JP2022098729A5 - - Google Patents

Description

一般的には、高屈折率材料である軽元素またはその化合物の薄膜（高屈折率層）と、低屈折率材料である重元素またはその化合物の薄膜（低屈折率層）とが交互に４０から６０周期程度積層された多層膜が、多層反射膜２として用いられる。多層膜は、基板１側から高屈折率層と低屈折率層をこの順に積層した高屈折率層／低屈折率層の積層構造を１周期として複数周期積層してもよい。また、多層膜は、基板１側から低屈折率層と高屈折率層をこの順に積層した低屈折率層／高屈折率層の積層構造を１周期として複数周期積層してもよい。なお、多層反射膜２の最表面の層、すなわち多層反射膜２の基板１と反対側の表面層は、高屈折率層とすることが好ましい。上述の多層膜において、基板１側から高屈折率層と低屈折率層をこの順に積層した高屈折率層／低屈折率層の積層構造を１周期として複数周期積層する場合は、最上層が低屈折率層となる。この場合、低屈折率層が多層反射膜２の最表面を構成すると容易に酸化されてしまい、反射型マスク２００の反射率が減少する。そのため、最上層の低屈折率層上に、高屈折率層を更に形成して多層反射膜２とすることが好ましい。一方、上述の多層膜において、基板１側から低屈折率層と高屈折率層をこの順に積層した低屈折率層／高屈折率層の積層構造を１周期として複数周期積層する場合は、最上層が高屈折率層となるので、そのままでよい。

バッファ膜４の厚さｄ_１は、１ｎｍ以上であることが好ましく、３ｎｍ以上であるとより好ましい。吸収体パターン５ａに対して欠陥修正を行う場合に、多層反射膜２または保護膜３へのダメージを抑制することができるためである。一方、バッファ膜４の厚さｄ_１は、３０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下であるとより好ましく、１５ｎｍ以下であるとさらに好ましい。上記のコントラストを４０％よりも大きくするために必要となる吸収体パターン５ａの相対反射率の上限値が上がり、吸収体膜５の設計自由度が高くなる。また、吸収体パターン５ａに対するダメージやサイドエッチング進行を抑制することができるためである。

また、バッファ膜４の屈折率ｎ_１は、０．９７５以下であると好ましく、０．９５５以下であるとより好ましい。また、バッファ膜４の屈折率ｎ_１は、０．８９０以上であると好ましく、０．９１０以上であるとより好ましい。
バッファ膜４の消衰係数ｋ_１は、０．０５以下であると好ましく、０．０４以下であるとより好ましく、０．０３以下であるとさらに好ましい。光学シミュレーションの結果から見て、波長１３．５ｎｍの光に対するバッファ膜４からの反射光よりも、多層反射膜２からの反射光の光強度の方が強く、バッファ膜４の消衰係数ｋ_１が大きくなるにつれてバッファ膜４の反射光が低下するものと推察される。消衰係数ｋ_１を上記の範囲とすることで、バッファ膜４の反射光の低下を抑制することができると推察されるため、好ましい。
＜＜吸収体膜（第２の薄膜）５＞＞
本実施形態の反射型マスクブランク１００では、バッファ膜４の上に、吸収体膜５が形成される。上述のように、吸収体膜５における、波長１３．５ｎｍの光（ＥＵＶ露光光または検査用のＥＵＶ光）における多層反射膜２の反射率に対する相対反射率Ｒ_２は３％以上である。この相対反射率Ｒ_２は、吸収体膜５で反射された反射光（厳密には、吸収体膜５の表面で反射された光と、吸収体膜５とバッファ膜４の界面で反射された光の両方を含む。）だけでなく、バッファ膜４で反射された反射光（バッファ膜４と保護膜３の界面で反射された光）も含めて算出されるものである。すわなち、この相対反射率Ｒ_２は、バッファ膜４と吸収体膜５の積層構造での表面反射率と規定することもできる。
また、この相対反射率Ｒ_２は、３２％以下であることが好ましい。波長１３．５ｎｍの光に対するマスク検査で十分なコントラストを確保するとともに、露光転写時のパターン像で十分なコントラストを確保するためである。

上述の所定の材料の吸収体膜５は、ＤＣスパッタリング法およびＲＦスパッタリング法などのスパッタリング法、並びに酸素ガス等を用いた反応性スパッタリング法といった公知の方法で形成することができる。ターゲットは、１種の金属を含むものでもよく、吸収体膜５を２種以上の金属で構成する場合には、２種以上の金属（例えばＲｕとＣｒ）を含む合金ターゲットを用いることができる。また、吸収体膜５を２種以上の金属で構成する場合には、吸収体膜５を構成する薄膜は、ＲｕターゲットとＣｒターゲットとを用いるコースパッタリングで成膜することができる。
吸収体膜５は、２層以上を含む多層膜であってもよい。

＜＜エッチングマスク膜＞＞
吸収体膜５の上に、または吸収体膜５の表面に接して、エッチングマスク膜を形成することができる。エッチングマスク膜の材料としては、エッチングマスク膜に対する吸収体膜５のエッチング選択比が高くなるような材料を用いる。ここで、「Ａに対するＢのエッチング選択比」とは、エッチングを行う必要がない層（マスクとなる層）であるＡとエッチングを行う必要がある層であるＢとのエッチングレートの比をいう。具体的には「Ａに対するＢのエッチング選択比＝Ｂのエッチング速度／Ａのエッチング速度」の式によって特定される。また、「選択比が高い」とは、比較対象に対して、上記定義の選択比の値が大きいことをいう。エッチングマスク膜に対する吸収体膜５のエッチング選択比は、１．５以上が好ましく、３以上が更に好ましい。

＜反射型マスク２００およびその製造方法＞
本実施形態の反射型マスク２００は、反射型マスクブランク１００のバッファ膜４および吸収体膜５に転写パターン（バッファパターン４ａ及び吸収体パターン５ａ）が形成されているものである。転写パターンが形成されたバッファ膜４および吸収体膜５（バッファパターン４ａ及び吸収体パターン５ａ）は、上述の本実施形態の反射型マスクブランク１００のバッファ膜４および吸収体膜５と同様である。上述の本実施形態の反射型マスクブランク１００のバッファ膜４および吸収体膜５をパターニングすることにより、転写パターン（バッファパターン４ａ及び吸収体パターン５ａ）を形成することができる。バッファ膜４および吸収体膜５のパターニングは、所定のドライエッチングガスによって、行うことができる。反射型マスク２００のバッファパターン４ａ及び吸収体パターン５ａは、ＥＵＶ光を吸収し、また一部のＥＵＶ光を開口部（バッファパターン４ａ及び吸収体パターン５ａが形成されていない部分）とは所定の位相差で反射することができる。前記所定のドライエッチングガスは、塩素系ガスおよび酸素ガスの混合ガス、酸素ガス、およびフッ素系ガスなどを使用することができる。バッファパターン４ａ及び吸収体パターン５ａをパターニングするために、必要に応じてバッファパターン４ａ及び吸収体パターン５ａの上にエッチングマスク膜を設けることができる。その場合、エッチングマスクパターンをマスクにして、バッファ膜４および吸収体膜５をドライエッチングしてバッファパターン４ａ及び吸収体パターン５ａを形成することができる。

Claims (13)

1. 基板の主表面上に、多層反射膜、第１の薄膜および第２の薄膜をこの順に備える反射型マスクブランクであって、
   波長１３．５ｎｍの光における前記多層反射膜の反射率に対する第２の薄膜の相対反射率Ｒ_２は３％以上であり、
   波長１３．５ｎｍの光における前記第１の薄膜の消衰係数をｋ_１、前記第１の薄膜の厚さをｄ_１［ｎｍ］としたとき、（式１）の関係を満たすことを特徴とする反射型マスクブランク。
   （式１） ２１．５×ｋ_１ ^２×ｄ_１ ^２－５２．５×ｋ_１×ｄ_１＋３２．１＞Ｒ_２
2. 前記相対反射率Ｒ_２は、３２％以下であることを特徴とする請求項１記載の反射型マスクブランク。
3. 前記第１の薄膜の消衰係数ｋ_１は、０．０５以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の反射型マスクブランク。
4. 前記第１の薄膜の厚さｄ_１は、１ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の反射型マスクブランク。
5. 前記第１の薄膜は、金属元素と、酸素および窒素のうち少なくともいずれかの元素とを含有していることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の反射型マスクブランク。
6. 前記第１の薄膜の屈折率ｎ _１ は、０．８９０以上０．９７５以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の反射型マスクブランク。
7. 前記第２の薄膜は、タンタル（Ｔａ）とイリジウム（Ｉｒ）を含有していることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の反射型マスクブランク。
8. 前記第２の薄膜は、ルテニウム（Ｒｕ）とクロム（Ｃｒ）を含有していることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の反射型マスクブランク。
9. 前記第２の薄膜の屈折率ｎ _２ は、０．８７０以上０．９５５以下であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の反射型マスクブランク。
10. 前記多層反射膜と前記第１の薄膜の間に保護膜を備えることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の反射型マスクブランク。
11. 請求項１から請求項１０のいずれかに記載の反射型マスクブランクの前記第１の薄膜および前記第２の薄膜に転写パターンが形成されていることを特徴とする反射型マスク。
12. 請求項１から請求項１０のいずれかに記載の反射型マスクブランクを用いる反射型マスクの製造方法であって、
    前記第２の薄膜に転写パターンを形成する工程と、
    前記転写パターンが形成された第２の薄膜に対し、波長１３．５ｎｍの光を含む検査光を用いて前記転写パターンの欠陥検査を行う工程と、
    前記欠陥検査で検出された第２の薄膜の転写パターンに存在する欠陥に対し、フッ素を含有する物質を供給しつつ荷電粒子を照射する欠陥修正を行う工程と、
    前記欠陥修正後、前記第１の薄膜に転写パターンを形成する工程と
    を有することを特徴とする反射型マスクの製造方法。
13. 請求項１１記載の反射型マスクを用い、半導体基板上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。