(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
極端紫外線を光源としたパターン転写用の反射型フォトマスクを作製するための反射型フォトマスクブランクであって、
基板と、
前記基板上に形成された多層膜を含む反射層と、
前記反射層の上に形成された吸収層と、を有し、
前記吸収層は、錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）とを合計で５０原子％以上含有する材料で形成され、
前記吸収層における、錫（Ｓｎ）に対する酸素（Ｏ）の原子数比（Ｏ／Ｓｎ）は、２．０を超え、
前記吸収層の膜厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下の範囲内であり、
前記吸収層は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｆ、Ｎ、Ｃ、及びＨからなる群から選択された１種以上の元素をさらに含有する、反射型フォトマスクブランク。
【請求項２】
前記吸収層は、前記錫（Ｓｎ）と、前記酸素（Ｏ）と、タンタル（Ｔａ）とを含有する請求項１に記載の反射型フォトマスクブランク。
【請求項３】
前記吸収層における、錫（Ｓｎ）に対する酸素（Ｏ）の原子数比（Ｏ／Ｓｎ）は、３．５以下の範囲内である請求項１または請求項２に記載の反射型フォトマスクブランク。
【請求項４】
前記吸収層における、錫（Ｓｎ）に対する酸素（Ｏ）の原子数比（Ｏ／Ｓｎ）は、３以下の範囲内である請求項１または請求項２に記載の反射型フォトマスクブランク。
【請求項５】
前記吸収層における、錫（Ｓｎ）に対する酸素（Ｏ）の原子数比（Ｏ／Ｓｎ）は、２．５以下の範囲内である請求項１または請求項２に記載の反射型フォトマスクブランク。
【請求項６】
前記吸収層の結晶性は、アモルファス、または微結晶を含むアモルファスである請求項１から請求項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】
極端紫外線を光源としたパターン転写用の反射型フォトマスクを作製するための反射型フォトマスクブランクであって、
基板と、
前記基板上に形成された多層膜を含む反射層と、
前記反射層の上に形成された吸収層と、を有し、
前記吸収層は、錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）のみを含有する材料で形成され、
前記吸収層における、錫（Ｓｎ）に対する酸素（Ｏ）の原子数比（Ｏ／Ｓｎ）は、２．０を超え、
前記吸収層の膜厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下の範囲内である、反射型フォトマスクブランク。
【請求項８】
基板と、
前記基板に形成された多層膜を含む反射層と、
前記反射層の上に形成され、錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）とを合計で５０原子％以上保有し、且つ錫（Ｓｎ）に対する酸素（Ｏ）の原子数比（Ｏ／Ｓｎ）が２．０を超える材料を含有し、パターンが形成されている吸収パターン層と、を有し、
前記吸収パターン層の膜厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下の範囲内であり、
前記吸収パターン層は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｆ、Ｎ、Ｃ、及びＨからなる群から選択された１種以上の元素をさらに含有する、反射型フォトマスク。
【請求項９】
前記吸収パターン層は、前記錫（Ｓｎ）と、前記酸素（Ｏ）と、タンタル（Ｔａ）とを含有する請求項８に記載の反射型フォトマスク。
【請求項１０】
前記吸収パターン層における、錫（Ｓｎ）に対する酸素（Ｏ）の原子数比（Ｏ／Ｓｎ）は、３．５以下の範囲内である請求項８または請求項９に記載の反射型フォトマスク。
【請求項１１】
前記吸収パターン層における、錫（Ｓｎ）に対する酸素（Ｏ）の原子数比（Ｏ／Ｓｎ）は、３以下の範囲内である請求項８または請求項９に記載の反射型フォトマスク。
【請求項１２】
前記吸収パターン層における、錫（Ｓｎ）に対する酸素（Ｏ）の原子数比（Ｏ／Ｓｎ）は、２．５以下の範囲内である請求項８または請求項９に記載の反射型フォトマスク。
【請求項１３】
前記吸収パターン層の結晶性は、アモルファス、または微結晶を含むアモルファスである請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の反射型フォトマスク。
【請求項１４】
基板と、
前記基板に形成された多層膜を含む反射層と、
前記反射層の上に形成され、錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）のみを保有し、且つ錫（Ｓｎ）に対する酸素（Ｏ）の原子数比（Ｏ／Ｓｎ）が２．０を超える材料を含有し、パターンが形成されている吸収パターン層と、を有し、
前記吸収パターン層の膜厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下の範囲内である、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、紫外領域の光を光源としたリソグラフィで使用する反射型フォトマスク及びこれを作製するための反射型フォトマスクブランクに関する。
【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の微細化に対する要求が高まっている。フォトリソグラフィにおける転写パターンの最小解像寸法は、露光光源の波長に大きく依存し、波長が短いほど最小解像寸法を小さくできる。このため、露光光源は、従来の波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光から、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ：極端紫外線）領域の光に置き換わってきている。
【０００３】
ＥＵＶ領域の光は、ほとんどの物質で高い割合で吸収されるため、ＥＵＶ露光用のフォトマスク（ＥＵＶマスク）としては、反射型のフォトマスクが使用される（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、ガラス基板上にモリブデン（Ｍｏ）層及びシリコン（Ｓｉ）層を交互に積層した多層膜からなる反射層を形成し、その上にタンタル（Ｔａ）を主成分とする光吸収層を形成し、この光吸収層にパターンを形成することで得られたＥＵＶフォトマスクが開示されている。
【０００４】
また、ＥＵＶリソグラフィは、前記のように、光の透過を利用する屈折光学系が使用できないことから、露光機の光学系部材もレンズではなく、反射型（ミラー）となる。このため、反射型フォトマスク（ＥＵＶマスク）への入射光と反射光が同軸上に設計できない問題があり、通常、ＥＵＶリソグラフィでは、光軸をＥＵＶマスクの垂直方向から６度傾けて入射し、マイナス６度の角度で反射する反射光を半導体基板に導く手法が採用されている。
このように、ＥＵＶリソグラフィではミラーを介し光軸を傾斜することから、ＥＵＶマスクに入射するＥＵＶ光がＥＵＶマスクのマスクパターン（パターン化された光吸収層）の影をつくる、いわゆる「射影効果」と呼ばれる問題が発生することがある。
【０００５】
現在のＥＵＶマスクブランクでは、光吸収層として膜厚６０〜９０ｎｍのタンタル（Ｔａ）を主成分とした膜が用いられている。このマスクブランクを用いて作製したＥＵＶマスクでパターン転写の露光を行った場合、ＥＵＶ光の入射方向とマスクパターンの向きとの関係によっては、マスクパターンの影となるエッジ部分で、コントラストの低下を引き起こす恐れがある。これに伴い、半導体基板上の転写パターンのラインエッジラフネスの増加や、線幅が狙った寸法に形成できないなどの問題が生じ、転写性能が悪化することがある。
【０００６】
そこで、光吸収層をタンタル（Ｔａ）からＥＵＶ光に対する吸収性（消衰係数）が高い材料への変更や、タンタル（Ｔａ）に吸収性の高い材料を加えた反射型フォトマスクブランクが検討されている。例えば、特許文献２では、光吸収層を、Ｔａを主成分として５０原子％（ａｔ％）以上含み、さらにＴｅ、Ｓｂ、Ｐｔ、Ｉ、Ｂｉ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｗ、Ｒｅ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｐｏ、Ｆｅ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｇａ及びＡｌから選ばれた少なくとも一種の元素を含む材料で構成した反射型フォトマスクブランクが記載されている。
【０００７】
さらに、ミラーは、ＥＵＶ発生の副生成物（例えばＳｎ）や炭素などによって汚染されることが知られている。汚染物質がミラーに蓄積することにより、ミラー表面の反射率が減少し、リソグラフィ装置のスループットを低下させることになる。この問題に対し、特許文献３では、装置内に水素ラジカルを生成することで、水素ラジカルと汚染物質とを反応させて、ミラーからこの汚染物質を除去する方法が開示されている。
しかしながら、特許文献２に記載の反射型フォトマスクブランクでは、光吸収層が水素ラジカルに対する耐性（水素ラジカル耐性）を有することについては検討されていない。そのため、ＥＵＶ露光装置への導入によって光吸収層に形成された転写パターン（マスクパターン）を安定的に維持できず、結果として転写性が悪化する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１７６１６２号公報
【特許文献２】特開２００７−２７３６７８号公報
【特許文献３】特開２０１１−５３０８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、極端紫外領域の波長の光を光源としたパターニング転写用の反射型フォトマスクの射影効果を抑制または軽減し、且つ水素ラジカルへの耐性を有する反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスク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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る反射型フォトマスクブランクは、極端紫外線を光源としたパターン転写用の反射型フォトマスクを作製するための反射型フォトマスクブランクであって、基板と、前記基板上に形成された多層膜を含む反射層と、前記反射層の上に形成された吸収層と、を有し、前記吸収層は、錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）とを合計で５０原子％以上含有する材料で形成され、前記吸収層における、錫（Ｓｎ）に対する酸素（Ｏ）の原子数比（Ｏ／Ｓｎ）は、２．０を超え、前記吸収層の膜厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下の範囲内であることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る反射型フォトマスクは、基板と、前記基板に形成された多層膜を含む反射層と、前記反射層の上に形成され、錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）とを合計で５０原子％以上保有し、且つ錫（Ｓｎ）に対する酸素（Ｏ）の原子数比（Ｏ／Ｓｎ）が２．０を超える材料を含有し、パターンが形成されている吸収パターン層と、を有し、前記吸収パターン層の膜厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下の範囲内であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様によれば、極端紫外領域の波長の光を光源としたパターニングにおいて半導体基板への転写性能が向上し、且つ水素ラジカル環境下でも使用可能な反射型フォトマスクが期待できる。つまり、本発明の一態様に係る反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクであれば、極端紫外領域の波長の光を光源としたパターニング転写用の反射型フォトマスクの射影効果を抑制または軽減し、且つ水素ラジカルへの耐性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る反射型フォトマスクブランクの構造を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る反射型フォトマスクの構造を示す概略断面図である。
【図３】ＥＵＶ光の波長における各金属材料の光学定数を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例に係る反射型フォトマスクブランクの構造を示す概略断面図である。
【図５】本発明の実施例に係る反射型フォトマスクの製造工程を示す概略断面図である。
【図６】本発明の実施例に係る反射型フォトマスクの製造工程を示す概略断面図である。
【図７】本発明の実施例に係る反射型フォトマスクの製造工程を示す概略断面図である。
【図８】本発明の実施例に係る反射型フォトマスクの構造を示す概略断面図である。
【図９】本発明の実施例に係る反射型フォトマスクの設計パターンの形状を示す概略平面図である。
【図１０】本発明の実施例及び比較例に係る反射型フォトマスクの反射率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明するが、本発明は以下に示す実施形態に限定されない。以下に示す実施形態では、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この限定は本発明の必須要件ではない。
図１は、本発明の実施形態に係る反射型フォトマスクブランク１０の構造を示す概略断面図である。また、図２は、本発明の実施形態に係る反射型フォトマスク２０の構造を示す概略断面図である。ここで、図２に示す本発明の実施形態に係る反射型フォトマスク２０は、図１に示す本発明の実施形態に係る反射型フォトマスクブランク１０の吸収層４をパターニングして形成したものである。
【００１４】
（全体構造）
図１に示すように、本発明の実施形態に係る反射型フォトマスクブランク１０は、基板１と、基板１上に形成された反射層２と、反射層２の上に形成されたキャッピング層３と、キャッピング層３の上に形成された吸収層４をと、備えている。
【００１５】
（基板）
本発明の実施形態に係る基板１には、例えば、平坦なＳｉ基板や合成石英基板等を用いることができる。また、基板１には、チタンを添加した低熱膨張ガラスを用いることができるが、熱膨張率の小さい材料であれば、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１６】
（反射層）
本発明の実施形態に係る反射層２は、露光光であるＥＵＶ光（極端紫外光）を反射するものであればよく、ＥＵＶ光に対する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であってもよい。多層反射膜を含む反射層２は、例えば、Ｍｏ（モリブデン）とＳｉ（シリコン）、またはＭｏ（モリブデン）とＢｅ（ベリリウム）といった組み合わせの層を４０周期程度繰り返し積層することにより形成したものであってもよい。
【００１７】
（キャッピング層）
本発明の実施形態に係るキャッピング層３は、吸収層４に転写パターン（マスクパターン）を形成する際に行われるドライエッチングに対して耐性を有する材質で形成されており、吸収層４をエッチングする際に、反射層２へのダメージを防ぐエッチングストッパとして機能するものである。キャッピング層３は、例えば、Ｒｕ（ルテニウム）で形成されている。ここで、反射層２の材質やエッチング条件により、キャッピング層３は形成されていなくてもかまわない。また、図示しないが、基板１の反射層２を形成していない面に裏面導電膜を形成することができる。裏面導電膜は、反射型フォトマスク２０を露光機に設置するときに静電チャックの原理を利用して固定するための膜である。
【００１８】
（吸収層）
図２に示すように、反射型フォトマスクブランク１０の吸収層４の一部を除去することにより、即ち吸収層４をパターニングすることにより、反射型フォトマスク２０の吸収パターン（吸収パターン層）４１が形成される。ＥＵＶリソグラフィにおいて、ＥＵＶ光は斜めに入射し、反射層２で反射されるが、吸収パターン４１が光路の妨げとなる射影効果により、ウェハ（半導体基板）上への転写性能が悪化することがある。この転写性能の悪化は、ＥＵＶ光を吸収する吸収層４の厚さを薄くすることで低減される。吸収層４の厚さを薄くするためには、従来の材料よりＥＵＶ光に対す吸収性の高い材料、つまり波長１３．５ｎｍに対する消衰係数ｋの高い材料を適用することが好ましい。
【００１９】
図３は、各金属材料のＥＵＶ光の波長１３．５ｎｍに対する光学定数を示すグラフである。図３の横軸は屈折率ｎを表し、縦軸は消衰係数ｋを示している。従来の吸収層４の主材料であるタンタル（Ｔａ）の消衰係数ｋは０．０４１である。それより大きい消衰係数ｋを有する化合物材料であれば、従来に比べて吸収層４の厚さを薄くすることが可能である。消衰係数ｋが０．０６以上であれば、吸収層４の厚さを十分に薄くすることが可能であり、射影効果を低減できる。
【００２０】
上記のような光学定数（ｎｋ値）の組み合わせを満たす材料としては、図３に示すように、例えば、銀（Ａｇ）、プラチナ（Ｐｔ）、インジウム（Ｉｎ）、コバルト（Ｃｏ）、錫（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、テルル（Ｔｅ）がある。
反射型フォトマスクブランク１０は、パターニングのための加工が可能である必要がある。上記材料のうち、酸化錫は、塩素系ガスによるドライエッチング加工が可能であることが知られている。そこで、吸収層４は、錫（Ｓｎ）及び酸素（Ｏ）を含む材料で形成されたものとする。
【００２１】
また、反射型フォトマスク２０は、水素ラジカル環境下に曝されるため、水素ラジカル耐性の高い光吸収材料でなければ、反射型フォトマスク２０は長期の使用に耐えられない。本実施形態においては、マイクロ波プラズマを使って、電力１ｋＷで水素圧力が０．３６ミリバール（ｍｂａｒ）以下の水素ラジカル環境下で、膜減り速さが０．１ｎｍ／ｓ以下の材料を、水素ラジカル耐性の高い材料とする。
【００２２】
上記材料のうち、錫（Ｓｎ）単体では水素ラジカルへの耐性が低いことが知られているが、酸素を追加することによって水素ラジカル耐性が高くなる。具体的には、表１に示すように、錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比が１：２を超えた材料で、水素ラジカル耐性が確認された。これは錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比が１：２以下では錫（Ｓｎ）の結合がすべて酸化錫（ＳｎＯ２）にならず、膜全体（吸収層４全体）を酸化錫（ＳｎＯ２）にするためには１：２を超えた原子数比が必要であると考えられる。なお、表１に示す膜減り速さの評価試験では、膜減り速さの測定を複数回繰り返し、その全てにおいて膜減り速さが０．１ｎｍ／ｓ以下であった場合を「○」と評価し、膜減り速さにばらつきがあったものの、その半数以上において膜減り速さが０．１ｎｍ／ｓ以下であった場合を「△」と評価し、その全てにおいて膜減り速さが０．１ｎｍ／ｓ超であった場合を「×」と評価した。本実施形態において、「△」の評価であれば、使用上、何ら問題はないが、「○」の評価であれば、使用上、より好ましい。
また、上記原子数比（Ｏ／Ｓｎ比）は、膜厚１μｍに成膜された材料をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析）で測定した結果である。
【００２３】
【表１】
0006919699.tif 000002
【００２４】
吸収層４を形成するための錫（Ｓｎ）及び酸素（Ｏ）を含む材料は、化学量論的組成の酸化錫（ＳｎＯ２）よりも酸素（Ｏ）を多く含むことが好ましい。即ち、吸収層４を構成する材料中の錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比は１：２を超えていることが好ましい。つまり、吸収層４における、錫（Ｓｎ）に対する酸素（Ｏ）の原子数比（Ｏ／Ｓｎ）は、２．０を超えることが好ましい。吸収層４を構成する材料中の錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比が１：２を超えることで、吸収層４に十分な水素ラジカル耐性を付与することができる。
なお、錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比が１：３を超えるとＥＵＶ光吸収性の低下が進行するため、原子数比は１：３．５以下であることが好ましく、１：３以下であることがより好ましい。
【００２５】
また、吸収層４を構成する材料は、錫（Ｓｎ）及び酸素（Ｏ）を合計で５０原子％以上含有することが好ましい。これは、吸収層４に錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）以外の成分が含まれていると、ＥＵＶ光吸収性と水素ラジカル耐性が共に低下する可能性があるものの、錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）以外の成分が５０原子％未満であれば、ＥＵＶ光吸収性と水素ラジカル耐性の低下はごく僅かであり、ＥＵＶマスクの吸収層４としての性能の低下はほとんどないためである。
【００２６】
錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）以外の材料として、例えば、Ｔａ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｆ、Ｎ、ＣやＨが混合されていてもよい。つまり、吸収層４は、錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）以外に、Ｔａ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｆ、Ｎ、Ｃ、及びＨからなる群から選択された１種以上の元素をさらに含有していてもよい。
例えば、吸収層４にＩｎを混合することで、ＥＵＶ光に対する高吸収性を確保しながら、膜（吸収層４）に導電性を付与することが可能となる。このため、波長１９０〜２６０ｎｍのＤＵＶ（Ｄｅｅｐ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）光を用いたマスクパターン検査において、検査性を高くすることが可能となる。あるいは、吸収層４にＮやＨｆを混合した場合、膜質をよりアモルファスにすることが可能となる。このため、ドライエッチング後の吸収層パターン（マスクパターン）のラフネスや面内寸法均一性、あるいは転写像の面内均一性を向上させることが可能となる。
なお、図１及び図２には単層の吸収層４を示したが、本実施形態に係る吸収層４はこれに限定されるものではない。本実施形態に係る吸収層４は、例えば、１層以上の吸収層、即ち複層の吸収層であってもよい。
【００２７】
従来のＥＵＶ反射型フォトマスクの吸収層４には、上述のようにＴａを主成分とする化合物材料が適用されてきた。この場合、吸収層４と反射層２との光強度のコントラストを表す指標である光学濃度ＯＤ（式１）で１以上を得るには、吸収層４の膜厚は４０ｎｍ以上必要であり、ＯＤで２以上を得るには、吸収層４の膜厚は７０ｎｍ以上必要であった。Ｔａの消衰係数ｋは０．０４１だが、消衰係数ｋが０．０６以上の錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）とを含む化合物材料を吸収層４に適用することで、ベールの法則より、少なくともＯＤが１以上であれば吸収層４の膜厚を１７ｎｍまで薄膜化することが可能であり、ＯＤが２以上であれば吸収層４の膜厚を４５ｎｍ以下にすることが可能である。ただし、吸収層４の膜厚が４５ｎｍを超えると、従来のＴａを主成分とした化合物材料で形成された膜厚６０ｎｍの吸収層４と射影効果が同程度となってしまう。
ＯＤ＝−ｌｏｇ（Ｒａ／Ｒｍ）    ・・・（式１）
【００２８】
そのため、本発明の実施形態に係る吸収層４の膜厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下であることが好ましい。つまり、吸収層４の膜厚が１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下の範囲内であると、Ｔａを主成分とした化合物材料で形成された従来の吸収層４に比べて、射影効果を十分に低減することができ、転写性能が向上する。なお、光学濃度（ＯＤ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）値は、吸収層４と反射層２のコントラストであり、ＯＤ値が１未満の場合には、十分なコントラストを得ることができず、転写性能が低下する傾向がある。
また、上述した「主成分」とは、吸収層全体の原子数に対して５０原子％以上含んでいる成分をいう。
【００２９】
以下、本発明に係る反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクの実施例について説明する。
［実施例１］
最初に、反射型フォトマスクブランク１００の作製方法について図４を用いて説明する。
まず、図４に示すように、低熱膨張特性を有する合成石英の基板１１の上に、シリコン（Ｓｉ）とモリブデン（Ｍｏ）とを一対とする積層膜が４０枚積層されて形成された反射層１２を形成する。反射層１２の膜厚は２８０ｎｍとした。
次に、反射層１２上に、中間膜としてルテニウム（Ｒｕ）で形成されたキャッピング層１３を、膜厚が３．５ｎｍになるように成膜した。
次に、キャッピング層１３の上に、錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）とを含む吸収層１４を膜厚が２６ｎｍになるように成膜した。錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比率は、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析）で測定したところ、１：２．５であった。また、吸収層１４の結晶性をＸＲＤ（Ｘ線回析装置）で測定したところ、僅かに結晶性が見られるものの、アモルファスであった。
【００３０】
次に、基板１１の反射層１２が形成されていない側の面に窒化クロム（ＣｒＮ）で形成された裏面導電膜１５を１００ｎｍの厚さで成膜し、反射型フォトマスクブランク１００を作成した。
基板１１上へのそれぞれの膜の成膜（層の形成）は、多元スパッタリング装置を用いた。各々の膜の膜厚は、スパッタリング時間で制御した。吸収層１４は、反応性スパッタリング法により、スパッタリング中にチャンバーに導入する酸素の量を制御することで、Ｏ／Ｓｎ比が２．５になるように成膜した。
【００３１】
次に、反射型フォトマスク２００の作製方法について図５から図８を用いて説明する。
まず、図５に示すように、反射型フォトマスクブランク１００の吸収層１４の上に、ポジ型化学増幅型レジスト（ＳＥＢＰ９０１２：信越化学社製）を１２０ｎｍの膜厚にスピンコートで塗布し、１１０℃で１０分ベークし、レジスト膜１６を形成した。
次に、電子線描画機（ＪＢＸ３０３０：日本電子社製）によってレジスト膜１６に所定のパターンを描画した。その後、１１０℃、１０分のプリベーク処理を行い、次いでスプレー現像機（ＳＦＧ３０００：シグマメルテック社製）を用いて現像処理をした。これにより、図６に示すように、レジストパターン１６ａを形成した。
【００３２】
次に、レジストパターン１６ａをエッチングマスクとして、塩素系ガスを主体としたドライエッチングにより、吸収層１４のパターニングを行った。これにより、図７に示すように、吸収層１４に吸収パターン（吸収パターン層）１４１を形成した。
次に、レジストパターン１６ａの剥離を行い、図８に示すように、本実施例の反射型フォトマスク２００を作製した。本実施例において、吸収層１４に形成した吸収パターン１４１は、転写評価用の反射型フォトマスク２００上で、線幅６４ｎｍＬＳ（ラインアンドスペース）パターン、ＡＦＭを用いた吸収層の膜厚測定用の線幅２００ｎｍＬＳパターン、ＥＵＶ反射率測定用の４ｍｍ角の吸収層除去部を含んでいる。本実施例では、ＥＵＶ照射による射影効果の影響が見えやすくなるように、線幅６４ｎｍＬＳパターンを、図９に示すように、ｘ方向とｙ方向それぞれに設計した。
【００３３】
［実施例２］
吸収層４の錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比率が１：２．５となるように、また、錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）の合計含有量が吸収層４全体の７０原子％となるように、また、残りの３０原子％がＴａとなるように、吸収層４を成膜した。また、吸収層４の膜厚が２６ｎｍになるように成膜した。なお、吸収層４の成膜以外は、実施例１と同様の方法で、実施例２の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。
【００３４】
［実施例３］
吸収層４の錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比率が１：２．５となるように、また、錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）の合計含有量が吸収層４全体の７０原子％となるように、また、残りの３０原子％がＩｎとなるように、吸収層４を成膜した。また、吸収層４の膜厚が２６ｎｍになるように成膜した。なお、吸収層４の成膜以外は、実施例１と同様の方法で、実施例３の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。
【００３５】
［比較例１］
吸収層４の錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比率が１：１．５となるように、また、吸収層４の膜厚が２６ｎｍになるように、吸収層４を成膜した。なお、吸収層４の成膜以外は、実施例１と同様の方法で、比較例１の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。
【００３６】
［比較例２］
吸収層４の錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比率が１：２．５となるように、また、吸収層４の膜厚が１５ｎｍになるように、吸収層４を成膜した。なお、吸収層４の成膜以外は、実施例１と同様の方法で、比較例２の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。
【００３７】
［比較例３］
吸収層４の錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比率が１：２．５となるように、また、錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）の合計含有量が吸収層４全体の３０原子％となるように、また、残りの７０原子％がＳｉＯとなるように、吸収層４を成膜した。また、吸収層４の膜厚が２６ｎｍになるよう成膜した。なお、吸収層４の成膜以外は、実施例１と同様の方法で、比較例３の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。
【００３８】
前述の実施例及び比較例とは別に、従来のタンタル（Ｔａ）系吸収層を有する反射型フォトマスクも参考例として比較した。反射型フォトマスクブランクは、前述の実施例及び比較例と同様に、低熱膨張特性を有する合成石英の基板上に、シリコン（Ｓｉ）とモリブデン（Ｍｏ）とを一対とする積層膜が４０枚積層されて形成された反射層と、膜厚３．５ｎｍのルテニウム（Ｒｕ）キャッピング層３とを有し、キャッピング層３上に形成された吸収層４は、膜厚５８ｎｍのＴａＮ上に膜厚２ｎｍのＴａＯを成膜したものである。また、前述の実施例及び比較例と同様に、吸収層４がパターニングされたものを評価に用いた。
前述の実施例及び比較例において、吸収層４の膜厚は、透過電子顕微鏡によって測定した。
【００３９】
以下、本実施例で評価した評価項目について説明する。
（反射率）
前述の実施例及び比較例において、作製した反射型フォトマスク２００の吸収パターン層１４１領域の反射率ＲａをＥＵＶ光による反射率測定装置で測定した。こうして、実施例及び比較例に係る反射型フォトマスク２００のＯＤ値を得た。
【００４０】
（水素ラジカル耐性）
マイクロ波プラズマを使って、電力１ｋＷで水素圧力が０．３６ミリバール（ｍｂａｒ）以下の水素ラジカル環境下に、実施例及び比較例で作製した反射型フォトマスク２００を設置した。水素ラジカル処理後での吸収層４の膜厚変化を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて確認した。測定は線幅２００ｎｍＬＳパターンで行った。
【００４１】
（ウェハ露光評価）
ＥＵＶ露光装置（ＮＸＥ３３００Ｂ：ＡＳＭＬ社製）を用いて、ＥＵＶポジ型化学増幅型レジストを塗布した半導体ウェハ上に、実施例及び比較例で作製した反射型フォトマスク２００の吸収パターン１４１を転写露光した。このとき、露光量は、図９に示すｘ方向のＬＳパターンが設計通りに転写するように調節した。具体的には、本露光試験では、図９に示すｘ方向のＬＳパターン（線幅６４ｎｍ）が、半導体ウェハ上で１６ｎｍの線幅となるように露光した。電子線寸法測定機により転写されたレジストパターンの観察及び線幅測定を実施し、解像性の確認を行った。
これらの評価結果を、図１０、表２及び表３に示した。
【００４２】
【表２】
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【００４３】
【表３】
0006919699.tif 000004
【００４４】
図１０では、各実施例及び各比較例のＥＵＶ光反射率を示している。図１０では、錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比率が１：１．５と１：２．５の吸収層４、即ち実施例１、比較例１及び比較例２の吸収層４を備えた反射型フォトマスク２００は反射率に変化がなかったため、まとめてある。
図１０及び表２に示すように、従来の膜厚６０ｎｍのタンタル（Ｔａ）系吸収層を備えた反射型フォトマスク２００の反射率は、０．０１９（ＯＤ＝１．５４）であるのに対し、膜厚が２６ｎｍであり、ＳｎとＯとを含有した材料で形成された吸収層４、即ち実施例１及び比較例１の吸収層４を備えた反射型フォトマスク２００の反射率は、０．００６（ＯＤ＝２．０２）であり、Ｔａを３０原子％含有した材料で形成された吸収層４、即ち実施例２の吸収層４を備えた反射型フォトマスク２００の反射率は、０．０１４（ＯＤ＝１．６６）であり、Ｉｎを３０原子％含有した材料で形成された吸収層４、即ち実施例３の吸収層４を備えた反射型フォトマスク２００の反射率は、０．００８（ＯＤ＝１．９３）と良好であった。
【００４５】
これに対し、ＳｎとＯとを含有した材料で形成され、膜厚を１５ｎｍにした吸収層４、即ち比較例２の吸収層４を備えた反射型フォトマスク２００の場合、反射率が０．１０２（ＯＤ＝０．８）となり、転写性能が悪化した。更に、ＳｎとＯとの合計含有量が吸収層４全体の３０原子％であり、残りの７０原子％がＳｉＯである材料で形成された吸収層４、即ち比較例３の吸収層４を備えた反射型フォトマスク２００は、反射率が０．１８２（ＯＤ＝０．５５）となり、転写性能が悪化する結果となった。
なお、本評価では、ＯＤ値が１以上であれば転写性能に問題はないとして、「合格」とした。
【００４６】
表２に、各実施例及び比較例に係る反射型フォトマスク２００の水素ラジカル耐性の結果を示す。表２では、吸収層４の膜減り速さが０．１ｎｍ／ｓ以下の材料を「〇」、０．１ｎｍ／ｓを超えるものを「×」として表している。錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比率が１：２．５である材料を７０原子％以上含む吸収層４、即ち実施例１から実施例３及び比較例２の吸収層４では良好な水素ラジカル耐性が確認された。しかしながら、ＳｎとＯとの原子数比率が１：１．５である材料で形成された吸収層４、即ち比較例１の吸収層４の場合と、ＳｎとＯとの原子数比率が１：２．５であっても、ＳｎとＯとの合計含有量が吸収層４全体に対して３０原子％である材料で形成された吸収層４、即ち比較例３の吸収層４の場合には、十分な水素ラジカル耐性を得ることができなかった。
【００４７】
表３では、各実施例及び比較例に係る反射型フォトマスク２００のマスク特性と、ウェハ上のレジストパターン寸法を示している。
膜厚が２６ｎｍであって、ＳｎとＯとを含んだ材料で形成された吸収層４、即ち実施例１及び比較例１の吸収層４を備えた反射型フォトマスク２００、Ｔａを３０原子％含んだ材料で形成された吸収層４、即ち実施例２の吸収層４を備えた反射型フォトマスク２００、Ｉｎを３０原子％含んだ材料で形成された吸収層４、即ち実施例３の吸収層４を備えた反射型フォトマスク２００では、ｙ方向のパターン寸法が、従来のＴａ系吸収層を用いたｙ方向のパターン寸法８．７ｎｍよりも良好であり、それぞれ１２．４ｎｍ、１２．７ｎｍ、１２．４ｎｍであった。
【００４８】
膜厚が１５ｎｍであって、ＳｎとＯとを含んだ材料で形成された吸収層４、即ち比較例２の吸収層４を備えた反射型フォトマスク２００、ＳｎとＯとの合計含有量が吸収層４全体の３０原子％である材料で形成された吸収層４、即ち比較例３の吸収層４を備えた反射型フォトマスク２００では、ｙ方向のパターン寸法が、１３．９ｎｍ、１４．７ｎｍと更に良好ではあるものの、前述したように反射率及び水素ラジカル耐性の少なくとも一方が十分でなかった。
【００４９】
なお、表３では、射影効果を抑制または軽減できた反射型フォトマスク２００については、「判定」の欄に「○」と記し、射影効果を十分に抑制または軽減できなかった反射型フォトマスク２００については、「判定」の欄に「×」と記した。
これにより、吸収層４に、化学量論的組成の酸化錫よりも酸素を多く含む錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）の材料を用いたフォトマスクであれば、光学濃度、水素ラジカル耐性が共に良好であり、射影効果を低減でき、長寿命であり、且つ転写性能が高くなるという結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係る反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクは、半導体集積回路などの製造工程において、ＥＵＶ露光によっ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。
【符号の説明】
【００５１】
１…基板
２…反射層
３…キャッピング層
４…吸収層
４１…吸収パターン（吸収パターン層）
１０…反射型フォトマスクブランク
２０…反射型フォトマスク
１１…基板
１２…反射層
１３…キャッピング層
１４…吸収層
１４１…吸収パターン（吸収パターン層）
１５…裏面導電膜
１６…レジスト膜
１６ａ…レジストパターン
１７…反射部
１００…反射型フォトマスクブランク
２００…反射型フォトマスク
【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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