反射型位相シフトマスクは、多層反射膜のエッチング工程において、下層の多層膜へのダメージが大きく、ＥＵＶ光の反射率の大きな低下を引き起こす可能性があるという問題があった。さらに、ＥＵＶ光は多層膜の表面でのみ反射しているわけではなく、多層膜の内部（約３１層の多層膜）からの多重反射により反射光を得ているため、表面のエッチングで１８０°の位相シフトを得ようとしても、反射光の一部の光しかその位相シフトを得ることができなく、位相シフトによるパターン解像力の向上は期待できないという問題があった。また、エッチングストッパー層がないために、反射膜エッチング時の深さの制御が困難であり、高品質のレベンソン型の反射型位相シフトマスクが得にくいという問題があった。また、反射膜エッチング時の掘り込み位置を正確に位置合わせするのが難しいという問題があった。
【００１２】
ところで、レベンソン型の反射型位相シフトマスクにおいて、電子線描画によりレジストパターンを形成する場合には、主となるパターンと位相差が１８０度のシフターパターンとの位置あわせにはアライメントが必要であり、通常、電子線を用いてアライメントマークの二次電子像の位置を検出する。上記の特許文献１、特許文献２に記載された反射型位相シフトマスクでは、多層の反射膜を積層もしくは反射膜をエッチング加工してアライメントマークを作成することになるが、反射膜を加工するのは工程が複雑になり、多層反射膜にダメージを与え易く、結果的にマスクパターンの位置精度や解像度の向上に限界が生じていた。さらに、レジスト層を通してのマーク検出となるため、安定したアライメントマークの検出ができず、アライメント精度がレジスト膜のバラツキによって変動するなどの不都合が生じやすかった。
【００１３】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、多層膜基板上にアライメントマークを備え、すべての反射光に位相シフトを与えた高精度なレベンソン型の反射型位相シフトマスクの製造方法において、アライメントマークの作成が容易であり、多層反射膜にダメージを与えることがなく、露光光の反射率を低下させず、パターンの位置精度の高い高品質で製造コストを抑えた反射型位相シフトマスクの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の発明に係るＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法は、基板と、前記基板上に形成されたＥＵＶ光を反射する多層反射膜と、前記多層反射膜上に形成されたＥＵＶ光を吸収する吸収体層とを有し、前記吸収体層は前記吸収体層を部分的に除去して被転写体に対する転写パターンとなる吸収体パターンが形成された領域を有するＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法であって、前記基板上に前記多層反射膜を形成する前に、前記基板に電子線描画により第１のレジストパターンを形成し、前記基板をエッチングして所定の位置に前記基板の凹部または凸部よりなるアライメントマークを設ける工程と、前記アライメントマークを基準にして、電子線描画により第２のレジストパターンを形成し、前記基板の所定の位置に位相シフト手段用の凹部または凸部の段差領域を設ける工程を含み、前記段差領域の前記多層反射膜面から反射した前記ＥＵＶ光の反射光が、前記段差領域を設けていない前記多層反射膜面から反射した反射光との間で１８０度の位相差を生じるように凹部または凸部の段差を設定したことを特徴とするものである。
【００１５】
上記の請求項１に記載の発明に係るＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法によれば、基板の所定の位置に位相シフト手段用の凹部または凸部の段差領域が設けられていることにより、基板上に形成された多層反射膜の内部にも位相シフト効果を有することになり、多層反射膜の表面だけではなく内部を含めたすべてのＥＵＶ反射光に位相シフト効果を与えた高精度なレベンソン型の反射型位相シフトマスクが可能となる。本発明では、多層反射膜の層数を変える必要もなく、また、多層反射膜はパターンエッチングしないので、多層反射膜にダメージは生じず高品質のマスクが得られる。位相シフト手段用の凹部または凸部の位置は、基板に最初に設けたアライメントマークを読み取ることにより、マスクパターンの高精度な位置決めが可能となる。
【００１６】
本発明の請求項２に記載の発明に係るＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法は、請求項１に記載のＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法において、前記基板に電子線描画により第１のレジストパターンを形成する工程において、前記基板上にハードマスク層を形成してから、第１のレジスト層を形成し、該第１のレジスト層を電子線描画してアライメントマーク用の前記第１のレジストパターンを形成し、前記第１のレジストパターンをマスクにして前記ハードマスク層をエッチングしてアライメントマーク用のハードマスクパターンを形成した後、前記第１のレジストパターンを剥離し、前記アライメントマーク用のハードマスクパターンをマスクにして前記基板をエッチングして所定の位置に前記基板の凹部または凸部よりなるアライメントマークを設けることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項２に記載の発明に係るＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法によれば、基板をエッチングして所定の位置に基板の凹部または凸部を設けるときに、レジストパターンのみでは耐エッチング性が不十分な場合に、基板上にハードマスク層を形成してから請求項１に記載の工程を行うのが好ましい。レジストパターンの損傷によるパターン欠陥の発生が防止できる。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の発明に係るＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法は、請求項２に記載のＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法において、前記アライメントマークを形成した後に、前記ハードマスクパターン上に第２のレジスト層を形成し、該第２のレジスト層を電子線描画して位相シフト手段用の前記第２のレジストパターンを形成し、前記第２のレジストパターンをマスクにして前記ハードマスクパターンをエッチングして位相シフト手段用のハードマスクパターンを形成し、前記位相シフト手段用のハードマスクパターンをマスクにして前記基板をエッチングして所定の位置に位相シフト手段用の前記基板の凹部または凸部の段差領域を設け、次いで前記第２のレジストパターンおよび前記ハードマスクパターンを除去することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項３に記載の発明に係るＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法によれば、請求項２に記載のハードマスク層は、アライメントマーク用のハードマスクパターンを形成した後、位相シフト手段用の凹部または凸部の段差領域を設けるための第２のレジストパターンにも適用することができ、レジストパターンの損傷によるパターン欠陥の発生が防止できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法によれば、アライメントマークの作成が容易であり、基板に掘り込んだアライメントマークを読み取ることにより、位相シフター領域を正確な位置に描画することができ、多層反射膜にダメージを与えることがなく、ＥＵＶ反射光の減衰がなく、製造コストを抑えたレベンソン型の反射型位相シフトマスクの製造が可能となり、位相シフト効果によりパターン転写時の光のコントラストが増幅され、ウェハ上に高解像、高品質の画像を転写することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のＥＵＶ露光用のレベンソン型反射型位相シフトマスクの製造方法の一実施形態を示す工程断面図である。
【図２】図１に続く本発明のＥＵＶ露光用のレベンソン型反射型位相シフトマスクの製造方法の一実施形態を示す工程断面図である。
【図３】本発明のＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法によるレベンソン型反射型位相シフトマスクの一実施形態を示す部分断面模式図である。
【図４】本発明のＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法によるレベンソン型反射型位相シフトマスクの他の実施形態を示す部分断面模式図である。
【図５】本発明の実施例において、バンプパターンの高さと光学像のコントラストとの関係をシミュレーションにより求めた図である。
【図６】従来のＥＵＶ露光用のレベンソン型反射型位相シフトマスクを示す断面模式図である。
【図７】従来のＥＵＶ露光用のレベンソン型反射型位相シフトマスクの他の例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明のＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法は、基板と、該基板上に形成されたＥＵＶ光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成されたＥＵＶ光を吸収する吸収体層とを有し、該吸収体層を部分的に除去して被転写体に対する転写パターンとなる吸収体パターンを形成した領域を有する反射型位相シフトマスクの製造方法であって、上記基板上に多層反射膜を形成する前に、上記基板に電子線描画により第１のレジストパターンを形成し、上記基板をエッチングして所定の位置に基板の凹部または凸部よりなるアライメントマークを設ける工程と、該アライメントマークを基準にして、電子線描画により第２のレジストパターンを形成し、上記基板の所定の位置に位相シフト手段用の凹部または凸部の段差領域を設ける工程を含み、上記段差領域の多層反射膜面から反射した反射光が、上記段差領域を設けていない多層反射膜面から反射した反射光との間で１８０度の位相差を生じるように凹部または凸部の段差を設定した製造方法である。
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２３】
（反射型位相シフトマスクの製造方法）
図１は、本発明のＥＵＶ露光用のレベンソン型反射型位相シフトマスクの製造方法の一実施形態を示す工程断面模式図である。
先ず、図１（ａ）に示すように、基板１１の一方の主面（表面）上に基板１１をドライエッチングするときのマスク材として、ハードマスク層１２を形成し、次いで、ハードマスク層１２上に第１の電子線レジスト層１３を所定の膜厚に塗布形成する。
【００２４】
基板１１としては、パターン位置精度を高精度に保持するために低熱膨張係数を有し、高反射率および転写精度を得るために平滑性、平坦度が高く、マスク製造工程の洗浄などに用いる洗浄液への耐性に優れたものが好ましく、合成石英ガラス、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2系の低熱膨張ガラス、β石英固溶体を析出した結晶化ガラスなどのガラス基板などを用いることができる。
【００２５】
本発明の製造方法において、ハードマスク層１２を設けずに、基板１１上に直接レジスト層１３を形成することも可能であるが、アライメントマークとする領域の基板１１のエッチング深さが相当に深いために、レジスト層がエッチング時に損傷し易いので、ハードマスク層１２を設けるのが好ましい。また絶縁性の基板１１上のレジスト層は、電子線描画時にチャージアップして微細パターンの解像度や位置精度を低下させるので、ハードマスク層１２としてＣｒなどの導電性を有する材料を用いるのがより好ましい。
【００２６】
ハードマスク層１２としては、基板１１とエッチングの選択比が十分に取れる耐エッチング性を有する必要があるとともに、エッチング完了後には容易に取り除くことができるものが好ましい。ハードマスク層１２の材料としては、例えば、酸化タンタル（ＴａＯ）、酸窒化タンタル（ＴａＮＯ）、酸化硼化タンタル（ＴａＢＯ）、酸窒化硼化タンタル（ＴａＢＮＯ）などの酸素を含むタンタル化合物、あるいはクロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、酸窒化クロム（ＣｒＮＯ）などのＣｒおよびＣｒ系化合物、あるいは酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）が、膜厚１０ｎｍ程度の範囲で用いられる。クロム系材料は、石英基板などの基板１１のドライエッチングに用いるフッ素系ガスのプラズマに対して強い耐性をもち、またウェットエッチングで容易に除去でき、数１０ｎｍの厚さにスパッタリング成膜して用いられる。
【００２７】
次に、図１（ｂ）に示すように、電子線描画装置により電子線描画し、第１の電子線レジスト層１３の所定位置にアライメントマーク用の開口部１４を設けた第１のレジストパターン１３ａを形成する。
【００２８】
次に、第１のレジストパターン１３ａをマスクにしてハードマスク層１２をドライエッチングして、図１（ｃ）に示すように、ハードマスクパターン１２ａを形成し、基板表面１５を露出させるとともに、第１のレジストパターン１３ａを剥離除去する。ハードマスク層１２にＣｒを用いた場合には、そのエッチングガスとしては、塩素と酸素の混合ガスが用いられる。
【００２９】
次に、ハードマスクパターン１２ａをマスクとして、露出した基板１１を所定の深さまでドライエッチングし、図１（ｄ）に示すように、アライメントマーク１６を形成する。基板１１に合成石英ガラスを用いた場合には、そのエッチングにはフッ素系ガスが用いられる。
【００３０】
本発明において、上記のアライメントマーク１６は電子線描画用のアライメントマークを意味するが、描画用アライメントマーク１６形成時に、ウェハ上へのマスクパターン転写に用いる露光用アライメントマーク（不図示）も同時に基板１１をエッチングして形成しておくのが好ましい。
【００３１】
上記アライメントマーク１６は、基板１１表面からの深さもしくは高さが、５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度の範囲にある凹部または凸部であり、例えば、基板１１の四隅にアライメントマークを形成することができる。図１では、アライメントマーク１６は基板１１表面の凹部として形成した場合を示している。アライメントマーク１６の形状としては、少なくとも一方向に配列された直線状の一つ以上の凹部、あるいは十字形状に交わった凹部とすることができる。
【００３２】
本発明の製造方法によるアライメントマーク１６は、基板１１を深掘りエッチングして形成されているので、電子線を用いたマーク位置検出において、高いコントラストの二次電子像を検出することができ、高精度・高速のアライメントが可能となる。
【００３３】
次に、上記のアライメントマーク１６を形成した基板上に第２のレジスト層を塗布形成し、アライメントマーク１６を基準にして電子線描画し、図１（ｅ）に示すように、位相シフト手段用の第２のレジストパターン１７ａを形成する。図１（ｅ）では、第２のレジストパターン１７ａの中央部に位相シフト領域とするレジストパターン開口部１８を設けた例を示す。
【００３４】
次に、第２のレジストパターン１７ａをマスクとして、露出しているハードマスクパターン１２ａをドライエッチングし、続いてガスを変えて、露出した基板１１をエッチングして、図１（ｆ）に示すように、パターニングして段差領域を開口したハードマスクパターン１２ｂとし、基板１１の所定の位置に位相シフト手段用の凹部の段差領域１９を設ける。上記と同じく、ハードマスク層１２にＣｒを用いた場合には、エッチングガスとして塩素と酸素の混合ガスが用いられ、基板１１に合成石英ガラスを用いた場合には、エッチングにはフッ素系ガスが用いられる。上記の例では、位相シフト手段用の段差領域１９は基板上に設けた凹部の場合を示すが、もとより、基板上に設けられた凸部であってもよい。
【００３５】
上記の段差領域１９は、基板１１を深さｈだけエッチングして掘り込んだものであり、ＥＵＶ光の波長をλ、基板１１へのＥＵＶ光の入射角をθとすると、段差領域上に形成した多層反射膜面から反射したＥＵＶ反射光が、段差領域を設けていない多層反射膜面から反射したＥＵＶ反射光との間で１８０度の位相差を生じるような段差領域の凹部の深さｈは、例えば、特許第３１５３２３０号に記載される次式（１）で表される。
ｈ＝（２ｎ−１）λ／４ｃｏｓθ      ・・・（１）
（ただし、ｎ＝１，２，３，・・・）
【００３６】
ここで、例えばＥＵＶ露光の一条件として、ＥＵＶ光の波長λ＝１３．５ｎｍ、ＥＵＶ光の入射角θ＝６°とし、式（１）から、段差領域の凹部の深さｈ＝３．４ｎｍが得られる。したがって、上記の例の場合には、１８０度の位相差を生じる基板の掘り込み深さは３ｎｍ〜４ｎｍを目標とすればよいことになる。
【００３７】
次いで、第２のレジストパターン１７を剥離除去し、ハードマスクパターン１２ｂをエッチング除去して、図１（ｇ）に示すように、基板１１にアライメントマーク１６と位相シフト手段用の段差領域１９を設けた加工基板１０を得る。
【００３８】
上記の工程において、位相シフト手段用の段差領域１９の深さは比較的浅いので、図１（ｄ）において、アライメントマーク１６を形成した後に、ハードマスクパターン１２ａをエッチング除去し、ハードマスクなしに基板１１上に直接第２のレジスト層を塗布形成してもよい。この場合には、第２のレジストパターンは基板１１のドライエッチングに十分耐えられるからである。ただし、上記のように、電子線描画時の基板のチャージアップを防止し、微細なパターン精度を得るためには、導電性を有するハードマスクパターン１２ａを残しておくほうがより好ましい。
【００３９】
図２は、図１に続く本発明のＥＵＶ露光用のレベンソン型反射型位相シフトマスクの製造方法の一実施形態を示す工程断面図である。
図２（ａ）は、図１（ｇ）と同じ図であり、基板１１にアライメントマーク１６と位相シフト手段用の段差領域１９を設けた加工基板１０を準備する。
【００４０】
次に、図２（ｂ）に示すように、上記の加工基板１０上に、ＥＵＶ光を反射する多層反射膜２２と、ＥＵＶ光を吸収する吸収体層２３とを、従来公知の方法により順に成膜形成し、基板１１にアライメントマーク１６と位相シフト手段用の段差領域１９を設けた反射型マスクブランク２０を形成する。
【００４１】
上記の多層反射膜２２、吸収体層２３は、本発明のＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法を適用する反射型マスクブランクを構成する薄膜層の基本構成であり、図２（ｂ）には示していないが、本発明を適用し得る反射型マスクブランクとしては、他の薄膜層を有していてもよい。例えば、多層反射膜２２上に反射膜２２を保護するキャッピング層を設け、次いでマスクパターン形成時の多層反射膜２２、キャッピング層へのエッチングダメージを防止するためにバッファ層が設けられていてもよい。また、吸収体層２３上にマスクを光学検査する時の検出感度を上げるために検査光に対して反射率の低い低反射層が形成されていてもよい。また、基板１１の他方の主面（裏面）上に、マスクを露光装置に設置するときの静電チャック用に導電層が形成されていてもよい。
以下、反射型マスクブランク２０を構成する各薄膜層について述べる。
【００４２】
（多層反射膜）
上記の図２（ｂ）に示す多層反射膜２２は、ＥＵＶ露光に用いられるＥＵＶ光（通常、波長１３．５ｎｍ程度）を高い反射率で反射する材料が用いられ、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）からなる多層膜が多用されており、例えば、２．７４ｎｍ厚のＭｏと４．１１ｎｍ厚のＳｉを各４０層積層した多層膜よりなる反射膜が挙げられる。ＭｏとＳｉからなる多層膜の場合、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、まずＳｉターゲットを用いて、Ａｒガス雰囲気下でＳｉ膜を成膜し、その後、Ｍｏターゲットを用いて、Ａｒガス雰囲気下でＭｏ膜を成膜し、これを１周期として、３０〜６０周期、好ましくは４０周期積層して、多層反射膜が得られる。
【００４３】
本発明において、位相シフト手段用の段差領域となる凹部または凸部上の多層反射膜により生じるすべての反射光に位相シフト効果を与えて高精度な転写を行うには、多層反射膜の最表面層まで全層にわたって、位相シフト手段用の段差領域の形状がほぼ維持されているように成膜するのが好ましい。例えば、イオンビームスパッタにより成膜する場合には、イオンソースの入射角度を１３５度程度にすると、望ましい多層反射膜を得ることができる。もとより、本発明はこの成膜条件に限られたものではなく、位相シフト手段用の段差領域となる凹部または凸部多層反射膜構造が最表面層まで得られるのであれば、他の方法でも十分な効果を得ることができる。
【００４４】
（キャッピング層）
図２（ｂ）には示されてないが、多層反射膜２２上に反射膜を保護するキャッピング層を設けてあってもよい。多層反射膜２２の反射率を高めるには屈折率の大きいＭｏを最上層とするのが好ましいが、Ｍｏは大気で酸化され易くて反射率が低下するので、酸化防止やマスク洗浄時における保護のための保護膜として、スパッタリング法などによりＳｉやルテニウム（Ｒｕ）を成膜し、キャッピング層を設けることが好ましい。例えば、キャッピング層としてＳｉは、多層反射膜の最上層に１１ｎｍの厚さに設けられる。Ｒｕをキャッピング層とする場合には、Ｒｕが後述するバッファ層としての機能も果たすので、バッファ層を省くことも可能である。
【００４５】
（バッファ層）
図２（ｂ）には示されてないが、ＥＵＶ光を吸収する吸収体層２３をドライエッチングしてパターン形成するときに、下層の多層反射膜２２やキャッピング層にドライエッチングによる損傷を与えるのを防止するために、多層反射膜２２と吸収体層２３との間にバッファ層が設けられていてもよい。バッファ層の材料としては、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、あるいはＣｒ、ＣｒＮなどのクロム系薄膜が用いられる。例えば、クロム型薄膜を形成する場合は、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、５ｎｍ〜２０ｎｍ程度の範囲の膜厚で成膜するのが好ましい。
【００４６】
（吸収体層）
図２（ｂ）に示すように、マスクパターンを形成しＥＵＶ光を吸収する吸収体層２３の材料としては、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、硼化タンタル（ＴａＢ）、窒化硼化タンタル（ＴａＢＮ）、タンタル・ハフニウム化合物（ＴａＨｆ）などのＴａを主成分とする材料が、膜厚３５ｎｍ〜６０ｎｍ程度の範囲、より好ましくは４０ｎｍ〜５５ｎｍの範囲で用いられる。ただし、上記の厚みはバッファ層にＣｒＮを１０ｎｍの厚みで用いた場合の例であり、バッファ層の材質や厚みを変化させた場合は、バッファ層に合わせて吸収体層２３の厚みを調整する必要がある。例えば、バッファ層をＣｒＮ２０ｎｍ厚とした場合には、吸収体層２３の厚みを約１０ｎｍ程度薄くする必要がある。
【００４７】
（低反射層）
図２（ｂ）には示されてないが、吸収体層２３の上には、マスクパターンを光学検査するとき、検査光（例えば、波長１９９ｎｍあるいは２５７ｎｍ）に対して低反射とした低反射層を設けてあってもよい。低反射層の材料としては、例えば、タンタルの酸化物（ＴａＯ）、酸窒化物（ＴａＮＯ）、ホウ素酸化物（ＴａＢＯ）、ホウ素酸窒化物（ＴａＢＮＯ）などの酸素を含むタンタル化合物、酸化シリコン（ＳｉＯx）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）などが挙げられ、膜厚５ｎｍ〜３０ｎｍ程度の範囲で、より好ましくは膜厚１０ｎｍ〜２０ｎｍ程度の範囲で用いられる。
【００４８】
（導電層）
図２（ｂ）には示されてないが、反射型マスクブランク２０のパターン側と反対側の面（裏面）に、マスクを露光装置に設置するときの静電チャック用に導電層が設けられることも多い。導電層の材料としては、導電性を示す金属や金属窒化物などの薄膜を設けたものであり、例えば、クロム（Ｃｒ）や窒化クロム（ＣｒＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）などを厚さ２０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度に成膜して用いられる。
【００４９】
ここで、再び本発明の反射型位相シフトマスクの製造工程の説明に戻る。図２（ｃ）に示すように、上記の反射型マスクブランク２０の吸収体層２３上に第３の電子線レジスト層２４を所定の膜厚に塗布形成する。
【００５０】
次に、図２（ｄ）に示すように、電子線描画装置により第３のレジスト層２４の所定位置を電子線描画し、吸収体パターン用のレジストパターン２４ａを形成する。
【００５１】
次に、吸収体パターン用レジストパターン２４ａをマスクにして吸収体層２３をドライエッチングして、図２（ｅ）に示すように、吸収体パターン２３を形成し、吸収体パターン用レジストパターン２４ａを剥離除去して、ＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスク２７を得る。上記の吸収体層２３のドライエッチングには、吸収体層が窒化タンタル（ＴａＮ）や窒化硼化タンタル（ＴａＢＮ）などからなるときには、塩素系ガスが用いられる。
【００５２】
図２（ｅ）に示すＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスク２７は、基板１１上に凹部よりなるアライメントマーク２６と、上記基板の所定の位置に位相シフト手段用の凹部の段差領域２５が設けられ、上記段差領域の多層反射膜面から反射した反射光が、上記段差領域を設けていない多層反射膜面から反射した反射光との間で１８０度の位相差を生じるように凹部の段差を設定したレベンソン型の反射型位相シフトマスクである。
【００５３】
図３は、本発明のＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法によるレベンソン型反射型位相シフトマスクの一実施形態を示す部分断面模式図である。図３に示す反射型位相シフトマスク３０は、図２（ｅ）と同様に、基板３１に凹部よりなるアライメントマーク３６と、上記基板の所定の位置に位相シフト手段用の凹部の段差領域３５が設けられ、上記段差領域の多層反射膜面から反射した反射光が、上記段差領域を設けていない多層反射膜面から反射した反射光との間で１８０度の位相差を生じるように凹部の段差を設定したレベンソン型の反射型位相シフトマスクである。
【００５４】
図４は、本発明のＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法によるレベンソン型反射型位相シフトマスクの他の実施形態を示す部分断面模式図である。図４に示す反射型位相シフトマスク４０は、基板４１に凸部よりなるアライメントマーク４６と、上記基板の所定の位置に位相シフト手段用の凸部の段差領域４５が設けられ、上記段差領域の多層反射膜面から反射した反射光が、上記段差領域を設けていない多層反射膜面から反射した反射光との間で１８０度の位相差を生じるように凸部の段差を設定したレベンソン型の反射型マスクである。
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。
【実施例】
【００５５】
本実施例では、位相シフト手段用にマスク基板に凸部（以後、バンプと称する）の段差領域を設けたレベンソン型のＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクを作製した。
マスク基板としては、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2系のＬＴＥＭ（Low Thermal Expansion Material：低熱膨張材料）基板を用い、まずシミュレーションによりバンプパターンの高さとＥＵＶ露光における光学像のコントラストとの関係を求めた。
【００５６】
（評価ツール）
マスクパターンの転写特性を見積もるために、シミュレーション・ソフトウェアとしては、ＥＭ−Ｓｕｉｔｅ（商品名：Ｐａｎｏｒａｍｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製）を用いた。また、レベンソン型ＥＵＶ露光用位相シフトマスクの三次元電磁界シミュレーションにはＴＥＭＰＥＳＴｐｒ２（ＥＭ−Ｓｕｉｔｅオプション）によるＦＤＴＤ法（時間領域差分法、有限差分時間領域法とも称する。）で、Ｎｏｎ−ｃｏｎｓｔａｎｔ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔモデルを用いた。マスク中の電磁場解析のシミュレーショングリッドは、マスク寸法上で１ｎｍとした。ＦＤＴＤ法は、Ｍａｘｗｅｌｌ方程式を時間と空間について差分化し、その差分方程式を領域内の電磁場が安定するまで、磁界と電界について交互に計算する方法で、高精度で、レベンソン構造による影響などの各種現象の再現が可能な方法である。
【００５７】
ＥＵＶ露光用マスクの吸収体層は窒化タンタル（ＴａＮ）とし、その厚さを７０ｎｍとした。キャッピング層はルテニウム（Ｒｕ）で、その厚さは２．５ｎｍとした。多層反射膜は、シリコン（Ｓｉ）とモリブデン（Ｍｏ）とからなる多層膜で、周期７ｎｍ（Ｓｉ ４．２ｎｍ 、Ｍｏ ２．８ｎｍ）で４０層とした。それぞれの層を構成する元素および化合物の屈折率ｎ、消衰係数ｋの値は、下記の表１の値を用いた。
【００５８】
【表１】
2012124196.tif 000003
【００５９】
（露光条件）
レベンソン型ＥＵＶ露光用位相シフトマスクの照明条件として、本実施例では、ハーフピッチ２２ｎｍのＥＵＶ露光において、露光波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を用い、投影レンズの開口数（ＮＡ）を０．２５とした。凸部となるバンプパターンのハーフピッチも２２ｎｍとした。ハーフピッチ２２ｎｍは、０．２５のＮＡと１３．５nmの露光波長の条件では、十分なコントラストを得られない領域であり、本発明の製造方法によるレベンソン型ＥＵＶ露光用位相シフトマスクの性能を評価するために適したパターンである。照明条件としては、照明系のコヒーレントファクタ（σ）０．５の通常照明を用いた。また、ＥＵＶ光のマスク基板への入射角度は６度とした。
【００６０】
上記の露光条件でシミュレーションを行い、ＬＴＥＭ基板上に位相変化を引き起こすため作られたバンプ（凸部）パターンの高さ（Height；ｎｍ）とＥＵＶリソグラフィにおける光学像のコントラスト（Contrast）との関係を図５に示す。図５に示すよう、バンプの高さが０ｎｍではコントラストはまったく取れないが、バンプ高さが３ｎｍ付近で０．６のコントラストが得られることが分かる。さらに、０．５〜０．６程度のコントラストが得られるバンプ高さの許容度も１ｎｍ〜４ｎｍと３ｎｍも余裕度があり、十分な製造許容度があると考えられる。
【００６１】
（レベンソン型のＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造）
上記のシミュレーション結果に基づき、以下の手順でＥＵＶ露光用のレベンソン型反射型位相シフトマスクを製造した。
【００６２】
（加工基板の作製）
大きさ６インチ角、厚さ０．２５インチのＬＴＥＭ基板の一方の主面上に、基板をドライエッチングするときのマスク材として、Ｃｒ膜をスパッタリング成膜し、厚さ６０ｎｍのハードマスク層を形成し、次に、ハードマスク層上に第１の電子線レジスト層を膜厚３００ｎｍに塗布形成した。
【００６３】
次に、電子線描画装置により電子線描画し、第１の電子線レジスト層の基板周辺部４箇所に、アライメントマーク用の第１のレジストパターンを形成した。
【００６４】
次に、第１のレジストパターンをマスクにしてハードマスク層Ｃｒを塩素と酸素の混合ガスでドライエッチングして、Ｃｒハードマスクパターンを形成し、基板表面を露出させ、次いで、第１のレジストパターンを剥離除去した。
【００６５】
次に、ハードマスクパターンをマスクとして、露出した基板を５０ｎｍの深さまでフッ素系ガスを用いてドライエッチングし、基板上に高さ５０ｎｍの凸部（バンプ）形状のアライメントマークを形成し、続いて、Ｃｒハードマスクパターンをエッチング除去した。
【００６６】
次に、上記のアライメントマークを形成した基板上に第２の電子線レジスト層を３００ｎｍ厚に塗布形成し、アライメントマークを基準にして電子線描画し、位相シフト手段用の第２のレジストパターンを形成した。
【００６７】
次に、第２のレジストパターンをマスクとして、露出している基板をフッ素系ガスを用いてドライエッチングし、パターニングして、基板の所定の位置に位相シフト手段用の凸部（バンプ）の段差領域を設けたバンプパターンを形成した。上記のシミュレーション結果に基づき、エッチングによるバンプパターンのバンプ高さは３ｎｍとした。
【００６８】
次いで、第２のレジストパターンを剥離除去し、基板にアライメントマークと位相シフト手段用の凸部段差領域となるハーフピッチ２２ｎｍのバンプパターンを設けた加工基板を得た。
【００６９】
（マスクブランクの作製）
次に、上記の加工基板上に、ＥＵＶ光を反射するＳｉとＭｏとからなる多層膜で、周期７ｎｍ（厚み：Ｓｉ４．２ｎｍ 、Ｍｏ２．８ｎｍ）で４０層からなる多層反射膜と、多層反射膜を保護するＲｕからなる厚み２．５ｎｍのキャッピング層と、ＥＵＶ光を吸収するＴａＮＯからなる厚み７０ｎｍの吸収体層とを、従来公知の方法により順に成膜形成し、基板にアライメントマークと位相シフト手段用の段差領域を設けた反射型マスクブランクを形成した。
【００７０】
（マスクの作製）
次に、上記の反射型マスクブランクの吸収体層ＴａＮＯ上に第３の電子線レジスト層を１８０ｎｍ厚に塗布形成した。
【００７１】
次に、上記のアライメントマークを基に電子線描画装置により第３のレジスト層の所定位置を電子線描画し、ハーフピッチ２２ｎｍの吸収体パターン用のレジストパターンを形成した。
【００７２】
次に、吸収体パターン用レジストパターンをマスクにして吸収体層をフッ素系ガス及び塩素系のガスを用いてドライエッチングして、吸収体パターンを形成し、吸収体パターン用レジストパターンを剥離除去して、レベンソン型のＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクを得た。
【００７３】
図４は、本実施例のＥＵＶ露光用反射型位相シフトマスクの製造方法により得られたレベンソン型反射型位相シフトマスクを示す部分断面模式図である。図４に示す反射型位相シフトマスク４０は、基板４１に凸部よりなるアライメントマーク４６と、上記基板の所定の位置に位相シフト手段用の凸部の段差領域４５が設けられ、上記段差領域の多層反射膜面から反射した反射光が、上記段差領域を設けていない多層反射膜面から反射した反射光との間で１８０度の位相差を生じるように凸部の段差を設定したレベンソン型の反射型マスクである。ただし、図４には、凸部よりなるアライメントマーク４６および凸部（バンプ）の段差領域４５は各１箇所しか図示していない。
【００７４】
本実施例による反射型位相シフトマスクを用いてＥＵＶ露光を行ったところ、位相シフト効果によりパターン転写時の光のコントラストが増幅され、ウェハ上に高解像、高品質の画像を転写することができた。
【符号の説明】
【００７５】
１０  加工基板
１１  基板
１２  ハードマスク層
１２ａ  ハードマスクパターン
１２ｂ  段差領域を開口したハードマスクパターン
１３  第１の電子線レジスト層
１３ａ  第１のレジストパターン
１４  アライメントマーク用開口部
１５  基板表面
１６  アライメントマーク
１７ａ  第２のレジストパターン
１８  レジストパターン開口部
１９  段差領域
２０  反射型マスクブランク
２２  多層反射膜
２３  吸収体層
２４  第３の電子線レジスト層
２４ａ  第３のレジストパターン
２５  段差領域
２６  アライメントマーク
２７  反射型マスク
３０、４０  反射型マスク
３１、４１  基板
３２、４２  多層反射膜
３３、４３  吸収体層
３５、４５  段差領域
３６、４６  アライメントマーク
１−（１）  第１の多層膜
１−（２）  第２の多層膜
２−（１）  第１の保護膜
２−（２）  第２の保護膜
３  中間膜
４  吸収膜
５  基板
【図１】
2012124196.tif 000004
【図２】
2012124196.tif 000005
【図３】
2012124196.tif 000006
【図４】
2012124196.tif 000007
【図５】
2012124196.tif 000008
【図６】
2012124196.tif 000009
【図７】
2012124196.tif 000010