JP2019139085A - Reflective photomask blank and reflective photomask - Google Patents

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Abstract

To provide a reflective photomask blank and a reflective photomask capable of achieving improvement in transfer performance to a semiconductor substrate and cleaning resistance.SOLUTION: A reflective photomask blank 1 includes: a substrate 11; a reflection layer 13 which is formed on the substrate 11 and reflects incident light; and an absorption layer 15 which has an indium oxide film 15a having a single-layer structure and having a film thickness of 18 nm or more and 45 nm or less, is laminated on the reflection layer 13, and absorbs incident light.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクに関する。   The present invention relates to a reflective photomask blank and a reflective photomask.

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体デバイスの微細化に伴い、フォトリソグラフィ技術の微細化に対する要求が高まっている。フォトリソグラフィにおいては、転写パターンの最小解像寸法は、露光光源の波長に大きく依存し、波長が短いほど最小解像寸法を小さく出来る。このため、半導体デバイスの製造プロセスにおいて、従来の波長193nmのArFエキシマレーザー光を用いた露光光源から、波長13.5nmの極端紫外線(Extreme Ultra Violet:EUV)領域の露光光源に置き換わりつつある。   In the manufacturing process of semiconductor devices, with the miniaturization of semiconductor devices, there is an increasing demand for miniaturization of photolithography technology. In photolithography, the minimum resolution dimension of the transfer pattern greatly depends on the wavelength of the exposure light source, and the minimum resolution dimension can be reduced as the wavelength is shorter. For this reason, in the semiconductor device manufacturing process, a conventional exposure light source using ArF excimer laser light having a wavelength of 193 nm is being replaced with an exposure light source in the extreme ultraviolet (EUV) region having a wavelength of 13.5 nm.

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。このため、EUV露光用のフォトマスク(EUVフォトマスク)は、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、EUVリソグラフィに用いられる反射型露光マスクにおいて、下地基板上に2種類以上の材料層を周期的に積層させた多層膜を形成し、多層膜上に、窒化を含む金属膜からなるマスクパターン、または窒化金属膜と金属膜の積層構造からなるマスクパターンを形成することが開示されている。   Most substances have a high light absorption for light in the EUV region. For this reason, a photomask for EUV exposure (EUV photomask) is a reflective photomask, unlike a conventional transmissive photomask (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, in a reflective exposure mask used for EUV lithography, a multilayer film in which two or more kinds of material layers are periodically stacked is formed on a base substrate, and a metal film containing nitride is formed on the multilayer film. Forming a mask pattern comprising a laminated structure of a metal nitride film and a metal film.

また、EUVリソグラフィは、上述のとお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、露光機の光学系部材もレンズではなく、反射型(ミラー)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。したがって、EUV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問題があり、通常、EUVリソグラフィでは、光軸をEUVフォトマスクの垂直方向から6度傾けてEUV光を入射し、マイナス6度の角度で反射する反射光を半導体基板に導く手法が採用されている。   In addition, since EUV lithography cannot use a refractive optical system that utilizes light transmission as described above, the optical system member of the exposure machine is not a lens but a reflection type (mirror). For this reason, deflection using a transmissive beam splitter is impossible. Therefore, there is a problem that the incident light and the reflected light on the EUV photomask cannot be designed on the same axis. Normally, in EUV lithography, the EUV light is incident with the optical axis inclined by 6 degrees from the vertical direction of the EUV photomask, and minus 6 A technique is adopted in which reflected light reflected at an angle of degrees is guided to a semiconductor substrate.

特開2001−237174号公報JP 2001-237174 A

このように、EUVリソグラフィは、光軸を傾斜させることから、EUVフォトマスクに入射するEUV光がEUVフォトマスクのマスクパターン(吸収層パターン)の影になる射影効果と呼ばれる問題が発生する。この射影効果は、光軸を傾斜させるEUVリソグラフィの原理的課題である。   Thus, since EUV lithography inclines the optical axis, a problem called a projection effect occurs in which EUV light incident on the EUV photomask becomes a shadow of the mask pattern (absorbing layer pattern) of the EUV photomask. This projection effect is a fundamental problem of EUV lithography that tilts the optical axis.

現在のEUVフォトマスクブランクには、タンタル(Ta)を主成分として膜厚60〜90nmの吸収層が用いられている。このようなEUVフォトマスクブランクから作製されたEUVフォトマスクを用いて露光を行った場合、入射方向とマスクパターンの向きの関係によっては、マスクパターンの影となるエッジ部分で、コントラストの低下が引き起こされる。特に半導体基板上のパターン寸法で20nm以下の微細パターンになると、このコントラストの低下が引き起こされた場合に、転写パターンの解像不良、ラインエッジラフネスの増加、及び線幅が所望の寸法に形成できないなどの問題が生じ、転写性能を悪化させる。   In the present EUV photomask blank, an absorption layer having a film thickness of 60 to 90 nm containing tantalum (Ta) as a main component is used. When exposure is performed using an EUV photomask manufactured from such an EUV photomask blank, depending on the relationship between the incident direction and the orientation of the mask pattern, a decrease in contrast is caused at the edge portion that becomes the shadow of the mask pattern. It is. In particular, when the pattern size on the semiconductor substrate is a fine pattern of 20 nm or less, when this decrease in contrast is caused, the transfer pattern is poorly resolved, the line edge roughness is increased, and the line width cannot be formed to a desired size. This causes problems such as transfer performance.

また、EUVフォトマスクは、使用前や使用後に洗浄されて繰り返し使用される。このため、EUVフォトマスクは、この洗浄によって転写性能が劣化しないように、洗浄に対する耐久性(洗浄耐性)を有する必要がある。   Moreover, the EUV photomask is repeatedly used after being cleaned before and after use. For this reason, the EUV photomask needs to have durability (cleaning resistance) against cleaning so that transfer performance is not deteriorated by this cleaning.

そこで、本発明の目的は、半導体基板への転写性能及び洗浄耐性の向上を図ることができる反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a reflective photomask blank and a reflective photomask that can improve the transfer performance to a semiconductor substrate and the cleaning resistance.

上記目的を達成するために、本発明の一態様による反射型フォトマスクブランクは、基板と、前記基板上に形成されて入射した光を反射する反射層と、単層構造又は積層構造を有し膜厚が18nm以上45nm以下の酸化インジウム膜を有し、前記反射層上に積層されて入射した光を吸収する吸収層とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a reflective photomask blank according to one embodiment of the present invention has a substrate, a reflective layer that is formed over the substrate and reflects incident light, and a single-layer structure or a stacked structure. It has an indium oxide film with a film thickness of 18 nm or more and 45 nm or less, and is provided with an absorption layer that is stacked on the reflective layer and absorbs incident light.

前記酸化インジウム膜の膜厚は、18nm以上33nm以下であってもよい。   The film thickness of the indium oxide film may be 18 nm or more and 33 nm or less.

前記酸化インジウム膜は、インジウムに対する酸素の原子数比が0.5以上1.5以下の膜であってもよい。   The indium oxide film may be a film having an atomic ratio of oxygen to indium of 0.5 to 1.5.

前記酸化インジウム膜は、インジウム及び酸素で80%以上の原子数比を占める化合物材料を含んでいてもよい。   The indium oxide film may include a compound material that occupies an atomic ratio of 80% or more with indium and oxygen.

前記反射層からの反射光の強度をRmとし、前記吸収層からの反射光の強度をRaとし、前記反射層及び前記吸収層に基づく光学濃度をODとすると、前記光学濃度は、「OD=−log(Ra/Rm)」で規定され、かつ値が1以上であってもよい。   When the intensity of reflected light from the reflective layer is Rm, the intensity of reflected light from the absorbing layer is Ra, and the optical density based on the reflective layer and the absorbing layer is OD, the optical density is “OD = -Log (Ra / Rm) "and the value may be 1 or more.

前記反射層は、多層反射膜と、前記多層反射膜上に形成されたキャッピング膜とを含んでいてもよい。   The reflective layer may include a multilayer reflective film and a capping film formed on the multilayer reflective film.

また、上記目的を達成するために、本発明の一態様による反射型フォトマスクは、基板と、前記基板上に形成されて入射した光を反射する反射層と、単層構造又は積層構造を有し膜厚が18nm以上45nm以下であって所定パターンが形成された酸化インジウム膜を有し、前記反射層上に積層されて入射した光を吸収する吸収層とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a reflective photomask according to one embodiment of the present invention includes a substrate, a reflective layer that is formed over the substrate and reflects incident light, and has a single-layer structure or a stacked structure. And an indium oxide film having a film thickness of 18 nm to 45 nm and having a predetermined pattern formed thereon, and an absorption layer that is stacked on the reflective layer and absorbs incident light.

本発明の一態様によれば、半導体基板への転写性能及び洗浄耐性の向上を図ることができる。   According to one embodiment of the present invention, it is possible to improve transfer performance to a semiconductor substrate and cleaning resistance.

本発明の一実施形態による反射型フォトマスクブランクの構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the reflection type photomask blank by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による反射型フォトマスクの構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the reflection type photomask by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクを説明する図であって、EUV光の波長における各金属材料の光学定数を示すグラフである。It is a figure explaining the reflective photomask blank and reflective photomask by one Embodiment of this invention, Comprising: It is a graph which shows the optical constant of each metal material in the wavelength of EUV light. 本発明の一実施形態による反射型フォトマスクブランクのEUV光における反射率のシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result of the reflectance in EUV light of the reflective photomask blank by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による反射型フォトマスクブランクのEUV光の波長におけるOD値のシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result of OD value in the wavelength of EUV light of the reflection type photomask blank by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による反射型フォトマスクのリソグラフィ特性の1つであるHVバイアス値のシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result of the HV bias value which is one of the lithography characteristics of the reflective photomask by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による反射型フォトマスクの各OD値におけるHVバイアス値のシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result of the HV bias value in each OD value of the reflection type photomask by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による反射型フォトマスクの膜厚におけるパターンコントラストのシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result of the pattern contrast in the film thickness of the reflection type photomask by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の実施例による反射型フォトマスクブランクの構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the reflection type photomask blank by the Example of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の実施例による反射型フォトマスクの構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the reflection type photomask by the Example of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の実施例による反射型フォトマスクの製造工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing process of the reflection type photomask by the Example of one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照しつつ,本発明の一実施形態による反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクについて説明する。本実施形態による反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクは、半導体の製造工程において、極端紫外線(EUV:Extreme Ultra Violet)を使用したリソグラフィで使用される。本発明で提案する、インジウム(In)と酸素(O)を含む層を吸収層に用いる有効性について、InとOを含む層の特性に基づいて説明する。   Hereinafter, a reflective photomask blank and a reflective photomask according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The reflective photomask blank and the reflective photomask according to this embodiment are used in lithography using extreme ultraviolet (EUV) in a semiconductor manufacturing process. The effectiveness of using the layer containing indium (In) and oxygen (O) proposed in the present invention for the absorption layer will be described based on the characteristics of the layer containing In and O.

(本発明の一実施形態による反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクの概略構成)
本発明の一実施形態による反射型フォトマスクブランク1は、EUV光を反射し、反射光を転写用試料に照射する反射型フォトマスクを形成するためのフォトマスクブランクである。
図1に示すように、本実施形態による反射型フォトマスクブランク1は、基板11と、基板11上に形成されて入射した光を反射する反射層13とを備えている。また、反射型フォトマスクブランク1は、単層構造を有し膜厚が18nm以上45nm以下の酸化インジウム(InO)膜15aを有し反射層13上に積層されて入射した光を吸収する吸収層15を備えている。本実施形態では、吸収層15に設けられた酸化インジウム膜15aは、単層構造を有しているが、複数の酸化インジウム膜が積層された積層構造を有していてもよい。この場合、積層される複数の酸化インジウム膜は、インジウム(In)に対する酸素(O)の原子数比が異なっていてもよい。
(Schematic configuration of a reflective photomask blank and a reflective photomask according to an embodiment of the present invention)
A reflective photomask blank 1 according to an embodiment of the present invention is a photomask blank for forming a reflective photomask that reflects EUV light and irradiates the transfer sample with the reflected light.
As shown in FIG. 1, the reflective photomask blank 1 according to the present embodiment includes a substrate 11 and a reflective layer 13 that is formed on the substrate 11 and reflects incident light. The reflective photomask blank 1 has an indium oxide (InO) film 15a having a single layer structure and a film thickness of 18 nm to 45 nm and is laminated on the reflective layer 13 to absorb incident light. 15 is provided. In this embodiment, the indium oxide film 15a provided on the absorption layer 15 has a single layer structure, but may have a stacked structure in which a plurality of indium oxide films are stacked. In this case, the plurality of stacked indium oxide films may have different atomic ratios of oxygen (O) to indium (In).

反射層13は、多層反射膜13aと、多層反射膜13a上に形成されたキャッピング膜13bとを含んでいる。多層反射膜13aは、例えばシリコン(Si)膜とモリブデン(Mo)膜とを積層した積層膜131を複数有している。複数の積層膜131は互いに積層されている。多層反射膜13aは、数十対(例えば40対)積層されているが、図1及び後述する図2では、理解を容易にするため、積層膜131が3対の多層反射膜13aで図示されている。キャッピング膜13bは、多層反射膜13aを保護するための保護膜としての機能を発揮する。キャッピング膜13bは、例えばルテニウム(Ru)で形成されている。   The reflective layer 13 includes a multilayer reflective film 13a and a capping film 13b formed on the multilayer reflective film 13a. The multilayer reflective film 13a has a plurality of laminated films 131 in which, for example, a silicon (Si) film and a molybdenum (Mo) film are laminated. The plurality of stacked films 131 are stacked on each other. The multilayer reflective film 13a is laminated with several tens of pairs (for example, 40 pairs), but in FIG. 1 and FIG. 2 described later, the laminated film 131 is illustrated with three pairs of multilayer reflective films 13a for easy understanding. ing. The capping film 13b functions as a protective film for protecting the multilayer reflective film 13a. The capping film 13b is made of, for example, ruthenium (Ru).

本発明の一実施形態による反射型フォトマスクは、反射型フォトマスクブランク1の吸収層15に、半導体基板や半導体ウェハ(不図示)上に転写されるパターンを形成するための吸収層パターン(所定パターンの一例)151が加工されることによって形成される。このため、図2に示すように、反射型フォトマスク2は、基板11と、基板11上に形成されて入射した光を反射する反射層13とを備えている。また、反射型フォトマスク2は、単層構造を有し膜厚が18nm以上45nm以下であって吸収層パターン151が形成された酸化インジウム(InO)膜15aを有し反射層13上に積層されて入射した光を吸収する吸収層15を備えている。本実施形態では、反射型フォトマスク2の吸収層15に設けられた酸化インジウム膜15aは、単層構造を有しているが、複数の酸化インジウム膜が積層された積層構造を有していてもよい。この場合、積層される複数の酸化インジウム膜は、インジウム(In)に対する酸素(O)の原子数比が異なっていてもよい。なお、反射型フォトマスク2に設けられた反射層13は、図1に示す反射型フォトマスクブランク1に設けられた反射層13と同様の構成を有しているため、説明は省略する。   The reflective photomask according to one embodiment of the present invention has an absorption layer pattern (predetermined for forming a pattern to be transferred onto a semiconductor substrate or a semiconductor wafer (not shown) on the absorption layer 15 of the reflective photomask blank 1. Example of pattern) 151 is formed by processing. Therefore, as shown in FIG. 2, the reflective photomask 2 includes a substrate 11 and a reflective layer 13 that is formed on the substrate 11 and reflects incident light. The reflective photomask 2 has an indium oxide (InO) film 15a having a single layer structure and a film thickness of 18 nm to 45 nm and having an absorption layer pattern 151 formed thereon, and is laminated on the reflective layer 13. An absorption layer 15 that absorbs incident light is provided. In the present embodiment, the indium oxide film 15a provided on the absorption layer 15 of the reflective photomask 2 has a single layer structure, but has a stacked structure in which a plurality of indium oxide films are stacked. Also good. In this case, the plurality of stacked indium oxide films may have different atomic ratios of oxygen (O) to indium (In). The reflective layer 13 provided on the reflective photomask 2 has the same configuration as the reflective layer 13 provided on the reflective photomask blank 1 shown in FIG.

(吸収層の光吸収性の説明)
吸収層は、ドライエッチングされて所定の露光転写パターンである吸収層パターンが形成された後に、反射型フォトマスクに照射されたEUV光を吸収する層である。吸収層は、課題となる射影効果を低減するために薄く形成される必要がある。反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクに備えられる吸収層の形成材料として従来一般に使用されているTa(タンタル)は、単に薄く形成された場合、EUV光の吸収性が充分でなく、吸収層の領域における反射率が高くなってしまう。このため、吸収層の薄膜化とEUV光の光吸収性を同時に達成する為には、既存の吸収層材料よりもEUV光に対して高い光吸収性を有する材料が必要である。
(Explanation of light absorption of absorption layer)
The absorption layer is a layer that absorbs EUV light applied to the reflective photomask after an absorption layer pattern, which is a predetermined exposure transfer pattern, is formed by dry etching. The absorbing layer needs to be formed thin in order to reduce the projection effect that is a problem. Conventionally, Ta (tantalum), which is generally used as a material for forming the absorption layer provided in the reflection type photomask blank and the reflection type photomask, is not sufficiently absorbed by EUV light when formed simply thinly. The reflectivity in the region becomes higher. For this reason, in order to achieve the thinning of the absorption layer and the light absorption of EUV light at the same time, a material having higher light absorption with respect to EUV light than the existing absorption layer material is required.

(高吸収材料の欠点の説明)
図3は、各金属材料のEUV光の波長における光学定数を示すグラフである。図3の横軸は屈折率nを示し、縦軸は消衰係数kを示している。図3に示すように、消衰係数kの高い材料には、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、錫(Sn)、テルル(Te)、インジウム(In)などが存在する。これらの金属材料の消衰係数は、0.07から0.08の範囲にあり、従来の吸収層の形成材料であるTaの消衰係数0.041に対して約2倍と大幅に大きい。このため、これらの金属材料によって形成される吸収層は、高い光吸収性が可能となる。しかしながら、これらの金属材料は、元素のハロゲン化物の揮発性が低くドライエッチング性が悪いという問題を有している。このため、これらの金属材料で形成された吸収層を備える反射型フォトマスクブランクを作製したとしても、この吸収層に吸収層パターンをパターニングできず、その結果、この反射型フォトマスクブランクを反射型フォトマスクに加工が出来ないという問題が生じる。あるいは、これらの金属材料の融点が低いために反射型フォトマスク作製時やEUV露光時の熱に耐えられず、実用性に乏しい反射型フォトマスクとなってしまうという問題が生じる。
(Explanation of drawbacks of superabsorbent materials)
FIG. 3 is a graph showing optical constants of each metal material at the wavelength of EUV light. The horizontal axis in FIG. 3 indicates the refractive index n, and the vertical axis indicates the extinction coefficient k. As shown in FIG. 3, materials having a high extinction coefficient k include silver (Ag), nickel (Ni), tin (Sn), tellurium (Te), indium (In), and the like. The extinction coefficient of these metal materials is in the range of 0.07 to 0.08, which is about twice as large as the extinction coefficient of Ta, which is a conventional material for forming the absorption layer, of 0.041. For this reason, the absorption layer formed of these metal materials can have high light absorption. However, these metal materials have a problem that elemental halides have low volatility and dry etching properties are poor. For this reason, even if a reflection type photomask blank having an absorption layer formed of these metal materials is manufactured, the absorption layer pattern cannot be patterned on the absorption layer, and as a result, the reflection type photomask blank is made a reflection type. There arises a problem that the photomask cannot be processed. Alternatively, since the melting points of these metal materials are low, there is a problem that the reflective photomask cannot be used with heat at the time of manufacturing the reflective photomask or EUV exposure, resulting in poor practical photomask.

(本発明のInO膜の説明)
上述の欠点を回避するため、本発明の反射型フォトマスクブランクおよび反射型フォトマスクの吸収層は、インジウムの酸化物であるInO膜を有している。In単体では、融点が157℃付近であり、反射型フォトマスク作製時やEUV露光時の熱の温度よりも低く、熱的安定性と洗浄耐性に問題がある。一方、InO膜の融点は、800℃以上に出来る。これにより、InO膜は、反射型フォトマスク作製時やEUV露光時の熱に充分な耐性を持つ。さらに、InO膜は、InとOとの化学結合により化学的にも安定であるため、反射型フォトマスク作製時や使用前後に用いられる酸性の洗浄液やアルカリ性の洗浄液に対して充分な耐性を有する。
(Description of InO film of the present invention)
In order to avoid the above-described drawbacks, the reflective photomask blank of the present invention and the absorption layer of the reflective photomask have an InO film that is an oxide of indium. In In alone, the melting point is around 157 ° C., which is lower than the temperature of heat at the time of manufacturing a reflective photomask or EUV exposure, and there is a problem in thermal stability and cleaning resistance. On the other hand, the melting point of the InO film can be 800 ° C. or higher. As a result, the InO film has sufficient resistance to heat during the production of a reflective photomask or during EUV exposure. Furthermore, since the InO film is chemically stable due to the chemical bond between In and O, the InO film has sufficient resistance to acidic cleaning solutions and alkaline cleaning solutions used at the time of manufacturing a reflective photomask and before and after use. .

また、InO膜は、化学的に安定している一方で、塩素系ガスを用いたドライエッチングが可能であるため、反射型フォトマスクブランクを反射型フォトマスクに加工することが出来る。これは、Inと塩素(Cl)の化合物であるInClの揮発性が、図3に示すIn以外の高吸収材料と比較して高いためである。 In addition, while the InO film is chemically stable, dry etching using a chlorine-based gas is possible, so that the reflective photomask blank can be processed into a reflective photomask. This is because the volatility of InCl 3 , which is a compound of In and chlorine (Cl), is higher than that of the superabsorbent material other than In shown in FIG.

(本発明のInO膜のインジウムに対する酸素の原子数比(O/In比)の説明)
本発明の一実施形態による反射型フォトマスクブランクおよび反射型フォトマスクに備えられた吸収層のInO膜は、Inに対する酸素の原子数比(O/In比)が0.5以上1.5以下の膜である。InOは、O/In比が0.5〜1.5においては、EUV光に対する光学定数(消衰係数、屈折率)がIn単体と比べてほとんど変化しないため、In単体と同様の光吸収性を維持できる。一方、O/In比が0.5未満になると、洗浄耐性が悪くなる。さらに、後述の実施例において説明するが、O/In比が1.5を超えるInO膜を形成することができないことが確認できた。
(Explanation of the atomic ratio (O / In ratio) of oxygen to indium in the InO film of the present invention)
The InO film of the absorption layer provided in the reflective photomask blank and the reflective photomask according to an embodiment of the present invention has an oxygen atomic ratio (O / In ratio) of 0.5 to 1.5. It is a film. InO has an optical constant (extinction coefficient, refractive index) for EUV light that is almost the same as that of In alone when the O / In ratio is 0.5 to 1.5. Can be maintained. On the other hand, when the O / In ratio is less than 0.5, the cleaning resistance deteriorates. Further, as will be described in Examples described later, it was confirmed that an InO film having an O / In ratio exceeding 1.5 could not be formed.

実際に、O/In比が0.5以上1.5以下の範囲で酸素の含有量を変化させたInO膜サンプルを複数作製し、EUV光波長(13.5nm)における光学定数を測定すると、いずれも屈折率nの値が0.920〜0.930の範囲にあり、消衰係数kの値が0.067〜0.070の範囲にある、という結果が得られた。屈折率n及び消衰係数kのこれらの値の範囲は、図3に示すIn単体の値(屈折率nが0.93、消衰係数kが0.07)を含んでいる。したがって、InOは、O/In比が0.5以上1.5以下においてはIn単体と光学定数がほとんど変化しないことが分かる。   Actually, a plurality of InO film samples in which the oxygen content was changed in the range of O / In ratio of 0.5 or more and 1.5 or less were measured, and the optical constant at the EUV light wavelength (13.5 nm) was measured. In both cases, the refractive index n was in the range of 0.920 to 0.930, and the extinction coefficient k was in the range of 0.067 to 0.070. The ranges of these values of the refractive index n and the extinction coefficient k include values of In alone (refractive index n is 0.93 and extinction coefficient k is 0.07) shown in FIG. Therefore, it can be seen that the optical constant of InO hardly changes from that of In alone when the O / In ratio is 0.5 or more and 1.5 or less.

(InO膜とTa膜との反射率、OD及び膜厚の比較)
図4は、EUV光の波長におけるEUV光反射率に関し、InO膜を有する吸収層と、従来のTa膜を有する吸収層とを比較したグラフである。図4の横軸は吸収層の膜厚(nm)を示し、縦軸はEUV光反射率(%)を示している。また、図5は、マスクの基本性能を示す光学濃度(Optical Density:OD)の値に関し、InO膜を有する吸収層と、Ta膜を有する吸収層とを比較したグラフである。図5の横軸は吸収層の膜厚(nm)を示し、縦軸はOD値を示している。EUV光反射率及びOD値は、InO膜の光学定数(屈折率nが0.923、消衰係数kが0.068)を基に算出されている。
(Comparison of reflectance, OD and film thickness between InO film and Ta film)
FIG. 4 is a graph comparing the absorption layer having the InO film and the absorption layer having the conventional Ta film with respect to the EUV light reflectance at the wavelength of the EUV light. The horizontal axis in FIG. 4 indicates the film thickness (nm) of the absorption layer, and the vertical axis indicates the EUV light reflectance (%). FIG. 5 is a graph comparing an absorption layer having an InO film and an absorption layer having a Ta film with respect to an optical density (OD) value indicating the basic performance of the mask. The horizontal axis in FIG. 5 indicates the film thickness (nm) of the absorption layer, and the vertical axis indicates the OD value. The EUV light reflectance and OD value are calculated based on the optical constant of the InO film (refractive index n is 0.923, extinction coefficient k is 0.068).

OD値は、吸収層で反射したEUV光と反射層で反射したEUV光とのコントラスト(反射光の強度比)であり、以下の式(1)により導出される。式(1)において、反射層の領域で反射したEUV光の反射光強度が「Rm」で表され、吸収層の領域で反射したEUV光の反射光強度が「Ra」で表され、OD値が「OD」で表されている。
OD=−log(Ra/Rm)・・・(1)
The OD value is a contrast (intensity ratio of reflected light) between the EUV light reflected by the absorbing layer and the EUV light reflected by the reflecting layer, and is derived by the following equation (1). In Expression (1), the reflected light intensity of the EUV light reflected by the reflective layer region is represented by “Rm”, the reflected light intensity of the EUV light reflected by the absorbing layer region is represented by “Ra”, and the OD value. Is represented by “OD”.
OD = -log (Ra / Rm) (1)

反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクにおいて一般に、OD値は高いほど良い。図4に示すEUV光反射率及び図5に示すOD値は、各々吸収層の下には厚さ2.5nmのRuによるキャッピング層(保護層)、さらにその下にはSiとMoを一対とする積層膜を複数(例えば40対)積層させた多層反射膜、その下に平坦な合成石英基板、さらに合成石英基板の裏面には窒化クロム(CrN)から成る裏面導電層が存在する反射型フォトマスクブランクに対して、各層の光学定数(屈折率、消衰係数)及び膜厚を用いて計算されている。つまり、OD値は、図1に示す反射型フォトマスクブランク1及び図2に示す反射型フォトマスク2のそれぞれの基板11の裏面に裏面導電層が設けられた構成に基づいて計算されている。しかしながら、本発明の反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクの多層反射層、キャッピング層、裏面導電層及び基板の材料や膜厚は、これらに限定されるものではない。   In general, a higher OD value is better for a reflective photomask blank and a reflective photomask. The EUV light reflectance shown in FIG. 4 and the OD value shown in FIG. 5 are respectively a capping layer (protective layer) made of Ru having a thickness of 2.5 nm below the absorption layer, and a pair of Si and Mo below it. A reflective photo film in which a plurality of (eg, 40 pairs) multi-layer films are laminated, a flat synthetic quartz substrate underneath, and a backside conductive layer made of chromium nitride (CrN) on the back side of the synthetic quartz substrate It is calculated using the optical constant (refractive index, extinction coefficient) and film thickness of each layer for the mask blank. That is, the OD value is calculated based on the configuration in which the back surface conductive layer is provided on the back surface of the substrate 11 of each of the reflective photomask blank 1 shown in FIG. 1 and the reflective photomask 2 shown in FIG. However, the material and film thickness of the reflective photomask blank and reflective photomask of the present invention are not limited to the materials and film thicknesses of the multilayer reflective layer, capping layer, back surface conductive layer, and substrate.

図4から分かるように、Ta膜に対してInO膜は、例えば同じ膜厚の場合、EUV光反射率を半分以下に低くできる。また、Ta膜に対してInO膜は、同じ反射率の場合に膜厚を半分以下に低減できる。このようにInO膜は、EUV光の波長における高吸収層を構成する構成要素として有効である。   As can be seen from FIG. 4, when the InO film has the same film thickness as the Ta film, the EUV light reflectance can be reduced to half or less. In addition, the InO film can be reduced to half or less of the thickness when the reflectance is the same as that of the Ta film. Thus, the InO film is effective as a component constituting the high absorption layer at the wavelength of EUV light.

図5から分かるように、1以上のOD値を得るためには、Ta膜は少なくとも40nm以上の膜厚が必要であるのに対して、InO膜は約18nmの膜厚でよい。このように、InO膜は、OD値という観点からも、Ta膜と比較して、吸収層の全体の厚さを低減できる構成要素として有効であることが分かる。   As can be seen from FIG. 5, in order to obtain an OD value of 1 or more, the Ta film needs to have a thickness of at least 40 nm, whereas the InO film may have a thickness of about 18 nm. Thus, it can be seen that the InO film is effective as a component that can reduce the entire thickness of the absorption layer as compared with the Ta film from the viewpoint of the OD value.

また、2以上のOD値を得るためには、Ta膜は少なくとも70nm以上の膜厚が必要であるのに対して、InO膜は33nmの膜厚でよい。このように、InO膜は、2以上のOD値においても、Ta膜と比較して、吸収層の全体の厚さを低減できる構成要素として有効であることが分かる。従来の吸収層では、70nm(OD値が2)程度の膜厚のTa膜が標準的に用いられている。   In order to obtain an OD value of 2 or more, the Ta film needs to have a thickness of at least 70 nm, whereas the InO film may have a thickness of 33 nm. Thus, it can be seen that the InO film is effective as a component that can reduce the entire thickness of the absorption layer as compared with the Ta film even at an OD value of 2 or more. In a conventional absorption layer, a Ta film having a thickness of about 70 nm (OD value is 2) is typically used.

このように、InO膜を吸収層に用いることで、反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクの基本性能を示すOD値を維持したまま、吸収層を薄くすることが可能になる。   Thus, by using the InO film for the absorption layer, the absorption layer can be made thin while maintaining the OD value indicating the basic performance of the reflection type photomask blank and the reflection type photomask.

(Ta膜及びInO膜のHVバイアスの比較)
次に、射影効果の影響を評価するために、Ta膜とInO膜のそれぞれで、膜厚を変更したときに、HVバイアス値がどのように変化するかをシミュレーションにより比較した。図6は、このHVバイアス値のシミュレーション結果を示すグラフである。図6の横軸は、反射型フォトマスクに設けられた吸収層の膜厚(nm)を示し、縦軸は、HVバイアス値(nm)を示している。
(Comparison of HV bias of Ta film and InO film)
Next, in order to evaluate the influence of the projection effect, how the HV bias value changes when the film thickness is changed in each of the Ta film and the InO film was compared by simulation. FIG. 6 is a graph showing a simulation result of the HV bias value. The horizontal axis in FIG. 6 indicates the film thickness (nm) of the absorption layer provided in the reflective photomask, and the vertical axis indicates the HV bias value (nm).

HVバイアス値は、マスクパターンの向きに依存した転写パターンの線幅差、つまり、水平(Horizontal:H)方向の線幅と垂直(Vertical:V)方向の線幅との差のことである。H方向の線幅は、入射光と反射光が作る面(以下、「入射面」と称する場合がある)に直交する線状パターンの線幅を示し、V方向の線幅は、入射面に平行な線状パターンの線幅を示している。つまり、H方向の線幅は、入射面に平行な方向の長さであり、V方向の線幅は、入射面に直交する方向の長さである。   The HV bias value is a line width difference of the transfer pattern depending on the orientation of the mask pattern, that is, a difference between the line width in the horizontal (Horizontal: H) direction and the line width in the vertical (Vertical: V) direction. The line width in the H direction indicates the line width of a linear pattern orthogonal to the surface formed by incident light and reflected light (hereinafter sometimes referred to as “incident surface”), and the line width in the V direction is The line width of the parallel linear pattern is shown. That is, the line width in the H direction is the length in the direction parallel to the incident surface, and the line width in the V direction is the length in the direction orthogonal to the incident surface.

射影効果により影響を受けるのは、H方向の線幅であり、転写パターンのエッジ部のコントラスト低下やH方向の線幅の減少が生じる。射影効果の影響を受けたパターンは、転写後の線幅が所望の線幅よりも小さくなる。一方、V方向の線幅は、射影効果の影響をほとんど受けない。このため、入射面に垂直な方向の転写パターンの線幅と入射面に平行な方向の転写パターンの線幅とで、線幅差(HVバイアス)が生じる。   The line width in the H direction is affected by the projection effect, which causes a decrease in contrast at the edge portion of the transfer pattern and a decrease in the line width in the H direction. The pattern affected by the projection effect has a line width after transfer smaller than a desired line width. On the other hand, the line width in the V direction is hardly affected by the projection effect. Therefore, a line width difference (HV bias) occurs between the line width of the transfer pattern in the direction perpendicular to the incident surface and the line width of the transfer pattern in the direction parallel to the incident surface.

本シミュレーションに用いたパターンは、半導体基板上で16nmのLS(ライン(Line)とスペース(Space)の比が1:1)となるサイズで、マスクパターンを設計したものである。EUVリソグラフィでは通常、4分の1の縮小投影露光であるため、EUVフォトマスク(すなわち反射型フォトマスク)の吸収層に形成される吸収層パターンは、入射面に平行な方向及び垂直な方向のいずれもパターンサイズが64nmのLSパターンとなる。図6に示すように、半導体基板上に形成される転写パターンのHVバイアス値は、Ta膜及びInO膜のいずれで構成された吸収層であっても、膜厚が厚いほど大きくなることが分かる。   The pattern used in this simulation is a mask pattern designed to have a size of LS of 16 nm on the semiconductor substrate (the ratio of the line to the space is 1: 1). In EUV lithography, since it is usually a reduction projection exposure of 1/4, the absorption layer pattern formed on the absorption layer of the EUV photomask (that is, the reflection type photomask) is in a direction parallel to and perpendicular to the incident surface. Both are LS patterns with a pattern size of 64 nm. As shown in FIG. 6, it can be seen that the HV bias value of the transfer pattern formed on the semiconductor substrate increases as the film thickness increases, regardless of whether it is an absorption layer composed of a Ta film or an InO film. .

ここで、OD値が2となるTa膜(膜厚70nm)及びInO膜(膜厚33nm)のそれぞれのHVバイアス値を比較したところ、図7に示すように、HVバイアス値は、Ta膜では10.5nmと非常に大きいが、InO膜では5.0nmと大幅に低減でき、改善されている。さらに、OD値が1となるTa膜(膜厚40nm)及びInO膜(膜厚18nm)を比較しても、HVバイアス値は、Ta膜では3.2nmであり、InO膜では2.2nmであって低減され、改善されている。このように、本発明の反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクでは、吸収層の形成材料にInOを用いることで、射影効果の影響(HVバイアス)を大幅に低減できることが分かる。   Here, when the HV bias values of the Ta film (film thickness 70 nm) and the InO film (film thickness 33 nm) with an OD value of 2 were compared, as shown in FIG. Although it is very large as 10.5 nm, the InO film can be significantly reduced to 5.0 nm and is improved. Further, even when comparing the Ta film (film thickness 40 nm) and InO film (film thickness 18 nm) with an OD value of 1, the HV bias value is 3.2 nm for the Ta film and 2.2 nm for the InO film. It has been reduced and improved. Thus, it can be seen that in the reflective photomask blank and reflective photomask of the present invention, the influence of the projection effect (HV bias) can be greatly reduced by using InO as the material for forming the absorption layer.

(Ta膜及びInO膜におけるNILSの比較(InO膜の膜厚範囲の説明))
射影効果の影響は、NILS(Normalized Image Log Slope)と呼ばれるパターンコントラストにも現れる。NILSは転写パターンの光強度分布から得られる明部と暗部の傾きを示す特性値である。NILSの値が大きい方が、パターン転写性が良い。TaとInOのそれぞれの吸収層材料の光学定数を用いて、計算によりNILSを評価した結果を図8に示している。図8の横軸は、吸収層の膜厚(nm)を示し、縦軸はNILSを示している。図8の、「InO−X」はInO膜における転写パターンのX方向(V方向の線幅の方向)のNILSを示し、「InO−Y」はInO膜における転写パターンのY方向(H方向の線幅の方向)のNILSを示し、「Ta−X」はTa膜における転写パターンのX方向のNILSを示し、「Ta−Y」はTa膜における転写パターンのY方向のNILSを示している。
(Comparison of NILS in Ta film and InO film (explanation of film thickness range of InO film))
The influence of the projection effect also appears in a pattern contrast called NILS (Normalized Image Log Slope). NILS is a characteristic value indicating the slope of the bright part and the dark part obtained from the light intensity distribution of the transfer pattern. The larger the NILS value, the better the pattern transferability. FIG. 8 shows the result of NILS evaluation by calculation using the optical constants of the respective absorption layer materials of Ta and InO. The horizontal axis of FIG. 8 shows the film thickness (nm) of the absorption layer, and the vertical axis shows NILS. In FIG. 8, “InO—X” indicates NILS in the X direction (line width direction in the V direction) of the transfer pattern in the InO film, and “InO—Y” indicates the Y direction (in the H direction in the transfer pattern in the InO film). "Ta-X" indicates the NILS in the X direction of the transfer pattern in the Ta film, and "Ta-Y" indicates the NILS in the Y direction of the transfer pattern in the Ta film.

図8に示すように、OD値が2付近のTa膜(膜厚70nm)のNILSは、X方向(V方向の線幅の方向)が1.5であり、Y方向(H方向の線幅の方向)が0.2である。このように、射影効果の影響を受けるH方向の線幅の方向に対応するY方向のNILSが大幅に悪化する。   As shown in FIG. 8, the NILS of the Ta film (film thickness 70 nm) having an OD value of 2 is 1.5 in the X direction (line width direction in the V direction) and the Y direction (line width in the H direction). ) Is 0.2. Thus, the NILS in the Y direction corresponding to the direction of the line width in the H direction affected by the projection effect is greatly deteriorated.

このような、X方向とY方向のパターンコントラスト(NILS)の大きな差が、上述したように、Ta膜の大きなHVバイアス値を引き起こしている。一方、OD値が2付近のInO膜(膜厚33nm)では、X方向のNILSが1.5となり、Y方向のNILSが0.7となる。このように、InO膜は、Ta膜と比較して、Y方向のNILSが大幅に改善するため、パターン転写性が向上し、HVバイアス値も小さくなる。   Such a large difference in pattern contrast (NILS) between the X direction and the Y direction causes a large HV bias value of the Ta film as described above. On the other hand, in an InO film (film thickness of 33 nm) having an OD value of 2, the NILS in the X direction is 1.5 and the NILS in the Y direction is 0.7. In this manner, the InO film has a significantly improved NILS in the Y direction compared to the Ta film, so that the pattern transfer property is improved and the HV bias value is also reduced.

Y方向のNILS(パターンコントラスト)の低下は、HVバイアスに影響するだけでなく、転写パターンのラインエッジラフネスの増大に繋がり、最悪の場合、解像出来ないという大きな問題も引き起こす。
図8に示すように、膜厚が18nm以上33nm以下のInO膜であれば、Y方向のNILSを、最高値を含み相対的に高い値に出来る。膜厚が18nm以上33nm以下のInO膜におけるY方向のNILSは、シミュレーションを行った膜厚が14〜70nmの全ての範囲のTa膜におけるY方向のNILS以上である。さらに、膜厚が33nmより厚く45nm以下の範囲のInO膜は、OD値が2となる膜厚70nmのTa膜よりもY方向のNILSを高く出来る。
A decrease in NILS (pattern contrast) in the Y direction not only affects the HV bias, but also increases the line edge roughness of the transfer pattern, and in the worst case, causes a serious problem that the image cannot be resolved.
As shown in FIG. 8, if the thickness of the InO film is 18 nm or more and 33 nm or less, the NILS in the Y direction can be set to a relatively high value including the maximum value. The NILS in the Y direction in the InO film having a film thickness of 18 nm or more and 33 nm or less is equal to or greater than the NILS in the Y direction in the Ta film in the whole range of the film thickness in the simulated range of 14 to 70 nm. Further, an InO film having a film thickness of greater than 33 nm and less than or equal to 45 nm can have a higher NILS in the Y direction than a 70 nm thick Ta film having an OD value of 2.

[本実施態様による反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクについて]
本発明の一実施態様の反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクは、膜厚が18nm以上33nm以下(図8に「OD=1〜2の範囲」として表された範囲)のInO膜を含む吸収層を有していてもよい。これにより、本実施形態による反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクは、膜厚が18nm以上33nm以下のInO膜を含まない吸収層を有する反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクと比較して、射影効果の影響を小さくできるため、Y方向のNILSを高くできる。
[Reflective Photomask Blank and Reflective Photomask According to this Embodiment]
The reflective photomask blank and reflective photomask of one embodiment of the present invention include an InO film having a film thickness of 18 nm or more and 33 nm or less (a range expressed as “OD = 1 to 2” in FIG. 8). You may have an absorption layer. Accordingly, the reflective photomask blank and the reflective photomask according to the present embodiment are compared with the reflective photomask blank and the reflective photomask having an absorption layer that does not include an InO film having a film thickness of 18 nm to 33 nm. Since the influence of the projection effect can be reduced, the NILS in the Y direction can be increased.

また、18nm以上33nm以下のInO膜を含む吸収層を有する反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクは、Ta膜を含む吸収層を有する反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクと比較して、射影効果の影響を大幅に改善できる。   Further, the reflective photomask blank and the reflective photomask having the absorption layer including the InO film of 18 nm to 33 nm are compared with the reflective photomask blank and the reflective photomask having the absorption layer including the Ta film, The effect of the projection effect can be greatly improved.

(InO膜を形成する化合物材料がIn及びOを80%以上含んでもよいことの説明)
本実施形態による反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクの吸収層に備えられるInO膜は、インジウム(In)と酸素(O)とで80%以上の原子数比を占める化合物材料を含む膜であり、残りは他の材料が混ざっていても良い。これは、InO膜に占めるインジウム及び酸素の割合が80%未満の場合、InO膜が持つEUV光の吸収性が低下してしまうためである。これに対し、InO膜に占めるインジウム及び酸素の割合が80%以上であれば、InO膜が持つEUV光の吸収性の低下はごく僅かである。これにより、インジウム(In)と酸素(O)とで80%以上の原子数比を占める化合物材料を含むInO膜は、EUVフォトマスクの吸収層としての性能の低下を防止できる。
(Explanation that the compound material forming the InO film may contain 80% or more of In and O)
The InO film included in the reflective photomask blank and the absorption layer of the reflective photomask according to the present embodiment is a film containing a compound material that occupies an atomic ratio of 80% or more between indium (In) and oxygen (O). Yes, the rest may be mixed with other materials. This is because, when the ratio of indium and oxygen in the InO film is less than 80%, the EUV light absorbability of the InO film decreases. On the other hand, if the ratio of indium and oxygen in the InO film is 80% or more, the decrease in the EUV light absorption property of the InO film is negligible. Thereby, the InO film containing a compound material that occupies 80% or more of the atomic ratio of indium (In) and oxygen (O) can prevent a decrease in performance as an absorption layer of the EUV photomask.

インジウム及び酸素以外の材料として、シリコン(Si)、錫(Sn)、テルル(Te)、タンタル(Ta)、白金(Pt)、クロム(Cr)、ルテニウム(Ru)などの金属や、窒素や炭素などの軽元素が、反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクの目的に応じてInO膜に混合されても良い。例えば、SnをInO膜に入れることで、InO膜は、透明性を確保しながら導電性を有することが可能となる。このため、波長190〜260nmの遠紫外線(Deep Ultra Violet:DUV)光を用いたマスクパターン検査において、検査性を向上することが可能となる。あるいは、窒素や炭素をInO膜に混合した場合、InO膜のドライエッチングの際のエッチングスピードを高めることが可能となる。本実施形態による反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクにおいては、インジウムと酸素以外にInO膜に混合させる材料は、特に限定されない。   Materials other than indium and oxygen include metals such as silicon (Si), tin (Sn), tellurium (Te), tantalum (Ta), platinum (Pt), chromium (Cr), ruthenium (Ru), nitrogen and carbon A light element such as may be mixed in the InO film depending on the purpose of the reflective photomask blank and the reflective photomask. For example, by putting Sn into the InO film, the InO film can have conductivity while ensuring transparency. For this reason, inspecting performance can be improved in mask pattern inspection using deep ultraviolet (DUV) light having a wavelength of 190 to 260 nm. Alternatively, when nitrogen or carbon is mixed in the InO film, the etching speed during dry etching of the InO film can be increased. In the reflective photomask blank and the reflective photomask according to the present embodiment, the material mixed in the InO film other than indium and oxygen is not particularly limited.

(OD値が1以上であることの説明)
本発明の一実施形態による反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクは、上述の式(1)によって規定されるOD値が1以上であってもよい。OD値が1未満のInO膜(膜厚18nm未満)で、露光シミュレーションを行ったところ、吸収層と多層反射層のコントラストが足りず、半導体基板や半導体ウェハに転写パターンが形成されにくいことが判明した。よってパターンが形成できたとしてもラインエッジラフネスの悪化が想定される。Ta膜の場合も同様であることが判明した。
(Explanation that OD value is 1 or more)
The reflective photomask blank and the reflective photomask according to an embodiment of the present invention may have an OD value defined by the above-described formula (1) of 1 or more. When an exposure simulation was performed with an InO film (thickness less than 18 nm) with an OD value of less than 1, it was found that the contrast between the absorption layer and the multilayer reflective layer was insufficient, and it was difficult to form a transfer pattern on a semiconductor substrate or semiconductor wafer. did. Therefore, even if the pattern can be formed, the line edge roughness is assumed to be deteriorated. The same was found for the Ta film.

以上のように、本発明の一実施形態による反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクによれば、膜厚が18nm以上33nm以下のInO膜を含む吸収層を有することで、射影効果の影響を低減できる。また、本実施形態による反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクは、Ta膜からなる吸収層を有する従来品と比べて、転写パターンのY方向において高いNILSが得られる。そのため、転写パターンの解像性向上やラインエッジラフネスの低減が実現出来る。また、本実施形態による反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクでは、X方向とY方向のNILSが近づくため、HVバイアス値も低減でき、マスクパターンに忠実な転写パターンが得られる。   As described above, according to the reflective photomask blank and the reflective photomask according to the embodiment of the present invention, the projection effect is influenced by having the absorption layer including the InO film having a film thickness of 18 nm to 33 nm. Can be reduced. In addition, the reflective photomask blank and the reflective photomask according to the present embodiment can obtain a high NILS in the Y direction of the transfer pattern as compared with the conventional product having the absorption layer made of the Ta film. Therefore, it is possible to improve the resolution of the transfer pattern and reduce the line edge roughness. In the reflective photomask blank and reflective photomask according to the present embodiment, since NILS in the X direction and the Y direction are close to each other, the HV bias value can be reduced and a transfer pattern faithful to the mask pattern can be obtained.

以下、本発明の一実施形態の実施例による反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクについて図9から図11並びに表1及び表2を用いて説明する。表1は、本実施例および比較例による反射型フォトマスクブランクの各サンプルブランクのマスク特性及び反射型フォトマスクの各サンプルマスクのリソグラフィ特性を示す表である。表2は、酸化インジウム膜の膜厚を変化させた場合の、本実施例による反射型フォトマスクブランクの各サンプルブランクのマスク特性及び反射型フォトマスクの各サンプルマスクのリソグラフィ特性を示す表である。表1及び表2に示す「NILS−X」はX方向のNILSを示し、「NILS−Y」はY方向のNILSを示している。また、表1及び表2の「解像性」欄に記載された「OK」は転写パターンの解像が確認されたことを示している。さらに、表1及び表2の「LER」欄に記載された「−」は、ラインエッジラフネスを測定できなかったことを示している。   Hereinafter, a reflective photomask blank and a reflective photomask according to examples of one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 11 and Tables 1 and 2. FIG. Table 1 is a table showing the mask characteristics of each sample blank of the reflection type photomask blank and the lithography characteristics of each sample mask of the reflection type photomask according to this example and the comparative example. Table 2 is a table showing the mask characteristics of each sample blank of the reflection type photomask blank and the lithography characteristics of each sample mask of the reflection type photomask when the thickness of the indium oxide film is changed. . “NILS-X” shown in Tables 1 and 2 indicates NILS in the X direction, and “NILS-Y” indicates NILS in the Y direction. In addition, “OK” described in the “Resolution” column of Tables 1 and 2 indicates that the transfer pattern has been resolved. Furthermore, “-” described in the “LER” column of Tables 1 and 2 indicates that the line edge roughness could not be measured.

(反射型フォトマスクブランク作製の説明)
図9に示すように、例えば合成石英などの低熱膨張特性を有する基板11の上に、シリコン(Si)とモリブデン(Mo)を一対とする積層膜131が40対(合計の膜厚が280nm)積層されて形成された多層反射膜13aを形成する。なお、図9では、理解を容易にするため、多層反射膜13aは、3対の積層膜131で図示されている。次に、多層反射膜13aの上にルテニウム(Ru)で形成されたキャッピング膜13bを膜厚が2.5nmとなるように成膜した。これにより、基板11上には、多層反射膜13a及びキャッピング膜13bを有する反射層13が形成される。キャッピング膜13bの上に酸化インジウムを成膜して酸化インジウム膜15aを有する吸収層15を形成し、反射型フォトマスクブランク3を作製した。反射型フォトマスクブランク3は、サンプルブランクとして複数個、作製した。基板11上へのそれぞれの膜の成膜は、スパッタリング装置を用いた。酸化インジウム膜15a中の酸素含有量は、スパッタリング中にチャンバーに導入する酸素の量で制御した。当該酸素量の制御は、酸化インジウム膜15aの形成時の反応性スパッタリング法において実施した。各サンプルの膜厚は透過電子顕微鏡によって測定し、O/In比はXPS(X線光電子分光測定法)によって測定し、それぞれ確認した。
(Description of reflective photomask blank production)
As shown in FIG. 9, for example, 40 pairs (total film thickness is 280 nm) of a laminated film 131 including silicon (Si) and molybdenum (Mo) as a pair on a substrate 11 having a low thermal expansion characteristic such as synthetic quartz. A multilayer reflective film 13a formed by stacking is formed. In FIG. 9, for easy understanding, the multilayer reflective film 13 a is illustrated as three pairs of laminated films 131. Next, a capping film 13b made of ruthenium (Ru) was formed on the multilayer reflective film 13a so as to have a film thickness of 2.5 nm. As a result, the reflective layer 13 having the multilayer reflective film 13a and the capping film 13b is formed on the substrate 11. An indium oxide film was formed on the capping film 13b to form the absorption layer 15 having the indium oxide film 15a, and the reflective photomask blank 3 was produced. A plurality of reflective photomask blanks 3 were prepared as sample blanks. A sputtering apparatus was used to form each film on the substrate 11. The oxygen content in the indium oxide film 15a was controlled by the amount of oxygen introduced into the chamber during sputtering. The oxygen amount was controlled by the reactive sputtering method when forming the indium oxide film 15a. The film thickness of each sample was measured by a transmission electron microscope, and the O / In ratio was measured by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) and confirmed.

吸収層15の組成を確認した結果、反射型フォトマスクブランク3のそれぞれのサンプルブランクは、O/In比が0から1.5の範囲で出来上がっており、1.5より大きいO/In比の酸化インジウム膜15aは成膜できなかった。ここで、O/In比が0、0.5、1.0及び1.5のサンプルについて成膜レートを確認して、各々のサンプルのOD値が2又は1になるように膜厚を計算して成膜した。作製したODの狙い値が2と1の反射型フォトマスクブランク3のサンプルブランクの膜厚は、O/In比が0の酸化インジウム膜15a(すなわちインジウム単体の膜(In膜))では33nmと17nmであり、O/In比が0.5の酸化インジウム膜15a(InO0.5膜)では33nmと18nmであり、O/In比が1の酸化インジウム膜15a(InO膜)では33nmと18nmであり、O/In比が1.5の酸化インジウム膜15a(InO1.5膜)では33nmと18nmであることを確認した。また、図9に示すように、基板11の裏面には窒化クロム(CrN)で形成された裏面導電層31が100nmの膜厚で成膜された。 As a result of confirming the composition of the absorption layer 15, each sample blank of the reflective photomask blank 3 has an O / In ratio in the range of 0 to 1.5, and has an O / In ratio greater than 1.5. The indium oxide film 15a could not be formed. Here, confirm the film formation rate for samples with O / In ratios of 0, 0.5, 1.0 and 1.5, and calculate the film thickness so that the OD value of each sample is 2 or 1. To form a film. The thickness of the sample blank of the reflection type photomask blank 3 with the target values of the produced ODs of 2 and 1 is 33 nm in the case of the indium oxide film 15a having an O / In ratio of 0 (that is, a film of indium alone (In film)). a 17 nm, O / an in ratio is indium film 15a (InO 0.5 layer) in 33nm and 18nm oxide of 0.5, an indium oxide film 15a (InO 1 film) O / an in ratio of 1, and 33nm It was confirmed that the indium oxide film 15a (InO 1.5 film) having an O / In ratio of 1.5 was 33 nm and 18 nm. Further, as shown in FIG. 9, a back surface conductive layer 31 made of chromium nitride (CrN) was formed on the back surface of the substrate 11 with a film thickness of 100 nm.

(反射率測定とODの算出)
上記のO/In比のIn膜およびInO膜について、反射層13領域の反射率Rmと、吸収層15領域の反射率Raを、EUV光による反射率測定装置で測定した。その測定結果から、マスク特性であるOD値を計算した結果、表1に示すように、反射型フォトマスクブランク3の全てのサンプルブランクは概ねOD値が2と1に作製できていることが分かった。このことからも、O/In比が0.5以上1.5以下の範囲の膜組成であれば、酸化インジウム膜15aを有する吸収層15は、インジウム単体のインジウム膜を有する吸収層と同じ膜厚で同等のマスク特性(EUV反射率及びこのEUV反射率から計算されるOD値)が得られることが分かる。
(Reflectance measurement and OD calculation)
With respect to the In film and InO film having the above O / In ratio, the reflectance Rm of the reflective layer 13 region and the reflectance Ra of the absorbing layer 15 region were measured with a reflectance measuring device using EUV light. As a result of calculating the OD value, which is a mask characteristic, from the measurement results, as shown in Table 1, it is found that all sample blanks of the reflective photomask blank 3 can be manufactured with OD values of 2 and 1. It was. Also from this, if the film composition has an O / In ratio in the range of 0.5 to 1.5, the absorption layer 15 having the indium oxide film 15a is the same film as the absorption layer having an indium film of indium alone. It can be seen that the mask characteristics (EUV reflectance and OD value calculated from this EUV reflectance) equivalent to the thickness can be obtained.

Figure 2019139085
Figure 2019139085

(比較例としてのTa膜を吸収層に含むサンプルブランクについて)
比較例として従来品に用いられる既存膜であるTa膜についても、反射型フォトマスクブランク3と同様の方法で反射型フォトマスクブランクのサンプルブランクを作製した。OD値が2又は1を達成するために、Ta膜の膜厚は、70nmと40nmの膜厚で作製された。Ta膜がこの膜厚で作製された反射型フォトマスクブランクのサンプルブランクをEUV光による反射率測定装置で測定した結果、OD値は、狙い通りに2付近と1付近であることが確認された。
(Sample blank containing Ta film as a comparative example in the absorption layer)
As a comparative example, a sample blank of a reflective photomask blank was prepared in the same manner as the reflective photomask blank 3 for a Ta film that is an existing film used in a conventional product. In order to achieve an OD value of 2 or 1, the Ta film was formed with a film thickness of 70 nm and 40 nm. As a result of measuring a sample blank of a reflective photomask blank in which the Ta film was formed with this film thickness using a reflectance measuring apparatus using EUV light, it was confirmed that the OD values were 2 and 1 as intended. .

(反射型フォトマスク作製)
図10に示すように、本発明の一実施形態の実施例による反射型フォトマスク4は、図9に示す反射型フォトマスクブランク3の吸収層15に吸収層パターン151が形成された構成を有している。
(Reflective photomask production)
As shown in FIG. 10, the reflective photomask 4 according to the example of one embodiment of the present invention has a configuration in which an absorbent layer pattern 151 is formed on the absorbent layer 15 of the reflective photomask blank 3 shown in FIG. doing.

ここで、反射型フォトマスク4の作製方法について図11を用いて説明する。図11に示すように、上記のように作製した反射型フォトマスクブランク3に備えられた吸収層15上に、ポジ型化学増幅レジストR15a(SEBP9012:信越化学社製)を120nmの膜厚に塗布する。次いで、電子線描画機(JBX3030:日本電子社製)によってポジ型化学増幅レジストR15aに所定のパターンを描画する。その後、ポジ型化学増幅レジストR15aに110℃、10分のPEB処理を施し、次いでスプレー現像(SFG3000:シグマメルテック社製)する。これにより、図11(a)に示すように、吸収層パターン151(図10参照)と同一形状のレジストパターンR151を有するレジストマスクR15を形成した。   Here, a manufacturing method of the reflective photomask 4 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 11, a positive chemically amplified resist R15a (SEBP9012: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is applied to a thickness of 120 nm on the absorption layer 15 provided in the reflective photomask blank 3 produced as described above. To do. Next, a predetermined pattern is drawn on the positive chemically amplified resist R15a by an electron beam drawing machine (JBX3030: manufactured by JEOL Ltd.). Thereafter, the positive chemically amplified resist R15a is subjected to PEB treatment at 110 ° C. for 10 minutes, and then spray development (SFG3000: manufactured by Sigma Meltech Co., Ltd.). Thus, as shown in FIG. 11A, a resist mask R15 having a resist pattern R151 having the same shape as the absorption layer pattern 151 (see FIG. 10) was formed.

次に、レジストマスクR15をエッチングマスクとして用い、各々フッ素系ガスあるいは塩素系ガスを主体としたドライエッチングにより、酸化インジウム膜15aのパターニングを行い、図11(b)に示すように、吸収層15に吸収層パターン151を形成した。次に、レジストマスクR15の剥離を行い、本実施例による反射型フォトマスク4(図10参照)を作製した。本実施例において、吸収層15に形成した吸収層パターン151は、反射型フォトマスク4上で64nmLS(ラインアンドスペース)の形状を有している。反射型フォトマスク4は、酸化インジウム膜15aのO/In比が0、0.5、1.0及び1.5かつOD値が1及び2のそれぞれについて作製した。さらに、上述の比較例としてのTa膜を有する吸収層を備える反射型フォトマスク対しても、反射型フォトマスク4と同様の方法によって、反射型フォトマスク4に形成した吸収層パターン151と同一形状の吸収層パターンを、Ta膜を有する吸収層に形成し、比較例としての反射型フォトマスクのサンプルマスクを作製した。   Next, by using the resist mask R15 as an etching mask, the indium oxide film 15a is patterned by dry etching mainly using a fluorine-based gas or a chlorine-based gas, and as shown in FIG. An absorption layer pattern 151 was formed on the substrate. Next, the resist mask R15 was peeled off to produce a reflective photomask 4 (see FIG. 10) according to this example. In this embodiment, the absorption layer pattern 151 formed on the absorption layer 15 has a shape of 64 nm LS (line and space) on the reflective photomask 4. The reflective photomask 4 was prepared for the indium oxide film 15a having O / In ratios of 0, 0.5, 1.0, and 1.5 and OD values of 1 and 2, respectively. Furthermore, the same shape as the absorption layer pattern 151 formed on the reflective photomask 4 by the same method as that of the reflective photomask 4 is applied to the reflective photomask including the absorption layer having the Ta film as the comparative example. The absorption layer pattern was formed on an absorption layer having a Ta film, and a sample mask of a reflective photomask as a comparative example was produced.

(ウェハ露光評価)
次いで、上記の手順で作製した本実施例による反射型フォトマスク4のサンプルマスクを用いて、EUV光露光装置(NXE3300B:ASML社製)で、EUV用ポジ型化学増幅レジストを塗布した半導体ウェハ(不図示)上に反射型フォトマスク4のサンプルマスクで反射した反射光によって、パターンを転写露光し、レジストに転写パターンを形成し、電子線寸法測定機により転写パターンの観察、線幅測定及びラインエッジラフネス(Line Edge Roughness:LER)測定を実施した。ラインエッジラフネスは、転写パターンの側面のガタツキである。ラインエッジラフネスの測定結果は、表1の「LER」欄に示されている。
(Wafer exposure evaluation)
Next, using the sample mask of the reflection type photomask 4 according to the present example produced by the above procedure, a semiconductor wafer coated with a positive chemically amplified resist for EUV using an EUV light exposure apparatus (NXE3300B: manufactured by ASML) ( The pattern is transferred and exposed by the reflected light reflected by the sample mask of the reflective photomask 4 on the upper surface (not shown), a transfer pattern is formed on the resist, and the transfer pattern is observed, the line width is measured, and the line is measured by an electron beam dimension measuring machine. Edge roughness (LER) measurement was performed. Line edge roughness is a backlash of the side surface of the transfer pattern. The measurement result of the line edge roughness is shown in the “LER” column of Table 1.

(HVバイアス)
半導体ウェハに形成されたレジストパターンからリソグラフィ特性を確認した。表1の「リソグラフィ特性」欄に示すように、本実施例では、確認したリソグラフィ特性は、上述のラインエッジラフネス、HVバイアス及び解像性である。転写パターンのX方向の寸法と、射影効果の影響を受ける転写パターンのY方向との寸法を測定し、これらの寸法の差を算出してHVバイアス値を確認した。その結果、表1に示すように、薄膜化による射影効果の低減効果が見られた。具体的に、OD値が2において、HVバイアス値は、In膜では膜厚33nmで4.7nmであり、InO0.5では膜厚33nmで4.9nmであり、InO膜では膜厚33nmで5.0nmであり、InO1.5膜では膜厚33nmで5.0nmである。In膜及びInO膜を有する吸収層を備える場合のHVバイアス値は、比較例としてのTa膜を有する吸収層を備える場合のHVバイアス値の70nm膜厚で11.1nmと比較して大幅に改善していることを確認した。また、表1に示すように、OD値が1においては、In膜では17nm膜厚で2.1nm、InO0.5膜では18nm膜厚で2.2nm、InO膜では18nm膜厚で2.2nm、そしてInO1.5膜では18nm膜厚で2.2nmと既存膜であるTa膜の40nm膜厚で3.5nmより良好な結果が得られた。
(HV bias)
The lithography characteristics were confirmed from the resist pattern formed on the semiconductor wafer. As shown in the “lithographic characteristics” column of Table 1, in this example, the confirmed lithography characteristics are the above-described line edge roughness, HV bias, and resolution. The dimension in the X direction of the transfer pattern and the dimension in the Y direction of the transfer pattern affected by the projection effect were measured, and the difference in these dimensions was calculated to confirm the HV bias value. As a result, as shown in Table 1, a reduction effect of the projection effect due to the thinning was observed. Specifically, when the OD value is 2, the HV bias value is 4.7 nm at a film thickness of 33 nm for an In film, 4.9 nm at a film thickness of 33 nm for InO 0.5 , and a film thickness of 33 nm for an InO 1 film. 5.0 nm, and the InO 1.5 film has a thickness of 33 nm and 5.0 nm. The HV bias value when the absorption layer having the In film and the InO film is provided is greatly improved as compared with 11.1 nm at the 70 nm film thickness of the HV bias value when the absorption layer having the Ta film as a comparative example is provided. I confirmed that Further, as shown in Table 1, when the OD value is 1, the In film has a 17 nm film thickness of 2.1 nm, the InO 0.5 film has an 18 nm film thickness of 2.2 nm, and the InO 1 film has an 18 nm film thickness of 2 nm. In the case of .2 nm and InO 1.5 film, 18 nm film thickness was 2.2 nm, and the existing Ta film 40 nm film thickness was better than 3.5 nm.

(ラインエッジラフネス)
転写パターンのラインエッジラフネス(LER)を確認した。表1に示すように、Ta膜の膜厚が70nmの反射型フォトマスクで形成した転写パターンは未解像によりラインエッジラフネスを計測することができなかった。また、Ta膜の膜厚が40nmの反射型フォトマスクで形成した転写パターンは、ラインエッジラフネスが4.2nmであった。反射型フォトマスク4では、In膜及びInO膜の膜厚によらず、転写パターンのラインエッジラフネスが3.9nm以下と良好であることを確認した。
(Line edge roughness)
The line edge roughness (LER) of the transfer pattern was confirmed. As shown in Table 1, the line edge roughness of the transfer pattern formed with a reflective photomask having a Ta film thickness of 70 nm could not be measured due to unresolved. The transfer pattern formed with a reflective photomask having a Ta film thickness of 40 nm had a line edge roughness of 4.2 nm. In the reflective photomask 4, it was confirmed that the line edge roughness of the transfer pattern was as good as 3.9 nm or less regardless of the film thicknesses of the In film and InO film.

(洗浄耐性)
ウェハ転写評価後に反射型フォトマスク4の硫酸過水洗浄およびアンモニア過水洗浄に対する耐性評価を行った。In膜は、硫酸過水により溶解してしまい、吸収層パターン151が消失してしまった。これにより、In膜を有する吸収層を備えた反射型フォトマスクは、洗浄耐性が無いことを確認した。InO膜を有する吸収層を備えた反射型フォトマスク4は、O/In比によらずにいずれも、硫酸過水の洗浄において吸収層パターンが問題なく残っていた。以上より、酸化インジウムであれば、膜特性として安定しており、洗浄耐性も向上していることが確認できた。
(Washing resistance)
After the wafer transfer evaluation, the resistance of the reflective photomask 4 to sulfuric acid / water washing was evaluated. The In film was dissolved by sulfuric acid / hydrogen peroxide, and the absorption layer pattern 151 disappeared. Thereby, it was confirmed that the reflection type photomask provided with the absorption layer having the In film has no cleaning resistance. In the reflection type photomask 4 provided with the absorption layer having the InO film, the absorption layer pattern remained without any problem in the washing with sulfuric acid / hydrogen peroxide regardless of the O / In ratio. From the above, it was confirmed that indium oxide was stable as film characteristics and improved in cleaning resistance.

(吸収層を構成する酸化インジウム膜の膜厚18〜33nmの範囲について)
吸収層を構成する酸化インジウム膜の膜厚が18nmから33nmの範囲では、ラインエッジラフネス及びY方向のNILSが優れるとともに、OD値が同レベルでのHVバイアスが向上する。ここで、OD値の同レベルとは、所定のOD値(本例では、1又は2)に対して±0.2の範囲をいう。具体的には、表1に示すように、吸収層を構成する酸化インジウム膜の膜厚が18nmから33nmの範囲では、ラインエッジラフネスが3.7nm又は3.8nm、かつY方向のNILSが0.7から0.9となる。このように、酸化インジウム膜の膜厚が当該範囲では、ラインエッジラフネス及びY方向のNILSの両方の数値が良好である点において、Ta膜よりも優れている。また、吸収層を構成する酸化インジウム膜の膜厚が18nmから33nmの範囲であって、かつOD値が1と同レベルの場合には、HVバイアスが2.2nmとなり、OD値が1.1のTa膜のHVバイアス3.5nmより向上している。さらに、吸収層を構成する酸化インジウム膜の膜厚が18nmから33nmの範囲であって、かつOD値が2と同レベルの場合には、HVバイアスが4.9又は5.0nmとなり、OD値が1.8のTa膜のHVバイアス11.1nmより向上している。
(About the range of film thickness of 18 to 33 nm of the indium oxide film constituting the absorption layer)
When the thickness of the indium oxide film constituting the absorption layer is in the range of 18 nm to 33 nm, the line edge roughness and the NILS in the Y direction are excellent, and the HV bias at the same OD value is improved. Here, the same level of the OD value means a range of ± 0.2 with respect to a predetermined OD value (1 or 2 in this example). Specifically, as shown in Table 1, when the thickness of the indium oxide film constituting the absorption layer is in the range of 18 nm to 33 nm, the line edge roughness is 3.7 nm or 3.8 nm and the NILS in the Y direction is 0. .7 to 0.9. Thus, when the film thickness of the indium oxide film is within this range, both the line edge roughness and the YLS NILS values are better than the Ta film. When the thickness of the indium oxide film constituting the absorption layer is in the range of 18 nm to 33 nm and the OD value is the same level as 1, the HV bias is 2.2 nm and the OD value is 1.1. The HV bias of the Ta film is improved from 3.5 nm. Further, when the thickness of the indium oxide film constituting the absorption layer is in the range of 18 nm to 33 nm and the OD value is the same level as 2, the HV bias is 4.9 or 5.0 nm, and the OD value However, the HV bias of the Ta film of 1.8 is improved from 11.1 nm.

(酸化インジウム膜の膜厚の評価)
吸収層15が有する酸化インジウム膜の膜厚の評価を行うために、O/In比が1.5の酸化インジウム膜の膜厚を12nmから50nmの範囲で変更させた反射型フォトマスクブランク3及び反射型フォトマスク4を作製し、リソグラフィ特性及び洗浄耐性を評価した。表2には、この評価結果が示されている。
(Evaluation of indium oxide film thickness)
In order to evaluate the film thickness of the indium oxide film included in the absorption layer 15, the reflective photomask blank 3 in which the film thickness of the indium oxide film having an O / In ratio of 1.5 is changed in the range of 12 nm to 50 nm, and A reflective photomask 4 was prepared and evaluated for lithography characteristics and cleaning resistance. Table 2 shows the evaluation results.

Figure 2019139085
Figure 2019139085

表2に示すように、酸化インジウム膜の膜厚が19nmから45nmの範囲であると、半導体ウェハのレジストに形成された転写パターンのHVバイアス値が2.4mから8.0nmの範囲に抑えられた。また、酸化インジウム膜の膜厚が19nmから45nmの範囲であると、半導体ウェハのレジストに形成された転写パターンが未解像とならず、ラインエッジラフネスが3.7nmから4.1nmの範囲に抑えられた。   As shown in Table 2, when the film thickness of the indium oxide film is in the range of 19 nm to 45 nm, the HV bias value of the transfer pattern formed on the resist of the semiconductor wafer can be suppressed to the range of 2.4 m to 8.0 nm. It was. Further, when the film thickness of the indium oxide film is in the range of 19 nm to 45 nm, the transfer pattern formed on the resist of the semiconductor wafer is not unresolved, and the line edge roughness is in the range of 3.7 nm to 4.1 nm. It was suppressed.

一方、酸化インジウム膜の膜厚が12nmから15nmの範囲であると、半導体ウェハのレジストに形成された転写パターンのHVバイアス値は1.3nmから2.0nmの範囲に抑えられて良好であるものの、ラインエッジラフネスが4.2nmから4.3nmの範囲となり悪化する傾向にある。また、酸化インジウム膜の膜厚が48nmから50nmの範囲であると、半導体ウェハのレジストに形成された転写パターンが未解像となりラインエッジラフネスを計測することができなかった。   On the other hand, when the film thickness of the indium oxide film is in the range of 12 nm to 15 nm, the HV bias value of the transfer pattern formed on the resist of the semiconductor wafer is suppressed to a range of 1.3 nm to 2.0 nm. The line edge roughness is in the range of 4.2 nm to 4.3 nm and tends to deteriorate. Further, when the film thickness of the indium oxide film is in the range of 48 nm to 50 nm, the transfer pattern formed on the resist of the semiconductor wafer becomes unresolved, and the line edge roughness cannot be measured.

さらに、ウェハ転写評価後に反射型フォトマスク4の硫酸過水洗浄およびアンモニア過水洗浄に対する耐性評価を行った。膜厚が12nmから50nmの範囲の酸化インジウム膜を有する吸収層に形成された吸収層パターンは、硫酸過水洗浄およびアンモニア過水洗浄によって消失しなかった。したがって、膜厚が12nmから50nmの範囲の酸化インジウム膜を有する吸収層を備えた反射型フォトマスクは、洗浄耐性を有することが確認できた。   Further, after the wafer transfer evaluation, the resistance of the reflective photomask 4 to the sulfuric acid / water cleaning was evaluated. The absorption layer pattern formed on the absorption layer having an indium oxide film having a thickness in the range of 12 nm to 50 nm was not lost by the sulfuric acid / hydrogen peroxide cleaning. Therefore, it was confirmed that the reflective photomask provided with an absorption layer having an indium oxide film having a thickness of 12 nm to 50 nm has cleaning resistance.

以上の評価結果より、吸収層を構成する酸化インジウム膜の膜厚は、45nm以下であればよく、表1に示す評価結果と併せると、吸収層を構成する酸化インジウム膜の膜厚の範囲は、18nm以上45nm以下であってもよい。膜厚が18nm以上45nm以下の範囲内の酸化インジウム膜を有する吸収層を備えた反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクは、半導体基板や半導体ウェハへの転写性能及び洗浄耐性の向上を図ることができる。   From the above evaluation results, the film thickness of the indium oxide film constituting the absorption layer may be 45 nm or less, and together with the evaluation results shown in Table 1, the range of the film thickness of the indium oxide film constituting the absorption layer is 18 nm or more and 45 nm or less may be sufficient. A reflective photomask blank and a reflective photomask having an absorption layer having an indium oxide film with a thickness in the range of 18 nm or more and 45 nm or less improve transfer performance to a semiconductor substrate or semiconductor wafer and cleaning resistance. Can do.

以上説明したように、本発明の一実施形態による反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクによれば、EUVリソグラフィの原理的課題である射影効果の影響を抑制できる。このため、本実施形態による反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクは、半導体基板上に露光パターン形成するための転写特性、すなわちリソグラフィ特性(HVバイアス、解像性、ラインエッジラフネス)を大幅に向上でき、同時にマスクの加工性及び洗浄耐性の向上も図ることができる。このように、本発明は、反射型のフォトマスクブランク及びフォトマスクにおいて極めて有効である。   As described above, according to the reflective photomask blank and the reflective photomask according to the embodiment of the present invention, it is possible to suppress the influence of the projection effect, which is a principle problem of EUV lithography. For this reason, the reflective photomask blank and the reflective photomask according to the present embodiment greatly improve the transfer characteristics for forming an exposure pattern on the semiconductor substrate, that is, lithography characteristics (HV bias, resolution, line edge roughness). At the same time, mask processability and cleaning resistance can be improved. As described above, the present invention is extremely effective in the reflection type photomask blank and the photomask.

1,3 反射型フォトマスクブランク
2,4 反射型フォトマスク
11 基板
13 反射層
13a 多層反射膜
13b キャッピング膜
15 吸収層
15a 酸化インジウム膜
31 裏面導電層
131 積層膜
151 吸収層パターン
R15 レジストマスク
R15a ポジ型化学増幅レジスト
R151 レジストパターン
1, 3 Reflective photomask blanks 2, 4 Reflective photomask 11 Substrate 13 Reflective layer 13a Multilayer reflective film 13b Capping film 15 Absorbing layer 15a Indium oxide film 31 Back surface conductive layer 131 Laminated film 151 Absorbing layer pattern R15 Resist mask R15a Positive Type chemically amplified resist R151 resist pattern

Claims (7)

基板と、
前記基板上に形成されて入射した光を反射する反射層と、
単層構造又は積層構造を有し膜厚が18nm以上45nm以下の酸化インジウム膜を有し、前記反射層上に積層されて入射した光を吸収する吸収層と
を備えることを特徴とする反射型フォトマスクブランク。
A substrate,
A reflective layer formed on the substrate and reflecting incident light;
A reflection type comprising: an indium oxide film having a single layer structure or a laminated structure and a film thickness of 18 nm to 45 nm; and an absorption layer which is laminated on the reflection layer and absorbs incident light Photomask blank.
前記酸化インジウム膜の膜厚は、18nm以上33nm以下であること
を特徴とする請求項1に記載の反射型フォトマスクブランク。
The reflective photomask blank according to claim 1, wherein the indium oxide film has a thickness of 18 nm to 33 nm.
前記酸化インジウム膜は、インジウムに対する酸素の原子数比が0.5以上1.5以下の膜であること
を特徴とする請求項1又は2に記載の反射型フォトマスクブランク。
3. The reflective photomask blank according to claim 1, wherein the indium oxide film is a film having an atomic ratio of oxygen to indium of 0.5 or more and 1.5 or less.
前記酸化インジウム膜は、インジウム及び酸素で80%以上の原子数比を占める化合物材料を含むこと
を特徴とする請求項1から3までのいずれか一項に記載の反射型フォトマスクブランク。
4. The reflective photomask blank according to claim 1, wherein the indium oxide film includes a compound material that occupies an atomic ratio of 80% or more with indium and oxygen. 5.
前記反射層からの反射光の強度をRmとし、前記吸収層からの反射光の強度をRaとし、前記反射層及び前記吸収層に基づく光学濃度をODとすると、前記光学濃度は、以下の式(1)で規定され、かつ値が1以上であること
を特徴とする請求項1から4までのいずれか一項に記載の反射型フォトマスクブランク。
OD=−log(Ra/Rm) ・・・(1)
When the intensity of the reflected light from the reflective layer is Rm, the intensity of the reflected light from the absorbing layer is Ra, and the optical density based on the reflective layer and the absorbing layer is OD, the optical density is expressed by the following equation: The reflective photomask blank according to any one of claims 1 to 4, wherein the reflective photomask blank is defined by (1) and has a value of 1 or more.
OD = -log (Ra / Rm) (1)
前記反射層は、多層反射膜と、前記多層反射膜上に形成されたキャッピング膜とを含むこと
を特徴とする請求項1から5までのいずれか一項に記載の反射型フォトマスクブランク。
The reflective photomask blank according to any one of claims 1 to 5, wherein the reflective layer includes a multilayer reflective film and a capping film formed on the multilayer reflective film.
基板と、
前記基板上に形成されて入射した光を反射する反射層と、
単層構造又は積層構造を有し膜厚が18nm以上45nm以下であって所定パターンが形成された酸化インジウム膜を有し、前記反射層上に積層されて入射した光を吸収する吸収層と
を備えることを特徴とする反射型フォトマスク。
A substrate,
A reflective layer formed on the substrate and reflecting incident light;
An indium oxide film having a single layer structure or a laminated structure and a film thickness of 18 nm or more and 45 nm or less and having a predetermined pattern formed thereon, and an absorption layer which is laminated on the reflective layer and absorbs incident light. A reflection-type photomask comprising:
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021173973A (en) * 2020-04-30 2021-11-01 凸版印刷株式会社 Reflection type photomask blank and reflection type photomask
WO2021221123A1 (en) * 2020-04-30 2021-11-04 凸版印刷株式会社 Reflective photomask blank and reflective photomask
WO2021230297A1 (en) * 2020-05-14 2021-11-18 凸版印刷株式会社 Reflective mask blank and reflective mask
WO2022255458A1 (en) * 2021-06-02 2022-12-08 株式会社トッパンフォトマスク Reflective photomask blank and reflective photomask
WO2023008435A1 (en) * 2021-07-30 2023-02-02 Agc株式会社 Reflective mask blank, reflective mask, reflective mask blank manufacturing method, and reflective mask manufacturing method
JP2023523342A (en) * 2020-04-29 2023-06-02 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Extreme UV mask absorber material

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006190900A (en) * 2005-01-07 2006-07-20 Toppan Printing Co Ltd Reflective photo mask, blank thereof, and method of manufacturing semiconductor device using the same
JP2007207829A (en) * 2006-01-31 2007-08-16 Toppan Printing Co Ltd Reflective mask blank, reflective photomask and manufacturing method thereof
JP2007241065A (en) * 2006-03-10 2007-09-20 Shin Etsu Chem Co Ltd Photomask blank and photomask
JP2010103463A (en) * 2008-09-25 2010-05-06 Toppan Printing Co Ltd Reflection type photomask blank, reflection type photomask, and method of manufacturing semiconductor device
JP2011006725A (en) * 2009-06-24 2011-01-13 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Indium-oxide-based sputtering target and method for manufacturing the same
US20160124297A1 (en) * 2014-10-31 2016-05-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Euv mask with ito absorber to suppress out of band radiation
JP2016201458A (en) * 2015-04-09 2016-12-01 出光興産株式会社 Microcrystalline oxide semiconductor thin film and thin film transistor using the same
JP2017151483A (en) * 2012-03-19 2017-08-31 Hoya株式会社 Substrate with multi-layer reflection film for euv lithography, reflection type mask blank for euv lithography, reflection type mask for euv lithography, and manufacturing method of semiconductor device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006190900A (en) * 2005-01-07 2006-07-20 Toppan Printing Co Ltd Reflective photo mask, blank thereof, and method of manufacturing semiconductor device using the same
JP2007207829A (en) * 2006-01-31 2007-08-16 Toppan Printing Co Ltd Reflective mask blank, reflective photomask and manufacturing method thereof
JP2007241065A (en) * 2006-03-10 2007-09-20 Shin Etsu Chem Co Ltd Photomask blank and photomask
JP2010103463A (en) * 2008-09-25 2010-05-06 Toppan Printing Co Ltd Reflection type photomask blank, reflection type photomask, and method of manufacturing semiconductor device
JP2011006725A (en) * 2009-06-24 2011-01-13 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Indium-oxide-based sputtering target and method for manufacturing the same
JP2017151483A (en) * 2012-03-19 2017-08-31 Hoya株式会社 Substrate with multi-layer reflection film for euv lithography, reflection type mask blank for euv lithography, reflection type mask for euv lithography, and manufacturing method of semiconductor device
US20160124297A1 (en) * 2014-10-31 2016-05-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Euv mask with ito absorber to suppress out of band radiation
JP2016201458A (en) * 2015-04-09 2016-12-01 出光興産株式会社 Microcrystalline oxide semiconductor thin film and thin film transistor using the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HEE YOUNG KANG ET.AL: "Optical Performance of Extreme Ultraviolet Lithography Mask with an Indium Tin Oxide Absorber", JOURNAL OF NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY, vol. Vo. 12, JPN7021005114, 2012, US, pages 3330 - 3333, ISSN: 0004649020 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023523342A (en) * 2020-04-29 2023-06-02 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Extreme UV mask absorber material
JP2021173973A (en) * 2020-04-30 2021-11-01 凸版印刷株式会社 Reflection type photomask blank and reflection type photomask
WO2021221124A1 (en) * 2020-04-30 2021-11-04 凸版印刷株式会社 Reflective photomask blank and reflective photomask
WO2021221123A1 (en) * 2020-04-30 2021-11-04 凸版印刷株式会社 Reflective photomask blank and reflective photomask
JP7421411B2 (en) 2020-04-30 2024-01-24 株式会社トッパンフォトマスク Reflective photomask blank and reflective photomask
WO2021230297A1 (en) * 2020-05-14 2021-11-18 凸版印刷株式会社 Reflective mask blank and reflective mask
WO2022255458A1 (en) * 2021-06-02 2022-12-08 株式会社トッパンフォトマスク Reflective photomask blank and reflective photomask
WO2023008435A1 (en) * 2021-07-30 2023-02-02 Agc株式会社 Reflective mask blank, reflective mask, reflective mask blank manufacturing method, and reflective mask manufacturing method

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