JP2014053576A - Euvリソグラフィ用反射型マスクブランク、および、euvリソグラフィ用反射型マスク - Google Patents

Euvリソグラフィ用反射型マスクブランク、および、euvリソグラフィ用反射型マスク Download PDF

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Abstract

【課題】マスクパターン領域よりも外側の領域からの反射光による影響が抑制されたEUVマスク、および、該EUVマスクの製造に用いるEUVマスクブランクの提供。
【解決手段】基板2上に、マスクパターン領域21と、該マスクパターン領域の外側の領域22と、を有し、前記マスクパターン領域の外側の領域22において、前記基板2上に、EUV光を反射する反射層3、EUV光を吸収する吸収層4、および、EUV光と波長190〜500nmのDUV−Vis光の反射光を抑制する遮光層6をこの順に有するEUVリソグラフィ(EUVL)用反射型マスクであって、前記マスクパターン領域の外側の領域22の遮光層6表面からの、波長13.3〜13.7nmの平均EUV反射率が0.5%未満、かつ波長190〜500nmのDUV−Vis反射率が30%以下であることを特徴とするEUVL用反射型マスク。
【選択図】図1

Description

本発明は、半導体製造等に使用されるEUV(Extreme Ultra Violet:極端紫外)リソグラフィ用反射型マスクブランク(以下、本明細書において、「EUVマスクブランク」ともいう。)、および、該EUVマスクブランクの吸収層にマスクパターンを形成してなるEUVリソグラフィ用反射型マスク(以下、本明細書において、「EUVマスク」ともいう。)に関する。
従来、半導体産業において、Si基板等に微細なパターンからなる集積回路を形成する上で必要な微細パターンの転写技術として、可視光や紫外光を用いたフォトリソグラフィ法が用いられてきた。しかし、半導体デバイスの微細化が加速している一方で、従来のフォトリソグラフィ法の限界に近づいてきた。フォトリソグラフィ法の場合、パターンの解像限界は露光波長の1/2程度であり、液浸法を用いても露光波長の1/4程度と言われており、ArFレーザ(波長:193nm)の液浸法を用いても45nm程度が限界と予想される。そこで45nm以降の露光技術として、ArFレーザよりさらに短波長のEUV光を用いた露光技術であるEUVリソグラフィが有望視されている。本明細書において、EUV光とは、軟X線領域または真空紫外線領域の波長の光線をさし、具体的には波長10〜20nm程度、特に13.5nm±0.3nm程度の光線をさす。
EUV光は、あらゆる物質に対して吸収されやすく、かつこの波長で物質の屈折率が1に近いため、従来の可視光または紫外光を用いたフォトリソグラフィのような屈折光学系を使用できない。このため、EUV光リソグラフィでは、反射光学系、すなわち反射型フォトマスク(以下、「EUVマスク」ともいう。)とミラーとが用いられる。
マスクブランクは、フォトマスクにマスクパターンを形成する前の積層体である。EUVマスクブランクの場合、ガラス等の基板上にEUV光を反射する反射層と、EUV光を吸収する吸収層とがこの順で形成された構造を有している(特許文献1参照)。この他、EUVマスクブランクには、反射層と吸収層との間に、吸収層にマスクパターンを形成する際に反射層を保護するための保護層が通常形成されている。また、吸収層上にはマスクパターンの検査時におけるコントラストを良好とするための低反射層が通常形成されている。
EUVマスクブランクでは、吸収層の膜厚を薄くすることが好ましい。EUVリソグラフィでは、露光光はEUVマスクに対して垂直方向から照射されるのではなく、垂直方向より数度、通常は6度傾斜した方向から照射される。吸収層の膜厚が厚いと、EUVリソグラフィの際に、該吸収層の一部をエッチングにより除去して形成したマスクパターンに露光光による影が生じ、該EUVマスクを用いてSiウエハなどの基板上レジストに転写されるマスクパターン(以下、「転写パターン」という。)の形状精度や寸法精度が悪化しやすくなる。この問題は、EUVマスク上に形成されるマスクパターンの線幅が小さくなるほど顕著となるため、EUVマスクブランクの吸収層の膜厚をより薄くすることが求められる。
EUVマスクブランクの吸収層には、EUV光に対する吸収係数の高い材料が用いられ、その膜厚も該吸収層表面にEUV光を照射した際に、照射したEUV光が吸収層で全て吸収されるような膜厚とすることが理想である。しかし、上記したように、吸収層の膜厚を薄くすることが求められているため、照射されたEUV光を吸収層ですべて吸収することはできず、その一部は反射光となる。
EUVリソグラフィにより、基板上に形成されたレジスト上に転写パターンを形成する際に要求されるのは、EUVマスクでの反射光のコントラスト、すなわち、マスクパターン形成時に吸収層が除去され、反射層が露出した部位からの反射光と、マスクパターン形成時に吸収層が除去されなかった部位からの反射光と、のコントラストである。よって、反射光のコントラストが十分確保できる限り、照射されたEUV光が吸収層で全て吸収されなくても全く問題ないと考えられていた。特許文献2では、上記の考えに基づき、吸収層の膜厚をより薄くするために、位相シフトの原理を利用したEUVマスクが提案されている。
しかしながら、上記の原理および膜構成は、実際のマスクパターン領域(マスクパターンが形成され、EUVLの際にパターンの転写に用いられる領域)に関しては問題無いが、パターンエリアの外周部に関しては、上記構造に課題がある。この点について、以下、図7を用いて説明する。図7は、パターン形成後のEUVマスクの一例を示した概略断面図であり、基板120上に反射層130および吸収層140がこの順に有しており、マスクパターン領域210には、吸収層140を一部除去することで形成されたマスクパターンが存在している。図7に示すEUVマスク100のマスクパターン領域210に関しては、上記の位相シフトの原理により、反射層130の表面と吸収層140の表面との反射コントラストが十分維持できる。しかしながら、実際の露光領域、すなわちEUV光が照射される領域は200である。よって、220で示されるマスクパターン領域210の外側の領域にもEUV光が照射されるが、このとき反射層130からの反射光との位相シフトによる効果が十分得られず、吸収層140の表面からEUV光により、Si基板上のレジストに照射され、不必要なレジストが感光してしまうという問題が生じるおそれがある。特に重ね合わせ露光を行う時にはこの問題が顕著である。
上記課題を解決するために、特許文献3では、マスクパターン領域210の外側に、新たにEUV光を吸収する膜(第2の吸収膜)を積層する構造が提案されている。特許文献3では、第2の吸収膜としてCr膜を形成している。
また、特許文献4では、マスクパターン領域210の外周に接する状態で、該マスクパターン領域を取り囲むようにして、反射層130を溝状に除去することにより、遮光帯を形成することが提案されている。
これらの方法のうち、遮光帯を形成する方法は、反射層の除去によりEUVマスクの膜応力が緩和されて、マスクパターンの位置精度が悪化するおそれがあるので、マスクパターン領域210の外側に、EUV光を吸収する膜を積層する方法がより好ましい。
特開2004−6798号公報 特開2006−228766号公報 特開2009−141223号公報 特開2011−108942号公報
しかしながら、EUV光源から照射される光は、EUV光領域の波長(10〜20nm)だけでなく、深紫外光(Deep Ultra Violet Light)から可視光(Visible Light)までの波長、具体的には波長190〜500nmの光(以下、「DUV−Vis光」という。)も含まれており、近年、これらのDUV−Vis光もレジストを感光させてしまうことが明らかになってきた。
特許文献3に記載の技術では、マスクパターン領域の外側に、EUV光を吸収する膜としてCr膜を積層しているが、Cr膜の場合、EUV光領域の波長の光に対する反射率が低く有効であるが、DUV−Vis光に対しては反射率が高く、DUV−Vis光の反射光によるレジストの感光が懸念される。
吸収層にはDUV−Vis光の反射光を低減する作用はないため、DUV−Vis光の反射光によるレジストの感光は、吸収層からのEUV反射光の反射率が十分低く、位相シフトの原理を利用しないEUVマスクでも問題となると考えられる。
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するため、マスクパターン領域よりも外側の領域からの反射光、具体的には、EUV光の波長域の反射光、および、DUV−Vis光の波長域の反射光による影響が抑制されたEUVマスク、および、該EUVマスクの製造に用いるEUVマスクブランクの提供を目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、基板上に、マスクパターン領域と、該マスクパターン領域の外側の領域と、を有し、
前記マスクパターン領域において、前記基板上にEUV光を反射する反射層を有し、該反射層上にEUV光を吸収する吸収層を有する部位と、前記吸収層を有さない部位と、の配置がマスクパターンをなし、
前記マスクパターン領域の外側の領域において、前記基板上に、EUV光を反射する反射層、EUV光を吸収する吸収層、および、EUV光と波長190〜500nmのDUV−Vis光の反射光を抑制する遮光層をこの順に有するEUVリソグラフィ(EUVL)用反射型マスクであって、
前記マスクパターン領域の外側の領域の遮光層表面からの、波長13.3〜13.7nmの平均EUV反射率が0.5%未満、かつ波長190〜500nmのDUV−Vis反射率が30%以下であることを特徴とするEUVL用反射型マスク(本発明のEUVマスク(A))を提供する。
また、本発明は、基板上に、マスクパターン領域と、該マスクパターン領域の外側の領域と、を有し、前記マスクパターン領域において、前記基板上にEUV光を反射する反射層を有し、該反射層上に、EUV光を吸収する吸収層およびマスクパターンの検査時におけるコントラストを良好とするための低反射層をこの順に有する部位と、前記吸収層と低反射層を有さない部位と、の配置がマスクパターンをなし、
前記マスクパターン領域の外側の領域において、前記基板上に、EUV光を反射する反射層、EUV光を吸収する吸収層とパターン検査時にコントラストを良好とする低反射層、および、EUV光とDUV−Vis光の反射光を抑制する遮光層をこの順に有するEUVリソグラフィ(EUVL)用反射型マスクであって、
前記マスクパターン領域の外側の領域の遮光層表面からの、波長13.3〜13.7nmの平均EUV反射率が0.5%未満、かつ波長190〜500nmのDUV−Vis反射率が30%以下であることを特徴とするEUVL用反射型マスク(本発明のEUVマスク(B))を提供する。
本発明のEUVマスク(A),(B)において、前記遮光層が、クロム(Cr)と酸素(O)を含有し、前記遮光層において、Crの含有率が15〜40at%であり、Oの含有率が60〜85at%であることが好ましい。
ここで、前記遮光層は、表面側におけるOの含有率が高く、基板側におけるOの含有率が低くなるように、前記遮光層におけるOの含有率が該遮光層の厚さ方向に沿って変化する傾斜組成膜であってもよい。遮光層が傾斜組成膜の場合、前記表面側におけるOの含有率が70at%〜85at%であり、前記基板側におけるOの含有率が60at%〜70at%であることが好ましい。
また、本発明のEUVマスク(A),(B)において、前記遮光層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、前記遮光層において、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であることが好ましい。
ここで、前記遮光層は、表面側におけるOの含有率が高く、基板側におけるOの含有率が低くなるように、前記遮光層におけるOの含有率が該遮光層の厚さ方向に沿って変化する傾斜組成膜であってもよい。遮光層が傾斜組成膜の場合、前記表面側におけるOの含有率が35at%〜75at%であり、前記基板側におけるOの含有率が25at%〜35at%であることが好ましい。
また、本発明のEUVマスク(A),(B)において、前記遮光層が、表面側の層(以下、本明細書において「遮光層の上層」という。)と基板側の層(以下、本明細書において「遮光層の下層」という。)の2層構造からなり、
前記遮光層の上層が、クロム(Cr)と、酸素(O)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、Oの含有率が60〜85at%であり、
前記遮光層の下層が、Crと窒素(N)を含有し、Crの含有量が40〜97at%であり、Nの含有量が3〜60at%であることが好ましい。
また、本発明のEUVマスク(A),(B)において、前記遮光層が、上層と下層の2層構造からなり、
前記遮光層の上層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であり、
前記遮光層の下層が、CrとNを含有し、Crの含有量が40〜97at%であり、Nの含有量が3〜60at%であることが好ましい。
また、本発明のEUVマスク(A),(B)において、前記遮光層が、上層と下層の2層構造からなり、
前記遮光層の上層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であり、
前記遮光層の下層が、クロム(Cr)と、酸素(O)を含有し、Crの含有率が50〜80at%であり、Oの含有率が20〜50at%であることが好ましい。
また、本発明のEUVマスク(A),(B)において、前記遮光層が、上層と下層の2層構造からなり、
前記遮光層の上層が、クロム(Cr)と、酸素(O)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、Oの含有率が60〜85at%であり、
前記遮光層の下層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、Crの含有率が50〜80at%であり、OおよびNの合計含有率が20〜50at%であり、OとNの組成比が3:7〜2:8であることが好ましい。
また、本発明のEUVマスク(A),(B)において、前記遮光層が、前記二層構造からなる場合、前記上層および前記下層のうち、少なくとも一方がさらに二層以上に分かれていてもよい。
また、本発明のEUVマスク(A),(B)において、前記遮光層が、前記二層構造からなる場合、前記上層と前記下層との間に中間層が存在していてもよい。
また、本発明のEUVマスク(A),(B)において、前記遮光層が、前記吸収層側から第1の層と第2の層とが、交互に積層された3層以上の多層構造を含み、
前記第1の層および前記第2の層が、互いに異なる膜組成であることを条件に、クロム(Cr)および酸素(O)を含有する膜、クロム(Cr)および窒素(N)を含有する膜、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有する膜からなる群から選択されてもよい。
ここで、前記多層構造は、前記第1の層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であり、
前記第2の層が、Crと窒素(N)を含有し、Crの含有量が40〜97at%であり、Nの含有量が3〜60at%であることが好ましい。
また、前記多層構造は、前記第1の層と前記第2の層で構成される層の数が3〜20の範囲であることが好ましい。
また、前記多層構造において、前記第1の層と前記第2の層との間に中間層が存在していてもよい。
また、本発明のEUVマスク(A),(B)において、前記遮光層の膜厚が10〜100nmであることが好ましい。
ここで、前記遮光膜が、前記二層構造からなる場合、前記上層の膜厚が5〜80nmであり、前記下層の膜厚が5〜80nmであり、前記上層および前記下層の合計膜厚が10〜100nmであることが好ましい。
また、前記遮光膜が、前記多層構造を含む場合、前記多層構造の合計膜厚が10〜100nmであることが好ましい。
また、本発明のEUVマスク(A),(B)において、前記吸収層が、タンタル(Ta)を主成分とすることが好ましい。
また、本発明のEUVマスク(A),(B)において、前記吸収層の膜厚が20〜90nmであることが好ましい。
また、本発明のEUVマスク(B)において、前記低反射層が、タンタル(Ta)および酸素(O)を主成分とすることが好ましい。
また、本発明のEUVマスク(B)において、前記低反射層の膜厚が2〜10nmであり、前記低反射層と吸収層の合計膜厚が30〜90nmであることが好ましい。
本発明のEUVマスク(A)において、前記吸収層は、該吸収層表面からのEUV反射光の位相が、前記反射層からのEUV反射光の位相とは175〜185度異なる層であってもよい。
本発明のEUVマスク(B)において、前記低反射層は、該低反射層表面からのEUV反射光の位相が、前記反射層からのEUV反射光の位相とは175〜185度異なる層であってもよい。
また、本発明は、基板上に、EUV光を反射する反射層、EUV光を吸収する吸収層および、EUV光とDUV−Vis光の反射光を抑制する遮光層をこの順に有するEUVL用反射型マスクブランクであって、
前記遮光層表面からの、波長13.3〜13.7nmの平均EUV反射率が0.5%未満、かつ波長190〜500nmのDUV−Vis反射率が30%以下であることを特徴とするEUVL用反射型マスクブランク(本発明のEUVマスクブランク(A))を提供する。
また、本発明は、基板上に、EUV光を反射する反射層、EUV光を吸収する吸収層とパターン検査時にコントラストを良好とする低反射層、および、EUV光とDUV−Vis光の反射光を抑制する遮光層をこの順に有するEUVL用反射型マスクブランクであって、
前記遮光層表面からの、波長13.3〜13.7nmの平均EUV反射率が0.5%未満、かつ波長190〜500nmのDUV−Vis反射率が30%以下であることを特徴とするEUVL用反射型マスクブランク(本発明のEUVマスクブランク(B))を提供する。
本発明のEUVマスクブランク(A),(B)において、前記遮光層が、クロム(Cr)と酸素(O)を含有し、前記遮光層において、Crの含有率が15〜40at%であり、Oの含有率が60〜85at%であることが好ましい。
ここで、前記遮光層は、表面側におけるOの含有率が高く、基板側におけるOの含有率が低くなるように、前記遮光層におけるOの含有率が該遮光層の厚さ方向に沿って変化する傾斜組成膜であってもよい。遮光層が傾斜組成膜の場合、前記表面側におけるOの含有率が70at%〜85at%であり、前記基板側におけるOの含有率が60at%〜70at%であることが好ましい。
また、本発明のEUVマスクブランク(A),(B)において、前記遮光層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、前記遮光層において、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であることが好ましい。
ここで、前記遮光層は、表面側におけるOの含有率が高く、基板側におけるOの含有率が低くなるように、前記遮光層におけるOの含有率が該遮光層の厚さ方向に沿って変化する傾斜組成膜であってもよい。遮光層が傾斜組成膜の場合、前記表面側におけるOの含有率が35at%〜75at%であり、前記基板側におけるOの含有率が25at%〜35at%であることが好ましい。
また、本発明のEUVマスクブランク(A),(B)において、前記遮光層が、上層と下層の2層構造からなり、
前記遮光層の上層が、クロム(Cr)と、酸素(O)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、Oの含有率が60〜85at%であり、
前記遮光層の下層が、Crと窒素(N)を含有し、Crの含有量が40〜97at%であり、Nの含有量が3〜60at%であることが好ましい。
また、本発明のEUVマスクブランク(A),(B)において、前記遮光層が、上層と下層の2層構造からなり、
前記遮光層の上層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であり、
前記遮光層の下層が、CrとNを含有し、Crの含有量が40〜97at%であり、Nの含有量が3〜60at%であることが好ましい。
また、本発明のEUVマスクブランク(A),(B)において、前記遮光層が、上層と下層の2層構造からなり、
前記遮光層の上層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であり、
前記遮光層の下層が、クロム(Cr)と、酸素(O)を含有し、Crの含有率が50〜80at%であり、Oの含有率が20〜50at%であることが好ましい。
また、本発明のEUVマスクブランク(A),(B)において、前記遮光層が、上層と下層の2層構造からなり、
前記遮光層の上層が、クロム(Cr)と、酸素(O)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、Oの含有率が60〜85at%であり、
前記遮光層の下層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、Crの含有率が50〜80at%であり、OおよびNの合計含有率が20〜50at%であり、OとNの組成比が3:7〜2:8であることが好ましい。
また、本発明のEUVマスクブランク(A),(B)において、前記遮光層が、前記二層構造からなる場合、前記上層および前記下層のうち、少なくとも一方がさらに二層以上に分かれていてもよい。
また、本発明のEUVマスクブランク(A),(B)において、前記遮光層が、前記二層構造からなる場合、前記上層と前記下層との間に中間層が存在していてもよい。
また、本発明のEUVマスクブランク(A),(B)において、前記遮光層が、前記吸収層側から第1の層と第2の層とが、交互に積層された3層以上の多層構造を含み、
前記第1の層および前記第2の層が、互いに異なる膜組成であることを条件に、クロム(Cr)および酸素(O)を含有する膜、クロム(Cr)および窒素(N)を含有する膜、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有する膜からなる群から選択されてもよい。
ここで、前記多層構造は、前記第1の層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であり、
前記第2の層が、Crと窒素(N)を含有し、Crの含有量が40〜97at%であり、Nの含有量が3〜60at%であることが好ましい。
また、前記多層構造は、前記第1の層と前記第2の層で構成される層の数が3〜20の範囲であることが好ましい。
また、前記多層構造において、前記第1の層と前記第2の層との間に中間層が存在していてもよい。
また、本発明のEUVマスクブランク(A),(B)において、前記遮光層の膜厚が10〜100nmであることが好ましい。
ここで、前記遮光膜が、前記二層構造からなる場合、前記上層の膜厚が5〜80nmであり、前記下層の膜厚が5〜80nmであり、前記上層および前記下層の合計膜厚が10〜100nmであることが好ましい。
また、前記遮光膜が、前記多層構造を含む場合、前記多層構造の合計膜厚が10〜100nmであることが好ましい。
また、本発明のEUVマスクブランク(A),(B)において、前記吸収層が、タンタル(Ta)を主成分とすることが好ましい。
また、本発明のEUVマスクブランク(A),(B)において、前記吸収層の膜厚が20〜90nmであることが好ましい。
また、本発明のEUVマスクブランク(B)において、前記低反射層が、タンタル(Ta)および酸素(O)を主成分とすることが好ましい。
また、本発明のEUVマスクブランク(B)において、前記低反射層の膜厚が2〜10nmであり、前記低反射層と吸収層の合計膜厚が30〜90nmであることが好ましい。
本発明のEUVマスクブランク(A)において、前記吸収層は、該吸収層表面からのEUV反射光の位相が、前記反射層からのEUV反射光の位相とは175〜185度異なる層であってもよい。
本発明のEUVマスクブランク(B)において、前記低反射層は、該低反射層表面からのEUV反射光の位相が、前記反射層からのEUV反射光の位相とは175〜185度異なる層であってもよい。
本発明のEUVマスクでは、マスクパターン領域の外側に遮光層を設けることにより、マスクパターン領域よりも外側の領域からの反射光、具体的には、EUV光の波長域の反射光、および、DUV−Vis光の波長域の反射光を低減できる。
これにより、マスクパターン領域よりも外側の領域からの反射光による、基板上に形成されたレジストの不必要な感光を低減できる。
マスクパターン領域内では、位相シフトの原理を利用することにより、吸収層の膜厚を薄くできる。よって、パターンの微細化が可能であり、該EUVマスクを用いて基板上に形成されたレジストに形成される転写パターンが形状精度や寸法精度に優れている。
本発明のEUVマスクは、本発明のEUVマスクブランクにより得られる。
図1は、本発明のEUVマスク(A)の1実施形態を示す概略断面図である。 図2は、本発明のEUVマスク(B)の1実施形態を示す概略断面図である。 図3は、本発明のEUVマスクブランク(A)の1実施形態を示す概略断面図である。 図4は、本発明のEUVマスクブランク(B)の1実施形態を示す概略断面図である。 図5は、本発明のEUVマスクの製造方法(1)を説明するための図である。 図6は、本発明のEUVマスクの製造方法の一例を説明するための図である。 図7は、従来のEUVマスクの1構成例を示した概略断面図である。 図8は、TaON膜のDUV−Vis光の反射特性を示したグラフである。
以下、図面を参照して本発明のEUVマスクブランクおよびEUVマスクについて説明する。
図1は、本発明のEUVマスク(A)の1実施形態を示す概略断面図である。図1に示すEUVマスク10は、基板2上に、マスクパターン領域21と、該マスクパターン領域の外側の領域22と、を有している。
マスクパターン領域21は、マスクパターンを有し、EUVLの際にパターンの転写に用いられる領域である。図1に示すEUVマスク10は、マスクパターン領域21において、基板2上にEUV光を反射する反射層3を有し、該反射層3上にはEUV光を吸収する吸収層4を有する部位と、吸収層4を有しない部位と、が存在し、吸収層4を有する部位と、吸収層4を有さない部位と、が所望のマスクパターンをなすように配置されている。
一方、図1に示すEUVマスク10は、マスクパターン領域の外側の領域22において、基板2上にEUV光を反射する反射層3、EUV光を吸収する吸収層4、および、EUV光とDUV−Vis光の反射を抑制する遮光層6をこの順に有している。ここで、マスクパターン領域の外側の領域22の吸収層4は、マスクパターンを形成する前のEUVマスクブランクの段階において、マスクパターン領域21の吸収層4と同一の層をなしている。要するに、本発明のEUVマスク(A)は、マスクパターン領域の外側の領域22において、マスクパターン領域21での吸収層4までの構成(基板2、反射層3、吸収層4)に加えて遮光層6をさらに有する。
このような構成により、本発明のEUVマスク(A)では、マスクパターン領域21に存在する吸収層4表面からのEUV反射光の反射率に比べて、マスクパターン領域の外側の領域22の遮光層6表面からのEUV反射光の反射率がきわめて低くなる。具体的には、遮光層6表面からの波長13.3〜13.7nmに対する平均EUV反射率が0.5%未満の反射率となる。さらに、マスクパターン領域の外側の領域22の遮光層6表面からのDUV−Vis反射光の反射率も低くなる。具体的には、波長190〜500nmのDUV−Vis光に対する反射率も低くなり、30%以下の反射率となる。
上述したように、吸収層の厚さを薄くすることが求められているが、一方で、吸収層を薄膜化すると、EUVマスクにEUV光を照射した際、吸収層表面からはある程度の反射光が生じる。本発明のEUVマスク(A)の場合、吸収層表面からの波長13.3〜13.7nmに対する平均EUV反射率は0.5〜15%である。
ここで、吸収層表面からの平均EUV反射率が、0.5%以上2%未満の範囲であれば、反射層表面と吸収層表面との反射コントラストが十分維持できる。また、吸収層表面からの平均EUV反射率が2〜15%であっても、EUVマスクのマスクパターン領域においては、位相シフトの原理を利用することにより、反射層表面と吸収層表面との反射コントラストが十分維持できる。
しかしながら、マスクパターン領域よりも外側の領域については、反射層からの反射光との位相シフトによる効果が十分得られず、マスクパターン領域よりも外側の領域の吸収層表面からのEUV反射光によって、例えばSi基板のような半導体ウエハ上のレジストが感光するという問題が生じるおそれがある。
また、前述のように、EUV光源からの光は、EUV領域の波長だけでなく、DUV−Vis領域の波長の光も含むため、マスクパターン領域よりも外側の領域の吸収層表面からのDUV−Vis反射光によって、Si基板上のレジストが感光するという問題が生じるおそれがある。なお、EUVマスクの吸収層は、後述するように、EUV光の吸収係数が高い材料で構成されているため、吸収層表面からのEUV反射光の反射率を低減できるが、吸収層表面からのDUV−Vis反射光の反射率を低減する作用はない。このため、吸収層表面からの平均EUV反射率が0.5%以上2%未満であり、位相シフトの原理を利用することなしに、反射層表面と吸収層表面との反射コントラストが十分維持できる場合であっても、マスクパターン領域よりも外側の領域の吸収層表面からのDUV−Vis反射光によって、Si基板上のレジストが感光するという問題が生じるおそれがある。
本発明のEUVマスク(A)では、マスクパターン領域21の外側の領域22に遮光層6を設けることにより、マスクパターン領域21の吸収層4の厚さを薄くしつつ、マスクパターン領域21よりも外側の領域22からのEUV反射光の反射率、及びDUV−Vis反射光の反射率を低減できる。そのため、EUVリソグラフィの際に、マスクパターン領域よりも外側の領域からのEUV反射光およびDUV−Vis反射光による上記の問題を低減できる。
以下、EUVマスク(A)の各構成要素について説明する。なお、説明上、EUVマスクの各構成要素を表わす符号には、図1に示すEUVマスク10で使用しているものを用いる。なお、以下の基板2や反射層3、保護層、吸収層4の記載は、EUVマスク(A)のみならず、後述するEUVマスク(B)にも同様に適用可能である。
基板2は、EUVマスク用の基板としての特性を満たすことが要求される。
そのため、基板2は、低熱膨張係数(具体的には、20℃における熱膨張係数が0±0.05×10-7/℃であることが好ましく、特に好ましくは0±0.03×10-7/℃)を有し、平滑性、平坦度、および、EUVマスクの洗浄や吸収層にマスクパターンを形成する前のEUVマスクブランクの洗浄等に用いる洗浄液への耐性に優れたものが好ましい。基板2としては、具体的には低熱膨張係数を有するガラス、例えばSiO2−TiO2系ガラス等を用いるが、これに限定されず、β石英固溶体を析出した結晶化ガラスや石英ガラスやシリコンや金属などの基板も使用できる。
基板2は、表面粗さ(rms)が、JIS−B0601で、0.15nm以下で、平坦度が100nm以下の平滑な表面を有していることが、EUVマスクにおいて高反射率および高い転写精度が得られるために好ましい。
基板2の大きさや厚さなどはEUVマスクの設計値等により適宜決定されるが、一例を挙げると外形約6インチ(152mm)角で、厚さ約0.25インチ(6.3mm)である。
基板2の成膜面(反射層3が形成される側の面)には欠点が存在しないことが好ましい。しかし、存在している場合であっても、凹状欠点および/または凸状欠点によって位相欠点が生じないように、凹状欠点の深さおよび凸状欠点の高さが2nm以下であり、かつこれら凹状欠点および凸状欠点の半値幅が60nm以下であることが好ましい。
反射層3は、EUVマスクの反射層として所望の特性を有する限り特に限定されない。ここで、反射層3に特に要求される特性は、反射層表面からのEUV反射光の反射率が高いことである。具体的には、反射層3表面からの波長13.53nmに対するEUV反射率の最大値が60%以上であることが好ましく、65%以上であることがより好ましい。また、反射層3の上に保護層や低反射層を設けた場合であっても、波長13.53nmに対するEUV反射率の最大値が60%以上であることが好ましく、65%以上であることがより好ましい。
反射層3としては、EUV反射光の反射率が高くできることから、通常は高屈折率層と低屈折率層を交互に複数回積層させた多層反射膜が用いられる。反射層3をなす多層反射膜において、高屈折率層には、Siが広く使用され、低屈折率層にはMoが広く使用される。すなわち、Mo/Si多層反射膜が最も一般的である。但し、多層反射膜はこれに限定されず、Ru/Si多層反射膜、Mo/Be多層反射膜、Mo化合物/Si化合物多層反射膜、Si/Mo/Ru多層反射膜、Si/Mo/Ru/Mo多層反射膜、Si/Ru/Mo/Ru多層反射膜も使用できる。
反射層3をなす多層反射膜を構成する各層の膜厚および層の繰り返し単位の数は、使用する膜材料および反射層に要求されるEUV光線反射率に応じて適宜選択できる。Mo/Si反射膜を例にとると、波長13.53nmに対するEUV反射率の最大値が60%以上の反射層とするには、多層反射膜は膜厚2.3±0.1nmのMo層と、膜厚4.5±0.1nmのSi層とを繰り返し単位数が30〜60になるように積層させればよい。
なお、反射層3をなす多層反射膜を構成する各層は、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法など、周知の成膜方法を用いて所望の厚さになるように成膜すればよい。例えば、イオンビームスパッタリング法を用いてMo/Si多層反射膜を形成する場合、ターゲットとしてSiターゲットを用い、スパッタリングガスとしてArガス(ガス圧1.3×10-2Pa〜2.7×10-2Pa)を使用して、イオン加速電圧300〜1500V、成膜速度1.8〜18nm/minで厚さ4.5nmとなるようにSi膜を成膜し、次に、ターゲットとしてMoターゲットを用い、スパッタリングガスとしてArガス(ガス圧1.3×10-2Pa〜2.7×10-2Pa)を使用して、イオン加速電圧300〜1500V、成膜速度1.8〜18nm/minで厚さ2.3nmとなるようにMo膜を成膜することが好ましい。これを1周期として、Si膜およびMo膜を30〜60周期積層させることによりMo/Si多層反射膜が成膜される。なお、Siターゲットとしては、BをドープしたSiターゲットが導電性の点で好ましい。
反射層3表面が酸化されるのを防止するため、反射層3をなす多層反射膜の最上層は酸化されにくい材料の層が好ましい。酸化されにくい材料の層は反射層3のキャップ層として機能する。キャップ層として機能する酸化されにくい材料の層の具体例としては、Si層を例示できる。反射層3をなす多層反射膜がMo/Si膜である場合、最上層をSi層とすることによって、該最上層をキャップ層として機能させることができる。その場合キャップ層の膜厚は、11±2nmが好ましい。
また、反射層3と吸収層4との間に保護層が形成されてもよい。保護層は、エッチング(通常はドライエッチング)により吸収層4にマスクパターンを形成する際に、反射層3がエッチングによるダメージを受けないよう、反射層3を保護することを目的として設けられる。したがって保護層の材質としては、吸収層4のエッチングによる影響を受けにくい、つまりこのエッチング速度が吸収層4よりも遅く、しかもこのエッチングによるダメージを受けにくい物質が選択される。この条件を満たす物質としては、例えばCr、Al、Ta及びこれらの窒化物、Ru及びRu化合物(RuB、RuSi等)、ならびにSiO2、Si34、Al23やこれらの混合物が例示される。これらの中でも、Ru及びRu化合物(RuB、RuSi等)、CrNおよびSiO2が好ましく、Ru及びRu化合物(RuB、RuSi等)が特に好ましい。
また、保護層を形成する場合、その厚さは1〜60nmが好ましく、1〜40nmがより好ましい。
保護層を形成する場合、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法など周知の成膜方法を用いて成膜する。マグネトロンスパッタリング法によりRu膜を成膜する場合、ターゲットとしてRuターゲットを用い、スパッタリングガスとしてArガス(ガス圧1.0×10-2Pa〜10×10-1Pa)を使用して投入電力30〜1500V、成膜速度1.2〜60nm/minで厚さ2〜5nmとなるように成膜することが好ましい。
吸収層4に特に要求される特性は、反射層3(該反射層3上に保護層が形成されている場合は該保護層。以下同じ)との関係で、EUV反射光のコントラストが十分高いことである。上記の特性を達成するには、吸収層4表面からのEUV反射光の反射率をきわめて低くすることが好ましい。しかし、上記のように吸収層4の膜厚を薄くすることが求められていることから、吸収層4表面からのEUV反射光の反射率を低くすることのみで、EUV反射光のコントラストを十分高くすることが難しい場合、吸収層4からの反射光と、反射層3からの反射光との関係で位相シフトの原理を利用して、EUV反射光のコントラストを高くしてもよい。
上述したように、吸収層4表面からのEUV反射光の反射率は0.5〜15%である。
吸収層表面からの平均EUV反射率が2〜15%の場合、位相シフトの原理を利用してEUV反射光のコントラストを十分高めるために、吸収層4からのEUV反射光と反射層3からのEUV反射光との位相差が、175〜185度であることが好ましい。
一方、吸収層表面からの平均EUV反射率が、0.5%以上2%未満の範囲であれば、位相シフトの原理を利用しなくても、EUV反射光のコントラストを十分高めることができる。この場合、吸収層4からのEUV反射光と反射層3からのEUV反射光との間に位相差を設けなくてよい。
上記の特性を達成するため、吸収層4は、EUV光の吸収係数が高い材料で構成される。EUV光の吸収係数が高い材料としては、タンタル(Ta)を主成分とする材料を用いることが好ましい。本明細書において、タンタル(Ta)を主成分とする材料と言った場合、当該材料中Taを40at%以上含有する材料を意味する。吸収層4は、50at%以上タンタル(Ta)を含有していれば好ましく、55at%以上含有していればより好ましい。
吸収層4に用いるTaを主成分とする材料は、Ta以外にハフニウム(Hf)、ケイ素(Si)、ジルコニウム(Zr)、ゲルマニウム(Ge)、ホウ素(B)、パラジウム(Pd)、水素(H)および窒素(N)のうち少なくとも1成分を含有することが好ましい。Ta以外の上記の元素を含有する材料の具体例としては、例えば、TaN、TaNH、TaHf、TaHfN、TaBSi、TaBSiN、TaB、TaBN、TaSi、TaSiN、TaGe、TaGeN、TaZr、TaZrN、TaPd、TaPdNなどが挙げられる。
また、吸収層4の厚さは、20〜90nmが好ましく、30〜90nmがより好ましい。
吸収層4の厚さが、20nm以上65nm未満の場合は、位相シフトの原理を利用してEUV反射光のコントラストを十分高めることが好ましい。
なお、位相シフトの原理を利用してEUV反射光のコントラストを十分高める場合は、吸収層4からのEUV反射光と反射層3からのEUV反射光との位相差が175〜185度となるように吸収層4の厚さを選択する。
吸収層4の厚さが、65nm以上90nm以下の場合は、吸収層表面からのEUV反射率が十分低くなるため、位相シフトの原理を利用しなくても、EUV反射光のコントラストを十分高めることができる。
上記した構成の吸収層4は、公知の成膜方法、例えば、マグネトロンスパッタリング法またはイオンビームスパッタリング法により形成できる。
例えば、吸収層4として、マグネトロンスパッタリング法を用いてTaNH膜を形成する場合、ターゲットとしてTaターゲットを用い、スパッタリングガスとして、ArとN2とH2の混合ガス(H2ガス濃度1〜30vol%、N2ガス濃度5〜75vol%、Arガス濃度10〜94vol%、ガス圧0.5×10-1Pa〜1.0Pa)、投入電力300〜2000W、成膜速度0.5〜60nm/minで、厚さ20〜90nmとなるように成膜することが好ましい。
上述したように、本発明のEUVマスク(A)(図1に示すEUVマスク10)において、マスクパターン領域の外側の領域22に形成される吸収層4は、マスクパターンを形成する前のEUVマスクブランクの段階において、マスクパターン領域21の吸収層4と同一の層をなしている。したがって、マスクパターン領域の外側の領域22に形成される吸収層4については、上記マスクパターン領域21の吸収層4に関する記載を同様に適用できる。
遮光層6に要求される特性は、マスクパターン領域の外側の領域22における、遮光層6表面からのEUV反射光の波長13.3〜13.7nmに対する平均EUV反射率が0.5%未満かつ、波長190〜500nmに対するDUV−Vis反射率が30%以下である。但し、本発明のEUVマスク(A)は、吸収層4および遮光層6を合わせた層構造全体で、前記の反射率を達成できればよい。
上記の特性のうち、EUV光に対する低反射特性を満足するために、遮光層6は、EUV光に対して吸収が大きい材料で構成することが好ましい。一方、DUV−Vis光に対する低反射特性を満足するためには、DUV−Vis光の波長域(190〜500nm)に対して、透明である(吸収が小さい)材料で構成することが好ましい。
上記の特性を満足する遮光層6の一構成例は、クロム(Cr)と酸素(O)を含有するCrO膜であり、該CrO膜はCrの含有率が15〜40at%であり、Oの含有率が60〜85at%である。
Crの含有率が15at%未満(すなわちOの含有率が85at%超)であると、EUV光に対する吸収が小さく、平均EUV反射率が0.5%未満とならない。一方、Crの含有率が40at%超(すなわちOの含有率が60at%未満)であると、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。
上記した遮光層6の構成例(CrO膜)において、Crの含有率が15〜35at%であり、Oの含有率が65〜85at%であることが好ましく、Crの含有率が15〜30at%であり、Oの含有率が70〜85at%であることがより好ましい。
上記した遮光層6の構成例(CrO膜)は、表面側におけるOの含有率が高く、基板2側におけるOの含有率が低くなるように、遮光層6におけるOの含有率が該遮光層6の厚さ方向に沿って変化する傾斜組成膜であってもよい。なお、上記の傾斜組成膜は、遮光層6中のOの含有率が、該遮光層6の厚さ方向に沿って連続的に変化するものであってもよいし、Oの含有率が異なる層を複数積層したものであってもよい。
上記した遮光層6の構成例が傾斜組成膜の場合、表面側におけるOの含有率が70at%〜85at%であり、Crの含有率が15at%〜30at%であり、基板2側におけるOの含有率が60at%〜70at%であり、Crの含有率が30at%〜40at%であることが好ましい。
なお、上記した遮光層6の構成例(CrO膜)が傾斜組成膜の場合、該遮光膜6におけるCrの平均含有率およびOの平均含有率が、前段落に記載した条件を満たす。
上記した遮光層6の構成例(CrO膜)が傾斜組成膜の場合、表面側におけるOの含有率が72at%〜85at%であり、Crの含有率が15at%〜28at%であり、基板2側におけるOの含有率が62at%〜70at%であり、Crの含有率が30at%〜38at%であることがより好ましく、表面側におけるOの含有率が75at%〜85at%であり、Crの含有率が15at%〜25at%であり、基板2側におけるOの含有率が65at%〜70at%であり、Crの含有率が30at%〜35at%であることがさらに好ましい。
上記の特性を満足する遮光層6の別の一構成例は、Cr、Oおよび窒素(N)を含有するCrON膜であり、該CrON膜はCrの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5である。
Crの含有率が15at%未満(すなわちOとNの合計含有率が85at%超)であると、EUV光に対する吸収が小さく、平均EUV反射率が0.5%未満とならない。一方、Crの含有率が40at%超(すなわちOとNの合計含有率が60at%未満)であると、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。
また、9:1よりもOの組成比が高い場合、N含有による平滑性の向上が期待できない。一方、5:5よりもNの組成比が高いと、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。また、後述する手順にしたがって、スパッタリング法によりCrON膜を形成する場合、5:5よりもNの組成比が高い膜を形成することは困難である。
上記した遮光層6の構成例(CrON膜)において、Crの含有率が15〜35at%であり、OおよびNの合計含有率が65〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であることが好ましく、Crの含有率が15〜30at%であり、OおよびNの合計含有率が70〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であることがより好ましい。
上記した遮光層6の構成例(CrON膜)は、表面側におけるOの含有率が高く、基板2側におけるOの含有率が低くなるように、遮光層6におけるOの含有率が該遮光層6の厚さ方向に沿って変化する傾斜組成膜であってもよい。なお、上記の傾斜組成膜は、遮光層6中のOの含有率が、該遮光層6の厚さ方向に沿って連続的に変化するものであってもよいし、Oの含有率が異なる層を複数積層したものであってもよい。
上記した遮光層6の構成例(CrON膜)が傾斜組成膜の場合、表面側におけるOの含有率が35at%〜75at%であり、基板2側におけるOの含有率が25at%〜35at%であることが好ましい。ここで、表面側におけるCrの含有率が15at%〜30at%であり、OおよびNの合計含有率が70at%〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であり、基板2側におけるCrの含有率が30at%〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60at%〜70at%であり、OとNの組成比が5:5〜4:6であることが好ましい。
なお、上記した遮光層6の構成例(CrON膜)が傾斜組成膜の場合、該遮光膜6におけるCrの平均含有率およびOおよびNの合計含有率の平均値が、前段落に記載した条件を満たす。
上記した遮光層6の構成例(CrON膜)が傾斜組成膜の場合、表面側におけるOの含有率が36at%〜75at%であり、基板2側におけるOの含有率が25at%〜33at%であることがより好ましい。ここで、表面側におけるCrの含有率が15at%〜28at%であり、OおよびNの合計含有率が72at%〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であり、基板2側におけるCrの含有率が33at%〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60at%〜67at%であり、OとNの組成比が5:5〜4:6であることがより好ましい。また、表面側におけるOの含有率が38at%〜75at%であり、基板2側におけるOの含有率が25at%〜32at%であることがさらに好ましい。ここで、表面側におけるCrの含有率が15at%〜25at%であり、OおよびNの合計含有率が75at%〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であり、基板2側におけるCrの含有率が35at%〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60at%〜65at%であり、OとNの組成比が5:5〜4:6であることがさらに好ましい。
上記の特性を満足する遮光層6の別の一構成例は、上層と下層の2層構造からなり、遮光層6の上層が、Crと、Oを含有するCrO膜であり、該遮光層6の上層(CrO膜)において、Crの含有率が15〜40at%であり、Oの含有率が60〜85at%であり、該遮光層6の下層が、CrとNを含有するCrN膜であり、該遮光層6の下層(CrN膜)において、Crの含有量が40〜97at%であり、Nの含有量が3〜60at%である。
該遮光層6の上層(CrO膜)において、Crの含有率が15at%未満(すなわちOの含有率が85at%超)であると、EUV光に対する吸収が小さく、平均EUV反射率が0.5%未満とならない。一方、Crの含有率が40at%超(すなわちOの含有率が60at%未満)であると、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。
該遮光層6の下層(CrN膜)において、Crの含有量が、40at%未満(すなわちNの含有率が60at%超)であると、EUV光に対する吸収が小さく、平均EUV反射率が0.5%未満とならない。一方、Crの含有率が97at%超(すなわちNが3at%未満)であると、結晶化や応力が大きくなるなどの問題がある。
上記した二層構造からなる遮光層6の構成例(CrO膜/CrN膜)において、遮光層6の上層(CrO膜)は、Crの含有率が15〜35at%であり、Oの含有率が65〜85at%であることが好ましく、Crの含有率が15〜30at%であり、Oの含有率が70〜85at%であることがより好ましい。一方、遮光層6の下層(CrN膜)は、Crの含有率が40〜95at%であり、Nが5〜60at%であることが好ましく、Crの含有率が40〜90at%であり、Nが10〜60at%であることがさらに好ましい。
上記の特性を満足する遮光層6のさらに別の一構成例は、上層と下層の2層構造からなり、遮光層6の上層が、Cr、OおよびNを含有するCrON膜であり、該遮光層6の上層(CrON膜)において、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であり、遮光層6の下層が、CrとNを含有するCrN膜であり、該遮光層6の下層(CrN膜)において、Crの含有量が40〜97at%であり、Nの含有量が3〜60at%である。
該遮光層6の上層(CrON膜)において、Crの含有率が15at%未満(すなわちOとNの合計含有率が85at%超)であると、EUV光に対する吸収が小さく、平均EUV反射率が0.5%未満とならない。一方、Crの含有率が40at%超(すなわちOとNの合計含有率が60at%未満)であると、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。また、9:1よりもOの組成比が高い場合、N含有による平滑性の向上が期待できない。一方、5:5よりもNの組成比が高いと、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。また、後述する手順にしたがって、スパッタリング法によりCrON膜を形成する場合、5:5よりもNの組成比が高い膜を形成することは困難である。
該遮光層6の下層(CrN膜)において、Crの含有量が、40at%未満(すなわちNの含有率が60at%超)であると、EUV光に対する吸収が小さく、平均EUV反射率が0.5%未満とならない。一方、Crの含有率が97at%超(すなわちNが3at%未満)であると、結晶化や応力が大きくなるなどの問題がある。
上記した二層構造からなる遮光層6の構成例(CrON膜/CrN膜)において、遮光層6の上層(CrON膜)は、Crの含有率が15〜35at%であり、OおよびNの合計含有率が65〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であることが好ましく、Crの含有率が15〜30at%であり、OおよびNの合計含有率が70〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であることがより好ましい。一方、遮光層6の下層(CrN膜)は、Crの含有率が40〜95at%であり、Nが5〜60at%であることが好ましく、Crの含有率が40〜90at%であり、Nが10〜60at%であることがさらに好ましい。
上記の特性を満足する遮光層6のさらに別の一構成例は、上層と下層の2層構造からなり、遮光層6の上層が、Cr、OおよびNを含有するCrON膜であり、該遮光層6の上層(CrON膜)において、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であり、遮光層6の下層が、Crと、Oを含有するCrO膜であり、該遮光層6の下層(CrO膜)において、Crの含有率が50〜80at%であり、Oの含有率が20〜50at%である。
該遮光層6の上層(CrON膜)において、Crの含有率が15at%未満(すなわちOとNの合計含有率が85at%超)であると、EUV光に対する吸収が小さく、平均EUV反射率が0.5%未満とならない。一方、Crの含有率が40at%超(すなわちOとNの合計含有率が60at%未満)であると、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。また、9:1よりもOの組成比が高い場合、N含有による平滑性の向上が期待できない。一方、5:5よりもNの組成比が高いと、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。また、後述する手順にしたがって、スパッタリング法によりCrON膜を形成する場合、5:5よりもNの組成比が高い膜を形成することは困難である。
該遮光層6の下層(CrO膜)において、Crの含有率が50at%未満(すなわちOの含有率が50at%超)であると、EUV光に対する吸収が小さく、平均EUV反射率が0.5%未満とならない。一方、Crの含有率が80at%超(すなわちOの含有率が20at%未満)であると、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。
上記した二層構造からなる遮光層6の構成例(CrON膜/CrO膜)において、遮光層6の上層(CrON膜)は、Crの含有率が15〜35at%であり、OおよびNの合計含有率が65〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であることが好ましく、Crの含有率が15〜30at%であり、OおよびNの合計含有率が70〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であることがより好ましい。一方、遮光層6の下層(CrO膜)は、Crの含有率が55〜80at%であり、Oの含有率が20〜45at%であることが好ましく、Crの含有率が60〜80at%であり、Oの含有率が20〜40at%であることがより好ましい。
上記の特性を満足する遮光層6のさらに別の一構成例は、上層と下層の2層構造からなり、遮光層6の上層が、Crと、Oを含有するCrO膜であり、該遮光層6の上層(CrO膜)において、Crの含有率が15〜40at%であり、Oの含有率が60〜85at%であり、遮光層6の下層が、Cr、OおよびNを含有するCrON膜であり、該遮光層6の下層(CrON膜)において、Crの含有率が50〜80at%であり、OおよびNの合計含有率が20〜50at%であり、OとNの組成比が3:7〜2:8である。
該遮光層6の上層(CrO膜)において、Crの含有率が15at%未満(すなわちOの含有率が85at%超)であると、EUV光に対する吸収が小さく、平均EUV反射率が0.5%未満とならない。一方、Crの含有率が40at%超(すなわちOの含有率が60at%未満)であると、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。
該遮光層6の下層(CrON膜)において、Crの含有率が50at%未満(すなわちOとNの合計含有率が50at%超)であると、EUV光に対する吸収が小さく、平均EUV反射率が0.5%未満とならない。一方、Crの含有率が80at%超(すなわちOとNの合計含有率が20at%未満)であると、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。また、3:7よりもOの組成比が高い場合、N含有による平滑性の向上が期待できない。一方、2:8よりもNの組成比が高いと、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。
上記した二層構造からなる遮光層6の構成例(CrO膜/CrON膜)において、遮光層6の上層(CrO膜)は、Crの含有率が15〜35at%であり、Oの含有率が65〜85at%であることが好ましく、Crの含有率が15〜30at%であり、Oの含有率が70〜85at%であることがより好ましい。一方、遮光層6の下層(CrON膜)は、Crの含有率が55〜80at%であり、OおよびNの合計含有率が20〜45at%であり、OとNの組成比が3:7〜2:8であることが好ましく、Crの含有率が60〜80at%であり、OおよびNの合計含有率が20〜40at%であり、OとNの組成比が3:7〜2:8であることがより好ましい。
上記した二層構造からなる遮光層6の構成例(CrO膜/CrN膜),(CrON膜/CrN膜),(CrON膜/CrO膜),(CrO膜/CrON膜)において、上層および下層のうち、少なくとも一方がさらに二層以上に分かれていてもよい。上層および下層のうち、少なくとも一方がさらに二層以上に分かれた構成の具体例としては、上層および下層を構成する元素の含有率が異なる層を複数積層したものが挙げられる。
また、上記した二層構造からなる遮光層6の構成例(CrO膜/CrN膜),(CrON膜/CrN膜),(CrON膜/CrO膜),(CrO膜/CrON膜)において、
上層と下層との間に中間層が存在していてもよい。このような中間層の具体例としては、上層および下層のうち、少なくとも一方から拡散した元素を含有する結果、上層および下層の中間となる組成の層が挙げられる。
上記した遮光膜の構成例(CrO膜、CrON膜)、ならびに、上記した二層構造からなる遮光層の構成例の上層および下層(CrO膜、CrON膜、CrN膜)は、遮光膜としての特性に悪影響を及ぼさない他の元素を含有してもよい。このような他の元素の具体例としては、炭素(C)、ホウ素(B)、水素(H)が例示される。これらの元素の合計含有率は、7at%以下が好ましく、5at%以下がより好ましく、3at%以下がさらに好ましい。
上記の特性を満足する遮光層6の別の一構成例は、遮光層6が第1の層と第2の層とが、交互に積層された3層以上の多層構造を含む。ここで、「交互に積層させた3層以上の多層構造」とは、第1の層と第2の層とが交互に、合計3層以上の積層された構成を指す。つまり、第1の層/第2の層/第1の層、第1の層/第2の層/第1の層/第2の層、第1の層/第2の層/第1の層/第2の層/第1の層、等の多層構造を含む。
ここで、多層構造を構成する第1の層および第2の層は、互いに異なる膜組成であることを条件に、クロム(Cr)および酸素(O)を含有する膜(CrO膜)、クロム(Cr)および窒素(N)を含有する膜(CrN膜)、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有する膜(CrON膜)からなる群から選択される。つまり、第1の層および第2の層の組合せは、これらの膜から6通り選択可能であるが、いずれの組合せであってもよい。ここで、第1の層は、遮光層6のうち、積層の開始層、つまり、吸収層4側にある層を指す。上述したように、遮光層6では第1の層と第2の層とが交互に積層される。したがって、第2の層は、該積層開始層に積層される層を指す。そして、第2の層には第1の層、該第1の層には第2の層と、交互に積層される。
また、「交互に積層させた多層構造」は、合計20層以内であれば好ましく、合計10層以内であればより好ましい。また、第1の層と第2の層との間に中間層が存在してもよく、このような中間層の具体例としては、第1の層と第2の層のうち、少なくとも一方から拡散した元素を含有する結果、第1の層および第2の層の中間となる組成の層が挙げられる。
以下、多層構造を構成する第1の層および第2の層の6通りの組合せのうち、代表的な4通りの組合せについて例示するが、この他の組合せとして、第1の層がCrN膜であり、第2の層がCrO膜の場合、第1の層がCrN膜であり、第2の層がCrON膜の場合がある。
ここで、第1の層がCrON膜であり、第2の層がCrN膜となる組合せを考える。このとき、第1の層(CrON膜)において、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であり、第2の層(CrN膜)において、Crの含有量が40〜97at%であり、Nの含有量が3〜60at%であることが好ましい。
そして、第1の層(CrON膜)において、Crの含有率が15at%未満(すなわちOとNの合計含有率が85at%超)であると、EUV光に対する吸収が小さく、平均EUV反射率が0.5%未満とならない。一方、Crの含有率が40at%超(すなわちOとNの合計含有率が60at%未満)であると、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。また、9:1よりもOの組成比が高い場合、N含有による平滑性の向上が期待できない。一方、5:5よりもNの組成比が高いと、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。また、後述する手順にしたがって、スパッタリング法によりCrON膜を形成する場合、5:5よりもNの組成比が高い膜を形成することは困難である。
第2の層(CrN膜)において、Crの含有量が、40at%未満(すなわちNの含有率が60at%超)であると、EUV光に対する吸収が小さく、平均EUV反射率が0.5%未満とならない。一方、Crの含有率が97at%超(すなわちNが3at%未満)であると、結晶化や応力が大きくなるなどの問題がある。
上記した多層構造の構成例において、第1の層(CrON膜)は、Crの含有率が15〜35at%であり、OおよびNの合計含有率が65〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であることが好ましく、Crの含有率が15〜30at%であり、OおよびNの合計含有率が70〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であることがより好ましい。一方、第2の層(CrN膜)は、Crの含有率が40〜95at%であり、Nが5〜60at%であることが好ましく、Crの含有率が40〜90at%であり、Nが10〜60at%であることがさらに好ましい。
次に、第1の層がCrO膜であり、第2の層がCrN膜となる組合せを考える。
このとき、第1の層(CrO膜)において、Crの含有率が15〜40at%であり、Oの含有率が60〜85at%であり、第2の層(CrN膜)において、Crの含有量が40〜97at%であり、Nの含有量が3〜60at%であることが好ましい。
そして、第1の層(CrO膜)において、Crの含有率が15at%未満(すなわちOの含有率が85at%超)であると、EUV光に対する吸収が小さく、平均EUV反射率が0.5%未満とならない。一方、Crの含有率が40at%超(すなわちOの含有率が60at%未満)であると、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。
第2の層(CrN膜)において、Crの含有量が、40at%未満(すなわちNの含有率が60at%超)であると、EUV光に対する吸収が小さく、平均EUV反射率が0.5%未満とならない。一方、Crの含有率が97at%超(すなわちNが3at%未満)であると、結晶化や応力が大きくなるなどの問題がある。
上記した多層構造の構成例において、第1の層(CrO膜)は、Crの含有率が15〜35at%であり、Oの含有率が65〜85at%であることが好ましく、Crの含有率が15〜30at%であり、Oの含有率が70〜85at%であることがより好ましい。一方、第2の層(CrN膜)は、Crの含有率が40〜95at%であり、Nが5〜60at%であることが好ましく、Crの含有率が40〜90at%であり、Nが10〜60at%であることがさらに好ましい。
次に、第1の層がCrON膜であり、第2の層がCrO膜となる組合せを考える。
このとき、第1の層(CrON膜)において、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であり、第2の層(CrO膜)において、Crの含有率が50〜80at%であり、Oの含有率が20〜50at%であることが好ましい。
そして、第1の層(CrON膜)において、Crの含有率が15at%未満(すなわちOとNの合計含有率が85at%超)であると、EUV光に対する吸収が小さく、平均EUV反射率が0.5%未満とならない。一方、Crの含有率が40at%超(すなわちOとNの合計含有率が60at%未満)であると、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。また、9:1よりもOの組成比が高い場合、N含有による平滑性の向上が期待できない。一方、5:5よりもNの組成比が高いと、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。また、後述する手順にしたがって、スパッタリング法によりCrON膜を形成する場合、5:5よりもNの組成比が高い膜を形成することは困難である。
第2の層(CrO膜)において、Crの含有率が50at%未満(すなわちOの含有率が50at%超)であると、EUV光に対する吸収が小さく、平均EUV反射率が0.5%未満とならない。一方、Crの含有率が80at%超(すなわちOの含有率が20at%未満)であると、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。
上記した多層構造の構成例において、第1の層(CrON膜)は、Crの含有率が15〜35at%であり、OおよびNの合計含有率が65〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であることが好ましく、Crの含有率が15〜30at%であり、OおよびNの合計含有率が70〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であることがより好ましい。一方、第2の層(CrO膜)は、Crの含有率が55〜80at%であり、Oの含有率が20〜45at%であることが好ましく、Crの含有率が60〜80at%であり、Oの含有率が20〜40at%であることがより好ましい。
次に、第1の層がCrO膜であり、第2の層がCrON膜となる組合せを考える。
このとき、第1の層(CrO膜)において、Crの含有率が15〜40at%であり、Oの含有率が60〜85at%であり、第2の層(CrON膜)において、Crの含有率が50〜80at%であり、OおよびNの合計含有率が20〜50at%であり、OとNの組成比が3:7〜2:8であることが好ましい。
そして、第1の層(CrO膜)において、Crの含有率が15at%未満(すなわちOの含有率が85at%超)であると、EUV光に対する吸収が小さく、平均EUV反射率が0.5%未満とならない。一方、Crの含有率が40at%超(すなわちOの含有率が60at%未満)であると、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。
第2の層(CrON膜)において、Crの含有率が50at%未満(すなわちOとNの合計含有率が50at%超)であると、EUV光に対する吸収が小さく、平均EUV反射率が0.5%未満とならない。一方、Crの含有率が80at%超(すなわちOとNの合計含有率が20at%未満)であると、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。また、3:7よりもOの組成比が高い場合、N含有による平滑性の向上が期待できない。一方、2:8よりもNの組成比が高いと、DUV−Vis光に対する吸収が大きく低反射特性が得られないため、DUV−Vis反射率が30%以下とならない。
上記した多層構造の構成例において、第1の層(CrO膜)は、Crの含有率が15〜35at%であり、Oの含有率が65〜85at%であることが好ましく、Crの含有率が15〜30at%であり、Oの含有率が70〜85at%であることがより好ましい。一方、第2の層(CrON膜)は、Crの含有率が55〜80at%であり、OおよびNの合計含有率が20〜45at%であり、OとNの組成比が3:7〜2:8であることが好ましく、Crの含有率が60〜80at%であり、OおよびNの合計含有率が20〜40at%であり、OとNの組成比が3:7〜2:8であることがより好ましい。
遮光層6の膜厚は、平均EUV反射率が0.5%未満となる膜厚となるように、任意に選択できる。しかしながら、DUV−Vis光で低反射特性を得るためには、遮光層6の膜厚は、10〜100nmの範囲が好ましい。遮光層6の膜厚が10nm未満であると、DUV−Vis反射率が30%以下にできない。一方、100nm以上であるとマスク作製時のパターン精度が悪化する、成膜時間が長くなることによる成膜コストが上がるなどの点で好ましくない。
遮光層6の膜厚は、10〜95nmが好ましく、10〜90nmがより好ましい。
上記した二層構造からなる遮光膜6の構成例の場合、上層および下層の合計膜厚が、前段落に記載した条件を満たす。この前提の下で、上層の膜厚は5〜80nmが好ましく、10〜80nmがより好ましく、15〜80nmがさらに好ましい。一方、下層の膜厚は5〜80nmが好ましく、10〜80nmがより好ましく、15〜80nmがさらに好ましい。
また、上記した二層構造からなる遮光層6の構成例において、上層および下層のうち、少なくとも一方がさらに二層以上に分かれている場合、二層以上に分かれた各層の膜厚は5〜40nmが好ましく、7〜40nmがより好ましく、10〜40nmがさらに好ましい。
また、上記した二層構造からなる遮光層6の構成例において、上層と下層との間に中間層が存在する場合、該中間膜の膜厚は5〜40nmが好ましく、7〜40nmがより好ましく、10〜40nmがさらに好ましい。
上記した多層構造からなる遮光膜6の構成例の場合、第1の層および第2の層の膜厚は、平均EUV反射率が0.5%未満となる膜厚となるように、それぞれ任意に選択できる。しかしながら、DUV−Vis光で低反射特性を得るためには、多層構造の合計膜厚は、10〜100nmの範囲が好ましい。多層構造の合計膜厚が10nm未満であると、DUV−Vis反射率が30%以下にできない。一方、100nm以上であるとマスク作製時のパターン精度が悪化する、成膜時間が長くなることによる成膜コストが上がるなどの点で好ましくない。
また、マスク作製時のパターン精度の悪化や、成膜コストの増加の防止という観点から、吸収層4と遮光膜6の合計膜厚は160nm以下が好ましく、155nmがより好ましい。
遮光層6表面からのDUV−Vis光に対する反射率は、27%以下であることが好ましく、25%以下であることがさらに好ましい。
上記した構成の遮光層6は、公知の成膜方法、例えば、マグネトロンスパッタリング法またはイオンビームスパッタリング法を実施することにより形成できる。以下に、遮光層6として、CrO膜、CrON膜およびCrN膜をマグネトロンスパッタリング法により形成する場合の方法を示す。
CrO膜の場合
ターゲット:Crターゲット
スパッタリングガス:ArとO2の混合ガス(Arガス濃度30〜50vol%、O2ガス濃度50〜70vol%、ガス圧0.5×10-1Pa〜1.0Pa)
投入電力:300〜2000W
成膜速度:0.5〜60nm/min
CrON膜の場合
ターゲット:Crターゲット
スパッタリングガス:ArとN2とO2の混合ガス(Arガス濃度30〜50vol%、N2ガス濃度5〜30vol%、O2ガス濃度20〜65vol%、ガス圧0.5×10-1Pa〜1.0Pa)
投入電力:300〜2000W
成膜速度:0.5〜60nm/min
CrN膜の場合
ターゲット:Crターゲット
スパッタリングガス:ArとN2混合ガス(Arガス濃度30〜50vol%、N2ガス濃度50〜70vol%、ガス圧0.5×10-1Pa〜1.0Pa)
投入電力:300〜2000W
成膜速度:0.5〜60nm/min
本発明のEUVマスクは、基板上に反射層、吸収層、遮光層以外の構成を有していてもよい。図2は、本発明のEUVマスク(B)の1実施形態を示す概略断面図である。図2に示すEUVマスク10´は、マスクパターン領域21において、吸収層4上にマスクパターンの検査時におけるコントラストを良好とするための低反射層(以下、「低反射層」という。)5を有しており、マスクパターン領域の外側の領域22において、吸収層4と遮光層6との間に低反射層5を有している。要するに、本発明のEUVマスク(B)は、本発明のEUVマスク(A)の吸収層上に低反射層を有する。上述したように、マスクパターン領域の外側の領域22の吸収層4は、マスクパターンを形成する前のEUVマスクブランクの段階において、マスクパターン領域21の吸収層4と同一の層をなすため、吸収層上に低反射層を有している場合、マスクパターン領域の外側の領域22では、吸収層4と遮光層6との間に低反射層5を有していることになる。
なお、EUVマスク(B)であっても、基板2や反射層3、保護層、および、吸収層4の記載は上述した記載をそのまま適用できる。
EUVマスクを作製する際、吸収層にマスクパターンを形成した後、このマスクパターンが設計通りに形成されているかどうか検査する。このマスクパターンの検査では、検査光として通常257nm程度の光を使用した検査機が使用される。つまり、この257nm程度の波長域における反射光のコントラストによって検査される。EUVマスクの吸収層は、EUV反射光の反射率が極めて低く、EUVマスクの吸収層として優れた特性を有しているが、検査光の波長域について見た場合、反射光の反射率が必ずしも十分低いとは言えず、マスクパターンの検査時にはコントラストが十分得られない可能性がある。コントラストが十分得られないと、マスクパターンの検査時に欠陥を十分判別できず、正確な欠陥検査を行えないことになる。
吸収層上にマスクパターンの検査時におけるコントラストを良好とするための低反射層を形成すると、マスクパターンの検査光を低反射層表面に照射した際に生じる反射光の反射率が極めて低くなるので、マスクパターンの検査時のコントラストが良好となる。具体的には、257nm程度の光を使用した場合、マスクパターンの検査光を低反射層5表面に照射した際に生じる反射光の反射率が15%以下であることが好ましい。
低反射層5は、上記の特性を達成するため、検査光の波長の屈折率が吸収層4よりも低い材料で構成されることが好ましい。
低反射層5にはタンタル(Ta)と酸素(O)を主成分とする材料を用いることが好ましい。低反射層5に用いるTaとOを主成分とする材料は、TaとO以外にハフニウム(Hf)、ゲルマニウム(Ge)、ケイ素(Si)、ホウ素(B)、窒素(N)、水素(H)のうち少なくとも1成分を含有する。
Ta以外の上記の元素を含有する材料の具体例としては、例えば、TaO、TaON、TaONH、TaHfO、TaHfON、TaBNO、TaBSiO、TaBSiON等が挙げられる。
マスクパターンの検査光として使用する257nm程度の光は、DUV−Vis光の波長域(190〜500nm)の範囲内であるが、上述したTaとOを主成分する低反射層5では、DUV−Vis光の波長域(190〜500nm)の全域にわたって、低反射特性を発現できない。この点については、図8からも明らかである。
図8は、TaON膜表面にDUV−Vis光を照射した際のDUV−Vis反射光の反射率(DUV−Vis反射率(%))と、波長(nm)と、の関係を示したグラフである。TaON膜は膜厚7nmである。また、分光光度計(UV−4100(日立ハイテクノロジーズ社製))を用いて、TaON膜表面からのDUV−Vis反射光の反射率を入射角度5度で測定した。
本発明のEUVマスク(B)では、マスクパターン領域21において、吸収層4および低反射層5の合計膜厚が、上述した本発明のEUVマスク(A)の吸収層4の厚さの範囲を満たすことが好ましい。但し、低反射層5の膜厚が吸収層4の膜厚よりも厚いと、吸収層4でのEUV光吸収特性が低下するおそれがあるので、低反射層5の膜厚は吸収層の膜厚よりも薄いことが好ましい。このため、低反射層5の厚さは2〜10nmが好ましい。
低反射層5は、公知の成膜方法、例えば、マグネトロンスパッタリング法またはイオンビームスパッタリング法により形成できる。
例えば、低反射層5として、マグネトロンスパッタリング法を用いてTaON膜を形成する場合、ターゲットとしてTaターゲットを用い、スパッタリングガスとして、ArとN2とO2の混合ガス(Arガス濃度30〜50vol%、N2ガス濃度5〜30vol%、Arガス濃度20〜65vol%、ガス圧0.5×10-1Pa〜1.0Pa)、投入電力300〜2000W、成膜速度0.5〜60nm/minで成膜することが好ましい。
本発明のEUVマスク(B)は、マスクパターンの検査光を低反射層5表面に照射した際に生じる反射光の反射率が15%以下であること以外は、上述した本発明のEUVマスク(A)に対する要求特性を満たすことが求められる。
例えば、マスクパターン領域21においては、吸収層4と低反射層5の合計膜厚は、30〜90nmの範囲が好ましく、位相シフトの原理を利用してEUV反射光のコントラストを十分高める場合は、低反射層5からのEUV反射光と反射層3からのEUV反射光との位相差が175〜185度となるように吸収層4と低反射層5の合計膜厚を選択する。
また、本発明のEUVマスク(B)では、吸収層4、低反射層5および遮光膜6の合計膜厚が、上述した本発明のEUVマスク(A)の吸収層4および遮光膜5の合計膜厚の範囲を満たすことが好ましい。
また、マスクパターン領域の外側の領域22においては、遮光層6表面からのEUV反射光の波長13.3〜13.7nmに対する平均EUV反射率が0.5%未満かつ、波長190〜500nmに対するDUV−Vis反射率が30%以下である。但し、本発明のEUVマスク(B)は、吸収層4、低反射層5および遮光層6を合わせた層構造全体で、上述した反射率を達成できればよい。
また、本発明のEUVマスクは、上記した構成、すなわち、反射層、保護層、吸収層、遮光層および低反射層以外に、EUVマスクの分野において公知の機能膜を有していてもよい。このような機能膜の具体例としては、例えば、特表2003−501823号公報に記載されているもののように、基板の静電チャッキングを促すために、基板の裏面側に施される導電性コーティングが挙げられる。ここで、基板の裏面とは、EUVマスクの基板において、反射層が形成されている側とは反対側の面を指す。
このような目的で基板の裏面に施す導電性コーティングは、シート抵抗が100Ω/□以下となるように、構成材料の電気伝導率と厚さを選択する。導電性コーティングの構成材料としては、公知の文献に記載されているものから広く選択することができる。例えば、特表2003−501823号公報に記載の導電率のコーティング、具体的には、Si、TiN、Mo、Cr、TaSiからなるコーティングを適用できる。導電性コーティングの厚さは、例えば10〜1000nmとすることができる。
導電性コーティングは、公知の成膜方法、例えば、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法といったスパッタリング法、CVD法、真空蒸着法、電解メッキ法を用いて形成できる。
次に、本発明のEUVマスクブランクについて説明する。
図3は、本発明EUVマスクブランク(A)の1実施形態を示す概略断面図である。図3に示すEUVマスクブランク1は、基板2上に、反射層3、吸収層4および遮光層6をこの順に有している。
EUVマスクブランク1の各構成要素の構成材料、厚さ、要求される特性、形成方法等については、EUVマスクにおける該当個所に関する記載を参考にできる。
図4は、本発明EUVマスクブランク(B)の1実施形態を示す概略断面図である。図4に示すEUVマスクブランク1´において、吸収層4と遮光層6との間に低反射層5を有している点以外は、図3に示すEUVマスクブランク1と同様である。
EUVマスクブランク1´の各構成要素の構成材料、厚さ、要求される特性、形成方法等については、EUVマスクにおける該当個所に関する記載を参考にできる。
次に、本発明のEUVマスクの製造方法について説明する。
本発明のEUVマスクの製造方法(1)は、本発明のEUVマスクブランク(A)を用いてEUVマスク(A)を製造する方法である。図3に示すEUVマスクブランク1を例に本発明のEUVマスクの製造方法(1)を説明する。
本発明のEUVマスクの製造方法(1)では、まず始めにEUVマスクブランク1の遮光層6のうち、製造されるEUVLマスクにおいてマスクパターン領域21となる部位に存在する遮光層6を除去して吸収層4を露出させる。図5はこの手順を実施した後のマスクブランク1を示している。遮光層6の除去は、フォトリソグラフィプロセスによりマスクパターンを形成する際に通常使用される手順で実施できる。具体的には例えば、以下の手順で実施することができる。
・遮光層6上にレジスト膜を形成する。
・電子線または紫外線を用いて該レジスト膜をパターン露光する。
・パターン露光後のレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する。
・エッチングプロセスを実施して、レジスト膜で覆われていない部分の遮光層6を除去する。
遮光層6の除去に用いるエッチングプロセスとしては、ドライエッチングプロセスまたはウエットエッチングプロセスを使用できる。
次に、フォトリソグラフィプロセスを実施して、上記手順で露出させた吸収層4にマスクパターンを形成する。これにより図1に示すEUVマスク10が製造される。
なお、フォトリソグラフィプロセスを実施して、吸収層4にマスクパターンを形成する手順は、EUVマスクまたは屈折光学系のフォトマスクにおいて、マスクパターンを形成する際に用いられる通常の手順であってよい。
本発明のEUVマスクの製造方法(2)は、本発明のEUVマスク(B)を用いてEUVマスク(B)を製造する方法である。
本発明のEUVマスクの製造方法(2)は、製造されるEUVマスクにおいてマスクパターン領域21となる部位に存在する遮光層6を除去して露出させるのが低反射層5であること、および、フォトリソグラフィプロセスにより低反射層5と該低反射層5の下に位置する吸収層4にマスクパターンを形成すること以外は、本発明のEUVマスクの製造方法(1)と同様である。
本発明のEUVマスクブランク(A)を用いてEUVマスク(A)を製造する場合、以下の手順を実施してもよい。
図3に示すEUVマスクブランク1を例にとると、該EUVマスクブランクを用いて製造されるEUVマスクにおいてマスクパターン領域となる部位に存在する遮光層6およびその下にある吸収層4にフォトリソグラフィプロセスによりマスクパターンを形成する。図6は、この手順を実施した後のEUVマスクブランク1を示している。
次に、フォトリソグラフィプロセスにより、EUVマスクにおいてマスクパターン領域となる部位に存在する遮光層6を除去して、吸収層4を露出させる。これにより図1に示すEUVマスク10が製造される。
本発明のEUVマスクブランク(B)を用いてEUVマスク(B)を製造する場合も同様の手順を実施できる。図4に示すEUVマスクブランク1´を例にとると、該EUVマスクブランクを用いて製造されるEUVマスクにおいてマスクパターン領域となる部位に存在する遮光層6ならびにその下にある低反射層5および吸収層4にフォトリソグラフィプロセスによりマスクパターンを形成する。次に、フォトリソグラフィプロセスにより、EUVマスクにおいてマスクパターン領域となる部位に存在する遮光層6を除去して、低反射層5を露出させる。これにより図2に示すEUVマスク10´が製造される。
次に、本発明のEUVマスクを用いた半導体集積回路の製造方法について説明する。本発明のEUVマスクは、EUV光を露光用光源として用いるフォトリソグラフィ法による半導体集積回路の製造方法に適用できる。具体的には、レジストを塗布したシリコンウエハ等の基板をステージ上に配置し、反射鏡を組み合わせて構成した反射型の露光装置に本発明のEUVマスクを設置する。そして、EUV光を光源から反射鏡を介してEUVマスクに照射し、EUV光をEUVマスクによって反射させてレジストが塗布された基板に照射する。このパターン転写工程により、回路パターンが基板上に転写される。回路パターンが転写された基板は、現像によって感光部分または非感光部分をエッチングした後、レジストを剥離する。半導体集積回路は、このような工程を繰り返すことで製造される。
以下、実施例を用いて本発明をさらに説明するが、これらに限定して解釈されるものではない。
実施例1
本実施例では、図3に示すEUVマスクブランク1を作製することにより、「マスクパターン領域の外側の領域」において、所望の光学特性を満たすかを確認している。
成膜用の基板2として、SiO2−TiO2系のガラス基板(外形約6インチ(約152mm)角、厚さが約6.3mm)を使用する。このガラス基板の熱膨張率は0.05×10-7/℃、ヤング率は67GPa、ポアソン比は0.17、比剛性は3.07×1072/s2である。このガラス基板を研磨により、表面粗さ(rms)が0.15nm以下で平坦度が100nm以下の平滑な表面にする。
基板2の裏面側には、マグネトロンスパッタリング法を用いて厚さ100nmのCr膜を成膜することによって、シート抵抗100Ω/□の導電性コーティングを施す。
平板形状をした通常の静電チャックに、形成したCr膜を用いて基板2(外形6インチ(152mm)角、厚さ6.3mm)を固定して、該基板2の表面上にイオンビームスパッタリング法を用いてSi膜およびMo膜を交互に成膜することを40周期繰り返し、合計膜厚272nm((4.5nm+2.3nm)×40)のMo/Si多層反射膜(反射層3)を形成する。
さらに、Mo/Si多層反射膜(反射層3)上に、イオンビームスパッタリング法を用いてRu膜(膜厚2.5nm)を成膜し、保護層(図示しない)とする。
Si膜、Mo膜およびRu膜の成膜条件は以下のとおりである。
Si膜の成膜条件
ターゲット:Siターゲット(ホウ素ドープ)
スパッタリングガス:Arガス(ガス圧0.02Pa)
電圧:700V
成膜速度:4.62nm/min
膜厚:4.5nm
Mo膜の成膜条件
ターゲット:Moターゲット
スパッタリングガス:Arガス(ガス圧0.02Pa)
電圧:700V
成膜速度:3.84nm/min
膜厚:2.3nm
Ru膜の成膜条件
ターゲット:Ruターゲット
スパッタリングガス:Arガス(ガス圧0.02Pa)
電圧:500V
成膜速度:1.38nm/min
膜厚:2.5nm
次に、保護層上に、Ta、NおよびHを含有する吸収層4(TaNH膜)を、マグネトロンスパッタリング法を用いて形成することにより、基板2上に反射層3、保護層および吸収層4をこの順を有しているマスクブランクを得る。
吸収層4の成膜条件は以下のとおりである。吸収層4は、反射層3からの反射光との関係で位相シフトの原理を利用するために必要と想定される厚さとする。具体的には、58nmの厚さとすることで、後述の手法で測定した吸収層4表面からの平均EUV反射率は2.2%であり、さらに反射層3からの反射光との位相差は177〜183度である。また、後述の手法で測定した吸収層4表面からのDUV−Vis波長域、具体的には190〜500nmのいずれの波長に対しても、反射率は35〜50%である。
吸収層4(TaNH膜)の成膜条件
ターゲット:Taターゲット
スパッタリングガス:ArとN2とH2の混合ガス(Ar:89vol%、N2:8.3vol%、H2:2.7vol%、ガス圧:0.12Pa)
投入電力:1500W
成膜速度:6.0nm/min
次に、吸収層4上に、CrおよびOを含有する遮光層6(CrO膜)を、マグネトロンスパッタリング法を用いて形成することにより、基板2上に反射層3、保護層、吸収層4および遮光層6をこの順を有しているマスクブランクを得る。遮光層6の成膜条件は以下のとおりである。
遮光層6(CrO膜)の成膜条件
ターゲット:Crターゲット
スパッリングガス:ArとO2の混合ガス(Ar:49.4vol%、O2:50.6vol%、ガス圧:0.12Pa)
投入電力:1500W
成膜速度:3.0nm/min
膜厚:25nm
遮光層6(CrO膜)の膜組成
遮光層6の組成を、X線光電子分光装置(PERKIN ELMER−PHI社製)、ラザフォード後方散乱分光装置(神戸製鋼社製)を用いて測定した。遮光層6の組成は、Cr:O=25:75である。
遮光層6のEUV光およびDUV−Vis光の反射率評価
上記の手順で得られるマスクブランク1の表面に、EUV光(波長13.3〜13.7nm)及びDUV−Vis光(190〜500nm)を照射して、遮光層6の表面からの平均EUV反射率およびDUV−Vis反射率を測定した。
EUV反射光の反射率の測定方法は、以下のとおりである。シンクロトロン放射光を用いて、まず所望の波長に分光されたEUV光をフォトダイオードに直接入射した時のEUV光強度を計測し、引き続いてマスクブランク表面に対して法線から6度方向からEUV光を入射し、その反射光強度を計測する。このようにして計測された直接光強度に対する反射光強度比を計算することで所望の波長における反射率を求めることができる。
一方、DUV−Vis反射率は、分光光度計(UV−4100(日立ハイテクノロジーズ社製))を用いて、入射角度5度で測定した。
上記の手法により測定した結果、遮光層6表面からの、波長13.3〜13.7nmに対する平均EUV反射率は0.4%であった。また、DUV−Vis光の波長域、具体的には190〜500nmのいずれの波長に対しても、反射率は20%以下であった。なお、DUV−Vis反射率は、入射角度を5度として測定したが、入射角度が6度であっても同様に、20%以下のDUV−Vis反射率が得られる。
このような吸収層4と遮光層6とを組み合わせた、図1に例示されたようなEUVマスクとすることにより、マスクパターン領域では、EUV光に対して、反射層からの反射光と吸収層からの反射光の関係で位相シフトの原理を利用できる。そして、マスクパターン領域の外側の領域では、EUV反射光の平均EUV反射率およびDUV−Vis光の反射率が低減されることにより、マスクパターン領域の外側からの反射光による基板上に形成されたレジストの不要な感光を抑制できることが期待される。また、吸収層4表面からのDUV−Vis波長域、具体的には190〜500nmのいずれの波長に対しても、反射率は35〜50%と高く、遮光層6を設けないとマスクパターン領域の外側からの反射光による基板上レジストの不要な感光が問題となると考えられる。
実施例2
本実施例では、遮光層6をCrON膜とする以外は、実施例1と同様である。
遮光層6(CrON膜)の成膜条件
ターゲット:Crターゲット
スパッタリングガス:ArとN2とO2の混合ガス(Ar:49.4vol%、N2:13.8vol%、O2:36.8vol%、ガス圧:0.12Pa)
投入電力:1500W
成膜速度:3.0nm/min
膜厚:25nm
遮光層6(CrON膜)の膜組成
遮光層6の組成を、実施例1と同様に測定した結果、Cr:O:N=20:70:10である。
遮光層6のEUV光およびDUV−Vis光の反射率評価
上記の手順で得られるマスクブランク1の表面に、実施例1と同様に、EUV光(波長13.3〜13.7nm)及びDUV−Vis光(190〜500nm)を照射して、遮光層6の表面からの平均EUV反射率およびDUV−Vis反射率を測定した。
遮光層6の表面からの、波長13.3〜13.7nmに対する平均EUV反射率は0.3%であった。また、DUV−Vis光の波長域、具体的には190〜500nmのいずれの波長に対しても、反射率は20%以下であった。
このような吸収層4と遮光層6とを組み合わせた、図1に例示されたようなEUVマスクとすることにより、マスクパターン領域では、EUV光に対して、反射層からの反射光と吸収層からの反射光の関係で位相シフトの原理を利用でき、マスクパターン領域の外側の領域では、EUV反射光の平均EUV反射率およびDUV−Vis光の反射率が低減されることにより、マスクパターン領域の外側からの反射光による基板上レジストの不要な感光を抑制できることが期待される。
実施例3
本実施例では、遮光層6をCrとOの含有比率が異なるCrO膜とする以外は、実施例1と同様である。
遮光層6(CrO膜)の成膜条件
ターゲット:Crターゲット
スパッタリングガス:ArとO2の混合ガス(Ar:40vol%、N2:60vol%、ガス圧:0.12Pa)
投入電力:1500W
成膜速度:2.7nm/min
膜厚:25nm
遮光層6(CrO膜)の膜組成
遮光層6の組成を、実施例1と同様に測定した結果、Cr:O=20:80である。
遮光層6のEUV光およびDUV−Vis光の反射率評価
上記の手順で得られるマスクブランク1の表面に、実施例1と同様に、EUV光(波長13.3〜13.7nm)及びDUV−Vis光(190〜500nm)を照射して、遮光層6表面からの平均EUV反射率およびDUV−Vis反射率を測定する。
遮光層6表面からの、波長13.3〜13.7nmに対する平均反射率は0.4%である。また、DUV−Vis光の波長域、具体的には190〜500nmのいずれの波長に対しても、反射率は20%以下である。
このような吸収層4と遮光層6とを組み合わせた、図1に例示されたようなEUVマスクとすることにより、マスクパターン領域では、EUV光に対して、反射層からの反射光と吸収層からの反射光の関係で位相シフトの原理を利用でき、マスクパターン領域の外側の領域では、EUV反射光の平均EUV反射率およびDUV−Vis光の反射率が低減されることにより、マスクパターン領域の外側からの反射光による基板上レジストの不要な感光を抑制できることが期待される。
実施例4
本実施例では、遮光層6をCr,OおよびNの含有比率が異なるCrON膜とする以外は、実施例2と同様である。
遮光層6(CrON膜)の成膜条件
ターゲット:Crターゲット
スパッタリングガス:ArとN2とO2の混合ガス(Ar:50vol%、N2:16vol%、O2:34vol%、ガス圧:0.12Pa)
投入電力:1500W
成膜速度:3.2nm/min
膜厚:25nm
遮光層6(CrON膜)の膜組成
遮光層6の組成を、実施例1と同様に測定した結果、Cr:O:N=25:60:15である。
遮光層6のEUV光およびDUV−Vis光の反射率評価
上記の手順で得られるマスクブランク1の表面に、実施例1と同様に、EUV光(波長13.3〜13.7nm)及びDUV−Vis光(190〜500nm)を照射して、遮光層6表面からの平均EUV反射率およびDUV−Vis反射率を測定する。
遮光層6表面からの、波長13.3〜13.7nmに対する平均反射率は0.2%である。また、DUV−Vis光の波長域、具体的には190〜500nmのいずれの波長に対しても、反射率は20%以下である。
このような吸収層4と遮光層6とを組み合わせた、図1に例示されたようなEUVマスクとすることにより、マスクパターン領域では、EUV光に対して、反射層からの反射光と吸収層からの反射光の関係で位相シフトの原理を利用でき、マスクパターン領域の外側の領域では、EUV反射光の平均EUV反射率およびDUV−Vis光の反射率が低減されることにより、マスクパターン領域の外側からの反射光による基板上レジストの不要な感光を抑制できることが期待される。
実施例5
本実施例では、遮光層6を、上層をCrO膜とし、下層をCrN膜とした2層構造とする以外は、実施例1と同様である。なお、遮光層6の上層のCrO膜の成膜条件は実施例1と同様であるが、膜厚は30nmとした。
遮光層6の下層(CrN膜)の成膜条件
ターゲット:Crターゲット
スパッタリングガス:ArとN2の混合ガス(Ar:58vol%、N2:42vol%、O2:34vol%、ガス圧:0.12Pa)
投入電力:1500W
成膜速度:4.0nm/min
膜厚:30nm
遮光層6の下層(CrN膜)の膜組成
遮光層6の組成を、実施例1と同様に測定した結果、Cr:N=81:19である。
遮光層6のEUV光およびDUV−Vis光の反射率評価
上記の手順で得られるマスクブランク1の表面に、実施例1と同様に、EUV光(波長13.3〜13.7nm)及びDUV−Vis光(190〜500nm)を照射して、遮光層6表面からの平均EUV反射率およびDUV−Vis反射率を測定する。
遮光層6表面からの、波長13.3〜13.7nmに対する平均反射率は0.1%である。また、DUV−Vis光の波長域、具体的には190〜500nmのいずれの波長に対しても、反射率は20%以下である。
このような吸収層4と遮光層6とを組み合わせた、図1に例示されたようなEUVマスクとすることにより、マスクパターン領域では、EUV光に対して、反射層からの反射光と吸収層からの反射光の関係で位相シフトの原理を利用でき、マスクパターン領域の外側の領域では、EUV反射光の平均EUV反射率およびDUV−Vis光の反射率が低減されることにより、マスクパターン領域の外側からの反射光による基板上レジストの不要な感光を抑制できることが期待される。
実施例6
本実施例では、遮光層6を、上層をCrON膜とし、下層をCrN膜とした2層構造とする以外は、実施例5と同様である。なお、遮光層6の上層のCrON膜の成膜条件は、実施例2と同様であるが、膜厚は30nmとした。また、遮光層6の下層のCrN膜の成膜条件は実施例5の遮光層の下層のCrN膜と同様であり、膜厚は30nmとした。
遮光層6のEUV光およびDUV−Vis光の反射率評価
上記の手順で得られるマスクブランク1の表面に、実施例1と同様に、EUV光(波長13.3〜13.7nm)及びDUV−Vis光(190〜500nm)を照射して、遮光層6表面からの平均EUV反射率およびDUV−Vis反射率を測定する。
遮光層6表面からの、波長13.3〜13.7nmに対する平均反射率は0.1%である。また、DUV−Vis光の波長域、具体的には190〜500nmのいずれの波長に対しても、反射率は20%以下である。
このような吸収層4と遮光層6とを組み合わせた、図1に例示されたようなEUVマスクとすることにより、マスクパターン領域では、EUV光に対して、反射層からの反射光と吸収層からの反射光の関係で位相シフトの原理を利用でき、マスクパターン領域の外側の領域では、EUV反射光の平均EUV反射率およびDUV−Vis光の反射率が低減されることにより、マスクパターン領域の外側からの反射光による基板上レジストの不要な感光を抑制できることが期待される。
実施例7
本実施例では、遮光層6が、第1の層をCrON膜とし、第2の層をCrN膜とし、第1の層と第2の層が交互に3層に積層された構造(CrON膜/CrN膜/CrON膜)の多層構造とする以外は、実施例6と同様である。なお、遮光層6のCrON膜の成膜条件は、実施例2と同様であるが、最上層のCrON膜の膜厚は30nmとし、最下層のCrON膜の膜厚は15nmとする。また、遮光層6のCrN膜の成膜条件は実施例5の遮光層の下層のCrN膜と同様であり、膜厚は4nmとする。
遮光層6のEUV光およびDUV−Vis光の反射率評価
上記の手順で得られるマスクブランク1の表面に、実施例1と同様に、EUV光(波長13.3〜13.7nm)及びDUV−Vis光(190〜500nm)を照射して、遮光層6表面からの平均EUV反射率およびDUV−Vis反射率を測定する。
遮光層6表面からの、波長13.3〜13.7nmに対する平均反射率は0.1%である。また、DUV−Vis光の波長域、具体的には190〜500nmのいずれの波長に対しても、反射率は15%以下である。
このような吸収層4と遮光層6とを組み合わせた、図1に例示されたようなEUVマスクとすることにより、マスクパターン領域では、EUV光に対して、反射層からの反射光と吸収層からの反射光の関係で位相シフトの原理を利用でき、マスクパターン領域の外側の領域では、EUV反射光の平均EUV反射率およびDUV−Vis光の反射率が低減されることにより、マスクパターン領域の外側からの反射光による基板上レジストの不要な感光を抑制できることが期待される。
実施例8
本実施例では、吸収層4を、位相シフトの原理を利用しない膜厚、具体的には吸収層4の膜厚を83nmとする以外は実施例1と同様である。
吸収層4表面からの平均EUV反射率は0.4%である。また、吸収層4表面からのDUV-Vis波長域、具体的には190〜500nmのいずれの波長に対しても、反射率は35〜50%である。
次に、吸収層4上に、実施例1と同様の遮光層6(CrO膜)を形成することにより、基板2上に反射層3、保護層、吸収層4および遮光層6をこの順に有しているマスクブランクを得る。
遮光層6のEUV光およびDUV−Vis光の反射率評価
上記の手順で得られるマスクブランク1の表面に、実施例1と同様に、EUV光(波長13.3〜13.7nm)及びDUV−Vis光(190〜500nm)を照射して、遮光層6表面からの平均EUV反射率およびDUV−Vis反射率を測定する。
遮光層6表面からの、波長13.3〜13.7nmに対する平均反射率は0.2%である。また、DUV−Vis光の波長域、具体的には190〜500nmのいずれの波長に対しても、反射率は20%以下である。
このような吸収層4と遮光層6とを組み合わせた、図1に例示されたようなEUVマスクとすることにより、位相効果を利用しない吸収層4の膜厚に対しても、マスクパターン領域の外側の領域では、EUV反射光の平均EUV反射率およびDUV−Vis光の反射率が低減されることにより、マスクパターン領域の外側からの反射光による基板上レジストの不要な感光を抑制できることが期待される。
比較例1
本比較例では、遮光層6をCr膜とする以外は、実施例1と同様である。
遮光層6(Cr膜)の成膜条件
ターゲット:Crターゲット
スパッタリングガス:Arガス(Ar:100vol%、ガス圧:0.12Pa)
投入電力:1500W
成膜速度:10nm/min
膜厚:25nm
遮光層6(Cr膜)の膜組成
遮光層6の組成を、実施例1と同様に測定した結果、Cr=100である。
遮光層6のDUV−Vis光の反射率評価
上記の手順で得られるマスクブランク1の表面に、実施例1と同様に、DUV−Vis光(190〜500nm)を照射して、遮光層6の表面からのDUV−Vis反射率を測定する。
遮光層6の表面からの、DUV−Vis光の波長域、具体的には190〜500nmのいずれの波長に対しても、反射率は35〜40%超である。すなわち、マスクパターン領域の外側の領域では、DUV−Vis光の反射率が高いため、マスクパターン領域の外側からのDUV−Vis反射光による基板上レジストの不要な感光が生じてしまう。
比較例2
本比較例では、遮光層6をCrN膜とする以外は、実施例1と同様である。
遮光層6(CrN膜)の成膜条件
ターゲット:Crターゲット
スパッタガス:ArとN2の混合ガス(Ar:80vol%、N2:20vol%、ガス圧:0.12Pa)
投入電力:1500W
成膜速度:8.0nm/min
膜厚:25nm
遮光層6(CrN膜)の膜組成
遮光層6の組成を、実施例1と同様に測定した結果、Cr:N=70:30である。
遮光層6のDUV−Vis光の反射率評価
上記の手順で得られるマスクブランク1の表面に、実施例1と同様に、DUV−Vis光(190〜500nm)を照射して、遮光層6の表面からのDUV−Vis反射率を測定する。
遮光層6の表面からの、DUV−Vis光の波長域、具体的には190〜500nmのいずれの波長に対しても、反射率は40%超である。すなわち、マスクパターン領域の外側の領域では、DUV−Vis光の反射率が高いため、マスクパターン領域の外側からのDUV−Vis反射光による基板上レジストの不要な感光が生じてしまう。
比較例3
本比較例では、遮光層6を、Cr含有率40at%超であるCrO膜とする以外は、実施例1と同様である。
遮光層6(CrO膜)の成膜条件
ターゲット:Crターゲット
スパッタガス:ArとO2の混合ガス(Ar:80vol%、O2:20vol%、ガス圧:0.12Pa)
投入電力:1500W
成膜速度:7.0nm/min
膜厚:25nm
遮光層6(CrO膜)の膜組成
遮光層6の組成を、実施例1と同様に測定した結果、Cr:O=45:55である。
遮光層6のDUV−Vis光の反射率評価
上記の手順で得られるマスクブランク1の表面に、実施例1と同様に、DUV−Vis光(190〜500nm)を照射して、遮光層6の表面からのDUV−Vis反射率を測定する。
遮光層6の表面からの、DUV−Vis光の波長域、具体的には190〜500nmのいずれの波長に対しても、反射率は30%超である。すなわち、マスクパターン領域の外側の領域では、DUV−Vis光の反射率が高いため、マスクパターン領域の外側からのDUV−Vis反射光による基板上レジストの不要な感光が生じてしまう。
比較例4
本比較例では、遮光層6を、Cr含有率15at%未満であるCrO膜とする以外は、実施例1と同様である。
遮光層6(CrO膜)の成膜条件
ターゲット:Crターゲット
スパッタガス:ArとO2の混合ガス(Ar:20vol%、O2:80vol%、ガス圧:0.12Pa)
投入電力:1500W
成膜速度:1.0nm/min
膜厚:25nm
遮光層6(CrO膜)の膜組成
遮光層6の組成を、実施例1と同様に測定した結果、Cr:O=14:86である。
遮光層6のEUV光の反射率評価
上記の手順で得られるマスクブランク1の表面に、実施例1と同様に、EUV光(波長13.3〜13.7nm)を照射して、遮光層6の表面からの平均EUV反射率を測定した。
遮光層6の表面からの、波長13.3〜13.7nmに対する平均EUV反射率は0.9%であり、0.5%未満とはならない。すなわち、マスクパターン領域の外側の領域では、EUV反射光の平均EUV反射率が高いため、マスクパターン領域の外側からのEUV反射光による基板上レジストの不要な感光が生じてしまう。
比較例5
本比較例では、遮光層6を、Cr含有率40at%超であるCrON膜とする以外は、実施例2と同様である。
遮光層6(CrON膜)の成膜条件
ターゲット:Crターゲット
スパッタガス:ArとN2とO2の混合ガス(Ar:80vol%、N2:10vol%、O2:10vol%、ガス圧:0.12Pa)
投入電力:1500W
成膜速度:7.0nm/min
膜厚:25nm
遮光層6(CrON膜)の膜組成
遮光層6の組成を、実施例1と同様に測定した結果、Cr:O:N=45:30:25である。
遮光層6のDUV−Vis光の反射率評価
上記の手順で得られるマスクブランク1の表面に、実施例1と同様に、DUV−Vis光(190〜500nm)を照射して、遮光層6の表面からのDUV−Vis反射率を測定した。
遮光層6の表面からの、DUV−Vis光の波長域、具体的には190〜500nmのいずれの波長に対しても、反射率は30%超である。すなわち、マスクパターン領域の外側の領域では、DUV−Vis光の反射率が高いため、マスクパターン領域の外側からのDUV−Vis反射光による基板上レジストの不要な感光が生じてしまう。
比較例6
本比較例では、遮光層6を、Cr含有率15at%未満であるCrON膜とする以外は、実施例2と同様である。
遮光層6(CrON膜)の成膜条件
ターゲット:Crターゲット
スパッタガス:ArとN2とO2の混合ガス(Ar:20vol%、N2:20vol%、O2:60vol%、ガス圧:0.12Pa)
投入電力:1500W
成膜速度:1.0nm/min
膜厚:25nm
遮光層6(CrON膜)の膜組成
遮光層6の組成を、実施例1と同様に測定した結果、Cr:O:N=14:45:41である。
遮光層6のEUV光の反射率評価
上記の手順で得られるマスクブランク1の表面に、実施例1と同様に、EUV光(波長13.3〜13.7nm)を照射して、遮光層6の表面からの平均EUV反射率を測定した。
遮光層6の表面からの、波長13.3〜13.7nmに対する平均EUV反射率は0.9%であり、0.5%未満とはならない。すなわち、マスクパターン領域の外側の領域では、EUV反射光の平均EUV反射率が高いため、マスクパターン領域の外側からのEUV反射光による基板上レジストの不要な感光が生じてしまう。
1,1´:EUVマスクブランク
2:基板
3:反射層
4:吸収層
5:低反射層
6:遮光層
10,10´:EUVマスク
21:マスクパターン領域
22:マスクパターン領域の外側の領域
100:EUVマスク
120:基板
130:反射層
140:吸収層
200:実際の露光領域
210:マスクパターン領域
220:マスクパターン領域の外側の領域

Claims (54)

  1. 基板上に、マスクパターン領域と、該マスクパターン領域の外側の領域と、を有し、
    前記マスクパターン領域において、前記基板上にEUV光を反射する反射層を有し、該反射層上にEUV光を吸収する吸収層を有する部位と、前記吸収層を有さない部位と、の配置がマスクパターンをなし、
    前記マスクパターン領域の外側の領域において、前記基板上に、EUV光を反射する反射層、EUV光を吸収する吸収層、および、EUV光と波長190〜500nmのDUV−Vis光の反射光を抑制する遮光層をこの順に有するEUVリソグラフィ(EUVL)用反射型マスクであって、
    前記マスクパターン領域の外側の領域の遮光層表面からの、波長13.3〜13.7nmの平均EUV反射率が0.5%未満、かつ波長190〜500nmのDUV−Vis反射率が30%以下であることを特徴とするEUVL用反射型マスク。
  2. 基板上に、マスクパターン領域と、該マスクパターン領域の外側の領域と、を有し、前記マスクパターン領域において、前記基板上にEUV光を反射する反射層を有し、該反射層上に、EUV光を吸収する吸収層およびマスクパターンの検査時におけるコントラストを良好とするための低反射層をこの順に有する部位と、前記吸収層と低反射層を有さない部位と、の配置がマスクパターンをなし、
    前記マスクパターン領域の外側の領域において、前記基板上に、EUV光を反射する反射層、EUV光を吸収する吸収層とパターン検査時にコントラストを良好とする低反射層、および、EUV光とDUV−Vis光の反射光を抑制する遮光層をこの順に有するEUVリソグラフィ(EUVL)用反射型マスクであって、
    前記マスクパターン領域の外側の領域の遮光層表面からの、波長13.3〜13.7nmの平均EUV反射率が0.5%未満、かつ波長190〜500nmのDUV−Vis反射率が30%以下であることを特徴とするEUVL用反射型マスク。
  3. 前記遮光層が、クロム(Cr)と酸素(O)を含有し、前記遮光層において、Crの含有率が15〜40at%であり、Oの含有率が60〜85at%である、請求項1または2に記載のEUVL用反射型マスク。
  4. 前記遮光層は、表面側におけるOの含有率が高く、基板側におけるOの含有率が低くなるように、前記遮光層におけるOの含有率が該遮光層の厚さ方向に沿って変化する傾斜組成膜である、請求項3に記載のEUVL用反射型マスク。
  5. 前記遮光層は、前記表面側におけるOの含有率が70at%〜85at%であり、前記基板側におけるOの含有率が60at%〜70at%である、請求項4に記載のEUVL用反射型マスク。
  6. 前記遮光層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、前記遮光層において、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5である、請求項1または2に記載のEUVL用反射型マスク。
  7. 前記遮光層は、表面側におけるOの含有率が高く、基板側におけるOの含有率が低くなるように、前記遮光層におけるOの含有率が該遮光層の厚さ方向に沿って変化する傾斜組成膜である、請求項6に記載のEUVL用反射型マスク。
  8. 前記遮光層は、前記表面側におけるOの含有率が35at%〜75at%であり、前記基板側におけるOの含有率が25at%〜35at%である、請求項7に記載のEUVL用反射型マスク。
  9. 前記遮光層が、表面側の層(上層)と基板側の層(下層)の2層構造からなり、
    前記遮光層の上層が、クロム(Cr)と、酸素(O)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、Oの含有率が60〜85at%であり、
    前記遮光層の下層が、Crと窒素(N)を含有し、Crの含有量が40〜97at%であり、Nの含有量が3〜60at%である請求項1または2に記載のEUVL用反射型マスク。
  10. 前記遮光層が、表面側の層(上層)と基板側の層(下層)の2層構造からなり、
    前記遮光層の上層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であり、
    前記遮光層の下層が、CrとNを含有し、Crの含有量が40〜97at%であり、Nの含有量が3〜60at%である、請求項1または2に記載のEUVL用反射型マスク。
  11. 前記遮光層が、表面側の層(上層)と基板側の層(下層)の2層構造からなり、
    前記遮光層の上層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であり、
    前記遮光層の下層が、クロム(Cr)と、酸素(O)を含有し、Crの含有率が50〜80at%であり、Oの含有率が20〜50at%である、請求項1または2に記載のEUVL用反射型マスク。
  12. 前記遮光層が、表面側の層(上層)と基板側の層(下層)の2層構造からなり、
    前記遮光層の上層が、クロム(Cr)と、酸素(O)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、Oの含有率が60〜85at%であり、
    前記遮光層の下層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、Crの含有率が50〜80at%であり、OおよびNの合計含有率が20〜50at%であり、OとNの組成比が3:7〜2:8である、請求項1または2に記載のEUVL用反射型マスク。
  13. 前記遮光層において、前記上層および前記下層のうち、少なくとも一方がさらに二層以上に分かれている、請求項9〜12のいずれかに記載のEUVL用反射型マスク。
  14. 前記遮光層において、前記上層と前記下層との間に中間層が存在している、請求項9〜13のいずれかに記載のEUVL用反射型マスク。
  15. 前記遮光層が、前記吸収層側から第1の層と第2の層とが、交互に積層された3層以上の多層構造を含み、
    前記第1の層および前記第2の層が、互いに異なる膜組成であることを条件に、クロム(Cr)および酸素(O)を含有する膜、クロム(Cr)および窒素(N)を含有する膜、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有する膜からなる群から選択される、請求項1または2に記載のEUVL用反射型マスク。
  16. 前記多層構造は、前記第1の層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であり、
    前記第2の層が、Crと窒素(N)を含有し、Crの含有量が40〜97at%であり、Nの含有量が3〜60at%である、請求項15に記載のEUVL用反射型マスク。
  17. 前記多層構造は、前記第1の層と前記第2の層で構成される層の数が3〜20の範囲である、請求項15または16に記載のEUVL用反射型マスク。
  18. 前記多層構造において、前記第1の層と前記第2の層との間に中間層が存在している、請求項15〜17のいずれかに記載のEUVL用反射型マスク。
  19. 前記遮光層の膜厚が10〜100nmである、請求項1〜8のいずれかに記載のEUVL用反射型マスク。
  20. 前記遮光膜において、前記上層の膜厚が5〜80nmであり、前記下層の膜厚が5〜80nmであり、前記上層および前記下層の合計膜厚が10〜100nmである、請求項9〜14のいずれかに記載のEUVL用反射型マスク。
  21. 前記多層構造の合計膜厚が10〜100nmである、請求項15〜18のいずれかに記載のEUVL用反射型マスク。
  22. 前記吸収層が、タンタル(Ta)を主成分とする、請求項1〜21のいずれかに記載のEUVL用反射型マスク。
  23. 前記吸収層の膜厚が20〜90nmである、請求項1〜22のいずれかに記載のEUVL用反射型マスク。
  24. 前記低反射層が、タンタル(Ta)および酸素(O)を主成分とする、請求項2〜23のいずれかに記載のEUVL用反射型マスク。
  25. 前記低反射層の膜厚が2〜10nmであり、前記低反射層と吸収層の合計膜厚が30〜90nmである、請求項2〜24のいずれかに記載のEUVL用反射型マスク。
  26. 前記吸収層は、該吸収層表面からのEUV反射光の位相が、前記反射層からのEUV反射光の位相とは175〜185度異なる層である、請求項1〜25のいずれかに記載のEUVL用反射型マスク。
  27. 前記低反射層は、該低反射層表面からのEUV反射光の位相が、前記反射層からのEUV反射光の位相とは175〜185度異なる層である、請求項2〜25のいずれかに記載のEUVL用反射型マスク。
  28. 基板上に、EUV光を反射する反射層、EUV光を吸収する吸収層および、EUV光とDUV−Vis光の反射光を抑制する遮光層をこの順に有するEUVL用反射型マスクブランクであって、
    前記遮光層表面からの、波長13.3〜13.7nmの平均EUV反射率が0.5%未満、かつ波長190〜500nmのDUV−Vis反射率が30%以下であることを特徴とするEUVL用反射型マスクブランク。
  29. 基板上に、EUV光を反射する反射層、EUV光を吸収する吸収層とパターン検査時にコントラストを良好とする低反射層、および、EUV光とDUV−Vis光の反射光を抑制する遮光層をこの順に有するEUVL用反射型マスクブランクであって、
    前記遮光層表面からの、波長13.3〜13.7nmの平均EUV反射率が0.5%未満、かつ波長190〜500nmのDUV−Vis反射率が30%以下であることを特徴とするEUVL用反射型マスクブランク。
  30. 前記遮光層が、クロム(Cr)と酸素(O)を含有し、前記遮光層において、Crの含有率が15〜40at%であり、Oの含有率が60〜85at%である、請求項28または29に記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  31. 前記遮光層が、表面側におけるOの含有率が高く、基板側におけるOの含有率が低くなるように、前記遮光層におけるOの含有率が該遮光層の厚さ方向に沿って変化する傾斜組成膜である、請求項30に記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  32. 前記遮光層が、前記表面側におけるOの含有率が70at%〜85at%であり、前記基板側におけるOの含有率が60at%〜70at%である、請求項31に記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  33. 前記遮光層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、前記遮光層において、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5である、請求項28または29に記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  34. 前記遮光層が、表面側におけるOの含有率が高く、基板側におけるOの含有率が低くなるように、前記遮光層におけるOの含有率が該遮光層の厚さ方向に沿って変化する傾斜組成膜である、請求項33に記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  35. 前記遮光層が、前記表面側におけるOの含有率が35at%〜75at%であり、前記基板側におけるOの含有率が25at%〜35at%である、請求項34に記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  36. 前記遮光層が、表面側の層(上層)と基板側の層(下層)の2層構造からなり、
    前記遮光層の上層が、クロム(Cr)と、酸素(O)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、Oの含有率が60〜85at%であり、
    前記遮光層の下層が、Crと窒素(N)を含有し、Crの含有量が40〜97at%であり、Nの含有量が3〜60at%である請求項28または29に記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  37. 前記遮光層が、表面側の層(上層)と基板側の層(下層)の2層構造からなり、
    前記遮光層の上層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であり、
    前記遮光層の下層が、CrとNを含有し、Crの含有量が40〜97at%であり、Nの含有量が3〜60at%である、請求項28または29に記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  38. 前記遮光層が、表面側の層(上層)と基板側の層(下層)の2層構造からなり、
    前記遮光層の上層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であり、
    前記遮光層の下層が、クロム(Cr)と、酸素(O)を含有し、Crの含有率が50〜80at%であり、Oの含有率が20〜50at%である、28または29に記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  39. 前記遮光層が、表面側の層(上層)と基板側の層(下層)の2層構造からなり、
    前記遮光層の上層が、クロム(Cr)と、酸素(O)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、Oの含有率が60〜85at%であり、
    前記遮光層の下層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、Crの含有率が50〜80at%であり、OおよびNの合計含有率が20〜50at%であり、OとNの組成比が3:7〜2:8である、28または29に記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  40. 前記遮光層において、前記上層および前記下層のうち、少なくとも一方がさらに二層以上に分かれている、請求項36〜39のいずれかに記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  41. 前記遮光層において、前記上層と前記下層との間に中間層が存在している、請求項36〜40のいずれかに記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  42. 前記遮光層が、前記吸収層側から第1の層と第2の層とが、交互に積層された3層以上の多層構造を含み、
    前記第1の層および前記第2の層が、互いに異なる膜組成であることを条件に、クロム(Cr)および酸素(O)を含有する膜、クロム(Cr)および窒素(N)を含有する膜、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有する膜からなる群から選択される、請求項28または29に記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  43. 前記多層構造は、前記第1の層が、クロム(Cr)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、Crの含有率が15〜40at%であり、OおよびNの合計含有率が60〜85at%であり、OとNの組成比が9:1〜5:5であり、
    前記第2の層が、Crと窒素(N)を含有し、Crの含有量が40〜97at%であり、Nの含有量が3〜60at%である、請求項42に記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  44. 前記多層構造は、前記第1の層と前記第2の層で構成される層の数が3〜20の範囲である、請求項42または43記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  45. 前記多層構造において、前記第1の層と前記第2の層との間に中間層が存在している、請求項42〜44のいずれかに記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  46. 前記遮光層の膜厚が10〜100nmである、請求項28〜35のいずれかに記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  47. 前記遮光膜において、前記上層の膜厚が5〜80nmであり、前記下層の膜厚が5〜80nmであり、前記上層および前記下層の合計膜厚が10〜100nmである、請求項36〜41のいずれかに記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  48. 前記多層構造の合計膜厚が10〜100nmである、請求項42〜45のいずれかに記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  49. 前記吸収層が、タンタル(Ta)を主成分とする、請求項28〜48のいずれかに記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  50. 前記吸収層の膜厚が20〜90nmである、請求項28〜49のいずれかに記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  51. 前記低反射層が、タンタル(Ta)および酸素(O)を主成分とする、請求項29〜50のいずれかに記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  52. 前記低反射層の膜厚が2〜10nmであり、前記低反射層と吸収層の合計膜厚が30〜90nmである、請求項29〜51のいずれかに記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  53. 前記吸収層は、該吸収層表面からのEUV反射光の位相が、前記反射層からのEUV反射光の位相とは175〜185度異なる層である、請求項28〜52のいずれかに記載のEUVL用反射型マスクブランク。
  54. 前記低反射層は、該低反射層表面からのEUV反射光の位相が、前記反射層からのEUV反射光の位相とは175〜185度異なる層である、請求項29〜53のいずれかに記載のEUVL用反射型マスクブランク。
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