JP2014099433A - 遮光領域を有する反射型マスク及び反射型マスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＵＶ露光用の反射型マスクの遮光領域の形成において、追加の吸収層を積層させたり、あるいは反射層をエッチング除去したりせずに、遮光性を高めた遮光領域を有する反射型マスク及びその製造方法を提供する。
【解決手段】吸収体パターンによって形成された転写パターン領域の周囲に、ＥＵＶ光を遮光するための遮光領域が設けられており、前記遮光領域は、反射層の中間に設けた前記ＥＵＶ光の位相を調整する位相調整層と、前記反射層上に設けた吸収層とを有し、前記遮光領域において、前記位相調整層より上側にある上部反射層で反射した前記ＥＵＶ光と、前記位相調整層より下側にある下部反射層で反射した前記ＥＵＶ光との位相差が、１６５度〜１９０度の範囲にあることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、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に関し、さらに詳しくは、露光フィールド境界におけるオーバー露光を防止するための遮光領域を有する反射型マスク及び反射型マスクの製造方法に関するものである。

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やインプリントリソグラフィやＥＵＶリソグラフィのような新しいパターン形成方法が提案されている。

これらの新しいリソグラフィ技術の中でも、紫外線露光の短波長化の極限と見なされているＥＵＶ露光は、エキシマレーザよりもさらに短波長である波長１３．５ｎｍ程度のＥＵＶ光を用い、マスクパターンを通常１／４程度に縮小してウェハ上のレジストに転写する露光技術であり、半導体デバイス用の次世代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ため、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。

このＥＵＶ露光用反射型マスク（以後、反射型マスクと記す）は、ＥＵＶ光を反射する多層膜構造の反射層と、この反射層上にＥＵＶ光を吸収する吸収層で形成され、露光装置を用いてウェハ等の被転写体に転写されるべきパターン（以下、吸収体パターンと称する）とを、少なくとも備えたマスクである。

図１１は、従来の反射型マスク１１０を用いたＥＵＶ露光の概念図である。図１１に示す反射型マスク１１０は、基板１１１上に多層膜構造でＥＵＶ光を反射する反射層１１２を有し、反射層１１２上にＥＵＶ光を吸収する吸収層１１３からなる吸収体パターンが形成された構造となっている。反射型マスクに入射したＥＵＶ光１１５Ａ、１１５Ｂは、反射層１１２では反射され、吸収層１１３では吸収され、反射されたＥＵＶ光１１６Ａによりウェハ上に縮小転写パターン１２２が形成される。

ＥＵＶ露光では、ＥＵＶ光１１５（１１５Ａ；１１５Ｂ）はＥＵＶマスク１１０面に対し垂直な方向から数度（例えば、６度）傾いた方向から入射される。従って、吸収層１１３パターンの膜厚が厚いと、パターン自身の影が生じ、露光時に転写されたパターンのエッジ部分がぼけるなどのシャドーイングと呼ばれる現象により鮮明な転写像が得られなくなるため、パターン形成上、吸収層１１３の厚さは薄い方がより好ましい。この点から、吸収層１１３は、露光光の波長に対し、吸収係数が大きい方が有利であり、吸収層１１３の膜厚は、露光光であるＥＵＶ光１１５を十分に吸収できる厚さであって、かつ可能な限り薄い方が望ましい。

しかしながら、吸収層１１３の厚さを薄くした場合、以下のような露光フィールド境界部におけるレジストのオーバー露光の問題が生じる。

図１１に示すように、ＥＵＶ露光では、フォトマスクのステッパー露光と同様に、反射型マスク１１０上のパターン領域を、反射型マスク１１０上に設置されるブレード１１７によって矩形状の露光フィールドに区切り、ステップアンドリピート方式によりウェハ１２０に多面付け露光される。ここで、上述のように、吸収層１１３の膜厚を薄くした場合には、吸収層１１３からなる転写パターンから放射される第２の反射光１１６Ｂの強度が高まり、ブレード１１７境界近傍に相当する露光フィールド１２１外周の重なり部において、ウェハ１２０上のレジストが多重露光により、オーバー露光されてしまう。

図１２は、ＥＵＶ露光による上記の問題点の説明図であり、ウェハ１２０上に４つの露光フィールドが転写された状態を例示している。図１２に示すように、ウェハ上のフィールド境界周辺では、露光時の隣り合うショットにより２重あるいは４重に露光が重なり合ってフィールド重なり部１２３となって多重露光されるために、レジストが不適切に感光しレジストダメージが生じる。例えば、ポジ型レジストを用いた場合、１回の露光ショットでは適正露光であっても、フィールド１２１が重なり合う部分のレジストは多重露光によりオーバー露光となり、レジスト現像後にレジストの膜減りの問題やパターン仕上がり寸法の変動の問題が生じる。

上記の露光フィールド１２１境界での遮光の問題を解決するために、マスクの転写パターン領域の周辺に遮光領域を設けた反射型マスクが提案されている（特許文献１参照）。ここで、上記の転写パターン領域とは、ウェハ等の被転写体に転写される露光フィールドに対応した反射型マスク上のパターン領域のことであり、上記の遮光領域とは、転写パターン領域の周囲に設けられたＥＵＶ光の反射を低減させた領域のことであり、遮光領域を設けることにより、ウェハ上で隣り合う露光フィールドの境界部におけるレジストのオーバー露光を防止する。

特許文献１には、遮光領域を設けたＥＵＶ露光用反射型マスクの代表的な例として、図９及び図１０に示すような２つの方式が開示されている。図９に示す反射型マスク９０は、転写パターン領域９７の周囲の遮光領域９８の吸収層を２段構造に積層（以後、吸収層積層方式とも言う）した反射型マスクであり、第１の吸収層９３の上に、第２の吸収層９６を設けて破線内に示す遮光領域９８としている。図１０に示す反射型マスク１００は、転写パターン領域１０７の周囲の遮光領域の反射層１０２をエッチング加工で除去（以後、反射層加工方式とも言う）し、破線内に示す遮光領域１０８とした反射層加工方式の反射型マスクである。

特開２００９−２１２２２０号公報

しかしながら、ＥＵＶ用の遮光領域を形成するために、図９に示す吸収層を積層させて作成する上述の吸収層積層方式、あるいは図１０に示す反射層を掘り込んで除去して作成する反射層加工方式による遮光領域を有する反射型マスクを製造するには、以下のような問題があった。

図９に示すような吸収層積層方式の反射型マスクの製造方法については、特許文献１において、吸収体パターンを構成する第１の吸収層９３の上に、遮光領域９８を構成する第２の吸収層９６を積層し、第２の吸収層９６の上に形成したレジストパターンをエッチングマスクにして、第２の吸収層９６と第１の吸収層９３をエッチング加工して、第２の吸収層９６と第１の吸収層９３の両方の厚さの転写パターンと遮光領域パターンを形成し、次いで、転写パターン領域９７の第２の吸収層９６からなる転写パターンのみを除去して上記のような吸収体積層方式の反射型マスクを得る方法が提案されている。

しかし、上記のように、第２の吸収層９６と第１の吸収層９３の両方をエッチング加工して転写パターンを形成することは、第１の吸収層のみをエッチング加工して転写パターンを形成することに比べて厚膜のエッチングとなり、エッチング時のレジストダメージによるマスクパターンの劣化が生じ、精度良く転写パターンを形成することは困難であった。また、第１の吸収層の転写パターンに損傷を与えずに、転写パターン領域９７の第２の吸収層からなる転写パターンのみを除去することも困難であった。また、転写パターン領域９７に転写すべきメインパターンを作成後に上部吸収層を作成する製造方法では、製造途中の洗浄プロセスで使用した硫酸イオンなどが基板上に残留して吸収体パターン作成時のレジストプロセスに影響し、寸法精度に悪影響を及ぼす問題が発生していた。

一方、図１０に示す反射層を除去する反射層加工方式の反射型マスクについては、Ｍｏ層とＳｉ層を交互に設けて一組の層とした４０層（例えば、厚さ２７４ｎｍ）に及ぶ多層膜構造の反射層１０２を深掘りエッチングして、遮光領域１０８の反射層１０２を除去する必要があるが、この反射層の除去は容易ではなく、工程が長くなるという問題を生じていた。さらに、反射層加工方式の反射型マスクにおいては、反射層１０２を構成するＭｏ層とＳｉ層を交互に積層した多層膜の側面が、遮光領域１０８において露出した構造となるため、マスク洗浄時に露出している多層の反射層１０２の側面が損傷してしまう恐れや、多層の反射層１０２の一部が側面から溶出して転写パターンに欠陥が生じてしまうという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ＥＵＶ露光用の反射型マスクの遮光領域の形成において、追加の吸収層を積層させたり、あるいは反射層をエッチング除去したりせずに、反射型マスク上の遮光領域の遮光性を高め、ウェハ上の露光フィールド境界部のオーバー露光を抑制できる遮光領域を有する反射型マスク及び反射型マスクの製造方法を提供することである。

本発明の請求項１の発明に係る反射型マスクは、基板と、前記基板の主面上に形成されたＥＵＶ光を反射する多層膜の反射層と、前記反射層上に前記ＥＵＶ光を吸収する吸収層で形成された吸収体パターンと、を少なくとも備えたＥＵＶ露光用の反射型マスクであって、前記吸収体パターンによって形成された転写パターン領域の周囲に、前記ＥＵＶ光を遮光するための遮光領域が設けられており、前記遮光領域は、前記反射層の中間に設けた前記ＥＵＶ光の位相を調整する位相調整層と、前記反射層上に設けた前記吸収層とを有し、前記遮光領域において、前記位相調整層より上側にある上部反射層で反射した前記ＥＵＶ光と、前記位相調整層より下側にある下部反射層で反射した前記ＥＵＶ光との位相差が、１６５度〜１９０度の範囲にあることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２の発明に係る反射型マスクは、請求項１に記載の反射型マスクにおいて、前記位相調整層が、シリコン（Ｓｉ）膜よりなることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３の発明に係る反射型マスクは、請求項２に記載の反射型マスクにおいて、前記位相調整層のシリコン膜の厚みが、３．０ｎｍ〜３．６ｎｍの範囲にあることを特徴とするものである。

本発明の請求項４の発明に係る反射型マスクは、請求項１から請求項３までのうちのいずれか１項に記載の反射型マスクにおいて、前記反射層が、シリコン（Ｓｉ）膜とモリブデン（Ｍｏ）膜とを１ペアとし、交互に成膜した４０ペアの多層膜で構成されており、前記位相調整層が、前記反射層への前記ＥＵＶ光の入射側から１０ペアから１２ペアの範囲の多層膜の下側に接して設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５の発明に係る反射型マスクは、請求項１から請求項４までのうちのいずれか１項に記載の反射型マスクにおいて、前記位相調整層が、前記位相調整層をパターンニングするときのエッチング停止層となり、前記下部反射層を保護する第１のキャッピング層の上に設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項６の発明に係る反射型マスクは、請求項１から請求項５までのうちのいずれか１項に記載の反射型マスクにおいて、前記上部反射層の上に、前記吸収層をパターンニングするときのエッチング停止層となり、前記上部反射層を保護する第２のキャッピング層が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の請求項７の発明に係る反射型マスクは、請求項１から請求項６までのうちのいずれか１項に記載の反射型マスクにおいて、前記第１のキャッピング層及び前記第２のキャッピング層が、ルテニウム（Ｒｕ）膜よりなることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項８の発明に係る反射型マスクの製造方法は、基板と、前記基板の主面上に形成されたＥＵＶ光を反射する多層膜の反射層と、前記反射層上に前記ＥＵＶ光を吸収する吸収層で形成された吸収体パターンと、を少なくとも備え、前記吸収体パターンによって形成された転写パターン領域の周囲に、前記ＥＵＶ光を遮光するための遮光領域が設けられており、前記遮光領域は、前記反射層の中間に設けた前記ＥＵＶ光の位相を調整する位相調整層と、前記反射層上に設けた前記吸収層とを有し、前記遮光領域において、前記位相調整層より上側にある上部反射層で反射した前記ＥＵＶ光と、前記位相調整層より下側にある下部反射層で反射した前記ＥＵＶ光との位相差が、１６５度〜１９０度の範囲にあるＥＵＶ露光用の反射型マスクの製造方法であって、前記基板上にシリコン（Ｓｉ）膜とモリブデン（Ｍｏ）膜とを１ペアとし、前記Ｓｉ膜とＭｏ膜を交互に成膜して所定のペア数の前記下部反射層を形成する工程と、前記下部反射層上に前記位相調整層を成膜する工程と、前記位相調整層をパターンニングして前記遮光領域とする領域にパターンニングした位相調整層を形成する工程と、前記パターンニングした位相調整層を覆って前記Ｓｉ膜と前記Ｍｏ膜とを交互に成膜して所定のペア数の前記上部反射層を形成する工程と、前記上部反射層上に前記吸収層を形成する工程と、前記吸収層をパターンニングして転写パターン領域及び遮光領域を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。

本発明の請求項９の発明に係る反射型マスクの製造方法は、請求項８に記載の反射型マスクの製造方法において、前記下部反射層上に、前記位相調整層をパターンニングするときのエッチング停止層となり、前記下部反射層を保護する第１のキャッピング層を設けてから前記位相調整層を成膜する工程を有することを特徴とするものである。

本発明の請求項１０の発明に係る反射型マスクの製造方法は、請求項８または請求項９に記載の反射型マスクの製造方法において、前記上部反射層上に、前記吸収層をパターンニングするときのエッチング停止層となり、前記上部反射層を保護する第２のキャッピング層を設けてから前記吸収層を形成する工程を有することを特徴とするものである。

本発明のＥＵＶ露光用の反射型マスクによれば、遮光領域となる反射層の中間に位相調整層を挿入することにより、位相調整層の上下の反射層において反射光の位相を望ましくは１８０度ずらし、打ち消しあうように調整することにより、ＥＵＶ光の反射率を低減させ、良好な遮光特性を得ることができる。そのため、従来の吸収層を２層構造に積層した遮光領域や反射層をエッチング除去して作成した遮光領域を形成することによるメインパターンの加工精度低下や、欠陥を生じるなどの問題を発生せずに、良好な遮光特性を持つ反射型マスクを得ることができる。

本発明のＥＵＶ露光用反射型マスクの製造方法によれば、遮光領域を有するＥＵＶ露光用の反射型マスクの製造において、従来の吸収層を２層構造に積層した遮光領域や反射層をエッチング除去して作成した遮光領域を形成することによるメインパターンの加工精度低下や、欠陥を生じるなどの問題を発生せずに、良好な遮光特性を持つ高品質の反射型マスクを作製することができる。

本発明の反射型マスクの一例を示す図であり、図１（ａ）はマスク全体の平面模式図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面模式図、図１（ｃ）は図１（ｂ）における位相調整層と上下の反射層の部分拡大図である。 本発明の反射型マスクの遮光領域における位相調整層の作用効果を説明する断面模式図である。 反射型マスクの反射層のペア数と反射率との関係を示すグラフである。 本発明の反射型マスクの遮光領域における位相調整層の厚みと反射率との関係を示すグラフである。 本発明の反射型マスクの遮光領域における位相調整層上の反射層のペア数と反射率との関係を示すグラフである。 本発明の反射型マスクの他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明の反射型マスクの他の実施形態の遮光領域における位相調整層と上下の反射層を説明する断面模式図である。 本発明の反射型マスクの製造方法の一例を説明する工程断面模式図である。 従来の吸収層積層方式の遮光領域を有する反射型マスクの例を示す断面図である。 従来の反射層加工方式の遮光領域を有する反射型マスクの例を示す断面図である。 反射型マスクを用いたＥＵＶ露光の概念図である。 ＥＵＶ露光の露光フィールド境界部における多重露光の説明図である。

以下、本発明の遮光領域を有する反射型マスク、及び反射型マスクの製造方法について、図面を参照しながら実施形態を説明する。
＜反射型マスク＞
（実施形態）
図１は、遮光領域を有する本発明の反射型マスク１０の実施形態の一例を示す図であり、図１（ａ）はマスク全体の平面模式図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面模式図、図１（ｃ）は図１（ｂ）の矩形破線内における位相調整層と上下の反射層の部分拡大図である。図１に示すように、反射型マスク１０の一方の主面（表面）上には、転写パターン領域１４と遮光領域１５が形成されている。ここで、転写パターン領域１４は、ウェハなどの被転写体に転写される露光フィールドに対応した反射型マスク１０上のパターン領域であり、破線で示す枠内の矩形トラック状の遮光領域１５は、転写パターン領域１４の周辺に設けられたＥＵＶ光の反射を低減させた領域で、ＥＵＶ露光時に多重露光となる領域に設けられている。例えば、外形６インチ角の反射型マスクにおいて、転写パターン領域１４の面積は１００ｍｍ×１３０ｍｍ程度であり、遮光領域１５の幅は概ね２ｍｍ〜２５ｍｍ程度である。なお、遮光領域１５よりもさらに外側は、露光時に露光装置に備えられているブレードを用いて遮光することができる。

図１に示すように、本実施形態の反射型マスク１０は、基板１１の一方の主面（表面）上にＥＵＶ光を反射する多層の反射層１２と、その反射層１２上にＥＵＶ光を吸収する吸収層１３で形成された吸収体パターン１３ａと、を少なくとも備え、吸収体パターン１３ａによって形成された転写パターン領域１４の周囲に、ＥＵＶ光を遮光するための遮光領域１５が設けられている。遮光領域１５は、反射層１２の中間に設けたＥＵＶ光の位相を調整する位相調整層１６と、反射層１２上に設けた吸収層１３とを有し、図１（ｃ）に示すように、遮光領域１５において、位相調整層１６より上側のＥＵＶ光の入射光側にある上部反射層１２ａで反射したＥＵＶ光と、位相調整層１６より下側の基板面側にある下部反射層１２ｂで反射したＥＵＶ光との位相差が、１６５度〜１９０度の範囲にあるものである。遮光領域１５の吸収層１３の膜厚は、吸収体パターン１３ａの膜厚と同じである。

本発明において、位相調整層１６より上側の反射層とは、位相調整層１６を設けた後に形成する反射層であり、ＥＵＶ光の入射光側にある反射層を意味する。また、位相調整層１６より下側の反射層とは、位相調整層１６を設ける前に形成する反射層であり、位相調整層１６よりも基板面側にある反射層を意味する。なお、本発明の遮光領域を構成する位相調整層１６は、遮光領域のみに限定されず、基板外周部の末端にまで延長されていてもよい。

本発明において、上記の位相調整層としては、シリコン（Ｓｉ）膜が好ましい。通常、多用されているモリブデン（Ｍｏ）膜とシリコン（Ｓｉ）膜からなる多層膜の反射層のＳｉ膜と同一材料であり、反射層中に挿入し易く、屈折率がほぼ１で空気と同じであり、所定の位相差の制御が容易であるからである。Ｓｉ膜を位相調整層とした場合、位相調整層の上下の反射光の位相差をほぼ１８０度とするための位相調整層の挿入位置と膜厚については後述する。
（作用効果）
本発明のＥＵＶマスクにおいては、上記の従来の遮光領域のように、追加の吸収層を積層させたり、反射層をエッチング除去したりせず、位相調整層を設けることにより遮光領域を形成する。次に、図面に基づいて、本発明の反射型マスクの位相調整層の作用効果について説明する。

図２は、本発明の反射型マスクの遮光領域における位相調整層の作用効果を説明する断面模式図である。図１と同じ部位を示す場合には同じ符号を用いている。基板及び吸収層は省略してある。

図２において、反射型マスクに入射したＥＵＶ光は反射層１２によって反射されるが、位相調整層のない転写パターン領域１４では、入射したＥＵＶ光は反射層の各層で反射し、反射光Ｒ１１、Ｒ１２に例示されるように、反射層の各層で反射した反射光の位相はそろっており、通常の反射が行われる。

一方、位相調整層１６を有する遮光領域１５では、入射したＥＵＶ光は、位相調整層１６より上側にある上部反射層１２ａで反射した反射光Ｒ２１と位相調整層１６より下側にある下部反射層１２ｂで反射した反射光Ｒ２２とを生じる。あらかじめ、上部反射層１２ａで反射した反射光Ｒ２１と、下部反射層１２ｂで反射した反射光Ｒ２２との位相差を１８０度ずらすように設定しておくことにより、反射光は相互に打ち消しあい、遮光領域におけるＥＵＶ光の反射率を０に近づけることができ、良好な遮光特性が示される。

遮光領域の反射光の位相差は１８０度異ならせることが最も効果的であるが、本発明においては、遮光領域の反射層上には吸収体パターンを形成するときに成膜される吸収層も設けられているので、ＥＵＶ光の反射光の位相差が１６５度〜１９０度の範囲であれば、遮光領域として十分な遮光効果を得ることができる。

本発明によれば、反射層によるＥＵＶ光の反射率を通常の６０数％から、位相調整層を設けることにより数％以下に低減することができ、さらに遮光領域に吸収層を残すことで、遮光領域の反射率を０．１％〜０．３％程度に低下させることができる。
（位相調整層）
次に、本発明において、位相調整層を反射層の何層目に設けるのが好ましいかについて説明する。

図１に示す多層の反射層１２は、ＥＵＶ露光に用いられるＥＵＶ光を高い反射率で反射する材料が用いられ、通常、モリブデン（Ｍｏ）膜とシリコン（Ｓｉ）膜からなる多層膜が多用されており、例えば、４．２ｎｍ厚のＳｉ膜と２．８ｎｍ厚のＭｏ膜とを１ペアとし、各４０層（４０ペア）積層した多層膜よりなる反射層が挙げられ、１３．４ｎｍのＥＵＶ光を入射角６．０度で入射したときの多層の反射層１２の反射率は、通常、６０％以上を示すように設定されている。

図３は、反射層がＳｉ膜とＭｏ膜とを１ペアとし、Ｓｉ膜とＭｏ膜を交互に成膜した多層膜で構成した場合の反射型マスクにおける、反射層のペア数とＥＵＶ光の反射率との関係をシミュレーションにより求めた結果を示すグラフである。ここで、消衰係数としては、Ｓｉが０．００２５、Ｍｏが０．００６４６、屈折率は、Ｓｉが０．９９９、Ｍｏが０．９２１を用いた。

図３に示すように、通常多用されている反射層４０ペアで反射率６３％程度、１０ペアで反射率約３０％、１２ペアで反射率３４％程度なので、ＥＵＶ光の入射側から数えて反射層が１０ペアから１２ペア付近に位相調整層を挟めば、位相調整層の上下の反射層の反射率強度がほぼ等しくつり合って、遮光領域の反射率は最低になる。

次に、本発明において、位相調整層の好ましい膜厚について説明する。

図４は、本発明の反射型マスクの遮光領域において、位相調整層としてシリコン（Ｓｉ）膜を用いた場合の位相調整層の厚みと反射率との関係を示すグラフであり、ＥＵＶ光の入射側から数えて反射層が１０ペアの下側に接してＳｉ膜の位相調整層を設けた場合である。

図４に示されるように、位相調整層のＳｉ膜の厚み３．０ｎｍ〜３．６ｎｍにおいてＥＵＶ光の反射率は３％〜８％の範囲で１０％以下となり、厚み３．４ｎｍにおいてＥＵＶ光の反射率は３％と最低となり、位相差は１８０度となる。本発明においては、位相調整層の厚みが３．０ｎｍ〜３．６ｎｍの範囲を好ましいとするものである。位相調整層の厚みが３．０ｎｍ未満もしくは３．８ｎｍを超えると、ＥＵＶ光の反射率が高くなり、遮光効果が低下してくるからである。

図５は、本発明の反射型マスクの遮光領域において、位相調整層として厚み３．４ｎｍのＳｉ膜を用いた場合の位相調整層上の反射層（上部反射層）のペア数と反射率との関係を示すグラフである。

図５に示されるように、位相調整層上の反射層（上部反射層）のペア数は、１０ペアから１２ペアの範囲において、反射率は２％〜６％と極めて低反射となり、遮光特性が高いことが示される。本発明においては、位相調整層が、反射層へのＥＵＶ光の入射側から１０ペアから１２ペアの範囲の多層膜の下側に接して設けられていることを好ましい実施形態とするものである。
（実施形態の他の例）
本発明の実施形態の他の例について説明する。

図６は、本発明の反射型マスクの他の実施形態である。図１と同じ部位を示す場合には同じ符号を用いている。図６に示す反射型マスク２０は、位相調整層１６をパターンニングするときのエッチング停止層となり、下部反射層１２ｂを保護する第１のキャッピング層１７の上に、位相調整層１６が設けられているものである。転写パターン領域１４では、第１のキャッピング層１７の上下の反射層（上部反射層１２ａと下部反射層１２ｂ）で反射光の位相がずれないことが必要である。遮光領域１５では、位相調整層１６の上側にある上部反射層１２ａと位相調整層１６の下側でキャッピング層１７の下にある下部反射層１２ｂとで、反射光の位相差が１６５度〜１９０度の範囲にある反射型マスクである。

また、図６に示す反射型マスク２０は、上部反射層１２ａの上に、吸収層１３をパターンニングするときのエッチング停止層となり、上部反射層１２ａを保護する第２のキャッピング層１８が設けられているものである。

多層の反射層１２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Ｒｕを成膜し、キャッピング層を設けることがある。Ｒｕをキャッピング層とした場合には、後述のバッファ層を用いない構造とすることができる。

本発明の反射型マスクにおいて、上記の第１のキャッピング層及び第２のキャッピング層の材料としては、ルテニウム（Ｒｕ）の薄膜が好ましい。上記のように、Ｒｕ膜は位相調整層や吸収層をパターンニングするときのエッチング停止層となり、Ｒｕ膜は２．５ｎｍ〜２．８ｎｍ程度の薄い膜厚で用いることができ、Ｒｕ膜の上下の反射層で反射光の位相がそろう厚みでの、反射率の低下が少ないからである。

図７は、本発明の反射型マスクの他の実施形態の遮光領域における位相調整層と上下の反射層を説明する断面模式図であり、反射層が１０ペアの下に位相調整層を挿入した場合の例である。図７において吸収層及び基板は省略してある。図１と同じ部位を示す場合には、同じ符号を用いている。遮光領域において第１のキャッピング層１７の上に位相調整層１６を設け、上部反射層１２ａの上に第２のキャッピング層１８を設けた反射型マスクの位相調整層と上下の反射層の周辺を示す断面模式図である。図７（ａ）は概要断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の円で囲った位相調整層１６周辺の部分拡大模式図である。第１のキャッピング層１７の上に設けられた位相調整層１６は、上側にＳｉ膜４．２ｎｍとＭｏ膜２．８ｎｍを１ペアとする１０ペアの多層膜の反射層のＳｉ膜と接し、位相調整層としてのＳｉ膜の厚みは３．４ｎｍである。
（反射型マスクの構成要素と材料）
本発明の反射型マスクは、上記の位相調整膜及びキャッピング層以外の他の構成要素、材料として、従来の反射型マスクの構成要素、材料を適用することが可能であるが、図１を用いて以下に説明する。
（基板）
図１に示す本発明の反射型マスク１０の基板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、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、さらにはシリコンを用いることもできる。マスクブランクスの平坦度としては、例えば、パターン領域において５０ｎｍ以下が求められている。
（反射層）
上記のように、図１に示す多層の反射層１２は、ＥＵＶ露光に用いられるＥＵＶ光を高い反射率で反射する材料が用いられ、ＭｏとＳｉからなる多層膜が多用されており、例えば、４．２ｎｍ厚のＳｉと２．８ｎｍ厚のＭｏとを各４０層積層した多層膜よりなる反射層が挙げられる。それ以外には、特定の波長域で高い反射率が得られる材料として、Ｒｕ／Ｓｉ、Ｍｏ／Ｂｅ、Ｍｏ化合物／Ｓｉ化合物、Ｓｉ／Ｎｂ周期多層膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ周期多層膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ／Ｍｏ周期多層膜およびＳｉ／Ｒｕ／Ｍｏ／Ｒｕ周期多層膜なども用いることができる。ただし、材料によって最適な膜厚は異なる。

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周期積層されて、多層の反射層が得られる。
（吸収層）
図１に示すように、マスクの転写パターン領域１４において吸収体パターン１３ａを形成し、ＥＵＶ光を吸収する吸収層１３の材料としては、Ｔａ、ＴａＢ、ＴａＢＮなどのＴａを主成分とする材料、Ｃｒ、Ｃｒを主成分としＮ、Ｏ、Ｃから選ばれる少なくとも１つの成分を含有する材料などが、膜厚３０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の範囲、より好ましくは５０ｎｍ〜８５ｎｍの範囲で用いられる。吸収体パターン１３ａは、公知のリソグラフィ方法で形成される。
（他の構成要素）
本発明の反射型マスクは、上記の構成要素に加えて、他の構成要素が用いられていてもよい。すなわち、本発明の反射型マスクは、吸収体パターン１３ａを形成する吸収層１３が必ずしも多層の反射層１２に直接に接していなくてもよい。吸収層１３をパターン状にドライエッチングする時に下層の多層の反射層１２に損傷を与えるのを防止するために、通常、反射層１２と吸収層１３との間にバッファ層（不図示）が設けられる。また、マスク検査時の検査光の反射コントラストを上げるために、吸収層１３の上に反射防止層（不図示）を設ける場合もある。以下に、上記の他の構成要素の材料について説明する。
（バッファ層）
ＥＵＶ露光に用いられるＥＵＶ光を吸収する吸収層１３をドライエッチングなどの方法でパターンエッチングして吸収体パターン１３ａを形成するときに、下層の多層の反射層１２に損傷を与えるのを防止するために、必要に応じてＣｒＮなどを用いてバッファ層が設けられる。Ｒｕをキャッピング層とした場合には、バッファ層を用いない構造とすることができる。
（反射防止層）
また、マスクパターン検査時の検出感度を上げるために、吸収層１３上に検査光（波長２５０ｎｍ）に対して低反射とした反射防止層を設ける場合もある。反射防止層の材料としては、例えば、タンタルの酸化物（ＴａＯ）、酸窒化物（ＴａＮＯ）、タンタルホウ素酸化物（ＴａＢＯ）などが挙げられ、膜厚５ｎｍ〜３０ｎｍ程度の範囲で用いられる。
（導電層）
ＥＵＶ露光用の反射型マスクでは、マスクを露光装置に設置する場合、通常、マスクのパターンと反対側の主面（裏面）上に設けた導電層を用いて静電チャックで行われる。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）などを厚さ２０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度に成膜して用いられる。

本発明のＥＵＶ露光用の反射型マスクによれば、遮光領域となる反射層の中間に位相調整層を挿入することにより、位相調整層の上下でＥＵＶ光の反射光の位相を望ましくは１８０度ずらし、打ち消しあうように調整することにより、ＥＵＶ光の反射率を低減させ、さらに吸収層を併用することにより、良好な遮光特性を得ることができる。そのため、従来の吸収層を２層構造に積層した遮光領域や反射層をエッチング除去して作成した遮光領域を形成することによるメインパターンの加工精度低下や、欠陥を生じるなどの問題を発生せずに、良好な遮光特性を持つ反射型マスクを得ることができる。
＜反射型マスクの製造方法＞
次に、本発明のＥＵＶ露光用の反射型マスクの製造方法について説明する。図８は、図６に示す本発明の反射型マスクの製造方法の一例を説明する工程断面模式図である。

図８において、図６と同じ部位と材料を示す場合には、同じ符号を用いている。なお、本発明の製造方法における反射型マスクの各構成要素、材料は、上記の反射型マスクに記載した内容と同様であるので、説明は省略する。

先ず、基板１１を準備し、図８（ａ）に示すように、基板１１の一方の主面上に、シリコン（Ｓｉ）膜とモリブデン（Ｍｏ）膜とを１ペアとし、Ｓｉ膜とＭｏ膜を交互に成膜して所定のペア数の下部反射層１２ｂを形成する。

次に、図８（ｂ）に示すように、下部反射層１２ｂ上に第１のキャッピング層１７を成膜し、次いで位相調整層１６を成膜する。

次に、上記の位相調整層１６をパターンニングして、図８（ｃ）に示すように、遮光領域とする領域にパターンニングした位相調整層１６を形成する。パターンニングは、従来公知のリソグラフィ技術が用いられる。例えば、位相調整層上に電子ビームレジストを塗布してレジスト膜を形成し、電子ビームでパターン露光し、現像した後、レジスト膜をマスクにして露出した位相調整層をドライエッチングし、遮光領域にパターンニングした位相調整層１６を形成する。

次に、図８（ｄ）に示すように、パターンニングした位相調整層１６を覆って、再び反射膜となるＳｉ膜とＭｏ膜とを交互に成膜して所定のペア数の上部反射層１２ａを形成し、次いで、上部反射層１２ａ上に第２のキャッピング層１８を形成する。

次に、図８（ｅ）に示すように、上記の第２のキャッピング層上に吸収層１３を成膜して形成する。

次に、吸収層１３上に電子ビームレジストを塗布し、電子ビーム露光して転写パターン領域１４にレジストパターン７１を形成し、吸収層１３をドライエッチングして転写パターン領域１４に吸収体パターン１３ａを形成し、レジストパターンを剥離し、図８（ｆ）に示すように、転写パターン領域１４及び遮光領域１５を有する本発明のＥＵＶ露光用の反射型マスク２０が得られる。

本発明のＥＵＶ露光用反射型マスクの製造方法によれば、遮光領域を有するＥＵＶ露光用の反射型マスクの製造において、従来の吸収層を２層構造に積層した遮光領域や反射層をエッチング除去して作成した遮光領域を形成することによるメインパターンの加工精度低下や、欠陥を生じるなどの問題を発生せずに、良好な遮光特性を持つ高品質の反射型マスクを作製することができる。

以下、実施例により、本発明をさらに詳しく述べる。

基板として、光学研磨された大きさ６インチ角（厚さ０．２５インチ）の合成石英基板を用い、基板の一方の主面上に、イオンビームスパッタ法により、Ｓｉターゲットを用いてＳｉ膜を４．２ｎｍ成膜し、続いてＭｏターゲットを用いてＭｏ膜を２．８ｎｍ成膜して、これを１ペアとして３０ペア積層してＭｏとＳｉの多層膜よりなる下部反射層を形成した。

次に、上記の下部反射層の最表面のＳｉ膜の上にＲｕ膜を２．５ｎｍの厚みにスパッタリング法で成膜して第１のキャッピング層を形成した。第１のキャッピング層のＲｕ膜は位相調整層をパターンニングするときのエッチング停止層となり、下部反射層を保護するものである。

次に、Ｒｕ膜よりなる第１のキャッピング層上に位相調整層としてＳｉ膜を３．４ｎｍの厚みに成膜した。次に、位相調整層としてのＳｉ膜上に電子ビームレジストを塗布してレジスト膜を形成し、電子ビームで遮光領域をパターン露光し、現像し、レジスト膜をマスクにして露出した位相調整層をＣＦ₄ガスでドライエッチングした後、レジスト膜を剥離し、遮光領域にパターンニングした位相調整層を形成した。

次に、パターンニングした位相調整層を覆って、再び、Ｓｉ膜を厚み４．２ｎｍ、Ｍｏ膜を厚み２．８ｎｍと交互に成膜して１０ペアの上部反射層を形成し、この上部反射層上に第２のキャッピング層のＲｕ膜を２．５ｎｍ成膜した。第２のキャッピング層のＲｕ膜は、吸収層をパターンニングするときのエッチング停止層となり、上部反射層を保護するものである。

次に、第２のキャッピング層のＲｕ膜上に、ＤＣマグネトロンスパッタ法によりＴａターゲットを用いて、Ａｒと窒素の混合ガス雰囲気下で、ＴａＮ膜を６０ｎｍの厚さで成膜し吸収層を形成した。

次に、上記の吸収層ＴａＮ膜の上に電子ビーム用レジストを塗布し、電子ビーム描画装置を用いて転写パターン領域にマスクパターンを描画し、現像してレジストパターンを形成した。

次に、上記のレジストパターンの開口部から露出する吸収層のＴａＮ膜をＣｌ₂ガスでドライエッチングして、転写パターン領域に吸収体パターンを形成し、次いでレジストパターンを剥離し、転写パターン領域の周囲に遮光領域を有する反射型マスクを得た。

本実施例の反射型マスクは、反射層の中間に位相調整層を設けて遮光領域とし、遮光領域において、位相調整層より上側にある上部反射層で反射したＥＵＶ光と、位相調整層より下側にある下部反射層で反射したＥＵＶ光との位相差が、ほぼ１８０度となるようにして、反射光が相互に打ち消しあって反射率が０に近づき、遮光領域の吸収層と合わせて良好な遮光特性を得ることができた。

１０、２０ 反射型マスク
１１ 基板
１２ 反射層
１２ａ 上部反射層
１２ｂ 下部反射層
１３ 吸収層
１３ａ 吸収体パターン
１４ 転写パターン領域
１５ 遮光領域
１６ 位相調整層
１７ 第１のキャッピング層
１８ 第２のキャッピング層
１１５Ａ、１１５Ｂ ＥＵＶ入射光
１１６Ａ、１１６Ｂ ＥＵＶ反射光
１１７ ブレード
１２０ ウェハ
１２１ フィールド
１２２ 転写パターン
９０、１００、１１０ 反射型マスク
９１、１０１、１１１ 基板
９２、１０２、１１２ 反射層
９３、１０３、１１３ 吸収層
９７、１０７ 転写パターン領域
９８、１０８ 遮光領域

Claims (10)

1. 基板と、前記基板の主面上に形成されたＥＵＶ光を反射する多層膜の反射層と、前記反射層上に前記ＥＵＶ光を吸収する吸収層で形成された吸収体パターンと、を少なくとも備えたＥＵＶ露光用の反射型マスクであって、
   前記吸収体パターンによって形成された転写パターン領域の周囲に、前記ＥＵＶ光を遮光するための遮光領域が設けられており、
   前記遮光領域は、前記反射層の中間に設けた前記ＥＵＶ光の位相を調整する位相調整層と、前記反射層上に設けた前記吸収層とを有し、
   前記遮光領域において、前記位相調整層より上側にある上部反射層で反射した前記ＥＵＶ光と、前記位相調整層より下側にある下部反射層で反射した前記ＥＵＶ光との位相差が、１６５度〜１９０度の範囲にあることを特徴とする反射型マスク。
2. 前記位相調整層が、シリコン（Ｓｉ）膜よりなることを特徴とする請求項１に記載の反射型マスク。
3. 前記位相調整層のシリコン膜の厚みが、３．０ｎｍ〜３．６ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項２に記載の反射型マスク。
4. 前記反射層が、シリコン（Ｓｉ）膜とモリブデン（Ｍｏ）膜とを１ペアとし、交互に成膜した４０ペアの多層膜で構成されており、前記位相調整層が、前記反射層への前記ＥＵＶ光の入射側から１０ペアから１２ペアの範囲の多層膜の下側に接して設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３までのうちのいずれか１項に記載の反射型マスク。
5. 前記位相調整層が、前記位相調整層をパターンニングするときのエッチング停止層となり、前記下部反射層を保護する第１のキャッピング層の上に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４までのうちのいずれか１項に記載の反射型マスク。
6. 前記上部反射層の上に、前記吸収層をパターンニングするときのエッチング停止層となり、前記上部反射層を保護する第２のキャッピング層が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５までのうちのいずれか１項に記載の反射型マスク。
7. 前記第１のキャッピング層及び前記第２のキャッピング層が、ルテニウム（Ｒｕ）膜よりなることを特徴とする請求項１から請求項６までのうちのいずれか１項に記載の反射型マスク。
8. 基板と、前記基板の主面上に形成されたＥＵＶ光を反射する多層膜の反射層と、前記反射層上に前記ＥＵＶ光を吸収する吸収層で形成された吸収体パターンと、を少なくとも備え、前記吸収体パターンによって形成された転写パターン領域の周囲に、前記ＥＵＶ光を遮光するための遮光領域が設けられており、
   前記遮光領域は、前記反射層の中間に設けた前記ＥＵＶ光の位相を調整する位相調整層と、前記反射層上に設けた前記吸収層とを有し、前記遮光領域において、前記位相調整層より上側にある上部反射層で反射した前記ＥＵＶ光と、前記位相調整層より下側にある下部反射層で反射した前記ＥＵＶ光との位相差が、１６５度〜１９０度の範囲にあるＥＵＶ露光用の反射型マスクの製造方法であって、
   前記基板上にシリコン（Ｓｉ）膜とモリブデン（Ｍｏ）膜とを１ペアとし、前記Ｓｉ膜とＭｏ膜を交互に成膜して所定のペア数の前記下部反射層を形成する工程と、
   前記下部反射層上に前記位相調整層を成膜する工程と、
   前記位相調整層をパターンニングして前記遮光領域とする領域にパターンニングした位相調整層を形成する工程と、
   前記パターンニングした位相調整層を覆って前記Ｓｉ膜と前記Ｍｏ膜とを交互に成膜して所定のペア数の前記上部反射層を形成する工程と、
   前記上部反射層上に前記吸収層を形成する工程と、
   前記吸収層をパターンニングして転写パターン領域及び遮光領域を形成する工程と、
   を含むことを特徴とする反射型マスクの製造方法。
9. 前記下部反射層上に、前記位相調整層をパターンニングするときのエッチング停止層となり、前記下部反射層を保護する第１のキャッピング層を設けてから前記位相調整層を成膜する工程を有することを特徴とする請求項８に記載の反射型マスクの製造方法。
10. 前記上部反射層上に、前記吸収層をパターンニングするときのエッチング停止層となり、前記上部反射層を保護する第２のキャッピング層を設けてから前記吸収層を形成する工程を有することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の反射型マスクの製造方法。

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