JP2003249434A

JP2003249434A - 露光用反射型マスクブランク及び露光用反射型マスク

Info

Publication number: JP2003249434A
Application number: JP2002048545A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Shiyouki; 勉笑喜; Yuuki Shioda; 勇樹塩田
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2003-09-05
Anticipated expiration: 2022-02-25
Also published as: JP4158960B2

Abstract

(57)【要約】【課題】中間層による反射率の低下を最小限に抑え、
高精度なパターン形成が可能となる反射型マスク及びそ
れを製造するための反射型マスクブランクの提供。【解決手段】基板上に光を反射する多層反射膜を有し、
多層反射膜上に中間層を有し、中間層上に前記光を吸収
する吸収膜を有する露光用反射型マスクブランク及び反
射型マスクであって、中間層の材料をCr,Ru,Rhから選ば
れる少なくとも一つの元素と、Siとを含む材料で形成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体のパターン
転写などに用いられる露光用反射型マスクブランク及び
反射型マスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体産業において、半導体デバ
イスの微細化に伴い、EUV（Extreme Ultra Violet）光
を用いた露光技術であるEUVリソグラフィーが有望視さ
れている。なお、ここで、EUV光とは、軟X線領域又は真
空紫外線領域の波長帯の光を指し、具体的には波長が0.
2〜100nm程度の光のことである。この、EUVリソグラフ
ィーにおいて用いられるマスクとしては、特開平8-2133
03号公報に記載された露光用反射型マスクが提案されて
いる。

【０００３】このような反射型マスクは、基板上に光を
反射する多層反射膜が形成され、多層反射膜上に中間層
が形成され、さらに中間層上に光を吸収する吸収膜がパ
ターン状に形成されたものである。露光機において反射
型マスクに入射した光は、吸収膜のある部分では吸収さ
れ、吸収膜のない多層反射膜により反射された像が反射
光学系を通してウエハ上に転写される。ここで、中間層
は、マスクの製造工程において、ドライエッチングなど
を用いて吸収膜のパターンを形成する際に、多層反射膜
を保護するために形成されるものであり、入手や扱いの
容易さの点からSiO2膜等が一般的に用いられている。

【０００４】このような中間層を有する構造の反射型マ
スクにおいて、マスクの使用時に中間層がマスクの反射
領域上に残っていると、反射領域での反射率が低下して
しまうため、一般には吸収膜のパターン形成後、反射領
域上に残存する中間層を吸収膜パターンに従って除去す
る方法が取られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように反射領域上に残存する中間層を除去する際に
は、次のような問題点があった。SiO2膜からなる材料で
中間層が形成されている反射型マスクでは、通常ＨＦ等
を用いたウエットエッチングで中間層であるＳｉＯ２膜
を除去するが、ウエットエッチングは等方エッチングで
あるため、パターン側面への侵食が有り、パターン剥離
が起こる可能性がある。

【０００６】一方、ドライエッチングで中間層を除去す
る方法も考えられるが、ドライエッチングを用いた場
合、多層反射膜は一定時間エッチングに晒されるのを免
れない。その結果、多層反射膜表面の微小エッチングや
表面粗れが生じ、反射率の変動、面内の反射率が不均一
となる原因となる。特開平8-213303号公報には、中間層
を2層構造とし、多層反射膜側の10nm程度の薄いカーボ
ン層を酸素プラズマでエッチングすることが記載されて
いるが、この方法も同様に、多層反射膜に全くダメージ
を与えずに中間層を完全に取り除くことはできない。

【０００７】一方、中間層の除去を行わず、多層反射膜
上に中間層を残せば、多層反射膜へダメージは生じず、
マスク使用時にも多層反射膜を保護することができる
が、反射率の低下をほとんど招くことなく、かつ、エッ
チングされる層との十分なエッチング選択比を有する中
間層の材料は、これまで知られていなかった。

【０００８】本発明は上述の課題を解決するために案出
されたものであり、中間層に特定の材料を採用すること
により、反射率の低下を最小限に抑え、中間層の除去を
不要として多層反射膜へのダメージを防止することを目
的とする。また、多層反射膜へのダメージを防止するこ
とにより、反射率の低下や反射ムラなどによる転写精度
の劣化を防止した反射型マスク及びそれを製造するため
の反射型マスクブランクを得る事を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、中間層と
して、Cr,Ru,Rhから選ばれる少なくとも一つの元素と、
Siとを含む材料を用いることで、上記目的が達成できる
ことを見出した。従って、第1発明は、基板と、該基板
上に順次形成された、露光光を反射する多層反射膜と、
露光光を選択的に吸収する吸収膜とを備え、前期多層反
射膜と吸収膜との間に吸収膜のエッチング環境に耐性を
有する中間層を形成した露光用反射型マスクブランクで
あって、前記中間層の材料がCr,Ru,Rhから選ばれる少な
くとも一つの元素と、Siとを含む材料で形成されている
ことを特徴とする露光用反射型マスクブランクである。
第2発明は、基板と、該基板上に順次形成された、露光
光を反射する多層反射膜と、前記露光光を吸収する吸収
膜とを備え、前期多層反射膜と吸収膜との間に吸収膜の
エッチング環境に耐性を有する中間層を形成した露光用
反射型マスクブランクであって、前記中間層が複数の層
からなり、前記複数の層のうち、前記多層反射膜に隣接
して位置する層の材料が、Cr,Ru,Rhから選ばれる少なく
とも一つの元素と、Siとを含む材料とで形成されている
ことを特徴とする露光用反射型マスクブランクである。
第3発明は、前記中間層が、前記多層反射膜に隣接して
位置し、Cr,Ru,Rhから選ばれる少なくとも一つの元素
と、Siとを含む材料とで形成されている第1中間層と、
前記吸収膜に隣接して位置する第2中間層からなること
を特徴とする第2発明に記載の露光用反射型マスクブラ
ンクである。第4発明は、前記第2中間層の材料が、Taを
主要な金属成分とする材料である事を特徴とする第3発
明に記載の露光用反射型マスクブランクである。第5発
明は、前記吸収膜がCrを主要な金属成分とする材料であ
る第2乃至第4発明に記載の露光用反射型マスクブランク
である。第6発明は、前記多層反射膜は、前記露光光の
波長における屈折率が相対的に大きい第1の材料の層と
相対的に屈折率が小さい第2の材料の層が交互に積層さ
れて形成されており、前記多層反射膜の層のうち、前記
中間層に隣接する層が第1の材料で形成されていること
を特徴とする第1乃至第5発明に記載の露光用反射型マス
クブランクである。第7発明は、第1乃至第6発明の露光
用反射型マスクブランクの吸収膜にパターンを形成した
ことを特徴とする露光用反射型マスクである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の反射型マスクブ
ランク及び反射型マスクの実施の形態について説明す
る。本発明の実施の形態として、中間層が単層構造であ
る第１の実施の形態と、中間層が複数層である第２の実
施の形態に分けて説明する。

【００１１】（第1の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態に係る反射型マスクブランクは、基板上に、多層
反射膜が形成され、多層反射膜上にCr,Ru,Rhから選ばれ
る少なくとも1つの元素とSiとを含む材料からなる中間
層、中間層上に吸収膜が形成されている。本発明の反射
型マスクブランクは、基板上に多層反射膜,中間層,吸収
膜を順次スパッタリング法などの成膜法で形成すること
で製造できる。

【００１２】（中間層）本発明の中間層は、吸収膜に転
写パターンを形成する際に、エッチング停止層として多
層反射膜を保護する機能を有する。そして、その材料
は、Cr,Ru,Rhから選ばれる少なくとも1つの元素とSiと
を含む材料で形成される。Cr,Ru,Rhは平滑性に優れ、吸
収膜の材料として好適に用いられるTaを主成分とする材
料とのエッチング選択比が良いが、露光光の透過率は比
較的低い。このようなCr,Ru,RhにSiを加えることによ
り、露光光の透過率を向上させることができる。従っ
て、Cr,Ru,Rhから選ばれる少なくとも1つの元素とSiと
を含む材料を中間層に用いることにより、マスクの反射
領域に中間層を残した場合でも、反射率の低下を最低限
に抑えられる。従って、中間層を除去する際に発生する
多層反射膜の損傷を防止できる。

【００１３】本発明の中間層材料として用いられるCr,R
u,Rhから選ばれる少なくとも1つの元素とSiとを含む材
料としては、CrとSiを含む材料、RuとSiを含む材料、Rh
とSiを含む材料等が挙げられる。次に、これらの材料に
ついて、好ましい組成比を説明する。CrとSiを含む材料
の場合、Siの割合が5〜50at%であるのが好ましい。その
理由は、Siが増えるほど、露光光の透過率は良くなる
が、吸収膜とのエッチング選択比が小さくなる傾向にあ
る為である。

【００１４】又、CrとSiを含む材料を中間層として用い
た利点の一つに多層反射膜付き基板の再利用がある。つ
まり、吸収膜、中間膜のパターンに欠陥が生じ、修正不
可能な場合、容易に多層反射膜付き基板だけを再利用で
きる。例えば、Crエッチャント（硝酸第2セリウムアン
モニウム+過塩素酸+純水）を用いてウエットエッチング
により中間層の一部又は全部を溶解し、多層反射膜上か
ら中間層と吸収膜を併せて除去することができる。この
ようにすることで多層反射膜にダメージを与えず、多層
反射膜付き基板を再利用することが可能になる。この場
合、Siの割合が増えることにより、Crエッチャントに溶
解しにくい傾向になるため、多層反射膜付き基板を再生
する場合には、Siの割合を、5〜30at%とするのが好まし
い。

【００１５】RuとSiを含む中間層は、Siの割合が5〜50
at%であるのが好ましい。RhとSiを含む中間層は、同様
にSiの割合が5〜50at%であるのが好ましい。何れも、Si
が増えるほど、透過率はよくなるが、エッチング選択比
は小さくなる傾向にある。Cr,Ru,Rhのうち少なくとも1
つの元素とSiを含む中間層は、Cr,Ru,RhとSi以外に、膜
改質を目的にN,O,Cから選ばれる少なくとも1つの元素を
含んでいてもよい。これらの元素は、20at%程度まで含
むことができる。例えば、CrとSiとNを含む材料、CrとS
iとOを含む材料、CrとSiとNとOを含む材料等を用いるこ
とができる。ＮやＯを添加することにより、酸化に対す
る耐性が向上するため、経時的な安定性を向上させるこ
とができるという効果が得られる。

【００１６】中間層は、例えば、DCスパッタ、RFスパッ
タ、イオンビームスパッタ等のスパッタ法で形成するこ
とができる。中間層の厚さが厚くなるに従って、マスク
の反射率が低下するため、吸収膜のパターン形成時及び
パターン修正時のエッチング条件に十分なエッチング停
止機能が確保できる範囲で、中間層の厚みはできるだけ
薄く形成したほうが良い。このような観点から、中間層
は、1〜10nm程度の膜厚に形成される。1〜5nmとするの
が、より好ましい。

【００１７】又、中間層と、吸収膜とのエッチング選択
比を、大きく取ることにより、中間層の膜厚を薄くする
ことができるため、中間層における光の吸収を低減し、
反射率を向上させることができる。このような観点か
ら、中間層と吸収膜のエッチング選択比は5以上、好ま
しくは10以上、さらに好ましくは20以上となるように、
吸収膜の材料を選択するのがよい。又、反射率低下を防
止するため、中間層における光の透過率は98%以上とす
るのが好ましい。

【００１８】その他に中間層材料として好ましい性質と
して、マスク洗浄液耐性、耐環境性を有すること以外
に、低応力で、又、0.3nmRms以下の平滑性を有している
ことが好ましい。このような観点から、中間層を形成す
る材料は、微結晶あるいは、アモルファス構造であるの
が好ましい。

【００１９】（多層反射膜）次に、本発明の多層反射膜
は、屈折率の異なる物質を周期的に積層させた構造をし
ており、特定の波長の光を反射するようになされてい
る。例えば、約１３ｎｍの波長の露光光に対しては、Mo
とSiを交互に４０周期程度積層された多層反射膜が通常
用いられる。Ｍｏ／Ｓｉ反射多層膜の場合、相対的に屈
折率の大きい層がMo,相対的に屈折率の小さい（屈折率
がより1に近い）層がSiである。通常、相対的に屈折率
の大きい層は原子番号の相対的に大きい元素（以下重元
素）又は重元素を含む化合物であり、屈折率が相対的に
小さい層は原子番号の相対的に小さい元素（以下軽元
素）又は軽元素を含む化合物となる。

【００２０】多層反射膜を形成する材料は使用する光の
波長に応じて、適宜選択すればよい。EUV光の領域で使
用されるその他の多層反射膜の例としてはRu/Si周期多
層反射膜、Mo/Be周期多層反射膜、Mo化合物/Si化合物周
期多層反射膜、Si/Nb周期多層反射膜、Si/Mo/Ru周期多
層反射膜、Si/Mo/Ru/Mo周期多層反射膜及びSi/Ru/Mo/Ru
多層反射膜などが挙げられる。

【００２１】多層反射膜は、基板上に例えば、ＤＣマグ
ネトロンスパッタ法により形成できる。Ｍｏ／Ｓｉ多層
反射膜の場合、Arガス雰囲気下で、SiターゲットとMoタ
ーゲットを交互に用いて、３０〜６０周期、好ましくは
４０周期積層し、最後にSi膜を成膜すればよい。他の成
膜方法としては、ＩＢＤ（イオン・ビーム・デポディシ
ョン）法等が使用できる。

【００２２】一般に、多層反射膜を形成する層のうち、
Ｍｏ等、相対的に屈折率の大きい重元素層は、酸化によ
る光学的性質の経時変化が起こりやすいため、相対的に
屈折率の小さい層（Si層等）が多層反射膜の最上層とさ
れる。しかしながら、本発明によれば、マスクの反射領
域（吸収体パターンが形成されない領域）の中間層を除
去せずに高い反射率を保てるため、マスク使用時も多層
反射膜の上部を中間層で覆うことができる。そのため、
多層反射膜を形成する層のうち、経時変化が起こりやす
い相対的に屈折率の大きい層（重元素層）、例えばMo,R
u,Rh,W,NiCr等を多層反射膜の最上層とすることができ
る。

【００２３】一般に、相対的に屈折率の大きい層を最上
層とすれば、屈折率が相対的に小さい層が最上層の場合
と比較して、多層反射膜自身の反射率は向上するため、
相対的に屈折率の大きい層を最上層とすることで、多層
反射膜自身の反射率を向上させることができる。多層反
射膜が2つ以上の元素あるいは化合物の周期構造になっ
ている場合には、最も屈折率の大きい層を最上層にして
もよい。

【００２４】（吸収膜）本発明の吸収膜の材料は、光の
吸収率が高く、又中間層とエッチング選択比が十分大き
いものが選択される。本発明のＣｒ，Ｒｈ，Ｒｕの少な
くとも一つの元素と、Ｓｉを含む材料からなる中間層と
組み合わせる吸収膜の材料としては、Taを主要な金属成
分とする材料が好ましい。吸収膜としてTaを主要な金属
成分とする材料を用いることで、中間層と吸収膜のエッ
チング選択比を大きく（10以上）取ることができ、中間
層の膜厚を薄くできるため、中間層での光の吸収による
反射率の低下をさらに、抑えることができる。

【００２５】ここで、Taを主要な金属元素とする材料と
は、成分中の金属元素のうち、もっとも組成比の大きい
金属がTaであるという意味である。本発明の中間層に用
いられるTaを主要な金属元素とする材料は、通常金属ま
たは合金である。また、平滑性、平坦性の点から、アモ
ルファス状または微結晶の構造を有しているものが好ま
しい。このような膜構造を形成することで、０．２ｎｍ
Ｒｍｓ以下の平滑性を得ることができる。Taを主要な金
属元素とする材料は、内部応力の制御が容易であるとい
う特徴を有する。

【００２６】Taを主要な金属元素とする材料としては、
ＴａとＢを含む材料、TaとＮを含む材料、TaとBとＯを
含む材料、TaとSiを含む材料、TaとSiとＮを含む材料、
TaとGeを含む材料、TaとGeとＮを含む材料等を用いるこ
とができる。TaにBやSi,Ge等を加えることにより、アモ
ルファス状の材料が容易に得られ、平滑性を向上させる
ことができる。また、TaにＮやＯを加えれば、酸化に対
する耐性が向上するため、経時的な安定性を向上させる
ことができるという効果が得られる。

【００２７】Taを主要な金属成分とする材料として好ま
しい材料として、例えば、TaとBを含む材料が挙げられ
る。この材料の場合、TaとBの比率を原子数比で、Ta/B
が８．５/１．５〜７．５/２．５に選定することによ
り、微結晶あるいはアモルファス構造を得ることができ
る。特にＢを２５%含んだTa４Bは容易にアモルファス構
造にすることができるので、良好な平滑性と平坦性が得
られる。Ta４Bの波長１３．４ｎｍの光に対する吸収係
数は０．０３８である。

【００２８】又、TaとBとＮを含む材料も好ましい材料
である。この材料の場合Ｎが５〜３０at%であり、残り
の成分を１００とした時、Ｂが１０〜３０at%となるよ
うに選定すれば、アモルファス構造又は微小結晶を容易
に得ることができる。代表例としては、Taを主成分と
し、Bを１５ａｔ%,Ｎを１０at%に選したアモルファス構
造の材料であり、この材料の場合、波長１３．４ｎｍの
露光光に対する吸収係数は０．０３６である。又、含有
したＮによって、耐酸化性が向上する。

【００２９】上述したTaを主要な金属元素とする吸収膜
は、スパッタ法で形成するのが好ましい。スパッタ法で
形成した場合には、スパッタターゲットに投入するパワ
ーや投入ガス圧力を変化させることにより、容易に内部
応力を制御できる。又、室温程度の低温での形成が可能
であるので、多層反射膜等への熱の影響を少なくするこ
とができる。

【００３０】TaとBを含む膜を形成する場合、一般的
に、スパッタターゲットとして、タンタルとホウ素含む
ターゲットを用いるか、タンタル単体のターゲットを用
い、スパッタガスにホウ素原子を含むガス（例えばジボ
ラン等）を混合する反応性スパッタにより成膜する。こ
のTa４B膜の場合の膜応力の制御は、成膜条件を所定値
に選定することで実現できる。先ず、予め、膜応力とタ
ーゲットへの投入パワーとの相関関係を実験等によって
求める。

【００３１】この様にして相関関係を求めると、ターゲ
ットへの投入パワーを上げることで、内部応力は圧縮と
なり、投入パワーを下げると、内部応力は、引っ張りと
なることが分る。この相関関係を利用すれば、膜応力を
所望の値に制御することができる。投入パワーの制御は
きわめて精密な制御が可能であり、投入パワーを正確に
設定することにより、得られる膜の内部応力をほぼ０に
することもでき、吸収膜にパターンを形成した際に、吸
収膜の有する応力に起因するパターンの位置精度の低下
を防止することができる。

【００３２】吸収膜は、露光光を十分吸収できる厚さに
形成すればよいが、通常70nm程度である。なお、Taを主
成分とする材料以外では、W,Ti,TiN等が本実施の形態の
吸収膜として使用できる。

【００３３】（基板）本発明の基板としては、露光時の
熱によるパターンの歪みを防止するため、０±１．０×
１０^-7／℃の範囲内、より好ましくは０±０．３×１０
^-7／℃の範囲内の低熱膨張係数を有するものが好まし
い。、この範囲の低熱膨張係数を有する素材としては、
アモルファスガラス、セラミック、金属の何れでも使用
できる。例えばアモルファスガラスであればＳｉＯ２-T
iＯ２系ガラス、石英ガラス、結晶化ガラスであればβ
石英固溶体を析出した結晶化ガラス、を用いることがで
きる。金属としては、インバー合金（Fe-Ｎi系合金）等
を用いることができる。

【００３４】又、基板は、高い反射率及び転写精度を得
るために、高い平滑性と平坦性を備えた基板が好まし
い。特に、０．２ｎｍＲｍｓ以下の平滑性（１０μｍ角
エリアでの平滑性）、１００ｎｍ以下の平坦度（１４２
ｍｍ角エリアでの平坦度）を有していることが好まし
い。又、基板は、その上に形成される膜の膜応力による
変形を防止するために、高い剛性を有しているものが好
ましい。特に、65GPa以上の高いヤング率を有している
ものが好ましい。

【００３５】なお、本発明において平滑性を示す単位Rm
sは、二乗平均平方根粗さであり、原子間力顕微鏡で測
定することができる。又本発明における平坦度は、TIR
(total indicated reading)で示される表面の反り（変
形量）を示す値である。これは、基板表面を元に最小二
乗法で定められる平面を焦平面としたとき、この焦平面
より上にある基板表面の最も高い位置と、焦平面より下
にある最も低い位置の高低差の絶対値である。本発明の
第1の実施の形態に係る反射型マスクブランクの構成と
製造方法は以上の通りである。

【００３６】（反射型マスクの製造方法）次に、本発明
の第１の実施の形態に係る反射型マスクについて説明す
る。本発明の反射型マスクは、上述した反射型マスクブ
ランクの吸収膜にパターンを形成することで製造でき
る。

【００３７】吸収膜へのパターン形成は、反射型マスク
ブランク上ににEBレジスト層を形成し、EB描画によりレ
ジストパターンを形成し、このパターンをマスクとし
て、吸収膜をドライエッチングなどの方法でエッチング
する。吸収膜がTaを主要な金属成分とする材料の場合、
中間層を多層反射膜の保護層として、塩素を用いたドラ
イエッチングでパターンを形成することができる。吸収
膜のパターン形成後、吸収膜のパターン上に残ったレジ
スト層を除去して、本発明の反射型マスクが得られる。

【００３８】以上のように、本発明の反射型マスクにお
いては、中間層として、Cr,Ru,Rhから選ばれる少なくと
も1つの元素とSiとを含む材料を用いることにより、中
間層における露光光の透過率を向上させることができる
ので、中間層の除去が不要になる。従って、反射多層膜
にダメージを全く与えず、高精度のパターン転写が可能
な反射型マスクが得られる。

【００３９】（第２の実施の形態）次に、本発明の第2
の実施の形態にかかる反射型マスクブランク及び反射型
マスクを説明する。本発明の第２実施の形態では、中間
層が、多層反射膜側に隣接する第1中間層と、吸収膜側
に位置する第2中間層の二層で形成されている点が、上
述した第１の実施の形態との主要な相違点である。基板
と多層反射膜については、第1の実施の形態で説明した
ものと同一であるので、説明を省略する。

【００４０】まず、基板上に形成された多層反射膜上に
第１中間層を形成する。本実施の形態の第1中間層の材
料としては、第1の実施の形態で説明したのと同様のCr,
Ru,Rhから選ばれる少なくとも一つの元素とSiを含む材
料を用いる。成膜方法等についても同様である。第1中
間層は吸収膜側に形成される第2中間層を除去する際の
エッチング停止層として機能する。

【００４１】後述するように、第１中間層は、マスク製
造の際に除去されず多層反射膜上に残存するため、反射
率低下を防止するために、第２中間層のエッチングの際
に、十分なエッチング停止機能が確保できる範囲で、で
きるだけ薄く形成するのが好ましい。このような点か
ら、第1中間層の膜厚は1〜5nm程度、好ましくは2nm程度
に薄く形成される。反射率低下を防止するため第1中間
層の光の透過率は好ましくは98%以上である。

【００４２】次に、第1中間層の上に、第2中間層を形成
する。第2の中間層は、吸収膜にパターン形成をする時
のエッチング停止層として機能する。吸収膜にパターン
を形成した後には、第2の中間層は、第1の中間層をエッ
チング停止層として、エッチングにより除去される。従
って、第2中間層の選択にあたっては、吸収膜とのエッ
チング選択比が大きく、かつ、第1中間層とのエッチン
グ選択比が大きい材料から選択する。第２中間層と吸収
膜及び第1中間層とのエッチング選択比はともに5以上、
好ましくは10以上、更に好ましくは２０以上である。

【００４３】第2中間層として好ましい材料は、第１中
間層とのエッチング選択比の点から、Taを主要な金属成
分とする材料である。Taを主要な金属成分とする材料と
しては、第1の実施の形態で吸収膜として使用できる材
料と同様の材料が第2中間層として使用できる。成膜方
法等も同様である。又、Taを主成分とする材料以外で
は、W,Ti,TiN,WN等が第2中間層として使用できる。

【００４４】第2中間層の膜厚は、吸収膜のパターン形
成及び修正時におけるエッチング停止機能を確保できる
範囲に形成すればよいが、通常30〜70nm程度形成され
る。第1中間層と第2中間層の好ましい組み合わせは、エ
ッチング選択比や平滑性などの点から、CrとSiを含む第
1中間層と、TaとBとNを含む第2中間層である。

【００４５】次に、第2中間層上に、露光光を吸収する
吸収膜を形成する。吸収膜の選択にあたっては、光の吸
収係数が高く、かつ第2中間層とのエッチング選択比の
大きい材料を選択する。吸収膜と第2の中間層のエッチ
ング選択比は、5以上、好ましくは10以上、更に好まし
くは20以上になるようにするのが好ましい。

【００４６】このような材料として、吸収膜には、Crを
主要な金属成分とする材料を用いるのが好ましい。Crを
主要な金属成分とする材料の例としては、Cr単体のほか
に、CrとN、O、Cから選ばれる少なくとも1つ以上の元素
を含む材料が挙げられる。例えば、Cr_1-XN_X(好ましくは
0.05≦X≦0.5),Cr_1-XO_X(好ましくは0.05≦X≦0.6) Cr
_1-XC_X(好ましくは0.05≦X≦0.4) Cr_1-X-YN_XC_Y(好ましく
は0.05≦X≦0.45,0.01≦Y≦0.3) Cr_1-X-Y-ZN_XO_YC_Z(好ま
しくは0.05≦X≦0.40,0.02≦Y≦0.3,0.01≦Z≦0.2)等が
挙げられる。

【００４７】吸収膜は、例えばDCマグネトロンスパッタ
法などのスパッタ法により形成することができる。又、
吸収膜は、吸収パターン領域で十分な露光光の吸収が得
られる厚さに形成すればよい。通常50nm程度形成され
る。Crを主要な金属成分とする材料以外には、本実施の
形態の吸収膜として、Ruを含む膜、Rhを含む膜やTiを含
む膜等を用いることができるが、第２中間層の材料との
エッチング選択比を考慮して選択する。このようにし
て、第２中間層上に吸収膜を形成することで、本発明の
第2の実施の形態の反射型マスクブランクが得られる。

【００４８】なお、ここでは中間層が2層の例について
説明したが、多層反射膜側に隣接する層がCr,Ru,RhとSi
を含む材料からなる層であれば、中間層は３層以上であ
ってもよい。その際、吸収膜は、光の吸収係数が高く、
かつ中間層の最上層とのエッチング選択比の大きい材料
を適宜選択する。

【００４９】次に、本発明の第2の実施の形態に係る反
射型マスクについて説明する。本発明の反射型マスク
は、第１の実施の形態同様、反射型マスクブランクの吸
収膜にパターンを形成することで製造できるが、第２の
実施の形態においては、更に、第２の中間層を吸収膜の
パターンに従って除去する。

【００５０】吸収膜への転写パターン形成は、上述した
反射型マスクブランク上ににEBレジスト層を形成し、EB
描画によりレジストパターンを形成し、このパターンを
マスクとして、吸収膜をドライエッチングなどの方法で
エッチングする。吸収膜がCrを主要な金属成分とする材
料の場合、第2中間層をエッチング停止層として、例え
ば、塩素と酸素を用いたドライエッチングでパターン形
成することができる。

【００５１】吸収膜の転写パターン形成後、吸収膜のパ
ターンに従い、マスクの反射領域（吸収膜パターンがな
い部分）の第2中間層を選択的に除去する。この結果、
第２中間層パターン上に吸収膜パターンが形成される
が、吸収作用は吸収膜単体でも、吸収膜と第２中間層と
が協働して行なっても良い。尚、第２中間層のエッチン
グの際、第1中間層はエッチングストッパとして、多層
反射膜を保護するので、多層反射膜にダメージを与える
ことを防止できる。第2中間層がTaを主要な金属成分と
する材料の場合、塩素を用いたドライエッチングで第2
中間層を除去することができる。その後、吸収膜パター
ン上に残ったレジスト層を除去して、本発明の第２の実
施の形態に係る反射型マスクが得られる。

【００５２】以上のように中間層を複数層とし、吸収膜
のエッチング停止機能を有する吸収膜側に隣接する層
と、多層反射膜の保護機能を有する多層反射膜側に隣接
する層に機能を分離して、最終的に多層反射膜側に隣接
する層のみを多層反射膜上に残すようにすれば、中間層
を一層とする場合に比較して、最終的に多層反射膜上に
残す中間層を薄くすることができるため、反射率の低下
をほとんど招くことが無く、且つ多層反射膜にダメージ
のない反射型マスクを得ることができる。

【００５３】なお、上述した何れの、本発明の反射型マ
スク及び反射型マスクブランクも、前述したEUV 光（波
長０．２〜１００ｎｍ程度）を露光光として用いた場合
好適であるが、他波長の光に対しても適宜用いることが
できる。

【００５４】以下図1乃至図５に基づき、本発明の実施
例及び応用例を説明する。図1及び図３は本発明の実施
例にかかる反射型マスクブランクの断面図、図２及び図
４は本実施例の反射型マスクの断面図、図５は本発明の
実施例にかかる反射型マスクを使用した露光方法を示す
図である。

【００５５】（実施例1）図1に本実施例１の反射型マス
クブランク10を示す。基板1は、SiO2-TiO2系のガラス基
板（外形6インチ角、厚さが6.3mm）である。この基板の
熱膨張率は０．２×１０^-7／℃、ヤング率は67GPaであ
る。そして、ガラス基板は機械研磨により、0.2nmRms以
下の平滑な表面と100nm以下の平坦度に形成した。

【００５６】基板１上に形成される多層反射膜2は、１
３〜１４ｎｍの露光光波長帯域に適した多層反射膜を形
成するために、本実施例では、Mo／Si周期多層反射膜を
採用した。多層反射膜２は、MoとSiをDCマグネトロンス
パッタ法により基板上に交互に積層して形成した。ま
ず、Siターゲットを用いて、Arガス圧0.1PaでSi膜を4.2
nm成膜し、その後Moターゲットを用いて、Arガス圧0.1P
aでMo膜を2.8nm成膜し、これを一周期として、40周期積
層した後、最後にSi膜を4nm成膜した。合計膜厚は234nm
である。この多層反射膜に対し、13.4nmの光の入射角2
度での反射率は65%であった。

【００５７】多層反射膜2上に形成された中間層３は、
ＣｒＳｉから構成されている。膜厚は５ｎｍである。Ｃ
ｒの含有量は８０ａｔ％、Ｓｉの含有量は２０ａｔ％と
した。この中間層３はCrSiターゲットを用いて、スパッ
タガスとしてArを用い、DCマグネトロンスパッタ法によ
り形成した。成膜条件は、スパッタガス圧力0.1Pa,ター
ゲットへの投入パワーは1kWとした。形成された中間層
３の結晶状態は微結晶であることをX線回折法にて確認
した。

【００５８】中間層3上に形成される吸収膜４は、Ｔａ
４Ｂから構成される。膜厚は５０ｎｍとした。この吸収
膜４は、DCマグネトロンスパッタ法により、Ta4B焼結体
ターゲットを用いて成膜した。成膜に先立ち、吸収膜の
膜応力の設定値を決めた。本例の場合、実験によってマ
スクにしたときの吸収膜以外の膜と基板の合成応力は、
ほぼ０なので、吸収膜の膜応力もほぼ０になるように膜
応力を制御した。制御方法は、膜応力とターゲットへの
投入パワーとの関係を予め求め、膜応力が実質的に０に
なるターゲットへの投入パワーを決定した（２ｋＷ）。
その他の成膜条件は、スパッタガスとしてArガスを用
い、スパッタガス圧力0.2Paとした。このような成膜条
件によって成膜した吸収膜４は、ターゲットとほぼ同じ
組成比であり、結晶状態はアモルファスであった。以上
のようにして、図1に示す本実施例の反射型マスクブラ
ンクを得た。

【００５９】次に、上述した反射型マスクブランクか
ら、図２に示す反射型マスク２０を製作する方法を説明
する。まず、前記反射型マスクブランク１０の吸収膜４
上に電子線照射用レジストを塗布し、電子線により描画
を行って現像し、レジストパターンを形成した。

【００６０】このレジストパターンをマスクとして、塩
素を用いて吸収膜4をドライエッチングし、吸収膜パタ
ーン４ａを形成した。ドライエッチングの条件は、ガス
圧0.1Pa,基板温度20℃、RFバイアス100Wとした。中間層
3であるCrSi膜はオーバーエッチングによりエッチング
ガスにさらされたが、膜厚の減少は 1nm程度であり、
実質的に残存している。

【００６１】次に、吸収膜パターン４ａ上に残ったレジ
ストパターンを100℃の熱硫酸で除去し、これにより、
図2に示す構造の反射型マスク２０を得た。このように
して製作した反射型マスク２０には、デザインルールが
0.07μmの16Gbit-DRAM用のパターンが設計通り形成する
ことができた。

【００６２】この反射型マスク２０を用い、波長13.4n
m、入射角2度のEUV光により反射率を測定したところ、
反射率は63%であり、中間層3がない場合の多層反射膜自
身の反射率に比較すると反射率の低下は2%と小さかっ
た。

【００６３】次に図５を参照して、反射型マスク２０を
用いてレジスト付き半導体基板３４にＥＵＶ光によって
パターンを転写する方法を説明する。反射型マスクを搭
載したパターン転写装置５０は、レーザープラズマX線
源３１,反射型マスク２０,縮小光学系３３等から概略構
成される。縮小光学系３３は、X線反射ミラーを用い
た。縮小光学系３３により、反射型マスク２０で反射さ
れたパターンは通常１/４程度に縮小される。尚、露光
波長として１３〜１４ｎｍの波長帯を使用するので、光
路が真空中になるように予め設定した。

【００６４】このような状態で、レーザープラズマX線
源３１から得られたEUV光を反射型マスク２０に入射
し、ここで反射された光を縮小光学系３３を通してSiウ
エハ３４上に転写した。反射型マスク２０に入射した光
は、吸収膜のパターンのある部分では、吸収膜に吸収さ
れて反射されず、一方、吸収膜のない部分に入射した光
は多層反射膜により反射される。このようにして、反射
型マスク２０から反射される光により形成される像が縮
小光学系３３に入射する。縮小光学系３３を経由した露
光光は、Ｓｉウエハ３４上のレジスト層に転写パターン
を露光する。そして、露光済レジストを現像することに
よってレジストパターンを形成した。以上のようにして
半導体基板上へのパターン転写を行った結果、反射型マ
スクの精度は７０ｎｍデザインルールの要求精度である
１６ｎｍ以下であることが確認できた。

【００６５】（比較例1）本比較例では、中間層とし
て、CrSi膜の代りに、Cr膜を形成した以外は、実施例1
と同様にして反射型マスクを形成した。Cr膜の形成は、
Crターゲットを用い、Arガスをスパッタガスとして、Cr
膜をDCマグネトロンスパッタ法で5 nmの厚さに形成し
た。実施例1と同様に反射型マスクを製造して波長13.4n
m、入射角2度のEUV光により反射率を測定したところ、
反射率は５８%であり、中間層がない場合の多層反射膜
自身の反射率に比較すると反射率の低下は７%と大きか
った。

【００６６】（実施例2）図３に実施例２の反射型マス
クブランク３０を示す。図３に示す本実施例の反射型マ
スクブランク３０は、中間層を多層反射膜側に位置する
第１中間層２３と吸収膜側に位置する第２中間層２４の
２層構造とした点が、上述の実施例１との主な相違点で
ある。本実施例の基板１及び多層反射膜２は実施例1と
同じである。

【００６７】まず、基板１上に形成した多層反射膜2上
に、実施例1と同様の方法を用いて、図3に示すCrSiから
なる第1中間層２３を形成した。ただし、膜厚は 2nmと
した。Ｃｒは８０at％、Siは20at%である。次に、第1中
間層２３上に形成される第２中間層２４として、Ｔａ４
Ｂからなる膜を３０ｎｍ成膜した。この第２中間層２４
は、DCマグネトロンスパッタ法により、Ta4B焼結体ター
ゲットを用いて成膜した。成膜条件は実施例1の吸収膜
の形成と同様であり、得られた膜は、ターゲットとほぼ
同じＴａ４Ｂの組成比を有しており、結晶状態はアモル
ファスであった。

【００６８】次に、第2中間層２４上に、ＣｒにＮとＯ
を含む材料からなる吸収膜２５を７０ｎｍの厚さに形成
した。この吸収膜４はDCマグネトロンスパッタ法により
形成した。成膜条件は、Crターゲットを用い、スパッタ
ガスとして、ArにＮ₂とＯ₂を20%添加したガスを用い、
スパッタガス圧力0.25Pa,ターゲットへの投入パワーは1
kWとした。成膜された吸収膜２５の、CrとNとOの原子数
比は70：15：15 であった。このようにして、図3に示す
本実施例の反射型マスクブランクを得た。

【００６９】次に、上述した反射型マスクブランク３０
を用いて、図４に示す構造の反射型マスク４０を製造す
る方法について説明する。この反射型マスク４０はデザ
インルールが0.07μmの16Gbit-DRAM用のパターンを有し
ている。

【００７０】本実施例の反射型マスク４０は、中間層が
反射多層膜２側に位置する第１中間層と、吸収膜２５側
に位置する第２中間層の２層構造からなっており、第２
中間層にも、吸収膜パターン２５ａに従って、第２中間
層パターン２４ａを形成する。

【００７１】まず、前記反射型マスクブランク３０の吸
収膜２５上に電子線照射用レジストを塗布し、電子線に
より描画を行って現像し、レジストパターンを形成し
た。このレジストパターンをマスクとして、塩素+酸素
のガスを用いて吸収膜２５をドライエッチングし、吸収
膜パターン２５ａを形成した。

【００７２】次に、第1中間層２３を多層反射膜のエッ
チング停止層として、吸収膜パターン２５ａの形成され
ていない領域の第2中間層２４を、吸収膜パターン２５
ａに従ってエッチング除去し、第２中間層パターン２４
ａとした。第２中間層２４はＴａ４Ｂ膜で形成されてい
るため、第２中間層２４の除去には、塩素によるドライ
エッチングを用いた。第1中間層２４は、第2中間層２５
の除去時にオーバーエッチングにより、膜厚がわずかに
減少し、4nmとなったが実質的に残存している。

【００７３】次に、吸収膜パターン２５ａ上に残ったレ
ジストパターンを100℃の熱硫酸で除去し、これによ
り、図4に示す本実施例の反射型マスク４０を得た。こ
の反射型マスク４０を用い、波長13.4nm、入射角2度のE
UV光により反射率を測定したところ、反射率は64%であ
り、中間層がない場合の多層反射膜自身の反射率に比較
すると反射率の低下は1%であった。このように、本実施
例では、中間層を２層構造にし、多層反射膜側に位置す
る中間層以外は除去することによって、多層反射膜上に
残る中間層の厚みを薄くできたため、反射率の低下は非
常に小さかった。

【００７４】又、本発明の反射型マスク４０を用い、実
施例１と同様、図５に示す転写装置を使用して、Ｓｉウ
エハ上へのパターン転写を行ったところ、本発明の反射
型マスクの精度は70nmデザインルールの要求精度である
16nm以下であることが確認できた。

【００７５】（応用例）本例では上述の実施例で作成し
た反射型マスクのリサイクルの方法について説明する。
このようなリサイクルは、マスクのパターンに不良が発
生した場合必要になる。パターン欠陥に関係しない多層
反射膜付き基板を再利用するために、欠陥パターンを除
去する。上述した実施例１及び実施例２で作製した反射
型マスク２０、４０をリサイクルするためには、多層反
射膜２より上に形成された中間層及び吸収膜の除去を行
うことになる。

【００７６】具体的には、多層反射膜2上に形成された
中間層及び吸収膜の各層を除去するために、実施例1及
び実施例2で作成した反射型マスク２０、４０を、Cr剥
離液（硝酸第2セリウムアンモニウム+過塩素酸+純水）
に浸漬した。浸漬条件は、室温で20分とした。反射型マ
スクのCr剥離液への浸漬により、多層反射膜２上に形成
されている中間層であるCrSi層が多層反射膜から剥離さ
れ、これにより、多層反射膜上に形成された中間層及び
吸収膜が多層反射膜から分離された。以上のようにし
て、本実施例では、多層反射膜表面にダメージを与えず
に、中間層及び吸収膜を除去し、多層反射膜付き基板を
得ることができた。この多層反射膜付き基板に新たな中
間層と吸収膜を形成して再利用することが可能である。

【００７７】（実施例３）本実施例３の反射型マスク
は、多層反射膜の最上層のSi層ではなくＭｏを形成した
点が、実施例２の反射型マスクとの相違点である。その
他の構成は実施例２と同様にして、図3及び4と同様の中
間層が２層構造となっている反射型マスクブランク及び
反射型マスクを製造した。基板に多層反射膜を形成した
時点で、この多層反射膜に対し、13.4nmの露光光の入射
角2度での反射率を測定したところ、反射率は67%であ
り、最上層にＳｉ層がある場合に比較して２％高かっ
た。

【００７８】次に、本実施例の反射型マスクに対し、波
長13.4nm、入射角2度のEUV光により反射率を測定したと
ころ、反射率は65%であり、中間層を形成しない場合の
多層反射膜の反射率と比較して、反射率の低下は2%と小
さかった。本実施例の反射型マスクでは、多層反射膜自
身の反射率が高い為、実施例２と比較してより高い反射
率が得られた。又、実施例２と同様にして、図５に示す
半導体基板上へのパターン転写を行ったところ、十分な
露光特性を有しており、反射型マスクの精度は70nmデザ
インルールの要求精度である16nm以下であることが確認
できた。

【００７９】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
中間層による反射率の低下を最小限に抑えて、高精度な
パターン形成が可能となる露光用反射型マスク及びそれ
を製造するための反射型マスクブランクが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる反射型マスク
ブランクの構造を示す断面図である。

【図2】本発明の実施例１（第1の実施の形態）にかかる
反射型マスクの構造を示す断面図である。

【図3】本発明の実施例２（第2の実施の形態）にかかる
反射型マスクブランクの構造を示す断面図である。

【図4】本発明の実施例２（第2の実施）の形態にかかる
反射型マスクの構造を示す断面図である。

【図5】反射型マスクを用いて半導体基板上へのパター
ンを転写する方法の模式図である。

【符号の説明】

１基板２多層反射膜１０，３０反射型マスクブランク２０，４０反射型マスク２３第1中間層２４第2中間層２４ａ第２中間層パターン３中間層４，２５吸収膜４ａ，２５ａ吸収膜パターン３１レーザープラズマX線源３３縮小光学系３４ Siウエハ５０パターン転写装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、該基板上に順次形成された、露
光光を反射する多層反射膜と、露光光を選択的に吸収す
る吸収膜とを備え、前期多層反射膜と吸収膜との間に吸
収膜のエッチング環境に耐性を有する中間層を形成した
露光用反射型マスクブランクであって、前記中間層の材
料がCr,Ru,Rhから選ばれる少なくとも一つの元素と、Si
とを含む材料で形成されていることを特徴とする露光用
反射型マスクブランク。
【請求項２】基板と、該基板上に順次形成された、露
光光を反射する多層反射膜と、前記露光光を吸収する吸
収膜とを備え、前期多層反射膜と吸収膜との間に吸収膜
のエッチング環境に耐性を有する中間層を形成した露光
用反射型マスクブランクであって、前記中間層が複数の
層からなり、前記複数の層のうち、前記多層反射膜に隣
接して位置する層の材料が、Cr,Ru,Rhから選ばれる少な
くとも一つの元素と、Siとを含む材料とで形成されてい
ることを特徴とする露光用反射型マスクブランク。
【請求項３】前記中間層が、前記多層反射膜に隣接し
て位置し、Cr,Ru,Rhから選ばれる少なくとも一つの元素
と、Siとを含む材料とで形成されている第1中間層と、
前記吸収膜に隣接して位置する第2中間層からなること
を特徴とする請求項2に記載の露光用反射型マスクブラ
ンク。
【請求項４】前記第2中間層の材料が、Taを主要な金
属成分とする材料である事を特徴とする請求項3に記載
の露光用反射型マスクブランク。
【請求項５】前記吸収膜がCrを主要な金属成分とする
材料である請求項2乃至4に記載の露光用反射型マスクブ
ランク。
【請求項６】前記多層反射膜は、前記露光光の波長に
おける屈折率が相対的に大きい第1の材料の層と相対的
に屈折率が小さい第2の材料の層が交互に積層されて形
成されており、前記多層反射膜を形成する層のうち、前
記中間層に隣接する層が第1の材料で形成されているこ
とを特徴とする請求項1乃至5に記載の露光用反射型マス
クブランク。
【請求項７】請求項1乃至6に記載された露光用反射型
マスクブランクの前記吸収膜に転写パターンを形成した
ことを特徴とする露光用反射型マスク。