JP2016164691A - 反射型フォトマスクおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】回路パターン領域以外から光が反射することがなく、精度よく露光転写が可能な反射型露光用フォトマスク及びその製造方法を提供すること。【解決手段】基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを具備する、波長５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の光を露光光とするリソグラフィに用いられる反射型フォトマスクであって、前記吸収体膜には回路パターンが形成され、前記回路パターンが形成されている領域の外側には、前記多層反射膜及び吸収体膜が除去されて前記基板が露出する遮光領域が形成され、前記遮光領域の前記基板が露出している部分には、微細凹凸パターンからなるモスアイ構造体が形成されていることを特徴とする反射型フォトマスク。【選択図】図２
Description
本発明は、反射型の露光用フォトマスクおよびその製造方法に関する。
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体デバイスの微細化に伴い、フォトリソグラフィ技術の微細化に対する要求が高まっている。既に、リソグラフィの露光も従来の波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光を用いた露光から、波長が１３．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ：極端紫外線）領域の光を用いた露光に置き換わりつつある。
ＥＵＶ露光用のフォトマスク（ＥＵＶフォトマスク）は、ＥＵＶ領域の光に対してほとんどの物質が高い光吸収性をもつため、従来の透過型のフォトマスクとは異なり、反射型のフォトマスクである（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、ガラス基板上にモリブデン（Ｍｏ）層及びシリコン（Ｓｉ）層を交互に積層した多層膜からなる光反射膜を形成し、その上にタンタル（Ｔａ）を主成分とする光吸収体により回路パターンを形成した反射型のフォトマスクに関する技術が開示されている。
また、ＥＵＶ光は前記の通り光の透過を利用する屈折光学系が使用できないことから、露光機の光学系も反射型となる。このため、透過型のビームスプリッターを利用した偏向が不可能である。従って、反射型フォトマスクでは、フォトマスクへの入射光と反射光が同軸上に設計できないという欠点があり、このため、ＥＵＶフォトマスクの光軸を６度程度傾けて、フォトマスクへ入射した光の反射光を半導体基板に導く手法が採用されている。
このようにＥＵＶフォトマスクの光軸を傾斜させると、フォトマスクパターンに対する光の入射方向に依存して半導体基板上でのフォトマスクを通しての配線パターンがフォトマスクパターンとは異なる線幅となるという射影効果と呼ばれる問題が生ずることが指摘されている。そこで、この射影効果を抑制ないし軽減するために、フォトマスクパターンを形成している吸収膜の膜厚を薄膜化することが提案されている。
しかし、このような吸収膜の薄膜化によると、ＥＵＶ光を吸収するのに必要な光の減衰量が不足するため、半導体基板への反射光が増加し、半導体基板上に塗布されたレジスト膜を過度に感光させてしまうという問題が発生する。さらに半導体基板ではチップを多面付で露光するため、隣接するチップの境界領域において多重露光が発生する。
このような問題を解決するために、反射型フォトマスクの吸収膜から多層反射膜までを掘り込んだ溝を形成することや、回路パターン領域の吸収膜の膜厚よりも厚い膜を形成することや、反射型フォトマスク上にレーザ照射もしくはイオン注入することで多層反射膜の反射率を低下させることにより、露光光源波長に対する遮光性の高い遮光領域を設けた反射型フォトマスクが提案されている（特許文献１）。
しかしながら、反射型フォトマスク上にレーザ照射もしくはイオン注入することで遮光領域を形成する場合、多層反射膜以外によるレーザ光もしくはイオンの損失があるため、この損失分を考慮したレーザ光もしくはイオンを照射しなくてはならない。また、多層反射膜以外の膜にはレーザ光もしくはイオンの照射によるダメージが生じ、吸収膜の露光光源波長の吸収率の低下が懸念される。
一方、ＥＵＶ光源は、アウトオブバンド（Ｏｕｔ ｏｆ Ｂａｎｄ）と呼ばれる真空紫外線から近赤外線領域にかけての波長の光を放射することが知られている。これらの波長の光は本来不要なものであり、ウェハ上に塗布されたレジストを感光させてしまうという問題がある。
そのため、反射型マスクの吸収膜から多層反射膜までを掘り込んだ溝を遮光領域として形成した場合、入射するアウトオブバンドの光が、多層反射膜の形成された面とは異なるもう一方の基板面に形成された導電膜から反射され、それがウェハ上のレジストを感光させてしまうという問題が生じる場合がある。
光学材料を用いる分野において、光学材料の表面における反射を抑制するため、光がある物質から他の物質に入射した場合、この２つの物質間に屈折率の差があると、入射した光の一部が反射する。このとき、この反射は２つの物質間の屈折率の差が大きいほど大きくなる。反射を抑制するための物質の表面加工手法として、入射光の波長よりも短い微細構造パターンを有する構造体（モスアイ（蛾の目）構造体）を材料表面に形成する手法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
例えば、空気側からある物質中に光が入射する際、物質表面に入射した光に対応する微細構造パターンを形成すると、反射率が低下する。このとき、微細構造パターンを、先のとがった錐形（円錐、四角錘、多角錘など）の形状にすると、空気と物質間との屈折率が緩やかに変化するようになり、反射率はさらに低下し、また、反射率の低い光の波長帯域の広帯域化、高視野角化が得られることが知られている（例えば、特許文献２参照）。
一般に、空気側からの可視光の反射を抑制するモスアイ構造体には、１００〜２００ｎｍ程度のサイズの微細構造パターンが要求される。この様な微細構造パターンの形成には、これに対応する微細構造パターンの形成技術が必要である。
上述したモスアイ構造体の製造方法として、ピラー形状をエッチングすることによりモスアイ構造を形成する方法などが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
"Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｅｎｓ Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ ｂｙ ｔｈｅ "Ｍｏｔｈ Ｅｙｅ" Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ"， Ｐ．Ｂ．ＣＬＡＰＨＡＭ ＆ Ｍ．Ｃ．ＨＵＴＬＥＹ， Ｎａｔｕｒｅ， ｖｏｌ．２４４， ｐｐ．２８１−２８２（１９７３）
本発明は上記問題点に鑑みてなされ、その目的は、ＥＵＶ露光における射影効果の影響を低減しつつ、反射型フォトマスク上の遮光領域の遮光性を高め、隣接するチップの境界領域における多重露光を防止し、ＥＵＶのアウトオブバンドの放射を除去したＥＵＶ露光用の反射型フォトマスク及びその製造方法を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを具備する、波長５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の光を露光光とするリソグラフィに用いられる反射型フォトマスクであって、前記吸収体膜には回路パターンが形成され、前記回路パターンが形成されている領域の外側には、前記多層反射膜及び吸収体膜が除去されて前記基板が露出する遮光領域が形成され、前記遮光領域の前記基板が露出している部分には、微細凹凸パターンからなるモスアイ構造体が形成されていることを特徴とする反射型フォトマスクを提供する。
以上のように構成される反射型フォトマスクにおいて、前記モスアイ構造体の互いに隣接する凹凸パターンの頂部の間隔を一定とすることが出来る。或いは、前記モスアイ構造体の互いに隣接する凹凸パターンの頂部の間隔は不揃いであってもよい。
前記モスアイ構造体の凹凸パターンの互いに隣接する頂部の間隔を、１００ｎｍ以上１５０ｎｍ以下とすることが出来る。また、前記モスアイ構造体の凹凸パターンの凹凸のアスペクト比を１以上とすることが出来る。
また、前記モスアイ構造体の凹凸パターンの頂部は、先鋭化されたものとすることが出来る。
本発明の第２の態様は、基板上に、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを積層したマスクブランクスを準備する工程、前記多層反射膜及び吸収体膜を選択的に除去して、回路パターンが形成されている領域又は回路パターンの形成予定領域の外側に前記基板が露出する遮光領域を形成する工程、及び前記遮光領域の前記基板が露出している部分に、微細凹凸パターンからなるモスアイ構造体を形成する工程を具備する、波長５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の光を露光光とするリソグラフィに用いられる反射型フォトマスクの製造方法を提供する。
以上のように構成される反射型フォトマスクの製造方法において、前記微細凹凸パターンからなるモスアイ構造体を形成する工程は、微細機械加工方法、レーザ加工方法、及びフォトリソグラフィのいずれかにより行うことが出来る。
本発明によると、ＥＵＶ露光における射影効果の影響を低減しつつ、反射型フォトマスク上の遮光領域の遮光性を高め、隣接するチップの境界領域における多重露光を防止し、ＥＵＶのアウトオブバンドの放射を除去したＥＵＶ露光用の反射型フォトマスク及びその製造方法が提供される。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る反射型フォトマスクの製造に用いられる反射型フォトマスクブランクス１０ａ，１０ｂの断面図であり、より具体的には、ＥＵＶ光を用いた露光に使用するフォトマスク用のブランクスである。このＥＵＶ光の波長は、例えば１３．５ｎｍである。
図１に示すフォトマスク用ブランクスでは、基板１１の一面上に、多層反射膜１２、保護膜１３、及び吸収膜１４が形成されている。図１（ａ）では、吸収膜１４は単層であり、（ｂ）では吸収膜１４は積層である。基板１１の多層反射膜１２とは反対面側には、裏面導電膜１５が形成されている。多層反射膜１２、保護膜１３、吸収膜１４、裏面導電膜１５は、公知のスパッタリング法を用いて形成することができる。
基板１１の材料としては、後述する凹凸パターンを形成する工程において、用いる微細パターン形成方法における加工特性を備えている材料が望ましい。そのような材料として、石英(ＳｉＯ２)を主成分とし、酸化チタン（ＴｉＯ２)を含む材料等が挙げられる。例えば、公知のリソグラフィ技術及び公知のエッチング技術を用いて凹凸パターンを形成する場合、石英ガラスを用いるのが望ましい。
多層反射層１２は、ＥＵＶ光に対する吸収（消衰係数）が小さく、且つＥＵＶ光での屈折率差が大きい材料が用いられる。また、ＥＵＶ光に対して６０％程度の反射率を達成できるように設計された、例えば、厚さ２〜３ｎｍのモリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層を交互に４０〜５０ペア積層した積層膜を用いることができる。ＭｏやＳｉは、ＥＵＶ光に対する吸収（消衰係数）が小さく、且つＭｏとＳｉのＥＵＶ光での屈折率差が大きいので、ＳｉとＭｏの界面での反射率を高く出来るために好適に用いられる。
保護層１３は、単層構造もしくは積層構造となっており、前記多層反射膜１２上に単層構造で形成される場合には、ルテニウム(Ｒｕ)またはシリコン（Ｓｉ）のいずれかを含む材料で形成され、前記多層反射膜１２上に積層構造で形成される場合には、前記多層反射膜１２の最上層がルテニウム（Ｒｕ）の酸化物、窒化物、酸窒化物やシリコン（Ｓｉ）の酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料で形成される。
また、保護層１３は、酸やアルカリに対する洗浄耐性を有する材料である必要があり、例えば、厚さ２〜３ｎｍのルテニウム（Ｒｕ）あるいは厚さ１０ｎｍ程度のシリコン（Ｓｉ）を用いることができる。保護層１３がＲｕにより構成される場合は、吸収層１４の加工におけるストッパー層やマスク洗浄における薬液に対する保護層としての役割を果たしている。なお、Ｒｕからなる保護層１３の下の多層反射層１２の最上層はＳｉ層となる。
保護層１３がＳｉにより構成される場合は、吸収層１４との間に、緩衝層を設ける場合もある。緩衝層は、吸収層１４のエッチングやパターン修正時に、緩衝層の下に隣接する多層反射層１２の最上層であるＳｉ層を保護するために設けられ、例えば、クロムの窒素化合物（ＣｒＮ）により構成することが出来る。
前記吸収膜１４は、単層構造もしくは積層構造となっており、前記保護膜１３上に単層構造で形成される場合、即ち、図１（ａ）に示す吸収層１４は、ＥＵＶに対して吸収率の高いタンタル（Ｔａ）及びその酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料で形成される。例えば、タンタルホウ素窒化物（ＴａＢＮ）、タンタルシリコン（ＴａＳｉ）、タンタル（Ｔａ）や、それらの酸化物（ＴａＢＯＮ、ＴａＳｉＯ、ＴａＯ）を用いることが出来る。
前記保護膜１３上に積層構造で形成される場合、図１（ｂ）に示す２層構造の吸収層１４は、上層として波長１９０〜２６０ｎｍの紫外光に対して反射防止機能を有する低反射層を設けたものである。低反射層としては、タンタル（Ｔａ）の酸化物、窒化物、酸窒化物やシリコン(Ｓｉ)の酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料を用いることが出来る。低反射層は、マスクの欠陥検査機の検査波長に対して、コントラストを高くし、検査性を向上させるためのものである。吸収層１４の膜厚は、通常、５０〜７０ｎｍである。
基板１１の裏面に形成される導電膜１５は、導電性があれば良く、クロム(Ｃｒ)またはタンタル(Ｔａ）のいずれかの金属もしくはその酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれか、または、導電性のあるその他の金属材料を含む材料で形成される。一般にはＣｒＮが用いられる。導電膜１５の膜厚は、通常、２０〜３０ｎｍである。なお、導電膜１５を設けないマスクブランクとしてもよい。
図２は、図１で示した反射型フォトマスクブランクスス１０を用いて製造された露光用反射型フォトマスクを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。この反射型フォトマスクは、回路パターンＡの外側に、吸収膜１４、保護膜１３、及び多層反射膜１２の一部を矩形枠状に掘り込み、基板１１が露出した遮光領域（遮光溝）Ｂを形成した構造を有する。
遮光領域Ｂにおける基板１１の露出面には、微細凹凸パターンからなるモスアイ構造体１６が設けられている。この微細凹凸パターンは、段差を有するものであれば良く、その形状、配列は、モスアイ構造体として機能するパターンであれば良い。例えば、ドットパターンの配列が良い。なお、モスアイ構造体として機能するパターンとは、同一形状のパターンが周期的に配置されるため、広範囲の波長、あらゆる入射角の光の反射を低減させることが可能なパターンである。
また、凹凸パターン１６の頂部の間隔は、設計事項であり、反射を抑制する光の波長に対応して決定することが望ましい。例えば、除去すべきアウトオブバンドの波長は、１５０ｎｍ〜３００ｎｍ程度であり、これはウェハ上のレジストが感光する波長に相当する。つまり、隣接する凹凸パターン１６の頂部の間隔は、１００ｎｍ以上１５０ｎｍ未満であるのが望ましい。また、隣接する凹凸パターン１６の頂部の間隔は、均一でもよいが、間隔がこの範囲内で適度に分散していれば、不揃いであってもよい。不揃いとすることにより、微細構造パターンの間隔の幅に変化をもたせることができ、微細構造パターンの間隔に対応する波長帯域において、その波長帯域の光の反射を抑制することができる。さらに、モスアイ構造体の凹凸のアスペクト比が１．０以上あれば、反射防止に十分な効果を発揮し、１．５以上であるとなお好ましい。
微細凹凸パターン１６の形状は、円錐状や角錐状が好ましく、先端が平らな場合はその部分において反射が起こるため、先端が精鋭であり、深さ方向になだらかに広がるものであることが好ましい。
凹凸パターン１６の形成方法としては、所望する微細構造パターンに合わせて、適宜公知のパターニング方法を選択して良い。例えば、公知の微細機械加工方法、レーザ加工方法などを用いても良い。特に、精度良く凹凸パターンを形成できる点で、リソグラフィ技術およびエッチング技術を用いることが好ましい。以下に示す反射型フォトマスクの製造例及び実施例では、リソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、モスアイ構造体を構成する凹凸パターン１６を形成している。
図２に示す反射型フォトマスクの製造プロセスを図３及び図４〜図１０に示す。図３は製造工程のフローチャートを、図４〜図１０は製造プロセスを工程順に示す断面図である。
まず、図１に示すブランクススの吸収膜１４に回路パターンＡと遮光領域Ｂを形成するプロセスについて説明する。図４（ａ）に示すように、ブランクススを用意し、図４（ｂ）に示すように、吸収膜１４の上に、紫外線または電子線に反応を示す化学増幅系や非化学増幅系レジスト２１を塗布する(工程Ｓ１)。次いで、図４（ｃ）に示すように、増幅系レジスト２１に所定の回路パターンＡと遮光領域Ｂを描画する（工程Ｓ２）。
その後、図５（ａ）に示すように、アルカリ溶液などで現像を行い(工程Ｓ３)、レジストパターン２１ａを形成する。そして、図５（ｂ）に示すように、レジストパターン２１ａをマスクとして用いて、フッ素系ガスや塩素系ガスを用いたガスプラズマによるエッチングを行い(工程Ｓ４)、次いで、図５（ｃ）に示すように、不要なレジストパターン２１ａを酸素プラズマによる灰化や硫酸やオゾン水などの酸化薬液による分解、ないしは有機溶剤などで溶解除去する(工程Ｓ５)。その後、必要に応じて、酸・アルカリ系薬品やオゾンガスや水素ガスなどを溶解した超純水や有機アルカリ系薬品、界面活性剤などによる洗浄処理(工程Ｓ６)と遠心力を利用したスピン乾燥(工程Ｓ７)を行う。以上により、吸収膜１４に回路パターンＡと遮光領域Ｂが形成された。
次に、保護膜１３と多層反射膜１２に遮光領域Ｂを形成するプロセスについて説明する。図６（ａ）に示すように、上記のマスクに紫外線または電子線に反応を示すレジスト２２を塗布する(工程Ｓ８)。次いで、図６（ｂ）に示すように、遮光領域Ｂを露光または電子線で描画する(工程Ｓ９)。そして、前記と同じく、図６（ｃ）に示すように、現像してレジストパターン２２ａを形成する(工程Ｓ１０)。そして、図７（ａ）に示すように、レジストパターン２２ａをマスクとして用いて保護膜１３及び多層反射膜１２のエッチングを行い(工程Ｓ１１)、遮光領域Ｂを形成する。このエッチング工程(工程Ｓ１１)では、まずフッ素系ガスプラズマを用いて保護膜１３を選択的に除去する。多層反射膜１２の選択的除去は、保護膜１３と同じくフッ素系ガスプラズマを用いるか、もしくは塩素ガス系プラズマを用いて行う。
次いで、図７（ｂ）に示すように、レジストパターン２２ａを除去し(工程Ｓ１２)、洗浄し(工程Ｓ１３)、乾燥(工程Ｓ１４)を行い、基板１１が露出する遮光領域Ｂを形成する。
次に、基板１１の遮光領域Ｂにドットパターンを形成するプロセスについて説明する。図７（ｃ）に示すように、以上のようにして得られた構造に紫外線または電子線に反応を示すレジスト２３を塗布する（工程Ｓ１５）。このとき、レジスト２３は、吸収膜１４上と、遮光領域Ｂ内に露出する基板１１上に形成される。次に、図８（ａ）に示すように、遮光領域Ｂ内に露出する基板１１上のレジスト２３にドットパターンの配列状に露光または電子線で描画する（工程Ｓ１６）。その後、現像（図８（ｂ）：工程Ｓ１７）して、遮光領域Ｂ内に露出する基板１１上にレジストドットパターン２３ａを形成し、このレジストドットパターン２３ａをマスクとして用いて、露出する基板１１をエッチングし（図８（ｃ）：工程Ｓ１８）、遮光領域Ｂ内に露出する基板１１にドットパターン３１を形成する。次いで、図９（ａ）に示すように、レジスト２３及びレジストドットパターン２３ａを除去し（工程Ｓ１９）、洗浄し（工程Ｓ２０）、乾燥する（工程Ｓ２１）。
次に、遮光領域Ｂ内に露出する基板１１のドットパターン３１をモスアイ構造体とする。まず、図９（ｂ）に示すように、以上のようにして得られた構造に紫外線または電子線に反応を示すレジスト２４を塗布する（工程Ｓ２２）。このとき、レジスト２４は、吸収膜１４上と、遮光領域Ｂ内に露出する基板１１上に形成される。
次に、図９（ｃ）に示すように、遮光領域Ｂ内に露出する基板１１上のレジスト２４の全面に露光または電子線で描画する（工程Ｓ２３）。上述と同様に現像すると、図１０（ａ）に示すように、遮光領域Ｂ内の基板１１上のレジスト２４が除去され、レジストパターン２４ａが形成される。（工程Ｓ２４）。次いで、レジストパターン２４ａをマスクとして用いてエッチング（工程Ｓ２５）を行うことにより、図１０（ｂ）に示すように、遮光領域Ｂ内に露出する基板１１の表面のドットパターン３１の凸部を先鋭化させ、パターン凹部の深さをより深くすることができ、その結果、モスアイ構造体１６が形成される。次いで、図１０（ｃ）に示すように、レジストパターン２４ａの除去（工程Ｓ２６）、洗浄（工程Ｓ２７）、乾燥（工程Ｓ２８）を行い、反射型フォトマスク１００が完成する。
なお、以上の実施形態では、吸収膜１４に回路パターンＡを形成した後に、基板１１が露出する遮光領域Ｂ及びモスアイ構造体１６を形成したが、基板１１が露出する遮光領域Ｂ及びモスアイ構造体１６を形成した後に、吸収膜１４に回路パターンＡを形成することも可能である。
本実施形態によれば、遮光領域Ｂ内に基板１１が露出している部分は、微細構造パターンにより光学特性を示すモスアイ構造体１６が形成されていることにより、ＥＵＶ及びアウトオブバンドの反射を除去することができ、ウェハ上にあるチップの境界領域における多重露光を防止することが可能である。
以下、本発明の反射型フォトマスクの製造方法の実施例を説明する。図１は、本実施例で用いた反射型フォトマスクブランクス１０ａ，１０ｂである。これらの反射型フォトマスクブランクス１０ａ，１０ｂでは、基板１１の上に、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対して反射率が６４％程度となるように設計されたＭｏ層とＳｉ層の４０ペアの多層反射膜１２が、その上に２．５ｎｍ厚のＲｕの保護膜１３が、更にその上に７０ｎｍ厚のＴａＳｉからなる吸収膜１４が、順次形成されている。
まず、反射型フォトマスクブランクス１０ａ，１０ｂの表面に、ポジ型化学増幅レジスト２１（ＦＥＰ１７１：富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ製）を３００ｎｍの膜厚に塗布し（図４（ｂ）：工程Ｓ１）、電子線描画機（ＪＢＸ９０００：日本電子製）によって描画（図４（ｃ）：工程Ｓ２）した後、１１０℃で１０分間のプリベークを行い、更にスプレー現像（ＳＦＧ３０００：シグマメルテック製）して、レジストパターン２１ａを形成した（図５（ａ）：工程Ｓ３）。
次いで、ドライエッチング装置を用いて、ＣＦ４プラズマとＣｌ２プラズマにより、吸収層１４をエッチングした後（図５（ｂ）：工程Ｓ４）、レジストパターン２１ａを剥離し（図５（ｃ）：工程Ｓ５）、表面を洗浄し（図５（ｃ）：工程Ｓ６）、乾燥（図５（ｃ）：工程Ｓ７）することで、吸収膜１４に回路パターンＡを有する構造を作製した。回路パターンＡは、寸法２００ｎｍの１：１のライン＆スペースパターンをマスク中心に配置したものである。パターン領域の大きさは、１０ｃｍｘ１０ｃｍとした。
次に、上記回路パターンＡを有する構造の遮光領域を形成する工程を行った。この構造の上にｉ線レジスト２２を５００ｎｍの膜厚で塗布し（図６（ａ）：工程Ｓ８）、そこへｉ線描画機（ＡＬＴＡ３０００：アプライドマテリアル社製）により描画し（図６（ｂ）：工程Ｓ９）、現像（図６（ｃ）：工程Ｓ１０）を行うことにより、後に遮光領域となる領域を抜いたレジストパターン２２ａを形成した。このときレジストパターン２２ａの開口幅は５ｍｍとし、マスク中心部に１０ｃｍｘ１０ｃｍの回路パターンＡから３ｍｍの距離に配置した。
その後、ＣＨＦ３プラズマを用いた下記の条件での垂直性ドライエッチングにより、上記レジストの開口部の吸収層１４と多層反射層１２を貫通・除去した（図７（ａ）：工程Ｓ１１）。
ドライエッチング装置内の圧力：５０ｍＴｏｒｒ
ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）パワー：５００Ｗ
ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）パワー：２０００Ｗ
ＣＨＦ３：流量２０ｓｃｃｍ
処理時間：６分。
ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）パワー：５００Ｗ
ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）パワー：２０００Ｗ
ＣＨＦ３：流量２０ｓｃｃｍ
処理時間：６分。
次いで、レジストパターン２２ａを剥離し（図７（ｂ）：工程Ｓ１２）、洗浄し（図７（ｂ）：工程Ｓ１３）、乾燥し（図７（ｂ）：工程Ｓ１４）、遮光領域Ｂを形成した。
次に、全面にポジ型化学増幅レジスト２３（ＦＥＰ１７１：富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ製）を３００ｎｍの膜厚で塗布した（Ｓ１５）。このとき、レジスト２３は、吸収膜１４上と、遮光領域Ｂ内に露出する基板１１上に形成された。そして、遮光領域Ｂ内に露出する基板１１上のレジスト２３に、ドットパターンの配列状に電子線描画機（ＪＢＸ９０００：日本電子製）によって描画（図８（ａ）：工程Ｓ１６）した後、１１０℃で１０分間のプリベークおよびスプレー現像（ＳＦＧ３０００：シグマメルテック製）により、前記レジスト２３の基板１１上の部分にレジストパターン２３ａを形成した（図８（ｂ）：工程Ｓ１７）。
次いで、ドライエッチング装置を用いて、ＣＦ４プラズマとＣｌ２プラズマによりエッチングし（図８（ｃ）：工程Ｓ１８）、遮光領域Ｂ内に露出する基板１１の面にドットパターン３１を形成した。その後、レジストを剥離し（図９（ａ）：工程Ｓ１９）、洗浄し（図９（ａ）：工程Ｓ２０）、乾燥（図９（ａ）：工程Ｓ２１）した。
次いで、全面にｉ線レジスト２４を５００ｎｍの膜厚で塗布した（図９（ｂ）：工程Ｓ２２）。このとき、レジスト２４は、吸収膜１４上と、遮光領域Ｂ内に露出する基板１１上に形成される。このレジスト２４の遮光領域Ｂ内に露出する基板１１上の部分にｉ線描画機（ＡＬＴＡ３０００：アプライドマテリアル社製）により描画（図９（ｃ）：工程Ｓ２３）した。これを上述と同様に現像し、遮光領域Ｂ内の基板１１上のレジスト２４を除去し、レジストパターン２４ａを形成した。（図１０（ａ）：工程Ｓ２４）。
次いで、レジストパターン２４ａをマスクとして用いてエッチングすると（図１０（ｂ）：工程Ｓ２５）、遮光領域Ｂ内に露出する基板１１の表面のドットパターン３１の凸部が先鋭化し、パターン凹部の深さがより深くなり、モスアイ構造体１６が形成された。次いで、レジストパターン２４ａの除去（図１０（ｃ）：工程Ｓ２６）、洗浄（図１０（ｃ）：工程Ｓ２７）、乾燥（図１０（ｃ）：工程Ｓ２８）を行い、反射型フォトマスク１００が完成した。
以上説明した実施例にて作製した反射型マスク１００に対し、光学式膜厚計を用いて、波長を変化させて光を照射し、その反射率を求めたところ、図１１に示す結果を得た。遮光領域内に露出する基板表面にモスアイ構造体が形成されていない従来の反射型マスクについて求めた反射率も併せて図１１に示す。
図１１から、従来の反射型マスクでは、アウトオブバンドの波長１５０ｎｍ〜３００ｎｍにおける反射率が０．７〜０．９であるのに対し、本実施例にて作製した反射型マスク１００では、アウトオブバンドの波長１５０ｎｍ〜３００ｎｍにおける反射率がほぼゼロであることがわかる。
以上のように、本実施例によれば、遮光領域Ｂの基板１１が露出している部分は、微細構造パターンにより光学特性を示すモスアイ構造体１６が形成されていることにより、ＥＵＶ及びアウトオブバンドの反射を除去することができ、ウェハ上にあるチップの境界領域における多重露光を防止することが可能となった。
１０…反射型フォトマスクブランクス、１１…基板、１２…多層反射膜、１３…保護膜、１４…吸収膜、１５…裏面導電膜、１６…モスアイ構造体（微細凹凸パターン）、２１，２２，２３，２４…レジスト、２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ…レジストパターン、３１…ドットパターン、１００…反射型フォトマスク。
以上のように、本実施例によれば、遮光領域Ｂの基板１１が露出している部分は、微細構造パターンにより光学特性を示すモスアイ構造体１６が形成されていることにより、ＥＵＶ及びアウトオブバンドの反射を除去することができ、ウェハ上にあるチップの境界領域における多重露光を防止することが可能となった。
以下に、当初の特許請求の範囲に記載していた発明を付記する。
［１］
基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを具備する、波長５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の光を露光光とするリソグラフィに用いられる反射型フォトマスクであって、前記吸収体膜には回路パターンが形成され、前記回路パターンが形成されている領域の外側には、前記多層反射膜及び吸収体膜が除去されて前記基板が露出する遮光領域が形成され、前記遮光領域の前記基板が露出している部分には、微細凹凸パターンからなるモスアイ構造体が形成されていることを特徴とする反射型フォトマスク。
［２］
前記モスアイ構造体の互いに隣接する凹凸パターンの頂部の間隔が一定であることを特徴とする項１に記載の反射型フォトマスク。
［３］
前記モスアイ構造体の互いに隣接する凹凸パターンの頂部の間隔が不揃いであることを特徴とする項１に記載の反射型フォトマスク。
［４］
前記モスアイ構造体の凹凸パターンの互いに隣接する頂部の間隔が１００ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることを特徴とする項１〜３のいずれかに記載の反射型フォトマスク。
［５］
前記モスアイ構造体の凹凸パターンの凹凸のアスペクト比が１以上であることを特徴とする項１〜４のいずれかに記載の反射型フォトマスク。
［６］
前記モスアイ構造体の凹凸パターンの頂部は先鋭化されていることを特徴とする項１〜５のいずれかに記載の反射型フォトマスク。
［７］
基板上に、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを積層したマスクブランクスを準備する工程、
前記多層反射膜及び吸収体膜を選択的に除去して、回路パターンが形成されている領域又は回路パターンの形成予定領域の外側に前記基板が露出する遮光領域を形成する工程、及び
前記遮光領域の前記基板が露出している部分に、微細凹凸パターンからなるモスアイ構造体を形成する工程を具備する、波長５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の光を露光光とするリソグラフィに用いられる反射型フォトマスクの製造方法。
［８］
前記微細凹凸パターンからなるモスアイ構造体を形成する工程は、微細機械加工方法、レーザ加工方法、及びフォトリソグラフィのいずれかにより行うことを特徴とする項７に記載の反射型フォトマスクの製造方法
以下に、当初の特許請求の範囲に記載していた発明を付記する。
［１］
基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを具備する、波長５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の光を露光光とするリソグラフィに用いられる反射型フォトマスクであって、前記吸収体膜には回路パターンが形成され、前記回路パターンが形成されている領域の外側には、前記多層反射膜及び吸収体膜が除去されて前記基板が露出する遮光領域が形成され、前記遮光領域の前記基板が露出している部分には、微細凹凸パターンからなるモスアイ構造体が形成されていることを特徴とする反射型フォトマスク。
［２］
前記モスアイ構造体の互いに隣接する凹凸パターンの頂部の間隔が一定であることを特徴とする項１に記載の反射型フォトマスク。
［３］
前記モスアイ構造体の互いに隣接する凹凸パターンの頂部の間隔が不揃いであることを特徴とする項１に記載の反射型フォトマスク。
［４］
前記モスアイ構造体の凹凸パターンの互いに隣接する頂部の間隔が１００ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることを特徴とする項１〜３のいずれかに記載の反射型フォトマスク。
［５］
前記モスアイ構造体の凹凸パターンの凹凸のアスペクト比が１以上であることを特徴とする項１〜４のいずれかに記載の反射型フォトマスク。
［６］
前記モスアイ構造体の凹凸パターンの頂部は先鋭化されていることを特徴とする項１〜５のいずれかに記載の反射型フォトマスク。
［７］
基板上に、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを積層したマスクブランクスを準備する工程、
前記多層反射膜及び吸収体膜を選択的に除去して、回路パターンが形成されている領域又は回路パターンの形成予定領域の外側に前記基板が露出する遮光領域を形成する工程、及び
前記遮光領域の前記基板が露出している部分に、微細凹凸パターンからなるモスアイ構造体を形成する工程を具備する、波長５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の光を露光光とするリソグラフィに用いられる反射型フォトマスクの製造方法。
［８］
前記微細凹凸パターンからなるモスアイ構造体を形成する工程は、微細機械加工方法、レーザ加工方法、及びフォトリソグラフィのいずれかにより行うことを特徴とする項７に記載の反射型フォトマスクの製造方法
Claims (8)
- 基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを具備する、波長５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の光を露光光とするリソグラフィに用いられる反射型フォトマスクであって、前記吸収体膜には回路パターンが形成され、前記回路パターンが形成されている領域の外側には、前記多層反射膜及び吸収体膜が除去されて前記基板が露出する遮光領域が形成され、前記遮光領域の前記基板が露出している部分には、微細凹凸パターンからなるモスアイ構造体が形成されていることを特徴とする反射型フォトマスク。
- 前記モスアイ構造体の互いに隣接する凹凸パターンの頂部の間隔が一定であることを特徴とする請求項１に記載の反射型フォトマスク。
- 前記モスアイ構造体の互いに隣接する凹凸パターンの頂部の間隔が不揃いであることを特徴とする請求項１に記載の反射型フォトマスク。
- 前記モスアイ構造体の凹凸パターンの互いに隣接する頂部の間隔が１００ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の反射型フォトマスク。
- 前記モスアイ構造体の凹凸パターンの凹凸のアスペクト比が１以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の反射型フォトマスク。
- 前記モスアイ構造体の凹凸パターンの頂部は先鋭化されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の反射型フォトマスク。
- 基板上に、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを積層したマスクブランクスを準備する工程、
前記多層反射膜及び吸収体膜を選択的に除去して、回路パターンが形成されている領域又は回路パターンの形成予定領域の外側に前記基板が露出する遮光領域を形成する工程、及び
前記遮光領域の前記基板が露出している部分に、微細凹凸パターンからなるモスアイ構造体を形成する工程を具備する、波長５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の光を露光光とするリソグラフィに用いられる反射型フォトマスクの製造方法。 - 前記微細凹凸パターンからなるモスアイ構造体を形成する工程は、微細機械加工方法、レーザ加工方法、及びフォトリソグラフィのいずれかにより行うことを特徴とする請求項７に記載の反射型フォトマスクの製造方法。
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